JPH07101228A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小さいスペースに補助発熱体を組込んで主発
熱体の発熱量の不足を補うことができ、補助発熱体によ
る加熱を必要としないときには補助発熱体による通気抵
抗の増加を最小限に抑制できる車両用空調装置を提供す
る。 【構成】 空調ダクト１０内に取込まれた空気を主発熱
体６で加熱する車両用空調装置において、主発熱体６の
下流に設けられ主発熱体６で加熱された空気Ｈの流路を
横断する方向へ延びる加熱位置と、加熱された空気Ｈの
流れ方向に沿って延びる待機位置との間を移動可能な補
助発熱体２０を設ける。補助発熱体２０が加熱位置では
発熱し待機位置では発熱が停止するように補助発熱体２
０の発熱を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調ダクト内に設けた
主発熱体の発熱量の不足分を補助発熱体で補う車両用空
調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用空調装置としては、エンジンの熱
で加熱された冷却水を空調ダクト内に設けたヒーターコ
アに導き、その熱で空調ダクトに取込まれた空気を加熱
して暖房を行なうものが従来一般的であった。ところ
が、電気自動車では高温のエンジン冷却水が得られな
い。このため、例えば実開平２−１３０８０８号公報に
開示されているように、コンプレッサから吐出される高
温高圧の冷媒を空調ダクト内に設けた車室内熱交換器に
導き、冷媒と空調ダクト内に取込まれた空気との間で熱
交換して暖房を行なうヒートポンプ式の空調装置が従来
装置に代わるものとして提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したヒートポンプ
式空調装置を電気自動車に搭載した場合、車両の航続距
離を優先する関係から空調装置の消費電力が制限されて
コンプレッサの仕事量が抑制される。このため、車室内
熱交換器の放熱量がエンジン冷却水を利用するガソリン
車用空調装置と比較して小さくなり、極低温時のウォー
ムアップ性能や窓晴れ性能が不足するおそれがある。ま
た、電気自動車でなくても、例えばディーゼルエンジン
搭載車では、エンジンの発熱量がガソリン車よりも少な
くてエンジン冷却水の温度が低いため、エンジン冷却水
を熱源に利用しても暖房性能が不足するおそれがある。

【０００４】このような不都合を解消するため、上述し
たヒーターコアや車室内熱交換器のような主発熱体の発
熱量の不足を補う補助発熱体を主発熱体の上流に設置す
る試みがなされている。しかしながら、主発熱体の上流
に補助発熱体を設けると、空調ダクト内の空気の流れを
一様にする必要から空調ダクト内の流路の全断面に相当
する大きさの補助発熱体が必要となり、補助発熱体によ
る加熱を必要としない場合の通気抵抗の増加が著しい。
通気抵抗を下げるために補助発熱体を可動式としたくて
も、既存の空調ダクトの流用を前提とする限り大きな補
助発熱体を移動させるスペースは確保できない。補助発
熱体のために空調ダクトを大型化するのは、空調ダクト
廻りのスペースの取合いに与える影響が大きく現実的で
はない。

【０００５】本発明の目的は、小さいスペースに補助発
熱体を組込んで主発熱体の発熱量の不足を補うことがで
き、補助発熱体による加熱を必要としないときには補助
発熱体による通気抵抗の増加を抑制できる車両用空調装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１およ
び図２に対応付けて説明すると、本発明は、空調ダクト
１０内に取込まれた空気を主発熱体６で加熱する車両用
空調装置に適用される。そして、主発熱体６の下流に設
けられ主発熱体６で加熱された空気Ｈの流路を横断する
方向へ延びる加熱位置（Ａ位置）と、加熱された空気Ｈ
の流れ方向に沿って延びる待機位置（Ｂ位置）との間を
移動可能な補助発熱体２０と、補助発熱体２０が加熱位
置では発熱し待機位置では発熱が停止するように制御す
る発熱制御手段３０とを備えることにより上述した目的
を達成する。

【０００７】

【作用】補助発熱体２０を加熱位置に移動させると補助
発熱体２０が発熱して主発熱体６で加熱された空気Ｈが
さらに加熱される。補助発熱体２０を待機位置へ移動さ
せると補助発熱体２０の発熱が停止する。待機位置で
は、主発熱体６により加熱された空気Ｈの流れ方向に沿
って補助発熱体２０が延びるので、通気抵抗の増加が抑
制される。主発熱体６の下流に補助発熱体２０を設ける
ので、補助発熱体２０は主発熱体６からの空気Ｈの流路
の断面に相当する大きさで足り、補助発熱体２０を移動
させるためのスペースも小さくなる。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【０００９】

【実施例】以下、図１〜図４を参照して本発明をヒート
ポンプ式空調装置に適用した一実施例を説明する。図１
は本実施例の空調装置の全体構成を示すもので、１は不
図示の駆動源（エンジン、モータ等）により回転駆動さ
れるコンプレッサである。コンプレッサ１から吐出され
る高温高圧の冷媒は切換弁２，３に導かれる。冷房時に
は切換弁２が開位置、切換弁３が閉位置に切換えられ、
コンプレッサ１から吐出された冷媒が車室外に設置され
るコンデンサ４、逆止弁５、サブコンデンサ６、リキッ
ドタンク７、不図示の膨張弁、エバポレータ８の順に導
かれてコンプレッサ１へ戻る。暖房時には切換弁２が閉
位置、切換弁３が開位置に切換えられ、コンプレッサ１
から吐出された冷媒がサブコンデンサ６、リキッドタン
ク７、膨張弁、エバポレータ８の順に導かれてコンプレ
ッサ１へ戻る。

【００１０】サブコンデンサ６およびエバポレータ８が
設けられた空調ダクト１０の上流には、室外空気用導入
口１１、室内空気用導入口１２、導入口１１，１２を選
択するドア１３、導入口１１，１２から取込まれた空気
をエバポレータ８へ向けて送風するブロワファン１４が
設けられている。エバポレータ８は空調ダクト１０内の
流路のほぼ全断面を塞ぐように設けられ、空調ダクト１
０に取込まれた空気の全量がエバポレータ８を通過す
る。図２により詳細に示すように、エバポレータ８の下
流にはエアーミックスドア１５が設けられている。エア
ーミックスドア１５は不図示のアクチュエータにより軸
１５ａを中心に回動可能とされる。このエアーミックス
ドア１５の回動位置に応じて、サブコンデンサ６を通過
する空気Ｈとサブコンデンサ６を迂回して排出口１６へ
直行する空気Ｃとの流量比が変化し（図２参照）、排出
口１６の直前で空気Ｃと空気Ｈとが合流して得られる空
気の温度が変化する。排出口１６には車室の各所に設け
られた吹出口（不図示）へ空気を分配するディストリビ
ュータ１７が接続される。

【００１１】サブコンデンサ６を通過して排出口１６へ
向う空気Ｈの流路には、ＰＴＣヒーター２０が取り付け
られている。このＰＴＣヒーター２０は、アクチュエー
タ２１により、回転軸２４を中心としてサブコンデンサ
６から排出口１６へ向う空気Ｈの流路を横断する方向へ
延びるＡ位置と、排出口１６へ向う空気Ｈの流れ方向と
略平行に延びるＢ位置との間で回転駆動される。ＰＴＣ
ヒーター２０がＢ位置にあるときは、空調ダクト１０の
排出口１６に隣接する隅部１８がＰＴＣヒーター２０に
より覆われる。

【００１２】図３はＰＴＣヒーター２０およびその取り
付け構造の詳細を示すものである。ＰＴＣヒーター２０
は板状の発熱片２００を波状に成形されたフィン２０１
を介して複数積層したもので、一対の端子２０２ａ，２
０２ｂを介して発熱片２００に通電することにより発熱
する。ＰＴＣヒーター２０への通電時には比較的大きな
電圧が加わるため、ＰＴＣヒーター２０の両端には絶縁
性の樹脂キャップ２２，２３が被せられる。一方の樹脂
キャップ２２には軸部２２０が、他方の樹脂キャップ２
３にはボス部２３０が形成され、軸部２２０は空調ダク
ト１０に形成された軸受部１００に嵌め込まれ、ボス部
２３０は空調ダクト１０の軸受部１００と反対側の壁面
に形成された孔部１０１の周縁に突き当てられる。この
状態で、空調ダクト１０の外側から孔部１０１を介して
ボス部２３０に中空状の回転軸２４が嵌め込まれ、回転
軸２４の凹所２４０とボス部２３０の突起２３１とが係
合する。これにより、回転軸２４が軸方向に拘束されて
ＰＴＣヒーター２０が回転軸２４の回りに回動可能な状
態で空調ダクト１０内の所定位置に支持される。回転軸
２４の端部にはレバー２５が形成され、このレバー２５
がアクチュエータ２１（図１参照）と係合してＰＴＣヒ
ーター２０が駆動される。端子２０２ａ，２０２ｂには
樹脂キャップ２３を被せる際にリード線２６ａ，２６ｂ
が接続され、これらリード線２６ａ，２６ｂは回転軸２
４の内周部を通過して空調ダクト１０外へ引き出され
る。リード線２６ａ，２６ｂの一方は車体に接地され、
他方は不図示の発熱スイッチを介して電源に接続され
る。発熱スイッチは、図１に示す制御装置３０によりオ
ン・オフされる。

【００１３】制御装置３０はマイクロコンピュータおよ
びその周辺部品から構成されるもので、車室外温度Ｔam
bを検出する外気温センサ３１や車室内温度Ｔicを検出
する室温センサ３２等の各種センサ、および車両の乗員
が冷暖房のモードや風速、温度等を指令するための指令
器３３からの出力信号に基づいてコンプレッサ１のオン
・オフやエアーミックスドア１５の位置制御を行なう。
また、制御装置３０は既述の通りＰＴＣヒーター２０の
発熱スイッチのオン・オフを制御するとともに、ＰＴＣ
ヒーター２０を駆動するアクチュエータ２１の動作も制
御する。以下、図４を参照してＰＴＣヒーター２０の発
熱のオン・オフおよび位置の制御手順を説明する。な
お、図４のプログラムは制御装置３０で実行される各種
の処理の一部を示すもので、所定の割込み信号により起
動される。

【００１４】図４の処理では、まずステップＳ１にて指
令器３３からの信号により暖房モードが選択されている
か否かを判断する。暖房モードであればステップＳ２へ
進み、室温センサ３２からの信号により室温Ｔicが２０
゜Ｃ未満か否かおよびウォームアップ経過時間ｔが２０
分未満か否か判断する。いずれか一方でも肯定されたと
きはステップＳ３へ進む。なお、ウォームアップ経過時
間ｔとは、車両の原動機（エンジンまたはモータ）が起
動された時点からの経過時間であり、例えば原動機の起
動に合わせて制御装置３０が内蔵するタイマを起動させ
て計測する。

【００１５】ステップＳ３では外気温センサ３１からの
信号により外気温Ｔambが０゜Ｃ以下か否かを判断す
る。０゜Ｃ以下であればステップＳ４へ進み、指令器３
３からの信号により吹出口のモードとしてＤＥＦモー
ド、Ｄ／ＦモードおよびＦＯＯＴモードのいずれかが選
択されているか否か判断する。ここで、ＤＥＦモードと
は車両の窓側吹出口のみが選択されるモード、Ｄ／Ｆモ
ードとは車両の窓側および足元側吹出口が選択されるモ
ード、ＦＯＯＴモードとは足元側吹出口のみが選択され
るモードである。

【００１６】ステップＳ４が肯定されたときはステップ
Ｓ５に進み、ＰＴＣヒーター２０をＡ位置に移動させる
とともに、ＰＴＣヒーター２０の発熱スイッチをオンし
てＰＴＣヒーター２０に通電する。この後ステップＳ６
へ進み、エアーミックスドア１５の動作制御モードとし
て第２の制御モードを選択して割込み前の処理へ復帰す
る。ステップＳ３またはステップＳ４が否定されたとき
にはステップＳ７へ進み、ＰＴＣヒーター２０をＢ位置
に移動させ、かつ発熱スイッチをオフしてＰＴＣヒータ
ー２０への通電を阻止した上でステップＳ６へ進む。ス
テップＳ２が否定されたときはステップＳ８にてＰＴＣ
ヒーター２０をＢ位置に移動させ、かつＰＴＣヒーター
２０の発熱スイッチをオフする。そして、ステップＳ９
でエアーミックスドア１５の動作制御モードとして第１
の制御モードを選択して割込み前の処理へ復帰する。ス
テップＳ１が否定されたときにはステップＳ１０に進
み、ＰＴＣヒーター２０をＢ位置に移動させ、かつＰＴ
Ｃヒーター２０の発熱スイッチをオフした上で割込み前
の処理へ復帰する。なお、エアーミックスドア１５の制
御モードについては後述する。

【００１７】以上の処理によれば、暖房運転時におい
て、室温２０゜Ｃ未満またはウォームアップ経過時間が
２０分未満であり、外気温が０゜Ｃ以下でかつ車両の窓
側吹出口若しくは足元側吹出口、又は両者が選択されて
いるとき、ステップＳ１〜ステップＳ４が肯定されてＰ
ＴＣヒーター２０がＡ位置に移動し、発熱する。これに
よりサブコンデンサ６で加熱された空気ＨがＰＴＣヒー
ター２０でさらに加熱され、排出口１６から排出される
空気の温度がサブコンデンサ６のみで加熱する場合より
も上昇して極低温時のウォームアップ性能や窓晴れ性能
が向上する。その他の場合では、ＰＴＣヒーター２０が
すべてＢ位置に移動してその発熱が停止するので、サブ
コンデンサ６で加熱された空気Ｈの通気抵抗の上昇が抑
制される。しかもＰＴＣヒーター２０により空調ダクト
１０の隅部１８が覆われて空気Ｈの澱みが防止され、空
気Ｈが一層滑らかに流れる。また、空調ダクト１０の隅
部１８に配置されていることで、比較的高電圧のかかる
部分が露見せず、有利である。

【００１８】実施例ではＰＴＣヒーター２０をサブコン
デンサ６の下流に設けるので、ＰＴＣヒーター２０はサ
ブコンデンサ６で加熱された空気Ｈの流れを一様にでき
る大きさ、すなわち空気Ｈの流路の全断面に相当する大
きさで足りる。このため、ＰＴＣヒーター２０を回動さ
せるスペースも小さく、既存の空調ダクトに容易に組込
むことができる。ＰＴＣヒーターをサブコンデンサ６の
上流に設けるとすれば、エバポレータ８を通過した空気
の全量がサブコンデンサ６を通過あるいは迂回する場合
の空気の流れを一様にする必要からＰＴＣヒーターをエ
バポレータ８とほぼ等しい大きさに形成する必要があ
り、これをエアーミックスドア１５と干渉させることな
く回動させるスペースは確保し難い。

【００１９】ここで、図４でエアーミックスドア１５の
第１の制御モードとは、エバポレータ８の直後での空気
の温度とこの位置での空気温度の設定値との差に基づい
てエアーミックスドア１５の位置を調整するモードであ
り、第２の制御モードとは、サブコンデンサ６を通過し
た冷媒の実際の温度とこの位置での冷媒温度の設定値と
の差に基づいてエアーミックスドア１５の位置を調整す
るモードである。実施例の装置では、エアーミックスド
ア１５の開度（サブコンデンサ６を完全に塞ぐ位置から
の回動量に相当する）が大きくなるとサブコンデンサ６
での放熱量が増加して冷媒温度が低下し、エバポレータ
８を通過する空気の温度が低下する関係がある。暖房安
定時は窓晴れ性能を重視してエバポレータ８の直後の空
気温度を設定温度に一致させるのに対して、ウォームア
ップ時にはエバポレータ８を凍結させないために冷媒温
度を設定温度に一致させる。

【００２０】以上の実施例ではサブコンデンサ６が主発
熱体を、ＰＴＣヒーター２０が補助発熱体を、制御装置
３０が発熱制御手段を構成し、ＰＴＣヒーター２０のＡ
位置が加熱位置、Ｂ位置が待機位置に相当する。ただ
し、本発明はヒートポンプ式空調装置に限らず、例えば
図１におけるサブコンデンサ６に代え、エンジン冷却水
を循環させるヒーターコアを主発熱体に用いる空調装置
にも適用できる。補助発熱体もＰＴＣヒーターに限らな
い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主発熱体の発熱量が不足するときのみ補助発熱体を加熱
位置に移動させればよく、それ以外のときには補助発熱
体を待機位置へ移動させて通気抵抗の増加を抑制でき
る。主発熱体の下流に補助発熱体を設けたので補助発熱
体を移動させるために必要なスペースが小さくて足り、
既存の空調ダクトに補助発熱体を容易に組込むことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る空調装置の全体構成を
示す図。

【図２】図１の実施例の空調ダクト内の詳細を示す図。

【図３】図１の実施例のＰＴＣヒーターの取付構造を示
す図。

【図４】図１の実施例の制御装置によるＰＴＣヒーター
の位置制御手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ コンプレッサ ４ コンデンサ ６ サブコンデンサ（主発熱体） ８ エバポレータ １０ 空調ダクト １５ エアーミックスドア ２０ ＰＴＣヒーター（補助発熱体） ３０ 制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調ダクト内に取込まれた空気を主発熱
   体で加熱する車両用空調装置において、 前記主発熱体の下流に設けられ、当該主発熱体で加熱さ
   れた空気の流路を横断する方向へ延びる加熱位置と前記
   加熱された空気の流れ方向に沿って延びる待機位置との
   間を移動可能な補助発熱体と、 前記補助発熱体が前記加熱位置では発熱し前記待機位置
   では発熱が停止するように制御する発熱制御手段とを備
   えることを特徴とする車両用空調装置。