JPH0818491B2 - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は除湿暖房機能を備える自動車用空気調和装置
に関する。

［従来の技術］ 冷房と暖房が可能な自動車用空気調和装置の一般的な
構成は、冷風または温風発生用の空調ダクトの空気入口
側端に、車外または車内の空気を選択的に導入するため
の内外気切替箱を設け、その下流側に順次送風機、冷風
発生用エバポレータ、温風発生用ヒータコアを配設し、
ダクト下流端に設けた複数の吹出口のいづれかを選ん
で、車室内の所望方向に調温済空気を吹出すように構成
されている。

そしてエバポレータに液相冷媒を循環供給するため
の、マグネットクラッチを介して車両走行用エンジンの
回転力を断続自在に伝えられるコンプレッサは、エバポ
レータが過度に冷却して着霜することにより冷風発生能
力が低下するのを予防するために、或る設定温度以下に
冷えた時には温度センサからの情報に基づいてマグネッ
トクラッチをオフ作動させるように構成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 寒冷な地域ではスパイクタイヤの装着率が著しく高い
が、降雪期が終っても直ちにはこのタイヤを取替えない
ために、アスファルト舗装道路から舞い上がるアスファ
ルト粉塵の量はおびただしい。

従ってまだ暖房を要するこの時期に走行する自動車
は、外気の導入を止めた内気循環モードのもとで暖房を
行わざるを得ず、車室内でこもる湿気が窓ガラスを曇ら
せて安全運転に支障を来たすことになる。そこで冷房装
置を働かせながら暖房を行う除湿暖房運転を行う必要が
生じるが、冷房装置にとっては熱負荷が低い状態にある
ので、前記の着霜防止機構が極めてひんぱんに作動する
ことになり、従って充分な除湿効果が得られなくなって
しまう。

本発明は上述の如き除湿暖房運転時において、着霜防
止機構の作動を最小限に押しとどめることのできる自動
車用空気調和装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明による自動車用空
気調和装置は、（ａ）内気または外気を選択的に導入す
る吸入口、吸入空気の吹出口、及び送風機を備える空調
ダクトと、（ｂ）該空調用ダクト内に、その吸入口側か
ら下流に向けて順次配設した、補助ヒータ、冷房用エバ
ポレータ、及び暖房用ヒータコアと、（ｃ）前記補助ヒ
ータの加熱断続手段と、（ｄ）前記エバポレータの出口
側の冷却状態に関連した物理量を検出する冷却度検出手
段と、（ｅ）装置の除湿暖房運転時において、前記冷却
度検出手段が設定レベル以下に冷却度を検知した時、前
記加熱断続手段を加熱側に作動させて前記補助ヒータを
働かせる、補助ヒータの作動制御手段とを備える構成を
採用した。

［作用及び発明の効果］ 上記の構成を備えた自動車用空気調和装置は、除湿暖
房運転時に加熱制御手段を働かせると、エバポレータへ
の流入空気温度が低すぎることによって、エバポレータ
に着霜を生じさせうる、或る設定レベル以下の冷却度を
冷却度検出手段が検出すると、この情報を受けた作動制
御手段は、補助ヒータを加熱作動させる。

この補助ヒータはエバポレータの上流側に配設されて
いるので、除湿のためにエバポレータに送り込まれる低
温空気は、除湿作用が損なわれない限度において加温さ
れることになり、着霜防止機構の作動によるコンプレッ
サのひんぱんな運転中断が防がれ、従って充分に除湿を
行うことができる。

［実施例］ 以下に図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体
的に説明する。

第１図は一実施例装置の模式的側断面図であって、そ
の概略の構成は空気入口端に送風機８の吐出口を接続さ
せ、空気出口端に複数の吹出口14〜16を設けた空調ダク
ト１と、被空調空気の吸入口５及び６を備え、送風機８
の吸気口に接続した内外気切替箱７と、空調ダクト１内
の上流側から下流側に向けて順次配設した、補助ヒータ
２と、エバポレータ３と、ヒータコア４と、エバポレー
タ３の空気出口側に設置した冷却度検出手段としての冷
風温センサ21と、温水式補助ヒータ２の加熱断続手段と
してのウォーターバルブ23を主構成要素として成り立っ
ている。

内外気切替箱７は底面を空気出口とし、相対向する側
壁面には外気吸入口５と内気吸入口６を設けると共に、
これら両吸入口の選択的開閉用の内外気切替ダンパ7Aを
組付けている。

補助ヒータ２はエバポレータ３の上流側に図示の如く
配設されており、空調ダクト１内には補助ヒータ２をバ
イパスさせて吸入空気を下流側に導くための、補助ヒー
タバイパス風路10を設けると共に、このバイパス風路10
と補助ヒータ２の空気入口とを選択的に開閉させるため
の補助ヒータダンパ2Aが組付けられている。

補助ヒータ２には、温水循環用配管26A及び26Bを介し
て走行エンジン（図示略）の冷却に使われた温水が供給
されるが、その往路配管26Aにはこのヒータの加熱断続
手段としてのウォーターバルブ23を介在させている。補
助ヒータダンパ2Aとウォーターバルブ23は、サーボモー
タ（或はアクチュエータ）35によってリンク機構36など
を介して連動的に開閉動させられる。

暖房用熱交換器としてのヒータコア４も補助ヒータ２
と同様に、温水配管25A及び25Bを介してエンジン冷却温
水の循環供給を受ける。24はウォーターバルブである。

エバポレータ３の空気出口側には、冷房負荷の変動に
応じてコンプレッサの回転を断続させるための冷風温検
出用センサとしてのサーミスタ22が取付けられている。

空調ダクト１内には、ヒータコア４をバイパスさせて
空調用空気を下流に流すための冷風路11が設けてあり、
この冷風路11とヒータコア４の空気入口とを選択的に開
閉させるエアミックスダンパ4Aが組付けてある。

ヒータコア４の下流域12は、ヒータコア４を通過した
温風と冷風路11をたどった冷風を混和させるエアミック
スチャンバをなしている。

14は主として冷風を車室内の上半域に向けて吹出させ
るベンチレーション吹出口、15は温風を車室内の下半域
に向けて吹出させるヒート吹出口、そして16はデフロス
ト吹出口であり、14A〜16Aは各吹出口の開閉用ダンパで
ある。

第２図は補助ヒータ２の作動制御手段の一例としての
制御装置を示した電気回路図であって、図中に２点鎖線
で囲まれた制御装置30は、車載バッテリ電源40からエン
ジンキースイッチ41を介して作動用電力の供給をうけ、
内部には冷風温センサ21からの温度情報に基づいてサー
ボモータ35への通電の断続を行うリレー34とこのリレー
への通電オン〜オフ用のスイッチングトランジスタ33
と、サーミスタとしてのセンサ21が或る設定レベル例え
ば２℃以下の温度を検出した時、このセンサの電気抵抗
値の変化を受けて、トランジスタ33のベース電圧をその
導通電圧にまで高め、また２℃よりは幾分高い第２の設
定レベル例えば４℃を検出した時、ベース電圧を導通電
圧以下に低下させる温度検出回路31が納められている。
32はサーボモータ35の作動温度の設定用のコントロール
ボリュームであって、冷房装置の着霜防止機構の作動設
定温度の高下に応じてこのボリュームの抵抗値を調節
し、制御装置30の機能を維持させることができる。制御
装置30は、そのアース回路に介在させた手動式起動スイ
ッチ42を投入することによって作動状態に入る。

第３図に自動車用冷房装置に使用される一般的な冷凍
サイクルのサイクル図を示した。その構成と作動の概略
を説明すると、気相冷媒の圧縮用コンプレッサ101の吐
出口101Aと吸入口101Bとを結ぶ冷媒循環路100には、高
温・高圧に圧縮された気相冷媒の液化用コンデンサ10
2、液化冷媒の一時貯槽としてのレシーバ103、冷媒の減
圧装置104、及びエバポレータ３が、冷媒流の下流側に
向けて図示の如く順次介在されている。

コンプレッサ101は自動車走行用エンジン（図示略）
の回転力の伝導を受けるプーリ110を直結させたマグネ
ットクラッチ111を介して、エンジンにより駆動され
る。105はコンデンサ102の冷却用ファン、８はエバポレ
ータ３に被空調空気を吹き付ける送風機であり、エバポ
レータ３に流入した気液混合冷媒は、被空調空気から気
化の潜熱を奪うことによって冷房仕事を果し、自身は気
相に戻って再循環のためにコンプレッサ101に吸入され
る。

冷凍サイクルはその熱負荷が変動すると、つまり被空
調空気の温度が上・下すると気化潜熱の吸収量も増減
し、従ってエバポレータ３の出口部の冷風温度も変動す
るので、この温度変化をサーミスタ22によって検出し、
熱負荷の減少により上記の冷風温度が設定レベル以下に
下った時には、マグネットクラッチ111への通電制御回
路112が働いてこのクラッチへの通電を止め、コンプレ
ッサ101を休止させる。温度が設定レベル以上に高まれ
ばコンプレッサの運転を再開させる。106は減圧装置104
に内蔵されている冷媒流量制御弁の開度調節用感温筒で
ある。

次に上記実施例装置の作動を説明する。前述のエバポ
レータ着霜防止機構が働くことのない温度下での、空調
装置の作動は従来装置と異なるところはないので、その
説明は省く。

冷凍サイクルの熱負荷の変動に応じてコンプレッサの
運転を断続されるための、マグネットクラッチ111への
通電制御回路112は、第２図に示した作動制御手段のサ
ーボモータ35がマグネットクラッチ111に置き代った点
を除いてほぼ同一の回路構成を備えている。

今、通電制御回路112は、エバポレータ３の出口部冷
風温度検出用サーミスタ22が、３℃以下の温度を検知し
た時マグネットクラッチ111への通電を断ってコンプレ
ッサ101を休止させ、４℃以上の温度を検出した時コン
プレッサが運転されるように調整されているとする。

エバポレータ３とヒータコア４を共に働かせる除湿暖
房運転のもとでは、冒頭に述べたように冷凍サイクルの
熱負荷は夏季の冷房運転時に較べてはるかに小さいが、
通電制御回路112を調整してマグネットクラッチ111への
通電オン〜オフ作動温度を調節することは一般には行わ
ない。従ってコンプレッサ101は極めてひんぱんに停止
されることになり、エバポレータ３は満足に除湿の役割
を果たすいとまを与えられなくなるはずである。

しかしこの実施例装置では、マグネットクラッチ111
が通電制御回路112によって通電オフされる条件であ
る、エバポレータ３の出口側冷媒温度が３℃に達するよ
りは少し高い２℃までこの冷媒温が低下したことを冷風
温センサ21が検知すると、制御装置30が作動して、常時
は閉弁されているウォーターバルブ23をサーボモータ35
の働きにより開弁させ、同時に補助ヒータダンパ2Aが、
今まで閉ざしていた補助ヒータ２の空気入口を開放する
と共に、バイパス冷風路10を閉ざすので、エバポレータ
３には、補助ヒータ２によって予備的に温められた被空
調空気が流入することになり、冷凍サイクルの熱負荷が
増大する。

従ってマグネットクラッチ111への通電がオフされる
上記の条件が満たされる可能性は当面はなくなる。補助
ヒータ２が働き過ぎて冷風温センサ21が４℃以上の温度
を検出すると、この時にはコンプレッサ101を運転中止
させる条件は解消するので、制御装置30はサーボモータ
35を働かせてウォーターバルブ23を閉弁させると共に、
補助ヒータダンパ2Aによって補助ヒータ２の空気入口を
封鎖させる。この作動によって冷凍サイクルに無益な熱
負荷が掛かることがなくなると共に、被空調空気が通気
抵抗の大きい補助ヒータ２内を通過して送風量を減少さ
せる不都合も避けられる。

このようにして本発明による自動車用空気調和装置に
おいては、補助ヒータとその作動制御手段を組み込んだ
ことによって、気温がかなり低い時であっても、従来の
自動車用空気調和装置とは異なって、コンプレッサの駆
動断続用マグネットクラッチのオン作動時間に対するオ
フ作動時間の割合が著しく大きくなる不具合を生ぜず、
従って安全運転のための重大な障害となる窓ガラスの曇
りの発生を防ぐ機能を充分に果させることができる。

また補助ヒータがその作動制御手段によって作動され
るのは、外気温がかなり低くて暖房用ヒータコアの暖房
能力に不足を来たし勝ちとなる低気温時なので、被空調
空気に補助ヒータと暖房用ヒータコアとを二重に通過さ
せることによってストーブ比が上がり、暖房用熱エネル
ギーの供給量は不変であっても、空調装置の最大暖房能
力を向上させられるという付随的な効果が同時に得られ
る。

上記実施例ではで冷却度検出手段として、冷風温セン
サを用いているが、冷媒温の検出用センサや冷媒圧セン
サなどを使用してもよい。

更に上記実施例では補助ヒータとして温水式ヒータを
用いているが、自動車の走行中の発生電力の供給を受け
る電気ヒータであってもよい。そして補助ヒータの構造
・形状及び空調ダクト内への取付け位置や取付け方法
は、個々の空調装置の形状・寸法に応じて適宜に決めれ
ばよい。

補助ヒータの空気加熱能力を、マグネットクラッチへ
の通電を断続させる温度条件の如何や、外気温の変動に
応じて増減させるためには、ウォーターバルブ23とし
て、エバポレータ３の出口側冷風温度情報に基づいてそ
の開度を制御できるタイプのものを用いてもよいし、エ
バポレータ３の入口側の空気温度が設定レベルに保たれ
るように、開度調節が可能なタイプのウォーターバルブ
とその開度制御手段とを組合わせて用いてもよい。また
はエバポレータ３の出口冷風温度をフィードバック情報
として入力されるサーボモータ或はアクチュエータによ
り、補助ヒータダンパ2Aを被空調空気の温度に応じて回
動させて、エアミックスダンパ4Aと同様な機能を与えて
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例装置の模式的横断面図で
ある。 第２図は補助ヒータの作動制御手段の一例を示した電気
回路図である。 第３図は自動車用空気調和装置に組み込まれる冷凍サイ
クルの一例を示した冷凍サイクル図である。 図中 １……空調ダクト、２……補助ヒータ、３……エ
バポレータ、４……暖房用ヒータコア、５、６……空気
吸入口、14〜16……吹出口、21……冷却度検出手段（冷
風温センサ）、23……加熱断続手段、30、35、36……作
動制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）内気または外気を選択的に導入する
   吸入口、吸入空気の吹出口、及び送風機を備える空調ダ
   クトと、 （ｂ）該空調用ダクト内に、その吸入口側から下流に向
   けて順次配設した、補助ヒータ、冷房用エバポレータ、
   及び暖房用ヒータコアと、 （ｃ）前記補助ヒータの加熱断続手段と、 （ｄ）前記エバポレータの出口側の冷却状態に関連した
   物理量を検出する冷却度検出手段と、 （ｅ）装置の除湿暖房運転時において、前記冷却度検出
   手段が設定レベル以下の冷却度を検知した時、前記加熱
   断続手段を加熱側に作動させて前記補助ヒータを働かせ
   る、補助ヒータの作動制御手段とを備えることを特徴と
   する自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】前記補助ヒータは、自動車のエンジン冷却
   水を利用する温水式ヒータであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の自動車用空気調和装置。
3. 【請求項３】前記補助ヒータをバイパスする風路を設け
   ると共に、このバイパス風路と前記補助ヒータの空気入
   口との選択的化開閉用ダンパを取付け、補助ヒータを必
   要としない時には、このダンパにより補助ヒータの空気
   入口を封鎖することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の自動車用空気調和装置。