JPS63184515A - 自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、主として乗用自動車に組込んで用いるための
、車載バッテリを電源とする補助電気ヒータが組込まれ
た自動車用字ｗ４装置に関する。

［従来の技術］ 自動車用空調装置の暖房用熱源としては、走行用エンジ
ンの冷却水を使用するのが普通なので、エンジンの始動
時などの冷却水の水温が高まっていない時には、暖房能
力は皆無であるし、定常走行時であっても、燃焼効率の
高いディーゼルエンジン搭載車では、往々にして暖房能
力不足状態に陥る。

対応策として、例えば「特開昭５２−１５５７３３Ｊに
は、正温度特性サーミスタを用いた電気ヒータを、温水
式ヒータの補助用として空調用ダクト内に組込む方法が
示されている。

また［特開昭５７−１５１４０９Ｊには、上記の電気ヒ
ータへの通電の適否の判別、および通電断続操作を運転
者をわずられすことなく自動的に行うために、ヒータの
電源となるバッテリの蓄電量の余裕度や、エンジン冷却
水の水温などを検出するセンサを備えた自動制御装置を
用いる方法が開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 燃料の燃焼熱による暖房方法に較べると、電気ヒータは
電力を多く消費する割には、発熱量が充に大きくないう
えに、電気ヒータの働きを必要とする冬期には、バッテ
リの蓄電能力が低下するので、従来の容量のバッテリを
用いたのでは、′バッテリ上がり″の可能性が増大する
。しかし大容量のバッテリを搭載することは、車重の増
加やコストの上昇などの不利を招くので不適当である。

バッテリの上がり対策については上述の如く既に工夫が
なされているが、限られた電力を用いてより満足な温暖
感を得るためには一段の工夫が望まれる。即ち従来技術
においては、運転席のみのスポット的暖房に着目するか
、ないしは車室内全体に亘って漫然と乏しい暖房熱を拡
散させる方法しか考えられていなかった。

本発明は、限られた蓄電能力しか持たない車載バッテリ
に依存して温水式ヒータを補佐する電気ヒータを、車室
内の乗員数およびバッテリの蓄電状態に対応させて最も
効率的に働かせることのできる構成を備えた自動車用空
調装置を提供するこを目的とする。

［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調
装置は、車載発電機によって充電されるバッテリを電源
とし、通電することによって加熱される電気ヒータを、
主ヒータの補助ヒータとして、空調用通風路内に組込ん
だ自動車用空調装置において前記通風路の末端部に複数
のｌ！Ｊ！ｌ吹出口を設けると共に、これら各吹出口に
向かう空気を個別的に加熱することが可能な配置のもと
に、複数個の前記電気ヒータが配設されており、該複数
個の電気ヒータは、前記バッテリの充電状態および車室
内温度に対応させて、あらかじめ定められた優先順位に
基づいて、これらの電気ヒータのうちの一部ないしは全
部に通電させる配電手段によって通電制御する構成を採
用した。

［作用］ 上記の構成を備えた本発明装置は、暖房運転時において
、主ヒータの暖房能力が不足するときには、配電手段は
、バッテリの充電状態と車室内温度に関する情報に基づ
いて、バッテリが充電不足状態に陥らないように、限ら
れた電力によって最も効率的に暖房を行うべく、あらか
じめ定められた優先順位に従って、複数個の電気ヒータ
のうちの一部ないし全部に通電を行う。

車室内の座席には、自ずから着外確率の高さに順位が存
在するので、各座席向きの複数の温風吹出口にも温風吹
出の優先順位が存在することになり、複数個の電気ヒー
タへの通電順位は、この温風吹出順位に対応している。

［発明の効果］ 特定の配置のもとに設けられた複数個の電気ヒータへの
通電を、上述の如くして制御することによって、比較的
小型で、重重軽減やコスト低減などの面で有利なバッテ
リを用いながら、限られたバッテリの保有電力を最も効
果的に、エンジン始動時の即効暖房や、主ヒータの暖房
能力不足時の補助＠房のために利用することができる。

そして電気ヒータへの通！！遺は、バッテリの最も重要
な役目であるエンジン始動に支障を来たさないように、
その時々のバッテリの充ｌ状因に応じて許容限度を定め
ているので、バッテリの過放電によるエンジン再始動の
不能化や、バッテリ上がりをきたす恐れは解消する。

［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〜第４図はいずれも本発明による一実施例として
の、乗用自動車用字ｌｉ１装置を説明した図である。

装置の概略の構成はその模式的側断面図を描いた第１図
にみられる如く、空調用通風路としての空調ダクトＢの
空気入口端に送ｍｍｃの吐出口を接続し、空気出口端に
設けた空調済空気の吹出口２４．２６および２７のうち
、温風吹出用のヒート吹出口２４にヒート吹出口延長用
ダクト２５を接続している。このダクト２５の末端には
複数個の温風吹出口２５Ａ〜２５０を設けると共に、そ
の内部には４個の電気ヒータ１Ａ〜１Ｄの組合わせから
なる電気ヒータユニットＡを納めている。Ｄは送風機Ｃ
の吸込口に接続されて、車内空気または車外空気を選択
的に導入するための内外切替箱である。この空調装置は
、付属の制御回路４０の働きを介して車室内が所望の空
調状態に保たれるように作動する。

硬質合成樹脂などで作られた空調ダクトＢは、その空気
人口端から下流に向けて順次、冷風発生用熱交換器とし
てのエバポレータ２１、暖房用主ヒータとしての、車両
走行用エンジン（図示略）の冷却水を給熱源とする温水
式ヒータ（ヒータコア）２２、ヒータコア２２をバイパ
スさせて冷風を下流に送るための冷風バイパス路で１ヒ
ータコア２２の空気入口と冷風バイパス路ｆとを選択的
に開閉させて空調流空気温度を調節するためのエアミッ
クスダンパ２３、冷風と温風を混合させる役割を果すエ
アミックスチャンバＱを設けている。

空調ダクトＢの下流端には、車室内の下半域に温風を吹
出させるためのヒート吹出口２４、車室内の上半域に主
として冷風を吹出させるためのベンチレーション吹出口
２６、および窓ガラスの曇り止めを主目的とするデフロ
スト吹出口２７が開口している。２６Ａと２６８は、そ
れぞれ吹出口２６の延長用ダクトとその末端に設けた吹
出グリルであり、２１Ａと２７８はそれぞれ吹田口２７
の延長用ダクトとその末端吹出グリル、そして２８Ａ〜
２８Ｇはこれらの吹出口を選択的に開閉させるための、
吹出モード切替用ダンパである。

送風機Ｃはスクロールケーシング３７内に、電気モータ
３９によりて駆動される多翼ファン３８を納めて構成さ
れている。

内外気切替箱りには、頂部に外気吸入口３２が、そして
両側壁にはそれぞれ内気吸入口３３または３４が開口し
ており、これらの外気吸入口と内気吸入口とは、１組の
内外気切替ダンパ３５および３６によって選択的に開閉
される。

図中の他の符号は、４４と４５が内外気切替ダンパの回
動用の負圧アクチュエータとバキュームスイッチングバ
ルブであり、４６と４７はエアミックスダンパ２３の回
動用の同様なアクチュエータとパルプである。

ヒート吹出口延長用ダクト２５は、装置の部分分解斜視
図としての第２図に描かれているように、運転席方向に
向けて開口する第１の温風吹出口２５八と、助手席に向
けて開口する第２の温風吹出口２５Ｂと、右側後部座席
に向けて開口し、後席への延長ダクト２５Ｅを接続した
第３のａｍ吹出口２５Ｇと、左側後部座席に向けて開口
し、後席への延長ダクト２５Ｆを接続した第４の温風吹
出口２５Ｄとを備えている。

ヒータユニットＡは、その分解斜視図としての第３図を
参照すれば理解されるように、ヒート吹出口延長用ダク
ト２５の風路内断面形状に相似した外周面形状を備える
短筒状ケーシング２（第１図参照）内に、電気ヒータと
しての、４個の正温度特性サーミスタ１Ａ〜ＩＤと、熱
交換用風路を形成させるためのコルゲート型フィンユニ
ット７ＡおよびＩＢを組込んで構成されている。

個々の電気ヒータの構造は、角板状正温度特性サーミス
タＩＡ（または１Ｂ〜１Ｄの内の１つ）の両表面にそれ
ぞれ電極板としてのグラファイトシート８を貼着させた
うえ、各々のグラフフィトシート８にフルゲート型フィ
ンユニット７Ａまたは７Ｂを圧接させて成り立っている
。

コルゲート型フィンユニット７Ａおよび７Ｂは、銅やア
ルミニウムなどで作られた帯状薄板に波打ち状のひだ付
は加工を施してコア部を作成し、このコア部を同じ材質
の２枚の表面板でサンドインチ状に挟み込み、３１ｉを
一体的にろう着は接合した構成を備えている。

フィンユニット７Ｂはフィンユニット７Ａの２個分の長
さに設定されている。第３図に描かれているように、フ
ィンユニット７Ｂの表面板には接地端子３が、そしてフ
ィンユニット７Ａには、４個の正温度特性サーミスタ１
Ａ〜１Ｄへの給電用端子４Ａ〜４Ｄのいずれかが取付け
られている。

４個の正温度特性サーミスタ１Ａ〜１Ｄの各々は、ヒー
ト吹出口延長用ダクト２５に流入した後、４つの温風吹
出口２５Ａ〜２５Ｄに向けて分散して流れる４つの空気
流の内の一つを選んでそれぞれ個別的（専属的）に加熱
させられるように配置することが、本発明目的を達成す
るために必要になる。

４つの温風吹出口２５Ａ〜２５Ｄの配置状態に対応させ
て角筒状のケーシング２の内部を田の字形に４つに区画
したと仮定すれば、各サーミスタはこれらの各区画に一
つずつ分散するような配置のもとにケーシング内に納め
られている（第１図参照）。

４個のサーミスタ１Ａ〜１Ｄが、相互に電気的に短絡さ
れることを防ぐために、ケーシング２の相対向する一組
の側壁の内側には、コの字形の断面をもち、電気ヒータ
の組付は用部材も兼ねるフレーム状の絶縁部材５Ａおよ
−び５Ｂが、そしてこのこの両絶縁部材の間の中間位置
に、Ｈの字形の断面をもった電気ヒータの組付は用部材
も兼ねる中仕切り絶縁部材６が組込まれている。

上記のような構造を備えた電気ヒータユニットＡは、ケ
ーシング２の外側壁に一体形成されている係合用突起部
２Ａを、ヒート吹出口延長用ダクト２５に設けである被
係合穴２５Ｈに嵌め込むようにして、ダクト２５の空気
流入側開口部端２５Ｇに、ダクト２５の構成材の弾力性
を利用して押し込むことによってワンタッヂ式にダクト
２５内に組付けられる。

ヒート吹出口延長用ダクト２５の内部には、流入して来
る被加熱空気を４つの温風吹出口２５Ａ〜２５Ｄに向け
て均等に、または望ましい分配割合をもって分配させる
のに役立つ風向偏向板２９Ａと２９Ｂが、第２図に例示
した如く配設されている。もちろんこの風向制御板の形
状・寸法とその個数、および配設の仕方は、個々の空調
装置毎に最良な結果が得られるように試行錯誤的に決定
すればよい。

第４図に配電手段の一半部分を構成する、ヒータユニッ
トＡへの給電回路の一例を示した。電気ヒータ１Ａ〜１
Ｄの電源となる車載バッテリ５０からの供給電力は、電
気ヒータ作動用リレ一群４２を介して各電気ヒータに個
別的に流される。リレ一群４２は、バッテリ５０の充電
状態、および車室Ｉ！度に関する情報を入力され配電手
段の他生部分を構成する、空調装置の制御回路４０から
の指示に基づいて各々のリレーの励磁コイル５２Ａ〜５
２Ｄへの通電が行われる。５３はバッテリ５０の充電用
車載発電機（オルタネータ）である。

マイコン制御オートエアコンとしての上記実施例装置の
作動は、装置の操作パネル（図示略）によって暖房運転
モードを選び、所望の空調湿度を設定すると、車室の内
外の温度差に応じて、内外気切替箱りのダンパ３５およ
び３６は、外気吸入口３２閉ざし内気吸入口３３および
３４を聞かせる側（またはその逆）に回動する。送風機
Ｃはこれらの吸入口から吸い込んだ被空調空気を加圧し
たうえ空調ダクトＢ内に送り込む。

除湿暖房を要する時には、エバポレータ２１を働かせる
ことによって乾燥した空気は、設定空調温度と車室内温
度との温度差に応じて自動的に回動させられる、エアミ
ックスダンパ２３（７＞回動位置の如何により、主ヒー
タとしてのヒータコア２２を通過する流れと、冷風バイ
パス路ｆをたどる流れとにふり分けられる。エンジン冷
却水温が低い時には冷風バイパス路ｆは全閉される。

冷・潟両風はエアミックスダンバＱ内で合流し混合され
たうえ、開放状態にあるヒート吹出口２４に向かう。通
常の＠房時には吹出モード切替ダンパ２８Ａ〜２８Ｇは
ヒート吹出口２４のみを開放させて、ベンチレージコン
吹出口２６とデフロスト吹出ロ２７を閉鎖させる。

ヒート吹出口２４からその延長用ダクト２５内に゛流入
した空気は、風向偏向板２９Ａおよび２９Ｂの助けを受
けて、ダクトの末端に開口する各温風吹出口２５Ａ〜２
５Ｄに分配されるようにして流れ進む。この間に制御回
路４０からの指示により通電が行われる電気ヒータユニ
ットが介在する分流路をたどった空気は、追加的に加熱
されたうえ、通電ヒータに対応した位置を占める温風吹
出口から車室内に吹出される。

電気ヒータユニットＡは、保有電力量が限られている車
載バッテリ５０に依存しているので、補助暖房目的のた
めに極力有効に働かせる必要がある。

４つの温風吹出口２５Ａ〜２５Ｄは、車室内の乗員の搭
乗状況に応じて、その有用性に自ずから軽重の差異が生
じて来る。従ってバッテリ５０に充分に電力が蓄えられ
ておらず、４個の電気ヒータ１Ａ〜１Ｄのすべてに通電
させるわけにはいかない時には、あらかじめ定めである
通電優先順位に従って、蓄電余力の度合に応じて１個な
いし３１１だけに通電させるように配電手段を構成して
いる。

この実施例装置では、乗員が必ず着座する運転席向きの
温風吹出口２５Ａに向かう空気を主として暖めるのに役
立つ電気ヒータ１Ａを優先通電順位の第１位に置き、次
いで着座確率の高い助手席向きの温風吹出口２５Ｂのた
めの電気ヒータ１Ｂを第２位に、つづいて着座確率間に
後部右側座席のための電気ヒータ１Ｃを第３位、そして
後部左側座席のための電気ヒータ１Ｄを第４位に据えて
いる。

制御回路４０は、バッテリ５０の充電状態と車室温度に
関する情報に基づいて、上記の優先順位の順番に４個の
電気ヒータ１Ａ〜１Ｄの一部ないし全部に通電を行うこ
とになる。

次に上記実施例装置の作動上の特長をその作動フローチ
ャートとしての第５図、およびバッテリの端子電圧とバ
ッテリの充ｆｆ１ｌとの相関関係を示した第６図を参照
しながら説明する。

今、空”ＡＲＭの操作パネルに設けである温調レバーに
よって任意に選定した、所望車室内温度、つまり設定温
度をＴＯ１車′！ｉ！温センサ４３によって検出される
現実の車室内温度をＴ１そして設定温度と実際の車室内
温度との温度差をΔＴ（−Ｔ。

−Ｔ）の符号で表すとする。

また車載発電機としてのオルタネータによって車両走行
中に充填されるバッテリ５０は、第６図に描かれた如き
端子電圧Ｅ対充電ＩＰのグラフを描かせる特性を有する
とする。

そして端子電圧Ｅがグラフ中に示したレベル（ａ）以下
にある時、充電状態は“充電不足域［Ａ］”にあるとす
る。また端子電圧Ｅがグラフ中の（ａ）〜（ｂ）の値を
示す時、充電状態はエンジン再始動可能域［Ｂ］にあり
、更に端子電圧Ｅがグラフ中で（ｂ）〜（Ｃ）の範囲の
レベルにある時、充電状態は、余裕充電域［Ｃ］にある
と表現することにする。

エンジンキースイッチ５１を投入することによって、υ
ＩＩＯ回路４０にバッテリ５０の端子電圧が及ぼされて
空調装置は作動状態に入る。

バッテリ５０に負荷が及ぼされていない時の保有電力Ｉ
Ｐは、その時のバッテリ端子電圧Ｅに関する関数として
表せるので、バッテリ５０の保有電力量はその端子電圧
Ｅによって推算できる。

そこで、バッテリ電圧Ｅのレベルの如何と、設定温度Ｔ
ｏと車室内温ＩＴとの温度差ΔＴの如何に応じて、装置
の作動開始時における各電気ヒータ１Ａ〜１Ｄへの初期
通電モードを例えば第５図の付表１に示した如く設定し
制御回路４Ｇに記憶させて置く。複数個の電気ヒータへ
の通電順位は既述の如くである。もつともエンジンの作
動停止直後はバッテリ電圧Ｅに対して保有電力量は高目
であり、−夜放置後は自然放電によりやや低目になる。

このように初期通電モードを設定した理由は、エンジン
が始動した後は、バッテリ電圧Ｅはオルタネータ用レギ
ュレータの制ｔｍ電圧に影響されて無負荷時とは異なっ
た値を示し、バッテリ電圧Ｅはバッテリ５０の保有電力
ＩＰを正確に反映しなくなってしまうので、無負荷時に
おける保有型ｈＩＩＰＯに基づいて、エンジン始動後に
おけるその時々の保有電力ＩＰをほぼ正確に算出するこ
とを可能にするためである。

次にエンジンが起動したことが、エンジンキースイッチ
からの信号などにより制御回路４０に報知されると、以
下に述べる一連の制御作動が行われる。

まずエンジン始動前のバッテリ電圧Ｅに基づいて、バッ
テリ５０の初期保有電力ＩＰＯを電圧Ｅに関する関数と
して演算により推定する。

しかる後、付表１に示した初期通電モードに基づいて、
制御回路４０は電気ヒータユニットＡに通電を行う。

車両の走行に伴って、オルタネータの発？ｔｉｆｌがエ
ンジンの回転数の関数として与えられるようになれば、
この発ＭＩｌｌと電気ヒータユニットＡへの放１ｆｆｉ
との検出値から、その時々のバッテリ５０の充ｆｆ１ｆ
ｆｉと放電量の差ΔＰを算出し、初期保有電力量ＰＯに
加算することによって、その時々のバッテリ５０の保有
電力ｆｆ１Ｐが算定される。

車両走行中の電気ヒータユニットＡへの通電モードは、
上述の如くして算定された初期保有電力ＷｉＰＯの如何
と、設定（空１！り温度−「０と車室温センサ４３によ
って検出される車室温Ｔとの温度差ΔＴの如何に対応さ
せて、バッテリ５０の過放電を防止すべく、例えば付表
２に示したようにあらかじめ設定して制御回路４０に記
憶させて置く。

電気ヒータユニットＡをこのようにして通電制御すれば
、バッテリ５０の充電状態が充電不足域［Ａ］にある時
には、４個の電気ヒータ１Ａ〜１Ｄのいずれにも通電さ
れず、バッテリ５０の過放電によるエンジンストップは
自動的に避けられる。

またエンジンを一旦停止した後再始動が可能な再始動可
能域ＬＢ］にある時には、車室温Ｔが設定温度以下であ
るが、Δ丁の値があらかじめ任意に定めた設定温度以下
Ｔ１を越えない時には、優先通電順位の第１位にある電
気ヒータ１Δの唯１個に通電し、ΔＴの値が八Ｔ１を越
えて、車室内がより温暖感不足の状態にある時には、２
個の電気ヒータに通電される。

そして余裕充電域［Ｃ］に相当する電力がバッテリ５０
に蓄えられている時には、ΔＴ〉ΔＴ１の条件下にあれ
ば４個のすべての電気ヒータに通電され、主ヒータとし
てのヒータコア２２の＠可能力不足状態に対して、電気
ヒータユニットＡはその補助ｌ！ｌ房機能を最大限に発
揮する。

上記実施例では電気ヒータ１Ａ〜１Ｄとして、板状の正
温度特性サーミスタを使っているが、ハニカム形状を備
えたサーミスタを用いれば、電気ヒータユニットＡの構
造はより簡略化できる。またサーミスタに代えて普通の
電気抵抗型の電熱ヒータを用いることも自由である。

また空調用ダクトＢの形状や構造は、もちろん上記実施
例に限られるものではなく、搭載車種に応じて様々に設
計変更を行っても本発明目的は遂げられる。

従ってヒータ吹出口延長用ダクト２５の形状も、例えば
座席数の多いワゴン車に適するように変更し、それに伴
って２！風吹出口と、電気ヒータの個数も増加させるな
どするとよい。

更に複数の電気ヒータの通電順位、切言すれば各座席の
＠ｒＡ重要度の順位も車両の使途に応じて適宜に設定す
ればよい。

或いは、冬期にフロントガラスに付着している霜や雪を
エンジンの始動直接に取り除くための、通電優先順位第
１位の電気ヒータをデフロスト吹出口の延長ダクト２７
Ａ内に設置するのも一法である。

上記の実施例装置は、マイコン制御オートエアコンとし
て設計されているが、マニュアル操作方式とすることも
勿論可能であり、この場合には、例えば後席に着座して
いる老人のための即効暖房を最優先させるなど、乗員の
着座状況に応じて優先順位を変更することも極めて容易
に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はいずれも本発明装胃の一実施例として
の、乗用自動車用のマイコン制御オートエアコンに関す
る説明図である。 第１図は５Ａ置全体のシステム図、第２図は装置の部分
分解斜視図、第３図は電気ヒータの構造の具体例を示し
た分解斜視図、第４図は複数個の電気ヒータへの配電手
段の一例を示した電気回路図、第５図は装置の作動フロ
ーチャート、そして第６図はバッテリの端子電圧と充電
量との相関関係および充電状態の区分けの仕方を示した
グラフである。 図中　　Ａ・・・電気ヒータユニット　１Ａ〜１Ｄ・・
・電気ヒータ　２・・・ヒータユニットのケーシング２
２・・・主ヒータ　２５Ａ〜２５０・・・温風吹田口　
４０・・・空調装置の制御回路　４２・・・電気ヒータ
への通電制御用リレ一群　４Ｇ＋４２・・・配電手段　
４３・・・車室温センサ　５０・・・バッテリ　５３・
・・車載発電機　Ｂ・・・空調用通用路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　車載発電機によつて充電されるバッテリを電源と
   し、通電することによって加熱される電気ヒータを、主
   ヒータの補助ヒータとして、空調用通風路内に組込んだ
   自動車用空調装置において前記通風路の末端部に複数の
   温風吹出口を設けると共に、これら各吹出口に向かう空
   気を個別的に加熱することが可能な配置のもとに、複数
   個の前記電気ヒータが配設されており、 該複数個の電気ヒータは、前記バッテリの充電状態およ
   び車室内温度に対応させて、あらかじめ定められた優先
   順位に基づいて、これらの電気ヒータのうちの一部ない
   しは全部に通電させる配電手段によって通電制御される
   ことを特徴とする自動車用空調装置。 ２）　前記複数の温風吹出口は、運転席向きの第１の吹
   出口、助手席向きの第２の吹出口、後席向きの１つ以上
   の吹出口であり、前記優先順位は、前記第１の吹出口、
   次いで第２の吹出口用電気ヒータの順であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の自動車用空調装置。 ３）　前記複数個の電気ヒータは、それぞれ正温度特性
   サーミスタであり、各電気ヒータは、前記複数の温風吹
   出口の配置状態に対応する位置関係のもとに、１つのケ
   ーシング内に配設されてヒータユニットを構成している
   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
   載の自動車用空調装置。