JP2006027363A - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単な構成で、温熱媒の流量を制御する流量制御弁に異物が堆積することを防止できる自動車用空気調和装置を提供する。
【解決手段】 温熱媒の流量を制御する流量制御弁４と、ヒート系流路３に介在し、温熱媒が循環するヒータコア５と、ヒータコア５に供給する温熱媒の流量を一定に保つポンプ７と、ヒータコア５に送風するブロア６と、エンジン２の起動時に温熱媒の温度が常温のとき、１０秒間ブロア６を停止状態および低速状態のいずれかに保ち、流量制御弁４の全開制御を行なう制御手段８とを備えた。これにより、エンジン２の起動時に流量制御弁４が全開するので、異物が詰まりやすい微小間隙で開いた状態を避けることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンから送出された温熱媒をヒータコアに循環させるとともに、ブロアにより吸入された空気を送風して上記ヒータコアでの熱交換により所定温度の空気流を得る自動車用空気調和装置に関する。

特許文献1に「車両用空気調和装置」が記載されている。この従来の車両用空気調和装置は、図８に示すようにエンジン５１から送出された温熱媒（冷却流体）が循環するヒータコア５２を備え、車室内外の空気をブロアにより吸入してヒータコア５２に送風し、ヒータコア５２での熱交換により所定温度の空気流を得て吹出口より車室内に供給するようになっている。そして、エンジン５１には冷却系流路５３が接続され、この冷却系流路５３にポンプ５４およびラジエータ５５が設けられており、このラジエータ５５で冷却系流路５３内を流れる温熱媒（冷却流体）を冷却するようになっている。また、エンジン５１のヒート系流路５６は、冷却系流路５３から高温の温熱媒をヒータコア５２へ導く往路５７と、ヒータコア５２で冷却された低温の温熱媒を冷却系流路５３へ戻す復路５８とで構成されている。そして、ヒート系流路５６の往路５７には、流量制御弁５９とポンプ６０とが介設され、往路５７におけるポンプ６０の上流側（流量制御弁５９の下流側）と復路５８との間には還流路６１が形成され、この還流路６１に、流量制御弁５９と連動する他の流量制御弁６２が介設されている。また、往路５７における流量制御弁５９の上流側と復路５８との間にはバイパス路６３が形成されている。

そして、上述した従来の車両用空気調和装置にあっては、流量制御弁５９、６２がソレノイド駆動で連動して作動することにより、ヒータコア５２へ導く温熱媒の流量を制御してヒータコア５２で通過する空気を所定温度に加熱するようになっている。このとき、流量制御弁５９、６２はソレノイド駆動で全開状態または全閉状態にあり、すなわち温熱媒の通過状態および遮断状態のいずれかのみであり、流量制御弁５９、６２が微小間隙で保持されないので、流量制御弁５９、６２に異物が堆積することを防止できる。また、往路５７と復路５８とを連通するバイパス路６３を温熱媒が迂回することにより、流量制御弁５９が開閉するときのウォータハンマの発生を抑制するので、ヒータコア２１に温熱媒による衝撃圧が印加されることを防止できる。
特許第３０７７３０１号公報（段落番号００１６，００１７、図３）

しかしながら、特許文献１に記載されている車両用空気調和装置では、２つの流量制御弁５９、６２を要するとともに、弁開閉時のウォータハンマの発生を抑制するバイパス路６３を設ける必要があるため、ヒート系流路５６の回路構成が複雑であり、部品点数が多くなるという問題があった。また、２つの流量制御弁５９、６２を全開状態および全閉状態のいずれかのみに同時制御するために煩雑な制御を要するという問題もあった。

本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、比較的簡単な構成で、温熱媒の流量を制御する流量制御弁に異物が堆積することを防止することのできる自動車用空気調和装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、エンジンから送出された温熱媒が流動するヒート系流路と、このヒート系流路内を流れる温熱媒の流量を制御する流量制御弁と、前記ヒート系流路に介在し、前記温熱媒が循環するヒータコアと、このヒータコアに供給する温熱媒の流量を一定に保つポンプと、車室内外の空気を吸入して前記ヒータコアに送風するブロアと、前記エンジンの起動時に前記温熱媒の温度が所定値のとき、前記起動時から所定時間、前記流量制御弁を全開状態にして前記温熱媒を大量に流す全開制御を行なう制御手段とを有し、前記ヒータコアでの熱交換により所定温度の空気流を得て吹出口より車室内に供給する構成にしてある。

このように構成した本発明では、エンジンの起動時に温熱媒の温度が所定値のとき、制御手段の制御により流量制御弁を全開にして温熱媒を大量に流す。このとき、ヒータコアに大量の温熱媒が流れるが、この温熱媒が所定温度、例えば常温であるため、ヒータコア近傍で高温の空気流が生じることはない。次いで、エンジン起動時から所定時間後に通常の制御状態を開始して、ブロアにより吸入された空気をヒータコアに送風し、所定温度の空気流を得て吹出口より車室内に供給する。これにより、エンジンの起動時に流量制御弁を全開し、微小間隙で開いた状態に保持されないので、流量制御弁に異物が堆積することを防止できる。また、従来のように互いに連動する２つの流量制御弁、および弁開閉時のウォータハンマの発生を抑制するバイパス路を設ける必要がないので、比較的簡単な構成である。

本発明では、温熱媒の流量を制御する流量制御弁に異物が堆積することを防止できるので、流量制御弁に異物が詰まることがなく温熱媒の流量を的確に制御でき、ヒータコアでの熱交換により温度バラツキの少なく安定した所定温度の空気流を得ることができる。また、比較的簡単な構成であり、部品点数を削減できるとともに、温熱媒の流量制御が簡単である。

したがって、車室内の乗員に快適な空調環境を提供できるとともに、コストが安価で、かつ流量制御弁などの調整や保守点検が容易な自動車用空気調和装置が得られるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に係る自動車用空気調和装置の詳細を図１乃至図７に基づいて説明する。

図1に示すように本発明の一実施形態に係る自動車用空気調和装置１は、エンジン２から送出された温熱媒（冷却流体）が循環するヒート系流路３と、このヒート系流路３内の温熱媒の流量を制御する流量制御弁４と、ヒート系流路３に介在し、温熱媒が循環するヒータコア５（熱交換器）と、車室内外の空気を吸入してヒータコア５に送風するブロア６と、ヒータコア５に流れる温熱媒の流量を一定に保つポンプ７と、これらの流量制御弁４、ブロア６およびポンプ７を制御する制御手段８と、この制御手段８からの制御信号に応じて流量制御弁４を開閉させるモーターなどのアクチュエーター９とを備えている。

ヒート系流路３は、流量制御弁４からヒータコア５へ高温の温熱媒を導く往路１０と、ヒータコア５で冷却された低温の温熱媒をエンジンへ戻す復路１１と、これらの往路１０および復路１１間に形成される還流路１２とから構成されており、この還流路１２にはポンプ７が介在している。

制御手段８は、エアコン目標温度の設定指令を含む操作指令を入力する操作手段１３と、外気温度、日射温度、および室温をそれぞれ測定する温度センサー１４〜１６と、温熱媒の温度を測定する温度センサー１７とに接続されている。また、制御手段８は、操作手段１３および温度センサー１５〜１７から送られる種々のデータに基づいて車室内に供給する空気流の目標吹出し温度を演算するとともに、流量制御弁４、ブロア６、およびポンプ７の制御信号を出力するようになっている。

この実施形態にあっては、図２に示す処理手順に従ってヒート系流路３内の温熱媒の流量を制御するようになっている。すなわち、手順Ｓ１としてエンジン２の起動時（ＩＧＮ−ＯＮ時）に、温度センサー１７で温熱媒の温度を測定して制御手段８により所定の温度、例えば常温と比較する。その結果、温熱媒の温度が常温である場合、手順Ｓ２として制御手段８によりブロア６のタイマー１８に計時指令を出力して所定時間、例えば１０秒間ブロア６を停止状態および低速状態のいずれかに保つ。例えば、エンジン２の起動時に、図３に示すようにブロア６の電圧がＯＦＦ状態にあった場合、ブロア６の電圧を１０秒間ＯＦＦ状態に保持し、図４に示すようにブロア６の電圧がＬＯＷ固定状態にあった場合、ブロア６の電圧を１０秒間ＬＯＷ固定状態に保ち、また、図５に示すようにブロア６の電圧がＬＯＷ状態にあった場合、ブロア６の電圧を１０秒間ＬＯＷ状態に保つようになっている。

次いで、手順Ｓ３として制御手段８によりアクチュエーター９へ全開指令を出力し、アクチュエーター９の作動により図６に示すように流量制御弁４を１０秒間全開状態にしてエンジン２から往路１０へ大量の温熱媒を流し、手順Ｓ４として図７に示すようにポンプ７を１０秒間ＯＮ制御して、復路１１側から還流路１２を経て往路１０側へ温熱媒を還流させる。このとき、ヒータコア５に大量の温熱媒が流れるが、この温熱媒が常温であり、しかもブロア６が停止状態および低速状態のいずれかに保たれているので、ヒータコア５近傍で高温の空気流が生じることはない。

次いで、手順Ｓ５として温度センサー１４〜１６からの測定信号を制御手段８で読込むとともに、操作手段１３に入力されたエアコン目標温度を読込み、外気温度、日射温度、室温およびエアコン目標温度に基づいて車室内に供給する空気流の目標吹出し温度を演算する。手順Ｓ６として、流量制御弁４の弁開度が０であるかどうか（すなわち流量制御弁４が全閉状態にあるかどうか）を確認する。このとき、タイマー１８の計時開始から１０秒が経過した後に流量制御弁４が閉じた場合、手順７として、ポンプ７をＯＦＦした後、手順Ｓ８としてブロア６の通常制御を開始する。これにより、ブロア６により車室内外の空気を吸入して送風し、ヒータコア５にて熱交換を行ない所定温度の空気流を得て吹出口より車室内に供給する。

一方、上記の手順Ｓ１にて制御手段８による比較の結果、温熱媒の温度が常温でない場合、例えば温熱媒が高温である場合には、続く手順Ｓ２〜Ｓ４を行なわず手順Ｓ５（センサー信号の読込み）へ進む。また、上記の手順Ｓ６にて流量制御弁４の弁開度が０でない場合（すなわち流量制御弁４が開いている場合）、手順Ｓ９としてポンプ７をＯＮした後、手順Ｓ８に進んでブロア６の通常制御を開始する。

このように構成した本実施形態では、エンジン２の起動時に流量制御弁４を全開し、微小間隙で開いた状態に保持されないので、流量制御弁４に異物が堆積することを防止できる。また、制御手段８からの制御信号に応じてアクチュエーター９により流量制御弁４を開閉させるので、従来のソレノイド駆動用のようにＯＮ−ＯＦＦのみの急激な開閉動作を避けることができ、弁開閉時のウォータハンマの発生を抑制するバイパス路を設ける必要がない。しかも、従来のように互いに連動する２つの流量制御弁を設ける必要もないので、比較的簡単な構成である。

なお、上記実施形態にあっては、ブロア６のタイマー１８に計時指令を出力して１０秒間ブロア６を停止状態および低速状態のいずれかに保つようにしたが、本発明はこれに限らず、１０秒間の代わりに他の所定時間に設定することもできる。さらに、ブロア６を停止状態および低速状態のいずれかに保つ代わりに、必要に応じて、ブロア６を停止状態のみに保つようにしてもよい。

本発明は、車室内の乗員に快適な空調環境を提供できるとともに、コストが安価で、かつ流量制御弁などの調整や保守点検が容易な自動車用空気調和装置が得られるという効果があるので、一般的な自動車用空気調和装置として適用できるとともに、その他、一般機械用あるいは産業機械用などとしても広く適用可能である。

本発明の一実施形態に係る自動車用空気調和装置を示すブロック図である。 本実施形態によりヒート系流路内の温熱媒の流量を制御する際の処理手順を示すフローチャートである。 エンジン起動時にブロア電圧がＯＦＦ状態にあった場合のブロア電圧の制御を示す特性図である。 エンジン起動時にブロア電圧がＬＯＷ固定状態にあった場合のブロア電圧の制御を説明する特性図である。 エンジン起動時にブロア電圧がＬＯＷ状態にあった場合のブロア電圧の制御を説明する特性図である。 本実施形態に備えられる流量制御弁の制御を説明する特性図である。 本実施形態に備えられるポンプの制御を示す特性図である。 従来の自動車用空気調和装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ 自動車用空気調和装置
２ エンジン
３ ヒート系流路
４ 流量制御弁
５ ヒータコア
６ ブロア
７ ポンプ
８ 制御手段
９ アクチュエーター
１０ 往路
１１ 復路
１２ 還流路
１３ 操作手段
１４〜１７ 温度センサー
１８ タイマー

Claims (6)

1. エンジン（２）から送出された温熱媒が流通するヒート系流路（３）と、このヒート系流路（３）内を流れる温熱媒の流量を制御する流量制御弁（４）と、前記ヒート系流路（３）に介在し、前記温熱媒が循環するヒータコア（５）と、このヒータコア（５）に供給する温熱媒の流量を一定に保つポンプ（７）と、車室内外の空気を吸入して前記ヒータコア（５）に送風するブロア（６）と、前記エンジン（２）の起動時に前記温熱媒の温度が所定値のとき、前記起動時から所定時間、前記流量制御弁（４）を全開状態にして前記温熱媒を大量に流す全開制御を行なう制御手段（８）とを有し、前記ヒータコア（５）での熱交換により所定温度の空気流を得て吹出口より車室内に供給することを特徴とする自動車用空気調和装置（１）。
2. 前記制御手段（８）は、前記エンジン（２）の起動時に前記ブロア（６）の電圧がＯＦＦ状態である場合、前記流量制御弁（４）の全開制御を行なうときに前記ブロア（６）の電圧をＯＦＦ状態に保ち、
   また、前記起動時に前記ブロア（６）の電圧がＬＯＷ状態である場合、前記流量制御弁（４）の全開制御を行なうときに前記ブロア（６）の電圧をＬＯＷ状態に保つようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置（１）。
3. 前記制御手段（８）は、前記エンジン（２）の起動時に前記流量制御弁（４）の全開制御を行なうとき、前記ポンプ（７）をＯＮするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置（１）。
4. 前記制御手段（８）からの制御信号に応じて前記流量制御弁（４）を開閉させるアクチュエーター（９）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置（１）。
5. 前記制御手段（８）に、エアコン目標温度の設定指令を含む操作指令を入力する操作手段（１３）と、外気温度、日射温度および室温をそれぞれ測定する温度センサー（１４，１５、１６）と、前記ヒート系流路（３）内の温熱媒の温度を測定する温度センサー（１７）とを接続したことを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置（１）。
6. 前記制御手段（８）は、前記操作手段（１３）および前記温度センサー（１４，１５、１６）から送られる種々のデータに基づいて、車室内に供給する空気流の目標吹出し温度を演算するとともに、前記流量制御弁（４）、前記ブロア（６）および前記ポンプ（７）に制御信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の自動車用空気調和装置（１）。
   
   

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