JP2564906B2 - 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、冷媒蒸発器の冷却度合を制御する自動車用
空気調和装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、車室内に向かって空気を送るための通風ダ
クト内に、通過する空気を冷却する冷媒蒸発器、該冷媒
蒸発器の下流にエンジン冷却水の保有するエンジン排熱
を放熱する温水式ヒータを配設した自動車用空気調和装
置が存在する。

また、この空気調和装置の通風ダクト内には、温水式
ヒータを通過する空気量と通過しない空気量とを調節す
るエアミックスダンパが取付けられている。

さらに、空気調和装置の通風ダクトは、車両乗員が窓
吹出モードを選択した際に窓ガラスに向かって空気流を
吹出す窓吹出口、車両乗員が上半身吹出モードを選択し
た際に車両乗員の上半身に向かって空気流を吹出す上半
身吹出口、および車両乗員が足元吹出モードを選択した
際に車両乗員の足元に向かって空気流を吹出す足元吹出
口を備えている。

そして、通風ダクト内に導入された空気は、冷媒蒸発
器を通過する際に冷却されると同時に空気中の水分を除
去（除湿）される。その後に、一部または全部の空気
は、温水式ヒータを通過する際に所定の温度に加熱さ
れ、選択された吹出口より吹出される。

ここで、車室内の除湿量と冷媒蒸発器の冷却度合と
は、第５図に表したグラフのように相関関係がある。従
来、冷媒蒸発器の冷却度合は、吹出口の位置によらず、
一定に制御されてきた。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記構成の従来の空気調和装置では、除湿
量の要求度合にかかわらず一定の冷媒蒸発器の冷却度合
にするため、必要以上に除湿し、ユーザーに不快感を与
えたり、燃費の悪化をまねくという課題があった。

一般に、窓吹出モードは、視界を確保するための除湿
を目的とし、上半身吹出モードは、冷房運転時に冷風の
吹出しに利用され、足元吹出モードは、暖房運転時に温
風の吹出しに利用されている。

したがって、除湿量の調整は、窓吹出モード、上半身
吹出モード、足元吹出モードの順に前者ほど除湿量を高
く、すなわち冷媒蒸発器の冷却度合を大きく制御するこ
とが望ましい。

本発明は、各吹出モードの要求に応じて冷媒蒸発器の
冷却度合を制御することが可能な自動車用空気調和装置
の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の自動車用空気調和装置は、窓吹出モードを選
択した際に窓ガラスに向かって空気流を吹出す窓吹出
口、上半身吹出モードを選択した際に車両乗員の上半身
に向かって空気流を吹出す上半身吹出口、および足元吹
出モードを選択した際に車両乗員の足元に向かって空気
流を吹出す足元吹出口を有し、車室内に向かって空気を
送るための通風ダクトと、該通風ダクトの前記窓吹出
口、前記上半身吹出口および前記足元吹出口の上流に配
設され、通過する空気を冷却する冷媒蒸発器を具備する
冷凍サイクルと、前記冷媒蒸発器の冷却度合を、前記窓
吹出モード、前記上半身吹出モード、前記足元吹出モー
ドの順に前者ほど増大させるように制御する制御手段と
を備えた構成を採用した。

［作用］ 本発明の自動車用空気調和装置は、上記構成によりつ
ぎの作用を有する。

車室内へ向かって通風ダクト内を通過する空気は、冷
媒蒸発器で冷却されると同時に空気中の水分を除去（除
湿）される。

このとき、冷媒蒸発器の冷却度合は、窓吹出モード、
上半身吹出モード、足元吹出モードの順に前者ほど増大
させるように制御されている。このため、窓吹出モード
が選択されている際には、冷媒蒸発器の冷却度合の制御
によって冷却度合が非常に大きく、除湿量が非常に高い
空気が得られる。また、上半身吹出モードが選択されて
いる際には、冷媒蒸発器の冷却度合の制御によって冷却
度合がやや大きく、除湿量がやや高い空気が得られる。
さらに、足元吹出モードが選択されている際には、冷媒
蒸発器の冷却度合の制御によって冷却度合が小さく、除
湿量が低い空気が得られる。

このように、各吹出モードの要求に応じて冷媒蒸発器
で冷却および除湿された空気は、窓吹出モードが選択さ
れている際に窓吹出口より窓ガラスに向かって吹出され
る。また、上半身吹出モードが選択されている際には、
上半身吹出口より車両乗員の上半身に向かって吹出さ
れ、足元吹出モードが選択されている際には、足元吹出
口より車両乗員の足元に向かって吹出される。

［発明の効果］ 本発明の自動車用空気調和装置は、上記構成および作
用によりつぎの効果を奏する。

すなわち、各吹出モードの除湿量の要求の違いに応じ
て冷媒蒸発器の冷却度合を制御しているため、除湿要求
の少ない吹出モードにおいては冷媒蒸発器に冷媒を供給
する冷凍サイクルの消費動力を低減して省動力運転が可
能となり、除湿要求の大きい吹出モードにおいては除湿
量を高めて窓ガラスの曇りを効果的に除去、予防するこ
とが可能となる。

［実施例］ 本発明の自動車用空気調和装置を図に示す一実施例に
基づき説明する。

第１図は本発明を採用した自動車用冷暖房装置を示
す。

１は自動車用冷暖房装置（以下冷暖房装置と略する）
を示す。

冷暖房装置１は、車室（図示せず）内に向かって空気
を送るための通風ダクト２と、該通風ダクト２に収納さ
れた送風機３と、冷媒が循環する冷凍サイクル４と、エ
ンジン冷却水が循環する温水回路５と、冷媒蒸発器の冷
却度合を制御する制御手段である制御装置６を備えてい
る。

通風ダクト２は、上流に内外気切替ダンパ21によって
切替えられる内気導入口22または外気導入口23が形成さ
れ、下流に窓吹出口24、上半身吹出口25および足元吹出
口26が形成されている。また、通風ダクト２内には、送
風機３、冷凍サイクル４の冷媒蒸発器43、エアミックス
ダンパ27、温水回路５の温水式ヒータ51、および吹出口
モード切替ダンパ28、29が収納されている。

送風機３は、内気導入口22または外気導入口23より、
内気または外気を導入し、通風ダクト２において車室内
に向かう空気流を生じさせるファン31、および該ファン
31の駆動用モータ32を有する。

冷凍サイクル４は、冷媒圧縮機41、冷媒凝縮器42、冷
媒蒸発器43、受液器44、冷媒の減圧装置をなす温度作動
式膨張弁45、およびこれらを順次環状に接続する冷媒配
管46から構成される。

温水回路５は、エンジン10の冷却用ウォータジャケッ
ト内で暖められたエンジン冷却水が冷却水配管52を経て
供給されるものである。また温水回路５は、温水式ヒー
タ51、手動式ウォータバルブ53とを備える。

このウォータバルブ53およびエアミックスダンパ27
は、操作パネル７に取付けられた温度調整レバー71の設
定位置に応じて開度が変更される。

ここで、エアミックスダンパ27は、温水回路５の手動
式ウォータバルブ53と連動しており、手動式ウォータバ
ルブ53は、エアミックスダンパ27の開度に応じて温水式
ヒータ51への通水量を制御する。したがって、最大暖房
時には、手動式ウォータバルブ53が全開とされ、エアミ
ックスダンパ27が全開とされ、最大冷房時には、手動式
ウォータバルブ53が全閉とされ、エアミックスダンパ27
が全閉とされる。

制御装置６は、冷凍サイクル４を作動させるエアコン
スイッチ61、吹出モードを切替える吹出モード切替レバ
ー62、ファン31の駆動用モータ32の回転速度を３〜４段
階に調整するファンスイッチ63、冷却蒸発器43の冷却温
度を検出するサーミスタ64および制御回路65を備える。

吹出モード切替レバー62は、設定抵抗を連結し、その
設定抵抗は、車両乗員が選択した窓吹出モード、上半身
吹出モード、バイレベル（BI−LEVEL）吹出モードまた
は足元吹出モードの設定位置を抵抗値として制御回路６
に送る。

ファンスイッチ63は、設定抵抗を連結し、その設定抵
抗は、車両乗員が設定したファン31の回転速度またはフ
ァン31の風量を抵抗値として制御回路65に送る。

サーミスタ64は、冷媒蒸発器43の下流と温水式ヒータ
51の上流との間の通風ダクト２内に取付けられている。
あるいは、冷媒蒸発器43のフィンに取付けられている。
サーミスタ64は、冷媒蒸発器43を通過した空気の温度、
またはフィン表面の温度を、冷媒蒸発器43の冷却度合と
して検出し、抵抗値の信号に置き換えて制御回路65に送
る。

制御回路65は、上述した各信号を入力して、電磁クラ
ッチ11およびファン31の駆動モータ32を制御する。

この制御回路65は、吹出モード切替レバー62により窓
吹出モード、上半身吹出モード、バイレベル吹出モード
または足元吹出モードが選択された際に、記憶回路66よ
り各吹出モードに応じた冷媒蒸発器43の目標冷却温度を
読込み、その目標冷却温度とサーミスタ64により検出さ
れる冷却温度とに応じて電磁クラッチ11の断続を制御
し、冷媒蒸発器43の冷却温度を目標冷却温度に制御す
る。

冷媒蒸発器43の目標冷却温度は、第４のグラフに示す
ように、冷媒蒸発器43の冷却温度を窓吹出モード、上半
身吹出モード、バイレベル吹出モード、足元吹出モード
の順に後者ほど高くなるように設定されている。67は自
動車用バッテリを示す。

操作パネル７は、第２図に示すように、エアコンスイ
ッチ61、吹出モード切替レバー62、ファンスイッチ63、
温度調整レバー71および内外気切替レバー72を取付けて
いる。

本実施例の冷媒蒸発器43の冷却温度の制御方法を第１
図ないし第３図に基づき説明する。

第３図は本実施例の制御装置６の冷媒蒸発器43の冷却
温度の制御方法の作動フローチャートを示す。なお、フ
ァン31の速度制御は省略してある。

イグニッションスイッチ（図示せず）をONしてエンジ
ン10の作動を開始すると第３図のフローチャートの実行
が開始される。

初めに、ファンスイッチ63がONされているか否かを判
断する（ステップS1）。ファンスイッチ63がONされてい
ない（No）時、ファン31の駆動用モータ32をOFF、また
は駆動用モータ32のOFF状態を維持する（ステップS
2）。

さらに、エンジン10と冷媒圧縮機41とを連結する電磁
クラッチ11をOFF、または電磁クラッチ11のOFF状態を維
持し（ステップS3）、エンジン105の作動中はステップS
1ないしステップS3を繰り返す。

ステップS1においてファンスイッチ63がONされている
（Yes）時、ファン31の駆動用モータ32をONする（ステ
ップS4）。

つぎに、エアコンスイッチ61がONされているか否かを
判断する（ステップS5）。エアコンスイッチ61がONされ
ていない（No）時、ステップS3へ進む。

ステップS5においてエアコンスイッチ61がONされてい
る（Yes）時、吹出モード切替レバー62の設定位置を判
断して、車両乗員が窓吹出モードを選択しているか否か
を判断する（ステップS6）。

窓吹出モードを選択している（Yes）時、記憶回路66
に記憶されている第４図のグラフから冷媒蒸発器43の目
標冷却温度Ta（以下Taと略す）を読込む（ステップ
７）。そして、サーミスタ64により検出した冷媒蒸発器
43の冷却温度te（以下teと略す）を読込む（ステップS
8）。

つぎに、te＞Taか否かを判断する（ステップS9）。

te＞Taである（Yes）時、teをTaまで低下させるため
に、電磁クラッチ11をONして、エンジン10により冷媒圧
縮機41を駆動して冷凍サイクル４を作動させる（ステッ
プS10）。

te＞Taではない（No）時、teをTaまで上昇させるため
に、電磁クラッチ11をOFFして、冷媒圧縮機41の駆動を
停止して冷凍サイクル４を停止する（ステップS11）。

ステップS6において窓吹出モードを選択していない
（No）時、吹出モード切替レバー62の設定位置を判断し
て、車両乗員が上半身吹出モードを選択しているか否か
を判断する（ステップS12）。

上半身し吹出モードを選択している（Yes）時、記憶
回路66に記憶されている第４図のグラフから冷媒蒸発機
43の目標冷却温度Tb（以下Tbと略す）を読込む（ステッ
プS13）。そして、サーミスタ64により検出した冷媒蒸
発器43の冷却温度teを読込む（ステップS14）。

つぎに、te＞Tbか否かを判断する（ステップS15）。

te＞Tbである（Yes）時、teをＴまで低下させるため
に、電磁クラッチ11をONして、エンジン10により冷媒圧
縮機41を駆動して冷凍サイクル４を作動させる（ステッ
プS16）。

te＞Tbではない（No）時、teをTbまで上昇させるため
に、電磁クラッチ11をOFFして、冷媒圧縮機41の駆動を
停止して冷凍サイクル４を停止する（ステップS17）。

ステップS12において上半身吹出モードを選択してい
ない（No）時、吹出モード切替レバー62の設定位置を判
断して車両乗員が足元吹出モードを選択しているか否か
を判断する（ステップS18）。

ステップS18において足元吹出モードを選択していな
い（No）時、バイレベル吹出モードを選択していると判
断し、記憶回路66に記憶されている第４図のグラフから
冷媒蒸発器43の目標冷却温度Tc（以下Tcと略す）を読込
む（ステップS19）。そして、サーミスタ64により検出
した冷媒蒸発器43の冷却温度teを読込む（ステップS2
0）。

つぎに、te＞Tcか否かを判断する（ステップS21）。

te＞Tcである（Yes）時、teをTcまで低下させるため
に、電磁クラッチ11をONして、エンジン10により冷媒圧
縮機41を駆動して冷凍サイクル４を作動させる（ステッ
プS22）。

te＞Tcではない（No）時、teをTcまで上昇させるため
に、電磁クラッチ11をOFFして、冷媒圧縮機41の駆動を
停止して冷凍サイクル４を停止する（ステップS23）。

足元吹出モードを選択している（Yes）時、記憶回路6
6に記憶されている第４図のグラフから冷媒蒸発器43の
目標冷却温度Td（以下Tdと略す）を読込む（ステップS2
4）。そして、サーミスタ64により検出した冷媒蒸発器4
3の冷却温度teを読込む（ステップS25）。

つぎに、te＞Tdか否かを判断する（ステップS26）。

te＞Tdである（Yes）時、teをTdまで低下させるため
に、電磁クラッチ11をONして、エンジン10により冷媒圧
縮機41を駆動して冷凍サイクル４を作動させる（ステッ
プS27）。

te＞Tdではない（No）時、teをTdまで上昇させるため
に、電磁クラッチ11をOFFして、冷媒圧縮機41の駆動を
停止して冷凍サイクル４を停止する（ステップS28）。

ステップS10、S11、S16、S17、S23、S24、S27、S28の
制御を行った後、イグニッションスイッチがONされてい
る間は、ステップS1以下を繰り返す。

すなわち、冷媒蒸発器43の冷却温度は、窓吹出モー
ド、上半身吹出モード、バイレベル吹出モード、足元吹
出モードの順に高くなるように制御されている。

このため、車両乗員が吹出モード切替レバー62によ
り、窓吹出モードを選択している際には、冷媒蒸発器43
の冷却温度の制御によって冷却度合が非常に大きく、除
湿量の非常に高い空気が得られる。このように、窓吹出
モードの要求に応じて冷媒蒸発器43で冷却および除湿さ
れた空気は、窓吹出口24より窓ガラスに向かって吹出さ
れる。よって、窓ガラスの曇りを防止でき、常時最適な
視界を確保できる。

また、車両乗員が吹出モード切替レバー62により、上
半身吹出モードを選択している際には、冷媒蒸発器43の
冷却温度の制御によって冷却度合がやや大きく、除湿量
のやや高い空気が得られる。このように、上半身吹出モ
ードの要求に応じて冷媒蒸発器43で冷却および除湿され
た空気は、上半身吹出口25より車両乗員の上半身に向か
って吹出される。よって、冷房運転時に上半身吹出口25
より車両乗員の上半身に向かって低温の冷風を吹出すこ
とができる。

さらに、車両乗員が吹出モード切替レバー62により、
バイレベル吹出モードを選択している際には、冷媒蒸発
器43の冷却温度の制御によって冷却度合がやや小さく、
除湿量のやや低い空気が得られる。バイレベル吹出モー
ドの要求に応じて冷媒蒸発器43で冷却および除湿された
空気は、その後に温水式ヒータ51を通過する量をエアミ
ックスダンパ27等により調整され、上半身吹出口25より
車両乗員の上半身に向かって冷風が吹出されるととも
に、足元吹出口26より車両乗員の足元に向かって温風が
吹出される。

そして、足元吹出モードの要求に応じて冷媒蒸発器43
で冷却および除湿された空気は、冷媒蒸発器43の冷却温
度の制御によって冷却度合が小さく、除湿量の低い空気
が得られる。このように、足元吹出モードの要求に応じ
て冷媒蒸発器43で冷却および除湿された空気は、足元吹
出口26より車両乗員の足元に向かって吹出される。よっ
て、暖房運転時に足元吹出口26より車両乗員の足元に向
かって高温の温風を吹出すことができる。

したがって、高価な湿度センサ等を必要とせず、吹出
モードに連動させて冷媒蒸発器43の冷却度合を制御する
ことにより、冷媒蒸発器43に各吹出モードに応じた適切
な除湿作用を発揮させることができ、窓ガラスの曇りの
予防、および速やかなる除去が可能となるとともに、大
幅な除湿作用を発揮させないときには、省動力運転が可
能となる。

［他の実施例］ 本実施例では、通風ダクト内に温水式ヒータを配した
が、ヒータとしてはセラミックヒータでも良く、またヒ
ータを配さなくとも良い。

本実施例では、冷媒蒸発器と温水式ヒータ等のヒータ
を直列に配したが、冷媒蒸発器と温水式ヒータ等のヒー
タを並列に配してもよい。また、冷凍サイクルに四方弁
等の冷媒の循環方向を逆転させる装置を取付けて、ヒー
トポンプ式冷暖房装置の冷凍サイクルとしても良い。

本実施例では、冷媒蒸発器の冷却度合を冷媒蒸発器の
冷却温度で制御したが、冷媒蒸発器の冷却度合を電磁ク
ラッチ（11）のON時間とOFF時間との長さの比率で制御
しても良い。この場合には、窓吹出モード、上半身吹出
モード、足元吹出モードの順に前者ほど電磁クラッチ
（11）のON時間を長くする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に採用された自動車用冷暖房
装置を示す概略図、第２図は本発明の一実施例に採用さ
れた自動車用冷暖房装置の操作パネルを示す正面図、第
３図は本発明の一実施例に採用された自動車用冷暖房装
置の制御装置の作動フローチャート、第４図は本発明の
一実施例に採用された自動車用冷暖房装置の各吹出モー
ドにおける冷媒蒸発器の目標冷却温度を示すグラフ、第
５図は除湿量と冷媒蒸発器の冷却温度との関係を示すグ
ラフである。 図中 １……自動車用冷暖房装置、２……通風ダクト、３……
送風機、４……冷凍サイクル、５……温水回路

フロントページの続き (72)発明者 沼澤 成男 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−34218（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−109527（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）窓吹出モードを選択した際に窓ガラ
   スに向かって空気流を吹出す窓吹出口、上半身吹出モー
   ドを選択した際に車両乗員の上半身に向かって空気流を
   吹出す上半身吹出口、および足元吹出モードを選択した
   際に車両乗員の足元に向かって空気流を吹出す足元吹出
   口を有し、 車室内に向かって空気を送るための通風ダクトと、 （ｂ）該通風ダクトの前記窓吹出口、前記上半身吹出口
   および前記足元吹出口の上流に配設され、通過する空気
   を冷却する冷媒蒸発器を具備する冷凍サイクルと、 （ｃ）前記冷媒蒸発器の冷却度合を、前記窓吹出モー
   ド、前記上半身吹出モード、前記足元吹出モードの順に
   前者ほど増大させるように制御する制御手段と を備えた自動車用空気調和装置。