JP4359222B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

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Description

本発明は車両用空調装置に関し、特に、温水式ヒータの下流に電気式ヒータを設けた車両用空調装置に関する。
従来の車両用空調装置には、特許文献１に開示されたものがある。その車両用空調装置は、内外気切替え箱にダクトを接続し、内外気切替え箱とダクトとの間に送風機を設け、ダクトにエンジン冷却水を熱源とする温水ヒータを内蔵している。そして、乗員が室内で操作し室内温度を調節するマニュアルスイッチを設けている。また、その車両用空調装置は、温水ヒータの下流側に分岐箱を設け、温水ヒータの下流側に隣接して分岐箱の上流に電気ヒータを設けている。さらに、その車両用空調装置は、電気ヒータに電力を供給する電力供給源と、電気ヒータの下流側に温度センサを設け、温度センサによる検知温度が冷却水の温度が上昇した状態よりも低く、送風機が駆動しており、マニュアルスイッチが最高温度に調節されている場合に電気ヒータに電力を供給するごとく電力供給源を制御するコントロールユニットを設けている。
上記のように特許文献１に開示された車両用空調装置では、空調ダクトにエンジンの冷却水を利用した温水式ヒータを配置し、温水式ヒータの下流に電気式ヒータを設け、エンジンの始動後冷却水が所定温度に達するまで電気式ヒータを作動させてエンジン始動直後の暖房性能を向上させている。
実開平３−６４１０８号公報
従来の車両用空調装置では、電気式ヒータは、温水式ヒータを通過した空調用空気に対して通風抵抗となる。したがって、窓にくもりが発生した場合に、そのくもりを温風によって除去しようとすると、温水式ヒータ通過後の空調用空気に対して電気式ヒータが通風抵抗となるので、窓に大風量を供給することができず防曇性能が低下する問題がある。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、温水式ヒータの下流に電気式ヒータを設けた場合に暖房性能と防曇性能の両立を図るようにした車両用空調装置を提供することにある。
本発明に係る車両用空調装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
本発明に係る車両用空調装置（請求項１に対応）は、空調用空気が通過する空調ダクトと、この空調ダクトに配置され、エンジンの冷却水を利用して前記空調用空気を加熱する温水式ヒータと、この温水式ヒータの下流に配置され、前記空調用空気を電気的に加熱する電気式ヒータと、前記温水式ヒータを通過した前記空調用空気が前記電気式ヒータをバイパスして流れる電気式ヒータバイパス通路と、前記電気式ヒータバイパス通路を開閉するバイパスドアと、このバイパスドアの開信号あるいは閉信号を送るバイパスドア制御手段を含む制御部とを設けた車両用空調装置において、
前記制御部は、運転者によって設定される車室内空気の設定温度に係る信号と、室内温度センサで測定した車室内の空気温度に係る信号と、外気温度センサで測定した車室外の空気温度に係る信号と、日射量測定センサで測定した車室内へ入射する日射量に係る信号に基づいて目標吹き出し温度を算出し、
前記バイパスドア制御手段は、
前記目標吹き出し温度が所定値以上であるという条件と、吹き出しモードがヒートモードとヒートデフモードとの何れか一方が選択されているという条件との２つの条件が満足されたときに、前記バイパスドアを閉じる閉信号を送ると共に、
前記目標吹き出し温度が所定値未満であるという条件と、前記エンジン冷却水温度が所定温度以下であるという条件と、吹き出しモードがヒートモードとヒートデフモードとの何れか一方が選択されているという条件との３つの条件が満足されたとき、前記バイパスドアを閉じる閉信号を送り、
それ以外のときには前記バイパスドアを開く開信号を送ることを特徴とする。
本発明によれば、空調用空気が通過する空調ダクトと、空調ダクトに配置され、エンジンの冷却水を利用して空調用空気を加熱する温水式ヒータと、温水式ヒータの下流に配置され、空調用空気を電気的に加熱する電気式ヒータとを備えてなる車両用空調装置において、温水式ヒータを通過した空調用空気が電気式ヒータをバイパスして流れる電気式ヒータバイパス通路と、電気式ヒータバイパス通路を開閉するバイパスドアを設けたため、バイパスドアを閉じることで従来どおりの暖房性能を維持できると共に、バイパスドアを開けば電気式ヒータをバイパスさせて窓に大風量を供給でき防曇性能を向上できるので、暖房性能と防曇性能の両立を図ることができる。また、本発明によれば、バイパスドアを吹き出しモードがヒートモードまたはヒートデフモードにあると共に、目標吹き出し温度が所定値以上またはエンジン冷却水温度が所定温度以下のときに閉じ、それ以外のときは開くように制御するバイパスドア制御部を有するため、暖房性能と防曇性能の両立を図るようにバイパスドアを自動制御できる。
以下、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る車両用空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成を概略的に示す。図１では、自動車１１の車室１２の部分とエンジンルーム１３の部分が示されている。車室１２にはシート１４に着座した運転者１５が示されている。エンジンルーム１３内にはエンジン１６が配置されている。エンジン１６から出力される動力を伝達する駆動力伝達機構の図示は省略されている。
空調装置１７に関係する構成を説明する。上記エンジン１６の前側（図１中左側）にはラジエータ１８が配置される。そのラジエータ１８とウォータポンプ１９とエンジン１６とを配管２０で連結して冷却回路２１を形成し、また、ウォータポンプ１９とエンジン１６とウォータバルブ２２と温水式ヒータ２３を配管２４で環状に連結してヒータ回路２５を形成している。
ウォータポンプ１９は、エンジン１６により駆動される。このウォータポンプ１９は、エンジン１６のウォータジャケット内に冷却水を循環させ、加熱された冷却水をラジエータ１８へ送り込む。
ラジエータ１８は、ウォータポンプ１９から送り込まれた高温の冷却水を冷却してエンジン１６に戻す。
また、空調装置１７は、配管２４と配管２６により温水式ヒータ２３を経由して温水の循環流路（ヒータ回路）を形成する。温水式ヒータ２３は熱交換器である。上記の循環流路において温水式ヒータ用配管２４にはウォータバルブ２２が設けられている。温水式ヒータ２３は、空調ダクト２７内に配置されている。空調ダクト２７には、エンジン１６の冷却水を利用して空調用空気を加熱する温水式ヒータ２３と、温水式ヒータ２３の下流に、空調用空気を電気的に加熱するＰＴＣヒータや熱線ヒータ等の電気式ヒータ２８とを備えている。
ヒータ回路２５へはエンジン１６で加熱された冷却水を取りだし温水式ヒータ２３を通し、ウォータポンプ１９側へ送る。温水式ヒータ２３の入り口にはウォータバルブ２２を設け、必要なときに必要な量の冷却水を送る。
空調ダクト２７には、エンジンルーム１３側に位置する上流側から、送風ファン２９、エバポレータ（室内熱交換器）３０、開閉自在のエアミックスドア３１、上記の温水式ヒータ２３、電気式ヒータ２８、バイパスドア３２および吹き出し口３３，３４，３５が設けられている。エバポレータ３０は送風ファン（送風機）２９から送られてくる空気を冷却する。吹き出し口３３はベント用吹き出し口であり、吹き出し口３４はフット用吹き出し口であり、吹き出し口３５は窓の内側へ向かう吹き出し口である。吹き出し口３４には、ヒートドア３６が設けられており、そのヒートドア３６は、乗員の下半身側へ向かう吹き出し口３４を開閉する。吹き出し口３３には、ベントドア３７が設けられており、そのベントドア３７は、乗員の上半身側へ向かう吹き出し口３３を開閉する。吹き出し口３５には、デフドア３８が設けられており、そのデフドア３８は、窓４３（図２参照）の内側へ向かう吹き出し口３５を開閉する。
空調ダクト２７では、上記のエアミックスドア３１によって、空調ダクト２７内を通過する空気を温水式ヒータ２３を通過させる部分（ホット側空気、図２の空気部分３９）と温水式ヒータ２３をバイパスさせる部分（非ホット側空気、図２の空気部分４０）に振り分けられる。このバイパスする空気の通路を温水式ヒータバイパス通路４１と呼ぶ。また、バイパスドア３２によって、温水式ヒータ２３を通過した空調用空気が電気式ヒータ２８をバイパスして流れる電気式ヒータバイパス通路４２を開閉する。こうして、空調ダクト２７の構成によれば、車室１２内に温度調整された空気を供給することができる。図１において４４は車室１２とエンジンルーム１３とを隔てる隔壁を示す線である。
上記の空調装置１７によれば、ヒータ回路の温水式ヒータ２３において、ここを通過する空気を暖めることができ、暖かい空気を車室１２へ供給することができる。また、バイパスドア３２を閉じることで従来どおりの暖房性能を維持できると共に、バイパスドア３２を開けば電気式ヒータ２８をバイパスさせて窓に大風量を供給でき防曇性能を向上できるので、暖房性能と防曇性能の両立を図ることができる。
図２は、本発明に係る車両用空調装置１７の制御系を含めた構成を示す図である。空調装置１７の構造は前述した通りであり、図１で説明した要素と同一の要素には同一の符号が付されている。
制御装置５０には、バイパスドア３２へバイパスドア開信号あるいは閉信号を送るバイパスドア制御部５１と、エアミックスドア３１にエアミックスドア開度信号を送るエアミックスドア制御部５２と、デフドア３８の開閉を制御するデフドア制御部５３と、ベントドア３７の開閉を制御するベントドア制御部５４と、ヒートドア３６の開閉を制御するヒートドア制御部５５とバイパスドア制御部５１に指令信号を送る目標吹き出し温度設定部５６が設けられている。制御装置５０は自動車に搭載されたコンピュータで実現される。
制御装置５０には、入力信号として、室内温度センサ５７からのＴｒ（車室内空気温度に係る信号）、日射量センサ５８からのＴｓｕｎ（車室内へ入射する日射量に係る信号）、外気温度センサ５９からのＴａｍ（車室外空気温度に係る信号）、温度設定部６０からのＴｓｅｔ（車室内空気設定温度に係る信号）、冷却水温度センサ６１からのＴｗ（冷却水温度）が入力されている。Ｔｓｅｔは運転者によって設定される設定温度であり、Ｔｒ、Ｔｓｕｎ、Ｔａｍ、Ｔｗそれぞれは、対応する各センサから出力される検出信号である。また、制御装置５０には、デフモード、ヒートデフモード、ベントモード、バイレベルモード、ヒートモードの各モードを選択するモード選択スイッチ６２からの信号が入力される。
モード選択スイッチ６２でデフモードとヒートデフモードが選択されたとき、デフドア３８は開く。また、ベントモードとバイレベルモードが選択されたとき、ベントドア３７は開く。ヒートモードとヒートデフモードとバイレベルモードが選択されたとき、ヒートドア３６は開く。
上記のような各種の信号を入力した制御装置５０は、図３で示す制御フローおよび関係式に基づいてバイパスドア３２の開閉を制御する。
最初のステップＳ１０１では各種の入力信号が読み込まれる。ここで、読み込まれる入力信号は、前述のＴｒ、Ｔｓｕｎ、Ｔａｍ、Ｔｓｅｔ、Ｔｗである。
ステップＳ１０１で読み込まれた入力信号を用いてかつ次の式（数１）に基づいて目標吹き出し温度（ＴＡＯ）を算出する（ステップＳ１０２）。
（数１）
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ＊Ｔｓｅｔ−Ｋｒ＊Ｔｒ−Ｋａｍ＊Ｔａｍ−Ｋｓｕｎ＊Ｔｓｕｎ＋Ｃ
Ｔｓｅｔ：車室内空気設定温度
Ｔｒ ：車室内空気温度
Ｔａｍ ：車室外空気温度
Ｔｓｕｎ：車室内へ入射する日射量
Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓｕｎ、Ｃ：制御定数
＊：掛け算記号
ステップＳ１０２で算出されたＴＡＯが所定値Ｘ（例えば４５℃）以上かどうか判断する（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３でＴＡＯが所定値Ｘより小さければ、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度（例えば５５℃）以下かどうか判断する（ステップＳ１０４）。もし、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度より大きければ、バイパスドア３２を開く（ステップＳ１０５）。そして、リターンする。
ステップＳ１０３でＴＡＯが所定値Ｘ以上であるならば、吹き出しモードがヒートかヒートデフになっているかどうか判断する（ステップＳ１０６）。もし、吹き出しモードがヒートかヒートデフならば、バイパスドア３２を閉じる（ステップＳ１０７）。そして、リターンする。
ステップＳ１０４で、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度以下ならば、ステップＳ１０６を実行する。
ステップＳ１０６で、吹き出しモードがヒートかヒートデフではないならば、ステップＳ１０５を実行し、バイパスドア３２を開き、そして、リターンする。
上記のようにして制御が行われることで、バイパスドアを閉じれば従来どおりの暖房性能を維持できると共に、バイパスドアを開けば電気式ヒータをバイパスさせて窓に大風量を供給でき防曇性能を向上できるので、暖房性能と防曇性能の両立を図ることができる。
本発明は、暖房性能と防曇性能を両立できる車両用空調装置として利用される。
本発明に係る車両用空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成の概略図である。 本発明に係る車両用空調装置の制御系を含めた構成を示す図である。 バイパスドアの開閉制御のフローチャートである。
符号の説明
１１ 自動車
１２ 車室
１３ エンジンルーム
１４ シート
１５ 運転者
１６ エンジン
１７ 空調装置
１８ ラジエータ
１９ ウォータポンプ
２０ 配管
２１ 冷却回路
２２ ウォータバルブ
２３ 温水式ヒータ
２４ 配管
２５ ヒータ回路
２６ 配管
２７ 空調ダクト
２８ 電気式ヒータ
２９ 送風ファン
３０ エバポレータ
３１ エアミックスドア
３２ バイパスドア
３３ 吹き出し口
３４ 吹き出し口
３５ 吹き出し口
３６ ヒートドア
３７ ベントドア
３８ デフドア
４２ 電気式ヒータバイパス通路
５０ 制御装置
５１ バイパスドア制御部
５２ エアミックスドア制御部
５３ デフドア制御部
５４ ベントドア制御部
５５ ヒートドア制御部
５６ 目標吹き出し温度設定部

Claims (1)

  1. 空調用空気が通過する空調ダクトと、
    この空調ダクトに配置され、エンジンの冷却水を利用して前記空調用空気を加熱する温水式ヒータと、
    この温水式ヒータの下流に配置され、前記空調用空気を電気的に加熱する電気式ヒータと、
    前記温水式ヒータを通過した前記空調用空気が前記電気式ヒータをバイパスして流れる電気式ヒータバイパス通路と、
    前記電気式ヒータバイパス通路を開閉するバイパスドアと、
    このバイパスドアの開信号あるいは閉信号を送るバイパスドア制御手段を含む制御部とを設けた車両用空調装置において、
    前記制御部は、運転者によって設定される車室内空気の設定温度に係る信号と、室内温度センサで測定した車室内の空気温度に係る信号と、外気温度センサで測定した車室外の空気温度に係る信号と、日射量測定センサで測定した車室内へ入射する日射量に係る信号に基づいて目標吹き出し温度を算出し、
    前記バイパスドア制御手段は、
    前記目標吹き出し温度が所定値以上であるという条件と、吹き出しモードがヒートモードとヒートデフモードとの何れか一方が選択されているという条件との２つの条件が満足されたときに、前記バイパスドアを閉じる閉信号を送ると共に、
    前記目標吹き出し温度が所定値未満であるという条件と、前記エンジン冷却水温度が所定温度以下であるという条件と、吹き出しモードがヒートモードとヒートデフモードとの何れか一方が選択されているという条件との３つの条件が満足されたとき、前記バイパスドアを閉じる閉信号を送り、
    それ以外のときには前記バイパスドアを開く開信号を送ることを特徴とする車両用空調装置。
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