(57)【要約】【課題】従来のエンジン冷却システムにおいて、空気調和装置のヒーターコアを補助ラジエータとして利用した場合、冷房運転を同時に行うことができない。【解決手段】空調用ダクト１９と、空調用ダクト１９に収容されてエンジン１０の冷却水が循環するヒーターコア２０と、ヒーターコア２０を囲むように空調用ダクト１９を仕切る加熱用ダクト２１とを有する本発明の車両用空気調和装置は、外気を空調用ダクト１９に導く外気導入ポート２２ａと、外気導入ポート２２ａから空調用ダクト１９に導かれた外気を車外に排出させる排気ポート２３ａと、外気導入ポート２２ａ，加熱用ダクト２１，排気ポート２３ａを開閉するための開閉手段とを具え、外気導入ポート２２ａと加熱用ダクト２１と排気ポート２３ａとを開状態に保持し、外気導入ポート２２ａからの外気を加熱用ダクト２１のヒーターコア２０に通して排気ポート２３ａへと導くモードに切り換え可能である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側の空気導入ポートおよび他端側の空気吹き出しポートを有する空調用ダクトと、この空調用ダクトに収容されてエンジンの冷却水が循環するヒーターコアと、このヒーターコアを囲むように前記空調用ダクトを仕切る加熱用ダクトとを有する車両用空気調和装置であって、
前記空気導入ポートとは別に前記空調用ダクトに連通して外気を前記空調用ダクトに導く外気導入ポートと、
前記空調用ダクトに連通して前記外気導入ポートから前記空調用ダクトに導かれた外気を車外に排出させる排気ポートと、
前記外気導入ポートおよび前記加熱用ダクトおよび前記排気ポートを開閉するための開閉手段と、
この開閉手段の開閉を制御する制御手段と
を具え、前記制御手段は、
前記外気導入ポートと前記加熱用ダクトと前記排気ポートとを開状態に保持し、前記外気導入ポートからの外気を前記加熱用ダクトに導き、前記ヒーターコアを通過した外気を前記排気ポートへと導く第１モードと、
前記外気導入ポートと前記加熱用ダクトと前記排気ポートとを閉状態に保持し、前記空気導入ポートからの空気を前記空気吹き出しポートへと前記加熱用ダクトを通さずに導く第２モードと、
前記外気導入ポートと前記排気ポートとを閉状態および前記加熱用ダクトを開状態に保持し、前記空気導入ポートからの空気を前記加熱用ダクトから前記ヒーターコアを通して前記空気吹き出しポートへと導く第３モードと
に前記開閉手段の開閉位置を切り換え可能であることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
前記外気導入ポートの開閉動作に連動し、外気を外気導入ポートから空調用ダクトへと導くための送風機をさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
【請求項３】
前記開閉手段は、前記外気導入ポートを開閉するための第１の開閉ダンパと、前記加熱用ダクトを開閉するための第２の開閉ダンパと、前記排気ポートを開閉するための第３の開閉ダンパとを有し、前記第２の開閉ダンパは、前記第２モードを達成する閉位置と、前記第１モードを第２モードと同時に達成する第１の開位置と、前記第３モードを達成する第２の開位置とに切り換え可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空気調和装置。
【請求項４】
車両の運転状態を判定するための手段をさらに具え、前記制御手段は、車両の運転状態が予め設定した所定の運転状態の場合、前記第１モードを選択することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車両用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒーターコアをエンジンの冷却水に対する補助ラジエータとして流用できるようにした車両用空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷却系統を小型化するため、車両用空気調和装置のヒーターコアを補助ラジエータとして兼用させるようにした技術が特許文献１に開示されている。この特許文献１においては、外気をヒーターコアを介して車室外に導き、ヒーターコアを循環するエンジンの冷却水と外気との熱交換を行うことによって、冷却水の冷却を行うようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１１６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたエンジン冷却システムの場合、ヒーターコアにエンジン冷却液を循環させてその冷却を行う運転モードにおいては、同時に車室内の冷房運転を行うことが基本的にできない。
【０００５】
本発明の目的は、冷房運転時においてもヒーターコアをエンジンの冷却水に対する補助ラジエータとして使用することができる車両用空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による車両用空気調和装置は、一端側の空気導入ポートおよび他端側の空気吹き出しポートを有する空調用ダクトと、この空調用ダクトに収容されてエンジンの冷却水が循環するヒーターコアと、このヒーターコアを囲むように前記空調用ダクトを仕切る加熱用ダクトとを有する車両用空気調和装置であって、前記空気導入ポートとは別に前記空調用ダクトに連通して外気を前記空調用ダクトに導く外気導入ポートと、前記空調用ダクトに連通して前記外気導入ポートから前記空調用ダクトに導かれた外気を車外に排出させる排気ポートと、前記外気導入ポートおよび前記加熱用ダクトおよび前記排気ポートを開閉するための開閉手段と、この開閉手段の開閉を制御する制御手段とを具え、前記制御手段は、前記外気導入ポートと前記加熱用ダクトと前記排気ポートとを開状態に保持し、前記外気導入ポートからの外気を前記加熱用ダクトに導き、前記ヒーターコアを通過した外気を前記排気ポートへと導く第１モードと、前記外気導入ポートと前記加熱用ダクトと前記排気ポートとを閉状態に保持し、前記空気導入ポートからの空気を前記空気吹き出しポートへと前記加熱用ダクトを通さずに導く第２モードと、前記外気導入ポートと前記排気ポートとを閉状態および前記加熱用ダクトを開状態に保持し、前記空気導入ポートからの空気を前記加熱用ダクトから前記ヒーターコアを通して前記空気吹き出しポートへと導く第３モードとに前記開閉手段の開閉位置を切り換え可能であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明において、第１モードが選択された場合、ヒーターコアに導かれたエンジンの冷却水は、外気導入ポートからの外気によって冷却され、これにより温められた外気が排気ポートから車外に排出される。車室内の冷房を行う場合には、第１モードまたは第２モードが選択される。また、車室内の暖房を行う場合には、第３モードが選択される。
【０００８】
本発明による車両用空気調和装置において、空気導入ポートと外気導入ポートとの間の空調用ダクトに収容され、かつ冷媒が循環するエバポレーターをさらに有するものであってよい。
【０００９】
外気導入ポートの開閉に連動し、外気を外気導入ポートから空調用ダクトに導くための送風機をさらに具えたものであってよい。
【００１０】
開閉手段は、外気導入ポートを開閉するための第１の開閉ダンパと、加熱用ダクトを開閉するための第２の開閉ダンパと、排気ポートを開閉するための第３の開閉ダンパとを有し、第２の開閉ダンパは、第２モードを達成する閉位置と、第１モードを第２モードと同時に達成する第１の開位置と、第３モードを達成する第２の開位置とに切り換え可能であってよい。
【００１１】
車両の運転状態を判定するための手段をさらに具え、制御手段は、車両の運転状態が予め設定した所定の運転状態の場合、第１モードを選択するものであってよい。この場合、車両の運転状態がエンジン回転数と、車速と、外気温と、エンジンの負荷とを含むことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両用空気調和装置によると、外気導入ポートからの外気を加熱用ダクトに導き、ヒーターコアを通過した外気を排気ポートへと導くようにしたので、特にラジエータによる放熱が最も厳しくなる夏季の高負荷低車速運転時において、ヒーターコアへエンジンの冷却水を導き、これを補助ラジエータとして利用することが可能となる。この場合、ヒーターコアを通った高温の外気が車外に排出されるため、車室内の冷房に対する悪影響を回避することが可能である。
【００１３】
外気導入ポートの開閉に連動し、外気を外気導入ポートから空調用ダクトに導くための送風機をさらに具えた場合、第１モードにおける補助ラジエータの能力を高めることができる。
【００１４】
外気導入ポートを開閉するための第１の開閉ダンパと、加熱用ダクトを開閉するための第２の開閉ダンパと、排気ポートを開閉するための第３の開閉ダンパとを開閉手段が有し、第２の開閉ダンパが第２モードを達成する閉位置と、第１モードを第２モードと同時に達成する第１の開位置と、第３モードを達成する第２の開位置とに切り換え可能な場合、冷房運転中であってもヒーターコアを補助ラジエータとして利用し、エンジンの冷却能力を高めることができる。
【００１５】
車両の運転状態を判定するための手段をさらに具え、制御手段は、車両の運転状態が予め設定した所定の運転状態の時に第１モードを選択する場合、エンジンの冷却不足傾向となる冷房中の高負荷低車速運転時にヒーターコアを補助ラジエータとして利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明による車両用空気調和装置の一実施形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、必要に応じて本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することができる。
【００１７】
本実施形態における車両用空気調和装置を模式的に図１に示すが、これは第２モードである冷房運転状態を表している。車室外に配されるエンジン１０には、エンジン冷却システムが付設されている。このエンジン冷却システムは、ラジエータ１１と、冷却ファン１２と、冷却水循環ポンプ１３と、サーモスタット１４と、バイパス通路１５とを具えている。ラジエータ１１は、後述する分岐弁１６を介してエンジン１０側からの冷却水がラジエータ１１を通り、サーモスタット１４を介してエンジン１０に戻るような冷却水循環通路１７をエンジン１０との間に形成する。バイパス通路１５は、分岐弁１６とサーモスタット１４とに接続し、冷却水の温度が低温の場合、サーモスタット１４が冷却水循環通路１７を閉じた状態となっている。このため、エンジン１０に連動して作動する冷却水循環ポンプ１３により、冷却水は分岐弁１６からバイパス通路１５を通り、サーモスタット１４からエンジン１０に戻り、ラジエータ１１側には流れない。冷却水の温度が上昇してサーモスタット１４が冷却水循環通路１７を開くと共にバイパス通路１５を塞ぎ、冷却水は分岐弁１６からラジエータ１１を通って再びエンジン１０へと戻るような流れを画成する。さらに冷却水の温度が上昇すると、冷却ファン１２が回転を始め、ラジエータ１１による冷却水の冷却効率を高める。
【００１８】
一方、本実施形態における空気調和装置は、車室側に配される部分と、車室外に配される部分と、これらを接続する配管類およびこれらの作動を制御するための制御装置１８などとで構成されている。
【００１９】
車室側に配される部分は、空調用ダクト１９と、ヒーターコア２０と、加熱用ダクト２１と、外気導入ポート２２ａと、排気ポート２３ａと、エバポレーター２４と、外気導入ポート２２ａ，加熱用ダクト２１，排気ポート２３ａなどを開閉するための開閉手段とを含む。空調用ダクト１９は、一端側の空気導入ポート１９ａおよび他端側の空気吹き出しポート１９ｂを有し、空気吹き出しポート１９ｂは複数形成されてそれぞれ車室内に開口している。空気導入ポート１９ａは、外気を導入するための外気導入ダクト２５と、車室内の空気を循環させるための室内空気吸入ダクト２６とに連通する。ヒーターコア２０は、この空調用ダクト１９に収容されて上述したエンジン１０の冷却水が循環するようになっているが、この部分については後述する。加熱用ダクト２１は、このヒーターコア２０を囲むように空調用ダクト１９を仕切る。外気導入ポート２２ａは、空調用ダクト１９の空気導入ポート１９ａとは別に空調用ダクト１９に連通して外気を空調用ダクト１９に導くためのものであり、第２の外気導入ダクト２２の末端に形成されている。排気ポート２３ａは、空調用ダクト１９に連通して外気導入ポート２２ａから空調用ダクト１９に導かれた外気を車外に排出させる機能を有し、排気ダクト２３の基端に形成されている。エバポレーター２４は、空気導入ポート１９ａと外気導入ポート２２ａとの間の空調用ダクト１９内に収容され、冷媒が循環するようになっているが、この部分については後述する。開閉手段は、第１の開閉ダンパ２７と、第２の開閉ダンパ２８と、第３の開閉ダンパ２９と、混合ダンパ３０と、これら開閉ダンパ２７〜２９の開閉および混合ダンパ３０の位置制御をそれぞれ行うための図示しないアクチュエーターとを有する。第１の開閉ダンパ２７は、外気導入ポート２２ａを開閉するためのものである。第２の開閉ダンパ２８は、加熱用ダクト２１を開閉するためのものであり、閉位置と、第１の開位置と、第２の開位置とに切り換え可能である。第２の開閉ダンパ２８が閉位置にある場合、加熱用ダクト２１が塞がれた状態となる。第１の開位置は、図４に示す第１モード、すなわち分岐弁１６からエンジン１０の冷却水をヒーターコア２０に導き、ヒーターコア２０を補助ラジエータとして利用する運転状態を達成する。この第１モードにおいては、冷房運転も同時に行うことが可能である。第２の開位置は、図６に示す第３モード、すなわち暖房運転状態を達成する。第３の開閉ダンパ２９は、排気ポート２３ａを開閉するためのものであり、第１モードの場合に排気ポート２３ａを開いて加熱用ダクト２１と排気ポート２３ａとを連通させ、それ以外の第２および第３モードの場合には排気ポート２３ａを塞ぐ。外気導入ダクト２５と室内空気吸入ダクト２６とに跨がって配される混合ダンパ３０は、外気導入ダクト２５からの外気と室内空気吸入ダクト２６からの車室内の空気との混合割合を調整するためのものである。アクチュエーターは、これらの開閉ダンパの開閉操作および混合ダンパ３０の位置調整を行うためのものであるが、混合ダンパ３０の位置を乗員が手動で直接調整できるようにしてもよい。
【００２０】
空気導入ポート１９ａとエバポレーター２４との間の空調用ダクト１９内には、空気導入ポート１９ａからの空気をエバポレーター２４側に送り込むための空調用送風機３１が組み込まれている。また、外気導入ポート２２ａを画成する第２の外気導入ダクト２２の途中には、外気導入ポート２２ａの開閉動作に連動し、外気を外気導入ポート２２ａから空調用ダクト１９へと導くための冷却用送風機３２が組み込まれている。
【００２１】
車室外に配される部分は、エバポレーター２４との間に冷媒循環通路３３を画成する凝縮器３４と、この凝縮器３４とエバポレーター２４を接続する冷媒循環通路３３の途中に組み込まれる圧縮機３５と、冷媒循環通路３３の途中に組み込まれて冷媒を循環させるための冷媒循環ポンプ３６とを含む。ヒーターコア１９には第２の冷却水循環通路３７の一方が分岐弁１６に接続し、第２の冷却水循環通路３７の他方がサーモスタット１４に連通している。先の分岐弁１６は、第２の冷却水循環通路３７を開閉するためのものであり、車両が所定の運転状態の場合、第２の冷却水循環通路３７を開いて冷却水をエンジン１０とヒーターコア２０の間で循環させるようになっている。
【００２２】
本発明による制御手段としての制御装置１８は、分岐弁１６の開閉や開閉手段を先の第１モードと、第２モードと、第３モードとに切り換えると共に空調用送風機３１や冷却用送風機３２および冷媒循環ポンプ３６などの作動を制御するためのものである。第１モードは、外気導入ポート２２ａと加熱用ダクト２１と排気ポート２３ａとを開状態に保持し、外気導入ポート２２ａからの外気を加熱用ダクト２１に導き、ヒーターコア２０を通過した外気を排気ポート２３ａへと導き、ヒーターコア２０を補助ラジエータとして使用するモードである。この場合、空気導入ポート１９ａからの空気を空気吹き出しポート１９ｂへと加熱用ダクト２１を通さずに導くことができるので、冷房運転を同時に行うことも可能となる。第２モードは、外気導入ポート２２ａと加熱用ダクト２１と排気ポート２３ａとを閉状態に保持し、空気導入ポート１９ａからの空気を空気吹き出しポート１９ｂへと加熱用ダクト２１を通さずに導く冷房運転モードである。先の第１モードとは異なり、この第２モードにおいてはヒーターコア２０を補助ラジエータとして使用することができないことに注意されたい。第３モードは、外気導入ポート２２ａと排気ポート２３ａとを閉状態および加熱用ダクト２１を開状態に保持し、空気導入ポート１９ａからの空気を加熱用ダクト２１からヒーターコア２０を通して空気吹き出しポート１９ｂへと導く暖房運転モードである。
【００２３】
上述した第１モードの選択を車両の運転状態に基づいて判定するため、本実施形態ではエンジン回転数と、車速と、外気温と、エンジン１０の負荷とに基づき、これらが予め設定した閾値よりも大きい場合に制御手段は第１モードが行われるように、開閉手段の作動を制御すると共に冷却用送風機３２の作動および分岐弁１６の開閉を制御する。このため図示しないエンジン回転数センサーや車速センサー，外気温センサーが車両に組み付けられ、図示しないエンジン負荷算出部が制御装置１８に組み込まれている。また、この制御装置１８には車速と外気温と補助冷却領域との関係を表す図２に示す如きマップと、エンジン回転数とエンジン１０の負荷と補助冷却領域との関係を表す図３に示す如きマップとが記憶されている。図２および図３における補助冷却領域は、ヒーターコア２０を補助ラジエータとして使用すべき領域であり、これらの条件が全て満たされ、なおかつ冷房運転状態にある場合、第１モードが選択される。
【００２４】
この第１モードが選択されると、第１の開閉ダンパ２７が開状態に保持され、第２の開閉ダンパ２８が第１の開位置に保持され、第３の開閉ダンパ２９が開状態に保持される。また、冷却用送風機３２が作動すると共に分岐弁１６が冷却水配管を開き、エンジン１０からの冷却水がラジエータ１１以外にヒーターコア２０へも供給される。このような第１モードの選択手順を図５に示したフローチャートに基づいて説明すると、まずＳ１１のステップにて空気調和装置が冷房運転モード、すなわち第２モードが選択されているか否かを判定する。ここで、冷房運転中であると判断した場合には、Ｓ１２のステップにて車両の運転状態が図２および図３に示すような補助冷却領域にあるか否かを判定する。ここで、車両が補助冷却領域にあると判断した場合、Ｓ１３のステップに移行して第１モードが選択され、制御装置１８により分岐弁１６が開となって第２の冷却水循環通路３７を開く。これにより、冷却水がエンジン１０から分岐弁１６を介してヒーターコア２０を通り、サーモスタット１４からエンジン１０へと戻る冷却水の循環流が形成される。同時に、制御装置１８により第１の開閉ダンパ２７が開となって外気導入ポート２２ａを開き、第２の開閉ダンパ２８が第１の開位置に駆動され、第３の開閉ダンパ２９が開となって排気ポート２３ａを開き、さらに、冷却用送風機３２が駆動される。この結果、外気導入ポート２２ａからの外気が加熱用ダクト２１に導かれ、ヒーターコア２０を通過して冷却水との間で熱交換を行い、外気により冷却された冷却水がエンジン１０側へ戻される。同時に、高温となった外気が排気ポート２３ａから車外へと排出される。このように、冷房運転中であってもヒーターコア２０を補助ラジエータとして使用することができ、エンジン１０の冷却水の冷却効率を向上させることが可能である。
【００２５】
一方、Ｓ１１のステップにて空気調和装置が冷房運転中ではないと判断した場合や、Ｓ１２のステップにて車両の運転状態が補助冷却領域にないと判断した場合には、第１モードの選択が行われない。
【００２６】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による車両用空気調和装置の一実施形態を模式的に表す概念図であり、第２モードである冷房運転状態を示す。
【図２】図１に示した実施形態において、車速と外気温と補助冷却使用領域との関係を表すマップである。
【図３】図１に示した実施形態において、エンジン回転数とエンジンの負荷と補助冷却使用領域との関係を表すマップである。
【図４】図１に示した実施形態の冷房運転中において、第１モードを選択した場合の使用状態を示す概念図である。
【図５】図１に示した実施形態における第１モードの選択手順を表すフローチャートである。
【図６】図１に示した実施形態において、第３モードである暖房運転状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  エンジン
１１  ラジエータ
１２  冷却ファン
１３  冷却水循環ポンプ
１４  サーモスタット
１５  バイパス通路
１６  分岐弁
１７  冷却水循環通路
１８  制御装置
１９  空調用ダクト
１９ａ  空気導入ポート
１９ｂ  空気吹き出しポート
２０  ヒーターコア
２１  加熱用ダクト
２２  第２の外気導入ダクト
２２ａ  外気導入ポート
２３  排気ダクト
２３ａ  排気ポート
２４  エバポレーター
２５  外気導入ダクト
２６  室内空気吸入ダクト
２７  第１の開閉ダンパ
２８  第２の開閉ダンパ
２９  第３の開閉ダンパ
３０  混合ダンパ
３１  空調用送風機
３２  冷却用送風機
３３  冷媒循環通路
３４  凝縮器
３５  圧縮機
３６  冷媒循環ポンプ
３７  第２の冷却水循環通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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