(57)【要約】【課題】空調装置を冷間始動時に用いた場合、外気の冷たい空気がヒータコアを通過して、エンジンの暖機時間が遅れるという課題があった。【解決手段】一端側に吸気口を有し、他端側に車室内への空気吹出し口を有する通風ダクトと、前記通風ダクト内の吸気口側に配置されたブロアと、前記ブロアより吹出し口側に配置されたヒータコアと、前記ブロアと前記ヒータコアの間に、設定温度に応じて可動するミックスドアを備えた自動車の空調装置であって、前記ヒータコアの外面に、冷却水温に応じて、前記ヒータコアを通過する空気を遮断する遮蔽部材を設けたことを特徴とする空調装置によって、暖機が完了するまでは冷風がヒータコアを通過することを防止し、素早い暖機が可能になる。【選択図】図４
2014043175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に吸気口を有し、他端側に車室内への空気吹出し口を有する通風ダクトと、
前記通風ダクト内の吸気口側に配置されたブロアと、
前記ブロアより吹出し口側に配置されたヒータコアと、
前記ブロアと前記ヒータコアの間に、設定温度に応じて可動するミックスドアを備えた自動車の空調装置であって、
前記ヒータコアの外面に、冷却水温に応じて、前記ヒータコアを通過する空気を遮断する遮蔽部材を設けたことを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、車内の温度を調節するための空調装置が装備される。特に最近は、小型のエバポレータが開発され、外気より低い冷気を供給することができ、夏期の冷房と、冬期の暖房が可能になった。自動車には、エンジンという熱源があるため、温風はエンジンを熱源に用いる。具体的には、エンジンを冷却し温度が上がった冷却水をヒータコアに通し、そのヒータコアに風を当てることで温風を作る。
【０００３】
このような空調装置の構成は、特許文献１に開示されている。特許文献１には、吸気口側から、ブロアと、エバポレータと、ミックスドアと、ヒータコアと、ダンパと、上下の吹出し口と、上側吹出し口に設けられた電熱ヒータを有する空調装置が開示されている。この空調装置では、外気温が低い時のエンジン始動時に、ヒータコアには温水が供給されないので、温風を得ることができないという課題に対して、電熱ヒータを使って温風を素早く得る発明が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、やはり同様の課題に対して、ヒータコアからの温風が所定の温度以上にならない場合は、吹き出し口のドアを閉めて置き、所定の温度以上になった場合は、吹き出し口のドアを開く空調装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭６０−２１２８５号公報
【特許文献２】特開昭５８−１８８７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように空調装置では、ダクトから暖かい空気を吹き出すためにヒータコアを通す。したがって、冷間始動時では、外気の冷たい空気がヒータコアを通過する。ヒータコアは、エンジンの冷却系における冷却水が常に通る構造になっている場合が多く、冷間始動時にはできるだけ早く暖機を行いたいエンジン側から見ると、上昇する水温を冷却することになる。エンジンは暖機によって所定の温度に上がることで、フリクションが減少するように設計されているので、ヒータコアに冷たい空気を通過させるのは、燃費を低下させるばかりか、結果として暖かい空気を得るための時間を延ばすことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて想到されたものであり、エンジンの暖機を妨げることのない空調装置を提供するものである。
【０００８】
より具体的には、本発明に係る空調装置は、
一端側に吸気口を有し、他端側に車室内への空気吹出し口を有する通風ダクトと、
前記通風ダクト内の吸気口側に配置されたブロアと、
前記ブロアより吹出し口側に配置されたヒータコアと、
前記ブロアと前記ヒータコアの間に、設定温度に応じて可動するミックスドアを備えた自動車の空調装置であって、
前記ヒータコアの外面に、冷却水温に応じて、前記ヒータコアを通過する空気を遮断する遮蔽部材を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る空調装置は、冷間始動時等、温度の高い空気吹出しの要求があっても、ヒータコア自体は、遮蔽部材により空気が通過しないようにされているため、エンジンの冷却水の温度が下がらず、エンジンの暖機性を低下させることがない。これによって、空調装置を利用しても燃費が低下しない。
【００１０】
一方、冷却水が暖機完了温度になったら、ヒータコア内へ空気が流れ、暖かい空気を車室内に供給することができる。この際、エンジンは暖機が完了しているので、ヒータコアに流した冷却水の水温が下がっても、エンジンのフリクションが高くなることはない。
【００１１】
また、ヒータコアの遮蔽は簡単な構造で、自動で行われるため、遮蔽のための追加デバイスや制御ロジックは不要である。つまり、本発明に係る空調装置は、低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る空調装置の構成を示す図である。
【図２】ヒータコアにエンジンから冷却水が供給されるルートを示す図である。
【図３】遮蔽部材が配置されていない場合のヒータコアを示す図である。
【図４】遮蔽部材が取り付けられたヒータコアを示す図である。遮蔽部材が開いている時の図である。
【図５】遮蔽部材が取り付けられたヒータコアを示す図である。遮蔽部材が閉じている時の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を用いて本発明に係る空調装置について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。
【００１４】
図１には、本発明に係る空調装置１の構成を示す。空調装置１は、通風ダクト１０と、ブロア１２と、ミックスドア１４と、ヒータコア１６を有する。また、エバポレータ１８と、制御装置２０と、操作パネル２２と、車室内温度センサ２４と、外気温センサ２６を有していてもよい。
【００１５】
通風ダクト１０は、吸気口１０ｉｎと吹出し口１０ｏｕｔを有する通風路である。形状は直線でなくてもよい。また、通風ダクト１０は、途中に分岐を有していてもよい。車内への吹出し口は複数設定した方がよい場合もあるからである。
【００１６】
ブロア１２は、吸気口１０ｉｎから吹出し口１０ｏｕｔに向けて風を流すことができれば、形態は特に限定されるものではない。またブロア１２の吸引口が通風ダクト１０の吸気口１０ｉｎを兼ねていてもよい。通風ダクト１０とブロア１２は一体的に形成される場合もあるからである。
【００１７】
ミックスドア１４は、後述するヒータコア１６にブロア１２から送る空気量を調節するための、調整扉である。ミックスドア１４は、板状部材１４ａと、アクチュエータ１４ｂから構成される。板状部材１４ａは、アクチュエータ１４ｂに連結され、アクチュエータ１４ｂの動きに従って、アクチュエータ１４ｂの支軸を枢軸として揺動する。アクチュエータ１４ｂは、通風ダクト１０の内壁に配置されたヒータコア１６の通風ダクト１０の中心側のフレーム１６ｆに固定されている。
【００１８】
そして、板状部材１４ａは、通風ダクト１０の吸気口１０ｉｎ側に向けて、ヒータコア１６の前面を全く隠す位置と、通風ダクト１０内の空気を全部ヒータコア１６に流す位置との間を揺動する。なお、アクチュエータ１４ｂは、後述する制御装置２０の指示によって作動する。
【００１９】
ヒータコア１６は、エンジンの冷却水を通過させる曲りパイプである。図２には、エンジン３０の冷却系の構成を示す。エンジン３０は、シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２にウォータージャケット３３が配置され、その中を冷却水が循環する。ウォータージャケット３３には、冷却水ポンプ３４が配置されている。ウォータージャケット３３のシリンダブロック３２側には、ラジエータ４０への冷却水の送り系３６が形成されている。
【００２０】
冷却水はこの送り系３６からラジエータ４０に流れ、放熱した後、戻り系３７で、ウォータージャケット３３のシリンダヘッド３１側に戻る。この戻り系３７のシリンダヘッド３１側の開口には、サーモスタット４５が配置され、ラジエータ４０への冷却水の流れを制御する。このサーモスタット４５は、エンジン３０が暖機する際には、暖機時間の短縮のため、閉じられ、ラジエータ４０には冷却水を送らない。
【００２１】
一方、ウォータージャケット３３のシリンダブロック３２側からはヒータコア１６へ送り系３８が配置され、ヒータコア１６からの戻り系３９が設けられる。この送り系３８と戻り系３９には、サーモスタット等は設けられておらず、冷却水は、常にヒータコア１６に流れる。
【００２２】
図３には、ヒータコア１６の拡大図を示す。図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）で矢印Ａの方向からの正面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、ともに遮蔽部材５０が取り付けられていない場合のヒータコア１６を示す。図３（ａ）を参照して、ヒータコア１６は、エンジン３０のウォータージャケット３３（図２参照）から送り系３８と戻り系３９のパイプが配置されている。枠状のフレーム１６ｆの内部には、送り系３８と戻り系３９に連通する流路管１６ｐが配置されている。
【００２３】
ここで、ヒータコア１６の開口面の内、空気が送られてくる方の面を「前面１６ａ」とし、反対側の面を「後面１６ｂ」とする。前面１６ａと後面１６ｂを「外面」と呼んでもよい。また、ヒートコア１６には、流路管１６ｐが配置されている上下に前面１６ａから後面１６ｂまで貫通する貫通空間１６ｖが形成されている。
【００２４】
暖機が完了し、エンジン３０（図２参照）から温まった冷却水がこの流路管１６ｐを通過している最中に、前面１６ａから空気が入ると、流路管１６ｐとの間で熱交換が行われ、後面１６ｂからは暖かい空気が流れ、戻り系３９からは送り系３８で送られてきた冷却水より低い温度の冷却水がエンジン３０側に戻される。
【００２５】
図４には、ヒータコア１６に遮蔽部材５０が取り付けられた場合を示す。図４（ｂ）は図４（ａ）の一部拡大図である。遮蔽部材５０は、フラップ５１と温度依存性変形材５２によって構成される。フラップ５１は、ヒータコア１６の前面１６ａ側でも後面１６ｂ側でも、どちらの側の面に取り付けられてもよい。図４では後面１６ｂ側に配置した例を示す。フラップ５１の個数は特に限定されるものではないが、複数個で構成されるのがよい。仮に、１つのフラップ５１の動作が不良となっても、空調装置１としては、役目を果たすことができるからである。
【００２６】
温度依存性変形材５２は、温度によって形が変形するものであれば特に限定されない。ただし、フラップ５１を閉じたり開いたりする程度の変位を持っている必要がある。例えば、部材だけでこれを実現しようとすると、バイメタルや形状記憶合金などが好適に利用することができる。また、温度依存性変形材５２は、流路管１６ｐを通過する水温によって変形するのが望ましい。暖機の終了を温度依存性変形材５２の変位で検知させれば、水温計からの信号によって遮蔽部材５０を駆動させる機構は不要になるからである。
【００２７】
ただし、温度センサと制御装置の組み合わせでフラップ５１を作動させることを排除しない。バイメタルや形状記憶合金などを用いれば、簡単な構造かつ従来からある空調装置１のヒータコア１６の置き換えで実現することができ、低コスト化が可能であり、好ましい。なお、図４では、温度依存性変形材５２は伸びていて、遮蔽部材５０は開いている状態を示す。つまり前面１６ａ側から風が送られれば、後面１６ｂ側に風は抜ける。
【００２８】
図５には、遮蔽部材５０が閉じている場合の例を示す。図５（ｂ）を参照して、図４（ｂ）の場合と比較し、温度依存性変形材５２が縮んで、遮蔽部材５０（フラップ５１）は閉じている状態を示す。遮蔽部材５０が閉じている場合は、前面１６ａ側から後面１６ｂ側に空気が流れず、流路管１６ｐで熱交換が行われない。
【００２９】
なお、貫通空間１６ｖ（図３参照）には遮蔽部材５０は配置されていない。つまり、通風ダクト１０内の空気の流れがヒータコア１６だけになり、なおかつ遮蔽部材５０によってヒータコア１６が遮蔽されていても、空気は流れる。これは、ブロアスイッチがＯＮであり、空調装置１の動作要求があるにも拘わらず、吹出し口１０ｏｕｔから風が出ないと故障と判断するのを回避するためである。
【００３０】
また、ヒータコア１６の通風ダクト１０の中央側のフレーム１６ｆには、ミックスドア１４が設置されている。フレーム１６ｆには、アクチュエータ１４ｂが固定されている。またアクチュエータ１４ｂの枢支軸には、板状部材１４ａが固定されている。
【００３１】
図１に戻って、本発明に係る空調装置１には、エバポレータ１８が配置されていてもよい。エバポレータ１８は、ヒータコア１６とブロア１２の間に配置される。エバポレータ１８は、低温低圧力の冷媒を流すことで、通過する空気の温度を下げる装置である。また、本発明に係る空調装置１には、制御装置２０が備えられていてもよい。
【００３２】
制御装置２０は、操作パネル２２と、車室内温度センサ２４と、外気温センサ２６と接続され、これらからの信号を受信する。また制御装置２０は、ブロア１２、ミックスドア１４のアクチュエータ１４ｂ、エバポレータ１８と接続され、これらの動作を制御することができる。
【００３３】
操作パネル２２は車室内に設けられ、操作者によって設定温度等の空調装置１に対する指示Ｃｃを送る。また、車室内温度センサ２４と外気温センサ２６はそれぞれ、車室内の温度を信号Ｔｉｎで、また外気温度を信号Ｔｏｕｔで制御装置２０に送信する。
【００３４】
また、制御装置２０は、ブロア１２の駆動を指令Ｃｂで送信する。ブロア１２は指令Ｃｂによって駆動のオンオフ若しくは回転数等を変化させる。制御装置２０は、ミックスドア１４のアクチュエータ１４ｂに対しても指令Ｃｍを送ることができる。ミックスドア１４は、指令Ｃｍによって、板状部材１４ａの揺動角度を変化させる。さらに制御装置２０はエバポレータ１８に対して、指令Ｃｅを送信することができる。エバポレータ１８は、指令Ｃｅによって駆動・停止を行う。
【００３５】
以上の構成を有する空調装置１の動作について説明する。操作者が車室内の操作パネル２２を操作することによって、制御装置２０に対する指示Ｃｃを送信する。ここでの指示Ｃｃには、車室内の設定温度が含まれる。制御装置２０は指示Ｃｃを受けて、車室内温度を車室内温度センサ２４からの信号Ｔｉｎによって知り、また外気温度を外気温センサ２６からの信号Ｔｏｕｔによって知る。そして、操作者の希望する車室内温度にするために必要な機器をエバポレータ１８、ヒータコア１６のいずれか若しくは両方から選択する。
【００３６】
例えば、操作者が求める設定温度に対して外気温度が高ければ、エバポレータ１８を選択し、ミックスドア１４の板状部材１４ａでヒータコア１６を通過するパスを全て塞ぐ。このようにすることで、ブロア１２からの空気はエバポレータ１８で冷やされ、そのまま車室内に供給される。
【００３７】
さて、操作者による設定温度が外気温より高い場合は、エバポレータ１８は駆動させず、ミックスドア１４の板状部材１４ａは通風ダクト１０内の空気が全てヒータコア１６を通るように設定される。
【００３８】
ここで、冷間始動時の場合を考えると、ヒータコア１６の遮蔽部材５０は、冷却水の温度が低いために、ヒータコア１６の外面を塞いでおり、ヒータコア１６の流路管１６ｐ間を空気が通過しない（図５の状態参照）。そのためヒータコア１６では熱交換が行われない。これはエンジンの暖機という観点では暖機時間を短くできることを意味する。冷却水を冷やす箇所がないからである。ヒータコア１６に送られた空気は、ヒータコア１６の貫通空間１６ｖを通過して車室内に送られる。もちろん、この空気は冷たいままである。
【００３９】
エンジンの暖機が完了し、ヒータコア１６に流れる冷却水の温度が暖機完了温度以上になったら、遮蔽部材５０は開き、前面１６ａから後面１６ｂに向かって空気を流す（図４の状態参照）。より具体的には、温度依存性変形材５２がフラップ５１を開くことで、ヒータコア１６内を空気が通過することができる。この空気は流路管１６ｐとの間で熱交換を行い、暖かい空気となって車室内に送られる。
【００４０】
以上のように、本発明の空調装置１では、制御装置２０がエンジン３０の冷却水の温度を知らなくても、ヒータコア１６の開閉を制御することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、ミックスドア１４の揺動を制御装置２０が制御することとしたが、ミックスドア１４の開閉はマニュアルで行ってもよい。特に本発明に係る空調装置１の場合は、冷却水の温度を知らなくても、温度依存性変形材５２に予め変形する温度を設定してあれば、エンジン３０の暖機が完了すれば温風を供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は自動車の空調装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  空調装置
１０  通風ダクト
１０ｉｎ  吸気口
１０ｏｕｔ  吹出し口
１２  ブロア
１４  ミックスドア
１４ａ  板状部材
１４ｂ  アクチュエータ
１６  ヒータコア
１６ａ  前面
１６ｂ  後面
１６ｆ  フレーム
１６ｐ  流路管
１６ｖ  貫通空間
１８  エバポレータ
２０  制御装置
２２  操作パネル
２４  車室内温度センサ
２６  外気温センサ
３０  エンジン
３１  シリンダヘッド
３２  シリンダブロック
３３  ウォータージャケット
３４  冷却水ポンプ
３６  冷却水の送り系
３７  冷却水の戻り系
３８  ヒータコアへの送り系
３９  ヒータコアからの戻り系
４０  ラジエータ
４５  サーモスタット
５０  遮蔽部材
５１  フラップ
５２  温度依存性変形材
【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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