(57)【要約】【課題】  補助電気ヒータを迂回するバイパス通路にサブドアを設ける場合において、簡易な構成でサブドアの駆動を制御するサブドアシステムを提供する。【解決手段】  空気通路内において、車室内に供給される空気と熱源流体との間で熱交換する熱交換器９の下流側に配置され、通電により発熱し熱交換器９を通過した空気を加熱する電気ヒータ２０と、電気ヒータ２０の通電状態を切り替える通電切替手段と、熱交換器９を通過した空気を電気ヒータ２０を迂回させるバイパス通路３２と、バイパス通路３２に設けられバイパス通路３２を開放又は閉鎖するバイパスドア３３と、通電時にバイパスドア３３を閉鎖位置に移動させ、非通電時にバイパスドア３３を開放位置に移動させる駆動手段とを備え、駆動手段は通電切替手段により電気ヒータ２０と同時に通電状態が切り替えられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に供給される空気が通過する空気通路が設けられた空調ケース（２）と、
前記空気通路内において、空気と熱源流体との間で熱交換する熱交換器（９）の下流側に配置され、通電により発熱し前記熱交換器（９）を通過した空気を加熱する電気ヒータ（２０）と、
前記電気ヒータ（２０）の通電状態を切り替える通電切替手段と、
前記熱交換器（９）を通過した空気を前記電気ヒータ（２０）を迂回させるバイパス通路（３２）と、
前記バイパス通路（３２）に設けられ、前記バイパス通路（３２）を開放又は閉鎖するバイパスドア（３３）と、
通電時に前記バイパスドア（３３）を閉鎖位置に移動させ、非通電時に前記バイパスドア（３３）を開放位置に移動させる駆動手段とを備え、
前記駆動手段は、前記通電切替手段により前記電気ヒータ（２０）と同時に通電状態が切り替えられることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記バイパスドア（３３）に対し閉鎖位置および開放位置に移動させる方向に弾性力を作用させる２つの弾性部材（４１、４３）を有しており、
前記２つの弾性部材（４１、４３）のうち一方の弾性部材（４１）は通電により温度上昇する形状記憶合金からなり、
前記一方の弾性部材（４１）は、前記通電切替手段により通電状態を切替えられ、
前記一方の弾性部材（４１）が通電されて変態点より高温となった場合に、前記一方の弾性部材（４１）の弾性力が変化することにより、前記バイパスドア（３３）を閉鎖位置に移動させ、
通電が遮断されて変態点より低温となった場合に、前記バイパスドア（３３）を開放位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記一方の弾性部材（４１）は、前記空気通路の内部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内を空調制御する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置において、寒冷地仕様のものでは、加熱用熱交換器とは別に補助電気ヒータを補助暖房熱源として搭載し、温水（エンジン冷却水）が十分上昇する前に、補助電気ヒータの発熱により即効暖房効果を発揮できるようにしている。
【０００３】
最近の車両用空調装置の省スペース化により、補助電気ヒータの設置面積も大きく取ることが難しくなっている。そのため、補助電気ヒータの設置面積（＝通風路面積）を小さくすることが考えられるが、車両用空調装置の圧損が大きくなり、最大風量が欲しいときに十分な風量が得られないといった問題が生ずる。また、補助電気ヒータを迂回するバイパス通路を設けることも考えられるが、車両用空調装置を流れる空気の主流は補助電気ヒータでなくバイパス通路に支配的に流れ、補助電気ヒータにおける熱交換が十分に行われなくなってしまう。
【０００４】
そこで、バイパス通路にサブドアを設け、補助電気ヒータを用いるときはサブドアを閉じて補助電気ヒータの熱量を有効活用し、補助電気ヒータを用いないときはサブドアを開放して車両用空調装置の圧損を減らして風量を得ることを優先するサブドアシステムが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、サブドアシステムは、サブドアを駆動するアクチュエータとしてサーボモータが使用されている。一般に、サーボモータは、駆動力を発生させるためのモータ部、モータの駆動制御および位置検出等を行うための制御回路から構成されている。そのため、サブドアシステムは、別途サーボモータを制御するための制御回路等の複雑な構成が必要となり、コストアップの問題が生ずる。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、補助電気ヒータを迂回するバイパス通路にサブドアを設ける場合において、簡易な構成でサブドアの駆動を制御するサブドアシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、車室内に供給される空気が通過する空気通路が設けられた空調ケース（２）と、空気通路内において、空気と熱源流体との間で熱交換する熱交換器（９）の下流側に配置され、通電により発熱し熱交換器（９）を通過した空気を加熱する電気ヒータ（２０）と、電気ヒータ（２０）の通電状態を切り替える通電切替手段と、熱交換器（９）を通過した空気を電気ヒータ（２０）を迂回させるバイパス通路（３２）と、バイパス通路（３２）に設けられ、バイパス通路（３２）を開放又は閉鎖するバイパスドア（３３）と、通電時にバイパスドア（３３）を閉鎖位置に移動させ、非通電時にバイパスドア（３３）を開放位置に移動させる駆動手段とを備え、駆動手段は、通電切替手段により電気ヒータ（２０）と同時に通電状態が切り替えられることを特徴とする。
【０００８】
これにより、通電時にバイパスドア（３３）を閉鎖位置に移動させ、非通電時にバイパスドア（３３）を開放位置に移動させる駆動手段の通電状態を、電気ヒータ（２０）の通電切替手段により、電気ヒータ（２０）と同時に切り替えることができるため、簡易な構成でバイパスドア（３３）の駆動を制御することができる。
【０００９】
また、駆動手段は、バイパスドア（３３）に対し閉鎖位置および開放位置に移動させる方向に弾性力を作用させる２つの弾性部材（４１、４３）を有しており、２つの弾性部材（４１、４３）のうち一方の弾性部材（４１）は通電により温度上昇する形状記憶合金からなり、一方の弾性部材（４１）は、通電切替手段により通電状態を切替えられ、一方の弾性部材（４１）が通電されて変態点より高温となった場合に、一方の弾性部材（４１）の弾性力が変化することにより、バイパスドア（３３）を閉鎖位置に移動させ、通電が遮断されて変態点より低温となった場合に、バイパスドア（３３）を開放位置に移動させる場合、バイパスドア（３３）の駆動手段として形状記憶合金の温度変化による伸縮する性質を利用するため、省スペースでバイパスドア（３３）の駆動を制御することができる。
【００１０】
また、一方の弾性部材（４１）は、空気通路の内部に設けられている場合、通電されることで発熱した一方の弾性部材（４１）を、非通電状態にした際に、通風路を通過する空気により冷却させることができる。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本発明の車両用空調装置の室内空調ユニット１の模式的な断面図である。
【００１３】
なお、この車両用空調装置は、エンジン起動時にエンジン冷却水温の上昇しにくい車両（例えば、ハイブリッド車両やディーゼルエンジン車両等）や寒冷地仕様の車両等に搭載されるもので、暖房開始時に車室内吹出空気を加熱する補助加熱器として電気ヒータ２０を用いている。
【００１４】
まず、室内空調ユニット１は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）内側等に配置されており、外郭部を構成する空調ケース２を有している。この空調ケース２の内部には、車室内へ向かって空気が流される空気通路が形成され、空気流れ最上流部には内外気切替箱３が配置されている。
【００１５】
内外気切替箱３は、内気導入口４、外気導入口５および内外気切替ドア６を有して構成されている。内気導入口４は、空調ケース２内に内気（車室内空気）を導入させる導入口であり、外気導入口５は、外気（車室外空気）を空調ケース２内に導入させる導入口である。内外気切替ドア６は、内外気切替箱３の内部に回転自在に配置されており、図示しないサーボモータによって駆動される内外気切替手段である。
【００１６】
具体的には、内外気切替ドア６の回転位置によって、内気導入口４より内気を導入する内気モード、外気導入口５より外気を導入する外気モード、および、内気と外気を同時に導入する内気／外気モードに切り替えることができる。なお、図１では内気モードの状態を示しており、内気は矢印Ａに示すように空調ケース２内に導入される。
【００１７】
内外気切替箱３の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機７が配置されている。送風機７は、周知の遠心多翼ファン７ａを電動モータ７ｂによって回転駆動させて空気を矢印Ｂ方向に送風するものである。送風機７の空気流れ下流側には、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である蒸発器８が配置されている。
【００１８】
蒸発器８は、冷凍サイクル（図示せず）を構成する要素の一つであり、周知の如く、蒸発器８に流入した低圧冷媒が蒸発する際に送風機７によって送風された送風空気から吸熱して送風空気を冷却するものである。蒸発器８の下流側には、蒸発器８通過後の空気（冷風）を加熱するヒータコア９が配置されている。
【００１９】
ヒータコア９は、エンジン冷却水を熱源として（エンジン冷却水回路は図示せず。）、蒸発器８通過後の空気（冷風）を再加熱する加熱用熱交換器であり、本発明の熱交換器に相当している。また、空調ケース２内部のヒータコア９の側方には、蒸発器８通過後の空気（冷風）がヒータコア９をバイパスして通過する第１バイパス通路１０が形成されている。
【００２０】
ヒータコア９と第１バイパス通路１０の間は、第１仕切り部材１８により仕切られている。第１仕切り部材１８は、板状部材であり空調ケース２と一体形成されている。
【００２１】
ヒータコア９側通路内の構成の詳細については後述する。
【００２２】
蒸発器８とヒータコア９との間には、エアミックスドア１１が配置されている。このエアミックスドア１１は、空調ケース２内に回転自在に配置されており、図示しないサーボモータによって駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調整できるようになっている。
【００２３】
従って、エアミックスドア１１の開度によって、ヒータコア９を通過する空気量（矢印Ｃに示す温風量）と第１バイパス通路１０を通過する空気量（矢印Ｄに示す冷風量）との風量割合が調整される。この温風（矢印Ｃ）と冷風（矢印Ｄ）はヒータコア９側通路および第１バイパス通路１０下流側で混合されて、車室内に吹き出されるので、上記の風量割合の調整によって車室内吹出空気温度が調整される。
【００２４】
空調ケース２の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ開口部１２、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス開口部１３、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット開口部１４の計３種類の開口部が設けられている。
【００２５】
これら開口部１２〜１４の上流部には、それぞれデフロスタドア１５、フェイスドア１６およびフットドア１７が回転自在に配置されており、これらのドア１５〜１７は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ（図示せず）によって開閉操作される。なお、図１では、デフロスタドア１５とフットドア１７とを同時に開放するフット・デフロスタモードの状態を示している。
【００２６】
デフロスタ開口部１２は、図示しないデフロスタダクトを介して車両計器盤上面のデフロスタ吹出口に接続され、フェイス開口部１３は、図示しないフェイスダクトを介して車両計器盤乗員側面のフェイス吹出口に接続される。さらに、フット開口部１４は図示しないフットダクトを介して乗員の足元近傍に配置されるフット吹出口に接続されている。
【００２７】
車両用空調装置には、各種制御を行う制御手段としての制御部１００（ＥＣＵ）が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。
【００２８】
次に、図２、図３により、ヒータコア９側通路内の構成の詳細について説明する。図２、図３は、図１のＸ部の拡大図を示しており、図２はバイパスドア３３が開放位置に移動した状態、図３はバイパスドア３３が閉鎖位置に移動した状態を示している。
【００２９】
図２、図３に示すように、本実施形態の車両用空調装置では、ヒータコア９側通路内であってヒータコア９の下流側に電気ヒータ２０が配置されている。電気ヒータ２０は、図示しない二次電池により電力供給され、通電されることにより発熱してヒータコア９を通過後の空気を過熱する補助加熱器である。ここで、電気ヒータ２０への電力供給は、二次電池に限定されず、他の電力源を用いてもよい。電気ヒータ２０は、エンジン始動直後に車両用空調装置で暖房運転を行う場合など、ヒータコア９が蒸発器８通過後の空気を充分に加熱できない場合に用いられる。
【００３０】
具体的には、車両用空調装置の暖房運転時に、ヒータコア９を加熱する熱交換媒体であるエンジン冷却水の温度を温度センサ５２により検出する。検出されたエンジン冷却水の温度が所定温度以下である場合、制御部１００からの制御信号により、電気ヒータ２０の通電状態を切り替えるリレー装置５１がオンされ電気ヒータ２０は通電状態となる。また、エンジン冷却水温度が所定温度より高い場合、制御部１００からの制御信号によりリレー装置５１がオフされ電気ヒータ２０は非通電状態となる。
【００３１】
また、ヒータコア９側通路には、ヒータコア９を通過後の空気を電気ヒータ２０をバイパスさせる第２バイパス通路３２が設けられている。第２バイパス通路３２が、本発明のバイパス通路に相当している。
【００３２】
電気ヒータ２０と第２バイパス通路３２の間は、第２仕切り部材３４によって仕切られている。第２仕切り部材３４は、板状部材であり空調ケース２と一体形成されている。
【００３３】
第２バイパス通路３２には、第２バイパス通路３２を開閉するバイパスドア３３が配置されている。バイパスドア３３は、第２仕切り部材３４に設けられた回転軸３５によって回転可能に支持されている。
【００３４】
本実施形態のバイパスドア３３を開放位置および閉鎖位置に移動させるコイルバネ４３および形状記憶合金バネ４１を有しており、コイルバネ４３および形状記憶合金バネ４１が本発明の駆動手段に相当している。
【００３５】
コイルバネ４３は、一端がバイパスドア３３の上流側の第１仕切り部材１８の壁面に固定されており、他端がバイパスドア３３の先端部、すなわち回転軸３５に対する反対側端部に接続されている。ここで、コイルバネ４３は、バイパスドア３３に対し、閉鎖位置（図３の状態）から開放位置（図２の状態）に移動する方向にバネ力を作用させる。
【００３６】
形状記憶合金バネ４１は、一端が電気ヒータ側通路３１における電気ヒータ２０の下流側であって、バイパスドア３３の下流側の空調ケース２壁面に固定されており、他端がケーブル４２に接続されている。ここで、形状記憶合金バネ４１は、バイパスドア３３に対して、開放位置（図２の状態）から閉鎖位置（図３の状態）に移動する方向にバネ力を作用させる。
【００３７】
形状記憶合金バネ４１の他端に接続されるケーブル４２は、第２バイパス通路３２であってバイパスドア３３の下流側に設けられた棒部材４４を介してバイパスドア３３の先端部、すなわち回転軸３５に対する反対側端部に接続されている。棒部材４４は、円柱状の部材であり空調ケース２と一体形成されている。
【００３８】
また、形状記憶合金バネ４１は、両端が電極となっており、電気ヒータ２０の通電切替手段であるリレー装置５１のオンオフにより通電状態が切り替えられ、通電により発熱するように構成されている。すなわち、リレー装置５１のオンにより電気ヒータ２０と形状記憶合金バネ４１は通電状態となり、リレー装置５１のオフにより電気ヒータ２０と形状記憶合金バネ４１は非通電状態となる。
【００３９】
形状記憶合金バネ４１は、周知の形状記憶合金から構成されている。形状記憶合金バネ４１を構成する形状記憶合金としては、例えばＴｉ−Ｎｉ合金を用いることができる。形状記憶合金バネ４１は、バネが縮んだ状態で形状記憶されている。形状記憶合金バネ４１は、変態点を境に相変化し、変態点より高温で形状記憶された形状に戻ろうとする形状回復力が発生する。
【００４０】
この形状回復力は、変態点より低温でバネ部材を変形させるために必要な変形力より大きい。つまり、形状記憶合金バネ４１は、変態点より高温の場合には変態点より低温の場合よりバネ力（反発力）の強さが強くなる。
【００４１】
コイルバネ４３は、形状記憶合金ではない金属等の弾性材料から構成されている。コイルバネ４３は、低温状態の形状記憶合金バネ４１を変形させるバイアスバネとして機能する。コイルバネ４３のバイアス力は、形状記憶合金バネ４１の変形力より大きく、形状記憶合金バネ４１の形状回復力より小さくなっている。
【００４２】
つまり、形状記憶合金バネ４１は、変態点より高温の場合にコイルバネ４３よりバネ力が強くなり、変態点より低温の場合にコイルバネ４３よりバネ力が弱くなる。このため、形状記憶合金バネ４１が変態点より低温に変化する場合は、バイパスドア３３が開放位置に移動し（図２の状態）、形状記憶合金バネ４１が変態点より高温に変化する場合は、バイパスドア３３が閉鎖する位置に移動する（図３の状態）。
【００４３】
次に、本実施形態の特徴的な作動を図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４４】
図示しないエンジンがオンされ（Ｓ１０）、エンジン冷却水の温度が上昇する（Ｓ１１）。また、車両用空調装置の始動スイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）がオンされると、車両用空調装置が稼働する（Ｓ１２）。ここで、車両用空調装置は暖房運転を行っているものとする。
【００４５】
制御部１００は、エンジン冷却水の温度を温度センサ５２で検出し（Ｓ２０）、検出されたエンジン冷却水の温度が所定温度（例えば、４０℃）よりも高いか否かを判定する（Ｓ２１）。
【００４６】
制御部１００で、検出された冷却水の温度が所定温度よりも低いと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）は、電気ヒータ２０と形状記憶合金バネ４１の通電切替手段であるリレー装置５１をオンする（Ｓ４０）。リレー装置５１のオンにより電気ヒータ２０は通電状態となり、発熱する（Ｓ４１）。電気ヒータ２０の発熱により、ヒータコア９側通路を流れる空気を加熱することができる。また、電気ヒータ２０の通電と同時に形状記憶合金バネ４１も通電状態となり、発熱する（Ｓ４２）。形状記憶合金バネ４１の発熱により、形状記憶合金バネ４１の温度が変態点より高温となることで、形状記憶合金バネ４１はコイルバネ４３よりバネ力が強くなる。そのため、バイパスドア３３は閉鎖位置（図３の状態）に移動する（Ｓ４３）。
【００４７】
したがって、ヒータコア９側通路を通過する空気は、電気ヒータ２０の通電時には、バイパスドア３３が閉鎖されており、電気ヒータ側通路３１を流れるため（矢印Ｅ）、電気ヒータ２０の発生熱量は確実にヒータコア９側通路を通過する空気の加熱に用いることができる。
【００４８】
制御部１００で、検出された冷却水の温度が所定温度よりも高いと判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）は、電気ヒータ２０と形状記憶合金バネ４１の通電切替手段であるリレー装置５１をオフする（Ｓ３０）。リレー装置５１のオフにより電気ヒータ２０は非通電状態となる（Ｓ３１）。また、同時に形状記憶合金バネ４１も非通電状態となる（Ｓ３２）。ここで、形状記憶合金バネ４１はヒータコア９側通路内に設けられているため、ヒータコア９を通過した空気により冷却される。形状記憶合金バネ４１の冷却により、形状記憶合金バネ４１の温度が変態点より低温となることで、形状記憶合金バネ４１はコイルバネ４３よりバネ力が弱くなる。そのため、バイパスドア３３は開放位置（図２の状態）に移動する（Ｓ３３）。
【００４９】
したがって、ヒータコア９側通路を通過する空気は、電気ヒータ２０の非通電時には、バイパスドア３３が開放されており、第２バイパス通路３２にも流れるため（矢印Ｆ）、システムの圧損を抑制することができる。
【００５０】
以上のように、通電時にバイパスドア３３を閉鎖位置に移動させ、非通電時にバイパスドア３３を開放位置に移動させる駆動手段の通電状態を、電気ヒータ２０の通電切替手段により、電気ヒータ２０と同時に切り替えることができるため、簡易な構成でバイパスドア３３の駆動を制御することができる。また、形状記憶合金バネ４１をヒータコア９側通路内に配置することで、ヒータコア９を通過する空気によって発熱した形状記憶合金バネ４１の冷却効果を高めることができる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。本第２実施形態では、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
図４は、第２実施形態における図１のＸ部の拡大図を示している。図４に示すように、本第２実施形態ではバイパスドア３３を開放又は閉鎖するための駆動手段には、ソレノイド式アクチュエータ４５を用いており、ソレノイド式アクチュエータ４５の可動部先端がバイパスドア３３と接続されている。
【００５３】
ソレノイド式アクチュエータ４５は、通電時にバイパスドア３３を閉鎖位置に移動させる方向に吸引力を有し、非通電時にバイパスドア３３を開放位置に移動させる方向にアクチュエータ内部に設けられたバネの復元力が働く。ソレノイド式アクチュエータ４５の通電状態の切り替えは、電気ヒータ２０の通電切替手段であるリレー装置５１のオンオフにより行われる。
【００５４】
したがって、第１実施形態で用いた形状記憶合金バネ４１とコイルバネ４３を有する駆動手段を用いた場合と同様に、通電時にバイパスドア３３を閉鎖位置に移動させ、非通電時にバイパスドア３３を開放位置に移動させる駆動手段の通電状態を、電気ヒータ２０の通電切替手段により、電気ヒータ２０と同時に切り替えることができるため、簡易な構成でバイパスドア３３の駆動を制御することができる。
【００５５】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、コイルバネ４３の一端がバイパスドア３３の上流側の第１仕切り部材１８の壁面に固定されているが、第１仕切り部材１８の壁面に限定されず、例えば、バイパスドア３３の上流側の第２仕切り部材３４の壁面に固定してもよい。
【００５６】
また、形状記憶合金バネ４１の一端が電気ヒータ２０の下流側であって、バイパスドア３３の下流側の空調ケース２壁面に固定されているが、空調ケース２壁面に限定されず、例えば、バイパスドア３３の下流側の第１仕切り部材１８又は第２仕切り部材３４の壁面に固定してもよい。
【００５７】
上記各実施形態では、ヒータコア９の風上側に蒸発器８を配置しているが、寒冷地仕様の車両用空調装置では、冷房機能が不要となって、蒸発器８を配置しないタイプもある。このように蒸発器８を配置しない空調装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】上記各実施形態の車両用空調装置の室内空調ユニットの断面図である。
【図２】図１のＸ部拡大図である。
【図３】図１のＸ部拡大図である。
【図４】第１実施形態の車両用空調装置の作動フローチャートである。
【図５】第２実施形態における図１のＸ部拡大図である。
【符号の説明】
【００５９】
９…ヒータコア、１０…第１バイパス通路、１８…第１仕切り部材、２０…電気ヒータ、３１…電気ヒータ側通路、３２…第２バイパス通路、３３…バイパスドア、３４…第２仕切り部材、４１…形状記憶合金バネ、４３…コイルバネ、４５…ソレノイド式アクチュエータ、５１…リレー装置。
【図１】
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【図２】
2008149757.tif 000004
【図３】
2008149757.tif 000005
【図４】
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【図５】
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