(57)【要約】【課題】ヒータコアおよびトランスミッションオイルクーラの双方に冷却水が流れる場合でも、十分な暖房性能が得ることのできる車両用空調装置を提供する。【解決手段】エンジン１の回転数が所定回転以下でかつ、冷却水のエンジン出口温度所定温度以上でかつ、ファン風量が所定風量以下でかつ、外気温度が所定温度以上である場合に、エアミックスドア１４の開度を所定割合ホット側へ移動させる。これにより、ヒータコア３への送風風量を増加させ、送風空気との熱交換量を増加させるので、ヒータコア３への冷却水量低下による熱交換量の低下を補い、車室内への送風空気の熱量低下を抑制する。【選択図】　　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する原動機との間で熱交換をした媒体を車両室内の熱源として供給する熱源供給手段と、
送風機から吐き出された空気を前記熱源供給手段の媒体と熱交換して、車両室内に温風を吹き出すための第１の熱交換器と、
前記熱源供給手段の媒体と熱交換して、車両室内を暖房する媒体とは異なる媒体と熱交換する第２の熱交換器と、
前記第２の熱交換器による熱交換量を制御する熱交換量制御手段と、
前記第２の熱交換器による熱交換量に基づいて前記第１の熱交換器を通過する風量を制御し、前記第２の熱交換器による熱交換量が多いほど前記風量を増加させる風量調節手段とを有することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記風量調節手段は、フルクール位置とフルホット位置との間で回動し、エバポレータを通過した送風空気を前記第１の熱交換器を通過する送風空気と前記第１の熱交換器を通過しない送風空気とに分配する配風比を調節するエアミックスドアを含み、
前記第２の熱交換器による熱交換量が多いほど前記エアミックスドアの回動位置をホット側へ移動させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用空調装置において、
前記第２の熱交換器による熱交換量が多いほど前記送風機の回転数を増加させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の車両用空調装置において、
前記熱交換量制御手段は、
前記熱源供給手段の媒体の温度が所定値以上の場合には前記第２の熱交換器による熱交換を許可し、前記熱源供給手段の媒体の温度が所定値未満の場合には前記第２の熱交換器による熱交換を禁止することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載の車両用空調装置において、
前記熱源供給手段は原動機を冷却水で冷却する冷却装置であり、
前記熱交換量制御手段は前記第２の熱交換器へ流入する冷却水量を制御する弁であり、
前記風量調節手段は、前記弁が全開のときに前記第１の熱交換器に送風する送風風量を増加させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用空調装置において、
前記冷却装置は、前記原動機により駆動されて冷却水を循環させるポンプを有し、
前記風量調節手段は、前記原動機が所定回転数以下となって前記ポンプによる冷却水循環量が減少し、かつ、前記エアミックスドアの回動位置がフルホット位置以外に設定され、かつ、前記弁が全開のとき、前記第１の熱交換器に送風する送風風量を増加させることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車などの車両に搭載される空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置に用いられるヒータコアは、エンジン冷却水を熱源とし、エンジン冷却水を冷却するラジエータと並列に設けられている。一方、トランスミッションオイルの熱負荷が大きな車両では、水冷式のトランスミッションオイルクーラが装着される場合があり、この場合もトランスミッションオイルクーラはヒータコアと並列に設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の車両用空調装置では、並列に設置されているヒータコアおよびトランスミッションオイルクーラの双方に冷却水が流れるため、ヒータコアへの循環水量が不足し、十分な暖房性能が得られないおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、第１および第２の熱交換器の双方に冷却水が流れる場合でも、十分な暖房性能を得ることのできる車両用空調装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両用空調装置は、車両を駆動する原動機との間で熱交換をした媒体を車両室内の熱源として供給する熱源供給手段と、送風機から吐き出された空気を熱源供給手段の媒体と熱交換して、車両室内に温風を吹き出すための第１の熱交換器と、熱源供給手段の媒体と熱交換して、車両室内を暖房する媒体とは異なる媒体と熱交換する第２の熱交換器と、第２の熱交換器による熱交換量を制御する熱交換量制御手段と、第２の熱交換器による熱交換量に基づいて第１の熱交換器を通過する風量を制御し、第２の熱交換器による熱交換量が多いほど風量を増加させる風量調節手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、第２の熱交換器による熱交換量に基づいて第１の熱交換器を通過する風量を制御し、第２の熱交換器による熱交換量が多いほど風量を増加させるようにしたので、第１の熱交換器への熱源供給手段の媒体供給が不足する場合には、加熱された空気量を増やすことで、車両室内に十分な熱量を供給することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜４を参照して本発明による車両用空調装置の一実施の形態について説明する。図１は、車両用空調装置ＡＣの内部構成を示している。この車両用空調装置ＡＣは、ファン１１を駆動するブロアモータ１２と、ファン１１により送風された空気を除湿、冷却するエバポレータ１３と、エバポレータ１３で除湿、冷却された送風空気を再加熱するヒータコア３と、ヒータコア３への配風比を調節するエアミックスドア１４とを備えている。ファン１１で加圧、送風された送風空気は、エバポレータ１３を通過して除湿、冷却される。エバポレータ１３を通過した空気は、エアミックスドア１４により決定される配風比でヒータコア３を通過する空気と、そのまま車室内に吹き出される空気とに分配される。後述するように、エアミックスドア１４は、設定された温度などの空調運転条件に応じて開度すなわち配風比が変化する。送風空気は、エアミックスドア１４の配風比により加熱量が調整される。
【０００８】
ヒータコア３の熱源としてエンジン冷却水が用いられる。図２は、エンジン冷却装置を示す図である。このエンジン冷却装置は、エンジン１に対して、並列に配置されたラジエータ２と、ヒータコア３と、トランスミッションオイルクーラ４とを有する。また、このエンジン冷却装置は、エンジン出口水温センサ２１と、トランスミッションオイルクーラ４への冷却水量を制御する制御弁５と、低水温時にラジエータ２への冷却水の循環をバイパスするサーモスタット６と、冷却水を循環させるためのウォーターポンプ７と、エンジン回転数センサ２２とを備えている。ウォーターポンプ７は、不図示の駆動力伝達機構を介して、エンジン１の駆動力により駆動される。
【０００９】
ウォーターポンプ７から送られてエンジン１を冷却した冷却水は、図２の矢印で示すようにラジエータ２へ向かう流れと、ヒータコア３およびトランスミッションオイルクーラ４へ向かう流れとに分かれる。ヒータコア３およびトランスミッションオイルクーラ４へ向かう冷却水の流れは、さらにヒータコア３への流れと、制御弁５を介してトランスミッションオイルクーラ４への流れとに分かれる。ヒータコア３およびトランスミッションオイルクーラ４のそれぞれへ流れた冷却水は再び合流し、ラジーエータ２からの冷却水とも合流してウォーターポンプ７へ流れる。エンジン１からラジエータ２へ向かう冷却水温度が低ければ、冷却水はサーモスタット６によりラジエータ２をバイパスして、ウォーターポンプ７へ流れる。エンジン１からラジエータ２へ向かう冷却水温度が高ければ、冷却水はサーモスタット６によりラジエータ２を通過して冷却され、ウォーターポンプ７へ流れる。ウォーターポンプ７へ流れてきた冷却水は、ウォーターポンプ７で再び加圧されてエンジン１へ圧送される。
【００１０】
制御弁５は、サーモスタット６と同様の構造を持ち、制御温度Ｔｃにて開閉する。すなわち、エンジン出口水温＜Ｔｃの場合、制御弁５は閉じ、エンジン出口水温≧Ｔｃの場合、制御弁５は開く。ヒータコア３は、車室内へ送風する空気の加熱源として機能する。そこで、エンジン始動直後で冷却水温が低い場合、すなわち、エンジン出口水温＜Ｔｃの場合には、暖房能力の確保を優先するために制御弁５が閉じ、トランスミッションオイルクーラ４への冷却水の流れを遮断して、ヒータコア３へ流れる冷却水を増やす。冷却水の温度が上昇して、エンジン出口水温≧Ｔｃとなった場合には、制御弁５が開き、トランスミッションオイルクーラ４にも冷却水を流す。これにより、低温のトランスミッションオイルを暖めるとともに、車両の走行によってトランスミッションオイルが冷却水温よりも高温になった場合には、これを冷却する。
【００１１】
図３は、上述の車両用空調装置ＡＣの制御を行う空調制御部１００のシステムブロック図である。空調制御部１００は、乗員が車室内の温度設定を行う温度設定器３２と、車両外の温度を測定する外気温度センサ３３と、車室内の温度を測定する車室内温度センサ３４と、日射状態を検出する日射センサ３５と、車両用空調装置ＡＣが吸い込む空気の温度を測定する吸い込み温度センサ３６と、これら各センサおよび、エンジン出口水温センサ２１とエンジン回転数センサ２２からの信号を基に空調運転条件を演算するオートアンプ３１とを備えている。さらに、空調制御部１００は、オートアンプ３１により演算された空調運転条件により、ブロアモータ１２の回転数を制御するファンコントロール回路４０と、エアミックスドア１４の開度を制御するエアミックスドアアクチュエータ５０（以下、アクチュエータと呼ぶ）とを備えている。
【００１２】
上記構成の空調制御部１００では、車室内が乗員の設定した設定温度になるよう、上述の各センサとエンジン回転数センサ２２、およびエンジン出口水温センサ２１からの情報を基にオートアンプ３１で空調運転条件の演算が行われる。演算された空調運転条件に基づいて、オートアンプ３１は、ファンコントロール回路４０および、アクチュエータ５０に信号を送り、ブロアモータ１２の回転数Ｒｆを制御するとともに、エアミックスドア１４の開度Ｘｍを制御する。
【００１３】
上記構成の車両用空調装置ＡＣは、空調制御部１００によりブロアモータ１２の回転数とエアミックスドア１４の開度を制御して、車室内が設定温度になるよう風量、温度が調節された送風空気を車室内に送風することができる。
【００１４】
エアミックスドア１４の開度Ｘｍおよび、ブロアモータ１２の回転数Ｒｆは、次の式で表される。
【数１】
Ｘｍ＝ｆ１（Ｔｗ，Ｔａｍ，Ｔｉｎ，Ｔｓ，Ｔｐｔｃ，Ｑ）
【数２】
Ｒｆ＝ｆ２（Ｘｍ）
ここで、Ｔｗはエンジン出口水温、Ｔａｍは外気温度、Ｔｉｎは車室内温度、Ｔｓはファン吸い込み空気温度、Ｔｐｔｃは車両内設定温度、Ｑは日射量であり、これらは、車両用空調装置の熱負荷に関するパラメータである。
また、Ｘｍが所定値以上でエアミックスドア１４は全開となる。
【００１５】
送風空気の加熱源である冷却水は、エンジン１の駆動力により駆動されるウォーターポンプ７で図２に示す冷却装置を循環する。エンジン１が低回転数のときには、ウォーターポンプ７の送水量も減るので、ヒータコア３に流れる冷却水量が低下する。特に、エンジン出口水温≧Ｔｃとなって制御弁５が開となり、トランスミッションオイルクーラ４にも冷却水が流れる場合には、ヒータコア３に流れる冷却水量はさらに低下する。
【００１６】
送風空気の風量が不変で、ヒータコア３に流れる冷却水量が減少した場合、ヒータコア３における熱交換量が減少するため、送風空気のヒータコア３の出口温度は低下し、車両室内への送風空気の熱量は減少する。ここで、送風空気量を増やすと、ヒータコア３における熱交換量が増えて、車両室内への送風空気の熱量減少を補うことができる。
【００１７】
そこで本実施の形態では、ヒータコア３に流れる冷却水量が減少した場合に、次のようにエアミックスドア１４の開度を増して、ヒータコア３への送風風量を増加することで熱交換量の減少を補い、車室内への送風空気の熱量減少を補正するようにしている。
【００１８】
空調制御部１００で演算された補正前のエアミックスドア１４の開度をＸｍとし、エアミックスドア１４の開度補正値をα、補正後のエアミックスドア１４の開度をＸとする。補正後のエアミックスドア１４の開度Ｘは、Ｘ＝Ｘｍ×αで表される。エアミックスドア１４は、フルクール位置からフルホット位置の間を回動可能である。ヒータコア３に流れる冷却水量が低下した場合に、ヒータコア３への送風風量を増加することで熱交換量を増加させるという本発明の趣旨から、１＜αである。また、外気温度が所定値以下の低温のとき、またはブロア風量が所定値以上のときのようにエアミックスドア１４がフルホット位置のときは、開度補正を行わない。
【００１９】
図４は、ヒータコア３に流れる冷却水量が減少した際に、ヒータコア３への送風風量を増加させる動作を示すフローチャートである。図４のプログラムは、空調制御部１００のオートアンプ３１で実行される。乗員の操作により車両用空調装置ＡＣのスイッチが操作されると、ステップＳ１で各センサおよび温度設定器３２からの出力信号を入力してステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、ステップＳ１で入力した各信号より、送風空気の吹き出し温度を演算し、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、ステップＳ３で演算した吹き出し温度に対応するエアミックスドア１４の開度Ｘｍと、ブロアモータ１２の回転数Ｒｆを上述した演算式に基づいて演算し、ステップＳ７へ進む。
【００２０】
ステップＳ７で、エンジン１の回転数がＮＬ回転／分より大であると判断された場合、ステップＳ９で、エンジン出口水温がＴｃ未満であると判断された場合、ステップＳ１１でファン１１の送風風量が最大風量Ｑｍの１／２より大であると判断された場合、ステップＳ１３で、外気温度がＴｅ未満であると判断された場合は、各々ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、エアミックスドア１４の開度補正を行わず、すなわち、ステップＳ５で演算されたファン１１の送風風量（ブロアモータ１２の回転数）とエアミックスドア１４の開度の信号をファンコントロール回路４０およびアクチュエータ５０へ出力して、ステップＳ１へ戻る。
【００２１】
ステップＳ７において、エンジン１の回転数がＮＬ回転／分以下であると判断されると、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９で、エンジン出口水温がＴｃ以上であると判断されるとステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１でファン１１の送風風量が最大風量Ｑｍの１／２以下であると判断されるとステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３で、外気温度がＴｅ以上であると判断されると、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ステップＳ５で演算されたエアミックスドア１４の開度を補正し、ステップＳ５で演算されたファン１１の送風風量（ブロアモータ１２の回転数）と補正したエアミックスドア１４の開度の信号をファンコントロール回路４０およびアクチュエータ５０へ出力し、ステップＳ１へ戻る。
【００２２】
上述したように、本実施の形態の車両用空調装置ＡＣでは、以下の▲１▼〜▲４▼の開度補正条件が成立した場合、エアミックスドア１４の開度Ｘｍを開き側に補正している。
▲１▼エンジン回転数がＮＬ未満、
▲２▼エンジン出口水温がＴｃ以上、
▲３▼ファン１１の送風風量がＱｍ／２未満、および
▲４▼外気温度がＴｅ以上。
これにより、ヒータコア３へ流れる冷却水の水量が減少し、十分な暖房性能が得られないおそれのある場合には、エアミックスドア１４の開度Ｘｍを所定割合多く開き、ヒータコア３へ流れる送風空気の風量を増加させることで、十分な暖房性能を確保する。なお、▲２▼は制御弁５が開く条件であり、▲２▼だけを補正条件としてもよい。▲３▼，▲４▼は、エアミックスドア１４がフルホット開度となる条件であり、開き側に開度補正ができない条件を示している。▲３▼，▲４▼は判断しなくてもよい。
【００２３】
なお、図４のステップＳ５において、エアミックスドア１４の開度Ｘｍがフルクール位置、すなわちＸｍ＝０の場合、ステップＳ１５における補正後のエアミックスドア１４の開度Ｘは、Ｘ＝Ｘｍ×α＝０である。この場合には、エアミックスドア１４はフルクール位置のままである。
【００２４】
上述の車両用空調装置によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）　ヒータコア３へ流れる冷却水の水量が減少した場合に、エアミックスドア１４の開度を補正してホット側へ移動させることで、ヒータコア３へ流れる送風空気の風量を増加させた。これにより、ヒータコア３へ流れる冷却水の水量が減少したことによる熱交換量の低下を補い、車室内への送風空気の熱量低下を抑制できる。
（２）　エアミックスドア１４の開度補正は、エンジン回転数、エンジン出口水温、ブロアファン風量、および外気温度により判断するようにしているので、車室内への送風空気の熱量低下の補正を的確に行うことができる。
【００２５】
上述の実施の形態では、ヒータコア３を通過する送風風量を増加させる手段として、エアミックスドア１４の開度を変更することとしたが、ブロアモータ１２の回転数を変更しても同様の効果を得ることができる。また、エアミックスドア１４の開度変更とともに、ブロアモータ１２の回転数を変更しても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
上述の実施の形態およびその変形例では、ヒータコア３と並列配置される熱交換器としてトランスミッションオイルクーラ４を用いたが、エンジンオイルクーラであってもよい。車両室内を暖房する送風空気とは異なる媒体を冷却水と熱交換する熱交換器であればこれに限定されない。制御弁５の開閉温度はＴｃであったが、これに限らない。エンジン出口水温により制御弁５が多段階の開度となってもよく、連続的に開度が変わってもよい。制御弁の開度に応じてエアミックスドア１４の開度補正値αを変化させてもよい。すなわち、制御弁の開度が大きくなるに従いαを大きくするようにしてもよい。また、内燃機関を利用した車両に限らない。電気モータにより走行する車両にも本発明を適用できる。この場合、冷却水を循環するポンプの駆動に専用のモータを用いるならば、上述の実施の形態およびその変形例のように原動機の回転数を判断する必要はない。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態に何ら限定されない。
【００２７】
以上の実施の形態およびその変形例において、熱源供給手段はエンジン冷却装置に、第１の熱交換器はヒータコア３に、第２の熱交換器はトランスミッションオイルクーラ４に、熱交換量制御手段は制御弁５にそれぞれ対応する。風量調節手段は、ファン１１、ブロアモータ１２、およびエアミックスドア１４により構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用空調装置ＡＣの内部構成を示す図である。
【図２】本発明の車両用空調装置ＡＣの熱源となるエンジン１の冷却装置を示した図である。
【図３】本発明の車両用空調装置ＡＣの制御を行う空調制御部１００のシステムブロック図である。
【図４】本発明の車両用空調装置ＡＣにおいて、ヒータコア３に流れる冷却水量が減少した際に、ヒータコア３への送風風量を増加させる動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　エンジン　　　　　　　　　　　　　　３　ヒータコア
４　トランスミッションオイルクーラ　　　５　制御弁
７　ウォーターポンプ　　　　　　　　　　１１　ファン
１２　ブロアモータ　　　　　　　　　　　１４　エアミックスドア
３１　オートアンプ　　　　　　　　　　　３２　温度設定器
４０　ファンコントロール回路
５０　エアミックスドアアクチュエータ　　１００　空調制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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