(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車内前方部に配設される前方ユニットと、
車内後方部に配設される後方ユニットと、
エンジンからの冷却水が流動し、前記前方ユニット及び前記後方ユニットにそれぞれ配設される前方側ヒータコア及び後方側ヒータコアと、
前記エンジンからの動力をコンプレッサに伝達又は遮断するクラッチと、
前記コンプレッサ、該コンプレッサから吐出された熱交換媒体の流量を調整する第１流量調整手段、前記前方ユニットの前方側ヒータコアの上流側に配設され、前記第１流量調整手段を通過した熱交換媒体を周囲の空気と熱交換させる車内前方側熱交換器を環状に接続した第１経路、及び、前記コンプレッサ、該コンプレッサから吐出された熱交換媒体の流量を調整する第２流量調整手段、前記後方ユニットの後方側ヒータコアの上流側に配設され、前記第２流量調整手段を通過した熱交換媒体を周囲の空気と熱交換させる車内後方側熱交換器を環状に接続した第２経路からなる熱交換媒体回路と、
前記第１経路及び前記第２経路に並列接続され、常時冷媒が流動可能となるように開度を固定されたキャピラリーチューブからなる減圧手段と、
前記エンジンからの冷却水温度を検出する水温検出手段と、
車内状況を判定する車内状況判定手段と、
前記水温検出手段で検出されるエンジンの冷却水温度に基づいて、前記ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、前記クラッチを接続してコンプレッサを駆動させる一方、ヒータコアのみで暖房が十分であると判断すれば、前記クラッチを遮断し、かつ、前記車内状況判定手段で判定される状況に基づいて前記第１流量調整手段及び第２流量調整手段の開度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記車内状況判定手段は、フロントガラスの曇を検出する曇検出手段で構成し、
前記制御手段は、前記曇検出手段で曇検出された場合、前記第１流量調整手段の開度を第２流量調整手段に比べて相対的に大きくす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】
前記車内状況判定手段は、後部座席に着座しているか否かを判定する着座判定手段で構成し、
前記制御手段は、前記着座判定手段により後部座席の着座が検出されれば、前記第１流量調整手段の開度を第２流量調整手段に比べて相対的に小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記車内状況判定手段は、乗員によって操作される、車内前方又は後方のいずれか一方の暖房を優先させるための選択スイッチで構成し、前記制御手段は、前記着座判定手段に優先して、前記選択スイッチにより選択された一方の流量調整手段の開度を、選択されていない他方の流量調整手段の開度に比べて相対的に大きくすることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置では、エンジン冷却水を車内側の空調ユニット内に配設したヒータコアに供給することにより、車内を暖房できるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の高効率ディーゼルエンジン等では、エンジン自体の温度上昇を抑える構成となっているため、エンジン冷却水の温度上昇もそれ程望めない。このため、前記ヒータコアでは、特にエンジン始動直後に車内を迅速に暖房することができず、早期に快適な空調状態を得ることが困難である。
【０００４】
そこで、本発明は、高効率ディーゼルエンジン等を搭載した車両であっても、車内を迅速に暖房することのできる車両用空調装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、車両用空調装置を、
車内前方部に配設される前方ユニットと、
車内後方部に配設される後方ユニットと、
エンジンからの冷却水が流動し、前記前方ユニット及び前記後方ユニットにそれぞれ配設される前方側ヒータコア及び後方側ヒータコアと、
前記エンジンからの動力をコンプレッサに伝達又は遮断するクラッチと、
前記コンプレッサ、該コンプレッサから吐出された熱交換媒体の流量を調整する第１流量調整手段、前記前方ユニットの前方側ヒータコアの上流側に配設され、前記第１流量調整手段を通過した熱交換媒体を周囲の空気と熱交換させる車内前方側熱交換器を環状に接続した第１経路、及び、前記コンプレッサ、該コンプレッサから吐出された熱交換媒体の流量を調整する第２流量調整手段、前記後方ユニットの後方側ヒータコアの上流側に配設され、前記第２流量調整手段を通過した熱交換媒体を周囲の空気と熱交換させる車内後方側熱交換器を環状に接続した第２経路からなる熱交換媒体回路と、
前記第１経路及び前記第２経路に並列接続され、常時冷媒が流動可能となるように開度を固定されたキャピラリーチューブからなる減圧手段と、
前記エンジンからの冷却水温度を検出する水温検出手段と、
車内状況を判定する車内状況判定手段と、
前記水温検出手段で検出されるエンジンの冷却水温度に基づいて、前記ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、前記クラッチを接続してコンプレッサを駆動させる一方、ヒータコアのみで暖房が十分であると判断すれば、前記クラッチを遮断し、かつ、前記車内状況判定手段で判定される状況に基づいて前記第１流量調整手段及び第２流量調整手段の開度を制御する制御手段とを備えた構成としたものである。
【０００６】
この構成により、コンプレッサの始動直後で、エンジン冷却水温度が低い状態であっても、車内側熱交換器に十分な量の熱交換媒体を供給して早期に車内暖房を開始することができる。また、車内前方側熱交換器又は車内後方側熱交換器のいずれかにより、車内前方又は車内後方を優先的に加熱することができるので、状況に応じた適切な車内暖房を実現できる。
なお、前記第１経路及び第２経路の上流側の共通流路に、前記第１流量調整手段及び第２流量調整手段に代えて、共通の流量調整手段を配設するようにしても構わない。
【０００７】
前記車内状況判定手段は、フロントガラスの曇を検出する曇検出手段で構成し、
前記制御手段は、前記曇検出手段で曇検出された場合、前記第１流量調整手段の開度を第２流量調整手段に比べて相対的に大きくすればよい。
【０００８】
前記車内状況判定手段は、後部座席に着座しているか否かを判定する着座判定手段で構成し、
前記制御手段は、前記着座判定手段により後部座席の着座が検出されれば、前記第１流量調整手段の開度を第２流量調整手段に比べて相対的に小さくすればよい。
【０００９】
前記車内状況判定手段は、乗員によって操作される、車内前方又は後方のいずれか一方の暖房を優先させるための選択スイッチで構成し、前記制御手段は、前記着座判定手段に優先して、前記選択スイッチにより選択された一方の流量調整手段の開度を、選択されていない他方の流量調整手段の開度に比べて相対的に大きくすればよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。この車両用空調装置では、車内前方部に配設される前方ユニット１内に、前方側ヒータコア２及び車内前方側熱交換器３が配設され、車内後方部に配設される後方ユニット４内に、後方側ヒータコア５及び車内後方側熱交換器６が配設されている。
【００１１】
前方側ヒータコア２及び後方側ヒータコア５は、エンジン７の冷却水をラジエータ８で冷却する冷却水回路Ａより分岐した各回路に接続され、内部をエンジン冷却水が流動するようになっている。ラジエータ８には、バイパス通路ａが並列接続されている。ラジエータ８への冷却水の流動は、三方弁９によって許容又は遮断されるようになっている。また、エンジン７側から流出する冷却水の温度は、水温検出センサ１０によって検出されるようになっている。
【００１２】
車内前方側熱交換器３及び車内後方側熱交換器６は、コンプレッサ１１の駆動により熱交換媒体が循環する熱交換媒体回路Ｂの途中に接続されている。コンプレッサ１１は、前記エンジン７によって駆動するようになっており、その駆動力はクラッチ１２により接続又は遮断可能となっている。また、熱交換媒体回路Ｂは、車内前方側熱交換器３の上流側に、第１キャピラリーチューブ１３、第１流量調整バルブ１４及び第１マフラー１５が接続される第１経路ｂ１と、車内後方側熱交換器６の上流側に、第２キャピラリーチューブ１６、第２流量調整バルブ１７及び第２マフラー１８が接続される第２経路ｂ２とから構成されている。コンプレッサの吐出口の近傍には、圧力検出センサ１９が設けられ、コンプレッサ１１から吐出される熱交換媒体の圧力を検出できるようになっている。前記各マフラー１５，１８は、流量調整バルブを通過した熱交換媒体が車内側熱交換器内で異音を発生させないようにするためのものである。前記流量調整バルブ１４，１７、マフラー１５，１８及び熱交換器３，６には、減圧手段である第３キャピラリーチューブ２０が並列接続されている。なお、２１及び２２は、第１逆止弁及び第２逆止弁であり、２３及び２４は、第１開閉弁及び第２開閉弁であり、２５は、コンプレッサ１１に液体が流入することを防止するためのアキュムレータである。
【００１３】
前記コンプレッサ１１の駆動及び停止させるためのクラッチ１２の接続及び遮断、三方弁９の切替え、各流量調整バルブ１４，１７の開度の調整等は、前記水温検出センサ１０での検出温度ｔや、圧力検出センサ１９での検出圧力ｐ、選択スイッチ２６の切替、曇検出センサ２７での曇検出の有無、着座判定センサ２８での検出信号等に基づいて制御装置２９によって行われるようになっている。前記選択スイッチ２６は、切り替えることにより、通常暖房、前方優先暖房、後方優先暖房のうちのいずれか１つを選択するために使用される。曇検出センサ２７には湿度センサ等が使用でき、フロントガラスの曇状態を検出する。着座判定センサ２８には、シートベルトが装着されているか否かを検出するリミットスイッチ等や、座席に設けた圧電センサ、天井部等に設けた赤外線センサ等が使用可能である。
【００１４】
次に、前記制御装置２９による車両用空調装置の駆動制御について図２ないし図５のフローチャートに従って説明する。
【００１５】
エンジン７が始動され、車両用空調装置による暖房が開始されれば（ステップＳ１）、水温検出センサ１０での検出温度ｔ、すなわち、コンプレッサ１１からの吐出温度を読み込む（ステップＳ２）。そして、この検出温度ｔが第１設定温度Ｔ１よりも高いか否かを判断する（ステップＳ３）。第１設定温度Ｔ１は、冷却水をラジエータ８で放熱して冷却する必要がない最大値（例えば、８０℃）としている。
【００１６】
検出温度ｔが第１設定温度Ｔ１よりも高ければ、エンジン冷却水を冷却する必要があるので、三方弁９を切り替えることにより、ラジエータ８に通水させて冷却する（ステップＳ４）。そして、クラッチ１２を遮断してコンプレッサ１１の駆動を停止する（ステップＳ５）。
【００１７】
一方、検出温度ｔが第１設定温度Ｔ１以下であれば、冷却水がラジエータ８に通水しないように三方弁９を切り替え（ステップＳ６）、さらに、検出温度ｔが第２設定温度Ｔ２よりも高いか否かを判断する（ステップＳ７）。第２設定温度Ｔ２は、ヒータコアによる空調ユニット内を通過する空気の加熱が十分に行える最小値としている。
【００１８】
検出温度ｔが第２設定温度Ｔ２よりも高ければ、ヒータコアのみによって十分に車内暖房が行えると判断し、前記同様、クラッチ１２を遮断してコンプレッサ１１の駆動を停止する（ステップＳ８）。一方、検出温度ｔが第２設定温度Ｔ２以下であれば、ヒータコアのみによっては十分に車内を暖房できないため、クラッチ１２を接続し、コンプレッサ１１を駆動して補助暖房を開始する（ステップＳ９）。
【００１９】
補助暖房では、切替スイッチの切替位置に基づいて、通常暖房、前方優先暖房、後方優先暖房のいずれかを開始する（ステップＳ１０）。
【００２０】
通常暖房では、着座判定センサ２８からの検出信号を読み込み（ステップＳ１１）、後部座席に乗員がいるか否かを判断する（ステップＳ１２）。そして、後部座席に乗員がいる場合には、第１流量調整バルブ１４の開度Ｏ１を第２流量調整バルブ１７の開度Ｏ２に比べて相対的に小さくなるように調整する（ステップＳ１３）。これにより、車内後方側熱交換器６に流入する熱交換媒体の流量が増大し、後部座席側を有効に暖房することができる。
【００２１】
前方優先暖房及び後方優先暖房では、着座判定センサ２８での検出信号に拘わらず、それぞれの熱交換器での加熱を優先する。すなわち、前方優先暖房では、第１流量調整バルブ１４の開度Ｏ１を第２流量調整バルブ１７の開度Ｏ２に比べて大きくする一方（ステップＳ１４）、後方優先暖房ではその逆とする（ステップＳ１３）。
【００２２】
また、前記各暖房では、曇検出センサ２７からの検出信号を読み込み（ステップＳ１５）、フロントガラスが曇っているか否かを判断し（ステップＳ１６）、曇っていると判断すれば、第１流量調整バルブ１４の開度が第２流量調整バルブ１７に比べて相対的に大きくなるように調整する（ステップＳ１７）。これにより、車内前方側熱交換器３の加熱能力が高まり、前方ユニット１内を通過する空気が早期に加熱されることになり、フロントガラスの曇を効果的に除去することが可能となる。
【００２３】
ところで、前記補助暖房では、熱交換媒体が車内側熱交換器で冷却されるので、前記モータバルブの開度調整によっては、コンプレッサ１１からの吐出圧力の低下を防止できず、異常停止又は故障に至る第１設定圧力Ｐ１（例えば、８ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ）よりも低い値まで低下することがある。そこで、コンプレッサ１１からの吐出圧力ｐを読み込み（ステップＳ１８）、この検出圧力ｐが、第１設定圧力Ｐ１よりも低いか否かを判断し（ステップＳ１９）、検出圧力ｐが第１設定圧力Ｐ１よりも低くなれば、第１開閉弁２３を閉塞する（ステップＳ２０）。これにより、車内側熱交換器への流入が阻止され、キャピラリーチューブ２０を通過してコンプレッサ１１に還流する流量が増大する。この結果、コンプレッサ１１の作動条件が満たされ、異常停止や故障等が防止される。
【００２４】
また、これら一連の補助暖房の開始及び停止中、前記検出圧力ｐが第２設定圧力Ｐ２（例えば、２０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ）よりも高いか否かを判断する（ステップＳ２１）。検出圧力ｐが第２設定圧力Ｐ２よりも高ければ、コンプレッサ１１内の駆動を続行すると、故障に至る恐れがあると判断し、クラッチ１２によりエンジン７からの動力を遮断し、コンプレッサ１１を停止する（ステップＳ２２）。これにより、エンジン７に無理な負荷がかからず、又、消費燃料の抑制が可能となる。
【００２５】
このとき、第１流量調整バルブ１４の開度を上方修正（又は全開）することにより、熱交換媒体の冷却を促進させる。すなわち、熱交換媒体は、車内側熱交換器３側に比べてコンプレッサ８側の方が圧力（温度）が高い状態にあるため、コンプレッサ８側から車内側熱交換器３側に流入する。また、車内側熱交換器の外部には、車内空調を行っている限り空気の流れがある。したがって、流量調整バルブの開度を上方修正（又は全開）すると、熱交換媒体の放熱が促進され、早期に、その温度及び圧力を降下させ、コンプレッサ１１を作動条件を満足するまで復帰させることが可能となる。例えば、流量調整バルブとして電磁開閉弁を使用し、コンプレッサ１１の停止後、この電磁開閉弁を閉状態とした場合と開状態とした場合とで熱交換媒体の圧力及び温度の変化を比較した。その結果は、図５（ａ）のグラフに示す通り、電磁開閉弁を開状態とすることにより、コンプレッサ１１の停止時間を短くすることができた。また、図５（ｂ）のグラフに示す通り、コンプレッサ１１の駆動時間が長くなるため、早期に送風温度を上昇させることが可能となった。
【００２６】
その後、エンジン７の駆動が続行されると、それ自身の温度が上昇し、前記水温検出センサ１０での検出温度ｔも上昇してくるので、前述のように、前記ステップ３で、自動的に三方弁９が切り替えられ、エンジン冷却水がラジエータ８で冷却される（ステップＳ４）。
【００２７】
なお、前記実施形態では、第１経路ｂ１及び第２経路ｂ２に、第１及び第２キャピラリーチューブ１３，１６、第１及び第２流量調整バルブ１４，１７、及び第１及び第２マフラー１５，１８をそれぞれ設けたが、図６に示すように、その上流側の共通流路に、キャピラリーチューブ３０、流量調整バルブ３１及びマフラー３２を設けるだけでもよい。これによれば、部品点数を削減して安価に製作することができる。
【００２８】
また、前記実施形態では、三方弁９によって流路を切り替えるようにしたが、適宜開閉弁等を設けることにより、ラジエータ８のみならず、ヒータコアへの流水を停止するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、クラッチを接続してコンプレッサを駆動させるようにしたので、熱交換器を補助暖房に利用することにより、早期に車内暖房を開始することができる。
【００３０】
特に、車内前方側熱交換器又は車内後方側熱交換器のいずれかにより、車内前方又は車内後方を優先的に加熱することができるので、フロントガラスの曇除去を優先的に行わせたり、後部座席に着座している場合等、状況の違いに応じた適切な車内暖房を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【図２】  図１の制御装置による空調制御を示すフローチャートである。
【図３】  図１の制御装置による空調制御を示すフローチャートである。
【図４】  図１の制御装置による空調制御を示すフローチャートである。
【図５】  図１の流量調整バルブを開状態又は閉状態とした場合で比較した熱交換媒体の圧力の変化（ａ）及び温度の変化（ｂ）を示すグラフである。
【図６】  他の実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【符号の説明】
１…前方ユニット
２…前方側ヒータコア
３…車内前方側熱交換器
４…後方ユニット
５…後方側ヒータコア
６…車内後方側熱交換器
７…エンジン
８…ラジエータ
９…三方弁
１０…水温検出センサ
１１…コンプレッサ
１２…クラッチ
１３…第１キャピラリーチューブ
１４…第１流量調整バルブ
１６…第２キャピラリーチューブ
１７…第２流量調整バルブ
１９…圧力検出センサ
２０…キャピラリーチューブ
２５…アキュムレータ
２６…選択スイッチ
２７…曇検出センサ
２８…着座判定センサ
２９…制御装置
【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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