JPH0245217A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の冷却水を熱源とする熱交換器を備
えた空気調和装置に関する。

し従来の技術］ 従来より、エンジンの冷却水回路より温水配管を介して
冷却水（温水）を導き、その冷却水と空気とを熱交換さ
せることにより車室内の暖房を行う温水式熱交換器を備
えた車両用空気調和装置がある。

この車両用空気調和装置は、例えばバス車両の場合、第
７図に示すように、エンジン１００のウォータジャケッ
ト（図示しない）とラジェータ１０１とを循環する冷却
水回路１０２に、車室内の暖房を行うためのヒータコア
１０３、およびフロントガラスの曇り防止を行うための
デフロスタコア１０４を温水配管１０５によって接続し
た温水回路１０６を形成し、ウォータポンプ１０７によ
ってヒータコア１０３、およびデフロスタコア１０４に
冷却水を供給している。

この温水回路１０６には、長期間暖房を必要としない夏
期などの場合に、温水配管１０５を閉じておくためのつ
オータバルブ１０Ｂが設けられているとともに、ヒータ
コア１０３の上流にエンジン１００より供給された冷却
水の温度が低い時に冷却水を加熱するための予熱機１０
９が設けられている。

なお、１１０はエンジン１００の冷却水温を一定に保つ
ためのサーモスタット、１１１はヒータコア１０３で暖
められた空気を車室内に送風するためのブロワである。

このように、エンジン１００の冷却水を熱源として車室
内の１１１房を行うヒータコア１０３では、ヒータコア
１０３へ供給される冷却水量が一定で、ブロワ１１１の
風量制御を行うことでヒータコア１０３の暖房能力を制
御する方法と、ブロワ１１１の風量制御とともに、流調
弁（図示しない）を使用してヒータコア１０３へ供給さ
れる冷却水量を制御することによりヒータコア１０３の
暖房能力を制御する方法とがある。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ しかるに、ブロワ１１１の風量制御のみでヒータコア１
０３の暖房能力を制御する場合には、低能力モードの際
、車室内への吹出空気温度が高くなるとともに、吹出風
速が低いために車室内空気の攪拌が少なく温度分布が悪
くなることから乗客に不快感を与える可能性があった。

また、流調弁を使用した場合には、コストが非常に高く
なるとともに、低能力モードの場合には流調弁の開度を
全開時の５〜１０％に制御する必要があり、流調弁の制
御が困難である課題を有していた。

なお、温水配管１０５に電磁弁を設け、その電磁弁を０
Ｎ−ＯＦＦ制御することで冷却水量を制御する方法があ
るが、この場合、電磁弁をＯＦＦ　した際の冷却水の衝
撃（圧力）により温水配管１０５、つオータボンプ１０
７、配管のジヨイント部、あるいは熱交ｔ＊３などが破
損する恐れがあり、一般に車載用としては利用されてい
ない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、安価で安全、且つ容易に熱交換器への温水流量の制御
を行うことのできる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］ 本発明は上記目的を達成するために、温水配管によって
内燃機関の冷却水回路に接続され、前記温水配管を介し
て供給された前記内燃機関の冷却水と空気とを熱交換さ
ぜる熱交換器と、前記熱交換器の上流と下流とを結び、
前記熱交換器をバイパスするバイパス配管と、前記バイ
パス配管と前記温水配管との分岐点より下流で、且つ前
記熱交換器の上流に設けられ、前記温水配管を開閉する
第１開閉弁と、前記バイパス配管に設けられて前記バイ
パス配管を開閉する第２ｒＭ閉弁と、前記第１ｒＭ閉弁
および前記第２ｆｔＲ閉弁のどちらか・一方を閉じた場
合には他方を開くように前記第１Ｗｆ４閉弁および前記
第２開閉弁の開閉制御を行う制御回路とを備えたことを
技術的手段とする。

［作用］ 上記構成よりなる本発明は、制御回路によって第１ｒＭ
閉弁を閏くとともに、第２開閏弁を閏じることによりバ
イパス配管が遮断される。

これにより、内燃機関の冷却水回路より供給された冷却
水は、第１ｆｊＦＩ閉弁が設けられた温水配管を通って
熱交換器に流れた後、再び内燃機関の冷却水回路に戻る
。

また、制御回路によって第１開閉・弁を■じるとともに
、第２開閉弁を開くことにより熱交換器の上流で温水配
管が遮断される。

これにより、内燃機関の冷却水回路より供給された冷却
水は、バイパス配管を通って流れた後、再び内燃機関の
冷却水回路に戻る。従って、この場合、熱交換器への冷
却水の供給は行われない。

［発明の効果］ 本発明によれば、制御回路によって第１ｆｍｍ弁および
第２１１ＦＩ閉弁の開閉制御を交互に行うとともに、そ
の制御時間を制御することにより熱交換器への冷却水量
を制御することができる。

また、第１開閉弁および第２Ｗ４閉弁のどちらか一方を
閉じた場合には他方を開くように第１開閉弁および第２
開閏弁の開田制御を行うため、どちらかの開閉弁が閉じ
た場合でも冷却水の衝撃（圧力）を他方の開閉弁を設け
た配管へ逃がすことができる。従って、従来のように電
磁弁をＯＦＦ　！、、た際の冷却水の衝撃を受けること
がなく、温水配管や、各機能部品への悪影響をなくすこ
とができる。

［実施例］ 次に、本発明の空気調和装置を図面に示す一実施例に基
づき説明する。

第１図はバス車両に適用した空気調和装置の温水回路で
ある。

本実施例のバス用空気調和装置は、周知の冷凍サイクル
（図示しない）により車室内の除湿および冷房を行う冷
房サイクルと、エンジン１の冷却水（温水）を熱源とし
て車室内の暖房およびフロントガラスの曇り防止を行う
暖房サイクルとを有している。

暖房サイクルは、第１図に示すように車室内の暖房を行
うための本発明の熱交換器であるヒータコア２、および
フロントガラスの曇り防止を行うためのデフロスタコア
３を備えた温水回路４によって構成されている。

ヒータコア２およびデフロスタコア３は、温水と空気と
を熱交換させて空気を暖める温水式熱交換器である。

温水回路４は、ヒータコア２およびデフロスタコア３が
温水配管４ａによってエンジン１のウォータジャケット
く図示しない）とラジェータ５とを循環する冷却水回路
６と順に接続され、温水配管４ａに設けられたウォータ
ポンプ７の作動によってヒータコア２およびデフロスタ
コア３にエンジン１の冷却水が供給される。

温水回路４には、ヒータコア２の上流で温水配管４ａを
開田するメイン電磁弁（本発明の第１開１１１弁）８が
設けられるとともに、そのメイン電磁弁８のＬ流とヒー
タコア２の下流とを結んでヒータコア２をバイパスする
バイパス配管９が設けられ、バイパス配管９にはバイパ
ス配管９を開関するデフロスタ電磁弁（本発明の第２開
閉弁）１０が設けられている。

メイン電磁弁８の下流（ヒータコア２の上流）には、ウ
ォータジャケットより供給された冷却水の温度が低い時
に冷却水を加熱するための予熱機１１が設けられている
。

なお、メイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０は、
通電時に開き、非通電時に閉じるように作動し、後述す
る制御回路（第２図参照）１２によってメイン電磁弁８
およびデフロスタ電磁弁１０のどちらか一方をＩ（じた
場合には他方を開くように通電制御される。

ヒータコア２は、冷凍サイクルのエバポレータ１３とと
もに、車室内に空気を吹き出すための送風ダクト１４内
に配設されている。送風ダクト１４の上流には、ヒータ
コア２およびエバポレータ１３に送風するとともに車室
内に空調空気を吹き出すためのプロワファン１５が配設
されている。

デフロスタコア３は、バス車両のフロントガラスに向け
て開口する複数の吹出口（図示しない）を有するデフロ
スタダクト１６内に配設されている。

デフロスタダクト１６内には、デフロスタコア３に送風
するとともにフロントガラスに温風を吹き付けるための
デフロスタファン１７が配設されている。

プロワファン１５およびデフロスタファン１７は、ブロ
ワモータ１５ａおよびデフロスタモータ１７ａによって
駆動され、それぞれ制御回路１２により通電制御される
。

なお、冷却水回路６にはエンジン１の冷却水温を一定に
保つためのサーモスタット１８が設けられている。

上記暖房サイクルを作動させるための電気回路について
、第２図に示す電気回路図に基づき説明する。

制御回路１２は、車載バッテリ１９を電源としてエアコ
ンスイッチ２０あるいはデフロスタスイッチ２１の投入
により作動し、車室内温度を検出する内気温サーミスタ
２２、外気温を検出する外気温サーミスタ２３、および
室内温度設定用サーミスタ２４の合成抵抗値の変化を入
力信号として冷暖房サイクルの作動モードを決定する。

制御回路１２には、予熱機１１に供給される冷却水温を
検出するための水温サーミスタ２５、車室内に吹出され
る空気温度を検出する吹出温度サーミスタ２６が接続さ
れて各検出抵抗値が入力されるとともに、リレー２７．
２８および２９．３０．３１を介してつオータボンブ７
、メイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０、ブロワ
モータ１５ａ、デフロスタモータ１７ａが接続されてい
る。

ブロワモータ１５ａは、１６モードレジスタ３２および
ＬＯモードレジスタ３３を介して旧モード（高速回転）
　、Ｈｅモード（中速回転）、［０モード（低速回転）
の３段階の運転モードが設定され、それぞれリレー３０
とともに旧モードリレー３４、Ｈｅモードリレー３５、
［０モードリレー３６の通電により各運転モードで駆動
される。

メイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０は、［０モ
ードで暖房運転を行う際にヒータコア２に供給される冷
却水量を制御するため、リレー２９を一定時間で０Ｎ−
ＯＦＦ作動させることで、第３図に示すように交互に０
Ｎ−ＯＦＦ制御が行われる。

次に、メイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０の０
Ｎ−ＯＦＦ制御を行う際の制御回路１２の作動を第４図
ないし第６図に示すフローチャートに基づき説明する。

（イ）冷房、または送風モードよりメイン電磁弁８およ
びデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦＦ制御に移行する
場合（第４図参照）。

まず、ステップ１において冷房、または送風モードより
ＬＯモード暖房が選択されてステップ２に進む。

ステップ２でつオータボンブ７およびメイン電磁弁８へ
の通電を行い、ステップ３に進む。

ステップ３では水温サーミスタ２５により検出した冷却
水温が４０℃以」ユか否かを判断する。

ステップ３の判断結果がＮＯの場合には、ステップ４に
おいてブロワモータ１５ａへの通電を停止し、ステップ
３に戻る。

ステップ３の判断結果がＹＥＳの場合には、ステップ５
においてリレー３０および［０モードリレー３６を介し
てブロワモータ１５ａへの通電を行い、ブロワモータ１
５ａをＬｏモードで駆動させた後ステップ６に進む。

ステップ６ではブロワモータ１５ａへの通電後、１分経
過したか否かを判断する。

ステップ６の判断結果がＮＯの場合にはステップ６を繰
り返す。

ステップ６の判断結果がＹＥＳの場合には、ステップ７
においてメイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０の
０Ｎ−ＯＦＦ制御を行う。

（ロ）旧モードあるいはＨｅモード暖房よりメイン電磁
弁８およびデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦＦ制御に
移行する場合（第５図参照）。

ステップ８でＬＯモード暖房が選択されることにより、
リレー３０および［０モードリレー３６を介してブロワ
モータ１５ａが［０モードで駆動され、その後ステップ
９に進む。

ステップ９でメイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１
０の０Ｎ−ＯＦｆ’制御を行う。

（ハ）冷房、または送風モード時にデフロスタスイッチ
２１を投入した場合（第６図参照）。

ステップ１０で冷房、または送風モード時にデフロスタ
スイッチ２１を投入した後、ステップ１１に進む。

ステップ１１でウォータポンプ７およびデフロスタ電磁
弁１０への通電を行い、ステップ１２に進む。

このときメイン電磁弁８への通電は行なわれない。

ステップ１２でデフロスタモータ１７ａへの通電を行う
。

次に、本発明に係るメイン電磁弁８およびデフロスタ電
磁弁１０の０Ｎ−ＯＦＦ制御に伴う空気調和装置の作動
を説明する。

エアコンスイッチ２０あるいはデフロスタスイッチ２１
の投入により制御回路１２を作動させ、冷暖房モードを
決定する。

（ニ）冷房あるいは送風モードが選択された後、暖房モ
ードに移行する場合。

制御回路１２によってウォータポンプ７およびメイン電
磁弁８への通電を行うことにより、エンジン１のウォー
タジャケットよりヒータコア２に冷却水が供給される。

このとき水温サーミスタ２５により検出した冷却水温が
４０℃以下の場合には、予熱機１１の作動によって冷却
水が加熱されてヒータコア２へ供給される。

なお、プロワモータ１５ａは水温サーミスタ２５により
検出した冷却水温が４０℃以下の場合には通電が停止さ
れる。従って、この場合には、ヒータコア２内を冷却水
が通過するのみで車室内へは送風されない。

その後、ヒータコア２へ供給される冷却水温が４０℃以
上に達した場合に、リレー３０およびＬｏモードリレー
３６を介してブロワモータ１５ａへの＊ｉが行われ、プ
ロワファン１５が１．０モードで運転されて車室内に温
風が吹出される。

ヒータコア２を通過した冷却水はデフロスタコア３へ供
給された後、再びエンジン１のつオータジャケットに戻
る。

ブロワモータ１５ａへの通電後、１分経過した時点でメ
イン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦ
Ｆ制御が行なわれる。この１分間の時間設定は、ブロワ
モータｔ５ａへの通電後にすぐメイン電磁弁８およびデ
フロスタ電磁弁１０の０ト叶［制御を行った場合には、
ヒータコア２へ供給される冷却水量が少ないために冷却
水の熱量がヒータコア２の熱容量に吸収され、車室内へ
の吹田温度が」−昇するまでに時間がかかる。

このため、ブロワモータ１５ａへの通電後１分間はメイ
ン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦＦ
制御を行わず、冷却水をヒータコア２へ流すことによっ
て温水配管４ａやヒータコア２内の水を温水と置換させ
、ヒータコア２自体を暖めて吹出温度の上昇を早くして
いる。

なお、１分間の時間設定の代り、吹出温度サーミスタ２
６により検出した空気温度が一定温度以上に達した際に
メイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−Ｏ
ＦＦ＄制御を行うようにしても良い９１分経過後、メイ
ン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦＦ
制御を行い、冷却水の一部をバイパス配管９に流すこと
でヒータコア２に供給される冷却水量を制御する。

ヒータコア２へ供給される冷却水量は、メイン電磁弁８
およびデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦＦ制御におい
て、メイン電磁弁８への３１１電時間を変化させること
で制御することができる。

従って、メイン電磁弁８への通電時間を徐々に長くし、
最終的に常時ＯＮとすることによりヒータコア２の暖房
能力を大きくすることができる。

（ホ）旧モード、あるいはＨｅモード暖房が選択された
後、ＬＯモード曖房に移行する場合。

この場合、すてに暖房運転が行われているため、１分間
の時間設定を必要とすることなく、直接メイン電磁弁８
およびデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦ’Ｆ制御を行
うことでヒータコア２に供給される冷却水量を制御する
。

（へ）冷房、または送風モード時にデフロスタスイッチ
２１を投入した場合。

デフロスタスイッチ２１の投入により、つオータボンプ
７、デフロスタ電磁弁１０、およびデフロスタモータ１
７ａへの通電が行なわれる。これにより、エンジン１の
ウォータジャケットより供給された冷却水がバイパス配
管９を通ってデフロスタコア３へ導かれる。デフロスタ
モータ１７ａへの通電が行なわれることでデフロスタフ
ァン１７が駆動され、デフロスタコア３で暖められた空
気がフロントガラスに吹き付けられる。

なお、この場合ヒータコア２に冷却水が流れると、冷房
モードであれば吹出温度が」−昇して冷房能力が低下し
、送風モードであれば車室内へ温風が吹出すことになる
。このため、冷房または送風モード時にデフロスタスイ
ッチ２１を投入した場合には、メイン電磁弁８への通電
は行なわれず、従って、エンジン１のウォータジャケッ
トより供給された冷却水はすべてデフロスタコア３へ流
れる。

上述したように、暖房サイクルを構成する温水回路４に
バイパス配管９を設けてエンジン１のウォータジャケッ
トより供給された冷却水がヒータコア２をバイパスして
通過できるようにしたことにより、従来のようにコスト
の高い流調弁を使用することなく、メイン電磁弁８およ
びデフロスタ電磁弁１０の０ト叶Ｆ制御を行うのみでヒ
ータコア２へ供給される冷却水量を容易に制御すること
ができる。

従って、ブロワモータ１５ａの［０モ一ド時にメイン電
磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦＦ制御
を行うことで、ブロワモータ１５ａの能力に適した冷却
水量をヒータコア２に流すことができる。

この結果、車室内への吹出温度を適温に制御することが
でき、乗客へ与える不快感を大幅に減少させることがで
きる。

また、メイン電磁弁８とデフロスタ電磁弁１０とを交互
に０１４−ＯＦＦ＄１１１１１することにより、メイン
電磁弁８あるいはデフロスタ電磁弁１０をＯＦＦ　した
際の冷却水の衝撃（圧力）を逃がすことができ、温水配
管４ａ、ウォータポンプ７、温水配管４ａのジヨイント
部、あるいはヒータコア２やデフロスタコア３などの破
損を防止することができる。

これらの結果、本実施例のようにコストの低い電磁弁を
使用して安全、且つ容易にヒータコア２への冷却水量を
制御することができる。

また本実施例の場合には、メイン電磁弁８およびデフロ
スタ電磁弁１０の０Ｎ−ＯＦＦ制御を行う際にも常時デ
フロスタコア３には冷却水が流れるため、デフロスタ能
力不足を解消することができる。

（変形例） 上記実施例では、冷房あるいは送風モードが選択された
後、暖房モードに移行する場合に、ブロワモータ１５ａ
への通電後１分間の時間設定を設けたが、この時間設定
は、ヒータコア２の熱容量、あるいは冷却水量により決
定されるので１分間に限定する必要はない。

また、本実施例では１分間の時間設定を設けたが、必ず
しも設定する必要はなく、ブロワモータ１５ａへの通電
後すぐメイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０の０
Ｎ−ＯＦＦ制御を行うようにしても良い。

本発明の空気調和装置をバス車両に適用したが、鉄道車
両、船舶、あるいは定置用（工場用など）の空気調和装
置などに適用しても良い。

本実施例では、本発明の熱交換器として１つのヒータコ
ア２を例示したが、複数個設けても良い。

温水配管４ａあるいはバイパス配管９を開閉する開閉弁
としてメイン電磁弁８およびデフロスタ電磁弁１０を示
したが、電磁弁に限定する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図はバス車両に適用した空気調和装置の温水回路、
第２図は暖房サイクルを構成する電気回路図、第３図は
メイン電磁弁およびデフロスタ電磁弁の基本作動を示す
説明図、第４図ないし第６図は制御回路の作動を示すフ
ローチャート、第７図は従来技術の一例を示す空気調和
装置の温水回路である。 図中 ２・・・ヒータコア（本発明の熱交換器）８・・・メイ
ン電磁弁（第１ｒＭ閉弁）９・・・バイパス配管 １０・・・デフロスタ電磁弁（第２ｒＪＭ閉弁）１２・
・・制御回路 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　（ａ）　温水配管によって内燃機関の冷却水回路
   に接続され、前記温水配管を介して供給された前記内燃
   機関の冷却水と空気とを熱交換させる熱交換器と、 （ｂ）　前記熱交換器の上流と下流とを結び、前記熱交
   換器をバイパスするバイパス配管と、 （ｃ）　前記バイパス配管と前記温水配管との分岐点よ
   り下流で、且つ前記熱交換器の上流に設けられ、前記温
   水配管を開閉する第１開閉弁と、（ｄ）　前記バイパス
   配管に設けられて前記バイパス配管を開閉する第２開閉
   弁と、 （ｅ）　前記第１開閉弁および前記第２開閉弁のどちら
   か一方を閉じた場合には他方を開くように前記第１開閉
   弁および前記第２開閉弁の開閉制御を行う制御回路とを
   備えた空気調和装置。