JPH0532029U - 自動車用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジン冷却水を熱源として効率的に事前暖房
を行なう。 【構成】エンジンの冷却水（Ｗ）に望ませた加熱手段
（１１）と、当該冷却水をエンジンのウォータジャッケ
ット（１２）内で循環させる撹拌手段（１３）と、車室
外温度を検出する外気温センサ（１４）と、暖房装置の
使用開始予定時刻を入力する操作パネル（１５）と、予
め入力されたエンジン冷却水の降温曲線と昇温曲線に基
づいて加熱手段の作動時間を算出し、前記使用開始予定
時刻から逆算して加熱手段と撹拌手段とを作動させる制
御手段（１６）とを有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車用暖房装置に関し、特に冬季における初期暖房性能を改善し たものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般的な自動車用暖房装置は、車室内空気および車室外空気を選択的に取り入 れるインテークユニットと、この取り入れ空気を所望の温度に加熱して車室内の 所望の位置から吹き出すためのヒータユニットとを有している。インテークユニ ットには、内外気を吸い込んでヒータユニットに送風するための送風機が設けら れ、車室内に設置されたコントローラのファンスイッチを操作することにより送 風量が選択されるようになっている。また、ヒータユニットには、取り入れ空気 を熱交換作用により加熱するヒータコアが設けられ、このヒータコアの近傍に設 けられた迂回路を通過した空気（冷風）とヒータコアを通過した空気（温風）と の比率をミックスドアにより調節し、さらに混合室において両者を混合すること により所望の温度に調節された調和空気を得るようになっている。この温度調節 は車室内のコントローラのテンプレバーを操作することにより行われる。

【０００３】 混合室にて適度に混合された調和空気は、ヒータユニットの混合室の下流側に 開設されたベント吹出口、デフ吹出口、フット吹出口等の吹出口から車室内の所 望位置に吹き出されるが、コントローラのモードレバーにより所望の吹出口が選 択されるようになっている。

【０００４】 ヒータコアは、上述したように取り入れ空気と熱交換を行なって当該空気を加 熱するものであるが、熱源として自動車エンジンの冷却水を用いている。すなわ ち、エンジンのウォータジャケットとラジエータとの間を循環するエンジン冷却 水の一部をヒータユニット内に設けられたヒータコアに導き、エンジンにより加 熱されたエンジン冷却水の熱を利用して取り入れ空気を加熱するものである。 したがって、エンジン冷却水を熱源とする自動車用暖房装置にあっては、エン ジン始動直後はヒータコアの加熱機能は働かず、エンジン冷却水温度が十分上昇 するまでは車室内に温風を供給することはできないという欠点を有していた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

このような問題は、特に冬季や早朝において顕著となるため、乗車時にエンジ ン冷却水を所定の温度まで上昇させておく暖房装置が開発されている（例えば、 特開昭６３−１６６，６１７号公報参照）。この種の暖房装置は、図４に示すよ うに、エンジンとは別の熱源（燃焼装置）を設け、予めこの燃焼装置の始動時間 をタイマーセットしておき、この開始時間になったら燃焼装置を始動することに よりドライバーの所望の時期に急速暖房装置を作動させ、仮眠や前日からの設定 に対処するものである。

【０００６】 しかしながら、従来の急速暖房装置は、ドライバーが始動時間をタイマーセッ トするものであるから外気温度に拘らずセットされた時間になると急速暖房装置 が働く。したがって、外気温度が高い場合には余分な暖房となり、また、外気温 度が低い場合には暖房効果に欠けるという問題があった。特に、エンジン以外に 設けられる熱源は多量の電力を消耗することから効率的な急速暖房を行なう必要 がある。 また、エンジン以外に設けられる燃焼装置は始動時以外は機能を果たさず、逆 に重量的、コスト的に不利なものとなる。 本考案は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、エンジ ン冷却水を熱源として効率的に事前暖房を行なうことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、水冷式エンジン（１）を搭載する自動車 に取り付けられ、内外気を選択的に取り入れるインテークユニット（２）と、エ ンジン冷却水（Ｗ）が循環して取り入れ空気を加熱するヒータコア（３）、当該 ヒータコアに近接して設けられた迂回路（４）、これらヒータコアと迂回路とを 通過する空気量の比率を調節するミックスドア（５）、ヒータコアを通過した温 風と迂回路を通過した冷風とを混合すると共に複数の吹出口（６，７，８）から 車室内に当該調和空気を供給する混合室（９）を有するヒータユニット（１０） とを備えた自動車用暖房装置において、 前記エンジンの冷却水（Ｗ）に望ませた加熱手段（１１）と、当該冷却水をエ ンジンのウォータジャッケット（１２）内で循環させる撹拌手段（１３）と、車 室外温度を検出する外気温センサ（１４）と、暖房装置の使用開始予定時刻を入 力する操作パネル（１５）と、予め入力されたエンジン冷却水の降温曲線と昇温 曲線に基づいて加熱手段の作動時間を算出し、前記使用開始予定時刻から逆算し て加熱手段と撹拌手段とを作動させる制御手段（１６）とを有することを特徴と する自動車用暖房装置である。

【０００８】

【作用】

まず、ドライバが操作パネル（１５）の事前暖房スイッチをＯＮして次の乗車 時刻をセットすると、外気温センサ（１４）から制御手段（１６）に外気温度が 入力される。これにより、制御手段（１６）において加熱手段（１１）のＯＮ時 刻が演算される。この演算は以下のようにして行われる。すなわち、制御手段 （１６）には予めエンジン（１）を停止した後のエンジン冷却水（Ｗ）の降温曲 線（Ｔ0 ）と外気温度に対するエンジン冷却水（Ｗ）の昇温曲線（Ｔ1,Ｔ2,Ｔ3, …）が入力されており、まず、外気温センサ（１４）により検出された外気温度 の昇温曲線を選択して取り出し、予め決められた事前暖房に必要なエンジン冷却 水の基準温度（Ｔ）線に平行に、乗車時刻（Ｘ時Ｙ分）に相当する位置までこの 昇温曲線（Ｔ1 ）を移動して行く。そして、この時の昇温曲線（Ｔ1 ）とエンジ ン冷却水の降温曲線（Ｔ0 ）との交点（Ｐ）を演算すると共に、この交点（Ｐ） における時刻（Ｘ1 時Ｙ1 分）を演算する。この時刻が加熱手段（１１）の始動 時刻となり、加熱手段（１１）を始動させてエンジンのウォータジャケット（１ ２）内の冷却水（Ｗ）を加温すると共に、この冷却水（Ｗ）が十分に撹拌される ように撹拌手段（１３）も同時に作動させる。このようにして、乗車予定時刻に なると、エンジンのウォータジャケット内の冷却水は事前暖房に必要な基準温度 （Ｔ）に達しており、これにより送風機を作動させるとヒータコア（３）に十分 加熱された温水が流れ込むことから、乗車直後から温風を車室内に供給すること ができる。このとき、加熱手段の作動時間を外気温度との関係で算出するように 構成していることから、事前暖房に必要な熱量を効率良く供給することができ、 必要以上の電力を消費することがない。しかも、これに加えて、エンジンも十分 に加温されているから、始動性能が向上すると共に、暖気運転時間を短縮するこ とができ、燃料の消費量を低減することができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の一実施例に係る自動車用暖房装置を示す模式図、図２は同実施 例の始動時刻の演算方法を説明するグラフ、図３は同実施例の制御方法を説明す るフローチャートである。

【００１０】 まず、本実施例に係る暖房装置は、内気あるいは外気を取り入れるインテーク ユニット２と、このインテークユニット２で取り入れた空気を冷却するクーラユ ニット１７と、当該空気を所定温度まで加熱すると共に室内の所定位置に供給す るヒータユニット１０とがシリーズに連結されている。インテークユニット２に は、内気取入口１８と外気取入口１９とが開設されており、これらの取入口１８ ，１９を選択的に開閉するインテークドア２０が回動自在に設けられている。ま た、このインテークユニット２には、モータ２１により回転するファン２２が設 けられ、室内に取り付けられたコントローラのファンスイッチを操作することに よりモータの回転数が選択され、取り入れ空気量が決定される。

【００１１】 クーラユニット１７には、冷房サイクルの冷媒が循環するエバポレータ２３が 内設され、取り入れ空気がこのエバポレータ２３を通過する際に熱交換により冷 却される。なお、冷房サイクルには冷媒を断熱圧縮するためのコンプレッサが設 けられ、室内のエアコンスイッチをＯＮすると当該コンプレッサが作動するよう になっている。

【００１２】 一方、ヒータユニット１０には、エンジン冷却水Ｗの一部が循環するヒータコ ア３が内設されており、このヒータコア３に近接して迂回路４が形成されている 。そして、ヒータコア３の上流側に回動自在に設けられたミックスドア５により ヒータコア３を通過する空気量と迂回路４を通過する空気量との比率が決定され 、これにより車室内に供給される空気の温度が決定される。なお、ミックスドア ５の開度は室内のコントローラのテンプレバーを操作することにより決定される 。ヒータコア３の下流側には、ヒータコア３を通過した温風と迂回路４を通過し た冷風とを適当に混合するための混合室９が形成されており、さらにこの混合室 ９には、ベント吹出口６、デフ吹出口７、フット吹出口８が開設されている。ベ ント吹出口６は、ベントダクトを介して乗員の上半身に調和空気を吹き出す開口 で、デフ吹出口７はデフダクトを介してフロントガラス内面に温風を吹き出す開 口、また、フット吹出口８はフットダクトを介して乗員の足元に温風を吹き出す 開口である。それぞれの吹出口６，７，８には、各開口を開閉するベントドア６ Ｄ、デフドア７Ｄ、フットドア８Ｄが回動自在に設けられている。これら各ドア ６Ｄ，７Ｄ，８Ｄの開閉はコントローラのモードレバーを操作することにより制 御される。

【００１３】 本実施例に係る暖房装置を搭載したエンジン１は水冷式エンジンであり、ラジ エータ２４、ウォータポンプ２５、冷却ファン２６、サーモスタット２７から構 成された冷却装置を有している。ウォータポンプ２５は、冷却水Ｗを強制循環さ せるためにエンジン１のウォータジャケット１２の冷却水出入口に設けられて、 エンジン１のクランクシャフト２８の回転からプーリ２９とベルト３０により回 転するようになっている。また、サーモスタット２７は、エンジン１のウォータ ジャケット１２とラジエータ２４とを結ぶ送水路の途中に設けられた冷却水温度 の調節装置であって、エンジン１の過冷や過熱を防いで冷却水Ｗを適温に保つ機 能を果たすものである。すなわち、エンジン１を始動する場合など冷却水Ｗが低 温となっている場合には、サーモスタット２７に設けられたバルブを閉じて送水 路を閉鎖し、ウォータジャケット１２から送られた冷却水Ｗをバイパス路３１に 導いてエンジン１内で冷却水Ｗを循環させる。そして、冷却水Ｗが所定の温度以 上に達するとサーモスタット２７のバルブを開けて冷却水Ｗをラジエータ２４側 に導く。

【００１４】 特に、本実施例のエンジン１にはヒータ１１（加熱手段）をウォータジャケッ ト１２に望ませて取り付け、さらに、このウォータジャケット１２内の冷却水Ｗ をある程度撹拌するスクリュ１３（撹拌手段）を設けている。これらヒータ１１ とスクリュ１３は制御手段１６によって作動／停止の制御がなされる。

【００１５】 一方、制御手段１６には外気温度を検出する外気温センサ１４とエンジン１の ＯＮ／ＯＦＦを行なうイグニッションキースイッチ３２の信号が入力されるよう に接続されている。また、事前暖房スイッチとドライバの乗車時刻設定スイッチ とが設けられた操作パネル１５も同じく制御手段１６に接続されている。この操 作パネル１５の乗車時刻設定スイッチは、ドライバが前日に乗車時刻をセットす るスイッチであり、事前暖房スイッチを入力した後にこの操作を行なうと、本実 施例の暖房装置が作動する。

【００１６】 次に、図３を参照しながら本実施例の制御について説明する。 まず、ドライバが操作パネル１５の事前暖房スイッチをＯＮして次の乗車時刻 をセットする。すると、外気温センサ１４から制御手段１６に外気温度が入力さ れ、同時にエンジン１の停止時刻も入力される。これにより、制御手段１６にお いてはヒータ１１のＯＮ時刻を演算するが、これは以下のようにして行われる。 すなわち、図２に示すように、制御手段１６には予めエンジン１を停止した後の エンジン冷却水Ｗの降温曲線Ｔ0 と外気温度に対するエンジン冷却水Ｗの昇温曲 線Ｔ1,Ｔ2,Ｔ3,…が入力されており、まずエンジン停止時刻を「０」時間として 、外気温センサ１４により検出された外気温度の昇温曲線を選択する。例えば、 図２に示す具体例にて説明すれば、外気温度がＴ1 のとき、Ｔ1 に相当するエン ジン冷却水の昇温曲線Ｔ1 を取り出し、予め決められた事前暖房に必要なエンジ ン冷却水の基準温度Ｔ線に平行に、乗車時刻Ｘ時Ｙ分に相当する位置までこの昇 温曲線Ｔ1 を移動して行く。この状態を図２に二点鎖線で示す。そして、この時 の昇温曲線Ｔ1 とエンジン冷却水の降温曲線Ｔ0 との交点Ｐを演算すると共に、 この交点Ｐにおける時刻を演算する。この時刻がＸ1 時Ｙ1 分であったとすると 、この時刻がヒータ１１の始動時刻となる。そして、エンジン停止時刻から始動 時刻までの時間をｔ1 としてタイマーを始動させ、この時間ｔ1 経過後にヒータ １１を始動させてエンジン１のウォータジャケット１２内の冷却水Ｗを加温する と共に、この冷却水Ｗが十分に撹拌されるようにスクリュ１３も同時に作動させ る。さらに、ドライバが乗車予定時刻に何らかの理由によって乗車しなかった場 合、ヒータ１１によりエンジン冷却水Ｗが過熱される虞れがあるため、乗車予定 時刻と比較演算をも行なう。

【００１７】 予定の乗車時刻になるとヒータ１１とスクリュ１３を停止するが、このときエ ンジン１のウォータジャケット１２内の冷却水Ｗは事前暖房に必要な基準温度Ｔ に達しており、これにより送風機を作動させるとヒータコア３に十分加熱された 温水が流れ込むことから、乗車直後から温風を車室内に供給することができる。 このとき、ヒータの作動時間を外気温度との関係で算出するように構成している ことから、事前暖房に必要な熱量を効率良く供給することができ、必要以上の電 力を消費することがない。しかも、これに加えて、エンジンも十分に加温されて いるから、始動性能が向上すると共に、暖気運転時間を短縮することができ、燃 料の消費量を低減することができる。

【００１８】 なお、本考案は上述した実施例にのみ限定されることなく、本考案の要旨を越 えない限りにおいて種々の改変が可能である。

【００１９】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、ドライバが予め使用予定時刻を設定してお けば、その時刻にはエンジンのウォータジャケット内の冷却水は事前暖房に必要 な基準温度に達しており、これにより送風機を作動させるとヒータコアに十分加 熱された温水が流れ込み、乗車直後から温風を車室内に供給することができる。 このとき、ヒータの作動時間を外気温度との関係で算出するように構成している ことから、事前暖房に必要な熱量を効率良く供給することができ、必要以上の電 力を消費することがない。 しかも、これに加えて、エンジンも十分に加温されているから、始動性能が向 上すると共に、暖気運転時間を短縮することができ、燃料の消費量を低減するこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本考案の一実施例に係る自動車用暖房装置を
示す模式図である。

【図２】は同実施例の始動時刻の演算方法を説明するグ
ラフである。

【図３】は同実施例の制御方法を説明するフローチャー
トである。

【図４】は従来の暖房装置の制御方法を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…水冷式エンジン、 ２…インテー
クユニット、３…ヒータコア、
４…迂回路、５…ミックスドア、 ６…ベ
ント吹出口、７…デフ吹出口、
８…フット吹出口、９…混合室、
１０…ヒータユニット、１１…ヒータ（加熱手
段）、 １２…ウォータジャケット、１３…
スクリュ（撹拌手段）、 １４…外気温セン
サ、１５…操作パネル、 １６…制御手
段、Ｗ…エンジン冷却水

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水冷式エンジン（１）を搭載する自動車に
   取り付けられ、内外気を選択的に取り入れるインテーク
   ユニット（２）と、エンジン冷却水（Ｗ）が循環して取
   り入れ空気を加熱するヒータコア（３）、当該ヒータコ
   アに近接して設けられた迂回路（４）、これらヒータコ
   アと迂回路とを通過する空気量の比率を調節するミック
   スドア（５）、ヒータコアを通過した温風と迂回路を通
   過した冷風とを混合すると共に複数の吹出口（６，７，
   ８）から車室内に当該調和空気を供給する混合室（９）
   を有するヒータユニット（１０）とを備えた自動車用暖
   房装置において、 前記エンジンの冷却水（Ｗ）に望ませた加熱手段（１
   １）と、当該冷却水をエンジンのウォータジャッケット
   （１２）内で循環させる撹拌手段（１３）と、車室外温
   度を検出する外気温センサ（１４）と、暖房装置の使用
   開始予定時刻を入力する操作パネル（１５）と、予め入
   力されたエンジン冷却水の降温曲線と昇温曲線に基づい
   て加熱手段の作動時間を算出し、前記使用開始予定時刻
   から逆算して加熱手段と撹拌手段とを作動させる制御手
   段（１６）とを有することを特徴とする自動車用暖房装
   置。