JP2003159936A - 車両用空調装置 - Google Patents
車両用空調装置Info
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Abstract
冷熱量を的確に算出できる蓄冷式車両用空調装置を提供
する。 【解決手段】 蒸発器の空気流れ下流側に、蒸発器を通
過した冷風により冷却される蓄冷器を配置し、車両エン
ジンの停止時には蓄冷器の蓄冷熱量により車室内への吹
出空気を冷却する車両用空調装置において、蓄冷器は蒸
発器を通過した冷風により冷却され凝固する蓄冷材を有
しており、車両エンジンの稼働時に、蓄冷器の温度が蓄
冷材の凝固点以下になった蓄冷時間を計時し、車両エン
ジンの稼働時における蓄冷材の蓄冷熱量を、前記蓄冷時
間および冷風の風量を少なくとも含む情報に基づいて算
出する(ステップS50)。
Description
後の冷風により冷却される蓄冷器を備えた蓄冷式の車両
用空調装置に関するもので、停車時等に圧縮機の駆動源
である車両エンジンを一時的に停止させる車両に適用さ
れるものである。
等の停車時(エンジン動力不要時)にエンジンを自動的
に停止する車両(ハイブリッド車等のエコラン車)が実
用化されており、今後、停車時にエンジンを停止する車
両が増加する傾向にある。
凍サイクルの圧縮機を車両エンジンにより駆動している
ので、上記エコラン車においては信号待ち等で停車し
て、エンジンが停止される毎に、圧縮機も停止して冷房
用蒸発器の温度が上昇し、車室内への吹出空気温度が上
昇するので、乗員の冷房フィーリングを損なうという不
具合が発生する。
器を備え、圧縮機の停止時(冷房用蒸発器の冷却作用停
止時)には蓄冷器により車室内への吹出空気を冷却でき
る蓄冷式の車両用空調装置の必要性が高まっている。
記の蓄冷式の車両用空調装置を開発中であるが、車両走
行中における蓄冷器への蓄冷熱量が少量であれば、停車
時に車室内への吹出空気を快適な温度に冷却できる時間
が短くなる。そこで、車両走行中、すなわち、エンジン
稼働時における蓄冷熱量を把握することへの必要性が生
じている。
稼働時における蓄冷器への蓄冷熱量を的確に算出できる
蓄冷式車両用空調装置を提供することを目的とする。
じて車両エンジンの停止時における空調制御を的確に行
うことができる蓄冷式車両用空調装置を提供することを
他の目的とする。
め、請求項1に記載の発明では、蒸発器(9)の空気流
れ下流側に、蒸発器(9)を通過した冷風により冷却さ
れる蓄冷器(40)を配置し、車両エンジン(4)の停
止時には蓄冷器(40)の蓄冷熱量により車室内への吹
出空気を冷却する車両用空調装置において、蓄冷器(4
0)は蒸発器(9)を通過した冷風により冷却され凝固
する蓄冷材(44)を有しており、車両エンジン(4)
の稼働時に、蓄冷器(40)の温度が蓄冷材(44)の
凝固点以下になって、蓄冷材(44)に蓄冷が行われる
蓄冷時間を計時し、車両エンジン(4)の稼働時におけ
る蓄冷材(44)の蓄冷熱量を、蓄冷時間および冷風の
風量を少なくとも含む情報に基づいて算出することを特
徴とする。
(44)の凝固点以下になることにより蓄冷材(44)
の潜熱蓄冷が開始されるので、蓄冷器(40)の温度が
蓄冷材(44)の凝固点以下になった後の時間、および
冷風の風量が蓄冷材(44)の蓄冷熱量と最も相関の大
きい情報である。そこで、請求項1ではこの蓄冷器(4
0)の温度が蓄冷材(44)の凝固点以下になった後の
時間、すなわち、蓄冷時間および冷風の風量を少なくと
も含む情報に基づいて蓄冷材(44)の蓄冷熱量を算出
することにより、車両エンジン(4)の稼働時における
蓄冷材の蓄冷熱量を的確に算出できる。
いて、蒸発器(9)の温度を検出する温度検出手段(3
2)、および蓄冷器(40)の温度を検出する温度検出
手段(33)を備え、蓄冷時間、冷風の風量、蒸発器
(9)の温度、および蓄冷器(40)の温度に基づいて
蓄冷熱量を算出することを特徴とする。
蓄冷器(40)前後の空気温度、つまり、前後の空気温
度差に応じたものとなるから、請求項2のように蒸発器
(9)と蓄冷器(40)の温度から両者(9、10)の
温度差をも考慮して蓄冷材の蓄冷熱量を算出することに
より、蓄冷熱量の算出精度をより一層向上できる。
の空気流れ下流側に、蒸発器(9)を通過した冷風によ
り冷却される蓄冷器(40)を配置し、車両エンジン
(4)の停止時には蓄冷器(40)の蓄冷熱量により車
室内への吹出空気を冷却する車両用空調装置において、
蓄冷器(40)は蒸発器(9)を通過した冷風により冷
却され凝固する蓄冷材(44)を有しており、車両エン
ジン(4)の稼働時に、蓄冷器(40)の温度が蓄冷材
(44)の凝固点以下になってから、蓄冷材(44)の
蓄冷が完了するまでの蓄冷完了時間を冷風の風量毎に予
め設定しておき、車両エンジン(4)の稼働時に蓄冷器
(40)の温度が蓄冷材(44)の凝固点以下になって
からの経過時間を計時し、蓄冷器(40)の温度が蓄冷
材(44)の凝固点以下になってからの冷風の実際の風
量に基づいて前記予め設定された蓄冷完了時間を選択
し、この選択した蓄冷完了時間に対する前記経過時間の
比率に基づいて、車両エンジン(4)の稼働時における
蓄冷材(44)の蓄冷熱量を算出することを特徴とす
る。
以下になった後の経過時間とそのときの風量により選択
した予め設定された蓄冷完了時間との比率により蓄冷材
(44)の蓄冷熱量を的確に算出することができる。
の空気流れ下流側に、蒸発器(9)を通過した冷風によ
り冷却される蓄冷器(40)を配置し、車両エンジン
(4)の停止時には蓄冷器(40)の蓄冷熱量により車
室内への吹出空気を冷却する車両用空調装置において、
蓄冷器(40)は蒸発器(9)を通過した冷風により冷
却され凝固する蓄冷材(44)を有しており、車両エン
ジン(4)の稼働時における蓄冷材(44)の蓄冷熱量
を算出する蓄冷熱量算出手段(S50)と、車両エンジ
ン(4)の停止時において、蓄冷材(44)の放冷によ
り車室内への吹出空気を所定の持続時間の間、冷却可能
とする風量を、前記蓄冷熱量と前記持続時間を少なくと
も含む情報に基づいて算出し、車両エンジン(4)の停
止時における車室内への吹出空気の風量を前記算出風量
に制御することを特徴とする。
車室内への吹出空気を所定の持続時間の間、冷却可能と
する風量を算出して、その算出風量に車両エンジン
(4)の停止時における車室内への吹出空気の風量を制
御するから、車両エンジン(4)の停止時における蓄冷
熱量が大小変化しても、その実際の蓄冷熱量に対応した
風量を選択してエンジン停止時の冷房を行うことによ
り、所定の持続時間の間、蓄冷材(44)の放冷による
冷房を持続できる。
いて、前記算出風量を、前記蓄冷熱量、前記持続時間、
および蓄冷器(40)の吸い込み空気温度を少なくとも
含む情報に基づいて算出することを特徴とする。
0)の吸い込み空気温度の影響を受けるので、請求項6
のように前記風量の算出に際して吸い込み空気温度を考
慮することにより、前記風量の算出精度を向上できる。
は5において、車両エンジン(4)の停止時において、
空調制御パネル(36)にてマニュアル設定される風量
又はオート制御により自動設定される風量を車室内への
吹出空気の第1風量として算出し、前記算出風量を第2
風量とし、第1風量および第2風量のうち小さい方を車
両エンジン(4)の停止時における車室内への吹出空気
の風量として選択することを特徴とする。
2風量よりも第1風量の方が小さい場合は車室内吹出空
気の風量が自動的に第1風量となり、乗員の操作意志に
基づく風量またはオート制御により自動設定される風量
を選択でき、エンジン停止時の空調フィーリングを向上
できる。
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。
形態の全体構成図であり、車両用空調装置の冷凍サイク
ルRは冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機1を有し、こ
の圧縮機1には動力断続用の電磁クラッチ2が備えられ
ている。圧縮機1には電磁クラッチ2およびベルト3を
介して車両エンジン4の動力が伝達されるので、電磁ク
ラッチ2への通電を空調用電子制御装置5により断続す
ることにより圧縮機1の運転が断続される。
ガス冷媒は凝縮器6に流入し、図示しない冷却ファンよ
り送風される外気と熱交換して冷却され凝縮する。この
凝縮器6で凝縮した冷媒は次に受液器7に流入し、受液
器7の内部で冷媒の気液が分離され、冷凍サイクルR内
の余剰冷媒(液冷媒)が受液器7内に蓄えられる。
す膨張弁8により低圧に減圧され、低圧の気液2相状態
となる。膨張弁8は冷房用熱交換器をなす蒸発器9の出
口冷媒の温度を感知する感温部8aを有する温度式膨張
弁である。この膨張弁8からの低圧冷媒は蒸発器9に流
入する。この蒸発器9は車両用空調装置の空調ケース1
0内に設置され、蒸発器9に流入した低圧冷媒は空調ケ
ース10内の空気から吸熱して蒸発する。蒸発器9の出
口は圧縮機1の吸入側に結合され、上記したサイクル構
成部品によって閉回路を構成している。
側には送風機11が配置され、送風機11には遠心式送
風ファン12と駆動用モータ13が備えられている。送
風ファン12の吸入側には内外気切替箱14が配置さ
れ、この内外気切替箱14内の内外気切替ドア14aに
より外気導入口14bと内気導入口14cを開閉する。
これにより、内外気切替箱14内に外気(車室外空気)
または内気(車室内空気)が切替導入される。内外気切
替ドア14aはサーボモータからなる電気駆動装置14
eにより駆動される。。
に配置される空調ユニット15部は、通常、車室内前部
の計器盤内側において車両幅方向の中央位置に配置さ
れ、送風機11部は空調ユニット15部に対して助手席
側にオフセット配置される。空調ケース10内で、蒸発
器9の下流側には後述の蓄冷器40、エアミックスドア
19が順次配置されている。このエアミックスドア19
の下流側には車両エンジン4の温水(冷却水)を熱源と
して空気を加熱する温水式ヒータコア20が暖房用熱交
換器として設置されている。
(上方部)には、温水式ヒータコア20をバイパスして
空気(冷風)を流すバイパス通路21が形成されてい
る。エアミックスドア19は回動可能な板状ドアであ
り、サーボモータからなる電気駆動装置22により駆動
される。
ア20を通過する温風とバイパス通路21を通過する冷
風との風量割合を調節するものであって、この冷温風の
風量割合の調節により車室内への吹出空気温度を調節す
る。従って、本例においてはエアミックスドア19によ
り車室内への吹出空気の温度調節手段が構成される。温
水式ヒータコア20の下流側には下側から上方へ延びる
温風通路23が形成され、この温風通路23からの温風
とバイパス通路21からの冷風が空気混合部24で混合
して、所望温度の空気を作り出すことができる。
24の下流側に吹出モード切替部が構成されている。す
なわち、空調ケース10の上面部にはデフロスタ開口部
25が形成され、このデフロスタ開口部25は図示しな
いデフロスタダクトを介して車両フロントガラス内面に
空気を吹き出すものである。デフロスタ開口部25は、
回動自在な板状のデフロスタドア26により開閉され
る。
スタ開口部25より車両後方側の部位にフェイス開口部
27が形成され、このフェイス開口部27は図示しない
フェイスダクトを介して車室内乗員の上半身に向けて空
気を吹き出すものである。フェイス開口部27は回動自
在な板状のフェイスドア28により開閉される。
開口部27の下側部位にフット開口部29が形成され、
このフット開口部29は車室内乗員の足元に向けて空気
を吹き出すものである。フット開口部29は回動自在な
板状のフットドア30により開閉される。上記した吹出
モードドア26、28、30は共通のリンク機構(図示
せず)に連結され、このリンク機構を介してサーボモー
タからなる電気駆動装置31により駆動される。
0内で蒸発器9の空気吹出直後の部位に配置され、蒸発
器吹出温度Teを検出する。また、蓄冷器40の温度セ
ンサ33は、蓄冷器40の空気吹出直後の部位に配置さ
れ、蓄冷器吹出温度Tcを検出する。
される蒸発器吹出温度Teは、通常の空調装置と同様
に、圧縮機1の電磁クラッチ2の断続制御や、圧縮機1
が可変容量型である場合はその吐出容量制御に使用さ
れ、これらのクラッチ断続制御や吐出容量制御により蒸
発器9の冷却能力を調整する。また、蓄冷器温度センサ
33により検出される蓄冷器吹出温度Tcはエアミック
スドア19の開度制御のために使用され、蓄冷器吹出温
度Tcの値によりエアミックスドア19の開度を補正す
るようになっている。
蓄冷器吹出温度Tcの値を、蓄冷器40の蓄冷材への蓄
冷熱量の算出等の目的のためにも使用する。
センサ32、33の他に、空調制御のために、内気温T
r、外気温Tam、日射量Ts、温水温度Tw等を検出
する周知のセンサ群35から検出信号が入力される。ま
た、車室内計器盤近傍に設置される空調制御パネル36
には乗員により手動操作される操作スイッチ群37が備
えられ、この操作スイッチ群37の操作信号も空調用電
子制御装置5に入力される。
定信号Tsetを発生する温度設定スイッチ37a、風
量切替信号を発生する風量スイッチ37b、吹出モード
信号を発生する吹出モードスイッチ37c、内外気切替
信号を発生する内外気切替スイッチ37d、圧縮機1の
オンオフ信号を発生するエアコンスイッチ37e等が設
けられている。吹出モードスイッチ37cにより、周知
の吹出モードであるフェイスモード、フットモード、バ
イレベルモード、フットデフモード、デフロスタモード
の各モードがマニュアル操作で切り替えられる。
のエンジン停止時に蓄冷器40の蓄冷材への蓄冷熱量に
より車室内吹出空気を冷却するエコラン空調時に、蓄冷
材の蓄冷残存時間(換言すると、蓄冷によるエコラン空
調が可能となる残り時間)の数字を表示する表示器36
aが備えられている。この表示器36aは本例では蓄冷
残り時間を秒数で表示するようになっており、図1の3
0sはエコラン空調時の蓄冷残り時間が30秒であるこ
とを示している。
電子制御装置38に接続されており、エンジン用電子制
御装置38から空調用電子制御装置5には車両エンジン
4の回転数信号、車速信号等が入力される。
く車両エンジン4の運転状況等を検出するセンサ群(図
示せず)からの信号に基づいて車両エンジン4への燃料
噴射量、点火時期等を総合的に制御するものである。さ
らに、本発明の対象とするハイブリッド車等のエコラン
車においては、車両エンジン4の回転数信号、車速信
号、ブレーキ信号等に基づいて停車状態を判定すると、
エンジン用電子制御装置38は、点火装置の電源遮断、
燃料噴射の停止等により車両エンジン4を自動的に停止
させる。
により車両が停車状態から発進状態に移行すると、エン
ジン用電子制御装置38は車両の発進状態をアクセル信
号等に基づいて判定して、車両エンジン4を自動的に始
動させる。なお、空調用電子制御装置5は、車両エンジ
ン4停止後のエコラン空調モード時に、蓄冷器40の蓄
冷熱量による冷房を持続できない状態になるとエンジン
再稼働要求の信号を出力する。
子制御装置24はCPU、ROM、RAM等からなる周
知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成さ
れるものである。空調用電子制御装置5は、エンジン稼
働時における通常の空調制御機能(圧縮機断続制御、風
量制御、エアミックスドア制御、内外気吸込制御、吹出
モード制御等)の他に、車両エンジン4の停止許可、停
止禁止の信号やエンジン停止後の再稼働要求の信号を出
力するエンジン制御信号出力機能、エンジン稼働時にお
ける蓄冷熱量算出機能、エンジン稼働時におけるエコラ
ン空調制御機能等を果たすものである。なお、空調用電
子制御装置5およびエンジン用電子制御装置24を1つ
の制御装置として統合してもよい。
説明すると、蓄冷器40は図1の例では蒸発器9と同一
の前面面積を有する形状として、蒸発器9通過後の冷風
の全量、換言すると、空調ケース10内風量の全量が通
過する熱交換器構成となっている。これにより、蓄冷器
40は空調ケース10内の空気流れ方向Aに対して厚さ
寸法の小さい薄型構造とすることができる。
を例示するもので、2枚の伝熱プレート41、42にそ
れぞれ空気(冷風)流れ方向Aに沿って交互に凸面部4
1a、42aを形成し、この凸面部41a、42aを互
いに相手側の伝熱プレート41、42の平面部に当接し
てろう付け等により接合する。これにより、凸面部41
a、42aの内側に密閉空間43を有するチューブ45
を形成し、密閉空間43内に蓄冷材44を封入するよう
になっている。
ケース10内への蓄冷器40の配置状態における上下方
向であり、従って、伝熱プレート41、42の凸面部4
1a、42aおよびその内側の密閉空間43も空調ケー
ス10内の上下方向に延びる形状である。そのため、伝
熱プレート41、42の表面に発生する凝縮水は凸面部
41a、42aに沿って重力にて下方へ落下することが
できる。
図示していないが、実際には、蓄冷器40が蒸発器9と
同一の前面面積を持っているので、チューブ45が図2
の矢印B方向(空気流れ方向Aと直交方向)に多数組積
層される。
チューブ相互間の当接部を設けて、チューブ45相互間
に所定間隔の空気通路46を保持するようになってい
る。そして、各チューブ45の伝熱プレート41、42
相互間、およびチューブ45相互間の当接部等をろう付
け等により一体に接合することにより、蓄冷器40全体
を1つの熱交換器構造として一体化することができる。
等を考慮してアルミニュウムの薄板材で成形することが
好ましい。なお、アルミニュウムのろう付け温度は60
0℃付近の高温であるので、蓄冷器40のろう付け工程
終了後に、密閉空間43内に蓄冷材44を封入する。こ
の蓄冷材封入のために、密閉空間43の一部に、1箇所
または複数箇所の充填口を設け、この充填口から密閉空
間43内に蓄冷材44を充填し、この充填作業の終了後
に充填口を適宜のシール材(例えば、Oリング等)を介
在して蓋部材により密封する。
蒸発器9のフロスト防止のため、凝固点(融点)=6〜
8℃程度で、且つ、蓄冷器構成材質(アルミニュウム)
に対する腐食防止作用の高い材料が好ましく、このよう
な条件はパラフィンにより満足することができる。パラ
フィンは化学的安定性や毒性、コスト等の面においても
溶融塩や他の無機物より優れている。蓄冷材44として
用いるパラフィンの封入量は例えば300cc程度であ
る。なお、本例では、凝固点(融点)=8℃のパラフィ
ンを蓄冷材44として用いている。
動を説明する。車両用空調装置においては、車両エンジ
ン4により圧縮機1を駆動することにより冷凍サイクル
Rが運転され、蒸発器9の温度は圧縮機1作動の断続制
御により3°C〜5°C付近の温度に維持され、蒸発器
9のフロストを防止する。
て減圧された低温低圧の気液2相冷媒が送風機11の送
風空気から吸熱して蒸発することにより送風空気が冷却
され、冷風となる。そして、この冷風が次には蓄冷器4
0の多数組のチューブ45相互間に形成される所定間隔
の空気通路46を通過する。
り冷風流れを乱して空気側の熱伝達率を飛躍的に向上で
きるので、空気通路46を冷風が通過する間に伝熱プレ
ート41、42を介して蓄冷材(パラフィン)44を効
果的に冷却できる。その結果、蓄冷材44が冷却され
て、常温時の液相状態から固相状態に凝固し、凝固潜熱
の形態で蓄冷を行うことができる。
動力不要時)にエンジン4を自動的に停止する車両にお
いて、停車時に冷凍サイクルRの圧縮機1が停止状態に
なっても、車室内への吹出空気温度を蓄冷材(パラフィ
ン)44の蓄冷熱量を用いて、比較的低温状態に維持す
ることができる。従って、夏期冷房時に、圧縮機1の停
止に伴う車室内への吹出温度の急上昇を抑制して、冷房
フィーリングの悪化を防止できる。
3により具体的に説明する。図3の制御ルーチンは空調
用電子制御装置5により実行されるものであり、空調装
置の始動、例えば、送風機11の始動によりスタート
し、先ず、ステップS10にて空調制御パネル36の操
作スイッチ群37の操作信号、センサ群38の検出信
号、エンジン用電子制御装置38からエンジン運転状態
の信号、車両走行状態の信号等を読み込む。
ドがエコラン空調モードであるか判定する。具体的に
は、空調制御パネル36のエアコンスイッチ37eが投
入(ON)状態にあり、かつ、車両エンジン4が信号待
ち等により自動停止した状態における空調作動モードを
エコラン空調モードとし、エアコンスイッチ37eが投
入状態にあり、かつ、車両エンジン4(圧縮機1)が作
動している状態は通常空調モードとする。
0の判定がNOとなり、ステップS30に進み、空調機
器の通常時制御を行う。すなわち、圧縮機断続制御(ま
たは圧縮機容量制御)、風量制御、エアミックスドア制
御、内外気吸込制御、吹出モード制御等を公知の制御手
法によって行う。
により検出される蒸発器吹出温度Te、および温度セン
サ33により検出される蓄冷器吹出温度Tcがともに蓄
冷材44の凝固点To(本例では8℃)以下であるか判
定する。このステップS40の判定は、蓄冷材44の凝
固が開始され、蓄冷材44への潜熱蓄冷が開始された時
点を判定するものである。
調モード時における蒸発器吹出温度Teおよび蓄冷器吹
出温度Tcの挙動を示すもであり、蓄蒸発器吹出温度T
eおよび蓄冷器吹出温度Tcがともに蓄冷材44の凝固
点To以下になると、蓄冷材44の凝固が開始されるの
で、蓄冷器吹出温度Tcは凝固点Toを若干下回る温度
付近に維持され、蓄冷材44への潜熱蓄冷が完了する
と、蓄冷器吹出温度Tcは凝固点To付近の温度から更
に低下して蒸発器吹出温度Teと同温度となり、蓄冷が
完了する。
上記TeおよびTcがともに蓄冷材44の凝固点To以
下になった後の時間、すなわち、蓄冷時間において、蓄
冷器40前後の温度差(Tc−Te)により蓄冷される
熱量であり、更に、この蓄冷熱量は蓄冷器40を通過す
る冷風の風量(車室内吹出空気の風量)の影響を受け
る。
上記蓄冷時間と、蓄冷器40前後の温度差(Tc−T
e)と、冷風の風量とに基づいて算出できる。そこで、
ステップS40にて、上記TeおよびTcがともにTo
以下であると判定されると、次のステップS50にて次
の数式1、2により蓄冷材44への蓄冷熱量Q1を算出
する。先ず、下記の数式1により所定時間toの間隔
で、その所定時間toにおける蓄冷熱量Q1nを算出す
る。
時間to×C1 なお、C1は蓄冷器40の熱伝達率および蓄冷材44の
凝固潜熱等を考慮した補正係数である。
た蓄冷熱量Q1nの各算出値を下記の数式2により積算
して、その積算値から蓄冷材44への合計蓄冷熱量Q
1、すなわち、「エコラン空調モードへの移行直前の蓄
冷熱量Q1」を算出する。
Q1n(3)・・・ なお、数式2において、括弧内の数は1回目、2回目、
3回目という算出回数を示す。また、Tc=Teとなっ
た時点で蓄冷材44の蓄冷が完了するから、数式2のQ
1nの積算はTc=Teとなった時点で終了する。ま
た、蓄冷完了時における蓄冷熱量Qαは、蓄冷材44の
凝固潜熱(単位重量当たりの熱量)および蓄冷材44の
重量に基づいて予め算出できるから、蓄冷熱量Q1の算
出値がこの予め算出した「蓄冷完了時における蓄冷熱量
Qα」に到達した時点で、数式2のQ1nの積算を終了
してもよい。
蓄冷材44の凝固による潜熱蓄冷が行われる条件にない
ので、ステップS20に戻る。
ードであると判定されると、ステップS60以降に進
み、エコラン空調モードの制御に移行する。先ず、ステ
ップS60ではステップS50で算出した蓄冷熱量Q1
を読み込む。次のステップS70にて空調機器のエコラ
ン時制御を行う。すなわち、エコラン空調モード時にお
ける風量制御、エアミックスドア制御、内外気吸込制
御、吹出モード制御等を通常の空調モード時に準じた方
法で行う。
ードによる蓄冷材44からの放冷熱量Q2を算出する。
放冷熱量Q2は蓄冷熱量Q1と同様の考え方で、下記の
数式3により算出できる。
ン空調後の経過時間ta×C2 なお、エコラン空調モード時には蒸発器9の冷却作用が
停止するので、エコラン空調モード開始後短時間の経過
により蒸発器吹出温度Teは送風機11の吸い込み空気
温度まで上昇する。C2は数式1のC1と同様の補正係
数である。
3、すなわち、蓄冷熱量Q1と放冷熱量Q2との差(Q
3=Q1−Q2)を算出する。
を算出する。このために、まず、現在の単位時間当たり
の放冷熱量Q2’を算出する。具体的には、数式3で算
出した放冷熱量Q2を1秒当たりの数値に換算してQ
2’とする。そして、蓄冷残り時間toは、残り蓄冷熱
量Q3を1秒当たりの放冷熱量Q2’で除算することに
より秒単位の時間として算出できる。すなわち、to=
Q3/Q2’である。
ネル36の表示器36aに出力して、蓄冷残り時間to
の数字(秒数)を表示器36aにより表示する。これに
より、乗員は蓄冷器40の蓄冷によるエコラン空調が可
能となる残り時間を知ることができる。
oが0であるか判定し、蓄冷残り時間toが0になる
と、ステップS110に進み、車両エンジン4の稼働要
求をエンジン用電子制御装置38に出力して、車両エン
ジン4を自動的に始動させる。これにより、エコラン空
調モードが終了し、ステップS20の判定がNOとな
り、再び、通常の空調モード制御に移行する。なお、図
4において、Tcoはエコラン空調モードを終了し車両
エンジン4を始動させる時の蓄冷器吹出温度であり、こ
のTcoは乗員の冷房フィーリング確保、蒸発器9から
の臭いの発生防止等の理由から通常、14℃程度の温度
以下となることが好ましい。
において、蒸発器吹出温度Teおよび蓄冷器吹出温度T
cがともに蓄冷材44の凝固点To(本例では8℃)以
下になると、蓄冷材44への潜熱蓄冷が開始された時点
であると判定しているが、蓄冷器吹出温度Tcが蓄冷材
44の凝固点To以下になっているときは、図4に示す
ように蒸発器吹出温度Teも蓄冷材44の凝固点To以
下になっているから、ステップS40の判定を蓄冷器吹
出温度Tcのみに基づいて行ってもよい。
温度Teが蓄冷材44の凝固点Toより所定温度低い温
度になると、蓄冷器吹出温度Tcが蓄冷材44の凝固点
To以下になるから、この相関関係に基づいて、蒸発器
吹出温度Teのみに基づいてステップS40の判定を行
うようにしてもよい。
出温度Tcが少なくとも蓄冷材凝固点To以下になった
後の時間である蓄冷時間と、蓄冷器40前後の温度差
(Tc−Te)と、冷風の風量とに基づいて、蓄冷材4
4への蓄冷熱量Q1を算出することになるが、蓄冷熱量
Q1の算出を以下のように簡素化することも可能であ
る。すなわち、蓄冷器40上流側の蒸発器吹出温度Te
は、冷房開始直後の過渡時を除いて、蒸発器9のフロス
ト防止制御のために、通常、3℃〜4℃付近の一定温度
となるように、圧縮機1の吐出能力(圧縮機1の作動断
続の稼働率制御、圧縮機1の吐出容量制御)が制御され
る。そのため、TcとTeがともに蓄冷材凝固点To以
下になった後では、蒸発器吹出温度Teがほぼ一定に維
持される期間の比率が高くなる。換言すると、蓄冷器4
0の吸い込み空気温度がほぼ一定に維持される期間の比
率が高くなる。
開始後では蓄冷材凝固点To付近の一定温度に維持され
る期間の比率が高くなる。そのため、蓄冷器40前後の
温度差(Tc−Te)は予め実験等により確認した所定
値(係数)として設定することも可能である。このよう
にすれば、蓄冷材44への蓄冷熱量Q1を算出するため
の入力信号を、上記蓄冷時間と風量のみに減らすことが
できる。
ップS50にて前述の数式1、2により蓄冷材44への
蓄冷熱量Q1を算出するようにしているが、前述したよ
うに蓄冷器吹出温度Tcが蓄冷材凝固点To以下になる
と、蓄冷材44への潜熱蓄冷が開始され、そして、蓄冷
器吹出温度Tcが蒸発器吹出温度Teと同温度まで低下
すると、蓄冷材44への蓄冷が完了したと判定できる。
て、蓄冷器吹出温度Tcが蓄冷材凝固点To以下になっ
た後の経過時間txを計時して、この経過時間txに基
づいて蓄冷熱量Q1を算出するものである。
算出方法の考え方を示すものであり、蒸発器吹出温度T
eは上述のように冷房開始直後の過渡時を除いて、蒸発
器9のフロスト防止制御のために、ほぼ一定に維持され
る期間の比率が高くなる。従って、蓄冷器40の吸い込
み空気温度がほぼ一定に維持される期間の比率が高くな
る。
なった後、TcがTeと同温度まで低下して蓄冷完了と
なるまでの時間tfは各風量毎に予め実験により求めて
おくことができる。図5において、tf1は、風量が最
小風量Loであるときの蓄冷完了までの時間であり、t
f2は、風量が最大風量Hiであるときの蓄冷完了まで
の時間である。
は、蓄冷材44の凝固潜熱(単位重量当たりの熱量)お
よび蓄冷材44の重量に基づいて予め算出できる。そこ
で、予め実験により求めた各風量毎の蓄冷完了までの時
間tf1、tf2、および予め算出した蓄冷完了時にお
ける蓄冷熱量Qαを制御装置5の記憶手段に記憶してお
き、そして、前記経過時間txを計時することにより、
風量が最小風量Loであるときは、蓄冷完了時における
蓄冷熱量Qα×(tx/tf1)で、車両走行時の現在
の蓄冷熱量Q1を算出できる。
蓄冷完了時における蓄冷熱量Qα×(tx/tf2)
で、車両走行時の現在の蓄冷熱量Q1を算出できる。
以下になった後、蓄冷材44の蓄冷が完了するまでの時
間tf1、tf2は、蓄冷材44の容量が300ccの
場合で40秒〜80秒程度の短時間であるため、この蓄
冷完了までの時間tf1、tf2内における風量変化は
実用上小さい。そのため、上記の蓄冷完了までの時間t
f1、tf2を選択する風量は、Tcが少なくとも蓄冷
材凝固点To以下になった時点の風量を使用してよい。
また、前記経過時間tx内における風量の平均値を算出
して、その平均風量値を用いて蓄冷完了までの時間tf
1、tf2を選択するようにしてもよい。
のステップS60〜S110によるエコラン空調モード
時の制御において、車両エンジン4の稼働時(車両走行
時)に算出した蓄冷熱量Q1に基づいて蓄冷残り時間t
oを算出し、蓄冷残り時間toの数字(秒数)を空調制
御パネル36の表示器36aにより表示するとともに、
蓄冷残り時間toが0になると、車両エンジン4の稼働
要求をエンジン用電子制御装置38に出力して、車両エ
ンジン4を自動的に始動するようにしているが、第3実
施形態では車両エンジン4の稼働時(車両走行時)に算
出した蓄冷熱量Q1に基づいてエコラン空調制御時にお
ける風量制御を行うようにしている。
ード時の制御を示すフローチャートであり、図6におい
てステップS710〜S740は図3のステップS70
に対応する空調機器の制御を行う部分であり、第3実施
形態では、空調機器の制御のうち送風機11の風量制御
を具体的に示している。他のエアミックスドア19の開
度制御等は従来技術と同じであるので、説明は省略す
る。
様に車両エンジン4の稼働時(車両走行時)に算出した
蓄冷熱量Q1を読み込む。次に、ステップS710でエ
コラン空調モードの持続時間tbを読み込む。この持続
時間tbは予め設定され、制御装置5の記憶手段に記憶
されている所定時間である。ここで、車両走行時の信号
待ちによる停車時間はほとんど1分間以内であるので、
この実際の信号待ちによる停車時間を考慮して上記持続
時間tbは、例えば1分間に設定される。
調時の仮の風量V1を公知の手法に基づいて算出する。
具体的には、風量がオート制御により決定される場合
は、温度設定スイッチ37aの設定温度Tset、内気
温Tr、外気温Tam、日射量Ts等に基づいて車室内
への吹出空気の目標吹出温度TAOを算出し、この目標
吹出温度TAOが低くなるほど、仮の風量V1が大きく
なるように算出する。
ニュアル操作され、風量がマニュアル操作により指示さ
れたときは、風量スイッチ37bによるマニュアル操作
の風量を仮の風量V1とする。
ン4の稼働時(車両走行時)に蓄冷された蓄冷熱量Q1
でもって、上記持続時間tbの間、エコラン空調を持続
できる風量V2を算出する。この風量V2の算出を具体
的に説明すると、先ず、上記持続時間tbの間の放冷熱
量Q2は下記の数式4のように表すことができる。
続時間tb×C2 ここで、C2は前述の数式3のC2と同じ補正係数であ
る。
出できる。
蓄冷器吸い込み空気温度、蓄冷器吸い込み空気温度であ
る。また、Tcは蓄冷材凝固点Toにより決まる一定温
度であるとみなすことができるから、数式5においてT
cの入力を省略し、蓄冷器吸い込み空気温度を示すTe
のみを入力して、風量V2を算出するようにしてもよ
い。
調時の風量Voを上記仮の風量V1と、蓄冷熱量Q1お
よび放冷熱量Q2に基づいて決まる風量V2のうち、小
さい方の風量をエコラン空調時の風量Voとして最終的
に決定する。つまり、エコラン空調時における蓄冷器吸
い込み空気温度Teが低くて冷房熱負荷が低いときは、
風量V2より風量V1の方が小さい場合がある。そのよ
うな場合は風量V1の方を選択してエコラン空調モード
を実行することにより、空調環境条件に対応した本来の
風量でもってエコラン時の車室内空調を行うことができ
る。
器吸い込み空気温度Teが高くて冷房熱負荷が高いとき
は、風量V1より風量V2の方が小さくなる。この場合
は、風量V2を選択してエコラン空調モードを実行する
ことにより、予め設定された持続時間tb(例えば、1
分)の間、エコラン空調を持続できる。
ステップS100に相当するもので、持続時間tbが経
過したか判定し、持続時間tbが経過すると、ステップ
S110に進み、車両エンジン4の稼働要求をエンジン
用電子制御装置38に出力して、車両エンジン4を自動
的に始動させる。これにより、エコラン空調モードが終
了し、ステップS20の判定がNOとなり、再び、通常
の空調モード制御に移行する。
は、エコラン空調モードの持続時間tbを予め設定され
た所定値に固定しているが、近年は、道路の信号が残り
何秒で赤から青に切り替わるか等を示す道路情報を、車
外の道路情報発信装置から車載コンピュータに取り込む
ことができる環境整備が想定されるようになっている。
従って、この種の道路情報発信装置が整備された場合に
は、道路情報発信装置からの赤から青への切替残り時間
に応じて、持続時間tbを可変設定するようにしても良
い。
冷材44への蓄冷熱量Q1の算出、および蓄冷材44の
放冷熱量Q2nの算出において、蓄冷器40前後の温度
差(Tc−Te)を用いているが、第3実施形態の数式
5にて既述したようにTcは蓄冷材凝固点Toにより決
まる一定温度であるとみなすことができるから、数式
1、3においてもTcの入力を省略し、Teのみ入力し
て蓄冷熱量Q1、放冷熱量Q2nを算出するようにして
もよい。
よび蓄冷器40の温度検出手段として、蒸発器9および
蓄冷器40の吹出空気温度を検出する温度センサ32、
33を備えているが、蒸発器9および蓄冷器40の表面
温度等を検出する温度センサを蒸発器9および蓄冷器4
0の温度検出手段として用いてもよい。
全体システム図である。
である。
コラン空調モード時における蒸発器吹出空気温度と蓄冷
器吹出空気温度の挙動説明図である。
す、蒸発器吹出空気温度と蓄冷器吹出空気温度の挙動説
明図である。
ける空調制御のフローチャートである。
発器吹出空気温度センサ、33…蓄冷器吹出空気温度セ
ンサ、40…蓄冷器、44…蓄冷材。
Claims (6)
- 【請求項1】 車両エンジン(4)の動力不要時に前記
車両エンジン(4)を停止する制御を行う車両に搭載さ
れる空調装置であって、 前記車両エンジン(4)により駆動される圧縮機(1)
と、 前記圧縮機(1)を有する冷凍サイクル(R)に設けら
れ、車室内へ送風される空気を冷却する蒸発器(9)
と、 前記蒸発器(9)の空気流れ下流側に配置され、前記蒸
発器(9)を通過した冷風により冷却される蓄冷器(4
0)とを備え、 前記車両エンジン(4)の停止時には前記蓄冷器(4
0)の蓄冷熱量により車室内への吹出空気を冷却する車
両用空調装置において、 前記蓄冷器(40)は前記蒸発器(9)を通過した冷風
により冷却され凝固する蓄冷材(44)を有しており、 前記車両エンジン(4)の稼働時に、前記蓄冷器(4
0)の温度が前記蓄冷材(44)の凝固点以下になっ
て、前記蓄冷材(44)に蓄冷が行われる蓄冷時間を計
時し、 前記車両エンジン(4)の稼働時における前記蓄冷材
(44)の蓄冷熱量を、前記蓄冷時間および前記冷風の
風量を少なくとも含む情報に基づいて算出することを特
徴とする車両用空調装置。 - 【請求項2】 前記蒸発器(9)の温度を検出する温度
検出手段(32)、および前記蓄冷器(40)の温度を
検出する温度検出手段(33)を備え、 前記蓄冷時間、前記冷風の風量、前記蒸発器(9)の温
度、および前記蓄冷器(40)の温度に基づいて前記蓄
冷熱量を算出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】 車両エンジン(4)の動力不要時に前記
車両エンジン(4)を停止する制御を行う車両に搭載さ
れる空調装置であって、 前記車両エンジン(4)により駆動される圧縮機(1)
と、 前記圧縮機(1)を有する冷凍サイクル(R)に設けら
れ、車室内へ送風される空気を冷却する蒸発器(9)
と、 前記蒸発器(9)の空気流れ下流側に配置され、前記蒸
発器(9)を通過した冷風により冷却される蓄冷器(4
0)とを備え、 前記車両エンジン(4)の停止時には前記蓄冷器(4
0)の蓄冷熱量により車室内への吹出空気を冷却する車
両用空調装置において、 前記蓄冷器(40)は前記蒸発器(9)を通過した冷風
により冷却され凝固する蓄冷材(44)を有しており、 前記車両エンジン(4)の稼働時に、前記蓄冷器(4
0)の温度が前記蓄冷材(44)の凝固点以下になって
から、前記蓄冷材(44)の蓄冷が完了するまでの蓄冷
完了時間を前記冷風の風量毎に予め設定しておき、 前記車両エンジン(4)の稼働時に前記蓄冷器(40)
の温度が前記蓄冷材(44)の凝固点以下になってから
の経過時間を計時し、 前記蓄冷器(40)の温度が前記蓄冷材(44)の凝固
点以下になってからの冷風の実際の風量に基づいて前記
予め設定された蓄冷完了時間を選択し、この選択した蓄
冷完了時間に対する前記経過時間の比率に基づいて、前
記車両エンジン(4)の稼働時における前記蓄冷材(4
4)の蓄冷熱量を算出することを特徴とする車両用空調
装置。 - 【請求項4】 車両エンジン(4)の動力不要時に前記
車両エンジン(4)を停止する制御を行う車両に搭載さ
れる空調装置であって、前記車両エンジン(4)により
駆動される圧縮機(1)と、 前記圧縮機(1)を有する冷凍サイクル(R)に設けら
れ、車室内へ送風される空気を冷却する蒸発器(9)
と、 前記蒸発器(9)の空気流れ下流側に配置され、前記蒸
発器(9)を通過した冷風により冷却される蓄冷器(4
0)とを備え、 前記車両エンジン(4)の停止時には前記蓄冷器(4
0)の蓄冷熱量により車室内への吹出空気を冷却する車
両用空調装置において、 前記蓄冷器(40)は前記蒸発器(9)を通過した冷風
により冷却され凝固する蓄冷材(44)を有しており、 前記車両エンジン(4)の稼働時における前記蓄冷材
(44)の蓄冷熱量を算出する蓄冷熱量算出手段(S5
0)と、 前記車両エンジン(4)の停止時において、前記蓄冷材
(44)の放冷により車室内への吹出空気を所定の持続
時間の間、冷却可能とする風量を、前記蓄冷熱量と前記
持続時間を少なくとも含む情報に基づいて算出し、 前記車両エンジン(4)の停止時における車室内への吹
出空気の風量を前記算出風量に制御することを特徴とす
る車両用空調装置。 - 【請求項5】 前記算出風量を、前記蓄冷熱量、前記持
続時間、および前記蓄冷器(40)の吸い込み空気温度
を少なくとも含む情報に基づいて算出することを特徴と
する請求項4に記載の車両用空調装置。 - 【請求項6】 前記車両エンジン(4)の停止時におい
て、空調制御パネル(36)にてマニュアル設定される
風量又はオート制御により自動設定される風量を車室内
への吹出空気の第1風量として算出し、 前記算出風量を第2風量とし、 前記第1風量および第2風量のうち小さい方を前記車両
エンジン(4)の停止時における車室内への吹出空気の
風量として選択することを特徴とする請求項4または5
に記載の車両用空調装置。
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