JP2005188848A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で蒸発器表面を凝縮水で濡れた状態に維持し、乾ききった状態を確実に回避して臭いの発生を抑えることが可能な空調装置を提供する。
【解決手段】 蒸発器の通風路の出口側端よりも上流側に配置され、蒸発器の中程の温度を検出する中央部温度センサ２０と、中央部温度センサ２０で検出された温度に基づき、蒸発器の中程の温度の安定状態から上昇する変化を検知する温度変化検知手段と、温度変化検知手段によって蒸発器５の中程の温度の安定状態から上昇する変化を検知した場合に蒸発器５の温度を低下させる温度制御手段とを有する。蒸発器５の温度が低下するまでにタイムラグが生じても、蒸発器５の出口側が蒸発しきる前に蒸発器５の温度を低下させて確実に蒸発器表面を凝縮水で濡れた状態に保持する。湿度センサを利用する必要がない簡単な構成で、臭いの発生を抑えることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車両等に用いられる空調装置にあって、空調ケース内に収容される蒸発器から発生する異臭を防止しつつ、圧縮機の省動力制御を可能にする装置に関する。

蒸発器から発生する異臭は、蒸発器表面に生じる凝縮水が蒸発し、蒸発器表面が乾き切る時に強くなることが知られている。このため、異臭の発生を低減するには、蒸発器の温度を制御して蒸発器の濡れた状態を保持することが有効であり、従来においては、例えば、特許文献１に示されるような制御が考えられている。

これは、蒸発器の吸い込み空気温度を検出する温度センサと、蒸発器の吸い込み空気湿度を検出する湿度センサとを設け、これら両センサにより検出された空気温度および空気湿度に基づき湿球温度を算出し、また、湿り空気線図に基づき蒸発器の吸い込み空気湿度および相対湿度から蒸発器の吸い込み空気の露点温度を算出し、蒸発器から臭いが発生する条件に該当する場合に、蒸発器の目標温度を蒸発器の吸い込み空気の湿球温度以下で、且つ、蒸発器の吸い込み空気の露点温度よりも高い温度に設定し、凝縮水が乾ききる前に蒸発器の温度を低下させ、蒸発器表面を凝縮水で濡れた状態に保持して臭いの発生を抑えるようにしたものである。

特開２００２−１１４０２６号公報

しかしながら、現状においては、信頼性および耐久性に優れ、空調ケース内に設置し得る湿度センサは殆どなく、また、湿度センサを設けること自体、センサ類が増加することになるので、部品点数の増加や構成の複雑化を招く不都合がある。さらに、上述した方法では、蒸発器の乾きを直接検知していないので、乾ききる状態を見込んだ制御をせざるを得ず、確実に乾ききった状態を回避できる保証がない。

そこで、この発明においては、簡易な構成で蒸発器表面の濡れた状態を保持し、蒸発器表面の乾ききった状態を確実に回避して臭いの発生を抑えることができる空調装置を提供することを主たる課題としている。

蒸発器の温度が上昇して表面に付着している凝縮水が蒸発し始めると、蒸発潜熱で蒸発器の昇温が一時的に止まり、凝縮水が蒸発しきると、蒸発しきった部分は再び昇温すること、また、凝縮水が蒸発しきる部分は、蒸発器の風上側から風下側にかけて徐々に進行することに着目し、本発明を完成するに至った。

即ち、上記課題を達成するために、この発明に係る空調装置は、空気流路が形成された空調ケースと、前記空調ケースから被空調空間に供給される空気量を調節する送風機と、冷媒を圧縮する圧縮機、及び、前記空調ケース内に収容されて通過する空気を冷却する蒸発器を有する冷凍サイクルと、前記蒸発器の通風路の出口側端よりも上流側に配置され、前記蒸発器の中程の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度に基づき、前記蒸発器の中程の温度の安定状態から上昇する変化を検知する温度変化検知手段と、前記温度変化検知手段により前記蒸発器の中程の温度の安定状態から上昇する変化を検知した場合に前記圧縮機を制御して前記蒸発器の温度を低下させる温度制御手段とを有することを特徴としている（請求項１）。

一般的に、蒸発器から発生する臭いは、蒸発器の出口側が蒸発しきった時点で強く発生することが確認されているが、蒸発器の出口側の温度が安定状態から上昇する変化を検知して蒸発器の温度を低下させていたのでは、蒸発器の温度が低下し蒸発器表面が凝縮水で濡れるまでにタイムラグがあるので、匂いの発生を防ぐことはできない。

このため、蒸発器の中程の温度が安定状態から上昇する変化を検知して蒸発器の温度を低下させることで、蒸発器の温度低下が生じるまでにタイムラグがあっても、蒸発器の出口側が蒸発しきる前に確実に蒸発器表面を凝縮水で濡れた状態に保持することが可能となる。よって、このような構成によれば、湿度センサを利用しなくても、確実に臭いの発生を抑えることが可能となる。

また、このような構成に対して、蒸発器の下流側に配置された他の温度検出手段と、他の温度検出手段で検出された温度に基づき、蒸発器の温度が凍結を回避し得る限界温度に対して所定の温度差をもって高く設定された上限温度以上になったことを検知する上限温度検知手段とを備え、温度制御手段を、上限温度検知手段により蒸発器の温度が上限温度以上になったことを検知した場合にも圧縮機を制御して蒸発器の温度を低下させる構成としてもよい（請求項２）、

ここで、圧縮機が容量固定型のものであれば、温度制御手段による圧縮機の制御は、圧縮機を稼動させるものとし（請求項３）、また、圧縮機が容量可変型のものであれば、温度制御手段による圧縮機の制御は、圧縮機の吐出容量を増大させるものとしてもよい（請求項４）。

さらに、前述の構成に対して、蒸発器の下流側に配置された他の温度検出手段と、他の温度検出手段で検出された温度に基づき、蒸発器の凍結を回避し得る限界温度を検知するデフロスト温度検知手段と、温度検出手段で検出された温度に基づき、前記安定状態の温度に対して所定の温度差をもって低く設定された下限温度以下であることを検知する下限温度検知手段とを備え、デフロスト温度検知手段により前記限界温度を検知した場合、又は、下限温度検知手段により前記下限温度以下であることを検知した場合に圧縮機を制御して蒸発器の温度低下を回避する温度低下回避手段とを設けるようにしてもよい（請求項５）。

このような構成においては、圧縮機が容量固定型のものであれば、温度低下回避手段による圧縮機の制御を、圧縮機を停止させるものとし（請求項６）、圧縮機が容量可変型のものであれば、温度低下回避手段による圧縮機の制御を、圧縮機の吐出容量を減少させるものとしてもよい（請求項７）。さらに、このような構成においては、温度検出手段と他の温度検出手段とを共通の温度検出センサによって構成してもよい（請求項８）。

以上述べたように、この発明によれば、蒸発器の中程の温度が安定状態から上昇する変化を検知し、これにより蒸発器の温度を低下させるようにしたので、蒸発器の温度が低下するまでにタイムラグが生じても、確実に蒸発器の表面を凝縮水で濡れた状態に保持することが可能となり、臭いの発生を抑えることが可能となる。よって、湿度センサを用いる必用がなく、簡易な構成で蒸発器の臭いの発生を抑えることが可能となる。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、車両用空調装置１の概略構成図が示されている。この車両用空調装置１は、空気流路２が形成された空調ケース３の最上流側に図示しない外気導入口と内気導入口とを備えたインテーク切替装置を有し、外気導入口から導入される外気と内気導入口から導入される内気との導入割り合いがインテークドアによって調節されるようになっている。空調ケース３には、モータによって回転する送風機４が前記インテーク切替装置に臨むように設けられており、送風機４の回転によって導入された空気が、下流側に配された蒸発器５へ圧送されるようになっている。

蒸発器５の下流側には、図示しないヒータコアやヒータコアの通風量を調節するエアミックスドアが配置され、蒸発器及びヒータコアによって温調された空気を、空調ユニット１の最下流側に設けられた吹出口から車室へ供給する構成となっている。

前記蒸発器５は、エンジン６からの動力を受けて回転する圧縮機７と、この圧縮機７によって圧縮された高温高圧の冷媒を凝縮液化する凝縮器８と、この凝縮器８によって凝縮液化された冷媒を減圧して低温低圧の気液混合冷媒にする膨張装置９と共に配管結合されて冷凍サイクル１０を構成しており、膨張装置９から送られる低温低圧の気液混合冷媒を空気流路２内を流れる空気と熱交換させて蒸発気化させている。

ここで、圧縮機７は、例えば、吐出量を可変させる機構を有しない固定容量型のもので、エンジン６からの動力が電磁クラッチ１１を介して駆動軸に伝達されるようになっており、この電磁クラッチ１１をコントロールユニット１２からの制御信号によりオンオフさせることで、圧縮機７のオンオフ制御を可能にしている。

コントロールユニット１２は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポート等を備えて構成されたそれ自体公知のもので、蒸発器の下流側に設けられて蒸発器の凍結を回避し得る限界温度を検出するデフロスト温度センサ２１からの信号、蒸発器５の中程のフィン間などに設けられて蒸発器５の中央部の温度を検出する中央部温度センサ２０からの信号などが入力され、メモリに与えられた所定のプログラムにしたがって各種入力信号を処理し、圧縮機７の電磁クラッチ１１のオンオフ等を制御している。尚、中央部温度センサ２０は、蒸発器１５の通風路の出口側端よりも上流側の温度を検知できる位置であればよいが、好ましくは、蒸発器の出口側端に近い中央よりも下流側に配置して出口側端の温度に近い温度を検知するとよい。

図２において、コントロールユニット１２による空調装置の制御動作例がフロチャートとして示され、以下、このフローチャートに基づいて制御動作例を説明する。ここで示す制御動作例は、説明の便宜上、蒸発器５の温度制御に関連する処理のみが示され、その他の処理は割愛されている。

コントロールユニット１２は、空調装置を起動した後に、初期設定などの一連の初期処理を経てこの制御ルーチンを行うもので、ステップ５０において、車室内温度が目標温度にほぼ等しくなり、送風量が低下したり、図示しないエアミックスドアの制御が開始されるなど、空調制御が安定状態に至って省動力制御への移行条件が整ったか否かを判定する。

クールダウンなどのように送風量が大きく、エアミックスドアがフルクール位置に固定されるなどのような過渡期においては、省動力制御への移行条件が整っていないので、このルーチンの省動力制御を行わず、他の制御ルーチンへ移行する。

これに対し、ステップ５０において、省動力制御の移行条件が整っていると判定された場合には、電磁クラッチ１１をオフにして圧縮機７を停止させ、冷凍サイクル１０の稼動を停止させる（ステップ５２）。そして、この状態において中央部温度センサ２０及びデフロスト温度センサ２１からの信号を入力し（ステップ５４）、それぞれの温度をモニタリングする。

蒸発器５の温度は、図３に示されるように、圧縮機７を停止させた時点（圧縮機７の吐出能力が停止した時点）から徐々に上昇し、蒸発器５のフィンなどに付着した凝縮水が蒸発し始めると蒸発潜熱で一定になる。この温度が一定となる状態（温度の安定状態）は、凝縮水が蒸発しきるまで継続し、凝縮水が蒸発しきると、再び温度が上昇する。より具体的には、蒸発器５の通風路の入口側ほど温度が高く、凝縮水がより早く蒸発しきり、温度が一定となる時間（温度の安定する時間）は短くなる。特に蒸発器５の通風路の入口側端付近においては、凝縮水はすぐに蒸発するので、温度が一定になることは殆どなく、流入する空気温度に漸近する。

このため、蒸発器５の中央部の温度が安定状態から上昇する変化を検知し、圧縮機７を稼動させれば、蒸発器全体が乾ききる前に、即ち、蒸発器５の出口側端の温度が安定状態から上昇する前に蒸発器５に冷媒を供給し、蒸発器５の温度を低下させることが可能となり、蒸発器５を常時凝縮水で濡れた状態に保持することが可能となる。

そこで、ステップ５６において、中央部温度センサ２０により検知された蒸発器の中央部温度が安定後に上昇したか否かを判定し、安定状態が継続していると判定された場合には、ステップ５４に戻る。

また、蒸発器５の中央部温度が安定後に上昇したと判定された場合においては、デフロスト温度センサ２１によって検出された蒸発器下流側の温度が凍結を回避し得る限界温度に対して所定の温度差をもって高く設定された温度（ＯＮ閾値）以上であれば、蒸発器５の温度を低下させても差し支えないので、ステップ６０において、デフロスト温度センサ２１により検知された蒸発器５下流側の温度がＯＮ閾値以上であるか否かを判定し、ＯＮ閾値以上であると判定された場合には、電磁クラッチ１１をオンにして圧縮機を稼動させる（ステップ５８）。

また、ステップ６０においてＯＮ閾値以上であると判定されなかった場合には、圧縮機７のオフ状態を維持し、ステップ５４〜６０の処理を繰り返す。

これに対して、圧縮機７を稼動させた後は、ステップ６２へ進み、圧縮機の稼動状態において中央部温度センサ２０及びデフロスト温度センサ２１からの信号を入力し（ステップ５２）、それぞれの温度をモニタリングする。

即ち、ステップ６４において、中央部温度センサ２０によって検知された蒸発器５の中央部の温度が前記安定状態の温度に対して所定の温度差をもって低く設定された所定温度以下であるか否かを判定し、また、ステップ６６において、デフロスト温度センサ２１によって蒸発器５の凍結を回避し得る限界温度（ＯＦＦ閾値）に達したか否かを判定する。

ステップ６４において、中央部温度センサ２０によって検知された蒸発器５の中央部の温度が前記安定状態の温度に対して所定の温度差をもって低く設定された温度以下であると判定された場合、又は、ステップ６６において、デフロスト温度センサ２１によって蒸発器５の凍結を回避し得る限界温度（ＯＦＦ閾値）が検知された場合には、蒸発器５の温度低下を回避するためにステップ５０へ進み、省動力制御の条件が維持される限り、電磁クラッチ１１をオフにして圧縮機７を停止させる。

そして、ステップ６４において蒸発器５の中央部の温度が安定状態の温度に対して所定の温度差をもって低く設定された温度以下であると判定されず、なお且つ、ステップ６６において、蒸発器下流側の温度がＯＦＦ閾値以下であると判定されなかった場合には、圧縮機７のオン状態を維持し、ステップ６２へ戻る。

以上の制御を圧縮機７がオンオフする温度と入口空気負荷との関係でみると、図４に示されるように、入口空気負荷が大きくなるほど蒸発器５の温度は高くなってくるので、蒸発器５の蒸発潜熱で一定となる温度も高くなり、中央部温度センサ２０からの出力に基づく圧縮機７のＯＮ温度は入口空気負荷が大きくなるほど高くなってくる。このため、中央部温度センサ２０からの出力に基づく圧縮機７のＯＦＦ温度も入口空気負荷が大きくなるほど高くなってくる。これに対し、蒸発器５の凍結を回避し得る限界温度は入口空気負荷に拘わらずほぼ一定であるので、これと所定温度だけ高く設定された圧縮機７を稼動させる温度も一定となる。このため、圧縮機７は、図中の破線で示すＯＮ温度以上の領域で稼動し、図中の実線で示すＯＦＦ温度以下の領域の停止する。

したがって、以上の制御によれば、蒸発器中央部の温度変化を検知することで、蒸発器５の温度を低下させるようにしたので、蒸発器の温度が低下するまでにタイムラグが生じても、蒸発器５の出口側端が乾燥しきる前に蒸発器の温度を低下させて凝縮水が蒸発しきる状態を回避することが可能となる。このため、蒸発器表面を濡れた状態を保持することが可能となり、蒸発器５から発生する臭いを抑えることが可能となる。

尚、上述の構成においては、圧縮機７として容量固定型のものを用いたが、容量可変型のものを用い、ステップ５２においては、圧縮機７の吐出容量を減少させるようにし、ステップ５８においては、圧縮機７の吐出容量を増大させるようにしてよい。

また、上述した構成は、その応用として、アイドルストップ車に適用してもよい。アイドルストップ車においては、停車時にエンジン６が止まると、他の動力源を利用しない限り圧縮機７も停止することになるので、冷凍サイクル１０は停止状態となる。このため、冷凍サイクル１０が停止すると、蒸発器５が昇温して臭いが発生するおそれが生じるが、図５に示されるように、蒸発器５の中央部付近の温度上昇を検出した場合にエンジン６を再起動して冷凍サイクル１０を稼動させることで、蒸発器５の表面を濡れた状態に保持することが可能となり、蒸発器５から発生する臭いを抑えつつアイドルストップさせることが可能となる。

図１は、本発明にかかる空調装置を車両用空調装置に適用した例を示す構成図である。 図２は、図１のコントロールユニットによる制御動作例を示す図である。 図３は、圧縮機の吐出能力が停止した後の蒸発器の入口側、中央部、出口側の温度の時間的変化を示す線図である。 図４は、蒸発器の入口空気負荷と圧縮機のオンオフ温度との関係を示す線図である。 図５は、アイドルストップ車における車速、エンジン、圧縮機、蒸発器温度の時間的変化を示す線図である。

符号の説明

３ 空調ケース
４ 送風機
５ 蒸発器
７ 圧縮機
１０ 冷凍サイクル
２０ 中央部温度センサ
２１ デフロスト温度センサ

Claims (8)

1. 空気流路が形成された空調ケースと、
   前記空調ケースから被空調空間に供給される空気量を調節可能な送風機と、
   冷媒を圧縮する圧縮機、及び、前記空調ケース内に収容されて通過する空気を冷却する蒸発器を有する冷凍サイクルと、
   前記蒸発器の通風路の出口側端よりも上流側に配置され、前記蒸発器の中程の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段で検出された温度に基づき、前記蒸発器の中程の温度安定状態から上昇する変化を検知する温度変化検知手段と、
   前記温度変化検知手段により前記蒸発器の中程の温度安定状態から上昇する変化を検知した場合に前記圧縮機を制御して前記蒸発器の温度を低下させる温度制御手段と
   を有することを特徴とする空調装置。
2. 前記蒸発器の下流側に配置された他の温度検出手段と、
   前記他の温度検出手段で検出された温度に基づき、前記蒸発器の温度が凍結を回避し得る限界温度に対して所定の温度差をもって高く設定された上限温度以上になったことを検知する上限温度検知手段とを備え、
   前記温度制御手段は、前記上限温度検知手段により前記蒸発器の温度が前記上限温度以上になったことを検知した場合に前記圧縮機を制御して前記蒸発器の温度を低下させるものであることを特徴とする請求項１記載の空調装置。
3. 前記圧縮機は容量固定型であり、前記温度制御手段による圧縮機の制御は、前記圧縮機を稼動させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の空調装置。
4. 前記圧縮機は容量可変型であり、前記温度制御手段による圧縮機の制御は、前記圧縮機の吐出容量を増大させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の空調装置。
5. 前記蒸発器の下流側に配置された他の温度検出手段と、
   前記他の温度検出手段で検出された温度に基づき、前記蒸発器の凍結を回避し得る限界温度を検知するデフロスト温度検知手段と、
   前記温度検出手段で検出された温度に基づき、前記安定状態の温度に対して所定の温度差をもって低く設定された下限温度以下であることを検知する下限温度検知手段とを備え、 前記デフロスト温度検知手段により前記限界温度を検知した場合、又は、前記下限温度検知手段により前記下限温度以下であることを検知した場合のいずれかの条件に達した時に前記圧縮機を制御して前記蒸発器の温度低下を回避する温度低下回避手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の空調装置。
6. 前記圧縮機は容量固定型であり、前記温度低下回避手段による圧縮機の制御は、前記圧縮機を停止させるものであることを特徴とする請求項５記載の空調装置。
7. 前記圧縮機は容量可変型であり、前記温度低下回避手段による圧縮機の制御は、前記圧縮機の吐出容量を減少させるものであることを特徴とする請求項５記載の空調装置。
8. 前記温度検出手段と前記他の温度検出手段とは、共通の温度検出センサによって構成されることを特徴とする請求項２又は５記載の空調装置。

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