JP2008221886A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風量や冷房能力の低下を抑制しつつ冷却用熱交換器からの水飛びを防止できる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車室内に向かう空気流れを空気通路１１内に発生させる送風機１６と、空気通路１１に配置され、熱交換により空気を冷却する蒸発器２０と、蒸発器２０の空気流れ上流側に配置され、水平であって空気流れ方向に垂直な回動軸５１を備え、空気流れ方向に沿った角度位置Ａ１と、蒸発器２０の上部領域２０ａを通過する空気の風速が増大し、蒸発器２０の下部領域２０ｂを通過する空気の風速が減少するように角度位置Ａ１から傾いた角度位置Ａ２との間で回動可能な可変ガイド板５０と、蒸発器２０からの水飛びが発生する水飛び発生条件を満たすと判断した場合に、可変ガイド板５０を角度位置Ａ１から角度位置Ａ２に回動させる制御部６０とを有するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車室内の空調を行う車両用空調装置に関するものである。

従来、冷却用熱交換器の表面に付着した凝縮水が風下側に飛ばされる水飛びを防止するために、飛散した水滴を捕集するネットが冷却用熱交換器の風下側に設けられた車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また従来、冷却用熱交換器の凍結を防止するために、冷却用熱交換器を通過した空気の温度を凍結防止用温度センサにより検出し、検出した温度に基づいて冷凍装置の断続運転を行う冷凍装置がある（例えば、特許文献２参照）。この冷凍装置は、凍結防止用温度センサ近傍を通過する空調空気の流速（風速）を増大させるために冷却用熱交換器の風上側に設けられた斜面部（流速増大手段）を有している。これにより、凍結防止用温度センサの検出感度を向上させることができるため、冷凍装置の停止時間を短縮でき、吹出温度の上昇を抑制できるようになっている。
特開２００５−３１９８７４号公報 特開２００６−２１６２４号公報

しかしながら上記の技術では、空調空気の流通する空気通路内にネットや斜面部を設ける必要がある。これらは通風抵抗の増加をもたらす固定構造物であるため、空調装置の風量や冷房能力が低下してしまうという問題が生じていた。

本発明の第１の目的は、風量や冷房能力の低下を抑制しつつ冷却用熱交換器からの水飛びを防止できる車両用空調装置を提供することにある。

また本発明の第２の目的は、風量や冷房能力の低下を抑制しつつ吹出温度の上昇を防止できる車両用空調装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、車室内に吹き出される空調用の空気を流通させる空気通路（１１）と、車室内に向かう空気流れを空気通路（１１）内に発生させる送風機（１６）と、空気通路（１１）に配置され、熱交換により空気を冷却する冷却用熱交換器（２０）と、冷却用熱交換器（２０）の空気流れ上流側に配置され、空気流れ方向及び鉛直方向のいずれにも平行でない回動軸（５１）を備え、空気流れ方向に沿った第１の角度位置（Ａ１）と、冷却用熱交換器（２０）の上部領域（２０ａ）を通過する空気の風速が増大し、冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）を通過する空気の風速が減少するように第１の角度位置（Ａ１）から傾いた第２の角度位置（Ａ２）との間で回動可能な可変ガイド板（５０）と、冷却用熱交換器（２０）からの水飛びが発生する水飛び発生条件を満たすと判断した場合に、可変ガイド板（５０）を第１の角度位置（Ａ１）から第２の角度位置（Ａ２）に回動させる制御部（６０）とを有することを特徴としている。

水飛びの原因となる凝縮水は冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）に溜まり易くなっているため、水飛び発生条件を満たすときに可変ガイド板（５０）を第２の角度位置（Ａ２）に回動させて冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）の風速の増大を抑えることにより、冷却用熱交換器（２０）からの水飛びを防止できる。一方、可変ガイド板（５０）が第１の角度位置（Ａ１）にあるときには通風抵抗の増加がほとんどないため、風量や冷房能力の低下を抑制することができる。

例えば水飛び発生条件は、請求項２に記載の発明のように、送風機（１６）の風量が増大する場合を含んでいる。

請求項３に記載の発明は、制御部（６０）は、送風機（１６）の風量が増大した後に、可変ガイド板（５０）を第２の角度位置（Ａ２）から第１の角度位置（Ａ１）に徐々に戻すことを特徴としている。

これにより、冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）の風速を徐々に増大させることができるため、冷却用熱交換器（２０）に対する凝縮水の付着力よりもやや強い風圧を比較的長時間生じさせることができる。したがって、凝縮水を飛散させずに冷却用熱交換器（２０）の下方に排水することができる。

請求項４に記載の発明は、冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）の空気流れ下流側に配置され、冷却用熱交換器（２０）で冷却された空気の冷却空気温度を検出する温度センサ（２１）をさらに有し、冷却用熱交換器（２０）は、圧縮機（２２）を備えた冷凍サイクル（２５）に接続され、可変ガイド板（５０）は、第１の角度位置（Ａ１）と、冷却用熱交換器（２０）の上部領域（２０ａ）を通過する空気の風速が減少し、冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）を通過する空気の風速が増大するように第１の角度位置（Ａ１）から第２の角度位置（Ａ２）とは逆方向に傾いた第３の角度位置（Ａ３）との間でさらに回動可能であり、制御部（６０）は、冷却用熱交換器（２０）の凍結を防止するために冷却空気温度に基づいて圧縮機（２２）の作動制御を行うとともに、車室内に吹き出される空気の吹出温度が上昇する吹出温度上昇条件を満たすと判断した場合に、可変ガイド板（５０）を第３の角度位置（Ａ３）に回動させることを特徴としている。

吹出温度上昇条件を満たすときに可変ガイド板（５０）を第３の角度位置（Ａ３）に回動させ、温度センサ（２１）が設けられた冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）の風速を増大させることにより、圧縮機（２２）停止時における温度センサ（２１）の温度上昇速度を高めることができる。したがって、冷却用熱交換器（２０）の凍結防止のための圧縮機（２２）の停止時間を短縮できるため、吹出温度の上昇を防止できる。

請求項５に記載の発明のように、例えば吹出温度上昇条件は、冷却空気温度に基づいて圧縮機（２２）の断続運転が行われている場合を含んでいる。また請求項６に記載の発明のように、例えば吹出温度上昇条件は、車室内の冷房負荷が所定値より高い場合を含んでいる。さらに請求項７に記載の発明のように、例えば吹出温度上昇条件は、吹出モードがフェイスモード又はバイレベルモードである場合を含んでいる。また請求項８に記載の発明のように、例えば吹出温度上昇条件は、吸込モードが外気導入モードである場合を含んでいる。

請求項９に記載の発明は、可変ガイド板（５０）は、回動軸（５１）の空気流れ上流側に設けられた上流側ガイド部（５０ａ）を有することを特徴としている。

これにより、冷却用熱交換器（２０）の上部領域（２０ａ）又は下部領域（２０ｂ）では風速が減少するだけでなく、風量も減少するようになる。冷却用熱交換器（２０）において他領域より温度が高くなり易い領域の風量を減少させることにより、吹出温度の上昇を防止できる。

請求項１０に記載の発明は、冷却用熱交換器（２０）の空気流れ上流側に配置され、空気流れ方向及び可変ガイド板（５０）の回動軸（５１）のいずれにも平行でない回動軸（５５）を備え、空気流れ方向に沿った第４の角度位置（Ａ４）と、冷却用熱交換器（２０）の一領域（２０ｃ、２０ｅ）を通過する空気の風速が増大し、冷却用熱交換器（２０）の他領域（２０ｄ、２０ｆ）を通過する空気の風速が減少するように第４の角度位置（Ａ４）から傾いた第５の角度位置（Ａ５）との間で回動可能な第２の可変ガイド板（５４）をさらに有することを特徴としている。

これにより、冷却用熱交換器（２０）の通過風速をより多くの領域（２０ｃ、２０ｅ、２０ｄ、２０ｆ）に分割して制御できるようになる。

請求項１１に記載の発明は、車室内に吹き出される空調用の空気を流通させる空気通路（１１）と、車室内に向かう空気流れを空気通路（１１）内に発生させる送風機（１６）と、空気通路（１１）に配置され、熱交換により空気を冷却する冷却用熱交換器（２０）と、冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）の空気流れ下流側に配置され、冷却用熱交換器（２０）で冷却された空気の冷却空気温度を検出する温度センサ（２１）と、冷却用熱交換器（２０）の空気流れ上流側に配置され、空気流れ方向及び鉛直方向のいずれにも平行でない回動軸（５１）を備え、空気流れ方向に沿った第１の角度位置（Ａ１）と、冷却用熱交換器（２０）の上部領域（２０ａ）を通過する空気の風速が減少し、冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）を通過する空気の風速が増大するように第１の角度位置（Ａ１）から傾いた第２の角度位置（Ａ３）との間で回動可能な可変ガイド板（５０）と、冷却用熱交換器（２０）の凍結を防止するために冷却空気温度に基づいて圧縮機（２２）の作動制御を行うとともに、車室内に吹き出される空気の吹出温度が上昇する吹出温度上昇条件を満たすと判断した場合に、可変ガイド板（５０）を第１の角度位置（Ａ１）から第２の角度位置（Ａ３）に回動させる制御部（６０）とを有することを特徴としている。

吹出温度上昇条件を満たすときに可変ガイド板（５０）を第２の角度位置（Ａ３）に回動させ、温度センサ（２１）が設けられる冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）の風速を増大させることにより、圧縮機（２２）停止時における温度センサ（２１）の温度上昇速度を高めることができる。したがって、冷却用熱交換器（２０）の凍結防止のための圧縮機（２２）の停止時間を短縮できるため、吹出温度の上昇を防止できる。

ここで、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図１０を用いて説明する。図１は、本実施形態における車両用空調装置１の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、車両用空調装置１は、空気を流通させる空気通路１１を内部に備えた空調ケース１０を有している。空調ケース１０は、車室内前部の計器盤内側に配置されている。

空調ケース１０には、車室内に向かう空気流れを空気通路１１内に発生させる送風機１６が設けられている。送風機１６は、ブロワモータ１８により駆動されるようになっている。送風機１６の風量は、後述する制御部６０により決定されてブロワモータ１８に印加されるブロワ電圧に基づいて変化するようになっている。

送風機１６の空気流れ上流側には、車室外の空気（外気）と車室内の空気（内気）とを吸込モードに基づいて切替導入する不図示の内外気切替箱が設けられている。

空気通路１１内であって送風機１６の下流側には、可変ガイド板５０が設けられている。図２は、可変ガイド板５０の構成を模式的に示す斜視図である。図２の太矢印は空気流れ方向を表している。図２に示すように、可変ガイド板５０は、例えばほぼ長方形の平板状の形状を有している。また可変ガイド板５０は、中央部のやや空気流れ上流寄りを通り、長辺にほぼ平行な回動軸５１を有している。これにより可変ガイド板５０は、回動軸５１の空気流れ上流側の上流側ガイド部５０ａと、回動軸５１の空気流れ下流側の下流側ガイド部５０ｂとに分けられている。回動軸５１は、空気流れ方向及び鉛直方向のいずれにも平行でなく、例えばほぼ水平であって空気流れ方向にほぼ垂直になるように配置されている。

可変ガイド板５０は、回動軸５１近傍での空気流れ方向に沿った角度位置Ａ１から所定の回転方向（図１及び図２では半時計回り方向）に傾いた角度位置Ａ２と、角度位置Ａ１から上記と逆の回転方向（図１及び図２では時計回り方向）に傾いた角度位置Ａ３との間で回動可能になっている。通常時の可変ガイド板５０は、通風抵抗が比較的小さくなる角度位置Ａ１をとるようになっている。可変ガイド板５０は、サーボモータ５２により駆動される。サーボモータ５２は、後述する制御部６０からの制御信号に基づいて可変ガイド板５０を所定の角度位置に回動させるとともに、可変ガイド板５０の角度位置信号を制御部６０に出力するようになっている。

可変ガイド板５０の回動軸５１方向の長さは、例えば空気通路１１の幅（図１の紙面に垂直な方向）にほぼ等しくなっている。これにより空気通路１１は、可変ガイド板５０上方の空気通路１１ａと、可変ガイド板５０下方の空気通路１１ｂとに大まかに分割される。可変ガイド板５０が角度位置Ａ１にあるときを基準とすると、可変ガイド板５０が角度位置Ａ２に回動した場合には、空気通路１１ａの入口側が広くなるとともに出口側が狭くなる。出口側が絞られることによって、空気通路１１ａを通過した空気の風速は増大する。一方、可変ガイド板５０が角度位置Ａ３に回動した場合には、空気通路１１ｂの入口側が広くなるとともに出口側が狭くなる。出口側が絞られることによって、空気通路１１ｂを通過した空気の風速は増大する。

空気通路１１内であって可変ガイド板５０の下流側には、冷媒との熱交換により空調空気を冷却する蒸発器（冷却用熱交換器）２０が設けられている。図３は、蒸発器２０を空気流れ上流側から見た構成を示す模式図である。図３に示すように、蒸発器２０は、図中上下方向に延びる複数の扁平チューブと扁平チューブに熱的に接続されたフィンとが交互に積層されたコア部２７を有している。また蒸発器２０は、扁平チューブの上端同士を連通するヘッダ部２８と、扁平チューブの下端同士を連通するヘッダ部２９とを有している。ヘッダ部２８には、外部から冷媒が流入する流入配管７０と、外部に冷媒が流出する流出配管７１とが接続されている。

蒸発器２０は、冷媒が循環する冷凍サイクル２５を構成している。冷凍サイクル２５は、冷媒を圧縮する圧縮機２２と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器２３と、凝縮した冷媒を減圧膨張させる膨張弁２４と、減圧膨張した冷媒を蒸発させる上記の蒸発器２０とが順次環状に接続された閉回路である。圧縮機２２は、後述する制御部６０からの制御信号により作動制御されるとともに、作動状態信号を制御部６０に出力するようになっている。

コア部２７内であって冷媒出口に近い角部付近（図３中右上）には、圧縮機２２停止中における温度上昇が他領域より速い過熱領域２６が形成され易くなっている。また、蒸発器２０の空気流れ下流側であって過熱領域２６に対向する角部付近（図３中左下）には、蒸発器２０を通過して冷却された空気の冷却空気温度を検出し、後述する制御部６０に冷却空気温度信号を出力する温度センサ２１が配置されている。

ここで、空気通路１１ａを通過した空気は、過熱領域２６を含む蒸発器２０の上部領域２０ａを主に通過し、空気通路１１ｂを通過した空気は、温度センサ２１の配置領域を含む蒸発器２０の下部領域２０ｂを主に通過するようになっている。

また空気通路１１内であって蒸発器２０の下流側には、エアミックスドア３１が設けられている。エアミックスドア３１のさらに空気流れ下流側には、エンジン冷却水を熱源として空気を加熱する温水式のヒータコア３０が設けられている。ヒータコア３０の図中上方には、ヒータコア３０を迂回して空気を流すバイパス通路３３が形成されている。エアミックスドア３１は、不図示のサーボモータにより駆動され、ヒータコア３０を通過して再加熱される高温の空気と、ヒータコア３０を迂回してバイパス通路３３を通過する低温の空気との混合比率を調節する。これにより、車室内に吹き出される空気の温度が調節される。

空気通路１１内であってヒータコア３０の下流側には、フット吹出口４０、フェイス吹出口４１及びデフロスタ吹出口４２が設けられている。フット吹出口４０からは、車室内の乗員の下半身側に空気が吹き出され、フェイス吹出口４１からは、乗員の上半身側に空気が吹き出されるようになっている。フット吹出口４０及びフェイス吹出口４１は、回動自在な板状のモードダンパ４３によって開閉される。デフロスタ吹出口４２からは、車両フロントガラス内面に空気が吹き出されるようになっている。デフロスタ吹出口４２は、回動自在な板状のモードダンパ４４によって開閉される。

吹出モードがフットモードに設定された場合、フット吹出口４０は開状態となり、フェイス吹出口４１はモードダンパ４３により閉じられて閉状態となる。これにより、フット吹出口４０からの吹出風量が最大となり、フェイス吹出口４１からの吹出風量が最小となる。吹出モードがフェイスモードに設定された場合、フット吹出口４０はモードダンパ４３により閉じられて閉状態となり、フェイス吹出口４１は開状態となる。これにより、フット吹出口４０からの吹出風量が最小となり、フェイス吹出口４１からの吹出風量が最大となる。吹出モードがバイレベルモードに設定された場合、フット吹出口４０及びフェイス吹出口４１はいずれも開状態となり、フット吹出口４０及びフェイス吹出口４１からは所定の風量割合で空調空気が吹き出される。

また車両用空調装置１は、設定温度、吹出モード及び吸込モード等が乗員により手動設定され、後述する制御部６０に設定情報信号を出力する手動設定部６２を有している。手動設定部６２では、送風機１６の風量レベルの手動設定も可能になっており、設定された風量レベルに基づくブロワスイッチ（ＳＷ）電圧信号が制御部６０に出力されるようになっている。

さらに車両用空調装置１は、外気温度を検出して外気温度信号を出力する外気温度センサ６１を有している。

また車両用空調装置１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた制御部６０を有している。制御部６０は、ブロワモータ１８に印加されるブロワ電圧をブロワＳＷ電圧に基づき制御するとともに、蒸発器２０からの水飛びを防止する水飛び防止制御を行うようになっている。また制御部６０は、蒸発器２０の凍結を防止するために、温度センサ２１からの冷却空気温度信号に基づいて圧縮機２２の作動制御（凍結防止制御）を行う。さらに制御部６０は、凍結防止制御による圧縮機２２の停止中にフェイス吹出口４１からの吹出温度が上昇するのを防ぐ吹出温度上昇防止制御を行うようになっている。

次に、本実施形態における車両用空調装置１の作動（制御方法）について説明する。図４は、車両用空調装置１での水飛び防止及び吹出温度上昇防止の両制御手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、圧縮機２２が運転中であること、及び送風機１６の風量が急増すること等が、蒸発器２０からの水飛びの発生し得る条件であることが予め分かっているため、これらの水飛び発生条件を満たした場合に水飛び防止処理を行うようになっている。また本実施形態では、吹出モードがフェイスモード又はバイレベルモードであること、吸込モードが外気導入モードであること、車室内の冷房負荷が高いこと、及び凍結防止制御による圧縮機２２の断続運転が行われていること等が、フェイス吹出口４１からの吹出温度が上昇し得る条件であることが予め分かっているため、これらの吹出温度上昇条件を満たした場合に吹出温度上昇防止処理を行うようになっている。

図４に示すように、まず制御部６０は、圧縮機２２の運転状態を判断する（ステップＳ１）。圧縮機２２がオン状態であればステップＳ２に進み、オフ状態であれば水飛び防止処理及び吹出温度上昇防止処理がいずれも不要であると判定して制御を終了する。

ステップＳ２では、送風機１６に印加されているブロワ電圧（又はブロワＳＷ電圧）の電圧レベルを制御部６０が判断する。送風機１６の風量が急増するのは、ブロワ電圧が低レベルから高レベルに急激に上昇する場合であるため、ブロワ電圧が比較的高いレベルであれば送風機１６の風量の急増は生じ得ない。したがって、ブロワ電圧が所定電圧より低いレベルであればステップＳ３に進み、ブロワ電圧が所定電圧以上のレベルであれば、水飛び防止処理が不要であると判定してステップＳ５に進む。

ステップＳ３では、ブロワＳＷ電圧の電圧レベルの変化を制御部６０が判断する。ブロワＳＷ電圧が低レベルから高レベルに上昇するのを検知した場合、ステップＳ４に進み、水飛び防止処理を行う。それ以外の場合は、水飛び防止処理が不要であると判定してステップＳ５に進む。

図５は、水飛び防止処理の手順を示すフローチャートである。図６（ａ）〜（ｄ）は、水飛び防止処理における車両用空調装置１の作動状態を示すタイミングチャートである。図６（ａ）〜（ｄ）の横軸は時間を表している。図６（ａ）の縦軸は水飛び防止処理の実施状態を表し、図６（ｂ）の縦軸はブロワ電圧を表している。図６（ｃ）の縦軸は可変ガイド板５０の角度位置を表し、図６（ｄ）の縦軸は蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速を表している。初期状態でのブロワ電圧は閾値電圧より低いＶｂ１であり、可変ガイド板５０の角度位置はＡ１であり、蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速は比較的低いｖ２である。

時間ｔ１に水飛び防止処理が開始されたとする（図６（ａ）参照）。このとき制御部６０は、可変ガイド板５０を通常の回動速度で角度位置Ａ１から角度位置Ａ２に回動させる（図５のステップＳ１１）。

図７は、蒸発器２０を通過する空気の風速分布を示す模式図である。図７中で蒸発器２０右側の実線矢印は、可変ガイド板５０が角度位置Ａ１にあるときの各領域での風速を模式的に表し、実線の曲線Ｌ１はそのときの風速分布を表している。また、蒸発器２０右側の破線矢印は、可変ガイド板５０が角度位置Ａ２にあるときの各領域での風速を模式的に表し、破線の曲線Ｌ２はそのときの風速分布を表している。図７に示すように、可変ガイド板５０が角度位置Ａ１にあるときには、風速分布がほぼ均一になる。これに対し、可変ガイド板５０が角度位置Ａ２にあるときには風速分布に偏りが生じ、蒸発器２０の下部領域２０ｂでの風速が減少し、上部領域２０ａでの風速が増大する。

したがって、可変ガイド板５０が角度位置Ａ１から角度位置Ａ２に回動することによって、図６（ｄ）に示すように蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速はｖ２から徐々に減少する。可変ガイド板５０が角度位置Ａ２で停止した時間をｔ２とすると、時間ｔ２には蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速がｖ１（＜ｖ２）になる。

その後、制御部６０は時間ｔ３に、ブロワＳＷ電圧に基づいて決定される電圧Ｖｂ２（＞Ｖｂ１）までブロワ電圧を上昇させる（図５のステップＳ１２）。これにより、送風機１６の風量が増加し、蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速はｖ１からｖ３に増大する。

また制御部６０は、時間ｔ３（又はｔ３より後）に、可変ガイド板５０を通常より低い回動速度で角度位置Ａ２から角度位置Ａ１に徐々に回動させる（ステップＳ１３）。これにより、蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速はｖ３から徐々に増大する。可変ガイド板５０が角度位置Ａ１で停止した時間をｔ６とすると（（ｔ６−ｔ３）＞（ｔ２−ｔ１））、時間ｔ６には蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速がｖ６（＞ｖ３）となる。制御部６０は、時間ｔ６に水飛び防止処理を終了する。

以上のような水飛び防止処理（図４のステップＳ４）が終了したら、ステップＳ９に進む。

一方、制御部６０は、ステップＳ５〜Ｓ７において吹出温度上昇条件を満たしているか否かを判定する。ステップＳ５では、制御部６０がその時点での吹出モードを判断する。吹出温度の上昇により乗員が不快を感じるのは、フェイス吹出口４１から空調空気が吹き出されるフェイスモード又はバイレベルモードの場合である。したがって、吹出モードがフェイス（ＦＡＣＥ）モード又はバイレベル（Ｂ／Ｌ）モードであればステップＳ６に進み、吹出モードがフットモードであればステップＳ９に進む。

ステップＳ６では、制御部６０がその時点での吸込モードを判断するとともに、外気温度等に基づいて冷房負荷の高低を判断する。吸込モードが外気導入モードであってかつ冷房負荷が所定のレベルよりも高い場合にはステップＳ７に進み、それ以外の場合にはステップＳ９に進む。

ステップＳ７では、圧縮機２２が凍結防止制御により停止したか否かを制御部６０が判断する。圧縮機２２が凍結防止制御により停止した場合にはステップＳ８に進む。それ以外の場合には、制御部６０は吹出温度上昇防止処理が不要であると判定し、ステップＳ９に進む。

図８は、吹出温度上昇防止処理の手順を示すフローチャートである。図８に示すように、まず制御部６０は、可変ガイド板５０を角度位置Ａ１から角度位置Ａ３に回動させる（ステップＳ２１）。

制御部６０は、可変ガイド板５０を角度位置Ａ３に固定したまま、所定時間待機する（ステップＳ２２）。その後制御部６０は、圧縮機２２が凍結防止制御による断続運転中であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。すなわち、ステップＳ２２の待機時間は、断続運転が行われる場合の圧縮機２２の運転周期より長いことが望ましい。圧縮機２２が断続運転中であればステップＳ２２に戻り、断続運転中でなければステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、制御部６０が可変ガイド板５０を角度位置Ａ３から角度位置Ａ１に回動させる。これにより、吹出温度上昇防止処理が終了する。

図９は、蒸発器２０を通過する空気の風速分布を示す模式図である。図９中で蒸発器２０右側の実線矢印は、可変ガイド板５０が角度位置Ａ１にあるときの各領域での風速を模式的に表し、実線の曲線Ｌ１はそのときの風速分布を表している。また、蒸発器２０右側の破線矢印は、可変ガイド板５０が角度位置Ａ３にあるときの各領域での風速を模式的に表し、破線の曲線Ｌ３はそのときの風速分布を表している。図９に示すように、可変ガイド板５０が角度位置Ａ１にあるときには各領域での風速分布がほぼ均一になる。これに対し、可変ガイド板５０が角度位置Ａ３にあるときには風速分布に偏りが生じ、蒸発器２０の下部領域２０ｂでの風速が増大し、上部領域２０ａでの風速が減少する。温度センサ２１は蒸発器２０の下部領域２０ｂに設けられているので、可変ガイド板５０が角度位置Ａ３にあるときには温度センサ２１近傍での風速が増大することになる。

以上のような吹出温度上昇防止処理（ステップＳ８）が終了したら、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、圧縮機２２がオフ状態であれば終了し、オン状態であればステップＳ２に戻る。

本実施形態では、蒸発器２０からの水飛びを防止するため、水飛び発生条件を満たすと判断した場合に水飛び防止処理を行うようになっている。

水飛びの原因となる蒸発器２０表面の凝縮水は、表面張力により球状に発達しながらフィン等の蒸発器２０表面に付着している。また凝縮水は、自重により徐々に下方に移動するため、蒸発器２０の下部領域２０ｂに溜り易くなっている。ここで、蒸発器２０表面に対する凝縮水の付着力にほぼ等しい風圧が生じる風速をｖ４とし、凝縮水の付着力より大きい風圧が生じ、凝縮水が空気流れ下流側に飛散する風速をｖ５とする（ｖ３＜ｖ４＜ｖ５＜ｖ６）。蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速がｖ４以上であってｖ５未満であれば、凝縮水は蒸発器２０表面を伝って徐々に下方に流れ落ち、排水口から排水される。一方、蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速がｖ５以上になると、凝縮水が空気流れ下流側に飛散して水飛びが生じ得る。

従来の車両用空調装置では、ブロワＳＷ電圧が低レベルから高レベルに上昇し、ブロワ電圧がＶｂ１からＶｂ２に上昇した場合、蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速がｖ２からｖ６に急増するために水飛びが生じていた（図６（ｂ）、（ｄ）の破線参照）。これに対し本実施形態では、蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速の急増を抑え、風速ｖ３からｖ６まで徐々に増大するようになっている。これにより、蒸発器２０の下部領域２０ｂの風速がｖ４以上であってｖ５未満である時間（ｔ４〜ｔ５）を比較的長くできるため、蒸発器２０表面に付着した凝縮水の大部分を蒸発器２０下方の排水口から排水できる。この後、下部領域２０ｂの風速がｖ５以上になっても、凝縮水の大部分は既に排水されているため、水飛びはほとんど生じない。したがって、本実施形態によれば蒸発器２０からの水飛びを防止できる。

また本実施形態では、通常時の可変ガイド板５０は、空気流れ方向に沿い、通風抵抗の増加がほとんどない角度位置Ａ１にあるため、風量や冷房能力の低下を抑制できる。

さらに本実施形態では、吹出温度上昇条件を満たすと判断した場合に、可変ガイド板５０を角度位置Ａ１から角度位置Ａ３に回動させて吹出温度上昇防止処理を行うようになっている。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、吹出温度上昇防止制御の効果を示すタイミングチャートである。図１０（ａ）〜（ｃ）の横軸は時間を表している。図１０（ａ）の縦軸は温度センサ２１により検出される冷却空気温度を表し、図１０（ｂ）の縦軸は圧縮機２２の運転状態を表し、図１０（ｃ）の縦軸はフェイス吹出口４１からの空調空気の吹出温度を表している。なお図１０（ａ）〜（ｃ）では、吹出温度上昇防止処理を行わない従来の車両用空調装置における冷却空気温度、圧縮機の運転状態及び吹出温度を破線で示している。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、制御部６０は、蒸発器２０の凍結を防止するために、温度センサ２１により検出される冷却空気温度がＴｅ１になったとき（時間ｔ２、ｔ５、ｔ９）に圧縮機２２の運転を停止し、冷却空気温度がＴｅ２（＞Ｔｅ１）になったとき（時間ｔ１、ｔ３、ｔ７）に圧縮機２２の運転を再開するようになっている。

ところが従来の車両用空調装置では、圧縮機停止中における温度センサの温度上昇速度が比較的低いため、温度センサにより検出される冷却空気温度は、蒸発器を通過した冷却空気の実温度の上昇に追従できていなかった。すなわち、冷却空気温度がＴｅ２まで上昇した時点（時間ｔ１、ｔ４、ｔ８）では、冷却空気の実温度は既にＴｅ２より高くなっている。したがって、結果として圧縮機の停止時間が必要以上に長くなるため、圧縮機の運転再開時点での吹出温度Ｔｂ３は、乗員が不快を感じる吹出温度Ｔｂ２よりも高くなってしまう場合があった。

これに対し本実施形態では、温度センサ２１近傍の風速が高く、温度センサ２１と空気との間の熱交換が行われ易くなっている。これにより、圧縮機２２停止中における温度センサ２１の温度上昇速度が従来よりも高められ、温度センサ２１により検出される冷却空気温度は、冷却空気の実温度に近くなる。このため、冷却空気温度がＴｅ２まで上昇した時点（時間ｔ１、ｔ３、ｔ７）では、冷却空気の実温度もほぼＴｅ２に等しくなっている。したがって、圧縮機２２の停止時間を凍結防止のために本来必要となる時間にまで短縮できるので、圧縮機２２の運転再開時点での吹出温度Ｔｂ１を吹出温度Ｔｂ２よりも低くすることができる。

また本実施形態では、可変ガイド板５０が回動軸５１の空気流れ上流側に設けられた上流側ガイド部５０ａを有している。このため、可変ガイド板５０が角度位置Ａ３にある場合には、可変ガイド板５０が角度位置Ａ１にある場合と比較して、可変ガイド板５０上方の空気通路１１ａの入口側が狭くなり、可変ガイド板５０下方の空気通路１１ｂの入口側が広くなるようになっている。これにより、空気通路１１ａでは風速が減少するだけでなく通過風量も減少し、空気通路１１ｂでは風速が増大するだけでなく通過風量も増大するようになっている。したがって、蒸発器２０の上部領域２０ａの通過風量は減少し、蒸発器２０の下部領域２０ｂの通過風量は増加する。通常、図３に示したように、蒸発器２０の上部領域２０ａには過熱領域２６が形成され易い。したがって本実施形態によれば、過熱領域２６を含む蒸発器２０の上部領域２０ａを通過する風量を減少させることができるため、吹出温度をより低下させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、本実施形態における車両用空調装置の要部構成を示す斜視図である。図１１に示すように、本実施形態では、可変ガイド板５０に加えて別の可変ガイド板５４が設けられている。可変ガイド板５４は、例えばほぼ長方形の平板状の外形を有している。また可変ガイド板５４は、可変ガイド板５４の空気流れ上流側端部に沿った回動軸５５を有している。回動軸５５は、空気流れ方向及び可変ガイド板５０の回動軸５１のいずれにも平行でなく、例えばほぼ鉛直（回動軸５１に垂直）であって空気流れ方向にほぼ垂直に配置されている。可変ガイド板５４は、少なくとも、回動軸５５近傍での空気流れ方向に沿った角度位置Ａ４と、角度位置Ａ４から所定の回転方向に傾いた角度位置Ａ５との間で回動可能になっている。通常時の可変ガイド板５４は、通風抵抗が比較的小さくなる角度位置Ａ４をとるようになっている。可変ガイド板５４は、制御部６０からの制御信号に基づいて不図示のサーボモータにより駆動されるようになっている。

可変ガイド板５０、５４は互いに近接して配置されているため、回動時に互いに干渉するのを防ぐための切欠き５３、５６がそれぞれ形成されている。例えば可変ガイド板５０の切欠き５３はほぼ扇形状の形状を有しており、可変ガイド板５４の切欠き５６は二等辺三角形状の形状を有している。

空気通路１１は、可変ガイド板５０、５４によって４つの空気通路１１ｃ〜１１ｆに分割される。例えば可変ガイド板５４が角度位置Ａ５に回動した場合、空気通路１１ｃ、１１ｅの出口側が狭くなり、空気通路１１ｄ、１１ｆの出口側が広くなる。これにより、空気通路１１ｃ、１１ｅを通過した空気の風速は増大し、空気通路１１ｄ、１１ｆを通過した空気の風速は減少する。

図１２は、蒸発器２０を空気流れ上流側から見た構成を示す模式図である。図１２に示すように、蒸発器２０（コア部２７）を４領域２０ｃ〜２０ｆに分割すると、空気通路１１ｃを通過した空気は図中の左上領域２０ｃを主に通過し、空気通路１１ｄを通過した空気は右上領域２０ｄを主に通過する。空気通路１１ｅを通過した空気は左下領域２０ｅを主に通過し、空気通路１１ｆを通過した空気は右下領域２０ｆを主に通過する。温度センサ２１が配置されているのは蒸発器２０の左下領域２０ｅであるため、可変ガイド板５０を角度位置Ａ３に回動することにより蒸発器２０の左下領域２０ｅ及び右下領域２０ｆの風速を増大させるとともに、可変ガイド板５４を角度位置Ａ５に回動することにより蒸発器２０の左上領域２０ｃ及び左下領域２０ｅの風速を増大させれば、温度センサ２１の配置される左下領域２０ｅの風速をさらに増大させることができる。

このように本実施形態によれば、第１実施形態と比較して、蒸発器２０の通過風速（又は風量）をより多くの領域に分割して制御できるようになる。

（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、水飛び防止処理及び吹出温度上昇防止処理のうち水飛び防止処理の要否を優先して判断しているが、吹出温度上昇防止処理の要否を優先して判断してもよい。また、水飛び防止処理及び吹出温度上昇防止処理のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。

また上記第１実施形態では、可変ガイド板５０の回動軸５１が中央部近傍に設けられているが、回動軸５１は可変ガイド板５０の空気流れ上流側端部や下流側端部に設けてもよい。

上記第２実施形態では、切欠き５３、５６を形成することにより可変ガイド板５０、５４を近接して配置しているが、例えば可変ガイド板５４を可変ガイド板５０より空気流れ上流側に所定の間隙を介して配置してもよい。可変ガイド板５０、５４を互いに干渉しない位置に配置すれば、切欠き５３、５６の形成を省略できる。

また上記第２実施形態では、可変ガイド板５４の回動軸５５が可変ガイド板５４の空気流れ上流側端部に設けられているが、回動軸５１は可変ガイド板５０の中央部近傍や下流側端部に設けてもよい。

上記実施形態では、蒸発器２０の風速分布を制御することにより蒸発器２０からの水飛び及び吹出温度の上昇を防止しているが、蒸発器２０の通過風速や蒸発器２０内の冷媒温度の分布の偏りが影響する車両用空調装置の種々の特性（吹出風量特性や吹出温度特性等）を向上させることもできる。

第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す概略図である。 可変ガイド板の構成を模式的に示す斜視図である。 蒸発器を空気流れ上流側から見た構成を示す模式図である。 第１実施形態における車両用空調装置での水飛び防止制御及び吹出温度上昇防止制御の制御手順の一例を示すフローチャートである。 水飛び防止処理の手順を示すフローチャートである。 水飛び防止処理における車両用空調装置の作動状態を示すタイミングチャートである。 蒸発器を通過する空気の風速分布を示す模式図である。 吹出温度上昇防止処理の手順を示すフローチャートである。 蒸発器を通過する空気の風速分布を示す模式図である。 吹出温度上昇防止処理の効果を示すタイミングチャートである。 第２実施形態における車両用空調装置の要部構成を示す斜視図である。 蒸発器を空気流れ上流側から見た構成を示す模式図である。

符号の説明

１１ 空気通路
１６ 送風機
２０ 蒸発器（冷却用熱交換器）
２０ａ 上部領域
２０ｂ 下部領域
２２ 圧縮機
２５ 冷凍サイクル
５０、５４ 可変ガイド板
５１、５５ 回動軸
６０ 制御部

Claims (11)

1. 車室内に吹き出される空調用の空気を流通させる空気通路（１１）と、
   前記車室内に向かう空気流れを前記空気通路（１１）内に発生させる送風機（１６）と、
   前記空気通路（１１）に配置され、熱交換により空気を冷却する冷却用熱交換器（２０）と、
   前記冷却用熱交換器（２０）の空気流れ上流側に配置され、空気流れ方向及び鉛直方向のいずれにも平行でない回動軸（５１）を備え、空気流れ方向に沿った第１の角度位置（Ａ１）と、前記冷却用熱交換器（２０）の上部領域（２０ａ）を通過する空気の風速が増大し、前記冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）を通過する空気の風速が減少するように前記第１の角度位置（Ａ１）から傾いた第２の角度位置（Ａ２）との間で回動可能な可変ガイド板（５０）と、
   前記冷却用熱交換器（２０）からの水飛びが発生する水飛び発生条件を満たすと判断した場合に、前記可変ガイド板（５０）を前記第１の角度位置（Ａ１）から前記第２の角度位置（Ａ２）に回動させる制御部（６０）とを有することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記水飛び発生条件は、前記送風機（１６）の風量が増大する場合を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記制御部（６０）は、前記送風機（１６）の風量が増大した後に、前記可変ガイド板（５０）を前記第２の角度位置（Ａ２）から前記第１の角度位置（Ａ１）に徐々に戻すことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）の空気流れ下流側に配置され、前記冷却用熱交換器（２０）で冷却された空気の冷却空気温度を検出する温度センサ（２１）をさらに有し、
   前記冷却用熱交換器（２０）は、圧縮機（２２）を備えた冷凍サイクル（２５）に接続され、
   前記可変ガイド板（５０）は、前記第１の角度位置（Ａ１）と、前記冷却用熱交換器（２０）の上部領域（２０ａ）を通過する空気の風速が減少し、前記冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）を通過する空気の風速が増大するように前記第１の角度位置（Ａ１）から前記第２の角度位置（Ａ２）とは逆方向に傾いた第３の角度位置（Ａ３）との間でさらに回動可能であり、
   前記制御部（６０）は、前記冷却用熱交換器（２０）の凍結を防止するために前記冷却空気温度に基づいて前記圧縮機（２２）の作動制御を行うとともに、前記車室内に吹き出される空気の吹出温度が上昇する吹出温度上昇条件を満たすと判断した場合に、前記可変ガイド板（５０）を前記第３の角度位置（Ａ３）に回動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
5. 前記吹出温度上昇条件は、前記冷却空気温度に基づいて前記圧縮機（２２）の断続運転が行われている場合を含むことを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記吹出温度上昇条件は、前記車室内の冷房負荷が所定値より高い場合を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の車両用空調装置。
7. 前記吹出温度上昇条件は、吹出モードがフェイスモード又はバイレベルモードである場合を含むことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
8. 前記吹出温度上昇条件は、吸込モードが外気導入モードである場合を含むことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
9. 前記可変ガイド板（５０）は、前記回動軸（５１）の空気流れ上流側に設けられた上流側ガイド部（５０ａ）を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
10. 前記冷却用熱交換器（２０）の空気流れ上流側に配置され、空気流れ方向及び前記可変ガイド板（５０）の回動軸（５１）のいずれにも平行でない回動軸（５５）を備え、空気流れ方向に沿った第４の角度位置（Ａ４）と、前記冷却用熱交換器（２０）の一領域（２０ｃ、２０ｅ）を通過する空気の風速が増大し、前記冷却用熱交換器（２０）の他領域（２０ｄ、２０ｆ）を通過する空気の風速が減少するように前記第４の角度位置（Ａ４）から傾いた第５の角度位置（Ａ５）との間で回動可能な第２の可変ガイド板（５４）をさらに有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
11. 車室内に吹き出される空調用の空気を流通させる空気通路（１１）と、
    前記車室内に向かう空気流れを前記空気通路（１１）内に発生させる送風機（１６）と、
    前記空気通路（１１）に配置され、熱交換により空気を冷却する冷却用熱交換器（２０）と、
    前記冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）の空気流れ下流側に配置され、前記冷却用熱交換器（２０）で冷却された空気の冷却空気温度を検出する温度センサ（２１）と、
    前記冷却用熱交換器（２０）の空気流れ上流側に配置され、空気流れ方向及び鉛直方向のいずれにも平行でない回動軸（５１）を備え、空気流れ方向に沿った第１の角度位置（Ａ１）と、前記冷却用熱交換器（２０）の上部領域（２０ａ）を通過する空気の風速が減少し、前記冷却用熱交換器（２０）の下部領域（２０ｂ）を通過する空気の風速が増大するように前記第１の角度位置（Ａ１）から傾いた第２の角度位置（Ａ３）との間で回動可能な可変ガイド板（５０）と、
    前記冷却用熱交換器（２０）の凍結を防止するために前記冷却空気温度に基づいて前記圧縮機（２２）の作動制御を行うとともに、前記車室内に吹き出される空気の吹出温度が上昇する吹出温度上昇条件を満たすと判断した場合に、前記可変ガイド板（５０）を前記第１の角度位置（Ａ１）から前記第２の角度位置（Ａ３）に回動させる制御部（６０）とを有することを特徴とする車両用空調装置。

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