JP2010247777A - アイドリングストップ車両の空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリングストップ時であっても外気温度に拘わらず車室内の快適性を確保してアイドリングストップの長時間化を実現可能なアイドリングストップ車両の空調装置を提供する。
【解決手段】アイドリングストップ時にファン段数をＬｏ2以下にするとともに外気温度Ｔaに応じて内外気ダンパ(21a)の開度θdを可変とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、特にアイドリングストップ時の快適性の向上を図った装置に関する。

従来、電動コンプレッサ等の装置を搭載しないアイドリングストップ車両において、アイドリングストップ時には、空調装置もエンジンの停止と共に運転停止状態となるように構成されている。従って、アイドリングストップの状態がある程度継続されると、夏季には冷房能力の低下により車両室内温度の上昇が発生する。また、冬季においては除湿能力の低下により窓曇りが発生する可能性があるという問題がある。

そこで、空調装置が暖房モードで起動された状態において車両がアイドリングストップとなった時に、所定の車室内温度を下回り、エバポレータの温度が所定値を越えており、且つ、エンジン冷却水温度が所定値を下回る場合には、エンジン冷却水の温度低下に伴い内外気ダンパ（インテークドア）による内気導入量を増加させ、一方、空調装置が冷房モードで起動された状態において車両がアイドリングストップとなった時に、所定の車室内温度を越え、且つ、エバポレータの温度が所定値を下回る場合には、車室内温度の上昇に伴い内外気ダンパによる内気導入量を増加させるべく内外気ダンパの制御を行う技術が開発されている（特許文献１）。このように、エンジン停止後においても、それまで空調された空気を内外気ダンパの開度を制御しつつ循環させることで、エンジン停止に伴う空調フィーリングの低下を可能な限り抑圧し、特に冬季の窓曇りの発生を極力抑えることが可能である。

特開２００１−３１０６１８号公報

ところで、エンジン停止時に内気の循環量を増加させることは、新鮮な外気の車室内への導入を制限することになり、また、冬季においては、空調装置が運転停止状態になることで基本的に窓曇りの発生を避けられないことになり、好ましいことではない。
この点、上記特許文献１に開示の技術によれば、内外気ダンパの開度を制御するようにしており、ある程度は外気を車室内へ導入することも可能と考えられる。

しかしながら、上記特許文献１に開示の技術では、アイドリングストップとなった場合、車室内温度及びエバポレータの温度に応じて内外気ダンパの開度を制御することにより内気導入量の制御を行っており、例えば夏季には外気温度が高いほど、冬季には外気温度が低いほど、エバポレータまたはヒータでの熱交換量が増えることになり、車室内への冷風や温風の導入時間が短くなってしまうという問題がある。これにより、車室内の快適性を維持するために空調装置を作動すべくアイドリングストップが早期に解除されてしまい、即ち外気温度によりアイドリングストップ時間が短縮してしまい、好ましいことではない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アイドリングストップ時であっても外気温度に拘わらず車室内の快適性を確保してアイドリングストップの長時間化を実現可能なアイドリングストップ車両の空調装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１のアイドリングストップ車両の空調装置は、エンジンのアイドリングストップを行う車両に搭載され、車室外の外気と車室内の内気とを内気導入口及び外気導入口からそれぞれ導入して吹き出し口から車内に排出する空調ダクト内に前記内気導入口及び前記外気導入口との下流に位置して配設された内気と外気を切り換える内外気ダンパ及び該内外気ダンパを駆動する内外気ダンパ駆動手段からなり、内気と外気の導入割合を調整する内外気割合調整手段と、前記空調ダクト内に前記内外気割合調整手段の下流に位置して配設され、導入する空気の風量を調整する風量調整手段と、 前記空調ダクト内に前記風量調整手段の下流に位置して配設され、前記エンジンの作動に連動し、導入した空気の温度を調整する温度調整手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えたアイドリングストップ車両の空調装置において、前記内外気割合調整手段は、車両がアイドリングストップ状態にあるとき、前記外気温度検出手段により検出された外気温度が第１の所定温度より低いと、前記内外気ダンパの開度を第１の所定開度として内気よりも外気の導入割合を多くし、外気温度が第２の所定温度以上であると、前記内外気ダンパの開度を第２の所定開度として外気よりも内気の導入割合を多くし、外気温度が前記第１の所定温度以上であり前記第２の所定温度より低いと、外気温度に応じて前記内外気ダンパの開度を前記第１の所定開度と前記第２の所定開度との間で調整し、前記風量調整手段は、車両がアイドリングストップ状態にあるとき、空気の風量が所定量以上であると、空気の風量を前記所定量とすることを特徴とする。

また、請求項２のアイドリングストップ車両の空調装置では、請求項１において、前記温度調整手段は、冷媒を前記エンジンにより駆動されるコンプレッサにより圧縮しながら放熱と吸熱とにより相変化させつつ循環させる冷凍回路に介装され、前記冷媒と前記空調ダクト内に導入した空気との間で熱交換を行うエバポレータを含むことを特徴とする。
また、請求項３のアイドリングストップ車両の空調装置では、請求項１または２において、前記風量調整手段は、車両がアイドリングストップ状態にあるとき、空気の風量が前記所定量より小さいと、その風量を維持することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、車両がアイドリングストップ状態とされたとき、外気温度検出手段により検出された外気温度が第１の所定温度より低いと、内外気ダンパの開度を第１の所定開度として内気よりも外気の導入割合を多くし、外気温度が第２の所定温度以上であると、内外気ダンパの開度を第２の所定開度として外気よりも内気の導入割合を多くし、外気温度が第１の所定温度以上であり第２の所定温度より低いと、外気温度に応じて内外気ダンパの開度を第１の所定開度と第２の所定開度との間で調整し、さらに、車両がアイドリングストップ状態にあるとき、空気の風量が所定量以上であると、空気の風量を所定量とするようにしている。

従って、アイドリングストップ時、夏季の外気温度が高い場合には、内気割合を増加して車室内の空調された空気を温度調整手段へ導入することにより、同時に風量調整手段の風量を少なくして温度調整手段に流入する空気の量を減らすことにより、温度調整手段の温度上昇を抑えることができる。一方、冬季の外気温度が低い場合には、風量調整手段の風量を少なくして温度調整手段に流入する空気の量を減らしながら、外気温度が低いほど外気を導入して外気割合を増やし、車室内の空気を外気に近づけることができる。

これより、夏季のアイドリングストップ時には、冷風を長時間確保して快適性を維持し、アイドリングストップ時間を安定して長くとることができ、冬季のアイドリングストップ時には、暖房性能を確保しつつ窓曇りの発生を防止し、やはりアイドリングストップ時間を安定して長くとることができる。
請求項２の発明によれば、温度調整手段は、冷凍回路に介装されて冷媒と空調ダクト内に導入した空気との間で熱交換を行うエバポレータを含むので、アイドリングストップ時、夏季の外気温度が高い場合には、内気割合を増加して車室内の空調された空気をエバポレータへ導入することにより、同時に風量調整手段の風量を少なくしてエバポレータに流入する空気の量を減らすことにより、冷媒の温度上昇を抑えることができ、冷風を長時間確保して快適性を維持することができ、アイドリングストップ時間を安定して長くとることができる。一方、冬季の外気温度が低い場合には、風量調整手段の風量を少なくしてエバポレータに流入する空気の量を減らしながら外気温度が低いほど外気を導入して車室内の空気を外気に近づけることができ、暖房性能を確保しつつ窓曇りの発生を防止でき、やはりアイドリングストップ時間を安定して長くとることができる。

請求項３の発明によれば、風量調整手段は、車両がアイドリングストップ状態にあるとき、空気の風量が所定量より小さいと、その風量を維持するので、空気の風量が所定量より小さい場合には空気の風量を増加させないようにし、冷媒の温度上昇を十分に抑えることができる。

本発明に係るアイドリングストップ車両の空調装置の概略構成図である。 本発明に係るアイドリングストップ時のファン制御の概念を説明する説明図である。 本発明に係るアイドリングストップ時の内外気ダンパ開度制御の概念を説明する説明図である。 本発明に係るアイドリングストップ時の空調制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、車両１に搭載された本発明に係るアイドリングストップ車両の空調装置の概略構成図であり、以下、当該アイドリングストップ車両の空調装置の構成を説明する。
なお、図中白抜き矢印は、空気の流れを、二点鎖線の上側は室外、下側は室内をそれぞれ示す。

図１に示すように、アイドリングストップ車両の空調装置は、ＨＶＡＣ２１（空調ユニット）、コンプレッサ２２、コンデンサ２３、冷媒圧センサ２４、エキスパンションバルブ２５、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８、空調操作部２９、外気温度センサ３１（外気温度検出部）及び室内温度センサ３２から構成される。
ＨＶＡＣ２１の上流部は、外気を導入する外気導入口２１ｉと内気を導入する内気導入口２１ｊとに分岐されている。当該分岐には、ＨＶＡＣ２１内へ導入する外気と内気の導入割合を調整するための内外気ダンパ２１ａが配設されている。

内外気ダンパ２１ａは、ステッピングモータ２１ｂ（内外気ダンパ駆動手段）により開度を調整可能となっている。
ＨＶＡＣ２１の内外気ダンパ２１ａの下流には、ブロアファン＆モータ２１ｃ（風量調整手段）とエバポレータ２１ｅ、エバポレータ温度センサ２１ｆ、温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇ及びヒータ２１ｈで構成される温度調整部２１ｄ（温度調整手段）とが配設される。

ブロアファン＆モータ２１ｃは、外気導入口２１ｉ及び内気導入口２１ｊよりＨＶＡＣ２１内に空気を導入し、送風口２１ｋより温度調整された空気を室内へ送風するものである。
エバポレータ２１ｅ、コンプレッサ２２、コンデンサ２３、冷媒圧センサ２４、エキスパンションバルブ２５及びそれぞれを接続する配管２６により冷凍回路が構成される。配管２６内には、冷媒が充填されており、コンプレッサ２２、コンデンサ２３、冷媒圧センサ２４、エキスパンションバルブ２５、エバポレータ２１ｅの順で相変化しながら循環する。

エバポレータ２１ｅは、空気と冷媒との熱交換により冷媒に吸熱させ、ＨＶＡＣ２１内に導入された空気を冷却し或いは除湿するものである。
コンプレッサ２２は、車両１駆動用のエンジン１１により駆動され、気化した冷媒を圧縮し液化するものである。
コンデンサ２３は、液化された高温の冷媒の熱を放熱するものである。

冷媒圧センサ２４は、冷媒の圧力を検出するものである。
エキスパンションバルブ２５は、液化した冷媒を霧化させ、気化を行いやすくするものである。
エバポレータ温度センサ２１ｆは、エバポレータ２１ｅの温度を検出するものである。
温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇは、ヒータ２１ｈへの空気の流入量を調整するものである。

ヒータ２１ｈは、エンジン１１の冷却水路（図示せず）とヒータ配管２７で接続され、エンジン１１の冷却水路より循環される冷却水の熱を放熱し、ＨＶＡＣ２１内に導入された空気を暖めるものである。
なお、エンジン１１は、上記のように冷却水路がヒータ２１ｈとヒータ配管２７で接続されるとともにラジエータ１２と冷却水配管１３で接続されている。

ＥＮＧ−ＥＣＵ１４は、エンジン１１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。
Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８は、空調装置の総合的な制御を行うための制御装置であり、ＥＮＧ−ＥＣＵ１４と同様に入出力装置、記憶装置及びＣＰＵ等を含んで構成される。

Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８の入力側には、上記エバポレータ温度センサ２１ｆ、冷媒圧センサ２４、室外の温度を検出する外気温度センサ３１、室内の温度を検出する室内温度センサ３２の他、空調のファン段数（風量）、温度、内外気モードを設定する空調操作部２９及びＥＮＧ−ＥＣＵ１４が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報、空調操作部２９の設定情報及びエンジン１１の運転状況が入力される。

一方、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８の出力側には、上記ステッピングモータ２１ｂ、ブロアファン＆モータ２１ｃ、温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇ及びコンプレッサ２２が電気的に接続されている。
これより、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８は、各種センサ類からの検出情報、空調操作部２９の設定情報及びエンジン１１の運転状況に基づいて空調装置の動作内容を演算し、出力信号をステッピングモータ２１ｂ、ブロアファン＆モータ２１ｃ、温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇ及びコンプレッサ２２へ供給し、出力信号に応じて内外気ダンパ２１ａの開度、ブロアファン＆モータ２１ｃのファン段数、温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇの開度及びコンプレッサ２２の動作を切り替え、室内の温度を制御する。

以下、このように構成された本発明に係るアイドリングストップ車両の空調装置の作用及び効果について説明する。
図２は、本発明に係るアイドリングストップ時のファン制御の概念を説明する説明図であり、図３は、本発明に係るアイドリングストップ時の内外気ダンパ開度制御の概念を説明する説明図であり、図４は、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８の実行する本発明に係るアイドリングストップ時の空調装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。

図４に示すように、ステップＳ１０では、アイドリングストップの開始を判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でアイドリングストップが開始されていれば、ステップＳ１２及びステップＳ２４に進み、内外気ダンパ開度制御とファン制御の二つの処理が並行して行われる。判別結果が偽（Ｎｏ）でアイドリングストップが開始されていなければ、ステップＳ１０に戻り再度判別をする。
[内外気ダンパ開度制御］
ステップＳ１２では、空調操作部２９の空気導入モードが外気モードか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で外気モードであれば、ステップＳ１４に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）で内気モードであれば、リターンに進み処理を終了する。

ステップＳ１４では、外気温度センサ３１からの情報に基づき外気温度Ｔaが第１の所定温度Ｔ1（例えば１５℃）より低いか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第１の所定温度Ｔ1より低い場合は、スップＳ１６に進み、ステッピングモータ２１ｂを制御し、内外気ダンパ２１ａの開度θdを第１の所定開度θ1（例えば２０％）とする。判別結果が偽（Ｎｏ）で第１の所定温度Ｔ1以上である場合は、ステップＳ１８に進む。

ここに、内外気ダンパ２１ａの開度θd（０〜１００％）は、値が大きくなるほど内気導入量が増加し、小さくなるほど外気導入量が増加する。
ステップＳ１８では、外気温度Ｔaが第２の所定温度Ｔ2（例えば３０℃）以上であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第２の所定温度Ｔ2以上である場合は、ステップＳ２０に進み、ステッピングモータ２１ｂを制御し、内外気ダンパ２１ａの開度θdを第２の所定開度θ2（例えば８０％）とする。判別結果が偽（Ｎｏ）で第２の所定温度Ｔ2より低い場合は、図３に示す第１の所定温度Ｔ1と第１の所定開度θ1との交点と、第２の所定温度Ｔ2と第２の所定開度θ2との交点とを線形補間し、外気温度Ｔaとの交点における開度θxが内外気ダンパ２１ａの開度θdとなる。故に、ステップＳ２２に進み、ステッピングモータ２１ｂを制御し、内外気ダンパ２１ａの開度θdを開度θxとする。

なお、開度θxは、次式で表すことができる。
θx＝（（θ2−θ1）／（Ｔ2−Ｔ1））×Ｔa
−（（（θ2−θ1）／（Ｔ2−Ｔ1））×Ｔ1−θ1）
［ファン制御］
ステップＳ２４では、ファン段数が所定のファン段数Ｌｏ2以上であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でファン段数がＬｏ2以上の場合（例えばＨｉ）は、ステップＳ２６に進み、ファン段数をＬｏ2とする。判別結果が偽（Ｎｏ）でファン段数Lｏ2より低い場合（例えばＬｏ1）は、ファン段数を維持する。

このように、本発明の実施例に係るアイドリングストップ車両の空調装置によれば、低外気温時には、内外気ダンパ２１ａの開度θdを小さくし、外気導入量を多くすることにより室内への送風を外気に近づけることができる。これにより、暖房性能を確保しつつ低外気温時に発生する窓曇りを防止することが可能である。
一方、高外気温時には、内外気ダンパ２１ａの開度θdを大きくし、外気導入量を少なく抑えることにより車室内の空調された空気の温度上昇を抑えることができる。

また、アイドリングストップ時にファン段数をＬｏ2以下とし、特にファン段数がファン段数Lｏ2より低い場合（例えばＬｏ1）はファン段数を維持するので、外気によるエバポレータ２１ｅ自体の温度上昇や温度低下を抑えることができる。
これにより、夏季のアイドリングストップ時には、内外気ダンパ２１ａの開度θdを大きくしてエバポレータ２１ｅを通過する暖かい外気を少なくすることができ、冷風を長時間確保することができ、アイドリングストップ時の快適性を確保しつつ、アイドリングストップ時間を長くすることが可能である。また、冬季のアイドリングストップ時には、エバポレータ２１ｅを通過する冷たい外気を少なく抑えつつも外気温度Ｔaに応じて内外気ダンパ２１ａの開度θdを小さくして外気を導入でき、暖房性能を確保しつつ窓曇りの発生を防止することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、温度調整手段を冷凍回路に介装されたエバポレータ２１ｄを含んで構成し、冷媒との熱交換により温度調整を行うようにしたが、エンジン１１の作動と連動するものであれば温度調整手段はこれに限られるものではない。

また、上記実施形態では、内外気ダンパ２１ａをステッピングモータ２１ｂで作動させているが、内外気ダンパ２１ａの開度をポジションメータで検出しながらサーボモータで作動させてもよい。

１１ エンジン
２１ ＨＶＡＣ（空調ユニット）
２１ａ 内外気ダンパ
２１ｂ ステッピングモータ（内外気ダンパ駆動手段）
２１ｃ ブロアファン＆モータ（風量調整手段）
２１ｄ 温度調整部（温度調整手段）
２１ｅ エバポレータ
２１ｈ ヒータ
２２ コンプレッサ
２８ Ａ／Ｃ−ＥＣＵ
２９ 空調操作部
３１ 外気温度センサ（外気温度検出手段）

Claims (3)

1. エンジンのアイドリングストップを行う車両に搭載され、車室外の外気と車室内の内気とを内気導入口及び外気導入口からそれぞれ導入して吹き出し口から車内に排出する空調ダクト内に前記内気導入口及び前記外気導入口との下流に位置して配設された内気と外気を切り換える内外気ダンパ及び該内外気ダンパを駆動する内外気ダンパ駆動手段からなり、内気と外気の導入割合を調整する内外気割合調整手段と、前記空調ダクト内に前記内外気割合調整手段の下流に位置して配設され、導入する空気の風量を調整する風量調整手段と、前記空調ダクト内に前記風量調整手段の下流に位置して配設され、前記エンジンの作動に連動し、導入した空気の温度を調整する温度調整手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えたアイドリングストップ車両の空調装置において、
   前記内外気割合調整手段は、車両がアイドリングストップ状態にあるとき、前記外気温度検出手段により検出された外気温度が第１の所定温度より低いと、前記内外気ダンパの開度を第１の所定開度として内気よりも外気の導入割合を多くし、外気温度が第２の所定温度以上であると、前記内外気ダンパの開度を第２の所定開度として外気よりも内気の導入割合を多くし、外気温度が前記第１の所定温度以上であり前記第２の所定温度より低いと、外気温度に応じて前記内外気ダンパの開度を前記第１の所定開度と前記第２の所定開度との間で調整し、
   前記風量調整手段は、車両がアイドリングストップ状態にあるとき、空気の風量が所定量以上であると、空気の風量を前記所定量とすることを特徴とするアイドリングストップ車両の空調装置。
2. 前記温度調整手段は、冷媒を前記エンジンにより駆動されるコンプレッサにより圧縮しながら放熱と吸熱とにより相変化させつつ循環させる冷凍回路に介装され、前記冷媒と前記空調ダクト内に導入した空気との間で熱交換を行うエバポレータを含むことを特徴とする、請求項１のアイドリングストップ車両の空調装置。
3. 前記風量調整手段は、車両がアイドリングストップ状態にあるとき、空気の風量が前記所定量より小さいと、その風量を維持することを特徴とする、請求項１または２のアイドリングストップ車両の空調装置。

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