JP2013203196A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器を備えた車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner provided with a heat exchanger.
車両用の空調装置においては、暖房時に車室内の換気を行う場合に、顕熱交換器又は全熱交換器などの熱交換器が利用されることがある。これらの熱交換器は、車室内から送り出される温かい空気(内気と呼ぶ)と車外から取り込まれる冷たい空気(外気と呼ぶ)とを、互いに隣接した2系統の流路にそれぞれ流して、排気から吸気へ熱を移動させる。この熱の回収によって、空調装置において暖房運転の省エネルギー化を図ることができる。 In a vehicle air conditioner, a heat exchanger such as a sensible heat exchanger or a total heat exchanger may be used when the vehicle interior is ventilated during heating. These heat exchangers flow warm air (referred to as inside air) sent from the interior of the vehicle and cold air (referred to as outside air) taken from the outside of the vehicle through two adjacent flow paths, and intake air from the exhaust. Move heat to. By recovering this heat, it is possible to save energy in the heating operation in the air conditioner.
このような熱交換器を備えた車両用空気調和装置が、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1では、顕熱交換器を用いて、車内から排出する内気と車外から導入する外気とで熱交換することにより、内気の熱を外気に回収させ、空調効率を向上させている。
A vehicle air conditioner including such a heat exchanger is disclosed in, for example,
熱交換器においては、外気温が非常に低い場合に、内気の流路に露または霜が発生することがある。熱交換器に露または霜が生じた場合、これらが除去されるまで熱交換器の熱交換効率が大きく低下するという問題がある。また、熱交換器に、一度、露または霜が溜まってしまうと、これらの除去に長い時間を要し、その間、有効な熱交換を行えなくなるという問題がある。 In the heat exchanger, when the outside air temperature is very low, dew or frost may be generated in the flow path of the inside air. When dew or frost is generated in the heat exchanger, there is a problem that the heat exchange efficiency of the heat exchanger is greatly reduced until these are removed. In addition, once dew or frost accumulates in the heat exchanger, it takes a long time to remove these, and there is a problem that effective heat exchange cannot be performed during that time.
本発明の目的は、熱交換器に露または霜が溜まってしまうことを防止し、それにより長い期間にわたって有効な熱交換が行えなくなるといった事態を回避できる車両用空調装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can prevent dew or frost from accumulating in a heat exchanger, thereby avoiding a situation in which effective heat exchange cannot be performed over a long period of time.
本発明の一態様に係る車両用空調装置は、第1流路と第2流路とを有し前記第1流路を流れる空気と前記第2流路を流れる空気との間で熱を交換する熱交換器と、前記第1流路に車室内から送出される内気を導く第1風路と、空気を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器の排気を前記第1風路に導く第2風路と、前記第1風路に導入される前記排気の量を開度により変更可能な流量変更部と、車外の外気温度と所定温度との温度差に基づいて前記流量変更部の開度を制御する制御部と、を具備する構成を採る。 A vehicle air conditioner according to an aspect of the present invention includes a first flow path and a second flow path, and exchanges heat between air flowing through the first flow path and air flowing through the second flow path. A heat exchanger that conducts air, a first air passage that guides the inside air sent from the passenger compartment to the first flow path, a cooling heat exchanger that cools air, and an exhaust gas from the cooling heat exchanger that is exhausted from the first air passage. A second air passage that leads to the air passage, a flow rate changing section that can change an amount of the exhaust gas introduced into the first air passage according to an opening, and a temperature difference between an outside air temperature outside the vehicle and a predetermined temperature, And a control unit that controls the opening degree of the flow rate changing unit.
本発明によれば、熱交換器の第1流路に通じる第1風路に導入する冷却用熱交換器の排気の量を流量変更部が制御することによって、熱交換器に露または霜が多く溜まってしまうことを防止できる。従って、熱交換器に生じた露または霜の発生により長い期間に渡って有効な熱交換を行えなくなるという事態を回避できる。 According to the present invention, the flow rate changing unit controls the amount of exhaust of the cooling heat exchanger introduced into the first air passage leading to the first flow path of the heat exchanger, so that dew or frost is generated in the heat exchanger. It is possible to prevent a large amount of accumulation. Accordingly, it is possible to avoid a situation in which effective heat exchange cannot be performed over a long period due to generation of dew or frost generated in the heat exchanger.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両用空調装置の要部を示す構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of a vehicle air conditioner according to
実施の形態1の車両用空調装置は、図1に示すように、熱交換器としての顕熱交換器11、ファン12、エバポレータ13、ヒーター14、内気導入流路15、内気排出流路16、外気導入流路17、送風流路18、エバポレータ排気導入流路19、エバポレータ排気導入ドア20、インテークドア21、温風切替ドア22、温度センサ23、24、湿度センサ25、および、制御部26を備えている。
As shown in FIG. 1, the vehicle air conditioner of
内気導入流路15は、その導入口が車室内に通じる一方、送出側が顕熱交換器11の内気導入側に接続されている。
The inside air
外気導入流路17は、その導入口が車外の空気の流入箇所に面している。送風流路18は、その送出口が車室内へ通じている。
The outside air
内気排出流路16は、その送出口が車外へ空気を排出できる箇所に面している。なお、内気排出流路16から送りだされる空気は車外に直接に排出せずに、一部を空調装置に戻して利用することも可能である。
The inside
エバポレータ排気導入流路19は、その導入口がエバポレータ13の排出口付近の送風流路18に通じる一方、送出側が内気導入流路15に接続されている。
The evaporator exhaust
図2には、顕熱交換器11を表わした斜視図を示す。
FIG. 2 is a perspective view showing the
顕熱交換器11は、図2に示すように、流路が固定された静止型の熱交換器である。顕熱交換器11は、隣接する2系統の流路A,Bを有し、一方の流路A(第1流路に相当)に高い温度の空気を流し、他方の流路B(第2流路に相当)に低い温度の空気を流す。それにより、顕熱交換器11では、流路Aと流路Bとの空気を混合せずに流路Aの空気の熱を流路Bの空気へ移動させることができる。各系統の流路A,Bには多数の細かい流路が設けられ、各系統の細かい流路を互いに交差させて配置することで2系統の流路A,Bの接触面積を大きくしている。
As shown in FIG. 2, the
顕熱交換器11には、内気導入流路15と内気排出流路16とが流路Aの一端と他端とにそれぞれ接続されている。また、顕熱交換器11には、外気導入流路17とファン12の吸入口とが流路Bの一端と他端とにそれぞれ接続されている。ファン12の送風口は送風流路18に接続されている。
In the
上記のような顕熱交換器11と各流路との接続により、顕熱交換器11の流路Aに車室内から排出される内気が通り、顕熱交換器11の流路Bに車外から吸入される外気が通る。そして、顕熱交換器11において、排出される内気から吸入される外気へ熱が移動して、換気の際に排気の熱回収が行われる。
By connecting the
ファン12は、外気導入流路17から外気を吸入し、この吸入した空気を、送風流路18を介して車室内へ送る圧力を発生させる(図1中、帯状の矢印で空気の流れを示す)。
The
エバポレータ13(冷却用熱交換器に相当)は、ヒートポンプを利用して冷却された冷媒を内部に流し、この冷媒と通過する空気との間で熱交換を行って空気を冷却する機器であり、送風流路18の途中に設けられている。暖房時など冷却が不要なときには、ヒートポンプの動作が停止されることで、エバポレータ13は空気の冷却を行わずに、そのまま空気を通過させることもあるが、暖房時においても、除湿を行う際には、エバポレータ13が動作し、空気を冷却する。
The evaporator 13 (corresponding to a heat exchanger for cooling) is an apparatus that cools air by flowing a refrigerant cooled by using a heat pump and exchanging heat between the refrigerant and the passing air. It is provided in the middle of the
ヒーター14は、通過する空気を温める機器である。ヒーター14は、ヒートポンプを利用して熱せられた冷媒を流すコンデンサ、或いは、他の熱源がある場合には、この熱源から熱を導いて高温にされた熱交換器などから構成することができる。
The
エバポレータ排気導入ドア20は、特に制限されないが、回動するドア形式の形態である。エバポレータ排気導入ドア20は、エバポレータ排気導入流路19の導入口に配置され、アクチュエータ20aにより電気的な制御によって開閉動作する。
The evaporator
温風切替ドア22は、ヒーター14に空気を流すか否かを切り替えるドアである。
The hot
インテークドア21は、外気導入流路17に設けられ、顕熱交換器11の流路Bへ吸入される外気の量を調整するドアである。
The
温度センサ23は、車外の外気の温度を検出するセンサである。温度センサ23のセンサ信号は制御部26に出力される。
The
温度センサ24は、顕熱交換器11の流路Aの導入口に配置され、流路Aに導入される空気の温度を検出する。湿度センサ25は、顕熱交換器11の流路Aの導入口に配置され、湿度を検出するセンサである。これら温度センサ24および湿度センサ25はセンサ信号を制御部26に出力する。顕熱交換器11の導入口の温度および湿度から露点温度を算出することができる。
The
制御部26は、温度センサ23,24および湿度センサ25からセンサ信号を入力するとともに、エバポレータ排気導入ドア20を開閉するアクチュエータ20aに開閉制御信号を出力する入出力回路を備えている。また、制御部26は、所定の制御処理を実行する演算装置を備えている。
The
[制御動作]
次に、実施の形態1における車両用空調装置の制御動作について説明する。
[Control action]
Next, the control operation of the vehicle air conditioner in
[エバポレータ排気導入ドア制御]
図3には、制御部26により実行される実施の形態1におけるエバポレータ排気導入ドア20の制御処理のフローチャートを示す。
[Evaporator exhaust door control]
FIG. 3 shows a flowchart of the control process of the evaporator
この制御処理は、車両の電気系統が電源オンされている間、所定周期(例えば5分周期)で繰り返し実行される。 This control process is repeatedly executed at a predetermined cycle (for example, a cycle of 5 minutes) while the electric system of the vehicle is powered on.
なお、車両用空調装置が、換気動作(ファン12の駆動)の作動と停止とを切替え可能な構成である場合には、換気動作の作動時にのみ、図3の制御処理が繰り返し実行されるように構成してもよい。また、インテークドア21の開閉により、外気導入の有無が切り替えられる構成である場合には、外気導入が行われている期間のみ、図3の制御処理が繰り返し実行されるように構成してもよい。
In addition, when the vehicle air conditioner is configured to be able to switch between the operation and stop of the ventilation operation (drive of the fan 12), the control process of FIG. 3 is repeatedly executed only during the operation of the ventilation operation. You may comprise. Further, in the case where the presence / absence of outside air introduction is switched by opening / closing the
この制御処理が開始されると、制御部26は、先ず、温度センサ24および湿度センサ25のセンサ信号を入力して、顕熱交換器導入口温度(以下、「顕熱交入口温度」という)Tiと顕熱交換器導入口湿度(以下、「顕熱交入口湿度」という)Raとを取得する。そして、制御部26は、顕熱交入口温度Tiと顕熱交入口湿度Raとから露点温度Tdを算出する(ステップS11)。同時に、制御部26は、温度センサ23のセンサ信号を入力して、外気温度Toも取得する。
When this control process is started, the
続いて、制御部26は、外気温度Toと露点温度Tdとを比較して(ステップS12〜S14)、この比較結果に基づきエバポレータ排気導入ドア20の開度Vaを調整する(ステップS15〜S18)。
Subsequently, the
次に、制御部26は、外気温度Toから露点温度Tdを減算した値(外気温度Toと露点温度Tdとの温度差)が任意の温度T1より高いと判定すれば(ステップS12の“Yes”)、エバポレータ排気導入ドア20を比較的大きな一定量(Vy)だけ閉じる(ステップS18)。
Next, the
また、制御部26は、外気温度Toから露点温度Tdを減算した値が0から任意の温度T1の間であると判定すれば(ステップS13の“Yes”)、エバポレータ排気導入ドア20を比較的小さな一定量(Vx)だけ閉じる(ステップS17)。
In addition, if the
また、制御部26は、外気温度Toから露点温度Tdを減算した値が−T2(T2は任意の温度)から0の間であると判定すれば(ステップS14の“Yes”)、エバポレータ排気導入ドア20の開度Vaを変化させない(ステップS16)。
If the
また、制御部26は、外気温度Toから露点温度Tdを減算した値が−T2以下であると判定すれば(ステップS14の“No”)、エバポレータ排気導入ドア20を一定量(Vz)だけ開く。
If the
このようなエバポレータ排気導入ドア20の開度Vaの調整により、顕熱交換器11に露もしくは霜が発生しやすい条件のときには、エバポレータ排気導入ドア20は次第に開かれて、エバポレータ13によって除湿、冷却された空気(エバポレータ排気)の導入量が増やされる。例えば、外気温度Toが露点温度Tdより一層低いときにはエバポレータ排気導入ドア20が開かれ、外気温度Toが露点温度Tdより少し低いときにはエバポレータ排気導入ドア20はゆっくり開かれていく。
By adjusting the opening degree Va of the evaporator
すなわち、外気温度Toが所定温度(露点温度Td)より低い場合(ステップS13の“No”)、外気温度Toと露点温度Tdとの温度差が大きくなるのに応じて、エバポレータ排気導入ドア20が開かれ、排気の量を多くする方向へ制御する。
That is, when the outside air temperature To is lower than the predetermined temperature (dew point temperature Td) (“No” in step S13), the evaporator
ここで、エバポレータ排気導入ドア20がエバポレータ13の排気(エバポレータ排気)の導入量を増やし過ぎると、車内から導入された内気の温度が低下し、顕熱交換器11の効率も低下してしまうので、エバポレータ排気の導入量を適度に抑えることが望ましい。
Here, if the evaporator
ステップS15〜S18でエバポレータ排気導入ドア20の開度を調整したら、制御部26は、この制御処理を終了する。そして、次の周期で、再び、この制御処理を開始する。
If the opening degree of the evaporator
このようなエバポレータ排気導入ドア20の開閉制御により、露点温度Tdを基準とした外気温度Toの相対温度が高いときには、エバポレータ排気の導入量が少なくされる。一方、上記外気温度Toの相対温度が低いときには、エバポレータ排気の導入量が多くされる。よって、エバポレータ13によって冷却された内気が車内から導入された内気と混合することにより、顕熱交換器11を通過する空気の絶対湿度および露点温度を低減し、顕熱交換器11に露または霜が溜まってしまうことが防止される。
By such opening / closing control of the evaporator
以上のように、実施の形態1の車両用空調装置によれば、外気温度と顕熱交換器11の導入口の露点温度との関係から、顕熱交換器11で露が発生しやすい条件のときに、エバポレータ13によって冷却された空気の導入量が多くなるようにエバポレータ排気導入ドア20が開閉される。従って、顕熱交換器11を通過する空気の絶対湿度および温度が適度に保たれて、顕熱交換器11に多くの露又は霜が溜まってしまうことを防止できる。よって、露又は霜によって顕熱交換器11が長い期間にわたって有効に使用できなくなるといった事態を回避できる。
As described above, according to the vehicle air conditioner of the first embodiment, the condition where dew is likely to be generated in the
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2における車両用空調装置の要部を示す原理図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a principle diagram showing a main part of the vehicle air conditioner in the second embodiment.
実施の形態2の車両用空調装置は、実施の形態1の車両用空調装置に対して、外気導入流路27と外気排出流路29の間にファン28及びエバポレータ13を備えた点で異なる。実施の形態1と同様の構成については同符号を付して詳細な説明を省略する。
The vehicle air conditioner according to the second embodiment is different from the vehicle air conditioner according to the first embodiment in that a
外気導入流路27は、その導入口が車外の空気の流入箇所に面している一方、送出側がファン28の吸入口に接続されている。ファン28の送風口はエバポレータ13に接続されている。
The outside
外気排出流路29は、その送出口が車外へ空気を排出できる箇所に面している。また、エバ排出口付近にエバポレータ排気導入流路19の導入口およびエバポレータ排気導入ドア20が設置されている。
The outside
実施の形態2の車両用空調装置は、実施の形態1と同様の動作により、顕熱交換器11に多くの露又は霜が溜まってしまうことを防止し、露又は霜によって顕熱交換器11が長い期間にわたって有効に使用できなくなるといった事態を回避できる。
The vehicle air conditioner according to the second embodiment prevents a large amount of dew or frost from accumulating in the
以上、本発明の各実施の形態について説明した。 The embodiments of the present invention have been described above.
なお、実施の形態1および実施の形態2では、外気温度Toから露点温度Tdを減算した値を用いたが、この露点温度Tdに替えて、顕熱交換器導入口温度(顕熱交入口温度Ti)を用いることが可能である。また、この露点温度Tdに替えて、水の凍結温度を用いることも可能である。水の凍結温度は気圧等で変化する。 In the first and second embodiments, a value obtained by subtracting the dew point temperature Td from the outside air temperature To is used. However, instead of the dew point temperature Td, the sensible heat exchanger inlet temperature (sensible heat inlet temperature) Ti) can be used. In addition, the freezing temperature of water can be used instead of the dew point temperature Td. The freezing temperature of water changes with atmospheric pressure.
顕熱交入口温度Ti、もしくは、水の凍結温度を露点温度Tdに替えて用いることができるのは、これら温度が、露または霜が発生することを予測するための基準の温度となり得るものであるからである。 The sensible heat inlet temperature Ti or the freezing temperature of water can be used in place of the dew point temperature Td because these temperatures can serve as reference temperatures for predicting the occurrence of dew or frost. Because there is.
なお、上記実施の形態では、エバポレータ排気導入ドア20として、ドアの開閉により流量を変更する形態を採用した例をとって説明したが、エバポレータ排気導入ドア20は、例えば様々な弁に採用されている公知の形態を適用することができる。
In the above-described embodiment, the evaporator
また、上記実施の形態では、熱交換器として、顕熱交換器を適用した構成を例にとって説明したが、全熱交換器を適用した構成を採用することもできる。 Moreover, although the said embodiment demonstrated as an example the structure which applied the sensible heat exchanger as a heat exchanger, the structure which applied the total heat exchanger is also employable.
その他、エバポレータ排気導入ドア20を開閉する条件および開閉量など、実施の形態で示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
In addition, the details shown in the embodiment, such as the conditions for opening and closing the evaporator
本発明は、車両に搭載される換気装置または冷暖房装置に適用できる。 The present invention can be applied to a ventilator or an air conditioner mounted on a vehicle.
11 顕熱交換器
12、28 ファン
13 エバポレータ
14 ヒーター
15 内気導入流路
16 内気排出流路
17、27 外気導入流路
18 送風流路
19 エバポレータ排気導入流路
20 エバポレータ排気導入ドア
21 インテークドア
22 温風切替ドア
23、24 温度センサ
25 湿度センサ
26 制御部
29 外気排出流路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1流路に車室内から送出される内気を導く第1風路と、
空気を冷却する冷却用熱交換器と、
前記冷却用熱交換器の排気を前記第1風路に導く第2風路と、
前記第1風路に導入される前記排気の量を開度により変更可能な流量変更部と、
車外の外気温度と所定温度との温度差に基づいて前記流量変更部の開度を制御する制御部と、
を具備する車両用空調装置。 A heat exchanger having a first channel and a second channel and exchanging heat between the air flowing through the first channel and the air flowing through the second channel;
A first air passage for guiding the inside air sent from the passenger compartment to the first passage;
A cooling heat exchanger for cooling the air;
A second air passage for guiding the exhaust of the heat exchanger for cooling to the first air passage;
A flow rate changing unit capable of changing an amount of the exhaust gas introduced into the first air passage according to an opening;
A control unit for controlling the opening of the flow rate changing unit based on a temperature difference between an outside air temperature outside the vehicle and a predetermined temperature;
A vehicle air conditioner comprising:
請求項1記載の車両用空調装置。 When the outside air temperature is lower than the predetermined temperature, the control unit opens the flow rate changing unit in a direction to increase the amount of the exhaust gas as the temperature difference between the outside air temperature and the predetermined temperature increases. To control the
The vehicle air conditioner according to claim 1.
請求項1記載の車両用空調装置。 The predetermined temperature is a dew point temperature at the inlet of the heat exchanger.
The vehicle air conditioner according to claim 1.
請求項1記載の車両用空調装置。 The predetermined temperature is a temperature at an inlet of the heat exchanger.
The vehicle air conditioner according to claim 1.
請求項1記載の車両用空調装置。 The predetermined temperature is a freezing temperature of water.
The vehicle air conditioner according to claim 1.
請求項1又は2記載の車両用空調装置。
The heat exchanger is a sensible heat exchanger,
The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2.
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