JP2013220742A

JP2013220742A - 車両用空調装置

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Publication number: JP2013220742A
Application number: JP2012093816A
Authority: JP
Inventors: Junji Yamada; 淳司山田; Shin Nishida; 伸西田; Takashi Danjo; 貴志檀上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-28
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: JP5796535B2

Abstract

【課題】アイドルストップ車両用の空調装置において、蒸発器からの臭いの発生開始により制限されるアイドルストップ時間を延ばすこと。
【解決手段】アイドルストップ車両に用いられる空調装置が、冷媒圧縮機１１と、蓄冷手段を備える蒸発器１５と、蒸発器を収容するＨＶＡＣユニット２０であって、蒸発器に供給されて冷媒と熱交換する吸込み空気として内気を利用する内気モードと外気を利用する外気モードの二つの吸込空気モードのいずれかで運転されるＨＶＡＣユニットと、電子制御装置５０，１５０と、を具備しており、電子制御装置は、車両のアイドルストップにより該空調装置の運転中に冷媒圧縮機が停止されたとき、蒸発器表面に付着していた凝縮水の蒸発に伴い発生する臭いの発生開始を遅らせることに有利に働くようにＨＶＡＣユニットの吸込空気モードを選択する。
【選択図】図４

Description

本発明は、アイドルストップ車両用の、蓄冷手段を備える車両用空調装置に関する。

近年、信号待ち等の車両停止中にエンジンを停止することにより燃費の向上を図るアイドルストップ車両が増加する傾向にある。空調用の圧縮機がエンジンにより駆動される車両の場合、アイドルストップ中に圧縮機が停止している間においても乗員の快適性を損なうことがないようにすることが求められる。

このため、空調装置の蒸発器に蓄冷機能をもたせ、車両走行中に蓄えた冷熱を車両停止中に放出する蓄冷機能付き空調装置がアイドルストップ車両に採用されており、そのような空調装置として例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の空調装置においては、アイドルストップ中の蒸発器の温度上昇を抑えて、乗員が空調感を感じる時間を延ばすために、熱負荷の低い空気が蒸発器に供給されるように空調装置のＨＶＡＣユニットの内外気切替え制御が行われる。

特開２００２−３０１９２８号公報

車両のアイドルストップ時の空調課題として、前述した温度に関する空調感の悪化に加えて臭い発生も考慮されなければならない。臭い発生は、蒸発器に付着していた凝縮水の蒸発に伴って発生する。臭い発生は、アイドルストップ時の圧縮機停止に伴い、蒸発器の表面温度が上昇して吸込み空気の湿球温度より高くなった時点で開始される。ここで、特許文献１におけるように熱負荷の低い空気を優先して内外気を切り替えると、例えば春秋の中間季節において低温度かつ低湿度の外気を取り入れた場合、その空気の湿球温度が低いため臭い発生までの時間が短くなるという問題が生じていた。また、この臭いの発生を回避するために、圧縮機及びエンジンの再起動が必要となるので、アイドルストップ時間が制限されていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、アイドルストップ車両用の空調装置において、蒸発器からの臭いの発生開始により制限されるアイドルストップ時間を延ばすことを目的とする。

前述した課題を解決するため、本発明は、アイドルストップ車両に用いられる空調装置であって、冷媒圧縮機（１１）と、蓄冷手段を備える蒸発器（１５）と、前記蒸発器（１５）を収容するＨＶＡＣユニット（２０）であって、前記蒸発器（１５）に供給されて冷媒と熱交換する吸込み空気として内気を利用する内気モードと外気を利用する外気モードの二つの吸込空気モードのいずれかで運転されるＨＶＡＣユニット（２０）と、電子制御装置（５０，１５０）と、を具備する車両用空調装置であって、前記電子制御装置（５０，１５０）は、車両のアイドルストップにより該空調装置の運転中に前記冷媒圧縮機（１１）が停止されたとき、前記蒸発器（１５）表面に付着していた凝縮水の蒸発に伴い発生する臭いの発生開始を遅らせることに有利に働くように前記ＨＶＡＣユニット（２０）の前記吸込空気モードを選択する、車両用空調装置を提供する。

これによると、アイドルストップされたときに、臭いの発生開始を遅らせることに有利に働くようにＨＶＡＣユニットの吸込空気モードの選択がなされるので、臭いの発生開始により制限されるアイドルストップ時間を延長することが可能になる。

本発明では、前記電子制御装置（５０）は、車両のアイドルストップにより該空調装置の運転中に冷媒圧縮機（１１）が停止されたときは常に内気モードを選択してよい。

このように、アイドルストップ時には常に内気吸込みモードを選択するという単純な制御であっても、それは、大部分の時間的割合において、外気モードを選択するよりも臭いの発生開始を遅らせることに有利に作用するので臭いの発生開始により制限されるアイドルストップ時間を延長することを可能にする。

本発明では、車両用空調装置が、前記内気の温度及び相対湿度を検出する内気温湿度検出手段（４１，４７）と、前記外気の温度及び相対湿度を検出する外気温湿度検出手段（４８）とをさらに具備し、前記電子制御装置（１５０）が、前記ＨＶＡＣユニット（２０）に関して予め得られた、吸込み空気の湿球温度と臭い発生開始時間との関係を表すグラフが記憶された記憶手段を有することが好適であり、前記電子制御装置（１５０）は、車両のアイドルストップにより該空調装置の運転中に冷媒圧縮機（１１）が停止されたとき、内気モードが選択されていた場合は、内気モードを継続し、外気モードが選択されていた場合は、前記内気温湿度検出手段（４１，４７）及び外気温湿度検出手段（４８）が測定した温湿度データから内気及び外気のそれぞれの湿球温度を算出し、前記算出された内気及び外気のそれぞれの湿球温度と前記グラフとに基づいて、内気と外気のうち臭い発生開始時間が長い方の吸込空気モードを選択してよい。

これによれば、測定された温湿度データから算出された内気及び外気のそれぞれの湿球温度と予め電子制御装置に保存されていたグラフとに基づいて臭い発生開始時間の遅い方の吸込空気モードを、内気及び外気の状態の如何に関わらず、選択することが可能になり、その結果、臭いの発生開始により制限されるアイドルストップ時間を延長することが可能にされる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の第１の実施形態による空調装置の全体システム構成図である。圧縮機停止後の、蒸発器を通過した吹出し空気温度の変化を模式的に示す説明図である。圧縮機停止後の、外気温度と臭い発生開始時間との関係を示すグラフであり、曲線Ａが第１の実施形態による空調装置の場合を示し、曲線Ｂが関連技術による空調装置の場合を示している。第１の実施形態による空調装置の電子制御装置により実行される内外気吸込み制御を表すフローチャートである。第１及び第２の実施形態によるＨＶＡＣユニットにおける吸込み空気の湿球温度と臭い発生開始時間との関係を表すグラフである。本発明の第２の実施形態による空調装置の全体システム構成図である。第２の実施形態による空調装置の電子制御装置により実行される内外気吸込み制御を表すフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態による車両用空調装置を、図１〜図５を参照して以下に説明する。
第１の実施形態による車両用空調装置は、アイドルストップ車両、即ち所定のアイドルストップ条件が成立すると車両のエンジン２を自動的に停止するアイドルストップを行うとともに、このアイドルストップ中に所定の再始動条件が成立するとエンジン２を自動的に再始動するアイドルストップ車両に搭載されるものであって、冷凍サイクル装置１０とＨＶＡＣユニット２０と電子制御装置５０とを具備している。

冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、受液器１４、蒸発器１５、及びそれらを接続して冷媒を循環させる管路１６を具備しており、蒸発器１５において冷媒が周囲空気から吸熱した熱を凝縮器１２において放出する冷凍サイクル運転を行う。

圧縮機１１は、ベルト３及び電磁クラッチ４を介して車両のエンジン２の動力により駆動されるものであり、このためエンジン２がアイドルストップにより停止されると圧縮機１１も停止される。

蒸発器１５は、いずれも図示されないが、冷媒が内部を通る複数の冷媒管路とこれら冷媒管路の間に設けられた熱交換用のコルゲートフィンと、やはり複数の冷媒管路の間に配置された複数の蓄冷手段とを具備している。蓄冷手段は、熱伝導率の高いアルミニウム合金製の容器と、その中に封入されたパラフィンとから構成されており、この蓄冷手段の作用により圧縮機１１の停止から乗員が不快な温熱感を感じるまでの時間が延長される。

ＨＶＡＣユニット２０は、車室の冷房、暖房、除湿、換気、又はそれらの組合せのために空調用空気を吸い込んで車室側に放出できるように、そのケーシング２１の内部に温水式ヒータコア２２、ブロワ２３等を具備し、また冷凍サイクル装置１０の蒸発器１５を収容している。前記ブロワ２３は蒸発器１５の上流側に配置され、温水式ヒータコア２２は下流側に配置されている。

ケーシング２１は、内気取入口２４及び外気取入口２５の二つの空気取入口と、それらを開閉する内外気切替ドア２６とをブロワ２３の上流側に有している。内外気切替ドア２６は電子制御装置５０からの指示によって図示しないサーボモータを介して駆動されて開閉される。従ってＨＶＡＣユニット２０は、吸込み空気に車室内空気即ち内気を利用する内気モード及び外気を利用する外気モードの何れかの吸込空気モードで運転され、そのモードは内外気切替ドア２６の開閉によって選択され得る。

ヒータコア２２は、エンジン２の冷却水を熱源として蒸発器１５を通過した空気を加熱するように蒸発器１５の下流側に配置されているが、ケーシング２１にはヒータコア２２を通過しない空気のバイパス流路２７とその流路を開閉するミキシングドア２８も設けられている。

ケーシング２１の下流側には車室に空調された空気を放出するための複数の放出口である、デフロスタ開口部２９、フェイス開口部３１、及びフット開口部３２が形成されており、それらは、それぞれフロントガラスの内面、乗員の顔、及び乗員の足元に向けて空調された空気を吹き出すことができる。

第１の実施形態の車両用空調装置は、車室内空気温度Ｔｒを検知する内気温度センサ４１、車室外空気温度Ｔａｍを検出する外気温度センサ４２、及び蒸発器吹出し空気温度Ｔｅを検出する蒸発器吹出し空気温度センサ４３を更に備えており、これら温度センサはサーミスタから構成されていて検出した温度データが電子制御装置５０の入力回路に入力されるように電子制御装置５０と電気的に接続されている。

電子制御装置５０には、前述の温度センサの他にも空調制御のために、日射量Ｔｓ、エンジン冷却水温度Ｔｃ等を検出するセンサ群４４，４５から検出信号が入力される。また、車室内計器盤近くに設置された空調制御パネルに設けられて乗員によって手動操作される操作スイッチ群４６からの操作信号も電子制御装置５０に入力される。

また、電子制御装置５０は、図示しないエンジン用電子制御装置にも接続されており、エンジン用電子制御装置から車両のエンジン２の回転数信号、車速信号等が入力される。

次に、蒸発器１５からの臭いの発生のメカニズムを説明すると共に、関連技術による車両用空調装置と比較しながら、第１の実施形態による車両用空調装置の作動について図２及び図３を参照して説明する。

図２は圧縮機１１の停止後の蒸発器１５を通過した吹出し空気温度の変化を模式的に示したものである。この図に示されるように、車両がアイドルストップされて圧縮機１１が時間ｔ₀にて停止すると、吹出し空気温度が上昇し始め時間ｔ₁において吸込み空気の湿球温度に等しい温度Ｔ１に達するＡ点において蒸発器１５の表面に付着していた凝縮水が蒸発し始め、このとき凝縮水に溶解していた臭い成分の放出も開始される。

そして時間ｔ₁からｔ₂までの間は吹出し空気温度は上昇することなくほぼ温度Ｔ１のまま推移する。これは蒸発器１５表面での凝縮水の蒸発による吸熱量（潜熱）に見合った温度まで蒸発器吸込み空気温度が低下して、凝縮水の蒸発潜熱と蒸発器吸込み空気の温度低下がほぼバランスするためである。また、時間ｔ₂のＢ点において凝縮水が完全に蒸発するとき臭いの成分の放出が強まる。時間ｔ₂の後、蒸発器吹出し空気温度は再び上昇し始める。

一方、図３は、アイドルストップ時における、外気温度と臭い発生開始時間との関係を示すグラフである。ここで、臭い発生開始時間は、圧縮機停止時ｔ₀から吹出し空気温度が吸い込み空気の湿球温度に等しい温度Ｔ１に達するまでの測定された時間ｔ₁に等しい。図中の曲線Ａは、外気温度２５°Ｃ以上で内気が吸込み空気として利用され、外気温度２５°Ｃ未満でも内気が吸込み空気として利用される第１の実施形態による空調装置で得られた臭い発生開始時間を表す曲線である。一方、曲線Ｂは、外気温度２５°Ｃ以上で内気が吸込み空気として利用され、外気温度２５°Ｃ未満で外気が吸込み空気として利用される関連技術による空調装置で得られた臭い発生開始時間を表す曲線である。

図３において、外気が吸込み空気である場合、その吸込み空気の温度は表示された外気温度に５°Ｃプラスした温度とした。これはエンジン２の発熱の影響を考慮したためである。またその吸込空気の相対湿度は５０％で、流量は１８０ｍ³／ｈで一定である。また、内気が吸込み空気である場合、その吸込み空気は温度２８°Ｃ、相対湿度３５％、及び流量１８０ｍ³／ｈで一定である。

外気温度が約１６°Ｃ以上においては、曲線ＡとＢはほぼ重なり、共に比較的長い臭い発生開始時間を有する。外気温度が約１６°Ｃ未満においては、曲線Ａはほぼ一定の比較的長い臭い発生開始時間を有するのに対して、曲線Ｂは温度の低下と共に臭い発生開始時間が顕著に減少してゆく。これは、外気の湿球温度が温度の低下にともなって低下するためである。

このように、第１の実施形態の装置の場合、外気温度が２５°Ｃ未満の場合も、比較的高い湿球温度を有する内気が吸込み空気として利用されるので、曲線Ａに示されるように、外気温度が約１６°Ｃ未満の場合に、曲線Ｂに比較するとはるかに長い臭い発生開始時間及び従ってアイドルストップ時間を得ることができる。

上述した第１の実施形態による空調装置の電子制御装置５０により実行される内外気吸込み制御をフローチャートで示すと図４のようになる。このフローチャートの処理は車両がアイドルストップされたときにスタートして、ステップ１０に進む。

ステップ１０において、アイドルストップしたときのＨＶＡＣユニット２０における吸込空気モードが外気モードであるか否かが判定され、外気モードでない場合、即ち内気モードである場合はステップ２０に進み内気モードを継続しリターンに進む。

一方、ステップ１０において外気モードであると判定された場合は、ステップ３０に進む。ここでＨＶＡＣユニット２０の内気取入口２４が開放するように内外気切替ドア２６を駆動することにより内気モードに切り換え、そしてリターンに進む。

第１の実施形態の空調装置ではこのように、アイドルストップ時には常に内気モードが選択されるようにＨＶＡＣユニット２０が制御される。

ところで、図３の曲線Ｂは外気に基づく吸込み空気の相対湿度が５０％で一定の場合に得られたものである。ところが、実際の外気は相対湿度が変化するので、場合によっては外気による吸込み空気の方が内気による吸込み空気よりも臭い発生時間が長くなることがある。この問題について図５のグラフを参照して以下に説明する。

図５のグラフは、吸込み空気の湿球温度と臭い発生開始時間との関係を表すものであり、ＨＶＡＣユニット２０を使って得られたデータを基にして作成されたものである。ここで、圧縮機１１の停止時ｔ₀から吹出し空気温度が吸込み空気の湿球温度に達するまでの時間ｔ₁を臭い発生開始時間としている。このグラフによると、吸込み空気の湿球温度が１５°Ｃのとき臭い発生開始時間の最大値が得られ、その値は図では示されないが約５０秒である。

ところで内気は温度２８°Ｃで相対湿度３５％であるのでその湿球温度は１７．６°Ｃであり、そのときの図５における臭い発生開始時間は最大値よりやや低下した値である。従って外気由来の吸込み空気の湿球温度が例えば１５°Ｃであるとすると、それは内気による吸込み空気より長い臭い発生開始時間を有する。但し、外気由来の吸込み空気の温度を外気温度プラス５°Ｃとした場合、湿球温度１５°Ｃの外気条件は、温度１３°Ｃ前後で高湿度（９０±１０％Ｒｈ）の場合、２０°Ｃ前後で中湿度（４５±１０％Ｒｈ）の場合、２５°Ｃ前後で低湿度（２５±５％Ｒｈ）の場合に限られる。

上述したように、湿球温度１７．６°Ｃの内気吸込み時より外気吸込み時の方が臭い発生開始時間が長くなる条件があるとしてもその時間的割合は限られていること、及びそのときの臭い発生開始までの時間差は図５から分かるように小さいことから、第１の実施形態の車両用空調装置においてアイドルストップ中は内気モードを選択するという制御は、全体的に見れば臭い発生開始時間を遅らせることに有利に作用するといえる。

また、第１の実施形態の車両用空調装置は、前述した制御のために新たに温度センサ又は湿度センサを備える必要がないことも特筆されるべきである。

次に、本発明の第２の実施形態による車両用空調装置について、図６及び図７を参照して以下に説明する。
第２の実施形態の車両用空調装置は、第１の実施形態の車両用空調装置に加えて、車室内空気の相対湿度ＲＨｒを検出する内気湿度センサ４７と、蒸発器の直前に配置されて吸込み空気の温度及び湿度を検出する吸込み空気温湿度センサ４８とを更に備えていて、それらのセンサは検出した温度及び／又は湿度データが電子制御装置１５０の入力回路に入力されるように電子制御装置１５０と電気的に接続されている。電子制御装置１５０は、内気湿度センサ４７と内気温度センサ４１とから得られた湿度及び温度測定データから内気湿球温度を算出し、また同様に、外気吸込みモードのときに吸込み空気温湿度センサ４８から得られた温湿度測定データから外気の湿球温度を算出するように構成されている。このため、本実施形態では、吸込み空気温湿度センサ４８は外気温湿度検出手段として働いている。

また、第２の実施形態の電子制御装置１５０は、ＨＶＡＣユニット２０を使って得られたデータを基にして作成された図５のグラフの記憶されたＲＯＭ等の記憶手段（図示せず）を有している。したがってこのことにおいても第１の実施形態の電子制御装置５０と異なっているがその他の構成は同様である。

次に、アイドルストップ時において、第２の実施形態による空調装置の電子制御装置１５０により実行される内外気吸込み制御について、図７のフローチャートを参照して説明する。

図７のフローチャートの処理は、車両がアイドルストップされたときにスタートして、最初にステップ１１０に進む。

ステップ１１０においてアイドルストップしたときの吸込空気モードが外気モードであるか否かが判定され、内気モードが選択されていたと判定された場合は、ステップ１２０に進み内気モードを継続して、リターンに進む。

これに対して、ステップ１１０において外気モードが選択されていたと判定された場合はステップ１３０に進み、そこで、内気湿球温度と、吸込み空気即ちこの場合外気の湿球温度とを算出し、内気吸込みの場合と外気吸込の場合のどちらが図５のグラフにおいて臭い発生開始時間が長いかを判定する。

ステップ１３０において、内気吸込みの場合の臭い発生開始時間が外気吸込みの場合よりも長いと判定された場合、ステップ１４０に進み、吸込空気モードを内気モードに切り替えて、リターンに進む。

これに対して、ステップ１３０において内気吸込みの場合の臭い発生開始時間が外気吸込みの場合よりも短いと判定されたの場合、ステップ１５０に進み外気モードが継続されてリターンに進む。

第２の実施形態による空調装置によると、内気及び外気の状態の如何に関わらず算出された内気及び外気の湿球温度と図５のグラフが利用されて臭い発生時間の長い方の吸込空気モードを選択することが可能になる。

（その他の実施形態）
第２の実施形態では、ＨＶＡＣユニット２０内で蒸発器１５の前に配置された吸込み空気温湿度センサ４８が外気モードのときに検出した温湿度データを利用して外気湿球温度が算出されたが、ＨＶＡＣユニット２０の外側の外気の流路に温湿度センサを配置して、そのセンサから得られた温湿度データから外気湿球温度を求めることも可能である。

２エンジン
１０冷凍サイクル装置
１１冷媒圧縮機
１２凝縮器
１５蒸発器
２０ＨＶＡＣユニット
２１ケーシング
２３ブロワ
２４内気取入口
２５外気取入口
２６内外気切替ドア
４３蒸発器吹出し空気温度センサ
５０電子制御装置

Claims

アイドルストップ車両に用いられる車両用空調装置であって、
冷媒圧縮機（１１）と、
蓄冷手段を備える蒸発器（１５）と、
前記蒸発器（１５）を収容するＨＶＡＣユニット（２０）であって、前記蒸発器（１５）に供給されて冷媒と熱交換する吸込み空気として内気を利用する内気モードと外気を利用する外気モードの二つの吸込空気モードのいずれかで運転されるＨＶＡＣユニット（２０）と、
電子制御装置（５０，１５０）と、を具備する車両用空調装置であって、
前記電子制御装置（５０，１５０）は、車両のアイドルストップにより該空調装置の運転中に前記冷媒圧縮機（１１）が停止されたとき、前記蒸発器（１５）表面に付着していた凝縮水の蒸発に伴い発生する臭いの発生開始を遅らせることに有利に働くように前記ＨＶＡＣユニット（２０）の前記吸込空気モードを選択することを特徴とする、車両用空調装置。
前記電子制御装置（５０）は、車両のアイドルストップにより該空調装置の運転中に冷媒圧縮機（１１）が停止されたときは常に内気モードを選択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。
前記内気の温度及び相対湿度を検出する内気温湿度検出手段（４１，４７）と、前記外気の温度及び相対湿度を検出する外気温湿度検出手段（４８）と、をさらに具備し、
前記電子制御装置（１５０）が、前記ＨＶＡＣユニット（２０）に関して予め得られた、吸込み空気の湿球温度と臭い発生開始時間との関係を表すグラフが記憶された記憶手段を有する、請求項１に記載の車両用空調装置であって、
前記電子制御装置（１５０）は、
車両のアイドルストップにより該空調装置の運転中に冷媒圧縮機（１１）が停止されたとき、
内気モードが選択されていた場合は、内気モードを継続し、
外気モードが選択されていた場合は、前記内気温湿度検出手段（４１，４７）及び外気温湿度検出手段（４８）が測定した温湿度データから内気及び外気のそれぞれの湿球温度を算出し、前記算出された内気及び外気のそれぞれの湿球温度と前記グラフとに基づいて、内気と外気のうち臭い発生開始時間が長い方の吸込空気モードを選択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。