JP3540858B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ヒートポンプにより車室内の除湿冷房を行う車両用空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５にはこの種従来の車両用空気調和装置の全体構成を示してある。同図において、１は能力可変型の電動圧縮機、２は室外熱交換器、３は室内吸熱器、４は室内放熱器、５，６は感温式の膨張弁、７〜１０は電磁弁、１１，１２は逆止弁、１３は受液器であり、これら機器は冷媒管路により接続されて冷暖房兼用のヒートポンプを構成している。１４は室外熱交換器２に対向配置された熱交換ファン、１５は室外熱交換器２のフィン間温度を検出する温度センサ、１６は室内吸熱器３の出口温度を検出する温度センサ、１７は室内放熱器４の出口温度を検出する温度センサ、１８は空調ダクト、１９はブロアファン、２０は吸入空気切替ダンパ、２１はエアミックスダンパであり、上記の室内吸熱器３と室内放熱器４は空調ダクト１８内に配置されている。
【０００３】
この車両用空気調和装置は、電磁弁７〜１０の切り替えにより冷房、除湿冷房、暖房、除湿暖房の４つのモード運転を可能としている。ちなみに、下記の目標吹出温度はＴＡＯ＝Ｋｓ・Ｔｓ−Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｒａｄ・Ｔｒａｄ＋Ｃに基づいて算出されたもので、同式中のＫｓは設定温度係数、Ｔｓは設定温度、Ｋｒは内気温度係数、Ｔｒは内気温度、Ｋａｍは外気温度係数、Ｔａｍは外気温度、Ｋｒａｄは日射量係数、Ｔｒａｄは日射量、Ｃは定数である。
【０００４】
冷房モードの運転は、電磁弁７，８を閉じ、且つ電磁弁９，１０を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁９を介して室外熱交換器２に流れ込み、逆止弁１１，受液器１３，電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全閉位置（図中下側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【０００５】
除湿冷房モードの運転は、電磁弁８を閉じ、且つ電磁弁７，９，１０を開けることにより実行される。図中破線矢印で示すように、圧縮機１からの吐出冷媒の一部は電磁弁９を介して室外熱交換器２に流れ込み、吐出冷媒の他部は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、夫々逆止弁１１，１２を介して受液器１４に流れ込み、電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は室内放熱器４の出口温度（ＭＩＸ・Ｓ）と目標吹出温度ＴＡＯとの比率に基づいて全閉と全開の間でその開度を制御され、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口温度が予め設定された目標除湿温度になるように圧縮機１の回転数が制御される。
【０００６】
暖房モードの運転は、電磁弁９，１０を閉じ、且つ電磁弁７，８を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、逆止弁１２，受液器１３及び膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込んで電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全開位置（図中上側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【０００７】
除湿暖房モードの運転は、電磁弁９を閉じ、電磁弁７，８，１０を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、逆止弁１２及び受液器１３を通過して分流され、冷媒の一部は電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻り、冷媒の他部は膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込んで電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全開位置（図中上側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【０００８】
ここで、上記の除湿冷房運転時における熱交換ファン１４の風量制御について説明する。図６に示すように、この熱交換ファン１４は、室外熱交換器２のフィン間温度で規定された３つの送風モード、詳しくは最大風量が得られるモードＭ１と、最大風量の約１／２の風量が得られるモードＭ２と、送風停止のモードＭ３によってその運転を制御されている。つまり、フィン間温度がＴ３よりも高い温度からＴ２に至るまではモードＭ３（最大風量）が選択され、フィン間温度がＴ２からＴ１に至るまではモードＭ２（中間風量）が選択され、フィン間温度がＴ１まで低下した時点でモードＭ３（送風停止）が選択されるように駆動制御される。また、フィン間温度がＴ１からＴ２に至るまではモードＭ３（送風停止）が選択され、フィン間温度がＴ２からＴ３に至るまではモードＭ２（中間風量）が選択されるように駆動制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の車両用空気調和装置では、除湿冷房運転時における熱交換ファン１４の風量を室外熱交換器２のフィン間温度のみで制御しているため、車両運転状況等により室外熱交換器２と室内放熱器４の能力バランスが崩れて室内放熱器４の熱放出能力が不足することがあり、この結果、車室内への吹出空気温度に変動を生じる。例えば、車両走行時は車両停止時に比べて室外熱交換器２に外気が多く流れ込むため、熱交換ファン１４が停止していても室外熱交換器２の熱放出能力は過剰となりこの影響で室内放熱器４に能力不足を生じてしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、室内放熱器における能力不足を解消して、除湿冷房運転時に安定した吹出空気温度を得ることができる車両用空気調和装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、室外熱交換器及びその熱交換ファンと室内吸熱器と室内放熱器と室内放熱器の空気通過量を可変するエアミックスダンパを備え、室外熱交換器と室内放熱器で放熱作用を室内吸熱器で吸熱作用を夫々発揮させることによって車室内の除湿冷房を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置において、除湿冷房運転時に前記室内放熱器の出口温度が目標吹出温度となるように前記エアミックスダンパの開度を調節する吹出温度制御手段と、エアミックスダンパが全開ではないときに、室外熱交換器に流れ込む冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力の低下に合わせて前記熱交換ファンの風量を減少させる風量制御手段とを設けた、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、室外熱交換器及びその熱交換ファンと室内吸熱器と室内放熱器と室内放熱器の空気通過量を可変するエアミックスダンパを備え、室外熱交換器と室内放熱器で放熱作用を室内吸熱器で吸熱作用を夫々発揮させることによって車室内の除湿冷房を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置において、除湿冷房運転時に前記室内放熱器の出口温度が目標吹出温度となるように前記エアミックスダンパの開度を調節する吹出温度制御手段と、エアミックスダンパが全開で、且つ放熱器出口温度が目標吹出温度よりも低くなったときに両者の温度差を検出する温度差検出手段と、前記温度差の増加に合わせて前記熱交換ファンの風量を減少させ、温度差が所定の温度以上の時には熱交換ファンの送風を停止する風量制御手段とを設けた、ことを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２記載の車両用空気調和装置において、除湿冷房運転時に室外熱交換器に流れ込む冷媒の量を可変する流量調整手段と、エアミックスダンパが全開で、且つ熱交換ファンの送風が停止されたときに前記流量調整手段の絞り込みを行う流量制御手段を設けた、ことを特徴としている。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明では、除湿冷房運転時に室外熱交換器に流れ込む冷媒の圧力が低下すると、該圧力の低下に合わせて熱交換ファンの風量が減少し、これにより室外熱交換器の熱放出能力が抑制されて室内放熱器の能力不足が解消される。
【００１５】
請求項２の発明では、除湿冷房運転時にエアミックスダンパが全開で、且つ放熱器出口温度が目標吹出温度よりも低くなって両者の温度差が増加すると、該温度差の増加に合わせて熱交換ファンの風量が減少し、これにより室外熱交換器の熱放出能力が抑制されて室内放熱器の能力不足が解消される。
【００１６】
請求項３の発明では、エアミックスダンパが全開で、且つ熱交換ファンの送風が停止されると、流量調整弁が絞り込まれて室外熱交換器に流れ込む冷媒量が低減し、該冷媒量の低減によって室外熱交換器の熱放出放出能力が抑制され、室内放熱器の能力不足が解消される。他の作用は請求項２の発明と同様である。
【００１７】
【実施例】
図１には本発明による車両用空気調和装置の全体構成を示してある。実施例装置と図５に示した従来装置との相違点は、フィン間温度を検出する温度センサ１５を除外した点と、開閉式の電磁弁９に代えてモータ駆動の流量調整弁２２を用いた点と、圧縮機１から室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力を検知する圧力センサ２３を設けた点と、圧縮機１から室内放熱器４に流れ込む冷媒の圧力を検知する圧力センサ２４を設けた点にある。他の構成は従来装置と同じであるため同一符号を用いてその説明を省略する。
【００１８】
この車両用空気調和装置は、従来装置と同様に、電磁弁７〜１０の切り替えにより冷房、除湿冷房、暖房、除湿暖房の４つのモード運転を可能としている。ちなみに、下記の目標吹出温度はＴＡＯ＝Ｋｓ・Ｔｓ−Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｒａｄ・Ｔｒａｄ＋Ｃに基づいて算出されたもので、同式中のＫｓは設定温度係数、Ｔｓは設定温度、Ｋｒは内気温度係数、Ｔｒは内気温度、Ｋａｍは外気温度係数、Ｔａｍは外気温度、Ｋｒａｄは日射量係数、Ｔｒａｄは日射量、Ｃは定数である。
【００１９】
冷房モードの運転は、電磁弁７，８を閉じ、且つ電磁弁１０及び流量調整弁２２を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は流量調整弁２２を介して室外熱交換器２に流れ込み、逆止弁１１，受液器１３，電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全閉位置（図中下側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２０】
除湿冷房モードの運転は、電磁弁８を閉じ、且つ電磁弁７，１０及び流量調整弁２２を開けることにより実行される。図中破線矢印で示すように、圧縮機１からの吐出冷媒の一部は流量調整弁２２を介して室外熱交換器２に流れ込み、吐出冷媒の他部は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、夫々逆止弁１１，１２を介して受液器１４に流れ込み、電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は室内放熱器４の出口温度（ＭＩＸ・Ｓ）と目標吹出温度ＴＡＯとの比率に基づいて全閉と全開の間でその開度を制御され、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口温度が予め定められた目標除湿温度になるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２１】
暖房モードの運転は、電磁弁１０及び流量調整弁２２を閉じ、且つ電磁弁７，８を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、逆止弁１２，受液器１３及び膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込んで電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全開位置（図中上側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２２】
除湿暖房モードの運転は、流量調整弁２２を閉じ、電磁弁７，８，１０を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、逆止弁１２及び受液器１３を通過して分流され、冷媒の一部は電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻り、冷媒の他部は膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込んで電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全開位置（図中上側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２３】
ここで、上記の除湿冷房運転時における熱交換ファン１４の風量制御について図２乃至図４を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図２には除湿冷房運転に係わる制御系構成を示してある。同図において、２５はマイクロコンピュータ構成の制御部で、温度センサ１６，１７及び圧力センサ２３，２４の検出信号に基づきメモリに格納した各種プログラムに従って各駆動部に制御信号を送出する。２６は圧縮機用の駆動部で、制御部２５からの制御信号に基づいてモータ１ａを駆動し圧縮機１の回転数を可変する。２７は熱交換ファン用の駆動部で、制御部２５からの制御信号に基づいてモータ１４ａを駆動し熱交換ファン１４の風量を可変する。２８はエアミックスダンパ用の駆動部で、制御部２５からの制御信号に基づいてモータ２１ａを駆動しエアミックスダンパ２１の開度を可変する。２９は流量調整弁用の駆動部で、制御部２５からの制御信号に基づいてモータ２２ａを駆動し流量調整弁２２の開度を可変する。
【００２５】
図３には除湿冷房運転時における熱交換ファン１４の風量制御フローを示してある。まず、エアミックスダンパ２１が全開であるか否かを判別し、エアミックスダンパ２１が全開でない場合には、室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力Ｐ１を圧力センサ２３によって検出する。そして、検出された圧力Ｐ１の値に応じて熱交換ファン１４の風量を決定し、該決定風量に基づいて熱交換ファン１４の風量調節を行う。
【００２６】
このときの圧力Ｐ１と風量との関係は図４（ａ）に示す通りであり、圧力Ｐ１の値がＰａ（規定圧力）とこれよりも高いＰｂの間にあるときは風量を最小風量ＭＩＮと最大風量ＭＡＸの間でリニアに増減させ、圧力Ｐ１の値がＰａ以下のときは最小風量ＭＩＮとし、圧力Ｐ１の値がＰｂ以上のときは最大風量ＭＡＸとする。熱交換ファン１４は上記の決定風量が得られるように駆動制御され、室外熱交換器２に対し送風を行う。
【００２７】
室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力Ｐ１は、該室外熱交換器２における熱放出能力によって変化する。つまり、室外熱交換器２の熱放出能力が過剰となりこの影響で室内放熱器４の熱放出能力が不足するような状況では、該能力不足に伴って室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力Ｐ１は低下する。依って、上記のように圧力Ｐ１の低下に合わせて熱交換ファン１４の風量を減少させれば、室外熱交換器２の熱放出能力を過不足のない適正なものとして所期の能力バランスを保つことができ、これにより室内放熱器４の能力不足を解消して除湿冷房運転時に安定した吹出空気温度を得ることができる。
【００２８】
一方、エアミックスダンパ２１が全開の場合には、室内放熱器４の出口温度ＭＩＸ・Ｓを温度センサ１７によって検出し、これを目標吹出温度ＴＡＯと比較する。そして、検出された放熱器出口温度ＭＩＸ・Ｓが目標吹出温度ＴＡＯよりも低い場合、つまり室内放熱器４の熱放出能力が不足している場合には、これら温度の差ΔＴを算出し、該ΔＴの値に応じて熱交換ファン１４の風量を決定し、該決定風量に基づいて熱交換ファン１４の風量調節を行う。
【００２９】
このときのΔＴと風量との関係は図４（ｂ）に示す通りであり、ΔＴが０〜Ｔａの間にあるときは今現在の風量ＰＡＱを基準風量として風量をΔＴの増加に応じてリニアに減少させ、ΔＴの値がＴａ以上の場合には風量を０（送風停止）とする。熱交換ファン１４は上記の決定風量が得られるように駆動制御され、室外熱交換器２に対し送風を行う。
【００３０】
エアミックスダンパ全開時における室内放熱器４の出口温度ＭＩＸ・Ｓは、該室内放熱器４の熱放出能力、換言すれば室外熱交換器２における熱放出能力によって変化する。つまり、室外熱交換器２の熱放出能力が過剰となりこの影響で室内放熱器４の熱放出能力が不足するように状況では、該能力不足に伴って室内放熱器４の出口温度ＭＩＸ・Ｓは目標吹出温度ＴＡＯよりも低下しΔＴは増加する。依って、上記のようにΔＴの増加に合わせて熱交換ファン１４の風量を減少させれば、室外熱交換器２の熱放出能力を過不足のない適正なものとして所期の能力バランスを保つことができ、これにより室内放熱器４の能力不足を解消して除湿冷房運転時に安定した吹出空気温度を得ることができる。
【００３１】
また、エアミックスダンパ全開時に熱交換ファン１４の送風が停止されてもΔＴが増加する場合には、流量調整弁２２の開度を全開からその１／２または１／３程度に絞り込み、室外熱交換器２に流れ込む冷媒量を低減させ、該冷媒量低減によって室外熱交換器２における熱放出能力を抑制して室内放熱器４の能力不足を解消する。
【００３２】
このように、本実施例によれば、除湿冷房運転時にエアミックスダンパ２１が全開でないときには、室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力Ｐ１に基づいて該室内熱交換器２の熱放出能力を判断し、室外熱交換器２の熱放出能力が過剰となり室内放熱器４の熱放出能力が不足するような状況では、圧力Ｐ１の低下に合わせて熱交換ファン１４の風量を減少させて室外熱交換器２の熱放出能力を過不足のない適正なものとし、これにより室内放熱器４の能力不足を解消して吹出空気温度を安定させることができる。
【００３３】
また、除湿冷房運転時にエアミックスダンパ２１が全開のときには、放熱器出口温度ＭＩＸ・Ｓと目標吹出温度ＴＡＯとの差ΔＴに基づいて室外熱交換器２の熱放出能力を判断し、室外熱交換器２の熱放出能力が過剰となり室内放熱器４の熱放出能力が不足するような状況では、ΔＴの増加に合わせて熱交換ファン１４の風量を減少させて室外熱交換器２の熱放出能力を過不足のない適正なものとし、これにより室内放熱器４の能力不足を解消して吹出空気温度を安定させることができる。
【００３４】
さらに、エアミックスダンパ全開時に熱交換ファン１４の送風が停止されてもΔＴが増加する場合には、流量調整弁２２を絞り込んで室外熱交換器２に流れ込む冷媒量を低減させ、該冷媒量低減によって室外熱交換器２における熱放出能力を抑制して室内放熱器４の能力不足を解消することができる。
【００３５】
さらにまた、除湿冷房運転時における室外放熱器２と室内放熱器４の能力バランスを圧力センサ２３，２４の検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて検知することが可能であり、しかも該検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて両者の能力バランスを流量調整弁２２の開度調節によって修正することもできる。
【００３６】
尚、本発明は図示例の車両用空気調和装置に限らず、室外熱交換器，室内放熱器及び室内吸熱器を用いて除湿暖房を行う種々の車両用空気調和装置に適用でき、同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、室外熱交換器に流れ込む冷媒の圧力に基づいて該室内熱交換器の熱放出能力を判断し、室外熱交換器の熱放出能力が過剰となり室内放熱器の熱放出能力が不足するような状況では、上記圧力の低下に合わせて熱交換ファンの風量を減少させて室外熱交換器の熱放出能力を過不足のない適正なものとし、これにより室内放熱器の能力不足を解消して吹出空気温度を安定させることができる。
【００３８】
請求項２の発明によれば、エアミックスダンパが全開のときには放熱器出口温度と目標吹出温度との差に基づいて室外熱交換器の熱放出能力を判断し、室外熱交換器の熱放出能力が過剰となり室内放熱器の熱放出能力が不足するような状況では、上記温度差の増加に合わせて熱交換ファンの風量を減少させて室外熱交換器の熱放出能力を過不足のない適正なものとし、これにより室内放熱器の能力不足を解消して吹出空気温度を安定させることができる。
【００３９】
請求項３の発明によれば、エアミックスダンパ全開時に熱交換ファンの送風が停止されても上記差が増加する場合には、流量調整手段により室外熱交換器に流れ込む冷媒量を低減させ、該冷媒量低減によって室外熱交換器における熱放出能力を抑制して室内放熱器の能力不足を解消することができる。他の効果は請求項２の発明と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用空気調和装置の全体構成図
【図２】除湿暖房運転に係わる制御系構成図
【図３】除湿暖房運転時の風量制御フローを示す図
【図４】圧力Ｐ１及びΔＴと風量との関係を示す図
【図５】従来の車両用空気調和装置の全体構成図
【図６】フィン間温度と送風モードとの関係を示す図
【符号の説明】
１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…室内吸熱器、４…室内放熱器、６，７…膨張弁、７〜１０…電磁弁、１１，１２…逆止弁、１３…受液器、１４…熱交換ファン、１６，１７…温度センサ、１８…空調ダクト、１９…ブロアファン、２０…吸入空気切替ダンパ、２１…エアミックスダンパ、２２…流量制御弁、２３，２４…圧力センサ、２５…制御部、２６〜２９…駆動部。
【産業上の利用分野】
本発明は、ヒートポンプにより車室内の除湿冷房を行う車両用空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５にはこの種従来の車両用空気調和装置の全体構成を示してある。同図において、１は能力可変型の電動圧縮機、２は室外熱交換器、３は室内吸熱器、４は室内放熱器、５，６は感温式の膨張弁、７〜１０は電磁弁、１１，１２は逆止弁、１３は受液器であり、これら機器は冷媒管路により接続されて冷暖房兼用のヒートポンプを構成している。１４は室外熱交換器２に対向配置された熱交換ファン、１５は室外熱交換器２のフィン間温度を検出する温度センサ、１６は室内吸熱器３の出口温度を検出する温度センサ、１７は室内放熱器４の出口温度を検出する温度センサ、１８は空調ダクト、１９はブロアファン、２０は吸入空気切替ダンパ、２１はエアミックスダンパであり、上記の室内吸熱器３と室内放熱器４は空調ダクト１８内に配置されている。
【０００３】
この車両用空気調和装置は、電磁弁７〜１０の切り替えにより冷房、除湿冷房、暖房、除湿暖房の４つのモード運転を可能としている。ちなみに、下記の目標吹出温度はＴＡＯ＝Ｋｓ・Ｔｓ−Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｒａｄ・Ｔｒａｄ＋Ｃに基づいて算出されたもので、同式中のＫｓは設定温度係数、Ｔｓは設定温度、Ｋｒは内気温度係数、Ｔｒは内気温度、Ｋａｍは外気温度係数、Ｔａｍは外気温度、Ｋｒａｄは日射量係数、Ｔｒａｄは日射量、Ｃは定数である。
【０００４】
冷房モードの運転は、電磁弁７，８を閉じ、且つ電磁弁９，１０を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁９を介して室外熱交換器２に流れ込み、逆止弁１１，受液器１３，電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全閉位置（図中下側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【０００５】
除湿冷房モードの運転は、電磁弁８を閉じ、且つ電磁弁７，９，１０を開けることにより実行される。図中破線矢印で示すように、圧縮機１からの吐出冷媒の一部は電磁弁９を介して室外熱交換器２に流れ込み、吐出冷媒の他部は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、夫々逆止弁１１，１２を介して受液器１４に流れ込み、電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は室内放熱器４の出口温度（ＭＩＸ・Ｓ）と目標吹出温度ＴＡＯとの比率に基づいて全閉と全開の間でその開度を制御され、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口温度が予め設定された目標除湿温度になるように圧縮機１の回転数が制御される。
【０００６】
暖房モードの運転は、電磁弁９，１０を閉じ、且つ電磁弁７，８を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、逆止弁１２，受液器１３及び膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込んで電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全開位置（図中上側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【０００７】
除湿暖房モードの運転は、電磁弁９を閉じ、電磁弁７，８，１０を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、逆止弁１２及び受液器１３を通過して分流され、冷媒の一部は電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻り、冷媒の他部は膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込んで電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全開位置（図中上側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【０００８】
ここで、上記の除湿冷房運転時における熱交換ファン１４の風量制御について説明する。図６に示すように、この熱交換ファン１４は、室外熱交換器２のフィン間温度で規定された３つの送風モード、詳しくは最大風量が得られるモードＭ１と、最大風量の約１／２の風量が得られるモードＭ２と、送風停止のモードＭ３によってその運転を制御されている。つまり、フィン間温度がＴ３よりも高い温度からＴ２に至るまではモードＭ３（最大風量）が選択され、フィン間温度がＴ２からＴ１に至るまではモードＭ２（中間風量）が選択され、フィン間温度がＴ１まで低下した時点でモードＭ３（送風停止）が選択されるように駆動制御される。また、フィン間温度がＴ１からＴ２に至るまではモードＭ３（送風停止）が選択され、フィン間温度がＴ２からＴ３に至るまではモードＭ２（中間風量）が選択されるように駆動制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の車両用空気調和装置では、除湿冷房運転時における熱交換ファン１４の風量を室外熱交換器２のフィン間温度のみで制御しているため、車両運転状況等により室外熱交換器２と室内放熱器４の能力バランスが崩れて室内放熱器４の熱放出能力が不足することがあり、この結果、車室内への吹出空気温度に変動を生じる。例えば、車両走行時は車両停止時に比べて室外熱交換器２に外気が多く流れ込むため、熱交換ファン１４が停止していても室外熱交換器２の熱放出能力は過剰となりこの影響で室内放熱器４に能力不足を生じてしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、室内放熱器における能力不足を解消して、除湿冷房運転時に安定した吹出空気温度を得ることができる車両用空気調和装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、室外熱交換器及びその熱交換ファンと室内吸熱器と室内放熱器と室内放熱器の空気通過量を可変するエアミックスダンパを備え、室外熱交換器と室内放熱器で放熱作用を室内吸熱器で吸熱作用を夫々発揮させることによって車室内の除湿冷房を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置において、除湿冷房運転時に前記室内放熱器の出口温度が目標吹出温度となるように前記エアミックスダンパの開度を調節する吹出温度制御手段と、エアミックスダンパが全開ではないときに、室外熱交換器に流れ込む冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力の低下に合わせて前記熱交換ファンの風量を減少させる風量制御手段とを設けた、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、室外熱交換器及びその熱交換ファンと室内吸熱器と室内放熱器と室内放熱器の空気通過量を可変するエアミックスダンパを備え、室外熱交換器と室内放熱器で放熱作用を室内吸熱器で吸熱作用を夫々発揮させることによって車室内の除湿冷房を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置において、除湿冷房運転時に前記室内放熱器の出口温度が目標吹出温度となるように前記エアミックスダンパの開度を調節する吹出温度制御手段と、エアミックスダンパが全開で、且つ放熱器出口温度が目標吹出温度よりも低くなったときに両者の温度差を検出する温度差検出手段と、前記温度差の増加に合わせて前記熱交換ファンの風量を減少させ、温度差が所定の温度以上の時には熱交換ファンの送風を停止する風量制御手段とを設けた、ことを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２記載の車両用空気調和装置において、除湿冷房運転時に室外熱交換器に流れ込む冷媒の量を可変する流量調整手段と、エアミックスダンパが全開で、且つ熱交換ファンの送風が停止されたときに前記流量調整手段の絞り込みを行う流量制御手段を設けた、ことを特徴としている。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明では、除湿冷房運転時に室外熱交換器に流れ込む冷媒の圧力が低下すると、該圧力の低下に合わせて熱交換ファンの風量が減少し、これにより室外熱交換器の熱放出能力が抑制されて室内放熱器の能力不足が解消される。
【００１５】
請求項２の発明では、除湿冷房運転時にエアミックスダンパが全開で、且つ放熱器出口温度が目標吹出温度よりも低くなって両者の温度差が増加すると、該温度差の増加に合わせて熱交換ファンの風量が減少し、これにより室外熱交換器の熱放出能力が抑制されて室内放熱器の能力不足が解消される。
【００１６】
請求項３の発明では、エアミックスダンパが全開で、且つ熱交換ファンの送風が停止されると、流量調整弁が絞り込まれて室外熱交換器に流れ込む冷媒量が低減し、該冷媒量の低減によって室外熱交換器の熱放出放出能力が抑制され、室内放熱器の能力不足が解消される。他の作用は請求項２の発明と同様である。
【００１７】
【実施例】
図１には本発明による車両用空気調和装置の全体構成を示してある。実施例装置と図５に示した従来装置との相違点は、フィン間温度を検出する温度センサ１５を除外した点と、開閉式の電磁弁９に代えてモータ駆動の流量調整弁２２を用いた点と、圧縮機１から室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力を検知する圧力センサ２３を設けた点と、圧縮機１から室内放熱器４に流れ込む冷媒の圧力を検知する圧力センサ２４を設けた点にある。他の構成は従来装置と同じであるため同一符号を用いてその説明を省略する。
【００１８】
この車両用空気調和装置は、従来装置と同様に、電磁弁７〜１０の切り替えにより冷房、除湿冷房、暖房、除湿暖房の４つのモード運転を可能としている。ちなみに、下記の目標吹出温度はＴＡＯ＝Ｋｓ・Ｔｓ−Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｒａｄ・Ｔｒａｄ＋Ｃに基づいて算出されたもので、同式中のＫｓは設定温度係数、Ｔｓは設定温度、Ｋｒは内気温度係数、Ｔｒは内気温度、Ｋａｍは外気温度係数、Ｔａｍは外気温度、Ｋｒａｄは日射量係数、Ｔｒａｄは日射量、Ｃは定数である。
【００１９】
冷房モードの運転は、電磁弁７，８を閉じ、且つ電磁弁１０及び流量調整弁２２を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は流量調整弁２２を介して室外熱交換器２に流れ込み、逆止弁１１，受液器１３，電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全閉位置（図中下側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２０】
除湿冷房モードの運転は、電磁弁８を閉じ、且つ電磁弁７，１０及び流量調整弁２２を開けることにより実行される。図中破線矢印で示すように、圧縮機１からの吐出冷媒の一部は流量調整弁２２を介して室外熱交換器２に流れ込み、吐出冷媒の他部は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、夫々逆止弁１１，１２を介して受液器１４に流れ込み、電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は室内放熱器４の出口温度（ＭＩＸ・Ｓ）と目標吹出温度ＴＡＯとの比率に基づいて全閉と全開の間でその開度を制御され、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口温度が予め定められた目標除湿温度になるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２１】
暖房モードの運転は、電磁弁１０及び流量調整弁２２を閉じ、且つ電磁弁７，８を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、逆止弁１２，受液器１３及び膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込んで電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全開位置（図中上側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２２】
除湿暖房モードの運転は、流量調整弁２２を閉じ、電磁弁７，８，１０を開けることにより実行される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、逆止弁１２及び受液器１３を通過して分流され、冷媒の一部は電磁弁１０及び膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻り、冷媒の他部は膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込んで電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ２１は全開位置（図中上側位置）にあり、ブロアファン１９による吸入空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ室内放熱器４で加熱されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２３】
ここで、上記の除湿冷房運転時における熱交換ファン１４の風量制御について図２乃至図４を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図２には除湿冷房運転に係わる制御系構成を示してある。同図において、２５はマイクロコンピュータ構成の制御部で、温度センサ１６，１７及び圧力センサ２３，２４の検出信号に基づきメモリに格納した各種プログラムに従って各駆動部に制御信号を送出する。２６は圧縮機用の駆動部で、制御部２５からの制御信号に基づいてモータ１ａを駆動し圧縮機１の回転数を可変する。２７は熱交換ファン用の駆動部で、制御部２５からの制御信号に基づいてモータ１４ａを駆動し熱交換ファン１４の風量を可変する。２８はエアミックスダンパ用の駆動部で、制御部２５からの制御信号に基づいてモータ２１ａを駆動しエアミックスダンパ２１の開度を可変する。２９は流量調整弁用の駆動部で、制御部２５からの制御信号に基づいてモータ２２ａを駆動し流量調整弁２２の開度を可変する。
【００２５】
図３には除湿冷房運転時における熱交換ファン１４の風量制御フローを示してある。まず、エアミックスダンパ２１が全開であるか否かを判別し、エアミックスダンパ２１が全開でない場合には、室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力Ｐ１を圧力センサ２３によって検出する。そして、検出された圧力Ｐ１の値に応じて熱交換ファン１４の風量を決定し、該決定風量に基づいて熱交換ファン１４の風量調節を行う。
【００２６】
このときの圧力Ｐ１と風量との関係は図４（ａ）に示す通りであり、圧力Ｐ１の値がＰａ（規定圧力）とこれよりも高いＰｂの間にあるときは風量を最小風量ＭＩＮと最大風量ＭＡＸの間でリニアに増減させ、圧力Ｐ１の値がＰａ以下のときは最小風量ＭＩＮとし、圧力Ｐ１の値がＰｂ以上のときは最大風量ＭＡＸとする。熱交換ファン１４は上記の決定風量が得られるように駆動制御され、室外熱交換器２に対し送風を行う。
【００２７】
室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力Ｐ１は、該室外熱交換器２における熱放出能力によって変化する。つまり、室外熱交換器２の熱放出能力が過剰となりこの影響で室内放熱器４の熱放出能力が不足するような状況では、該能力不足に伴って室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力Ｐ１は低下する。依って、上記のように圧力Ｐ１の低下に合わせて熱交換ファン１４の風量を減少させれば、室外熱交換器２の熱放出能力を過不足のない適正なものとして所期の能力バランスを保つことができ、これにより室内放熱器４の能力不足を解消して除湿冷房運転時に安定した吹出空気温度を得ることができる。
【００２８】
一方、エアミックスダンパ２１が全開の場合には、室内放熱器４の出口温度ＭＩＸ・Ｓを温度センサ１７によって検出し、これを目標吹出温度ＴＡＯと比較する。そして、検出された放熱器出口温度ＭＩＸ・Ｓが目標吹出温度ＴＡＯよりも低い場合、つまり室内放熱器４の熱放出能力が不足している場合には、これら温度の差ΔＴを算出し、該ΔＴの値に応じて熱交換ファン１４の風量を決定し、該決定風量に基づいて熱交換ファン１４の風量調節を行う。
【００２９】
このときのΔＴと風量との関係は図４（ｂ）に示す通りであり、ΔＴが０〜Ｔａの間にあるときは今現在の風量ＰＡＱを基準風量として風量をΔＴの増加に応じてリニアに減少させ、ΔＴの値がＴａ以上の場合には風量を０（送風停止）とする。熱交換ファン１４は上記の決定風量が得られるように駆動制御され、室外熱交換器２に対し送風を行う。
【００３０】
エアミックスダンパ全開時における室内放熱器４の出口温度ＭＩＸ・Ｓは、該室内放熱器４の熱放出能力、換言すれば室外熱交換器２における熱放出能力によって変化する。つまり、室外熱交換器２の熱放出能力が過剰となりこの影響で室内放熱器４の熱放出能力が不足するように状況では、該能力不足に伴って室内放熱器４の出口温度ＭＩＸ・Ｓは目標吹出温度ＴＡＯよりも低下しΔＴは増加する。依って、上記のようにΔＴの増加に合わせて熱交換ファン１４の風量を減少させれば、室外熱交換器２の熱放出能力を過不足のない適正なものとして所期の能力バランスを保つことができ、これにより室内放熱器４の能力不足を解消して除湿冷房運転時に安定した吹出空気温度を得ることができる。
【００３１】
また、エアミックスダンパ全開時に熱交換ファン１４の送風が停止されてもΔＴが増加する場合には、流量調整弁２２の開度を全開からその１／２または１／３程度に絞り込み、室外熱交換器２に流れ込む冷媒量を低減させ、該冷媒量低減によって室外熱交換器２における熱放出能力を抑制して室内放熱器４の能力不足を解消する。
【００３２】
このように、本実施例によれば、除湿冷房運転時にエアミックスダンパ２１が全開でないときには、室外熱交換器２に流れ込む冷媒の圧力Ｐ１に基づいて該室内熱交換器２の熱放出能力を判断し、室外熱交換器２の熱放出能力が過剰となり室内放熱器４の熱放出能力が不足するような状況では、圧力Ｐ１の低下に合わせて熱交換ファン１４の風量を減少させて室外熱交換器２の熱放出能力を過不足のない適正なものとし、これにより室内放熱器４の能力不足を解消して吹出空気温度を安定させることができる。
【００３３】
また、除湿冷房運転時にエアミックスダンパ２１が全開のときには、放熱器出口温度ＭＩＸ・Ｓと目標吹出温度ＴＡＯとの差ΔＴに基づいて室外熱交換器２の熱放出能力を判断し、室外熱交換器２の熱放出能力が過剰となり室内放熱器４の熱放出能力が不足するような状況では、ΔＴの増加に合わせて熱交換ファン１４の風量を減少させて室外熱交換器２の熱放出能力を過不足のない適正なものとし、これにより室内放熱器４の能力不足を解消して吹出空気温度を安定させることができる。
【００３４】
さらに、エアミックスダンパ全開時に熱交換ファン１４の送風が停止されてもΔＴが増加する場合には、流量調整弁２２を絞り込んで室外熱交換器２に流れ込む冷媒量を低減させ、該冷媒量低減によって室外熱交換器２における熱放出能力を抑制して室内放熱器４の能力不足を解消することができる。
【００３５】
さらにまた、除湿冷房運転時における室外放熱器２と室内放熱器４の能力バランスを圧力センサ２３，２４の検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて検知することが可能であり、しかも該検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて両者の能力バランスを流量調整弁２２の開度調節によって修正することもできる。
【００３６】
尚、本発明は図示例の車両用空気調和装置に限らず、室外熱交換器，室内放熱器及び室内吸熱器を用いて除湿暖房を行う種々の車両用空気調和装置に適用でき、同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、室外熱交換器に流れ込む冷媒の圧力に基づいて該室内熱交換器の熱放出能力を判断し、室外熱交換器の熱放出能力が過剰となり室内放熱器の熱放出能力が不足するような状況では、上記圧力の低下に合わせて熱交換ファンの風量を減少させて室外熱交換器の熱放出能力を過不足のない適正なものとし、これにより室内放熱器の能力不足を解消して吹出空気温度を安定させることができる。
【００３８】
請求項２の発明によれば、エアミックスダンパが全開のときには放熱器出口温度と目標吹出温度との差に基づいて室外熱交換器の熱放出能力を判断し、室外熱交換器の熱放出能力が過剰となり室内放熱器の熱放出能力が不足するような状況では、上記温度差の増加に合わせて熱交換ファンの風量を減少させて室外熱交換器の熱放出能力を過不足のない適正なものとし、これにより室内放熱器の能力不足を解消して吹出空気温度を安定させることができる。
【００３９】
請求項３の発明によれば、エアミックスダンパ全開時に熱交換ファンの送風が停止されても上記差が増加する場合には、流量調整手段により室外熱交換器に流れ込む冷媒量を低減させ、該冷媒量低減によって室外熱交換器における熱放出能力を抑制して室内放熱器の能力不足を解消することができる。他の効果は請求項２の発明と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用空気調和装置の全体構成図
【図２】除湿暖房運転に係わる制御系構成図
【図３】除湿暖房運転時の風量制御フローを示す図
【図４】圧力Ｐ１及びΔＴと風量との関係を示す図
【図５】従来の車両用空気調和装置の全体構成図
【図６】フィン間温度と送風モードとの関係を示す図
【符号の説明】
１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…室内吸熱器、４…室内放熱器、６，７…膨張弁、７〜１０…電磁弁、１１，１２…逆止弁、１３…受液器、１４…熱交換ファン、１６，１７…温度センサ、１８…空調ダクト、１９…ブロアファン、２０…吸入空気切替ダンパ、２１…エアミックスダンパ、２２…流量制御弁、２３，２４…圧力センサ、２５…制御部、２６〜２９…駆動部。
Claims (3)
- 室外熱交換器及びその熱交換ファンと室内吸熱器と室内放熱器と室内放熱器の空気通過量を可変するエアミックスダンパを備え、室外熱交換器と室内放熱器で放熱作用を室内吸熱器で吸熱作用を夫々発揮させることによって車室内の除湿冷房を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置において、
除湿冷房運転時に前記室内放熱器の出口温度が目標吹出温度となるように前記エアミックスダンパの開度を調節する吹出温度制御手段と、
エアミックスダンパが全開ではないときに、室外熱交換器に流れ込む冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力の低下に合わせて前記熱交換ファンの風量を減少させる風量制御手段とを設けた、
ことを特徴とする車両用空気調和装置。 - 室外熱交換器及びその熱交換ファンと室内吸熱器と室内放熱器と室内放熱器の空気通過量を可変するエアミックスダンパを備え、室外熱交換器と室内放熱器で放熱作用を室内吸熱器で吸熱作用を夫々発揮させることによって車室内の除湿冷房を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置において、
除湿冷房運転時に前記室内放熱器の出口温度が目標吹出温度となるように前記エアミックスダンパの開度を調節する吹出温度制御手段と、
エアミックスダンパが全開で、且つ放熱器出口温度が目標吹出温度よりも低くなったときに両者の温度差を検出する温度差検出手段と、
前記温度差の増加に合わせて前記熱交換ファンの風量を減少させ、温度差が所定の温度以上の時には熱交換ファンの送風を停止する風量制御手段とを設けた、
ことを特徴とする車両用空気調和装置。 - 除湿冷房運転時に室外熱交換器に流れ込む冷媒の量を可変する流量調整手段と、
エアミックスダンパが全開で、且つ熱交換ファンの送風が停止されたときに前記流量調整手段の絞り込みを行う流量制御手段を設けた、
ことを特徴とする請求項２記載の車両用空気調和装置。
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