JP3568625B2

JP3568625B2 - 自動車用空気調和装置

Info

Publication number: JP3568625B2
Application number: JP12145295A
Authority: JP
Inventors: 弘樹石井; 三起夫松田; 幸克尾崎
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JPH08310222A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、空気調和装置に係り、特に自動車の空気調和において除湿暖房を行なう際に使用して好適な自動車用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒートポンプサイクルでの除湿暖房においては、図８で示すようにブロワ２′から取り入れた空気を全てエバポレータ３′を通すことにより冷却除湿し、その後、冷凍機系の冷媒凝縮用として設けられたコンデンサを通過して暖められる空気量をエアミックスダンパにて調整し、温度調節を行なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法にて除湿を行なうと、必要以上に除湿を行なってしまい、人体に不快感を与えると同時に、空気調和装置全体からみてエバポレータにかかる負荷が大きくなってしまい、動力の損失を惹起するという問題を有していた。
【０００４】
そこで、本発明は、車室内の温湿度とガラスの表面温度とを検知することによりエバポレータの前面に配置されたダンパの角度を変化させ、該エバポレータを通過する空気量を最適量に調節することにより、快適な除湿とシステムの動力低減とを図ることができる自動車用空気調和装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の自動車用空気調和装置は、上流側から下流側へと風路を形成し且つ車室内に空気を導くシュラウドと、該シュラウド内の空気最上流側部位に配設され、所定量の空気を吸い込む空気吸い込み手段と、該空気吸い込み手段の空気流下流側部位に配設され、空気の冷却・除湿を行う冷却・除湿手段と、該冷却・除湿手段の前面に配設され前記冷却・除湿手段を通過する風量を調節する調節手段と、該調節手段を作動させる駆動手段と、前記冷却・除湿手段の空気流下流側部位に配設され、空気を暖める暖気手段と、該暖気手段の前面に配設され、該暖気手段の空気量調節を行う空気量調節手段と、車室内に配置され吹出し口の温度を検知する温度検知手段と、車室内に配置され吹出し口の湿度を検知する湿度検知手段と、車室内側フロントガラス表面に配置されガラス表面の温度を検知するガラス表面温度検知手段と、上記温度検知手段から検知される温度と、上記湿度検知手段から検知される湿度とにより、露点温度を演算し、上記ガラス表面温度検知手段から検知されるガラス表面温度と上記露点温度とを比較して、それに基づいて出力される制御信号により上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記風量を調節する調節手段を制御する制御手段とからなり、前記ガラス表面温度が露点温度よりも低い場合は、上記制御手段が、上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記風量を調節する調節手段を開くように制御し、ガラス表面温度が露点温度よりも高い場合は、上記風量を調節する調節手段を閉じるように制御することを特徴とするものである。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の自動車用空気調和装置における上記空気吸い込み手段、上記冷却・除湿手段、上記風量を調節する調節手段、上記駆動手段、上記暖気手段、上記空気量調節手段、上記温度検知手段、上記湿度検知手段、上記ガラス表面温度検知手段及び上記制御手段が、夫々、ブロア、エバポレータ、ダンパ、モータ、コンデンサ、ダンパ、温度センサ、湿度センサ、ガラス表面温度センサ、及び、ＥＣＵからなることを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項３に係る発明の自動車用空気調和装置は、上流側から下流側へと風路を形成し且つ車室内に空気を導くシュラウドと、該シュラウド内の空気最上流側部位に配設され、所定量の空気を吸い込む空気吸い込み手段と、該空気吸い込み手段の空気流下流側部位に配設され、空気の冷却・除湿を行なう冷却・除湿手段と、該冷却・除湿手段の前面に配設され前記冷却・除湿手段を通過する風量を調節する調節手段と、該調節手段を作動させる駆動手段と、前記冷却・除湿手段の空気流下流側部位に配設され、空気を暖める暖気手段と、該暖気手段の前面に配設され、該暖気手段の空気量調節を行なう空気量調節手段と、車室内に配置され吹出し口の温度を検知する温度検知手段と、車室内に配置され吹出し口の湿度を検知する湿度検知手段と、車室内側フロントガラス表面に配置されガラス表面の温度を検知するガラス表面温度検知手段と、上記温度検知手段から検知される温度と、上記湿度検知手段から検知される湿度とにより、露点温度を演算し、上記ガラス表面温度検知手段から検知されるガラス表面温度と上記露点温度とを比較して、それに基づいて出力される制御信号により上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記風量を調節する調節手段を制御する制御手段とからなり、上記風量を調節する調節手段の制御において露点温度とガラス表面温度とを比較したとき、ガラスの表面温度が露点温度よりも低い場合には、上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記調節手段を全開にし、上記空気吸い込み手段にて吸い込んだ空気を全て上記冷却・除湿手段に通過させて除湿を行ない、一方、ガラスの表面温度が露点温度よりも高い場合には、上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記調節手段を全閉にして除湿を行なわずに運転することを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の自動車用空気調和装置における上記空気吸い込み手段、上記冷却・除湿手段、上記風量を調節する調節手段、上記駆動手段、上記暖気手段、上記空気量調節手段、上記温度検知手段、上記湿度検知手段、上記ガラス表面温度検知手段及び上記制御手段が、夫々、ブロア、エバポレータ、ダンパ、モータ、コンデンサ、ダンパ、温度センサ、湿度センサ、ガラス表面温度センサ、及び、ＥＣＵからなることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
まず、空気調和装置の運転を開始し、車室内に配置された吹出し口の温度を検知する温度検知手段、吹出し口の湿度を検知する湿度検知手段にて吹出し口の温度及び湿度を検知し、該検知信号を制御手段に送信する。同様にして、車室内側のフロントガラスの表面に配置されたガラス表面温度検知手段にてフロントガラスの表面温度を検知し、該検知信号を制御手段に送信する。そして、上記制御手段において上記吹出し温度と湿度とにより露点温度を演算し、フロントガラスの表面温度と比較する。もし、フロントガラスの表面温度が露点温度よりも低い場合は、ガラス表面に結露が生じるため、冷却・除湿手段の前面に配置された上記冷却・除湿手段を通過する風量を調節する調節手段を開くように上記制御手段が該調節手段に制御信号を送る。このため、空気吸い込み手段により吸い込まれた所定量の空気は全て冷却・除湿手段を通過し除湿された後、空気量調節手段により暖気手段を通過する空気量が変えられ、温度調節を行なって車室内に吹き出される。一方、フロントガラスの表面温度が露点温度よりも高い場合は除湿を行なう必要はない。この場合は、冷却・除湿手段の前面に配置された上記風量を調節する調節手段を閉じるように上記制御手段が該調節手段に制御信号を送る。このため、空気吸い込み手段により吸い込まれた所定量の空気は冷却・除湿手段を通過しないため除湿されずに送られる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例を図１を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施例に係る自動車用空気調和装置の部分的模式図である。図中、１は空気調和装置の上流側から下流側へと風路を形成し車室内に空気を導くシュラウドであり、該シュラウド１の空気最上流側部位には、所定量の空気を吸い込むための空気吸い込み手段であるブロア２が設けられ、該ブロア２の空気下流側部位には該ブロア２で吸い込んだ空気を冷却・除湿するための冷却・除湿手段であるエバポレータ３が設けられている。また、該エバポレータ３の前面には駆動手段であるモータ５の駆動により作動してエバポレータ３を開閉する風量調節手段であるダンパ６が配置されている。上記モータ５は制御手段であるＥＣＵ（電子制御コンピュータユニット）７の出力信号により制御されてダンパ６を作動し、ダンパ６が開のときはエバポレータ３内を空気が通過して該空気は冷却・除湿され、ダンパ６が閉のときはエバポレータ３内を空気が通過しないようになっている。エバポレータ３の空気下流側部位には、該エバポレータ３内を通過した空気及び通過しなかった空気を暖めるための暖気手段であるコンデンサ８が設けられている。また、該コンデンサ８の前面には駆動手段であるモータ１０の駆動により作動して、コンデンサ８を通過する空気量を調節する空気量調節手段であるダンパ１１が配置されている。
【００１１】
一方、車室内には風の吹出し口の温度を検知する温度検知手段である温度センサ１２、及び風の吹出し口の湿度を検知する湿度検知手段である湿度センサ１３が配備され、また、車室内側フロントガラスの表面には該フロントガラスの表面温度を検知するガラス温度検知手段であるガラス表面温度センサ１５が配置されており、各センサからの信号は、夫々、ケーブル１６，１７，１８を介して上記ＥＣＵ７に送信されるようになっている。該ＥＣＵ７においては、吹出し口の温度と湿度とにより露点温度を演算し、該露点温度とフロントガラスの表面温度と比較判断してエバポレータ３を通過する風量が最適量になるような制御信号をケーブル２０にてモータ５に出力するようになっている。
【００１２】
次に、本実施例の作動を図２及び図３に基づいて説明する。
まず、空気調和装置の運転を開始し、車室内に配置された吹出し口温度センサ１２、吹出し口湿度センサ１３にて風の吹出し口の温度及び湿度を検知し、該検知信号をケーブル１６，１７にてＥＣＵ７に送信する。同様にして、車室内側のフロントガラスの表面に配置されたガラス表面温度センサ１５にてフロントガラスの表面温度を検知し、該検知信号をケーブル１８にてＥＣＵ７に送信する。そして、ＥＣＵ７においては風の吹出し口の温度と湿度とにより露点温度を演算し、該露点温度とフロントガラスの表面温度とを比較する。
もし、フロントガラスの表面温度が露点温度よりも低い場合はガラス表面に結露が生じるため、除湿を行なわなければならない。この場合、図２に示すように、エバポレータ３の前面に配置されたダンパ６を開くように、ＥＣＵ７からモータ５にケーブル２０を通して制御信号を送信する。このためブロワ２により吸い込まれた空気は矢印に示す如く全てエバポレータ３を通過し除湿された後、コンデンサ８側に送られる。さらに、ダンパ１１によりコンデンサ８を通過する空気量が変えられ、温度調節が行なわれて車内に吹出される。
【００１３】
一方、フロントガラスの表面温度が露点温度よりも高い場合は、ガラスの表面に結露は生じないため、除湿を行なう必要がない。この場合は、図３に示すように、ダンパ６を閉じるようにＥＣＵ７からケーブル２０を通してモータ５に制御信号を送信する。このため、ブロワ２により吸い込まれた空気は矢印で示す如くエバポレータ３を通過しないため除湿されず、空気はそのままコンデンサ８側へ送られ温度調節をして室内に吹出される。
【００１４】
次に、本実施例の装置と従来装置との作動の相違及び該作動の相違によりもたらされる本実施例の効果について言及することとする。図４は、本実施例の装置と図８に示す従来装置との相違をフロントガラス表面温度と吹出し口の露点温度で表し、さらに、本実施例におけるエバポレータ３前面に配置されたダンパ６の開閉状態すなわちエバポレータ３に空気を通過させる場合を開、通過させない場合を閉として示したものである。本来、冬場に暖房運転を行なうと、人間が放出した水分や、フロントガラス表面により温風が冷却されてフロントガラスに結露を生じるため、除湿暖房が必要であったが、図８に示す従来装置においては、常に、ブロワ２′により吸い込んだ空気を矢印で示すように全てエバポレータ３′に通過させて除湿を行なっているため、必要以上に除湿を行ない、非常に乾燥した温風が吹出すため、人体に不快感を与えていた。この時の露点温度軌跡が図４においてＡ線で示されている。一方、本実施例においてはフロントガラス表面温度と吹出し口の露点温度とを比較して、フロントガラス表面温度が露点温度以下になった場合に限り除湿を行なう（図４におけるダンパ開状態）ため、図４においてＢ線に示すような露点温度軌跡となる。図４より判断すると、常にガラス表面温度と吹出し口の露点温度とが等しくなるように制御することにより必要以上の除湿を行なうことなく、人体に不快感を与える事のない温風を吹出すことができる。図４に示される斜線部は従来の装置が必要以上の除湿をしていることを表わしており、また、本実施例においては、ダンパ６が開いた状態の時だけエバポレータ３に負荷をかけるため、エバポレータにかかる負荷が小さくなり動力損失の低減をももたらすことができる。
【００１５】
本発明の参考例を図５を参照して説明する。図５は本発明の参考例に係る自動車用空気調和装置の部分的模式図である。第１実施例においては、吹出し口の露点温度よりフロントガラスの表面温度が低い時は、エバポレータ３の前面に配置されたダンパ６を全開とし、逆の場合にはダンパ６を全閉とすることにより、エバポレータを通過する空気量を最適量に調節していたが、参考例においては、露点温度とフロントガラスの表面温度とを比較し、吹出し口の露点温度よりもフロントガラスの表面温度の方がΔＴだけ僅かに高くなるように、ＥＣＵ７で演算処理された制御信号をモータ５に出力し、該モータ５を駆動させてダンパ６の角度を調整するようにしている。
【００１６】
次に、上記ＥＣＵ７によるダンパ６の角度調整を図６に示すフローチャートと図７に示す温度−時間特性グラフとに基づいて説明する。まず、ステップ１００において、各パラメータの初期設定を行なう。各パラメータの初期設定とは、フロントガラスの表面温度を吹出し口の露点温度よりも何度高く保持するかというΔＴの値と、ダンパ６の角度をどれだけ変化させるかというΔθの値と、どの程度の時間でフィードバックさせるかというΔｔの値を決定することを意味する。初期設定が終了するとステップ１０１に移り、車室内の吹出し口温度センサ１２、吹出し湿度センサ１３とにより車室内の吹出し口の温度と湿度が検出され、夫々の検出信号はケーブル１６，１７を介してＥＣＵ７に入力される。ステップ１０２において、ＥＣＵ７内では上記吹出し口の温度と湿度とにより吹出し口の露点温度が計算（演算）される。また、ステップ１０３において、車室内側のフロントガラス表面に配置されたガラス表面温度センサ１５によりフロントガラスの表面温度が検出され、該検出信号はケーブル１８を介してＥＣＵ７に入力される。次に、ステップ１０４においては、ガラス表面温度と露点温度とが比較される。ここで、ガラスの表面温度が露点温度よりも低い場合（図７におけるａ曲線）には、ステップ１０５において除湿量が不足していると判定し、ダンパ６をΔθ開くようにＥＣＵ７からの制御信号がモータ５に送られ、該モータ５は駆動制御されてダンパ６をΔθ開く（ステップ１０６）。また、ガラスの表面温度が露点温度よりもΔＴ以内で高い場合（図７におけるｂ曲線）には、ステップ１０７において除湿量は適量と判定され、ダンパ６を変位させない。さらに、ガラス表面温度が露点温度よりもΔＴ以上高い場合（図７におけるｃ曲線）には、ステップ１０８において除湿量が過多と判定し、ダンパ６をΔθ閉じるようにＥＣＵ７からの制御信号がモータ５に送られ、該モータ５は駆動制御されてダンパ６をΔθ閉じる（ステップ１０９）。以上の操作を繰返すことにより、図７に示すａ，ｂ，ｃ曲線のようにガラスの表面温度と露点温度との差がΔＴ以内となるように制御することが可能となり、参考例も第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏することができる。
【００１８】
フロントガラスの表面温度が露点温度よりも低い場合は、冷却・除湿手段（エバポレータ）の前面に配置された該冷却・除湿手段を通過する風量を調節する調節手段（ダンパ）を開き、空気吸い込み手段（ブロワ）により吸い込まれた所定量の空気を全て冷却・除湿する一方、フロントガラスの表面温度が露点温度よりも高い場合は、ダンパを閉じ、ブロワにより吸い込まれた所定量の空気を全てエバポレータを通過させずに送るので、エバポレータを通過する空気量を最適量に調節し、快適な除湿を行なうことができる。
【００１９】
また、エバポレータが開いた状態のときだけエバポレータに負荷をかけるため、エバポレータにかかる負荷が小さくなり、動力損失の低減をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る自動車用空気調和装置の部分的模式図である。
【図２】第１実施例に係る自動車用空気調和装置のダンパが開状態を示す部分的模式図である。
【図３】第１実施例に係る自動車用空気調和装置のダンパが閉状態を示す部分的模式図である。
【図４】露点温度と本実施例によるダンパの開閉状態との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の参考例に係る自動車用空気調和装置の部分的模式図である。
【図６】参考例の作動を示すフローチャートである。
【図７】参考例の温度−時間特性を示すグラフである。
【図８】従来の自動車用空気調和装置の部分的模式図である。
【符号の説明】
１…シュラウド
２…空気吸い込み手段（ブロワ）
３…冷却・除湿手段（エバポレータ）
５…駆動手段（モータ）
６…風量を調節する手段（ダンパ）
７…制御手段（ＥＣＵ）
８…暖気手段（コンデンサ）
１１…空気量調節手段（ダンパ）
１２…吹出し口の温度検知手段（温度センサ）
１３…吹出し口の湿度検知手段（湿度センサ）
１５…ガラス表面温度検知手段（ガラス表面温度センサ）

Claims

上流側から下流側へと風路を形成し且つ車室内に空気を導くシュラウドと、該シュラウド内の空気最上流側部位に配設され、所定量の空気を吸い込む空気吸い込み手段と、該空気吸い込み手段の空気流下流側部位に配設され、空気の冷却・除湿を行なう冷却・除湿手段と、該冷却・除湿手段の前面に配設され前記冷却・除湿手段を通過する風量を調節する調節手段と、該調節手段を作動させる駆動手段と、前記冷却・除湿手段の空気流下流側部位に配設され、空気を暖める暖気手段と、該暖気手段の前面に配設され、該暖気手段の空気量調節を行なう空気量調節手段と、車室内に配置され吹出し口の温度を検知する温度検知手段と、車室内に配置され吹出し口の湿度を検知する湿度検知手段と、車室内側フロントガラス表面に配置されガラス表面の温度を検知するガラス表面温度検知手段と、上記温度検知手段から検知される温度と、上記湿度検知手段から検知される湿度とにより、露点温度を演算し、上記ガラス表面温度検知手段から検知されるガラス表面温度と上記露点温度とを比較して、それに基づいて出力される制御信号により上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記風量を調節する調節手段を制御する制御手段とからなり、前記ガラス表面温度が露点温度よりも低い場合は、上記制御手段が、上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記風量を調節する調節手段を開くように制御し、ガラス表面温度が露点温度よりも高い場合は、上記風量を調節する調節手段を閉じるように制御することを特徴とする自動車用空気調和装置。
上記空気吸い込み手段、上記冷却・除湿手段、上記除湿量を調節する調節手段、上記駆動手段、上記暖気手段、上記空気量調節手段、上記温度検知手段、上記湿度検知手段、上記ガラス表面温度検知手段及び上記制御手段は、夫々、ブロア、エバポレータ、ダンパ、モータ、コンデンサ、ダンパ、温度センサ、湿度センサ、ガラス表面温度センサ、及び、ＥＣＵからなることを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置。
上流側から下流側へと風路を形成し且つ車室内に空気を導くシュラウドと、該シュラウド内の空気最上流側部位に配設され、所定量の空気を吸い込む空気吸い込み手段と、該空気吸い込み手段の空気流下流側部位に配設され、空気の冷却・除湿を行なう冷却・除湿手段と、該冷却・除湿手段の前面に配設され前記冷却・除湿手段を通過する風量を調節する調節手段と、該調節手段を作動させる駆動手段と、前記冷却・除湿手段の空気流下流側部位に配設され、空気を暖める暖気手段と、該暖気手段の前面に配設され、該暖気手段の空気量調節を行なう空気量調節手段と、車室内に配置され吹出し口の温度を検知する温度検知手段と、車室内に配置され吹出し口の湿度を検知する湿度検知手段と、車室内側フロントガラス表面に配置されガラス表面の温度を検知するガラス表面温度検知手段と、上記温度検知手段から検知される温度と、上記湿度検知手段から検知される湿度とにより、露点温度を演算し、上記ガラス表面温度検知手段から検知されるガラス表面温度と上記露点温度とを比較して、それに基づいて出力される制御信号により上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記風量を調節する調節手段を制御する制御手段とからなり、上記風量を調節する調節手段の制御において露点温度とガラス表面温度とを比較したとき、ガラスの表面温度が露点温度よりも低い場合には、上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記調節手段を全開にし、上記空気吸い込み手段にて吸い込んだ空気を全て上記冷却・除湿手段に通過させて除湿を行ない、一方、ガラスの表面温度が露点温度よりも高い場合には、上記冷却・除湿手段の前面に配置された上記調節手段を全閉にして除湿を行なわずに運転することを特徴とする自動車用空気調和装置。
上記空気吸い込み手段、上記冷却・除湿手段、上記除湿量を調節する調節手段、上記駆動手段、上記暖気手段、上記空気量調節手段、上記温度検知手段、上記湿度検知手段、上記ガラス表面温度検知手段及び上記制御手段は、夫々、ブロア、エバポレータ、ダンパ、モータ、コンデンサ、ダンパ、温度センサ、湿度センサ、ガラス表面温度センサ、及び、ＥＣＵからなることを特徴とする請求項３に記載の自動車用空気調和装置。