JP3824389B2 - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置に係り、特に車室内の窓ガラスが曇ることを防止する機能を有する自動車用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車用空気調和装置（以降カーエアコンと記す）では、冷媒を、蒸発、圧縮、凝縮、膨脹と状態変化させながら空気を冷却する冷凍サイクルを有するものが一般的である。冷凍サイクルにおいて、冷媒の圧縮はコンプレッサによって行なわれる。コンプレッサが冷媒を吸入圧縮すると、吸入側にあるエバポレータ内の圧力が低下してエバポレータ内にある冷媒は、いっそう蒸発しやすい状態になる。
【０００３】
エバポレータは、通過する空気の熱量をなるべく多く吸収するために低温となることが望ましいが、エバポレータの温度が０℃以下になると、放熱フィンの周りを通過する空気中の水分が氷結する。氷結した氷はフィンの周りに付着し、エバポレータを通過する空気の流れを妨げて、エバポレータにおける熱交換効率を低下させることにもなる。エバポレータでの熱交換の効率が低下すると、最悪の場合冷媒がエバポレータを液体の状態で通過してコンプレッサに吸入され、コンプレッサが破損する可能性もある。
【０００４】
このようなことを防ぐために、カーエアコンには外気または吹出口での空気の温度を検出し、検出されたエバポレータの温度が所定の値以下になるとコンプレッサをオフして冷媒の圧縮を停止するよう構成されているものも多い。
【０００５】
エバポレータ凍結防止のためのコンプレッサの停止は、エバポレータでの熱交換効率低下を防ぐ一方で、窓ガラスに曇りを発生させる原因ともなり得る。すなわち、カーエアコンが内気循環モード（ＲＥＣモード）で運転されているときに、エバポレータでの熱交換が停止するとエバポレータ表面の温度が上昇し、エバポレータ表面に付着していた霜が溶けて水となり、空気と共に車室内に吹き出して車室内の湿度を上昇させる。車室内の湿度が高まると、外気温度と内気温度との差によっては窓ガラスに曇りが発生する可能性を生じる。
【０００６】
ところで、カーエアコンには内気温度や外気温度、日射量等を検出し、検出した情報に基づいてユーザーの希望する温度を自動的に実現する、いわゆるオートエアコンと呼ばれるものがある。このようなオートエアコンでは、カーエアコンが、ＲＥＣモードであってエバポレータ凍結防止のためにコンプレッサを停止したことを検出すると、自動的にカーエアコンを外気導入モード（ＦＲＥモード）に切替えて室内に外気を導入し、窓ガラスが曇ることを防ぐよう構成されているものもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
窓ガラスの曇りを防止する構成を有するオートエアコンであっても、ユーザーが、ＲＥＣモードをマニュアルによって設定（マニュアルＲＥＣモード）していた場合には、コンプレッサオフの検出によってマニュアルＲＥＣモードをキャンセルし、オートモードにすることが必要となる。このときカーエアコンの空気取入口は、ＦＲＥモードに切り替えられて内気取入口、外気取入口を切替えるインテークドアのアクチュエータが駆動される。
【０００８】
しかし、マニュアルＲＥＣモードの設定がなされているときにこれをキャンセルし、オートモードに切り替えてＦＲＥモードにするためにアクチュエータを駆動する処理は、オートモードから直接ＦＲＥモードに切り替える処理に比べて時間がかかる。このため、マニュアルＲＥＣモード設定時にコンプレッサがオフすると数秒間カーエアコンは、コンプレッサがオフしてかつＲＥＣモードという状態になり、ごく短時間ではあっても車室内の窓ガラスに曇りが発生する虞がある。このような窓ガラスに発生する曇りの発生は、短時間とはいえ運転の視界を確保する観点から好ましいものではない。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みて行なわれたものであって、エバポレータ凍結防止のためになされるコンプレッサの停止による窓ガラスの曇りをより完全に抑える自動車用空気調和装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動車用空気調和装置は、冷凍サイクルを有する自動車用空気調和装置であって、前記冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するコンプレッサの停止を指示するコンプレッサ停止指示手段と、コンプレッサ停止指示手段によってコンプレッサ停止が指示された場合に自動車の窓ガラスに窓曇りが発生するか否かを判定する窓曇判定手段と、窓曇判定手段によって窓曇りが発生すると判定されたとき、車室内に外気の導入を開始する外気導入手段および所定の時間を計時する外気導入計時手段と、前記冷凍サイクルにおいて冷媒を蒸発させるエバポレータの温度を検出するエバポレータ温度センサと、前記外気導入計時手段の計時終了後に前記コンプレッサを停止するとともに、エバポレータ温度センサが検出した前記エバポレータの温度が所定値未満の場合には、前記外気導入計時手段の計時を待たずにただちに前記コンプレッサを停止するコンプレッサ停止制御手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
以上のように構成することにより、コンプレッサの停止が指示されて、かつ自動車に窓曇りが発生すると判定された場合には外気を導入し、所定の時間が経過してからコンプレッサを停止するよう制御することができる。よってコンプレッサ停止がなされるまでに外気導入のためのアクチュエータを駆動する充分な時間を確保することができて、完全に外気が導入できる状態になってからコンプレッサがオフされるので、一瞬でも自動車の窓ガラスに曇りが発生することを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明のカーエアコン１の全体構成を説明する図である。図示したカーエアコン１は、機械的構成である空気調和実行部１００と、空気調和実行部を制御する制御部２００とに大別される。
【００１４】
空気調和実行部１００は、カーエアコン１に空気を取り入れるインテークユニット２、取り入れられた空気を冷却するクーラユニット４、クーラユニット４から流れてきた空気を加熱するヒータユニット６とよりなる。インテークユニット２には、外気を取り入れる外気取入口３、内気を取り入れる内気取入口８が開口されており、外気取入口３、内気取入口８はインテークドア５によって選択的に切り替えられている。またインテークユニット２にはモータＭによって回転するファンＦが備えられていて、ファンＦが回転すると外気取入口３または内気取入口８から空気がインテークユニット２に取り込まれる。
【００１５】
インテークユニット２で取り込まれた空気は、クーラユニット４に流れ込む。クーラユニット４にはエバポレータ７が設けられている。エバポレータ７はカーエアコン１の冷凍サイクル（一部のみ図示）における蒸発器で、図示しない膨脹弁によって減圧された気液混合の冷媒を導き入れて、空気と熱交換させることにより冷媒を蒸発させている。蒸発、気化した冷媒は、エバポレータ７から出てコンプレッサ１０に吸入され、コンプレッサで圧縮されて再び液体となり、冷凍サイクルを循環する。
【００１６】
なお本実施の形態のエバポレータ７には、エバポレータ７を通過した直後の空気の温度を検出するエバポレータ温度センサ９が設けられている。
【００１７】
クーラユニット４で冷却された空気はヒータユニット６に流れ込み、ベント吹出口１７、デフ吹出口１９、フット吹出口１５のいずれかから車室内に吹き出される。
【００１８】
以上説明した空気調和実行部１００を制御する制御部２００は、外気の温度を検出する外気温度センサ２１、内気の温度を検出する内気温度センサ２２、日射量を検出する日射量センサ２３、エバポレータ温度センサ９と接続するマイコン２０と、マイコン２０に所望の空気調和条件を設定すると共に空気調和の状態をユーザーに表示する操作パネル３０とを有している。
【００１９】
本実施の形態のカーエアコン１は、外気温度センサ２１、内気温度センサ２２、日射量センサ２３などの検出値に基づいてユーザーが希望する空気調和の条件を自動的に実現するオートエアコンであって、マイコン２０は、このための処理の制御と共用される構成である。マイコン２０は、操作パネル３０から入力された空気調和の条件にしたがって、インテークドア５を駆動するインテークドアアクチュエータ５ａをはじめミックスドアアクチュエータ１１ａ、ベントドア１８、デフドア１２、フットドア１３をそれぞれ駆動するアクチュエータ１８ａ、１２ａ、１３ａを制御している。またコンプレッサ１０にオン、オフの指示を入力し、コンプレッサ１０からもオン、オフの信号が入力されるようコンプレッサ１０とも接続されている。
【００２０】
図２は、図１で説明した制御部２００で行なわれる本実施の形態の信号の授受を説明する図である。
【００２１】
本実施の形態のカーエアコン１は、冷凍サイクルを有する自動車用空気調和装置であって、これを制御する制御部２００は、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するコンプレッサ１０の停止を指示するコンプレッサ停止指示手段であり、コンプレッサ１０の停止が指示された場合に自動車の窓ガラスに窓曇りが発生するか否かを判定する窓曇判定手段であり、窓曇りが発生すると判定された場合、車室内に外気の導入を開始する外気導入手段および所定の時間を計時する外気導入計時手段であり、また計時終了後にコンプレッサを停止するコンプレッサ停止制御手段であるマイコン２０を有するものである。
【００２２】
すなわちマイコン２０は、外気温度センサ２１、内気温度センサ２２、エバポレータ温度センサ７からそれぞれ検出された情報を伝える信号を入力し、コンプレッサ１０、操作パネル３０からは動作状態を伝える信号を入力すると共にコンプレッサ１０、インテークドアアクチュエータ５ａには動作を指示する信号を出力している。マイコン２０には外気温度センサ２１、内気温度センサ２２、エバポレータ温度センサ９が検出した温度を演算処理するＣＰＵ２７と、ＣＰＵ２７で行う演算処理に用いるコンプレッサ停止データ２５ａ、エバポレータ温度凍結データ２５ｂ、窓ガラス曇り発生データ２５ｃを記憶するメモリ２５、所定の時間を計時するをタイマ２９を有している。
【００２３】
コンプレッサ停止データ２５ａには、エバポレータ７が凍結する虞があるとしてコンプレッサ１０を停止する判定の基準となる外気の温度データ、エバポレータ温度凍結データ２５ｂは窓ガラスの曇りに優先してコンプレッサ１０を停止させる必要があると判定するエバポレータ７の温度データ、また窓ガラス曇り発生データ２５ｃは、外気温度センサ２１、内気温度センサ２２によってそれぞれ検出された外気温度と内気温度との差分から、コンプレッサ１０を停止した場合に自動車の窓ガラスが曇るか否かを判定する基準の差分温度データである。
【００２４】
マイコン２０では、先ず外気温度センサ２１が検出した外気の温度をコンプレッサ停止データと照合し、この値がコンプレッサ停止データ２５ａの外気温度データ以下であればコンプレッサを停止するよう判定する。本実施の形態では、この外気温データの値を、−２℃程度とした。
【００２５】
また外気温度センサ２１と内気温度センサ２２との温度の差分を算出し、この値を窓ガラス曇り発生データに照合する。外気温度センサ２１と内気温度センサ２２との温度の差分が、窓ガラス曇り発生データの差分温度データ以上であれば、コンプレッサ１０を停止することによって窓ガラスに曇りが発生すると判定し、操作パネル３０にマニュアルＲＥＣモードが設定されているか否かを調べ、設定されていた場合には、マニュアルＲＥＣモードをキャンセルし、インテークドアアクチュエータ５ａに指示して空気の取入口を外気取入口するよう駆動させる。
【００２６】
また本実施の形態では、このときマニュアルＲＥＣモードのキャンセル、外気取入口への切替えと共にタイマ２９で所定の時間の計時を開始し、この計時が終了した後にコンプレッサ１０をオフするよう制御している。タイマ２９によって計時される所定の時間には、マニュアルＲＥＣモードをキャンセルした後にインテークドアアクチュエータ５ａが、インテークドア５を駆動してＦＲＥモードに切替えるのに必要と思われる時間が設定されている。
【００２７】
よって、コンプレッサ１０を停止させた時点でインテークドア５は完全に外気取入口３を開口させており、わずかな時間でもカーエアコン１は、コンプレッサ１０が停止して、かつ外気導入がなされないといった状態になることがない。
【００２８】
図３は、以上説明したコンプレッサオフによる窓ガラスの曇り発生防止にかかる処理を説明するフローチャートである。
【００２９】
本実施の形態のフローチャートは、カーエアコン１がオンすることで開始する（Ｓ１）。カーエアコン１がオンすると、先ずカーエアコン１の設定が、マニュアルモードであるか否かを判断し（Ｓ２）、オートモードに設定されてる場合にはオートモードにおいてエバポレータ７凍結防止のためのコンプレッサ１０停止に伴う窓ガラス曇り防止の制御を行うオートモードサブルーチンに入る（Ｓ１３）。一方、ステップ２での判断の結果、カーエアコン１がマニュアルモードであった場合には、さらにカーエアコン１がＲＥＣモードに設定されているか判断し（Ｓ３）、この結果ＲＥＣモードの設定がなされていれば、カーエアコン１がマニュアルＲＥＣモードに設定されていることになる。
【００３０】
次に、コンプレッサ１０を、オン状態からオフ状態にする指示が入力されたか否か判断する（Ｓ４）。このコンプレッサのオフ、またはオンの指示は、エバポレータの凍結防止処理を制御する別のフローチャートで示される処理によって出力されるものである。
【００３１】
コンプレッサ１０のオフが指示されると、例えば前述した外気温度と内気温度との差分を、窓ガラス曇り発生データ２５ｃと比較する方法によって、コンプレッサ１０を停止した場合に窓ガラスが曇るか否かを判定する（Ｓ５）。この判定の結果、窓ガラスに曇りが発生すると判定されるた場合には（Ｓ６）、マニュアルモードで設定されていたＲＥＣモードをキャンセルしてＦＲＥモードに切替える（Ｓ７）。
【００３２】
次に、エバポレータ温度センサ９が検出するエバポレータ温度であるＴE が、１℃以上であるか判断する（Ｓ８）。ＴE が１℃以上であれば、ただちにタイマ２９で計時を開始し（Ｓ９）、タイマ２９によって計時される時間ＴW がＴに達した後に（Ｓ１０）コンプレッサ１０をオフする（Ｓ１１）。なお本実施の形態では、この時間Ｔをおよそ１０〜１２秒とした。
【００３３】
一方ステップ８の判断で、ＴEが１℃未満であった場合にはエバポレータ７がごく短時間のうちに凍結する虞があると考えられることから、窓曇りの発生防止に優先してただちにコンプレッサを停止する（Ｓ１１）。
【００３４】
以上の処理が成された後に、カーエアコン１がオフされたか判断し（Ｓ１２）、カーエアコン１がオフされていない場合にはステップ２に戻り、またオフされた場合にはすべての処理を終了する。
【００３５】
以上述べたように、本実施の形態では、カーエアコン１がマニュアルＲＥＣモードで運転しているとき、エバポレータ７の凍結防止のためにコンプレッサの停止が指示されて、かつ自動車に窓曇りが発生すると判定された場合には外気を導入し、所定の時間が経過してからコンプレッサ１０を停止するよう制御している。
【００３６】
よって、マニュアルＲＥＣキャンセルからオートモードによるＦＲＥモードへの切換えに比較的時間がかかっても、完全にＦＲＥモードへの切り替えが完了してからコンプレッサがオフされるので、一瞬でも自動車の窓ガラスに曇りが発生することを防止することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では窓ガラスに曇りが生じることを、外気温度と内気温度との差を使って判定したが、本発明はこのような例に限定されるものでなく、例えば湿度センサを設けてこの値と外気の温度とを考慮して窓曇りを判定するようにすることも考えられる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の自動車用空気調和装置は、カーエアコンをマニュアルＲＥＣで運転しているときに、コンプレッサの停止が指示されて、かつ自動車に窓曇りが発生すると判定されると、外気を導入後、所定の時間が経過してからコンプレッサを停止するよう制御することにより、一瞬でも自動車の窓ガラスに曇りが発生することを防止して、エバポレータ凍結防止のためになされるコンプレッサの停止による窓ガラスの曇りをより完全に抑える自動車用空気調和装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態のカーエアコン全体の構成を説明する図である。
【図２】 図１の制御部における信号の授受を説明する図である。
【図３】 本発明の一実施の形態のコンプレッサオフによる窓ガラスの曇り発生防止にかかる処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…カーエアコン（自動車用空気調和装置）
５…インテークドア（外気導入手段）
５ａ…インテークドアアクチュエータ（外気導入手段）
７…エバポレータ
９…エバポレータ温度検出センサ
１０…コンプレッサ
２０…マイコン（コンプレッサ停止指示手段、窓曇判定手段、外気導入手段、コンプレッサ停止制御手段）
２１…外気温度センサ（窓曇判定手段）
２２…内気温度センサ（窓曇判定手段）
２９…タイマ（外気導入計時手段）と、

Claims (1)

1. 冷凍サイクルを有する自動車用空気調和装置（１）であって、
   前記冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するコンプレッサ（１０）の停止を指示するコンプレッサ停止指示手段（２０）と、
   当該コンプレッサ停止指示手段（２０）によってコンプレッサ（１０）の停止が指示された場合に自動車の窓ガラスに窓曇りが発生するか否かを判定する窓曇判定手段（２０，２１，２２）と、
   当該窓曇判定手段（２０）によって窓曇りが発生すると判定された場合、車室内に外気の導入を開始する外気導入手段（５，５ａ，２０）および所定の時間を計時する外気導入計時手段（２９）と、
   前記冷凍サイクルにおいて冷媒を蒸発させるエバポレータ（７）の温度を検出するエバポレータ温度センサ（９）と、
   前記外気導入計時手段（２９）の計時終了後に前記コンプレッサ（１０）を停止するとともに、エバポレータ温度センサ（９）が検出した前記エバポレータの温度が所定値未満の場合には、前記外気導入計時手段（２９）の計時を待たずにただちに前記コンプレッサ（１０）を停止するコンプレッサ停止制御手段（２０）と、
   を有することを特徴とする自動車用空気調和装置。

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