JP4539506B2

JP4539506B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP4539506B2
Application number: JP2005266858A
Authority: JP
Inventors: 智史角田; 雅志渡邉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: JP2007076503A

Description

本発明は、送風機によって吹き出された空気を冷却する冷却器を有する空調装置に関する。

従来、車両用空調装置において、室内空調ケーシングと、室内空調ケーシング内に配設されて車室内に向けて空気を吹き出す送風機と、この送風機により吹き出された空気を冷却するエバポレータとを備え、エバポレータにより冷却された空気を吹出口から車室内に向けて吹き出すようになっているものがある。

このものにおいて、送風機から吹き出される空気がエバポレータで冷却されると、エバポレータの表面には凝縮水が発生する。すると、凝縮水は、送風機による風圧で押されて、空調ケーシングの床面に落ち、排水孔から車室外に排出される。

近年、車両用空調装置では、送風機による送風量を極めて少なくすることにより、吹出口から吹き出される風量を乗員にとって無感の状態に近づけて快適性を向上させるようにしたものが多くなっている。

しかし、このように送風機による送風量が極めて少なくなると、エバポレータを通過する風速も低くなるため、凝縮水に加わる風圧が小さくなる。したがって、エバポレータから凝縮水が落ちないで、エバポレータの表面に大量の凝縮水が付着した状態になる。

この状態で、例えば、操作スイッチが操作されて送風機の送風量を急激に増加させると、エバポレータの表面に付着した大量の凝縮水のうち大部分の凝縮水は、風圧により押されて下側に流れ始めるが、一部の凝縮水は風に乗って吹出口に向けて飛散して、車室内に吹き出されることがある。

これに対して、エバポレータの下流側に網部材（ネット）を取り付け、凝縮水が吹出口に向けて飛散するのを防ぐようにしたものも考えられるが、コスト高を招くことになる。

本発明は、上記点に鑑み、網部材を用いることなく、凝縮水の飛散を抑制することを可能にした空調装置を提供することを目的とする。

本発明では、送風機の現在の風量が水滴飛散風量以下であるか否かを判定する第１の判定手段と、送風機の風量を水滴飛散風量を超える風量まで上昇させるように要求されているか否かを判定する第２の判定手段と、送風機の現在の風量が水滴飛散風量以下であると第１の判定手段が判定し、かつ送風機の風量を水滴飛散風量を超える風量まで上昇させるように要求されていると第２の判定手段が判定したときには、送風機の風量を水滴飛散風量を超える風量まで上昇させることに先だって、送風機の風量を水滴飛散風量未満の風量まで上昇させて保持させるように送風機を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、「水滴飛散風量」とは、冷却器で発生した凝縮水が風圧により水滴として飛散し始める風量のことである。

以上により、送風機の風量を水滴飛散風量未満の風量（具体的には、後述する流出開始風量）まで上昇させて保持させるので、冷却器で発生した凝縮水が、送風機による送風が風圧により押されて流れ始めるので、網部材を用いることなく、凝縮水の飛散を抑制することを可能になる。

図１に、本発明の一実施形態の車両用空調装置を示す。図１は車両用空調装置の概略構成を示す図である。

本実施形態の車両用空調装置は、後席用冷房専用の空調装置であって、図１に示すように、室内空調ケーシング１０、送風機２０、およびエバポレータ３０から構成されている。

室内空調ケーシング１０は、車室内の空気を吸い込むための空気吸込口１１と、車室内に空気を吹き出すための吹出口１２と、後述する凝縮水を排出するための排水孔１３を有している。

送風機２０は、羽根車２１と、羽根車２１を駆動する電動モータ２２とから構成され、空気吸込口１１から空気を吸い込んで吹出口１２に向けて吹き出す遠心式送風機である。

エバポレータ３０は、送風機２０に対して水平方向の空気下流側に配置されて、圧縮機等とともに冷媒を循環させる蒸気圧縮式冷凍サイクル装置を構成し、冷媒が空気から吸熱して蒸発することにより空気を冷却する。

また、本実施形態の車両用空調装置には、図１に示すように、操作部４０および電子制御装置５０が設けられている。操作部４０には、後述する送風機２０の制御モードを設定するためのオートスイッチと、送風機２０の送風量を手動で調整するための送風量スイッチと、乗員の好みの温度を設定するための温度設定スイッチが設けられている。

電子制御装置５０は、マイクロコンピュータ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどから構成されて、内気温度（車室内空気温度）、外気温度、日射量などの熱負荷等を検出する各種センサＳ１〜Ｓ３からの検出信号と、操作部４０から出力される操作信号とに基づいて、後述するように送風機２０を制御する。

ここで、電子制御装置５０による送風機２０の制御モードとしては、オートモードとマニュアルモードとに分けられ、以下、オートモードおよびマニュアルモードについて別々に説明する。

（オートモード）
電子制御装置５０は、図２、図３に示すフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。コンピュータプログラムは、オートスイッチがオンされると一定期間毎に実行される。

図２のステップ１００において、温度設定スイッチにより設定された設定温度ＴＳＥＴおよび各種センサＳ１〜Ｓ３からの検出信号を読み込む。

その後、ステップ１１０に進み、上述のステップ１００で読み込んだ設定温度ＴＳＥＴおよびセンサＳ１〜Ｓ３の検出信号等に基づいて車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを下記の数式１により算出する。

ここで、ＴＡＯは、環境条件の変化にかかわらず、車室内を設定温度ＴＳＥＴに維持するために必要な吹出空気温度である。

ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ×ＴＳＥＴ−ＫＲ×ＴＲ
−ＫＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ……（数式１）
ここで、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭ、ＫＳは係数、Ｃは定数であり、ＴＳＥＴ、ＴＲ、ＴＡＭ、ＴＳはそれぞれ上記した設定温度、内気温度、外気温度、日射量である。

次に、ステップ１２０に進み、送風機２０の電動モータ２２に付与するブロワ電圧を上記ＴＡＯと図４に示す特性図を用いて決定する。

図４に示す特性図では、ＴＡＯが中間領域であるときにはブロワ電圧は最低値となるように設定され、ＴＡＯが中間領域から徐々に高くなるにつれてブロワ電圧が徐々に最高値に近づき、またＴＡＯが中間領域から徐々に低くなるにつれてブロワ電圧が徐々に最高値に近づくように設定されている。

ここで、ブロワ電圧と送風機２０による送風量とは、一対一で特定される関係にあり、ブロワ電圧が上昇するにつれて送風機２０による送風量が増加し、またブロワ電圧が下降するにつれて送風機２０による送風量が減少するようになっている。

なお、以下、オートモードにおいて「ステップ１２０で決定されるブロワ電圧」を「要求ブロワ電圧」、この「要求ブロワ電圧」を送風機２０に付与した際に送風機２０から発生する送風量を「要求送風量」という。

次に、ステップ１３０に進み、要求ブロア電圧を用いて送風機２０の電動モータ２２を制御する。以下、電動モータ２２の制御処理を図３を参照して具体的に説明する。

図３のステップ１３１において、風量を増加するように要求されているか否かを判定する。例えば、「要求ブロア電圧」が「現在、電動モータ２２に付与されているブロワ電圧」に比べて高いときには、ＹＥＳと判定する。

次に、ステップ１３２において、「現在、送風機２０が送風している送風量」は、水滴飛散風量以下か否かを判定する。

ここで、水滴飛散風量は、エバポレータ３０の表面に凝縮水が付着して状態において凝縮水が風圧により水滴となり飛散し始める風量であり、「水滴飛散風量」、および「送風機２０により水滴飛散風量を発生させるのに必要なブロワ電圧」は、予め実験で求められている。なお、以下、「送風機２０により水滴飛散風量を発生させるのに必要なブロワ電圧」を、水滴飛散電圧という。

そして、「現在、電動モータ２２に付与されているブロワ電圧」が、水滴飛散電圧に比べて低いときには、ステップ１３２においてＹＥＳと判定する。

次に、ステップ１３３において、要求送風量が水滴飛散風量以上であるか否かを判定する。例えば、「要求ブロア電圧」が水滴飛散電圧以上であるときにはＹＥＳと判定してステップ１３４に進む。

ここで、送風機２０の電動モータ２２に付与するブロア電圧を、要求ブロワ電圧まで上昇させることに先立って、一旦、当該ブロア電圧を流出開始電圧まで上昇させて流出開始電圧のまま一定期間（例えば、３ｓｅｃ〜１０ｓｅｃ）保持した後、要求ブロワ電圧まで上昇させる。

ここで、「流出開始電圧」とは、水滴飛散電圧未満の電圧であって、かつ送風機２０により「流出開始風量」を発生させるのに必要であるブロア電圧である。また「流出開始風量」は、エバポレータ３０の表面に付着した凝縮水を風圧により流れ始めさせるのに必要な風量である。なお、「流出開始風量」および「流出開始電圧」は、予め実験で求められている。

以上により、送風機２０の送風量を水滴飛散風量を越える風量まで上昇させることに先だって、送風機２０の送風量を、水滴飛散風量未満の流出開始風量まで上昇させて、その後、一定期間、流出開始風量のまま保持する。

このため、エバポレータ３０の表面で発生した凝縮水は、流出開始風量による風圧により押されて流れ始めて室内空調ケーシング１０の床面まで落ち、その後、凝縮水は、排水孔１３を通して車室外に流れ出す。したがって、凝縮水が飛散して吹出口１２側に吹き出されることを抑制することが可能になる。

また、上述のステップ１３１において、要求ブロワ電圧が「現在、電動モータ２２に付与されているブロワ電圧」以下の場合には、風量を増加するように要求されていないとして、ＮＯと判定する。

この場合、ステップ１３５に移行して、ブロア電圧を要求ブロア電圧まで変化させる。これに伴って、送風機２０の送風量を要求送風量まで変化させることになる。

また、上述のステップ１３２において、「現在、電動モータ２２に付与されているブロワ電圧」が水滴飛散電圧より大きいときにはＮＯと判定して、ステップ１３５に移行する。さらに、上述のステップ１３３において要求ブロア電圧が水滴飛散電圧未満であるときにはＮＯと判定してステップ１３５に移行する。

（マニュアルモード）
マニュアルモードは、オートスイッチがオフ状態であるときに実施される。この場合、電子制御装置５０は、図２に示すフローチャートを用いなく、図３に示すフローチャートのみにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。

当該マニュアルモードでは、「現在、送風量スイッチにより設定されている送風量」を要求送風量とし、「送風機２０により要求送風量を発生させるのに必要なブロア電圧」を要求ブロア電圧とする。

そして、送風量スイッチにより送風量を、例えば、最低値から最高値まで変更すると、電子制御装置５０は、風量を増加するように要求されているとして、ステップ１３１でＹＥＳと判定する。

その後、電子制御装置５０は、オートモードの場合と同様、現在風量判定処理（ステップ１３２）、要求風量判定処理（ステップ１３３）、中間風量保持処理（ステップ１３４）、および要求風量増加処理（ステップ１３５）を実行する。

したがって、オートモードの場合と同様、送風機２０の送風量を「現在の送風量」から「要求送風量」まで上昇させることに先だって、送風機２０の送風量を、一旦、流出開始風量まで上昇させて、その後、一定期間、流出開始風量のまま保持する。

なお、上述の実施形態では、空調装置としては冷房専用の空調装置を用いた例について説明したが、これに代えて、冷房および暖房をそれぞれ切換可能な空調装置を用いてもよい。ここで、空調装置としては、車両用空調装置に限らず、家庭用空調装置、事務所用空調装置などの据え置き型の空調装置を用いても良い。

また、上述の実施形態では、送風機２０による風量を制御するために電動モータ２２に付与するブロワ電圧を変化するようにした例について説明したが、これに代えて、送風機２０による風量を制御するために電動モータ２２に付与するブロワ電圧のデューテイ比を変化するようにしてもよい。

この場合、「流出開始電圧」に代えて、送風機２０により「流出開始風量」を発生させるためのデューテイ比が用いられ、また「水滴飛散電圧」に代えて、送風機２０により「水滴飛散風量」を発生させるためのデューテイ比が用いられることになる。

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の構成を示すブロック図である。図１の電子制御装置の制御処理の一部を示すフローチャートである。図１の電子制御装置の制御処理の一部を示すフローチャートである。上記実施形態においてブロア電圧とＴＡＯとの関係を示す特性図である。

符号の説明

１０…空調ケーシング、２０…送風機、２２…電動モータ、
３０…エバポレータ、４０…電子制御装置。

Claims

空調ケーシングと、
前記空調ケーシング内に配置されて、前記空気を室内に向けて吹き出す送風機と、
前記送風機によって吹き出された空気を冷却するための冷却器と、
前記送風機の現在の風量が水滴飛散風量以下であるか否かを判定する第１の判定手段と、
前記送風機の風量を水滴飛散風量を超える風量まで上昇させるように要求されているか否かを判定する第２の判定手段と、
前記送風機の現在の風量が水滴飛散風量以下であると前記第１の判定手段が判定し、かつ前記送風機の風量を水滴飛散風量を超える風量まで上昇させるように要求されていると前記第２の判定手段が判定したときには、前記送風機の風量を前記水滴飛散風量を超える風量まで上昇させることに先だって、前記送風機の風量を前記水滴飛散風量未満の風量まで上昇させて保持させるように前記送風機を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする空調装置。