JP6398642B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に用いられる空調装置に関するものである。

従来、特許文献１には、車両の燃費を向上させるために、車両が停車するとエンジンを自動停止させるアイドルストップ車に搭載された車両用空調装置が記載されている。

この従来技術では、送風機によって送風された空気を蒸発器で冷却して車室内へ吹き出す。蒸発器は、冷凍サイクルの低圧側冷媒と空気とを熱交換させて空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。

この従来技術では、冷凍サイクルの圧縮機はエンジンによって駆動されるので、空調運転時にアイドルストップが開始されてエンジンが自動停止すると冷凍サイクルの圧縮機も停止する。したがって、アイドルストップ時には、送風機によって送風された空気が蒸発器で冷却されることなく車室内へ吹き出される。

この従来技術では、車両用空調装置は、ウインドシールドガラスへ向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出口と、デフロスタ吹出口を開閉する吹出口切換ダンパとを有している。蒸発器で冷却・除湿された空気がウインドシールドガラスへ向けて吹き出されることによって、ウインドシールドガラスの曇りを防止して運転手の視界を確保できる。

特開２０１０−３０５４９号公報

しかしながら、上記従来技術によると、吹出口切換ダンパがデフロスタ吹出口を開けているときにアイドルストップが開始された場合、送風機によって送風された空気が蒸発器で冷却・除湿されることなくウインドシールドガラス（車両の窓）へ向けて吹き出されるので、ウインドシールドガラスが曇りやすくなる。

そのため、ウインドシールドガラスの曇りを防止するために、圧縮機を起動して蒸発器で空気を冷却除湿する必要が生じるので、アイドルストップを短時間で終了させざるを得ない状況が生じうる。

本発明は上記点に鑑みて、アイドルストップ時に窓曇りを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
エンジン（２０）によって駆動され、冷凍サイクル（Ｒ）の冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１）と、
車室内に向けて空気を送風する送風機（７）と、
送風機（７）が送風した空気が流れる空気通路、空気通路を流れた空気を車室内に吹き出す複数の開口部（１４、１５、１６）を形成する空調ケース（６）と、
圧縮機（１）から吐出された冷媒が循環し、空気通路を流れる空気と冷媒とを熱交換させて空気通路を流れる空気を冷却する蒸発器（５）と、
複数の開口部（１４、１５、１６）のうち１つの開口部（１４）を開閉する開閉手段（１１）と、
１つの開口部（１４）から吹き出される空気の風量を制御する制御手段（３２）とを備え、
１つの開口部（１４）は、空気を車両の窓に向けて吹き出すデフロスタ開口部（１４）であり、
制御手段（３２）は、
停車時にエンジン（２０）が自動停止するアイドルストップが開始されたときに開閉手段（１１）がデフロスタ開口部（１４）を開けている場合、アイドルストップが開始される直前と比較してデフロスタ開口部（１４）から吹き出される空気の風量を減少させ、
アイドルストップが終了された後、蒸発器（５）による空気の冷却能力に関する所定条件を満たした場合、所定条件を満たす直前と比較してデフロスタ開口部（１４）から吹き出される空気の風量を増加させ、
所定条件は、アイドルストップが終了してから所定時間（ｔ１）が経過したという条件であり、
蒸発器（５）は、冷熱を蓄える蓄冷材を有しており、
制御手段（３２）は、蓄冷材による蓄冷量が多いほど所定時間（ｔ１）を短くすることを特徴とする。

これによると、アイドルストップが開始された場合、蒸発器（５）で冷却されていない空気が車両の窓へ向けて吹き出されることを抑制できるので、アイドルストップ時に窓曇りを抑制できる。

しかも、アイドルストップが終了された後、蒸発器（５）で十分に冷却されていない空気が車両の窓へ向けて吹き出されることを抑制できるので、アイドルストップ終了後にも窓曇りを抑制できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、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ものである。

第１実施形態における車両用空調装置の全体構成図である。 第１実施形態における車両用空調装置の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における車両用空調装置の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に示すように、車両用空調装置は、冷凍サイクルＲを備えている。冷凍サイクルＲは、圧縮機１、凝縮器２、受液器３、膨張弁４および蒸発器５等から構成されている。

圧縮機１は、冷凍サイクルＲの冷媒を吸入して吐出する。凝縮器２は、圧縮機１から吐出された気相冷媒（高圧側冷媒）と外気とを熱交換させることによって気相冷媒を凝縮させる熱交換器である。

受液器３は、凝縮器２で凝縮された冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える。膨張弁４は、受液器３から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。蒸発器５は、膨張弁４で減圧膨張された気液２相冷媒（低圧側冷媒）と車室内へ送風される空気とを熱交換させることによって液相冷媒を蒸発させるとともに空気を冷却する低圧側熱交換器（冷却用熱交換器）である。

蒸発器５は、空調ケース６の内部に収容されている。空調ケース６は車室内へ向かって空気が流れる空気通路を形成するものであって、空調ケース６内の空気通路に蒸発器５が配置されている。この蒸発器５は空調空気を冷却する冷房用熱交換器であって、膨張弁４からの低圧の気液２相冷媒が送風機７の送風空気から吸熱して蒸発することにより空気を冷却する。

空調ケース６内の空気通路には送風機７が配置されている。送風機７は遠心式送風ファン７ａとファン駆動用モータ７ｂを有している。送風機７の吸入口には内外気切替箱６ａを通じて外気または内気が吸入される。

内外気切替箱６ａには、空調ケース６内に内気を導入させる内気導入口、および外気を導入させる外気導入口が形成されている。内外気切替装置３３の内部には内外気切替ドア６ｂが配置されている。

内外気切替ドア６ｂは、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる。内外気切替ドア６ｂは、空調ケース６内に内気と外気とを切替導入する内外気切替手段である。

空調ケース６内の空気通路において蒸発器５の下流側にはヒータコア８が配置されている。ヒータコア８には、エンジン２０の冷却水（温水）が循環するようになっている。ヒータコア８は、エンジン２０の冷却水を熱源として蒸発器５通過後の空気を加熱する加熱用熱交換器である。

空調ケース６内においてヒータコア８の側方（上方）にはバイパス通路８ａが形成されている。空調ケース６内の空気通路において蒸発器５とヒータコア８との間にはエアミックスドア９が配置されている。エアミックスドア９は、回動可能な板状の部材であり、バイパス通路８ａを通過する冷風とヒータコア８を通過する温風との風量割合を調整する。エアミックスドア９はサーボモータ９ａによって駆動される。

バイパス通路８ａを通過した冷風とヒータコア８を通過した温風とが混合することによって所望温度になった空気は、デフロスタ開口部１４、フェイス開口部１５およびフット開口部１６（複数の開口部）を経て車室内の各部（窓ガラス内面、乗員上半身側、乗員足元側）に吹き出される。

デフロスタ開口部１４は、デフロスタドア１１（開閉手段）により開閉される。デフロスタドア１１は、デフロスタ開口部１４を開閉する開閉手段である。

フェイス開口部１５は、フェイスドア１２により開閉される。フット開口部１６は、フットドア１３により開閉される。デフロスタドア１１、フェイスドア１２およびフットドア１３は、吹出モードを切り替える吹出モード切替ドアであり、サーボモータ（図示せず）によって駆動される。

エンジン２０は、車両走行用の駆動源および圧縮機１の駆動源となる。圧縮機１はエンジン２０によって駆動される。すなわち、エンジン２０の作動時（車両走行中）には、エンジン２０によって圧縮機１を駆動するが、停車時等のエンジン２０の停止時には、圧縮機１が駆動されずに停止する。

具体的には、エンジン２０のクランクシャフトにクランクプーリ２３が備えられ、圧縮機１のプーリ１ａに電磁クラッチ２５が備えられている。エンジン２０の回転は、クランクプーリ２３およびベルト２４を介して圧縮機１のプーリ１ａに伝達される。電磁クラッチ２５は、クランクプーリ２３から圧縮機１への回転伝達を断続する。

圧縮機１は、吐出容量（圧縮機１回転当たりの冷媒吐出量）を変化させることができる可変容量型圧縮機である。可変容量型圧縮機は、回転軸に連結された斜板を有し、この斜板の回転により冷媒の吸入、圧縮、吐出を行うピストンを往復動させる。

圧縮機１は、斜板に作用する制御圧力を調整する電磁式圧力制御装置１ｂを有し、電磁式圧力制御装置１ｂの電磁コイルに供給する電流量Ｉｎによって制御圧力を調整するようになっている。この制御圧力の調整により、斜板の傾斜角度を変えてピストンのストロークを変化させて吐出容量を変化させることができる。電磁式圧力制御装置１ｂの電磁コイルに供給する電流量Ｉｎは、連続制御、デューティ制御のいずれで制御してもよい。

エンジン２０を構成する各種エンジン構成機器は、エンジン制御部３０の出力側に接続されている。例えば、各種エンジン構成機器は、エンジン２０を始動させるスタータ、エンジン２０に燃料を供給する燃料噴射弁の駆動回路等である。

内外気切替ドア６ｂ、送風機７、エアミックスドア９、吹出モード切替ドア１１、１２、１３、圧縮機１の電磁式圧力制御装置１ｂおよび電磁クラッチ２５等の空調用構成機器は、空調制御部３２の出力側に接続されている。空調制御部３２は、圧縮機１の作動を制御する制御手段である。

エンジン制御部３０および空調制御部３２はマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されるもので、各制御部相互の間で信号を通信し合うようになっている。これらの制御部３０、３２には車載蓄電池５０からエンジン２０のイグニッションスイッチ５１を介して電源を供給するようになっている。

空調制御部３２には、入力センサとして、外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ３３、車室内温度Ｔｒを検出する内気温センサ３４、車室内への日射量Ｔｓを検出する日射センサ３５、蒸発器５の冷却度合としての吹出空気温度（蒸発器温度）ＴＥを検出する蒸発器温度センサ３６、ヒータコア８の温水温度Ｔｗを検出する水温センサ３７、電磁式圧力制御装置１ｂの電磁コイルに供給する電流量Ｉｎを検出する冷媒流量センサ４４、車速ＳＰＤを検出する車速センサ４５等が接続されている。

車速センサ４５からの信号は、エンジン制御部３０を介して空調制御部３２に入力されるようにしてもよい。

車室内の計器盤近傍に配置された空調操作パネル３８には、車室内の設定温度Ｔｓｅｔを設定する温度設定器３９、圧縮機１の断続信号を出すエアコンスイッチ４０、吹出モードの切替信号を出す吹出モードスイッチ４１、送風機７の風量切替信号を出す風量切替スイッチ４２、内外気切替信号を出す内外気切替スイッチ４３等の操作部材が設けられ、これらの操作部材の操作信号も空調制御部３２に入力される。

次に、上記構成における作動を説明する。図２は、本実施形態の車両用空調装置の空調制御部３２が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図２のフローチャートは図示しない空調制御のメインルーチンのサブルーチンとして実行される。空調制御のメインルーチンは、イグニッションスイッチ５１の投入によりスタートする。図２の各制御ステップは、空調制御部３２が有する各種の機能実現手段を構成している。

まずステップＳ１００では、アイドルストップが開始されたか否かを判定する。アイドルストップは、車両が停車し且つ所定の条件を満たしたときにエンジン制御部３０がエンジン２０を自動停止させる制御のことである。アイドルストップ中においては、エンジン２０が圧縮機１を駆動しなくなるので圧縮機１が停止する。この場合、送風機７は作動を継続するので、蒸発器５への送風が継続される。

アイドルストップが開始されていないと判定した場合、ステップＳ１００を繰り返す。一方、アイドルストップが開始されたと判定した場合、ステップＳ１１０へ進み、デフロスタドア１１がデフロスタ開口部１４を開けているか否かを判定する。

デフロスタドア１１がデフロスタ開口部１４を開けていないと判定した場合、ステップＳ１００へ戻る。一方、デフロスタドア１１がデフロスタ開口部１４を開けていると判定した場合、ステップＳ１２０に進み、デフロスタドア１１を操作してデフロスタ開口部１４を閉じる。

これにより、デフロスタ開口部１４から湿度の高い空気が漏れ出すことを確実に防止できるので、フロントガラス内側の曇りが発生することを防止できる。

さらに、ステップＳ１２０では、フェイスドア１２およびフットドア１３がフェイス開口部１５およびフット開口部１６を閉じているか否かを判定し、フェイスドア１２およびフットドア１３がフェイス開口部１５およびフット開口部１６を閉じていると判定した場合、フットドア１３を操作してフット開口部１６を開ける。これにより、送風機７によって送風された空気がフット開口部１６から吹き出される。

続くステップＳ１３０では、アイドルストップが終了されたか否かを判定する。アイドルストップが終了されていないと判定した場合、ステップＳ１３０を繰り返す。一方、アイドルストップが終了されたと判定した場合、ステップＳ１４０へ進み、タイマー処理を行った後、ステップＳ１５０へ進む。具体的には、所定時間ｔ１が経過するまで待機する。

所定時間ｔ１は、圧縮機１が起動してから蒸発器５で空気を十分に冷却・除湿できるようになるまでに必要な時間である。所定時間ｔ１は、予め設定された一定時間であり、空調制御部３２に記憶されている。所定時間ｔ１を、種々の条件に応じて変化させてもよい。例えば、外気温Ｔａｍが低いほど、所定時間ｔ１を長くしてもよい。外気温Ｔａｍが低いほど、窓が曇りやすくなるので、蒸発器５に要求される冷却・除湿能力が高くなるからである。

例えば、蒸発器温度ＴＥが高いほど、所定時間ｔ１を長くしてもよい。蒸発器温度ＴＥが高いほど、蒸発器５で空気を十分に冷却・除湿できるようになるまでに時間がかかるからである。

例えば、蒸発器温度ＴＥが所定温度を下回った場合、所定時間ｔ１が経過していなくてもステップＳ１５０へ進むようにしてもよい。この場合の所定温度は、蒸発器５で空気を十分に冷却・除湿できるようになる蒸発器温度ＴＥである。

続くステップＳ１５０では、デフロスタドア１１を操作してデフロスタ開口部１４を開けてステップＳ１００へ戻る。

これにより、デフロスタ開口部１４から蒸発器５で十分に除湿された空気が吹き出されるので、フロントガラス内側に曇りが発生することを防止できる。

さらに、ステップＳ１５０では、ステップＳ１２０においてフットドア１３を操作してフット開口部１６を開けた場合、フットドア１３を操作してフット開口部１６を閉じる。

本実施形態では、ステップＳ１００〜Ｓ１２０で説明した通り、空調制御部３２は、停車時にエンジン２０が自動停止するアイドルストップが開始されたときにデフロスタドア１１がデフロスタ開口部１４を開けている場合、アイドルストップが開始される直前と比較してデフロスタ開口部１４から吹き出される空気の風量を減少させる。

そして、ステップＳ１３０〜Ｓ１５０で説明した通り、空調制御部３２は、アイドルストップが終了された後、蒸発器５の空気冷却能力に関する所定条件を満たした場合、所定条件を満たす直前と比較してデフロスタ開口部１４から吹き出される空気の風量を増加させる。

これによると、アイドルストップが開始された場合、蒸発器５で冷却されていない空気が車両の窓へ向けて吹き出されることを抑制できるので、アイドルストップ時に窓曇りを抑制できる。

しかも、アイドルストップが終了された後、蒸発器５で十分に冷却されていない空気が車両の窓へ向けて吹き出されることを抑制できるので、アイドルストップ終了後にも窓曇りを抑制できる。

例えば、所定条件は、アイドルストップが終了してから所定時間ｔ１が経過したという条件である。この場合の所定時間ｔ１は、圧縮機１が起動してから蒸発器５で空気を十分に冷却・除湿できるようになるまでに必要な時間であればよい。これにより、構成を簡素化できる。

例えば、所定条件は、蒸発器５の温度が所定温度を下回ったという条件であってもよい。この場合の所定温度は、蒸発器５で空気を十分に冷却・除湿できるようになる蒸発器温度ＴＥである。これにより、アイドルストップ終了直後に窓曇りを効果的に抑制できる。

具体的には、空調制御部３２は、デフロスタドア１１の作動を制御してデフロスタ開口部１４の開度を調整することによって、デフロスタ開口部１４から吹き出される空気の風量を制御する。これにより、デフロスタ吹出風量を確実に制御できる。

ステップＳ１２０ではデフロスタ開口部１４を閉じるので、デフロスタ吹出風量を確実にゼロにできる。また、デフロスタ開口部１４を閉じるので、送風機７が停止した場合に空調ケース６内にこもった熱気が自然対流によってデフロスタ開口部１４から車室内に漏れ出すことも確実に防止できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ステップＳ１２０、Ｓ１５０においてデフロスタドア１１を操作してデフロスタ開口部１４を開閉するが、本実施形態では、図３に示すように、ステップＳ１２０、Ｓ１５０の代わりにステップＳ１２５、Ｓ１５５において送風機７の作動を制御する。

具体的には、ステップＳ１２５では送風機７を停止させ、ステップＳ１５５では送風機７を起動する。すなわち、空調制御部３２は、送風機７の作動を制御して空気の風量を調整することによって、デフロスタ開口部１４から吹き出される空気の風量を制御する。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

（１）上記実施形態において、蒸発器５に、冷熱を蓄える蓄冷材が付加されていてもよい。この構成において、蓄冷材による蓄冷量が多いほど所定時間ｔ１を短くしてもよい。例えば、蓄冷量が十分確保されている場合、所定時間ｔ１をゼロにして、アイドルストップ終了後、直ちにデフロスタ開口部１４から空気が吹き出されるようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、圧縮機１はエンジン２０によって駆動されるようになっているが、圧縮機１は電動モータによって駆動されるようになっていてもよい。

（３）上記実施形態では、走行用の駆動力をエンジン２０から得る自動車に車両用空調装置を適用しているが、走行用の駆動力をエンジン２０および走行用電動モータから得るハイブリッド自動車に車両用空調装置を適用してもよい。

（４）上記実施形態の車両用空調装置は、乗用車のみならずバスやトラック等の種々の車両に適用可能である。

１ 圧縮機
５ 蒸発器
７ 送風機
１１ デフロスタドア（開閉手段）
１４ デフロスタ開口部（１つの開口部）
２０ エンジン
３２ 空調制御部（制御手段）
Ｒ 冷凍サイクル

Claims (3)

1. エンジン（２０）によって駆動され、冷凍サイクル（Ｒ）の冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１）と、
   車室内に向けて空気を送風する送風機（７）と、
   前記送風機（７）が送風した前記空気が流れる空気通路、前記空気通路を流れた空気を車室内に吹き出す複数の開口部（１４、１５、１６）を形成する空調ケース（６）と、
   前記圧縮機（１）から吐出された前記冷媒が循環し、前記空気通路を流れる前記空気と前記冷媒とを熱交換させて前記空気通路を流れる前記空気を冷却する蒸発器（５）と、
   前記複数の開口部（１４、１５、１６）のうち１つの開口部（１４）を開閉する開閉手段（１１）と、
   前記１つの開口部（１４）から吹き出される前記空気の風量を制御する制御手段（３２）とを備え、
   前記１つの開口部（１４）は、前記空気を車両の窓に向けて吹き出すデフロスタ開口部（１４）であり、
   前記制御手段（３２）は、
   停車時に前記エンジン（２０）が自動停止するアイドルストップが開始されたときに前記開閉手段（１１）が前記デフロスタ開口部（１４）を開けている場合、前記アイドルストップが開始される直前と比較して前記デフロスタ開口部（１４）から吹き出される前記空気の風量を減少させ、
   前記アイドルストップが終了された後、前記蒸発器（５）による前記空気の冷却能力に関する所定条件を満たした場合、前記所定条件を満たす直前と比較して前記デフロスタ開口部（１４）から吹き出される前記空気の風量を増加させ、
   前記所定条件は、前記アイドルストップが終了してから所定時間（ｔ１）が経過したという条件であり、
   前記蒸発器（５）は、冷熱を蓄える蓄冷材を有しており、
   前記制御手段（３２）は、前記蓄冷材による蓄冷量が多いほど前記所定時間（ｔ１）を短くすることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御手段（３２）は、前記開閉手段（１１）の作動を制御して前記デフロスタ開口部（１４）の開度を調整することによって、前記デフロスタ開口部（１４）から吹き出される前記空気の風量を制御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。
3. 前記制御手段（３２）は、前記送風機（７）の作動を制御して前記空気の風量を調整することによって、前記デフロスタ開口部（１４）から吹き出される前記空気の風量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。

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