JP2005289152A

JP2005289152A - 空調制御装置

Info

Publication number: JP2005289152A
Application number: JP2004104820A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Nakamura; 康次郎中村
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20
Also published as: US20050229615A1

Abstract

【課題】冷媒を熱源として暖房を行う空調装置に用いる空調制御装置において、空気温センサによる誤検知を防止し、適切な空調が行われるようにする。
【解決手段】空調制御装置は、冷房運転状態から暖房運転状態に切り換わるとき、冷媒回路を冷房制御モードから暖房制御モードに切り換えるのに先立って、風量分配ドア１６の位置を制御して、第２空気通路２２側に調整空気を流す。これにより、第２室内熱交換器４近傍の高温空気の澱みが解消され、空気温センサ２５による誤検知が防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車、燃料電池車等の冷媒を熱源として暖房を行う空調装置に用いる空調制御装置に関する。

従来の空調装置としては、空気冷却用の熱交換器を配した空気通路後段にエンジンの冷却水を通して空気を加温する熱交換器を配し、空気の混合比を変えることにより空気の温度を調整するものが知られている（特許文献１参照）。

すなわち、図８に示すように、空気は第１室内熱交換器１０を通り、必要に応じて風量分配ドア１６により第２室内熱交換器４を流れる風量を調整することにより、車室内に吹き出す風の温度を調整する。
特開２００２−２７４１４７号公報

従来例のように暖房用の熱源としてエンジンの冷却水を用いる場合は、冷房としての能力を落としてから、風量配分比を変えることは有効である。

しかしながら、電気自動車のように暖房用の熱源を持たないため、冷媒の熱によって空気を加温する必要がある場合には、システムを切り換える必要がある。その場合、冷房運転時は、空気温センサ２４によって制御を行う。また、冷房運転時には、効率良く運転を行うため、冷力の調整はコンプレッサの回転数制御によって行い、基本的には第２室内熱交換器４側には風を流さないようにしている。そのため、冷房運転中に、第２室内熱交換器４の付近で高温の空気が澱んでしまう場合がある。この場合において、冷房運転から暖房運転に切り換えられた直後に、空気温センサ２５による検出温度に基づいて制御を行うと、実際には空気が十分に加温されていない状態であっても既に十分であると誤判定され、適正な制御ができなくなってしまうおそれがある。

そこで、本発明は、冷媒を熱源として暖房を行う空調装置に用いる空調制御装置において、このような状況に陥るのを防止して、適切な空調を行うことを目的とする。

請求項１の発明にあっては、冷媒温度の低い第１室内熱交換器１０と冷媒温度の高い第２室内熱交換器４とを含む冷媒回路２の被制御要素５，１２を制御して、当該冷媒回路の冷房制御モードと暖房制御モードとを切り換えるとともに、調整空気を、前記第１室内熱交換器１０の設けられた第１空気通路２１から、前記第２室内熱交換器４の設けられた第２空気通路２２とそれとは別の第３空気通路２３とに分配する風量分配ドア１６を制御して、主として第２空気通路２２に空気を分配する暖房時空気流通状態と、主として第３空気通路２３に空気を分配する冷房時空気流通状態とを切り換えることにより、冷房運転状態と暖房運転状態とを切り換える空調制御装置２６において、冷房運転状態から暖房運転状態に切り換える際、冷媒回路を冷房制御モードから暖房制御モードに切り換えるのに先立って、前記風量分配ドア１６を制御して、第２空気通路２２の調整空気の流量を増大させることを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、上記請求項１の発明において、冷房時空気流通状態では、第３空気通路２３より少ない流量の調整空気を前記第２空気通路２２に流すよう前記風量分配ドア１６を制御することを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、上記請求項１の発明において、暖房時空気流通状態では、第２空気通路２２より少ない流量の調整空気を前記第３空気通路２３に流すよう前記風量分配ドア１６を制御することを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、上記請求項３の発明において、第２空気通路２２が室内下方側の吹出口に接続され、第３空気通路２３が室内上方側の吹出口に接続されていることを特徴とする。

請求項５の発明にあっては、上記請求項１の発明において、調整空気の吹出温度と制御目標温度との温度差に基づいて、当該温度差を低減するように前記風量分配ドア１６の位置を変更することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、冷房運転状態から暖房運転状態に切り換える際、冷媒回路を冷房制御モードから暖房制御モードに切り換えるのに先立って、風量分配ドア１６を制御して、第２空気通路２２の調整空気の流量を増大させるため、冷房運転中に澱んだ高温の空気が排出され、第２室内熱交換器４の下流に設けた空気温センサ２５により、調整空気の温度をより精度良く検出することができるようになる。

請求項２の発明によれば、冷房時空気流通状態で、第３空気通路２３より少ない流量の調整空気を第２空気通路２２に流すよう風量分配ドア１６を制御するため、調整空気の急激な温度変化を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、暖房時空気流通状態で、第２空気通路２２より少ない流量の調整空気を第３空気通路２３に流すよう風量分配ドア１６を制御するため、調整空気の急激な温度変化を抑制することができる。

請求項４の発明によれば、第２空気通路２２が室内上方側の吹出口に接続され、第３空気通路２３が室内下方側の吹出口に接続されているため、室内の上方を比較的低温にすることができ、暖房時の快適性を向上することができる。

請求項５の発明によれば、調整空気の吹出温度と制御目標温度との温度差に基づいて、当該温度差を低減するように風量分配ドア１６の位置を変更するため、調整空気の急激な温度変化を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１および図２は、本実施形態にかかる空調制御装置を含む空調装置を示す図であって、図１は冷房運転モード、また図２は暖房運転モードを示している。

図１に示すように、冷房運転モードでは、圧縮機３、第２室内熱交換器４、室外熱交換器６、内部熱交換器８、膨張弁９、第１室内熱交換器１０、アキュムレータ１１、内部熱交換器８がこの順に配管結合され、冷媒が矢印の方向に循環する（第１の冷媒サイクル２ｃ）。

圧縮機３は、例えば車室外に配置され、吸入した低圧の冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機３は、例えば電力供給により駆動する電動コンプレッサである。

室外熱交換器６は、車室外に配置され、例えば電動ファン等の送風手段（図示せず）が駆動することで外気が吹き付けられるようになっている。この室外熱交換器６は、その内部を通る高温高圧の冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒の熱を外気に放熱する。

膨張弁９は、室外熱交換器６で放熱させた冷媒を減圧させる。

第１室内熱交換器１０は、車室内に配置され、例えばブロワファン等の送風手段（図示せず）が駆動されることで室内へ第１室内熱交換器１０を通して送風されるようになっている。この第１室内熱交換器１０は、その内部を通る低温低圧の冷媒と送風される風との間で熱交換させることにより、車室内に流れる空気の熱を奪い、空気を冷やす。

内部熱交換器８は、室外熱交換器６で放熱した高圧冷媒と第１室内熱交換器１０で吸熱した低圧冷媒との間で熱交換を行わせるものである。

アキュムレータ１１は、第１室内熱交換器１０から出てきた冷媒を液状のものとガス状のものとに分離し、ガス状の冷媒のみを送るとともに、液状の冷媒を一時的に貯留する。

一方、図２に示すように、暖房運転モードでは、圧縮機３、第２室内熱交換器４、内部熱交換器８、膨張弁１５、室外熱交換器６、アキュムレータ１１、内部熱交換器８がこの順に配管結合され、冷媒が矢印の方向に循環する（第２の冷媒サイクル２ｈ）。

第２室内熱交換器４は、車室内に配置され、例えばブロワファン等の送風手段（図示せず）が駆動されることで室内へ第２室内熱交換器４を通して送風されるようになっている。第２室内熱交換器４は、その内部を通る高温高圧の冷媒と送風される風との間で熱交換させることにより、車室内に流れる空気を加温し、冷媒の熱を放熱する。

膨張弁１５は、第２室内熱交換器４で放熱させた冷媒を減圧させる。

室外熱交換器６は、車室外に配置され、例えば電動ファン等の送風手段（図示せず）が駆動することで外気が吹き付けられるようになっている。室外熱交換器６は、その内部を通る低温低圧の冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒が吸熱する。

なお、暖房運転モードにおいて冷房運転モードと同様の働きをするものについては、その説明を省略している。

また、５は三方弁、１２は電磁弁、７，１３，１４は逆止弁である。

２６はマイクロコンピュータからなる空調制御装置で、各種センサ（空気温センサ２４，２５等）の検出値、あるいは操作パネル（図示せず）の入力情報等に基づいて、膨張弁９、１５、三方弁５、電磁弁１２、風量分配ドア１６（の駆動機構）およびその他の機器を制御する。このうち、三方弁５および電磁弁１２が、冷媒サイクルの切り換えに関与する被制御要素である。

第１室内熱交換器１０で冷却された空気は、風量分配ドア１６により、第２室内熱交換器４を通る第２空気通路２２と、第２室内熱交換器４を迂回するもう一方の第３空気通路２３とに適宜の比率で分配される。ただし、最も冷暖房効率を高くする状況においては、風量分配ドア１６は、冷房運転状態では第２空気通路２２を塞ぐ位置（以降、Ｆ／ＣＯＯＬと記す）となるように制御され（図１）、暖房運転状態では第３空気通路２３を塞ぐ位置（以降、Ｆ／ＨＯＴと記す）となるように制御される（図２）。そして、第２空気通路２２および第３空気通路２３を流れた空気は下流に設けられるエアミックスチャンバ（図示せず）で混合され、吹出口（図示せず）から車室内に向けて吹き出す。

次に、本実施形態にかかる空調制御装置による風量分配ドアの制御手順の一例について、図３〜図７を参照して説明する。図３〜図５は、その制御手順を示すフローチャート、図６は、冷房運転状態で第２空気通路側に若干量の調整空気を流す場合の空気通路を示す図、図７は、暖房運転状態で第３空気通路側に若干量の調整空気を流す場合の空気通路を示す図である。なお、図３〜図５中、風量分配ドア１６はＡ／ＭＩＸと記す。

空調制御装置２６は、まず、ステップＳ１０において前回の制御から時間間隔Ｔｉが経過したか否かを判定する。Ｔｉが経過していた場合には、風量分配ドア１６の制御目標位置を決定する手順を実行し、Ｔｉが経過していない場合には、風量分配ドア１６を制御目標位置に制御する手順（図５）を実行する。このＴｉは、室内温度の変化速度に応じて決定するのが好適であり、一例としては６秒に設定される。

そして、空調制御装置２６は、ステップＳ１１で、暖房制御モードである場合には、吹出口モードや、風量分配ドア１６の位置、吹出温度と制御目標温度との差異に応じて風量分配ドア１６の制御目標位置の設定を変更する手順（ステップＳ１２〜Ｓ１９；図３）を実行する。また、ステップＳ２０で、冷房制御モードである場合には、圧縮機３の回転数や、風量分配ドア１６の位置、吹出温度と制御目標温度との差異に応じて風量分配ドア１６の制御目標位置の設定を変更する手順（ステップＳ２１〜Ｓ２９；図４）を実行する。そして、ステップＳ２０で、いずれの制御モードでもない場合には、風量分配ドア１６を制御目標位置に駆動制御する手順（ステップＳ３０〜Ｓ３２；図５）を実行する。

暖房制御モードの場合、ステップＳ１２において、吹出口モードがバイレベル（図中、Ｂ／Ｌと表記）に設定されているか否かを判定する。バイレベルとは、第３空気通路２３が室内上方側の吹出口に接続され、第２空気通路２２が室内下方側の吹出口に接続される状態である。そして、バイレベルに設定されていない場合、風量分配ドア１６の目標位置をＦ／ＨＯＴ（図２参照）とする（ステップＳ１３）。

バイレベルに設定されている場合、ステップＳ１４において、風量分配ドア１６の位置が第２規定位置よりＦ／ＣＯＯＬ（図１参照）側に位置するか否かを調べ、第２規定位置よりＦ／ＣＯＯＬ側にある場合には、制御目標位置を第２規定位置とする（ステップＳ１５）。

ここで第２規定位置とは、図７に示すように、調整空気が第３空気通路２３側に若干量分配されるべく規定した位置であり、風量分配ドア１６がこの第２規定位置にある場合には、第３空気通路２３に第２空気通路２２より少ない流量の調整空気が流れることになる。この状態では、室内には温風と冷風の両方が吹き出すことになるから、かかる制御は、例えば暖房から冷房への切り換え時など、調整空気の急激な温度変化が望まれない場合に有効である。また、この例では、吹出口モードがバイレベルに設定されている状態で風量分配ドア１６を第２規定位置とするが、その場合、室内上方側には冷風が、室内下方側には温風が吹き出すことになって、快適性が向上するという利点もある。

ステップＳ１４で、風量分配ドア１６が第２規定位置よりＦ／ＣＯＯＬ側に無い場合、ステップＳ１６で、例えば吹出温度と制御目標温度との温度差の絶対値を所定の閾値とを比較して、吹出温度が制御目標温度より低すぎるか否かを判定する。そして、吹出温度が制御目標温度より低すぎる場合には、風量分配ドア１６の制御目標位置をＦ／ＨＯＴ側に変更する（ステップＳ１７）。

そして、ステップＳ１８では、例えば吹出温度と制御目標温度との温度差の絶対値を所定の閾値とを比較して、吹出温度が制御目標温度より高すぎるか否かを判定する。吹出温度が制御目標温度より高すぎる場合には、風量分配ドア１６の制御目標位置をＦ／ＣＯＯＬ側に変更する（ステップＳ１９）。なお、ステップＳ１７、Ｓ１９における制御目標位置の変更は、所定の比較的微小な角度ステップ（例えばＦ／ＣＯＯＬとＦ／ＨＯＴとの間を１２５分割した角度単位で行うのが好適である。

かかる制御により、調整空気の急激な温度変化が抑制されるという利点がある。特に、ここで述べたように、吹出温度と制御目標温度との温度差が大きい場合に限って当該温度差を低減する制御を行うのが暖房効率の点からは有利である。

一方、冷房制御モードの場合、ステップＳ２１において、圧縮機３の回転数が閾値回転数Ｎｔｈ以上であるか否かを判定する。この閾値回転数Ｎｔｈは、圧縮機３の最低回転数に近く、冷房と暖房とが切り替わる状態での回転数に設定しておく。一例として、圧縮機３の回転数が３０Ｈｚ〜１２０Ｈｚである場合には、Ｎｔｈを４０Ｈｚに設定する。こうすることで、冷房制御モードから暖房制御モードへの切り換えを事前に把握することができるようになる。

そして、圧縮機３の回転数がＮｔｈより高い場合には、風量分配ドア１６の目標位置をＦ／ＣＯＯＬ（図１参照）とする（ステップＳ２２）。

一方、圧縮機３の回転数がＮｔｈより低い場合には、ステップＳ２４において、風量分配ドア１６の位置が第１規定位置よりＦ／ＣＯＯＬ側に位置するか否かを調べ、第１規定位置よりＦ／ＣＯＯＬ側にある場合には、制御目標位置を第１規定位置とする（ステップＳ２５）。

ここで第１規定位置とは、図６に示すように、調整空気が第２空気通路２２側に若干量分配されるようにした位置であり、風量分配ドア１６がこの第１規定位置にある場合には、第２空気通路２２に第３空気通路２３より少ない流量の調整空気が流れることになる。この状態でも、室内には温風と冷風の両方が吹き出すこととなるから、かかる制御は、例えば冷房から暖房への切り換え時など、調整空気の急激な温度変化が望まれない場合に有効である。

そして、本実施形態によれば、冷房制御モードから暖房制御モードに切り替わるのに先立って調整空気を第２空気通路２２に流すことができるから、冷房運転状態において第２室内熱交換器４付近で生じていた高温空気の澱みを解消することができるようになり、空気温センサ２５による誤検知を防止することができる。

ステップＳ２４で、風量分配ドア１６が第１規定位置よりＦ／ＣＯＯＬ側に無い場合、ステップＳ２６で、例えば吹出温度と制御目標温度との温度差の絶対値を所定の閾値とを比較して、吹出温度が制御目標温度より低すぎるか否かを判定する。そして、吹出温度が制御目標温度より低すぎる場合には、風量分配ドア１６の制御目標位置をＦ／ＨＯＴ側に変更する（ステップＳ２７）。

そして、ステップＳ２８では、例えば吹出温度と制御目標温度との温度差の絶対値を所定の閾値とを比較して、吹出温度が制御目標温度より高すぎるか否かを判定する。吹出温度が制御目標温度より高すぎる場合には、風量分配ドア１６の制御目標位置をＦ／ＣＯＯＬ側に変更する（ステップＳ２９）。なお、ステップＳ２７、Ｓ２９における制御目標位置の変更は、上記角度ステップ単位で行うのが好適である。

かかる制御により、調整空気の急激な温度変化が抑制されるという利点がある。特に、ここで述べたように、吹出温度と制御目標温度との温度差が大きい場合に限って当該温度差を低減する制御を行うのが冷房効率の点からは有利である。

そして、空調制御装置２６は、以上のようにして決定された制御目標位置に風量分配ドア１６を動かすべく、図５の手順を実行する。

すなわち、空調制御装置２６は、まずステップＳ３０において、前回の位置制御から時間間隔Ｔ０が経過したか否かを判定する。そしてＴ０が経過していた場合のみ、風量分配ドア１６の位置制御を実行し、Ｔ０が経過していなかった場合には、この制御を終了する。こうすることで、風量分配ドア１６が頻繁に動くのを防止し、頻繁に生じる動作音による違和感を抑制する。なお、Ｔ０は、一例としては１秒に設定される。

ステップＳ３１において、制御目標位置と風量分配ドア１６の現在位置との差分を取得し、その差分が大きい場合には、風量分配ドア１６を決定された制御目標位置に向けて動かす（ステップＳ３２）。このとき、風量分配ドア１６は、上記角度ステップ単位で駆動するのが好適である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。

本発明の実施形態にかかる空調制御装置を含む空調装置を示す図（冷房運転状態）。本発明の実施形態にかかる空調制御装置を含む空調装置を示す図（暖房運転状態）。本発明の実施形態にかかる空調制御装置による制御手順の一例を示すフローチャート。本発明の実施形態にかかる空調制御装置による制御手順の一例を示すフローチャート（図３の続き）。本発明の実施形態にかかる空調制御装置による制御手順の一例を示すフローチャート（図３および図４の続き）。本発明の実施形態にかかる空調制御装置による冷房運転状態における風量分配ドアの制御例を示す図。本発明の実施形態にかかる空調制御装置による暖房運転状態における風量分配ドアの制御例を示す図。従来の空調装置の冷房時（ａ）・暖房時（ｂ）における風量分配ドアの位置を示す図。

符号の説明

１空調装置
２冷媒回路
４第２室内熱交換器
５三方弁（被制御要素）
１０第１室内熱交換器
１２電磁弁（被制御要素）
１６風量分配ドア
２１第１空気通路
２２第２空気通路
２３第３空気通路
２６空調制御装置

Claims

冷媒温度の低い第１室内熱交換器（１０）と冷媒温度の高い第２室内熱交換器（４）とを含む冷媒回路（２）の被制御要素（５，１２）を制御して、当該冷媒回路（２）の冷房制御モードと暖房制御モードとを切り換えるとともに、
調整空気を、前記第１室内熱交換器（１０）の設けられた第１空気通路（２１）から、前記第２室内熱交換器（４）の設けられた第２空気通路（２２）とそれとは別の第３空気通路（２３）とに分配する風量分配ドア（１６）を制御して、主として第２空気通路（２２）に空気を分配する暖房時空気流通状態と、主として第３空気通路（２３）に空気を分配する冷房時空気流通状態とを切り換えることにより、
冷房運転状態と暖房運転状態とを切り換える空調制御装置（２６）において、
冷房運転状態から暖房運転状態に切り換える際、冷媒回路を冷房制御モードから暖房制御モードに切り換えるのに先立って、前記風量分配ドア（１６）を制御して、第２空気通路（２２）の調整空気の流量を増大させることを特徴とする空調制御装置。
冷房時空気流通状態では、第３空気通路（２３）より少ない流量の調整空気を前記第２空気通路（２２）に流すよう前記風量分配ドア（１６）を制御することを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
暖房時空気流通状態では、第２空気通路（２２）より少ない流量の調整空気を前記第３空気通路（２３）に流すよう前記風量分配ドア（１６）を制御することを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
第２空気通路（２２）が室内下方側の吹出口に接続され、第３空気通路（２３）が室内上方側の吹出口に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の空調制御装置。
調整空気の吹出温度と制御目標温度との温度差に基づいて、当該温度差を低減するように前記風量分配ドア（１６）の位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。