JP2015089711A - 車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】室内蒸発器表面の凝縮水が蒸発して発生する臭いによって乗員が不快に感じることを抑制する。【解決手段】車室内へ送風される送風空気を発生させる送風機32と、冷媒と送風空気とを熱交換させる室内側熱交換器18と、室内側熱交換器18にて送風空気を冷却する冷却モードの冷媒回路と室内側熱交換器18にて送風空気を冷却しない非冷却モードの冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替手段15a、20とを有するヒートポンプサイクル10と、送風機32の作動を制御する送風機制御手段50bとを備え、送風機制御手段50bは、前回の空調運転が冷却モードで終了しており、かつプレ空調を非冷却モードで実行する場合、送風機32を作動させて室内側熱交換器18に送風する空調後送風制御S24を前記プレ空調の前に実施する。【選択図】図5
Description
本発明は、車室内へ送風される送風空気を冷媒と熱交換させるヒートポンプサイクルを備える車両用空調装置に関する。
従来、この種の車両用空調装置が特許文献1に記載されている。この従来技術では、ヒートポンプサイクルは、送風空気を加熱あるいは冷却する室内熱交換器として室内凝縮器と室内蒸発器とを有し、室内蒸発器で送風空気の冷却を行う冷房モードにおける冷媒回路と、室内凝縮器で送風空気の加熱を行う暖房モードにおける冷媒回路とを切替可能に構成されている。
そして、冷房モードと暖房モードとが、外気温度、設定温度、日射量、車内温度、エアコンスイッチ状態などから自動的に選択されて切り替えられるようになっている。
従来、特許文献2には、通風流路内に滞留する異臭、悪臭を含んだ空気を車室外に排出する排出孔と、排出孔を開閉するダンパとが設けられた車両用空調装置が記載されている。
上記特許文献1の従来技術では、例えば主に春秋の中間期では、周囲環境の変化や乗員の操作等によって冷房モードから暖房モードに切り替わることがある。
冷房モードでは、室内蒸発器(室内側熱交換器)で送風空気が露点温度以下に冷却されて室内蒸発器表面に凝縮水が発生する。暖房モードでは、室内蒸発器で送風空気が冷却されないので室内蒸発器表面に凝縮水が発生しない。そのため、冷房モードから暖房モードに切り替わると、室内蒸発器表面の凝縮水が蒸発して車室内へ向けて送風されることとなる。
そして、室内蒸発器表面の凝縮水が完全に蒸発するとき、凝縮水に溶け込んだカビや微粒子等が蒸気に混ざって車室内に吹き出されることとなるので、異臭、悪臭が発生して乗員が不快に感じてしまうという問題がある。
上記特許文献1の従来技術に上記特許文献2の従来技術を適用した場合、異臭、悪臭を含んだ空気を排出孔から車室外に排出できるので、乗員の不快感を軽減できる。しかしながら、この構成によると、車両用空調装置の構造が複雑化してしまうとともに、体格が大型化して車両への搭載性が悪化してしまうという問題がある。
本発明は上記点に鑑みて、室内蒸発器表面の凝縮水が蒸発して発生する臭いによって乗員が不快に感じること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、
乗員が車両に乗り込む前に車室内の空調を開始するプレ空調を実行可能に構成された車両用空調装置であって、
車室内へ送風される送風空気を発生させる送風機(32)と、
冷媒と送風空気とを熱交換させる室内側熱交換器(18)と、室内側熱交換器(18)にて送風空気を冷却する冷却モードの冷媒回路と室内側熱交換器(18)にて送風空気を冷却しない非冷却モードの冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替手段(15a、20)とを有するヒートポンプサイクル(10)と、
送風機(32)の作動を制御する送風機制御手段(50b)とを備え、
送風機制御手段(50b)は、前回の空調運転が冷却モードで終了しており、かつプレ空調を非冷却モードで実行する場合、送風機(32)を作動させて室内側熱交換器(18)に送風する空調後送風制御(S24)をプレ空調の前に実施することを特徴とする。
乗員が車両に乗り込む前に車室内の空調を開始するプレ空調を実行可能に構成された車両用空調装置であって、
車室内へ送風される送風空気を発生させる送風機(32)と、
冷媒と送風空気とを熱交換させる室内側熱交換器(18)と、室内側熱交換器(18)にて送風空気を冷却する冷却モードの冷媒回路と室内側熱交換器(18)にて送風空気を冷却しない非冷却モードの冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替手段(15a、20)とを有するヒートポンプサイクル(10)と、
送風機(32)の作動を制御する送風機制御手段(50b)とを備え、
送風機制御手段(50b)は、前回の空調運転が冷却モードで終了しており、かつプレ空調を非冷却モードで実行する場合、送風機(32)を作動させて室内側熱交換器(18)に送風する空調後送風制御(S24)をプレ空調の前に実施することを特徴とする。
これによると、プレ空調を実行する場合、すなわち車室内に乗員が不在である確率が高い場合に室内側熱交換器(18)表面の凝縮水を蒸発させるので、室内側熱交換器(18)表面の凝縮水が蒸発して臭いが発生しても乗員が不快に感じることを抑制できる。
本発明における「冷却モード」は、室内側熱交換器(18)にて送風空気を冷却する運転モードであるから、この「冷却モード」には、室内側熱交換器(18)にて冷却された送風空気を加熱して車室内へ吹き出す運転モード等も含まれる。
本発明における「非冷却モード」は、室内側熱交換器(18)にて送風空気を冷却しない運転モードであるから、この「非冷却モード」には、送風空気を加熱して車室内へ吹き出す運転モードや、送風空気を冷却も加熱もせずに車室内へ吹き出す運転モード等も含まれる。
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。
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)
以下、図1〜図7により、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態の車両用空調装置1は、電気自動車またはハイブリッド車両に適用されている。
以下、図1〜図7により、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態の車両用空調装置1は、電気自動車またはハイブリッド車両に適用されている。
電気自動車は、車両走行用の駆動力を走行用電動モータから得る。電気自動車では、車両停止時に外部電源(商用電源)から供給される電力を蓄電手段であるバッテリに充電し、車両走行時にバッテリに蓄えられた電力を走行用電動モータへ供給することによって走行する。
ハイブリッド車両は、内燃機関(エンジン)および走行用電動モータの双方から車両走行用の駆動力を得る。本実施形態のハイブリッド車両は、車両停車時に外部電源(商用電源)から供給された電力をバッテリに充電することのできるプラグインハイブリッド車両として構成されている。
プラグインハイブリッド車両は、車両走行開始前の車両停車時に外部電源からバッテリに充電しておくことによって、走行開始時のようにバッテリの蓄電残量が予め定めた走行用基準残量以上になっているときには、主に走行用電動モータの駆動力によって走行するEV走行モードとなる。一方、車両走行中にバッテリの蓄電残量が走行用基準残量よりも低くなっているときには、主にエンジンの駆動力によって走行するHV走行モードとなる。
より詳細には、EV走行モードは、主に走行用電動モータが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際にはエンジンを作動させて走行用電動モータを補助する。つまり、走行用電動モータから出力される走行用の駆動力(モータ側駆動力)がエンジンから出力される走行用の駆動力(内燃機関側駆動力)よりも大きくなる走行モードである。
HV走行モードは、主にエンジンが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際には走行用電動モータを作動させてエンジンを補助する。つまり、内燃機関側駆動力がモータ側駆動力よりも大きくなる走行モードである。
EV走行モードとHV走行モードとを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対してエンジンの燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させることができる。
本実施形態の車両用空調装置1が適用される電気自動車またはハイブリッド車両では、バッテリに蓄えられた電力(電気エネルギ)を車両用空調装置1の各種電動式構成機器へ供給することによって、車両用空調装置1を作動させている。
図1、図2を用いて車両用空調装置1の詳細構成を説明する。本実施形態の車両用空調装置1は、車両走行時に車室内の空調を行う通常空調の他に、乗員が車両に乗り込む前に車室内の空調を行うプレ空調を行うことができる。車両用空調装置1では、バッテリB(電池)の充電中に、バッテリBに蓄えられた電力だけでなく外部電源から供給される電力によってプレ空調を行うこともできる。
車両用空調装置1は、車室内へ送風される送風空気の温度を調整する温度調整手段としてのヒートポンプサイクル(蒸気圧縮式の冷凍サイクル)10、ヒートポンプサイクル10によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すための室内空調ユニット30、および車両用空調装置1の各種電動式の構成機器の作動を制御する空調制御装置50等を備えている。
ヒートポンプサイクル10は、送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房モードの冷媒回路と、送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房モードの冷媒回路とを切替可能に構成されている。
図1では、暖房モードにおける冷媒の流れを白抜き矢印で示し、冷房モードにおける冷媒の流れを黒塗り矢印で示している。
ヒートポンプサイクル10は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機11、送風空気を加熱あるいは冷却する室内熱交換器としての室内凝縮器13および室内蒸発器18、冷媒を減圧膨張させる減圧手段としての暖房用固定絞り14および冷房用固定絞り17、並びに、冷媒回路切替手段としての開閉弁15aおよび三方弁20等を備えている。
ヒートポンプサイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒としてHFO系冷媒(例えば、R1234yf)等を採用してもよい。冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
圧縮機11は、車室外となる車両ボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構11aを電動モータ11bにて駆動する電動圧縮機として構成されている。固定容量型圧縮機構11aとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。
電動モータ11bは、インバータ61から出力される交流電圧によって、その作動(回転数)が制御される交流モータである。また、インバータ61は、空調制御装置50から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。そして、この周波数(回転数)制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、電動モータ11bは、圧縮機11の吐出能力変更手段を構成している。
圧縮機11の吐出口側には、室内凝縮器13の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器13は、室内空調ユニット30において車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成するケーシング31内に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させることで送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。
室内凝縮器13の冷媒出口側には、暖房モード時に冷媒を減圧させる暖房用固定絞り14を介して室外熱交換器16の冷媒入口側が接続されている。この暖房用固定絞り14としては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用できる。もちろん、暖房モード時に冷媒を減圧させる機能を発揮できれば、固定絞りに限定されることなく全開機能付き電気式膨張弁等の可変絞り機構を採用してもよい。
さらに、本実施形態では、室内凝縮器13から流出した冷媒を、暖房用固定絞り14を迂回させて室外熱交換器16の冷媒入口側へ導くバイパス通路15が設けられている。このバイパス通路15には、バイパス通路15を開閉する開閉弁15aが配置されている。
開閉弁15aは、冷房モードにおける冷媒回路、および暖房モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段を構成するもので、空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動が制御される電磁弁である。具体的には、本実施形態の開閉弁15aは、冷房モード時に開き、暖房モード時に閉じる。
開閉弁15aが開いた状態で冷媒がバイパス通路15を通過する際に生じる圧力損失は、開閉弁15aが閉じた状態で冷媒が暖房用固定絞り14を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、開閉弁15aが開いた状態では、室外熱交換器16から流出した冷媒のほぼ全流量がバイパス通路15を介して室外熱交換器16の冷媒入口側へ流れる。
室外熱交換器16は、車両ボンネット内に配置されて、内部を流通する室内凝縮器13下流側の冷媒と送風ファン16aから送風された車室外空気(外気)とを熱交換させるものである。送風ファン16aは、空調制御装置50から出力される制御電圧によって回転数(送風能力)が制御される電動式送風機である。
室外熱交換器16の冷媒出口側には、三方弁20が接続されている。この三方弁20は、開閉弁15aとともに上述した各運転モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段を構成しており、空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動が制御される電気式の三方弁である。
具体的には、本実施形態の三方弁20は、冷房モード時には室外熱交換器16の冷媒出口側と冷房用固定絞り17とを接続する冷媒回路に切り替え、暖房モード時には室外熱交換器16の冷媒出口側と圧縮機11の吸入口側に配置されたアキュムレータ19の冷媒入口側とを接続する冷媒回路に切り替える。
冷房用固定絞り17の基本的構成は暖房用固定絞り14と同様である。冷房用固定絞り17の出口側には、室内蒸発器18の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器18は、室内空調ユニット30のケーシング31内のうち、室内凝縮器13の送風空気流れ上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器(室内側熱交換器)である。
室内蒸発器18の冷媒出口側には、アキュムレータ19の入口側が接続されている。アキュムレータ19は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ19の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置され、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、室内蒸発器18、室内凝縮器13、エアミックスドア34等を収容して構成されたものである。
ケーシング31は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されており、その内部に車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成している。このケーシング31の送風空気流れ最上流側には、ケーシング31内へ内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する内外気切替手段としての内外気切替装置33が配置されている。
内外気切替装置33は、ケーシング31内へ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の開口面積を、内外気切替ドアによって調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータ62によって駆動され、この電動アクチュエータ62は、空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
内外気切替装置33の空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機(ブロワ)32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置50から出力される制御電圧によって回転数(送風量)が制御される。
送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器18および室内凝縮器13が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器18→室内凝縮器13の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器18は、室内凝縮器13に対して、空気流れ上流側に配置されている。
ケーシング31内には、室内蒸発器18通過後の送風空気のうち、室内凝縮器13を通過させる風量と室内凝縮器13を通過させない風量との風量割合を調整するエアミックスドア34が配置されている。エアミックスドア34は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータ63によって駆動され、この電動アクチュエータ63は、空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
ケーシング31の空気流れ最下流部には、室内凝縮器13を通過した送風空気あるいは室内凝縮器13を迂回させる冷風バイパス通路を通過した送風空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口穴37a、37b、37cが設けられている。具体的には、開口穴37a、37b、37cとして、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴37a、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴37b、および乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴37cが設けられている。
これらのデフロスタ開口穴37a、フェイス開口穴37bおよびフット開口穴37cの空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口(いずれも図示せず)に接続されている。
冷房モード時には、エアミックスドア34の開度が調整されることによって、室内蒸発器18にて冷却された送風空気のうち室内凝縮器13にて再加熱される温風と室内凝縮器を迂回する冷風との風量割合が調整される。そして、この風量割合の調整によって、温風と冷風とを混合させた混合空気、すなわち車室内へ吹き出される送風空気の温度が調整される。
なお、冷房モード時には、室内蒸発器18通過後の送風空気の全風量を室内凝縮器13を迂回させる位置に、エアミックスドア34を変位させるようにしてもよい。
デフロスタ開口穴37a、フェイス開口穴37bおよびフット開口穴37cの空気流れ上流側には、それぞれ、デフロスタ開口穴37aの開口面積を調整するデフロスタドア38a、フェイス開口穴37bの開口面積を調整するフェイスドア38b、フット開口穴37cの開口面積を調整するフットドア38cが配置されている。
これらのデフロスタドア38a、フェイスドア38bおよびフットドア38cは、吹出口モードを切替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータ64に連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータ64も、空調制御装置50から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
吹出口モード切替手段によって切り替えられる吹出口モードとしては、フェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモード、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出すフットモード、およびフット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出すフットデフロスタモードがある。
乗員が操作パネルに設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。図2に示す空調制御装置50は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された圧縮機11用のインバータ、冷媒回路切替手段を構成する開閉弁15aおよび三方弁20、送風ファン16a、送風機32、前述した各種電動アクチュエータ62〜65といった各種空調用構成機器の作動を制御する。
空調制御装置50の入力側には、車室内温度(内気温度)Trを検出する内気温検出手段としての内気センサ51、車室外温度(外気温度)Tamを検出する外気温検出手段としての外気センサ52、車室内へ照射される日射量Tsを検出する日射量検出手段としての日射センサ53、圧縮機11吐出冷媒の吐出冷媒温度Tdを検出する吐出温度センサ54、圧縮機11吐出冷媒の吐出冷媒圧力Pdを検出する吐出圧力センサ55、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度(蒸発器温度)Teを検出する蒸発器温度センサ56、室外熱交換器16の室外器温度Toutを検出する室外熱交換器温度センサ57等の空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。
本実施形態の吐出冷媒圧力Pdは、冷房モードでは、圧縮機11の冷媒吐出口側から冷房用固定絞り17入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力となり、暖房モードでは、圧縮機11の冷媒吐出口側から暖房用固定絞り17入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力となる。
本実施形態の蒸発器温度センサ56は、具体的には、室内蒸発器18の熱交換フィン温度を検出している。もちろん、蒸発器温度センサ56として、室内蒸発器18のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、室内蒸発器18を流通する冷媒自体の温度を直接検出する温度検出手段を採用してもよい。このことは室外熱交換器温度センサ57についても同様である。
空調制御装置50の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置1の作動スイッチ、車両用空調装置1の自動制御を設定あるいは解除するオートスイッチ、運転モードを切り替える運転モード切替スイッチ、吹出口モードを切り替える吹出モード切替スイッチ、送風機32の風量設定スイッチ、車室内の目標温度Tsetを設定する目標温度設定手段としての車室内温度設定スイッチ、空調のために消費されるエネルギの低減を要求する省エネルギ化要求手段であるエコノミースイッチ等がある。
本実施形態の空調制御装置50は、乗員が携帯する無線端末70(具体的には、リモコン)あるいは移動体通信手段(具体的には、携帯電話、スマートフォン)と制御信号の送受信を行う送受信部50aを有している。
操作パネル60および無線端末70には、それぞれプレ空調運転を開始させるプレ空調スタートスイッチ、および予め定めた時刻にプレ空調運転を開始させるためのタイマー設定スイッチといったプレ空調運転の実行を要求するプレ空調要求手段が設けられている。
空調制御装置50は、その出力側に接続された各種空調用構成機器を制御する制御部が一体に構成されたものであるが、それぞれの空調用構成機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの空調用構成機器の作動を制御する制御部(制御手段)を構成している。
例えば、本実施形態では、空調制御装置50のうち送風機32の作動を制御する構成が送風機制御部50b(送風機制御手段)を構成している。空調制御装置50のうち内外気切替ドア用の電動アクチュエータ62の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が内外気切替制御部50c(内外気切替制御手段)を構成している。
内外気切替制御部50c、内外気切替装置33および内外気切替ドア用の電動アクチュエータ62は、送風機32に導入される空気を内気と外気とに切り替える内外気切替手段を構成している。
次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。図3のフローチャートに示す制御処理は、車両停止時であっても、バッテリBから空調制御装置50に電力が供給されていれば実行される。なお、図3の各制御ステップは、空調制御装置50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S1では、車両用空調装置1を作動させるか否か、すなわち、操作パネル60の作動スイッチが投入された状態でオートスイッチが投入(ON)されているか否か、プレ空調スタートスイッチが投入(ON)されているか否か、あるいはタイマー設定によってプレ空調運転を開始させるか否かを判定する。そして、車両用空調装置1を作動させると判定された際にステップS2へ進む。
ステップS2では、フラグ、タイマー等の初期化、および上述した電動アクチュエータを構成するステッピングモータの初期位置合わせ等のイニシャライズが行われる。なお、このイニシャライズでは、フラグや演算値のうち、前回の車両用空調装置1の作動終了時あるいは車両システムの停止時に記憶された値が維持されるものもある。
次に、ステップS3では、操作パネル60の操作信号等を読み込んでステップS4へ進む。ステップS4では、空調制御に用いられる車両環境状態の信号、すなわち上述の空調制御用のセンサ群51〜57等の検出信号を読み込んでステップS5へ進む。
ステップS5では、車室内吹出空気の目標吹出温度TAOを算出する。目標吹出温度TAOは、内気温Trを速やかに乗員の所望の目標温度Tsetに近づけるために決定される値であって、下記数式F1により算出される。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
ここで、Tsetは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度であり、Trは内気センサ51によって検出された車室内温度(内気温)であり、Tamは外気センサ52によって検出された車室外温度(外気温)であり、Tsは日射センサ53によって検出された日射量である。また、Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
ここで、Tsetは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度であり、Trは内気センサ51によって検出された車室内温度(内気温)であり、Tamは外気センサ52によって検出された車室外温度(外気温)であり、Tsは日射センサ53によって検出された日射量である。また、Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
目標吹出温度TAOは、車室内を所望の温度に保つために車両用空調装置1に要求される空調熱負荷を示す指標であると表現することもできる。上記数式F1にて算出された目標吹出温度TAOは、冷房モード時および暖房モード時の双方において用いることのできる制御目標値であるが、暖房モード時には消費電力の抑制のために上記数式F1にて算出された目標吹出温度TAOよりも若干低い値とする補正を行ってもよい。
ステップS6では、ヒートポンプサイクル10の運転モードが決定される。ステップS6では、外気センサ52によって検出された外気温度Tamと、ステップS5で算出された目標吹出温度TAOとに基づいて、予め空調制御装置50のROM内に記憶された制御マップを参照して、運転モードを決定する。
制御マップの例を図4に示す。この制御マップの例では、外気温度Tamよりも目標吹出温度TAOが低い場合、冷房モードに決定し、外気温度Tamよりも目標吹出温度TAOが高い場合、暖房モードに決定し、外気温度Tamと目標吹出温度TAOとが同等である場合、換気モードに決定する。
換気モードは、ヒートポンプサイクル10が停止した状態で送風機32が作動する運転モードである。したがって、換気モードでは、空気が冷却・加熱されることなく、送風のみが行われる。
続くステップS7〜S12では、空調制御装置50の出力側に接続された各種空調用構成機器の制御状態が決定される。まず、ステップS7では、送風機32により送風される空気の目標送風量、すなわち送風機32の電動モータに印加するブロワモータ電圧(ブロワレベル)を決定する。
具体的には、目標吹出温度TAOの極低温域(本実施形態では、−30℃以下)および極高温域(本実施形態では、80℃以上)でブロワモータ電圧を最大値付近として、送風機32の風量を最大値に近づける。
目標吹出温度TAOが極低温域から中間温度域(本実施形態では、10℃〜40℃)に向かって上昇するに伴って、ブロワモータ電圧を減少させ、さらに、目標吹出温度TAOが極高温域から中間温度域に向かって低下するに伴って、ブロワモータ電圧を減少させて送風機32の風量を減少させる。
目標吹出温度TAOが中間温度域内に入ると、ブロワモータ電圧を最小値付近にして送風機32の風量を最小値に近づける。
次に、図3に示すステップS8では、吸込口モード、すなわち内外気切替ドア駆動用の電動アクチュエータ62に出力される制御信号を決定する。この吸込口モードも目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置50に記憶された制御マップを参照して決定する。本実施形態では、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、目標吹出温度TAOが極低温域となって高い冷房性能を得たい場合等には内気を導入する内気モードが選択される。
ステップS9では、吹出口モード、すなわち吹出モードドア駆動用の電動アクチュエータ63に出力される制御信号を決定する。この吹出口モードも目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置50に記憶された制御マップを参照して決定する。本実施形態では、目標吹出温度TAOが低温域から高温域へと上昇するに伴って吹出口モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードへと順次切り替える。
従って、目標吹出温度TAOが低温域となりやすい夏季は主にフェイスモード、目標吹出温度TAOが中温域となりやすい春秋季は主にバイレベルモード、そして、目標吹出温度TAOが高温域となりやすい冬季は主にフットモードが選択される。
さらに、車両窓ガラス近傍の相対湿度を検出する湿度検出手段を設け、湿度検出手段の検出値から算出される窓ガラス表面の相対湿度RHWに基づいて、窓ガラスに曇りが発生する可能性が高いと判定された場合には、フットデフロスタモードあるいはデフロスタモードを選択するようにしてもよい。
ステップS10では、エアミックスドア34の開度、すなわちエアミックスドア駆動用の電動アクチュエータ63に出力される制御信号を決定する。本実施形態では、暖房モード時には、室内蒸発器18通過後の送風空気の全風量が室内凝縮器13へ流入するようにエアミックスドア34を変位させる。
冷房モード時には、室内へ送風される送風空気の温度TAVが目標吹出温度TAOに近づくようにエアミックスドア34を変位させる。本実施形態では、送風空気の温度TAVとして、蒸発器温度Teおよび吐出冷媒温度Tdから算出された値を用いている。もちろん、車室内へ吹き出される送風空気の温度を検出する送風空気温度検出手段を設け、これによって検出された値を送風空気温度TAVとしてもよい。
ステップS11では、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の回転数を決定する。ここで、圧縮機11の基本的な回転数の決定手法を説明する。例えば、冷房モードでは、ステップS5で決定した目標吹出温度TAO等に基づいて、予め空調制御装置50に記憶されている制御マップを参照して、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度(蒸発器温度)Teの目標温度TEO(目標蒸発器吹出温度)を決定する。
そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと吹出空気温度Teの偏差En(TEO−Te)を算出し、今回算出された偏差Enから前回算出された偏差En−1を減算した偏差変化率Edot(En−(En−1))とを用いて、予め空調制御装置50に記憶されたメンバシップ関数とルールとに基づいたファジー推論に基づいて、前回の圧縮機回転数fCn−1に対する回転数変化量Δf_Cを求める。
暖房モードでは、ステップS5で決定した目標吹出温度TAO等に基づいて、予め空調制御装置50に記憶されている制御マップを参照して、吐出側冷媒圧力(高圧側冷媒圧力)Pdの目標高圧PDOを決定する。
そして、この目標高圧PDOと吐出側冷媒圧力Pdの偏差Pn(PDO−Pd)を算出し、今回算出された偏差Pnから前回算出された偏差Pn−1を減算した偏差変化率Pdot(Pn−(Pn−1))とを用いて、予め空調制御装置50に記憶されたメンバシップ関数とルールとに基づいたファジー推論に基づいて、前回の圧縮機回転数fHn−1に対する回転数変化量Δf_Hを求める。
次に、図3に示すステップS12では、冷媒回路切替手段の作動状態、すなわち開閉弁15aおよび三方弁20の作動状態が決定される。具体的には、前述の如く、本実施形態の開閉弁15aは、冷房モード時に開き、暖房モード時に閉じる。
三方弁20は、冷房モード時には室外熱交換器16の冷媒出口側と冷房用固定絞り17とを接続する冷媒回路に切り替え、暖房モード時には室外熱交換器16の冷媒出口側と圧縮機11の吸入口側に配置されたアキュムレータ19の冷媒入口側とを接続する冷媒回路に切り替える。
ステップS13では、上述のステップS7〜S12で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置50より各種空調用構成機器11、61、15a、20、16a、32、62〜64に対して制御信号および制御電圧が出力される。続くステップS14では、制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップS3へ戻る。
本実施形態の車両用空調装置1は、以上の如く制御処理が実行されるので、運転モードに応じて以下のように作動する。
(a)暖房モード
暖房モードでは、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路が、図1の白抜き矢印で示すように、圧縮機11→室内凝縮器13→暖房用固定絞り14→室外熱交換器16(→三方弁20)→アキュムレータ19→圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内凝縮器13を放熱器として機能させ、室外熱交換器16を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。
暖房モードでは、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路が、図1の白抜き矢印で示すように、圧縮機11→室内凝縮器13→暖房用固定絞り14→室外熱交換器16(→三方弁20)→アキュムレータ19→圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内凝縮器13を放熱器として機能させ、室外熱交換器16を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。
従って、暖房モード時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11にて圧縮された冷媒は、室内凝縮器13にて送風機32から送風された送風空気に放熱する。これにより、室内凝縮器13を通過する送風空気が加熱され、車室内の暖房が実現される。また、室内凝縮器13から流出した冷媒は、暖房用固定絞り14にて減圧されて室外熱交換器16へ流入する。
室外熱交換器16へ流入した冷媒は、送風ファン16aから送風された車室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器16から流出した冷媒は、三方弁20を介してアキュムレータ19へ流入する。アキュムレータ19にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
(b)冷房モード
冷房モードでは、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路が、図1の黒塗り矢印で示すように、圧縮機11→室内凝縮器13(→バイパス通路15)→室外熱交換器16(→三方弁20)→冷房用固定絞り17→室内蒸発器18→アキュムレータ19→圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内凝縮器13および室外熱交換器16を冷媒に放熱させる放熱器として機能させ、室内蒸発器18を冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。
冷房モードでは、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路が、図1の黒塗り矢印で示すように、圧縮機11→室内凝縮器13(→バイパス通路15)→室外熱交換器16(→三方弁20)→冷房用固定絞り17→室内蒸発器18→アキュムレータ19→圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内凝縮器13および室外熱交換器16を冷媒に放熱させる放熱器として機能させ、室内蒸発器18を冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。
従って、冷房モード時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11にて圧縮された高圧高温冷媒が、室内凝縮器13にて室内蒸発器18通過後の送風空気の一部と熱交換して送風空気の一部が加熱される。さらに、室内蒸発器18から流出した冷媒は、バイパス通路15を介して室外熱交換器16へ流入し、室外熱交換器16にて送風ファン16aから送風された外気と熱交換して放熱する。
室外熱交換器16から流出した冷媒は、三方弁20を介して冷房用固定絞り17へ流入し、冷房用固定絞り17にて減圧膨張される。冷房用固定絞り17にて減圧された低圧冷媒は室内蒸発器18へ流入し、送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。この冷媒の吸熱作用により、室内蒸発器18を通過する送風空気が冷却される。
そして、前述の如く、室内蒸発器18にて冷却された送風空気の一部が室内凝縮器13にて加熱されることによって、車室内へ送風される送風空気が目標吹出温度TAOに近づくように調整され、車室内の冷房が実現される。また、室内蒸発器18から流出した冷媒は、アキュムレータ19へ流入する。アキュムレータ19にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機11に吸入されて再び圧縮される。
(c)換気モード
換気モードでは、ヒートポンプサイクル10が停止した状態で送風機32が作動する。すなわち、圧縮機11が停止して冷媒が循環しないので、送風機32から送風された送風空気が室内蒸発器18および室内凝縮器13で冷却されない。したがって、内外気切替装置33を通じてケーシング31内に導入された内気または外気がそのままの温度で車室内へ送風される。
換気モードでは、ヒートポンプサイクル10が停止した状態で送風機32が作動する。すなわち、圧縮機11が停止して冷媒が循環しないので、送風機32から送風された送風空気が室内蒸発器18および室内凝縮器13で冷却されない。したがって、内外気切替装置33を通じてケーシング31内に導入された内気または外気がそのままの温度で車室内へ送風される。
本実施形態の車両用空調装置1は、以上の如く作動して、車室内の冷房、暖房および換気を実現することができる。
暖房モードおよび換気モードでは、室内蒸発器18で送風空気が冷却されない。したがって、暖房モードおよび換気モードを非冷却モードと表現できる。冷房モードでは、室内蒸発器18で送風空気が冷却される。したがって、冷房モードを冷却モードと表現できる。
図5のフローチャートに示す制御処理は、車両用空調装置1が停止して空調運転が終了する場合に開始される。車両用空調装置1が停止して空調運転が終了する場合とは、例えば、車両のイグニッションスイッチがオンからオフに切り替わった場合のことである。なお、図5の各制御ステップは、空調制御装置50が有する各種の機能実現手段を構成している。
ステップS20では、車両用空調装置1の現在の運転モード(暖房モード、冷房モードまたは換気モード)と、室内蒸発器18の保水量wとを記憶して空調運転を終了させる。具体的には、圧縮機11および送風機32を停止させることによって車両用空調装置1を停止させる。
室内蒸発器18の保水量wは、下記数式F2により算出される。
w=min((w1−w2)×t1,w3)…(F2)
上記数式F2において、w1は、冷房モード時において室内蒸発器18表面に単位時間当たりに発生する水分量であり、室内蒸発器18が吸い込む空気の温度(吸込空気温度)および湿度(吸込空気湿度)に基づいて、図6に示すマップを用いて算出される。室内蒸発器18に単位時間当たりに発生する水分量w1は、吸込空気温度および吸込空気湿度が高いほど多くなる。
w=min((w1−w2)×t1,w3)…(F2)
上記数式F2において、w1は、冷房モード時において室内蒸発器18表面に単位時間当たりに発生する水分量であり、室内蒸発器18が吸い込む空気の温度(吸込空気温度)および湿度(吸込空気湿度)に基づいて、図6に示すマップを用いて算出される。室内蒸発器18に単位時間当たりに発生する水分量w1は、吸込空気温度および吸込空気湿度が高いほど多くなる。
上記数式F2において、w2は、冷房モード時において室内蒸発器18から吹き出された空気が含むことのできる水分量であり、目標蒸発器吹出温度TEOに基づいて、図7に示すマップを用いて算出される。室内蒸発器18から吹き出された空気が含むことのできる水分量w2は、目標蒸発器吹出温度TEOが高いほど多くなる。
上記数式F2において、t1は冷房モードの稼動時間である。冷房モードの稼動時間t1は、冷房モードが開始されたときに起動されるタイマーの値が用いられる。現在の運転モードが冷房モードではない場合、t1=0となる。
上記数式F2において、w3は、室内蒸発器18の最大保水量である。室内蒸発器18に発生した水分量が最大保水量w3を超えると、水分が室内蒸発器18から流下して、ケーシング31の底部に形成されたドレン水排出口から車外へ排出される。
上記数式F2において、min((w1−w2)×t1,w3)とは、(w1−w2)×t1およびw3のうち小さい方の値を意味している。
ステップS21では、プレ空調運転を開始するか否かを判定する。例えば、プレ空調スタートスイッチが投入(ON)されている場合、またはタイマー設定スイッチによって設定されたプレ空調運転開始時刻になった場合、プレ空調運転を開始すると判定する。タイマー設定スイッチによって設定されたプレ空調運転開始時刻の所定時間前になった場合、プレ空調運転を開始すると判定してもよい。
プレ空調運転を開始すると判定した場合、ステップS22へ進み、プレ空調運転を開始しないと判定した場合、ステップS21を繰り返す。
ステップS22では、前回の空調運転が終了した時の運転モードが冷房モードであったか否かを判定する。前回の空調運転が終了した時の運転モードが冷房モードであったと判定した場合、室内蒸発器18に凝縮水が付着していると判断してステップS23へ進み、前回の空調運転が終了した時の運転モードが冷房モードではなかったと判定した場合、室内蒸発器18に凝縮水が付着していないと判断してステップS27へ進んでプレ空調運転を開始する。
ステップS23では、プレ空調の運転モードが暖房モードまたは換気モードであるか否かを判定し、プレ空調の運転モードが暖房モードまたは換気モードであると判定した場合、ステップS24へ進み、プレ空調の運転モードが暖房モードまたは換気モードでないと判定した場合、ステップS27へ進んでプレ空調運転を開始する。
プレ空調の運転モードは、例えば操作パネル60および無線端末70に設けられた設定スイッチによって設定される。プレ空調の運転モードは、例えば上述したステップS6と同様の決定処理によって決定されるようになっていてもよい。
ステップS24では、空調後送風制御を実施する。具体的には、吸込口モードを外気モードにして送風機32を作動させる。これにより、室内蒸発器18に空気が送風されるので、室内蒸発器18に付着した水分が蒸発して保水量が減少する。
ステップS25では、現在の保水量を算出する。具体的には、前回算出した保水量から、室内蒸発器18からの蒸発量Δw(水分の減少量)を減算する。室内蒸発器18からの蒸発量Δwは、下記数式F3により算出される。
Δw=w4×w5×t2…(F3)
上記数式F3において、w4は、送風機32からの送風量と室内蒸発器18からの蒸発量との関係を表す無次元量であり、送風機32からの送風量に基づいて、図8に示すマップを用いて算出される。蒸発量に関する無次元量w4は、送風機32からの送風量が多いほど大きくなる。
Δw=w4×w5×t2…(F3)
上記数式F3において、w4は、送風機32からの送風量と室内蒸発器18からの蒸発量との関係を表す無次元量であり、送風機32からの送風量に基づいて、図8に示すマップを用いて算出される。蒸発量に関する無次元量w4は、送風機32からの送風量が多いほど大きくなる。
上記数式F3において、w5は、単位時間当たりの室内蒸発器18からの蒸発量であり、室内蒸発器18の吸込空気温度および吸込空気湿度に基づいて、図9に示すマップを用いて算出される。単位時間当たりの室内蒸発器18からの蒸発量w5は、吸込空気温度および吸込空気湿度が高いほど多くなる。
上記数式F3において、t2は、前回蒸発量Δwを算出してから経過した時間である。前回蒸発量Δwを算出してから経過した時間t2は、前回蒸発量Δwが算出されたときに起動されるタイマーの値が用いられる。
ステップS26では、ステップS25で算出した現在の保水量が0であるか否かを判定し、現在の保水量が0でないと判定した場合、ステップS23へ戻り、現在の保水量が0であると判定した場合、ステップS27へ進む。
ステップS27では、空調後送風制御(ステップS24)を終了して、プレ空調運転を開始する。具体的には、図3のフローチャートに示す制御処理を実行してプレ空調運転を実施する。プレ空調の運転モードが暖房モードまたは冷房モードである場合、空調効率を高めるために、吸込口モードは内気モードが選択される。
本実施形態の車両用空調装置1は、以上の如く作動して、室内蒸発器18表面の凝縮水を蒸発させて室内蒸発器18表面を乾燥させることができる。
本実施形態では、ステップS24で説明したように、前回の空調運転が冷房モード(冷却モード)で終了しており、かつプレ空調を暖房モードまたは換気モード(非冷却モード)で実行する場合、送風機32を作動させて室内蒸発器18に送風する空調後送風制御(ステップS24)をプレ空調の前に実施する。
これによると、プレ空調を実行する場合、すなわち車室内に乗員が不在である確率が高い場合に室内蒸発器18表面の凝縮水を蒸発させるので、室内蒸発器18表面の凝縮水が蒸発して臭いが発生しても乗員が不快に感じることを抑制できる。
また、前回の空調運転が冷房モードで終了し、かつプレ空調を暖房モードまたは換気モードで実行する場合、空調後送風制御(ステップS24)を実施するので、前回の空調運転およびプレ空調の運転モードに関わらず空調後送風制御(ステップS24)を実施する構成と比較して空調後送風制御(ステップS24)の実施頻度を低減できる。そのため、消費動力を低減できるとともに、送風機32の寿命を延ばすことができる。
本実施形態では、ステップS27で説明したように、プレ空調は、空調後送風制御(ステップS24)を終了した後、直ちに実行される。これによると、プレ空調を実行する時間を極力長く確保できるので、車室内に乗り込んだ乗員の空調快適性を極力確保できる。
本実施形態では、空調後送風制御(ステップS24)が実施されている場合、吸込口モードを外気モードにする。すなわち、送風機32に導入される空気を外気に切り替える。
これによると、内気と比較して湿度の低い外気が室内蒸発器18に送風されるので、室内蒸発器18表面の凝縮水を効果的に蒸発させることができる。また、外気を導入して車室内を換気できるので、室内蒸発器18表面の凝縮水が蒸発して発生した臭いが車室内にこもることを抑制でき、ひいては乗員が不快に感じることを一層抑制できる。
本実施形態では、ステップS25、S26で説明したように、送風空気の風量および外気の温度に基づいて、空調後送風制御(ステップS24)を実施する時間を決定する。これによると、空調後送風制御を実施する時間を、室内蒸発器18からの蒸発量Δwに応じて適切に決定できる。
本実施形態では、ステップS20、S25、S26で説明したように、冷却モードを実施していたときの室内蒸発器18の保水量wに基づいて、空調後送風制御(ステップS23)を実施する時間を決定する。これにより、空調後送風制御を実施する時間の過不足を抑制できる。
(他の実施形態)
上述の実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
上述の実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上述の実施形態では、圧縮機11として電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機11の形式はこれに限定されない。例えば、エンジンを備える車両では、ベルトおよび電磁クラッチ等を介してエンジンから駆動力を得る圧縮機11を採用してもよい。
(2)エンジンを備える車両では、送風空気の加熱手段として、室内凝縮器13に加えて、エンジン冷却水を熱源として送風空気を加熱する加熱用熱交換器(ヒーターコア)を設けてもよい。
送風空気の加熱手段として、送風空気を加熱する空気加熱PTCヒータを設けてもよい。送風空気の加熱手段として、冷却水などの熱媒体を加熱する水加熱PTCヒータを設けてもよい。
空気加熱PTCヒータおよび水加熱PTCヒータは、PTC素子(正特性サーミスタ)を有し、このPTC素子に電力が供給されることによって発熱する電気ヒータである。
水加熱PTCヒータを設ける場合、水加熱PTCヒータで加熱された冷却水(熱媒体)と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する加熱用熱交換器(ヒーターコア)が必要である。
(3)上述の実施形態では、暖房モードおよび冷房モードの冷媒回路を切替可能に構成されたヒートポンプサイクル10を説明したが、少なくとも冷却モードの冷媒回路と非冷却モードの冷媒回路とを切替可能に構成されたヒートポンプサイクルを備える車両用空調装置に適用可能である。
冷却モードの冷媒回路は、室内蒸発器18で送風空気を冷却する冷媒回路である。冷却モードには、室内蒸発器18にて冷却された送風空気を加熱して車室内へ吹き出す運転モード等も含まれる。
非冷却モードの冷媒回路は、室内蒸発器18で送風空気を冷却しない冷媒回路である。非冷却モードには、送風空気を加熱して車室内へ吹き出す運転モードや、送風空気を冷却も加熱もせずに車室内へ吹き出す運転モード等も含まれる。
(4)上述の実施形態において、前回の空調運転が冷房モードで終了しており、暖房モードまたは換気モードでプレ空調を実行する場合において、車室内に乗員が不在であると判定した場合、空調後送風制御(ステップS24)を実施するようにしてもよい。
例えば、外部電源から供給された電力をバッテリBに充電している場合、または外部電源でバッテリBの充電が完了した場合、車室内に乗員が不在であると判定するようにすればよい。
乗員が着座しているか否かを検出する座席スイッチを座席に設け、座席スイッチの検出結果に応じて車室内に乗員が不在であるか否かを判定するようにしてもよい。
(5)上述の実施形態では、室内蒸発器18の保水量wは、室内蒸発器18の吸込空気温度、室内蒸発器18の吸込空気湿度、目標蒸発器吹出温度TEO、冷房モードの稼動時間、および室内蒸発器18の最大保水量に基づいて算出されるが、これに限定されるものではなく、室内蒸発器18の保水量wを種々の方法で算出可能である。
例えば、室内蒸発器18の保水量wは、室内蒸発器18の吸込空気温度、室内蒸発器18の吸込空気湿度、送風機32からの送風量、目標蒸発器吹出温度TEO、冷房モードの稼動時間、および室内蒸発器18の最大保水量のうち少なくとも1つに基づいて算出されるようになっていてもよい。
(6)上述の実施形態では、室内蒸発器18からの蒸発量Δwは、送風機32からの送風量、室内蒸発器18の吸込空気温度、室内蒸発器18の吸込空気湿度、および前回蒸発量Δwを算出してから経過した時間に基づいて算出されるが、これに限定されるものではなく、室内蒸発器18からの蒸発量Δwを種々の方法で算出可能である。
例えば、室内蒸発器18からの蒸発量Δwは、送風機32からの送風量、室内蒸発器18の吸込空気温度、室内蒸発器18の吸込空気湿度、および前回蒸発量Δwを算出してから経過した時間のうち少なくとも1つに基づいて算出されるようになっていてもよい。
(7)上述の実施形態では、車両のイグニッションスイッチがオンからオフに切り替わった場合、図5のフローチャートに示す制御処理を実行するが、車両のイグニッションスイッチがオンのままであっても車両用空調装置1が停止して空調運転が終了した場合に図5のフローチャートに示す制御処理を実行するようになっていてもよい。
(8)上述の実施形態では、車室内に乗員が不在である場合、室内蒸発器18に送風して室内蒸発器18に付着した水分を蒸発させるが、車室内に乗員が乗車している場合、室内蒸発器18に送風して室内蒸発器18に付着した水分を蒸発させるようにしてもよい。その場合、吹出口モードをフットモードにして送風機32からの送風量を控えめにして室内蒸発器18に付着した水分をゆっくり蒸発させるようにすれば、異臭、悪臭によって乗員が不快に感じてしまうことを抑制できる。
(9) ヒートポンプサイクル10は、冷却して除湿した送風空気を再加熱して車室内を除湿暖房する除湿暖房運転時の冷媒回路に切替可能に構成されていてもよい。
図9では、除湿暖房運転時の冷媒回路に切り替えた際の冷媒の流れを斜線ハッチング付き矢印で示している。開閉弁15aは除湿暖房運転時に閉じる。三方弁20は室外熱交換器16の冷媒出口側と冷房用固定絞り17とを接続する冷媒回路に切り替える。
除湿暖房モードでは、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路が、図9の斜線ハッチング付き矢印で示すように、圧縮機11→室内凝縮器13→暖房用固定絞り14→室外熱交換器16(→三方弁20)→冷房用固定絞り17→室内蒸発器18→アキュムレータ19→圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内凝縮器13および室外熱交換器16を冷媒に放熱させる放熱器として機能させ、室内蒸発器18を冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。
従って、除湿暖房モード時のヒートポンプサイクル10では、圧縮機11にて圧縮された高圧高温冷媒が、室内凝縮器13にて室内蒸発器18通過後の送風空気の一部と熱交換して送風空気の一部が加熱される。さらに、室内蒸発器18から流出した冷媒は、暖房用固定絞り14にて減圧されて室外熱交換器16へ流入する。室外熱交換器16へ流入した
冷媒は送風ファン16aから送風された外気と熱交換して放熱する。
冷媒は送風ファン16aから送風された外気と熱交換して放熱する。
室外熱交換器16から流出した冷媒は、三方弁20を介して冷房用固定絞り17へ流入し、冷房用固定絞り17にて減圧膨張される。冷房用固定絞り17にて減圧された低圧冷媒は室内蒸発器18へ流入し、送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。この冷媒の吸熱作用により、室内蒸発器18を通過する送風空気が冷却されて除湿される。以降の作動は冷房モードと同様である。
上記の如く、除湿暖房モードでは、冷房モードと同様に、室内蒸発器18にて冷却された送風空気を室内凝縮器13にて加熱して車室内へ吹き出すことで、車室内の除湿暖房を行うことができる。この際、除湿暖房モードでは、開閉弁15aを閉じるので、冷房モードよりも室外熱交換器16へ流入する冷媒の圧力および温度を低下させることができる。
従って、室外熱交換器16における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器16における冷媒の放熱量を低減できる。これにより、除湿暖房モードでは、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させて、冷房モードよりも室内凝縮器12における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
除湿暖房モードでは、室内蒸発器18で除湿された乾いた空気が車室内に吹き出されるので、車両窓ガラスの曇りを防止することができる。なお、プレ空調は、乗員が車室内に乗り込む前に行われることから、プレ空調では車両窓ガラスの曇りを防止する必要はない。したがって、プレ空調では、車両窓ガラスの曇りを防止することを目的として除湿暖房モードを実行する必要はない。
15a 開閉弁(冷媒回路切替手段)
18 室内蒸発器(室内側熱交換器)
20 三方弁(冷媒回路切替手段)
32 送風機
33 内外気切替装置(内外気切替手段)
50b 送風機制御部(送風機制御手段)
50c 内外気切替制御部(内外気切替手段)
62 内外気切替ドア用の電動アクチュエータ(内外気切替手段)
B バッテリ(電池)
S24 空調後送風制御
18 室内蒸発器(室内側熱交換器)
20 三方弁(冷媒回路切替手段)
32 送風機
33 内外気切替装置(内外気切替手段)
50b 送風機制御部(送風機制御手段)
50c 内外気切替制御部(内外気切替手段)
62 内外気切替ドア用の電動アクチュエータ(内外気切替手段)
B バッテリ(電池)
S24 空調後送風制御
Claims (5)
- 前記乗員が前記車両に乗り込む前に前記車室内の空調を開始するプレ空調を実行可能に構成された車両用空調装置であって、
車室内へ送風される送風空気を発生させる送風機(32)と、
冷媒と前記送風空気とを熱交換させる室内側熱交換器(18)と、前記室内側熱交換器(18)にて前記送風空気を冷却する冷却モードの冷媒回路と前記室内側熱交換器(18)にて前記送風空気を冷却しない非冷却モードの冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替手段(15a、20)とを有するヒートポンプサイクル(10)と、
前記送風機(32)の作動を制御する送風機制御手段(50b)とを備え、
前記送風機制御手段(50b)は、前回の空調運転が前記冷却モードで終了しており、かつ前記プレ空調を前記非冷却モードで実行する場合、前記送風機(32)を作動させて前記室内側熱交換器(18)に送風する空調後送風制御(S24)を前記プレ空調の前に実施することを特徴とする車両用空調装置。 - 前記プレ空調は、前記送風機制御手段(50b)が前記空調後送風制御(S24)を終了した後、直ちに実行されることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記送風機(32)に導入される空気を内気と外気とに切り替える内外気切替手段(33、50c、62)を備え、
前記内外気切替手段(33、50c、62)は、前記空調後送風制御(S24)が実施されている場合、前記送風機(32)に導入される空気を前記外気に切り替えることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。 - 前記送風機制御手段(50b)は、前記送風空気の風量および前記外気の温度に基づいて、前記空調後送風制御(S24)を実施する時間を決定することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記送風機制御手段(50b)は、前記冷却モードを実施していたときの前記室内側熱交換器(18)表面の凝縮水の量に基づいて、前記空調後送風制御(S24)を実施する時間を決定することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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