JP2969349B2 - 空調装置の蒸発器温度を外部露点に応じて制御する方法 - Google Patents

空調装置の蒸発器温度を外部露点に応じて制御する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部空間の空調の
ため空調装置により吸入される供給空気の露点温度、及
び内部空間へ吹出すべき供給空気のため可変に規定可能
な１つ又は複数の内部空間温度目標値に対応する吹出し
空気温度目標値を求める、空調装置特に自動車空調装置
の蒸発器温度を外部露点に応じて制御する方法に関す
る。ここで制御という表現は広い意味に解すべきであ
り、従つて帰還なしの純粋な制御の場合も空調装置の制
御又は調整装置への蒸発器温度実際値の帰還を伴う調整
の場合も含む。求められる供給空気露点温度及び吹出し
空気温度目標値は、従来のように例えばそれに応じて、
蒸発器の冷媒回路にあつて開閉可能又は出力制御可能な
圧縮機を駆動して、それぞれ所望の蒸発器温度が得られ
るようにするのに使用される。
【０００２】このような方法は特に自動車の空調装置に
おいて使用される。最近の構造の自動車空調装置は、冷
却運転のため２つの基礎となる運転方式を持つている。
逆加熱なしの第１の運転方式では、蒸発器温度は圧縮機
出力の適当な設定により制御されて、蒸発器を経て導か
れる供給空気が空調装置の空調調整器の規定する強さに
のみ冷却されて、利用者側で規定可能な内部空間温度を
維持する。従つて内部空間の冷房に実際に必要なエネル
ギーだけが消費される。しかしこの運転方式では、空気
の乾燥が行われないので、特定の状況では車両窓ガラス
の曇りの起こることがある。更に事情によつては、乾燥
臭気の形の望ましくない蒸発器臭気の生ずることがあ
り、蒸発器温度が供給空気露点温度の周りに振動する
時、湿と乾の間で蒸発器状態即ち蒸発器表面の状態の頻
繁な交代によつてこの臭気が生ぜしめられる。第２の運
転方式はいわゆる再加熱運転又は逆加熱運転である。こ
の運転では圧縮機が、外部空間から吸入される供給空気
を、蒸発器を介して０℃の氷点直前まで冷却する。供給
空気流中で蒸発器の後に接続される熱交換器の形の加熱
素子を介して、供給空気が再び空調調整器により求めら
れる吹出し空気温度目標値に加熱される。従つてこの運
転方式では、蒸発器の所で供給空気の乾燥が行われるの
で、窓ガラスの曇る傾向が起こらないか、又は曇つた窓
ガラスが再びきれいになる。更に蒸発器の過度の臭気は
生じない。しかしこの運転方式では、大きい冷却出力が
必要で、更に逆加熱のため付加的なエネルギーが必要と
されるので、エネルギー消費が第１の運転方式における
より著しく大きい。
【０００３】これら２つの冷却運転方式を持つ車両空調
装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３６２
４１７１号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第
３７２４４３０号明細書に開示されている。ドイツ連邦
共和国特許出願公開第３６２４１７１号明細書に記載さ
れている空調装置は内部空間側及び／又は外部空間側に
それぞれ温度センサ及び湿度センサから成る露点温度セ
ンサ装置を含み、このセンサ装置により切迫する露点下
回りが判定可能である。このような露点下回りは対向措
置により防止でき、そのために送風機動作開始が提案さ
れて、適当に窓ガラスのそばを通つて空気流を流すこと
ができる。更に必要な場合には、内部空間へ吹出すべき
空気を加熱及び／又は除湿により適当に空調して、窓ガ
ラスの曇りを防止する。ドイツ連邦共和国特許出願公開
第３７２４４３０号明細書では、外部空間温度が内部空
間温度目標値より高い間は、逆加熱のない運転方式が選
ばれる。その場合蒸発器温度は、内部空間温度の目標値
と実際値との間の調整偏差に応じていわゆる浮動冷却調
整により設定される。外部空間温度が０℃と内部空間温
度目標値との間にあると、中庸な再加熱運転が選ばれ、
内部空間温度の目標値と実際値との間の調整偏差に応じ
て逆加熱素子の温度が設定される。同時に蒸発器温度目
標値が常に外部空間温度より下の例えば６℃の一定な所
定値の周りにあるように、この蒸発器温度目標値が規定
される。蒸発器温度のこの限られた低下により、許され
るエネルギー消費で充分な除湿が行われる。空気湿度状
態即ち特に供給空気露点温度は、このような蒸発器温度
制御では考慮されていない。
【０００４】例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１
９５１７３３６号明細書から、臭気回避のため蒸発器温
度の目標値を規定可能な最大値に限定することが公知で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】全く又はいずれにせよ
比較的僅かな蒸発器臭気しか生じず、同時にエネルギー
消費が比較的少なく、自動車空調装置の場合窓ガラス曇
りのような望ましくない凝縮効果の発生が碓実に防止さ
れるような空調装置冷却運転を可能にする、最初にあげ
た種類の方法を提供することが、技術的問題として本発
明の基礎になつている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１又は
３の特徴を持つ方法の提供によりこの問題を解決する。
【０００７】請求項１に記載の方法では、空調装置のそ
れぞれの冷却運転段階の初めに、蒸発器が湿つた蒸発器
状態にあるか又は乾いた蒸発器状態にあるかが確認さ
れ、続いて空調装置が、規定可能な温度限界内において
湿つた蒸発器状態及び供給空気露点温度より上にある吹
出し空気温度目標値では最高でも供給空気露点温度とほ
ぼ同じ大きさに選ばれ、そうでない場合吹出し空気温度
目標値とほぼ同じ大きさに選ばれる、蒸発器温度目標値
に制御される。
【０００８】この方法は、最初に存在する蒸発器状態
が、できるだけ次の冷却運転段階の間維持され、更にこ
の条件の範囲内で供給空気空調のためのエネルギー消費
が比較的少なく保たれる、という利点を持つている。な
ぜならば、蒸発器状態が最初は湿つており、吹出し空気
温度目標値が供給空気露点温度より上にある時、蒸発器
温度は上方に対して最高でも供給空気露点温度に限定さ
れるので、湿つた蒸発器状態が維持されたままだからで
ある。それから適当な逆加熱により、蒸発器の所で少な
くとも供給空気露点温度まで冷却された供給空気が、再
び吹出し空気温度目標値まで上げられる。蒸発器状態が
最初は湿つており、吹出し空気温度目標値が供給空気露
点温度より下にある時、蒸発器温度が吹出し空気温度目
標値へ調整され、それにより湿つた蒸発器状態が維持さ
れたままであり、更に通常は逆加熱は必要でない。蒸発
器が最初は乾いている時、蒸発器温度が吹出し空気温度
目標値に制御される。吹出し空気温度目標値が供給空気
露点温度より上にある場合、これは乾いた蒸発器状態が
維持されていることを意味する。最初は乾いた蒸発器状
態で吹出し空気温度目標値が供給空気露点温度より下に
ある時にのみ、続く冷却運転段階の間乾いた状態から湿
つた状態への蒸発器状態の１回の交代が不可避である。
【０００９】全体としてそれにより、空調装置の運転中
に乾いた蒸発器状態と湿つた蒸発器状態との間の交代の
回数、従つてそれにより生じる蒸発器臭気が最小にな
る。更に一般に最初は湿つた蒸発器状態及び供給空気露
点温度より上にある吹出し空気温度目標値においての
み、続く冷却運転段階において積極的な逆加熱が必要な
ので、全体としてエネルギー消費が比較的少なく、望ま
しくない凝縮効果は生じない。
【００１０】請求項２により発展される方法では、蒸発
器温度を検出し、求められた供給空気露点温度と比較す
ることによつて、最初の蒸発器状態の規定が比較的簡単
に行われる。供給空気露点温度に比べて高い最初の蒸発
器温度では、量初は乾いた蒸発器状態と判定され、そう
でない場合最初は湿つた蒸発器状態と判定される。
【００１１】請求項３による方法では、蒸発器温度が、
規定可能な温度限界内ですべての吹出し空気温度目標値
のうち最小の値として及び供給空気即ち外気の実際温度
と露点温度との差から適当に選択可能なオフセツト値を
差引いた値として選ばれる目標値に制御される。この比
較的簡単な制御により、蒸発器状態の照会が行われなく
ても、空調装置の運転中に乾いた蒸発器状態と湿つた蒸
発器状態との間の同様に僅かな交代しか起こらないこと
がわかる。なおこの方法によつても、請求項１及び２に
ついて上述した利点が充分同じ程度に得られる。非常に
湿つた天候では、露点温度は供給空気の実際の外部温度
にほぼ等しいので、温度差は０℃近くにあり、従つて所
望の空気除湿を行うため、実際上最大の蒸発器出力が設
定され、蒸発器は絶えず湿つたままである。これに反し
高い外部温度及び乾いた天候では、設定すべき蒸発器温
度は最小吹出し空気温度目標値に合わされ、冷却条件に
応じて蒸発器は大抵の場合絶えず湿つたまま又は乾いた
ままである。
【００１２】
【実施例】本発明の有利な実施例が図面に示されてお
り、以下に説明される。
【００１３】図１に重要な段階を示されている方法は、
特に自動車空調装置の蒸発器温度の特に外部露点に応じ
た制御に適しており、この空調装置は蒸発器の冷媒回路
にある冷却圧縮機を持つ従来の構造のものである。圧縮
機は、蒸発器温度を設定するため冷却出力を制御可能で
あり、そのため外部で出力を制御可能な従来の圧縮機又
は電磁継手等を介して接続又は切離し可能な圧縮機を使
用することができる。空調装置の運転について以下詳細
に立入らない限り、運転は従来の方式でそのために普通
に使用される素子で行われる。ここで関心のあるのは冷
却運転、特に方法過程を流れ図で示されている蒸発器温
度の制御である。
【００１４】このために使用される図示の方法は、車両
の発進又はいずれにせよ空調装置の冷却運転段階の開始
を表わす第１の開始段階１後に、供給空気露点温度ＴＰ
を求める段階２で始まる。これは露点センサ又は温度セ
ンサ及び湿度センサから成るセンサ対の使用により行う
ことができる。このセンサ対は、供給空気を吸入するた
めの外部空間範囲に接触する適当な個所に設けられてい
る。露点センサ及び湿度センサのセンサ対の出力信号
は、空調装置の制御装置へ読込まれ、それから制御装置
が供給空気露点温度ＴＰを求める。
【００１５】次の段階３において吹出し空気温度目標値
ＴＢＳ即ち空調装置により空調されて内部空間へ吹込ま
れる供給空気の目標値が、車両乗員により可変に規定可
能な１つ又は複数の内部空間温度目標値に基いて求めら
れる。特に吹出し空気温度目標値が、多通路空調装置の
種々の空気通路に対して別々に規定可能な複数の内部空
間温度目標値のうちただ１つ又は最小の目標値に設定さ
れて、いずれにせよ内部空間温度を所望のように冷却で
きるようにする。このため必要な場合、特定の温度オフ
セツト値を設け、吹出し空気温度目標値を最低の内部空
間温度目標値よりこの温度オフセツト値だけ低く規定す
ることができる。
【００１６】続く段階４において、蒸発器温度ＴＶが検
出される。これは、蒸発器空気温度の測定の形又はその
代わりに蒸発器表面温度の測定の形で行うことができ
る。空調装置制御装置がこのようにすべての必要な入力
情報を持つているので、照会段階５において、蒸発器温
度ＴＶが供給空気露点温度ＴＰより高いか否かが検査さ
れる。ｙｅｓの場合これが乾いた蒸発器状態と評価され
（段階６）、ｎｏの場合これが湿つた蒸発器状態と解釈
される。蒸発器温度ＴＶ及び供給空気露点温度ＴＰの比
較を介する蒸発器状態のこの検出の代わりに、適当な湿
度センサによる蒸発器表面の湿り状態の直接測定によつ
ても、蒸発器状態を求めることができる。
【００１７】乾いた蒸発器状態が判定され、また湿つた
蒸発器状態が判定された場合、方法はそれぞれ照会段階
８，９を続行し、この照会段階で空調装置の制御装置
が、吹出し空気温度目標値ＴＢＳが供給空気露点温度Ｔ
Ｐより高いか否かを検査する。ｙｅｓの場合及び乾いた
蒸発器が存在する場合、制御装置が蒸発器温度を吹出し
空気温度目標値ＴＢＳ即ち最低の内部空間温度目標値に
制御する（段階１０）。この場合吹出し空気温度目標値
ＴＢＳが典型的に１℃の程度である所定の凍結防止最低
温度より上にあることが前提条件である。この運転状況
及び他のすべての運転状況において、蒸発器温度ＴＶは
下方に対して常にこの凍結防止最低温度により限定され
て、蒸発器の凍結現象を防止する。従つて吹出し空気温
度目標値ＴＢＳ及び蒸発器温度ＴＶは、この運転事例で
は供給空気露点温度ＴＰより上にあるので、引続く冷却
運転でも乾いた蒸発器状態が維持される。更に蒸発器温
度ＴＶを吹出し空気温度目標値ＴＢＳに制御することに
より、供給空気は蒸発器のみによつて必要なように空調
され、逆加熱は必要でなく、それによりエネルギー消費
が低く保たれる。
【００１８】蒸発器が最初に乾いているが、吹出し空気
温度目標値ＴＢＳが供給空気露点温度ＴＰより低いと、
蒸発器温度ＴＶを強制的に供給空気露点温度ＴＰより下
に低下させて、蒸発器を湿らせねばならず、これは、続
く冷却運転段階において乾いた蒸発器状態から湿つた蒸
発器状態への１回の交代を意味する。その際好都合に蒸
発器温度ＴＶは、再び吹出し空気温度目標値ＴＢＳに制
御される（段階１１）。
【００１９】蒸発器が既に最初から湿つているか、又は
上述した１回の状態変化により湿つており、吹出し空気
温度目標値ＴＢＳが供給空気露点温度ＴＰより下にある
と、蒸発器温度ＴＶが再び吹出し空気温度目標値ＴＢＳ
へ制御される（段階１２）。それにより蒸発器温度ＴＶ
は供給空気露点温度ＴＰの下に留まるので、蒸発器は常
に湿つた状態に留まる。供給空気露点温度ＴＰの近くに
ある吹出し空気温度目標値ＴＢＳでもこれを確実に保証
するため、この運転事例ではなるべく、蒸発器温度ＴＶ
が例えば３Ｋの充分な安全値だけ供給空気露点温度ＴＰ
の下に留まり、従つてこの安全値以下だけ供給空気露点
温度ＴＰの下にある吹出し空気温度目標値ＴＢＳで、精
確に吹出し空気温度目標値ＴＢＳへ制御されるのではな
く、安全値だけ供給空気露点温度ＴＰより下にあつて近
似的にのみ吹出し空気温度目標値ＴＢＳに相当する値へ
制御されるようになつている。この特別な事例において
供給空気のために生じる温度差は、僅かなエネルギー費
用を伴う僅かな逆加熱によつて補償することができる。
【００２０】湿つた蒸発器状態が存在し、吹出し空気温
度目標値ＴＢＳが供給空気露点温度ＴＰより上にある
と、蒸発器温度ＴＶが供給空気露点温度ＴＰへ制御され
（段階１３）、これは、詳しく言うと、蒸発器温度ＴＶ
が例えば３Ｋの安全値だけ供給空気露点温度ＴＰより下
にある温度値へ制御されるものと解釈すべきである。こ
のようにして湿つた蒸発器状態は引続く冷却運転段階中
維持される。その時供給空気露点温度ＴＰにほぼ等しく
かつ蒸発器出口における供給空気温度にほぼ等しい蒸発
器温度ＴＶと、これに対して高い吹出し空気温度目標値
ＴＢＳとの間に存在する温度差は、適当な逆加熱によつ
て補償される。この運転事例が方法にとつて特有であ
る。なぜならば、この場合蒸発器温度ＴＶを吹出し空気
温度目標値ＴＢＳに制御し、それにより逆加熱なしです
ませる代わりに、維持される湿つた蒸発器状態のため
に、従つて湿つた状態と乾いた状態との間の蒸発器状態
の頻繁な交代の回避のために、蒸発器温度ＴＶが供給空
気露点温度ＴＰに限定され、その代わりに補償のための
逆加熱を甘受する。ほぼ供給空気露点温度ＴＰへの前述
した制御の代わりに、必要な場合凍結防止量低温度を供
給空気露点温度ＴＰとの間の任意の他の値へ蒸発器温度
ＴＶを制御できることは明らかである。
【００２１】それぞれ現在の蒸発器温度制御段階１０，
１１，１２，１３の後、方法は段階２の前の新しい方法
サイクルの実行へ戻り、その際空調装置制御装置がそれ
ぞれのサイクルクロツク周波数を決定する。上記の方法
例について示した温度状態は定量的に精確ではなく、定
性的に解釈すべきであり、当業者にとつて容易にわかる
ようにそのつど存在する空調装置に適当に合わすべきで
あることは明らかである。こうして吹出し空気温度目標
値ＴＢＳ又は供給空気露点温度ＴＰへの蒸発器温度ＴＶ
の制御は、完全に精確な意味でなく定性的に解釈すべき
であり、これは、具体的な事例において蒸発器温度とし
て蒸発器空気温度即ち蒸発器出口側の供給空気温度を測
定するか、又は一般に蒸発器空気温度より少し下にある
蒸発器表面温度を測定するか、に関係している。
【００２２】図１の方法例の上述した説明からわかるよ
うに、本発明による蒸発器温度制御方法によつて、それ
ぞれの冷却運転段階において大抵の場合乾いた状態と湿
つた状態との間の交代が全く行われないか最高でも１回
の交代が行われるような空調装置用冷却運転が行われ、
それに伴う蒸発器の臭気が防止される。同時にこの運転
条件を考慮して、蒸発器温度ができるだけ吹出し空気温
度目標値に制御されて、できるだけ少ない逆加熱です
み、それによりエネルギー消費が少なく保たれる。同時
にこの方法により、例えば自動車空調装置における車両
窓ガラスの曇りのように、空調すべき内部空間及び場合
によつては付加的に外部空間にも隣接する部分における
凝縮効果を確実に防止するような値に、蒸発器温度が常
に制御される。
【００２３】図２には、図１の方法の簡単化された変形
例が、流れ図としてその最も重要な段階を示されてい
る。この方法は、段階１ないし４で図１の方法と同じに
推移し、従つてこれらの段階に対して同じ符号が使用さ
れ、これに関して図１の説明を参照することができる。
【００２４】続いて図１の方法において行われたような
蒸発器状態は照会されず、最低の吹出し空気温度目標値
ＴＢＳ及び実際の供給空気温度ＴＡと供給空気露点温度
ＴＰとの差から選択可能なオフセツト値ＴＸを差引いた
値ＴＡ−ＴＰ−ＴＸのうち最小の値ＴＭが直接求められ
る（段階５ａ）。オフセツト値ＴＸは、適用事例に応じ
て零に等しいか、又は零より大きい任意の値を持つこと
ができる。最低の吹出し空気温度目標値ＴＢＳは、図１
の方法におけるように、空調装置の種々の吹出し通路に
おいて場合によつては異なるように規定されるすべての
目標値、例えば車両の運転者側及び同乗者側における異
なる目標値、及び独立の後部座席空間空調装置の存在す
る場合左側及び右側の後部座席空間範囲用の付加的に異
なる吹出し空気温度目標値のうち最小値として得られ
る。
【００２５】続いて、図１の方法について同様に説明し
たように、所定の温度限界内の前もつて求められた温度
最小値ＴＭへの蒸発器温度の制御が、段階６ａにおいて
行われる。即ち最小値ＴＭが規定可能な温度間隔内にあ
る限り、蒸発器温度目標値がこの最小値ＴＭに設定され
る。この温度間隔は、下方に対しては凍結防止の理由か
ら規定される最小蒸発器温度により限定され、上方に対
しては例えば１０℃の間隔上限値により限定されてい
る。後者の値は、望ましくない高い蒸発器温度による蒸
発器の動作を防止する。更に多くの特別な運転状況例え
ば１０℃以下の外部温度、空気循環運転及び空調装置の
除霜運転では、蒸発器温度は、求められた温度量小値Ｔ
Ｍに関係なく、可能な最小の目標値に制御される。
【００２６】図２による方法は比較的簡単に実施可能で
あるが、その結果、蒸発器温度が、いずれにせよ特別な
運転方式を除いて、最小吹出し空気温度目標値ＴＢＳ及
び供給空気の実際温度ＴＡと露点温度ＴＰとの差から選
択可能なオフセツト値ＴＸを差引いた値ＴＡ−ＴＰ−Ｔ
Ｘのうち小さい方の値に制御されることによつて、乾い
た状態と湿つた状態との間の蒸発器状態の交代が、典型
的な従来の方法におけるより少なく行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空調装置の蒸発器温度を外部温度に応じて制御
する第１の方法例の流れ図である。
【図２】空調装置の蒸発器温度を外部温度に応じて制御
する第２の方法例の流れ図である。
【符号の説明】
ＴＰ 露点温度 ＴＢＳ 吹出し空気温度目標値 ＴＶ 蒸発器温度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−1526（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F24F 11/02 F24F 11/02 102 B60H 3/00 B60H 1/32 623

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部空間の空調のため空調装置により吸
    入される供給空気の露点温度（ＴＰ）、及び内部空間へ
    吹出すべき供給空気のため可変に規定可能な１つ又は複
    数の内部空間温度目標値に対応する吹出し空気温度目標
    値（ＴＢＳ）を求める、空調装置の蒸発器温度の制御方
    法において、空調装置のそれぞれの冷却運転段階の初め
    に、蒸発器が湿つた蒸発器状態にあるか又は乾いた蒸発
    器状態にあるかを確認し、続いて蒸発器温度（ＴＶ）
    を、規定可能な温度限界内において湿つた蒸発器状態及
    び供給空気露点温度（ＴＰ）より上にある吹出し空気温
    度目標値（ＴＢＳ）では最高でも供給空気露点温度（Ｔ
    Ｐ）とほぼ同じ大きさに選ばれ、そうでない場合吹出し
    空気温度目標値（ＴＢＳ）とほぼ同じ大きさに選ばれ
    る、蒸発器温度目標値に制御することを特徴とする、空
    調装置の蒸発器温度を外部露点に応じて制御する方法。
  2. 【請求項２】 蒸発器が湿つた蒸発器状態にあるか又は
    乾いた蒸発器状態にあるかを確認するため、蒸発器温度
    （ＴＶ）を検出し、検出された蒸発器温度（ＴＶ）が求
    められた供給空気露点温度（ＴＰ）より大きい時、乾い
    た蒸発器状態と判定し、そうでない場合湿つた蒸発器状
    態と判定することを特徴とする、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 内部空間の空調のため空調装置により吸
    入される供給空気の露点温度（ＴＰ）、及び内部空間へ
    吹出すべき供給空気のため可変に規定可能な１つ又は複
    数の内部空間温度目標値に対応する吹出し空気温度目標
    値（ＴＢＳ）を求める、空調装置の蒸発器温度の制御方
    法において、規定可能な温度限界内において吹出し空気
    温度目標値（ＴＢＳ）及び供給空気温度（ＴＡ）と供給
    空気露点温度（ＴＰ）との差から規定可能なオフセツト
    値（ＴＸ）を差引いた値（ＴＡ−ＴＰ−ＴＸ）のうち小
    さい方の値として選ばれる蒸発器温度目標値に蒸発器温
    度（ＴＶ）を制御することを特徴とする、空調装置の蒸
    発器温度を外部露点に応じて制御する方法。
JP10223521A 1997-07-04 1998-07-03 空調装置の蒸発器温度を外部露点に応じて制御する方法 Expired - Fee Related JP2969349B2 (ja)

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