(57)【要約】【課題】熱交換器に露または霜が溜まってしまうことを防止し、それにより長い期間にわたって有効な熱交換が行えなくなるといった事態を回避できる車両用空調装置を提供すること。【解決手段】この車両用空調装置は、第１流路と第２流路とを有し第１流路を流れる空気と第２流路を流れる空気との間で熱を交換する熱交換器１１と、第１流路に車室内から送出される内気を導く内気導入流路１５と、空気を冷却するエバポレータ１３と、エバポレータ排気を内気導入流路１５に導くエバポレータ排気導入流路１９と、エバポレータ排気導入流路１９の導入口に配置され、エバポレータ排気導入量を開度により変更可能なエバポレータ排気導入ドア２０と、車外の外気温度と所定温度との温度差に基づいてエバポレータ排気導入ドア２０の開度を制御する制御部２６とを具備する構成を採る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路と第２流路とを有し前記第１流路を流れる空気と前記第２流路を流れる空気との間で熱を交換する熱交換器と、
前記第１流路に車室内から送出される内気を導く第１風路と、
空気を冷却する冷却用熱交換器と、
前記冷却用熱交換器の排気を前記第１風路に導く第２風路と、
前記第１風路に導入される前記排気の量を開度により変更可能な流量変更部と、
車外の外気温度と所定温度との温度差に基づいて前記流量変更部の開度を制御する制御部と、
を具備する車両用空調装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記外気温度が前記所定温度より低い場合、前記外気温度と前記所定温度との温度差が大きくなるのに応じて前記排気の量を多くする方向へ前記流量変更部の開度を制御する、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記所定温度は、前記熱交換器の導入口における露点温度である、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記所定温度は、前記熱交換器の導入口における温度である、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記所定温度は、水の凍結温度である、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記熱交換器は、顕熱交換器である、
請求項１又は２記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器を備えた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の空調装置においては、暖房時に車室内の換気を行う場合に、顕熱交換器又は全熱交換器などの熱交換器が利用されることがある。これらの熱交換器は、車室内から送り出される温かい空気（内気と呼ぶ）と車外から取り込まれる冷たい空気（外気と呼ぶ）とを、互いに隣接した２系統の流路にそれぞれ流して、排気から吸気へ熱を移動させる。この熱の回収によって、空調装置において暖房運転の省エネルギー化を図ることができる。
【０００３】
このような熱交換器を備えた車両用空気調和装置が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１では、顕熱交換器を用いて、車内から排出する内気と車外から導入する外気とで熱交換することにより、内気の熱を外気に回収させ、空調効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２００９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱交換器においては、外気温が非常に低い場合に、内気の流路に露または霜が発生することがある。熱交換器に露または霜が生じた場合、これらが除去されるまで熱交換器の熱交換効率が大きく低下するという問題がある。また、熱交換器に、一度、露または霜が溜まってしまうと、これらの除去に長い時間を要し、その間、有効な熱交換を行えなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、熱交換器に露または霜が溜まってしまうことを防止し、それにより長い期間にわたって有効な熱交換が行えなくなるといった事態を回避できる車両用空調装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る車両用空調装置は、第１流路と第２流路とを有し前記第１流路を流れる空気と前記第２流路を流れる空気との間で熱を交換する熱交換器と、前記第１流路に車室内から送出される内気を導く第１風路と、空気を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器の排気を前記第１風路に導く第２風路と、前記第１風路に導入される前記排気の量を開度により変更可能な流量変更部と、車外の外気温度と所定温度との温度差に基づいて前記流量変更部の開度を制御する制御部と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱交換器の第１流路に通じる第１風路に導入する冷却用熱交換器の排気の量を流量変更部が制御することによって、熱交換器に露または霜が多く溜まってしまうことを防止できる。従って、熱交換器に生じた露または霜の発生により長い期間に渡って有効な熱交換を行えなくなるという事態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用空調装置の要部を示す構成図
【図２】顕熱交換器の構成を示す斜視図
【図３】実施の形態１の制御部により実行されるエバポレータ排気導入ドア制御処理の手順を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２に係る車両用空調装置の要部を示す原理図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用空調装置の要部を示す構成図である。
【００１２】
実施の形態１の車両用空調装置は、図１に示すように、熱交換器としての顕熱交換器１１、ファン１２、エバポレータ１３、ヒーター１４、内気導入流路１５、内気排出流路１６、外気導入流路１７、送風流路１８、エバポレータ排気導入流路１９、エバポレータ排気導入ドア２０、インテークドア２１、温風切替ドア２２、温度センサ２３、２４、湿度センサ２５、および、制御部２６を備えている。
【００１３】
内気導入流路１５は、その導入口が車室内に通じる一方、送出側が顕熱交換器１１の内気導入側に接続されている。
【００１４】
外気導入流路１７は、その導入口が車外の空気の流入箇所に面している。送風流路１８は、その送出口が車室内へ通じている。
【００１５】
内気排出流路１６は、その送出口が車外へ空気を排出できる箇所に面している。なお、内気排出流路１６から送りだされる空気は車外に直接に排出せずに、一部を空調装置に戻して利用することも可能である。
【００１６】
エバポレータ排気導入流路１９は、その導入口がエバポレータ１３の排出口付近の送風流路１８に通じる一方、送出側が内気導入流路１５に接続されている。
【００１７】
図２には、顕熱交換器１１を表わした斜視図を示す。
【００１８】
顕熱交換器１１は、図２に示すように、流路が固定された静止型の熱交換器である。顕熱交換器１１は、隣接する２系統の流路Ａ，Ｂを有し、一方の流路Ａ（第１流路に相当）に高い温度の空気を流し、他方の流路Ｂ（第２流路に相当）に低い温度の空気を流す。それにより、顕熱交換器１１では、流路Ａと流路Ｂとの空気を混合せずに流路Ａの空気の熱を流路Ｂの空気へ移動させることができる。各系統の流路Ａ，Ｂには多数の細かい流路が設けられ、各系統の細かい流路を互いに交差させて配置することで２系統の流路Ａ，Ｂの接触面積を大きくしている。
【００１９】
顕熱交換器１１には、内気導入流路１５と内気排出流路１６とが流路Ａの一端と他端とにそれぞれ接続されている。また、顕熱交換器１１には、外気導入流路１７とファン１２の吸入口とが流路Ｂの一端と他端とにそれぞれ接続されている。ファン１２の送風口は送風流路１８に接続されている。
【００２０】
上記のような顕熱交換器１１と各流路との接続により、顕熱交換器１１の流路Ａに車室内から排出される内気が通り、顕熱交換器１１の流路Ｂに車外から吸入される外気が通る。そして、顕熱交換器１１において、排出される内気から吸入される外気へ熱が移動して、換気の際に排気の熱回収が行われる。
【００２１】
ファン１２は、外気導入流路１７から外気を吸入し、この吸入した空気を、送風流路１８を介して車室内へ送る圧力を発生させる（図１中、帯状の矢印で空気の流れを示す）。
【００２２】
エバポレータ１３（冷却用熱交換器に相当）は、ヒートポンプを利用して冷却された冷媒を内部に流し、この冷媒と通過する空気との間で熱交換を行って空気を冷却する機器であり、送風流路１８の途中に設けられている。暖房時など冷却が不要なときには、ヒートポンプの動作が停止されることで、エバポレータ１３は空気の冷却を行わずに、そのまま空気を通過させることもあるが、暖房時においても、除湿を行う際には、エバポレータ１３が動作し、空気を冷却する。
【００２３】
ヒーター１４は、通過する空気を温める機器である。ヒーター１４は、ヒートポンプを利用して熱せられた冷媒を流すコンデンサ、或いは、他の熱源がある場合には、この熱源から熱を導いて高温にされた熱交換器などから構成することができる。
【００２４】
エバポレータ排気導入ドア２０は、特に制限されないが、回動するドア形式の形態である。エバポレータ排気導入ドア２０は、エバポレータ排気導入流路１９の導入口に配置され、アクチュエータ２０ａにより電気的な制御によって開閉動作する。
【００２５】
温風切替ドア２２は、ヒーター１４に空気を流すか否かを切り替えるドアである。
【００２６】
インテークドア２１は、外気導入流路１７に設けられ、顕熱交換器１１の流路Ｂへ吸入される外気の量を調整するドアである。
【００２７】
温度センサ２３は、車外の外気の温度を検出するセンサである。温度センサ２３のセンサ信号は制御部２６に出力される。
【００２８】
温度センサ２４は、顕熱交換器１１の流路Ａの導入口に配置され、流路Ａに導入される空気の温度を検出する。湿度センサ２５は、顕熱交換器１１の流路Ａの導入口に配置され、湿度を検出するセンサである。これら温度センサ２４および湿度センサ２５はセンサ信号を制御部２６に出力する。顕熱交換器１１の導入口の温度および湿度から露点温度を算出することができる。
【００２９】
制御部２６は、温度センサ２３，２４および湿度センサ２５からセンサ信号を入力するとともに、エバポレータ排気導入ドア２０を開閉するアクチュエータ２０ａに開閉制御信号を出力する入出力回路を備えている。また、制御部２６は、所定の制御処理を実行する演算装置を備えている。
【００３０】
［制御動作］
次に、実施の形態１における車両用空調装置の制御動作について説明する。
【００３１】
［エバポレータ排気導入ドア制御］
図３には、制御部２６により実行される実施の形態１におけるエバポレータ排気導入ドア２０の制御処理のフローチャートを示す。
【００３２】
この制御処理は、車両の電気系統が電源オンされている間、所定周期（例えば５分周期）で繰り返し実行される。
【００３３】
なお、車両用空調装置が、換気動作（ファン１２の駆動）の作動と停止とを切替え可能な構成である場合には、換気動作の作動時にのみ、図３の制御処理が繰り返し実行されるように構成してもよい。また、インテークドア２１の開閉により、外気導入の有無が切り替えられる構成である場合には、外気導入が行われている期間のみ、図３の制御処理が繰り返し実行されるように構成してもよい。
【００３４】
この制御処理が開始されると、制御部２６は、先ず、温度センサ２４および湿度センサ２５のセンサ信号を入力して、顕熱交換器導入口温度（以下、「顕熱交入口温度」という）Ｔｉと顕熱交換器導入口湿度（以下、「顕熱交入口湿度」という）Ｒａとを取得する。そして、制御部２６は、顕熱交入口温度Ｔｉと顕熱交入口湿度Ｒａとから露点温度Ｔｄを算出する（ステップＳ１１）。同時に、制御部２６は、温度センサ２３のセンサ信号を入力して、外気温度Ｔｏも取得する。
【００３５】
続いて、制御部２６は、外気温度Ｔｏと露点温度Ｔｄとを比較して（ステップＳ１２〜Ｓ１４）、この比較結果に基づきエバポレータ排気導入ドア２０の開度Ｖａを調整する（ステップＳ１５〜Ｓ１８）。
【００３６】
次に、制御部２６は、外気温度Ｔｏから露点温度Ｔｄを減算した値（外気温度Ｔｏと露点温度Ｔｄとの温度差）が任意の温度Ｔ１より高いと判定すれば（ステップＳ１２の“Ｙｅｓ”）、エバポレータ排気導入ドア２０を比較的大きな一定量（Ｖｙ）だけ閉じる（ステップＳ１８）。
【００３７】
また、制御部２６は、外気温度Ｔｏから露点温度Ｔｄを減算した値が０から任意の温度Ｔ１の間であると判定すれば（ステップＳ１３の“Ｙｅｓ”）、エバポレータ排気導入ドア２０を比較的小さな一定量（Ｖｘ）だけ閉じる（ステップＳ１７）。
【００３８】
また、制御部２６は、外気温度Ｔｏから露点温度Ｔｄを減算した値が−Ｔ２（Ｔ２は任意の温度）から０の間であると判定すれば（ステップＳ１４の“Ｙｅｓ”）、エバポレータ排気導入ドア２０の開度Ｖａを変化させない（ステップＳ１６）。
【００３９】
また、制御部２６は、外気温度Ｔｏから露点温度Ｔｄを減算した値が−Ｔ２以下であると判定すれば（ステップＳ１４の“Ｎｏ”）、エバポレータ排気導入ドア２０を一定量（Ｖｚ）だけ開く。
【００４０】
このようなエバポレータ排気導入ドア２０の開度Ｖａの調整により、顕熱交換器１１に露もしくは霜が発生しやすい条件のときには、エバポレータ排気導入ドア２０は次第に開かれて、エバポレータ１３によって除湿、冷却された空気（エバポレータ排気）の導入量が増やされる。例えば、外気温度Ｔｏが露点温度Ｔｄより一層低いときにはエバポレータ排気導入ドア２０が開かれ、外気温度Ｔｏが露点温度Ｔｄより少し低いときにはエバポレータ排気導入ドア２０はゆっくり開かれていく。
【００４１】
すなわち、外気温度Ｔｏが所定温度（露点温度Ｔｄ）より低い場合（ステップＳ１３の“Ｎｏ”）、外気温度Ｔｏと露点温度Ｔｄとの温度差が大きくなるのに応じて、エバポレータ排気導入ドア２０が開かれ、排気の量を多くする方向へ制御する。
【００４２】
ここで、エバポレータ排気導入ドア２０がエバポレータ１３の排気（エバポレータ排気）の導入量を増やし過ぎると、車内から導入された内気の温度が低下し、顕熱交換器１１の効率も低下してしまうので、エバポレータ排気の導入量を適度に抑えることが望ましい。
【００４３】
ステップＳ１５〜Ｓ１８でエバポレータ排気導入ドア２０の開度を調整したら、制御部２６は、この制御処理を終了する。そして、次の周期で、再び、この制御処理を開始する。
【００４４】
このようなエバポレータ排気導入ドア２０の開閉制御により、露点温度Ｔｄを基準とした外気温度Ｔｏの相対温度が高いときには、エバポレータ排気の導入量が少なくされる。一方、上記外気温度Ｔｏの相対温度が低いときには、エバポレータ排気の導入量が多くされる。よって、エバポレータ１３によって冷却された内気が車内から導入された内気と混合することにより、顕熱交換器１１を通過する空気の絶対湿度および露点温度を低減し、顕熱交換器１１に露または霜が溜まってしまうことが防止される。
【００４５】
以上のように、実施の形態１の車両用空調装置によれば、外気温度と顕熱交換器１１の導入口の露点温度との関係から、顕熱交換器１１で露が発生しやすい条件のときに、エバポレータ１３によって冷却された空気の導入量が多くなるようにエバポレータ排気導入ドア２０が開閉される。従って、顕熱交換器１１を通過する空気の絶対湿度および温度が適度に保たれて、顕熱交換器１１に多くの露又は霜が溜まってしまうことを防止できる。よって、露又は霜によって顕熱交換器１１が長い期間にわたって有効に使用できなくなるといった事態を回避できる。
【００４６】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２における車両用空調装置の要部を示す原理図である。
【００４７】
実施の形態２の車両用空調装置は、実施の形態１の車両用空調装置に対して、外気導入流路２７と外気排出流路２９の間にファン２８及びエバポレータ１３を備えた点で異なる。実施の形態１と同様の構成については同符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４８】
外気導入流路２７は、その導入口が車外の空気の流入箇所に面している一方、送出側がファン２８の吸入口に接続されている。ファン２８の送風口はエバポレータ１３に接続されている。
【００４９】
外気排出流路２９は、その送出口が車外へ空気を排出できる箇所に面している。また、エバ排出口付近にエバポレータ排気導入流路１９の導入口およびエバポレータ排気導入ドア２０が設置されている。
【００５０】
実施の形態２の車両用空調装置は、実施の形態１と同様の動作により、顕熱交換器１１に多くの露又は霜が溜まってしまうことを防止し、露又は霜によって顕熱交換器１１が長い期間にわたって有効に使用できなくなるといった事態を回避できる。
【００５１】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【００５２】
なお、実施の形態１および実施の形態２では、外気温度Ｔｏから露点温度Ｔｄを減算した値を用いたが、この露点温度Ｔｄに替えて、顕熱交換器導入口温度（顕熱交入口温度Ｔｉ）を用いることが可能である。また、この露点温度Ｔｄに替えて、水の凍結温度を用いることも可能である。水の凍結温度は気圧等で変化する。
【００５３】
顕熱交入口温度Ｔｉ、もしくは、水の凍結温度を露点温度Ｔｄに替えて用いることができるのは、これら温度が、露または霜が発生することを予測するための基準の温度となり得るものであるからである。
【００５４】
なお、上記実施の形態では、エバポレータ排気導入ドア２０として、ドアの開閉により流量を変更する形態を採用した例をとって説明したが、エバポレータ排気導入ドア２０は、例えば様々な弁に採用されている公知の形態を適用することができる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、熱交換器として、顕熱交換器を適用した構成を例にとって説明したが、全熱交換器を適用した構成を採用することもできる。
【００５６】
その他、エバポレータ排気導入ドア２０を開閉する条件および開閉量など、実施の形態で示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、車両に搭載される換気装置または冷暖房装置に適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１１  顕熱交換器
１２、２８  ファン
１３  エバポレータ
１４  ヒーター
１５  内気導入流路
１６  内気排出流路
１７、２７  外気導入流路
１８  送風流路
１９  エバポレータ排気導入流路
２０  エバポレータ排気導入ドア
２１  インテークドア
２２  温風切替ドア
２３、２４  温度センサ
２５  湿度センサ
２６  制御部
２９  外気排出流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013203196.tif 000006