JP2006151079A

JP2006151079A - マニュアルエアコン

Info

Publication number: JP2006151079A
Application number: JP2004341713A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Fujiki; 勉藤記; Hitoshi Hakamata; 仁袴田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: JP4303190B2

Abstract

【課題】コンプレッサを効率的に運転するようにしたマニュアルエアコンを提供する。
【解決手段】吹き出しモード手動設定手段４２と、吹き出し温度手動設定手段４３と、ファン風量手動設定手段４４と、冷媒を蒸発させて空調用空気を冷却するエバポレータ２２と、冷媒を圧縮するコンプレッサ２０と、エンジン１６からコンプレッサ２０への動力伝達を断接するクラッチ２４と、エバポレータ出口温度が目標温度となるようにクラッチを制御するクラッチ制御装置４１を備え、クラッチ制御装置４１は、吹き出しモード手動設定手段４２と、吹き出し温度手動設定手段４３の設定状態にもとづいて可変設定した第１目標温度と、ファン風量手動設定手段の設定状態にもとづいて可変設定した第２目標温度を求め、第１目標温度と第２目標温度を比較して低い方の温度を目標温度とするエバポレータ出口目標温度設定手段４５を備える。
【選択図】図２

Description

本発明はマニュアルエアコンに関し、特に、コンプレッサを効率的に運転するマニュアルエアコンに関する。

従来、マニュアルエアコンでの冷房方式は、蒸気圧縮式である。蒸気圧縮式の冷凍サイクルは、コンプレッサ（圧縮機）、コンデンサ（凝縮器）、膨張弁、エバポレータ（蒸発器）により構成され、この密閉された回路（冷凍サイクル）へ冷媒を循環させ、冷媒の気化熱を車室内空気から吸熱して冷房を行う。この原理を、冷媒の流れに沿って説明する。液化冷媒は、膨張弁を通り断熱膨張をし、圧力と温度が下がり霧状でエバポレータへ入り、車室内空気より熱を吸収して気化（蒸発）し、加熱蒸気となってコンプレッサに吸入され、断熱圧縮して高温高圧のガスの状態で、コンデンサに達し、外部に熱を放出し最初の状態に戻る。

上記のような冷凍サイクルを持つマニュアルエアコンにおいて、手動で吹き出しモード、吹き出し温度およびファン風量を設定するようにしたマニュアルエアコンが開示されている（例えば、特許文献１参照）。マニュアルエアコンでは、エバポレータ出口温度がエバポレータの凍結を防止するために設定した一定温度（例えば３℃）となるようにコンプレッサを制御していた。
実用新案登録第２５９５５６４号公報

従来のマニュアルエアコンでは、コンプレッサは、エアコンの負荷状況に係わらず常にエバポレータ出口温度が３℃近辺となるように制御されているので、効率的な運転ができないという問題がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、コンプレッサを効率的に運転するようにしたマニュアルエアコンを提供することにある。

本発明に係るマニュアルエアコンは、上記の目的を達成するために、次のように構成される。

第１のマニュアルエアコン（請求項１に対応）は、吹き出しモードを手動で設定する吹き出しモード手動設定手段と、吹き出し温度を手動で設定する吹き出し温度手動設定手段と、ファン風量を手動で設定するファン風量手動設定手段と、冷媒を蒸発させて空調用空気を冷却するエバポレータと、冷媒を圧縮するコンプレッサと、エンジンと、エンジンからコンプレッサへの動力伝達を断接するクラッチと、エバポレータ出口温度が目標温度となるようにクラッチを制御するクラッチ制御装置を備えるマニュアルエアコンにおいて、クラッチ制御装置は、吹き出しモード手動設定手段と、吹き出し温度手動設定手段の設定状態にもとづいて可変設定した第１目標温度と、ファン風量手動設定手段の設定状態にもとづいて可変設定した第２目標温度を求め、第１目標温度と第２目標温度を比較して低い方の温度を目標温度とするエバポレータ出口目標温度設定手段を備えることで特徴づけられる。

第２のマニュアルエアコン（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは第１目標温度は、吹き出しモードがベントモードまたはバイレベルモードのときに、吹き出し温度手動設定手段が低温側から高温側に移動するのにともなって上昇するとともに、吹き出しモードがヒートモード、ヒートデフモードまたはデフモードのときに、吹き出し温度手動設定手段が低温側から高温側に移動するのにともなって下降するようにしたことで特徴づけられる。

本発明によれば、目標温度を手動設定した吹き出しモード、吹き出し温度およびファン風量で定まる負荷状況に応じて設定できるので、コンプレッサを手動設定した吹き出しモード、吹き出し温度およびファン風量に応じて効率的に運転することができる。また、目標温度を冷房要求が大きい領域と防曇要求が大きい領域では比較的低くそれ以外の領域では比較的高く設定できるので、コンプレッサを冷房性能、防曇性能を維持しながら効率的に運転することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るマニュアルエアコンを備える自動車の前半部の側面から見た構成を概略的に示す。図１では、自動車１１の車室１２の部分とエンジンルーム１３の部分が示されている。車室１２にはシート１４に着座した運転者１５が示されている。エンジンルーム１３内にはエンジン１６が配置されている。エンジン１６から出力される動力を伝達する駆動力伝達機構の図示は省略されている。

空調装置（マニュアルエアコン）１７に関係する構成を説明する。上記エンジン１６の前側（図１中左側）にはコンデンサ１８および図示しないコンデンサファンが配置される。そのコンデンサ１８とコンプレッサ２０と膨張弁２１とエバポレータ２２とを冷媒配管２３で環状に連結して冷凍サイクルを形成している。

コンプレッサ２０は、クラッチ２４を介してエンジン１６により駆動される。このコンプレッサ２０は、エバポレータ２２内で蒸発した低温低圧のガス冷媒を吸入口から吸入し、圧縮により高温高圧になったガス冷媒を吐出口から吐出してコンデンサ１８へ送り込む。

コンデンサ１８は、図示しないコンデンサファンにより通過する外気と熱交換することにより、コンプレッサ２０から送り込まれた高温高圧のガス冷媒を凝縮（液化）させる。そして、ガス冷媒が凝縮された結果生じる液冷媒を膨張弁２１へ送り込む。

膨張弁２１は、液冷媒（高温高圧）を減圧膨張させて霧状の冷媒（低温低圧）にする。エバポレータ２２は、車両の空調ダクト２５内に配され、送風ファン２６により、空調ダクト２５内に流れる導入空気を霧状の冷媒と熱交換させることにより、通過する導入空気を冷却する。

また、空調装置１７は、配管２７と配管２８によりヒータコア２９を経由して温水の循環流路（ヒータ回路）を形成する。ヒータコア２９は熱交換器である。上記の循環流路においてヒータコア用配管２８には図示しないウォータバルブが設けられている。ヒータコア２９は、空調ダクト２５内に配置されている。

空調ダクト２５には、エンジンルーム１３側に位置する上流側から、送風ファン２６、エバポレータ（室内熱交換器）２２、開閉自在のエアミックスドア３１、上記のヒータコア２９、および吹き出し口３３，３４，３５が設けられている。エバポレータ２２は送風ファン（送風機）２６から送られてくる空気を冷却する。吹き出し口３３はベント用吹き出し口であり、吹き出し口３４はフット用吹き出し口であり、吹き出し口３５は窓の内側へ向かう吹き出し口である。吹き出し口３４には、ヒートドア３６が設けられており、そのヒートドア３６は、乗員の下半身側へ向かう吹き出し口３４を開閉する。吹き出し口３３には、ベントドア３７が設けられており、そのベントドア３７は、乗員の上半身側へ向かう吹き出し口３３を開閉する。吹き出し口３５には、デフドア３８が設けられており、そのデフドア３８は、窓の内側へ向かう吹き出し口３５を開閉する。また、エバポレータ２２の出口側の空調ダクト２５内には、エバポレータ出口温度検出センサ３９が配置される（図２参照）。このエバポレータ出口温度検出センサ３９は、エバポレータ出口温度Ｔｅを検出するためのものであり、そのセンサ出力はクラッチ制御装置４１に入力される（図２参照）。

空調ダクト２５では、上記のエアミックスドア３１によって、空調ダクト２５内を通過する空気をヒータコア２９を通過させる部分（ホット側空気、図２の空気部分６３）とヒータコア２９をバイパスさせる部分（非ホット側空気、図２の空気部分６１）に振り分けられる。こうして、空調ダクト２５の構成によれば、車室１２内に温度調整された空気を供給することができる。図１において４０は車室１２とエンジンルーム１３とを隔てる隔壁を示す線である。

上記の空調装置１７によれば、冷凍サイクル回路のエバポレータ２２において、ここを通過する空気を冷却することができ、冷たい空気を車室１２へ供給することができる。

図２は、本発明に係る空調装置（マニュアルエアコン）１７の制御系を含めた構成を示す図である。空調装置１７の構造は前述した通りであり、図１で説明した要素と同一の要素には同一の符号が付されている。図２に示すように、この空調装置１７には、吹き出しモード手動設定ノブ４２と吹き出し温度手動設定ノブ４３とファン風量手動設定ノブ４４とクラッチ制御装置４１を備えている。

吹き出しモード手動設定ノブ４２は、吹き出しモードを手動で設定し、そのノブによりモードポジションを手動で設定することにより、ヒートドア３６、ベントドア３７、デフドア３８の開閉を設定する。モードポジションには、デフモード、ヒートデフモード、ベントモード、バイレベルモード、ヒートモードがあり、各モードが選択できるようになっている。デフモードとヒートデフモードとヒートモードでデフドア３８は開く。ベントモードとバイレベルモードでベントドア３７は開く。ヒートモードとヒートデフモードとバイレベルモードでヒートドア３６は開く。また、設定されたモードポジションに係る信号は、クラッチ制御装置４１に送られる。

吹き出し温度手動設定ノブ４３は、吹き出し温度を手動で設定するためのノブであり、そのノブにより、温度ポジションを設定することでエアミックスドア３１の開度を設定する。また、設定された温度ポジションに係る信号は、クラッチ制御装置４１に送られる。

ファン風量手動設定ノブ４４は、ファン風量を手動で設定するためのノブであり、このノブにより、図示しないファンモータに加える電圧であるファンポジションを設定する。また、ファンポジションに係る信号はクラッチ制御装置４１に送られる。

クラッチ制御装置４１は、エバポレータ出口温度Ｔｅが目標温度となるようにクラッチ２４を制御する。そして、クラッチ制御装置４１は、吹き出しモード手動設定ノブ４２と、吹き出し温度手動設定ノブ４３の設定状態にもとづいて可変設定した第１目標温度Ｔｅ１と、ファン風量手動設定ノブ４４の設定状態にもとづいて可変設定した第２目標温度Ｔｅ２を求め、第１目標温度Ｔｅ１と第２目標温度Ｔｅ２を比較して低い方の温度を目標温度Ｔｅｏとするエバポレータ出口目標温度設定部４５を備えている。

そして、第１目標温度Ｔｅ１は、吹き出しモードがベントモードまたはバイレベルモードのときに、吹き出し温度手動設定ノブ４３が低温側から高温側に移動するのにともなって上昇するとともに、吹き出しモードがヒートモード、ヒートデフモードまたはデフモードのときに、吹き出し温度手動設定ノブ４３が低温側から高温側に移動するのにともなって下降するようにした。クラッチ制御装置４１は自動車に搭載されたコンピュータで実現される。

クラッチ制御装置４１には、入力信号として、エバポレータ出口温度検出センサ３９からのＴｅ（エバポレータ出口温度）、ファン風量手動設定ノブ４４からのファンポジションに係る信号と、吹き出し温度手動設定ノブ４３からの温度ポジションに係る信号と、吹き出しモード手動設定ノブ４２からのモードポジションに係る信号が入力されている。

上記のような各種の信号を入力したクラッチ制御装置４１は、後述する制御フローに基づいてクラッチ２４を制御する。

次に、上記の図２と、さらに図３〜図９を参照しながら、クラッチ制御装置４１の制御を説明する。図３は、クラッチ制御装置４１のクラッチ２４を制御するときのフローチャートである。

最初のステップＳ１０１では、吹き出しモード手動設定ノブ４２からモードポジションと吹き出し温度手動設定ノブ４３から温度ポジションとファン風量手動設定ノブ４４からファンポジションを読み込む。

ステップＳ１０１で読み込まれた入力信号を用いてかつ図５で示すＴｅｏの演算フローに基づいて目標温度（Ｔｅｏ）を算出する（ステップＳ１０２）。

エバポレータ出口温度検出センサ３９で検出した温度Ｔｅを読み込む（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０４では、ＴｅがＴｅｏ以下かどうか判断する。

ステップＳ１０４でＴｅがＴｅｏ以下のときは、クラッチをオフに制御して（ステップＳ１０５）、リターンする。

ステップＳ１０４でＴｅがＴｅｏより大きいときは、クラッチをオンに制御して（ステップＳ１０６）、リターンする。

ここでのクラッチのオンオフには１℃のヒステリシスを設定する。図４において、横軸は、Ｔｅを示し、縦軸は、クラッチのオンオフを示す。ＴｅがＴｅｏよりも低い温度から上昇するときは、ＴｅがＴｅｏより１℃高くなったときクラッチがオンとなる。また、ＴｅがＴｅｏよりも高い温度から減少するときは、ＴｅがＴｅｏより低くなったらオフとなる。このように、クラッチのオンオフにはヒステリシスを有している。

次に、図５を参照しながら、目標温度Ｔｅｏの演算を説明する。図５は、Ｔｅｏ演算のフローチャートである。

最初のステップＳ２０１では、吹き出しモード手動設定ノブ４２から送られるモードポジションを判定する。もし、モードポジションがヒートモード、ヒートデフモード、デフモードであるならば、ステップＳ２０２を実行する。ステップＳ２０１でモードポジションがベントモード、バイレベルモードであるならば、ステップＳ２０３を実行する。

ステップＳ２０２では、吹き出し温度手動設定ノブ４３から送られる温度ポジションを判定する。ここで、温度ポジションは図６と図８に示すようにコールド位置からホット位置まで連続に変えることができる。もし、温度ポジションがコールドから図８で示す１／２ホットの範囲であるならば、第１目標温度Ｔｅ１は、Ｔｅ１＝９−（６×Ａ／Ｍ開度）／５０（ここで、Ａ／Ｍ開度は、エアミックスドア３１の開度を示す。）と計算し、Ｔｅ１として（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０８を実行する。また、ステップＳ２０２で温度ポジションが１／２ホットからホットではＴｅ１＝３℃として（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０８を実行する。

ステップＳ２０３で温度ポジションがコールドから図６で示す１／２ホットのときは、第１目標温度Ｔｅ１は、Ｔｅ１＝３＋（６×Ａ／Ｍ開度）／５０を計算し（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０８を実行する。また、ステップＳ２０３で温度ポジションが１／２ホットからホットのときには、Ｔｅ１＝９℃にし（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０８を実行する。

次に、ステップＳ２０８では、ファンポジションを判定する。具体的にはファン電圧ＦＡＮＶが１２Ｖ以上かどうか判断する。ここで、ファンポジションは、図７と図９に示すようにファン電圧が４ＶのときＬＯ、１２ＶのときＨＩで、連続に変えることができる。

もし、ステップＳ２０８でＦＡＮＶが１２Ｖ以上のときは、図７で示すように、第２目標温度Ｔｅ２をＴｅ２＝３℃にし（ステップＳ２０９）。ステップＳ２１３を実行する。また、ステップＳ２０８でＦＡＮＶが１２Ｖ以上でないとき、ステップＳ２１０を実行する。

ステップＳ２１０でファンポジションを判定する。具体的にはファン電圧ＦＡＮＶが４Ｖ以下かどうか判断する。

もし、ステップＳ２１０でＦＡＮＶが４Ｖ以下のときは、図７で示すように第２目標温度Ｔｅ２をＴｅ２＝７℃とし（ステップＳ２１１）、ステップＳ２１３を実行する。また、ＦＡＮＶが４Ｖ以下ではないときは、Ｔｅ２＝３＋（ＦＡＮＶ−４）／２を計算し（ステップＳ２１２）、ステップＳ２１３を実行する。

ステップＳ２１３では、第１目標温度Ｔｅ１が第２目標温度Ｔｅ２以上かどうか判断する。もし、Ｔｅ１がＴｅ２以上のときは、Ｔｅｏ＝Ｔｅ２として（ステップＳ２１４）、リターンする。また、Ｔｅ１がＴｅ２より小さいとき、Ｔｅｏ＝Ｔｅ１として（ステップＳ２１５）、リターンする。

以上のフローでのＴｅ１とＴｅ２とＴｅｏの関係を図により説明する。図６は、吹き出しモードがベント、バイレベルのときのＴｅ１と温度ポジションの関係を示すグラフである。横軸が温度ポジションを示し、コールドからホットまで変化する。縦軸は、Ｔｅ１である。曲線Ｃ１０が温度ポジションとＴｅ１の関係を示す。まず。コールドのときは、Ｔｅ１が３℃であり、コールドから１／２ホットでは直線Ｌ２０に沿って変化し、１／２ホットでＴｅ１は９℃となる。そして、１／２ホットからホットの範囲では、Ｔｅ１は９℃である。

図７は、吹き出しモードがベント、バイレベルのときのＴｅ２とファンポジションの関係を示すグラフである。横軸がファンポジションを示し、ＬＯ（４Ｖ）からＨＩ（１２Ｖ）まで変化する。縦軸は、Ｔｅ２である。直線Ｌ１１がファンポジションとＴｅ２の関係を示す。まず。ＬＯのときは、Ｔｅ２が７℃であり、ＬＯからＨＩでは直線Ｌ１１に沿って変化し、ＨＩでＴｅ２は３℃となる。

図６と図７により、吹き出しモードがベント、バイレベルのときは、温度ポジションからＴｅ１を求め、ファンポジションからＴｅ２を求め、Ｔｅ１とＴｅ２を比較して低い方の温度をＴｅｏとする。

図８は、吹き出しモードがヒート、ヒートデフ、デフのときのＴｅ１と温度ポジションの関係を示すグラフである。横軸が温度ポジションを示し、コールドからホットまで変化する。縦軸は、Ｔｅ１である。曲線Ｃ１２が温度ポジションとＴｅ１の関係を示す。まず、コールドのときは、Ｔｅ１が９℃であり、コールドから１／２ホットでは直線Ｌ２１に沿って変化し、１／２ホットでＴｅ１は３℃となる。そして、１／２ホットからホットの範囲では、Ｔｅ１は３℃である。

図９は、吹き出しモードがヒート、ヒートデフ、デフのときのＴｅ２とファンポジションの関係を示すグラフである。横軸がファンポジションを示し、ＬＯ（４Ｖ）からＨＩ（１２Ｖ）まで変化する。縦軸は、Ｔｅ２である。直線Ｌ１３がファンポジションとＴｅ２の関係を示す。まず。ＬＯのときは、Ｔｅ２が７℃であり、ＬＯからＨＩでは直線Ｌ１３に沿って変化し、ＨＩでＴｅ２は３℃となる。

図８と図９により、吹き出しモードがヒート、ヒートデフ、デフのときは、温度ポジションからＴｅ１を求め、ファンポジションからＴｅ２を求め、Ｔｅ１とＴｅ２を比較して低い方の温度をＴｅｏとする。

上記のようにして目標温度を手動設定した吹き出しモード、吹き出し温度およびファン風量で定まる負荷状況に応じて設定できるので、コンプレッサを手動設定した吹き出しモード、吹き出し温度およびファン風量に応じて効率的に運転することができる。また、目標温度を冷房要求が大きい領域と防曇要求が大きい領域では比較的低くそれ以外の領域では比較的高く設定できるので、コンプレッサを冷房性能、防曇性能を維持しながら効率的に運転することができる。

なお、本実施形態では、各手動設定手段としては、ノブを用いたが、ノブの代わりに、設定位置を切り換えることができるようにしたレバーやスイッチ等でもよい。

本発明は、コンプレッサを効率的に運転するようにしたマニュアルエアコンとして利用される。

本発明に係るマニュアルエアコンを備える自動車の前半部の側面から見た構成の概略図である。本発明に係るマニュアルエアコンの制御系を含めた構成を示す図である。クラッチ制御装置のクラッチ制御のフローチャートである。クラッチのオンオフでのヒステリシスを示す図である。Ｔｅｏ演算のフローチャートである。吹き出しモードがベント、バイレベルのときのＴｅ１と温度ポジションの関係を示すグラフである。吹き出しモードがベント、バイレベルのときのＴｅ２とファンポジションの関係を示すグラフである。吹き出しモードがヒート、ヒートデフ、デフのときのＴｅ１と温度ポジションの関係を示すグラフである。吹き出しモードがヒート、ヒートデフ、デフのときのＴｅ２とファンポジションの関係を示すグラフである。

符号の説明

１１自動車
１２車室
１３エンジンルーム
１４シート
１５運転者
１６エンジン
１７空調装置（マニュアルエアコン）
１８コンデンサ
２０コンプレッサ
２１膨張弁
２２エバポレータ
２３冷媒配管
２４クラッチ
２５空調ダクト
２６送風ファン
２９ヒータコア
３１エアミックスドア
３６ヒートドア
３７ベントドア
３８デフドア
３９エバポレータ出口温度検出センサ
４１クラッチ制御装置
４２吹き出しモード手動設定ノブ
４３吹き出し温度手動設定ノブ
４４ファン風量手動設定ノブ
４５エバポレータ出口目標温度設定部

Claims

吹き出しモードを手動で設定する吹き出しモード手動設定手段と、
吹き出し温度を手動で設定する吹き出し温度手動設定手段と、
ファン風量を手動で設定するファン風量手動設定手段と、
冷媒を蒸発させて空調用空気を冷却するエバポレータと、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
エンジンと、前記エンジンから前記コンプレッサへの動力伝達を断接するクラッチと、
エバポレータ出口温度が目標温度となるように前記クラッチを制御するクラッチ制御装置を備えるマニュアルエアコンにおいて、
前記クラッチ制御装置は、前記吹き出しモード手動設定手段と、前記吹き出し温度手動設定手段の設定状態にもとづいて可変設定した第１目標温度と、前記ファン風量手動設定手段の設定状態にもとづいて可変設定した第２目標温度を求め、前記第１目標温度と前記第２目標温度を比較して低い方の温度を目標温度とするエバポレータ出口目標温度設定手段を備えることを特徴とするマニュアルエアコン。
前記第１目標温度は、吹き出しモードがベントモードまたはバイレベルモードのときに、前記吹き出し温度手動設定手段が低温側から高温側に移動するのにともなって上昇するとともに、吹き出しモードがヒートモード、ヒートデフモードまたはデフモードのときに、前記吹き出し温度手動設定手段が低温側から高温側に移動するのにともなって下降するようにしたことを特徴とする請求項１記載のマニュアルエアコン。