JP2007038793A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 前部座席が暑くなり過ぎることを防止し、かつ後部座席が寒くなり過ぎることを防止し、車内の快適性を向上する。
【解決手段】 ゆらぎモード運転時は、ベント吹出口とフット吹出口から交互の空調風を吹出す。急速冷暖房時以外はゆらぎモード運転を許可する。この場合、ベント吹出口からの空調風風量をフット吹出口からの空調風風量よりも少なくする。その結果、たとえば、暖房運転時、ベント吹出口からの空調風温度をフット吹出口からの空調風温度よりも低くして頭寒足熱効果を得る必要がない。
【選択図】 図３

Description

本発明は車両用空調装置に関する。

送風温度等を周期的に切替えて、ゆらぎ風として送風する車両用空調装置が知られている。例えば特開平７−２３７４３４号公報には、車室内に吹出される吹出風の温度、吹出モード、風向等を周期的に変動させることにより乗員の空調フィーリングを向上することが記載されている。
特開平７−２３７４３４号公報

しかしながら上述の技術では、吹出口に近い座席と吹出口から遠い座席との違いが考慮されていない。例えば暖房時の運転席などの前部座席は、デフロスト吹出口などの吹出口に近いため暑くなり易いのに対し、後部座席は前部座席に比べそのような傾向が低い。このため、例えば暖房時にときどき冷風を送風することとすれば、前部座席の暑さは解消することが期待されるが、却って後部座席が寒くなる可能性がある。

本発明の車両用空調装置は、空調熱負荷に基づいて制御された空調風を吹出すベント吹出口およびフット吹出口と、ベント吹出口とフット吹出口からの空調風を交互に吹出すゆらぎモードで空調運転を行うゆらぎ運転制御手段と、ゆらぎモードで空調運転しているとき、ベント吹出口からの風量がフット吹出口からの風量よりも少なくなるように吹出風量を制御する風量制御手段とを備えることを特徴とする。（前部座席が大変暑くなるので、前部座席の暑さ解消の効果が高い）

本発明によれば、ベント吹出口とフット吹出口から交互に空調風を吹き出させてゆらぎ運転を行う際、ベント吹出口からの風量をフット吹出口からの風量よりも少なくした。その結果、吹出口に近い座席の乗員も、吹出口から遠い座席の乗員も、体感温度を快適に感じることができる。

＜１．車両用空調装置の構成（図１、図２）＞
図１および図２に基づいて本発明の一実施の形態による車両用空調装置ＡＣの全体構成を説明する。
車両用空調装置ＡＣは、メインダクト１０と、ファン１１を駆動するブロアモータ１２と、ファン１１により送風された空気を除湿、冷却するエバポレータ１３と、エバポレータ１３で除湿、冷却された送風空気を再加熱するヒータコア１４と、ヒータコア１４への配風比を調節するエアミックスドア１５とを備えている。メインダクト１０のインテーク部には、内気導入口７からの吸気もしくは外気導入口８からの吸気の切り換えを行う内気外気切替ドア６が設けられている。また、メインダクト１０の下部には、エバポレータ１３で凝縮された空気中の水分（凝縮水）を車外に排出するためのドレン排出口１６が設けられている。

内気外気切替ドア６で選択された車両室内または車外もしくはその双方の空気は、ブロアモータ１２により駆動されるファン１１で加圧、送風され、エバポレータ１３を通過して除湿、冷却される。エバポレータ１３には液冷媒が供給され、この液冷媒がエバポレータ１３で気化することで、送風空気が除湿、冷却される。なお、気化した冷媒は、車両のエンジンで駆動される不図示の冷媒圧縮機で圧縮され、不図示のコンデンサで冷却および凝縮される。

エバポレータ１３を通過した空気は、エアミックスドア１５により決定される配風比でヒータコア１４を通過する空気と、ヒータコア１４を通過しない空気とに分配される。エアミックスドア１５で分配されてヒータコア１４を通過した空気と、ヒータコア１４を通過しなかった空気とは、ヒータコア１４の下流で再び合流し、車室内に供給される。

車両用空調装置ＡＣは、空調空気を車両内へ配風するため、車両のインストルメントパネル上に設けられたベント吹出口１７と、ベント吹出口１７に接続されるベントダクト１９と、ベントダクト１９を開閉するベントドア１８と、デフ吹出口２０と、デフ吹出口２０に接続されるデフダクト２２と、デフダクト２２を開閉するデフドア２１と、フット吹出口２３と、フット吹出口２３に接続されるフットダクト２５と、フットダクト２５を開閉するフットドア２４とを備えている。各ドアは、図２に示すアクチュエータ６ａ，１５ａ，１８ａ，２１ａ，２４ａにより開閉駆動される。

また、車両用空調装置ＡＣは、マイクロコンピュータで構成されるオートエアコンアンプ３０と、車両用空調装置ＡＣで温度制御するために必要な熱負荷（空調熱負荷）を検出するための各種の熱負荷センサ群３５と、車両用空調装置ＡＣを操作するための各種操作スイッチが設けられた空調操作盤１０１と、車両用空調装置ＡＣの状態や空調操作盤１０１の操作状態などを表示する表示装置１０２とを備えている。空調操作盤１０１および表示装置１０２は、車室内のインストルメントパネル上に設けられている。上述した各ドアを開閉するアクチュエータ６ａ，１５ａ，１８ａ，２１ａ，２４ａはオートエアコンアンプ３０に接続されている。

また、この実施の形態の空調装置では、空調操作盤１０１には、ゆらぎ制御スイッチが設けられている。ゆらぎ制御スイッチがオンされ、ゆらぎモード許可状態と判定されるとゆらぎモードで空調装置が運転される。このゆらぎモード運転時は、ベント吹出口１７とフット吹出口２３から交互に空調風を吹出す。ベント吹出口１７からの空調風風量をフット吹出口２３からの空調風風量よりも少なくする。

オートエアコンアンプ３０は、車室内が乗員の設定した設定温度になるよう熱負荷センサ群３５からの情報を基に空調運転条件の演算を行う。演算された空調運転条件に基づいて、オートエアコンアンプ３０は、所定のファン速（風量）となるようブロアモータ１２の電圧ＶＦを制御するとともに、エアミックスドア１５の開度Ｍ、内気外気切替ドア６の切換位置および各ドア１８，２１，２４の開度を各ドアのアクチュエータ６ａ，１５ａ，１６ａ，１８ａ，２１ａ，２４ａにより制御する。

エアミックスドア１５の開度Ｍおよび、ブロアモータ１２の電圧ＶＦは、たとえば次の式で表される。
Ｍ＝ｆ1（Ｔw，Ｔam，Ｔin，Ｔs，Ｔptc，Ｑ） ・・・（１）
ＶＦ＝ｆ2（Ｍ） ・・・（２）

ここで、Ｔwはエンジン出口水温、Ｔamは外気温度、Ｔinは車室内温度、Ｔsはファン吸い込み空気温度、Ｔptcは車両内設定温度、Ｑは日射量であり、これらは、車両用空調装置の熱負荷に関するパラメータである。また、Ｍが低温側の所定値以上でエアミックスドア１５は全開（フルホット位置）となり、Ｍが高温側の所定値以下でエアミックスドア１５は全閉（フルクール位置）となる。なお、より具体的には、上記各パラメータから目標吹出温度を算出し、この目標吹出温度に応じてエアミックスドア１５の開度が制御される。

上記構成の車両用空調装置ＡＣは、オートエアコンアンプ３０により、ブロアモータ１２の電圧（回転数）と、内気外気切替ドア６の切換位置と、エアミックスドア１５および各ドア１８，２１，２４の開度を制御して、車室内が設定温度になるよう風量、温度を調節した空調風を車室内に送風する。また、ゆらぎモードが設定されているときは、オートエアコンアンプ３０により、フット吹出口２３とベント吹出口１７から、互いに異なる風量の空調風を交互に吹き出させる。すなわち、ベントドアアクチュエータ１８ａと、フットドアアクチュエータ２４ａを駆動して、吹出口を切換えるととともに、ブロアモータ１２の回転数を制御してベント吹出口からの風量がフット吹出口からの風量よりも少なくする。

＜２．作用（図３）＞
図３は、上記車両用空調装置ＡＣの処理動作を説明するフローチャートである。この処理は、図１の車両用空調装置ＡＣのメインスイッチがオンされるとオートエアコンアンプ３０によって実行される。

ステップＳ１において、ゆらぎモード運転が選択されているか判定し、肯定されるとステップＳ２に進み、目標吹出温度を読み込む。ステップＳ３では、読み込んだ目標吹出温度に基づいて、ゆらぎ制御の許可/不許可を決定する。ゆらぎ制御が許可状態では、目標吹出温度が第１の閾値Ｔ１０以下になった場合、または第２の閾値Ｔ２０以上になった場合、ゆらぎ制御を不許可とする。

図示するように、いったん不許可されたゆらぎ制御を許可状態にする場合、この実施の形態では、ヒステリシスを設けている。すなわち、低温側でゆらぎ制御が不許可になった場合は、第３の閾値Ｔ１１以上になるまでは、ゆらぎ制御を許可しない。また、高温側でゆらぎ制御が不許可になった場合は、第４の閾値Ｔ２１以下になるまでは、ゆらぎ制御を許可しない。

第１の閾値Ｔ１０は、急速に冷房を行う必要のある吹出温度であり、第２の閾値Ｔ２０は、急速に暖房を行う必要のある吹出温度である。すなわち、目標吹出温度が第２の閾値Ｔ１０以下では急速冷房モードで空調装置が運転される。また、目標吹出温度が第２の閾値Ｔ２０以上では急速暖房モードで空調装置が運転される。急速冷房モードでは、エアミックスドアがフルクール位置に制御されて、エバポレータで除湿冷却された空調風の全量がヒータコア１４を迂回する。一方、急速暖房モードでは、エアミックスドアがフルホット位置に制御されて、エバポレータで除湿冷却された空調風の全量がヒータコア１４を通過する。これらの急速冷房モードおよび急速暖房モードの場合、ゆらぎ制御をせずに、車室内を迅速に快適温度に制御する。

ステップＳ４において、ステップＳ３の判定結果によりゆらぎ制御が許可されていれば、ステップＳ５に進み、許可されていなければ、ステップＳ１へ戻る。ステップＳ５では、フット吹出口からベント吹出口へ切り換わったかを判定し、切換わったと判定されたときは、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、目標ファン電圧を所定値Ｘだけ低減して、ステップＳ１へ戻る。

ステップＳ５でフット吹出口からベント吹出口へ切り換わったことが判定されない場合、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ベント吹出口からフット吹出口へ切り換わったかを判定し、切換わったと判定されたときは、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、目標ファン電圧を演算されている値に設定して、ステップＳ１へ戻る。

ステップＳ５とＳ７で、いずれも吹出口の切換が判定されない場合は、ファン電圧を変更することなく、ステップＳ１へ戻る。

＜３．本実施の形態の作用、効果＞
以上のように、この実施の形態の空調装置では、ゆらぎ制御スイッチがオンされ、急速冷暖房モードではないと判定されるとゆらぎモードで空調装置が運転される。このゆらぎモード運転時は、目標吹出温度に基づいて、急速冷房を行うような低温側と、急速暖房を行うような高温側とを除いた中間温度領域において、吹出口と吹き出し風量のゆらぎ制御が実行される。

すなわち、ベント吹出口１７とフット吹出口２３から交互の空調風を吹出す。ゆらぎモード運転時は、ベント吹出口１７からの空調風風量をフット吹出口２３からの空調風風量よりも少なくする。したがって、前部座席が暑くなり過ぎたり、寒くなり過ぎることを防止できる。その結果、たとえば、暖房時に前席の頭寒足熱効果を狙って冷風を吹き出す必要がなくなり、後部座席が寒くなり過ぎることを防止できる。なお、暖房時にベント風量をフット風量よりも少なくすることにより、前席の頭寒足熱の効果も得られ、車内の快適性を向上させることができる。

＜４．変形例＞
上記の実施の形態は、あくまで本発明の一例を示すものであり、本発明の要旨を逸脱しない限り、各種の変形例が想定される。たとえば、ゆらぎスイッチオン時に急速冷暖房モード運転条件が充足していなければゆらぎ制御を許可することとしたが、この条件を他の条件としてもよい。また、ゆらぎモード運転時、ベント吹き出し口からの空調温度とフット吹出口からの空調温度を正確に同一温度にする必要はなく、後部座席の暖房感や前席の冷房感に影響がでない範囲内で若干低くしてもよい。

＜５．用語の説明等＞
なお、以上説明した実施の形態における、オートエアコンアンプ３０は、本発明によるゆらぎ運転制御手段、風量制御手段、急速冷暖房制御手段にそれぞれ相当する。

本発明の第１の実施の形態による車両用空調装置ＡＣの全体構成を示す図である。 上記車両用空調装置ＡＣのシステム構成を示す図である。 上記車両用空調装置ＡＣの処理動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１７…ベント吹出口 １８…ベントドア
２０…デフ吹出口 ２１…デフドア
２３…フット吹出口 ２４…フットドア
３０…オートエアコンアンプ

Claims (3)

1. 空調熱負荷に基づいて制御された空調風を吹出すベント吹出口およびフット吹出口と、
   前記ベント吹出口とフット吹出口からの空調風を交互に吹出すゆらぎモードで空調運転を行うゆらぎ運転制御手段と、
   前記ゆらぎモードで空調運転しているとき、前記ベント吹出口からの風量が前記フット吹出口からの風量よりも少なくなるように吹出風量を制御する風量制御手段とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記ゆらぎ運転制御手段は、前記空調熱負荷に基づいて演算された目標吹出温度が所定の範囲内であるときに、前記ゆらぎモードによるゆらぎ運転を許可することを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用空調装置において、
   前記目標吹出温度が低温側の所定値以下であるときに、急速暖房モードで空調運転を行い、前記目標吹出温度が高温側の所定値以上であるときに、急速冷房モードで空調運転を行う急速冷暖房制御手段をさらに有し、
   前記所定の範囲内は、前記急速冷房モードで空調運転を開始する際の前記高温側の所定値と、前記急速暖房モードで空調運転を開始する際の前記低温側の所定値とで規定されることを特徴とする車両用空調装置。

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