JP2666075B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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JP2666075B2 JP63272646A JP27264688A JP2666075B2 JP 2666075 B2 JP2666075 B2 JP 2666075B2 JP 63272646 A JP63272646 A JP 63272646A JP 27264688 A JP27264688 A JP 27264688A JP 2666075 B2 JP2666075 B2 JP 2666075B2
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輝男 紺野
義孝 鈴木
育生 高松
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00821Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
    • B60H1/00864Ventilators and damper doors

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、車室内に空気を送る通風ダクト内に、送風
機と、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、該冷却用
熱交換器で冷却された空気の該加熱用熱交換器への通風
割合を調節して車室内への吹出空気温度を調節するエア
ミックスダンパとを設けて成る車両用空調装置に関す
る。
(従来の技術) 従来技術を説明する前に、空調時の熱バランスについ
て説明する。
車室内外の熱収支を暖房状態を基準にして考えると、
空調装置による熱交換能力を、QE、車室内外の温度差に
よる放熱量をQU、日射による入射熱量をQS、乗員による
発熱量をQM、排気系輻射や室内機器による発熱量をQF
車室内温度Trと目標温度Trsとの偏差を零にするのに必
要な熱量をΔQとして、次式が成立する。
QE=QU−QS−QM−QF+ΔQ …(1) ここで、 QE=CpγVa(Td−Ti) QU=U(Tr−Tam) QS=KTs ΔQ=CB(Trs−Tr) となる。尚、Tdは車室内への吹出空気温度、Tiは通風ダ
クトへの吸込空気温度、Tamは外気温度、Tsは日射量の
温度換算値、Cpは空気定圧比熱、γは空気比重、Uは車
体全体の熱コンダクタンス、Kは日射−温度換算係数、
QBは車体熱容量である。
QM、QFを近時的に一定と做して、QM+QF=C(定数)
とし、上記QE、QU、QS、ΔQの式を(1)式に代入する
と、 CpγVa(Td−Ti)=U(Tr−Tam) −KTs−C+CB(Trs−Tr) …(2) となり、送風量Vaと吹出空気温度Tdとを(2)式を満足
するように調節すれば、車室内温度Trを目標温度Trsに
接近維持できるが、(2)式から2つの未知数Va、Tdを
一義的に算定することはできない。
かかる課題を解決した従来技術として、特公昭62−83
27号公報により、外気温等の環境条件と送風量との関係
を予め定めておき、検出された環境条件に応じて送風量
を優先的に決定し、この送風量のもので車室内温度を温
度設定器により設定される設定温度に接近維持するのに
必要な吹出空気温度を演算し、エアミックスダンパの開
度をこの吹出温度が得られるように調節するものが知ら
れている。
(発明が解決しようとする課題) 上記従来技術は、送風量を優先的に決定して吹出空気
温度を算定するため、車室内温度は快適温度に維持され
ても、吹出空気温度は快適温度から大きくずれることが
あり、特に車両用空調装置では吹出口の近くに乗員が搭
乗するため、吹出口からの吹出風が直接身体に当り、吹
出空気温度が快適温度からずれると不快感を生じ易くな
る。
本発明は、以上の点に鑑み、車室内温度を一定に維持
しつつ吹出空気温度を乗員の好みの温度に制御して、快
適な空調を行ない得られるようにした車両用空調装置を
提供することをその目的としている。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成すべく、本発明の1つは、車室内に空
気を送る通風ダクト内に、送風機と、冷却用熱交換器
と、加熱用熱交換器と、該冷却用熱交換器で冷却された
空気の該加熱用熱交換器への通風割合を調節して車室内
への吹出空気温度を調節するエアミックスダンパとを設
けて成る車両用空調装置において、乗員が所望する吹出
空気温度を設定するための第1温度設定手段と、乗員が
所望する目標車室内温度を設定するための第2温度設定
手段とを備えており、前記吹出空気温度が前記第1温度
設定手段によって設定される吹出空気温度になるように
前記エアミックスダンパの開度を調節すると共に、前記
吹出空気温度が前記第1温度設定手段によって設定され
る吹出空気温度である状態で車室内温度を前記目標室内
温度に接近させるのに必要な熱量が得られるように前記
送風機の送風量を調節するするようになっている。
更に、上記目的を達成達成すべく、本発明の他の1つ
は、車室内に空気を送る通風ダクト内に、送風機と、冷
却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、該冷却用熱交換器
で冷却された空気の該加熱用熱交換器への通風割合を調
節して車室内への吹出空気温度を調節するエアミックス
ダンパとを設けて成る車両用空調装置において、乗員が
所望する吹出空気温度を設定するための第1温度設定手
段と、乗員が所望する目標車室内温度を設定するための
第2温度設定手段とを備えており、吹出空気温度が前記
第1温度設定手段によって設定される吹出空気温度にな
るように前記エアミックスダンパの開度を演算するエア
ミックスダンパ開度演算手段と、該エアミックスダンパ
開度演算手段により演算された前記エアミックスダンパ
の開度に基づいてアクチュエータ制御するエアミックス
ダンパ制御手段と、車室内温度を前記目標車室内温度に
接近させるのに必要な熱量を演算する熱量演算手段と、
該熱量演算手段により演算された該必要な熱量と前記第
1温度設定手段によって設定された吹出空気温度とから
該必要な熱量が得られるように前記送風機の送風量を演
算する送風量演算手段と、該送風量演算手段により演算
された送風量に基づいて送風機を制御する送風量制御手
段とを備えている (作 用) 車室内温度の設定とは別に吹出空気温度を乗員所望の
温度に設定すると、第1温度設定手段によって設定され
る吹出空気温度の状態で車室内温度を目標車室内温度に
接近させるのに必要な熱量が得られるように送風機の送
風量が調節される。
尚、吹出空気温度を室温の目標温度から大きくずれた
温度に設定すると、送風量が増大して体感温度に悪影響
を及ぼす可能性があるが、個人差はあるにしても乗員が
室温の目標温度から多きくずれた温度に吹出空気温度を
設定するとは考えられず、かかる不都合は生じない。
(実施例) 第1図を参照して、(1)は通風ダクトを示し、該通
風ダクト(1)の上流端に、外気導入口(2)と、車室
内の空気を導入する内気導入口(3)と、該両導入口
(2)(3)を選択的に開く内外気切換ダンパ(4)と
を設けると共に、該通風ダクト(1)の下流端に、ベン
ト吹出口(5)と、フット吹出口(6)と、デフロスタ
吹出口(7)と、これら吹出口(5)(6)(7)に切
換自在に空気を導く2個のモード切換ダンパ(8)
(9)とを設け、更に該通風ダクト(1)内の上流部に
送風機(10)を設けて、該送風機(10)の作動により前
記両導入口(2)(3)の一方から導入した空気を該通
風ダクト(1)を介して前記吹出口(5)(6)(7)
の何れかから車室内に吹出させるようにした。
該通風ダクト(1)内には、送風機(10)の下流側に
冷却用熱交換器(11)と、更にその下流側にエアミック
スダンパ(12)を介して加熱用熱交換器(13)とが設け
られており、該エアミックスダンパ(12)により該加熱
用熱交換器(13)への通風量とこれをバイパスする風量
との割合を調節し、該エアミックスダンパ(12)の開度
Swを該加熱用熱交換器(13)への通風割合が100%にな
るときを、1、0%になるときを0として、吹出空気温
度TdをSw=1で得られる最高温とSw=0で得られる最低
温の間で無段階に調節し得るようにした。
前記冷却用熱交換器(11)は、コンプレッサ(11
a)、コンデンサ(11b)、レシーバタンク(11c)、膨
張弁(11d)を備える冷媒循環回路に介入したエバポレ
ータで構成されるもので、コンプレッサ(11a)をエン
ジンに連結する電磁クラッチ(11e)のオンオフにより
該熱交換器(11)の作動を制御するようにし、又前記加
熱用熱交換器(13)をエンジンの冷却水を通水するヒー
タコアで構成し、前記エアミックスダンパ(12)と共に
制御される水弁(13a)により該熱交換器(13)の作動
を制御するようにした。
図中(14)は、前記各ダンパ(4)(8)(9)(1
2)と送風機(10)と電磁クラッチ(11e)とを制御する
マイクロコンピュータから成る制御回路、(15)は操作
盤を示し、該制御回路(14)に、車室内温度Trを検出す
る第1センサ(161)と、外気温度Tamを検出する第2セ
ンサ(162)と、日射量を検出する第3センサ(163
と、通風ダクト(1)への吸込空気温度Tiを検出する第
4センサ(164)と、冷却用熱交換器(11)の出口温度T
Eを検出する第5センサ(165)と、加熱用熱交換器(1
3)の出口温度THを検出する第6センサ(166とからの信
号を入力すると共に、操作盤(15)に設けた各種スイッ
チ、即ち空調オンオフスイッチ(15a)、オートスイッ
チ(15b1)及びオートオフスッチ(15b2)、車室内温度
Trを設定する第1温度設定スイッチ(15c1)および吹出
空気温度Tdを設定する第2温度設定スイッチ(15c2)、
内外気切換スイッチ(15d)、吹出モード切換スイッチ
(15e)、デフロスタスイッチ(15f)、風量設定スイッ
チ(15g)からの信号を入力し、オートスイッチ(15
b1)を押したとき、車室内温度Trが目標温度Trs(原則
として第1温度設定スイッチ(15c1)による設定温度Tr
s′)、吹出空気温度Tdが第2温度設定スイッチ(15
c2)による設定温度Tdsに維持されるように、送風機(1
0)の送風量Vaとエアミックスダンパ(12)の開度Swと
を自動的に調節するようにした。
尚、送風機(10)の送風機Vaはその駆動モータ(10
a)への印加電圧に応じて増減されるようになってお
り、又エアミックスダンパ(12)は、制御回路(14)に
より制御されるサーボモータから成るアクチュエータ
(12a)により開度検出器(12b)で検出される開度Swが
後記する演算値になるように制御される。
オートスイッチ(15b1)を押して自動空調を行なうと
きの制御プログラムは第2図に示す通りであり、先ず第
1第2温度設定スイッチ(15c1)(15c2)と第1乃至第
4セサ(161)〜(164)とからの信号を入力して、車室
内の設定温度Trs′、吹出空気の設定温度Tds、車室内温
度Tr、外気温度Tam、日射温度Ts、吸込空気温度Tiを制
御回路(14)に内蔵するRAMに読込む()。
この場合、第1温度設定スイッチ(15c1)による車室
内温度の設定が行なわれているときといないときがあ
り、そこで車室内温度の設定の有無を判別し、()、
設定されているとき目標温度Trsを設定温度Trs′とし
()、又設定されていないときは、実験的に求められ
た外気温度と快適室温との関係式 によりTrsを演算する()。
次に、吹出空気温度Tdを設定温度Tdsにした状態で車
室内温度Trを目標温度Trsに接近維持するのに必要な熱
量を得る送風量Vaを制御回路(14)に内蔵するCPUによ
り演算する()。この演算は、上述の(2)から導か
れる次式 によって行なう。
尚、通風ダクト(1)に外気を導入する場合、送風量
Va分の換気が行なわれ、換気による熱損失を生ずる。こ
の損失熱量はCpγVa(Tr−Tam)であり、これを考慮す
ると(3)式の分母はCpγ(Tds−Ti−Tr+Tam)とな
り、外気導入時は(3)式の分母をこの値にしてVaを演
算する。
次に、送風機(10)の駆動モータ(10a)に送風量Va
が(3)式から演算される値となるような電圧を印加し
て、送風量Vaを制御し()、次いで第5第6センサ
(165)(166)からの信号で冷却用熱交換器(11)の出
口温度TEと加熱用熱交換器(13)の出口温度THとを読込
み()、吹出空気温度Tdを設定温度Tdsにするのに必
要なエアミックスダンパ(12)の開度Swを次式 により演算し()、更に開度Swや外気温度Tam等に応
じて吹出モードを算定した後()、エアミックスダン
パ(12)をアクチュエータ(12a)を介して開度Swが
(4)式から演算される値になるように制御すると共
に、モード切換ダンパ(8)(9)をアクチュエータ
(8a)(9a)を介して算定モードに対応する吹出口から
車室内に空気が吹出されるように切換制御する()。
尚、オートオフスイッチ(15b2)を押したときは、第
2温度設定スイッチ(15c2)による設定温度Tdsに応じ
て上記と同様にエアミックスダンパ(12)を制御する
が、送風機(10)やモード切換ダンパ(8)(9)は風
量設定スイッチ(15g)による設定風量や吹出モード切
換スイッチ(15e)による設定モードに応じて制御す
る。
又、内外気切換ダンパ(4)は、オートスイッチ(15
b1)やオートオフスイッチ(15b2)の操作に係わりな
く、内外気切換スイッチ(15d)の操作により制御回路
(14)とアクチュエータ(4a)とを介して切換制御され
るようにした。
(発明の効果) 以上の如く本発明によるときは、吹出空気温度を乗員
の好みの温度に制御しつつ車室内温度を一定に制御で
き、吹出空気を直接身体に受ける乗員に不快感を与えず
に車室内全体を快適温度に空調できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施に用いる空調装置の1例のシステ
ム図、第2図はその自動空調時の制御プログラムを示す
フローチャートである。 (1)……通風ダクト、(10)……送風機 (11)……冷却用熱交換器、(12)……エアミックスダ
ンパ (13)……加熱用熱交換器、(14)……制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高松 育生 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−253209(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車室内に空気を送る通風ダクト内に、送風
    機と、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、該冷却用
    熱交換器で冷却された空気の該加熱用熱交換器への通風
    割合を調節して車室内への吹出空気温度を調節するエア
    ミックスダンパとを設けて成る車両用空調装置におい
    て、 乗員が所望する吹出空気温度を設定するための第1温度
    設定手段と、乗員が所望する目標車室内温度を設定する
    ための第2温度設定手段とを備えており、 前記吹出空気温度が前記第1温度設定手段によって設定
    される吹出空気温度になるように前記エアミックスダン
    パの開度を調節すると共に、前記吹出空気温度が前記第
    1温度設定手段によって設定される吹出空気温度である
    状態で車室内温度を前記目標室内温度に接近させるのに
    必要な熱量が得られるように前記送風機の送風量を調節
    することを特徴とする車両用空調装置。
  2. 【請求項2】車室内に空気を送る通風ダクト内に、送風
    機と、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、該冷却用
    熱交換器で冷却された空気の該加熱用熱交換器への通風
    割合を調節して車室内への吹出空気温度を調節するエア
    ミックスダンパとを設けて成る車両用空調装置におい
    て、 乗員が所望する吹出空気温度を設定するための第1温度
    設定手段と、乗員が所望する目標車室内温度を設定する
    ための第2温度設定手段とを備えており、 吹出空気温度が前記第1温度設定手段によって設定され
    る吹出空気温度になるように前記エアミックスダンパの
    開度を演算するエアミックスダンパ開度演算手段と、該
    エアミックスダンパ開度演算手段により演算された前記
    エアミックスダンパの開度に基づいてアクチュエータ制
    御するエアミックスダンパ制御手段と、 車室内温度を前記目標車室内温度に接近させるのに必要
    な熱量を演算する熱量演算手段と、該熱量演算手段によ
    り演算された該必要な熱量と前記第1温度設定手段によ
    って設定された吹出空気温度とから該必要な熱量が得ら
    れるように前記送風機の送風量を演算する送風量演算手
    段と、該送風量演算手段により演算された送風量に基づ
    いて送風機を制御する送風量制御手段と、を備えている
    ことを特徴とする車両用空調装置。
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