JP2675101B2 - 自動車用空調機の吹出口切換制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用空調機に係り、特に空気吹出口を連
続的に切換える自動車用空調機の吹出口切換制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来の自動車用空調機の吹出口切換制御装置は、特公
昭63−12004号に記載のように、複数の空気吹出口，外
気温度，日射量等の車輛の外部環境条件を検出し、環境
条件信号を発生する環境条件検出装置、及び環境条件信
号に応じて空気吹出口の各々の吹出配風率を連続的に変
化させるための配風率制御装置を備え、車輛の外部環境
条件に基づいて、複数の空気吹出口からの吹出風量割合
を０％から100％まで連続的に制御するように構成され
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において、各吹出口の吹出温度を各々独
立に制御するためには、各吹出口の代表点に吹出温度を
検知するためのダクトセンサを設け、吹出温度制御装置
によりダクトセンサの検知温度Tdが予め演算決定された
目標吹出温度Td₀に近づくよう熱交換能力の制御を行な
う。しかしながら従来装置においては、吹出口からの吹
出風量割合を０％から100％まで連続的に制御するよう
にしたいので、温度制御の対象となる吹出口の吹出空気
量が全開時の５〜10％以下程度と少ない場合には対応す
るダクトセンサ周囲の風速が十分得られず、ダクトセン
サの検知温度が不確実となつて吹出温度制御が不安定に
なるという問題があつた。

本発明の目的は、吹出温度制御が不安定となる領域を
削除し、吹出風量分配を実質的に連続的かつなめらかに
切換制御すると共に、各吹出口の吹出空気温度を各々独
立に安定的に制御することのできる自動車用空調機の吹
出口切換制御装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題は、ダクトセンサの検知温度が不確実となる
ような吹出口のドア開度が非常に小さい低風量域は使用
しないようにすることにより解決できる。但し、低風量
の使用しない領域を広く設定した場合、吹出風量を連続
的に変化させる方式に対して切換時にフイーリング上の
異和感が生ずる。

本発明では、吹出口が全閉の状態から全開時の20％配
風率以下の条件での切換えであれば、フイーリング上の
異和感は問題とならず、また全開時の５％以上の配風率
があれば、ダクトセンサは実用上安定な温度検知が行な
えることを実験的に確認した。

従つて上記目的は、吹出口の配風率が０の状態から０
以上の状態へ変化するとき、及び０以上の状態から０の
状態に変化するとき、該吹出口の配風率を一時的に不連
続かつ段階的に変化させることにより達成される。そし
て不連続かつ段階的な配風率の変化は、好ましくは配風
率20％以下で５％以上において行う。

また好ましくは、不連続かつ段階的な配風率の変化は
環境条件の変化に対してヒステリシス特性を持つように
行う。

〔作用〕 配風率が０の領域即ち吹出口が全閉の状態では、吹出
口に対応する熱交換器の能力を制御する必要はなく、対
応するダクトセンサも温度検知不要であり、制御安定上
問題ない。次に吹出口を全開時の配風率の５〜20％の配
風率となるよう吹出口ドアを開くことにより、ダクトセ
ンサ周囲に十分な吹出風速が与えられ、実用上安定な吹
出温度検知を行なえ、安定な吹出温度制御が可能とな
る。また、吹出口全閉状態から５〜20％範囲内での配風
率変化であれば、フイーリング上の異和感も生ずること
がない。

一方、吹出口配風率は一般に、車輛外部の環境条件、
及び車室内部の温度等に基づき随時多少の変動する要因
もつている。従つて、特定の一点を境界に吹出口全閉と
５〜20％開の切換えを実施すると、該一点付近で吹出口
切換えが不安定になる可能性がある。そこで本発明で
は、この切換特性にヒステリシス特性を持たせることに
より、環境条件の変動等によらず安定な吹出口切換制御
を実現することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図において、本発明の一実施例による吹出口切換
制御装置を適用したオートエアコンシステムは、ブロワ
モータ1,エバポレータ2,ヒータコア3,外気吸込口4,内気
吸込口5,デフ吹出口6,ベント吹出口7,フロア吹出口8,内
外気切換えを行なうインテークドア10、エアミクスドア
U11（ＵはUpperを示す。以後A/MドアＵと呼称）、エア
ミクスドアL12、（ＬはLowerを示す。以後A/MドアＬと
呼称）、フロア吹出口を開閉するためのフロアドア13、
デフ／ベント吹出口を切換えるためのベントドア14、各
ドアの開度を連続的に変化させるための電動アクチユエ
ータ15〜19、デフダクトセンサ21、ベントダクトセンサ
22,フロアダクトセンサ23,外気温センサ24,車室内温度
センサ25,温度設定ボリウム26,日射量センサ27、及び制
御装置20からなつている。

以上のオートエアコンシステムにおいて、内外気吸込
口4,5からA/Mドア11,12に至る構成部品の機能は一般的
なものであり、ここでは説明は省略する。以下、本発明
に関連する吹出口（吹出モード）の連続切換制御部分の
動作について説明する。

エアコンから車室内に空気を吹出す吹出口は、第１図
に示すごとく、デフ吹出口６、ベント吹出口７、フロア
吹出口８があり、オートエアコンにおいては乗員の快適
性を維持するため、外部環境条件である外気温度Taは日
射量Zm、及び車室内の温度条件である設定温度Tsや車室
内温度Tr等に基づき、常に最適な吹出口から空調風を吹
出すよう自動制御される。一般には、ベントモード，バ
イレベル（B/L）モード，ヒータモードのいずれかが段
階的に切換制御されるが、乗員の快適性をより向上させ
るために第２図及び第３図に示されるごとく、各吹出口
の配風率を連続的に切換制御する方式が提案されてい
る。これら一般的な吹出口の連続切換制御の一例を第２
図及び第３図によりまず説明する。

第２図において、上段は横軸が吹出モード信号、縦軸
は各吹出口からの吹出風量分配比である。吹出モード信
号がX1〜X2の間がベントモード、X2〜X3がB/Lモード、X
3〜X4はデフ、ベント、フロア全ての吹出口から風を出
す三層モード、X4〜X5はヒータモードであり、吹出モー
ド信号の変化に応じ各吹出風量分配が連続的に変化す
る。これらの吹出風量分配特性を得るためのベントド
ア、フロアドアの開度変化特性を第２図の下段に示す。
例えば、ベントドア開度についてみると、吹出モード信
号がX1,X2の間は100％ベント吹出状態であり、当然ベン
トドア開度は100％である。一方、吹出モード信号がX2
からX3の間ではB/Lモードとなるが、空調システム全体
の通気抵抗を極力小さくするためにベントドア開度は10
0％の状態を維持する。この領域はフロアドア開度の変
化によりフロア吹出口の風量が変化し、結果的にベント
吹出口の風量も変化する。次に吹出モード信号がX3から
X4に変化するに従つてベント吹出口風量が減少しX4の点
ではベント吹出量は０となる。このためにベントドア開
度は吹出モード信号がX3からX4に変化すると共に開度10
0％から開度０％に変化する。吹出モード信号がX4からX
5の範囲ではベント吹出風は０であり、ベントドア開度
も０に固定される。以上のごとく、横軸の吹出モード信
号の変化に応じ、各ドアを第２図の下段に示す特性に基
づき、動作させることにより、各吹出口の通気抵抗が変
化し、第２図の上段に示す風量分配特性が得られる。本
説明例では第１図に示すごとく、各吹出口のドアの開度
の制御にあたり、各々のドアに対応して独立に振動アク
チユエータを設け、制御装置20により各々独立にドア開
度の制御を実施している。なおこれらの各ドアの開度制
御は、１つの振動アクチユエータによりリンク等を介し
て機械的な連動で動かすこともできる。

一方、外部環境条件等に応じ、常に最適な吹出口風量
分配比、即ち吹出モード信号の値を決定する必要があ
る。第３図に一般的な制御特性の一例を示す。第３図に
おいて、右下の風量分配比特性は第２図に示したものと
同じであり、左上部分が外部環境条件αの変化に対する
風量分配比特性を示している。本制御特性は、人間の快
適性の面、即ち温風は足元から、冷風はベント吹出口か
ら出すことが快適であるとの側面から実験的に決定した
特性である。ここで外部環境条件としては、外気温度T
a、日射量Zm等が代表的なものであり、本説明例ではα
は次式により求められる。

α＝Ta−K1・Zm …… ここでK1は定数 なお、一般的には吹出モード切換の判断条件として、
外部環境条件のみでなく、車室内の温度条件である設定
温度Ts,車室内温度Tr,吹出温度Td等を考慮する場合もあ
るが、本実施例では式に示したパラメータにより吹出
モードの切換を行なうものとする。第３図において、左
上部分に示した風量分配比特性を得るためには、第３図
におけるαの変化に対して、同図、右上に示した特性に
基づき吹出モード信号の値を決定すればよい。即ち、α
がα１以下の条件では、フロア吹出風を主としたヒータ
モード固定であり、吹出モード信号はX5の値一定であれ
ばよい。αがα１からα２の値に変化するのに伴なつ
て、ヒータモードの状態を維持しつつ、フロア吹出風が
減少し、その割合だけデフ吹出風が増加する。即ち、吹
出モード信号はX5からX4に変化する。以下同様に、αの
値がα3,α４と変化するに伴ない、吹出モード信号をX
3,X2と変化させ、ここで得られた吹出モード信号の値に
応じて、第２図に示す各吹出ドア開度制御を実施するこ
とにより、外部環境条件に応じて常に最適な吹出口風量
分配比を得ることができる。

ここで、一般的には、各吹出口の吹出風温が各各独立
に最適値（一定の頭寒足熱温調が維持できるよう）に制
御するため、各吹出口の代表点に吹出温度を検知するた
めのダクトセンサ21〜23（第１図参照）を設け、予め演
算された各々の目標吹出温度に近づくよう、対応するA/
Mドア等の開度制御を実施する。ところが、例えば第３
図においてB/Lモード領域であるα３＜α＜α４の範囲
の中でαがα４に非常に近い場合には、フロア吹出口へ
の配風はほとんどなく、フロアダクトセンサ23はその吹
出温度を確実に検知できなくなる。即ち、センサ周囲の
空気流速が低下し、ダクトセンサは、センサ雰囲気温度
の影響を大きく受けてしまう。従つて、対応するA/Mド
ア等、熱交換能力制御に対するフイードバツク情報が乱
され、吹出温度制御が不安定となる。

一方、例えばフロア吹出口からの風量が０となるベン
ト吹出モードでは、対応するA/Mドア開度を条件に応じ
て制御する必要はなく、制御装置20内でのベント吹出モ
ード状態検知に基づき、他の制御状態に維持すればよ
い。本説明例では、このベント吹出モード条件では、フ
ロア吹出口に対応するA/MドアであるA/MドアL12を開度5
0％に固定する。

次に、本実施例による吹出口の切換制御内容を説明す
る。本実施例は第４図に示す制御特性を与えることによ
り上記吹出温度制御不安定の問題を解消するものであ
る。第４図の特性は基本的には一般的な特性を示す第３
図と同一であるが、各吹出口からの吹出風量が０に切換
わる点で、乗員が異和感を感じない変化幅で、かつ各ダ
クトセンサが吹出温度を安定に検知できない領域を除い
て、各吹出口風量を段階的にかつ、ヒステリシス特性を
持たせて切換制御するようにしたものである。即ち、先
に説明したB/Lモードとベントモードの切換点について
詳しく説明すると、B/L吹出モードにおいて外部環境条
件がα４′の値では、吹出モード信号はX2′の値とな
り、フロア吹出口の風量分配比は10％となり、フロアダ
クトセンサは実用上十分な周囲風速を得ることができ、
吹出温度制御は安定に制御することができる。一方、外
部外環条件がα４′からα４″に近づいた場合、快適性
の面からは、徐々にフロア吹出口の風量分配比は徐々に
減少してもよいが、ダクトセンサの温度検知の精度維
持、即ち吹出温度の安定度確保のためにフロア吹出口の
風量分配比10％を保持する。従つて、この時吹出モード
信号はX2′の値に固定される。さらに外部環境条件がα
４″を越えた条件ではフロア吹出風は不要であり、吹出
モード信号はX2′からX2に変化し、完全にベントモード
となる。この時、フロア吹出口の風量分配比は10％から
０％に急変するが、その変化幅は20％以下であり、乗員
に異和感を与えることはない。また本ベントモードで
は、フロア吹出口に対応する熱交換量制御手段であるA/
Mドア（Ｌ）12は、前述の例と同様に50％の開度に固定
する。

一方、外部環境条件がα４″以上からα４′に近づい
た場合、乗員の快適感の面からはフロア吹出口風量が０
でも支障なく、また吹出温度を安定に制御できる条件が
整わないため、ベント吹出モード、即ち吹出モード信号
をX2に保持する。次に、外部環境条件がα４′に達すれ
ば、吹出温度を安定に制御するために十分な10％の配風
率を得る条件が整うため、吹出モード信号をX2からX2′
に変化させ、フロア吹出口の風量分配比が10％であるB/
Lモードに移行する。この条件でも、風量分配比の変化
は20％以下であり、乗員が異和感を感ずることはない。

また以上説明したごとく、吹出モードの切換点でヒス
テリシス特性を持たせているため、外部環境条件である
外気温度や日射量に多少の変動が生じても、吹出モード
の切換点近くの条件で、吹出モードが不安定に変化する
こともない。

一方、B/Lモードと三層モードの切換部、三層モード
とヒータモードの切換部も同様に吹出温度制御が安定に
行なえ、かつ乗員が異和感を感じない範囲でヒステリシ
ス特性をもつた切換を行なうことによつて、どのような
環境条件の変化に対しても安定な吹出口（風量配分比）
の制御、安定な吹出温度の制御を実現することができ
る。

また第１図に示した本実施例においては、ベント吹出
口７、デフ吹出口６の吹出温度は、いずれも主にA/Mド
アU11により制御される。従つて第４図において、外部
環境条件αがα２′以下及びαがα３″以上の領域では
A/MドアU11はそれぞれデフダクトセンサ21、ベントダク
トセンサ22の検知温度に基づいて開度制御される。一
方、αがα２′以上、α３″以下の三層モード領域では
デフダクトセンサ21、ベントダクトセンサ22のいずれの
検知温度によつてA/MドアU11を制御してもよいが、本実
施例では、より乗員が感ずる吹出温度と関連が深いベン
トダクトセンサ２を用いるものとする。

なお本実施例では、例えばフロア吹出口の切換点での
一段階切換風量比として10％を設定しているが、先にも
示した通り、吹出温度制御の面からは５％程度以上、乗
員が切換時に異和感を感じさせない面から20％程度以下
が好ましく、実用的には５〜20％の範囲の任意の点に設
定することができる。

次に本発明の他の実施例を第５図により説明する。本
実施例が前述の第４図に示した実施例と異なるのは次の
２点である。まず、A/MドアU11を制御するのに使用する
ダクトセンサとして、デフダクトセンサ21とベントダク
トセンサ223を連続的に切換えて使用する。第２に、B/L
モードと三層モード、及び三層モードとヒータモードの
切換点では段階的な切換を行なわず、なめらかに切換え
られるようにする。

まず、ダクトセンサ21,22の連続的な切換えについて
説明する。第１図から分かる通り、A/MドアU11により温
度制御された温調風は、ベントドア14の開度に応じデフ
吹出口６又はベント吹出口７に振分けて配風される。従
つて、A/MドアU11を通過した温調風の温度は常にデフダ
クトセンサ21あるいはベントダクトセンサ22により確実
に検知することができる。従つて、第５図の最下段に示
すごとく、A/MドアU11の開度制御を実施するために、デ
フ吹出口６から風が出ていない条件ではベントダクトセ
ンサ22の検知信号を使用し、ベント吹出口７から風が出
ていない条件ではデフダクトセンサ21の検知信号を使用
する。一方、ベント及びデフ双方の吹出口6,7から同時
に風が出ている条件では、第５図の最下段に示すごと
く、各々の吹出口6,7の風量比に応じた比率で、ベント
及びデフダクトセンサ21,22からの検知信号を加重平均
し使用する。

以上の方式により、A/MドアU11については、ベントド
ア14の開き始め等の条件でも段階的な吹出口切換を行な
わないで、対応する吹出温度を確実に検知することがで
きる。従つて、B/Lモードと三層モード、及び三層モー
ドとヒータモードの切換点で段階的な切換えを行なわ
ず、なめらかに切換えることができる。但し、A/MドアL
12については、ベントモード時、A/MドアL12を通過した
音調風の温度を確実に検知できるダクトセンサがないた
め、前述の実施例の実施例と同様に段階的な切換が必要
である。

以上、本実施例によれば、B/Lモードと三層モード及
び三層モードとヒータモードの切換時により滑らかに吹
出モードの切換が行なえ、制御上も動作を単純にできる
という効果がある。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、乗員に違和感を与えることなく
吹出温度制御不安定領域を削除したので、吹出風量分配
を実質的に連続的、なめらかに切換制御できると共に、
各吹出口の吹出空気温度を各各独立に安定に制御でき、
快適な空調制御が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による吹出口切換制御装置を
適用したオートエアコンシステムの概略構成図であり、
第２図及び第３図は第１図のシステムの一般的な風量配
分制御特性を示す図であり、第４図は本実施例による風
量配分制御特性を示す図であり、第５図は本発明の他の
実施例による風量配分制御特性を示す図である。 ６……デフ吹出口（空気吹出口）、７……ベント吹出口
（空気吹出口）、８……フロア吹出口（空気吹出口）、
11……エアミクスドアＵ（吹出温度制御装置）、12……
エアミクスドアＬ（吹出温度制御装置）、13……フロア
ドア（配風率制御装置）、14……ベントドア（配風率制
御装置）、20……制御装置（配風率制御装置；環境条件
検出装置）、21……デフダクトセンサ、22……ベントダ
クトセンサ、23……フロアダクトセンサ、24……外気温
センサ（環境条件検出装置）、27……日射量センサ（環
境条件検出装置）。

フロントページの続き (72)発明者 堀口 兵誠 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献 実開 平２−48412（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の空気吹出口、前記空気吹出口の代表
   吹出温度を検出するための複数のダクトセンサ、車両内
   外の環境条件を検出し、環境条件信号を発生する環境条
   件検出装置、前記ダクトセンサの検出値に基づき前記空
   気吹出口の吹出温度を制御する吹出温度制御装置、及び
   前記環境条件信号に応じて前記空気吹出口の各々の吹出
   配風率を連続的に変化させる配風率制御装置を備えた自
   動車用空調機の吹出口切換制御装置において、 前記配風率制御装置には、少なくとも１つの吹出口の配
   風率が０の状態から０以上の状態へ変化するとき、及び
   ０以上の状態から０の状態に変化するとき、該吹出口の
   配風率を一時的に不連続かつ段階的に変化させる機能を
   持たせると共に、 前記不連続かつ段階的な配風率の変化には環境条件の変
   化に対してヒステリシス特性を持たせたことを特徴とす
   る自動車用空調機の吹出口切換制御装置。
2. 【請求項２】前記不連続かつ段階的に変化させる配風率
   の変化幅を予め決められた一定幅であることを特徴とす
   る請求項１記載の自動車用空調機の吹出口切換制御装
   置。
3. 【請求項３】前記予め決められた一定幅は、前記吹出口
   の全開示の風量を100として、５以上で20以下の値であ
   ることを特徴とする請求項２記載の自動車用空調機の吹
   出口切換制御装置。