JP2940151B2 - 空調制御装置 - Google Patents

空調制御装置

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、室温に快適なゆらぎを与える空調制御装置
に関する。
[従来の技術] 特開平1−212615号公報は、自動車用空調装置におけ
る吹出し空気の温度変動装置を開示する。
すなわち、この装置は、室温と設定室温との差が一定
範囲内になった場合に乗員の上半身に向けて吹出す空気
温度を所定パタンで時間変動させている。
このように室温が一定範囲で時間変動する(波動す
る)と、空調温度への慣れにより快適感を喪失すること
を防止できる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら種々実験の結果、人が快適と感ずる快適
温度には所定の範囲があり、快適温度の上下限は車室に
入射する日射量に応じて変動し、上記の室温波動により
室温がこの快適温度範囲から逸脱すると、空調による快
適感がかえって減殺されてしまうという問題が派生する
ことが確認された。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、室温
のゆらぎにともなう快適感が、日射量の変動により減殺
されるのを防止し得る空調制御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] 本発明の空調制御装置は、第8図のクレーム対応図に
示すように、空調装置により空調される対象空間の室温
を所定の波動パタンにしたがって波動させる室温波動制
御手段とを備える空調制御装置において、 日射量を検出する日射量検出手段と、室温の上下に設
定される室温波動の上下限を日射量が増加するほど低温
寄りに設定する室温上下限設定手段と、設定された前記
室温波動の上下限の範囲内で前記波動パタンを決定する
波動パタン決定手段とを備えることを特徴としている。
[作用] 実験によれば、人が快適に感じる温度変化範囲はその
時点の日射量に依存し、日射量が高い場合には室温を基
準とした快適な温度変化範囲の上下限は日射量0の場合
を基準として低温寄りになることがわかった。
実験結果に基づく第4図の快適感分布図により、快適
感を感じる温度変化幅の上下限と日射量との関係を示
す。
なお、この第4図の快適感分布図は、平均室温を26℃
とし、日射量を変更しつつ室温にゆらぎを与えたときの
被験者数名からの申告に基づき、数多くの申告値の回帰
式として求められた。従って、実際の被験者の申告快適
感は、第4図の曲線に対して所定のばらつきをもってい
た。第4図は、やや快適(C=1)な温度変化幅は、日
射量0を基準として、日射量増大とともに低温寄りとな
ることを示している。
更に、第4図の快適感分布図は、平均室温を26℃とし
た場合に日射量が約150w/m2を越えると、温風は不快感
を与え易くなり、涼風の温度変化巾の大きい風が快適で
あることも示している。このような傾向は室温が変化し
ても同様である。
すなわち、室温変化があっても日射量0の温度変化幅
に対する所定日射量時の温度補正量は余り変化せず、第
5図の回帰曲線を使用しても充分である。
この回帰曲線ΔT′はc・ST2+d・STという2次式
で表わせる。ここでΔT′は日射0の基準温度変化巾に
対する日射量STでの温度補正量、STは日射量、c・dは
定数である。
この知見に基づき本発明では、室温上下限設定手段
が、室温の上下に設定される室温波動の上下限を、日射
量が増加するほど低温寄りに設定し、波動パタン決定手
段が、設定された室温波動の上下限の範囲内で波動パタ
ンを決定する。このために、快適感の日射量による変化
に追従して室温のゆらぎ(波動)が行なわれる。
[実施例] 本発明の空調制御装置の一実施例を第1図のダクト系
ブロック図及び第2図の制御系ブロック図で説明する。
この空調制御装置で用いる車両用空調装置は、ダクト
系1を有し、ダクト系1には入口から順番に、室外空気
吸込口11、室内空気吸込口12、ブロア13、冷却用エバポ
レータ14、エアミックス(A/M)ダンパ15、加温用ヒー
タコア16が配設されており、エアミックス(A/M)ダン
パ15及び加温用ヒータコア16は冷却用エバポレータ14か
ら出た空気流の一半を加熱する構成となっている。
ダクト系1の末端にはVENT吹出口19、DEF吹出口20、F
OOT吹出口21が設けられており、これら吹出口19、20、2
1の直前には、各吹出口流量を制御するために吹出モー
ド切換用ダンパ18a〜18cが設けられている。これらダン
パ18a〜18cは内蔵のサーボモータにより入力制御電圧に
比例した開度を維持することができる。
一方、VENT吹出口19にはVENT吹出温度を検出するVENT
温センサ102が設けられており、車室内には、室温TRを
検出する室温センサ100及び日射量を検出する日射セン
サ200が設けられている。この実施例では、日射センサ2
00は、自動車のダッシュボード上に設けられている。
エアミックス(A/M)ダンパ15にはその開度を検出す
るダンパ開度センサ103が設けられており、これら各セ
ンサ100、102、103が検出した信号はA/Dコンバータ内蔵
のマイコン(本発明でいう室温上下限設定手段及び流動
パタン決定手段)107に送られる。また、このマイコン1
07には、冷凍装置(エアコン)ON/OFF用のエアコンスイ
ッチ104、風量切替スイッチ105、室温設定器106からの
信号も受入れる。なお、風量切替スイッチ105にはゆら
ぎモード選択ポジションも設けられており、このポジシ
ョンを選択すると後述の温度ゆらぎ制御が実行される。
更に、マイコン107の各出力端にはA/Mダンパ15を駆動す
る駆動回路(本発明でいう室温波動制御手段)108、各
吹出モード切換ダンパ18a〜18cを駆動する駆動回路109
が設けられている。
次に、本発明に関係する温度制御ルーチンについて第
8図のフローチャートを参照して説明する。なお、この
サブルーチンは10msec毎に実行される。
まずエアコンスイッチ104がONするまで待機し(20
2)、導通すれば、室温設定器106からの設定温度Tsetを
空調目標温度として読取り(203)、次に室温センサ100
より室温TRを読取る(204)。
次に、室温TRと設定温度Tsetとの差が許容範囲ε1内
にあるか否かを判定し(205)、範囲外であれば216へ進
んでエアコンスイッチ104がOFFか否かを判定し、OFFで
あれば終了する。まだエアコンスイッチ104がONであれ
ば、通常空調モードサブルーチン(217)を実行して204
にリターンする。なお、この通常空調モードサブルーチ
ンは室温が設定温度に近づくようにフィードバック制御
を行うルーチンであって、良く知られているので詳細説
明は省略する。
一方、205で許容範囲内であれば、室温TRが定常状態
か否かを判定する(206)。具体的には、室温を所定時
間(ここでは120sec間)の間、一定時間間隔毎に検知
し、前回の値との差が許容範囲ε1内にあるか否かを判
定する。許容範囲ε1内であれば定常と判断し、範囲ε
1外であれば定常に至っていないと判断する。定常でな
ければ216に進み、定常であれば207で定常状態が上記所
定時間経過したか否かを判定する。定常状態が上記所定
時間経過した後(207)、208へ進み、風量切替スイッチ
105がゆらぎモード選択ポジションかどうかを判定する
(208)。ゆらぎモードが選択されていなければ216に進
み、揺らぎモードが選択されていれば209に進む。
209では、ゆらぎモードによる刺激を高めるため、風
量一定(ブロア電圧レベルはL0)、VENT吹出口18a開、F
OOT吹出口18c閉、DEF吹出口18B閉とする。
次の210では、現時点の室温TRに基づいて室温TRの上
下に温度変動の上下限ΔTH、ΔTLを算出する。
加温側(正側)の振幅ΔTHは、第4図のC=1の条件
の関数(回帰式)FH=−a1・TR+b1(a1=0.25、b1=9.
38)で表され、冷却側(負側)の振幅ΔTLは関数(回帰
式)FL=−a2・TR+b2(a2=0.21、b2=2.82)から算出
される。
以下、上記関数(回帰式)の意味を説明する。
第3図は快適感を感じる温度変化範囲の上下限と室温
変化の関係を実験結果に基づいて示すものである。更に
詳説すると、この第3図の直線は、各室温において室温
にゆらぎを与えたときの被験者数名からの申告に基づ
く、数多くの申告値の回帰式として求められたものを図
示している。従って、実際の被験者の申告快適感は、第
4図の直線に対して所定のばらつきをもっていた。第3
図においてやや快適(C=1)な温度変化範囲の上限FH
及び下限FLは室温を基準として、室温上昇とともに低温
寄りとなり、室温低下とともに高温よりとなる。
この知見に基づき本実施例では、室温TRが高くなるほ
ど室温TRを基準として室温波動の上下限(TR+ΔTH、TR
−ΔTL)をともに低温寄りに設定し、室温が低くなるほ
ど室温を基準として室温波動の上下限をともに高温寄り
に設定している。
したがって、冷却熱量に比例する振幅ΔTLは室温TRが
高くなるほど大きくされ、加熱熱量に比例する振幅ΔTH
は室温TRが低くなるほど大きくされる。これにより室温
TRに応じた加熱量、冷却熱量の揺らぎの上下限を与える
ことができる。本実施例では、この温度変動は顔付近の
空気温(ここではVENT吹出し温)の変化とし、車室内全
体(供給熱量全体)にはゆらぎを与えない。これは顔の
温感が敏感であり、室温全体を変動させる必要がないか
らである。ただし、もちろん他の態様として、室温全体
にゆらぎを与えることも可能である。
この場合には、室温のゆらぎは、平均的な室温または
設定温度を基準温度として、この基準温度に対して室温
が上昇、下降させられることにより与えられ、この基準
温度に対する振幅が、平均的な室温または設定温度に応
じて第3図に示した特性に従って増減する。
なお、顔近傍の空気温度を上記各振幅ΔTH、ΔTLでゆ
らがせるには、VENT吹出口温度変化を顔近傍温度変化の
K倍(例えばK=5倍)とする必要がある。
次に、日射センサ200から日射量STを入力し(211)、
日射量STに基づいて第5図の日射量STと温度補正量Δ
T′との関係を表すグラフから温度補正量ΔT′を求め
る(212)。なお、この日射量STと温度補正量ΔT′と
の関係を表すグラフ(第5図)は、第4図の日射量STと
快適な温度変化幅(C=+1の間の領域)との関係から
決定したものであってマイコンのメモリにテーブル(マ
ップ)として予め記憶されている。この温度補正量Δ
T′は、日射量が0の場合を基準として、日射量変化に
対してステップ210で求めた温度変化幅ΔTを補正する
ためのものである。
次に、ステップ213で、実際の高温側の温度変化幅ΔT
STH(=ΔTH+ΔT′)及び、実際の低温側の温度変化
幅ΔTSTL(ΔTL+ΔT′)を算出する。
結局、本実施例では、第3図を参照して室温TRの変化
に基づき室温TRを基準として温度変化幅(ΔTH、ΔTL)
をまず決め(ステップ210)、その後、第5図を参照し
て日射量STの変化に基づいてこの温度変化幅(ΔTH、Δ
TL)を補正し、実際の高温側の温度変化幅ΔTSTH(=Δ
TH+ΔT′)及び実際の低温側の温度変化幅ΔTSTL(=
ΔTL+ΔT′)を求めている。
次に214では、算出した振幅ΔTSTH、ΔTSTLに射増幅
係数Kを乗算して目標VENT吹出し温度の加温側振幅ΔTH
x、及び、冷却側振幅ΔTLxを求め、その範囲内で温度変
化パタン(第7図参照)を決定する。
温度変化パタンの決定について具体的に説明すれば、
まずマイコン内蔵メモリに基準加温側振幅ΔTHO,基準冷
却側振幅ΔTLOを有する1標準サイクル温度変化波形を
記憶しておく。次に、倍率KH=ΔTHx/ΔTHO、倍率KL=
ΔTLx/ΔTLOを求める。次に、求めた倍率KHを上記1標
準サイクル温度変化波形の+側の半サイクルの各瞬時値
に乗算し、求めた倍率KLを上記1標準サイクル温度変化
波形の−側の半サイクルの各瞬時値に乗算し、それによ
りVENT吹出し温度変化パタンFv(第7図参照)を求め
る。
次に215で、求めたVENT吹出し温度変化パタンFvの現
在値から第6図のA/Mダンパ開度−吹出温度特性を用い
てダンパ開度変化パターンを乗算する。なお、このA/M
ダンパ開度−吹出温度特性はマップとしてマイコンのメ
モリに格納されている。
次に218では、求めたA/Mダンパ開度変化ダンパに基づ
いてA/Mダンパ開度制御を実施し、一定時間毎にパター
ンの現在値と検出した吹出温度とを比較して吹出し温度
をパターンの現在値に追従させるための補正を行う。
次の219では、このパターン制御が所定サイクル分だ
け実施されたかどうかでパタン制御が一定期間実施され
たかどうかを判定し、パタン制御が実施完了されたと判
断されれば220へ進む。220では、設定温度Tsetが変更さ
れたかどうかを調べ、変更されていなければ204へ戻っ
て再び制御を実行し、変更されていなければ216へ進
む。
以上がゆらぎ制御の説明である。これより、乗員へ精
度良く温度変動を与えることが可能となり、更に、人の
快適感特性に基づいてゆらぎ温度変化振幅を決定してい
るので、刺激として無感であったり、逆に不快感を与え
ることなく、快適を与え、快適性の向上を図ることが可
能となる。
(変形態様) 上記実施例では、ブロア風量はL0と一定とし温度変動
を与えているが、温度の到達を良くする為に乗員の顔面
へ向かう風量を乗員に不快感を与えない程度に増加して
もよい。
上記実施例では、A/Mダンパ15による温度の変動のみ
であるが、ブロア13の制御より風量制御を加味し温度変
動を効率良くしても良い。
上記実施例では、A/Mダンパ15の開度により温度変動
を与えているが、エバポレータ14の冷却能力を与えるこ
とにより、また冷風バイパスダンパの開度を変えること
により温度変動を行っても良い。
上記実施例では、吹出温度変化パターンとの比較で補
正を行い、温度制御の精度を高めたが、顔付近の温度を
検知して補正を行っても良い。
上記実施例ではVENT吹出温度のみを変動させて顔面部
の温度を変化させたが、風量の変化を併用して吹出空気
の熱量を変化させてもよい。
ただしこの場合、風量の増加は温度の上昇とは逆の効
果(温度上昇が乗員に暖かさを感じさせるのに対し、風
量増加は涼しさを感じさせる)を生じることがあるの
で、風量変化による乗員の温度変動を考慮した吹出温度
変化を与えることが必要である。
上記実施例では、涼風及び温度の両方について日射量
補正を実行したが、処理を簡単にするために、涼風だけ
日射量補正いてもよく、この場合、この補正を行うバイ
パスダクト、ダンパ系を新設してもよい。他に、涼風を
バイパスする涼風系とA/Mダンパとの組合せにより涼風
制御してもよい。また、室温変化による温度変動幅の高
温寄り又は低温寄りへの変動を省略してもよい。更に、
不快感を与えない程度の風量変化を加えて制御してもよ
い。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の装置では、室温の上下
に設定される室温波動の上下限を、日射量が増加するほ
ど低温寄りに設定し、日射量が減少するほど高温寄りに
設定するようにしているので、日射量変動にともない快
適感を感じる温度変化範囲が基準となる室温に対して変
化しても、日射量変動に追従して室温波動の上下限が変
化するので、創成したゆらぎにより室温が快適温度範囲
から逸脱することがなく、常に快適な空調感を維持する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の空調制御装置の一実施例を表すダクト
系ブロック図、第2図はその制御系ブロック図、第3図
は快適感−室温変化を示す特性図、第4図は快適感−日
射量変化を示す特性図、第5図は日射量変化と温度補正
量との関係を示す特性図、第6図はVENT吹出温度とダン
パ開度との関係を示す特性図、第7図はVENT吹出温度、
顔付近温度とダンパ開度との関係を示す信号波形図、第
8図は本実施例装置の制御動作を示すフローチャート、
第9図はクレーム対応図である。 100…室温センサ 102…VENT温センサ 108…AMダンパ駆動回路(室温波動制御手段) 107…マイコン(室温上下限設定手段)(波動パタン決
定手段) 200…日射センサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空調装置により空調される対象空間の室温
    を所定の波動パタンにしたがって波動させる室温波動制
    御手段とを備える空調制御装置において、 日射量を検出する日射量検出手段と、 室温の上下に設定される室温波動の上下限を日射量が増
    加するほど低温寄りに設定する室温上下限設定手段と、 設定された前記室温波動の上下限の範囲内で前記波動パ
    タンを決定する波動パタン決定手段と、 を備えることを特徴とする空調制御装置。
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