JP2940152B2 - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JP2940152B2 JP32374490A JP32374490A JP2940152B2 JP 2940152 B2 JP2940152 B2 JP 2940152B2 JP 32374490 A JP32374490 A JP 32374490A JP 32374490 A JP32374490 A JP 32374490A JP 2940152 B2 JP2940152 B2 JP 2940152B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、2つ以上の空調空気吹出し口を備えた、
例えば自動車用等に効果的に適用でき、さらに室内空調
等にも使用可能な空気調和装置に関する。
[従来の技術] 例えば、自動車の車室内の空調制御を行う空気調和装
置にあっては、乗員の上半身(顔)の方向を中心に空調
空気を吹出す第1の吹出し口と共に、乗員の足元を中心
に空調空気を吹出す第2の吹出し口を備えている。
この様に2つの吹出し口から空調空気を吹出し制御す
る場合、例えば暖房制御する場合に上半身に比較して足
元を暖かくすることが要求されたときに有効に使用され
るもので、上下に位置を異ならせて設定される第1およ
び第2の吹出し口からの吹出し空気温度は、独立的に制
御される。
この様な2つ以上の吹出し口の設定される空気調和装
置において、その各吹出し口からの吹出し空気温度を個
別に制御する手段としては、例えば特開昭62−275816号
公報、あるいは特開平1−293218号公報に示されるよう
な冷風バイパス方式を用いることが提案されている。そ
して、上下に設定される第1および第2の吹出し口から
の吹出し空気温度が独立的に制御されるようにする。
この様な空気調和装置にあっては、車室内の上部と下
部にそれぞれ温度センサを設定し、この温度センサそれ
ぞれからの検出温度と、各吹出し口に対応してそれぞれ
設定された設定温度との差に対応して、冷却された空気
と加熱された空気との混合割合を制御するエアミックス
(A/M)ダンパ、および冷風バイパスを通過する冷風を
制御する冷風ダンパをそれぞれ制御している。
しかし、A/Mダンパおよび冷風ダンパが変化してか
ら、各吹出し口からの吹出し空気温度が変化し、さらに
この吹出し空気温度変化を各温度センサで検出されるま
でに、大きな遅延時間が存在する。また、各ダンパが少
ししか動作されないような場合には、温度センサが全く
反応しないこともある。このため、吹出し温度の制御性
に問題がある。
しかし、設定温度の変更が行われた場合、日射条件が
変化したときの補正等のように、吹出し口温度の応答性
が要求される条件が多々存在する。この様な吹出し空気
温度制御の応答性を改善する対応手段として、各吹出し
口に直接的に温度センサを設定することが考えられる。
この様に2つの吹出し空気温度を独立的に測定し、単純
に従来の制御手段を採用し、A/Mダンパおよび冷風ダン
パを駆動する2つのアクチュエータをフィードバック制
御するようにした場合、一方のアクチュエータの作動に
よる他方への吹出し空気温度の影響があり、このためこ
の影響を受けた吹出し口の温度に変動が生ずる。したが
って、各吹出し口それぞれにおいて目的とする温度制御
性が得られなくなる。
[発明が解決しようとする課題] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、と
くに2つ以上の空調空気の吹出し口が設定される装置に
おいて、各吹出し口の吹出し空気温度がそれぞれ独立的
に制御されるようにすると共に、この各吹出し口温度が
互いに影響されることなく、且つ充分な応答性をもって
独立的に制御可能とされるようにした空気調和装置を提
供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] この発明に係る空気調和装置は、冷却された空気が供
給され、流通する空気を加熱する加熱機構が設定された
空調空気通路、およびこの通路に並列的に設定され、前
記冷却空気の一部が流される冷風バイパス通路とを備
え、空調空気通路には加熱された空気と冷風との混合割
合を制御するエアミックスダンパを設定すると共に、冷
風バイパス通路には冷風バイパスダンパを設定し、冷風
バイパス通路からの出力空気と空調空気通路からの出力
空気とを混合して第1の吹出し口から吹出し、また空調
空気通路からの出力空気は第2の吹出し口から吹出され
るようにする。
そして、請求項1記載の発明においては、各吹出し口
にそれぞれ温度センサを設定し、これら温度センサから
の測定信号と、各吹出し口に対応して設定される設定温
度との偏差を求めて、前記両ダンパをフィードバック制
御する。そして、前記第1の吹出し口に対応する温度偏
差を、第2の吹出し口に対応する温度偏差に対応したフ
ィードフォワードゲインによって修正し、冷風バイパス
ダンパの制御偏差値を求めるようにしている。
また、請求項2記載の発明においては、第1の吹出し
口に温度センサを設定し、この温度センサからの測定信
号と第1の吹出し口に対応して設定される設定温度との
偏差を求め、この偏差に基づいて冷風バイパスダンパを
フィードバック制御する。そして、第1の吹出し口に対
応する温度偏差を、第2の吹出し口の空気温度変化に対
応したフィードフォワードゲインによって修正し、冷風
バイパスダンパの制御偏差値を求めるようにしている。
[作用] この様に構成される空気調和装置によれば、第1の吹
出し口の吹出し空気温度は、冷風バイパスダンパが固定
の状態であっても、エアミックスダンパが可変されるこ
とによって変化する。しかし、このエアミックスダンパ
を制御する要因である第2の吹出し口に対応する温度偏
差に対応したフィードフォワードゲイン、または第2の
吹出し口の空気温度変化に対応したフィードフォワード
ゲインによって修正することによって、第1の吹出し口
の温度が、この吹出し口に設定された温度センサからの
測定信号を待つまでもなくも適性に応答性よく目標温度
に制御される。
[実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第1図はその構成を示すもので、この空気調和装置
は冷風バイパス方式によって構成される。まず、外部か
らの空気がブロア11によって取り込まれ、この空気は冷
房ユニットを構成するエバポレータ12を通過させられ
る。ここで、この装置が車載用に構成される場合は、空
気の取り入れ口が車室内および車室外にそれぞれ開口さ
れ、その選択された一方から空気が取り込まれるように
なっている。そして、車室内から空気を取り込む場合
は、空調空気が車室内循環の状態となり、急速冷暖房等
に効果が発揮される。
エバポレータ12で冷却された冷風は、空調空気通路13
に導入されるもので、この通路13内にはヒータコア14
が、この通路13の一部を塞ぐ状態で設定される。すなわ
ち、冷風がヒータコア14を通過することによって加熱さ
れて下流側に送られ、またこの下流側にはヒータコア14
を通過しない冷風も送られるようになる。
この空調通路13には、ヒータコア14に供給される冷風
の量、およびヒータコア14を通過しない冷風の量の割合
を可変制御するエアミックスダンパ15が設けられ、下流
側に送られる空気の温度が、エアミックスダンパ15の開
度によって調整制御されるようにする。
また、この空調空気通路13に並列的にして、冷風バイ
パス通路16が設けられる。この冷風バイパス通路16に
は、エバポレータ12で冷却された冷風が分岐して供給さ
れるもので、この通路16の入り口部分には、冷風バイパ
スダンパ17が設定される。すなわち、このダンパ17の開
度によって、冷風バイパス通路16に供給される冷風の量
が可変制御される。
この様に設定される冷風バイパス通路16を通過した冷
風は、空調空気通路13を通過した空調空気と混合され、
第1の吹出し口となる上部(FACE)吹出し口18に導か
れ、混合されて、乗員の上半身の方向に向けて吹出され
る。また、第2の吹出し口とされる下部(FOOT)吹出し
口19には、空調空気通路13からの、エアミックスダンパ
15によって温度調節された空調空気が導かれ、乗員の足
元に向けて吹出される。そして、これら吹出し口18およ
び19には、それぞれ吹出し空気温度を計測する温度セン
サ20および21が設定される。
この様な空調装置の制御は、例えばマイクロコンピュ
ータによって構成した電子制御ユニット(ECU)による
制御回路22において実行されるもので、温度センサ20お
よび21て計測した吹出し口18および19の吹出し空気温度
情報が、この制御回路22に入力される。そして、この制
御回路22からの指令によって、エアミックスダンパ15お
よび冷風バイパスタンパ17をそれぞれ駆動するモータ23
および24を制御する。また、取り込み空気量を制御する
ため、ブロア11を駆動するブロアモータ25を駆動制御す
る。
ここで制御回路22には、車室内温度を計測する内気セ
ンサ26の検出信号TR、車室外の温度を計測する外気セン
サ27の検出信号TAM、および日射の強度状態を検出する
日射センサ28からの検出信号TSのそれぞれが入力され、
また温度設定器29からの設定温度情報が入力されてい
る。ここで、温度設定器29には、上部吹出し口18の温度
を設定する上部操作部291、および下部吹出し口19の温
度を設定する下部操作部292が設けられ、このそれぞれ
の操作部291および292でそれぞれ設定された温度情報Ts
etupおよびTsetlowが制御回路22に供給される。
制御回路22においては、この制御回路22に対する入力
信号に基づいて、次式(1)(2)によって上部吹出し
口18の目標吹出し温度TAOFACEおよび下部吹出し口19の
目標吹出し温度TAOFOOTを求める。
TAOFACE=Kset×Tsetup−Kr×TR−Kam×TAM−Ks×TS+
C ………(1) TAOFOOT=Kset×Ksetlow−Kr×TR−Kam×TAM−Ks×TS+
C ………(2) また、制御回路22には上部吹出し口18の温度センサ20
から吹出し温度信号TAORFACEおよび下部吹出し口19の温
度センサ21から吹出し温度信号TAORFOOTが入力されてい
るので、これら入力信号に基づいて、上部および下部吹
出し口18および19にそれぞれ対応した吹出し温度偏差En
FACEおよびEnFOOTを、それぞれ次式(3)(4)によっ
て求める。
EnFACE=TAORFACE−TAOFACE …(3) EnFOOT=TAORFOOT−TAOFOOT …(4) この様にして各吹出し口18および19それぞれに対応し
た吹出し温度偏差が求められたならば、冷風バイパスダ
ンパ17およびエアミックスダンパ15のそれぞれ制御偏差
En BおよびEnを次式(5)(6)によって求める。
En B=EnFACE−EnFOOT×F ………(5) En =EnFOOT ………(6) ここで、(5)式に示すFはフィードフォワドゲイン
であって、このフィードフォワードゲインFは第2図に
示すようにして、例えばマップ上で決定される。すなわ
ち、上下の吹出し温度差(=TAORFOOT−TAORFACE)が例
えば10℃と小さいときには、エアミックスダンパ15の動
作による上部吹出し口18の吹出し空気温度への影響が大
きくなるものであるため、フィードフォワードゲインF
の値を大きくする。そして、エアミックスダンパ15の動
作によって上部吹出し口18の吹出し空気温度に対する影
響を打ち消す。
また、上下の吹出し温度差が、例えば20℃と大きい場
合には、冷風バイパスダンパの開度が大きくなって大き
な量の冷風が流れるもので、エアミックスダンパ15の動
作による上部吹出し口18の吹出し空気の温度への影響は
小さい。したがって、この状態ではフィードフォワード
ゲインFの値を小さくすることによって、吹出し温度制
御の安定化を図るようにする。
第3図はこの様な制御を実行するための制御回路22の
構成を示すもので、温度設定器29における設定状態に対
応した設定温度情報TAOFACEおよびTAOFOOTは、それぞれ
演算器41および42に入力し、温度センサ20および21のそ
れぞれ測定温度信号TAORFACEおよびTAORFOOTで(1)お
よび(2)式の演算を行わせ、温度偏差EnFACEおよびEn
FOOTを得る。そして、温度偏差EnFOOTに基づき第2図に
対応してフィードフォワードゲインFを求め、演算器43
で(5)式の演算を行わせ、冷風バイパスタンパ27の制
御偏差En Bを求める。そして、この冷風バイパスタンパ
17の制御偏差、および温度偏差EnFOOTに対応するエアミ
ックスダンパ15の制御偏差Enを、冷風バイパスダンパ駆
動装置44およびエアミックスダンパ駆動装置45にそれぞ
れ供給する。これらの駆動装置44および45においては、
それぞれPID制御式に基づいて出力値を求め、冷風バイ
パスダンパ17を駆動するモータ24、およびエアミックス
ダンパ15を制御するモータ23を制御し、ダンパ17および
15それぞれを駆動制御する。
エアミックスダンパ15の動作に対して、ヒータコア14
の後流で熱交換量QAが時間と共に変化し、これが下部吹
出し口19の吹出し空気温度の変化となって現れるが、温
度センサ21の温度検出信号は遅れを伴って変化する。
また、冷風バイパスダンパ17の動作に対して、冷風の
バイパス量が変化し、同時にその影響でヒータコア14部
に流れる風量も変化する。したがって、このヒータコア
14の後流より上部吹出し口18に向かう熱量QA×Mが変化
する。
ここで、Mは冷風バイパスタンパ17の開度の影響を受
けるもので、ダンパ17の開度が小さいほどMは大とな
り、ダンパ17の開度が大きいほどMは小さな値を持つよ
うになる。
したがって、冷風のバイパス量と熱量QA×Mとによっ
て、上部吹出し口18の熱量QFACEが時間遅れを伴って変
化し、上部吹出し口18および下部吹出し口19にそれぞれ
設定された温度センサ20および21のそれぞれ温度検出信
号TAORFACEおよびTAORFOOTは遅れを持って変化し、この
温度検出信号がフィードバックされるようになる。
すなわち、冷風バイパスタンパ17の開度による風量割
合等によって決まる影響係数Mに対して、補償機能とし
てフィードフォワードゲインFが設定されるものであ
る。
第4図はこの制御回路22における動作の流れを示して
いるもので、ステップ101で温度設定器29で設定された
温度を読み取り、ステップ102で各種センサ26〜28から
の信号を読み取る。そして、次のステップ103で各吹出
し口18および19に設定した温度センサ20および21から温
度信号を読み取り、次のステップ104で制御周期T秒の
経過を判定し、制御周期に至っていないと判定された状
態でステップ101に戻る。ステップ104で制御周期のT秒
の経過が確認されたならば、ステップ105に進んで吹出
し温度偏差Enを演算し、ステップ106でフィードフォー
ワードゲインFを求める。この様にして温度偏差Enおよ
びフィードフォワードゲインFが得られたならば、ステ
ップ107でダンパ17および15の制御偏差En BおよびEnを
求め、ステップ108でダンパ駆動用のアクチュエータ出
力を得るようにする。
これまでの実施例では上下の吹出し口の吹出し空気温
度差に応じてフィードフォーワードゲインFを求めるよ
うにしているが、冷風バイパスダンパ17の開度、または
空調空気通路13との風量割合を検出できるような場合に
は、例えば冷風バイパスダンパ17の開度(第2図に対応
する)に応じてフィードフォワードゲインFを決定する
ようにしても同様の効果が得られる。
また、目標吹出し温度TAOFACE、TAOFOOTを、温度設定
器29の上下温度設定操作部291および292の設定状態に対
応した信号TsetupおよびTsetlow、内気センサ26からの
検出信号TR、外気センサ27からの検出信号TAM、日射セ
ンサ28からの検出信号TSにより求めたが、例えば各セン
サの値によってマップ的に上下の目標吹出し温度を求め
ることもできる。
実施例では、エアミックスダンパ15の駆動制御による
上部吹出し口18の吹出し空気温度への影響が、冷風バイ
パスダンパ27の動作による下部吹出し口19の吹出し空気
温度への影響が大であるために、(5)式で示したよう
にフィードフォワードゲインFのみを用いるようにした
が、同様に(6)式においてもフィードフォワードゲイ
ンFBを用いて次式(7)のような制御を行ってもよい。
En=EnFOOT−EnFACE×FB ………(7) ここで、FBは例えば“0.1"である。
ただし、FBは吹出し温度差によって変化させることの
効果は、空気調和装置の構造によっても異なるものであ
るが、一般的に小さいものと考えられる。
[発明の効果] 以上のようにこの発明に係る空気調和装置によれば、
例えば上下に2つの吹出し口が設定され、この各吹出し
口の吹出し空気温度を独立的に制御するに際して、互い
に影響を与えることなく目標温度状態に制御できるもの
であり、またその制御応答性を良好に設定できる。した
がって、この様な空気調和装置は、例えば自動車に搭載
される装置として効果的に使用できるようになると共
に、その他の室内空調装置としても、温度差の設定され
た複数の吹出し口が必要とされる場合に効果的に使用で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る空気調和装置を説明
する構成図、第2図はフィードフォワードゲインの設定
状態を示す図、第3図は制御回路の構成を示す図、第4
図はその制御の流れを説明するフローチャートである。 11…プロア、12…エバポレータ、13…空調空気通路、14
…ヒータコア、15…エアミックスダンパ、16…冷風バイ
パス通路、17…冷風バイパスタンパ、18…上部(第1
の)吹出し口、19…下部(第2の)吹出し口、20、21…
温度センサ、22…制御回路、29…温度設定器。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷却された空気が供給され、通過する空気
    の加熱機構が設定された空調空気通路と、 前記加熱機構を通過する空気とこの加熱機構を通過しな
    い空気との割合を制御し、前記空調空気通路からの出力
    空気温度を調整するエアミックスダンパと、 前記空調空気通路と並列的に設けられ、前記冷却された
    空気の一部が導入される冷風バイパス通路と、 この冷風バイパス通路に導入される冷風量を制御する冷
    風バイパスダンパと、 前記空調空気通路からの空調出力空気、および前記冷風
    バイパス通路からの冷風出力空気が混入されて吹出され
    る第1の吹出し口と、 前記空調空気通路からの空調出力空気が吹出し出力され
    る第2の吹出し口と、 前記第1および第2の吹出し口に設定され、それぞれ対
    応する吹出し口空気温度を測定する第1および第2の温
    度センサと、 前記第1および第2の吹出し口温度をそれぞれ設定する
    温度設定手段と、 この温度設定手段で設定された第1および第2の吹出し
    口温度設定値と、前記第1および第2の温度センサで測
    定された第1および第2の吹出し空気温度測定値とのそ
    れぞれ吹出し温度偏差を求める手段と、 前記第1の吹出し口に対応する温度偏差を、前記第2の
    吹出し口に対応する温度偏差に対応したフィードフォワ
    ードゲインによって修正し、前記冷風バイパスダンパの
    制御偏差値を求める手段とを具備し、 この手段で得られた制御偏差値によって、前記冷風バイ
    パスダンパの開度を制御するようなしたことを特徴とす
    る空気調和装置。
  2. 【請求項2】冷却された空気が供給され、通過する空気
    の加熱機構が設定された空調空気通路と、 前記加熱機構を通過する空気とこの加熱機構を通過しな
    い空気との割合を制御し、前記空調空気通路からの出力
    空気温度を調整するエアミックスダンパと、 前記空調空気通路と並列的に設けられ、前記冷却された
    空気の一部が導入される冷風バイパス通路と、 この冷風バイパス通路に導入される冷風量を制御する冷
    風バイパスダンパと、 前記空調空気通路からの空調出力空気、および前記冷風
    バイパス通路からの冷風出力空気が混入されて吹出され
    る第1の吹出し口と、 前記空調空気通路からの空調出力空気が吹出し出力され
    る第2の吹出し口と、 前記第1の吹出し口に設定され、この第1の吹出し口空
    気温度を測定する第1の温度センサと、 前記第1の吹出し口温度を設定する温度設定手段と、 この温度設定手段で設定された第1の吹出し口温度設定
    値と、前記第1の温度センサで測定された第1の吹出し
    空気温度測定値との吹出し温度偏差を求める手段と、 前記第1の吹出し口に対応する温度偏差を、前記第2の
    吹出し口の空気温度変化に対応したフィードフォワード
    ゲインによって修正し、前記冷風バイパスダンパの制御
    偏差値を求める手段とを具備し、 この手段で得られた制御偏差値によって、前記冷風バイ
    パスダンパの開度を制御するようなしたことを特徴とす
    る空気調和装置。
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