JP2952533B2 - 車両用空調装置の上下配風制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両用空調装置にお
いて乗員の上部及び下部の風速及び温度を検出すること
によって上下の配風を行う車両用空調装置の上下配風制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用空調装置、例えば実公昭６
３−４８４号公報に示されるものは、外気温度、車室内
温度、設定温度等の環境信号によって目標吹出温度を演
算し、この目標吹出温度によって、フット吹出口（下吹
出口）とベント吹出口（上吹出口）を使用するいわゆる
バイレベル（ＢＩ／Ｌ）モードをリニアに制御すること
によって上下の配風を行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、乗員の空調フ
ィーリングは、温度だけでなく風速によっても大きく変
化するため、従来の制御においては、温度制御と空調フ
ィーリングの間に大きな差を生じることとなる。例え
ば、暖房時において吹出温度が３５℃で風量が低風量
（ＬＯ）であり体感温度が快適であった場合に、風量を
低風量（ＬＯ）から中風量（ＭＩＤ）に変化させると体
感温度が下がり、足元に冷風感を感じてしまうことがあ
る。

【０００４】これを解消するために、従来は開発段階か
らテストを繰り返し、空調フィーリングに合った温度と
風速が選択できるようにするために、多大な工数を要
し、またこの対策後においても、環境条件の変化により
温度制御と送風量のアンマッチが生じるという問題点が
あった。

【０００５】このために、この発明は、乗員の上部及び
下部付近の温度と風速を実際に検出し、これによって乗
員の空調フィーリングに合った上下の風配を行う車両用
空調装置の上下配風制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明を図
１により説明すると、空調ダクト１内に送風機５と温調
手段１００とを有し、前記空調ダクト１の最下流に開口
したデフ吹出口１５、ベント吹出口１６、及びフット吹
出口１７を適宜選択するモードドア１８を有する車両用
空調装置において、座席の上部及び下部に設けられ、受
熱板の温度を検出する温度センサ２３，２５と、近傍を
通過する気流の温度を検出する温度センサ２２，２４か
ら成る上部及び下部温感センサ５２，５３と、前記上部
及び下部温感センサ５２，５３によって検出された受熱
板の温度及び気流の温度から上部及び下部の実風速を演
算する実風速演算手段１１０と、前記実風速演算手段１
１０によって演算された上部及び下部の実風速から上部
及び下部の実配風比を演算する実上下配風比演算手段１
２０と、環境信号と前記上部及び下部温感センサ５２，
５３によって検出された気流温度から上部及び下部の目
標風速を演算する目標風速演算手段１３０と、前記目標
風速演算手段１３０によって演算された上部及び下部の
目標風速から上部及び下部の目標配風比を演算する目標
上下配風比演算手段１４０と、前記目標配風比演算手段
１４０によって演算された目標配風比と、前記実上下配
風比演算手段１２０によって演算された実配風比とによ
ってモードドア１８を制御するモードドア制御手段１５
０と、前記目標上下配風比演算手段１４０の演算結果に
従って、送風機５の目標総風量を演算する目標送風量演
算手段１６０と、この目標送風量演算手段１６０の演算
結果に従って、送風機５を制御する送風機制御手段１７
０とを具備することにある。

【０００７】

【作用】したがって、この発明においては、受熱板の温
度を検出する温度センサ２３，２５と、気流の温度を検
出する温度センサ２２，２４から成る温感センサ５２，
５３を座席の上部及び下部に設け、環境信号と前記温感
センサ５２，５３によって検出された上部及び下部の気
流温度から上部及び下部の目標風速を目標風速演算手段
１４０によって演算し、さらに前記温感センサ５２，５
３によって検出された受熱板の温度及び気流の温度から
実際の上部及び下部の風速を実風速演算手段１１０によ
って演算し、これらの演算結果にしたがって上部及び下
部の目標配風比及び実配風比を求め（目標配風比演算手
段１４０及び実上下配風比演算手段１２０）、また目標
配風比から目標送風量を求めて（目標総風量演算手段１
６０）、送風機５の風量を制御すると共に、前記目標配
風比と実配風比からモードドア１８を制御して上記課題
を達成するものである。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。

【０００９】車両用空調装置は、空調ダクト１の最上流
に内気導入口２と外気導入口３を有しており、これら内
気導入口２及び外気導入口３は、アクチュエータ４１の
駆動により開閉する内外気切替ドア４によって適宜選択
されるものである。

【００１０】この内気導入口２及び外気導入口３の下流
側には、送風機５が設けられ、この送風機５の下流に
は、温調手段１００を構成するエバポレータ６、ヒータ
コア１２及びエアミックスドア１４が設けられている。

【００１１】エバポレータ６は、膨張弁７、レシーバタ
ンク８、コンデンサ９、及びコンプレッサ１０と共に冷
房サイクルを構成しており、この冷房サイクルは、コン
プレッサ１０に設けられた電磁クラッチ１１が励磁され
ることによってコンプレッサ１０と図示しない走行用エ
ンジンとが連結され稼動するものである。

【００１２】また、ヒータコア１２は、走行用エンジン
の冷却水が供給されて加熱されるもので、電磁弁１３に
よって冷却水の流入量が調節されて温度調節がなされる
ものである。

【００１３】このヒータコア１２の上流側にはエアミッ
クスドア１４が設けられ、アクチュエータ４２の駆動に
よって開閉されるこのエアミックスドア１２によって、
ヒータコア１２を通過する空気とヒータコア１２を迂回
（バイパス）する空気の割合を変化させることができる
ものである。

【００１４】前記空調ダクト１の最下流側には、デフ吹
出口１５、ベント吹出口１６、及びフット吹出口１７が
開口しており、アクチュエータ４３によって開閉される
モードドア１８によって適宜選択されるものである。

【００１５】上述の構成の車両用空調装置において、内
外気切替ドア４によって開放された内気導入口２又は外
気導入口３から、送風機５の稼動によって内気又は外気
が吸入され、空調ダクト１の下流側に送風されるもので
ある。

【００１６】この吸入された内気又は外気は、エバポレ
ータ６を通過することによって冷却され、この冷却され
た空気は、エアミックスドア１４によってヒータコア１
２を通過する空気とバイパスする空気に分流される。

【００１７】このヒータコア１２を通過して加熱された
空気と、ヒータコア１２をバイパスした冷却されたまま
の空気は、ヒータコア１２の下流側で所望の温度に温調
された空気に混合される。

【００１８】この混合された空気は、モードドア１８に
よって選択された吹出口１５，１６，１７から車室内に
吹き出し、車室内を温調するものである。

【００１９】この車両用空調装置によって空調される車
室内の運転席及び助手席の座席シート５１には、図３で
示すように座席シート５１の上部、例えば肩の付近に下
記する上部温感センサ５２が配され、また座席シート５
１を支持する座席台５８には下部温感センサ５３が配さ
れている。

【００２０】この上部及び下部温感センサ５２，５３
は、図４（ａ），（ｂ）で示すように、受熱板５４の中
央付近にこの受熱板の温度を検出する温度センサ２３，
２５が取付られ、またこの受熱板５４と樹脂製のケース
５５の間に介在された断熱材５６の前面には気流温度を
検出するための温度センサ２２，２４が前記受熱板５４
から熱的に遮断されるように設けられており、座席シー
ト５１及び座席台５８に設けられた取付孔５７に嵌入さ
れて取付られるものである。また、受熱板５４と断熱材
５６で画成される空間は中空になっており、受熱板５４
の中央に設けられた温度センサ２３，２５の近傍には、
電熱ヒータ５８が受熱板５４を加熱するようになってい
る。この電熱ヒータ５８に供給される電力は、具体的に
は0.1 〔Ｗ〕程度の電力であり、この電力によって所定
の温度に加熱された受熱板５４は、この受熱板５４上を
風が通過することによって温度が低下するものである。

【００２１】これによって、温度センサ２３，２５は、
受熱板５４の温度を検出し、温度センサ２２，２４は、
この受熱板付近を通過する気流温度を検出するものであ
る。この温度センサ２３，２５によって検出された受熱
板温度及び温度センサ２２，２４によって検出された気
流温度は、下記の数式１によって体感温度に擬されるも
のである。

【００２２】

【数１】体感温度＝気流温度＋受熱板温度変化

【００２３】上述の構成の車両用空調装置を制御するた
めに、マイクロコンピュータ２８が設けられている。こ
のマイクロコンピュータ２８は、図示しない中央演算処
理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力ポート（Ｉ／
Ｏ）等によって構成されるそれ自体公知のもので、この
マイクロコンピュータ２８には、少なくとも外気温度を
検出する温度センサ１９からの外気温度信号Ｔａ、エバ
ポレータ６の温度を検出する温度センサ２０からのエバ
ポレータ温度Ｔｅ、日射量を検出する日射センサ２１か
らの日射量信号Ｑｓ、上部温感センサ５２に設けられた
温度センサ２２，２３からの上部気流温度Ｔru及び上部
受熱板温度Ｔ’ru、下部温感センサ５３に設けられた温
度センサ２４，２５からの下部気流温度Ｔrf及び下部受
熱板温度Ｔ’rfがマルチプレクサ（ＭＰＸ）２６及びＡ
／Ｄ変換器２７を介して入力され、また下記する操作パ
ネル２９からの信号が入力されるものである。

【００２４】操作パネル２９は、車両用空調装置の制御
を自動によって行うＡＵＴＯスイッチ３０、冷房サイク
ルの稼動を手動により設定するＡ／Ｃスイッチ３１、空
調装置の稼動を停止させるＯＦＦスイッチ３２、吹出モ
ードを手動によりデフロストモードに設定するＤＥＦス
イッチ３３、空気の導入モードを手動により内気循環モ
ード又は外気導入モードに設定するＲＥＣスイッチ３
４、車室内の温度を設定するアップダウンスイッチから
なる温度設定器３５、吹出モード手動により設定するＭ
ＯＤＥスイッチ３６、送風機５の風量を手動により設定
するＦＡＮスイッチ３７、及びマイクロコンピュータ２
８によって表示回路３８を介して現在の空調装置の稼動
状況を表示する表示部３９によって構成されている。

【００２５】前記マイクロコンピュータ２８において、
上述の入力信号は所定のプログラムに従って処理実行さ
れて制御信号に変換され、この制御信号は各出力回路４
０ａ〜４０ｆを介してアクチュエータ４１，４２，４
３、送風機５、電磁クラッチ１１、電磁弁１３に出力さ
れ、これらの制御機器を制御するものである。

【００２６】このマイクロコンピュータ２８において実
行される上下配風制御プログラムのフローチャート図を
図５乃至図６に示し、以下このフローチャート図に従っ
て説明する。

【００２７】上下配風制御は、ステップ３５０から開始
される吹出モード切替制御の一部を構成するものであ
る。この吹出モード切替制御は、空調装置の制御を総合
的に行うメイン制御ルーチンから定期的に開始されるも
ので、ステップ３５５において空調装置の制御モードが
ＡＵＴＯ（自動制御）モードか否かの判定が行われ、Ａ
ＵＴＯモードでない場合には、ステップ１６０に進んで
操作パネル２９のＭＯＤＥスイッチ３６によって設定さ
れた吹出モードに設定する制御を行い、ステップ３９０
からメイン制御ルーチンに回帰するものである。

【００２８】前記ステップ３５５によってＡＵＴＯモー
ドであると判定された場合には、ステップ３６５におい
て、吹出モード切替信号Ｔ_F が１０℃以下であるか否か
の判定がなされる。この吹出モード切替信号Ｔ_F は、下
記する数式２によって演算された総合信号Ｔによって制
御されるエアミックスドア１４の開度Θとエバポレータ
６の吹出空気温度Ｔ_E から下記する数式３によって演算
される値である。

【００２９】

【数２】 Ｔ＝Ａ・Ｔａ＋Ｂ・Ｔｓ＋Ｃ・Ｔｅ＋Ｄ・Ｑｓ＋Ｅ

【００３０】尚、Ｔｓは、車室内の設定温度であり、
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、演算定数であり、Ｅは補正項であ
る。

【００３１】

【数３】Ｔ_F ＝Ｔｅ＋Ｋ・Θ

【００３２】尚、Ｋは演算定数である。

【００３３】前記ステップ３６５において、吹出モード
切替信号Ｔ_F が１０℃以下であると判定された場合に
は、ステップ３７５において吹出モードはＶＥＮＴモー
ドに設定され、また、ステップ３７０においてＴ_F が４
０℃以上であるか否かの判定がなされて４０℃以上の場
合にはステップ３８０に進んで、吹出モードをＨＥＡＴ
モードに設定するものである。これによって、冷房の場
合には、ＶＥＮＴモードが、暖房の場合にはＨＥＡＴモ
ードが設定されるものである。

【００３４】前記ステップ３６５及び３７０の判定によ
って、Ｔ_F が所定範囲内（１０℃≦Ｔ_F ≦４０℃）にあ
る場合には、ステップ２００に進んでＢＩ／Ｌ（バイレ
ベル）モードが設定され、ここで上下配風制御が行われ
るものである。尚、ステップ３７５、３８０、２００の
制御終了後は、ステップ３９０からメイン制御ルーチン
に回帰するものである。

【００３５】ステップ２００から開始される上下配風制
御は図６で示されるように、ステップ２１０において前
記入力信号、特に外気温度Ｔａ、日射量信号Ｑｓ、上部
温感センサ５２からの上部気流温度Ｔru及び上部受熱板
温度Ｔ’ru、及び下部温感センサ５３からの下部気流信
号Ｔrf及び下部受熱板温度Ｔ’rfがデータとして読み込
まれる。

【００３６】次に、ステップ２２０において、快適帯マ
ップが選定される。これは、図７（ａ），（ｂ）に示す
気流温度Ｔru，Ｔrfから快適風速Ｖuo，Ｖufを導くため
の変換特性線図Ａ，Ａ’で、外気温度Ｔａによって設定
された変換特性線図に日射量による補正を加えて決定さ
れたものである。尚、図７（ａ）は、上部目標風速変換
用であり、図７（ｂ）は下部目標風速変換用である。

【００３７】前記ステップ２２０において設定されたマ
ップにしたがって、ステップ２３０では、検出された上
部気流温度Ｔruから上部目標風速Ｖuoを図７（ａ）に示
すマップの変換特性線図Ａに従って、下部気流温度Ｔrf
から下部目標風速Ｖfoを図７（ｂ）に示すマップの変換
特性線図Ａ’に従って演算し求めるものである。

【００３８】また、ステップ２４０においては、前記上
部受熱板温度Ｔ’ruと上部気流温度Ｔru及び前記下部受
熱板温度Ｔ’rfと下部気流温度Ｔrfの差を求め、この差
から図８で示される変換特性線図Ｂによって上部実風速
Ｖu 及び下部実風速Ｖf が求められるものである。この
受熱板温度と気流温度の差を求めるのは、受熱板の温度
変化を求めるためのものであり、下記する数式４により
受熱板温度変化が得られるものである。

【００３９】

【数４】受熱板温度変化＝Ｔ’r −Ｔ’ro ＝Ｔ’r −（Ｔr ＋α） ＝Ｔ’r −Ｔr −α

【００４０】尚、ここでＴ’r は受熱板温度、Ｔ’roは
気流速が零の場合の受熱板温度、Ｔr は気流温度、αは
ヒータの加熱による温度上昇分を示す定数であり、気流
速零の場合には、気流温度Ｔr と温度上昇分αを加算し
たものが受熱板温度に成るということである。

【００４１】ステップ２５０では、下記する数式５によ
り目標上下配風比Θmoが演算される。

【００４２】

【数５】Θmo＝Ｋo ・Ｖuo／Ｖfo

【００４３】また、ステップ２６０では、下記する数式
６により実上下配風比Θm が演算される。

【００４４】

【数６】Θm ＝Ｋ’・Ｖu ／Ｖf

【００４５】さらにステップ２７０においては目標総風
量Ｖ_L が前記上部目標風速Ｖuo，Ｖufから演算される
（Ｖ_L ＝ｆ（Ｖuo，Ｖuf））。

【００４６】前記目標総風量Ｖ_L によって、図９で示す
特性線図によって送風機５のブロア電圧が決定され、こ
れによって送風機５が駆動して上下風配に必要な総風量
を供給するものである。

【００４７】ステップ２９０では、前記目標上下配風比
Θmoと実上下配風比Θm との偏差が演算され、この偏差
を所定許容値β以下に抑えるようにモードドア１８が比
例積分制御（ＰＩ制御）若しくは比例積分微分制御（Ｐ
ＩＤ制御）で制御されるものである。

【００４８】これによって、快適な上部及び下部の配風
が行われ、ステップ３００においてメインルーチンに戻
るものである。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
乗員の上部及び下部の温度と風速を実際に検出し、この
検出値によって上部及び下部の実配風比と目標配風比を
演算するため、空調フィーリングに合った温度と風速を
調節するための実験及び設定のための工数を大幅に削減
できると共に、環境条件の変化により生ずる温度と風速
のアンマッチを解消できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示す機能ブロック図である。

【図２】この発明の実施例に係る車両用空調装置の説明
図である。

【図３】温感センサの取付の一例を示す説明図である。

【図４】温感センサの構成を示す断面図（ａ）及び正面
図（ｂ）である。

【図５】マイクロコンピュータにおいて実行される吹出
モード切替制御のフローチャート図である。

【図６】上下配風制御を示すフローチャート図である。

【図７】上部気流温度と上部目標風速の変換特性線図Ａ
によるマップの説明図（ａ）及び下部気流温度と下部目
標風速の変換特性線図Ａ’によるマップの説明図（ｂ）
である。

【図８】上部及び下部の受熱板温度と気流温度との差
と、実風速の変換特性線図Ｂの説明図である。

【図９】目標総風量とブロア電圧の変換特性線図であ
る。

【符号の説明】

１ 空調ダクト ５ 送風機 １５ デフ吹出口 １６ ベント吹出口 １７ フット吹出口 １８ モードドア １００ 温調手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調ダクト内に送風機と温調手段とを有
   し、前記空調ダクトの最下流に開口したデフ吹出口、ベ
   ント吹出口、及びフット吹出口を適宜選択するモードド
   アを有する車両用空調装置において、 座席の上部及び下部に設けられ、受熱板の温度を検出す
   る温度センサと、近傍を通過する気流の温度を検出する
   温度センサから成る上部及び下部温感センサと、 前記上部及び下部温感センサによって検出された受熱板
   の温度及び気流の温度から上部及び下部の実風速を演算
   する実風速演算手段と、 前記実風速演算手段によって演算された上部及び下部の
   実風速から上部及び下部の実配風比を演算する実上下配
   風比演算手段と、 環境信号と前記上部及び下部温感センサによって検出さ
   れた気流温度から上部及び下部の目標風速を演算する目
   標風速演算手段と、 前記目標風速演算手段によって演算された上部及び下部
   の目標風速から上部及び下部の目標配風比を演算する目
   標上下配風比演算手段と、 前記目標配風比演算手段によって演算された目標配風比
   と、前記実上下配風比演算手段によって演算された実配
   風比とによってモードドアを制御するモードドア制御手
   段と、 前記目標上下配風比演算手段の演算結果に従って、送風
   機の目標総風量を演算する目標送風量演算手段と、 この目標送風量演算手段の演算結果に従って、送風機を
   制御する送風機制御手段とを具備することを特徴とする
   車両用空調装置の上下配風制御装置。