JP3077301B2

JP3077301B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP3077301B2
Application number: JP03255717A
Authority: JP
Inventors: 昭仁東原; 伊藤　　公一
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JPH0565018A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブロアにより吸入され
た空気をエンジンの冷却流体を循環させたヒータコアに
送風して、ヒータコアでの熱交換により所定温度の空気
流を得る車両用空調装置に関する。詳しくは、ヒータコ
アに流れる冷却流体の温度を調節することにより、空調
空間を温度制御する装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、車両用空調装置として、エアミック
ス方式とリヒート方式とを用いた装置が知られている。
エアミックス方式は、図１８に示すように、冷房装置で
冷却された冷風と、その冷風の一部をヒータコアで加熱
して得られた温風とを混合させて、所定温度の空気流を
得る方式である。そして、この空気流の温度は、冷風と
温風との混合比をエアミックスダンパの開度によって変
化させることで、所望の温度に制御される。

【０００３】この方式は、エアミックスダンパの作動空
間を多く必要とするので、空調装置の実装スペースが大
きくなるという問題がある。又、空調装置の実装スペー
スを限定した場合には、冷風の一部を加熱するという構
造のためにヒータコアの体格が小さくなり、その結果、
通気抵抗が大きくなるという問題がある。

【０００４】一方、リヒート方式は、冷房装置で冷却さ
れた冷風を全てヒータコアを通過させて、再加熱して所
望の空気流を得る方式である。この方式は、上述のエア
ミッスク方式に比べて、空調装置の実装スペースを小さ
くできるし、実装スペースを限定した場合にはヒータコ
アの体格を大きくできるため通気抵抗を小さくできると
いう利点がある。そして、この空気流の温度は、ヒータ
コアの温度を制御することで、所望温度に制御される。
このヒータコアの温度を制御する方式として、図１９に
示すような温水流量制御方式と、図２０に示すような温
水温度制御方式とが知られている。

【０００５】図１９に示す温水流量制御方式は、ヒータ
コアに流れる高温の冷却流体の流量を、弁の開度をアナ
ログ的に又は弁のオンオフデューティ比を変化させるこ
とによりディジタル的に制御して、ヒータコアに供給さ
れる単位時間当りの熱量を制御することにより、ヒータ
コアの温度を制御する方式である。このアナログ制御は
既に実用化されており、ディジタル制御も外国で実用化
されている。

【０００６】これに対して、図２０の温水温度制御方式
は、エンジンの冷却系統から供給される高温の冷却流体
と、ヒータコアにより放熱された後の低温の冷却流体と
を、２つの弁の開度をアナログ制御することによって混
合させて、ヒータコアに供給させる方式である。この方
式では、ヒータコアの温度は、冷却流体の混合比によっ
て制御される。この２つの弁の開度をダイヤフラムの変
位量に応じてアナログ的に制御する装置は、既に、本出
願人により実施されている。その装置では、エンジンの
冷却流路の高圧側から高温の冷却流体をヒータコアに分
流させ、ヒータコアで放熱された低温の冷却流体をエン
ジンの冷却流路の低圧側へ帰還させるようにヒータ系流
路が構成されている。そして、エンジンの回転数に拘わ
らず、ヒータ系流路に分流する高温の冷却流体が一定と
なるように、高圧側と低圧側とを連通するバイパス管が
形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１９に示す温水流量
制御方式は、デューティ比が小さくなるに連れてヒータ
コアに導入される冷却流体の平均流量が低下するように
制御されるため冷却流体の熱容量が小さくなる。この結
果、図１７に示すように、ヒータコアにおいて冷却流体
の入口付近と出口付近との温度差が大きくなる、即ち、
ヒータコアの場所に関する温度差が大きくなるため、吹
出空気の温度が場所に依存するという問題がある。一
方、図２０に示す温水温度制御方式は、高温の冷却流体
と低温の冷却流体との混合割合が制御され、ヒータコア
に流れる冷却流体の総流量は変化しないことから、冷却
流体の熱容量が低下しないので、温水流量制御方式に比
べて、ヒータコアにおける冷却流体の入口付近と出口付
近との間の温度差が小さくなるという長所がある。しか
し、図２０に示す温水温度制御方式では、吹出温風の温
度を低くする場合には、高温の冷却流体の通過量を制御
するための弁の開度を狭くすることが必要となる。とこ
ろが、冷却流体中には、鋳砂、ゴミ、不凍液とエンジン
内壁との化学反応によって生じるヘドロ状のリン酸鉄等
の異物が混在している。このため、この異物が上記の弁
の開口部に堆積して、弁の制御性能が低下するという問
題がある。又、この異物が弁に流入しないために、冷却
流体の流路にフィルタが設けられているが、このフィル
タに異物が堆積して冷却流体が流れ難くなるという問題
がある。又、図２０に示す温水温度制御方式では、弁の
開度はアナログ制御されるため、現実の開度が指令され
た開度に等しくなるようにフィードバック制御すること
が必要となり、制御装置が複雑になるという問題があ
る。又、弁の開度を検出するためのポテンテョメータを
必要とする。このため、本発明者らは、図２０に示す温
水温度制御方式において、弁を２値的にオンオフ駆動
し、開弁状態での弁開度を大きくして、弁と弁座との間
に異物が堆積するのを防止することを考えた。この２値
弁を用いた装置では、ヒータコアの平均温度が高温の冷
却流体が流れる時間とヒータコアで冷却された低温の冷
却流体がヒータコアを還流する時間との比で決定される
ことになる。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、弁への異
物の堆積を防止して弁の耐久性を向上させると共にヒー
タコアの場所に関する温度分布を均一化することで暖房
能力を向上すると共にヒータコアから吹き出される空気
流の温度変動が抑制された車両用空調装置を得ることで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、エンジンを冷却する冷却系流路からの
冷却流体をヒータコアに導入し、該ヒータコアと熱交換
した風を車室内に吹き出す車両用空調装置において、前
記冷却系流路から前記冷却流体をヒータコアに導く往路
と、ヒータコアから排出された前記冷却流体を前記冷却
系流路に帰還させる復路とで構成されたヒータ系流路
と、該ヒータ系流路において前記ヒータコアに直列に介
設され、前記ヒータコアに前記冷却流体を流すポンプ
と、該ポンプと前記ヒータコアとで構成される直列流路
に並列に、前記復路と前記往路とを接続する還流路と、
前記ヒータコア及び前記還流路とで構成される並列流路
に対して直列に、前記ヒータ系流路に介設され、前記冷
却流体の流れを通過状態と遮断状態との２値状態に制御
する第１弁手段と、前記還流路に介設され、前記還流路
における前記冷却流体の流れを通過状態と遮断状態との
２値状態に制御する第２弁手段と、前記第１弁手段は前
記２値状態に基づいて周期的に変化させると共に前記第
２弁手段は前記ヒータコアに流す前記冷却流体の温度を
所定以上とする時には前記２値状態に基づいて周期的に
変化させ、それ以外の時には前記２値状態のうちの通過
状態に常時固定して、前記冷却系流路から前記往路を介
して供給される高温冷却流体と前記還流路を介して前記
往路に還流される低温冷却流体とを混合することによ
り、前記ヒータコアに供給される前記冷却流体の温度を
制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用及び効果】制御手段により第１弁手段又は／及び
第２弁手段とが冷却流体の通過状態と遮断状態との２値
状態をとり、弁が微小間隙で保持されることはない。従
って、弁における異物の堆積を抑制することができるの
で、両弁手段の耐久性が向上する。又、第１弁手段又は
／及び第２弁手段による冷却流体の流れの通過状態と遮
断状態との２値状態に拘わらず、ヒータコアには還流路
の存在により一定量の冷却流体が流れる。よって、ヒー
タコアに供給される冷却流体の熱容量が大きくとれるの
で、ヒータコアの冷却流体の入口と出口における温度差
が小さくできる。即ち、ヒータコアの場所に関する温度
分布を小さくできるので、吹出空気の温度の場所依存性
を小さくでき、暖房能力を向上させることができる。更
に、第２弁手段はヒータコアに流す冷却流体の温度を所
定以上とする時には上記２値状態に基づいて周期的に変
化させ、それ以外の時には上記２値状態のうちの通過状
態に常時固定される。これにより、ヒータコアに流す冷
却流体が所定の温度未満である時には常時、上記還流路
からの低温冷却流体がヒータコアに供給される高温冷却
流体と混合される。即ち、ヒータコアの冷却流体の入口
における混合された冷却流体の温度変化が所定の温度未
満の時には極めて少なくなる。従って、本発明の車両用
空調装置はヒータコアから吹き出される空気流の温度変
動が抑制される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。1.全体の構成図２は、本実施例に係る車両用空気調節装置の全体の構
成を示した図である。この空気調節装置のエアダクト３
０内には、切換ドア３３，ブロア１１，エバポレータ１
２，ヒータコア２１，切換ドア７０，７２が配置されて
いる。切換ドア３３は、手動により、エアダクト３０の
導入口３１を開いたとき車両の外部からエアダクト３０
内に外気を導入し、エアダクト３０の還流口３２を開い
たとき車室３４内の空気をエアダクト３０内に還流させ
る。ブロア１１は、導入口３１又は還流口３２からの空
気を吸引し、その回転速度に応じた風量Ｗを有する空気
流としてエバポレータ１２に送る。エバポレータ１２
は、電磁クラッチ７４及びコンプレッサ７５を含む冷却
システムとの協働により、ブロア１１からの空気流を冷
却し、冷却空気流として、ヒータコア２１に送風する。
尚、電磁クラッチ７４は、制御装置９０の制御下にて駆
動されて、コンプレッサ７５をエンジン２２に選択的に
接続する。

【００１２】ヒータコア２１は、エンジン２２の冷却装
置から冷却水（冷却流体）を受けてエバポレータ１２か
ら送られる冷却空気流を温める。加熱された空気は切換
ドア７０に送られる。切換ドア７０はサーボモータ７１
に作動的に連結されており、このサーボモータ７１が原
点位置にあるとき、原位置（図２にて実線により示す）
に維持されてエアダクト３０内を流れる混合空気流をエ
アダクト３０のHEAT吹出口１４を通して車室３４内に吹
出す。このことは、切換ドア７０が、温風を足元から吹
き出すフットモード（以下、ヒートモードともいう）下
におかれていることを意味する。又、切換ドア７０は切
換ドア７２と協働して混合空気流をエアダクト３０のVE
NT吹出口１５、HEAT吹出口１４から車室３４内に吹出し
或いはエアダクト３０の DEF吹出口１６から車室３４内
に吹出すべく機能する。このことは、切換ドア７０，７
２がベントモード，バイレベルモード或いはデフロスタ
モード下におかれることを意味する。尚、切換ドア７０
は制御装置９０の指令によるサーボモータ７１の回転に
より上動又は下動してベントモード，バイレベルモード
或いはデフロスタモード下におかれ、又、切換ドア７２
は制御装置９０の指令によるサーボモータ７３の回転に
より上動又は下動してベントモード，バイレベル或いは
デフロスタモード下におかれる。

【００１３】制御装置９０は、各種センサ９１ａ，９１
ｂ，９２ａ，９２ｂ，９３ａ，及び９４を接続したＡ／
Ｄ変換器９８と、温度設定器９５、モード設定器９６及
び制御スイッチ機構９７に接続したマイクロコンピュー
タ９９を備えている。内気温センサ９１ａは車室３４内
に配置されており、車室３４内の現実の温度T_rを検出し
てこの内気温T_rに対応したレベルを有するアナログ信号
を発生する。外気温センサ９１ｂは当該車両のラジエタ
のフロントグリルに近接して配置されており、車外の空
気の現実の温度Tam を検出し、この外気温Tam に対応し
たレベルを有するアナログ信号を発生する。水温センサ
９２ａはヒータコア２１の流入口に近接して配置されて
おり、冷却装置からの冷却水の現実の温度T_Wを検出し、
この検出水温T_Wに対応したレベルを有するアナログ信号
を発生する。空気温センサ９２ｂはエバポレータ１２の
流出口に近接して配置されており、エバポレータ１２か
らの空気流の現実の温度T_Eを検出し、この検出空気温T_E
に対応したレベルを有するアナログ信号を発生する。開
度センサ９３ａは、サーボモータ７１により上下動する
ロッドに作動的に連結されており、このロッドの変位と
の関連において、切換ドア７０の現実の開度位置A_Pを検
出し、この検出結果に対応したレベルを有するアナログ
信号を発生する。日射センサ９４は、車室３４の窓際に
配置されており、現実の日射量T_Sを検出してこれに対応
したレベルを有するアナロ信号を発生する。

【００１４】Ａ／Ｄ変換器９８は、マイクロコンピュー
タ９９からの要求に基づいて、各センサ９１ａ〜９４か
らのアナログ信号をディジタル信号に変換し、これら各
ディジタル信号を内気温T_r，開度位置A_P，外気温Tam ，
水温T_W，空気温T_E及び日射量T_Sを表すものとしてマイク
ロコンピュータ９９に付与する。温度設定器９５は車室
３４内に設けられており、乗員の手動操作により所望の
設定温度Tsetを選定し、これを温度設定信号として発生
する。モード設定器９６は、複数の手動スイッチにより
構成されており、これら各スイッチのいずれかを操作す
ることにより、オートエアコンモード、ヒートモード,
バイレベルモード, ベントモード, 或いはデフロスタモ
ードを表す指令信号を生じる。制御スイッチ機構９７は
第１〜第４の自己復帰型操作スイッチによって構成され
ており、第１操作スイッチはその操作によりブロア１１
を自動制御下におくに必要な第１指令信号を発生する。
第２，第３及び第４の操作スイッチはその操作によりブ
ロア１１から生じる空気流の風量Ｗをそれぞれ所定の高
風量値H₁，中間風量値M_e及び低風量値L_Oに設定するに必
要な第２，第３及び第４の指令信号を発生する。

【００１５】マイクロコンピュータ９９は、単一チップ
のＬＳＩから成り、定電圧回路（図示しない）から定電
圧を受けて作動準備完了状態におかれる。又、マイクロ
コンピュータ９９は、ＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ
８２、入出力インタフェース８３（以下Ｉ／Ｏと称す
る）及びクロック回路を備えている。ＲＡＭ８２はＩ／
Ｏ８３を通してＡ／Ｄ変換器９８からの各デイジタル信
号、温度設定器９５からの温度設定信号、並びにモード
設定器９６及び制御スイッチ機構９７からの各指令信号
を受けて一時的に記憶し、これら各信号をＣＰＵ８０に
選択的に付与する。また、本実施例においては、ＲＡＭ
８２は直流電源Ｂから常時給電されており、記憶保持機
能を有している。ＲＯＭ８１には所定の制御プログラム
及びデューティ比と目標吹出温度との関係を示した図１
６に示す特性のデータマップ及びブロアモータ１１ａに
印加する電圧と目標吹出温度との関係を示した図１２、
図１３に示す特性のデータマップが記憶されている。Ｃ
ＰＵ８０は後述する制御プログラムに従って、ブロアモ
ータ１１ａに印加すべき電圧を指令した信号を駆動回路
８５に出力し、後述する弁装置２５ａ，２５ｂを駆動す
るための制御信号を駆動回路８４に出力する。さらに、
ＣＰＵ８０は、サーボモータ７１、７３を制御して、決
定された吹出モードに従って切換ドア７０及び切換ドア
７２の開度を制御する。

【００１６】2.ヒータ系統の構成図３の等価回路に示すように、エンジンの冷却装置とし
て、冷却系流路４２、エンジン２２、ポンプ４０、ラジ
エータ４１とで構成されている。又、ヒート系流路４３
は、冷却系流路４２から高温の冷却水をヒータコア２１
へ導く往路４４と、ヒータコア２１で冷却された低温の
冷却水を冷却系流路４２へ帰還させる復路４５とで構成
されている。そして、ヒート系流路４３の往路４４に第
１弁２５ａとポンプ２６とが介設されている。そして、
ヒータコア２１から出力された低温の冷却水をヒータコ
ア２１に還流させるために、復路４５と往路４４の第１
弁２５ａとポンプ２６との間を接続した還流路４６が形
成されている。又、第１弁２５ａに対して冷却系流路４
２側のヒータ系流路４３において、往路４５と復路４４
とを連通するバイパス路４７が形成されている。このバ
イパス路４７によって、第１弁２５ａ及び第２弁２５ｂ
が開閉するときのウォータハンマの発生を抑制すること
ができる。ヒータコア２１に冷却水による衝撃圧が印加
されるのが防止される。

【００１７】3.弁の構成第１弁２５ａと第２弁２５ｂと還流路４６は、図１に示
すように同一の筐体内に組み込まれている。本実施例で
は、第１弁２５ａと第２弁２５ｂとは連動して作動し、
第１弁２５ａが通過状態（オン状態）／遮断状態（オフ
状態）の時、第２弁２５ｂは、冷却水の温度が60℃未満
では、第１弁２５ａの状態に関係なく常に通過状態であ
り、冷却水の温度が60℃以上では、第１弁２５ａと反対
の状態である遮断状態（オフ状態）／通過状態（オン状
態）をとるように構成されている。

【００１８】図１において、弁装置２５は筐体５０を有
し、その筐体５０には冷却系流路４２から高温の冷却水
を導入する第１導入口５１と、その高温の冷却水をヒー
タコア２１側に排出する第１排出口５２と、ヒータコア
２１から排出された低温の冷却水を導入する第２導入口
５３と、その低温の冷却水を冷却系流路４２側に排出す
る第２排出口５４とが形成されている。第１導入口５１
と第１排出口５２とはヒータ系流路４３の往路４４に接
続される。又、第２導入口５３と第２排出口５４とはヒ
ータ系流路４３の復路４５に接続される。

【００１９】筐体５０の内部において、第１導入口５１
と第１排出口５２とを接続する流路に第１弁２５ａを構
成する第１弁体５５と第１弁座５６とが形成されてい
る。又、筐体５０の内部には第１排出口５２に繋がる還
流路４６が形成されている。第２導入口５３と第２排出
口５４とは連通しており、これらの第２導入口５３と第
２排出口５４と還流路４６とを接続する流路に第２弁２
５ｂを構成する第２弁体５７と第２弁座５８とが形成さ
れている。そして、第１弁体５５はプランジャ５９に固
定され、第２弁体５７はプランジャ５９に慴動可能に嵌
装されている。更に、第１弁体５５と第２弁体５７とは
引っ張りスプリング４９により結合され、第２弁体５７
は第１弁体５５方向に付勢されている。上記スプリング
４９は、例えば、冷却水の温度が60℃を境にして、その
温度を越えると全長が延びる方向に変移する形状記憶合
金にて構成されている。このプランジャ５９は摺動子６
２と結合されており、その摺動子６２と固定子６３との
間にコイルスプリング６１が介在されている。筐体５０
の上部に設けられたソレノイド６０に通電されていない
時には、コイルスプリング６１の付勢力により摺動子６
２が固定子６３との間隔を広げる方向に移動されてい
る。この結果、プランジャ５９は第１弁２５ａを開弁状
態とする方向に付勢されている。一方、ソレノイド６０
に通電されると、摺動子６２が固定子６３の方向に移動
し、プランジャ５９は第１弁２５ａを閉弁状態とする方
向に駆動される。

【００２０】4.本装置の作動図２に示すように、本空調装置は、ブロワモータ１１ａ
により駆動されるファン１１ｂよって空気を送風し、こ
の空気をエバポレータ１２での熱交換によって冷却する
とともに、ヒータコア２１での熱交換によって加熱し、
その後、VENT吹出口１５、HEAT吹出口１４、 DEF吹出口
１６から車室内へ吹き出す装置である。

【００２１】上記に於いて、ファン１１ｂによる送風量
は、ブロワモータ１１ａへの印加電圧により決定され、
該印加電圧が大きい程、送風量も大きくなる。なお、送
風量が増加すると、エバポレータ１２、及び／又は、ヒ
ータコア２１での熱交換量も大きくなる。即ち、送風量
の増加は、ヒータコア２１にとっては、熱負荷の増加と
して作用し、図９に示すように、送風量が多くなるとヒ
ータコア２１のオンオフ制御に伴う吹出空気温度の変動
が大きくなる。

【００２２】また、VENT吹出口１５、HEAT吹出口１６、
DEF吹出口１４の何れから、空気を車室内へ吹き出させ
るかの吹出口モードは、切換ドア７０、７２の開度を調
整することによって設定される。

【００２３】図４は図３の等価回路に相当する回路図で
ある。ヒータコア２１は、図４に示す如く、冷却水のヒ
ート系流路４３に配設されている。即ち、エンジン２２
で加熱された冷却水は、通常、Ａ→Ｂ→ポンプ２６→ヒ
ータコア２１→Ｃ→Ｄ→エンジン２２→・・・のよう
に、ヒート系流路４３を循環している。こうして、ヒー
タコア２１には高温の冷却水が供給され、前述のよう
に、ブロワ１１によって送風される空気はヒータコア２
１により加熱される。

【００２４】上記冷却水のヒート系流路４３には、図１
に示す弁装置２５が図４に示す如き位置に配設されてい
る。先ず、還流路４６における冷却水の温度が60℃未満
でスプリング４９の全長が縮んだままの時、弁装置２５
の通電が停止され消勢されると、第１弁２５ａの第１弁
体５５（図１）は図５の(a) に示すように上方へ変位す
る。これにより、Ａ→Ｂ→ポンプ２６→ヒータコア２１
→Ｃ→Ｄ及びヒータコア２１→Ｃ→Ｅ→Ｂ→ポンプ２６
→ヒータコア２１→・・・の回路内を、冷却水が循環す
る。この場合、ヒータコア２１には、エンジン２２で加
熱された冷却水と循環路４６をバイパスした冷却水とが
混合され供給される。以下、第１弁２５ａが全開状態に
ある時、弁装置２５はオン状態にあるという。

【００２５】次に、還流路４６における冷却水の温度が
60℃未満の時、弁装置２５が通電され付勢されると、第
１弁２５ａの第１弁体５５及び第２弁２５ｂの第２弁５
７は、図５の(b) に示すように下方へ変位する。これに
より、Ａ→Ｂ間は遮断され、ヒータコア内の温水は、ヒ
ータコア２１→Ｃ→Ｅ→Ｂ→ポンプ２６→ヒータコア２
１→・・・のように、エンジン２２に戻って加熱される
ことなく、そのまま、再び、ヒータコア２１へ戻され
る。このため、ヒータコア２１の温度は低くなる。以
下、第１弁２５ａが全閉状態にある時、弁装置２５はオ
フ状態にあるという。

【００２６】一方、還流路４６における冷却水の温度が
60℃以上でスプリング４９の全長が変移して延びた状態
の時、弁装置２５の通電が停止され消勢されると、図５
の(c) に示すように、第１弁２５ａの第１弁体５５は図
５の(c) と同じ状態で、第２弁２５ｂの第２弁５７は上
方へ変位する。これにより、Ａ→Ｂ→ポンプ２６→ヒー
タコア２１→Ｃ→Ｄの回路内を、冷却水が循環する。こ
の場合、ヒータコア２１には、エンジン２２で加熱され
た冷却水が直接供給されるため、ヒータコア２１の温度
は最も高くなる（ＭＡＸＨＯＴ設定時）。

【００２７】そして、還流路４６における冷却水の温度
が60℃以上の時、弁装置２５が通電され付勢されると、
図５の(d) に示すように、第１弁２５ａの第１弁体５５
は図５の(b) と同じ状態で、第２弁２５ｂの第２弁５７
は下方へ変位する。これにより、Ａ→Ｂ間は遮断され、
ヒータコア内の温水は、ヒータコア２１→Ｃ→Ｅ→Ｂ→
ポンプ２６→ヒータコア２１→・・・のように、エンジ
ン２２に戻って加熱されることなく、そのまま、再び、
ヒータコア２１へ戻される。このため、図５の(b) と同
様に、ヒータコア２１の温度は低くなる。

【００２８】従って、弁装置２５は或るデューティ比で
オン・オフさせることにより、その時の冷却水の温度に
基づいて図５(a),(b),(c),(d)の何れかの状態となり、
ヒータコア２１の温度を、所望の値付近に設定すること
ができる。

【００２９】5.空調制御次に、図１０、図１５を参照して、ＣＰＵ８０による空
調制御の手順を説明する。図１０に示す処理は、所定の
時間間隔の割込により繰り返し実行される。ステップ10
0 において、各種のセンサ、即ち、水温センサ９２ａ,
内気温センサ９１ａ, 外気温センサ９１ｂ, 日射センサ
９４等の各出力値（Tw,T_r,Tam,Ts）と温度設定器９５の
出力値(Tset)とモード設定器９６の出力値と制御スイッ
チ機構の状態出力値が入力される。次に、ステップ102
で、それらの値から目標吹出温度TAO が次式で演算され
る。 TAO=K_s・Tset-K_r・T_r-Kam・Tam-K_S・T_S+C 但し、K_sは温度設定ゲイン、K_rは内気温度ゲイン、Kam
は外気温度ゲイン、K_Sは日射ゲイン、C は補正定数であ
る。

【００３０】次に、ステップ104 において、目標吹出温
度TAO が30℃以上か否かが判定される。この判定は、図
１１に示す履歴特性に基づいて実行される。即ち、目標
吹出温度TAO が低温側から高温側にかけて変化する場合
には30℃より大きくなった時に判定値は「１」に変化
し、目標吹出温度TAO が高温側から低温側にかけて変化
する場合には27℃より小さくなった時に判定値は「０」
に変化する。ステップ104 で、判定値が「１」と判定さ
れた場合には、ステップ106 において、図１２に示すブ
ロア風量と冷却水温度との関係を示す特性図から冷却水
温度Twに基づいて演算されたブロア風量と、図１３に示
す目標吹出温度とブロア風量との関係を示す特性図から
目標吹出温度TAO に基づいて演算されたブロア風量との
小さい方の値によってブロア風量が演算される。

【００３１】一方、ステップ104 において、判定値が
「０」と判定された時には、ステップ108 において、図
１３に示す特性から目標吹出温度TAO に基づいてブロア
風量が演算される。現実には図１２、図１３に対応して
ブロア風量を発生させるに必要なブロアモータ１１ａの
印加電圧Ｖ（以下、ブロア電圧という）と目標吹出温度
TAO との対応を示したマップがＲＯＭ８１に記憶されて
いる。目標吹出温度TAOからこのマップを参照すること
で、ブロア電圧Ｖが決定される。

【００３２】次に、ステップ110 において、図１４に示
す特性から目標吹出温度TAO に基づいて吹出モードＭが
演算される。尚、図１４に示すように、モードはFOOT
（フット) モード（ヒートモードともいう）、B/L(バイ
レベル) モード、FACE（フェイス) モード（VENT（ベン
ト）モードともいう）。

【００３３】次に、ステップ112 において、オンオフ信
号を出力するためのデューティ比及び周期が演算され
る。この処理手順は、図１５に示されている。ステップ
200 において、ＲＯＭ８１に記憶された図１６に示す特
性のデータマップから目標吹出温度TAO に基づいて、弁
装置２５を駆動するためのオンオフ信号のデューティ比
Ｒが演算される。弁装置２５はオンオフ信号の高レベル
（オン）の期間、非通電状態であり、第１弁２５ａが通
過状態、第２弁２５ｂが遮断状態となり、オンオフ信号
の低レベル（オフ）の期間、通電状態であり、第１弁２
５ａが遮断状態、第２弁２５ｂが通過状態となる。デュ
ーティ比Ｒはオンオフ信号の１周期Ｔに対する高レベル
期間の割合である。次に、ステップ202 において、ステ
ップ106 又は108 で演算されたブロア電圧Ｖと、ステッ
プ110 で決定された吹出モードＭが読み込まれる。次
に、ステップ204 において、0.05＜デューティ比Ｒ＜0.
8 の不等式が不成立と判定された場合には、ステップ21
6 へ移行して、オンオフ信号の周期Ｔが４sec に設定さ
れる。

【００３４】デューティ比Ｒ≦0.05の場合には、時間平
均で第１弁２５ａの開度は0.05以下、第２弁２５ｂの開
度は0.95以上と見なすことができるので、ヒータコア２
１に流れる冷却水は大部分がヒータコア２１を還流する
低温冷却水である。従って、エンジンの冷却系流路４２
から供給される高温の冷却水の混合量が僅かであるの
で、ヒータコア２１を流れる冷却水の温度は弁装置２５
のオンオフ動作によっても余り変動しない。従って、こ
の場合には、オンオフ信号の周期Ｔを長くすることが可
能である。よって、デューティ比Ｒ≦0.05の場合には、
周期Ｔを４sec としている。この周期Ｔを長くすること
で、弁装置２５のオンオフ回数を減少させ、弁装置２５
の耐久性を向上させることができる。

【００３５】一方、デューティ比Ｒ≧0.8 の場合には、
時間平均で第１弁２５ａの開度は0.8 以上、第２弁２５
ｂの開度は0.2 以下と見なすことができるので、ヒータ
コア２１に流れる冷却水は大部分が冷却系流路４２から
供給される高温冷却水である。従って、ヒータコア２１
から排出された低温冷却水の混合量が僅かであるので、
ヒータコア２１を流れる冷却水の温度は弁装置２５のオ
ンオフ動作によっても余り変動しない。従って、この場
合にも、上記と同様に、オンオフ信号の周期Ｔを４sec
のように長くすることが可能である。この周期Ｔを長く
することで、弁装置２５のオンオフ回数を減少させ、弁
装置２５の耐久性を向上させることができる。

【００３６】図６に示すように、実際に、弁装置２５を
駆動するオンオフ信号のデューティ比と風量とを変化さ
せて、ヒータコア２１の吹出空気の温度を測定した。冷
却系流路４２から導入される高温冷却水の温度T_W1 は80
℃であり、ヒータコア２１の吸入空気温度T_a1 は５℃で
ある。ここで、第１弁体５５と第２弁体５７との間にス
プリング４９が介在せず、プランジャ５９に第１弁体５
５のみならず第２弁体５７も固定されて一体的に駆動さ
れる場合を黒丸にて、上述の構成により駆動される場合
を白丸の表示にて示している。即ち、白丸にて示す本発
明の構成では、冷却水の温度が60℃以上とならない限
り、第２弁体５７はプランジャ５９の動きに関係なく開
状態であり、同じ平均吹出温度を得るためのデューティ
比Ｒが大きくなり、弁装置２５の制御が容易となる。

【００３７】又、図７に示すように、弁装置２５を駆動
するオンオフ信号の周期Ｓと吹出空気の温度変動ΔＴを
測定した。尚、白丸及び黒丸は図６と同じ構成の違いに
よる特性の違いを示す。即ち、ON・OFF 周期が同じでも
本発明の構成の方がより吹出空気の温度変動ΔＴ(℃)が
極めて小さいことになる。

【００３８】又、図８に示すように、実際に、風量を30
0m³/h にして、弁装置２５を駆動するオンオフ信号のデ
ューティ比Ｒと周期Ｔを変化させて、ヒータコア２１の
吹出空気のオンオフ制御に伴って生じる温度変動ΔＴを
測定した。冷却系流路４２から導入される高温冷却水の
温度T_W1 は80℃であり、ヒータコア２１の吸入空気温度
T_a1 は５℃である。図８から、デューティ比Ｒ≦0.05又
はデューティ比Ｒ≧0.8 の場合には、オンオフ信号の周
期Ｔを長くしても吹出空気の温度変動ΔＴは大きくなら
ないことが理解される。又、オンオフ信号の周期Ｔを４
sec 、デューティ比Ｒを0.2 に固定して、風量と吹出空
気の温度変動ΔＴとの関係を測定した。冷却系流路４２
から導入される高温冷却水の温度T_W1 は80℃であり、ヒ
ータコア２１の吸入空気温度T_a1 は５℃である。その結
果を図９に示す。風量が少なければ、弁装置２５のオン
オフ制御に基づく温度変動ΔＴも小さいことが理解され
る。

【００３９】一方、デューティ比Ｒが0.05〜0.8 の範囲
内にある場合には、図８に示す実験結果から理解される
ように、オンオフ信号の周期Ｔを長くすると、吹出空気
の温度変動ΔＴが大きくなる。従って、この場合には、
周期Ｔを短く設定することが必要となる。この場合に
は、ステップ204 の判定結果がYES となり、ステップ20
6 に移行して、ステップ110 で演算された吹出モードＭ
が判定される。吹出モードＭが顔に吹出空気が当たるモ
ードであるVENTモード（ベントモード）(FACE モードと
もいう) 、又は、B/L モード( バイレベルモード) で設
定されていると判定された場合には、ステップ208 以下
のステップが実行される。このモードの場合には、吹出
空気の温度変動ΔＴが３℃以内であれば不快感を覚えな
い。ステップ208 において、ステップ106,108 で設定さ
れたブロア電圧Ｖが８Ｖを越えているか否かが判定さ
れ、判定結果がYES であり従って送風量が大きい場合に
は、ステップ210 において、オンオフ信号の周期Ｔが２
sec に設定される。図８から周期Ｔが２sec の場合には
吹出空気の温度変動ΔＴは３℃以内となることが理解さ
れる。このように、モードに応じて不快感を覚えない温
度変動ΔＴの値が異なるので、吹出空気の温度がその温
度変動ΔＴ以下になるように、送風量が大きいときには
周期Ｔを小さくしている。

【００４０】また、ステップ208 において、ブロワ電圧
Ｖが８Ｖより小さい、即ち、送風量が小さいと判定され
た場合には、ステップ214 において、オンオフ信号の周
期Ｔは、３sec に設定される。送風量が小さい場合に
は、図９から明らかなように温度変動ΔＴは小さくな
る。よって、オンオフ信号の周期Ｔを長く設定しても、
温度変動ΔＴは小さく、吹出空気の温度変動ΔＴを３℃
以内に保つことができる。

【００４１】一方、ステップ206 において、吹出モード
が、直接、顔に吹出空気が当たらないモードであるHEAT
モードであると判定された場合には、ステップ212 以下
のステップが実行される。HEATモードである場合には、
6 ℃以内の温度変動であれば不快感を覚えない。このた
め、ステップ212 において、ブロワ電圧Ｖが８Ｖより大
きく、従って、送風量が大きいと判定された場合には、
ステップ214 に移行して、オンオフ信号の周期Ｔが３se
c に設定される。即ち、この場合は、図９に示すよう
に、送風量が大きいとオンオフ制御に基づく温度変動Δ
Ｔが大きくなるので、オンオフ信号の周期Ｔを比較的短
く設定することにより、吹出空気の温度変動を６℃以内
に抑えることができる。また、ステップ212 において、
ブロワ電圧Ｖが８Ｖに満たず、従って、送風量が比較的
小さいと判定された場合には、ステップ216 においてオ
ンオフ信号の周期Ｔが４sec に設定される。この場合
は、図９に示すように、送風量が小さい場合には、オン
オフ制御に基づく吹出空気の温度変動ΔＴが小さいの
で、周期Ｔを比較的長く設定しても、温度変動ΔＴを６
℃以内に抑えることができる。

【００４２】このようにして、吹出空気の温度変動ΔＴ
が人に不快感を与えない範囲で、オンオフ信号の周期Ｔ
は長くなるように設定される。よって、良好な空調環境
の実現と弁装置２５の耐久性の向上を図ることができ
る。

【００４３】このように、オンオフ信号のデューティ比
Ｒと周期Ｔとが決定されると、図１０のステップ114 に
戻り、ブロア電圧Ｖの出力指令信号が駆動回路８５に出
力される。この結果、ブロアモータ１１ｂは要求された
風量を生じるような速度で回転する。次に、ステップ11
6 において、駆動回路８４に出力するオンオフ信号の出
力開始が指令される。この出力開始指令が発生される
と、ＣＰＵ８０は、オンオフ信号発生処理を開始する。
このオンオフ信号の発生処理は、微小時間毎のタイマ割
込によって起動される。ＣＰＵ８０はこのオンオフ信号
発生処理において、タイマ計測によりデューティ比Ｒ×
周期Ｔの期間高レベルのオン信号を駆動回路８４に出力
し、（１−デューティ比Ｒ）×周期Ｔの期間低レベルの
オフ信号を駆動回路８４に出力するという処理を繰り返
し実行する。この処理によりオンオフ信号は駆動回路８
４により増幅されて弁装置２５に印加され、弁装置２５
は周期Ｔデューティ比Ｒでオンオフする。

【００４４】次に、図１０のステップ118 において、吹
出モードＭに応じてドアー７０、７２の開度を制御する
ようにサーボモータ７１、７３に指令信号が付与され
る。その結果、ドアー７０、７２は吹出モードＭに応じ
た開度に制御される。

【００４５】上記の実施例では、オンオフ信号の制御周
期Ｔをデューティ比Ｒ、要求されたブロア電圧、即ち、
要求された風量と、吹出モードに基づいて決定している
が、いづれか１つの変量又は、任意の２つの変量の組み
合わせ、又は、目標吹出温度TAO に基づいて決定しても
良い。

【００４６】上述の実施例では、弁装置２５を第１弁２
５ａと第２弁２５ｂとの２つの弁を有する構成としてい
るが、図３に示すような位置にそれぞれ配設し、別々に
制御しても同じ効果を得ることができる。この場合の弁
装置としては、上記弁装置２５のプランジャ５９に第１
弁２５ａのみを設けたワンウェイ作動弁を２個使用し、
第２弁２５ｂに相当する弁を通常開でＭＡＸＨＯＴ時
のみ、図示しない制御ソフトにより閉動作となるように
制御する。尚、第２弁２５ｂに相当する弁は、上述の実
施例と同様に形状記憶合金やサーモワックスを用い、冷
却水の温度により開閉する弁としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な実施例に係る空調装置の構成
を示した構造図。

【図２】同装置の電気系統の構成を示したブロック図。

【図３】同装置の空気加熱系統を等価的に示したブロッ
ク図。

【図４】同装置に係る弁装置を用いた場合の加熱系統を
示した説明図。

【図５】同装置に係る弁装置の冷却水の流れを示した説
明図。

【図６】弁装置に印加されるオンオフ信号のデューティ
比とヒータコアから吹出される空気の平均吹出温度との
関係を示す測定図。

【図７】弁装置に印加されるオンオフ信号のON・OFF 周
期とヒータコアからの吹出空気の温度変動との関係を示
す測定図。

【図８】弁装置に印加されるオンオフ信号のデューティ
比とヒータコアから吹出される空気のオンオフ制御に伴
う温度変動との関係を示す測定図。

【図９】ヒータコアから吹出される空気の風量とオンオ
フ制御に伴う温度変動との関係を示す測定図。

【図１０】本装置のＣＰＵによる空調制御の処理手順を
示したフローチャート。

【図１１】目標吹出温度と判定値との関係を示した特性
図。

【図１２】冷却水温とブロア風量との関係を示した特性
図。

【図１３】目標吹出温度とブロア風量との関係を示した
特性図。

【図１４】目標吹出温度と吹出モードとの関係を示した
特性図。

【図１５】本装置のＣＰＵによるオンオフ信号のデュー
ティ比及び周期を決定する処理手順を示したフローチャ
ート。

【図１６】目標吹出温度とオンオフ信号のデューティ比
との関係を示した特性図。

【図１７】流調式の吹出空気の温度変動とデューティ比
との関係を示した測定図。

【図１８】従来装置で使用されているエアミックス方式
を示した説明図。

【図１９】従来装置で使用されている温水流量制御方式
を示した説明図。

【図２０】従来装置で使用されているアナログ制御によ
る温水温度制御方式を示した説明図。

【符号の説明】

１１−ブロア１２−エバポレータ２１−ヒータ
コア２２−エンジン２５−弁装置２５ａ−第１弁
（第１弁手段）２５ｂ−第２弁（第２弁手段）４２−冷却系流路
４３−ヒータ系流路４４−往路４５−復路４６−還流路４７−
バイパス路４９−スプリング９０−制御装置（制御手段）９９−マイクロコンピュータ（制御手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンを冷却する冷却系流路からの冷
却流体をヒータコアに導入し、該ヒータコアと熱交換し
た風を車室内に吹き出す車両用空調装置において、前記冷却系流路から前記冷却流体をヒータコアに導く往
路と、ヒータコアから排出された前記冷却流体を前記冷
却系流路に帰還させる復路とで構成されたヒータ系流路
と、前記ヒータ系流路において前記ヒータコアに直列に介設
され、前記ヒータコアに前記冷却流体を流すポンプと、前記ポンプと前記ヒータコアとで構成される直列流路に
並列に、前記復路と前記往路とを接続する還流路と、前記ヒータコア及び前記還流路とで構成される並列流路
に対して直列に、前記ヒータ系流路に介設され、前記冷
却流体の流れを通過状態と遮断状態との２値状態に制御
する第１弁手段と、前記還流路に介設され、前記還流路における前記冷却流
体の流れを通過状態と遮断状態との２値状態に制御する
第２弁手段と、前記第１弁手段は前記２値状態に基づいて周期的に変化
させると共に前記第２弁手段は前記ヒータコアに流す前
記冷却流体の温度を所定以上とする時には前記２値状態
に基づいて周期的に変化させ、それ以外の時には前記２
値状態のうちの通過状態に常時固定して、前記冷却系流
路から前記往路を介して供給される高温冷却流体と前記
還流路を介して前記往路に還流される低温冷却流体とを
混合することにより、前記ヒータコアに供給される前記
冷却流体の温度を制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする車両用空調装置。