JP3085045B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房及び除湿をヒー
トポンプ兼用の冷凍サイクルにより行うようにした空調
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば電気自動車に搭載されてい
る空調装置は、ヒートポンプ兼用の冷凍サイクルを用い
て、冷暖房及び除湿を行うようにしたものがある。この
ものは、送風ダクト内にエバポレータを配置すると共
に、このエバポレータの風下側にコンデンサを配置し、
更に、送風ダクトの外部に室外熱交換器を配置し、これ
らエバポレータ，コンデンサ及び室外熱交換器を連結す
る冷媒循環回路中に設けた弁を切り替えて冷媒の循環経
路を切り替えることにより運転モードを冷房モード，暖
房モード，除湿モードの間で切り替えるようになってい
る。

【０００３】この場合、冷房モードでは、コンプレッサ
から吐出された冷媒を室外熱交換器→エバポレータの経
路で循環させて、エバポレータを通過する風を冷やす。
また、暖房モードでは、コンプレッサから吐出された冷
媒をコンデンサ→室外熱交換器の経路で循環させて、コ
ンデンサを通過する風を暖める。更に、除湿モードで
は、コンプレッサから吐出された冷媒をコンデンサ→室
外熱交換器→エバポレータの経路で循環させることで、
エバポレータを通過する風を冷却除湿し、コンデンサで
再加熱して室内に吹き出す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のものでは、
室内への吹出風温度の制御は、コンプレッサの回転数を
インバータで制御して冷媒循環流量を増減させることに
より行われる。しかし、除湿モード時には、コンプレッ
サの回転数制御による冷媒循環流量の増減に伴って、エ
バポレータの吸熱量（空気冷却量）のみならずコンデン
サの放熱量（空気再加熱量）も増減してしまい、更に、
室外熱交換器の放熱量も外気温度等の環境条件によって
変動するため、これら３つの条件が複雑に絡み合って、
室内への吹出風温度を精度良く制御することができず、
除湿モード時の快適性を低下させてしまうという欠点が
ある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、除湿モード時の室内への吹出風
温度を精度良く制御することができる空調装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空調装置は、送風ダクト内にエバポレータ
を配置すると共に、このエバポレータの風下側にコンデ
ンサを配置し、更に、前記送風ダクトの外部に室外熱交
換器を配置し、これらエバポレータ，コンデンサ及び室
外熱交換器を連結する冷媒循環回路中に設けた弁を切り
替えて冷媒の循環経路を切り替えることにより運転モー
ドを冷房モード，暖房モード，除湿モードの間で切り替
えるようにしたものにおいて、前記送風ダクト内の前記
コンデンサの下流側を第１空気通路および第２空気通路
に仕切る仕切板と、前記第１空気通路の下流側に設けら
れた第１吹出口と、前記第２空気通路の下流側に設けら
れた第２吹出口と、前記第１吹出口を開閉する第１吹出
口開閉手段と、前記第２吹出口を開閉する第２吹出口開
閉手段と、前記エバポレータを通過して第１空気通路に
流入する風の一部を前記コンデンサの外側をバイパスさ
せるバイパス通風路と、前記コンデンサを通過する風量
と前記バイパス通風路を通過する風量との割合を可変す
る第１の風量割合可変手段と、前記コンデンサの下流側
部位に、前記第１空気通路と第２空気通路とを連通させ
る連通口と、この連通口を開閉して連通口を通過する風
量を可変する第２の風量割合可変手段と、外気温度等の
環境条件を検出する環境条件検出手段と、室内の空調状
態を設定値に維持するのに必要な室内への吹出温度を前
記環境条件を考慮して必要吹出風温度として演算する演
算手段と、除湿モードで且つ前記第１吹出口を開にする
と共に前記第２吹出口を閉にした状態で前記演算手段に
より演算された前記必要吹出風温度に応じて前記第１お
よび第２の風量割合可変手段を制御するものであって、
前記第１および第２の風量割合可変手段を共に全開にし
たときに得られる吹出風温度を基準温度としたときに、
前記必要吹出風温度が前記基準温度以上である場合に前
記第２の風量割合可変手段を全開にすると共に前記必要
吹出風温度の上昇に伴って前記バイパス通風路の通過風
量を絞るように前記第１の風量割合可変手段を制御し、
前記必要吹出風温度が前記基準温度以下の場合に前記第
１の風量割合可変手段を全開にすると共に前記必要吹出
風温度の低下に伴って前記連通口を絞るように前記第２
の風量割合可変手段を制御する制御手段とを備えた構成
としたものである。

【０００７】

【作用】除湿モード時には、冷媒をコンデンサ→室外熱
交換器→エバポレータの経路で循環させることで、エバ
ポレータを通過する風を冷却除湿し、コンデンサで再加
熱する。この際、第１の風量割合可変手段の開度を調整
することにより、エバポレータを通過して第１空気通路
に流れる風の一部は、コンデンサを通過せずにバイパス
通風路を流れ、コンデンサを通過して再加熱された風と
混合して、第１吹出口から室内に吹き出させることがで
きる。また、エバポレータを通過した風はコンデンサを
通過して第２空気通路に流れ、第２吹出口から吹き出さ
せたり、あるいは第２の風量割合可変手段の開度を調整
することにより連通口を通過させて第１空気通路に流入
させることができる。この除湿モード時には、外気温度
等の環境条件を環境条件検出手段により検出すると共
に、室内の空調状態を設定値に維持するのに必要な室内
への吹出風温度を前記環境条件を考慮して演算手段によ
り演算する。制御手段は、この除湿モードで且つ第１吹
出口を開にすると共に第２吹出口を閉にした状態で演算
手段により演算された必要吹出風温度に応じて第１およ
び第２の風量割合可変手段を制御する。この制御におい
ては、制御手段は、第１および第２の風量割合可変手段
を共に全開にしたときに得られる吹出風温度を基準温度
としたときに、必要吹出風温度がその基準温度以上であ
る場合には、第２の風量割合可変手段を全開にすると共
に必要吹出風温度の上昇に伴って前記バイパス通風路の
通過風量を絞るように第１の風量割合可変手段を制御す
る。また、必要吹出風温度が基準温度以下の場合には、
第１の風量割合可変手段を全開にすると共に必要吹出風
温度の低下に伴って連通口を絞るように第２の風量割合
可変手段を制御する。 この結果、コンデンサを通過する
風量とバイパス通風路を通過する風量との割合を可変し
て第１吹出口から室内への吹出風温度を演算値（目標
値）に合わせるように制御することができる。

【０００８】

【実施例】本発明を電気自動車の空調装置に適用した一
実施例について、図面を参照して説明する。まず、図１
に基づいて空調装置全体の概略構成を説明する。送風ケ
ース２１の風上側には、車室外の空気（外気）を吸入す
る外気吸入口２２と、車室内の空気（内気）を吸入する
２つの内気吸入口２３，２４が設けられている。一方の
内気吸入口２３と外気吸入口２２との中間部位には、内
外気ダンパ２５が設けられ、この内外気ダンパ２５の開
度をサーボモータ２６によって調整することにより、外
気吸入口２２と内気吸入口２３，２４から吸入する空気
の混合割合を可変して吸気温度を調整するようになって
いる。この内外気ダンパ２５の風下側と内気吸入口２４
の風下側には、それぞれブロワ２７，２８が設けられ、
これら両ブロワ２７，２８がブロワモータ２９の回転軸
に取り付けられている。このブロワモータ２９は、駆動
回路３０により駆動される。

【０００９】一方、ブロワ２７，２８の風下側にはエバ
ポレータ３１が配置され、このエバポレータ３１の風下
側は仕切板３２によって上下２つの通風路３３，３４に
仕切られている。これら２つの通風路３３，３４は第１
および第２空気通路として機能するものである。そし
て、下側の通風路３４にはコンデンサ３５が配置され、
このコンデンサ３５の上部が上側の通風路３３内に突出
されている。このコンデンサ３５の上方に形成されたバ
イパス通風路３３ａには、第１の風量割合可変手段とし
て機能するバイパス風量可変用のダンパ３６が配置さ
れ、このダンパ３６をサーボモータ３７によって駆動す
ることにより、コンデンサ３５をバイパスする風量を可
変するようになっている。

【００１０】また、コンデンサ３５の風下側の仕切板３
２に設けられた連通口３２ａには、連通用のダンパ３８
が第２の風量割合可変手段として配置され、このダンパ
３８をサーボモータ３９によって駆動することにより、
仕切板３２の連通口３２ａを通過する風量を可変して、
コンデンサ３５を通過する風量を可変するようになって
いる。

【００１１】上側の通風路３３の風下側には、デフ吹出
口４０とベント吹出通路４１が第１吹出口として設けら
れ、このベント吹出通路４１の風下側にはワイド吹出口
４２とスポット吹出口４３とが設けられている。この場
合、ワイド吹出口４２は、図２に示すように、運転席の
メータパネル４４の上方部と、助手席側のインストルメ
ントパネル４５との２箇所に横長な形状に形成され、こ
れら両ワイド吹出口４２から小風量（例えば２００ｍ^３
／ｈ，風速３ｍ／ｓｅｃ）の風を緩やかに吹き出すよう
になっている。一方、スポット吹出口４３は、インスト
ルメントパネル４５の中央部と左右両端部に合計４箇所
設けられ、これらのスポット吹出口４３から大風量（例
えば４００ｍ^３／ｈ，風速１０ｍ／ｓｅｃ）の風を吹き
出すようになっている。尚、小風量（ワイド吹出口４
２）と大風量（スポット吹出口４３）の切り替えは、ベ
ント吹出通路４１の出口側に設けられたスポット／ワイ
ド切替ダンパ４６（図１参照）をサーボモータ４７によ
って駆動することにより行われる。また、ベント吹出通
路４１の入口側とデフ吹出口４０にも、それぞれダンパ
４８，４９が設けられ、これら各ダンパ４８，４９がサ
ーボモータ５０，５１によって駆動されるようになって
いる。ここで、ダンパ４８は本発明でいうところの第１
吹出口開閉手段である。一方、下側の通風路３４の風下
側には、風を乗員の足元に向けて吹き出す足元吹出口５
２が第２吹出口として設けられ、この足元吹出口５２に
も、サーボモータ５３によって駆動されるダンパ５４が
第２吹出口開閉手段として設けられている。各ダンパ３
６，３８，４６，２５は、吹出モードに応じて下記の表
１のように作動される。

【００１２】

【表１】

【００１３】この表１において、「ＦＡＣＥ／スポッ
ト」モードでは、スポット吹出口４３から風を吹き出
し、「ＦＡＣＥ／ワイド」モードでは、ワイド吹出口４
２から風を吹き出し、「Ｂ／Ｌ」モードでは、ワイド吹
出口４２と足元吹出口５２の双方から風を吹き出し、
「ＦＯＯＴ」モードでは、足元吹出口５２とデフ吹出口
４０とから８０：２０の割合で風を吹き出し、「ＦＯＯ
Ｔ／ＤＥＦ」モードでは、足元吹出口５２とデフ吹出口
４０とから５０：５０の割合で風を吹き出し、「ＤＥ
Ｆ」モードでは、デフ吹出口４０から風を吹き出すよう
に、各ダンパ４６，４８，４９，５４が切り替えられ
る。尚、内外気ダンパ２５の開度は後述するようにして
リニア（直線的）に制御されるが、除湿時には内気吸入
口２３を全閉して外気吸入口２２から外気を導入する外
気導入モードとなる。

【００１４】一方、前述したエバポレータ３１とコンデ
ンサ３５は、ヒートポンプ兼用の冷凍サイクル５５の構
成要素となっている。この冷凍サイクル５５は、コンプ
レッサ５６，四方切替弁５７，室外熱交換器５８，逆止
弁５９，６０，キャピラリー６１，電磁弁６２，６３，
６４，減圧弁６５，アキュムレータ９０，エバポレータ
３１及びコンデンサ３５を配管で接続して構成されてい
る。各電磁弁６２，６３，６４と四方切替弁５７は、冷
凍サイクル５５の運転モードに応じて下記の表２のよう
に切り替えられる。

【００１５】

【表２】

【００１６】この表２から明らかなように、冷房モード
では、四方切替弁５７が図１に点線で示す位置（オン位
置）に切り替えられて、コンプレッサ５６の吐出口５６
ａから吐出された冷媒が、逆止弁５９→室外熱交換器５
８→キャピラリー６１→エバポレータ３１→アキュムレ
ータ９０→コンプレッサ５６の吸入口５６ｂの経路で循
環する。これにより、コンプレッサ５６の吐出口５６ａ
から吐出された高温ガス冷媒が室外熱交換器５８で放熱
して液化し、この液冷媒がエバポレータ３１で蒸発する
ことにより、エバポレータ３１を通過する風が冷却され
る。一方、暖房モードでは、四方切替弁５７が図１に実
線で示す位置（オフ位置）に切り替えられて、コンプレ
ッサ５６の吐出口５６ａから吐出された冷媒が、コンデ
ンサ３５→減圧弁６５→逆止弁６０→室外熱交換器５８
→電磁弁６２→アキュムレータ９０→コンプレッサ５６
の吸入口５６ｂの経路で循環する。これにより、コンプ
レッサ５６の吐出口５６ａから吐出された高温ガス冷媒
がコンデンサ３５で放熱して液化し、この放熱によりコ
ンデンサ３５を通過する風が暖められる。また、除霜モ
ードでは、四方切替弁５７が図１に実線で示す位置で、
電磁弁６３が開放され、コンプレッサ５６の吐出口５６
ａから吐出された高温ガス冷媒がコンデンサ３５と電磁
弁６３を経由して室外熱交換器５８にも供給され、室外
熱交換器５８の表面に付着している霜を取り除く。

【００１７】更に、高温除湿モードでは、四方切替弁５
７が図１に実線で示す位置で、電磁弁６３が閉鎖されて
電磁弁６４が開放される。これにより、冷媒の流通経路
が、コンデンサ３５→減圧弁６５→室外熱交換器５８→
電磁弁６４→エバポレータ３１となり、コンデンサ３５
から室外熱交換器５８へ至る冷媒流路中の流路抵抗が
“大”に切り替えられると共に、室外熱交換器５８から
エバポレータ３１へ至る冷媒流路中の流路抵抗が“小”
に切り替えられる。これにより、室外熱交換器５８をエ
バポレータ３１と共に蒸発器として作用させ、エバポレ
ータ３１への液冷媒の流入量を減少させて、このエバポ
レータ３１の吸熱量を低下させると同時にコンデンサ３
５の放熱量を増加させることで、高温気味の除湿を行
う。

【００１８】一方、低温除湿モードでは、四方切替弁５
７が図１に実線で示す位置で、電磁弁６３が開放されて
電磁弁６４が閉鎖される。これにより、冷媒の流通経路
が、コンデンサ３５→電磁弁６３→室外熱交換器５８→
キャピラリー６１→エバポレータ３１となり、コンデン
サ３５から室外熱交換器５８へ至る冷媒流路中の流路抵
抗が“小”に切り替えられると共に、室外熱交換器５８
からエバポレータ３１へ至る冷媒流路中の流路抵抗が
“大”に切り替えられる。これにより、室外熱交換器５
８をコンデンサ３５と共に凝縮器として作用させ、コン
デンサ３５と室外熱交換器５８の双方で液化された冷媒
をエバポレータ３１に供給して、エバポレータ３１への
液冷媒の流入量を増加させ、このエバポレータ３１の吸
熱量を増大させると同時に、コンデンサ３５の放熱量を
低下させることで、低温気味の除湿を行う。

【００１９】尚、室外熱交換器５８には、強制冷却用の
室外ファン８９が設けられ、この室外ファン８９のファ
ンモータ８９ａは、図４に示すように、冷凍サイクル５
５の運転モードと後述する各種センサの出力データによ
り高速回転“Ｈｉ”，低速回転“Ｌｏ”，停止“ＯＦ
Ｆ”に切り替えられるようになっている。例えば、冷房
モードでは、外気温度センサ７８により検出された外気
温度Ｔamが２５℃以上で“Ｈｉ”となり、２２℃以下で
“Ｌｏ”となる。一方、暖房モードでは、外気温度Ｔam
が１３℃以下で“Ｈｉ”となり、１６℃以上で“Ｌｏ”
となる。また、高温除湿モードでは、後述する吹出風温
度ＴAOとコンデンサ３５通過直後の風温度（以下「コン
デンサ後側温度」という）Ｔc との温度差［ＴAO−Ｔc
］が０℃以下で停止“ＯＦＦ”となり、２℃以上で
“Ｈｉ”となり、１℃→２℃と１℃→０℃の範囲で“Ｌ
ｏ”となる。一方、低温除湿モードでは、冷媒吐出圧力
センサ８８により検出されたコンプレッサ５６の冷媒吐
出圧力Ｐr ，コンデンサ後側温度Ｔc ，ＴAO−Ｔc によ
り、Ｈｉ＞Ｌｏ＞ＯＦＦの優先順位で決定される。例え
ば、冷媒吐出圧力Ｐr が１９ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ以上であ
れば、Ｔc ，ＴAO−Ｔc がどんな値であろうとも、常に
“Ｈｉ”となり、同様に、ＴAO−Ｔc が−２℃以下であ
れば、仮に、冷媒吐出圧力Ｐr が１９ｋｇ／ｃｍ2 Ｇよ
りも低くても、常に、“Ｈｉ”となる。

【００２０】一方、冷凍サイクル５５のコンプレッサ５
６を駆動するモータ６６は、インバータ６７によって回
転数がコントロールされる。このインバータ６７，サー
ボモータ２６，３７，３９，４７，５０，５１，５３，
室外ファン８９のファンモータ８９ａ及びブロワモータ
２９の駆動回路３０は、空調制御回路（以下「ＥＣＵ」
という）６８によって制御される。このＥＣＵ６８は、
マイクロコンピュータを主体として構成され、ＣＰＵ６
９，各種データ等を一時的に記憶するＲＡＭ７０，図５
の制御プログラム等が記憶されているＲＯＭ７１，入力
データをディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器７２，Ｉ
／Ｏ部７３，数ＭＨｚの基準信号を発生する水晶振動子
７４等を備え、バッテリ７５からイグニッションスイッ
チ７６を介して電源が供給される。

【００２１】このＥＣＵ６８は、環境条件である内気温
度Ｔr ，外気温度Ｔam，日射量Ｔsを検出する環境条件
検出手段たる内気温度センサ７７，外気温度センサ７８
及び日射センサ７９からの出力信号をＡ／Ｄ変換器７２
を介して読み込む。更に、このＥＣＵ６８は、エバポレ
ータ３１通過直後の冷風温度（以下「エバポレータ後側
温度」という）Ｔe を検出するエバポレータ後側温度セ
ンサ８０，コンデンサ後側温度Ｔc を検出するコンデン
サ後側温度センサ８１，コンプレッサ５６の冷媒吐出圧
力Ｐr を検出する冷媒吐出圧力センサ８８，制御目標と
なる設定温感Ｓset を乗員が手動設定するための温感設
定器８２からの出力信号をＡ／Ｄ変換器７２を介して読
み込む。

【００２２】上述した温感設定器８２は、涼しめキー８
２ａと暖かめキー８２ｂとを備え、図２に示すように、
インストルメントパネル４５の中央部に配置されたエア
コンコントロールパネル８３に設けられている。このエ
アコンコントロールパネル８３には、図３に示すよう
に、温感設定器８２の上方に複数の発光素子８４ｎを横
一列に配列した温感表示部８４が設けられている。この
温感表示部８４は涼しめキー８２ａと暖かめキー８２ｂ
により入力された設定温感Ｓset を表示するものであ
る。この設定温感Ｓset は、平均的な温度２５℃を基準
にしてどの程度涼しくするか又は暖かくするかを示す指
標であり［図６（ａ）参照］、各キー８２ａ，８２ｂを
操作する前の状態では、温感表示部８４の中央の発光素
子８４ｎを点灯させ、涼しめキー８２ａを１回押すごと
に、設定温感Ｓset を１ランクずつ低下させて点灯位置
を１つずつ左側にずらし、暖かめキー８２ｂを１回押す
ごとに、設定温感Ｓset を１ランクずつ上昇させて点灯
位置を１つずつ右側にずらすようになっている。この
他、エアコンコントロールパネル８３には、エアコンオ
ンオフスイッチ８５，リアデフォッガスイッチ８６，フ
ロントデフロスタスイッチ８７及び除湿スイッチ９０が
設けられている。

【００２３】一方、ＥＣＵ６８は、図５の制御プログラ
ムを実行することにより、車室内の空調状態を設定温感
Ｓset に維持するのに必要な車室内への吹出熱量ＱAO
（吹出風温度ＴAO）を内気温度Ｔr ，外気温度Ｔam，日
射量Ｔs を考慮して演算する演算手段として機能すると
共に、除湿モード時にエバポレータ後側温度センサ８０
とコンデンサ後側温度センサ８１の出力信号に基づいて
ダンパ３６，３８の動作を制御することによりコンデン
サ３５を通過する風量とバイパスする風量との割合を可
変して車室内への吹出熱量（吹出風温度）を演算値ＱAO
（ＴAO）に合わせるように制御する制御手段としても機
能する。

【００２４】以下、このＥＣＵ６８による制御内容を図
５のフローチャートに従って説明する。まず、ステップ
１００で、以降の演算処理に使用するカウンタやフラグ
を初期設定する初期化処理を実行した後、ステップ１１
０に移行して、温感設定器８２の操作により入力された
設定温感Ｓset を読み込むと共に、内気温度センサ７
７，外気温度センサ７８，日射センサ７９，エバポレー
タ後側温度センサ８０及びコンデンサ後側温度センサ８
１により検出された内気温度Ｔr ，外気温度Ｔam，日射
量Ｔs ，エバポレータ後側温度Ｔe 及びコンデンサ後側
温度Ｔc の各データを読み込む。

【００２５】次いで、ステップ１２０に移行して、設定
温感Ｓset ，外気温度Ｔam及び日射量Ｔs から設定温度
Ｔset を次の（１）式により求める。 Ｔset ＝ｆ（Ｓset ，Ｔam，Ｔs ） ＝Ｔset ’＋ΔＴam＋ΔＴs ……（１） ここで、Ｔset ’＝２５＋０．４Ｓset ……図６（ａ）参照 ΔＴam＝（１０−Ｔam）／２０ ……図６（ｂ）参照 ΔＴs ＝−Ｔs ／１０００ ……図６（ｃ）参照

【００２６】以上のようにして、設定温度Ｔset を算出
した後、ステップ１３０に移行して車室内を設定温度Ｔ
set に維持するために必要な吹出熱量ＱAOを次の（２）
式により算出する。 ＱAO＝Ｋ1 ×Ｔset −Ｋ2 ×Ｔr −Ｋ3 ×Ｔam−Ｋ4 ×Ｔs ＋Ｃ ……（２） ここで、Ｋ1,Ｋ2,Ｋ3,Ｋ4 は係数、Ｃは定数である。

【００２７】上記（２）式により必要吹出熱量ＱAOを算
出した後、ステップ１４０に移行して、その時点の空調
状態が定常状態であるか過渡状態であるかを次のように
して判断する。まず、設定温度Ｔset と内気温度Ｔr と
の温度差｜Ｔset −Ｔr ｜を算出し、この｜Ｔset −Ｔ
r ｜が所定値δ（例えばδ＝３℃）以下であるか否かを
判断し、｜Ｔset −Ｔr ｜≦δであれば定常状態と判断
し、｜Ｔset −Ｔr ｜＞δであれば過渡状態と判断する
ものである。

【００２８】定常状態のときには、ステップ１４１に移
行し、図７に示されている定常時の必要吹出熱量ＱAOに
対する風量特性から風量ＶB を求めて、この風量ＶB を
吹出風量ＶAOとする。更に、図７に示されている定常時
の必要吹出熱量ＱAOに対する温度特性から吹出風温度Ｔ
AOを求める（ステップ１４２）。

【００２９】一方、前述したステップ１４０で過渡状態
と判断された場合には、ステップ１４３に移行して、吹
出風量ＶAOを次の（３）式により算出する。 ＶAO＝ＶB ＋ΔＶ ……（３） ここで、ＶB は、図７に示されている定常時の必要吹出
熱量ＱAOに対する風量特性から求められる。また、ΔＶ
は補正風量であり、図８に示されているＴr −Ｔset に
対する補正風量特性から求められる。

【００３０】上記（３）式により吹出風量ＶAOを算出し
た後、ステップ１４４に移行して、過渡時の吹出風温度
ＴAOを次の（４）式により算出する。 ＴAO＝ＱAO／（Ｃp ・γ・ＶAO）＋Ｔr ＝３．５７×ＱAO／ＶAO＋Ｔr ……（４） ［Ｃp ：空気の比熱、γ：空気の比重（２５℃）］

【００３１】一方、前述したステップ１４２又はステッ
プ１４４の処理を終了すると、ステップ１５０に移行
し、除湿モードの運転を行うか否かを判定する。この除
湿モードの運転を行う条件は、除湿スイッチ９０がオ
ンであること、ＴAO＞Ｔo （例えばＴo ＝５℃）であ
ることの２条件を満たすことであり、この２条件が満た
されれば、ステップ１５０の判断が「ＹＥＳ」となっ
て、ステップ２００に移行する。尚、の条件は、ＴAO
≦５℃のときには冷房モードで十分に除湿可能であるた
めである。

【００３２】上記２条件がいずれか一方でも満たされな
い場合には、ステップ１５０の判断が「ＮＯ」となっ
て、ステップ１６０に移行し、内気吸入口２３，２４と
外気吸入口２２から吸入される空気の温度（以下「吸気
温度」という）Ｔinと吹出風温度ＴAOとの温度差を小さ
くするように内外気ダンパ２５の開度を次のようにして
算出する。一般に、吸気温度Ｔinは次の（５）式により
求められる。 Ｔin＝α・Ｔam＋（１−α）・Ｔr ……（５） （α：外気の混合割合） この関係を利用して、まず、完全内気時（α＝０）の吹
出風温度ＴAOと吸気温度Ｔin（＝Ｔr ）との温度差の絶
対値Ｔdiを次の（６）式により算出する。 Ｔdi＝｜ＴAO−Ｔr ｜ ……（６） 次いで、外気最大取り入れ時（αが最大）の吹出風温度
ＴAOと吸気温度Ｔinとの温度差の絶対値Ｔdoを次の
（７）式により算出する。 Ｔdo＝｜ＴAO−｛α・Ｔam＋（１−α）・Ｔr ｝｜ ……（７） この後、ＴdiとＴdoとを比較してその大小を判断し、Ｔ
di≦Ｔdoであれば内気モード（α＝０）とし、内外気ダ
ンパ２５により外気吸入口２２を全閉する。

【００３３】一方、Ｔdi＞Ｔdoであれば外気モードと
し、外気の混合割合ｘを次の（８）式により算出する。 ｘ＝（ＴAO−Ｔr ）／（Ｔam−Ｔr ） ……（８） この（８）式により算出したｘが、外気最大取り入れ時
のαの値（αmax ）と内気モード時のαの値（α＝０）
との範囲内にあるとき、即ち０≦ｘ≦αmax のときに
は、このｘを目標外気混合割合とし、この目標外気混合
割合ｘを実現するように内外気ダンパ２５の開度をリニ
ア（直線的）に可変する内外気併用モードとなる。

【００３４】前述したステップ１６０で内外気ダンパ２
５の開度を算出し終えると、ステップ１７０に移行し
て、冷凍サイクル５５の運転モードを冷房・暖房のいず
れのモードにするかを次のようにして判定する。まず、
前述した（５）式により吸気温度Ｔinを算出する。この
場合、外気の混合割合αとして前述したステップ１６０
で算出されたｘを用いて、吸気温度Ｔinを算出する。次
いで、吹出風温度ＴAOと吸気温度Ｔinとの温度差ＴM を
次の（９）式により算出する。 ＴM ＝ＴAO−Ｔin ……（９） そして、ＴM ≧＋θ（例えばθ＝２℃）のときには暖房
モードとし、ＴM ≦−θのときには冷房モードとし、−
θ＜ＴM ＜＋θのときには冷凍サイクル５５のコンプレ
ッサ５６を停止する。

【００３５】このようにして冷凍サイクル５５の運転モ
ードを判定した後、ステップ１８０に移行し、吹出風温
度ＴAOと吹出風量ＶAOに基づいて、各ダンパ３６，３
８，４６，４８，４９，５４の開度を決定し、吹出モー
ドを「ＦＡＣＥ（スポット）」，「ＦＡＣＥ（ワイ
ド）」，「Ｂ／Ｌ」，「ＦＯＯＴ」，「ＦＯＯＴ／ＤＥ
Ｆ」，「ＤＥＦ」のいずれかに決定する。この吹出モー
ドの詳細は、前掲した表１に表されている。

【００３６】以上のようにして決定された各種の制御デ
ータを各機器へ出力し（ステップ１９０）、以後、前述
したステップ１１０に戻って処理を繰り返すことによ
り、空調運転を制御する。この際、ステップ１４１，１
４３で求めた吹出風量ＶAOを実現するために、ブロワモ
ータ２９に印加するブロワ電圧は、図９の電圧特性によ
り吹出モードに応じて決定される。

【００３７】この場合、車室内を設定温度Ｔset に維持
するのに必要な吹出風温度ＴAOを内気と外気の混合によ
り作り出せるときには、冷凍サイクル５５のコンプレッ
サ５６を停止する。一方、内外気のみでは必要な吹出風
温度ＴAOを作り出せないときには、インバータ６７によ
りコンプレッサ５６を駆動し、ステップ１６０で決定し
た運転モードで冷凍サイクル５５を運転する。この際、
冷房モードでは、エバポレータ後側温度センサ８０によ
り検出されたエバポレータ後側温度Ｔe を対象にしてＰ
Ｉ制御又はファジィ制御によりフィードバック制御し、
また、暖房モードでは、コンデンサ後側温度センサ８１
により検出されたコンデンサ後側温度Ｔc を対象にして
ＰＩ制御又はファジィ制御によりフィードバック制御す
る。

【００３８】ＰＩ制御を行う場合には、まず、次の（１
０）式により温度偏差Ｅn を算出する。 Ｅn ＝ＴAOn −Ｔn ……（１０） ここで、各変数の添字n は、ｎ番目のサンプル値である
ことを示し、ＴAOn はステップ１４２，１４４で求めた
吹出風温度を示し、Ｔn は、冷房モードではエバポレー
タ後側温度Ｔe 、暖房モードではコンデンサ後側温度Ｔ
c を示す。

【００３９】次いで、インバータ６７の周波数変化量Ｄ
ｆn を次の（１１）式により算出する。 Ｄｆn ＝Ｋp ｛（Ｅn −Ｅn-1 ）＋ｔ／ＴI ・Ｅn ｝ ……（１１） ここで、Ｋp は比例ゲイン、ｔはサンプルタイム、ＴI
は積分時間である。この周波数変化量Ｄｆn からインバ
ータ６７の目標周波数ｆn を次の（１２）式により算出
する。 ｆn ＝ｆn-1 ＋Ｄｆn ……（１２） この目標周波数ｆn をインバータ６７に出力してコンプ
レッサ５６の回転数を制御するものである。

【００４０】一方、前述したステップ１５０で、除湿モ
ードの運転を行うと判定された場合、即ち、除湿スイ
ッチ９０がオンであること、ＴAO＞Ｔo （例えばＴo
＝５℃）であることの２条件を満たす場合には、ステッ
プ２００に移行し、内外気ダンパ２５を外気導入モード
（内気吸入口２３を全閉して外気吸入口２２から外気を
導入するモード）に切り替える。この後、ステップ２１
０に移行し、吸気温度Ｔinを次の（１３）式により算出
する。 Ｔin＝αo ・Ｔam＋（１−αo ）・Ｔr ……（１３） （αo ：外気導入モード時の外気の混合割合） 次いで、ステップ２２０に進み、上記（５）式により算
出された吸気温度Ｔinと吹出風温度ＴAOとの温度差Ｔin
−ＴAOに基づいて、除湿モードを図１０に示すように低
温除湿モードと高温除湿モードのいずれに切り替えるる
かを判定する。これら両除湿モードともに、エバポレー
タ後側温度Ｔe ＝ＴHC（例えばＴHC＝５℃）となるよう
に、コンプレッサ５６の回転数がインバータ６７により
制御される。

【００４１】このようにして除湿モードを判定した後、
ステップ２３０に移行し、吹出風温度ＴAOと吹出風量Ｖ
AOに基づいて、各ダンパ４６，４８，４９，５４の開度
を決定し、吹出モードを「ＦＡＣＥ（スポット）」，
「ＦＡＣＥ（ワイド）」，「Ｂ／Ｌ」，「ＦＯＯＴ」，
「ＦＯＯＴ／ＤＥＦ」，「ＤＥＦ」のいずれにするかを
決定する。この吹出モードの詳細は、前掲した表１に表
されている。

【００４２】次いで、ステップ２４０に進み、ダンパ３
６，３８の開度を次のようにして算出する。このダンパ
３６，３８の開度は、ＦＡＣＥモードの時と、それ以外
の時とでは異なる。

【００４３】ＦＡＣＥモード以外の時には、連通用のダ
ンパ３８を全閉とすると共に、バイパス風量可変用のダ
ンパ３６の開度ＳＷ36を、吹出風温度ＴAO，コンデンサ
後側温度Ｔc 及びエバポレータ後側温度Ｔe に基づいて
次の（１４）式により算出する。

【００４４】

【数１】 この（１４）式により算出されたダンパ開度ＳＷ36は、
図１１に示すように吹出風温度ＴAOが低下するに従っ
て、開度が大きくなる。ちなみに、従来は、コンデンサ
後側温度Ｔc の風が車室内にそのまま吹き出されてい
た。

【００４５】一方、ＦＡＣＥモードの時には、次のよう
にして制御される。なお、このＦＡＣＥモードの場合に
は、バイパス風量可変用のダンパ３６および連通用のダ
ンパ３８を共に全開にしたときに得られる吹出風温度を
基準温度とし、この基準温度に対して演算により得られ
た必要な吹出風温度ＴAOが大きい場合(i) と小さい場合
(ii)とに分けて制御する。また、この基準温度の値は、
上述した式（１４）において、バイパス風量可変用のダ
ンパ３６を全開にした場合の条件であるＳＷ36＝１００
とおいたとき、つまりダンパ３６およびダンパ３８を共
に全開とした場合のＴAOの値［＝（ψ1 Ｔe ＋Ｔc ）／
（ψ1 ＋１）］となる。 (i) ＴAO≧（ψ1 Ｔe ＋Ｔc ）／（ψ1 ＋１）の場合 連通用のダンパ３８を全開とすると共に、バイパス風量
可変用のダンパ３６の開度ＳＷ36を、吹出風温度ＴAO，
コンデンサ後側温度Ｔc 及びエバポレータ後側温度Ｔe
に基づいて前述した（１４）式により算出する。従っ
て、この場合のダンパ開度ＳＷ36も、図１１に示すよう
に吹出風温度ＴAOが低下するに従って、開度が大きくな
る。

【００４６】 (ii)ＴAO＜（ψ1 Ｔe ＋Ｔc ）／（ψ1 ＋１）の場合 バイパス風量可変用のダンパ３６の開度ＳＷ36を全開
（ＳＷ36＝１００）とすると共に、連通用のダンパ３８
の開度ＳＷ38を、吹出風温度ＴAO，コンデンサ後側温度
Ｔc 及びエバポレータ後側温度Ｔe に基づいて次の（１
５）式により算出する。

【００４７】

【数２】 この（１５）式により算出されたダンパ開度ＳＷ38は、
図１２に示すように吹出風温度ＴAOが低下するに従っ
て、開度が小さくなる。

【００４８】以上のようにして決定された各種の制御デ
ータを各機器へ出力し（ステップ２５０）、以後、前述
したステップ１１０に戻って処理を繰り返すことによ
り、空調運転を制御する。

【００４９】以上説明した本実施例の制御を図１３に基
づいて説明する。この図は、除湿モード時にＦＡＣＥモ
ードで運転した場合のコンプレッサ５６の回転数とエバ
ポレータ後側温度Ｔe ，ダンパ開度ＳＷ36，ＳＷ38との
関係を示したものである。この図で、例えば、Ｔe ＝Ｔ
eFとなるように、コンプレッサ５６の回転数をＦに制御
した場合、従来は、ＦＡＣＥ吹出口４１から吹き出す風
の温度（以下「ＦＡＣＥ吹出風温度」という）ＴF がコ
ンデンサ後側温度Ｔc と同じになってしまい、ＦＡＣＥ
吹出風温度ＴF が目標となる吹出風温度ＴAOと異なって
しまう。

【００５０】これに対し、本実施例の制御によれば、目
標となる吹出風温度ＴAOが例えば図１３のＴAOF1である
ときには、ＴAOF1≧（ψ1 Ｔe ＋Ｔc ）／（ψ1 ＋１）
であるので、ダンパ３８の開度ＳＷ38を全開（１００
％）にすると共に、ダンパ３６の開度ＳＷ36を前述した
（１４）式により算出して、ＳＷ36＝５８％とする。こ
れにより、コンデンサ３５を通過する風量とバイパス風
量との割合を適正に調節して、ＦＡＣＥ吹出風温度ＴF
を目標となる吹出風温度ＴAO（＝ＴAOF1）に一致させ
る。

【００５１】また、目標となる吹出風温度ＴAOが例えば
図１３のＴAOF2（低温）であるときには、ＴAOF2＜（ψ
1 Ｔe ＋Ｔc ）／（ψ1 ＋１）であるので、ダンパ３６
の開度ＳＷ36を全開（１００％）にすると共に、ダンパ
３８の開度ＳＷ38を前述した（１５）式により算出して
ＳＷ38＝３４％とする。このダンパ３８の開度ＳＷ38を
小さくするに従って、コンデンサ３５を通過する風量が
減少して、バイパス風量が増加するようになるので、ダ
ンパ３８の開度ＳＷ38を調節することによって、コンデ
ンサ３５を通過する風量とバイパス風量との割合を調節
することができ、ＦＡＣＥ吹出風温度ＴF を目標となる
吹出風温度ＴAO（＝ＴAOF2）に一致させることができ
る。

【００５２】尚、本実施例では、大風量のときにスポッ
ト吹出口４３から風を強く吹き出し、小風量のときにワ
イド吹出口４２から風を緩やかに吹き出すようになって
いるが、これら両吹出口４２，４３の双方から同時に風
を吹き出すようにしても良い。勿論、スポット／ワイド
の切り替えのない構成としても良く、この場合には、ス
ポット／ワイド切替ダンパ４６が不要となる。

【００５３】

【００５４】また、本実施例では、除湿モードを低温除
湿モードと高温除湿モードとの間で切り替えるようにし
たが、除湿モードを低温／高温の切り替えのない単一モ
ードとしても良い。また、本実施例では、エバポレータ
３１とコンデンサ３５のそれぞれの吹出風温度Ｔe ，Ｔ
c を温度センサ８０，８１で検出するようにしたが、こ
れら各吹出風温度Ｔe ，Ｔc を反映した物理量（例えば
冷媒圧力）を検出するようにしても良い。

【００５５】その他、本発明は、送風関係の構成や冷凍
サイクル５５の構成を適宜変更しても良い等、種々変更
して実施できることは言うまでもない。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、室内の空調状態を設定値に維持するのに必要
な室内への吹出温度を環境条件を考慮して必要吹出風温
度として演算し、第１および第２の風量割合可変手段を
開状態として得られる吹出風温度を基準温度として必要
吹出風温度がその基準温度以上であるか以下であるかに
応じて第１および第２の風量割合可変手段の動作を制御
することで、コンデンサを通過する風量とバイパスする
風量との割合を可変して室内への吹出風温度を演算値
（目標値）に合わせるように制御するので、従来困難で
あった除湿モード時の吹出風温度制御を精度良く行うこ
とができて、除湿モード時の快適性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す空調装置全体の概略
構成図

【図２】自動車のインストルメントパネル部分の正面図

【図３】エアコンコントロールパネルの正面図

【図４】冷凍サイクルの運転モードと室外ファンの運転
モードとの関係を示す図

【図５】制御プログラムを示すフローチャート

【図６】（ａ）は設定温感Ｓset とＴset ’との関係を
示す図、（ｂ）は外気温度ＴamとΔＴamとの関係を示す
図、（ｃ）は日射量Ｔs とΔＴs との関係を示す図

【図７】定常時の風量・温度特性を示す図

【図８】Ｔr −Ｔset と補正風量ΔＶとの関係を示す図

【図９】吹出風量ＶAOとブロワ電圧との関係を示す図

【図１０】低温除湿モードと高温除湿モードの切替条件
を示す図

【図１１】バイパス風量可変用のダンパの開度ＳＷ36と
吹出風温度ＴAOとの関係を示す図

【図１２】連通用のダンパの開度ＳＷ38と吹出風温度Ｔ
AOとの関係を示す図

【図１３】除湿モード時にＦＡＣＥモードで運転した場
合のコンプレッサ回転数とエバポレータ後側温度Ｔe ，
ダンパ開度ＳＷ36，ＳＷ38との関係を示す図

【符号の説明】

２２…外気吸入口、２３，２４…内気吸入口、２５…内
外気ダンパ、３１…エバポレータ、３２…仕切板、３２
ａ…連通口…３３…上側の通風路（第１空気通路）、３
３ａ…バイパス通風路、３４…下側の通風路（第２空気
通路）、３５…コンデンサ、３６…バイパス風量可変用
のダンパ（第１の風量割合可変手段）、３８…連通用の
ダンパ（第２の風量割合可変手段）、４８…ダンパ（第
１吹出口開閉手段）、５４…ダンパ（第２吹出口開閉手
段）、５５…冷凍サイクル、５６…コンプレッサ、５７
…四方切替弁、５８…室外熱交換器、６１…キャピラ
リ、６２〜６４…電磁弁、６５…減圧弁、６７…インバ
ータ、６８…ＥＣＵ（演算手段，制御手段）、７７…内
気温度センサ（環境条件検出手段）、７８…外気温度セ
ンサ（環境条件検出手段）、７９…日射センサ（環境条
件検出手段）、８０…エバポレータ後側温度センサ、８
１…コンデンサ後側温度センサ、８２…温感設定器、８
２ａ…涼しめキー、８２ｂ…暖かめキー、８４…温感表
示部、８８…冷媒圧力センサ、８９…室外ファン、９０
…除湿スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−152915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−125915（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 101

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風ダクト内にエバポレータを配置する
   と共に、このエバポレータの風下側にコンデンサを配置
   し、更に、前記送風ダクトの外部に室外熱交換器を配置
   し、これらエバポレータ，コンデンサ及び室外熱交換器
   を連結する冷媒循環回路中に設けた弁を切り替えて冷媒
   の循環経路を切り替えることにより運転モードを冷房モ
   ード，暖房モード，除湿モードの間で切り替えるように
   した空調装置において、前記送風ダクト内の前記コンデンサの下流側を第１空気
   通路および第２空気通路に仕切る仕切板と、 前記第１空気通路の下流側に設けられた第１吹出口と、 前記第２空気通路の下流側に設けられた第２吹出口と、 前記第１吹出口を開閉する第１吹出口開閉手段と、 前記第２吹出口を開閉する第２吹出口開閉手段と、 前記エバポレータを通過して第１空気通路に流入する風
   の一部を前記コンデンサの外側をバイパスさせるバイパ
   ス通風路と、 前記コンデンサを通過する風量と前記バイパス通風路を
   通過する風量との割合を可変する第１の風量割合可変手
   段と、前記コンデンサの下流側部位に、前記第１空気通路と第
   ２空気通路とを連通させる連通口と、 この連通口を開閉して連通口を通過する風量を可変する
   第２の風量割合可変手段と、 外気温度等の環境条件を検出する環境条件検出手段と、 室内の空調状態を設定値に維持するのに必要な室内への
   吹出温度を前記環境条件を考慮して必要吹出風温度とし
   て演算する演算手段と、 除湿モードで且つ前記第１吹出口を開にすると共に前記
   第２吹出口を閉にした状態で前記演算手段により演算さ
   れた前記必要吹出風温度に応じて前記第１および第２の
   風量割合可変手段を制御するものであって、前記第１お
   よび第２の風量割合可変手段を共に全開にしたときに得
   られる吹出風温度を基準温度としたときに、前記必要吹
   出風温度が前記基準温度以上である場合に前記第２の風
   量割合可 変手段を全開にすると共に前記必要吹出風温度
   の上昇に伴って前記バイパス通風路の通過風量を絞るよ
   うに前記第１の風量割合可変手段を制御し、前記必要吹
   出風温度が前記基準温度以下の場合に前記第１の風量割
   合可変手段を全開にすると共に前記必要吹出風温度の低
   下に伴って前記連通口を絞るように前記第２の風量割合
   可変手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
   る空調装置。