JP3119032B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気調和装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用空気調和装置は、車室内を
設定温度に保つために、冷媒蒸発器で冷却された空気温
度を温度センサによって検出し、その温度センサの検出
値に基づいて冷媒圧縮機のオンオフ制御が行われてい
る。しかし、車室内への吹出空気温度が同じでも、冷媒
蒸発器の通過直後の吹出空気温度（冷媒蒸発器で冷却さ
れた空気温度）が異なると、車室内へ吹き出される吹出
空気の相対湿度も異なるため、湿度の高低に応じて乗員
の温熱感が左右されることになる。つまり、人間の温熱
感は、湿度が高い程蒸し暑く感じるため、車室内への吹
出空気の温度が同じでも、冷媒蒸発器の通過直後の吹出
空気温度が低いほど冷たく感じることになる。そこで、
乗員の温熱感を一定に保つために、車室内への吹出温度
を湿度によって補正する技術が公知である（特開昭５７
−１３９２４０号公報、特開昭６４−１１１１４７号公
報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、湿度によっ
て吹出温度を補正する従来技術では、湿度を検出するた
めの湿度センサを用いる必要があることから装置全体の
コストが高くなるという課題を有していた。本発明は、
上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、コス
トの上昇を伴うことなく、乗員の温熱感を一定に保つこ
とのできる車両用空気調和装置の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、図１０に示すように、車室内へ供給される
空気を冷却する冷房用熱交換器１００と、前記車室内へ
吹き出される空気の熱量を可変する熱量可変手段１１０
と、前記冷房用熱交換器１００の通過直後の吹出空気温
度あるいはその吹出空気温度に相当する物理量を検出す
る物理量検出手段１２０と、車両の環境条件を検出する
環境条件検出手段１３０と、前記車室内の温度を設定す
る温度設定手段１４０と、前記環境条件検出手段１３０
によって検出された環境条件および前記温度設定手段１
４０によって設定された設定温度に基づいて、前記車室
内へ吹き出される空気の熱量を算出する吹出空気熱量算
出手段１５０と、前記物理量検出手段１２０によって検
出された吹出空気温度が高くなる程、あるいはその吹出
空気温度に相当する物理量が大きくなる程、前記吹出空
気熱量算出手段１５０によって算出された熱量を小さく
補正する熱量補正手段１６０と、この熱量補正手段１６
０によって補正された熱量に基づいて前記熱量可変手段
１１０を制御する制御手段１７０とを備えた技術的手段
を採用する。

【０００５】

【作用】上記構成より成る本発明の車両用空気調和装置
は、冷房用熱交換器の通過直後の吹出空気温度が高くな
る程、あるいはその吹出空気温度に相当する物理量が大
きくなる程、車室内へ吹き出される空気の熱量が小さく
なるように補正される。つまり、車室内への吹出空気の
温度が低減される。車室内へ吹き出される空気は、冷房
用熱交換器で除湿冷却された空気の温度が異なると、車
室内への吹出温度が同じでも湿度が異なり、冷房用熱交
換器の通過直後の吹出空気温度が高くなる程、吹出空気
の湿度も高くなる。従って、人間の温熱感は、湿度が高
いほど蒸し暑く感じ、湿度が低いほど冷たく感じること
から、車室内への吹出温度が同じでも、冷房用熱交換器
の通過直後の吹出空気温度が高くなる程、相対湿度が上
昇して乗員は蒸し暑く感じることになる。このため、冷
房用熱交換器の通過直後の吹出空気温度が高くなる程、
車室内へ吹き出される空気の温度を低減するように補正
することで、乗員の温熱感をほぼ一定に保つことができ
る。

【０００６】なお、冷房用熱交換器の通過直後の吹出空
気温度に相当する物理量とは、吹出空気温度と物理量と
の相関があるもので、例えば、冷房用熱交換器を冷凍サ
イクルの冷媒蒸発器とした場合に、冷媒蒸発器のフィン
温度、冷媒蒸発器の蒸発圧力、冷媒蒸発器の吸入空気温
度等である。なお、冷媒蒸発器の通過直後の吹出空気温
度は、冷媒圧縮機のオンオフ制御に伴って変化するが、
冷媒圧縮機のオンオフ制御によって一義的に変化するわ
けではない。つまり、冷媒圧縮機がオンしている時（あ
るいはオフしている時）でも、空調条件によって冷媒蒸
発器の通過直後の吹出空気温度は変化する。従って、冷
媒圧縮機のオンオフ温度は、冷媒蒸発器の通過直後の吹
出空気温度に相当する物理量とは言えない。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の車両用空気調和装置の一実施
例を図１ないし図９を基に説明する。図１は車両用空気
調和装置の全体模式図である。本実施例の車両用空気調
和装置１は、車室内に送風空気を導くダクト２、ダクト
２内に空気を導入して車室内へ送る送風機３、冷房手段
を構成する冷凍サイクル４、暖房手段を成すヒータコア
５、およびエアコン制御装置６を備える。送風機３は、
ブロワケース３ａ、遠心式ファン３ｂ、ブロワモータ３
ｃより成り、ブロワモータ３ｃへの印加電圧（以下ブロ
ワ電圧と言う）に応じてブロワモータ３ｃの回転速度が
決定される。ブロワ電圧は、モータ駆動回路７を介して
エアコン制御装置６からの制御信号に基づいて制御され
る。

【０００８】ブロワケース３ａには、車室内空気（内
気）を導入する内気導入口８と車室外空気（外気）を導
入する外気導入口９とが形成されるとともに、吸込口モ
ードに応じて内気導入口８と外気導入口９とを選択的に
開閉する内外気切替ダンパ１０が設けられている。ダク
ト２の下流端は、デフロスタダクト２ａ、フェイスダク
ト２ｂ、フットダクト２ｃに分岐されて、各ダクト２ａ
〜２ｃの先端が車室内に開口するデフロスタ吹出口１
１、フェイス吹出口１２、フット吹出口１３とされてい
る。各ダクト２ａ〜２ｃの上流開口部には、吹出口モー
ドに応じて各ダクト２ａ〜２ｃを選択的に開閉する吹出
口切替ダンパ１４、１５が設けられている。

【０００９】冷凍サイクル４は、電磁クラッチ１６を介
して車両の走行用エンジン（図示しない）によって駆動
される冷媒圧縮機１７、この冷媒圧縮機１７で圧縮され
た高温高圧の冷媒をクーリングファン１８の送風を受け
て凝縮液化する冷媒凝縮器１９、この冷媒凝縮器１９よ
り導かれた冷媒を一時蓄えて液冷媒のみを流すレシーバ
２０、このレシーバ２０より導かれた液冷媒を減圧膨脹
する減圧装置２１、ダクト２内に配されて、減圧装置２
１で減圧された低温低圧の冷媒を送風機３の送風を受け
て蒸発させる冷媒蒸発器２２の各機能部品より構成さ
れ、それぞれ冷媒配管２３によって環状に接続されてい
る。なお、電磁クラッチ１６は、クラッチ駆動回路２４
を介して、エアコン制御装置６より出力される制御信号
（オンオフ信号）に基づいてオンオフ制御される。

【００１０】ヒータコア５は、ダクト２内で冷媒蒸発器
２２の下流（風下）に配置されて、エンジン冷却水を熱
源として通過する空気を加熱する。このヒータコア５
は、ダクト２内を流れる空気がヒータコア５を迂回して
流れるバイパス路２５を形成するように配されており、
そのバイパス路２５を通過する空気量とヒータコア５を
通過する空気量との割合いがエアミックスダンパ２６
（本発明の熱量可変手段）によって調節される。

【００１１】エアコン制御装置６は、空調制御に係る制
御プログラムや演算式等が記憶されたマイクロコンピュ
ータ（図示しない）を内蔵する。このエアコン制御装置
６は、エアコン操作パネル２７より出力される操作信号
および各センサ（後述する）からの検出信号に基づい
て、各ダンパ（内外気切替ダンパ１０、吹出口切替ダン
パ１４、１５、エアミックスダンパ２６）を駆動するそ
れぞれのサーボモータ２８、２９、３０、ブロワモータ
３ｃを駆動するモータ駆動回路７、電磁クラッチ１６を
駆動するクラッチ駆動回路２４へ制御信号を出力する。

【００１２】エアコン操作パネル２７は、車室内のイン
ストルメントパネル（図示しない）に配されて、乗員の
希望する室内温度を設定する温度設定器３１、車室内を
温度設定器３１で設定された温度に保つように各空調機
器の自動制御をエアコン制御装置６に指令するオートス
イッチ３２、吹出口１１〜１３を選択する吹出口モード
スイッチ３３、吸込口（内気導入口８と外気導入口９）
を選択する吸込口モードスイッチ３４、送風機３の送風
レベルを調節する風量設定スイッチ３５等が設けられて
いる。

【００１３】上記の各センサは、車室内温度（内気温Ｔ
ｒ）を検出す内気センサ３６、車室外温度（外気温Ｔa
m）を検出する外気センサ３７、日射量（日射量Ｔｓ）
を検出する日射センサ３８、冷媒蒸発器２２の通過直後
の吹出空気温度（エバ後温度Ｔｅ）を検出するエバ後温
度センサ３９、エンジン冷却水の温度（冷却水温Ｔｗ）
を検出する水温センサ４０等である。なお、内気センサ
３６、外気センサ３７、および日射センサ３８は、車両
の環境条件を検出する本発明の環境条件検出手段を構成
するものであり、エバ後温度センサ３９は、本発明の物
理量検出手段を成すものである。

【００１４】次に、本実施例の作動をエアコン制御装置
６の処理手順に基づいて説明する。図２はエアコン制御
装置６の処理手順を示すフローチャートである。まず、
各種カウンタやフラグ等の初期化を行う（ステップＳ
１）。次に、温度設定器３１の設定温度信号Ｔset を読
み込み、続いて各センサ（３６〜４０）の検出信号（Ｔ
ｒ、Ｔam、Ｔｓ、Ｔｅ、Ｔｗ）を読み込む（ステップＳ
２、ステップＳ３）。つぎに、本発明の吹出空気熱量算
出手段を成すステップＳ４で、車室内への目標吹出温度
ＴＡＯを下記の数式に従って演算する。

【数１】ＴＡＯ＝Ｋset ・Ｔset −Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋam・
Ｔam−Ｋｓ・Ｔｓ＋Ｃ なお、Ｋset ：温度設定ゲイン、Ｋｒ：内気温度ゲイ
ン、Ｋam：外気温度ゲイン、Ｋｓ：日射ゲイン、Ｃ：補
正定数である。

【００１５】つぎに、ステップＳ４で算出された目標吹
出温度ＴＡＯに基づいて、ブロワ電圧、吸込口モード、
吹出口モードをそれぞれ図３ないし図４に示すグラフよ
り決定する（ステップ５〜ステップ７）。なお、図３の
グラフは目標吹出温度ＴＡＯとブロワ電圧Ｖｅとの関係
を示し、図４のグラフは目標吹出温度ＴＡＯと吸込口モ
ードとの関係を示し、図５のグラフは目標吹出温度ＴＡ
Ｏと吹出口モードとの関係を示すもので、予めマイクロ
コンピュータに記憶されている。

【００１６】続いて、外気温Ｔamに基づいて、図６に示
すグラフより冷媒蒸発器２２の目標吹出温度である目標
エバ後温度Ｔｅｏを決定する（ステップＳ８）。なお、
図６のグラフは、外気温Ｔamと目標エバ後温度Ｔｅｏと
の関係を示すもので、予めマイクロコンピュータに記憶
されている。この目標エバ後温度Ｔｅｏは、冷媒圧縮機
１７のオンオフ点であり、冷媒圧縮機１７をオンオフ制
御することにより、冷媒蒸発器２２の通過直後の吹出空
気温度を目標エバ後温度Ｔｅｏに維持する。なお、目標
エバ後温度Ｔｅｏは、フロスト防止のために最低３℃程
度とされる。

【００１７】つぎに、ステップＳ４で算出された目標吹
出温度ＴＡＯをエバ後温度Ｔｅに応じて補正する（ステ
ップＳ９・本発明の熱量補正手段）。このステップＳ９
の内容を図７に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、オートスイッチ３２がオンされているか否かを判
定する（ステップＳ９０）。オートスイッチ３２がオン
されてない場合（ＮＯ）は、本補正を行わずに次の処理
（ステップＳ１０）を実行する。オートスイッチ３２が
オンされている場合（ＹＥＳ）は、つぎのステップＳ９
１で目標吹出温度ＴＡＯの補正量ΔＴＡＯを算出する。

【００１８】ここで、補正量ΔＴＡＯについて説明す
る。目標吹出温度ＴＡＯが同じであれば、エバ後温度Ｔ
ｅが大きいほど湿度感があることから、エバ後温度Ｔｅ
が大きくなる程、補正量ΔＴＡＯを大きくして目標吹出
温度ＴＡＯを下げる必要がある（図８参照）。また、目
標吹出温度ＴＡＯが低くなる程、相対湿度差が大きくな
ることから、補正量ΔＴＡＯを大きくして目標吹出温度
ＴＡＯを下げる必要がある（図９参照）。これらの関係
より、目標吹出温度ＴＡＯの補正量ΔＴＡＯは、下記の
数式によって算出される。

【００１９】

【数２】ΔＴＡＯ＝（α・ＴＡＯ＋β）・Ｔｅ＋γ なお、α、β、γはそれぞれ定数である。但し、上記の
数式においてＴＡＯにる補正量は小さいため、補正量Δ
ＴＡＯを次式によって求めても良い。

【数３】ΔＴＡＯ＝ε・Ｔｅ なお、εは定数である。

【００２０】続いて、目標吹出温度ＴＡＯからステップ
Ｓ９１で算出した補正量ΔＴＡＯを減算して、補正後の
目標吹出温度ＴＡＯ´を算出する（ステップＳ９２）。
続いて、車室内への実際の吹出温度が補正後の目標吹出
温度ＴＡＯ´となるように、エアミックスダンパ２６の
目標開度ＳＷを下記の数式に従って演算する（ステップ
Ｓ９３）。

【数４】ＳＷ＝［（ＴＡＯ´−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔ
ｅ）］×１００（％）

【００２１】そして、各目標値が得られるように、各サ
ーボモータ２８〜３０、モータ駆動回路７へ制御信号を
出力して、内外気切替ダンパ１０、吹出口切替ダンパ１
４、１５、エアミックスダンパ２６、およびブロワモー
タ３ｃを制御する（ステップＳ１０）。続いて、所定の
制御周期τが経過したか否かを判定し（ステップＳ１
１）、経過した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２以下の
処理を繰り返す。ステップＳ１１の判定結果がＮＯの場
合は、所定の制御周期τが経過するまでステップＳ１１
を繰り返す。上述のように、冷媒蒸発器２２の通過直後
の吹出空気温度が高くなる程、補正量ΔＴＡＯを大きく
して目標吹出温度ＴＡＯを下げることにより、乗員の温
熱感をほぼ一定に保つことができる。

【００２２】〔変形例〕本実施例では、目標吹出温度Ｔ
ＡＯを補正する例を示したが、目標吹出温度ＴＡＯを計
算するにあたって設定温度Ｔset を補正するようにして
も良い。また、目標吹出温度ＴＡＯを補正するにあたっ
て、冷媒蒸発器２２の通過直後の吹出空気温度をエバ後
温度センサ３９によって検出しているが、冷媒蒸発器２
２の通過直後の吹出空気温度でなくても、冷媒蒸発器２
２の通過直後の吹出空気温度に相当する物理量（例え
ば、冷媒蒸発器２２のフィン温度、冷媒蒸発器２２の蒸
発圧力（低圧圧力）、冷媒蒸発器２２の吸入空気温度
等）でも良い。本発明をエアミックス式の空気調和装置
１に適用したが、ヒータコア５へ供給される冷却水量を
温水回路に設けた流量制御弁の弁開度に応じて制御する
リーヒート式の空気調和装置に適用しても良い。流量制
御弁は、例えばデューティー比制御によって弁開度を調
節することができる。本実施例では、電磁クラッチ１６
を介して冷媒圧縮機１７をオンオフ制御するオンオフ式
の冷凍サイクル４を用いたが、冷媒蒸発器２２と冷媒圧
縮機１７との間に蒸発圧力調整弁を設置したＥＰＲ式冷
凍サイクル、可変容量型の冷媒圧縮機を備える可変容量
式冷凍サイクル等を採用しても良い。

【００２３】

【発明の効果】本発明の車両用空気調和装置は、冷房用
熱交換器の通過直後の吹出空気温度あるいはその吹出空
気温度に相当する物理量に応じて車室内へ吹き出される
熱量を補正することで、湿度によって異なる乗員の温熱
感をほぼ一定に保つことができる。従って、従来のよう
に湿度を検出する必要がなく、高価な湿度センサが不要
となることから、コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る車両用空気調和装置の全体模式
図である。

【図２】エアコン制御装置の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】目標吹出温度とブロワ電圧との関係を示すグラ
フである。

【図４】目標吹出温度と吸込口モードとの関係を示すグ
ラフである。

【図５】目標吹出温度と吹出口モードとの関係を示すグ
ラフである。

【図６】外気温と目標エバ後温度との関係を示すグラフ
である。

【図７】目標吹出温度補正の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図８】冷媒蒸発器の吹出空気温度と補正量との関係を
示すグラフである。

【図９】目標吹出温度と補正量との関係を示すグラフで
ある。

【図１０】本発明の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 車両用空気調和装置 ６ エアコン制御装置（吹出空気熱量算出手段、熱量補
正手段、制御手段） ２２ 冷媒蒸発器（冷房用熱交換器） ２６ エアミックスダンパ（熱量可変手段） ３１ 温度設定器（温度設定手段） ３６ 内気センサ（環境条件検出手段） ３７ 外気センサ（環境条件検出手段） ３８ 日射センサ（環境条件検出手段） ３９ エバ後温度センサ（物理量検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 祐次 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 寒川 克彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (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】ａ）車室内へ供給される空気を冷却する冷
   房用熱交換器と、 ｂ）前記車室内へ吹き出される空気の熱量を可変する熱
   量可変手段と、 ｃ）前記冷房用熱交換器の通過直後の吹出空気温度ある
   いはその吹出空気温度に相当する物理量を検出する物理
   量検出手段と、 ｄ）車両の環境条件を検出する環境条件検出手段と、 ｅ）前記車室内の温度を設定する温度設定手段と、 ｆ）前記環境条件検出手段によって検出された環境条件
   および前記温度設定手段によって設定された設定温度に
   基づいて、前記車室内へ吹き出される空気の熱量を算出
   する吹出空気熱量算出手段と、 ｇ）前記物理量検出手段によって検出された吹出空気温
   度が高くなる程、あるいはその吹出空気温度に相当する
   物理量が大きくなる程、前記吹出空気熱量算出手段によ
   って算出された熱量を小さく補正する熱量補正手段と、 ｈ）この熱量補正手段によって補正された熱量に基づい
   て前記熱量可変手段を制御する制御手段とを備えた車両
   用空気調和装置。