JP3141618B2 - 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、日射補正制御を行う車
両用空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用空気調和装置では、日
射の影響を考慮して、吹出風量または吹出風温度を可変
する日射補正制御が行われている。例えば、冷房運転
（フェイス吹出口より冷風が吹き出される）が行われる
夏場等で日射の影響を受ける時には、その日射量に応じ
て、フェイス吹出口より吹き出される吹出風量（冷風）
が増加される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の日射
補正制御は、車室内の空調状態が定常状態であるか過渡
状態であるかに係わらず、日射センサで検出された日射
量を基に日射補正制御が行われている。従って、例えば
暖房運転（フット吹出口より温風が吹き出される）が行
われる冬場等では、車室内の空調状態が過渡状態（車室
内温度と設定温度との差が大きい）の時に日射補正制御
が行われると、暖房効果が低減されることによって、車
室内温度が設定温度に達するまでの時間が長くなり、却
って快適性が損なわれることになる。つまり、車室内の
空調状態が過渡状態の時には、日射の影響がある時でも
日射補正制御を行わず、車室内温度を速やかに設定温度
に近づけた方が、乗員にとって望ましいと言える。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、車室内の空調状態に応じて日射補正量を可変する車
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】本発明の車両用空気調和
装置は、図９に示すように、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１００と、設定温度と内
気温との温度差が第１の温度値以下の時の車室内の空調
状態を一律に定常状態と呼び、設定温度と内気温との温
度差が前記第１の温度値より大きい第２の温度値以上の
時の車室内の空調状態を一律に過渡状態と呼ぶ時に、車
室内の空調状態が定常状態であるか過渡状態であるかを
判定する空調状態判定手段１１０と、車室内の日射量を
検出する日射量検出手段１２０と、この日射量検出手段
１２０で検出された日射量が大きくなる程、車室内へ吹
き出される空気の熱量を小さくする日射補正量を算出す
る日射補正量算出手段１３０、前記空調状態判定手段１
１０で車室内の空調状態が定常状態であると判定された
時には、前記日射補正量算出手段１３０で算出された日
射補正量を大きく設定し、前記空調状態判定手段１１０
で車室内の空調状態が過渡状態であると判定された時に
は、前記日射補正量算出手段１３０で算出された日射補
正量を小さく設定する日射補正量設定手段１４０と、こ
の日射補正量設定手段１４０で設定された日射補正量に
基づいて前記熱量可変手段１００を制御する制御手段１
５０とを備えた技術的手段を採用する。また、請求項１
に記載した車両用空気調和装置において、 前記日射補正
量設定手段１４０は、前記空調状態判定手段１１０で車
室内の空調状態が過渡状態であると判定された時に、日
射補正量を０とすることを技術的手段とする。

【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、車室内の空調状態が定常状態であるか過渡状態であ
るかを判定する空調状態判定手段を備え、この空調状態
判定手段によって車室内の空調状態が定常状態であると
判定された時には、日射補正量算出手段で算出された日
射補正量が大きく設定され、空調状態判定手段によって
車室内の空調状態が過渡状態であると判定された時に
は、日射補正量算出手段で算出された日射補正量が小さ
く設定される。なお、定常状態とは、例えば、車室内温
度と設定温度との差が小さい時であり、過渡状態とは、
車室内の温度と設定温度との差が大きい時である。

【０００６】

【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６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、車室内へ送風空気を導くダクト２、このダ
クト２内に空気を導入して車室内へ送る送風機３、ダク
ト２内に配された冷房用熱交換器４と暖房用熱交換器
５、およびエアコン制御装置６等を備える。ダクト２
は、その下流端が、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２
ａ〜２ｃの先端が車室内に開口するデフロスタ吹出口
７、フェイス吹出口８、フット吹出口９とされている。
各ダクト２ａ〜２ｃの上流側開口部には、吹出口モード
に応じて各吹出口７〜９を選択的に開閉する吹出口切替
ダンパ１０、１１、１２が設けられている。

【０００７】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３ｃより成り、ブロワモータ３
ｃ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１３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。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１４と車
室外空気（外気）を導入する外気導入口１５とが形成さ
れるとともに、内気導入口１４より導入される空気と外
気導入口１５より導入される空気の導入割合いを調節す
る内外気切替ダンパ１６が設けられている。

【０００８】冷房用熱交換器４は、冷凍サイクル（図示
しない）の冷媒蒸発器で、ダクト２内の空気と冷温低圧
の冷媒との熱交換を行うことで、冷房用熱交換器４を通
過する空気を冷却する。暖房用熱交換器５は、ダクト２
内で冷房用熱交換器４の下流（風下）に配され、エンジ
ン冷却水を熱源として、暖房用熱交換器５を通過する空
気を加熱する。この暖房用熱交換器５は、冷房用熱交換
器４を通過した空気が暖房用熱交換器５を迂回して流れ
るバイパス路１７を形成するように配されており、暖房
用熱交換器５の両面側に配された一対のエアミックスダ
ンパ１８によって、暖房用熱交換器５を通過する空気量
とバイパス路１７を通過する空気量との割合いが調節さ
れる。

【０００９】ダクト２の外部には、ダクト２内を流れる
冷風を暖房用熱交換器５の上流（風上）から直接フェイ
スダクト２ｂに導くための冷風ダクト１９が設けられて
いる。この冷風ダクト１９は、その上流側がダクト２内
の冷房用熱交換器４と暖房用熱交換器５との間に開口
し、下流側がフェイスダクト２ｂのフェイス吹出口８寄
りに開口する。冷風ダクト１９の上流側開口部には、ダ
クト２内から冷風ダクト１９に導入される空気量を調節
する冷風ダクトダンパ２０が設けられている。

【００１０】エアコン制御装置６は、空調制御に係る制
御プログラムや各種の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（図示しない）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１６、
吹出口切替ダンパ１０〜１２、エアミックスダンパ１
８、冷風ダクトダンパ２０）を駆動する各サーボモータ
２１、２２、２３、２４、およびブロワモータ３ｃを駆
動するモータ駆動回路１３へ制御信号を出力する。

【００１１】エアコン操作パネルは、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
する室内温度をアップダウンスイッチ２５ａの操作によ
って設定する温度設定器２５を備える。センサは、車室
内温度（内気温）を検出する内気センサ２６、車室外温
度（外気温）を検出する外気センサ２７、日射量を検出
する日射センサ２８、冷房用熱交換器４の吹出空気温度
（エバ後温度）を検出するエバ後温度センサ２９、およ
びエンジン冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温セ
ンサ３０等である。なお、日射センサ２８は、例えば複
数の受光素子を備えるもので、日射量Ｉ、日射仰角θ、
日射方位φを検出することができる。

【００１２】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〜図６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、温度設定器２５、内気センサ２６、外気センサ２
７、日射センサ２８、エバ後温度センサ２９、水温セン
サ３０より、それぞれ設定温度Ｔset 、内気温Ｔｒ、外
気温Ｔam、日射量Ｉ、日射仰角θ、日射方位φ、エバ後
温度Ｔｅ、冷却水温Ｔｗを読み込む（ステップＳ１）。
続いて、車室内への必要吹出温度ＴＡＯＢを、下記の数
式１より算出する（ステップＳ２）。

【数１】ＴＡＯＢ＝Ｋset ・Ｔset −Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋam
・Ｔam＋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、Ｃ：補正定数である。

【００１３】続いて、マイクロコンピュータに記憶され
たマップより、必要吹出温度ＴＡＯＢの値に応じて予め
定められた仮の総風量ＶＡを決定する（ステップＳ
３）。続いて、必要吹出温度ＴＡＯＢが設定温度Ｔset
より大きいか否かを判定し（ステップＳ４）、判定結果
がＮＯの場合（ＴＡＯＢ≦Ｔset ）は、必要吹出温度Ｔ
ＡＯＢを日射がない時のフェイス吹出口８の吹出風温度
ＴＶとして設定し（ステップＳ５）、判定結果がＹＥＳ
の場合（ＴＡＯＢ＞Ｔset ）は、設定温度Ｔset を日射
がない時のフェイス吹出口８の吹出風温度ＴＶとして設
定する（ステップＳ６）。つまり、日射がない時のフェ
イス吹出口８の吹出風温度ＴＶは、乗員が顔に当たる吹
出風によって不快感を覚えることがないように、設定温
度Ｔset（本実施例では２５℃）を上限とするものであ
る（ステップＳ３参照）。

【００１４】続いて、マイクロコンピュータに記憶され
たマップより、日射量Ｉに応じて予め定められた吹出温
度低下量ΔＴを求め（ステップＳ７・本発明の日射補正
量算出手段）、下記の数式２より日射がある時の吹出風
温度ＴＶＳを算出する（ステップＳ８）。この吹出風温
度ＴＶＳは、日射を受けた乗員がフェイス吹出口８から
の吹出風で快適さを覚える温度となっている。

【数２】ＴＶＳ＝ＴＶ＋ΔＴ

【００１５】続いて、ステップＳ８で算出された吹出風
温度ＴＶＳがエバ後温度Ｔｅより小さいか否かを判定し
（ステップＳ９）、その判定結果がＹＥＳの場合（ＴＶ
Ｓ＜Ｔｅ）、つまり吹出風温度ＴＶＳが冷房用熱交換器
４で冷却された冷風の下限温度より低い場合は、エバ後
温度Ｔｅを吹出風温度ＴＶＳとして設定する（ステップ
Ｓ１０）。ステップＳ９の判定結果がＮＯの場合（ＴＶ
Ｓ≧Ｔｅ）は、そのままステップＳ１１へ進む。

【００１６】続いて、ステップＳ２で算出された必要吹
出温度ＴＡＯＢをフット吹出口９の吹出風温度ＴＡＨと
して設定する（ステップＳ１１）。続いて、このステッ
プ１１で設定されたフット吹出口９の吹出風温度ＴＡＨ
が、設定温度Ｔset より高い所定の温度ＴＬＭ（本実施
例では３５℃）より小さいか否かを判定し（ステップＳ
１２）、その判定結果がＹＥＳの場合（ＴＡＨ＜ＴＬ
Ｍ）は、所定の温度ＴＬＭをフット吹出口９の吹出風温
度ＴＡＨとして設定する（ステップＳ１３）。つまり、
フット吹出口９の吹出風温度ＴＡＨは、足元の冷風感を
避けるために、所定の温度ＴＬＭを下限とするものであ
る（ステップＳ３参照）。ステップＳ１２の判定結果が
ＮＯの場合（ＴＡＨ≧ＴＬＭ）は、そのままステップＳ
１４へ進む。

【００１７】続いて、必要吹出温度ＴＡＯＢに対するフ
ット吹出口９への仮のモード比Ｐを決定する。まず、下
記の数式３よりＰを算出し（ステップＳ１４）、０＜Ｐ
＜１の時はバイレベルモード、Ｐ＜０の時はＰ＝０とし
て（ステップＳ１５、１６）、フェイス吹出口８のみを
開けるフェイスモード、Ｐ＞１の時はＰ＝１として（ス
テップＳ１７、１８）、フット吹出口９のみを開けるフ
ットモードとする。

【数３】 Ｐ＝（ＴＡＯＢ−Ｔset ）／（ＴＡＨ−Ｔset ） 続いて、フット吹出口９の吹出風量ＶＡＨを下記の数式
４より算出する（ステップＳ１９）。

【数４】ＶＡＨ＝Ｐ×ＶＡ

【００１８】続いて、マイクロコンピュータに記憶され
たマップより、外気温Ｔamに応じて予め定められた温度
値Ｔ1 を求め（ステップＳ２０）、この温度値Ｔ1 に基
づいて、車室内の空調状態を判定するための重み係数Ｆ
をマップより設定する（ステップＳ２１・本発明の空調
状態判定手段）。ステップＳ２０において温度値Ｔ1
は、外気温がＴam1 以下の時（低外気温時）に‘ａ’と
なり、Ｔam2 （＞Ｔam1 ）以上の時（高外気温時）に
‘ａ’より大きい値の‘ｂ’となり、Ｔam1 からＴam2
の間では‘ａ’から‘ｂ’までリニアに変化する。

【００１９】また、ステップＳ２１において重み係数Ｆ
は、設定温度Ｔset と内気温Ｔｒとの温度差が、ステッ
プＳ２０で求められた温度値Ｔ1 以下の時に‘１’とな
り、上記温度差が温度値Ｔ2 （＞Ｔ1 ）以上の時に
‘０’となり、温度値Ｔ1 から温度値Ｔ2 までの間で
は、‘１’から‘０’までリニアに変化する。なお、温
度値Ｔ2 は、温度値Ｔ1 に定数αを加算した値である。
この重み係数Ｆは、設定温度Ｔset と内気温Ｔｒとの温
度差が温度値Ｔ1 以下の時に車室内の空調状態が定常状
態であることを表し、設定温度Ｔset と内気温Ｔｒとの
温度差が温度値Ｔ2 以上の時に車室内の空調状態が過渡
状態であることを表す。

【００２０】続いて、日射がある時の風量増分ＤＶＡＶ
を、熱平衡式（数式５）に基づく下記の数式６より算出
する（ステップＳ２２・本発明の日射補正量設定手
段）。熱平衡式は、日射がある時の供給熱量＝日射がな
い時の供給熱量＋日射による車両熱負荷増分として表さ
れ、空気の比熱をＣｐ、比重量をγとすると、次式のよ
うになる。

【数５】Ｃｐ×γ×（ＴＶＳ−Ｔset ）×｛（１−Ｐ）
×ＶＡ＋ＤＶＡＶ｝＝Ｃｐ×γ×（ＴＶ−Ｔset ）×
（１−Ｐ）×ＶＡ＋Ｑｓ なお、熱負荷増分Ｑｓ（Kcal／m²・ｈ）は、ある日射量
Ｉ´の下で、日射仰角θおよび日射方位φに依存して変
化するＱｓを予めマップとして持ち、マップの値にＩ／
Ｉ´を乗じて得る。上記の熱平衡式を変形して得られる
次式より風量増分ＤＶＡＶを算出する。

【数６】

【００２１】この数式６では、風量増分ＤＶＡＶを算出
する際に、ステップＳ２１で設定された重み係数Ｆを乗
算することにより、設定温度と内気温との温度差が温度
値Ｔ2 （＞Ｔ1 ）以上の時、つまり空調状態が過渡状態
である場合には、Ｆ＝０となって風量増加（減少）を行
わない。続いて、フェイス吹出口８の吹出風量ＶＡＶを
下記の数式７より算出し（ステップＳ２３）、さらに下
記の数式８より最終的な総風量ＶＡall を求める（ステ
ップＳ２４）。

【数７】ＶＡＶ＝（１−Ｐ）×ＶＡ＋ＤＶＡＶ

【数８】ＶＡall ＝ＶＡＶ＋ＶＡＨ

【００２２】続いて、吹出口切替ダンパ１２、１３の開
度を決定する最終的なモード比Ｓを下記の数式９より求
める（ステップＳ２５）。

【数９】Ｓ＝ＶＡＨ／ＶＡall続いて、マイクロコンピ
ュータに記憶されたマップより総風量ＶＡall を実現す
るブロワ電圧ＶＭを決定（ステップＳ２６）した後、そ
のブロワ電圧ＶＭ、モード比Ｓ、日射がある時のフェイ
ス吹出口８の吹出風温度ＴＶＳ、およびフット吹出口９
の吹出風温度ＴＡＨを出力する（ステップＳ２７）。

【００２３】続いて、ステップＳ２５で求められたモー
ド比Ｓの値に応じて、エアミックスダンパ１８の開度Ｓ
Ｗと冷風ダクトダンパ２０の開度ＳＷＢを決定する（ス
テップＳ２８）。ここで、Ｓ＝０の時はフェイスモード
が設定されて、下記の数式１０よりエアミックスダンパ
１８の開度ＳＷが算出される。

【数１０】ＳＷ＝（ＴＶＳ−Ｔｅ）×１００／（ＴＷＤ
−Ｔｅ）（％） なお、ＴＷＤは固定値である。冷風ダクトダンパ２０の
開度ＳＷＢは、必要吹出温度ＴＡＯＢが０より小さけれ
ば全開（＝１００％）し、必要吹出温度ＴＡＯＢが０以
上であれば全閉（＝０）となる。

【００２４】０＜Ｓ＜１の時はバイレベルモードが設定
されて、下記の数式１１よりエアミックスダンパ１８の
開度ＳＷが算出され、下記の数式１２より冷風ダクトダ
ンパ２０の開度ＳＷＢが算出される。

【数１１】ＳＷ＝（ＴＡＨ−Ｔｅ）×１００／（ＴＷＤ
−Ｔｅ）（％）

【数１２】 Ｓ＝１の時はフットモードが設定されて、上記の数式１
１よりエアミックスダンパ１８の開度ＳＷが算出され
る。冷風ダクトダンパ２０の開度ＳＷＢは、フットモー
ドであることから全閉（＝０）となる。

【００２５】このように、本実施例では、日射がある時
に車室内が定常状態の場合は、日射補正制御が行われる
が、日射がある時でも車室内が過渡状態であると判定さ
れた場合には、車室内の温度を速やかに設定温度に近づ
けるために日射補正制御は行われない。また、空調状態
を判定するための重み係数Ｆを設定する場合に、外気温
を考慮する（ステップＳ２０で外気温に応じて温度値Ｔ
1 を可変する）ことで、より乗員のフィーリングに合っ
た日射補正を行うことができる。つまり、乗員の温熱感
は、車室内の設定温度が同じでも外気温によって異なる
ため、同一の温熱感を得るためには、外気温が低い時は
暖かめにし、外気温が高い時は涼しめにする必要があ
る。そこで、外気温が低い時（Ｔam1 以下）には、温度
値Ｔ1 が‘ｂ’より小さい‘ａ’となることから、日射
補正を行う場合の設定温度と内気温との温度差が小さく
なる。つまり、外気温が高い時（Ｔam2 以上）に日射補
正を行う場合より、充分に内気温が高くなってから（よ
り設定温度に近づくまで）日射補正が行われることにな
る。

【００２６】〔変形例〕本実施例では、車室内の空調状
態を判定する際に、設定温度と内気温との温度差によっ
て判定したが、設定温度と内気温との温度差を演算しな
くても、内気センサ２６の検出値のみに基づいて判定し
ても良い。例えば、内気センサ２６の検出値がＴｒ2
（設定温度に相当する）以上であれば定常状態であると
判定し、内気センサ２６の検出値がＴｒ1 以下であれば
過渡状態であると判定する（図７参照）。または、必要
吹出温度ＴＡＯＢあるいは吹出口モード（モード比Ｐ）
と冷却水温Ｔｗに基づいて空調状態を判定しても良い。
例えば、図８に示すように、ステップＳ２１ａでモード
比Ｐが‘１’であるか否か（あるいはＴＡＯＢが所定値
Ｔａ以上か否か）を判定し、その判定結果がＮＯの場合
（Ｐ≠１）は、ステップＳ２１ｂで重み係数Ｆを‘１’
とする。この場合は、吹出口モードがフェイスモードか
バイレベルモードであることから、定常状態であると判
定する。ステップＳ２１ａの判定結果がＹＥＳの場合
（Ｐ＝１）は、水温センサ３０の検出値である冷却水温
に基づいて重み係数を設定する（ステップＳ２１ｃ）。
ここでは、冷却水温がＴｗ2 以上であれば定常状態であ
ると判定し、冷却水温がＴｗ1 （＜Ｔｗ2 ）以下であれ
ば過渡状態と判定する。

【００２７】上記ステップＳ７において、吹出温度低下
量ΔＴを日射量Ｉに応じて変更したが、熱負荷増分Ｑｓ
に応じて変更しても良い。また、エアミックスダンパ１
８によって調節された空調風に、冷風ダクト１９を通っ
て導かれた冷風を混合してフェイス吹出口８の吹出風温
度を得ているが、フェイス吹出風の温度調節系を全く独
立に設けても良い。

【００２８】

【発明の効果】本発明の車両用空気調和装置は、車室内
の空調状態に応じて日射補正制御を行うことができ、車
室内が過渡状態であると判定された場合は、日射がある
時でも日射補正を行わず、車室内温度を速やかに設定温
度に近づけることができる。

【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】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４】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５】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６】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７】本実施例の変形例に係る作動説明図である。

【図８】本実施例の変形例に係る作動説明図である。

【図９】本発明の構成を示すブロック図である（クレー
ム対応図）。

【符号の説明】

１ 車両用空気調和装置 ６ エアコン制御装置（空調状態判定手段、日射補正量
算出手段、日射補正量設定手段、制御手段） １８ エアミックスダンパ（熱量可変手段） ２０ 冷風ダクトダンパ（熱量可変手段） ２８ 日射センサ（日射量検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−163223（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ）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、 ｂ）設定温度と内気温との温度差が第１の温度値以下の
   時の車室内の空調状態を一律に定常状態と呼び、設定温
   度と内気温との温度差が前記第１の温度値より大きい第
   ２の温度値以上の時の車室内の空調状態を一律に過渡状
   態と呼ぶ時に、車室内の空調状態が定常状態であるか過
   渡状態であるかを判定する空調状態判定手段と、 ｃ）車室内の日射量を検出する日射量検出手段と、 ｄ）この日射量検出手段で検出された日射量が大きくな
   る程、車室内へ吹き出される空気の熱量を小さくする日
   射補正量を算出する日射補正量算出手段と、 ｅ）前記空調状態判定手段で車室内の空調状態が定常状
   態であると判定された時には、前記日射補正量算出手段
   で算出された日射補正量を大きく設定し、前記空調状態
   判定手段で車室内の空調状態が過渡状態であると判定さ
   れた時には、前記日射補正量算出手段で算出された日射
   補正量を小さく設定する日射補正量設定手段と、 ｆ）この日射補正量設定手段で設定された日射補正量に
   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。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した車両用空気調和装置に
   おいて、 前記日射補正量設定手段は、前記空調状態判定手段で車
   室内の空調状態が過渡状態であると判定された時に、日
   射補正量を０とすることを特徴とする車両用空気調和装
   置。