JP3186248B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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JP3186248B2 JP26143792A JP26143792A JP3186248B2 JP 3186248 B2 JP3186248 B2 JP 3186248B2 JP 26143792 A JP26143792 A JP 26143792A JP 26143792 A JP26143792 A JP 26143792A JP 3186248 B2 JP3186248 B2 JP 3186248B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用空調装置に関す
るものであり、より詳細には、空調用空気を加熱及び/
又は冷却し、吹出空気の吹出温度を目標吹出温度に調節
する調温装置と、前記空調用空気を、前記調温装置を介
して、車室に送風する送風装置と、前記調温装置の目標
吹出温度と、前記送風装置の目標送風量とを制御する制
御装置とを有する車両用空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動温度調節手段を備えた車両用空調装
置は一般に、車両の車室内温度を所望の快適温度に維持
するために、空調装置の熱交換能力と熱負荷とのヒート
バランスを制御し、室温を適温に維持するように構成さ
れている。例えば、空調装置の熱交換能力をQa 、外気
温と室温との温度差による伝熱負荷をQu 、日射による
熱負荷をQs 、乗員の人体発熱による熱負荷をQm 、エ
ンジン等の車両機器類から発生する熱負荷をQe とする
と、冷房運転時の熱収支を下式により定義することがで
きる。 Qa =Qu −Qs −Qm −Qe ・・・・・・・(1) ここに、 Qa =Cp ・γ・Va(To −Tr) Qu =K・A(Tr −Ta) Qs =Ks ・Ts であり、上式において、 Va :吹出風量(送風機の送風量) To :空調装置の吹出空気温度 Tr :車室温度(通風ダクトの吸込空気温度) Ta :外気温度 Ts :日射量の温度換算値 Cp :空気定圧比熱 γ :空気の比重 K :熱通過率 A :伝熱面積 Ks :日射─温度換算係数である。 上記式(1) において、Qm 、Qe は近似的に一定の値で
あると見做し、Qm ・Qe =C(定数)と仮定すると、
上記式(1)を下式によって表現することが可能とな
る。 Cp ・γ・Va(To −Tr)=K・A(Tr −Ta)−Ks ・Ts −C・・・・(2) 車室温度Tr と、マニュアル設定された設定温度TSET
とが実質的に一致するとき、上記(2)式を下式(3) によ
り表現し得る。 Cp ・ γ・Va(To −TSET ) =K・A(TSET −Ta)−Ks ・Ts −C・・ ( 3) かくして、吹出風量Va 及び吹出空気温度To の各目標
値を上記式(3)式から求め、空調装置の送風量Va 及
び吹出空気温度To を各目標値に収束させることによ
り、車室温度Tr を実質的に設定温度TSET に維持でき
る。しかしながら、上記式(3)には、二つの変数、即
ち、吹出風量Va 及び吹出空気温度To が含まれてお
り、従って、式(3)より吹出風量Va 及び吹出空気温
度To の各目標値を一義的に決定し難い。
【0003】特公昭62−8327号公報に開示された
空調装置では、外気温度等の環境条件と吹出風量との関
係を予め設定し、検出した環境条件に基づいて吹出風量
を決定し、決定した吹出風量に応じて所要の吹出空気温
度を演算し、かくして決定された吹出空気温度が得られ
るようにエアミックスダンパを開度制御するように構成
されている。
【0004】また、特開昭57─77216号公報に
は、設定された目標車室温度と、測定された外気温度及
び車室温度とに基づき、最適な空調装置の吹出空気温度
を決定するように構成された車両用空調装置が開示され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記特公昭62−83
27号公報に開示された空調装置によれば、意図された
適当な吹出風量は得られるが、吹出空気温度は成行きに
ならざるを得ない。他方、上記特開昭57─77216
号公報に開示された空調装置によれば、意図された適当
な吹出風空気温度は得られるが、吹出風量は成行きにな
ってしまう。
【0006】殊に、吹出口に比較的近い位置に乗員が搭
乗する車両用空調装置では、過剰に高く又は低い吹出空
気温度や、過大又は過少な吹出風量は、乗員に不快感を
与え、或いは、空調に対する乗員の要求を満足させるこ
とができない。また、乗員が実際に体感する温度は、吹
出風量及び吹出空気温度の双方に関連しており、一方を
優先的に決定し、他方を成行きにした場合、乗員が実際
が体感する温度が、所望の温度から逸脱してしまうこと
がある。
【0007】本出願人は、このような不都合を解消すべ
く、吹出空気温度及び吹出風量のみならず、外気温度、
車室内温度及び日射量等の環境条件を含む空調条件の指
標として、快適度指数を起案し、快適度指数に基づいて
空調条件を設定するように構成された車両用空調装置を
提案している(特願平3─170015号)。この空調
装置では、各種空調条件を総合的に考慮した上で設定さ
れる快適度指数が所定の値に一致又は近似するように、
吹出温度及び吹出風量の双方が決定され、決定された吹
出温度及び吹出風量を設定すべく、空調装置の送風機及
びミキシングダンパが制御される。
【0008】しかしながら、この形式の車両用空調装置
では、快適度指数の目標値が予め決定された所定値に設
定されており、このため、乗員の個人差や、気候風土の
相違などによる乗員の感覚的な快適性の相違を反映する
ことができず、更なる改善の余地が残されていた。本発
明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、快適度指数に基づいて吹出温度及び吹出
風量の双方を設定するように構成された車両用空調装置
において、乗員の感覚的な快適性の相違を反映すること
ができる車両用空調装置を提供することにある。
【0009】
【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、空調用空気を加熱及び/又は冷却し、吹出
空気の吹出温度を目標吹出温度に調節する調温装置と、
前記空調用空気を、前記調温装置を介して、車室に送風
する送風装置と、前記調温装置の目標吹出温度と、前記
送風装置の目標送風量とを制御する制御装置とを有する
車両用空調装置において、前記制御装置は、少なくとも
吹出温度及び吹出風量の関数として示され且つ乗員が体
感する快適性を指示する快適度指数を求める快適度指数
決定手段と、前記快適度指数が目標値に一致又は近似す
るように、前記目標吹出温度及び目標送風量の双方を設
定する温度及び風量決定手段と、乗員が希望の室温を任
意に設定するための温度設定手段と、該温度設定手段に
より設定された希望室温に関連して、前記快適度指数の
目標値を可変設定する目標値設定手段とを有することを
特徴とする車両用空調装置を提供する。
【0010】本発明の好ましい実施態様においては、上
記快適度指数決定手段は、快適度指数Fを下式にて演算
する演算手段を有し、 F=K・Va+K・To+K・Ta+K・Tr
+K・Ts 上記目標値設定手段は、乗員が希望の車室温度をマニュ
アル設定するための希望車室温度設定手段と、マニュア
ル設定された車室温度の関数として、上記目標値を演算
する演算手段とを備え、上記温度及び風量決定手段は、
上記快適度指数が上記目標値に最も近似するように、目
標吹出温度To及び目標吹出風量Vaを決定する選択手
段を備える。
【0011】
【作用】上記構成の車両用空調装置によれば、快適度指
数が、可変設定される目標値に収束するように調温装置
の目標吹出温度及び送風装置の目標送風量が設定され、
上記目標値は、目標値設定手段によって、乗員が設定し
た希望室温に応じて可変設定される。従って、車両用空
調装置は、乗員の感覚的な快適性の相違を反映すること
ができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について詳細に
説明する。本実施例において、乗員が体感する快適度
は、空調条件(吹出空気温度To 、吹出風量Va )及び
環境条件(外気温度Ta 、車室内温度Tr 、日射量Ts
)から数学的に算出される快適度指数Fによって指示
される。
【0013】快適度指数Fは、評価実験で求められた次
式により算出される。 F=K1 ・ Va +K2 ・To +K3 ・Ta +K4 ・Tr +K5 ・Ts ・・・(4) ここに、K1 〜K5 は各要素の重み付け係数であり、冷
房運転時における空調吹出モードと暖房運転時における
空調吹出モードとの相違が重視され、夏季(冷房運転
時)における快適度指数F2 の係数K1 〜K5 と、冬季
(暖房運転時)における快適度指数F4 の係数K1 〜K
5 とは、互いに異なる値に設定される。
【0014】また、乗員が寒さを体感する快適度指数F
比較的小さな値、例えば数値1に設定され、乗員が暑
さを体感する快適度指数Fは比較的大きな値、例えば数
値9に設定され、乗員が快適さを一般に体感する快適度
指数Fは、予め決定された中間的な値、例えば数値5に
設定される。上記係数K〜Kは、乗員が最も快適な
空調を体感する快適度指数Fが、上記中間値(例えば、
数値5)に算定されるように実験的に求められる。かく
して、快適度指数Fは、快適度指数Fが増大するにつれ
て、乗員が暑さを体感する雰囲気(例えば、快適度指数
F=7乃至9)を指示し、快適度指数Fが減少するにつ
れて、乗員が寒さを体感する雰囲気(例えば、快適度指
数F=1乃至3)を指示する。
【0015】本実施例においては、上記所定値は、乗員
の希望温度に応じて変更し得るように、予め決定された
一定の値ではなく、乗員が設定した設定温度の関数F
TSETに設定されている。なお、関数FTSETは、
乗員が希望温度を25°Cに設定したときに、上記中間
値5と一致するように設定される。以下、本例の空調装
置の構造及び機能について詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明に係る車両用空調装置の実
施例を示す全体構成図である。図1に示すように、車両
用空調装置(以下、空調装置という)は通風ダクト1を
備え、通風ダクト1の上流側部分には、外気を導入する
外気導入口2と、車室内の空気を導入する内気導入口3
と、これら導入口2、3を選択的に開閉制御する内外気
切換ダンパ4とが配設されている。また、通風ダクト1
の下流側部分には、ベント吹出口5と、フット吹出口6
と、デフロスタ吹出口7と、これら吹出口5、6、7に
吹出空気を選択的に導く3つのモード切換ダンパ8、
9、10とが設けられている。
【0017】可変風量式の送風機11が通風ダクト1の
上流側部分に配設され、空調装置は、送風機11の作動
により、内気導入口又は外気導入口から取入れられ
た吸気を通風ダクト1及び上記吹出口5、6、7を介し
て車室内へ吹出すように構成されている。空調装置は、
通風ダクト1内に配設された冷却用熱交換器12及び加
熱用熱交換器14を備え、冷却用熱交換器12は、送風
機11の下流側に配置され、加熱用熱交換器14は、冷
却用熱交換器12の下流側に配置されている。冷却用熱
交換器12は、コンプレッサ15、コンデンサ16及び
レシーバ17を含む冷媒循環回路Xに接続され、エバポ
レータとして働く。コンプレッサ15は、電磁クラッチ
のON/OFFによりエンジン18の回転要素に選択的
に連結される。また、加熱用熱交換器14は、エンジン
18の冷却水が通水されるヒータコアとして構成されて
おり、加熱用熱交換器14に通水される冷却水量は、エ
アミックスダンパ13と関連して制御される開閉制御弁
(図示せず)によって制御される。
【0018】エアミックスダンパ13が加熱用熱交換器
14の上流側に配設され、エアミックスダンパ13の開
度により、加熱用熱交換器14の通風量が制御され、こ
れにより、加熱用熱交換器14にて加温される空気と熱
交換器14を迂回する空気との混合比が調節される。エ
アミックスダンパ13の開度θは、全送風量が加熱用熱
交換器14を通る場合、即ち、加熱用熱交換器14の通
風割合が100%のとき、「1」で指示され、全送風量
が加熱用熱交換器14を迂回する場合、即ち、加熱用熱
交換器14の通風割合が0%のとき、「0」で指示され
る。吹出空気温度To は、上記混合比によって決定さ
れ、開度θ=1にて得られる最高温度と、開度θ=0で
得られる最低温度との間で無段階に調節し得る。
【0019】上記エアミックスダンパ13の開度θは、
次式により与えられる。 θ=(To −Te)/(Kw ・Tw −Te)・・・・・・・・・・・・・(5) ここに、Te :冷却用熱交換器12の出口温度 Tw :エンジン冷却水温度 Kw :エンジン冷却水温度を加熱用熱交換器14の出口
温度に換算するための係数 空調装置は、各種ダンパの駆動装置として、内外気切換
ダンパ4を駆動するための電動モータ19、モード切換
ダンパ8、9、10を駆動するための電動モータ20、
およびエアミックスダンパ13を駆動するためのサーボ
モータ21を有し、また、これらの駆動装置の制御手段
として、上記モータ19、20、21及び送風機11の
送風量を制御する制御装置22と、空調条件をマニュア
ル設定するための操作盤23とを備えている。操作盤2
3は、乗員が操作可能な各種スイッチ類、例えば、空調
の自動制御又はマニュアル制御を選択するためのオート
スイッチ23a 、希望の車室温度TSET をマニュアル設
定するための車室内温度設定スイッチ23b 、内外気の
導入割合をマニュアル設定するための内外気切換スイッ
チ23c 、吹出モードを選択するための吹出モード切換
スイッチ23d 、そして、デフロスタ吹出口7の開度を
マニュアル設定するためのデフロフタスイッチ23e な
どを備えている。
【0020】図2は、制御装置22の全体構成を示す概
略構成図である。本例の制御装置22は、CPU、RA
M及びROM(図示せず)等を備えたマイクロコンピュ
ータとして構成されている。制御装置22は、安定化電
源32に接続され、操作盤23に表示データを出力する
マイクロプロセッサ(以下、CPUという)30を有
し、CPU30は、ドライバー35〜37を介して上記
モータ19、20、21を駆動するとともに、コンプレ
ッサ15とエンジン18との間に介設される電磁クラッ
チ31の締結又は解放をドライバー38を介して制御す
る。モータ19、20の制御により、空調装置の空調モ
ードが切換えられ、また、サーボモータ21の制御によ
りエアミックスダンパ13の開度θが調節される。
【0021】制御装置22は又、D/A変換器33及び
ドライバー34を介してブロアモータ11a を駆動し、
ブロアモータ11a に対する印加電圧の制御により、吹
出風量Va に実質的に相当する送風機11の送風量を制
御する。空調装置は更に、環境条件を検出するための各
種センサ類を備えており、通風ダクト1に吸い込まれる
内気の温度を車室内温度Tr として検出する室温センサ
24、外気温度Ta を検出する外気温センサ25、日射
量を検出する日射センサ26、冷却用熱交換器12の出
口温度Te を検出するダクトセンサ27、エンジン冷却
水の温度を検出する水温センサ28、およびエアミック
スダンパ13の開度を検出するポテンシオメータ29を
有する。
【0022】図3は、制御装置22の構成を機能的に示
す概略構成図である。制御装置22には、上記各種セン
サ類24〜29の検出信号および操作盤23の各種スイ
ッチ類23a〜23eのスイッチ信号が入力される第1
演算手段40が設けられ、第1演算手段40は、車室内
温度Tr を設定温度TSET に維持するための基本条件、
即ち、吹出空気温度To と吹出風量Va との相関関係を
求める。吹出空気温度To と吹出風量Va との相関関係
は、前述の熱バランス式 (3)〔Cp ・ γ・Va(To −T
SET ) =K・A(TSET −Ta)−Ks ・Ts −C〕によ
り設定される。
【0023】制御装置22は更に、上記快適度指数F
〔=K1 ・Va +K2 ・To +K3 ・Ta +K4 ・Tr
+K5 ・Ts 〕を演算する第2演算手段41と、第2演
算手段41によって求められる快適度指数Fが最適値
(例えば、F=5)に最も近似するように、吹出空気温
度To 及び吹出風量Va を決定する選択手段42と、選
択手段42によって選択された吹出空気温度To 及び吹
出風量Va に基づき、エアミックスダンパ13の開度θ
および送風機11の印加電圧を制御する作動制御手段4
3とを備えている。
【0024】図4乃至図9に示すフローチャートを参照
して、本実施例の車両用空調装置における制御態様につ
いて説明する。図4は制御装置22による空調制御の基
本フローを示すフローチャートでありる。制御装置22
は、初期設定を行った後(ステップST1)、各種センサ類
24〜29の検出結果等を読み込む(ST2)。制御装置2
2は更に、車室内温度設定スイッチ23b によって乗員
が設定した設定車室温度TSET から、快適度指数Fの目
標値FTSETを演算する(ST3 、ST4)。目標値FTSETは下
式により求められる。 FTSET=5+(TSET −25)/3・・・・・・・・・・・・(6) 上式(6) において、設定車室温度TSET が25°Cであ
るとき、FTSETの値が従来設定されていた所定値5に一
致することを理解できよう。
【0025】制御装置22は、かくして決定される目標
値FTSETに快適度指数Fが一致又は近似するように、吹
出空気温度To 及び吹出風量Va を設定するとともに、
環境条件に適した空調吹出モードを設定し(ST5)、エア
ミックスダンパ13の開度θおよび送風機11の印加電
圧を制御する(ST6)。図5は、ベントモードにおける吹
出空気温度To 、吹出風量Va 及び空調吹出モードの設
定ルーチンを示すフローチャートである。
【0026】先ず、車室の熱負荷Q[=K・A(Tr −
Ta)−Ks ・Ts −C]の正負判定がなされる(ステッ
プS1 )。熱負荷算定式より明らかなように、Q≦0と
判定された場合、冷房運転が必要な環境条件が成立し、
Q>0と判定された場合、暖房運転が必要な環境条件が
成立している。制御装置22は、Q≦0と判定した場
合、モード切換ダンパ8のみを開放するベントモードを
仮定し(S2)、車室内温度Tr を設定温度TSET にする
ための所要の熱交換能力Qa[=K・A(TSET −Ta)−
Ks ・Ts −C+Ki(TSET −Tr)] を演算する
(S3)。ここに、Ki は車体の熱容量である。しかる
後、ステップS4 〜S14において吹出風量Va は、最低
風量Valから最高風量Vahまで所定加算風量ΔVa 毎に
段階的に増大され、各段階で設定された各吹出風量Va
に基づき、冷房運転における快適度指数F2 、(F2
TSET)、|F2 −FTSET|、吹出空気温度To 及びエ
アミックスダンパ開度θが演算される( S4 〜S14)。
【0027】吹出風量Va の段階的な設定(S5
14)、吹出空気温度To[=Qa /Cp・γ・Va)+T
r]の演算(S6 )、更には、エアミックスダンパ開度θ
[=(To −Te)/(Kw ・Tw −Te)] の演算
(S7 )は、制御装置22の第1演算手段40によりな
される。なお、第1演算手段40は、上記エアミックス
ダンパ開度θの演算(S7 )により、θ≦0(加熱用熱
交換器14の通風量=0%)と判定した場合(S8 )、
吹出空気温度To を冷却用熱交換器12の出口温度Te
に設定し(S9 )、他方、θ>0(即ち、加熱用熱交換
器14の通風量>0%)と判定した場合(S8 )、To
をステップS6 において算出された吹出空気温度To に
設定する(S10)。
【0028】制御装置22は、このようにして演算した
各吹出風量Va及び吹出空気温度To 、外気温センサ2
5によって検出された外気温度Ta 、室温センサ24に
より検出された車室内温度Tr 、更には、日射センサ2
6によって検出された日射量の温度換算値Ts に基づい
て、各段階の吹出風量Vaと関連する快適度指数F2(=
1 ・Va +K2 ・To +K3 ・Ta +K4 ・Tr +K
5 ・Ts)、(F2 −F TSET)および|F2 −FTSET|を
演算する(S11、S12、S13)。かかる快適度指数
2 、(F2 −FTSET)および|F2 −FTSET|の演算
は、第2演算手段41によってなされる。かくして得ら
れた演算結果は、制御回路22に内蔵されたRAMに夫
々読み込まれる。
【0029】制御装置22は更に、|F2 −FTSET|が
最小となる吹出風量Va 及び吹出空気温度To の組合せ
(Va0、To0)を選択手段42によって選択する
(S15)。しかる後、制御装置22は、モード選択の適
否を判断し、選択した組合せ(Va0、To0)が得られる
ように、送風機11の送風量およびエアミックスダンパ
開度θを調節する(S16〜S18)。
【0030】上記モード選択の適否において、制御装置
22は、(F2 −FTSET)≧所定値−α(例えば、α=
0.9)と判定し(S16)、しかも、(F2 −FTSET)>
0と判定した場合(S17)、或いは、To0<所定値α0
(例えば、α0 =30℃)と判定した場合(S18)、ベ
ントモードの選択が適正であったものと判断して、作動
制御手段43を介して、空調装置の吹出風量Va及び吹
出空気温度Toを上記吹出風量Va0及び吹出空気温度T
o0に設定すべく、送風機11の送風量およびエアミック
スダンパ開度θを調節するとともに、空調吹出モードを
ベントモードに設定すべく、モード切換ダンパ8、9、
10を所定の開閉位置に切換え、該開閉位置を保持する
(S19)。
【0031】他方、(F2 −FTSET)<所定値−α(例
えば、α=0.9)と判定された場合(S16)、或いは、
(F2 −FTSET)≦0且つTo0≧α0 と判定された場合
(S 17、S18)、乗員が上半身に寒さを体感するか、或
いは、吹出温度が過剰に高く、乗員が上半身に暑さを体
感してしまうと想定され、従って、ベントモードの選択
は不適当な状態にある。このため、制御装置22は、図
6に示すB/Lモード設定ルーチンに移行する(S16
18)。
【0032】図6乃至図8は、B/Lモード(I)にお
ける吹出空気温度To、吹出風量Va及び空調吹出モー
ドの設定ルーチンを示すフローチャートである。B/L
モードは、ベント吹出口5及びフット吹出口6の双方か
ら空調空気を吹出す吹出モードであり、ベント吹出口5
及びフット吹出口6の吹出風量の割合が異なる3つのモ
ード、即ち、B/Lモード(1)、B/Lモード(I
I)及びB/Lモード(III)に区分されている。各
B/Lモードにおける吹出風量の割合は以下の通りであ
る。 B/Lモード(I):ベント吹出口5=75%、フット
吹出口6=25% B/Lモード(II):ベント吹出口5=60%、フッ
ト吹出口6=40% B/Lモード(III):ベント吹出口5=45%、フ
ット吹出口6=55% 制御装置22は、B/Lモード(I)を仮定し
(S20)、熱交換能力Qaを演算し、熱交換能力Qa
[=K・A(TSET−Ta)−Ks・Ts−C+Ki
(TSET−Tr)]の演算(S 21 )と、最低風量V
alから最高風量Vahまで吹出風量Vaの段階的設定
(S 22 〜S32)とを行う。制御装置22は、段階的
に設定される各吹出風量Vaに相応する最適な吹出空気
温度To及びエアミックスダンパ開度θ、吹出空気温度
Toに相応するベント吹出口5の吹出空気温度Tovと
フット吹出口6の吹出空気温度Tof、そして、ベント
吹出口5の吹出風量Vav(=0.75×Va)とフッ
ト吹出口6の吹出風量Vaf(=0.25×Va)を演
算する(S24〜S27)。吹出風量Vaの段階的設
定、吹出空気温度To、エアミックスダンパ開度θ、吹
出空気温度Tov、Tof、および吹出風量Vav、V
afの演算は、第1演算手段40によってなされる。
【0033】制御装置22は更に、第2演算手段41に
より、吹出空気温度Tov、Tof、吹出風量Vav、Vaf、
外気温度Ta 、車室内温度Tr 及び日射量の温度換算値
Tsに基づいて、各段階の吹出風量Vav、Vafと関連す
る2つの快適度指数F2 、F 4 を夫々演算し(S28)、
(F2 −FTSET)、(F4 −FTSET)および|F2 −F
TSET|、|F4 −FTSET|を夫々演算する(S28
30)。なお、快適度指数F2 は、ベントモードにおけ
る快適度指数F2 と実質的に同じであり、ベント吹出口
5からの空調空気の吹出を基準として設定された重み付
け係数K1 〜K5 、吹出空気温度Tov及び吹出風量Vav
を用いて算定され、他方、快適度指数F4 は、フット吹
出口6からの空調空気の吹出を基準として設定された重
み付け係数K 1 〜K5 、吹出空気温度Tof及び吹出風量
Vafを用いて算定される。
【0034】制御装置22は、判定値Lを、L=(F
TSET +(F TSET なる関係
式より求め(S31)、判定値Lが最小の値となる吹出
風量Va及び吹出空気温度Toの組合せ(Va、To
)を、選択手段42によって選択し(S33)、更
に、モード選択の適否を判断する(S34〜S37)。
仮定されたモード、即ち、B/Lモード(I)が適正で
あると判定された場合、空調吹出モードをB/Lモード
(I)に設定すべく、モード切換ダンパ8、9、10を
所定の開閉位置に切換え、該開閉位置を保持するととも
に、上記の如く選択された吹出風量Va及び吹出空気温
度Toの組合せ(Va、To)が得られるように、
送風機11の送風量およびエアミックスダンパ開度θを
調節する(S38)。
【0035】他方、B/Lモード(I)の選択が不適正
であると判定された場合、前述のベントモードにおける
設定ルーチン(図5)又はB/Lモード(II)におけ
る設定ルーチン(図7)に移行する。図7は、B/Lモ
ード(II)における吹出空気温度To、吹出風量Va
及び空調吹出モードの設定ルーチンを示すフローチャー
トであり、このルーチンでは、ベント吹出口5及びフッ
ト吹出口6の吹出風量の割合が60%、40%に夫々設
定し、従って、ベント吹出口5を算定式Vav=0.6
0×Vaにより求め、フット吹出口6を吹出風量Vaf
=0.40×Vにより求める。その他の制御は、B/L
モード(I)と実質的に同じ構成を有するので、説明を
省略する。また、B/Lモード(II)における設定ル
ーチンにて、B/Lモード(II)の選択が不適正であ
ると判定された場合、前述のB/Lモード(I)におけ
る設定ルーチン(図6)又はB/Lモード(III)に
おける設定ルーチン(図8)に移行する。
【0036】図8は、B/Lモード(III)における吹出
空気温度To 、吹出風量Va 及び空調吹出モードの設定
ルーチンを示すフローチャートであり、このルーチンで
は、ベント吹出口5及びフット吹出口6の吹出風量の割
合が45%、55%に夫々設定し、従って、ベント吹出
口5を算定式Vav=0.45×Va より求め、フット吹出
口6を吹出風量Vaf=0.55×Vより求める。その他の
制御は、B/Lモード(I)及びB/Lモード(II)と
実質的に同じ構成を有するので、説明を省略する。ま
た、B/Lモード(III)における設定ルーチンにて、B
/Lモード(III)の選択が不適正であると判定された場
合、前述のB/Lモード(II)における設定ルーチン
(図7)又はヒータモードにおける設定ルーチン(図
9)に移行する。
【0037】図9は、ヒータモードにおける吹出空気温
度To 、吹出風量Va 及び空調吹出モードの設定ルーチ
ンを示すフローチャートである。ヒータモードの設定ル
ーチンは、B/Lモード(III)の設定ルーチン(図7)
から移行する場合のみならず、ベントモードの設定ルー
チン(図5)で車室の熱負荷QがQ>0と判定され(S
1 )、暖房運転が必要な環境条件が成立している場合に
も又、実行される。
【0038】制御装置22は、フット吹出口6から75
%の吹出風量を吹出し且つデフロスタ吹出口7から25
%の吹出風量を吹出すヒータモードを仮定して
(S77)、車室内温度Tr を設定温度TSET にするため
の所要の熱交換能力Qa[=K・A(T SET −Ta)−Ks
・Ts −C+Ki(TSET −Tr)] を演算し(S78)、し
かる後、吹出風量Va を、最低風量Valから最高風量V
ahまで所定加算風量ΔVa 毎に段階的に増大し、各段階
で設定した吹出風量Va に基づき、暖房運転における快
適度指数F4 、(F4 −FTSET)および|F4 −FTSET
|を演算して、設定した各吹出風量Va に相応する最適
な吹出空気温度To 及びエアミックスダンパ開度θを夫
々演算する( S80〜S90)。
【0039】吹出風量Va の段階的な設定(S80
90)、吹出空気温度To[=Qa /Cp・γ・Va)+T
r]の演算(S81)、更には、エアミックスダンパ開度θ
[=(To −Te)/(Kw ・Tw −Te)] の演算
(S82)は、制御装置22の第1演算手段40によりな
される。なお、第1演算手段40は、上記エアミックス
ダンパ開度θの演算(S82)により、θ<1(加熱用熱
交換器14の通風量<100%)と判定した場合
(S83)、吹出空気温度To を冷却用熱交換器12の出
口温度To =To (ステップS81において算出した吹出
空気温度To )に設定し(S85)、他方、θ≧1(即
ち、加熱用熱交換器14の通風量=100%)と判定し
た場合(S83)、To =[Kw(Tw −Ta)/Cp ・γ・
Va]+Ta に設定し、吹出空気温度To を加熱用熱交換
器14の出口温度に置換する(S84)。
【0040】制御装置22は更に、フット吹出口6の吹
出風量割合が75%であることから、吹出風量Vaを
0.75×Vaに変換し(S87)、変換された吹出風量
Va、演算された上記吹出空気温度To 、外気温センサ
25によって検出された外気温度Ta 、室温センサ24
により検出された車室内温度Tr 、更には、日射センサ
26によって検出された日射量の温度換算値Ts に基づ
いて、各段階の吹出風量Vaと関連する快適度指数F
4(=K1 ・Va +K2 ・To +K3 ・Ta +K4 ・Tr
+K5 ・Ts)、(F4 −FTSET)および|F4 −FTSET
|を夫々演算する(S87、S88、S89)。かかる快適度
指数F4 、(F4 −FTSET)および|F4 −FTSET|の
演算は、第2演算手段41によってなされる。かくして
得られた演算結果は、制御回路22に内蔵されたRAM
に夫々読み込まれる。
【0041】制御装置22は更に、|F4 −FTSET|が
最小となる吹出風量Va 及び吹出空気温度To の組合せ
(Va0、To0)を選択手段42によって選択するととも
に(S91)、モード選択の適否を判断し、空調装置の吹
出風量Va及び吹出空気温度Toを上記吹出風量Va0
び吹出空気温度To0に設定すべく、送風機11の送風量
およびエアミックスダンパ開度θを調節する(S92〜S
95)。
【0042】上記モード選択の適否において、制御装置
22は、(F4 −FTSET)≦所定値αと判定し
(S92)、しかも、(F4 −FTSET)<0と判定した場
合(S93)、或いは、To0>所定値β(例えば、β=2
0℃)と判定した場合(S94)、ヒータモードの選択が
適正であったものと判断して、作動制御手段43を介し
て、送風機11の送風量およびエアミックスダンパ開度
θを調節するとともに、空調吹出モードをヒータモード
に設定すべく、モード切換ダンパ8、9、10を所定の
開閉位置に切換え、該開閉位置を保持する(S95)。
【0043】他方、(F4 −FTSET)>所定値α(例え
ば、α=0.9)と判定された場合(S92)、或いは、T
o0≦βと判定された場合(S94)、乗員が下半身に暑さ
を体感するか、或いは、吹出温度が過剰に低く、乗員が
下半身に寒さを体感してしまうと想定され、従って、ヒ
ータモードの選択は不適当な状態にある。このため、制
御装置22は、図8に示すB/Lモード(III)の設定ル
ーチンに移行する(S 92、S94)。
【0044】
【発明の効果】本発明の上記構成によれば、快適度指数
に基づいて吹出温度及び吹出風量の双方を設定するよう
に構成された車両用空調装置において、乗員の感覚的な
快適性の相違を反映することができる車両用空調装置を
提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る車両用空調装置の構造を
示す全体構成図である。
【図2】空調装置の制御装置の概略全体構成図である。
【図3】空調装置の制御装置の構成を機能的に示す概略
構成図である。
【図4】制御装置による空調制御の基本フローを示すフ
ローチャートである。
【図5】ベントモードにおける吹出空気温度To 、吹出
風量Va 及び空調吹出モードの設定ルーチンを示すフロ
ーチャートである。
【図6】B/Lモード(I)における吹出空気温度To
、吹出風量Va 及び空調吹出モードの設定ルーチンを
示すフローチャートである。
【図7】B/Lモード(II)における吹出空気温度To
、吹出風量Va 及び空調吹出モードの設定ルーチンを
示すフローチャートである。
【図8】B/Lモード(III)における吹出空気温度To
、吹出風量Va 及び空調吹出モードの設定ルーチンを
示すフローチャートである。
【図9】ヒートモードにおける吹出空気温度To 、吹出
風量Va 及び空調吹出モードの設定ルーチンを示すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
1 通風ダクト 11 送風機 12 冷却用熱交換器 13 エアミックスダンパ 14 加熱用熱交換器 22 制御装置 40 第1演算手段 41 第2演算手段 42 選択手段 43 作動制御手段 Va 吹出風量 Ta 外気温度 Tr 車室内温度 To 吹出空気温度 F 快適度指数 K1 〜K5 定数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻生 博史 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 遠野 安広 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 土田 貴志 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 石川 俊和 広島県安芸郡府中町新地3番1号 ナル デック株式会社内 (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】 空調用空気を加熱及び/又は冷却し、吹
    出空気の吹出温度を目標吹出温度に調節する調温装置
    と、前記空調用空気を、前記調温装置を介して、車室に
    送風する送風装置と、前記調温装置の目標吹出温度と、
    前記送風装置の目標送風量とを制御する制御装置とを有
    する車両用空調装置において、 前記制御装置は、少なくとも吹出温度及び吹出風量の関
    数として示され且つ乗員が体感する快適性を指示する快
    適度指数を求める快適度指数決定手段と、 前記快適度指数が目標値に一致又は近似するように、前
    記目標吹出温度及び目標送風量の双方を設定する温度及
    び風量決定手段と、 乗員が希望の室温を任意に設定するための温度設定手段
    と、 該温度設定手段により設定された希望室温に関連して、
    前記快適度指数の目標値を可変設定する目標値設定手段
    とを有することを特徴とする車両用空調装置。
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