JP3239339B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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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、車両に搭載されるエバ
ポレータ吹出温度を日射量に応じて制御可能な空調装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、特開昭2−60819号公報
に示されるように、可変容量型圧縮機の吸入圧力設定値
を日射量により補正する場合、日射量の増加に応じて吸
入圧力設定値を低下させ、冷房能力を増大することが知
られている。また特開平1−136809号公報に示さ
れるように、エアミックスドア開度に応じて補正量を決
定し、エバポレータ吹出温度に応じたエアミックスドア
開度を前記補正量により補正し、吹き出し温度の急変を
防止する車両用空調装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車両用空調装置によると、車両移動に伴う日射量変化に
的確に追随するほど蒸気圧縮式冷凍サイクルの応答性は
早くないため、車両走行中に日射量が増加した場合、冷
房能力の増加がゆっくりしたものとなってしまい、急な
日射量増加に対し冷房の快適性を確保することが難しい
という問題があった。例えばビルで遮られていた日射が
車の移動により直接乗員に当たる場合などに空調装置に
よる冷房が適正に追随しないという問題がある。
【0004】そのため、可変容量型圧縮機の吸入圧力設
定値を変化させることのみにより車両の熱負荷および快
適性より必要な吹出温度を実現し省動力をはかることは
困難であった。そこで、車両の熱負荷および快適性より
必要な吹出温度よりも一定温度低い吹出温度になる可変
容量型圧縮機の吸入圧力設定値にしておき、その一定温
度分はリヒートさせて必要な吹出温度を得ておき、急な
日射量増加のあった場合、リヒート量を低減し素早く冷
房能力を増大することにより、快適性を保持するシステ
ムが考えられている。
【0005】しかし、常時、可変容量型圧縮機の吸入圧
力設定値を一定温度低下させ、その分リヒートする方法
は、省動力の観点より無駄が多い。つまり、夜中や最大
日射時のように大量の日射量変化が基本的にない場合、
可変容量型圧縮機の吸入圧力設定値を下げてリヒートす
るのが省動力の低減にならない。そこで本発明は、急な
日射量増加があり得る場合は前述した一定温度分の余裕
量を増やし、日射量がゼロ時あるいは最大日射時付近に
おいては前記余裕量を低減することを要旨とするもので
ある。
【0006】本発明が解決しようとする課題は、日射量
の急増あるいは急減に対して応答よく冷房能力を増減可
能にする車両用空調装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による車両用空調装置は、車両に対する日射量
を含む各種制御条件に応じて空気調和要素を制御する車
両用空調装置において、蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成
空気を冷却するエバポレータと、前記エバポレータ
より冷却された空気をリヒートするヒータコアと、前記
エバポレータの吹出温度の目標値を求める演算手段とを
備え、前記蒸気圧縮式冷凍サイクルは、前記エバポレー
タの吹出温度が前記目標値となるように、冷却能力を調
整可能な圧縮機を有し、前記演算手段は、日射量が第1
所定値以下のとき及び前記第1所定値より大きい第2所
定値以上のとき、日射量が前記第1所定値より大きく前
記第2所定値未満のときに比して前記目標値を高く設定
することでリヒートによる車室内吹出温度の調整幅を小
さくすることを特徴とする。
【0008】
【作用】請求項1または2記載の発明では、日射量の急
増あるいは急減が基本的にあり得ない状況の場合、蒸気
圧縮式冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機等の消費
動力を低減し、エバポレータ後空気温度を高めに設定
し、この空気のリヒート量を減たすことで、省動力を図
る。一方、日射量の急増あるいは急減があり得る状況の
場合または日射量の急増あるいは急減の可能性が高い状
況の場合、エバポレータ後空気温度を低めに設定し、こ
の空気温度のリヒート量を相対的に大きくとれるように
設定する。このため、冷却手段(エバポレータ)に比べ
相対的に応答性の良好な加熱手段(ヒータコア)による
リヒート量の調節により、空調装置を必要冷房能力に迅
速に切り替えられる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、例えば図1に示すように、車両用空調装置
の冷媒回路と通風回路が構成される。冷媒回路は、外部
可変容量圧縮機1、コンデンサ2、レシーバ3、減圧弁
4、エバポレータ5からなる。
【0010】通風回路は、車外の外気を取入れる空気取
入口10と、車内の内気を取入れる空気取入口11がケ
ース9に開口され、これらの空気取入口10、11の開
度を調節する内外気調節ダンパ12が設けられている。
この内外気ダンパ12の下流側に前記エバポレータ5が
設けられ、さらにこの下流側にヒータコア14が設けら
れる。ヒータコア14の入口側にこのヒータコア14を
通る空気と通らない空気の流量を調節するエアミックス
ダンパ15が設けられる。そしてケース9の出口部には
足元吹出口16、胸元吹出口17、デフロスタ吹出口1
8が形成され、それぞれの吹出口にダンパ20、21、
22が回動自在に設けられている。エバポレータ5の出
口部にはエバポレータ吹出温度TEを検出する温度セン
サ23が設けられている。
【0011】電子制御装置(ECU)30の入力は、日
射センサからの日射量信号、室温センサからの車室内の
内気温度、外気センサからの外気温度、温度センサ23
からはエバポレータ吹出温度TE等がある。電子制御装
置30は、これらの信号に基づいて演算処理し、その結
果、エアミックスダンパ15、外部可変容量コンプレッ
サ1にダンパ開度信号、容量制御信号を出力する。
【0012】次に本発明の特徴部分として、車両熱負荷
より必要とされるグリル吹出温度とエバポレータ吹出温
度との差(余裕量)を日射量によって可変とする。この
「余裕量」を模式図で示すと図2に示すとおりとなる。
図2中、Wが余裕量である。ここでいう余裕量は、除湿
量確保による余裕量を含まない。図2の例では、必要は
グリル吹出温度20℃に対して5℃の余裕量Wによりエ
バポレータ吹出温度を15℃としている。余裕量が17
℃なら、エバポレータ吹出温度は3℃となる。
【0013】そして、この余裕量の設定値は、例えば図
3に示すように、日射量の値に応じて設定する。この基
本的な余裕量の設定は次の考えに基づく。夜中は、日
射がないので余裕量はゼロの近傍にする。炎天下さら
には最大日射量時は、それ以上の日射量の増加を見込む
必要がないので余裕量をゼロ近傍にする。前記、
以外は、その時の日射量と主要環境下で予測される最大
日射量との差に応じた余裕量とする。
【0014】前記、およびの基本的な思想に基づ
いて具体的な余裕量の値が快適性確保の観点より設定さ
れる。基本的には日射量が増す可能性が少ない時は余裕
量を小さくしてある。これにより省動力効果を大きくす
る。次に具体的な制御フローを図4に基づいて説明す
る。まずステップ40で日射量、外気温度、室内温度、
エバポレータ吹出温度TEを入力し、次いでステップ4
1で目標吹出温度TAOを算出する。次いでステップ4
2に進み、日射量に応じたエバポレータ吹出温度TEO
の余裕量ΔTEOを図6に示すような特性図より設定し
ておく。図6に示す特性図は、日射量の時間平均をもと
に設定した余裕量ΔTEOである。これは、日射量が雲
やビルの有無によって常に変化するものであるため、余
裕量もこれに応じて仮に変化させるとすると、グリル吹
出温度やエバポレータ吹出温度の目標値が頻繁に変化す
ることとなり不安定になりやすいことから時間平均値を
とったのである。
【0015】また最大日射量は、毎日いつでも得られる
わけではなく、季節、天候、地域、時間等によって現れ
ないことも多いのであるから、例えば図7に示すよう
に、ある一定の過去の時間内に得られた最大ピークの日
射量を、考慮すべき最大日射量として余裕量を設定す
る。これにより省動力効果を大にする。また図7に示す
余裕量の設定は、年月、天候、気圧、地理的位置、時間
等により考慮された最大日射量に設定するのがより望ま
しい。
【0016】次いで、図4に示すステップ42からステ
ップ43に進み、エバポレータ吹出温度を前記余裕量に
基づいて修正する。この修正式は、次のとおりである。 TEO=TEO−ΔTEO 次いでステップ44に進み、可変容量型圧縮機の容量を
決定し、次いでステップ45に進み、可変容量型圧縮機
の容量可変機構を駆動する。
【0017】一方、ステップ43で算出された余裕量Δ
TEOに基づいてステップ46で補正後の余裕量ΔTE
Oによるエアミックスダンパ15の開度を決定する。次
いでステップ47に進みエアミックスダンパ15をその
開度になるよう駆動する。次に、前記実施例による省動
力効果を従来の比較例1、2と対比して説明する。
【0018】目標吹出温度TAOに応じて余裕量および
エアミックスダンパの開度を例えば図5のように設定す
る。ここに、「エアミックスダンパ開度大」は、ヒータ
コア14をバイパスする風量を大にすることをいう。図
5中、比較例1は、a−b−c−dの通常モードを示
し、比較例2は、a−b−e−f−gの経済モードを示
す。これに対し、本発明の実施例は、a−b−h−i−
j−kの日射による余裕量補正モードを示す。
【0019】前記実施例の余裕量補正モードによると、
ある程度の経済性を保持しつつ、日射量急変時の快適性
を確保する。すなわち、余裕量補正モードによると、
夜中やある程度の日射がある時は、可変容量圧縮機の容
量を相対的に小にしエバポレータ吹出温度を高めに設定
することで、可変容量圧縮機の消費動力を低減し、省動
力化を図るとともに、日射量の急変の可能性が高い時
は、あらかじめ設定された日射量−余裕量特性に基づい
て余裕量を相対的に大にしエバポレータ吹出温度を低め
に設定することで、この状態から日射量が急増した場合
にヒータコア14でのエンジン冷却温水サイクルによる
空気加熱量(リヒート量)を緩和する。このの場合の
エンジン冷却温水サイクルは蒸気圧縮式冷凍サイクルに
比べ応答性が良好であるから、迅速なグリル吹出温制御
が可能になるという効果がある。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用空
調装置によると、日射量の急増あるいは急減に対して応
答よく冷房能力を増減し、冷房の快適性を確保するとと
もに、最大限に省動力効果を図ることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による車両用空調装置を示す概
略構成図である。
【図2】グリル吹出温度とエバポレータ吹出温度との差
の余裕量を示す説明図である。
【図3】日射量と余裕量の関係を示す特性図である。
【図4】本発明の実施例による制御フローを示すフロー
チャート図である。
【図5】本発明の実施例と比較例を対比するもので、目
標吹出温度と余裕量およびエアミックスダンパ開度を示
す特性図である。
【図6】時間平均日射量と余裕量との関係を示す特性図
である。
【図7】時間平均日射量と余裕量との関係を示す特性図
である。
【符号の説明】
1 外部可変容量圧縮機(冷却手段) 5 エバポレータ(冷却手段) 14 ヒータコア (加熱手段) 15 エアミックスダンパ(加熱手段) 30 電子制御回路(制御手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/00 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に対する日射量を含む各種制御条件
    に応じて空気調和要素を制御する車両用空調装置におい
    て、 蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成し空気を冷却するエバポ
    レータと、 前記エバポレータにより冷却された空気をリヒートする
    ヒータコアと、 前記エバポレータの吹出温度の目標値を求める演算手段
    とを備え、 前記蒸気圧縮式冷凍サイクルは、前記エバポレータの吹
    出温度が前記目標値となるように、冷却能力を調整可能
    な圧縮機を有し、 前記演算手段は、日射量が第1所定値以下のとき及び前
    記第1所定値より大きい第2所定値以上のとき、日射量
    が前記第1所定値より大きく前記第2所定値未満のとき
    に比して前記目標値を高く設定することでリヒートによ
    る車室内吹出温度の調整幅を小さくする ことを特徴とす
    る車両用空調装置。
  2. 【請求項2】 前記演算手段は、前記エバポレータの吹
    出温度の仮の目標値を求め、日射量が第1所定値以下の
    とき及び前記第2所定値以上のとき、日射量が前記第1
    所定値より大きく前記第2所定値未満のときに比してリ
    ヒートによる車室内吹出温度の調整幅が小さくなるよう
    に前記仮の目標値を補正することで前記目標値を求める
    ことを特徴とする請求項1記載の車両用空調装置。
  3. 【請求項3】 前記演算手段は、日射量が前記第1所定
    値より大きく前記第2所定値未満のとき、そのときの日
    射量と主要環境下で予測される最大日射量との差に応じ
    て、前記目標値を演算することを特徴とする請求項1記
    載の車両用空調装置。
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