JP3261814B2 - 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、室内に吹き出す風の吹
出温度と吹出風量を制御する機能を備えた空調装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車に搭載されているいわゆる
オートエアコンは、運転モードをオート（ＡＵＴＯ）モ
ードに切り替えると、車室内の温度を温度設定スイッチ
で設定された設定温度に維持するように、吹出温度や吹
出風量を自動制御するようになっている。このオートモ
ードから、風量をマニュアル操作で設定するマニュアル
モードに切り替えると、吹出風量が風量切替スイッチで
設定された風量に固定され、この風量で車室内の温度を
設定温度に維持するように吹出温度を制御するようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のものに
おいて、マニュアルモードで吹出風量を設定すると、そ
のマニュアルモード風量がオートモード風量に比べて大
きい場合、冷房時には吹出温度がオートモードのときよ
りも高くなるように補正される。この場合、同一熱量を
発生するには大風量にした方が冷凍サイクルのＣＯＰ
（成績係数）を向上できるので、マニュアルモード風量
を多くすれば、その分、冷凍サイクルのＣＯＰを向上で
き、省エネルギ効果も得られる利点がある。

【０００４】しかし、マニュアルモード風量がオートモ
ード風量に比べて小さい場合には、小さい風量で車室内
の温度を設定温度に維持しようとするため、冷房時には
吹出温度がオートモードのときよりも低くなるように補
正される。このため、上述の場合とは反対に、冷凍サイ
クルのＣＯＰが低下してしまい、消費エネルギが増大し
てしまう欠点がある。

【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、マニュアルモード時の快適性を
損なわずに省エネルギ効果を得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、室内に吹き出す風の吹出温度
と吹出風量を制御する機能を備えたものにおいて、室内
の空調に必要な熱量を求める手段と、吹出風量を自動制
御するオートモードかマニュアル操作で吹出風量を設定
するマニュアルモードかを判定する運転モード判定手段
と、マニュアルモード時に、オートモード風量とマニュ
アルモード風量とを比較し、オートモード風量の方が大
きいときにはそのオートモード風量と前記必要熱量とに
基づいて吹出温度を決定し、マニュアルモード風量の方
が大きいときにはそのマニュアルモード風量と前記必要
熱量とに基づいて吹出温度を決定する吹出温度決定手段
とを備えた構成としたものである。

【０００７】

【作用】空調運転時には、室内の空調に必要な熱量を求
めると共に、運転モード判定手段によりオートモードか
マニュアルモードかを判定する。この結果、マニュアル
モードと判定されると、吹出温度決定手段は、オートモ
ード風量とマニュアルモード風量とを比較し、オートモ
ード風量の方が大きいときにはそのオートモード風量と
前記必要熱量とに基づいて吹出温度を決定する。この場
合、マニュアルモード風量がオートモード風量よりも小
さくても、吹出温度がオートモードのときと同じになる
ので、室内に供給される熱量が前記必要熱量よりも少な
くなるが、乗員がマニュアルモード風量を小さくすると
きは、乗員が冷暖房を弱くしたいと感じているときであ
るので、結果的に乗員の温感に合った吹出温度となり、
従来よりも快適性が向上する。しかも、室内に供給する
熱量が少なくて済むので、省エネルギ効果も得られる。

【０００８】一方、マニュアルモード風量がオートモー
ド風量よりも大きいときには、そのマニュアルモード風
量と前記必要熱量とに基づいて吹出温度を決定する。こ
れにより、室内に適正な熱量（＝必要熱量）が供給さ
れ、快適性が維持される。

【０００９】

【実施例】

［第１実施例］本発明を電気自動車の空調装置に適用し
た第１実施例について、図１乃至図９を参照して説明す
る。まず、図２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の上流側には、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２３，２
４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の下流
側と内気吸入口２４の下流側には、それぞれブロワ２
７，２８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。ま
た、ブロワ２７，２８の下流側は仕切板３２ｂによって
通路が仕切られている。

【００１０】一方、ブロワ２７，２８の下流側にはエバ
ポレータ３１が配置され、このエバポレータ３１の下流
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。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
の上方には強冷ダンパ３６が配置され、この強冷ダンパ
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。また、コンデンサ３５の下流側の仕切板３２
に設けられた連通口３２ａには、連通ダンパ３８が配置
され、この連通ダンパ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、単一モード（例えば「ＶＥＮＴ」
モード、「ＦＯＯＴ」モード等）時の通風抵抗を低下さ
せるようになっている。

【００１１】上側の通風路３３の下流側には、デフ吹出
口４０とベント吹出通路４１が設けられ、このベント吹
出通路４１の下流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３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４
５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４２）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２参照）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。

【００１２】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５０，５
１によって駆動されるようになっている。一方、下側の
通風路３４の下流側には、風を乗員の足元に向けて吹き
出す足元吹出口５２が設けられ、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
設けられている。各ダンパ３６，３８，４６，２５は、
吹出モードに応じて下記の表１のように作動される。

【００１３】

【表１】

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】

【表２】

【００１７】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２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。

【００１８】一方、暖房モードでは、四方切替弁５７が
図２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。

【００１９】また、除霜モードでは、四方切替弁５７が
図２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５６ａ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。

【００２０】更に、除湿Ｈモードでは、四方切替弁５７
が図２に実線で示す位置で、電磁弁６３が閉で電磁弁６
４が開放され、室外熱交換器５８に供給された液冷媒の
一部がエバポレータ３１にも供給され、このエバポレー
タ３１の弱めの冷却作用により除湿される。また、除湿
Ｃモードでは、四方切替弁５７が図２に実線で示す位置
で、電磁弁６３が開放されて、室外熱交換器５８もコン
デンサ３５と共に凝縮器として機能するようになり、コ
ンデンサ３５と室外熱交換器５８の双方で液化された冷
媒がエバポレータ３１に供給され、このエバポレータ３
１の強めの冷却作用により除湿される。

【００２１】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５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。除湿Ｈモードでは、後述する吹出温度ＴAOとコ
ンデンサ３５通過直後の風温度（以下「コンデンサ出口
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“Ｌｏ”となる。
また、除湿Ｃ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
ンデンサ出口温度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 ，Ｔ
AO−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。

【００２２】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、電子制御ユニット（以下「ＥＣ
Ｕ」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、ＣＰ
Ｕ６９，各種データ等を一時的に記憶するＲＡＭ７０，
図１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７
２，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。

【００２３】このＥＣＵ６８は、内気温度Ｔr を検出す
る内気温度センサ７７，外気温度Ｔamを検出する外気温
度センサ７８，車室内に入り込む日射量Ｔs を検出する
日射センサ７９，エバポレータ３１通過直後の冷風温度
（以下「エバポレータ出口温度」という）Ｔe を検出す
るエバポレータ出口温度センサ８０，コンデンサ出口温
度Ｔc を検出するコンデンサ出口温度センサ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等からの出力信号を
Ａ／Ｄ変換器７２を介して読み込む。

【００２４】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。

【００２５】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が設け
られ、更に空調運転をマニュアルモードからオートモー
ドへ切り替えるオート（ＡＵＴＯ）スイッチ９１と、空
調運転を停止するオフスイッチ９２と、マニュアルモー
ド風量を４段階に切り替える４つのマニュアルモード風
量切替スイッチＬo,Ｍ1,Ｍ2,Ｈi が設けられている。

【００２６】一方、ＥＣＵ６８は、図１の制御プログラ
ムを実行することにより、室内の空調に必要な熱量ＱAO
を求めると共に、オートモードかマニュアルモードかを
判定する運転モード判定手段として機能し、更に、マニ
ュアルモード時には、オートモード風量ＶAOとマニュア
ルモード風量ＶM とを比較し、ＶAO≧ＶM のときにはオ
ートモード風量ＶAOと前記必要熱量ＱAOとに基づいて吹
出温度ＴAOを決定し、ＶAO＜ＶM のときにはマニュアル
モード風量ＶM と前記必要熱量ＱAOとに基づいて吹出温
度ＴAOを決定する吹出温度決定手段としても機能する。

【００２７】以下、このＥＣＵ６８による制御内容を図
１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
タ出口温度センサ８０及びコンデンサ出口温度センサ８
１により検出された内気温度Ｔr ，外気温度Ｔam，日射
量Ｔs ，エバポレータ出口温度Ｔe 及びコンデンサ出口
温度Ｔc の各データを読み込む。

【００２８】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

【００２９】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。こ
の（２）式は、見掛上、従来と同じであるが、各係数Ｋ
1,Ｋ2,Ｋ3,Ｋ4 と定数Ｃは従来よりもかなり大きな値に
設定されている。

【００３０】上記（２）式により必要熱量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 −Ｔr ｜
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。

【００３１】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（このＶAOが定常時のオートモード風量
となる）。尚、図７は、本実施例の風量・温度特性を実
線で示し、従来のオートエアコンの風量・温度特性を一
点鎖線で示している。この図７から明らかなように、本
実施例の風量特性は、冷凍サイクル５５のＣＯＰ向上を
狙って、必要熱量ＱAOが少ない領域で風量ＶBを従来よ
りも増加させているが、この風量増加は乗員が風を不快
に感じない程度に設定されている。このような風量特性
を採用することによって、本実施例の温度特性は、吹出
温度ＴAOが冷房時には従来よりも例えば５℃高く、暖房
時には従来よりも例えば１５℃低くなるように設定され
ている。

【００３２】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１４２に移行して、吹
出風量ＶAOを次の（３）式により算出する（このＶAOが
過渡時のオートモード風量となる）。 ＶAO＝ＶB ＋ΔＶ ……（３） ここで、ＶB は図７に示されている定常時の必要熱量Ｑ
AO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。本実施例では、補正風量
ΔＶは、暖房時に“０”となるように設定されている。
この理由は、暖房時に吹出風量ＶAOを大幅に増加させる
と、吹出温度ＴAOが低下し過ぎて、吹出風に当たる乗員
が感じる暖かみが却って少なくなってしまうからである
（但し、後述するように暖房時にも乗員に不快感を与え
ない範囲内でΔＶ＞０となるように設定しても良い）。

【００３３】上述したステップ１４１又は１４２で吹出
風量ＶAOが決定されると、ステップ１５０に進んで、風
量設定モードがオートモードかマニュアルモードかを判
定する。この判定は、マニュアルモード風量切替スイッ
チ９３〜９６のいずれかがオンされていればマニュアル
モードと判定され、そうでなければオートモードと判定
される。このステップ１５０で、オートモードと判定さ
れれば、ステップ１５１に進んで、車室内に吹き出す風
量ＶA に、前述したステップ１４１又は１４２で決定し
た値ＶAOをセットし、ステップ１６０に進む。

【００３４】一方、マニュアルモードの場合には、ステ
ップ１５２に進んで、マニュアルモード風量切替スイッ
チＬo,Ｍ1,Ｍ2,Ｈi のいずれがオンされているかによっ
てマニュアルモード風量ＶM を次のようにセットする。
例えば、Ｌo オン時にはＶM＝２００（ｍ^３／ｈ）、Ｍ1
オン時にはＶM ＝２７０（ｍ^３／ｈ）、Ｍ2 オン時に
はＶM ＝３４０（ｍ^３／ｈ）、Ｈi オン時にはＶM ＝４
００（ｍ^３／ｈ）とセットされる。

【００３５】この後、ステップ１５３に進んで、このマ
ニュアルモード風量ＶM を前述したステップ１４１又は
１４２で求められたオートモード風量ＶAOと比較し、オ
ートモード風量ＶAOがマニュアルモード風量ＶM 以上で
あれば、ステップ１５４に進んで、車室内に吹き出す風
量ＶA にマニュアルモード風量ＶM をセットすると共
に、後述する（４）式で吹出温度ＴAOを計算するための
ＶAO’にオートモード風量ＶAOをセットする。

【００３６】一方、マニュアルモード風量ＶM の方がオ
ートモード風量ＶAOよりも大きいときには、ステップ１
５５に進んで、車室内に吹き出す風量ＶA にマニュアル
モード風量ＶM をセットすると共に、後述する（４）式
で吹出温度ＴAOを計算するためのＶAO’にマニュアルモ
ード風量ＶM をセットする。

【００３７】以上のようにしてステップ１５４又は１５
５でＶA ，ＶAO’が決定されると、ステップ１６０に進
んで、吹出温度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℃）］ 上記（４）式中のＶAO’は、ＶAO≧ＶM のときにＶAO’
＝ＶAOである（ステップ１５４）。従って、マニュアル
モード風量ＶM がオートモード風量ＶAOよりも小さくて
も、上記（４）式で計算される吹出温度ＴAOはオートモ
ードのときと同じになるので、室内に供給される熱量が
ステップ１３０で計算した必要熱量ＱAOよりも少なくな
るが、乗員がマニュアルモード風量ＶM を小さくすると
きは、乗員が冷暖房を弱くしたいと感じているときであ
るので、結果的に乗員の温感に合った吹出温度ＴAOとな
り、従来よりも快適性が向上する。しかも、室内に供給
する熱量が少なくて済むので、省エネルギ効果も得られ
る。

【００３８】一方、マニュアルモード風量ＶM がオート
モード風量ＶAOよりも大きいときには、ＶAO’＝ＶM と
なるので、吹出温度ＴAOはマニュアルモード風量ＶM と
ステップ１３０で計算した必要熱量ＱAOとに基づいて計
算される。これにより、室内に適正な熱量（＝必要熱量
ＱAO）が供給され、快適性が維持される。

【００３９】前述した（４）式により吹出温度ＴAOが計
算されると、ステップ１７０に移行し、内気吸入口２
３，２４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と吹出温度ＴAOとの温
度差を小さくする方向に内外気ダンパ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）の吹出温度Ｔ
AO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。

【００４０】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。

【００４１】このような制御を行うことにより、吹出温
度ＴAOと吸気温度Ｔinとの差を小さくする方向に内外気
ダンパ２５の開度が自動的に調節され、吸入した空気に
与える熱量（必要熱量ＱAO）が少なくて済み、一層の省
電力化が可能となる。

【００４２】前述したステップ１７０で内外気ダンパ２
５の開度を算出し終えると、ステップ１８０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１７０
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。

【００４３】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１９０に移行し、吹出温度
ＴAOと吹出風量ＶAOに基づいて、各ダンパ３６，３８，
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。

【００４４】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２００）、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１５１，１
５４，１５５で求めた風量ＶA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。

【００４５】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１８０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、エバポレータ出口温度センサ８０により検
出されたエバポレータ出口温度Ｔe 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し、ま
た、暖房モードでは、コンデンサ出口温度センサ８１に
より検出されたコンデンサ出口温度Ｔc 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す
る。

【００４６】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
吹出温度を示し、Ｔn は、冷房モードではエバポレータ
出口温度Ｔe 、暖房モードではコンデンサ出口温度Ｔc
を示す。

【００４７】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。

【００４８】以上説明した第１実施例によれば、マニュ
アルモード時に、オートモード風量ＶAOとマニュアルモ
ード風量ＶM とを比較し、ＶAO≧ＶM のときにはそのオ
ートモード風量ＶAOと必要熱量ＱAOとに基づいて吹出温
度ＴAOを決定するので、ＶAO≧ＶM のときには吹出温度
ＴAOがオートモードのときと同じになり、室内に供給さ
れる熱量がステップ１３０で計算した必要熱量ＱAOより
も少なくなるが、乗員がマニュアルモード風量ＶM を小
さくするときは、乗員が冷暖房を弱くしたいと感じてい
るときであるので、結果的に乗員の温感に合った吹出温
度ＴAOとなり、従来よりも快適性が向上する。しかも、
室内に供給する熱量が少なくて済むので、省エネルギ効
果も得られる。一方、マニュアルモード風量ＶM がオー
トモード風量ＶAOよりも大きいときには、吹出温度ＴAO
はマニュアルモード風量ＶM とステップ１３０で計算し
た必要熱量ＱAOとに基づいて計算されるので、室内に適
正な熱量（＝必要熱量ＱAO）が供給され、快適性が維持
される。

【００４９】尚、上記第１実施例では、オートモード風
量ＶAOとマニュアルモード風量ＶMとが同じ値の場合
（ＶAO＝ＶM ）に、ステップ１５４に進むようにした
が、ステップ１５４に進んでも全く同じ結果が得られる
ことは言うまでもない。

【００５０】［第２実施例］第１実施例では、温感設定
器８２の手動操作により温感Ｓset を設定し、この設定
温感Ｓset と外気温度Ｔam及び日射量Ｔs から設定温度
Ｔset を算出するようにしているが、温感設定器８２に
代えて、設定温度Ｔset を手動設定する設定温度スイッ
チ（図示せず）を設け、この設定温度スイッチを手動操
作することにより、設定温度Ｔset を設定するようにし
ても良い。この場合には、図１のステップ１２０が不要
となる。

【００５１】［第３実施例］第１実施例では、定常・過
渡の判断を、設定温度Ｔset と内気温度Ｔr との温度差
の絶対値｜Ｔset −Ｔr ｜が所定値δ（例えばδ＝３
℃）以下であるか否かによって判定しているが、図１０
に示すように、（Ｔr −Ｔset ）の単位時間当りの変化
速度の大小によって定常・過渡を判定するようにしても
良い。この場合には、（Ｔr −Ｔset ）の単位時間当り
の変化速度に応じて、図１０の補正風量特性から補正風
量ΔＶを求めることになる。

【００５２】この他、定常・過渡の判断は、内気温度Ｔ
r の単位時間当りの変化速度の大小によって判定しても
良く、或は、空調運転開始後の経過時間の長短で判定し
ても良く、更には、外気温度センサ７７や日射センサ７
９の出力信号により外部の環境条件が急変化したことを
検出したときに、“過渡”と判定するようにしても良
い。

【００５３】［第４実施例］自動車の座席を暖めるシー
トヒータ、ドアの内面パネルに設けられた輻射ヒータ、
或は窓ガラスを暖めるＨＷＳ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｗｉｎ
ｄｏｗ Ｓｈｉｅｌｄ）等の温感補機を備えた構成のも
のでは、図１のステップ１３０とステップ１４０との間
に、図１１に示すように、温感補機の作動判定（ステッ
プ１３１）と必要熱量ＱAOの補正（ステップ１３２）の
処理を追加する。

【００５４】この場合、ステップ１３１における温感補
機の作動判定では、ステップ１３０で算出した必要熱量
ＱAOが、ＱAO≧β（暖房が必要）であるかＱAO＜β（暖
房が不要）であるかを判断し、もし、ＱAO≧βであれ
ば、温感補機をオンして暖房能力を補う。一方、ＱAO＜
βであれば、暖房の必要はないので、温感補機をオフす
る。

【００５５】また、ステップ１３２における必要熱量Ｑ
AOの補正では、温感補機の発熱量に応じて、温風の吹出
温度ＴAOを低下させるために、温感補機の発熱量分だけ
必要熱量ＱAOを小さくするように補正する。

【００５６】［その他の実施例］第１実施例の場合、冷
房時には、過渡時に、吹出風量ＶAOを補正風量ΔＶだけ
定常時よりも増加させて、冷凍サイクル５５のＣＯＰを
向上させるようにしているが、暖房時には、補正風量Δ
Ｖが“０”に設定されているため（図８参照）、過渡時
でも定常時と同じ風量特性となる。この理由は、暖房時
に吹出風量ＶAOを大幅に増加させると、吹出温度ＴAOが
低下し過ぎてしまい、吹出風に当たる乗員が感じる暖か
みが却って少なくなってしまうからである。

【００５７】しかしながら、暖房時にも、補正風量ΔＶ
を、ΔＶ＞０に設定して、過渡時に吹出風量ＶAOを乗員
に不快感を与えない程度に増加させるようにしても良
い。この場合、吹出風量ＶAOの増加量に応じて吹出温度
ＴAOが低下するが、車室内に与える熱量は風量増加によ
り必要熱量を確保できるので、暖房能力を低下させるよ
うなことはなく、暖房時の過渡時も、冷凍サイクル５５
のＣＯＰを向上させることができる。

【００５８】また、第１実施例は、本発明を電気自動車
の空調装置に適用したものであるが、エンジン駆動式自
動車の空調装置や家屋の空調装置等、各種の空調装置に
本発明を適用しても良いことは言うまでもない。エンジ
ン駆動式自動車の空調装置の場合には、暖房時の熱源と
して、エンジン冷却水が循環するヒートコアを用いても
良く、また、一般の空調装置では、暖房時の熱源として
電気ヒータを用いる構成としても良い。

【００５９】また、第１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。

【００６０】また、温感設定器８２は、キー入力方式の
ものに限定されず、例えばダイヤルスイッチを用いて構
成しても良い。その他、本発明は、送風関係の構成や温
感表示部８４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。

【００６１】

【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、マニュアルモード時に、オートモード風量と
マニュアルモード風量とを比較し、オートモード風量の
方が大きいときにはそのオートモード風量と必要熱量と
に基づいて吹出温度を決定するので、この場合には吹出
温度がオートモードのときと同じになり、室内に供給さ
れる熱量が必要熱量よりも少なくなるが、乗員がマニュ
アルモード風量を小さくするときは、乗員が冷暖房を弱
くしたいと感じているときであるので、結果的に乗員の
温感に合った吹出温度となり、従来よりも快適性が向上
する。しかも、室内に供給する熱量が少なくて済むの
で、省エネルギ効果も得られる。一方、マニュアルモー
ド風量がオートモード風量よりも大きいときには、吹出
温度はマニュアルモード風量と必要熱量とに基づいて決
定されるので、室内に適正な熱量（＝必要熱量）が供給
され、快適性が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の制御プログラムを示すフ
ローチャート

【図２】空調装置全体の概略構成図

【図３】自動車のインストルメントパネル部分の正面図

【図４】エアコンコントロールパネルの正面図

【図５】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】本発明の第３実施例における（Ｔr −Ｔset
）の変化速度と補正風量ΔＶとの関係を示す図

【図１１】本発明の第４実施例における制御プログラム
の一部を示す図

【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、３５…コンデンサ、
４０…デフ吹出口、４２…ワイド吹出口、４３…スポッ
ト吹出口、４６…スポット／ワイド切替ダンパ、５２…
足元吹出口、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（運転モード判定手段，吹出
温度決定手段）、７７…内気温度センサ、７８…外気温
度センサ、７９…日射センサ、８０…エバポレータ出口
温度センサ、８１…コンデンサ出口温度センサ、８２…
温感設定器、８２ａ…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、Ｌo ，Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｈi …マニュアルモー
ド風量切替スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹尾 裕治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−285112（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−117109（ＪＰ，Ｕ) (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】 室内に吹き出す風の吹出温度と吹出風量
   を制御する機能を備えた空調装置において、 室内の空調に必要な熱量を求める手段と、 吹出風量を自動制御するオートモードかマニュアル操作
   で吹出風量を設定するマニュアルモードかを判定する運
   転モード判定手段と、 マニュアルモード時に、オートモード風量とマニュアル
   モード風量とを比較し、オートモード風量の方が大きい
   ときにはそのオートモード風量と前記必要熱量とに基づ
   いて吹出温度を決定し、マニュアルモード風量の方が大
   きいときにはそのマニュアルモード風量と前記必要熱量
   とに基づいて吹出温度を決定する吹出温度決定手段とを
   備えたことを特徴とする空調装置。