JP3298124B2 - 空気調和制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両や一般建造物等に
採用するのに適した空気調和制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気調和制御装置においては、例
えば、特開平３ー５６５１号公報に示されているよう
に、人体が快適とする環境に制御するために、人体の温
冷感に影響を与える環境要素を検知する際に、人体側の
要件である作業量及び着衣量を考慮にいれて検知して、
真に人体が快適と感じる理想に近い環境を実現するよう
にしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成においては、人体側の要件である作業量及び着衣量を
考慮に入れてはいるものの、これによっても、人体の
「快い」という快適感に十分に反映し得る空調制御を実
現することは、不十分であるという実状にある。

【０００４】そこで、本発明は、このようなことに対処
すべく、空気調和制御装置において、被空調空間内の人
間の快適感を常に十分に確保し得るような空調制御を実
現するようにしようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明の構成上の特徴は、図１にて示すごとく、被
空調空間内の温度を設定温に維持するように当該被空調
空間内への吹き出し空気流の温度を目標吹き出し温に向
け制御する吹き出し温制御手段１を備えた空気調和制御
装置において、前記被空調空間内の人間の皮膚温を検出
する皮膚温検出手段２と、前記人間の快適感を表す快適
領域を、前記皮膚温と当該皮膚温の変化率との関係で特
定するように定めた所定の形状と面積を持つ快適感特性
パターンと、前記検出皮膚温とに基づき、前記快適領域
に属する前記皮膚温の変化率を決定する皮膚温変化率決
定手段３と、前記検出皮膚温及び前記決定変化率に応じ
前記人間の目標温感を決定する目標温感決定手段４と、
前記決定目標温感及び前記検出皮膚温に応じ前記人間の
目標皮膚温を決定する目標皮膚温決定手段５と、前記決
定目標皮膚温に応じて前記目標吹き出し温を決定し前記
吹き出し温制御手段１に出力する目標温度決定手段６と
を設けるようにしたことにある。

【０００６】

【作用】このように本発明を構成したことにより、皮膚
温検出手段２が被空調空間内の人間の皮膚温を検出する
と、皮膚温変化率決定手段３が前記快適感特性パターン
に基づき前記検出皮膚温に応じ前記快適領域に属する前
記皮膚温の変化率を決定し、目標温感決定手段４が前記
検出皮膚温及び前記決定変化率に応じ前記人間の目標温
感を決定し、目標皮膚温決定手段５が前記決定目標温感
及び前記検出皮膚温に応じ前記人間の目標皮膚温を決定
し、かつ目標温度決定手段６が前記決定目標皮膚温に応
じて前記目標吹き出し温を決定し吹き出し温制御手段１
に出力する。すると、この吹き出し温制御手段１が前記
被空調空間内の温度を前記設定温に維持するように前記
吹き出し空気流の温度を前記決定目標吹き出し温に向け
制御する。

【０００７】

【発明の効果】このように、前記人間の快適感を表す快
適領域を前記皮膚温と当該皮膚温の変化率との関係で特
定するように定めた所定の形状と面積を持つ快適感特性
パターンを採用して、この快適感特性パターンに基づき
前記検出皮膚温に応じ前記快適領域に属する前記皮膚温
の変化率を決定した上で決定される前記目標温感及び目
標皮膚温を通じ、前記目標吹き出し温を決定するので、
快適感特性パターンは二次元平面の中から任意の形状面
積を持ったパターンとして自由に複雑な領域を設定でき
る。よって、前記人間の快適感を常に十分に維持しつつ
前記被空調空間内の温度を前記設定温に保持するに必要
な空調制御を実現できる。ここで、請求項２に記載の発
明のように、前記快適感特性パターンは、前記快適領域
を、前記検出皮膚温に応じて、前記皮膚温の変化率のう
ち正の変化率及び負の変化率でもって特定される正側の
領域となる快適感特性パターンと、負側の領域となる快
適感特性パターンとに分けて構成されており、皮膚温変
化率決定手段３は、前記皮膚温の変化率を、前記快適特
性パターンに基づき前記検出皮膚温に応じて前記快適領
域のうち正側或いは負側の領域に属する正或いは負の変
化率として決定し、目標温感決定手段６は、前記目標温
感の決定を、前記検出皮膚温及び前記正或いは負の決定
変化率に応じて行なうようにすれば、上記本発明の作用
効果をより一層向上できる。また、請求項３に記載の発
明のように、皮膚温変化率決定手段３による前記正或い
は負の決定変化率がその絶対値において小さくなると、
目標温感決定手段４は、前記目標温感の決定を、前記検
出皮膚温及び小さくなった正或いは負の決定変化率に応
じて行い、このように決定される目標温感及び前記検出
皮膚温に応じて目標皮膚温決定手段５による前記目標皮
膚温の決定がなされ、このように決定される目標皮膚温
に応じて目標温度決定手段６より決定される前記目標吹
き出し温が当該目標温度決定手段から出力されると、当
該目標吹き出し温に向ける前記吹き出し空気流の温度の
制御は、吹き出し温制御手段１によって、前記皮膚温の
変化率を前記快適領域のうち正側及び負側の各領域に交
互に属するように行なわれれば、皮膚温が大きな値から
小さな値に移行していくクールダウン時においても、快
適領域を辿りながら、決定変化率がその絶対値において
更に小さくなるところの快適とは言えない領域に至ろう
とする時に、前記皮膚温の変化率を、正側の快適領域か
ら選ばれた決定変化率とすることと、負側の快適領域か
ら選ばれた決定変化率とすることとを交互に行うので、
快適な空調感を確保できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のー実施例を図面により説明す
ると、図２及び図３は、本発明が車両用空気調和制御装
置に適用された例を示している。この空気調和制御装置
は、当該車両のエンジンルーム１０ａ内に装備したエア
ダクト２０を有しており、このエアダクト２０内には、
その上流から下流にかけて、内外気切り換えダンパ３
０、ブロワ４０、エバポレータ５０、エアミックスダン
パ６０、ヒータコア７０及び一対の吹き出しグリル８
０、９０が配設されている。内外気切り換えダンパ３０
は、その外気導入位置に切り換えられて、エアダクト２
０内への外気導入口２１ａを介する外気の空気流として
の流入を許容する。また、内外気切り換えダンパ３０
は、その内気導入位置に切り換えられて、エアダクト２
０内への内気導入口２１ｂを介する車室１０ｂ内の内気
の空気流としての流入を許容する。

【０００９】ブロワ４０は、駆動回路４０ａにより駆動
されるブロワモータＭｂの回転速度に応じ、エアダクト
２０内への内外気切り換えダンパ３０を介する空気流と
して導入しエバポレータ５０に向けて送風する。エバポ
レータ５０は、空気調和制御装置の冷凍サイクルの可変
容量型圧縮機５０ａの作動に応じブロワ４０からの空気
流を冷却する。圧縮機５０ａは、当該車両のエンジンか
らベルト機構（図示しない）を介し選択的に動力を受け
て作動するもので、この圧縮機５０ａの容量は容量制御
機構５０ｂの作動に応じて変化し、また、この圧縮機５
０ａの回転数は前記ベルト機構のプーリ比の変化に応じ
て変化する。

【００１０】前記ベルト機構のプーリ比はプーリ比制御
機構５０ｃ（図３参照）の制御作動に応じて変化する。
エアミックスダンパ６０は、サーボモータ６０ａにより
駆動されて、その開度に応じエバポレータ５０からの冷
却空気流をヒータコア７０に流入させるとともに、残余
の冷却空気流を各吹き出しグリル８０、９０に向けて流
動させる。なお、各吹き出しグリル８０、９０は、車室
１０ｂ内の補助席の左右両側に対向してダッシュボード
１２の左側前部にてエアダクト２０の左右の各吹き出し
口に配設されている。

【００１１】操作スイッチＳＷは、空気調和制御装置を
作動させるとき操作されて操作信号を生ずる。温度設定
器１００ａは、車室１０ｂ内の温度を所望の温度に設定
するとき操作されて同所望の温度を設定温信号として発
生する。内気温センサ１００ｂは、図２に示すごとく、
ダッシュボード１２の前壁の左右中央部に配設されてい
るもので、この内気温センサ１００ｂは、車室１０ｂ内
の現実の温度を検出し内気温検出信号として発生する。
外気温センサ１００ｃは、当該車両の外気の現実の温度
を検出し外気温検出信号として発生する。

【００１２】日射センサ１００ｄは、ダッシュボード１
２の上壁の左右中央部に配設されているもので、この日
射センサ１００ｄは、車室１０ｂ内に入射する現実の日
射量を検出し日射検出信号として発生する。皮膚温セン
サ１００ｅは、赤外線センサにより構成されており、こ
の皮膚温センサ１００ｅは、図２に示すごとく、車室１
０ｂ内の上壁前縁左方部にて、補助席に着座した乗員Ｐ
の頭部に対向して配設されている。しかして、この皮膚
温センサ１００ｅは、乗員Ｐの頭部から放射する赤外線
を検出し同頭部の皮膚温を表す皮膚温検出信号を発生す
る。

【００１３】水温センサ１００ｆは、当該車両のエンジ
ン冷却系統内の冷却水の現実の温度を検出し水温検出信
号として発生する。出口温センサ１００ｇは、エバポレ
ータ５０の出口の吹き出し空気流の現実の温度を検出し
出口温検出信号として発生する。Ａ−Ｄ変換器１１０
は、温度設定器１００ａからの設定温信号、内気温セン
サ１００ｂからの内気温検出信号、外気温センサ１００
ｃからの外気温検出信号、日射センサ１００ｄからの日
射検出信号、皮膚温センサ１００ｅからの皮膚温検出信
号、水温センサ１００ｆからの水温検出信号及び出口温
センサ１００ｇからの出口温検出信号を第１〜第７のデ
ィジタル信号として発生する。

【００１４】マイクロコンピュータ１２０は、コンピュ
ータプログラムを、図４に示すフローチャートに従い、
Ａ−Ｄ変換器１１０との協働により実行し、この実行中
において、駆動回路４０ａ、容量制御機構５０ｂ、プー
リ比制御機構５０ｃ及びサーボモータ６０ａの駆動制御
に必要な演算処理をする。但し、上述のコンピュータプ
ログラムは、マイクロコンピュータ１２０のＲＯＭに予
め記憶されている。また、マイクロコンピュータ１２０
は、当該車両のイグニッションスイッチＩＧの閉成に応
答してバッテリＢａから給電されて作動状態になり、操
作スイッチＳＷからの操作信号に応答して、コンピュー
タプログラムの実行を開始する。

【００１５】ところで、本実施例においては、乗員Ｐの
「快い」という快適感に十分に反映し得るような空調制
御を、以下のような理由に基づき、快適感を定量化する
ことで乗員Ｐの顔部の皮膚温に応じた快適感制御を実現
することにより達成するようにした。乗員Ｐの快適感の
定量化にあたり、本発明者等が種々の実験と統計計算を
繰り返したところ、同快適感の定量化は、乗員Ｐの顔部
の皮膚温を活用すれば可能であることが判明した。即
ち、乗員Ｐの快適感（以下、快適感Ｃという）の有無
を、図５（Ａ）の快適感スケールにて示すごとく、多数
の申告者の申告を前提に、７段階に割り付けてみたとこ
ろ、無快適領域（Ｃ＝０の領域）、快適領域（Ｃ＞０の
領域）及び不快領域（Ｃ＜０の領域）が、図５（Ｂ）に
て示すごとく、乗員Ｐの顔部の皮膚温（以下、皮膚温Ｔ
ｓという）と同皮膚温の時間的変化率（以下、皮膚温変
化率（ｄＴｓ／ｄｔ）という）との関係からなる快適感
特性パターンに基づき、快適感線図として定量的に特定
し得ることが分かった。

【００１６】このようなことから、皮膚温Ｔｓを検出す
れば乗員Ｐの快適感に十分に反映し得る空調制御が可能
であることが分かった。即ち、前記快適感線図を以下の
ように利用すれば、乗員Ｐの快適感を維持する空調制御
が可能である。例えば、クールダウン時において、皮膚
温Ｔｓが、図６（Ａ）にて曲線Ｌ1 に沿い、初期の高い
状態から低下しつつ、皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）の
負側領域における快適領域（Ｃ＞０）を通る間は、乗員
Ｐの快適感が維持される。しかし、皮膚温変化率（ｄＴ
ｓ／ｄｔ）が零に近い点に達すると、皮膚温Ｔｓがほぼ
一定になり温感は安定してくることになるが、かかる場
合には、皮膚温Ｔｓが快適領域を外れて快適感Ｃが消失
する。

【００１７】そこで、このような段階で乗員Ｐの快適感
を持続するには、曲線Ｌ1 に沿い低下した皮膚温Ｔｓ
が、皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）の負側領域における
快適領域（Ｃ＞０）を外れる点に達したとき、皮膚温Ｔ
ｓが、皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）の正への反転に伴
い同皮膚温変化率の正側領域における快適領域（Ｃ＞
０）内に移り、皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）の減少に
応じ図６（Ａ）の曲線Ｌ2に沿い上昇するようにすれ
ば、乗員Ｐの快適感が引き続き持続され得る。

【００１８】さらに、曲線Ｌ2 に沿い上昇した皮膚温Ｔ
ｓが、皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）の正側領域におけ
る快適領域（Ｃ＞０）を外れる点に達したとき、皮膚温
Ｔｓが、皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）の負への反転に
伴い同皮膚温変化率の負側領域における快適領域（Ｃ＞
０）内に移り、皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）の増大に
応じ図６（Ａ）の曲線Ｌ3 に沿い低下するようにすれ
ば、乗員Ｐの快適感が引き続き持続され得る。然る後
は、皮膚温Ｔｓが両曲線Ｌ2、Ｌ3に沿って変化するサイ
クルを繰り返せば、クールダウン時における乗員Ｐの快
適感が持続される。そして、このような皮膚温Ｔｓの変
化を示すサイクルを持続すると、皮膚温Ｔｓが、時間ｔ
の経過に伴い、図６（Ｂ）にて曲線Ｍにて示すごとき変
化（以下、「ゆらぎ」という）を繰り返すこととなる。
従って、乗員Ｐの快適感を維持するためには、皮膚温Ｔ
ｓに図６（Ｂ）に示すような「ゆらぎ」が必要とされる
ことがわかる。

【００１９】また、本実施例においては、乗員Ｐの顔部
の目標温感Ｓｏを求めるにあたり、次の数１を採用し
た。

【００２０】

【数１】Ｓｏ＝ｆ（Ｔｓ，ｄＴｓ／ｄｔ） かかる場合、この数１における皮膚温Ｔｓは次のような
範囲のものを利用する。ところで、乗員Ｐの顔部の温感
Ｓは次の数２により与えられる。

【００２１】

【数２】 Ｓ＝Ｋ1（Ｔｓ−Ｋ2）＋Ｋ3・（ｄＴｓ／ｄｔ） 但し、温感Ｓは−５（寒いに対応）〜＋５（暑いに対
応）の範囲の整数をとり、Ｓ＝０は暑くも寒くもないと
いう無感を表す。また、各符号Ｋ1及びＫ2は係数を表
し、符号Ｋ3は定数を表す。しかして、この数２によれ
ば、温感Ｓが、皮膚温Ｔｓ及び皮膚温変化率（ｄＴｓ／
ｄｔ）との関連において、図７の各破線で示す各温感特
性直線により表される。従って、これら各温感特性直線
を図５（Ｂ）の快適感線図に対し図８にて示すごとく重
ね合わせて重ね合わせ線図を作成すれば、皮膚温状態が
分かっていることを前提に、同重ね合わせ線図上におい
て、快適領域に属する皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）
を、皮膚温Ｔｓに対応する温感Ｓを介して求めることが
できる。その結果、このようにして得た皮膚温変化率
（ｄＴｓ／ｄｔ）及び皮膚温Ｔｓに応じて数１に基づき
目標温感Ｓｏを決定し得る。

【００２２】また、乗員Ｐの顔部の目標皮膚温Ｔｓｏを
求めるにあたり、次の数３及び数４を採用した。

【００２３】

【数３】 ｄＴｓｏ／ｄｔ＝｛Ｓｏ−Ｋ1（Ｔｓ−Ｋ2）｝／Ｋ3

【００２４】

【数４】Ｔｓｏ ＝ Ｔｓ ＋ ｄＴｓｏ／ｄｔ 但し、この数３は、数２において、温感Ｓに目標温感Ｓ
ｏを代入し、皮膚温Ｔｓに現段階における皮膚温を代入
し、かつ皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄｔ）に目標皮膚温変
化率（ｄＴｓｏ／ｄｔ）を代入し、同数２を変形して求
めたものである。また、数４は、数２における現在の皮
膚温Ｔｓと、数３における目標皮膚温変化率（ｄＴｓｏ
／ｄｔ）とにより、目標皮膚温Ｔｓｏを求めるために採
用した。

【００２５】また、送風量の決定にあたり、次の数５及
び数６を採用しかつ図９を活用した。

【００２６】

【数５】Ｔｓｏ ＝ （Ｓｏ−Ｋ2）／Ｋ1

【００２７】

【数６】△Ｔｓ ＝ Ｔｓ − Ｔｓｏ かかる場合、数５において、目標皮膚温Ｔｓｏは、定常
時に目標温感Ｓｏを達成する皮膚温ゆえ、数２におい
て、Ｋ3・（ｄＴｓ／ｄｔ ）＝０として数５を導出し
た。また、数６は、皮膚温変化△Ｔｓを、数５における
Ｔｓｏ及び数２におけるＴｓに基づき求めるべく採用し
た。また、数６で得られる皮膚温変化△Ｔｓにより図９
を用いて送風量の決定が可能となる。但し、数１及び数
３〜数６は、前記重ね合わせ線図と共に、マイクロコン
ピュータ１２０のＲＯＭに予め記憶されている。

【００２８】また、本実施例における省動力を意図した
空調制御のための制御要因、即ち、圧縮機５０ａの回転
数（以下、回転数Ｎｃという）及び容量（以下、容量Ｃ
ａという）並びにエアミックスダンパ６０の開度（以
下、開度Φという）を決定するにあたり、図１０にて示
すマップを採用した。しかして、このマップは、図１０
にて示すごとく、皮膚温変化△Ｔｓを横軸にとる一方、
圧縮機５０ａの回転数Ｎｃ及び容量Ｃａ並びにエアミッ
クスダンパ６０の開度Φを縦軸にとり、かつ皮膚温変化
△Ｔｓを五つの制御領域Ｚ1〜Ｚ5に区画して構成されて
いる。

【００２９】かかる場合、制御領域Ｚ1 は△Ｔｓ＝０を
含む△Ｔｓａ〜△Ｔｓｂの範囲に相当し、この制御領域
Ｚ1 では、エアミックスダンパ６０の開度Φが、図１０
にて示す開度Φと皮膚温変化△Ｔｓとの間の関係を表す
制御パターンΦー△Ｔｓに基づき車室１０ｂ内への吹き
出し空気流の温度を必要吹き出し温度にするように△Ｔ
ｓに逆比例して制御される。但し、制御パターンΦー△
Ｔｓにおいて、開度Φの最大及び最小が暖房側最大及び
冷房側最大にそれぞれ相当する。また、この制御領域Ｚ
1 では、圧縮機５０ａの容量Ｃａが、図１０にて示す容
量Ｃａと皮膚温変化△Ｔｓとの間の関係を表す制御パタ
ーンＣａ−△Ｔｓに基づき最小値をとり、また、同圧縮
機５０ａの回転数Ｎｃが、図１０で示す回転数Ｎｃと皮
膚温変化△Ｔｓとの間の関係を表す制御パターンＮｃー
△Ｔｓに基づき最小値をとる。

【００３０】また、制御領域Ｚ2は、△Ｔｓが制御領域
Ｚ1よりも冷房側で大きい△Ｔｓｂ〜△Ｔｓｃの範囲に
相当し、この制御領域Ｚ2 では、圧縮機５０ａの容量Ｃ
ａが制御パターンＣａ−△Ｔｓに基づき△Ｔｓに正比例
して制御される。また、この制御領域Ｚ2 では、圧縮機
５０ａの回転数Ｎｃ及びエアミックスダンパ６０の開度
Φが、各制御パターンＮｃー△Ｔｓ及びΦー△Ｔｓに基
づき最小及び冷房側最大をそれぞれとる。また、制御領
域Ｚ3は、△Ｔｓが制御領域Ｚ2よりも冷房側で大きい△
Ｔｓｃ〜△Ｔｓｄの範囲に相当し、この制御領域Ｚ3 で
は、圧縮機５０ａの回転数Ｎｃが制御パターンＮｃー△
Ｔｓに基づき△Ｔｓに正比例して制御される。また、こ
の制御領域Ｚ3 では、圧縮機５０ａの容量Ｃａ及びエア
ミックスダンパ６０の開度Φが各制御パターンＣａ−△
Ｔｓ及びΦー△Ｔｓに基づき最大及び冷房側最大をそれ
ぞれとる。

【００３１】また、制御領域Ｚ4は、△Ｔｓが制御領域
Ｚ3よりも冷房側で大きい△Ｔｓｄ以上の範囲に相当し
ており、この制御領域Ｚ4 では、圧縮機５０ａの回転数
Ｎｃ及び容量Ｃａが各制御パターンＮｃー△Ｔｓ及びＣ
ａ−△Ｔｓに基づき最大をそれぞれとり、一方、エアミ
ックスダンパ６０の開度Φが制御パターンΦー△Ｔｓに
基づき冷房側最大をとる。さらに、制御領域Ｚ5は、△
Ｔｓが制御領域Ｚ1よりも暖房側で△Ｔｓａ以下の範囲
に相当しており、この制御領域Ｚ5 では、冷媒の循環即
ち圧縮機５０ａの作動が不要であるため、同圧縮機５０
ａを停止状態にする。

【００３２】このように、図１０のマップでは、例え
ば、圧縮機５０ａの容量Ｃａが８０（％）で回転数Ｎｃ
が最大の場合と、圧縮機５０ａの容量Ｃａが１００
（％）で回転数Ｎｃが８０（％）の場合とでは、圧縮機
５０ａが同じ能力であって動力に違いがあったとして
も、各指標ではこの動力差を判定できないことを考慮し
て、回転数Ｎｃ及び容量Ｃａの各要因を単独で制御する
各制御領域Ｚ2、Ｚ3を作成し、その制御領域で最大にな
った時に、他の要因と併用して使い能力増強を図るよう
にしている。なお、各制御パターンＮｃー△Ｔｓ、Ｃａ
−△Ｔｓ及びΦー△Ｔｓをもつ前記マップは、マイクロ
コンピュータ１２０のＲＯＭに予め記憶されている。

【００３３】以上のように構成した本実施例において、
当該車両のエンジンをイグニッションスイッチＩＧの閉
成により始動させるものとする。また、操作スイッチＳ
Ｗから操作信号を発生させれば、マイクロコンピュータ
１２０が、図４のフローチャートに従い、ステップ２０
０にて、コンピュータプログラムの実行を開始する。つ
いで、マイクロコンピュータ１２０が、ステップ２１０
にて、Ａ−Ｄ変換器１１０から第１〜第７のディジタル
信号の各値（以下、設定温Ｔｓｅｔ、内気温Ｔｒ、外気
温Ｔａｍ、日射量ＳＴ、皮膚温Ｔｓ、水温Ｔｗ及び出口
温Ｔｅという）を入力される。

【００３４】然る後、コンピュータプログラムがステッ
プ２２０に進むと、マイクロコンピュータ１２０が、次
のようにして、乗員Ｐの顔部の目標温感Ｓｏ、目標皮膚
温Ｔｓｏ及び皮膚温変化ΔＴｓを演算する。即ち、同ス
テップ２２０においては、まず、ステップ２１０におけ
る皮膚温Ｔｓとの関連で前記重ね合わせ線図（図８参
照）の快適領域内の温感Ｓが決定され、同決定温感Ｓに
応じ前記重ね合わせ線図上にて皮膚温変化率（ｄＴｓ／
ｄｔ）が決定され、かつ皮膚温Ｔｓ及び決定皮膚温変化
率（ｄＴｓ／ｄｔ）に応じて目標温感Ｓｏが数１に基づ
き演算される。ついで、目標皮膚温Ｔｓｏが演算目標温
感Ｓｏに応じ数３及び数４に基づき演算され、かつ、皮
膚温変化ΔＴｓが数５及び数６に基づき演算目標温感Ｓ
ｏ及び皮膚温Ｔｓに応じて演算される。

【００３５】このようにしてステップ２２０における演
算処理が終了すると、マイクロコンピュータ１２０が、
ステップ２３０にて、ブロワ４０の送風量Ｖと皮膚温変
化△Ｔｓとの間の関係を表す送風量パターン（図９参
照）に基づきステップ２２０における皮膚温変化△Ｔｓ
に応じ送風量Ｖを決定する。但し、前記送風量パターン
はマイクロコンピュータ１２０のＲＯＭに予め記憶され
ている。ついで、マイクロコンピュータ１２０が、ステ
ップ２４０にて図１０のマップから圧縮機５０ａ及びエ
アミックスダンパ６０の制御要因を以下のようにして決
定する。即ち、このステップ２４０では、ステップ２２
０における皮膚温変化△Ｔｓが図１０のマップの各制御
領域Ｚ1〜Ｚ5のいずれに属するかを決定する。ついで、
同△Ｔｓに応じてその属する決定制御領域での各制御パ
ターンＮｃー△Ｔｓ、Ｃａ−△Ｔｓ及びΦー△Ｔｓに基
づき圧縮機５０ａの回転数Ｎｃ、容量Ｃａ及びエアミッ
クスダンパ６０の開度Φを決定する。

【００３６】かかる決定後、マイクロコンピュータ１２
０が、ステップ２５０にて、ステップ２４０における決
定制御領域が制御領域Ｚ1 であるか否かを判別する。現
段階において、ステップ２４０における決定制御領域が
制御領域Ｚ1 でなければ、ステップ２５０における判別
が「ＮＯ」となる。このため、マイクロコンピュータ１
２０が、ステップ３００にて、ステップ２３０における
送風量Ｖを風量出力信号として出力し、ステップ２４０
における圧縮機５０ａの回転数Ｎｃ及び容量Ｃａをそれ
ぞれ回転数出力信号及び容量出力信号として出力し、か
つステップ２４０におけるエアミックスダンパ６０の開
度Φを、目標開度Φｏを表す開度出力信号として出力す
る。

【００３７】しかして、駆動回路４０ａがマイクロコン
ピュータ１２０からの風量出力信号に応答してモータＭ
ｂを駆動すると、ブロワ４０が同モータＭｂにより駆動
されて内外気切り換えダンパ３０を介しエアダクト１０
ａ内に空気流を送風量Ｖにて導入する。また、プーリ比
制御機構５０ｃがマイクロコンピュータ１２０からの回
転数出力信号に応答して前記ベルト機構のプーリ比をス
テップ２４０での回転数Ｎｃに対応する値に制御して圧
縮機の回転数を同回転数Ｎｃに制御し、容量制御機構５
０ｂがマイクロコンピュータ１２０からの容量出力信号
に応答して圧縮機５０ａの容量をステップ２４０での容
量Ｃａに制御し、また、サーボモータ６０ａがマイクロ
コンピュータ１２０からの開度出力信号に応答してエア
ミックスダンパ６０の開度を目標開度Φｏに制御する。
かかる場合、圧縮機５０ａの回転数、即ち前記ベルト機
構のプーリ比、圧縮機５０ａの容量及びエアミックスダ
ンパ６０の開度は、図１０のマップにおいて△Ｔｓが属
する制御領域Ｚ2、Ｚ3、Ｚ4或いはＺ5に応じた値に制御
される。

【００３８】このような制御状態では、ブロワ４０によ
り導入された空気流が、圧縮機５０ａの制御回転数及び
制御容量に応じエバポレータ５０により冷却されると、
この冷却空気流の一部が、エアミックスダンパ６０の目
標開度に応じ、ヒータコア７０に流入して加熱され、一
方、残余の冷却空気流がエアミックスダンパ６０を介し
各吹き出しグリル８０、９０に向けて直接流動し上述の
加熱空気流と混流する。そして、この混流空気流が各吹
き出しグリル８０、９０を通し車室１０ｂ内に吹き出
し、乗員Ｐに向けて流動して、車室内の温度制御を適正
に実現する。

【００３９】一方、ステップ２４０における決定制御領
域が制御領域Ｚ1 であれば、ステップ２５０における判
別が「ＹＥＳ」となる。このため、マイクロコンピュー
タ１２０が、コンピュータプログラムをステップ２６０
以後に進める。しかして、ステップ２６０においては、
目標皮膚温変化（ｄＴｓｏ／ｄｔ）を上記数３に基づき
ステップ２２０における目標温感Ｓｏ及び現段階におけ
る皮膚温Ｔｓに応じて演算する。然る後、ステップ２７
０において、目標皮膚温変化率（ｄＴｓｏ／ｄｔ）をス
テップ２３０における送風量Ｖのもとで生ずるための車
室１０ｂ内の目標車室温Ｔａを次のように演算する。即
ち、本実施例では、予め車室１０ｂ内における人体をモ
デル化し、日射量や送風量等により変化する車室内環境
下での車室内温度と皮膚温変化率との関係をシミュレー
トし、このシミュレートした結果に基づいて目標皮膚温
変化率（ｄＴｓｏ／ｄｔ）を発生させる目標車室温Ｔａ
を演算する。

【００４０】そして、ステップ２８０において、同目標
車室温Ｔａを実現させるための車室１０ｂ内への空気流
の目標吹き出し温度Ｔａｏを次の数７に基づきステップ
２１０における目標温度Ｔａ、内気温Ｔｒ、外気温Ｔａ
ｍ及び日射量ＳＴに応じて演算する。

【００４１】

【数７】 Ｔａｏ＝ＫａＴａ−ＫｒＴｒ−ＫｓｔＳＴ−ＫａｍＴａｍ−Ｋ 但し、各符号Ｋａ、Ｋｒ、Ｋｓｔ及びＫａｍは係数を表
す。また、符号Ｋは定数を表す。さらに、ステップ２９
０にて、目標吹き出し温度Ｔａｏを実現するためのエア
ミックスダンパ６０の目標開度Φｏを次の数８に基づき
ステップ２１０における水温Ｔｗ及び出口温Ｔｅに応じ
演算する。

【００４２】

【数８】Φｏ＝（Ｔａｏ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ） 但し、この数７は数６と共にマイクロコンピュータ１２
０のＲＯＭに予め記憶さている。その後、ステップ３０
０において、ステップ２３０における送風量Ｖを風量出
力信号として出力し、ステップ２４０における圧縮機５
０ａの回転数Ｎｃ及び容量Ｃａを回転数出力信号及び容
量出力信号としてそれぞれ出力するとともに、ステップ
２９０におけるエアミックスダンパ６０の目標開度Φｏ
を開度出力信号として出力する。

【００４３】すると、ブロワ４０が、マイクロコンピュ
ータ１２０からの風量出力信号に応答し上述と実質的に
同様にモータＭｂによって駆動されてエアダクト１０ａ
内に空気流を送風量Ｖにて導入する。また、圧縮機５０
ａが、その回転数を、マイクロコンピュータ１２０から
の回転数出力信号に応答するプーリ比制御機構５０ｃの
制御のもとに前記ベルト機構により回転数Ｎｃに対応す
る値に制御されるとともに、その容量を、容量制御機構
５０ｂがマイクロコンピュータ１２０からの容量出力信
号に応答する容量制御機構５０ｂによる制御のもとに容
量Ｃａに制御される。また、エアミックスダンぱ６０
が、その開度を、マイクロコンピュータ１２０からの開
度出力信号に応答するサーボモータ６０ａによる制御の
もとに目標開度Φｏに制御される。

【００４４】かかる場合、圧縮機５０ａの回転数、即ち
前記ベルト機構のプーリ比、圧縮機５０ａの容量及びエ
アミックスダンパ６０の開度は、図１０のマップにおい
て△Ｔｓが属する制御領域Ｚ1 に応じた値に制御され
る。このような制御状態では、ブロワ４０により導入さ
れた空気流が、制御領域Ｚ1 における回転数Ｎｃ及び容
量Ｃａに応じエバポレータ５０により冷却されて、制御
領域Ｚ1 におけるエアミックスダンパ６０の目標開度の
もとに、上述と実質的に同様に各吹き出しグリル８０、
９０を通し車室１０ｂ内に吹き出し、乗員Ｐに向けて流
動して、車室内の温度制御を適正に実現する。

【００４５】以上のような作動をクールダウン時を例に
とって説明すると、クールダウンの初期ｔ＝ｔ0（図１
１参照）では、皮膚温変化ΔＴｓ＝（ΔＴｓｉ）i=0が
図１０のマップでのΔＴｓｄよりも大きいため、圧縮機
５０ａの回転数Ｎｃ及び容量Ｃａが共に最大をとり、ま
た、エアミックスダンパ６０の開度Φが冷房側最大をと
る。そして、この状態は、ΔＴｓ＝（ΔＴｓｉ）i=1が
ΔＴｓｄに等しくなる時間ｔ＝ｔ1まで続く。以後、上
述と同様の制御がステップ２５０における「ＹＥＳ」又
は「ＮＯ」との判別のもとに繰り返されてΔＴｓが小さ
くなってゆく。然る後、時間ｔ＝ｔ1〜ｔ2においては、
前記マップのＮｃーＴｓパターンに従い、圧縮機５０ａ
の回転数制御による車室内の温度制御が、（ΔＴｓｉ）
i=2がΔＴｓｃに等しくなるまで行われる。そして、時
間ｔ＝ｔ2〜ｔ3においては、圧縮機５０ａの容量制御に
よる車室内の温度制御が、（ΔＴｓｉ）i=3がΔＴｓｂ
に等しくなるまで行われる。また、時間ｔ＝ｔ3以後で
は、エアミックスダンパ６０の開度制御による温度制御
が行われる。

【００４６】しかして、このような温度制御過程におい
ては、ステップ２５０における判別が「ＹＥＳ」であっ
ても「ＮＯ」であっても、ステップ２２０において、前
記重ね合わせ線図（図８参照）の各快適領域内にて、図
６（Ａ）にて示したような皮膚温変化率（ｄＴｓ／ｄ
ｔ）の変化をもたらして両曲線Ｌ2、Ｌ3に沿う皮膚温Ｔ
ｓの変化をサイクル的に両快適領域内にて実現するよう
に、目標温感Ｓｏ、目標皮膚温Ｔｓｏ及び皮膚温変化△
Ｔｓが繰り返し演算されて、以後の各ステップにおける
演算処理を通じ、前記マップに基づく圧縮機５０ａの回
転数や容量並びにエアミックスダンパ６０の開度を制御
する。これにより、クールダウン時において、皮膚温Ｔ
ｓが図１１にて示すようにゆらぎをもって変化し、その
結果、乗員Ｐがその顔部にて快適感を常に十分に感ずる
ように、車室１０ｂ内の空調温制御がなされ得ることと
なる。このようなことは、クールダウン時に限らず、他
の空調モード時でも実質的に同様に達成し得る。また、
以上のような作用効果が前記マップに従う圧縮機５０ａ
の回転数や容量並びにエアミックスダンパ６０の開度の
選択的優先制御のもとに省動力を確保しつつ実現し得
る。

【００４７】なお、本発明においては、省動力を確保す
る指標は、皮膚温変化△Ｔｓに限ることなく、皮膚温Ｔ
ｓの絶対値、皮膚温Ｔｓのサンプリング値差△Ｔｓａ
（皮膚温Ｔｓの現在のサンプリング値と前回のサンプリ
ング値との差）を用いて実施してもよい。しかして、皮
膚温Ｔｓを用いる場合には、図３のステップ２１０にお
ける値をそのまま採用する。また、サンプリング値差△
Ｔｓａを用いる場合には、サンプリングの一つ前のデー
タを用いて、次の数９に基づき演算する。

【００４８】

【数９】△Ｔｓａ＝Ｔｓｎ−Ｔｓｎ-1 また、圧縮機５０ａの回転数制御及び容量制御の優先順
位に関しては、圧縮機５０ａの仕様等により動力が変わ
ることを考慮して、その方式によって省動力になる方を
優先的に制御すればよい。例えば、図１０のマップにお
いて、制御領域Ｚ3を容量制御領域とし、制御領域Ｚ2を
回転数制御領域とする等である。なお、省動力を意図し
ない制御としてもよい。

【００４９】また、前記実施例においては、容量及び回
転数が共に可変な圧縮機５０ａを用いて、容量及び回転
数の制御を行ったが、容量が可変な圧縮機を用いて容量
制御のみを行うようにしたり、或いは、回転数が可変な
圧縮機を用いて回転数のみを制御するようにしてもよ
い。

【００５０】また、本発明の実施にあたっては、圧縮機
５０ａを、エンジンによる駆動に代えて、適宜な可変速
電動機により駆動するようにしてもよい。

【００５１】また、本発明の実施にあたっては、皮膚温
センサ１００ｅとして、疑似皮膚温センサを採用して実
施してもよい。

【００５２】また、前記実施例においては、車両用空気
調和制御装置に本発明を適用した例について説明した
が、これに代えて、家庭等の一般建造物内の空気調和制
御装置本発明を適用して実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】特許請求の範囲の記載に対する対応図である。

【図２】本発明に係る車両用空気調和制御装置の一実施
例の機械的構成部分の概略断面図である。

【図３】車両用空気調和制御装置の一実施例の電気回路
図である。

【図４】図３のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。

【図５】乗員の快適感を快適感スケールに表した図及び
快適感を皮膚温と皮膚温変化率との関係を考慮して快適
感線図である。

【図６】クールダウン時に、快適領域内で皮膚温変化率
の変化に応じ皮膚温が変化する状態、及び皮膚温が時間
の経過に応じゆらぎを生ずる状態の各説明図である。

【図７】乗員の顔部の温感を皮膚温及び皮膚温変化率と
の間の関係で示す温感特性図である。

【図８】図７の温感特性を図５（Ａ）の快適感線図に重
ね合わせて作成した重ね合わせ線図である。

【図９】ブロワの送風量と皮膚温変化との関係を示すパ
ターン図である。

【図１０】圧縮機の回転数及び容量並びにエアミックス
ダンパの開度と皮膚温変化との関係を表すマップであ
る。

【図１１】クールダウン時の皮膚温のゆらぎ変化を示す
グラフである。

【符号の説明】

Ｐ…乗員、１０ｂ…車室、４０…ブロワ、５０…エバポ
レータ、６０…エアミックスダンパ、７０…ヒータコ
ア、１００ａ…温度設定器、１００ｂ…内気温センサ、
１００ｅ…皮膚温センサ、１２０…マイクロコンピュー
タ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 F24F 11/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被空調空間内の温度を設定温に維持する
   ように当該被空調空間内への吹き出し空気流の温度を目
   標吹き出し温に向け制御する吹き出し温制御手段を備え
   た空気調和制御装置において、 前記被空調空間内の人間の皮膚温を検出する皮膚温検出
   手段と、 前記人間の快適感を表わす快適領域を、前記皮膚温と当
   該皮膚温の変化率との関係で特定するように定めた所定
   の形状と面積を持つ快適感特性パターンと、前記検出皮
   膚温とに基づき、前記快適領域に属する前記皮膚温の変
   化率を決定する皮膚温変化率決定手段と、 前記検出皮膚温及び前記決定変化率に応じ前記人間の目
   標温感を決定する目標温感決定手段と、 前記決定目標温感及び前記検出皮膚温に応じ前記人間の
   目標皮膚温を決定する目標皮膚温決定手段と、 前記決定目標皮膚温に応じて前記目標吹き出し温を決定
   し前記吹き出し温制御手段に出力する目標温度決定手段
   とを設けるようにしたことを特徴とする空気調和制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記快適感特性パターンは、前記検出皮
   膚温と前記皮膚温の変化率のうち正の変化率及び負の変
   化率とでもって特定される正側の領域となる快適感特性
   パターンと、負側の領域となる快適感特性パターンとに
   分けて構成されており、 前記皮膚温変化率決定手段は、前記皮膚温の変化率を、
   前記正側の領域となる快適感特性パターンと、前記負側
   の領域となる快適感特性パターンと、前記検出皮膚温と
   に応じて前記快適領域のうち正側或いは負側の領域に属
   する正或いは負の変化率として決定し、 前記目標温感決定手段は、前記目標温感の決定を、前記
   検出皮膚温及び前記正或いは負の決定変化率に応じて行
   なうことを特徴とする請求項１に記載の空気調和制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記皮膚温変化率決定手段による前記正
   或いは負の決定変化率がその絶対値において小さくなる
   と、前記目標温感決定手段は、前記目標温感の決定を、
   前記検出皮膚温及び小さくなった正或いは負の決定変化
   率に応じて行い、このように決定される目標温感及び前
   記検出皮膚温に応じて前記目標皮膚温決定手段による前
   記目標皮膚温の決定がなされ、このように決定される目
   標皮膚温に応じて前記目標温度決定手段より決定される
   前記目標吹き出し温が当該目標温度決定手段から出力さ
   れると、当該目標吹き出し温に向ける前記吹き出し空気
   流の温度の制御は、前記吹き出し温制御手段によって、
   前記皮膚温の変化率を前記快適領域のうち正側及び負側
   の各領域に交互に属するように行われることを特徴とす
   る請求項２に記載の空気調和制御装置。