JP3334275B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用空調装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば特開平２−２９０７１４号公報
に開示されている車両用空調装置では、エンジンにより
駆動される可変容量形コンプレッサ，コンデンサ，エバ
ポレータ，リキッドタンク，膨張弁から成る圧縮冷凍サ
イクルのク−ラ−ユニットを備え、冷媒と空調装置に送
風される空気をエバポレータで熱交換して冷風を作成し
ている。エバポレータ下流にはヒータユニットが設けら
れ、エバポレータからの冷風をリヒートして所望の温度
の風を車内に送風している。この種の可変容量形コンプ
レッサを備えた空調装置においては、省燃費の観点から
熱負荷がさほど大きくないときにはコンプレッサの押除
け容積を小さくしてエバポレータでの冷却温度を高めに
設定し、エアミックスドアをクール側に制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エバポ
レータでの冷却温度がたとえば１５℃程度になると相対
湿度が高くなり、車室内温度が設定温度に制御されても
体感的にはやや高めに感じられてしまう。図１０は横軸
に温度を縦軸に相対湿度をとったグラフであり、設定温
度が２５℃でもエバポレータでの冷却具合により相対湿
度が異なることを表している。点Ａは、可変容量型コン
プレッサの冷房能力を最大にしてエバポレータを３℃ま
で冷却したときに相対湿度が３０％であることを示して
いる。春や秋のように熱負荷がさほど大きくないとき、
省燃費の観点からコンプレッサの押除け容積は低減され
て冷房能力は小さく、たとえばエバポレータで１５℃程
度までしか空気を冷却しない時は、車室内が設定温度２
５℃になっても相対湿度が６０％と高く、体感的に高め
の温度に感じられる。図１０中、ハッチングで示す領域
が乗員にとって快適と感じる温度領域である。

【０００４】本発明の目的は、コンプレッサの冷房能力
を下げた時でも体感温度が設定温度に感じられるように
した車両用空調装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１により説明すると、本発明は、コンプレッサ２により
冷媒をエバポレータ４に圧送し、冷媒と送風空気との間
で熱交換して送風空気を冷却するとともに、エアミック
スドア１１によりヒータユニッット１０に導入される空
気流量を調節しつつ冷却空気を加熱して温度調節する車
両用空調装置に適用される。上述の目的は、車室内の設
定温度を入力する温度設定手段４８と、エバポレータ４
での冷却の程度を検出する検出手段４６と、検出された
エバポレータの冷却程度に応じて、その冷却程度が低い
ほど低くなるように設定温度を補正する温度補正手段４
０Ａと、少なくとも、補正後の設定温度とエバポレータ
の冷却の程度とに基づいてエアミックスドア１１の開度
を制御する開度制御手段４０Ｂとを備えることにより、
達成される。コンプレッサ２は、熱負荷や車両運転状態
に応じてその押除け容積が可変となる可変容量型コンプ
レッサあるいは、熱負荷や車両運転状態に応じて吐出流
量が調節される稼働率制御方式のコンプレッサを使用で
き、少なくとも熱負荷が小さい時に冷媒流量を低減して
エバポレータ４での冷却の程度を低くするコンプレッサ
制御手段４０Ｃを備えることができる。

【０００６】

【作用】エバポレータ４での冷却の程度が検出手段４６
で検出される。温度補正手段４０Ａは、検出されたエバ
ポレータの冷却程度が低いほど低くなるように設定温度
を補正する。補正後の設定温度とエバポレータの冷却の
程度とに基づいてエアミックスドア１１の開度が、すな
わち、ヒータユニット１０に導入される空気流量が調節
される。補正後設定温度が低いほどエアミックスドア１
１はヒータユニット１０へのリヒート量を少なくし、吹
出し温度が低減される。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の符号を一部を用いたが、これによ
り本発明が実施例に限定されるものではない。

【０００８】

【実施例】図２〜図９により本発明の一実施例を説明す
る。本発明に係る車両用空調装置の一実施例では、図２
に示すように、エンジン１により駆動される可変容量形
コンプレッサ２，コンデンサ３，エバポレータ４，リキ
ッドタンク５，膨張弁６から成る圧縮冷凍サイクルのク
ーラーユニット１００を備えている。可変容量形コンプ
レッサ２は、吸入圧力が設定圧力を越えると傾き角を大
きくして吐出容量を大きくするもので、その設定圧力
は、図３に示す制御回路４０から供給されるソレノイド
電流Ｉsolによって制御される。またエバポレータ４
は、外気導入口７ａおよび内気導入口７ｂを有する空調
ダクト７内に配設されている。

【０００９】各導入口７ａ，７ｂには、空調ダクト７内
へ導入される空気流量を制御する内外気切換ドア８が設
けられる。更に空調ダクト５内には、周知のとおりブロ
アファン９、ヒーターユニット１０、エアミックスドア
１１が設けられるとともに、空調ダクト７に設けられた
ベント吹出口７ｃおよび足下吹出口７ｄからの吹き出し
量をそれぞれ調整するベントドア１２、フットドア１３
が設けられる。更に、空調ダクト７に設けられたデフロ
スタ吹出口７ｅにはデフロスタドア１４が設けられる。

【００１０】図３に本発明に係る車両用空調装置の制御
回路４０の一例を示す。ＣＰＵ４１には入力回路４２を
介して、外気温度Ｔambを検出する外気温センサ４３，
車室内温度Ｔincを検出する室内温度センサ４４，日射
量Ｑsunを検出する日射センサ４５，エバポレータ４下
流の空気温度(以下、吸込温度という）Ｔintを検出する
吸込温度センサ４６，エアミックスドア１１の開度を検
出するエアミックスドア開度センサ４７がそれぞれ接続
され、これらのセンサ４３〜４７から各種温度情報や熱
量情報がＣＰＵ４１に入力される。また、入力回路４２
には、エコノミースイッチ５１、オートスイッチ５２、
ブロアファンスイッチ５３、デフロスタスイッチ５４、
温度設定ダイアル４８がそれぞれ接続されている。温度
設定ダイアル４８は乗員が所望の温度を入力するスイッ
チである。

【００１１】更に、ＣＰＵ４１には、出力回路４９を介
してインテークドアクチュエータやエアミックドアアク
チュエータを含む各種ドアアクチュエータ群６１，およ
びブロアファン制御回路６２が接続され、ブロアファン
制御回路６２にはブロアファンモータ９が接続されてい
る。出力回路４９にはさらに、リレー６３を介して、コ
ンプレッサ吐出容量を制御する電磁アクチュエータのソ
レノイド部６４も接続されている。

【００１２】ＣＰＵ４１は、各センサ４３〜４７や温度
設定ダイアル４８および各スイッチ５１〜５４から入力
された各種情報に基づいて、各種アクチュエータを駆動
制御して空気の吸込口、吹出口、吹出し温度、ブロアフ
ァンの風量およびコンプレッサの吐出容量を適切に制御
する。この実施例においては、エコノミースイッチ５１
はコンプレッサによる冷風が不要である熱負荷条件下で
オンされ、コンプレッサをオフのまま、熱負荷状態に応
じて吹出し口、吹出し風量および吹出し温度等を自動制
御する。さらに、オートスイッチ５２がオンされると、
熱負荷に応じてコンプレッサのオン・オフ制御、吹出し
口、吹出し風量および吹出し温度等を自動制御する。

【００１３】次に実施例の動作を説明する。図４はＣＰ
Ｕ４１で実行される空調制御装置の基本制御を示すフロ
ーチャートである。ステップＳ１０では初期設定を行
い、通常のオートエアコンモードにおいては、例えば設
定温度Ｔptcを２５℃に初期設定する。ステップＳ２０
では各センサからの各種情報を入力する。

【００１４】これらの各センサのデータ情報を具体的に
説明すると、設定温度Ｔptcは温度設定ダイアル４８か
ら、車室内温度Ｔincは室内温度センサ４４から、外気
温度Ｔambは外気温センサ４３から、吸込温度Ｔintは吸
込温度センサ４６から、日射量Ｑsunは日射センサ４５
からそれぞれ与えられる。

【００１５】次にステップＳ３０では、外気温センサ４
３から得られる外気温度Ｔambに対して他の熱源からの
影響を除き、現実の外気温度に相当した値Ｔamに処理す
る。次にステップＳ４０では日射センサ４５からの光量
としての日射量情報を以降の換算に適した熱量としての
値Ｑsun'に処理する。ステップＳ５０では温度設定ダイ
アル４８で設定された設定温度Ｔptcを外気温度Ｔambや
エバポレータ下流の吸込み温度Ｔintに応じて以下に述
べるように補正した値Ｔptc'に処理する。ステップＳ６
０ではＴptc'，Ｔinc，Ｔam，Ｑsun'から目標吹出温度
Ｔｏを算出すると共に、この目標吹出温度Ｔｏと実際の
吹出温度との偏差に応じてエアーミックスドア１１の開
度を算出する。ステップＳ７０ではコンプレッサ２を以
下に述べるように制御する。ステップＳ８０では各吹出
口を制御する。ステップＳ９０では吸込口、即ち、外気
導入口７ａおよび内気導入口７ｂの選択切換を制御す
る。ステップＳ１００ではブロアファン９を制御するこ
とにより、吹出口からの風量を制御する。

【００１６】図５は図４の設定温補正制御（ステップＳ
５０）を詳細に説明するフローチャートである。ステッ
プＳ５１において、外気温度Ｔamb高いほど補正係数α
を小さく設定し、ステップＳ５２では、吸込み温度Ｔin
tが高いほど補正係数βを小さく設定する。ステップＳ
５３では、設定温度Ｔptcを補正係数αとβで補正し
て、補正設定温度Ｔptc'を演算する。補正外気温度Ｔam
に基づいて補正係数α，βを決定してもよい。なお、設
定温度を補正してもパネル表示温度は変更しない。

【００１７】図６は図４のエアミックスドア開度演算制
御（ステップＳ６０）を詳細に説明するフローチャート
である。ステップＳ６１で定数Ａ〜Ｇを初期化し、ステ
ップＳ６２で、エアミックスドア開度センサ４７の信号
により現在のエアミックスドア開度Ｘを入力する。次い
でステップＳ６３において、式(１)に基づいて目標吹出
温度Ｔｏと実際の吹出温度との偏差Ｓを求める。

【００１８】

【数１】 Ｓ＝(Ａ＋Ｄ)Ｔptc'＋ＢＴam＋ＣＱsun'−ＤＴinc＋Ｅ −(ＦＸ＋Ｇ)(８２−Ｔint)−Ｔint (1) ここで、(Ａ＋Ｄ)Ｔptc'＋ＢＴam＋ＣＱsun'−ＤＴinc
＋Ｅが目標吹き出し温度Ｔo、(ＦＸ＋Ｇ)(８２−Ｔint)
−Ｔintが実際の吹き出し温度に相当する。

【００１９】そしてステップＳ６４においてこの偏差Ｓ
を所定値Ｓｏと比較する。Ｓ＜−Ｓｏの場合、ステップ
Ｓ６５でエアミックスドア開度をコールド側、すなわち
ヒータユニット１０を通過する空気流量が少なくなるよ
うに閉じ側にする。Ｓ＞＋Ｓｏの場合、ステップＳ６６
でエアミックスドア開度をホット側、すなわちヒータユ
ニット１０を通過する空気流量が多くなるように開き側
にする。Ｓ≦±Ｓｏの場合、ステップＳ６７で現状の開
度をそのまま維持する。

【００２０】図７は図４のコンプレッサ制御（ステップ
Ｓ７０）を詳細に説明するフローチャートである。図７
において、ステップＳ７１ではブロアファン９が作動し
ているか（オンしているか）否かをエコノミースイッチ
５１やオートスイッチ５２あるいはブロアファンスイッ
チ５３からの信号により判定し、非作動ならばステップ
Ｓ７７でコンプレッサ２を停止（オフ）する。作動中な
らばステップＳ７２において、デフロスタスイッチ５４
がオンしているか否かを判定し、オフならばステップＳ
７３に進み、エコノミースイッチ５１がオンされている
か否かを判定する。エコノミースイッチ５１がオンなら
ばステップＳ７７でコンプレッサ２を停止し、オフなら
ステップＳ７４に進み、オートスイッチ５２がオンか否
かを判定する。デフロスタスイッチ５４がオンならばス
テップＳ７３，７４はスキップしてステップＳ７５に進
む。

【００２１】ステップＳ７４でオートスイッチ５２がオ
フと判定されると、ステップＳ７７でコンプレッサを停
止する。ステップＳ７４でオートスイッチ５２がオンと
判定されると、ステップＳ７５に進み、補正外気温度Ｔ
amに基づいて状態１〜３を判断し、ステップＳ７６にお
いて、判別された状態１〜３に応じてステップＳ７７，
Ｓ７８Ａ，Ｓ７９に進む。状態１のように外気温度Ｔam
が低い場合（たとえばマイナス数度）にはステップＳ７
７でコンプレッサ２をオフし、状態３のように外気温度
Ｔamが高い場合（たとえばプラス十数度）にはステップ
Ｓ７９に進み、コンプレッサ２を最大押除け容積で運転
する。状態２と判別されるとステップＳ７８Ａに進み、
図示の特性線図にしたがって目標吹き出し温度Ｔoに基
づいて目標吸込み温度Ｔint'を演算する。ステップＳ７
８Ｂでは、可変容量コンプレッサ２の容量を制御するソ
レノイド電流Ｉsolを求める。

【００２２】図８はソレノイド電流Ｉsolの算出手順を
示す図である。まず、ステップＳ７８１で吸込温度Ｔin
tと目標吸込温度Ｔint'の差（Ｔint−Ｔint'）を演算
し、この差から比例項電流Ｉ_Pおよび積分項電流Ｉ_Iをそ
れぞれ図９（ａ）および（ｂ）に従ってステップＳ７８
２で求める。ここで、比例項電流Ｉ_PはステップＳ７８
１で演算された差に基づいて図９（ｂ）から求められ、
積分項電流Ｉ_Iは、同様の差に基づいて図８（ａ）から
ΔＩ_Iを求め、このΔＩ_Iに前回までのＩ_Iを加えた値Ｉ_I
（＝Ｉ_I＋ΔＩ_I）として求められる。そしてステップＳ
７８３において、比例項電流Ｉ_Pと積分項電流Ｉ_Iとの差
に相当する電流をソレノイド電流Ｉsolとして求める。
すなわちソレノイド電流Ｉsolは、

【００２３】

【数２】Ｉsol＝Ｉ_P−Ｉ_I （２） で求められる。ただし、Ｉ_Pはアンペア、Ｉ_Iはミリアン
ペアである。

【００２４】図９（ａ），（ｂ）および(２)式からわか
るように、実吸込み温度Ｔintが目標吸込み温度Ｔint'
より大きいときにはソレノイド電流Ｉsolが小さくな
り、コンプレッサ吐出容量が大きく（冷却能力が大き
く）制御される。

【００２５】このように、目標吹出温度Ｔoに応じた吸
込温度Ｔintとなるようにコンプレッサを制御すること
により、以下の理由により、省燃費，省動力が図られ
る。現在の吸込温度Ｔintと目標吹出温度Ｔoとの偏差に
よりエアミックスドア１１の開度を調節して所望の吹出
温度を得る場合には、運転状態によって吸込温度Ｔint
が不所望に低くなりすぎることがあり、この場合、エア
ミックスドア１１を開き気味にして吹出温度を目標値に
制御している。このため、コンプレッサが無駄に動力を
使い燃費にも悪影響を与える。

【００２６】この実施例によれば、ある目標吹出温度Ｔ
oに対して、その温度を得るためにはエバポレータ４下
流の空気温度、すなわち吸込温度Ｔintをどの程度にす
ればよいかを実験値として決定しておき、目標吹出温度
Ｔoから目標吸込温度Ｔint'を図７のステップＳ７８Ａ
のグラフに従って決定し、この目標吸込温度Ｔint'によ
りコンプレッサの吐出容量を制御して、吸込温度Ｔint
がむやみに低下し過ぎないようにしている。このこと
は、コンプレッサが必要最低限の吐出容量（傾き角）で
運転されていることを意味し、したがって、その吸収馬
力も小さくなり、省動力，省燃費に寄与する。

【００２７】このような実施例によれば、吸込み温度Ｔ
intが高いほど補正設定温度Ｔptc'は小さくされ、目標
吹出し温度Ｔoが低くなってエアミックスドア１１がク
ール側に閉じられるから吹出し温度が低下する。その結
果、車内温度が設定温度よりもやや低め（たとえば数度
低め）に設定され、エバポレータでの冷却温度が高くな
ることによって相対湿度が高まっても体感温度が高くな
ることがない。すなわち、吸込み温度Ｔintはコンプレ
ッサ２の冷却能力に依存し、春や秋などの比較的気温が
低いときはコンプレッサ吐出容量が小さく制御され、エ
バポレータでの冷却程度が低減されて相対湿度が高まる
が、車内を設定温度よりも数度低く設定することで体感
温度が高くなることが抑制される。

【００２８】図１０はこの様子を説明するもので、設定
温度が２５℃のとき、吸込み温度Ｔintが３℃では相対
湿度が３０％でＡ点に位置し、吸込み温度Ｔintが１５
℃になると相対湿度が６０％に上昇してＢ点に位置し、
体感温度が上昇して快適性の範囲から外れてしまう。そ
こで、実施例のように、設定温度をたとえば２５℃から
２３．６℃に補正して吹出し温度を低くすることによ
り、快適性の範囲内のＣ点で運転できる。

【００２９】また、以上の実施例では、目標吹出し温度
Ｔoに応じて目標吸込み温度Ｔｉｎｔ’を決定し、さら
に、コンプレッサの吐出容量を実吸込み温度Ｔｉｎｔと
目標吸込み温度Ｔint'の差により制御するようにしてい
るから、目標吹出し温度Ｔoが図７のステップＳ７８Ａ
のＴ５０〜Ｔ５１の間にあるときには、必然的にコンプ
レッサの吐出容量も大きくなり、エバポレータでの冷却
程度も向上し相対湿度は低めに制御される。

【００３０】なお、以上では可変容量型コンプレッサを
使用した空調装置について説明したが、固定容量型コン
プレッサをオン・オフして稼働率制御する方式の空調装
置にも適用できる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、熱負荷が小さいときにコンプレッサの冷却能力を
抑え省燃費を図る空調装置において、エバポレータの冷
却程度が低いほど設定温度を低めに補正して吹出し温度
を下げるようにしたので、エバポレータでの冷却程度が
変化しても同じ設定温度による体感温度の相違を抑制で
き、省燃費を図ったまま快適な空調が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図

【図２】本発明に係る車両用空調装置の一実施例の構成
図

【図３】本発明に係る車両用空調装置の一実施例の制御
回路を示すブロック図

【図４】本発明に係る車両用空調装置の一実施例の基本
フローチャート

【図５】本発明に係る車両用空調装置の一実施例の設定
温度補正制御のフローチャート

【図６】本発明に係る車両用空調装置の一実施例のエア
ミックスドア開度制御のフローチャート

【図７】本発明に係る車両用空調装置の一実施例のコン
プレッサ制御のフローチャート

【図８】本発明に係る車両用空調装置の一実施例のソレ
ノイド電流演算制御のフローチャート

【図９】図８のソレノイド電流算出を説明するグラフ

【図１０】相対湿度と体感温度との関係を説明するグラ
フ

【符号の説明】

２ コンプレッサ ４ エバポレータ １１ エアミックスドア ４０ 制御回路 ４０Ａ 温度補正手段 ４０Ｂ 開度制御手段 ４０Ｃ コンプレッサ制御手段 ４６ 吸込み温度センサ ４７ エアミックスドア開度センサ ４８ 温度設定ダイアル ６１ ドアアクチュエータ群

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサにより冷媒をエバポレータ
   に圧送し、冷媒と送風空気との間で熱交換して送風空気
   を冷却するとともに、エアミックスドアによりヒータユ
   ニットに導入される空気流量を調節しつつ前記冷却空気
   を加熱して温度調節する車両用空調装置において、 車室内の設定温度を入力する温度設定手段と、 前記エバポレータでの冷却の程度を検出する検出手段
   と、 前記検出されたエバポレータの冷却程度に応じて、その
   冷却程度が低いほど低くなるように前記設定温度を補正
   する温度補正手段と、 少なくとも、前記補正後の設定温度と前記エバポレータ
   の冷却の程度とに基づいて前記エアミックスドアの開度
   を制御する開度制御手段とを備えることを特徴とする車
   両用空調装置。
2. 【請求項２】 請求項１の空調装置において、 前記コンプレッサは、熱負荷や車両運転状態に応じてそ
   の押除け容積が可変となる可変容量型コンプレッサある
   いは、熱負荷や車両運転状態に応じて吐出流量が調節さ
   れる稼働率制御方式のコンプレッサであり、少なくとも
   熱負荷が小さい時に冷媒流量を低減して前記エバポレー
   タでの冷却の程度を低くするコンプレッサ制御手段を備
   えることを特徴とする車両用空調装置。