JP3394601B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、運転モードの自動切り
換えを可能とした車両用空気調和装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、冷房モードと暖房モードの運転を
可能とした車両用空気調和装置では、ＴＡＯ＝Ｋｓ・Ｔ
ｓ−Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｒａｄ・Ｔｒａｄ
＋Ｃにより算出した目標吹出温度ＴＡＯが冷房モードと
暖房モードの夫々で設定した条件を満足するか否かを判
断し、該判断結果に基づいて運転モードの自動切り換え
を行っている。 【０００３】上式中のＴｓは利用者により設定された設
定温度、Ｔｒは内気温度、Ｔａｍは外気温度、Ｔｒａｄ
は日射量を温度換算した数値であり、Ｋｓは設定温度係
数、Ｋｒは内気温度係数、Ｋａｍは外気温度係数、Ｋｒ
ａｄは日射量係数、Ｃは定数でこれらには対象空間の大
きさ等に応じて適宜の実数値が選ばれる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
目標吹出温度ＴＡＯは内気温度Ｔｒを一変数として算出
された算出時点での数値、換言すれば内気温度と共に変
動する数値であるため適正な運転モードを見極めること
が難しく、例えば冷房モードの運転が実行されている状
態で設定温度を上げたときに本来冷房モードのままで運
転が行える熱負荷条件であっても暖房モードに変更され
てしまう問題点がある。また、車室内の温度Ｔｒはその
分布自体にばらつきがあり、しかも風等の外的影響を受
け易いため、温度検出器の設置位置如何では目標吹出温
度ＴＡＯの算出値にかなりの差が出る難点があり、結果
として目標吹出温度ＴＡＯに該内気温度Ｔｒの不安定影
響が強く現れる問題点がある。 【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、運転モードを的確に判定
できる車両用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、請求項１の発明は、所定式により算出した温度等に
基づいて運転モードを判定するモード判定手段を備えた
車両用空気調和装置において、上記モード判定手段で用
いられる温度算出式が設定温度と内・外気温度のうちの
外気温度と日射量を温度換算した数値とを変数として含
むことを特徴としている。 【０００７】請求項２の発明は、請求項１記載の車両用
空気調和装置において、温度算出式としてＳＴＡＯ＝Ｋ
ｓ・Ｔｓ−Ｋｒ・Ｔｓ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｒａｄ・Ｔ
ｒａｄ＋Ｃ（Ｔｓ：設定温度、Ｔａｍ：外気温度、Ｔｒ
ａｄ：日射量を温度換算した数値、Ｋｓ：設定温度係
数、Ｋｒ：内気温度係数、Ｋａｍ：外気温度係数、Ｋｒ
ａｄ：日射量係数、Ｃ：定数）を用いたことを特徴とし
ている。 【０００８】請求項３の発明は、請求項２記載の車両用
空気調和装置において、モード判定手段における冷房モ
ードの判定が、ＳＴＡＯ＜Ｔｒ−ａとＴｒ＞Ｔｓ＋ｂの
条件（Ｔｒ：内気温度、ａ，ｂ：定数）を満たす場合に
下されることを特徴としている。 【０００９】請求項４の発明は、請求項２記載の車両用
空気調和装置において、モード判定手段における暖房モ
ードの判定が、ＳＴＡＯ＞Ｔｒ＋ｃとＴｒ＜Ｔｓ−ｄと
Ｔａｍ＜Ｔｓの条件（ｃ，ｄ：定数）を満たす場合に下
されることを特徴としている。 【００１０】請求項５の発明は、請求項２記載の車両用
空気調和装置において、モード判定手段における冷房ド
ライモードの判定が、ドライスイッチがＯＮでＳＴＡＯ
＜Ｔｒ−ｅとＴｒ＞Ｔｓ＋ｆとＴａｍ＜ｇの条件（ｅ，
ｆ，ｇ：定数）を満たす場合に下されることを特徴とし
ている。 【００１１】請求項６の発明は、請求項２記載の車両用
空気調和装置において、モード判定手段における暖房ド
ライモードの判定が、ドライスイッチがＯＮでＳＴＡＯ
＞Ｔｒ＋ｈとＴａｍ＜ＴｓとＴａｍ≧ｉとＮ＜ｊの条件
（ｈ，ｉ，ｊ：定数、Ｎ：圧縮機回転数）を満たす場合
に下されることを特徴としている。 【００１２】 【作用】請求項１の発明では、モード判定の対象となる
温度が設定温度と外気温度と日射量を温度換算した数値
を変数として含む式、換言すれば内気温度を変数として
含まない式によって算出される。 【００１３】請求項２の発明では、モード判定の対象と
なる温度がＳＴＡＯ＝Ｋｓ・Ｔｓ−Ｋｒ・Ｔｓ−Ｋａｍ
・Ｔａｍ−Ｋｒａｄ・Ｔｒａｄ＋Ｃの式により算出され
る。他の作用は請求項１の発明と同様である。 【００１４】請求項３の発明では、ＳＴＡＯ＜Ｔｒ−ａ
とＴｒ＞Ｔｓ＋ｂの条件を満たす場合に冷房モードの判
定が下される。他の作用は請求項２の発明と同様であ
る。 【００１５】請求項４の発明は、ＳＴＡＯ＞Ｔｒ＋ｃと
Ｔｒ＜Ｔｓ−ｄとＴａｍ＜Ｔｓの条件を満たす場合に暖
房モードの判定が下される。他の作用は請求項２の発明
と同様である。 【００１６】請求項５の発明では、ドライスイッチがＯ
ＮでＳＴＡＯ＜Ｔｒ−ｅとＴｒ＞Ｔｓ＋ｆとＴａｍ＜ｇ
の条件を満たす場合に冷房ドライモードの判定が下され
る。他の作用は請求項２の発明と同様である。 【００１７】請求項６の発明では、ドライスイッチがＯ
ＮでＳＴＡＯ＞Ｔｒ＋ｈとＴａｍ＜ＴｓとＴａｍ≧ｉと
Ｎ＜ｊの条件（ｈ，ｉ，ｊ：定数、Ｎ：圧縮機回転数）
を満たす場合に暖房ドライモードの判定が下される。他
の作用は請求項２の発明と同様である。 【００１８】 【実施例】図１及び図２には本発明の一実施例に係る冷
媒回路とその制御回路を夫々示してある。 【００１９】図１において、１は能力可変型の電動圧縮
機、２は室外熱交換器、３は第１室内熱交換器、４は第
２室内熱交換器、５，６は感熱式の第１，第２膨張弁、
７〜１０は第１〜第４電磁弁、１１，１２は第１，第２
逆止弁、１３は受液器、１４はアキュムレータである。
１５は車室内空調用のダクト、１６は外気吸入口、１７
は内気吸入口、１８は吸入口用の切換ダンパ、１９はベ
ント吹出口、２０はフット吹出口、２１はデフ吹出口、
２２はベント吹出口用の開閉ダンパ、２３はフット吹出
口用の開閉ダンパ、２４はデフ吹出口用の開閉ダンパ、
２５はエアミックスダンパ、２６は電動ファンである。 【００２０】圧縮機１の吐出口は第４電磁弁１０を介し
て室外熱交換器２の一端口に接続され、該室外熱交換器
２の他端口は第１逆止弁１１を介して受液器１３の入口
に接続されている。受液器１３の出口は第３電磁弁９及
び第１膨張弁５を介して第１室内熱交換器３の一端口に
接続され、該第１室内熱交換器３の他端口はアキュムレ
ータ１４の入口に接続され、該アキュムレータ１４の出
口は圧縮機１の吸入口に接続されている。 【００２１】また、圧縮機１の吐出口は第１電磁弁７を
介して第２室内熱交換器４の一端口に接続され、該第２
室内熱交換器４の他端口は第２逆止弁１２を介して受液
器１３の入口に接続されている。更に、受液器１３の出
口と室外熱交換器２の他端口との間には第２膨張弁６が
介装され、室外熱交換器２の一端口とアキュムレータ１
４の入口との間には第２電磁弁８が介装されている。 【００２２】図２において、２７はエアコンスイッチ、
２８は空調温度を設定する温度設定器、２９はドライス
イッチ、３０はサーミスタ等から成る内気温度検出器、
３１は同様の外気温度検出器、３２はホトセンサ等から
成る日射量検出器、３３はマイコン、３４は圧縮機駆動
回路、３５は電磁弁駆動回路である。 【００２３】マイコン３３はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等
を具備し、圧縮機回転数制御のプログラムの他、後に詳
述するモード判定のプログラムをＲＯＭに格納してい
る。このマイコン３３はエアコンスイッチ２７，温度設
定器２８及びドライスイッチ２９の操作信号と内気温度
検出器３０，外気温度検出器３１及び日射量検出器３２
の検出信号に基づいて所定の信号を各駆動回路３４，３
５に送出する。 【００２４】圧縮機駆動回路３４はマイコン３３からの
回転数信号に基づいて圧縮機１の回転数を制御しその能
力を可変する。また、電磁弁駆動回路３５はマイコン３
３からのモード信号に基づいて各電磁弁７〜１０の開閉
を制御し冷媒サイクルの切り換えを行う。 【００２５】次に、上述の空気調和装置で実行可能な運
転モードについて説明する。実施例装置は第１〜第４電
磁弁７〜１０の切り換えにより、冷房，冷房ドライ，暖
房及び暖房ドライの４つのモードでの運転を可能として
いる。 【００２６】冷房モードの運転は、図３に示すように第
１，第２電磁弁７，８を閉じ、且つ第３，第４電磁弁
９，１０を開けた状態で圧縮機１を作動させることによ
り実行される。図４に実線矢印で示すように、圧縮機１
から吐出した冷媒は第４電磁弁１０を通じて室外熱交換
器２に流れ込んで凝縮され、第１逆止弁１１，受液器１
３及び第３電磁弁９を通じて第１膨張弁５及び第１室内
熱交換器３に流れ込んで蒸発し、アキュムレータ１４を
通じて圧縮機１に吸入される。 【００２７】つまり、同モード運転では第１室内熱交換
器３で発揮される吸熱作用を利用して車室内の冷房を行
うことができる。 【００２８】冷房ドライモードの運転は、図３に示すよ
うに第１，第３，第４電磁弁７，９，１０を開け、且つ
第２電磁弁８を閉じた状態で圧縮機１及び電動ファン２
６を作動させることにより実行される。図５に実線矢印
で示すように、圧縮機１から吐出した冷媒の一部分は第
４電磁弁１０を通じて室外熱交換器２に流れ込んで凝縮
され、第１逆止弁１１，受液器１３及び第３電磁弁９を
通じて第１膨張弁５及び第１室内熱交換器３に流れ込ん
で蒸発し、アキュムレータ１４を通じて圧縮機１に吸入
される。また、冷媒の残り部分は第１電磁弁７を通じて
第２室内熱交換器４に流れ込んで凝縮され、第２逆止弁
１２を通過した後に上記の冷媒と合流する。 【００２９】つまり、同モード運転では第１室内熱交換
器３と第２室内熱交換器４の夫々で吸熱作用と放熱作用
を発揮させ、両作用を利用してエア吹出温度を低下させ
ることなく車室内の除湿を行うことが可能であり、この
ときの温度及び除湿量を圧縮機１の吐出能力調整及びエ
アミックスダンパ２５の開度調整によってコントロール
できる。また、室外熱交換器２はエアミックスダンパ２
８の開度が零（第２室内熱交換器４の空気通過量が零）
に近い条件での余剰熱量を放出し、吸熱・放熱のバラン
スを適正に保つ。 【００３０】暖房モードの運転は、図３に示すように第
１，第２，第３電磁弁７，８，９を開け、且つ第４電磁
弁１０を閉じた状態で圧縮機１及び電動ファン２６を作
動させることにより実行される。図６に実線矢印で示す
ように、圧縮機１から吐出した冷媒は第１電磁弁７を通
じて第２室内熱交換器４に流れ込んで凝縮され、第２逆
止弁１２及び受液器１３を通過した後に分流され、冷媒
の一部分は第３電磁弁９を通じて第１膨張弁５及び第１
室内熱交換器３に流れ込んで蒸発し、アキュムレータ１
４を通じて圧縮機１に吸入される。また、冷媒の残り部
分は第２膨張弁６及び室外熱交換器２に流れ込んで蒸発
し、第２電磁弁８を通過した後にアキュムレータ１４の
入口部分で上記の冷媒と合流する。 【００３１】つまり、同モード運転では第２室内熱交換
器４で発揮される放熱作用を利用して車室内の暖房を行
えると共に、室外熱交換器２及び第１室内熱交換器３で
吸熱作用を発揮させ該第１室内熱交換器３の吸熱作用を
利用して車室内の除湿を同時に行うことが可能であり、
このときの暖房能力及び除湿量を圧縮機１の吐出能力調
整及びエアミックスダンパ２５の開度調整によってコン
トロールできる。 【００３２】暖房ドライモードの運転は、図３に示すよ
うに第１，第３電磁弁７，９を開け、且つ第２，第４電
磁弁８，１０を閉じた状態で圧縮機１及び電動ファン２
６を作動させることにより実行される。図７に実線矢印
で示すように、圧縮機１から吐出した冷媒は第１電磁弁
７を通じて第２室内熱交換器４に流れ込んで凝縮され、
第２逆止弁１２，受液器１３及び第３電磁弁９を通じて
第１膨張弁５及び第１室内熱交換器３に流れ込んで蒸発
し、アキュムレータ１４を通じて圧縮機１に吸入され
る。 【００３３】つまり、同モード運転では第２室内熱交換
器４で発揮される放熱作用を利用して車室内の暖房を行
えると共に、第１室内熱交換器３で発揮される吸熱作用
を利用して車室内の除湿を同時に行うことが可能であ
り、このときの暖房能力及び除湿量を圧縮機１の吐出能
力調整及びエアミックスダンパ２５の開度調整によって
コントロールできる。 【００３４】次に、上述の空気調和装置におけるモード
判定方法について説明する。実施例装置は設定温度，外
気温度及び日射量を変数とした式、ＳＴＡＯ＝Ｋｓ・Ｔ
ｓ−Ｋｒ・Ｔｓ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｒａｄ・Ｔｒａｄ
＋Ｃにより算出された起動判定吹出温度（ＳＴＡＯ）等
に基づいて運転モード判定が行われる。この起動判定吹
出温度ＳＴＡＯはマイコン３３にて随時算出される。 【００３５】上式中のＴｓは利用者により設定された設
定温度、Ｔａｍは外気温度、Ｔｒａｄは日射量を温度換
算した数値で、Ｋｓは設定温度係数、Ｋｒは内気温度係
数、Ｋａｍは外気温度係数、Ｋｒａｄは日射量係数、Ｃ
は定数であり、従来の目標吹出温度ＴＡＯの算出式とは
２項目の変数として設定温度Ｔｓを用いた点で異なって
いる。 【００３６】ここで、モード判定に係るプログラムフロ
ーの一例を図８を参照して説明する。尚、下記条件中の
ａ〜ｊは何れも実数値で規定された定数である。 【００３７】まず、エアコンスイッチ２７が投入された
後はドライスイッチ２９のＯＮ／ＯＦＦ状態を判断する
（ステップＳＴ１，２）。 【００３８】ドライスイッチ２９がＯＦＦになっている
ときは、続いてＳＴＡＯ＜Ｔｒ−ａとＴｒ＞Ｔｓ＋ｂの
条件が満たされているか否かを判断し、これら条件が満
たされている場合には冷房モードを選択する（ステップ
ＳＴ３〜５）。 【００３９】ステップＳＴ３の条件が満たされていない
場合は、続いてＳＴＡＯ＞Ｔｒ＋ｃとＴｒ＜Ｔｓ−ｄと
Ｔａｍ＜Ｔｓとの条件が満たされているか否かを判断
し、これら条件が満たされている場合には暖房モードを
選択する（ステップＳＴ６〜９）。 【００４０】一方、ステップＳＴ２でドライスイッチ２
９がＯＮになっているときは、続いてＳＴＡＯ＜Ｔｒ−
ｅとＴｒ＞Ｔｓ＋ｆとＴａｍ＜ｇの条件が満たされてい
るが否かを判断し、これら条件が満たされている場合に
は冷房ドライモードを選択する（ステップＳＴ１０〜１
３）。 【００４１】ステップＳＴ１０の条件が満たされていな
い場合は、続いてＳＴＡＯ＞Ｔｒ＋ｈとＴａｍ＜Ｔｓと
Ｔａｍ≧ｉとＮ（圧縮機回転数）＜ｊの条件が満たされ
ているか否かを判断し、これら条件が満たされている場
合には暖房ドライモードを選択する（ステップＳＴ１４
〜１８）。また、ステップＳＴ１４，１５の条件が満た
されていてもステップＳＴ１６，１７の条件の何れかが
満たされていない場合には暖房モードを選択する（ステ
ップＳＴ１８）。 【００４２】ステップＳＴ１の条件が満たされていない
場合には送風モードを選択し（ステップＳＴ２０）、電
動ファン２６の作動により車室内への送風を実施する。 【００４３】冷房，冷房ドライ，暖房，暖房ドライのモ
ード判定はエアコンスイッチ２７が切られるまで継続し
て行われ、これにより現在環境に応じて運転モードが自
動的に変更される。 【００４４】このように上述の車両用空調装置では、設
定温度Ｔｓと外気温度Ｔａｍと日射量を温度換算した数
値Ｔｒａｄを変数とした式、換言すれば内気温度を変数
として含まない式により内気温度が設定温度Ｔｓと同一
の温度になった場合を想定してモード判定の対象となる
起動判定吹出温度ＳＴＡＯを算出しているので、従来の
ように冷房モードのままで運転が行える熱負荷条件下で
暖房モードに変更されてしまうようなことがなく、適正
な運転モードを的確に判定して不用意で且つ無駄なモー
ド切り換え等を防止でき、またモード判定の対象となる
起動判定吹出温度ＳＴＡＯから内気温度の不安定影響を
排除できる利点がある。 【００４５】また、設定温度Ｔｓと外気温度Ｔａｍと日
射量を温度換算した数値Ｔｒａｄを各係数Ｋｓ，Ｋｒ，
Ｋａｍ、Ｋｒａｄ及びＣにより補正しているので、判定
対象となる起動判定吹出温度ＳＴＡＯを正確に算出して
上記のモード判定をより的確に行える利点がある。 【００４６】更にまた、各運転モード別に起動判定温度
ＳＴＡＯ以外の温度条件を夫々用意しているので、冷房
モード，冷房ドライモード，暖房モード及び暖房ドライ
モードを混同することなく明確に区別して環境に応じた
快適な空調を実現できる。 【００４７】尚、第３電磁弁９は全ての運転モードで開
放されるため、上記実施例のように４つのモード運転を
実行する場合には必ずしも必要なものではないが、暖房
モードの電磁弁切り換え状態で第３電磁弁９を閉じるよ
うにすれば、受液器１３を通過した後の冷媒全てを第２
膨張弁６及び室外熱交換器２に流れ込ませて蒸発させ、
第１室内熱交換器３における吸熱作用を排除して除湿を
併用しない単純暖房モードでの運転を行うこともでき、
除湿を必要としない条件下で暖房を省エネ運転できる。 【００４８】また、第２室内熱交換器４にはブラインを
循環させるようにしてもよく、図９に示すようにブライ
ン冷媒熱交換器３６の冷媒路出入口を第１電磁弁７と第
２逆止弁１２に接続し、該熱交換器３６のブライン路出
入口を電動ポンプ３７を介装した管路を介して第２室内
熱交換器４に接続すれば、冷房ドライ，暖房及び暖房ド
ライの各モード運転でブライン冷媒熱交換器３６で加熱
されたブライン３９をポンプ３７によって循環させて該
熱交換器３６で放熱作用を発揮させることもできる。 【００４９】更に、図９の冷媒回路に第２室内熱交換器
４に送り込まれるブラインを加熱する補助熱源、例えば
ブライン冷媒熱交換器３６内のブライン路に電熱ヒータ
等の補助熱源３８を配置、或いは第２室内熱交換器４の
ブライン流入管路に電熱ヒータや燃焼器等の補助熱源３
９を付設すれば、これら補助熱源３８，３９によってブ
ラインを加熱して第２室内熱交換器４における放熱量不
足を補って能力向上を図ることができ、また外気温度が
低く冷媒回路が正常に作動しない場合や圧縮機１の作動
が強制的に停止された場合でも加熱ブラインの循環だけ
で暖房を簡易的に行う簡易暖房モードを実行することが
できる。 【００５０】更にまた、実施例中の電磁弁は流量制御可
能なものであってもよく、この場合には各弁の流量制御
により室外熱交換器及び両室内熱交換器の吸・放熱量を
夫々コントロールすることができる。また、両逆止弁は
流れ方向を制御できるものであれば開閉弁や流量制御弁
で代用してもよい。 【００５１】以上、本発明は実施例に記載した装置に限
らず、少なくとも冷房モードと暖房モードの運転を可能
とした車両用空気調和装置であれば種々適用でき同様の
効果を得ることができる。 【００５２】 【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、設定温度と外気温度と日射量を温度換算した数
値を変数とした式、換言すれば内気温度を変数として含
まない式により内気温度が設定温度と同一の温度になっ
た場合を想定してモード判定の対象となる温度を算出し
ているので、従来のように冷房モードのままで運転が行
える熱負荷条件下で暖房モードに変更されてしまうよう
なことがなく、適正な運転モードを的確に判定して不用
意で且つ無駄なモード切り換え等を防止でき、またモー
ド判定の対象となる温度から内気温度の不安定影響を排
除できる。 【００５３】請求項２の発明によれば、設定温度と外気
温度と日射量を温度換算した数値を各係数及び定数によ
り補正しているので、判定対象となる温度を正確に算出
して上記のモード判定をより的確に行える。他の効果は
請求項１の発明と同様である。 【００５４】請求項３乃至６の発明によれば、運転モー
ド別に起動判定温度以外の温度条件を夫々用意している
ので、各モードをより的確に判定して環境に応じた快適
な空調を実現できる。他の効果は請求項２の発明と同様
である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る車両用空気調和装置の冷媒回路を
示す図 【図２】本発明に係る車両用空気調和装置の制御回路を
示す図 【図３】各運転モードの電磁弁切り換え状態を示す図 【図４】冷房モードの冷媒サイクルを示す図 【図５】冷房ドライモードの冷媒サイクルを示す図 【図６】暖房モードの冷媒サイクルを示す図 【図７】暖房ドライモードの冷媒サイクルを示す図 【図８】モード判定のプログラムフローを示す図 【図９】冷媒回路の他の例を示す図 【符号の説明】 １…圧縮機、２…室外熱交換器、３…第１室内熱交換
器、４…第２室内熱交換器、５…第１膨張弁、６…第２
膨張弁、７…第１電磁弁、８…第２電磁弁、９…第３電
磁弁、１０…第４電磁弁、１１…第１逆止弁、１２…第
２逆止弁、３３…マイコン、３４…圧縮機駆動回路、３
５…電磁弁駆動回路、３６…ブライン冷媒熱交換器、３
７…ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 俊彦 群馬県伊勢崎市寿町20番地 サンデン株 式会社内 (56)参考文献 特開 平４−92710（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−141323（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 所定式により算出した温度等に基づいて
   運転モードを判定するモード判定手段を備えた車両用空
   気調和装置において、 上記モード判定手段で用いられる温度算出式が設定温度
   と内・外気温度のうちの外気温度と日射量を温度換算し
   た数値とを変数として含む、 ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。