JP3533723B2 - 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、車両用空気調和装置に
関するものであって、特に車室内の空気温度を検出する
内気センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、実開平４−１００９０
５号公報に開示されているものがある。このものには、
車室内の温度を検出する内気センサが、車両のデザイン
上の制約を受け、ヒート吹出口の近傍に配設されている
ため、ヒート吹出口から吹き出される空気が内気センサ
の検出値に影響を与えるという考えに基づき、このヒー
ト吹出口から吹き出される風量が大きいほど、この検出
値を大きく補正する旨が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、車両のデザイン上の制約を受け、内気セン
サがヒート吹出口の近傍に配設されている場合について
述べているが、例えば、内気センサの取付位置がヒート
吹出口、ベント吹出口から共に離れている場合について
は何も述べられていない。つまり、極端なことを言え
ば、内気センサが車室内の後方に設置されている場合を
考えると、ヒート吹出口から吹き出される空気が内気セ
ンサの検出値に影響を与えるとは考えられない。

【０００４】また、車室内の温度を検出し、温度制御を
する場合、内気センサの検出値が車室内の平均温度とな
るようにすることが理想である。しかし、本発明者が実
験検討した結果、車室内の温度分布は、一般的に車室空
間の形状、車室内の構成および吹出口の位置などにより
異なるため、上記従来公報なような内気センサがヒート
吹出口の近傍、または車室内後方に設置されている場合
においても例外ではなく、的確な車室内の平均温度を検
出することは非常に難しいといった問題がある。

【０００５】そこで、本発明は上記の問題点に鑑みて、
内気センサの取付位置に関係なく、車室内の平均温度に
基づいて温度制御を行うことができる車両用空気調和装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、一端側から車室内の空気または車室外の空気を取り
入れ、他端側からこの空気を車室内に流出する空気通路
と、この車室内の設定温度を設定する温度設定器と、前
記車室内の空気温度を検出する車室内温度検出手段と、
前記空気通路の他端側から吹き出される風量に相当する
物理量が大きいほどその補正量を小さく設定する補正量
設定手段と、少なくともこの補正量設定手段が設定した
補正量、前記設定温度、および車室内の空気温度から車
室内に吹き出される目標吹出温度を算出する目標吹出温
度算出手段とを備え、前記物理量は、前記空気通路の空
気流を発生させる送風機に印加される電圧であり、前記
補正量設定手段は、前記空気通路に取り入れられる車室
内の空気と車室外の空気との割合に応じてさらに補正量
を設定することを技術的手段として採用する。

【０００７】また、前記車室内温度検出手段は、アスピ
レータ方式にて車室内温度を検出する構成としても良
い。

【０００８】

【作用及び発明の効果】以上に述べた発明の構成による
と、空気通路の一端側から車室内の空気または車室外の
空気を取り入れ、他端側からこの空気を車室内に流出す
る。そして、この他端側から吹き出される風量に相当す
る物理量が大きいほど補正量設定手段は補正量を小さく
設定する。そして、目標吹出温度算出手段が、この補正
量、設定温度、および車室内の空気温度に基づき目標吹
出温度を算出する。そして、前記物理量は、前記空気通
路の空気流を発生させる送風機に印加される電圧であ
り、前記補正量設定手段は、前記空気通路に取り入れら
れる車室内の空気と車室外の空気との割合に応じてさら
に補正量を設定することを技術的手段として採用する。

【０００９】すなわち、風量に相当する物理量が小さい
ほど、車室内の空気対流が少なく、車室内の温度分布が
不均一で、車室内温度検出手段の検出値が車室内平均温
度と大きなずれがあると考えられるために、補正量設定
手段にその補正量を大きく設定する。一方、前記空気通
路の空気流を発生させる送風機に印加される電圧からな
る物理量が大きいほど、車室内の空気対流が多く、車室
内の温度分布が均一で、車室内温度検出手段の検出値が
車室内平均温度とさほどずれがないと考えられるため
に、補正量設定手段は、その補正量を小さく設定する。
そして、前記空気通路に取り入れられる車室内の空気と
車室外の空気との割合に応じて同じ送風機に印加される
電圧であっても他端側から吹き出される風量が異なるた
め、前記補正量設定手段は、前記空気通路に取り入れら
れる車室内の空気と車室外の空気との割合に応じてさら
に補正量を設定する。

【００１０】これによって、車室空間の形状、車室内温
度検出手段の取付位置に関係なく、車室内の代表的な温
度、すなわち車室内平均温度に基づいて温度制御が行え
ることができ、快適な空調状態を提供することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図に基づ
いて具体的に説明する。図２に車両用空気調和装置の全
体概略構成図を示す。図３にこの車両用空気調和装置の
制御系概略図を示す。本実施例の車両用空気調和装置
は、車室内の温度を設定温度に自動的に維持するオート
エアコン機能を搭載したもので、大別して空調ユニット
１００と、この空調ユニット１００の各機能部品を制御
するＥＣＵ１０１とからなる。

【００１２】〔空調ユニット１００の説明〕空調ユニッ
ト１００は、空気を車室内に導く空気通路、具体的には
ダクト１と、車室内の空気（内気）と車室外の空気（外
気）のどちらをダクト１内に取り込むかを選択する内外
気切換手段２と、この内外気切換手段２によって選択さ
れた空気を車室内へ送るための送風機３と、ダクト１内
を流れる空気を冷却する冷却手段４と、この冷却手段４
によって冷却された冷風を加熱する加熱手段６と、ダク
ト１より車室内へ吹き出される空気の温度を調節する加
熱量調節手段５とを備える。

【００１３】ダクト１は、一端側から空気を吸い込み、
他端側から車室内にこの空気を流出させるものである。
内外気切換手段２は、ダクト１の空気最上流側部位に配
設され、送風機３によってダクト１内に吸い込まれる空
気を内気とするか外気とするかを選択するもので、車室
外に連通して外気をダクト１内に導入するための外気導
入口７、車室内に連通して内気をダクト１内に導入する
ための内気導入口８、および外気導入口７と内気導入口
８とを選択的に開閉する内外気開閉手段としての内外気
切換ドア９を備える。

【００１４】内外気切換ドア９は、内外気開閉駆動手
段、具体的にはサーボモータ１０に駆動され、内気導入
口８より内気を導入する内気循環モード、外気導入口７
より外気を導入する外気導入モードとを選択するもので
ある。送風機３は、ダクト１内のうち、内外気切換手段
２の空気下流側部位に設けられ、ダクト１内に車室に向
かう空気流を発生させるものである。

【００１５】この送風機３は、その印加電圧に応じて送
風量を可変し、この印加電圧は送風機駆動回路１１によ
り設定される。冷却手段４は、冷凍サイクル（図示しな
い）の一構成要素であるエバポレータ４である。エバポ
レータ４はダクト１内の空気通路を全面塞ぐように配設
され、冷媒の気化熱により自身を通過する空気を冷却す
る。なお、本実施例の冷凍サイクルは、コンプレッサ
（図示しない）、コンデンサ（図示しない）、エバポレ
ータ４を備えた周知のものである。

【００１６】加熱手段６は、具体的には、ダクト１内で
エバポレータ４の空気下流側部位、かつダクト１内の一
部に配設され、自身を通過する空気をエンジン冷却水を
熱源として加熱するヒータコア６である。加熱量調節手
段５は、具体的には、ヒータコア６をバイパスするバイ
パス通路１２と、ヒータコア６の空気上流側部位に配設
され、ヒータコア６を通過する空気量とバイパス通路１
２を通過する空気量との割合を調節するエアミックスド
ア１３とからなる。また、エアミックスドア１３は、エ
アミックスドア駆動手段、具体的にはサーボモータ１４
によって駆動され、所定の空気量割合となるように設定
される。

【００１７】加熱量調節手段５の空気下流側部位、つま
りダクト１の空気最下流側部位には、車室内に配設され
た各吹出口、具体的には、乗員の上半身に向けて空気を
吹き出すためのフェイス吹出口（図示しない）、乗員の
下半身に向けて空気を吹き出すためのフット吹出口（図
示しない）、フロントガラスまたはサイドガラスの内面
に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口（図
示しない）のそれぞれに空気を導くフェイスダクト１
５、フットダクト１６、デフロスタダクト１７が配設さ
れている。

【００１８】各ダクトには、各吹出口を選択的に開閉す
るための吹出口切換ドア１８〜２０が配設されており、
各吹出口切換ドア１８〜２０を開閉駆動する吹出口駆動
手段、具体的にはサーボモータ２１により開閉駆動され
る。 〔ＥＣＵ１０１の説明〕ＥＣＵ１０１は、上記した空調
ユニット１００の各電気機能部品を制御するものであ
り、ＣＰＵ（図示しない）、ＲＯＭ（図示しない）、Ｒ
ＡＭ（図示しない）を備えている。

【００１９】なお、ＲＯＭ内には、空調制御のためのプ
ログラムが記憶されており、ＲＡＭに一時的に記憶され
た空調情報に基づきＣＰＵで各種演算、処理を行う。Ｅ
ＣＵ１０１の入力端子Ａ〜Ｆは、車両乗員によって操作
される操作パネル（図示しない）に設けられ、車室内の
温度を設定する温度設定器２２、車室内の空気の温度を
検出する内気温度検出手段、具体的には内気温度センサ
２３、車室外の空気の温度を検出する外気温度検出手
段、具体的には外気温度センサ２４、車室内に進入する
日射量を検出する日射量検出手段、具体的には日射セン
サ２５、ヒータコア６を流れるエンジン冷却水の温度を
検出する冷却水温度検出手段、具体的には水温センサ２
６、エバポレータ４の冷却度合い、具体的にはエバポレ
ータ４を通過した直後の空気温度（エバ後温度）を検出
するエバ後温センサ２７に接続されている。

【００２０】また、ＥＣＵ１０１の出力端子Ｇ〜Ｊは、
サーボモータ１０、１４、２１、送風機駆動回路１１に
接続されている。ＥＣＵ１０１は、乗員によって操作パ
ネルに配設されたオートスイッチが押され、空調装置が
オートエアコン機能にて作動すると、車室内の温度が温
度設定器２４で設定された温度を維持するように内外気
モード、吹出温度、風量、吹出口モードを自動的に制御
する。

【００２１】以下、この空調装置の制御内容を図４のフ
ローチャートに基づき説明する。先ず、ＥＣＵ１０１
は、電源が投入されると、ステップＳ１１０にて、デー
タやタイマーなどの初期化処理を行う。次に、ステップ
Ｓ１２０にて、温度設定器２２からの温度設定信号Ｔｓ
ｅｔ、車室内の空調状態に影響を及ぼす車両環境状態、
すなわち内気温度センサ２３からの内気温度信号Ｔｒ、
外気温度センサ２４からの外気温度信号Ｔａｍ、エバ後
センサ２６からのエバ後温度信号Ｔｅ、冷却水温センサ
２８からの水温信号Ｔｗを読み込み、記憶する。

【００２２】次に、ステップＳ１３０にて、ステップＳ
１２０にて記憶された各信号に基づき、下記する数式
（１）から目標吹出温度ＴＡＯを算出する。 ＴＡＯ＝Ａ・Ｔｓｅｔ−Ｂ・（Ｔｒ＋ΔＴｒ）−Ｃ・Ｔ
ａｍ−Ｄ・Ｔｓ＋Ｅ・・・（１） なお、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは補正用の定数であり、ΔＴ
ｒは内気温度センサ２３の検出値と車室内平均温度との
ずれを補正する補正項であるが、このΔＴｒについては
後述する。また、ステップＳ１３０にて本発明の目標吹
出温度算出手段を構成する。

【００２３】次に、ステップＳ１４０では、ステップＳ
１３０にて算出された目標吹出温度ＴＡＯに基づき、送
風機３に印加される電圧を図５に示す特性図から算出す
る。次に、ステップＳ１５０では、ステップＳ１３０に
て算出された目標吹出温度ＴＡＯに基づき、吹出モード
を図６に示す特性図から算出する。次に、ステップＳ１
６０では、エアミックスドア１３の目標開度θを下記の
数式（２）から算出する。

【００２４】 θ＝｛（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）｝×１００（％） （２） 次に、ステップＳ１７０〜ステップＳ１９０にて、上述
したステップＳ１４０〜ステップＳ１６０にて算出した
空調制御状態となるように、各電気機能部品、すなわ
ち、サーボモータ１０、１４、２１の制御信号を出力す
る。次に、ステップＳ２００では、内気温度センサ２３
の検出値と車室内平均温度とのずれを補正する補正項Δ
Ｔｒを設定する。

【００２５】ここで、本実施例の内気温度センサ２３
は、図７に示すように車室内前方のインパネ部分で、車
両のハンドル５０に近接して配設されている。そして、
この内気温度センサ２３は、ダクト１内を流れる空気に
よって生じる負圧によって車室内の温度を検出するもの
である。このような内気温度センサ２３は、車両のデザ
インの制約を受け設置位置が様々であり、車室内空間の
形状などにより、車室内の温度分布にはばらつきができ
る。これによって、内気温度センサ２３の検出値が実際
の車室内の平均温度を検出することができない理由の１
つに挙げられる。

【００２６】そこで、図８に、本発明者が内気温度セン
サ２３の検出値と車室内平均温度との相関関係を実験検
討した結果を示す。なお、この実験は、設定温度２５
度、日射量０の条件下で行った。この実験結果を考察す
ると、外気温度が高くなるにつれて、当然ながら吹出口
（ここではフェイス吹出口）から吹き出される吹出口温
度は下がっていく。

【００２７】しかしながら、内気温度センサ２３の検出
値は、吹出口温度が下がっているにもかかわらず上昇し
ており、車室内平均温度は下がっているために、乗員に
とって寒いという温感を与えてしまう。すなわち、内気
温度センサ２３が車室内平均温度を検出するようにすれ
ば、最も乗員の温感にあった空調制御ができるはずであ
る。

【００２８】また、本発明者は、送風機３に印加される
印加電圧に対する温度差（内気温度センサ２３の検出値
−車室内平均温度）を実験検討してみた。この実験結果
を図９に示す。実験条件は、図８に示す実験条件と同じ
条件下で行われ、それぞれ内気温度センサ２３の設置位
置、および車室内空間の形状が異なる４つの車両を用い
て行った。

【００２９】この実験結果を考察すると、各車によりば
らつきは見られるものの、傾向として送風機３に印加さ
れる電圧が大きいほど、温度差が無くなる。すなわち、
送風機３に印加される電圧が大きい、言い換えると吹出
口から吹き出される風量が大きいほど、内気温度センサ
２３の検出値と車室内平均温度とが一致する方向にある
ということが分かる。この原因として考えられること
は、吹出口から吹き出される風量が大きいと、車室内で
の空気の流れが速く、車室内の温度分布が均一となり、
風量が少ないと吹出口から吹き出された空気の流れが遅
いため、車室内の一部分に停まってしまい、車室内の温
度分布にばらつきを生じ、温度差が大きくなると考えら
れる。

【００３０】そこで、ステップＳ２００では、このよう
な考え方を利用して補正項ΔＴｒを設定する。図１にス
テップＳ２００の詳細を示す。なお、ここでは、図９に
示すＢ車に適用したものについて説明する。ステップＳ
２０１では、送風機３に印加される印加電圧Ｖｍに基づ
いて、ΔＴｒの算出に必要な項、αｎｅｗを算出する。

【００３１】ここで、αｎｅｗは、ステップＳ２０１中
に示すように印加電圧Ｖｍが大きくなるにつれて大き
く、または、印加電圧Ｖｍが小さくなるにつれて小さく
なるように算出される。つまり、図９に示すＢ車におけ
る実験結果（Ｂ車）から、印加電圧Ｖｍが６Ｖまでで
は、内気温度センサ２３の検出値が車室内平均温度より
大きく、約４度の差があることが分かる。すなわち、内
気温度センサ２３の検出値から４度分引くようにαｎｅ
ｗを設定してやれば良く、αｎｅｗを−４とする。

【００３２】そして、図９から印加電圧Ｖｍが約６Ｖ〜
８Ｖの範囲では、序々に温度差がなくなりつつあるの
で、αｎｅｗも徐々に大きくしてやる。さらに、印加電
圧Ｖｍが８Ｖ以上の際は、温度差はほとんどなくなって
おり、補正項ΔＴｒを０とする。次に、ステップＳ２０
２では、上記ステップＳ２０１にて算出したαｎｅｗか
らΔＴｒを下記数式（３）から算出する。

【００３３】 ΔＴｒ＝｛αｎｅｗ＋αｏｌｄ（ａ−１）｝／ａ ａは定数 （３） ここで、αｏｌｄは図４に示すサブルーチンの制御周期
における前回の補正量であり、αｎｅｗは今回の補正量
である。つまり、この数式（３）は、目標吹出温度ＴＡ
Ｏを算出する数式（１）には、設定温度の項にΔＴｒを
有しているため、ΔＴｒが急変すると目標吹出温度ＴＡ
Ｏも急変してしまい、乗員に違和感を与えてしまうこと
を考慮して、ΔＴｒが急変しないように遅れを持たせる
ようにしてある。

【００３４】次に、ステップＳ２０３では、上記ステッ
プＳ２０２にて算出したΔＴｒをαｏｌｄとする。そし
て、ステップＳ２００を抜け、ステップＳ１２０にリタ
ーンされる。このように補正項ΔＴｒを送風機３の印加
電圧に応じて設定してやることで、この車室内平均温度
に基づいて温度制御を行うことができ、乗員の温感に合
った空調制御を実現することが可能となる。また、この
補正の際、遅れを持たせて目標吹出温度ＴＡＯを可変す
ることで、乗員に吹出温度による違和感を与えずに済
む。

【００３５】また、車室内の温度分布は、各吹出口から
吹き出される風量が大きいほど均一になることから、内
気温度センサ２３の取付位置がどのような位置であって
も、また異なった車両の場合でも、本発明の考えを導入
することで、内気温度センサ２３の検出値と車室内平均
温度とを一致させることができるという優れた効果があ
る。

【００３６】また、本実施例では、ダクト１の負圧を利
用したアスピレータ式の内気温度センサ２３を使用して
いるため、送風機３の印加電圧Ｖｍが大きいほど負圧が
大きくなり、車室内の空気をより吸い込み、内気温度セ
ンサ２３の検出値が一層車室内平均温度に近づきさらに
精度の良い空調制御を行うことができる。なお、上記実
施例では、送風機３に印加される印加電圧Ｖｍに応じて
αｎｅｗを可変したが、さらに内外気切換ドア９の作動
状態に応じてαｎｅｗを可変してやっても良い。すなわ
ち、内外気切換ドア９が内気導入口８だけを開口させる
状態と、外気導入口７だけを開口させる状態とでは、同
じ送風機の印加電圧Ｖｍであっても、各吹出口から吹き
出される風量は前者の方が大きいため、図１０に示すよ
うに内気導入口８を開口する割合が大きいほど、序々に
αｎｅｗをさらに小さく設定するようにしても良い。

【００３７】また、上記実施例では、送風機３の印加電
圧Ｖｍに応じてαｎｅｗを設定してやったが、送風機３
の回転数や、ダクト１内に風圧を検出する検出手段を配
設し、回転数が大きいほど、また風圧が大きいほどαｎ
ｅｗを小さくするようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における要部を示すフロー
チャートを示す図である。

【図２】上記第１実施例における車両用空調装置の概略
全体構成図である。

【図３】上記第１実施例における車両用空調装置の制御
系の構成図である。

【図４】上記第１実施例における車両用空気調和装置の
フローチャートである。

【図５】上記第１実施例における目標吹出温度ＴＡＯと
印加電圧Ｖｍと関係を示す特性図である。

【図６】上記第１実施例における目標吹出温度ＴＡＯと
吹出モードと関係を示す特性図である。

【図７】上記第１実施例における内気温度温度センサの
設置位置を示す図である。

【図８】上記第１実施例における内気温度センサの検出
値と車室平均温度との関係を示す実験データである。

【図９】上記第１実施例における印加電圧Ｖｍと温度差
との関係を示す実験データである。

【図１０】他の例を示す図である。

【符号の説明】

１ ダクト（空気通路） ２２ 温度設定器 ２３ 内気温度センサ（内気温度検出手段） １０１ ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−299419（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−55107（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−100905（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 - 3/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側から車室内の空気または車室外の
   空気を取り入れ、他端側からこの空気を車室内に流出す
   る空気通路と、 この車室内の設定温度を設定する温度設定器と、 前記車室内の空気温度を検出する車室内温度検出手段
   と、 前記空気通路の他端側から吹き出される風量に相当する
   物理量が大きいほどその補正量を小さく設定する補正量
   設定手段と、 少なくともこの補正量設定手段が設定した補正量、前記
   設定温度、および車室内の空気温度から車室内に吹き出
   される目標吹出温度を算出する目標吹出温度算出手段と
   を備え、 前記物理量は、前記空気通路の空気流を発生させる送風
   機に印加される電圧であり、 前記補正量設定手段は、前記空気通路に取り入れられる
   車室内の空気と車室外の空気との割合に応じてさらに補
   正量を設定することを 特徴とする車両用空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記車室内温度検出手段は、アスピレー
   タ方式にて車室内温度を検出することを特徴とする請求
   項１記載の車両用空気調和装置。