JP3758260B2 - 車両用空調装置の内外気制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置の内外気制御装置において、特に車室外の空気が汚れているときに外気導入モードから内気モードに切り換えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として特公昭４７−３６９７４号公報に記載されたものがある。このものでは、車室外空気の汚れ度合いを検出するガスセンサを設け、このガスセンサが検出する車室外の汚れ度合いが所定値より大きくなると、サーボモータにて内外気切換ドアを自動的に外気導入モードから内気循環モードとなるように切り換えるようにしている。これにより、車室内に汚れた空気が入り込むことが防止でき、乗員に不快感を与えずに済む。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、車室外空気が汚れているときに内外気切換ドアにて外気モードから内気モードに切り換えたとしても、十分に車室外の汚れた空気が車室内に入り込むことが防止できないという問題がある。
ここで、本発明者らは、上述した装置を検討した結果、以下のような事が分かった。つまり、内外気切換ドアは、駆動手段としてサーボモータにて駆動されるようになっているが、内外気切換ドアが外気導入モードから内気循環モードに切り換わるまでのサーボモータの駆動時間中（約４秒程度）に、車室外の汚れた空気が車室内に入り込み、乗員に不快感を与えてしまうという問題が発生することが分かった。
【０００４】
そこで、この問題を解決するためにサーボモータの駆動速度を速くすることが考えられる。しかし、このような内外気切換ドアを駆動する際には、ある程度停止精度が要求されるので、上述のように駆動速度を速くすると停止精度が悪くなり、停止精度を高めようとするとコスト増となり得策でない。
そこで、本発明は、車室外の空気が汚れているときに安価に素早く内気モードに切り換えることができる車両用空調装置の内外気切換制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の技術的手段を採用する。請求項１ないし３記載の発明では、汚れ度合検出手段（１０）にて検出された汚れ度合いが所定値より大きくなると、外気導入口（４）を閉じて内気導入口（３）を開口するように内外気切換部材（６）を駆動することで内気モードに切り換え、
汚れ度合いが所定値より大きい状態から所定値より小さい状態へ変化したときには、外気導入口（４）および内気導入口（３）の双方を開口するように内外気切換部材（６）を中間位置に駆動することで半内気モードに切り換えることを特徴としている。
【０００６】
これにより、汚れ度合いが所定値より大きい状態から所定値より小さい状態へ変化したには、外気導入口および内気導入口の双方を開口するように内外気切換部材を中間位置に駆動する半内気モードとしているので、汚れ度合いが所定値より大きくなって、再び内気モードに切り換えるときに、従来に比べて内外気切換部材の作動距離（作動時間）を小さくでき、従来に比べて駆動制御手段の停止精度を悪化させずに安価かつ短時間で内気モードとすることができる。
【０００７】
また、特に請求項２記載の発明では、駆動制御手段（７、２０）は、汚れ度合い（Ｌｎ）が所定値より大きい状態から小さくなったときに、内気モードを第１所定時間（Ｔ１）保持することを特徴としている。
ところで、汚れ度合いが所定値より大きくて内気モードとなった後に、汚れ度合いが所定値より小さくなってときに直ぐさま他の内外気モードとすると、内外気切換部材がハンチングを起こすという問題が生じる。
【０００８】
そこで、請求項２によれば、汚れ度合いが所定値より大きい状態から小さくなったときに、内気モードを第１所定時間保持するので、上記問題を解決できる。また、特に請求項３記載の発明では、駆動制御手段（７、２０）は、汚れ度合い（Ｌｎ）が所定値より小さい状態が第２所定時間（Ｔ２）続くと、半内気モードから、外気モードとすることを特徴としている。
【０００９】
ここで、上記半内気モードは、上述したように内気と外気とを車室内に送風するので、乗員に新鮮な外気によるフレッシュ感をあまり与えられない。従って、請求項３では、内外気モードにおいて汚れ度合いが所定値より小さい状態が第２所定時間続くと、車両が清浄な場所を走行しているとして、半内気モードから外気モードとする。この結果、車室内へ送風される空気は全て新鮮な外気となって、乗員にフレッシュ感を与えることができる。
【００１０】
なお、請求項２における請求項３記載の発明でいう第２所定時間（Ｔ２）は、上記第１所定時間（Ｔ１）より長い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１に車両用空調装置の内外気制御装置の全体構成図を示す。図２に内外気切換装置の要部詳細図を示す。図１に示すように車両の車室内には車両用空調装置１が設置されている。この車両用空調装置１は、周知のものであって車室内への空気通路をなす空調ケース２を有する。空調ケース２の最も空気上流側には、周知の内気導入口３と外気導入口４が設けられている。内気導入口３は、空調ケース２内に車室内空気（以下、内気）を取り入れるためのものであり、外気導入口４は、空調ケース２内に車室外空気（以下、外気）を取り入れるものである。
【００１２】
これら内気導入口３と外気導入口４とは、本実施形態では内外気切換部材である内外気切換ドア６にて選択的に開閉可能となっている。そして、内外気切換ドア６は、空調ケース２に回動可能に支持されており、内気導入口３と外気導入口４とから取り入れられる内気と外気との割合を切換調整するものである。
内外気切換ドア６は、電気的駆動手段としてサーボモータ７にて駆動されるようになっている。サーボモータ７は、後述の制御装置２０にて駆動制御され、これにより、内外気切換ドア６は、図２中矢印Ａの範囲を作動可能となっている。
【００１３】
そして、本実施形態では、内外気モードとして図２に示すように内気導入口３を開口するとともに外気導入口４を閉じるように内外気切換ドア６を図２中ｂに示す作動範囲の一端側に駆動し、空調ケース２内に外気を導く外気モードと、外気導入口４を開口するとともに内気導入口３を閉じるように内外気切換ドア６を図２中ａに示す作動範囲の他端側に駆動し、空調ケース２内に内気を導く内気モードとが切換可能となっている。
【００１４】
また、さらに本実施形態では、内外気モードとして図２に示すように外気導入口４と内気導入口３の双方を開口するように内外気切換ドア６を図２中ｃで示す作動範囲の中間位置に駆動し、空調ケース２内に内気と外気を導く半内気モードが切換可能となっている。なお、本実施形態におけるこの半内気モードにおける外気と内気との割合をほぼ同じとなっている。
【００１５】
空調ケース２には、上記内気導入口３と外気導入口４との空気下流側に、車室内に向かう空気流を発生する送風機５が設けられている。そして、この送風機５は、上記３つの内外気モードに応じて外気または内気、もしくは内気および外気を空調ケース２内に吸引する。
また、図示していないが空調ケース２には、上記送風機５の空気下流側に空気を冷却する周知のエバポレータが配置され、さらにこのエバポレータの下流側には空気を加熱する周知のヒータコアが配置されている。そして、空調ケース２内には、空調風の温度を調節する手段として周知のエアミックスドアが配置されている。
【００１６】
さらに空調ケース２の空気下流側には、車室内に空気を導く複数の空気通路が形成されている。この空気通路は、周知のものであって乗員の上半身に向かって空調風を送風するためのフェイス用空気通路、乗員の下半身に向かって空調風を送風するためのフット用空気通路、車両の窓ガラスの内面に向かって空調風を送風するためのデフロスタ用空気通路等が形成されている。なおこれら３つの空気通路への空気の流れは、周知の吹出切換ドアにて制御される。
【００１７】
図１に示すように車両のエンジンルーム９内には、外気の汚れ度合いを検出する手段であるガスセンサ１０が設置されている。ここで、このガスセンサ１０は周知のものであって良いが、本実施形態におけるガスセンサ１０は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）等の有害ガスに反応する半導体素子（例えば、ＳｉＯ2 ）と、この半導体素子の反応速度を高める電気ヒータとからなるものである。
そして、ガスセンサ１０は、上記有害ガスの濃度（外気の汚れ度合い）が高くなるほど出力値（出力電圧）ＶDgs が低くなるように構成されている。
【００１８】
ここで、上記制御装置２０について簡単に説明する。制御装置２０は、ＲＡＭやＲＯＭ等を備えるコンピュータ手段である。そして、制御装置２０には、図示しないイグニッションスイッチがオンされると、図示しない車載バッテリから電力が供給されるようになっている。
制御装置２０には、入力端子として上記ガスセンサ１０の他に、空調環境に影響を与える環境因子を検出するセンサ群２１（例えば内気温センサ、外気温センサ等）や、車室内に設けられた空調操作パネル２２が接続されている。
【００１９】
空調操作パネル２２には、車室内の設定温度を設定する温度設定器２２ａと、この温度設定器２２ａにて設定された設定温度となるように上記センサ群２１からに信号に基づいて自動的に空調制御するオート（ＡＵＴＯ）スイッチ２２ｂと、車両用空調装置１の作動を停止するオフ（ＯＦＦ）スイッチ２２ｃ、マニュアルにて内気モードか外気モードを選択する内外気スイッチ２２ｄが設けられている。なお、上記オートスイッチ２２ｂをオンすると上記送風機５が起動され、上記オフスイッチ２２ｃをオンすると上記送風機５が停止する。
【００２０】
また、制御装置２０には、出力端子として上記サーボモータ７や送風機５等に接続されている。
次に、本発明の要部であるガスセンサ１０の検出値に応じた内外気切換ドア６の制御内容について説明する。図３にこの制御内容を表すフローチャートを示す。なお、このフローチャートは、上記イグニッションスイッチがオンされたときに、上記オートスイッチ２２ｂがオンの状態にあり、送風機５が駆動状態のときに行われる。
【００２１】
先ず、ステップＳ１００では、タイマー等の初期化処理を行い、さらにフラグに０をセットするとともに、ガスセンサ１０のウォームアップを行う。ここで、ウォームアップとは、上述した電気ヒータにて半導体素子を暖めて、半導体素子の反応速度を高めることである。また、ガスセンサ１０のウォームアップは、このフローチャートが始めて実行されたとき約３０秒行われ、３０秒経過すると始めてステップＳ２００に進む。そして、このウォームアップ中は、内外気モードは内気モードとする。これにより、ウォームアップ中に外気が汚れていても、この外気が車室内に侵入することが防止できる。
【００２２】
次にステップＳ２００では、ガスセンサ１０にて有害ガスの濃度（以下、ガス濃度）を検出するための基準値ＶCLR をセットする。ここで、ガスセンサ１０は、上記半導体素子によって検出精度のばらつきが非常に大きいため、ガス濃度を絶対値で検出することが困難である。従って、本実施形態では上記基準値ＶCLR に対する変化量で外気の汚れ度合いを検出する。また、上記基準値ＶCLR は、ガスセンサ１０が検出するガス濃度（絶対値）である。
【００２３】
そして、本実施形態では上記基準値ＶCLR は、以下の数式１にて決定される。
【００２４】
【数１】
基準値ＶCLR ←ｍａｘ（ＶCLR ，ＶDGS ）
なお、ＶDGS はガスセンサ１０の実際に検出するガス濃度（絶対値）である。
上記数式１にて示すように基準値ＶCLR は、このフローチャートが実行されているときの最も外気が清浄な場所におけるガス濃度ＶDGS となる。
続いて、ステップＳ３００では、ガスセンサ１０が検出するガス濃度ＶDGS を読み取り、ステップＳ４００に進む。ステップＳ４００では、後述の内外気制御処理に使用される処理値Ｌｎを算出する。この処理値Ｌｎは以下の数式２にて算出される。
【００２５】
【数２】
処理値Ｌｎ＝ガス濃度ＶDGS ／基準値ＶCLR
つまり、この数式２は、上述したように上記基準値ＶCLR に対する変化量であって、外気の汚れ度合いに相当する。また、外気が汚染されて汚れ度合いが大きいと、ガス濃度ＶDGS および処理値Ｌｎは小さくなる。
次に、ステップＳ５００に進んで、本発明の要部である上記ガス濃度ＶDGS による内外気制御処理を行う。
【００２６】
以下、この内外気制御処理について説明する。図３にこのステップＳ５００の制御内容を示すフローチャートを示す。なお、上記内外気スイッチ２２ｄが操作されてマニュアルにて内外気モードが決定されている場合は、以下のフローチャートは実行されず、内外気スイッチ２２ｄの設定に応じて内外気モードが選択される。
【００２７】
先ず、ステップＳ５０１では、上記処理値Ｌｎが予め設定された判定レベルＬｓ以下か否かを判定する。ここで、この判定レベルＬｓは、乗員が不快感を感じる外気の汚れ度合いの最低値である。そして、上述したように外気が汚染されて汚れ度合いが大きいと、ガス濃度ＶDGS は小さくなる。従って、上記処理値Ｌｎが判定レベルＬｓより小さいときとは、外気の汚れ度合いが所定値より大きくて乗員が不快感を感じるときである。そして、この場合、ステップＳ５０２に進んで、タイマーをリセットし、さらにステップＳ５０３に進み、内外気モードを内気モードとする。その後、ステップＳ５０４に進んで、フラグ（Ｆｌａｇ）に１をセットする。
【００２８】
一方、ステップＳ５０１にて、上記処理値Ｌｎが判定レベルＬｓより大きいときとには、外気がそれほど汚れておらず、汚れ度合いが所定値より小さく乗員が不快感を感じないときであり、この場合はステップＳ５０５に進む。
ステップＳ５０５では、フラグに１がセットされているか否かが判定される。ここで、ステップＳ５０５での判定結果は、イグニッションスイッチがオンされて始めてステップＳ５０５に進んだ際は、ステップＳ１００にてフラグに０がセットされているので、ＮＯとなってステップＳ５０６に進む。そして、ステップＳ５０６では、内外気モードを外気モードとする。
【００２９】
つまり、イグニッションスイッチがオンされて、図３、４のフローチャートが始めて実行されたときには、ガスセンサ１０のウォームアップにて３０秒間内気モードとなったのちに、外気がそれほど汚れていないときには、ステップＳ５０６にて外気モードとなる。
一方、一度、ステップＳ５０１にて外気が汚れていると判定されて、内気モードとなると、ステップＳ５０４にてフラグに１がセットされているので、この場合ステップＳ５０５での判定結果はＹＥＳとなる。そして、ステップＳ５０７に進み、ステップＳ５０２にてリセットされたタイマーにてカウント（Ｔ）を始める。また、このタイマーの計時時間Ｔは、ステップＳ５０１での判定結果がＹＥＳとなったのちにＮＯとなって、外気がそれほど汚れていない状態の継続時間Ｔである。
【００３０】
続いて、ステップＳ５０８では、上記タイマーの計時時間Ｔが第１所定時間Ｔ１（本実施形態では１０秒）経過したか否かが判定される。そして、このステップＳ５０８での判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ５０３に進んで内気モードとする。
従って、外気の汚れ度合いが大きいときに、ステップＳ５０３で内気モードとなった後に、外気が汚れ度合いが小さくなって乗員が不快感を感じなくなると、直ぐさま外気モードもしくは後述の半内気モードとするので無く、１０秒間は内気モードを保持する。これにより、ガスセンサ１０が検出するガス濃度ＶDGS の増減に伴って、内外気ドア６がハンチング（ばたつく）することが防止できる。
【００３１】
そして、ステップＳ５０８にて第１所定時間Ｔ１計時されると、ステップＳ５０９に進む。ステップＳ５０９では、さらに上記継続時間Ｔが第２所定時間Ｔ２（＞Ｔ１、本実施形態では６０秒）経過したか否かの判定が行われ、この判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ５１０に進んで、外気モードとする。また、ステップＳ５０９の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ５１１に進んで、上記半内気モードとする。従って、内外気切換ドア６は、図２中ｃで示す中間位置に駆動される。
【００３２】
次に、この図４に示すフローチャートの作動を図５のタイムチャートに基づいて説明する。
先ず、時間ｔ１まで、外気が汚れていて汚染された状態であると内外気モードは内気モードとなる。そして、時間ｔ１にて外気がそれほど汚れておらず清浄となると、直ぐさま外気モードとせずに時間ｔ２まで内気モードが保持される。つまり、上記第１所定時間Ｔ１だけ内気モードが保持される。
【００３３】
さらに外気が清浄な状態が続いて時間ｔ２となると、内外気モードが内気モードから半内気モードとなる。そして、この後、時間ｔ２から例えば４０秒経過して、時間ｔ３にて外気が汚染された状態となると、半内気モードから内気モードに切り換わる。
ここで、従来では外気が汚染された状態であると、内外気切換ドア６を外気モード（図２中作動位置ｂ）から内気モード（図２中作動位置ａ）に切り換えるようにしていた。しかしながら、本実施形態では、外気が汚染された状態となると、内外気切換ドア６を図２中中間位置ｃから作動位置ａに切り換えるので、サーボモータ７の駆動速度を早めず、サーボモータ７の駆動速度が従来と同様であっても、従来に比べて約半分の時間で外気導入口４を閉じて、内気モードとすることができる。
【００３４】
従って、本実施形態では、外気が汚染された状態となったときにサーボモータ７の駆動時間を短縮でき、素早く外気導入口４を閉じることができる。この結果、本実施形態ではサーボモータ７の停止精度を悪化させずに安価に、サーボモータ７の駆動時間中に汚染された外気が、車室内へ侵入することを低減できる。
そして、時間ｔ４において外気が清浄となっても上記第１所定時間Ｔ１経過して時間ｔ５まで内気モードを保持する。その後、外気が清浄な状態を続いて、上記第２所定時間Ｔ２経過し時間ｔ６となると、半内気モードから外気モードに切り換わる。つまり、本実施形態では内外気モードが半内気モードのときに、外気が清浄な状態が第２所定時間Ｔ２経過すると、半内気モードから外気モードに切り換わる。そして、このようにした理由は、以下の通りである。
【００３５】
半内気モードは、上述したように内気と外気とを等量づつ車室内に送風するので、乗員に新鮮な外気によるフレッシュ感をあまり与えられない。従って、本実施形態では、半内気モードにおいて外気が清浄な状態が６０秒経過すると、車両が清浄な場所を走行しているとして、半内気モードから外気モードとする。この結果、車室内へ送風される空気は全て新鮮な外気となって、乗員にフレッシュ感を与えることができる。
【００３６】
（変形例）
上記実施形態では、上記第１所定時間Ｔ１において内外気切換ドア６を内気モードに固定したが、この第１所定時間Ｔ１中に内外気切換ドア６を次第に内気モードから半内気モードとなるように駆動しても良い。
また、上記各実施形態では、上記第２所定時間Ｔ２において内外気切換ドア６を半内気モードに固定したが、この第２所定時間Ｔ２中に内外気切換ドア６を次第に半内気モードから外気モードとなるように駆動しても良い。
【００３７】
また、上記各実施形態において、外気が汚染された状態で内気モードが長時間続く場合は、半内気モードとして車室内に送風される空気のうち、外気の割合を内気の割合より大きくし、例えば外気を８割、内気を２割としても良い。
また、上記各実施形態において、例えば車速が遅いときや、処理値Ｌｎ１０が判定レベルＬｓ以上となる頻度によって車両が市街地を走行しているか郊外を走行しているかを判定し、市街地であれば半内気モードにおいて車室内に送風される空気のうち、内気の割合を外気の割合より大きくし、郊外であれば車室内に送風される空気のうち、外気の割合を内気の割合より大きくしても良い。
【００３８】
また、外気温が低いときや湿度が高いときには、車両の窓ガラスが曇りやすいので、上記内外気制御を行わずに外気モードとしても良い。
また、上記各実施形態において、外気温が低いときや湿度が高いときには、車両の窓ガラスが曇りやすいので、上記第１所定時間Ｔ１および上記第２所定時間Ｔ２を短くしても良い。
【００３９】
また、上記各実施形態において、外気温が低いときや湿度が高いときには、車両の窓ガラスが曇りやすいので、半内気モードにおける内気と外気との割合を外気の方が大きくなるようにしても良い。
また、上記各実施形態において、夏場等に車室内を急激に冷却するクールダウン時には、通常上記内気モードを使用するのでクールダウン時には、半内気モードとせずに内気モードとしても良い。
【００４０】
また、上記各実施形態では、内外気モードとして内気モード、外気モード、半内気モードの３つのモードが切換可能であったが、本発明は内外気モードとして内気モードと半内気モードとで切換可能なものであっても良い。
また、上記各実施形態では、上記半内気モードでは、空調ケース２内に取り入れられる内気と外気との割合をほぼ同じとしたが、本発明はこれに限られるものでない。
【００４１】
また、上記各実施形態では、内外気切換ドア６を板状のドアにて構成したが、ロータリー式のドアであっても良いし、可撓性の膜状の部材で構成しても良い。
また、イグニッションスイッチをオフしても、上記基準値ＶCLR はバックアップされて記憶されており、この記憶された基準値ＶCLR は、再度イグニッションスイッチがオンされて、このフローチャートが実行された直後に使用されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における車両用空調装置の内外気制御装置の全体構成図である。
【図２】上記実施形態における内外気制御装置の詳細図である。
【図３】上記実施形態における制御装置２０の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】上記実施形態における制御装置２０の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】上記実施形態における制御装置２０の作動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２…空調ケース、３…内気導入口、４…外気導入口、６…内外気切換ドア、
７…サーボモータ、１０…ガスセンサ、２０…制御装置、

Claims (3)

1. 車室外空気の汚れ度合いを検出する汚れ度合い検出手段（１０）と、 車室内への空気通路をなす空調ケース（２）と、
   この空調ケース（２）内に車室内空気を取り入れるための内気導入口（３）と、
   前記空調ケース（２）内に前記車室外空気を取り入れるための外気導入口（４）と、
   これら内気導入口（３）と外気導入口（４）とから取り入れられる内気と外気との割合を切換調整する内外気切換部材（６）と、
   この内外気切換部材（６）を自動的に駆動制御する駆動制御手段（７、２０）とを有し、
   前記駆動制御手段（７、２０）は、前記汚れ度合検出手段（１０）にて検出された汚れ度合いが所定値より大きくなると、前記外気導入口（４）を閉じて前記内気導入口（３）を開口するように前記内外気切換部材（６）を駆動することで内気モードに切り換え、前記汚れ度合いが前記所定値より大きい状態から前記所定値より小さい状態へ変化したときには、前記外気導入口（４）および前記内気導入口（３）の双方を開口するように前記内外気切換部材（６）を中間位置に駆動することで半内気モードに切り換えることを特徴とする車両用空調装置の内外気制御装置。
2. 前記駆動制御手段（７、２０）は、前記汚れ度合いが前記所定値より大きい状態から小さくなったときに、前記内気モードを第１所定時間（Ｔ１）保持することを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置の内外気制御装置。
3. 前記駆動制御手段（７、２０）は、前記汚れ度合いが前記所定値より小さい状態が第２所定時間（Ｔ２）続くと、前記半内気モードから、前記外気導入口（４）を開口して前記内気導入口（３）を閉じるように前記内外気切換部材（６）を駆動することで外気モードとすることを特徴とする請求項１または２記載の車両用空調装置の内外気制御装置。

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