JP4093019B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車室内の異なる複数の領域を1つの空調ユニットにより空調する車両用空調装置に関するものでである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車室内の異なる複数の領域、具体的には、車室内の前席側領域と後席側領域に対して1つの空調ユニットにより空調を行う車両用空調装置は種々提案されいる(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
この特許文献1のものでは、前席側領域を空調する前席用空調ユニットに、後席側領域にも空調風を吹き出す機能を付加するに当たり、具体的には、前席用空調ユニットの冷房用蒸発器直後の部位に後席側フェイスダクトの入口部を接続し、この後席側フェイスダクトの出口部に設けた後席側フェイス吹出口から空調風(冷風)を後席乗員の上半身側へ吹き出すようにしている。
【0004】
また、前席用空調ユニットの暖房用ヒータコア直後の部位に後席側フットダクトの入口部を接続し、この後席側フットダクトの出口部に設けた後席側フット吹出口から空調風(温風)を後席乗員の足元側へ吹き出すようにしている。
【0005】
更に、前席用空調ユニットの空気通路内へ送風する主送風機とは別に、後席用補助送風機を後席側フェイスダクトの途中に配置し、この後席用補助送風機により空調風を後席側フェイス吹出口に向けて送風するようにしている。
【0006】
そして、主送風機の作動中に、補助送風機を始動して後席側フェイスダクトへの送風を開始したときに、前席側領域への吹出風量が減少しないように主送風機の駆動用モータの入力電圧を増大側へ補正して、前席側領域への吹出風量の減少を防止するようにしている。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−86138号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1では主送風機の駆動用モータの入力電圧補正のみ、換言すると、前席側への吹出風量の自動補正のみについて言及しているだけであって、後席側領域への吹出風量については、リヤベントスイッチ(後席側フェイス風量スイッチ)を0位置→1位置→2位置→3位置と切替操作することにより、風量の切替を行うようにしているだけである。
【0009】
したがって、前席側吹出風量が変化すると、これに連動して後席側吹出風量が変化してしまうので、この変化を解消するにはリヤベントスイッチを頻繁に操作しなければならず、操作が面倒である。
【0010】
また、特許文献1によると、前席用空調ユニットの冷房用蒸発器直後の冷風をそのまま後席側フェイスダクトにより後席乗員の上半身側へ吹き出すようにしているので、後席側フェイス吹出温度を調整できないという問題がある。
【0011】
また、特許文献1では補助送風機が後席側フェイス吹出風のみを送風し、後席側フット吹出風の送風に関与しないので、後席側フット吹出風は主送風機のみで送風されることになる。しかし、後席側フットダクトは細くて非常に長いダクトであるので、通風抵抗(圧損)が前席側フット吹出通路に比較して大幅に高くなり、その結果、後席側フット吹出風量が少量となり、後席側の暖房不足を招く。
【0012】
なお、上記従来技術は、前席用空調ユニットにより車室内の前席側領域と後席側領域の両方を空調する場合について述べたが、前席用空調ユニットにより車室内の前席側領域と乗員着座用のシート部とを空調するに当たり、通風抵抗の高いシート側通路に補助送風機を配置してシート側通路に空調風を送風することが公知になっている。このような空調装置においても、シート側への吹出風量が前席側吹出風量の変化に連動して変化してしまう等の問題が生じる。
【0013】
本発明は上記点に鑑みて、主送風機によって空調風を車室内の第1領域側へ向かって送風し、且つ、主送風機によって送風される空調風の一部を分岐して補助送風機により車室内の第2領域側へ向かって送風する車両用空調装置において、第2領域側への吹出風量を良好に自動制御できるようにすることを目的とする。
【0014】
【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に記載の発明では、空気を送風する主送風機(10)と、主送風機(10)の送風空気と熱交換する空調用熱交換器(15、16)と、空調用熱交換器(15、16)と熱交換した空調風が車室内の第1領域側へ向かって流れる第1通路(17、20〜23)と、空調用熱交換器(15、16)と熱交換した空調風が車室内の第2領域側へ向かって流れるとともに、第1通路(17、20〜23)に比較して通風抵抗が高い第2通路(18、27k、27m、28、36、37)と、第1通路(17、20〜23)の空調風の温度を調整する第1温度調整手段(19)と、第2通路(18、27k、27m、28、36、37)の空調風の温度を調整する第2温度調整手段(31、32)と、第2通路(18、27k、27m、28、36、37)に配置され、空調風を送風する補助送風機(27)と、主送風機(10)の風量を制御する第1風量制御手段(S9)と、補助送風機(27)の風量を制御する第2風量制御手段(S10、S11)とを具備し、
第1風量制御手段(S9)は主送風機(10)の駆動用モータ(12)の入力電圧を第1領域側へ吹き出される空調風の目標吹出空気温度に応じて制御するようになっており、
また、第2風量制御手段(S10、S11)は補助送風機(27)の駆動用モータ(12)の入力電圧を第2領域側へ吹き出される空調風の目標吹出空気温度に応じて制御するようになっており、
第2風量制御手段(S10、S11)は、補助送風機(27)の入力電圧を主送風機(10)の入力電圧変化に応じて補正することにより、主送風機(10)の風量低下に応じて補助送風機(27)の風量を上昇させることを特徴とする。
【0015】
これによると、主送風機(10)の風量変化があってもこの風量変化に応じて補助送風機(27)の風量を自動的に補正して補助送風機(27)の風量を一定に維持できる。この結果、主送風機(10)の風量変化の影響を受けることなく、車室内第2領域側を良好に空調できる。
【0017】
しかも、請求項1に記載の発明では、第2領域側への目標吹出空気温度に応じて自動的に決定される補助送風機(27)の風量を、主送風機(10)の風量変化にかかわらず、一定に維持できる。このため、主送風機(10)の風量変化の影響を受けることなく、車室内第2領域側の空調状態を自動的に良好な状態に維持できる。
【0018】
請求項2に記載の発明のように、請求項1において、空調用熱交換器(15、16)を内蔵するケース(14)に補助送風機(27)を一体に配置すれば、ケース(14)全体の体格を補助送風機(27)を含めてコンパクトにまとめることができる。
【0019】
請求項3に記載の発明のように、請求項1または2において、第1領域は具体的には、車室内の前席側領域であり、第1通路(17、20〜23)は前席側空調用通路である。また、第2領域は車室内の後席側領域であり、第2通路(18、27k、27m、28、36、37)は後席側空調用通路である。
【0020】
請求項4に記載の発明では、請求項3において、後席側空調用通路は、後席側フェイスダクト(36)、後席側フットダクト(37)、および後席側フェイスダクト(36)と後席側フットダクト(37)への空調風の流れを切り替える後席側吹出モード切替手段(35)を有していることを特徴とする。
【0021】
これによると、後席側フェイスダクト(36)と後席側フットダクト(37)が細くて長い、通風抵抗の高い通路であっても、補助送風機(27)の作動により後席乗員の上半身側および足元側の双方に空調風を十分送風でき、後席乗員の冷房感および暖房感を向上できる。
【0022】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0023】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に基づく車両用空調装置の室内空調ユニット部の全体構成を示し、図2は図1のA矢視図である。
【0024】
図1の室内空調ユニット部は、大別して送風機ユニット1と、熱交換ユニット2との2つの部分から構成されており、図1、図2において前後上下左右の各矢印は熱交換ユニット2の車両搭載状態における方向を示す。なお、図1では図作成上の都合から、熱交換ユニット2の車両前方側に送風機ユニット1を配置する状態を示しているが、実際は、熱交換ユニット2の車両左右方向の側方に送風機ユニット1をオフセット配置している。すなわち、熱交換ユニット2は車室内前部の計器盤内側のうち、車両左右方向の略中央部に配置するセンター置きレイアウトになっている。これに反し、送風機ユニット1は熱交換ユニット2の側方である助手席前方の位置にオフセット配置される。
【0025】
送風機ユニット1はその上部に内外気切替箱3を有し、この内外気切替箱3には外気導入口4と、内気導入口5と、内外気切替ドア6が備えられ、内外気切替ドア6により外気導入口4と内気導入口5を開閉して、外気と内気を切替導入する。内外気切替ドア6は内外気切替操作機構(図示せず)に連結され、回転操作される。この内外気切替操作機構は、サーボモータを用いたアクチュエータ機構により構成される。そして、内外気切替箱3の下側には、内外気切替箱3に導入された空気の塵埃、悪臭等を除去して清浄化するフィルタ7が配設されている。
【0026】
送風機ユニット1においてフィルタ7の下部に主送風機10が配置されている。この主送風機10は、多数の翼部(ブレード部)を円環状に配置した遠心ファンからなる送風ファン11と、この送風ファン11を回転駆動するモータ12と、送風ファン11を収容している渦巻き状のスクロールケース13とを有する周知の構成である。スクロールケース13の上部にはフィルタ7を通過した空気を吸入するベルマウス状の吸入口13aが開口している。
【0027】
次に、熱交換ユニット2について説明すると、樹脂製のケース14を有し、このケース14は、図2に示すように、車両左右(幅)方向の中央部に位置する分割面14aで左右2つに分割成形された分割ケース体14b、14cを適宜のクランプ等の締結手段(図示せず)にて一体に連結したものである。このケース14の最前部の開口部に上記スクロールケース13の空気出口部が接続される。従って、送風機ユニット1内の送風ファン11を作動することによってケース14内の最前部に空気が流入するようになっている。
【0028】
ケース14内を送風機ユニット1の送風空気が車両前方側から車両後方側へ向かって流れるようになっており、そして、ケース14内に、その空気上流側から順に蒸発器15、ヒータコア16が直列に配列されている。この蒸発器15は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧手段とともに周知の冷凍サイクルを構成するもので、ケース14内の空気を冷却する冷房用熱交換器である。蒸発器15は減圧手段により減圧された低圧冷媒が流れる偏平チューブとこの偏平チューブに接合されたコルゲートフィンとから構成される熱交換用コア部を有している。
【0029】
また、ヒータコア16は、内部を流れる温水(エンジン冷却水)を熱源としてケース14内の空気を加熱する暖房用熱交換器であって、周知のごとく温水が流れる偏平チューブとこの偏平チューブに接合されたコルゲートフィンとから構成される熱交換用コア部を有している。なお、図2において細かい点々部分はヒータコア16の配置範囲を示す。
【0030】
ケース14内においてヒータコア16の上方側に前席側冷風通路17が、また、ヒータコア16の下方側に後席側冷風通路18がそれぞれ形成してある。この両冷風通路17、18には、蒸発器15を通過した冷風がヒータコア16をバイパスして流れる。
【0031】
ケース14内において蒸発器15とヒータコア16との間に前席側エアミックスドア19が配置してある。この前席側エアミックスドア19は、ヒータコア16の上端部付近に配置された回転軸19aを中心として回転する板ドアにより構成され、前席側冷風通路17を通過する冷風aとヒータコア16を通過する温風bの風量割合を調整し、これにより、車室内前席側への吹出空気温度を調整する。すなわち、前席側エアミックスドア19により前席側温度調整手段が構成される。
【0032】
前席側エアミックスドア19の回転軸19aは前席側温度調整操作機構(図示せず)に連結され、回転操作される。この前席側温度調整操作機構は、サーボモータを用いたアクチュエータ機構により構成される。
【0033】
なお、前席側エアミックスドア18の回転作動空間を確保するために、ヒータコア16はその上端部が下端部より車両後方側へ傾斜するように配置されている。また、ケース14内においてヒータコア16の上方部に冷風aと温風bを混合する前席側空気混合部20が形成される。
【0034】
ケース14において、車両後方側の上方部に複数の前席側吹出開口部21〜23が配置される。前席側吹出開口部21〜23には前席側空気混合部20からの空調風が流入する。開口部21〜23のうち、デフロスタ開口部21は、ケース14の上面部に開口しており、車室内フロントガラス内面に向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口(図示せず)にデフロスタダクト(図示せず)を介して連通する。デフロスタ開口部21はデフロスタドア24により開閉される。
【0035】
前席側フェイス開口部22はケース14の上面部においてデフロスタ吹出開口部21の車両後方側部位に開口している。前席側フェイス開口部22は、前席乗員の上半身に向けて空調風を吹き出す前席側フェイス吹出口(図示せず)に前席側フェイスダクト(図示せず)を介して連通する。また、前席側フェイス開口部22は前席側フェイスドア25により開閉される。
【0036】
前席側フット開口部23は、ケース14の左右の側壁部14d、14e(図2)のうち、前席側空気混合部20の左右側方に位置する部位に開口している。左右両側の前席側フット開口部23は前席乗員の足元部に向けて空調風を吹き出す左右両側の前席側フット吹出口(図示せず)に前席側フットダクト(図示せず)を介して連通する。左右両側の前席側フット開口部23は左右両側の前席側フットドア26により開閉される。
【0037】
ここで、前席側フット開口部23の開口形状および前席側フットドア26は本例ではともに扇形の形状になっており、左右両側の扇形の前席側フットドア26がケース14の左右の側壁部14d、14eに沿って回転作動することにより左右両側の前席側フットドア26を開閉する。前席側フットドア26の図1実線位置は前席側フット開口部23の全閉状態を示す。
【0038】
上記ドア24、25、26は前席側吹出モードを切り替えるための前席側吹出モードドアを構成するものであって、図示しないリンク機構を介して共通の前席側吹出モード操作機構に連結され、連動操作される。この前席側吹出モード操作機構は、サーボモータを用いたアクチュエータ機構により構成される。
【0039】
ところで、ケース14内の下方部において、ヒータコア16の下部から空気下流側(車両後方側)へ所定間隔を隔てた部位に後席用補助送風機27が配置されている。後席用補助送風機27は、図2に示すように2個の送風ファン27a、27bと、この2個の送風ファン27a、27bを回転駆動する駆動用モータ27cと、送風ファン27a、27bを収容している渦巻き状のスクロールケース27d,27eとを有している。
【0040】
送風ファン27a、27bは多数の翼部(ブレード部)を円環状に配置した遠心ファンからなる。なお、図2において、Hは後席用補助送風機27の高さ寸法であり、Wは後席用補助送風機27の幅(車両左右方向)寸法である。
【0041】
左右のスクロールケース27d、27eは、左右の分割ケース体14b、14cにそれぞれ樹脂により一体成形されている。また、左右のスクロールケース27d,27eの下流側(車両後方側)には後席側吹出ダクト部28(図1)が配置されている。この後席側吹出ダクト部28は、スクロールケース27d,27eの出口部からの吹出空気を合流して車両後方側へ案内するものであって、この後席側吹出ダクト部28もスクロールケース27d,27eとともに左右の分割ケース体14b、14cに一体成形されている。
【0042】
後席用補助送風機27の駆動用モータ27cはその回転軸27fが軸方向両側に突出する両軸タイプに構成され、ケース14に対して車両左右方向の中央部に配置されている。また、駆動用モータ27cはケース14の車両後方側壁面14f(図1)の外側にて回転軸27fが車両左右方向に向くように配置され、スクロールケース27d,27eに固定されている。
【0043】
駆動用モータ27cの左右両側に送風ファン27a、27bが配置され、この左右の送風ファン27a、27bをそれぞれ左右の回転軸27fに連結している。左側のスクロールケース27dおよび右側のスクロールケース27eの左右両側にはそれぞれベルマウス状の吸入口27g〜27jが形成してある。すなわち、左右2個の送風ファン27a、27bは両吸い込みファンとして構成されている。
【0044】
上記の各吸入口27g〜27jには以下述べる通路構成により冷風及び温風が吸入される。ヒータコア16直後に形成される温風通路29と、前述した後席側冷風通路18とを上下に仕切るために仕切り壁30が配置してある。この仕切り壁30は図1に示すようにヒータコア16の熱交換コア部の空気下流側(車両後方側)のうち最下部に位置している。また、仕切り壁30は、車両左右方向に対しては図2に示すようにケース14内の全域にわたって配置される。
【0045】
なお、図2では左側の送風ファン27aの左右の吸入口27gと27h間の部位L1、および右側の送風ファン27bの左右の吸入口27iと27j間の部位L2では、仕切り壁30を破線で図示し、そして、吸入口27g〜27jの左右外側の部位L3、L4では仕切り壁30を実線で図示している。この外側の部位L3、L4は空気入口空間を構成するものであって、この空気入口空間のうち、仕切り壁30より上方の部位(点々の部分)は温風通路29から温風が矢印cのように流入する温風入口空間27kを構成する。
【0046】
また、上記空気入口空間のうち、仕切り壁30より下方の部位(白抜きの部分)は後席側冷風通路18から冷風が矢印dのように流入する冷風入口空間27mを構成する。
【0047】
上記した計4箇所の温風入口空間27kにはそれぞれ温風ドア31(図1)が配置され、上記した計4箇所の冷風入口空間27mにはそれぞれ冷風ドア32(図1)が配置される。これらの温風ドア31および冷風ドア32は、本例では回転軸31a、32aを中心として回転可能な板ドアにより構成され、温風ドア31および冷風ドア32の回転角度を調整することにより、温風入口空間27kおよび冷風入口空間27mの通路面積を調整するようになっている。
【0048】
計4個の温風ドア31と計4個の冷風ドア32は車室内後席側への吹出空気温度を調整する後席側温度調整手段を構成するものであって、本例では、計4個の温風ドア31を図示しないリンク機構を介して後席温風側操作機構(図示せず)に連結して連動操作するようになっている。また、計4個の冷風ドア32も図示しないリンク機構を介して後席冷風側操作機構(図示せず)に連結して連動操作するようになっている。後席温風側操作機構および後席冷風側操作機構はそれぞれ独立のサーボモータを用いたアクチュエータ機構により構成される。
【0049】
このように、後席温風側操作機構および後席冷風側操作機構を独立のサーボモータを用いたアクチュエータ機構により構成するのは、4個の温風ドア31により温風入口空間27kを全閉すると同時に、4個の冷風ドア32により冷風入口空間27mを全閉する後席側シャット状態を設定するためである。
【0050】
一方、車室内後席側への吹出状態においては、車室内後席側への吹出空気温度の調整のために、後席温風側操作機構と後席冷風側操作機構は電気的に連動操作されるようになっている。より具体的に述べると、最大暖房時には、4個の温風ドア31により温風入口空間27kを全開するとともに4個の冷風ドア32により冷風入口空間27mを全閉する。逆に、最大冷房時には、4個の温風ドア31により温風入口空間27kを全閉するとともに4個の冷風ドア32により冷風入口空間27mを全開する。
【0051】
そして、最大暖房時と最大冷房時との間の中間温度制御時には、温風ドア31および冷風ドア32が最大暖房位置と最大冷房位置との間で回転位置を連続的に変化させ、温風入口空間27kと冷風入口空間27mの通路面積を調整する。すなわち、中間温度制御時には、温風ドア31が温風入口空間27kの全閉側へ回転するときは冷風ドア32が冷風入口空間27mの全開側へ回転し、両ドア31、32は温風入口空間27kと冷風入口空間27mの通路面積を相反的に調整する。
【0052】
後席側吹出ダクト部28の車両後方側の先端部は、上方側に位置する後席側フェイス開口部33と下方側に位置する後席側フット開口部34とに分岐されている。そして、後席側吹出ダクト部28の車両後方側の先端部内側に後席側吹出モードドア35を配置している。
【0053】
この後席側吹出モードドア35は、本例では回転軸35aを中心として回転可能な板ドアにより構成され、後席側フェイス開口部33と後席側フット開口部34を開閉する。後席側吹出モードドア35は後席側吹出モード操作機構に連結され、操作される。この後席側吹出モード操作機構は、サーボモータを用いたアクチュエータ機構により構成される。
【0054】
後席側フェイス開口部33には後席側フェイスダクト36が接続され、この後席側フェイスダクト36の先端部に設けられた後席側フェイス吹出口(図示せず)から後席乗員の上半身側へ空調風を吹き出すようになっている。同様に、後席側フット開口部34には後席側フットダクト37が接続され、この後席側フットダクト37の先端部に設けられた後席側フット吹出口(図示せず)から後席乗員の足元側へ空調風を吹き出すようになっている。
【0055】
後席側フェイスダクト36および後席側フットダクト37は車室内の後席領域まで延びる細長いダクト形状のものであり、この細長いダクト36、37の存在によって後席側吹出通路の通風抵抗が前席側吹出通路の通風抵抗に比較して大幅に高くなる。
【0056】
図3は本実施形態における電気制御の概要を示すブロック図であり、空調用制御装置40により各種空調機器を自動制御するようになっている。この空調用制御装置40はマイクロコンピュータ等から構成されるもので、送風機ユニット1および熱交換ユニット2に装備される各種空調機器を予め設定されたプログラムに従って制御するものである。
【0057】
空調用制御装置40には周知のセンサ群41からのセンサ信号、車室内前方の計器盤部に設置される前席側空調操作パネル42、および車室内後席側に設置される後席側空調操作パネル43からの操作信号が入力される。
【0058】
センサ群41としては、周知のごとく車室外温度(外気温)TAMを検出する外気温センサ44、車室内前席側の内気温TRfを検出する前席側内気温センサ45、車室内前席側への日射量TSfを検出する前席側日射センサ46、蒸発器12の吹出空気温度TEを検出する蒸発器温度センサ47、ヒータコア13に循環する温水の温度TWを検出する水温センサ48、車室内後席側の内気温TRrを検出する後席側内気温センサ49、車室内後席側への日射量TSrを検出する後席側日射センサ50等が設けられる。
【0059】
前席側空調操作パネル42には、前席側温度設定器51、前席側風量設定器52、前席側吹出モード設定器53、内外気モード設定器54等が設けられる。同様に、後席側空調操作パネル43にも後席側温度設定器55、後席側吹出モード設定器56、後席側風量設定器57等が設けられる。
【0060】
次に、空調用制御装置40により制御される各種空調機器の駆動手段として、送風機ユニット1の内外気切替ドア6の駆動用アクチュエータ機構のモータ60、送風機ユニット1の主送風機10の駆動用モータ12、前席側エアミックスドア19の駆動用アクチュエータ機構のモータ61、前席側の吹出モードドア24、25、26の駆動用アクチュエータ機構のモータ62、後席用補助送風機27の駆動用モータ27c、後席側温風ドア31を連動操作するアクチュエータ機構のモータ63、後席側冷風ドア32を連動操作するアクチュエータ機構のモータ64、および後席側吹出モード切替ドア35の駆動用アクチュエータ機構のモータ65等が設けられている。
【0061】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。最初に、図1、2に基づいて機械的構成部分の作動を説明する。車室内前席側のみに空調風を吹き出すときは、前席側風量設定器52をオン状態にして送風機ユニット1の主送風機10の駆動用モータ12に通電し送風ファン11を回転駆動する。一方、後席側風量設定器57をオフ状態にして後席用補助送風機27の駆動用モータ27cへの通電を停止し、後席用補助送風機27の送風ファン27a、27bを停止する。
【0062】
これにより、主送風機10のみが作動して主送風機10の送風空気が蒸発器15を通過して冷却除湿され、蒸発器15通過後の冷風が次に前席側エアミックスドア19により前席側冷風通路17を通過する冷風aとヒータコア16を通過する温風bとに分岐される。そのため、この冷風aと温風bとの風量割合を前席側エアミックスドア19の開度により調整することにより、車室内前席側の吹出空気温度を調整できる。
【0063】
冷風aと温風bは空気混合部20にて混合されて所望温度の空調風となり、この空調風は前席側吹出モードドア24、25、26により選択された前席側吹出開口部21、22、23のいずれか1つまたは複数から車室内の前席側領域に吹き出して、車室内の前席側領域を空調する。
【0064】
このとき、後席用補助送風機27の作動停止に連動して後席側シャット状態が設定される。すなわち、後席用補助送風機27の作動停止状態を空調用制御装置40により判定して、空調用制御装置40の制御出力により後席温風側操作機構のモータ63を駆動して温風ドア31を温風入口空間27kの全閉位置に操作する。これと同時に、空調用制御装置40の制御出力により後席冷風側操作機構のモータ64を駆動して4個の冷風ドア32を冷風入口空間27mの全閉位置に操作する。これにより、後席側シャット状態を設定することができ、車室内の後席側領域への空調風の吹出を阻止できる。
【0065】
次に、車室内前席側と車室内後席側の両方に同時に空調風を吹き出すときは、前席側風量設定器52および後席側風量設定器57をオン状態にして送風機ユニット1の主送風機10の駆動用モータ12および後席用補助送風機27の駆動用モータ27cに通電し、主送風機10と後席用補助送風機27を同時に作動させる。
【0066】
これにより、車室内の前席側領域に対しては主送風機10の送風空気が上記と同じ経路にて送風され、前席側吹出開口部21、22、23のいずれか1つまたは複数から車室内の前席側領域に空調風が吹き出して、車室内の前席側領域を空調する。
【0067】
一方、後席用補助送風機27が作動すると同時に、空調用制御装置の制御出力により4個の温風ドア31を温風入口空間27kの所定開度位置に、また、4個の冷風ドア32を冷風入口空間27mの所定開度位置にそれぞれ操作する。これによって、ヒータコア16を通過して加熱された温風のうち、ヒータコア16の熱交換コア部の下部を通過した温風が矢印cのように温風入口空間27kを通過して送風ファン27a、27bの吸入口27g〜27jに吸入される。これと同時に、ヒータコア16下方側に位置する後席側冷風通路18を通過する冷風が矢印dのように冷風入口空間27mを通過して送風ファン27a、27bの吸入口27g〜27jに吸入される。
【0068】
この温風と冷風は送風ファン27a、27bによりファン径方向の外方へ圧送され、左右のスクロールケース27d、27eの出口部から後席側吹出ダクト部28に吹き出される。温風と冷風は送風ファン27a、27bに吸入され、スクロールケース27d、27eの出口部へ向かって圧送される過程で混合され、所望温度の空調風となる。
【0069】
ところで、後席側温風ドア32の回転位置(開度)により温風入口空間27kの通路面積を連続的に調整でき、これと連動して後席側冷風ドア31の回転位置(開度)により冷風入口空間27mの通路面積を連続的に調整できる。従って、温風入口空間27kに吸入される温風と冷風入口空間27mに吸入される冷風との風量割合を温風ドア31および冷風ドア32の回転位置(開度)の調整により任意に調整でき、後席側においても所望温度の空調風を得ることができる。
【0070】
そして、後席側吹出ダクト部28内に配置された後席側吹出モードドア35により後席側フェイス開口部33および後席側フット開口部34を切替開閉して、この両開口部33、34のいずれか一方のみ、あるいはこの両開口部33、34の両方を同時に開口する。これにより、所望温度の空調風が後席側フェイスダクト36または後席側フットダクト37を通過して、ダクト先端部に設けられた後席側フェイス吹出口(図示せず)または後席側フット吹出口(図示せず)から後席乗員の上半身側または足元側へ空調風を吹き出して、車室内の後席側領域を空調する。
【0071】
なお、後席側専用の補助送風機27は小風量高圧力型の特性を有する遠心送風機であって、送風ファン27a、27bの径寸法が比較的小さいもの(例えば、ファン径:70mm程度)が好適である。両吸い込みタイプの送風ファン27a、27bの軸方向高さは例えば、70mm程度である。
【0072】
一方、主送風機10は大風量、低圧損型の特性を有する遠心送風機であって、送風ファン11のファン径は補助送風機27に比較して十分大きな寸法、例えば、160mm程度であり、また、軸方向高さは片吸い込みタイプであっても、80mm程度の十分大きな寸法を有する。
【0073】
次に、空調用制御装置40による自動空調制御を図4により説明すると、図4は空調用制御装置40により実行される制御ルーチンであり、先ず、ステップS1にて、各種タイマーや制御フラグ等を初期化する。次に、ステップS2にて前席側および後席側の空調操作パネル42、43から温度設定器51、55の前席側設定温度信号Tsetf、後席側設定温度信号Tsetr等の操作信号を読み込む。
【0074】
続いて、ステップS3にて車室内の空調状態に影響を及ぼす車両環境状態を検出するために各種センサ44〜50から、外気温信号TAM、前席側内気温信号TRf、前席側日射量信号TSf、蒸発器吹出温度信号TE、水温信号Tw、後席側内気温信号TRr、後席側日射量信号TSr等を読み込む。
【0075】
次に、ステップS4にて車室内前席側に吹き出す空調風の目標吹出温度TAOfを下記数式1に基づいて算出する。この目標吹出温度TAOfは、車両環境条件(空調熱負荷条件)の変動にかかわらず、車室内前席側領域の温度を前席側設定温度Tsetfに維持するために必要な目標温度である。
【0076】
【数1】
TAOf=Kset・Tsetf−Kr・TRf−Kam・TAM−Ks・TSf+C
但し、Kset 、Kr、Kam、Ksはそれぞれ制御ゲイン、Cは補正定数である。なお、後席側の目標吹出温度TAOrも独立に算出するが、前席側の目標吹出温度TAOfと同様の考え方で算出すればよく、数式1におけるTsetfをTsetr、TRfをTRrに、TSfをTSrにそれぞれ置換するだけでよいので、具体的数式の記載は省略する。
【0077】
次に、ステップS5において、前席側エアミックスドア19の目標開度SWfを次の数式2によって算出する。
【0078】
【数2】
SWf ={(TAOf−TE)/(TW−TE)}×100(%)
SWf =0%は前席側エアミックスドア19の最大冷房位置であり、SWf =100%は前席側エアミックスドア19の最大暖房位置である。
【0079】
後席側温風ドア31および後席側冷風ドア32の目標開度SWrも後席側の目標吹出温度TAOrを用いて上記数式2と同様の考え方で算出すればよい。なお、本実施形態では、後席側温風ドア31を後席温風側操作機構のモータ63により、また、後席側冷風ドア32を後席冷風側操作機構のモータ64によりそれぞれ独立に操作可能にしているが、後席側への空調風吹出状態においては後席側温風ドア31と後席側冷風ドア32を連動操作して後席側温風と後席側冷風との風量割合を調整するから、共通の後席側目標開度SWrを算出し、この共通の後席側目標開度SWrとなるように後席側温風ドア31および後席側冷風ドア32の実際の開度をモータ63、64により制御すればよい。SWr =0%は後席側温風ドア31および後席側冷風ドア32の最大冷房位置であり、従って、後席側温風ドア31は前述のように温風入口空間27kの全閉位置に操作され、後席側冷風ドア32は冷風入口空間27mに全開位置に操作される。
【0080】
また、SWf =100%は後席側温風ドア31および後席側冷風ドア32の最大暖房位置であり、従って、後席側温風ドア31は前述のように温風入口空間27kの全開位置に操作され、後席側冷風ドア32は冷風入口空間27mの全閉位置に操作される。
【0081】
次に、ステップS6において前席側の目標吹出温度TAOfに基づいて内外気モードを決定する。例えば、TAOfが所定温度以下であると、内気導入口5より内気を導入する内気循環モードとし、TAOfが所定温度を超えると外気導入口4より外気を導入する外気導入モードに切り替える。
【0082】
次に、ステップS7において、蒸発器12を有する冷凍サイクルの圧縮機(図示せず)の作動の断続制御を決定する。具体的には、蒸発器温度の目標温度TEOと実際の蒸発器温度TEとを比較して、TEがTEOより高いと、圧縮機の電磁クラッチの通電をオンして圧縮機を作動させ、これに反し、TEがTEOより低くなると、電磁クラッチの通電をオフして圧縮機の作動を停止させる。このような圧縮機作動の断続制御により、実際の蒸発器温度TEを目標温度TEOに維持する。
【0083】
次に、ステップS8では車室内への空調風の吹出モードを決定する。例えば、前席側の目標吹出温度TAOfが低温側から上昇するにつれて吹出モードをフェイス(FACE)モード→バイレベル(B/L)モード→フット(FOOT)モードと順次自動的に切り替える。
【0084】
同様に、後席側の吹出モードも、後席側の目標吹出温度TAOrを用いて、TAOrが低温側から上昇するにつれて吹出モードをフェイス(FACE)モード→バイレベル(B/L)モード→フット(FOOT)モードと順次自動的に切り替える。
【0085】
なお、前席側の吹出モードおよび後席側の吹出モードもともに、操作パネル42、43の吹出モード設定器53、56を手動操作することにより、目標吹出温度TAOf、TAOrと関係なく、吹出モードを自由にマニュアル(手動)設定できるようになっている。
【0086】
また、前席側の吹出モード設定器53によりデフロスタモードをマニュアル設定できる。そして、前席側の吹出モードをデフロスタモードに設定したときは後席吹出シャット状態を強制的に設定し、主送風機10の送風空気の全量を車両窓ガラス側へ吹き出すことにより、車両窓ガラスの防曇性能を向上させる。また、後席側の吹出モード設定器56により後席吹出シャット状態をマニュアル設定できるようになっている。
【0087】
次に、ステップS9において主送風機10の駆動用モータ12に印加する主送風機入力電圧BLW1を前席側の目標吹出温度TAOfに基づいて決定する。ここで、主送風機10の回転数(風量)はモータ印加電圧に比例するから、主送風機入力電圧BLW1の決定によって主送風機10の風量を決定できる。
【0088】
具体的には、図5に示すように、前席側の目標吹出温度TAOfが第1所定温度T1以下の低温域(前席側エアミックスドア19の最大冷房状態)に低下すると、主送風機入力電圧BLW1を最大値VHとして主送風機10の駆動用モータ12の回転数を最大とし、これにより、主送風機10の風量を最大とする。
【0089】
そして、前席側の目標吹出温度TAOfが第1所定温度よりも上昇するにつれて主送風機入力電圧BLW1を次第に低下させ、前席側の目標吹出温度TAOfが所定の中間温度域Tmまで上昇すると主送風機入力電圧BLW1を最小値VLにして主送風機10の風量を最小とする。この所定の中間温度域Tmよりも前席側の目標吹出温度TAOfが上昇すると主送風機入力電圧BLW1を最小値VLから次第に上昇させる。
【0090】
前席側の目標吹出温度TAOfが第1所定温度T1よりも所定温度だけ高い第2所定温度T2以上の高温域(前席側エアミックスドア19の最大暖房状態)に達すると、主送風機入力電圧BLW1を上記最大電圧VHに近い電圧VH’(VH’<VH)まで高めて主送風機10の風量を再び最大風量付近まで増加させる。
【0091】
次に、ステップS10にて後席用補助送風機27の駆動用モータ27cに印加する補助送風機入力電圧BLW2を後席側の目標吹出温度TAOrに基づいて仮決定する。この補助送風機入力電圧BLW2の仮決定は、後席側目標吹出温度TAOrの変化に対して上記主送風機入力電圧BLW1と同様の考え方にて行うので、具体的説明を省略する。
【0092】
この仮決定した補助送風機入力電圧BLW2を次のステップS11にて主送風機入力電圧BLW1に基づいて補正して、補助送風機入力電圧BLW2を最終決定する。
【0093】
図6は補助送風機入力電圧BLW2の具体的な補正方法を例示するものであり、主送風機入力電圧BLW1が低下するに応じて補助送風機入力電圧BLW2を増大側に補正する。すなわち、主送風機入力電圧BLW1が低下して主送風機10の風量が低下すると、補助送風機入力電圧BLW2が同じ値であっても後席側吹出風量は減少してしまう。
【0094】
そこで、図6に示すように、主送風機入力電圧BLW1の低下に応じて補助送風機入力電圧BLW2を増大側に補正することにより、主送風機10の風量の変化にかかわらず、後席側吹出風量を一定に維持できる。
【0095】
次に、ステップS12では、前述のステップS5〜S10で決定した制御信号を主送風機10の駆動用モータ12、後席用補助送風機27の駆動用モータ27c、及び各アクチュエータモータ60〜65に出力して、各空調機器の作動を制御する。
【0096】
ここで、本実施形態における構成要素と、本発明の構成要素との対応関係を説明すると、本実施形態における前席側冷風通路17、前席側空気混合部20、および前席側吹出開口部21〜23により本発明の第1通路を構成し、そして、本実施形態における後席側冷風通路18、温風入口空間27k、冷風入口空間27m、後席側吹出ダクト部28および後席側フェイス、フットダクト36、37により本発明の第2通路を構成している。
【0097】
更に、図4のステップS9により本発明の第1風量制御手段(主送風機10の風量制御手段)を構成し、また、図4のステップS10、11により本発明の第2風量制御手段(補助送風機27の風量制御手段)を構成している。
【0098】
(他の実施形態)
なお、上記の一実施形態では、温風ドア31を後席温風側操作機構により、また、冷風ドア32を後席冷風側操作機構によりそれぞれ独立に操作する例について説明したが、温風ドア31と冷風ドア32とを同時に全閉状態にして後席側シャット状態を設定するドア操作と、後席側吹出温度制御のために両ドアドア31、32を全閉、全開側に相反的に連動操作するドア操作とを両立させるリンク機構を構成すれば、温風ドア31と冷風ドア32とを1つの共通の後席側温度調整操作機構により操作することができる。
【0099】
また、上記の一実施形態において後席側吹出モードドア35により後席側シャット状態を設定できるようにすれば、計4個の温風ドア31と計4個の冷風ドア32の全部を共通の後席側温度調整操作機構により連動操作できる。
【0100】
また、上記の一実施形態において、後席側吹出モードドア35により後席側シャット状態を設定できるようにすれば、後席側温度調整手段として温風ドア31と冷風ドア32とを別々に配置せずに、1枚の板ドアからなるエアミックスドア47を用いて後席側の温風と冷風との風量割合を調整して後席側の吹出温度を調整することができる。
【0101】
また、上記の一実施形態では、補助送風機27および後席吹出ダクト部28ををケース14に一体に設ける例について説明したが、後席吹出ダクト部28をケース14から分離して後席用ダクト36、37側に設け、このケース14とは別体の後席吹出ダクト部28に補助送風機27を設ける場合にも、本発明は適用できる。
【0102】
また、上記実施形態では、前席用空調ユニットにより車室内の前席側領域と後席側領域の両方を空調する場合について述べたが、前席用空調ユニットにより車室内の前席側領域と乗員着座用のシート部とを空調する場合にも、前席側通路に比較してシート側通路の通風抵抗が非常に高くなるので、シート側通路専用の補助送風機27を設けて、同様の作用効果を発揮するようにしてもよい。
【0103】
また、補助送風機27により車室内の後席側領域と乗員着座用のシート部の両方に空調風を送風する場合に本発明を適用してもよい。
【0104】
また、車両のセンターピラー部(車両の前部ドアと後部ドアとの間のBピラー部)の上方部に風向を調整可能な吹出グリルを備えたフェイス吹出口を配置するとともに、前席用空調ユニットからの空調風を補助送風機27により後席側フェイスダクト36を介してこのセンターピラー部のフェイス吹出口に導入し、このフェイス吹出口から主に後席側領域に空調風を吹き出すようにしてもよい。
【0105】
ここで、センターピラー部のフェイス吹出口に風向の調整可能なグリル機構を設けることにより、センターピラー部のフェイス吹出口から空調風を前席側領域に向けて空調風を吹き出すこともできる。
【0106】
また、上記実施形態では、内外気切替操作機構、前席側温度調整操作機構、前席側吹出モード操作機構、後席側温度調整操作機構、および後席側吹出モード操作機をいずれも、サーボモータを用いたアクチュエータ機構により構成する例について説明したが、これらの操作機構を必要に応じて手動操作機構により構成してもよいことはもちろんである。
【0107】
また、上記実施形態では、前席側エアミックスドア19、後席側温風ドア31、および後席側冷風ドア32をいずれも回転可能な板ドアにより構成しているが、フィルムドア等の周知の他のドア手段に置換できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による前席用空調ユニットを示す概略断面図である。
【図2】図1のA矢視図であり、補助送風機部は断面図示している。
【図3】本発明の一実施形態における電気制御部の概略ブロック図である。
【図4】本発明の一実施形態による制御を示すフローチャートである。
【図5】本発明の一実施形態による主送風機入力電圧の制御特性図である。
【図6】本発明の一実施形態による補助送風機入力電圧の補正特性図である。
【符号の説明】
10…主送風機、14…ケース、15…蒸発器(空調用熱交換器)、
16…ヒータコア(空調用熱交換器)、17…前席側冷風通路、
18…後席側冷風通路、27…補助送風機、31…後席側温風ドア、
32…後席側冷風ドア。
Claims (4)
- 空気を送風する主送風機(10)と、
前記主送風機(10)の送風空気と熱交換する空調用熱交換器(15、16)と、
前記空調用熱交換器(15、16)と熱交換した空調風が車室内の第1領域側へ向かって流れる第1通路(17、20〜23)と、
前記空調用熱交換器(15、16)と熱交換した空調風が車室内の第2領域側へ向かって流れるとともに、前記第1通路(17、20〜23)に比較して通風抵抗が高い第2通路(18、27k、27m、28、36、37)と、
前記第1通路(17、20〜23)の空調風の温度を調整する第1温度調整手段(19)と、
前記第2通路(18、27k、27m、28、36、37)の空調風の温度を調整する第2温度調整手段(31、32)と、
前記第2通路(18、27k、27m、28、36、37)に配置され、前記空調風を送風する補助送風機(27)と、
前記主送風機(10)の風量を制御する第1風量制御手段(S9)と、
前記補助送風機(27)の風量を制御する第2風量制御手段(S10、S11)とを具備し、
前記第1風量制御手段(S9)は前記主送風機(10)の駆動用モータ(12)の入力電圧を前記第1領域側へ吹き出される空調風の目標吹出空気温度に応じて制御するようになっており、
また、前記第2風量制御手段(S10、S11)は前記補助送風機(27)の駆動用モータ(12)の入力電圧を前記第2領域側へ吹き出される空調風の目標吹出空気温度に応じて制御するようになっており、
前記第2風量制御手段(S10、S11)は、前記補助送風機(27)の入力電圧を前記主送風機(10)の入力電圧変化に応じて補正することにより、前記主送風機(10)の風量低下に応じて前記補助送風機(27)の風量を上昇させることを特徴とする車両用空調装置。 - 前記空調用熱交換器(15、16)を内蔵するケース(14)に前記補助送風機(27)を一体に配置したことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記第1領域は車室内の前席側領域であり、前記第1通路(17、20〜23)は前席側空調用通路であり、
前記第2領域は車室内の後席側領域であり、前記第2通路(18、27k、27m、28、36、37)は後席側空調用通路であることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。 - 前記後席側空調用通路は、後席側フェイスダクト(36)、後席側フットダクト(37)、および前記後席側フェイスダクト(36)と前記後席側フットダクト(37)への空調風の流れを切り替える後席側吹出モード切替手段(35)を有していることを特徴とする請求項3に記載の車両用空調装置。
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