JP4313175B2

JP4313175B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP4313175B2
Application number: JP2003416915A
Authority: JP
Inventors: 知博橋本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2023-12-15
Also published as: US20050126773A1; US7607474B2; JP2005170336A

Description

本発明は、車室内の温度と設定された温度との差に応じて前記車室内の温度調節を行なう車両用空調装置に関し、特に、前記車室内への日射量を考慮して前記車室内の温度調節を行なう車両用空調装置に関する。

従来から、例えば自動車のような車両に用いられる車両用空調装置では、車室内の温度と乗員が設定した設定温度との差が大きいときには、前記車室内温度を前記設定温度に早く近づけるために、例えば、送風量を多くしたり、吹出し温度を前記設定温度と大きく異ならせたりする過渡運転モード下で動作している。また、前記差が小さいときには、既に前記車室内は快適な環境となっているので、例えば、前記車室内温度を維持するために送風量が少なかったり、吹出し温度が前記車室内温度と近い温度であったりする安定運転モード下で動作している。

ところで、いずれのモードにおいても、一般に、乗員は同じ温度の環境の中であっても自らに当たる日射量により体感する温度は大きく異なってしまうので、前記車両用空調装置では、前記車室内での日射量を前記車室内の温度の調節を行なうパラメータの一つとして採用している（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−１２４４１６号公報（第１−６頁、第１図）

しかしながら、例えばトンネルの出入口のように、温度調節を行なうパラメータの一つとしての前記日射量が急激に大きく変化すると、例えば、送風量または吹出し温度等が急激に変化することとなる。このような送風量あるいは吹出し温度等の急激な変化が起こると、前記安定運転モードのような安定運転状況下では乗員は違和感を覚えてしまうことがある。

そこで、本発明の目的は、車室内の温度調節を行なうパラメータの一つとしての日射量が急激に変化しても、乗員が感じる快適さを損なうことなく車室内の温度調節を行なうことができる車両用空調装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１に記載の車両用空調装置は、車室内の日射量をパラメータの一つとして前記車室内の温度が設定された温度に近づくように、前記車室内温度と前記設定温度との差が所定の値よりも小さい安定運転状況下でまたは前記差が前記所定の値よりも大きい過渡運転状況下で前記車室内温度を自動調整すべく動作する車両用空調装置であって、前記安定運転状況下では、前記車室内に設けられた日射量検出手段により検出された日射量を日射量補正手段により補正して得られた補正日射量が温度調整のための日射量パラメータとして採用され、前記補正手段は、前記日射量検出手段により検出される前記日射量と該日射量に対応する前記補正日射量との関係が互いに異なる特性線分で示されるデータを格納する記憶部と、前記データに基づいて前記日射量検出手段により検出された前記日射量に対応する前記補正日射量を求める演算回路とを有し、該演算回路は、前記設定温度と前記車室内温度との温度差履歴および前記設定温度と前記車室内温度との温度差とからいずれの前記特性線分を用いるかを判定する判定部と、該判定部の判定結果に基づいて前記データから前記補正日射量を求める読取部とを有し、前記判定部は、前記温度差履歴が増大傾向であるか減少傾向であるかを判別し、この判別結果に応じた温度範囲を選択し、前記設定温度と前記車室内温度との温度差が選択された前記温度範囲内であるか否かを判別することで前記安定運転状況下であるか前記過渡運転状況下であるかを判定することを特徴とする。

請求項１に記載の車両用空調装置では、前記安定運転状況下で動作しているときに、前記日射量を前記補正手段で補正して得られた前記補正日射量を前記車室内の温度調節を行なうパラメータの一つとして採用している。これにより、例えばトンネルの出入口のように、前記日射量が急激に大きく変化しても該日射量はその変化量が緩和されるように前記補正日射量に補正されているので、従来のように、前記日射量をパラメータの一つとしてそのまま採用することと比較して、前記日射量の変化量がそのまま前記車室内の温度調節に影響しない。このことは、例えば、車両が並木道を走行しており、木立により前記日射量が頻繁に変化するような場合にも有効である。このことから、前記日射量の急激に大きく変化しても、例えば、送風量あるいは吹出し温度等の変化は緩和されるので、乗員が覚える違和感を低減することができる。

また、請求項１に記載の車両用空調装置では、前記補正日射量は予め設定された前記データにより求められるので、前記日射量が急激に大きく変化しても、例えば、前記補正日射量は、その一部が前記日射量の変化よりも緩やかな変化をする特性線分を持つように設定しておけば、急激に送風量あるいは吹出し温度等が変化することを避けることができる。

さらに、請求項１に記載の車両用空調装置では、前記温度差履歴と前記温度差とから前記特性線分を選択することで、前記車室内の前記各運転モードに応じた日射量パラメータを採用することができるので、乗員が覚える違和感をより低減することができる。

本発明に係る車両用空調装置によれば、安定運転状況下では、車室内に設けられた日射量検出手段により検出された日射量を補正手段で補正し、この補正により得られた補正日射量を車室内の温度調節を行なうパラメータの一つとして採用するので、前記日射量の急激な変化の影響を緩和することができる。すなわち、前記日射量が急激に変化しても、パラメータの一つとしての前記補正日射量は前記日射量に比例して急激に変化することはないので、例えば送風量あるいは吹出し温度等が急激に変化することはなく、乗員に違和感を覚えさせずに前記車室内の温度調節をすることができる。

本発明を図１ないし図４に示した実施例に沿って詳細に説明する。

本発明に係る車両用空調装置１０は、図１に示すように、車室外からの外気あるいは車室内の内気を選択的に取り入れるためのインテークユニット１１と、該インテークユニットを経て取り入れられた空気を冷却するクーリングユニット１２と、このクーリングユニット１２からの冷風を温風との調和によって温度を調節した後、車内に吹き出すヒータユニット１３とを備える。

インテークユニット１１には、内気を吸引するための内気取入口１４と、外気を吸引するための外気取入口１５と、送風用ファン１６とが設けられている。送風用ファン１６が作動すると、両取入口１４，１５の合流点に設けられたインテークドア１７の動作位置に応じて、内気あるいは外気がインテークユニット１１内に選択的に取り入れられる。

クーリングユニット１２には、熱交換器であるエバポレータ１８が設けられている。エバポレータ１８は、これに接続された吐出容量が可変のコンプレッサ１９から圧縮された冷却媒体の供給を受けると、供給された冷却媒体とインテークユニット１１に取り入れられた取り入れ空気との熱交換により、この取り入れ空気を冷却する。

ヒータユニット１３には、例えばエンジン冷却水を熱源とするヒータコア２０が設けられている。また、ヒータコア２０に関連して、エアミックスドア２１が設けられている。エアミックスドア２１には、エアミックスドア２１を駆動するアクチュエータ２２（図２参照。）が取り付けられている。エアミックスドア２１は、従来からよく知られているように、その開度に応じてクーリングユニット１２からの冷却空気である冷風と、ヒータコア２０からの温風との混合割合が調節される。この混合割合の調節によって適温に調節された空気は、霜取り用吹出口２３、ベンチレータ吹出口２４および足元吹出口２５のそれぞれに設けられた各ドア２６、２７および２８の開度に応じて、各吹出口２３、２４、２５から車室内に供給可能である。

車両用空調装置１０は、従来よく知られているように、自動調整時には、車室内の温度Ｔｉｎｃを後述する温度設定部３０により設定された温度Ｔｐｔｃに近づけるために、必要に応じて送風用ファン１６、エバポレータ１８を駆動させ、上述したようにエアミックスドア２１を開閉することにより冷風と温風との混合割合を調節する。

このとき、車室内温度Ｔｉｎｃと設定温度Ｔｐｔｃとの差が所定の値よりも大きいときには車室内温度Ｔｉｎｃを設定温度Ｔｐｔｃに早く近づけるために、車両用空調装置１０は、例えば、送風量が多かったり、吹出し温度が車室内温度Ｔｉｎｃと大きく異なっていたりする過渡運転モード下で動作する。前記差が前記所定の値よりも小さいときは、既に車室内は快適であり車室内温度Ｔｉｎｃを維持すればよいため、車両用空調装置１０は、例えば、送風量が少なかったり、吹出し温度が車室内温度Ｔｉｎｃと近い温度であったりする安定運転モード下で動作する。前記所定の値は、本実施例では、車室内温度Ｔｉｎｃと設定温度Ｔｐｔｃとの差の絶対値が、例えば、安定運転モードから過渡運転モードに切り替わる条件が５以上であり、過渡運転モードから安定運転モードに切り替わる条件が３以下である（図４のステップＳ１参照。）。このことを言い換えると、車室内温度Ｔｉｎｃと設定温度Ｔｐｔｃとの差が絶対値で５以上であるときには過渡運転モードであり、差が減少していくときには、＋３（℃）で過渡運転モードから安定運転モードに切り替わり、＋３〜−５（℃）の間は安定運転モードであり、−５（℃）で安定運転モードから過渡運転モードに切り替わる。また、差が増加していくときには、−３（℃）で過渡運転モードから安定運転モードに切り替わり、−３〜＋５（℃）の間は安定運転モードであり、＋５（℃）で安定運転モードから過渡運転モードに切り替わる。このように、切り替える条件を元の運転状況によって変えるように切替条件にヒステリシス特性を与えているのは、運転モードの切り替えが繰り返されて車両用空調装置１０の動作が頻繁に替わることを避けるためである。

図２は、車両用空調装置１０のための制御装置２９を概略的に示す。制御装置２９には、車室内の温度設定を行なう温度設定部３０と、車室内の温度を検出する車室内温度センサ３１と、車室内の日射量を検出する日射量センサ３２と、アクチュエータ２２とが接続されている。温度設定部３０は、例えば車両のダッシュボードに設けられている。乗員は、温度設定部３０を操作することにより車室内での所望する設定温度Ｔｐｔｃを設定することができる。この設定温度Ｔｐｔｃに応じた信号は制御装置２９へと出力される。車室内温度センサ３１と日射量センサ３２とは、例えば、車両のダッシュボードに設けられ、それぞれ検出した車室内温度Ｔｉｎｃまたは日射量Ｑに応じた各信号を制御装置２９に出力する。制御装置２９は、温度設定部３０と車室内温度センサ３１と日射量センサ３２とから入力された各信号および例えば、車室外温度センサ（図示せず。）のような他の検出手段からのパラメータに基づいて、アクチュエータ２２にエアミックスドア２１を駆動する信号を出力する。

制御装置２９は、温度設定部３０、車室内温度センサ３１、日射量センサ３２および他の検出手段からのパラメータが入力され、これに基づいて制御信号を生成する制御部３３と、制御部３３から入力された制御信号に基づいた駆動信号をアクチュエータ２２に出力するエアミックスドア制御部３４とを有する。

制御部３３は、日射量Ｑに対応した後述する補正日射量Ｑｃを求める演算回路３５と、後述する互いに異なる特性線分を有する日射量Ｑと補正日射量Ｑｃとの関係を表すマップデータを格納する記憶部３６とを有する。

演算回路３５は、後述するマップデータのいずれの特性線分を用いるかを判定する判定部３７と、判定部３７の判定結果に基づいてマップデータから後述する日射補正量Ｑｃを求める読取部３８とを有する。

上記したマップデータについて説明する。図３に示したグラフの横軸は日射量センサ３２により検出された日射量Ｑ（ｋｃａｌ）を表し、その縦軸は検出された日射量Ｑに対応した補正日射量Ｑｃ（ｋｃａｌ）を表す。

図３のグラフには、検出された日射量Ｑに対して補正日射量Ｑｃが比例している線分Ａ−Ｃで規定される特性線と、線分Ａ−Ｄ、線分Ｄ−Ｂおよび線分Ｂ−Ｃで規定される特性線とが示されている。この二つの特性線は、日射量Ｑが４００（ｋｃａｌ）〜９００（ｋｃａｌ）の範囲においては、同一の線分Ｂ−Ｃで規定され、検出された日射量Ｑに対して補正日射量Ｑｃが比例している。

日射量Ｑが０（ｋｃａｌ）〜４００（ｋｃａｌ）の範囲においては、線分Ａ−Ｂと異なる、線分Ａ−Ｄおよび線分Ｄ−Ｂで規定される特性線が示されている。点Ｄでは、日射量Ｑが１５０（ｋｃａｌ）であるのに対して補正日射量Ｑｃが２５０（ｋｃａｌ）であることを示している。このように、日射量Ｑが０（ｋｃａｌ）〜４００（ｋｃａｌ）において、実際に検出された日射量Ｑよりも高い値の補正日射量Ｑｃが示されているのは、一般に人は、この範囲においては、実際に自らが受けた日射量よりも強い日射量を受けたように、すなわち実際の日射量よりも暖かく感じてしまうからである。

このため、車両用空調装置１０の動作が安定運転モードであるときには、線分Ａ−Ｄ、線分Ｄ−Ｂおよび線分Ｂ−Ｃで規定される特性線が採用される。これは、安定運転モード時には、既に車室内は乗員にとって快適な温度環境となっているにも拘わらず、日射量Ｑが急激に大きく変化することにより、例えば送風量や吹出し温度等が急激に変化すると乗員は違和感を覚えてしまうので、この急激な変化を緩和するためである。安定時に採用される特性線では、例えばトンネルの出入口のように、日射量Ｑが急激に大きく変化しても補正日射量Ｑｃの変化量は、日射量Ｑの変化量よりも少なくて済む。本実施例では、例えば、日射量Ｑが５００（ｋｃａｌ）から１５０（ｋｃａｌ）に減少しても、補正日射量Ｑｃは５００（ｋｃａｌ）から２５０（ｋｃａｌ）までしか減少せず、両日射量の減少分には、１００（ｋｃａｌ）の差が生じる。このため、例えば、送風量や吹出し温度が変化する度合いが減少することとなり、乗員が覚える違和感を緩和することができる。さらに、乗員は自らが受けている日射量Ｑを補正日射量Ｑｃとして体感するため、補正日射量Ｑｃに基づいて車室内の温度調整を行なうことにより、乗員が感じる快適さが損なわれることはない。

また、車両用空調装置１０の動作が過渡運転モードであるときには、線分Ａ−Ｃで規定される特性線が採用される。これは、過渡運転モード時には、例えば、送風量が多かったり、吹出し温度が車室内温度Ｔｉｎｃと大きく異なっていたりするので、日射量Ｑが急激に大きく変化することにより送風量や吹出し温度等が急激に変化しても、乗員は違和感を覚えることがないからである。

判定部３７には、温度設定部３０からの設定温度Ｔｐｔｃと、車室内温度センサ３１からの車室内温度Ｔｉｎｃと、日射量センサ３２からの日射量Ｑとが連続的に入力される（図２参照。）。判定部３７は、入力された設定温度Ｔｐｔｃから車室内温度Ｔｉｎｃを引いた温度差の履歴が増大傾向であるか減少傾向であるかを判別し、この判別結果に応じた温度範囲を選択し、設定温度Ｔｐｔｃから車室内温度Ｔｉｎｃを引いた温度差が選択された温度範囲内であるか否かを判別する。これにより、判定部３７は、車両用空調装置１０の動作が安定運転モードであるか過渡運転モードであるかを判定し、これの判定結果に応じた特性線を選択する。

読取部３８は、判定部３７により選択された特性線から日射量センサ３２により検出された日射量Ｑに対応する補正日射量Ｑｃを求め、この補正日射量Ｑｃに応じた信号をエアミックスドア制御部３４（図２参照。）に出力する。したがって、判定部３７と読取部３８とを有する演算回路３５および記憶部３６は、日射量補正手段としての機能を有する。

次に、車両用空調装置１０の自動調節時の演算回路３５による日射量Ｑの補正の工程を図４に示すフローチャートに沿って説明する。

演算回路３５の判定部３７は、モード判定のために、連続的に入力された設定温度Ｔｐｔｃから車室内温度Ｔｉｎｃを引いた温度差の履歴が増大傾向であるか減少傾向であるかを判別し、本実施例では、上記したようなモード切替条件となっているので、温度差履歴が増大傾向であるときには−３〜＋５（℃）の第一の温度範囲を選択し、温度差履歴が減少傾向であるときには−５〜＋３（℃）の第二の温度範囲を選択する。（ステップＳ１）

さらに判定部３７は、設定温度Ｔｐｔｃから車室内温度Ｔｉｎｃを引いた温度差が、選択された第一の温度範囲または第二の温度範囲の温度範囲内であるか否かを判別する。判定部３７は、判別結果が温度範囲内であるときには車両用空調装置１０の動作が安定運転モードであると判定し、これに応じた特性線を採用する。この場合はステップＳ３に進む。また、判定部３７は、判別結果が温度範囲内ではないときには車両用空調装置１０の動作が過渡運転モードあると判定し、これに応じた特性線を採用する。この場合はステップＳ４に進む。（ステップＳ２）

ステップＳ２で安定時と判別された場合には、読取部３８は、安定運転モード時に採用される特性線、線分Ａ−Ｄ、線分Ｄ−Ｂおよび線分Ｂ−Ｃから日射量センサ３２により検出された日射量Ｑに対応する補正日射量Ｑｃを求め、この補正日射量Ｑｃに対応した信号をエアミックスドア制御部３４（図２参照。）に入力する。（ステップＳ３）
ステップＳ２で過渡時と判別された場合には、読取部３８は、過渡運転モード時に採用される特性線、線分Ａ−Ｃから日射量センサ３２により検出された日射量Ｑに対応する補正日射量Ｑｃを求め、この補正日射量Ｑｃに対応した信号をエアミックスドア制御部３４（図２参照。）に入力する。（ステップＳ４）

上記したように、日射量センサ３２により検出された日射量Ｑは、演算回路３５により車両用空調装置１０の運転状況に応じて補正日射量Ｑｃに補正され、他のパラメータの全てを考慮した駆動信号により、エアミックスドア２１（図１参照。）が駆動され、霜取り用吹出口２３、ベンチレータ吹出口２４および足元吹出口２５からの吹出し温度が調節される。

本発明に係る車両用空調装置１０では、安定運転モードで動作しているときに、日射量センサ３２により検出される日射量Ｑが急激に大きく変化しても、日射量Ｑを補正した補正日射量Ｑｃを採用しているので、日射量Ｑの変化量に応じた吹出し温度の変化は緩和されている。

また、補正日射量Ｑｃは、乗員の体感に合わせて日射量Ｑが補正された値であるので、補正日射量Ｑｃに基づいて車室内の温度調整を行なうことにより、乗員が感じる快適さが損なわれることはない。

したがって、本発明によれば、安定運転モードで動作しているときに、車室内の温度調節を行なうパラメータの一つとしての日射量が急激に変化しても、乗員が感じる快適さを損なうことなく車室内の温度調節を行なうことができる車両用空調装置を提供できる。

なお、本実施例では、補正日射量Ｑｃをエアミックスドア２１の駆動制御に採用していたが、例えば送風用ファン１６の駆動制御に採用してもよく、上記した例に限定されるものではない。

また、補正日射量Ｑｃをパラメータの一つとして採用する際に、本実施例のように補正日射量Ｑｃを無段階的ではなく、例えば、一定の変化量毎の段階に区切り、その段階の切り替わりを補正日射量Ｑｃからのパラメータとしてもよい。この場合、日射量Ｑをそのまま採用したときには切り替わってしまうようなときであっても、補正日射量Ｑｃでは切り替わらなくすることができる。すなわち、図３のグラフにおいて、例えば、一つの段階としての一定の変化量を２００（ｋｃａｌ）としたときに、車両が並木道を走行しており木立により日射量Ｑが２００（ｋｃａｌ）から４００（ｋｃａｌ）の間で頻繁に変化していたとすると、日射量Ｑをそのまま採用した場合には切り替わってしまうが、補正日射量Ｑｃを採用した場合にはその変化量は２００（ｋｃａｌ）以下であるので切り替わる事はない。すると、日射量Ｑが頻繁に変化するような場合であっても、例えば、送風量や吹出し温度が変化することはなく、乗員が違和感を覚えることはない。

図３に示したマップデータは、日射量Ｑと補正日射量Ｑｃとの関係の一例であり、本実施例に限定されるものではない。

また、日射量Ｑとは比例していない補正日射量Ｑｃを表す特性線分は、安定運転モードのときに採用されていたが、過渡運転モードにも採用してもよい。

上記した実施例では、安定運転モードから過渡運転モードに切り替わる条件が５以上であり、過渡運転モードから安定運転モードに切り替わる条件が３以下であったが、この例に限定されるものではなく、適宜選択することができる。

本発明に係る車両用空調装置を概略的に示す模式図である。図１に示した車両用空調装置のための制御装置を示すブロック図である。日射量Ｑと補正日射量Ｑｃとの関係を表すマップデータの一例を示すグラフである。演算回路３５による日射量の補正の工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０車両用空調装置
３２（日射量検出手段としての）日射量センサ
３５演算回路
３６記憶部
３７判定部
３８読取部
Ｔｐｔｃ設定温度
Ｔｉｎｃ車室内温度
Ｑ日射量
Ｑｃ補正日射量

Claims

車室内の日射量をパラメータの一つとして前記車室内の温度が設定された温度に近づくように、前記車室内温度と前記設定温度との差が所定の値よりも小さい安定運転状況下でまたは前記差が前記所定の値よりも大きい過渡運転状況下で前記車室内温度を自動調整すべく動作する車両用空調装置であって、前記安定運転状況下では、前記車室内に設けられた日射量検出手段により検出された日射量を日射量補正手段により補正して得られた補正日射量が温度調整のための日射量パラメータとして採用され、
前記補正手段は、前記日射量検出手段により検出される前記日射量と該日射量に対応する前記補正日射量との関係が互いに異なる特性線分で示されるデータを格納する記憶部と、前記データに基づいて前記日射量検出手段により検出された前記日射量に対応する前記補正日射量を求める演算回路とを有し、
該演算回路は、前記設定温度と前記車室内温度との温度差履歴および前記設定温度と前記車室内温度との温度差とからいずれの前記特性線分を用いるかを判定する判定部と、該判定部の判定結果に基づいて前記データから前記補正日射量を求める読取部とを有し、
前記判定部は、前記温度差履歴が増大傾向であるか減少傾向であるかを判別し、この判別結果に応じた温度範囲を選択し、前記設定温度と前記車室内温度との温度差が選択された前記温度範囲内であるか否かを判別することで前記安定運転状況下であるか前記過渡運転状況下であるかを判定することを特徴とする車両用空調装置。