JP4848133B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス濃度に応じて車室内への外気導入を許可または禁止する車両用空調装置に関する。

従来より、排気ガス濃度が所定値以上のときに、車室内への外気の導入を禁止するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この公報記載の装置によれば、外気温度が低いときは外気温が高いときよりも早期に外気導入の禁止を解除して、外気導入を許可するようにしている。

特開２００３−２３７３５８号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、外気温が低くコンプレッサを作動できない条件であっても、排気ガス濃度が所定値以上になると外気導入を禁止するため、ウインドガラスの曇りが発生した場合に、それを早期に除去することができず、良好な視界を確保することが困難である。

本発明による車両用空調装置は、大気中の排気ガス濃度を検出するガス濃度検出手段と、空調用コンプレッサの作動停止時に、そのコンプレッサが作動可能状態にあるか否かを判定する判定手段と、判定手段によりコンプレッサが作動可能状態にあると判定された場合には、ガス濃度検出手段により検出された排気ガス濃度に応じて車室内への外気導入を許可または禁止し、判定手段によりコンプレッサが作動可能状態にないと判定された場合には、ガス濃度検出手段により検出された排気ガス濃度にかかわらず車室内への外気導入を許可する外気導入制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、外気導入を禁止してウインドガラスが曇った場合に、コンプレッサの作動により即座にその曇りを除去することができ、良好な視界を確保できる。

以下、図１〜図３を参照して本発明による車両用空調装置の実施の形態について説明する。
まず、空調ユニットの概略構成を説明する。図１に示すように空調ユニット４の入口部には車室内と連通する内気導入口４ａおよび車室外と連通する外気導入口４ｂが開口されている。内気導入口４ａと外気導入口４ｂは内外気切換ドア３により一方が開放、他方が閉鎖され、内外気切換ドア３の回動により吸込口モードが切り換わる。なお、各導入口４ａ，４ｂの一方のみを開放するのではなく、所定の割合（例えば２０％と８０％）で同時に開放することもできる。

ブロアモータ１の駆動によりブロアファン２が回転すると、吸込口モードに応じて空調ユニット４内に内気または外気が吸い込まれる。すなわち内気循環モード時には内気導入口４ａを介して内気が吸い込まれ、外気導入モード時には外気導入口４ｂを介して外気が吸い込まれる。吸い込まれた空気はエバポレータ５を通過して冷却され、エアミックスドア６の開度に応じてヒータコア７を通過して加熱または冷却空気のままヒータコア７をバイパスする。図ではエアミックスドア６の開度が最小であり、エバポレータ５を通過した空気の全量がヒータコア７をバイパスする。

ヒータコア７を通過した空気とバイパスした空気はヒータコア７の下流でエアミックスされた後、吹出口モードに応じてベント吹出口，フット吹出口，デフロスタ吹出口（いずれも不図示）などから吹き出される。例えばベントモード時にベント吹出口から乗員の上半身に向けて空調風が吹き出され、フットモード時にフット吹出口から乗員の足下に向けて空調風が吹き出され、デフロストモード時にデフロスタ吹出口からフロントガラスに向けて空調風が吹き出される。

本実施の形態に係る車両用空調装置は、吸込口モード，吹出口モード，ブロアファン２の吹出風量、エアミックスドア６の開度などを設定温度に応じて制御し、車室内温度を自動制御可能なオートエアコンに適用する。以下ではとくに吸込口制御について説明する。

図２は吸込口制御に係る車両用空調装置の構成を示すブロック図である。コントローラ１０には各種空調指令を入力するＳＷ群１１と、車室内温度を検出する内気温センサ１２と、外気温度を検出する外気温センサ１３と、日射量を検出する日射センサ１４と、エバポレータ５を通過した空気温度を検出する吸込温度センサ１５と、大気中のＣＯ，ＨＣを含む排気ガス濃度を検出するガスセンサ１６と、空調用コンプレッサを循環する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサ１７が接続される。

ＳＷ群１１は、コンプレッサのオンオフを指令するエアコンスイッチ，除湿運転を指令するデフスイッチ，内気循環モードを指令するＲＥＣスイッチ，外気導入モードを指令するＦＲＥスイッチ，設定温度を指令する温度調節ダイヤル等からなり、これらは車両のインストルメントパネルに設けられる操作盤に配設されている。コントローラ１０はＳＷ群１１およびセンサ１２〜１７からの入力信号に基づいて所定の処理を実行し、内外気切換ドア駆動用アクチュエータ２０に制御信号を出力して、吸込口モードを制御する。

コントローラ１０は、例えばデフスイッチがオンまたはＦＲＥスイッチがオンされると吸込口モードを外気導入モードに切り換え、ＲＥＣスイッチがオンされると内気循環モードに切り換える。デフスイッチ，ＲＥＣスイッチ，ＦＲＥスイッチがいずれもオフされた状態では以下のように吸込口モードを自動制御する。

図３は吸込口制御の処理を示すフローチャートである。このフローチャートはデフスイッチとＲＥＣスイッチとＦＲＥスイッチが全てオフするとスタートし、所定時間毎に繰り返される。まず、ステップ１でコンプレッサの稼働状態を判定する。コンプレッサはエアコンスイッチのオフによりオフ（作動停止）される。また、コンプレッサの高圧側冷媒圧力Ｐｄが、圧力異常の設定値である低圧設定値Ｐｄ１以下（Ｐｄ≦Ｐｄ１）、またはＰｄ１よりも大きな高圧設定値Ｐｄ２以上（Ｐｄ≧Ｐｄ２）になったとき、コンプレッサ保護機能が働き、コンプレッサはオフされる。

ステップ１でコンプレッサがオフ状態と判定されるとステップ２に進み、冷媒圧力センサ１７により検出された冷媒圧力Ｐｄの異常によりコンプレッサがオフしたのか否かを判定する。ステップ２が肯定されるとステップ７に進み、否定されるとステップ３に進む。ステップ７ではウインドの曇りを防止するため、内外気切換ドア駆動用アクチュエータ２０に制御信号を出力し、吸込口モードを外気導入モードに制御する。

ステップ３では、ガスセンサ１６の出力に応じた吸込口制御（吸込口自動制御）を許可するフラグがセットされているか否かを判定する。コンプレッサ停止時のウインドの曇りを防止する観点から工場出荷時には吸込口自動制御は不許可に設定されている。顧客から吸込口自動制御許可の要望があった場合には、ウインドが曇る可能性があることを説明した上で、販売会社等で吸込口自動制御の許可を設定する。この設定は、例えば販売会社の社員が所定のコマンドを入力して自己診断機能のプログラムを実行することにより行う。これにより顧客自身の操作により吸込口自動制御が許可されることを禁止し、誤って吸込口自動制御が実行されることを防止する。ステップ３でフラグ１（吸込口自動制御許可）と判定されるとステップ４に進み、フラグ０（吸込口自動制御不許可）と判定されるとステップ７に進む。

ステップ４では、外気温センサ１３により検出された外気温Ｔが予め定めた所定値Ｔａより低いか否かを判定する。所定値Ｔａはコンプレッサが作動可能な外気温であり、例えば−２℃〜０℃の範囲で設定される。ステップ４が肯定されるとステップ５に進み、否定されるとステップ７に進む。ステップ５ではガスセンサ１６の出力値Ｇが予め定めた所定値Ｇａより大きいか否かを判定する。これは排気ガス濃度が高いことにより車室内への外気導入を禁止すべきか否かの判定である。ステップ５が肯定されるとステップ６に進み、否定されるとステップ７に進む。ステップ６では車室内への排気ガスの流入を防ぐため、内外気切換ドア駆動用アクチュエータ２０に制御信号を出力し、吸込口モードを内気循環モードに切り換える。

一方、ステップ１でコンプレッサがオン状態と判定されるとステップ８に進み、目標エアミックスドア開度ＸＭに応じて吸込口モードを選択する。目標エアミックスドア開度ＸＭは日射センサ１４，外気温センサ１３，内気温センサ１２，吸込温度センサ１５，および設定温度ダイヤル１１からの信号に基づき周知の演算式により演算される。目標エアミックスドア開度ＸＭが予め定めた所定値以上のときは外気導入モードが選択され、所定値未満のときは内気循環モードが選択される。

ステップ９ではステップＳ８で選択された吸込口モードを判定する。外気導入モードと判定されるとステップ５に進み、ガスセンサ１６の出力に応じて吸込口モードを制御する。ステップＳ５で内気循環モードと判定されるとステップ６に進み、吸込口モードを内気循環モードに制御する。

本実施の形態の動作をまとめると次のようになる。コンプレッサがオン状態では、ウインドガラスが曇るおそれがないため、吸込口モードは目標エアミックスドア開度ＸＭおよびガスセンサ１６の出力に応じて制御される（ステップ９→ステップ５）。これに対し、コンプレッサがオフ状態において、吸込口自動制御が不許可に設定されると、ガスセンサ１６の出力に拘わらず吸込口モードは外気導入モードに制御される（ステップ３→ステップ７）。これにより車室内に外気が導入され、ウインドガラスの曇りを防止することができる。

一方、コンプレッサがオフ状態において、吸込口自動制御が許可に設定されると、冷媒圧力Ｐｄが正常でかつ外気温Ｔが所定値Ｔａ以上を条件として、ガスセンサ１６の出力に応じた吸込口自動制御が行われる。このとき、内気循環モードへの切換が許可され、ガスセンサ１６の出力値Ｇが所定値Ｇａより大きくなると、吸込口モードが内気循環モードに切り換えられる。これにより車室内への濃度の高い排気ガスの流入を防ぐことができる。

この場合、コンプレッサオフ状態で内気循環モードを継続すると、ウインドガラスに曇りが発生する。その場合にはエアコンスイッチ１１をオン操作することでコンプレッサが作動し、ウインドガラスの曇りを即座に除去することができ、良好な視界を確保することができる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）コンプレッサがオフ状態において、冷媒圧力Ｐｄが正常でかつ外気温Ｔが所定値Ｔａより大きいときに、ガスセンサ１６の出力に応じた内気循環モードへの切換を許可するようにした。これによりコンプレッサを即座に作動できる状況下でのみ、吸込口モードが内気循環モードに切り換えられる。そのため、ウインドガラスに曇りが発生した場合にコンプレッサを作動させることで即座に曇りを除去することができ、良好な視界を確保できる。なお、コンプレッサがオフ状態においては、冷媒圧力Ｐｄが異常となる可能性は少ないため、外気温Ｔに応じてコンプレッサが作動可能状態にあるか否かを判定することがとくに効果的である。

（２）コンプレッサがオフ状態でもガスセンサ１６の出力に応じた内気循環モードへの切換が可能であるので、コンプレッサの作動時間を短くすることができ、燃費が向上する。これに対し、コンプレッサがオン状態でのみガスセンサ１６の出力に応じた内気循環モードへの切換を許可する場合には、ウインドガラスの曇りが発生しない状況下（例えば外気温が高いとき）においても、コンプレッサをオン状態とする必要があり、必要以上にコンプレッサの作動時間が長くなり、燃費が悪化する。
（３）初期状態では吸込口自動制御を不許可に設定して、コンプレッサオフ時の内気循環モードへの切換を禁止するようにしたので、ウインドガラスの曇りを防止することができ、空調操作に不慣れな初心者にとって扱いやすい。また、顧客の要望に応じて吸込自動制御を許可に設定するので、コンプレッサオフ時に濃度の高い排気ガスの車室内への流入を防ぐことができる。
（４）販売会社等の社員がコマンド入力して吸込口自動制御を許可するようにしたので、ドライバ自身の操作による自動制御の設定変更が禁止され、誤って吸込口自動制御が許可されてウインドガラスの曇りが発生することを防止できる。

なお、上記実施の形態では、吸込口モードを外気導入モードと内気循環モードの２段階に切り換えるようにしたが、さらに所定割合（例えば２０％）の外気を導入する内外気導入モードに切換可能としてもよい。この場合も、コンプレッサがオフ状態で外気温Ｔが所定値Ｔａより大きいときにガスセンサ１６の出力に応じた内気循環モードへの切換を許可すればよい。ガスセンサ１６の出力値Ｇが所定値Ｇａより大きいときに外気導入モードから内気循環モードに切り換えるようにしたが、内外気導入モードを有する車両においては、例えば所定値Ｇａ１より大きいときに外気導入モードから内外気導入モードへ切り換え、所定値Ｇａ２（＞Ｇａ１）より大きいときに内気循環モードに切り換えるようにしてもよい。

ガスセンサ１６により大気中の排気ガス濃度Ｇを検出するようにしたが、ガス濃度検出手段はいかなるものでもよい。外気温検出手段としての外気温センサ１３により検出された外気温Ｔが所定値Ｔａより大きいか否かを判定することで、コンプレッサが作動可能状態にあるか否かを判定したが、判定手段の構成はこれに限らない。内外気切換ドア３の切換により空調ユニット４を介した車室内への外気導入を禁止または許可するようにしたが、空調ユニット４を介さずに車室内への外気導入を禁止または許可するようにしてもよい。すなわち、排気ガス濃度Ｇが所定値Ｇａ以上のときにコンプレッサが作動可能状態にあると判定された場合は車室内への外気導入を禁止し、コンプレッサが作動可能状態にないと判定された場合は車室内への外気導入を許可するのであれば、外気導入制御手段としてのコントローラ１０や内外気切換ドア３の構成は上述したものに限らない。販売会社等において吸込口自動制御の設定変更を行うようにしたが、設定手段はこれに限らず、ユーザー自身による吸込口自動制御の許可／不許可の設定変更を可能としてもよい。

すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の車両用空調装置に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の空調ユニットの概略構成を示す図。 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の吸込口制御に係る構成を示すブロック図。 図２のコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート。

符号の説明

３ 内外気切換ドア
１０ コントローラ
１３ 外気温センサ
１６ ガスセンサ
２０ 内外気切換ドア駆動用アクチュエータ

Claims (3)

1. 大気中の排気ガス濃度を検出するガス濃度検出手段と、
   空調用コンプレッサの作動停止時に、そのコンプレッサが作動可能状態にあるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によりコンプレッサが作動可能状態にあると判定された場合には、前記ガス濃度検出手段により検出された排気ガス濃度に応じて車室内への外気導入を許可または禁止し、前記判定手段によりコンプレッサが作動可能状態にないと判定された場合には、前記ガス濃度検出手段により検出された排気ガス濃度にかかわらず車室内への外気導入を許可する外気導入制御手段とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
   
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   排気ガス濃度に応じた内外気の吸込口自動制御の許可／不許可をあらかじめ設定する設定手段を備え、
   前記外気導入制御手段は、前記設定手段により吸込口自動制御の不許可が設定されている場合には、前記ガス濃度検出手段により検出された排気ガス濃度にかかわらず車室内への外気導入を許可することを特徴とする車両用空調装置。
   
3. 請求項１または２に記載の車両用空調装置において、
   前記判定手段は、外気温を検出する外気温検出手段を有し、検出された外気温に応じてコンプレッサが作動可能状態にあるか否かを判定することを特徴とする車両用空調装置。
   

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