JPH0487830A - 電子冷凍装置を用いた車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、特にゾーン空調システムにおける独立的な
温度制御に適している電子冷凍装置を用いた車両用空調
装置に関する。

［従来の技術］ 車両用の空調装置において、車室内の空気温度を快適な
状態に維持するために、複数設定される空調空気の吹出
し口の温度を自在に制御するシステムが提案されていネ
。例えば、熱交換器をユニットあるいは吹出し口に複数
配置して構成したもの、さらに特公昭５９−１６０４号
公報、実開昭５６−１０３３１１号公報で知られるよう
に、通風通路を各吹出し口にバイパスさせ、温度調節さ
れた空気を送風する構造等が提案されている。

しかし、この様に構成される空調ユニットでは、部品点
数が必然的に増加し、ユニット構成が複雑化する。また
通風系が複雑な構成となるものであるため、高圧損によ
って騒音が増大する要因が存在する。そして、ユニット
内の風回りが必然的に悪くなり、風量ざらにダンパ位置
によって温度制御性能が悪化するようになる。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたちので、特に
構成を複雑化すること無く、また温度制御性能が効果的
に向上されるようにした電子冷凍装置を用いた車両用空
調装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る車両用空調装置は、例えば上部に設定さ
れる第１の吹出し口と、下部に設定される第２の吹出し
口とを有し、これら第１および第２の吹出し口に温度調
節機構によって温度設定された空気を送るようにしてい
るものであって、前記第１および第２の吹出し口それぞ
れに連通ずる空気ダクトの間に電子冷凍装置を設置する
ように構成し、この電子冷凍装置は最大冷房の設定で前
記第１の吹出し口の吹出し温度が目標冷房温度に達しな
い状態で、前記電子冷凍装置に前記第１の吹出し口から
の吹出し空気を冷却する電圧を印加設定する第１の制御
手段、および最大暖房の設定で前記第２の吹出し口の吹
出し温度が目標暖房温度に達しない状態で、前記電子冷
凍装置に前記第２の吹出し口からの吹出し空気を加熱す
る電圧を印加設定する第２の制御手段を備えた冷凍制御
手段を備えている。

［作用］ この様に構成される車両用空調装置にあっては、例えば
最大冷房の状態において冷房能力が不足するような状態
のときは、冷房空気を吹出す第１の吹出し口から吹出さ
れる空気が、電子冷凍装置によってさらに冷却されて車
室内に吹出される。また最大暖房状態において、下部の
第２の吹出し口から吹出される空気の温度が目標温度に
対して低い場合には、この第２の吹出し口から吹出され
る空気が、前記電子冷凍装置の発熱作用によって暖めら
れて車室内に吹出されるようになる。したがって、簡単
な構成のもとに、ゾーン空調システムにおいて、第１お
よび第２の吹出し口からの吹出し空気の独立的な温度制
御が効果的に実行され、乗員の快適感がより効果的に向
上される。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は車両に搭載される空調システムの構成を示すも
ので、内外外気切替ダンパ１１を介してプロワファン１
２によって外気あるいは内気が取り込まれる。プロワフ
ァン１２によって空気通路１３に送り込まれた空気は、
エバポレータ１４に導かれる。このエバポレータ１４は
、図では詳細に示されていない冷媒圧縮機を含む冷凍サ
イクルに設定されており、このエバポレータ１４から冷
却された空気が出力されるもので、このエバポレータ１
４における冷却能力は、冷媒回路の冷媒圧縮機等の制御
によって決定される。

空気通路のエバポレータ１４の出口側には、この通路１
３の一部を塞ぐようにしてヒータ１５が設定されている
。このヒータ１５には、例えば車両用エンジンの冷却水
が循環され、この冷却水の熱によって通過する空気を加
熱する。すなわち、エバポレータ１４を通過した空気の
一部は、このヒータ１５を通過し加熱されて下流側に送
られるものであり、またこのヒータ１５部外の部分を通
過した冷却空気も下流側に送られるようになる。

ここで、ヒータ１５部に位置してエアミックス（Ａ／Ｍ
）ダンパ１Ｂが設けられる。このＡ／Ｍダンパ１６は、
ヒータ１５の面を覆う状態から、ヒータ１５部分以外の
部分の空気通路を封する位置まで回動制御されるもので
、ヒータ１５を通過した加熱された空気と、このヒータ
１５を通過しない冷却空気との混合割合を制御する。す
なわち、冷却空気と加熱空気との混合割合によって、出
力空気の温度調節が行われるもので、このＡ／Ｍダンパ
１６は温度調節機構を構成するようになる。

このＡ／Ｍダンパ１６によって温度調節された空気は、
例えば車室内の前方の上部に位置して設定される第１の
吹出し口（ＶＥＮＴ）　１７、さらに下部に設定される
第２の吹出し口（ＨＥＡＴ）　１８およびデフロスタ（
ＤＥＦ）用の吹出し口１９に連通される第１のダクト２
０および第２のダクト２１にそれぞれ送られる。ここで
、第１の吹出し口１７に連通ずる第１のダクト２０の入
り目部分には、吹出しダンパ２２が設けられ、さらに第
２のダクト２１の吹出し口１８および１９には、それぞ
れＨＥＡＴダンパ２３、ＤＥＰダンパ２４が設けられて
いる。

そして、第１のダクト２０と第２のダクト２１との境界
の壁部分には、それぞれ放熱および吸熱用のフィンを第
１および第２のにダクト２０および２１に露出させた電
子冷凍装置２５が設置される。この電子冷凍装置２５は
、詳細は図示していないがペルチェ素子によって構成さ
れ、この素子に対する電圧の印加方向によって第１のダ
クト２０を流れる空気から吸熱し、第２のダクト２１を
流れる空気を加熱するようになる。

電子冷凍装置２５に印加される電圧は、例えば可変抵抗
器等を含む電圧設定回路２６で設定されるもので、この
電圧設定回路２Ｂは、例えばマイクロコンピュータによ
って構成される制御回路２７により制御される。この制
御回路２７には、エバポレータ１４の空気出口部分に設
定した温度センサ２８、第１および第２の吹出し口１７
および１８にそれぞれ設置した温度センサ２９および３
０からの温度検出信号が入力され、ダンパ１６．２２〜
２４をそれぞれ駆動するモータＭを制御し、さらにプロ
ワファン】２を駆動するモータを制御するようになる。

また、制御回路２７には、図示しない冷媒回路の制御を
伴う空調温度制御を行うもので、外気温度（Ｔ　ａ＠）
センサ３１、車室内温度（Ｔｒ　）センサ３２、日射ｆ
；ｋ　（Ｓ　Ｔ　）センサ３３等からの温度測定データ
、さらに温度設定器３４からの設定温度（Ｔｓｅｔ）情
報が供給されている。

すなわち、プロワファン１２によって切替えダンパ１１
によって選択された車室内若しくは外部の空気が取り込
まれ、エバポレータ１４で冷却する。この冷却空気はヒ
ータ１５によって再加熱され、Ａ／Ｍダンパ１６の開度
によって下流側に送られる空気温度が制御される。電子
冷凍装置２５は、第１の吹出し口１７の上流側に設置さ
れているもので、第１の吹出し口１７から吹出される空
気から吸熱する作用をするようになる。

第２図は制御回路２７の制御動作の流れを示しているも
ので、まずステップ１０１で各センサからの信号、具体
的には外気温度Ｔａｍ、室内温度Ｔｒ。

日射Ｉｎ　Ｓ　Ｔ　、設定温度Ｔｓｅｔ、第１の吹出し
口（ＶＥＮＴ）　１７の吹出し温度Ｔａ−ｖ、第２の吹
出し口（ＨＥＡＴ）１８の吹出し温度Ｔ　ａ−ｈをそれ
ぞれ入力する。

次にステップ１０２において、ステップ１０１で入力さ
れた各センサからの入力信号に基づいて、図に示した式
によって、基準必要吹出し温度Ｔａｏを演算する。ここ
でＫ　Ｓｅｔ％に？、Ｋａｇは、それぞれＴＳｅｔ　Ｓ
Ｔｒ　％　Ｔａｇに対する定数である。そして、ステッ
プ１０３で、この空調装置が自動モードであるか否かを
判定し、自動モードであると判定されたならばステップ
１０４に進む。

ステップ１０４ではこの図で示したパターンにしたがっ
て、必要吹出し温度Ｔａｏに対応して、吹出し口および
ブロワ１２の駆動電圧レベルが選択される。ここで、Ｂ
／Ｌは第１の吹出し口（ＶＥＮＴ）１７と第２の吹出し
口（ＨＥＡＴ）　Ｉ　８が同時に吹出すパイレベルモー
ドを示している。

この様に自動モードあるいはマニュアルモードで吹出し
口、風量が決定されたならば、次のステツブ１０５に進
む。このステップ１０５では基準必要吹出し温度Ｔａｏ
に基づいて、ＶＥＮＴ　（第１の吹出し口１７）必要吹
出し温度Ｔ　ａｏ−ｖと、ＨＥＡＴ　（第２の吹出し口
１８）必要吹出し温度Ｔ　ａｏ−ｈが計算される。

そして、ステップ１０６で温度制御か実行されるように
なる。

第３図はこの温度制御の流れを示すもので、まずステッ
プ２０１で吹出しロモードがＶＥＮＴモードであるか否
かを判定する。ここでＶＥＮＴモードと判定されたなら
ばステップ２０２に進み、空調制御のためのＡ／Ｍダン
パ１６の開度ＳＷＩを演算する。ここでＴｅはエバポレ
ータ１４の出口温度、Ｔνはヒータ１５に供給される冷
却水温である。

次のステップ２０３では、Ａ／Ｍダンパ１６の位置がマ
ックスクール（Ｍａｘ　−Ｃｏｏｌ）であるか否か、す
なわちヒータ１５の空気通路を全閉の状態にしているか
否かを判定し、Ｍａｘ　−Ｃｏｏｌと判定されたならば
ステップ２０４に進んで、第１の吹出し口１７の必要吹
出し温度Ｔ　ａｏ−ｖと、実際の温度センサ２９によっ
て測定された吹出し温度Ｔ　ａ−ｖとの温度偏差ΔＴ１
を計算する。次のステップ２０５ではこの計算された偏
差ΔＴ１が「０」より小さいか否か、すなわち実際の吹
出し温度が必要吹出し温度より高いか否かを判定し、実
際の吹出し温度Ｔ　ａ−ｖが高いと判定されたならばス
テップ２０６に進む。

ここで、“ΔＴｌ＜０”とは、空調能力が不足していて
、吹出し口１７の吹出し温度Ｔ　ａ−ｖが目標温度まで
低下されていない状態を意味する。したがってステップ
２０６では空調制御の能力不足を電子冷凍装置２５で補
うため、電子冷凍装置２５に対して電力Ｗ１を供給する
。この電子冷凍装置２５に対する供給電力Ｗ１は、温度
偏差ΔＴ１に比例するように予め決められている。

この場合、電子冷凍装置２５の第１の吹出し口１７のＶ
ＥＮＴ側に設定されるフィンは吸熱ＱＣで制御される。

この様に電子冷凍装置２５に対する供給電力Ｗ１が決定
されると、ステップ２０７に進んでこの供給電力Ｗ１が
予め設定された限界供給電力Ｗｌｉｍｊｔと比較される
。そして、供給電力Ｗ１が限界供給電力Ｗｌｉｍｉｔよ
り大きいと判定されたときには、ステップ２０８に進ん
で電子冷凍装置２５の供給電力をＷｉｔ■ｒｔに制御す
る。

以上のようにしてＶＥＮＴモード時における温度制御が
実行される。

次にステップ２０１でＶＥＮＴモードではないと判定さ
れたときは、ステップ２０９に進む。このステップ２０
９ではステップ２０２と同様に空調制御に必要なＡ／Ｍ
ダンパ１６の開度ＳＷ２が計算されるもので次のステッ
プ２１０では吹出し口がＢ／Ｌ（／くイレベル）モード
であるか否かを判定する。このステップ２１０でＢ／Ｌ
モード以外、すなわち）ＩＥＡＴあるいはＤＥＦモード
であると判定されたときは、ステップ２’ＬＬに進む。

ステップ２１１では最大暖房（Ｍａｘ−ＨＥＡＴ）であ
るか否かを判定し、Ｍａｘ−ＨＥＡＴと判定されたとき
はステップ２１２に進んで、ＨＥＡＴモード時の必要吹
出し温度Ｔ　ａｏ−ｈと実際のＩＩ　Ｆ　Ａ　Ｔ吹出し
温度Ｔ　ａ−ｈとの温度偏差ΔＴ２を計算する。この温
度偏差ΔＴ２が求められたならば、次のステップ２１３
でこの温度偏差ΔＴ２が「０」より大きいか否かを判定
する。

このステップ２１３て“ΔＴ２〉０”、すなわちこの空
調装置の暖房能力が不足していると判定されたときは、
ステップ２１４に進んで電子冷凍装置２５に対して電力
が供給される。この場合、電子冷凍装置２５は第２のダ
クト２１側で発熱の状態に設定される。

ここで、電子冷凍装置２５に対する供給電力Ｗ２は、温
度偏差ΔＴ２に比例するように設定されるものであり、
ＶＥＮＴ側の第１のダクト２０側は吸熱側に設定され、
吸熱Ｑｃによって制御される。この様に電子冷凍装置２
５に対する供給電力Ｗ２が決定されると次のステップ２
１５に進み、この電力Ｗ２が限界供給電力Ｗｌｉｓｉｔ
より大きいか否かを判定する。このステップ２１５で“
Ｗ２　＞Ｗｌｉａｌｔ”と判定されたならば、ステップ
２１６に進んで供給電力Ｗ２が限界供給電力Ｗｌｊ履１
ｔで制御されるようにする。

ステップ２１０で吹出し口がＢ／Ｌモードと判定された
ときは、ステップ２１７に進む。このステッブ２１７で
はＶＥＮＴ必要吹出し温度Ｔ　ａｏ−ｖと、実際のＶＥ
ＮＴ吹出し温度Ｔ　ａ−ｖとの温度偏差ΔＴ３を計算す
る。ステップ２１８ではこの温度偏差ΔＴ３と「０」と
の比較を行い、“ΔＴ３〉０“、すなわち“Ｔ　ａｏ−
ｖ＞　Ｔ　ａ−ｖ　　と判定され、さらに加熱が必要と
判定されたときは、ステップ２１９に進んで電子冷凍装
置２５に対する供給電力Ｗ３を求め、この電力Ｗ３を電
子冷凍装！２５に供給する。この電力Ｗ３は温度偏差Δ
Ｔ３に比例して決定されるもので、この状態のときはＶ
ＥＮＴ側は発熱側Ｑｈとされ、ＶＥＮＴ側の第１のダク
ト２０側に流れる空気を加熱するようになる。このため
、第２のダクト２１側は吸熱側となり、したがってこの
ままではステップ２０９で決定したＡ／Ｍダンパ１６の
開度ＳＷ２の状態では、第２のダクト２１側に送られる
空気は、吸熱量００分だけ冷却され、必要な温度の吹出
し空気が得られなくなる。

このためステップ２２０でＡ／Ｍダンパ１Ｂの開度を加
熱側に補正するように制御する。すなわち、修正Ａ／Ｍ
ダンパ６の開度ＳＷ３を、初期のＡ／Ｍダンパ開度ＳＷ
２から、予め設定された供給電力Ｗ３に比例して暖房側
に補正し、吸熱ｊｌ　Ｑ　ｃ分だけ加熱されるようにし
て、必要な温度の風が得られるようにする。

ステップ２１８において“ΔＴ３く０“、すなわち“Ｔ
　ａｏ−Ｖ＜　Ｔ　ａ−ｖ　　と判定されて冷却する必
要があると認定されたときは、ステップ２２１に進む。

このステップ２２１ではステップ２１９と同様に温度偏
差ΔＴ３に比例して電子冷凍装置２５に対する供給電力
Ｗ４が決定される。ただし、この場合にはＶＥＮＴ側の
第１のダクト２０側は吸熱側Ｑｃで制御され、第１の吹
出し口１７から吹出される空気を冷却する。

このＶＥＮＴ側が吸熱されると、第２のダクト２１に対
応する暖房ユニット側は発熱側Ｑｈとなる。このため、
この状態ではステップ２０９で決定されたＡ／Ｍダンパ
１６の開度ＳＷ２のままでは、第２のダクト２１からＨ
ＥＡＴまたはＤＥＦの吹出し口１８．１９から吹出され
る風は発熱量Ｑｈ分だけ加熱されていて、必要温度が設
定されない。このためステップ２２２てはＡ／Ｍダンパ
１６の開度を冷却側に補正するように制御する。すなわ
ち、修正Ａ／Ｍダンパ開度ＳＷ４を、初期Ａ／Ｍダンパ
開度ＳＷ２から、電子冷凍装置２５に対する供給電力Ｗ
４に比例して、予め設定した量だけ冷房側に補正する。

その結果、発熱ｊｉｔ　Ｑ　ｈの分だけ冷却されて、必
要な温度の吹出し空気が設定される。

ステップ２１８で温度偏差ΔＴ３が零、すなわち“Ｔ　
ａｏ−ｖ　−Ｔ　ａ−ｖ　　と判定されたときは、ステ
ップ２２３に進む。このステップ２２３では電子冷凍装
置２５に対して電力が供給されているか否かを判定し、
電力が供給されていると判定されたときには、ステップ
２２４でその電力の供給状態が維持されるように制御す
る。

以上のような手順にしたがい、ＶＥＮＴモードの空調装
置の冷却能力か不足しているときには、電子冷凍装置２
５を吸熱側に設定して、冷房能力を向上させる。またＨ
ＥＡＴモードの暖房能力が不足しているときには、電子
冷凍装置２５を発熱側に設定して暖房能力を向上させて
いるものであり、さらにＢ／Ｌモードの状態では、ＶＥ
ＮＴ側の吹出し口１７の吹出し温度に応じて、電子冷凍
装置２５が吸熱若しくは発熱に制御され、この制御に伴
ってＨＥＡＴ側の吹出し口１８の吹出し温度の変化を、
Ａ／Ｍダンパ１６の開度を補正することによって、ＶＥ
ＮＴおよびＨＥＡＴの吹出し口１７および１８で、その
吹出し温度が適性に制御されるようになる。

この実施例では電子冷凍装置２５をＶＥＮＴ側の第１の
吹出し口１７に対応して設置した。しかし、この電子冷
凍装置は１個のみではなく複数個用い、他の場所にも設
置することができる。

第４図は他の実施例を示すもので、第１の吹出し口１７
の位置に対応して電子冷凍装置２５を設置すると共に、
さらにＨＥＡＴの第２の吹出し口１８、およびＤＥＰの
吹出し口１９に対して、それぞれ電子冷凍装置２５１お
よび２５２を設置している。この電子冷凍装置２５１お
よび２５２には、それぞれ電圧設定回路２６１および２
６２から電力が供給制御されるようにするものであり、
ＤＥＦ吹出し口１９にはさらに温度センサ４０が組み込
まれている。その龍笛１図と同−構成部分は同一符号を
付してその説明を省略する。

この様に構成される装置において、第１図で示した実施
例の制御例と同様に、各吹出し口の必要吹出し温度と実
際の吹出し温度との温度偏差に基づいて、各電子冷凍装
置２５．２５１．２５２に対する供給電力が制御される
。

尚、）ＩＥＡＴおよびＤＥＰの吹出し口の一部は外部と
連通しているものであり、不要な空気は外部に放出され
る。また吹出し口は車室内の前席部分に限らず、後席部
分に設けるようにしてもよく、さらに前後、左右独立で
温度制御できるようにした空調ユニットとしてもよい。

この場合、第４図で示した実施例に加えて、各吹出し口
専用の電子冷凍装置を設置して、各吹出し日単位で温度
制御すればよい。

これまでの実施例では、通常の空調装置のユニットに対
して電子冷凍装置を組み合わせ構成したものであるが、
主体となるクーラおよびヒータ部に代わって電子冷凍装
置を設置した構成としてもよい。さらに電子冷凍装置の
能力制御は、可変抵抗器を用いるような構成として示し
たが、これは例えばオルタネータのトランスを可変制御
することによって能力制御する構成としてもよいもので
あり、また複数個のバッテリ電源を切換え制御すること
によって、電子冷凍装置に供給される電力を制御する構
成としてもよい。

また、従来から知られている冷風をバイパスする構造を
採用し、ヒータユニットの上流からバイパスダクトを通
って冷風がＶＥＮＴ吹出し口に導入され、ＶＥＮＴ吹出
しダンパから取り入れられた空気と混合された位置に電
子冷凍装置を設置し、ＶＥＮＴダクトの空気を冷却して
温度調節すると共に、ＨＥＡＴダクト側へ放熱するよう
にした構成としてもよい。

さらに冷風バイパスダクトとＨＥ　Ａ　Ｔダクトとの間
に電子冷凍装置を設置し、冷風バイパスの温度を低下さ
せるようにしてもよい。

尚、これらの変型例においても、電子冷凍装置によって
ＨＥＡＴダクトに放出される熱を解消するために、ヒー
タユニットの加熱量は減少させるように制御する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る車両用の空調装置によれば
、電子冷凍装置を効果的に応用して、圧力損等を生ずる
ことなく、温度制御性能に優れたものとすることができ
、急速冷暖房制御に対しても大きな効果を発揮する。

（ＨＥＡＴ）　、１９・・・ＤＥＦ吹出し口、２０・・
・第１のダクト、２１・・・第２のダクト、２２〜２４
・・・吹出しロダンパ、２５．２５１．２５２・・・電
子冷凍装置、２７・・・制御回路、２８〜３０・・・温
度センサ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る電子冷凍装置を用い
た車両用空調装置を説明する構成図、第２図はこの空調
装置の制御回路の動作を説明するフローチ・ヤード、第
３図は上記制御回路における特に温度制御の動作の流れ
を説明するフローチャート、第４図はこの温度制御の他
の例を説明するフローチャートである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車室内に供給されるべき空気の温度を制御する温
   度調節機構と、 この温度調節機構で温度調節された空気を車室内に送出
   する第１および第２の吹出し口と、この第１および第２
   の吹出し口にそれぞれ連通する空気ダクトの間に設置さ
   れた電子冷凍装置と、 最大冷房の設定で前記第１の吹出し口の吹出し温度が目
   標冷房温度に達しない状態で、前記電子冷凍装置に前記
   第１の吹出し口からの吹出し空気を冷却する電圧を印加
   設定する第１の制御手段、および最大暖房の設定で前記
   第２の吹出し口の吹出し温度が目標暖房温度に達しない
   状態で、前記電子冷凍装置に前記第２の吹出し口からの
   吹出し空気を加熱する電圧を印加設定する第２の制御手
   段を備えた冷凍制御手段と、 を具備したことを特徴とする電子冷凍装置を備えた車両
   用空調装置。
2. （２）前記第１および第２の吹出し口を同時に使用する
   ときに、前記第１の吹出し口からの吹出し温度が目標温
   度より低い状態で前記電子冷凍装置を発熱動作させ、前
   記温度調節機構を加熱側に制御する手段、および前記第
   １の吹出し口からの吹出し温度が目標温度より高い状態
   で前記電子冷凍装置を吸熱動作させ、前記温度調節機構
   を冷却側に制御する手段を具備した請求項１の電子冷凍
   装置を備えた車両用空調装置。