JPH06127262A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ユニット構造を複雑化することなく，かつ安
定して温度ゆらぎ制御を行うことを可能とする。 【構成】 車両用空調装置は，上部吹出口２６と圧縮機
１０と蒸発器出口温度センサ３６と外気温センサ３３と
制御回路３０とを有する。制御回路３０は，外気温セン
サ３３の検出温度が高いときには，圧縮機１０における
ＯＮ−ＯＦＦ温度幅を小さくするように，圧縮機１０の
ＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。また，外気温センサ３３の検
出温度が低い時には，圧縮機１０におけるＯＮ−ＯＦＦ
温度幅を大きくするように，圧縮機１０のＯＮ−ＯＦＦ
制御を行う。このように，圧縮機自体によって生ずる温
度変動を効果的に利用して温度ゆらぎ制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，車両用空調装置，特
に，いわゆる温度ゆらぎ制御を行う車両用空調装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】従来より，車両用空調装置においては，車
室内に導入される空気を必要量冷却あるいは加熱するこ
とにより温度調節を行っている。この際，導入空気の冷
却は車両エンジンにて駆動される圧縮機を作動させるこ
とにより制御されており，冷房能力制御の方法として圧
縮機をＯＮ−ＯＦＦする方法が一般に用いられている。
しかしながら，圧縮機のＯＮ−ＯＦＦに連動して吹出温
度の変動が生じ，時として乗員が不快感を感じることが
ある。また，吹出温度は，予め設定した室内温度になる
と一定となって変化せず，乗員が快適感を喪失すること
がある。

【０００３】一方，家庭用の空調装置等においては，上
記のごとく一定温度に慣れて快適感が損なわれるのを防
止するため，吹出空気温度を周期的に変化させる，いわ
ゆる温度ゆらぎ制御が用いられている。しかし，外気温
度や日射量等の外乱変動の大きい車両環境下において
は，外乱変動の影響により十分にその効果を引き出すこ
とができない。そこで，上記不具合を解決する手段の一
つとして，冷風，温風のバイパス量をコントロールする
ようにした車両用空調装置が提案されている（特開平１
−２１２６１５号公報）。

【０００４】上記車両用空調装置は，図７に示すごと
く，通常の空気通路９３の外に，バイパス通路として暖
気通路９１と冷気通路９２とを設けている。これらの通
路９１，９２，９３は，ダクト９７に接続している。そ
して，暖気通路９１，冷気通路９２には，それぞれ流量
調整弁９１０，９２０を開閉可能に設け，温風，冷風の
バイパス量をコントロールするようにしている。これに
より，周期的に温度ゆらぎを与えるようにしている。な
お，図７において，９４は送風機，９５は蒸発器，９６
は加熱器，９７０はエアミックスダンパ，９８は温度制
御装置，９９は温度変動制御装置を示す。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，従来の車両用
空調装置においては，専用のバイパス通路及び空気流量
制御手段あるいは温調手段が別に必要となり，空調用ユ
ニットの構造が複雑化する。また，エアミックスダンパ
の空気温度が比較的安定している状態では，制御性良く
温度ゆらぎを行うことができる反面，圧縮機の頻繁なＯ
Ｎ−ＯＦＦにより吹出温度が変動している様な時には，
エアミックスダンパの開度の制御が難しくなる上に，吹
出温度が不規則に変化してしまう。その結果，却って乗
員に不快感を生じさせる場合がある。

【０００６】本発明は，かかる従来の問題点に鑑み，ユ
ニット構造を複雑化することなく，かつ安定して温度ゆ
らぎ制御を行うことができる，車両用空調装置を提供し
ようとするものである。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明は，車室内に着席した乗員の
前方に空調空気を吹き出す上部吹出口と，ダクト内にお
ける蒸発器への冷媒循環量を制御する圧縮機と，上記蒸
発器を通過した空調空気の温度を検出する空調温度検出
手段と，車室外の環境温度を検出する環境温度検出手段
と，上記空調温度検出手段及び環境温度検出手段の検出
温度に応じて圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う制御回路
とを有する車両用空調装置である。上記制御回路は，上
記環境温度検出手段の検出温度が高いときには，上記圧
縮機におけるＯＮ−ＯＦＦ温度幅を小さくし，一方上記
環境温度検出手段の検出温度が低いときには，上記圧縮
機におけるＯＮ−ＯＦＦ温度幅を大きくするように，圧
縮機のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。

【０００８】本発明において最も注目すべきことは，空
調装置の負荷となる環境温度に応じて，圧縮機のＯＮ−
ＯＦＦ温度幅を変化させるようにしたことにある。即
ち，本発明は，圧縮機自体によって生ずる温度変動を効
果的に利用することで温度ゆらぎ制御を行うものであ
り，従来の空調用ユニットをそのまま利用することがで
きるメリットがある。本発明において，上記ＯＮ−ＯＦ
Ｆ温度幅とは，圧縮機におけるＯＮ−ＯＦＦ温度のいわ
ゆるヒステリシス幅のことをいう。本発明は，温度変化
時間に応じて温度変化幅を可変とすれば，快適感の向上
が可能となる，という実験データに基づいている。

【０００９】この点について，図６を用いて説明する。
同図は，温度ゆらぎによる乗員の快適感領域を実験的に
求めたものである。ここで横軸は乗員頭部近傍の温度変
化時間，縦軸は乗員頭部近傍の温度変化幅を表してい
る。同図より，温度変化時間と温度変化幅との間に，あ
る特定の関係が存在することを見出した。即ち，温度変
化時間を大きくして，ゆっくり温度変化させればさせる
ほど，温度変化幅を大きくしても快適感が損なわれず，
また快適感領域も広がっていることが分かる。例えば，
温度変化時間が２０ｓｅｃの時には，快適温度変化幅が
±１．５〜２．５℃（差が１℃）であるのに対し，温度
変化時間が５０ｓｅｃの時には，温度変化幅が±２〜４
℃（差が２℃）になっている。

【００１０】したがって，従来空調の様に一定温度制御
（温度変化幅が殆どない）に対し，温度変化時間に応じ
て温度変化幅を可変とすれば，従来より快適感の向上が
可能となることが分かる。これまで圧縮機のＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御では，ＯＮ，ＯＦＦ温度のヒステリシス幅が固定
されているため，温度変化時間によらず温度変化幅はほ
ぼ一定の範囲内で変動を繰り返していた。そこで本発明
では，温度変化時間に応じてＯＮ，ＯＦＦ温度のヒステ
リシス幅を変化させ，吹出温度の変化幅を可変としてい
る。本発明は，これにより，温度ゆらぎを行い，快適感
の向上を図るものである。また，これと同時に，圧縮機
ＯＮ−ＯＦＦ頻度を低減することで，ＯＮ−ＯＦＦに伴
うショックの低減および省動力化も可能としている。

【００１１】

【作用及び効果】本発明においては，環境温度検出手段
により，車室外の環境温度を検出し，その検出温度を制
御回路へ出力する。制御回路は，上記出力信号を受け
て，圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。即ち，環境温度
検出手段の検出温度が高いときには，空調負荷が大きく
なる。そのため，吹出温度変化時間が早くなる。そこ
で，圧縮機におけるＯＮ−ＯＦＦ温度幅を小さくする。
これにより，吹出温度変化幅が小さくなる。

【００１２】一方，環境温度検出手段の検出温度が低い
ときには，空調負荷が小さくなる。そのため，吹出温度
変化時間が遅くなる。そこで，圧縮機におけるＯＮ−Ｏ
ＦＦ温度幅を大きくする。これにより，吹出温度変化幅
が大きくなる。このようにして，圧縮機自体によって生
ずる温度変動を効果的に利用して，温度ゆらぎ制御を行
う。そのため，温度ゆらぎ制御を容易に行うことが可能
となる。また，従来のようなバイパス通路や空気流量制
御手段が不要となる。それ故，本発明によれば，ユニッ
ト構造を複雑化することなく，かつ安定して温度ゆらぎ
制御を行うことができる，車両用空調装置を提供するこ
とが可能となる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例にかかる車両用空調装置につ
き，図１〜図４を用いて説明する。本例装置は，図１に
示すごとく，車室内に着席した乗員の前方に空調空気を
吹き出す上部吹出口２６と，ダクト２内における蒸発器
５への冷媒循環量を制御する圧縮機１０とを有する。ま
た，蒸発器５を通過した空調空気の温度を検出する空調
温度検出手段としての蒸発器出口温度センサ３６と，車
室外の環境温度を検出する環境温度検出手段としての外
気温センサ３３と，上記蒸発器出口温度センサ３６及び
外気温センサ３３の検出温度に応じて圧縮機１０のＯＮ
−ＯＦＦ制御を行う制御回路３０とを有する。該制御回
路３０は，上記外気温センサ３３の検出温度が高いとき
には，圧縮機１０におけるＯＮ−ＯＦＦ温度幅を小さく
し，一方外気温センサ３３の検出温度が低いときには，
圧縮機１０におけるＯＮ−ＯＦＦ温度幅を大きくするよ
うに，圧縮機１０のＯＮ−ＯＦＦ制御を行うように構成
してある。

【００１４】また，本例装置は，車室内へ空調空気を導
くダクト２と，そのダクト２内で車室内に向かう空気流
を発生させる送風機３とを有しており，冷風と温風とを
混合して車室内に吐出するエアミックス式の空調装置で
ある。ダクト２は，送風機３を収容するブロワユニット
２０１と，冷凍サイクル４の蒸発器５を収容するクーリ
ングユニット２０２と，エンジン冷却水（温水）を熱源
としたヒータコア６を収容するヒータユニット２０３と
より構成されている。ブロワユニット２０１には，車室
内と通じて車室内空気を循環させるための内気導入口７
１と，車室外空気を取り入れるための外気導入口７２と
が形成されている。内気導入口７１および外気導入口７
２のいずれか一方は，内外気切替ダンパ７３によって閉
塞される。上記冷凍サイクル４は，圧縮機１０と凝縮器
１１とレシーバ１２と膨張弁１３と蒸発器５とよりな
る。

【００１５】ヒータコア６が配設されたヒータユニット
２０３内には，ヒータコア６をバイパスするバイパス通
路１５が形成され，エアミックスダンパ１６によって，
ヒータコア６を通過する空気量とバイパス通路１５を通
過する空気量との調節が行われる。ヒータユニット２０
３の下流端には，ベンチレーションダンパ１７，デフロ
スタダンパ１８，およびヒータダンパ１９によってそれ
ぞれ開閉される，第１開口部２０，第２開口部２１，お
よび第３開口部２２が形成されている。これらの各開口
部２０，２１，２２は，ベンチレーションダクト２３，
デフロスタダクト２４，およびヒータダクト２５を介し
て，それぞれ車室内に開口する上部吹出口２６，デフロ
スタ吹出口２７，及びヒータ吹出口２８に連通されてい
る。上部吹出口２６は，インストルメントパネル（図示
略）の中央部と両側との３か所に開口されている。

【００１６】なお，吹出口モードには，Ｄｅｆ（デフロ
スタ）モード，Ｈｅａｔ（ヒート）モード，Ｂ／Ｌ（バ
イレベル）モード，Ｖｅｎｔ（ベンチレーション）モー
ドが設定されている。また，ＶｅｎｔモードあるいはＢ
／Ｌモードが選択された場合には，上部吹出口２６より
吹き出される空調空気の温度ゆらぎ制御を自動的に行う
温度ゆらぎモードが設定されている。上記制御回路３０
は，温度ゆらぎスイッチ３１，車室内温度を検出する室
温センサ３２，上記外気温センサ３３，車室内温度を設
定する室温設定抵抗３４，日射量を検出する日射量セン
サ３５，および上記蒸発器出口温度センサ３６の各出力
信号に基づいて，蒸発器５の出口温度がある所定の温度
になるように，圧縮機１０のＯＮ−ＯＦＦ制御，エアミ
ックスダンパ１６を駆動するサーボモータ３７の制御を
行う。また，制御回路３０は，温度ゆらぎモードが設定
された場合に，空調負荷に応じて圧縮機１０のＯＮ−Ｏ
ＦＦ制御目標値を可変するようにコントロールする。

【００１７】本例装置は，上記のように構成されている
ので，次の作用効果を呈する。上記制御回路３０の作動
を，図２及び図３に示すフローチャートに基づき，説明
する。まず，ステップ１０１で，室温センサ３２，外気
温センサ３３，室温設定抵抗３４，日射量センサ３５，
および蒸発器出口温度センサ３６からの信号を，それぞ
れ室内温度Ｔｒ，外気温度Ｔａｍ，日射量Ｓｔ，設定温
度Ｔｓｅｔ，蒸発器５の出口温度Ｔｅとして入力する。
次に，ステップ１０２において，ステップ１０１での入
力信号に基づき，必要吹出温度Ｔａｏを，Ｔａｏ＝Ｋｓ
ｅｔ・Ｔｓｅｔ−Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｓ・
Ｓｔ＋Ｃの演算式（Ｋｓｅｔ，Ｋｒ，Ｋａｍ，Ｋｓ，
Ｃ：定数）より算出し，ステップ１０３に進む。

【００１８】ステップ１０３では，エアコンモードがＡ
ＵＴＯモードか否かを判断する。ステップ１０３の判断
結果がＹＥＳの場合は，ステップ１０４において，ステ
ップ１０２で算出した必要吹出温度Ｔａｏに基づいて，
送風機３の送風レベルおよび吹出口モード（Ｈｅａｔ，
Ｂ／Ｌ，Ｖｅｎｔ）を決定する。送風レベルおよび吹出
口モードの変化パターンは，あらかじめ車両ごとに決め
られている。ステップ１０３の判断結果がＮＯの場合
は，ステップ１０５に進む。ステップ１０５では，吹出
口モードがＶｅｎｔモードあるいはＢ／Ｌモードである
か否かを判断する。ステップ１０５の判断結果がＮＯの
場合は，ステップ１１１へ進む。

【００１９】ステップ１０５の判断結果がＹＥＳの場合
は，ステップ１０６で，温度ゆらぎモードか否かを判断
する。ステップ１０６の判断結果がＮＯの場合は，ステ
ップ１１１へ進む。ステップ１０６の判断結果がＹＥＳ
の場合は，ステップ１０７で，設定温度Ｔｓｅｔと室内
温度Ｔｒとの差が予め設定された設定値Ｔ１以下か否か
を判断する。ステップ１０７の判断結果がＮＯの場合
は，ステップ１１１に進み，通常の温度調節が行われ
る。ステップ１０７の判断結果がＹＥＳの場合には，図
３のステップ１０８に進み，外気温度Ｔａｍに応じて圧
縮機のＯＮ温度Ｔｏｎが決定される。すなわち，外気温
度が高い場合には，圧縮機のＯＮ温度Ｔｏｎを低い温度
ＴＬ（例えば４℃）として温度変化幅を小さくする。一
方，外気温度が低い場合には圧縮機のＯＮ温度Ｔｏｎを
高い温度ＴＨ（例えば６℃）として温度変化幅を大きく
し，負荷に応じた温度変化幅を設定する。

【００２０】即ち，外気温度が高い時には空調負荷が大
きく吹出温度変化時間が早くなるので温度変化幅を小さ
くし，逆に外気温度が低く空調負荷が小さい時には温度
変化時間が遅くなるので温度変化幅を大きくする。圧縮
機のＯＮ温度Ｔｏｎが決定されるとステップ１０９に進
む。ステップ１０９ではステップ１０８で設定された圧
縮機ＯＮ，ＯＦＦの設定時間Ｔｏｎ，Ｔｏｆｆより仮吹
出温度Ｔｅ２をＴｅ２＝（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）／２の式
（Ｔｏｎ：圧縮機ＯＮ温度，Ｔｏｆｆ：圧縮機ＯＦＦ温
度）により演算する。次々にステップ１１０に進み，仮
吹出温度Ｔｅ２を出口温度Ｔｅとする。これは，圧縮機
のＯＮ−ＯＦＦにより温度ゆらぎ制御を行っている時
に，エアミックスダンパ１６の開度を蒸発器吹出温度変
動に追従して制御しないようにするためで，あらかじめ
ステップ１０９で求めたＴｅ２に固定する。

【００２１】最後にステップ１１１に進み，エアミック
スダンパ開度ＳＷを， ＳＷ＝〔（Ｔａｏ−Ｔｅ）／（ＴＷ−Ｔｅ）〕×１００
（％） の式（Ｔａｏ；必要吹出温度，ＴＷ；水温，Ｔｅ；出口
温度）により演算する。温度ゆらぎ制御が行われている
場合には，仮吹出温度Ｔｅ２をＴｅに，温度ゆらぎ制御
が行われていない場合には，実際の蒸発器の出口温度Ｔ
ｅによりエアミックスダンパの開度が制御される。以上
のステップを順次繰り返すことにより空調制御が行われ
る。

【００２２】次に，本例装置の制御例につき，図４及び
図５を用いて説明する。図４は，本例にかかる圧縮機の
ＯＮ−ＯＦＦを３←→６℃で制御した場合における経過
時間と温度変化幅との関係を示す線図である。また，図
５は比較例を示し，従来の様に圧縮機のＯＮ−ＯＦＦを
３←→４℃で制御した場合の線図である。両図におい
て，符号Ａは蒸発器出口温度の線図，符号Ｂは乗員部温
度の線図を示す。そして，図５の場合のＯＮ−ＯＦＦに
よる温度変化時間は約１０ｓｅｃで，この時の乗員部の
温度変化幅（曲線Ｂ）は約±０．５℃となっており，先
に示した図６中の関係でみると，無感の領域内で変化し
ている。一方，図４の場合でのＯＮ−ＯＦＦによる温度
変化時間は，ＯＮ時で十数秒，ＯＦＦ時で約２５秒であ
り，この時の乗員部の温度変化幅（曲線Ｂ）は約±１．
５℃となっている。この条件では図６中の関係で無感か
ら快適領域内で変化している。

【００２３】このように，圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ温度の
ヒステリシス幅を変えることにより，温度ゆらぎ制御を
行うことが可能となり，乗員の快適感を向上させること
ができる。また，圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ頻度の減少によ
り，ＯＮ−ＯＦＦショックの低減，更には省動力化が可
能となる。また，圧縮機自体によって生ずる温度変動を
効果的に利用して温度ゆらぎ制御を行うため，ユニット
構造が複雑化することはない。

【００２４】なお，上記実施例では，外気温度に応じて
圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ温度のヒステリシス幅を変化させ
るようにしたが，変化の方法は外気温度に限定されるこ
となく，例えば外気温度と併せて外気の湿度に応じてヒ
ステリシス幅を変化させてもよい。この場合，湿度が高
い時はヒステリシス幅を小さく，湿度が低い時はヒステ
リシス幅を大きくする様に設定する。また，エバポレー
タへの空気を直接検出する目的で，エバポレータ直前に
温度あるいは湿度検出手段を設けることもできる。この
場合の制御方法も，上記実施例と同じようにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例にかかる車両用空調装置の概略説明図。

【図２】実施例の制御回路の作動を説明するためのフロ
ーチャート。

【図３】図２のフローチャートに続く同様のフローチャ
ート。

【図４】実施例の車両用空調装置における経過時間と温
度変化幅との関係を示す線図。

【図５】比較例の車両用空調装置における経過時間と温
度変化幅との関係を示す線図。

【図６】温度変化時間と温度変化幅に対する，乗員の快
適感領域を示した線図。

【図７】従来の車両用空調装置の概略説明図。

【符号の説明】

２．．．ダクト， ５．．．蒸発器， １０．．．圧縮機， ２６．．．上部吹出口， ３０．．．制御回路， ３３．．．外気温センサ， ３６．．．蒸発器出口温度センサ，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内に着席した乗員の前方に空調空気
   を吹き出す上部吹出口と，ダクト内における蒸発器への
   冷媒循環量を制御する圧縮機と，上記蒸発器を通過した
   空調空気の温度を検出する空調温度検出手段と，車室外
   の環境温度を検出する環境温度検出手段と，上記空調温
   度検出手段及び環境温度検出手段の検出温度に応じて圧
   縮機のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う制御回路とを有する車両
   用空調装置であって，上記制御回路は，上記環境温度検
   出手段の検出温度が高いときには，上記圧縮機における
   ＯＮ−ＯＦＦ温度幅を小さくし，一方上記環境温度検出
   手段の検出温度が低いときには，上記圧縮機におけるＯ
   Ｎ−ＯＦＦ温度幅を大きくするように，圧縮機のＯＮ−
   ＯＦＦ制御を行うことを特徴とする車両用空調装置。