JPS62241719A - 自動車用空気調和装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は自動車用空気調和装置に関し、殊に車室白人の
吹出空気の温度や風量あるいは吹出口等の制御に関する
。

〔発明の背景〕

特開昭５５−３１６５４号公報で示される自動車用空気
調和装置では、車室温度を設定温度に自動制御するにあ
たり、車室温度と設定温度との偏壇を比例積分演算した
値に基づいてヒータでの再加熱量を制御するエアミック
スドアや、装置に空気を給送する送風機の回転数を制御
することが示されている。

しかし、この制御装置では日射等の一時的外乱によって
空調装置の温度制御要素（例えばエアミックスドア、送
風機の回転数、吹出口）の制御信号が敏感に変化し、空
調機の運転状態が急変して吹出し口の近くの乗員に不快
感を与える問題がめった。

この点に鑑み、温度制御要素の制御信号が極端に大きく
なつ念り小さくなったりすることのない様、温度制御要
素の制御信号に上限と下限を設けることが考えられるが
制御信号の上限・下限の制限を運転状態に関係なく一定
値に制限していたのでは、設定値を大きく変化させて急
速冷房したシ急速暖房しようとする場合のクールダウン
特性や、ヒートアップ特性が悪くなる欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的はヒートアップ、クールダウン性能を悪く
することなく、制御要素の制御信号が極端に大きくなっ
たり小さくなつそシすることのない様にする点にある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成する為に、温度制御状態が極端
な超冷暖房状態になるのを防止すべく、各制御要素の制
御信号の上限と下限に制限を設ける場合、設定温度の変
化幅に応じて前記上限と下限の値を補正して、設定温度
の変化量が小さい時は制御要素の制御信号が極端に大き
くなったシ小さくなったりしない様に所定範囲内に制限
すると共に、設定温度の変化量が大きい時は制御信号の
上限と下限との制限範囲を広げて急冷、急緩ができる様
にした点にある。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を、添付図によって説明する。

第１図は、本発明に係る空気調和装置の実施例の概略構
成図である。

第１図において、熱交換部１００は、車室外空気１０２
を取入れる外気吸込口１０４と、車室内空気１０６を取
入れる内気吸込口１０８とを有している。外気温セ／す
１１０は、車室外の空気温度が検出できる位置に設けて
あり、検出信号１１２が、制御部２００のＡ／Ｄ変換器
２０２に入力される。外気吸込口と内気吸込口を制御す
る吸込口ドア１１４は、リターンスプリング１１６とダ
ブルアクションの負圧アクチュエータ１１８とにより制
御され、負圧源に接続されている電磁パルプ（外気吸込
、内気吸込、内外気吸込）に制御される。ブロワ１２４
は、吸込口ドアによって選択された空気を熱交換部１２
６に送る。プロワモータ１２８は、ドライバ１３０を介
して、制御部２００に設けたインターフェイス２０４の
Ａ／Ｄｆ換１２０８に接続しである。

熱交換部には、エバポレータ１３２が設けてあシ、空気
を冷却する。エバポレータ及び図示しない他の機器と冷
凍サイクルを構成するコンプレッサ１３６は電磁クラッ
チ１３８を介して、エンジンにより駆動される。電磁ク
ラッチの断続は、コンプレッサリレー１４０の０Ｎ１０
ＦＦにより行なわれる。

エバポレータの下流側には、吐気温度センサ１４２が設
けてあり、エバポレータ直後の空気温度を検出信号１４
４としてＡ／Ｄ変換器２０２に入力するつ エバポレータを通った空気は、温調ドア１４８により、
そのｉまヒータコア１４６をバイパスするものとヒータ
コアを通過するものに分配される。

温調ドアは、リターンスプリング１５０と、電磁弁１５
２，１５４を介して負圧により４に動される負圧アクチ
ュエータとに接続されており、その位置は、ドアと連動
するポテンショメータ１６０によって検出され、検出信
号１６２がＡ／Ｄ変換器に入力される。

ヒータコアを通った空気は、モードドア１６４と、デフ
０スタドア１８０の位置の組合せにより、上吹出口１７
６、下吹出口１７４．デフロスタ吹出口１７８の内１つ
又は２つよシ、吹出される。

卓玄温センサ１８８は、車室温を検出できる車室内の適
当な位置に置かれており、日射盾センナは、同様に、日
射を検出できる位置に設けである。

各々の検出信号１９２，１９４は、それぞれ、制御部の
Ａ／Ｄ変換器２０２に入力される。

制御１２００はマイクロコンピュータ２０６（以下μコ
ンと略す）を有しておシ、このμコンに、Ａ／Ｄ変換器
２０２と、インターフェイス回路２０４が接続されてい
る。インターフェイス回路は、電磁弁１２０，１２２，
１５２，１５４゜１６８．１７０，１８６と、コンブレ
ツブリレ−１４０とが接続されるトランジスタＴ　ｒ　
１〜Ｔｒ８ヲＭしている。また、インターフェイス回路
２０４は、Ｄ／Ａ変換器２０８を有しており、このＤ／
Ａ変換器２０８がモータ１２８のドライバ１３０と接続
している。

操作部３００は、空気調和装置を起動、停止するための
スイッチ、＠置設定器３０４．各モード固定用のスイッ
チ等から構成されており、各スイッチの操作信号はμコ
ンに入力される。

上記の何く構成した実施例の基本原理を、第１０図によ
って説明する。

要求熱量演算手段１０００は、後述する手法によって、
単室熱負荷が必要とする熱量に見合った値を制御信号〔
ｘ〕として、制御信号変換手段１００２に出力する。制
御信号変換手段１００２は、（Ｘ）の値を、ドア位置制
御信号〔θＴ〕、送風量制御信号［Ｆ　ｓ）　、モード
ドア制御信号［：Ｘｔ〕、インテークドア制御信号〔ｘ
２〕等に変換し、空調機の各要素を制御する制御手段１
００３に出力する。制御手段１００３は、各制御信号に
応じて、空調機の各要素を駆動する。制限手段１００１
は、空調機の運転状態に応じて、吐気温、吹出口、風量
等が急変しないように、演算手段からの出力しＸ〕に対
し、制限を加える。この制限の範囲は、室温、設定温を
入力し、補正を加える、補正手段１００４により、後述
するΔＴｎの値によって変化する。、これによって、空
調機は、設定を小さく変化させた時は隠やかに、大きく
変化させた時は速やかに空調を行う。

また、上述の制限は、本実施例では、演算手段の出力［
’Ｘ）に対して行っているが、制御信号変換手段の出力
、即ち、各要素の制御信号に対して行っても、同等の効
果が得られる。

実施例の動作を次に述べる。

μコン２０６は、第２図、及び第３図に示すフローチャ
ートに従って作動し、空気調和装置を運転する。第２図
に示した、フローチャートよ、ステップ・１０１〜４０
３からなる、イニシャライズと、無限回繰り返されるス
テップ４０４〜４１５からなるメインルーチンとからな
っている。第３図に示した、フローチャートは割込みル
ーチンであシ、第２図のメインルーテ／の一周期に比較
して非常に短い周期によって、ステップ４１６〜４２２
の処理が行われる。

先ス、エアコンスイッチにより、本装置が起動されると
、制御部２００のμコン２０６の出力端子は、ステップ
４０１により定められ次、初期の状態に設定される、そ
して、ステップ４０２において、μコン内のＲＡＭがク
リアされる。次にステップ４０３において温調ドア１４
８の位Ｉｊｉ（θ＝０）に対するボテ／シミメータ１６
０の電圧Ｖ↑がＡ／Ｄ変換器２０２によりディジタル量
〔Ｖ丁〕に変換され、ドア基準位置の初期値として読込
まれる。なお、このドア基準位置は、ステップ４０２に
おいて、割込ルーチンにより、監視。

更新される ｒｒ　ＭソＩ神　ブ卆・ツブＡ　ＯＡ　Ｆ−ｂｌｌグイ
屈麿乃中器により設定された温度Ｔｓに対応した電圧Ｖ
ｓ。

車室温度′１゛、に対応し比電圧Ｖａ、外気温度Ｔムに
対応した電圧Ｖ＾、吐気温度に対応した電圧ｖｅ、日射
量に対応した電圧Ｖｚｆ＝Ａ／Ｄ変換器により各々ディ
ジタル値〔ｖｓ〕、〔ｖＲ〕、〔ｖｃ〕。

〔ＶＡ）、（Ｖｚ）に変換して読込む。

（ＶＩＥ　）　、ＣＶｃ　）　、［：ＶＡ　］　ｕ、ス
テップ４０５において、μコンのＲＯＭに記憶してめる
、電圧／温度変換マツプにより、車室温度、吐気温度相
、外気ｒｕ度相当のディジタル値ＣＴａ：１．（Ｔｅ３
．（ＴＡ）に変換される。また、ＣＶｚ）についても、
ＲＯＭに記憶しである、１圧−日射量変換マツプにより
日射量相当のディジタル値（Ｚｃ　］に変換される。

〔ｖＢ：ｌは、ステップ２０６において図示しない目標
設定温度回路により、１次変換式でもって目標設定温度
のディジタル値ＣＴｓ）に変換される。

なお、この〔Ｔ１１〕は、第４図に示す如く、温度設定
器の設定温度〔Ｔ１１′〕に〔Ｔム〕を係数回路４２０
を介して加え、外気温補正がなされる。次のステップ７
ＬＯフに卦いでは、ト紀日極設密温度ＣＴｔｒ〕と、［
Ｔａ：ｌの偏差〔ΔＴＲ〕が 〔ΔＴａ〕＝［Ｔｓ）　　　（Ｔａ）　　　　　　　　
　”（１）として求められる。さらに次のステップ４０
８においてはＰＩ演算部４１８によシ、 のＰＩ演算が行なわれる。上式の積分項は、割込′　み
ルーチンのステップ４２１において、タイマー処理によ
シ指定された所定時間毎に、前記温度偏差〔ΔＴａ：］
を加算する。そして、ステップ４０９において、Ｋ〔Δ
Ｔａ）を加えることによジ、制御信号〔Ｘ〕が求められ
る。上式のに１τは、制御系により決められる、定数で
ある。

こうして求めた制御信号〔Ｘ〕は、車室温度゛ｆＲを目
標設定温度Ｔ　ｓに制御する過程で、単室熱負荷が必要
とする熱量に見合う量であり、本実施例では、Ｋ＞０　
、τ〉Ｏに選んである友め〔Ｘ〕〉０では〔Ｘ〕の値が
大きい程、大きな加熱力を必要とし、〔Ｘ）＜Ｏでは（
−ｘ、ｌが大きいほど大きな冷房力を必要としているこ
とを意味する。

ステップ４０９において求めた〔Ｘ〕による制御をする
にあたり、外部の熱負荷［ＱＬ：］によシ、第５図のｘ
、ｌｎ、　Ｘ、、１１１間の斜線を施した部分に〔ｘ〕
を制限するっこの（Ｑ、）は、第４図に示すごとく、μ
コン内の熱負荷検出部４２２に分いて、〔Ｔ＾）、［Ｚ
Ｃ］、［Ｔａ）の偏差として、次式で求められる。ここ
でｍｌは比例定数である。

［ＱＬ〕＝ｌ：Ｔム）＋ｍｔ［：Ｚｃ〕［Ｔｓ〕また、
Ｘ　ａｌａ　ｙＸａａａｘの制限境界は、上記［：ＱＬ
］の関数の関数として、次式で表わすことができる。

（Ｘ、、　−〕＝　ａｔ　ＣＱＬ　）’　＋　［Ｘ＋］
（Ｘ、ｔ、］＝αｔ　（Ｑｔ、　〕−［Ｘ２　”Ｊここ
でαｌは比例定数である。また〔ＸＩ〕。

〔Ｘ２〕は前記〔ΔＴｉ１）の関数として次式で求めら
れる。

ＣＸ＋３＝（ＸＩ’］ト１α２〔ΔＴ、〕ＩＣＸｚ　）
　＝　ＣＸ２’　：］　　ｌα２〔Δ’Ｉ’、　］　ｌ
ここでα２は比例定数、　（Ｘｔ’　］　、　ＣＸｚ’
　］は定数である。

以上、ステップ４０９における処理を第９図のフローチ
ャートに示す。

まずステップ４０９１では、ステップ４０７、及びステ
ップ４０８で求めた値より、仮の制御信号〔Ｘ′〕を計
算する。ステップ４０９１では、前記熱負荷検出部から
の値に基づき、外部の熱負荷ＣＱ、）を算出する。ステ
ップ４０９３では〔ΔＴｎ〕によ多制御信号の制限範囲
を決定するＣＸｓ：］、（Ｘ２　〕を′算出する。これ
により、制御信号〔ｘ〕の制限範囲であるＸ　ｎａｍｘ
　ＨＸ５ｔａが決定される。

ステップ４０９４では、ステップ４０９１において求め
た、制御信号〔Ｘ′〕と、前記制限範囲の比較を行い、
制御信号が制限範囲内であれば、そのまま超える場合は
、Ｘ　Ｉｓ　ａ　ｇあるいはＸ　ｅａ　ｌ　ｍの値を制
御信号〔Ｘ〕として出力する。

このように、Ｘｍａｌ　１　Ｘ　１ｍの制限を設けるこ
とによシ、室温が制御されている状態において、設定温
度［Ｔｓ）を変化させ友とき、その変化量が、比較的小
さければ〔ｘ〕の制限範囲は狭くなり、比較的大きな変
化量に対してはＣＸＩの制限範囲は広くなる。即ち、小
さな設定温度の変更に対しては、急冷、急加熱はされず
、大きな変更に対しては、急冷、急加熱が可能となる。

ステップ４１０，４１１，４１２では、ステラ６゜ に示す如く、温調ドア１４８の制御目標電圧Ｖｔ　。

ハ 吸込口ドア１１４の位置をそれぞれ決める。

次に、モードドアの動作について説明する。モードドア
は、第１１図に示すようにΔＴｉと、Ｘの値に従って駆
動される。まず条件Ｉのように、設定温度Ｔｓと室内温
度の差が一定以上ある場合（図中では３ＣとＩＣでヒス
テリシスを設けである）は、吹出口は上吹出又は下吹出
に固定される。

即ち、冷やす必要がある場合は、上吹出、暖める必要が
ある場合は、下吹出となる。次に室温と設定温か一定の
範囲に入った場合は、条件■によって、その時の［Ｘ）
の値に応じて、ドアは駆動される。この場合の（ｘ、ｌ
の値は、前述のように第９図のフローに示される〔ΔＴ
Ｒ］　、　ＣＱ　Ｌ’：ｌによる制限を受ける。即ち、
第４図のモード判定部４２６において、上記モードの判
定を行い、最適モード制御出力付与部４３０を介して、
モードドアの制御全行う。以上のようにすれば、小さい
〔ΔＴＲＩに対してはモードの急変がなく、大きな〔Δ
ＴＲ〕に対しては、上又は下吹き出しに切り換り、前述
の温度出力と相まって、快適な急速冷暖房が行える。

またプロワ電圧も、図示しない制御部により、〔Ｘ〕の
信号を受けて、第７図に示す作動をするが、このプロワ
の制御を行う〔ｘ〕に対しても、前述と同様、第９図に
示される制限を加えることにより、〔ΔＴＲ］が小さい
時はプロワ電圧をほとんど変化させずに温調し、大きい
時は、プロワ電圧を犬として、急速な冷暖房を可能とし
ているう以上をまとめると、ＰＩ演算部４１８において
求めた〔Ｘ〕と熱負荷検出部４２２に２いて求めたＣＱ
Ｌ）と、〔ΔＴｍ）が、温度出力判定部４２４゜モード
判定部４２６に入力され、〔ｘ〕による温度制御出力及
びモードドア１６４の吹出しが最適であるか否かをＣＱ
　Ｌ）　、　（ΔＴｍ）の値に基づいて判断する。そし
て、温度出力判定部は、第５図の〔Δ’［”Ｒ：］の直
により変化する斜線の部分の軸囲内の制御出力を最適ａ
度？ＪＩＪ御出力付与部４２８に与える３、最適温度制
御出力付与部は、温度出力判定部からの出力により、熱
交換部１２６のエバポレータとヒータコアとを制御する
。一方、モード判定部は、最適モード制御出力付与部４
３０を介し；て、モードドアを制御し、熱１ｉｔ（Ｑ〕
を単室内へ供給する。この熱ｉｔ　Ｉ：　Ｑ　）は、日
射ｆｆ１ｃＺｃ〕と外気α度〔Ｔム〕とから供給される
〔ＱＤ〕と共に、車室熱負荷４３２に供給される。

次に、温度出力判定部４２４とモード判定部４２６につ
いて説明する。

第１２図は、温度出力判定部４２４の中をさらに細かく
した図である。制限範囲決定部は、Ｉ：ＱＬ）。

〔ΔＴＲ〕の値により、前記した第５図に示す、Ｘの制
限領域全決定する。出力部４２４２は、この制限範囲決
定部４２４１によって定まった制限領域と前記ＰＩ演算
部４１８（第４図）による出力〔Ｘ′〕とを比較し、〔
Ｘ′〕が、制限範囲内でちればそのまま、制限範囲を超
えていれば、第５図に示し几Ｘ、。、８又はＸ　ａｍ　
ｌ　ｍとして、温度出力信号〔Ｘ〕を最適＠度付４部４
２８に出力する。最適温度付与部４２８はこの〔ｘ〕を
受けて、第７図に示した特性に従い、Ａ／Ｍドアを駆動
する。

第１３図は、モード判定部４２６をさらに細かくしたも
のでちる。制限範囲決定部４２６１は、前記同様ＣＱＬ
Ｅ江ΔＴｍ）の値により、第５因に示した〔Ｘ〕の制限
範囲を決定する。即ち、第１２図中４２４１と全く同一
の働きをする。ここで制限範囲決定部４２４１と４２６
１は、同一のものでも何ら支障はなくｃ波出力とモード
出力の両者に共有されるものであってもよい。

モード出力部４２６２は、〔ΔＴ舅〕と制限を受けた〔
Ｘ）の値によシ、第１１四に示した特性によって、モー
ド出力ＣＭ　］を最適モード付与部４３０（第４図）に
出力し、モードドアを駆動する。このモードドア駆動に
ついては、前述した通りである。

以上、説明してきたように、本実施例によれば単室が一
定温度に制御されている状態から〔Ｔ８〕を若干変化さ
せても、即ち〔ΔＴＲ〕が小さい場合は〔ｘ〕の制限範
囲が狭く、吹出し温が急変することなく、隠かに車室温
を制御できる。一方、空調機の運転開始時、あるいは、
太きく（’ｒ＋］を変化させた場合、即ち〔ΔＴａ〕が
大きい場合は、〔Ｘ〕の制限範囲は広いため、急速冷暖
房が可能であり、設定温度に素速く到達させることがで
きる。

その他、詳細な作動は、特願５９−１６６１７０による
。

〔発明の効果〕

、本発明によれば、設定温度の変化量に応じて制御信号
の制限範囲を変化させられるため、設定温度を小さく変
化させた時は隠かに、大きく変化させたときは、急速冷
暖房により、速やかに空調できるため、快適な空調制御
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用空気調和装置の概略図、第２図は本実
施例の制御方式を示すメインフローのフローチャート、
第３図は本実施例の制御方法のタイマ割込みを示すフロ
ーチャート、第４図は本案流側の制御ブロック図、第５
図は制御信号の制限６゜ を示す特性図、第７図は制御信号による空気調和△ 装置の作動を示す図、第８図は従来の空気調和装置の制
御ブロック図、第９図は制御信号の制限値を計算する割
込みフローチャート、第１０図は本発明の原理を示す機
能ブロック図、第１１図（ａ）。 （ｂ）は吹出口の切換タイミングを説明する為の特性図
、第１２図、第１３図は第４図の要部詳、洲図である。 １００・・・熱交換器、１０４・・・外気吸込口、１０
８・・・内気吸込口、１１０・・・外気温センサ、１１
４・・・吸込口ドア、１２４・・・ブロワ、１２６・・
・熱交換部ユニット、１３２・・・エバポレータ、１４
６・・・ヒータコア、１４８・・・温調ドア、１６４・
・・モードドア、１８８・・・車室温センサ、１９０・
・・日射セ／す、２００・・・制御部、２０２・・・入
／Ｄ変換器、２０４・・・インターフェイス回Ｍ、２０
６・・・μコン、３００・・・操作部、４１８・・・Ｐ
Ｉ演算回路、４２０・・・係数回路、４２２・・・熱負
荷検出部、４２４・・・温度出力判定部、４２６・・・
モード判定部、４２８・・・最適温度制御出力付与部、
４３０・・・最適吹出モード制ｒａａ７−５の 第６幻 菅７１図 図面の浄書（内容に変更なし） 図面の浄書（内容に変更なし） ／ρθ４ 図面の浄；ｆｆ　ｋ内′）１に変更なし）茅　！θ　口 （ス） （ｂ） −２−／　θ　／２Ｊ４Ｓ　　　ひ〕 図面の浄書（内容に変更なし） 茅　１ｊ　固 茅１２　　囚 手続補正書（方式） 昭和６へ　５月　講

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．　温度制御状態が極端な超冷暖房状態になるのを防
   止する為に各制御要素の制御信号の上限と下限に制限を
   設けるものにおいて、設定温度の変化幅に応じて前記上
   限と下限の値を補正する上下限値補正手段を設けたこと
   を特徴とする自動車用空気調和装置。
2. ２．　特許請求の範囲第１項に記載した発明において、
   前記制御要素の制御信号がヒータによる冷風の再加熱量
   を制御する為に冷風がヒータに流入する割合とヒータを
   迂回する割合とを制御する温度制御ドアの開度信号であ
   ることを特徴とする自動車用空気調和装置。
3. ３．　特許請求の範囲第１項に記載した発明において、
   前記制御要素の制御信号が装置に空気を給送する送風機
   の回転数制御信号であることを特徴とする自動車用空気
   調和装置。
4. ４．　特許請求の範囲第１項に記載した発明において、
   前記制御要素の制御信号が冷温風の吹出口を切換える為
   の切換タイミング信号であることを特徴とする自動車用
   空気調和装置。