JPS629051B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被空気領域に吹出される空気の風量お
よび温度を環境状態に応じて制御する主に自動車
用に適した空気調和制御装置に関する。

従来のこの種空気調和制御装置は室内温度を目
標値に近ずけるという温度制御のみに着目して、
この温度制御が効率的に行なわれるように吹出空
気の温度および風量を調節するようになつてい
る。

従つて従来装置においては、夏冬等の季節、日
射有無などの被空調領域の置かれている環境状態
に応じて吹出空気温度ばかりでなく吹出空気風量
をも含めた制御を最適に行なうことができないと
いう欠点を有している。一般に、夏季は車室温度
（測定温度）が同じ25℃でもドラフト感を得るた
めに風量つまり風速が速いほうが良く、冬季は風
速は少なくして高い温度の空気を吹出し、また日
射がある場合には風量を多めにし、しかもこれら
の場合において車室温度の変動をほとんどなくし
て制御する方法が良いと考えられているが、従来
装置ではこのようなきめの細かい制御ができな
い。

本発明は、環境状態および空調機能部の状態に
応じて吹出空気の風量配分を決定するようにして
環境状態に応じた快適な空気調和を行なうことが
できる空気調和制御装置を提供することを目的と
するものである。

そこで本発明では、上記目的を達成するため
に、第６図に示す如く、空調された空気を車室内
に導入する空気通路に配設され、前記空気の温度
および風量をそれぞれ調節する温度調節手段およ
び風量調節手段と、車室外部の外気温度を検出す
る外気温検出手段と、 前記空気通路から前記車室内に向つて吹出され
る吹出空気温度を検出する吹出空気検出手段と、 前記外気温検出手段および前記吹出空気温度検
出手段にてそれぞれ検出された外気温度および吹
出空気温度に基づいて吹出風量を決定すると共
に、この吹出風量を得るべく前記風量調節手段の
調節量を出力する風量調節量制御手段と、 前記車室内の目標温度を設定する温度設定手段
と、 前記車室内の実際の温度を検出する室温検出手
段と、 前記目標温度および前記車室内温度に基づい
て、前記車室内へ放出すべき必要熱量を決定する
必要熱量決定手段と、 この必要熱量決定手段および前記風量調節量制
御手段にてそれぞれ決定された必要熱量および吹
出風量に基づいて、前記温度調節手段の温度調節
量を出力する温度調節制御手段とを備えるという
技術手段を採用する。

以下本発明を適用した実施例について図面に基
づいて説明する。第１図はその実施例を示す全体
構成図であり、予め定めた制御プログラムに従つ
てソフトウエアによるデジタル演算処理を実行す
る車載マイクロコンピユータを用いて自動車車室
内の空気調和制御を行なうように構成してある。
第１図において、調節手段をなす調節機能部１は
車室前部に設置した通風ダクト２、この通風ダク
ト２に配置された送風のためのブロワ３、その送
風空気を冷却するクーラコア４、送風空気を加熱
するヒータコア５、およびこの加熱および冷却の
割合を調節するエアミツクスダンパ６を備え、そ
の冷風および温度の混合にて温度調節した空気を
白抜矢印方向に吹出し車室７内の空気調和を制御
するようにしてある。

制御装置８は調節機能部１による吹出空気の風
量および温度の調節量を制御するもので、入力部
９、制御部１０、出力部１１からなる電気制御系
を構成している。入力部９は車室７内の温度を検
出して内気温信号を発生する感熱抵抗素子を含む
内気温センサ１２と、希望の温度を示す設定信号
をマニアル操作で定める可変抵抗を含む設定器１
３と、上記センサ１２、設定器１３、および後で
述べるセンサ１４，１５からのアナログ電圧信号
を選択的にデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
１６とにより構成されており、制御部１０からの
指令信号により上記各アナログ電圧信号を順次デ
ジタル信号に変換して制御部１０に送る。

環境状態の検出手段をなす外気温センサ１４は
車室外の空気温度を検出して外気温信号を発生す
る感温抵抗素子からなり、例えばエンジン冷却用
ラジエータの前方に設置されている。調節機能部
１の下流部には吹出空気温度を検出する吹出温セ
ンサ１５が設置されている。吹出温センサ１５は
感温抵抗素子からなる。

制御部１０は予め定められた制御プログラムに
従つて演算処理を実行するシングルチツプのマイ
クロコンピユータにより構成されており、車載バ
ツテリより電源供給を受けて一定の安定した電圧
を発生する安定化電源回路（図示せず）より安定
化電圧の供給を受けて作動状態になるものであ
る。このマイクロコンピユータ１０は、ステツプ
単位の演算手順および演算に必要なデータを定め
たエアコン制御プログラムを記憶している読出専
用メモリ（ROM）１７と、このROM１７のエア
コン制御プログラムを順次読出しそれに対応する
演算処理を実行する中央処理部（CPU）１８
と、このCPU１８の演算処理に関連する各種デ
ータを一時記憶するとともにそのデータのCPU
による読出しが可能なメモリ（RAM）１９と、
水晶振動子２０ａを伴つて上記各種演算のための
基準クロツクパルスを発生するクロツク発生部２
０と各種信号の入出力を調整する入出力（Ｉ／
０）回路部２１とを主要部に構成したものであ
る。そして、このマイクロコンピユータからなる
制御部１０は内気温センサ１２、外気温センサ１
４、吹出温センサ１５、設定器１３の各種信号を
Ａ／Ｄ変換器１５にて順次変換したデジタル信号
を入力し、各種の計算、判定を処理し、調節機能
部１から車室７に供給すべき吹出空気の風量およ
び温度を求め、次に説明する出力部１１に指令信
号を送つている。

出力部１１はブロワ３の回転速度を制御する部
分と、エアミツクスダンパ６の開度を制御する部
分とを一部を兼用して構成されている。前者の回
転速度制御部分は、制御部１０からの風量（ブロ
ワ３の回転速度に相当）を示す指令信号（デジタ
ル）を一時記憶するラツチ回路２２、この記憶さ
れた指令信号をアナログ電圧信号に変換するＤ／
Ａ変換器２３、この変換された指令信号（アナロ
グ）を一定周波数、一定傾斜のランプ電圧と比較
して、指令信号に対応したデユーテイ比のパルス
列を得る比較器２４および増幅器２５から構成さ
れ、ブロワ３に印加する平均電力を上記パルス列
のデユーテイ比にて調整し、もつてブロワ３の回
転速度を制御するようになつている。

後者のダンパ開度制御部分は、上記と同様に制
御部１０からの温度（ダンパ６の開度に相当）を
示す指令信号（デジタル）を一時記憶するラツチ
回路２６、Ｄ／Ａ変換器２７、比較器２８、増幅
器２９を含みさらにダンパ駆動用アクチユエータ
としてパルス変調形式の負圧アクチユエータ３０
を有し、増幅器２９の出力に生じる指令信号に対
応したデユーテイ比のパルス列を負圧アクチユエ
ータ３０の電磁バルブ３１に印加することによ
り、デユーテイ比に応じて負圧管３２と大気圧管
３３とを交互に開閉し、ダイアフラム作動器３３
の圧力変調を行うように構成されている。３５は
前述のランプ電圧を発生する回路で、比較器２４
および２８に数十ヘルツの一定周波数、一定傾斜
のランプ電圧を印加する。

次に上記構成においてその作動を第２図のフロ
ーチヤートとともに説明する。この第２図は制御
部１０をなすマイクロコンピユータの演算処理の
うち本発明に係わる空気調和制御用プログラムの
流れを示したものである。

いまこの装置を備えた自動車において、空調ス
イツチ（図示せず）が投入され安定化電源回路
（図示せず）に車載バツテリの電源電圧が印加さ
れると、マイクロコンピユータはこの安定化電源
の供給を受けて作動状態になり、数十ミリ秒程度
の周期にて数ミリ秒程度の図示空気調和制御プロ
グラムの演算処理を実行する。

まずマイクロコンピユータの演算処理が空気調
和制御プログラムに到来すると、第２図の信号入
力ルーチン（ステツプ）１０１よりその演算処理
を開始する。この信号入力ルーチン１０１では、
センサ１２，１４，１５、設定器１３の発生する
アナログ信号電圧をＡ／Ｄ変換器１６でデジタル
信号に順次変換し、内気温データTr、外気温デ
ータTam、吹出温データTaos、設定室温データ
Tsetとして順次入力してRAM１８内の割当番地
に記憶する。

次のルーチン１０２は、季節または昼夜などの
環境状態に応じて風量を加減するため修正分
WK₁を算出する段階である。すなわち本実施例
では上記の環境状態を外気温によつて判断し、外
気温の低いときつまり冬もしくは夜等で吹出空気
温度が高いときには、風量を少なくし、逆に外気
温が高いときつまり夏もしくは昼等で吹出空気温
度が低いときには乗員にドラフト感を与えるため
風量を多くするようにしている。このルーチン１
０２はコンピユータ１０によるデータ処理とし
て、ROM１７内の割当番地範囲に外気温Tamに
対応する風量WKのパターンをマツプ状に予め記
憶しておき、外気温データTamをアドレスとし
て対応する風量データWK₁を読み出すようにな
つている。なお他の方法として、外気温Tamに
対応する風量WK₁のパターンを意味する関係式
ｆ（Tam）によつて、増加風量WK₁を算出する
ようにしてもよい。本実施例では図示するように
外気温（Tam）の20〜30（℃）で０〜100（m³／
ｈ）の傾斜をもち、30（℃）以上で100（m³／
ｈ）、20（℃）以下で０（ｍ／ｈ）の風量増加分
パターンを設定しており、外気温Tamに対応す
る増加風量WKが、このパターン上から抽出され
る。

次のルーチン１０３では、吹出温に応じて風量
を加減するため修正分WK₂が算出される。すな
わち夏季等において吹出温が高いときは風量を増
加させて涼風感を補償し、冬季等において吹出温
が低いときは風量を減少させて暖房感が損われな
いように風量を修正する。本実施例ではルーチン
１０２と同様のデータ処理により、吹出温
（Taos）の５〜30（℃）で０〜50（m³／ｈ）の傾
斜をもち30（℃）以上で50（m³／ｈ）、５（℃）
以下で０（m³／ｈ）となる風量増加分パターンを
設定しており、吹出温Taosに対応する増加風量
WK₂がパターン上から抽出される。

その偏差算出ルーチン１０４では、設定温度
Tsetに対する内気温Trの偏差△Ｔを△Ｔ＝Tr−
Tsetの計算により算出し、さらに次の風量傾斜
設定ルーチン１０５においてこの偏差△Ｔに応じ
た風量WPを決定する。このルーチン１０４は偏
差△Ｔが小さいときには風量Wpは基礎風量
（150m³／ｈ）のみとし、偏差が大きくなるに従い
風量Wpを増加させる傾斜となるパターンをROM
１６にマツプ状に予め記憶しておいたものをルー
チン１０３で算出した偏差△Ｔをアドレスとして
対応する風量データWpを読み出すものである。

次の風量決定ルーチン１０６は、以上説明した
外気温Tamに応じた風量WK₁と吹出温Taosに応
じた風量WK₂と偏差△Ｔに応じた風量Wpとを加
算することにより、調節機能部１から吹出すべき
風量Ｗを算出する。

次の熱量算出ルーチン１０７は車室に放出すべ
き熱量つまり車輌熱負荷に担当する熱量Ｑを算出
する段階で、本実施例では一手法として仮の風量
Woを例えば200m²／ｈに仮定し、そのときの吹出
空気温度Taooを熱負荷計算式すなわち、Taoo＝
Kset・Tset−Kam・Tam−Kr・Tr＋Ｃ
（Kset，Kam，Kr，Ｃは定数）によつて求め、さ
らにＱ＝Kq・Wo （Taoo−Tr）により熱量Ｑを算出している。
なおKqは空気の物性により決まる定数である。

次のダンパ開度決定ルーチン１０８は、上記の
熱量Ｑを風量決定ルーチン１０６で決定した風量
Ｗによつて得るために必要な吹出空気温度Taoを
算出するステツプで、Tao＝Ｑ／Kq・Ｗ＋Trの
比例計算によつて求める。

次にダンパ駆動出力ルーチン１０９において、
決定されたダンパ開度Taoを表わすデータが指令
信号として前記のラツチ回路２２に入力され、ま
たブロワ駆動出力ルーチン１１０において、決定
された風量（ブロワ回転速度に相当）Ｗを表わす
データが指令信号として前記ラツチ回路２６に入
力され、これにより出力部１１において各指令信
号に対応してブロワ３およびエアミツクスダンパ
６が駆動制御される。この後、コンプレツサ制
御、エコノミー制御、内外気切替ダンパー制御等
の他の制御システムの演算処理を実行し、その後
に再びルーチン１０１以下の処理がくり返され
る。

このように制御プログラムがくり返し実行され
る結果、調節機能部１より吹出される空気の風量
および温度は、環境温度（外気温）に依存した配
分によつて調節される。

第３図は本実施例により外気温（Tam）に応
じて風量Ｗが変化するようすを示したものであ
り、冬期のように外気温が20（℃）以下のときは
風量修正分WK₁は基本的には０であり、偏差−
風量パターンはＡに示す基礎風量特性となり、風
量Ｗは比較的小さく抑えられる。

ここで吹出温が暖房感を与えるに適した30
（℃）以上であるときは修正分WK₂が50（m³／
ｈ）となつて、風量ＷはA′のパターンに設定さ
れる。吹出温が30（℃）より小さいと、０〜50
（m³／ｈ）の範囲で風量ＷはパターンA′より減少
される。このことにより、調節機能部１が作動開
始直後などにおいて充分な暖房能力を発揮しない
とき、冷たい空気が大量に吹出されるのを防止す
る。

一方夏季のように外気温が30（℃）以上のとき
は風量増加分WK₁は100（m³／ｈ）であり偏差−
風量パターンはＢに示す風量特性となり、風量Ｗ
は増加される。ここで吹出温が、冷房感を与える
に適した数（℃）近辺より高いと、修正分WK₂
が増加され風量ＷはB′のパターンに向つて変更さ
れる。このことにより、調節機能部１が作動開始
直後であるときのように充分な冷房能力を発揮し
ないときにおいて、風量を増加することによつて
涼風感を助ける作用をなす。

また、春秋期あるいは夏期の夜、冬期の昼のよ
うに外気温が20〜30（℃）の範囲にあるときは風
量増加分Wkは外気温および吹出温に応じて連続
的に変化し、風量Ｗは適当な値に決められる。な
お、風量Ｗが変化するのに対し、それに応じてダ
ンパ開度が調節され温度も変化するので、車室温
は設定値付近に安定する。

かくして、季節、昼夜の区別に応じた快適な空
気調和が行なわれる。

なお、本発明は上述の一実施例に限定されるも
のではなく特許請求の範囲に記載された範囲にお
いて実施形態を変形してもよいことはもちろんで
ある。

次に変形列を列挙する。

(1) 吹出空気の風量の組合せを決定するための環
境状態を表わす要因としては、前述の実施例で
説明した外気温度に加え、熱交換器（クーラコ
ア、ヒータコア）の熱交換能力、ブロワの送風
能力、日射の強さ、湿度、乗員数、車両速度な
どを組合せ、乗員の受けるフイーリングが各要
因に対して良好となるように制御してもよい。

(2) 環境状態、例えば外気温に応じて風量Ｗを変
化させる方法としては、第３図に示されるよう
に基礎風量特性Ａに対し増加分WKを単に加算
するほか、第４図または第５図に示す方法によ
つてもよい。第４図は基本風量特性Ｃの傾斜部
分の傾きと最大風量とを変化させるように減少
分WK′を減算するもので、この減少分WK′は
外気温（Tam）と偏差（△Ｔ）とに対応する
パターンおよび吹出温（Taos）と偏差（△
Ｔ）とに対応するパターンとして、それぞれ
RAMに二次元マツプ状に記憶した値を加算す
ればよい。第５図はROMに記憶されているマ
ツプ状の基本風量特性Ｅの傾斜部分を外気温
（Tam）および吹出温（Taos）に応じた値
WK′だけ偏差（△Ｔ）の方向に平行移動させ
るもので、この平行移動分WK″は外気温
（Tam）および吹出温（Taos）に応じて、
ROMからデータを読出すときのアドレスをず
らすようにすればよい。

(3) 空気調和装置から車室内へ放出すべき必要熱
量を計算で求めるに際しては、被空調領域内外
の温度のほか、湿度、日射量、乗員数、車速、
車室内換気率等をセンサによつて検出し例えば
ステツプ１０７のＣの項を加減することによ
り、より高い精度あるいは快適性のより優れた
形態で必要熱量を得ることができる。

(4) 前述の実施例は風量Ｗを決定した上で所定の
熱量Ｑを得るべくダンパ開度Taoを決定したが
風量Ｗの決定とともに熱量Ｑを若干量修正しこ
れによつてダンパ開度Taoを修正することによ
り、車室温を必要に応じ加減し、乗員の温感の
変動が小さくなるように制御してもよい。

以上述べたように本発明においては、外気温と
吹出温を含む環境状態に応じて風量配分を調節す
るから、季節、昼夜等の環境状態に適合した快適
な空気調和を行なうことができるという優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明装置を適用した装
置の一実施例を示したもので、第１図は装置の全
体構成図、第２図は第１図中の制御部（マイクロ
コンピユータ）１０の処理動作を示す流れ図、第
３図は作動説明に供する偏差（△Ｔ）−風量
（Ｗ）特性図、第４図および第５図はそれぞれ本
発明の異なつた変形実施例の説明に供する偏差−
風量特性図であり、第６図は本発明の構成を示す
ブロツク図である。 １……空調機能部としての調節機能部、３……
送風用ブロワ、６……温度調節用エアミツクスダ
ンパ、８……制御装置、１２……内気温度に応じ
た信号を生じる内気温センサ、１３……設定温度
に応じた信号を生じる温度設定器、１４……外気
温度に応じた信号を生じる外気温センサ、１５…
…吹出空気温度に応じた信号を生じる吹出温セン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空調された空気を車室内に導入する空気通路
   に配設され、前記空気の温度および風量をそれぞ
   れ調節する温度調整手段および風量調節手段と、 車室外部の外気温度を検出する外気温検出手段
   と、 前記空気通路から前記車室内に向つて吹出され
   る吹出空気温度を検出する吹出空気温検出手段
   と、 前記外気温検出手段および前記吹出空気温検出
   手段にてそれぞれ検出された外気温度および吹出
   空気温度に基づいて吹出風量を決定すると共に、
   この吹出風量を得るべく前記風量調節手段の調節
   量を出力する風量調節量制御手段と、 前記車室内の目標温度を設定する温度設定手段
   と、 前記車室内の実際の温度を検出する室温検出手
   段と、 前記目標温度および前記車室内温度に基づい
   て、前記車室内へ放出すべき必要熱量を決定する
   必要熱量決定手段と、 この必要熱量決定手段および前記風量調節量制
   御手段にてそれぞれ決定された必要熱量および吹
   出風量に基づいて、前記温度調節手段の温度調節
   量を出力する温度調節量制御手段とを備えること
   を特徴とする車両用空調制御装置。