JPS6357315A - 車両用空気調和装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用空気調和装置に係り、特に、換気に伴
う熱負荷の増大を防止するに好適な車両用空気調和装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置としては、例えば特開昭５８−７６３１９号
公報に記載されているものが知られている。この装置は
、車両の車室内に空気を導入する吸入口と、車室外の空
気を導入する吸入口と、前記２つの吸入口を切り換える
手段とを有し、車室外からの空気の吸入量が所定の必要
換気量に一致する方向に切換え手段を制御するように構
成されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、一般の自動車においては、°自動車の走行に
よって生じるラム圧を利用して自然換気を行っている０
例えば、中型クラスの車両では、時速４５　ｋ　ｍ　／
　ｈ走行時の自然換気量は、約３０ｍ／ｈであるのに対
して、時速１００　ｋ　ｍ　／　ｈでは約１２０ｒｎ”
／ｈにも達する。一方、乗員１人当りの必要換気量は、
３０ｒｒｒ／ｈといわれており（自動車工業便覧第６篇
４７頁参照、社団法人自動車技術会発行）、車速か４５
ｋｍ／ｈを越えると過剰換気となる。また、換気による
冷房負荷ＱＬは例えば外気条件が３５℃、湿度６０％と
した場合、車内空気の温度２５℃、湿度５０％、乗員数
を１人とすると、必要換気量３０ｎ−ｒ／ｈの外気を導
入する場合の換気に伴う熱負荷Ｑｃｏは、次式によって
表わされる。

Ｑｃｏ＝３２０ｋｃａ　Ｑ／ｈで表わされる。

これは、時速４５ｋｍ／ｈ時の自然換気による冷房負荷
に等しい、ところが、時速１１００ｋ／ｈ走行時の熱負
荷Ｑｃｚｏｏは、次式によって表わされる。

Ｑｃｚｏｏ＝１２９０ｋｃａＱ／ｈ このため、過剰換気に伴う冷房負荷の増大量は、９７０
　ｋ　ｃ　ａ　Ｑ　／　ｈである。これは、現状の自然
換気を採用している車両の冷房能力の約１／４に達する
。すなわち、従来の技術では、自然換気に伴う熱負荷に
関しては配慮がされていなかったため、冷房負荷が大き
く、冷房装置を運転するのに必要な動力が大きくなると
いう不具合があった。

本発明の目的は、換気に伴う熱負荷を抑制することがで
きる車両用空気調和装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、外気を車室内に
導く吸入口の開度をａｍする開度調整手段と、吸入口の
開度を検出する開度検出手段と、吸入口からの外気と車
室内の空気とを強制的に混合して換気量を調整する強制
換気手段と、強制換気手段の作動による強制換気量を検
出する強制換気量検出手段と、車速を検出する車速検出
手段と、車室内の必要換気量を指定する換気量指定手段
と、車速検出手段の出力から該車速に対応した最大自然
換気量を求め、該算出値が必要換気量以下のときには、
開度検出手段の出力を監視しながら、自然換気量を必要
換気量に一致させるための制御信号を開度調整手段に出
力し、前記算出値が必要換気量を下まわったときには不
足の換気量を求め、強制換気量検出手段の出力を監視し
ながら、該不足した換気量を強制換気量で補うための制
御信号を強制換気手段へ出力する制御手段と、を有する
車両用空気調和装置を構成したものである。

〔作用〕

制御手段は、車速検出手段の出力から該車速に対応した
最大自然換気量を求め、該算出値が必要換気量以上のと
きには、開度検出手段の出力を監視しながら、自然換気
量を必要換気量に一致させるための制御信号を開度調整
手段に出力し、前記算出値が必要換気量を下まわったと
きには不足の換気量を求め、強制換気量検出手段の出力
を監視しながら、該不足した換気量を調整換気量で補う
ための制御信号を強制換気手段へ出力し、換気量の調整
を行う。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図には、本発明に係る空気調和装置の全体構成が示
されている。第１図において、車両１には走行時に発生
するラム圧を利用して換気を行う自然換気制御ドア２と
ブロアモータ５によって駆動されるファン４によって強
制的に吸い込まれた空気の割合を調整するインテークド
ア３が設けられている。インテークドア３を介して車室
内に導入された空気は、エバポレータ６によって冷却さ
れ、冷却された空気のうち再加熱する空気の割合を決め
るエアミックスドア７と、エアミックスドア７で振り分
けられた一方の空気を再加熱するヒータ８が外気導入路
内に設けられている。

自然換気制御ドア２．インテークドア３の開度は、負圧
アクチュエータ９，１０によって行われるようになって
おり、各ドアの開度はボテンシ第１１．１２によって検
出されるようになっている。

また、シートには乗員の数を検出する乗員検知センサ１
３が設けられており、車室内にはスモークセンサ１４、
車室内温度センサ１５、車速センサ１６、外気温度セン
サ２６．エアミックスドア７の関度を設定する開度設定
手段１８、ブロアモータ５の電圧を設定する電圧設定手
段１９と、各センサ１３，１４，１５，１６．２６とボ
テンシ第１１．１２の出力とブロア電圧を取り込み、負
圧アクチュエータ９，１０の駆動を制御する制御手段と
してのマイクロコンピュータ１７が設けられている。

インテークドア３は、負圧アクチュエータ１０の作動に
よってその開度が調整されるようになっている。すなわ
ち、第２図に示されるように、マイクロコンピュータ１
７からの指令によって電磁弁２１．２２が作動すると、
圧力制御室２４内に負圧または大気が導入されるように
なっている。

そして、圧力制御室２４内の圧力と大気圧との差を打ち
消すようにダイヤフラム２３が移動し、これに伴ってイ
ンテークドア３の位置が調整されるようになっている。

そして、インテークドア３の開度は、ポテンシ第１２の
可動接点２５の作動によって検出され、検出された電圧
がマイクロコンピュータ１７に供給されるようになって
いる。す”なわち、インテークドア３、負圧アクチュエ
ータ１０は、吸入口からの外気を車室内の空気とを強制
的に混合して換気量を調整する強制換気手段として機能
しており、ポテンシ第１２は強制換気手段の作動による
強制換気量を検出する強制換気量検出手段として機能し
ている。なお、自然換気量制御ドアにもインテークドア
３と同様な機構によって構成されている。すなわち、ド
ア２と負圧アクチュエータ９が関度調整手段として機能
しており、ボテンシ第１１が開度検出手段として機能し
ている。

また１乗員検知センサ１３は、各シートのクッションバ
ネにつけられた歪みゲージが用いられている。またさら
に、スモークセンサ１４には、タバコの煙などの浮遊粒
子によって光が散乱する現象を利用した光電型散乱光式
のセンサが用いられており、煙の濃度が０．５ｍｇ／ｒ
ｄ以上で信号を出力するようになっている。車速検出手
段としての車速センサ１６には、トランスミッション内
のビニオン軸の回転を読み取る電磁式ピックアップセン
サが用いられている。また、車室内温度センサ１５には
、サーミスタセンサが用いられている。

本実施例は以上の構成からなり１次にその作用を第５図
のフローチャートに基づいて説明する。

スモークセンサ１４の検出出力がオン、すなわち煙の濃
度がＱ、５ｍｇ／ｎ？以上のとき、または車内温度が外
気温度よりも数度（α℃）高い場合には、自然換気制御
ドア２とインテークドア３を共に全開にしてドア制御ル
ーチンを終え１元の処理に戻る。ここでは、スモークセ
ンサ１４の出力によって、自動的に強制換気モードに切
り換えるようにしたが、換気の必要性は乗員の好みによ
って決められるものであるという見方もできるので、こ
れらのセンサの代わりに乗員の操作によって強制換気に
切り換えるようにしてもよい。

次に、スモークセンサ１４の出力がオフ、かつ車室内の
温度が外気温＋α度よりも低い場合には。

車内温度が高熱負荷の目安となる２８℃よりも高いか否
かの判定を行う（ステップ１０３，１０４）。

そして、温度が高いときには、−時的に換気量を零とす
るために、ドア２，３を共に全開にして（ステップ１０
５，１０６）　、ドア制御ルーチンを終え、元の処理に
戻る。

一方、車内温度が２８℃よりも低い場合には、各シート
に設けた乗員検知センサ１３の検出出力により乗員数を
検知する（ステップ１０７）、そして、センサ１３の検
出出力から必要換気量を検出する（ステップ１０８）、
乗員数ｎの場合の必要換気量は、３０Ｘｎ　（イ／ｈｌ
となる０次に。

ドア２，３の開度を決定するための処理を行う（ステッ
プ１１０）、すなわち、自然換気量を求めるために、第
３図に示される特性に従った処理を行う。第３図から、
ドア２の開度によって車速によって決定される自然換気
量が変化する。このため、乗員数に応じて決まる必要換
気量と、車速を基に第３図の特性図から自然換気制御ド
ア２の開度が決定される。ドア２の開度を最大としたと
きの最大自然換気量が必要換気量以上のときには。

自然換気によって必要換気量が得られるため、ドア３を
全開としてドア制御ルーチンを終え（ステツブ１１１，
１１２）、元の処理に戻る。

一方、ドア２の開度を最大にした自然換気量だけでは必
要換気量が得られない場合には、不足する換気量を算出
しくステップ１１３）、強制換気によりこれを補う処理
を行う、すなわち、マイクロコンピュータ１７のメモリ
に第４図（ａ）〜（Ｃ）に示される車速とブロア電圧と
強制換気量およびインテークドア３の開度との関係を示
すマツプデータを予め記憶しておき、このマツプデータ
を基に、ブロア電圧、不足する換気量すなわち強制換気
量を求めるためのインテークドア３の開度を決定する処
理を行う（ステップ１１４，１１５）。

これにより、ドア制御ルーチンを終え１元の処理に戻る
。

以上の処理により空気調和装置の熱負荷を最低限に抑制
することができ、省エネルギー化を図ることができると
ともに、空気調和装置の起動時の冷房負荷を小さくする
ことができ、急速冷房が可能となるとともに、煙を検知
したときの換気を速やかに行うことができる。

前記実施例においては、冷房運転時の省動力化について
のみ述べたが、これはエンジン冷却水を利用したヒータ
システムを採用することが前提である。また、ヒータシ
ステムがバーナなどを用いた外燃式あるいは電気ヒータ
式となっている場合には１本実施例を採用することによ
り、暖房運転時にも省動力化を図ることができる。

また、前記実施例では、自然換気量を制御できることが
前提であるが、自然換気量が制御できない場合でも、自
然換気量を検知することができれば、必要換気量との差
を自然換気量で補う方向に制御するということを応用す
ることも可能である。

またさらに、本実施例における乗員検知センサとしては
、シートベルトの着脱を検知するスイッチや、座席の表
面温度を計るセンサや、乗員の操作によって乗員数を指
定する操作スイッチを用いてもよい。

また、必要換気量を指定する場合、乗員数を直接検知し
なくても、酸素濃度センサまたは炭酸ガス濃度センサの
検出出力から必要換気量を指定することも可能である。

また、渋滞時などのように導入外気が汚染されている場
合には、外気導入量を制御する必要がある場合もある。

このような場合には、外気導入口にガスセンサ（表面に
吸着するガスの成分が変化すると、抵抗値が変化するセ
ンサ）などを設け。

該センサの出力が所定値以上のときには、外気導入量を
制限するような機能を設ければよい。

また、前記実施例では、自然換気量は車速のみで得られ
るものについて述べたが、自然換気流路に風速計（熱線
風速計などの風速計でもよい）を設け、この風速計の出
力により自然換気量を検出してもよい、またさらに、所
定の換気量Ｑは、１人当りの必要量×乗員数としたが、
安全率を考えて、Ｑ＋αまたはｃＸＱとしても、また乗
員数に応じた値としてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、必要換気量と自
然換気量とを比較し、自然換気量だけでは必要換気量を
満たすことができないときには、強制換気によって必要
換気量を得るようにしたので、換気に伴う熱負荷を最小
限に抑制することができ、空気調和装置の省動力化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
インテークドアの制御構成図、第３図は車速とラム圧換
気量との関係を示す線図、第４図（ａ）は車速とラム圧
換気量との関係を示す線図、第４図（ｂ）は車速と強制
換気量との関係を示す線図、第４図（ｃ）は車速と強制
換気量との関係を示す線図、第５図は本発明に係る装置
の作用を説明するためのフローチャートである。 ２・・・自然換気制御ドア、３・・・インテークドア、
４・・・ファン、５・・・ブロアモータ、９，１０・・
・負圧アクチュエータ、１１．１２・・・ポテンシオ、
１６・・・車速センサ、１７・・・マイクロコンピュー
タ。 代理人　弁理士　小川勝男　　゛ ＼、− 沼　１　口 Ｚ　　ラム圧４費教綱イ卿ドＹ ３　　インテークドア １３　　楽員＆炬ぞン丈 １４　　スモーク乞ンナ 内　　車室ｒ１１糧り序トヒンタ′ １ｂ　　ヤ１（ぞンサ にムの 第３ｒｊＵ め４０ （Ｌ） （トン （ｃ） 巾　迂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．外気を車室内に導く吸入口の開度を調整する開度調
   整手段と、吸入口の開度を検出する開度検出手段と、吸
   入口からの外気と車室内の空気とを強制的に混合して換
   気量を調整する強制換気手段と、強制換気手段の作動に
   よる強制換気量を検出する強制換気量検出手段と、車速
   を検出する車速検出手段と、車室内の必要換気量を指定
   する換気量指定手段と、車速検出手段の出力から該車速
   に対応した最大自然換気量を求め、該算出値が必要換気
   量以上のときには、開度検出手段の出力を監視しながら
   、自然換気量を必要換気量に一致させるための制御信号
   を開度調整手段に出力し、前記算出値が必要換気量を下
   まわつたときには不足の換気量を求め、強制換気量検出
   手段の出力を監視しながら、該不足した換気量を強制換
   気量で補うための制御信号を強制換気手段へ出力する制
   御手段と、を有することを特徴とする車両用空気調和装
   置。