JP3557689B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内気温や外気温の変化に対応して車室内への吹出温度を補正する車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用のオートエアコンでは、車室内外の温度変化や日射量の影響を考慮した空調制御を行うために、車室内温度を検知する内気センサ、車室外温度を検知する外気センサ、および日射量を検知する日射センサ等を備えている。しかし、コスト削減が要求される今日では、各種センサの占めるコストの大きさは無視できない問題である。そこで、従来より、例えば日射量と内気温度のデータを補正して外気温度を推定することにより、外気センサを廃止してコストダウンを実現する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の方法では、補正係数が一定であることから、外気温度が大きく異なる場合、例えば夏場と冬場とでは、実際の外気温度との差が大きくなって対応できないため、実用的な方法とは言えない。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、大幅な機能低下を招くことなく、外気センサレス化によるコストダウンを図った車両用空調装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成を採用した。
請求項１では、内気導入口および外気導入口が形成された内外気切換箱と、前記内気導入口または前記外気導入口より前記内外気切換箱に導入された空気を車室内へ導く送風ダクトと、前記送風ダクトを迂回して前記内外気切換箱と前記車室内とを連通する連通ダクトと、前記車室内の温度、または前記連通ダクトを通って導かれた空気温度を検出する温度検出手段と、前記外気導入口から前記送風ダクト内へ外気を導く外気導入位置、前記内気導入口から前記送風ダクト内へ内気を導く内気導入位置、および前記外気導入口から前記連通ダクト内へ外気を導く外気迂回位置との間で切換可能に設けられた内外気切換ドアと、空調制御の起動時に前記内外気切換ドアを前記外気迂回位置へ駆動する内外気切換ドア駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２では、請求項１に記載した車両用空調装置において、
前記車室内への吹出温度を調節する吹出温度調節手段と、この吹出温度調節手段を制御する制御手段とを備え、
前記温度検出手段は、起動時に前記外気導入口から前記連通ダクトを通って前記車室内へ導入された外気温度を検出し、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された外気温度に基づいて前記吹出温度調節手段を制御することを特徴とする。
【０００６】
請求項３では、請求項１または２に記載した車両用空調装置において、
前記温度検出手段は、アスピレータによって吸引される車室内空気の温度を検出する内気センサであり、前記内外気切換ドアが前記外気迂回位置へ駆動される起動時のみ、前記アスピレータによって前記外気導入口から前記連通ダクトを通って前記車室内へ吸引された外気の温度を検出することを特徴とする。
【０００７】
【作用および発明の効果】
（請求項１）
空調制御の起動時には、内外気切換ドアが外気迂回位置へ駆動されて、外気導入口から導入された外気が連通ダクトを通って車室内へ導かれる。これにより、車室内に設けられた温度検出手段で外気温度を検出することができる。この温度検出手段では、外気導入口より連通ダクトを通って導入された外気の温度を直接検出することができるため、従来の日射量と内気温度のデータを補正して外気温度を推定する方法と比べて検出精度が良い。
【０００８】
（請求項２）
一般的な車両の使用環境では外気温の変動が小さい。言い換えれば、車両運行の限られた時間（例えば通勤時間）内で急激に外気温が変化することは希である。従って、起動時に温度検出手段で検出された外気温度を固定して、以後の空調制御に用いても何ら問題はないと言える。
実際には、起動時に温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、車室内への吹出温度を調節する吹出温度調節手段を制御することができる。
【０００９】
（請求項３）
起動時に連通ダクトを介して導入される外気温度を検出する温度検出手段は、車室内空気の温度を検出する内気センサである。即ち、既存の内気センサを使用して外気温度の検出を行うことができるため、外気センサを廃止してコストダウンを図ることができる。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明の車両用空調装置の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は車両用空調装置の全体模式図である。
本実施例の車両用空調装置１は、内外気切換手段（下述する）が一体に構成されたブロワ２、このブロワ２より送られた送風空気を車室内Ｒへ導く送風ダクト３、この送風ダクト３を迂回して車室内Ｒへ外気を導く外気ダクト４（本発明の連通ダクト）、冷媒の循環回路を形成する冷凍サイクル５、温水（エンジン冷却水）の循環回路を形成する温水サイクル６、および各空調機器の作動をコントロールする電子制御装置７（図２参照／以下ＥＣＵと言う）等より構成されている。
【００１１】
ブロワ２は、送風通路を形成するブロワケース２ａ、このブロワケース２ａに収容された遠心式ファン２ｂ、および遠心式ファン２ｂを回転駆動するブロワモータ２ｃより成り、ブロワモータ２ｃに印加される電圧（ブロワ電圧）に応じて送風量（ブロワモータ２ｃの回転数）が決定される。
【００１２】
内外気切換手段は、ブロワケース２ａと一体に設けられた内外気切換箱８と、この内外気切換箱８に回転自在に支持された内外気切換ドア９とから成る。
内外気切換箱８には、車室内Ｒの空気（以下内気と言う）を導入する内気導入口１０および車室外の空気（以下外気と言う）を導入する外気導入口１１が形成されるとともに、外気ダクト４が接続されている。
【００１３】
内外気切換ドア９は、サーボモータ等のアクチュエータ１２（本発明の内外気切換ドア駆動手段・図２参照）により駆動されて、内気導入口１０と外気導入口１１との開口割合を調節するとともに、外気導入口１１より導入された外気を外気ダクト４へ導く。具体的には、送風ダクト３内に外気を導入する外気導入位置（図１のＡ位置）、送風ダクト３内に内気を導入する内気導入位置（図１のＢ位置）、および外気ダクト４に外気を導入する外気迂回位置（図１のＣ位置）との間で切り換えられる。
【００１４】
送風ダクト３は、ブロワケース２ａに接続されるクーラケース１３と、このクーラケース１３に接続されるヒータケース１４とから成る。ヒータケース１４には、車室内Ｒに通じる吹出口１５が設けられるとともに、この吹出口１５を開閉する吹出口切換ドア１６が回転自在に支持されている。なお、吹出口１５は、窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出口、乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空気を吹き出すフット吹出口等が設けられている。また、吹出口切換ドア１６は、各吹出口１５に対応して設けられており、それぞれサーボモータ等のアクチュエータ１７（図２参照）により駆動される。
【００１５】
外気ダクト４は、図１に示すように、一端が内外気切換箱８内に開口し、他端が車室内Ｒに開口して、内外気切換箱８と車室内Ｒとを連通する。この外気ダクト４は、内外気切換ドア９が外気迂回位置（図１のＣ位置）に駆動された時に、内外気切換箱８を通じて外気導入口１１と連通し、外気導入口１１より導入された外気を車室内Ｒへ導く。また、外気ダクト４は、内外気切換ドア９が外気導入位置（図１のＡ位置）および内気導入位置（図１のＢ位置）に駆動された時は、内外気切換箱８を通じて内気導入口１０と連通される。
【００１６】
冷凍サイクル５は、冷媒圧縮機１８、冷媒凝縮器１９、レシーバ２０、減圧装置２１、冷媒蒸発器２２、およびこれらの機器を接続する冷媒配管２３等より構成される。
冷媒圧縮機１８は、電磁クラッチ２４を介して車両の走行用エンジン２５により駆動されて、吸引したガス冷媒を圧縮して吐出する。
冷媒凝縮器１９は、冷媒圧縮機１８で圧縮された高温高圧の冷媒が導かれて、その冷媒をクーリングファン２６により送風される外気との熱交換によって凝縮液化させる。
【００１７】
レシーバ２０は、冷媒凝縮器１９で凝縮された冷媒が導かれて貯留し、気液分離して液冷媒のみを送り出す。
減圧装置２１は、レシーバ２０から送られた液冷媒を減圧膨張して冷媒蒸発器２２へ供給するもので、例えば温度式膨張弁が使用される。
冷媒蒸発器２２は、クーラケース１３内に設置されており、減圧装置２１で減圧された低温低圧の冷媒とブロワ２より送風された空気との熱交換を行う。これにより、冷媒蒸発器２２の内部を流れる冷媒が冷媒蒸発器２２を通過する空気から蒸発潜熱を奪って蒸発することにより、冷媒蒸発器２２を通過する空気が冷却される。
【００１８】
温水サイクル６は、ヒータコア２７、このヒータコア２７をエンジン２５の冷却水回路（図示しない）と環状に接続する温水配管２８、およびこの温水配管２８を開閉するウォータバルブ２９等より構成されている。
ヒータコア２７は、ヒータケース１４内に設置されて、内部を流れる温水との熱交換によって通過する空気を加熱する。但し、ヒータコア２７は、ヒータケース１４内を流れる空気がヒータコア２７を迂回できるように配置されている。また、ヒータケース１４内には、ヒータコア２７を通過する空気量とヒータコア２７を迂回する空気量との割合を調節するエアミックスドア３０（本発明の吹出温度調節手段）が回転自在に支持されている。このエアミックスドア３０は、サーボモータ等のアクチュエータ３１（図２参照）により駆動される。
【００１９】
ＥＣＵ７（本発明の制御手段）は、Ａ／Ｄ変換器７ａ、入出力インターフェイス７ｂ、マイクロコンピュータ７ｃ等を備える周知のもので、空調制御に係わる制御プログラムや各種演算式等が予めマイクロコンピュータ７ｃにインプットされている。このＥＣＵ７は、図２に示すように、車両のイグニッションスイッチ３２がＯＮ操作された状態で車載電源３３から電力の供給を受けて作動し、操作パネル３４から入力された操作信号、および各センサ（内気センサ３５、日射センサ３６、エバ後温度センサ３７、水温センサ３８、開度センサ３９等）から入力されたセンサ信号に基づいて各空調機器の作動を制御する。
【００２０】
操作パネル３４は、車室内Ｒのインストルメントパネル（図示しない）に配されて、図３に示すように、乗員が希望する室内温度を設定する温度設定スイッチ４０、この温度設定スイッチ４０で設定された温度をデジタル表示する設定温度表示部４１、エアコンの自動制御指令を出力するオートスイッチ４２、エアコンの作動停止指令を出力するオフスイッチ４３、吸込口モードを選択する内外気切換スイッチ４４、吹出口モードを選択する吹出口切換スイッチ４５、ブロワ２の風量レベルを設定する風量設定スイッチ４６、電磁クラッチ２４のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるエアコンスイッチ４７等が設けられている。なお、温度設定スイッチ４０で設定された設定温度は、設定温度信号Ｔｓｅｔ としてＥＣＵ７へ出力される。
【００２１】
内気センサ３５（本発明の温度検出手段）は、車室内Ｒの空気温度（以下内気温と言う）または外気ダクト４を介して導入された車室外の空気温度（以下外気温と言う）を検出して内気温信号ＴｒとしてＥＣＵ７へ出力する。但し、この内気センサ３５は、アスピレータを構成する吸気通路４８内に配されて、ファン４９により吸気通路４８内へ吸引された空気の温度を検出する。吸気通路４８は、車室内Ｒに開口する外気ダクト４に通じており、ファン４９の回転により外気ダクト４を通って内気または外気が吸引される。ファン４９は、吸気通路４８内に配された内気センサ３５より風下に位置する。
【００２２】
日射センサ３６は、ダッシュボード上等の日射を受けやすい場所に取り付けられ、車室内Ｒへ差し込む日射量を検出して日射量信号ＴｓとしてＥＣＵ７へ出力する。
エバ後温度センサ３７は、冷媒蒸発器２２を通過した直後の空気温度を検出してエバ後温度信号ＴｅとしてＥＣＵ７へ出力する。
水温センサ３８は、ヒータコア２７を流れる冷却水の温度を検出して水温信号ＴｗとしてＥＣＵ７へ出力する。
開度センサ３９は、エアミックスドア３０の開度を検出して開度信号θとしてＥＣＵ７へ出力するもので、例えば開度に応じて電気抵抗値が変化するポテンショメータが用いられる。
【００２３】
次に、本実施例の作動を図４および図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、各種カウンタやフラグ等の初期化を行う（ステップ１００）。
続いて、内外気切換ドア９を外気迂回位置へ駆動して（ステップ１１０）、アスピレータのファン４９をＯＮする（ステップ１２０）。これにより、外気導入口１１から導入された外気が外気ダクト４を通って車室内Ｒへ吸引される。
【００２４】
続いて、内気センサ３５の検出信号Ｔｒを読み込み（ステップ１３０）、その検出信号Ｔｒを外気温信号Ｔａｍとして設定する（ステップ１４０）。
なお、外気ダクト４を通じて外気を導入し、その外気温を内気センサ３５で検出するのはエアコン起動時のみであるため、ステップ１２０でファン４９がＯＮされた後、内気センサ３５の応答遅れ等も考慮して十数秒の待ち時間を設定した方がより正確な外気温を検出することができる。
【００２５】
続いて、内外気切換ドア９を内気導入位置または外気導入位置へ駆動する（ステップ１５０）。これにより、内外気切換箱８を通じて内気導入口１０と外気ダクト４とが連通するため、外気ダクト４を通じて内気が吸引されることにより、内気センサ３５で内気温を検出することができる。
続いて、操作パネル３４から設定温度信号Ｔｓｅｔ を読み込み（ステップ１６０）、各センサから出力される検出信号Ｔｒ、Ｔｓ、Ｔｅ、Ｔｗ、θを読み込む（ステップ１７０）。
【００２６】
続いて、入力された各データと予めマイクロコンピュータ７ｃに記憶された下記の数式より車室内Ｒへの目標吹出温度（以下ＴＡＯと言う）を算出する（ステップ１８０）。
【数１】
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ ・Ｔｓｅｔ −Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋａｍ・Ｔａｍ−Ｋｓ・Ｔｓ＋Ｃ
なお、Ｋｓｅｔ ：温度設定ゲイン、Ｋｒ：内気温度ゲイン、
Ｋａｍ ：外気温度ゲイン、Ｋｓ：日射ゲイン、Ｃ：補正定数である。
【００２７】
続いて、図６に示すブロワ制御特性図より、ステップ１８０で算出したＴＡＯに基づいてブロワモータ２ｃへ印加するブロワ電圧ＢＬＷを決定する（ステップ１９０）。
続いて、図７に示す吸込口モード制御特性図より、ステップ１８０で算出したＴＡＯに基づいて吸込口モードを決定する（ステップ２００）。ここでは、内外気切換ドア９が外気導入口１１を全開するＡ位置と内気導入口１０を全開するＢ位置との間で切り換えられる。
続いて、図８に示す吹出口モード制御特性図より、ステップ１８０で算出したＴＡＯに基づいて吹出口モードを決定する（ステップ２１０）。
【００２８】
続いて、図９に示す圧縮機制御特性図より、エバ後温度センサ３７の検出信号Ｔｅに基づいて電磁クラッチ２４をオンするかオフするかを決定する（ステップ２２０）。
続いて、車室内Ｒへの実際の吹出温度がステップ１８０で算出されたＴＡＯとなるように、エアミックスドア３０の目標開度を下記の数式に従って算出する（ステップ２３０）。
【数２】
ＳＷ＝［（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）］×１００（％）
【００２９】
続いて、上記ステップ１９０〜ステップ２３０にて決定した制御値が得られるように、各アクチュエータに制御信号を出力する（ステップ２４０）。
続いて、イグニッションスイッチ３２がオフされた否かを判定し（ステップ２５０）、オフされていないと判定された場合（ＮＯ）は再びステップ１６０へ戻って処理を繰り返し、オフされていると判定された場合（ＹＥＳ）は一連の制御処理を終了する。
【００３０】
（実施例の効果）
本実施例によれば、エアコン起動時に内外気切換ドア９を外気迂回位置へ駆動してアスピレータのファン４９をオンすることにより、外気導入口１１から外気ダクト４を通って車室内Ｒへ外気を導入することができる。これにより、既存の内気センサ３５によって外気温度を直接検出することができるため、外気センサを備えている場合と同様に外気温補正制御を行うことができる。この結果、外気センサの廃止によるコストダウンを実現できる。
【００３１】
なお、上記実施例の構成では、内気センサ３５で内気温を検出する際にも外気ダクト４を通じて内気を導入しているが、図１０に示すように、吸気通路４８に内気を吸引する吸引口４８ａを設けるとともに、この吸引口４８ａと外気ダクト４とを切り換える切換ドア５０を設けて、外気温を検出する時には切換ドア５０により吸引口４８ａを閉じて、内気温を検出する時には切換ドア５０により外気ダクト４を閉じるように制御しても良い。
【００３２】
また、上記実施例では、内外気切換ドア９が外気迂回位置へ駆動された状態でファン４９をオンして外気を吸引する構成としたが、ファン４９をオンすることなく車両の走行に伴うラム圧によって外気ダクト４に外気を導入して車室内Ｒへ導くこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空調装置の全体模式図である。
【図２】制御系に係わるブロック図である。
【図３】操作パネルの平面図である。
【図４】ＥＣＵ７の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵ７の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】ブロワ制御特性図である。
【図７】吸込口モード制御特性図である。
【図８】吹出口モード制御特性図である。
【図９】圧縮機制御特性図である。
【図１０】吸気通路の構造を示す模式図である（変形例）。
【符号の説明】
１ 車両用空調装置
３ 送風ダクト
４ 外気ダクト（連通ダクト）
７ ＥＣＵ（内外気切換ドア駆動手段、制御手段）
８ 内外気切換箱
９ 内外気切換ドア
１０ 内気導入口
１１ 外気導入口
１２ 内外気切換ドア用のアクチュエータ（内外気切換ドア駆動手段）
３０ エアミックスドア（吹出温度調節手段）
３５ 内気センサ（温度検出手段）
４８ 吸気通路（アスピレータ）
４９ ファン（アスピレータ）

Claims (3)

1. ａ）内気導入口および外気導入口が形成された内外気切換箱と、
   ｂ）前記内気導入口または前記外気導入口より前記内外気切換箱に導入された空気を車室内へ導く送風ダクトと、
   ｃ）前記送風ダクトを迂回して前記内外気切換箱と前記車室内とを連通する連通ダクトと、
   ｄ）前記車室内の温度、または前記連通ダクトを通って導かれた空気温度を検出する温度検出手段と、
   ｅ）前記外気導入口から前記送風ダクト内へ外気を導く外気導入位置、前記内気導入口から前記送風ダクト内へ内気を導く内気導入位置、および前記外気導入口から前記連通ダクト内へ外気を導く外気迂回位置との間で切換可能に設けられた内外気切換ドアと、
   ｆ）空調制御の起動時に前記内外気切換ドアを前記外気迂回位置へ駆動する内外気切換ドア駆動手段とを備えた車両用空調装置。
2. 請求項１に記載した車両用空調装置において、
   前記車室内への吹出温度を調節する吹出温度調節手段と、
   この吹出温度調節手段を制御する制御手段とを備え、
   前記温度検出手段は、起動時に前記外気導入口から前記連通ダクトを通って前記車室内へ導入された外気温度を検出し、
   前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された外気温度に基づいて前記吹出温度調節手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または２に記載した車両用空調装置において、
   前記温度検出手段は、アスピレータによって吸引される車室内空気の温度を検出する内気センサであり、前記内外気切換ドアが前記外気迂回位置へ駆動される起動時のみ、前記アスピレータによって前記外気導入口から前記連通ダクトを通って前記車室内へ吸引された外気の温度を検出することを特徴とする車両用空調装置。

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