JP3887930B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
乗員の足位置に開口するフット吹出口や、乗員の略顔位置に開口するフェイス吹出口から温風を車室内へ吹き出す車両用空気調和装置が知られている。
寒冷期に自動車に乗り込んだ場合に、冷えている手を温める場合には、フェイス吹出口を開け、手をフェイス吹出口に近づけれる。なお、オートエアコンの場合にはマニュアル側に切り替えて、フェイス吹出口切替ダンパを開く。
また、サイドガラスからの冷輻射を緩和するには、温風が前席のサイドガラスに当たるようにフェイス吹出口の偏向部材を手動操作する。
顔面の火照りを防止する場合には、温風が顔面以外に当たるようにフェイス吹出口の偏向部材を手動操作する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の車両用空気調和装置は、以下に示す課題を有する。
寒冷期に自動車に乗り込み、冷えている手を温める場合には、フェイス吹出口を開ける操作や手をフェイス吹出口に近づけれる行為が必要であり面倒である。
サイドガラスからの冷輻射を緩和するには、温風が前席のサイドガラスに当たるようにフェイス吹出口の偏向部材を手動操作する必要があり面倒である。
フェイス吹出口から吹き出される温風が手に当たるように偏向部材が位置決めされていると、顔面に温風が当たり顔面が火照る。
【0004】
本発明の第1の目的は、寒冷期に運転者が自動車に乗り込んだ場合に、ステアリングのグリップ部を握れば手を温めることができ、且つ、前席のサイドガラスの曇りを防止することができる車両用空気調和装置の提供にある。
本発明の第2の目的は、顔面の火照りを起こさないとともに、暖房感の向上が図れ、更にサイドガラスからの冷輻射を緩和できる車両用空気調和装置の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
〔請求項1について〕
暖房運転の初期に、フェイス吹出口切替ダンパを作動させてフェイス吹出口を開け、フェイス吹出口から吹き出される空調風がステアリングのグリップおよび前席のサイドガラスに当たるように偏向部材を操作するハンドウォーム兼曇り止め制御を行う。
これにより、寒冷期に運転者が自動車に乗り込んだ場合に、ステアリングのグリップ部を握れば手を温めることができ、且つ、前席のサイドガラスの曇りを防止することができる。
【0010】
〔請求項2について〕
制御手段は、ハンドウォーム兼曇り止め制御を行った後に、フェイス吹出口から吹き出される空調風が乗員の膝と前席のサイドガラスに当たるように偏向部材を操作する暖房感向上兼冷輻射緩和制御を行う。
これにより、顔面の火照りを起こさないとともに、暖房感の向上が図れ、更にサイドガラスからの冷輻射を緩和できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例(請求項2に対応)を図1〜図16に基づいて説明する。
車両用空調装置Aは、図1(車両用空調装置の全体図)に示すように、空調された空調空気を車室2内に吹き出すための複数の空気吹出口(後述する)を設けた送風ダクト1を有する。この送風ダクト1内には導入空気(車室内空気n、車室外空気g)を冷却する冷却用熱交換器3と導入空気(車室内空気n、車室外空気g)を加熱するための加熱用熱交換器4とが配設されている。そして、空気吹出口の内、各フェイス吹出口には、空調空気の吹出方向を変えるための偏向部材であるルーバ5(図3の左右スイングルーバ51および上下スイングルーバ52)が装着され、該ルーバ5はECU6(制御手段)により制御される揺動機構7(左右スイング機構71および上下スイング機構72)により揺動される。
【0012】
送風ダクト1の上流端には送風機11が配設され、該送風機11の上流側には内外気切替箱12が配設されている。
送風機11は、ファンケース10内に収納されるファン111と、該ファン111を回転駆動するファンモータ112とからなり、ファンモータ112に印加される電圧(印加電圧VA)に対応する回転速度(送風量)でファン111が回転する。ECU6により決定された印加電圧VAがモータ駆動回路61を介してファンモータ112に印加される。
【0013】
内外気切替箱12は、車室内空気n(内気)を導入するための内気導入口121と、車室外空気g(外気)を導入するための外気導入口122とを有する。この内外気切替箱12には、内気導入口121と外気導入口122とを選択的に切り替える内外気切替ドア123が回動自在に装着されている。
この内外気切替ドア123は、サーボモータなどのアクチュエータ124により駆動され、該アクチュエータ124は後述するECU6(エアコン制御装置)により通電制御される。
【0014】
冷却用熱交換器3は、通路の断面全体を塞ぐように送風機11下流の送風ダクト1内に配設されている。そして、冷却用熱交換器3の下流側には加熱用熱交換器4が配されている。
冷却用熱交換器3は、本実施例では冷凍サイクルのエバポレータであり、エバポレータ内部を通過する低温冷媒との熱交換によって送風空気を冷却する。加熱用熱交換器4は、本実施例ではエンジン冷却水を熱源とする温水式のヒータコアであり、ヒータコア内を通過するエンジン冷却水(温水)との熱交換によって送風空気を加熱する。
【0015】
加熱用熱交換器4の図示上方には、加熱用熱交換器4を迂回するバイパス通路131が形成され、該バイパス通路131には、空気通路13を通過する送風空気の温度を調節するエアミックスドア41が設けられている。
このエアミックスドア41は、バイパス通路131を通過する空気量と、加熱用熱交換器4を通過する空気量との割合を調節するものであり、サーボモータ等のアクチュエータ411により駆動され、該アクチュエータ411はECU6により通電制御される。
【0016】
送風ダクト1の下流側には、空気通路13に通じるドライバー側フェイスダクト15と、デフロスタダクト16、ドライバー側フットダクト17、および空気通路13に通じるパッセンジャー側フェイスダクト18と、パッセンジャー側フットダクト19が接続されている。
【0017】
ドライバー側フェイスダクト15は、ドライバーの上半身へ向けて空調風を吹き出すための通路であり途中で二股に分岐している。一方は、車室内前面に配されたダッシュボード50の略中央部に開口するドライバー側センタフェイス吹出口151に接続され、他方はダッシュボード50の運転席の右端に開口するドライバー側サイドフェイス吹出口152に接続されている(図2参照)。デフロスタダクト16は、車両のフロントガラスへ向けて主に温風を供給するための通路であり、ダッシュボード50の上面に開口するデフロスタ吹出口161に接続されている(図2参照)。
ドライバー側フットダクト17は、ドライバーの足元へ向けて主に温風を供給するための通路であり、ドライバーの足元近傍に開口するドライバー側フット吹出口171に接続されている(図2参照)。
【0018】
また、ドライバー側フェイスダクト15には、ドライバー側センタフェイス吹出口151およびドライバー側サイドフェイス吹出口152を開閉するモード切替ドア153が設けられ、デフロスタダクト16とドライバー側フットダクト17の上流側開口部には、それぞれの開口部を開閉するモード切替ドア162、172が設けられている。これら各モード切替ドア153、162、172の開閉状態に応じて、フットモード、バイレベルモード、フェイスモード、デフモード、およびフット・デフモードなどの周知の各吹出口モードが得られる。
モード切替ドア153、162、172は、サーボモータ等のアクチュエータ154、173により駆動され、そのアクチュエータ154、173はECU6により通電制御される。
【0019】
また、パッセンジャー側フェイスダクト18は、パッセンジャーの上半身へ向かって空調風を供給するための通路で、通路途中から二股に分岐している。通路の一方はダッシュボード50の略中央部に開口するパッセンジャー側センタフェイス吹出口182に接続され、通路の他方はダッシュボード50の助手席端部に開口するパッセンジャー側サイドフェイス吹出口181に接続されている。パッセンジャー側フットダクト19は、パッセンジャーの足元へ向けて主に温風を供給するための通路であり、パッセンジャーの足元付近に開口するパッセンジャー側フット吹出口191に接続されている。
【0020】
また、パッセンジャー側フェイスダクト18には、パッセンジャー側センタフェイス吹出口182およびパッセンジャー側サイドフェイス吹出口181を開閉するモード切替ドア183が設けられ、パッセンジャー側フットダクト19の上流側開口部には、その開口部を開閉するモード切替ドア192が設けられている。これら各モード切替ドア183、192の開閉状態に応じて、フットモード、バイレベルモード、フェイスモードなどの周知の各吹出口モードが得られる。各モード切替ドア183、192は、サーボモータなどのアクチュエータ184により駆動され、そのアクチュエータ184はECU6により通電制御される。
【0021】
ドライバー側センタフェイス吹出口151、ドライバー側サイドフェイス吹出口152、パッセンジャー側センタフェイス吹出口182、およびパッセンジャー側サイドフェイス吹出口181には、図3に示す様に、吹出風の方向を変更できる左右スイングルーバ51および上下スイングルーバ52が装着されている。
【0022】
左右スイングルーバ51および上下スイングルーバ52は、吹出風の方向を左右方向(車幅方向)に変更するための左右スイング機構71、および吹出風の方向を上下方向に変更するための上下スイング機構72とにより駆動される(図3参照)。また、各吹出口151、152、182、181には、それぞれ、各吹出口151、152、182、181を開閉するためのシャッタ機構(図示せず)が設けられ、各吹出口151、152、182、181の近傍に設けられた各操作レバー(図7参照)によりシャッタ機構を操作して各吹出口151、152、182、181を開閉することができる。
【0023】
左右スイング機構71は、図4に示すように、左右方向の角度調節が可能な複数の左右スイングルーバ51と、各左右スイングルーバ51を駆動する回転力を発生させるステッピングモータ711と、ステッピングモータ711の回転力を各左右スイングルーバ51に伝達するためのアーム712およびリンクレバー713とから構成されている。
【0024】
上下スイング機構72は、図5に示すように、上下方向の角度調整が可能な複数の上下スイングルーバ52と、各上下スイングルーバ52を駆動するための回転力を発生させるステッピングモータ721と、ステッピングモータ721の回転力を各上下スイングルーバ52に伝達するためのアーム722およびリンクレバー723とから構成される。
【0025】
なお、リンクレバー713、723に連結したポテンションメータ714、724の抵抗値によって各スイングルーバ51、52の位置(リンクレバー713、723の位置)が検出され、ECU6により各スイング機構71、72のステッピングモータ711、721が通電制御される。
【0026】
ステッピングモータ711、721は、それぞれ、ECU6から送られてくるパルス信号の向きとパルス数に応じた回転方向と回転速度で回転する。
また、各スイングルーバ51、52には、共通のレバーが連結され、手動操作により、各スイングルーバ51、52を左右・上下方向に向きを変更できる。
【0027】
ECU6は、空調制御に係わる制御プログラムや各種演算式などを記憶させたマイクロコンピュータを内蔵し、下記に示す信号を制御プログラムに基づいて演算処理し、その処理結果に基づいて各種アクチュエータおよびモータ駆動回路61を通電制御する。
エアコン操作パネル60の操作により送出される各操作信号。空調制御に係わる各種センサ(下記に示す)が出力するセンサ信号。
(各種センサ)
車室内空気の温度Trを検出する内気センサ62、外気温度Tamを検出する外気センサ63、日射量Tsを検出する日射センサ64、冷却用熱交換器3(エバポレータ)を通過した空気の温度TEを検出するエバ後温度センサ65、および加熱用熱交換器4(ヒータコア)に供給される冷却水温度TWを検出する水温センサ66。
【0028】
エアコン操作パネル60は車室内前面のダッシュボード50に組み込まれている(図6参照)。そして、エアコン操作パネル60上には、下記に示す各種スイッチが配設されている。
(各種スイッチ)
温度設定スイッチ601、ECU6に対して自動制御を指示するオートスイッチ602、ECU6に対して作動停止を指示するオフスイッチ603、送風機11の風量レベルを手動設定するブロワスイッチ604。
【0029】
更に、吹出口モードを切り替えるMODEスイッチ605、冷凍サイクルの運転開始・停止を指示するA/Cスイッチ606、内外気モードを切り替える内外気切替イッチ607。
【0030】
つぎに、ECU6による空調制御を、図8および図9に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップs1でエアコン操作パネル60のオートスイッチ602がオン操作された場合にはステップs2を実施する。
【0031】
ステップs2において、外気温≦5℃または車室温≦25℃を満足するか否か判別する。満足する場合(ステップs2でYES)にはステップs3に進み、満足しない場合(ステップs2でNO)にはステップs100に進む。
【0032】
ステップs3において、冷却水温≦60℃を満足するか否か判別する。満足する場合(YES)にはステップs4に進み、満足しない場合(NO)にはステップs100に進む。
【0033】
ブロワ風量を最大とし(ステップs4)、内外気切り替えを内気モード(ステップs5)とする。
ステップs6でモード切替ドア153、183、172、192、162を開く。これにより、各吹出口151、152、181、182から空調風が吹き出る。
【0034】
ステップs7で吹出温リミットを解除する。
ステップs8でハンドウォーム制御を行う。このハンドウォーム制御は図12のステップs8である。各フェイス吹出口(a)〜(d)、即ちフェイス吹出口181、182、151、152から吹き出される空調空気の方向は図12のステップs8の制御の通りとなり、図13および図14の太線の方向に吹き出される。
【0035】
ステップs9でエンジン回転数を増加させる。
ステップs10において、オートスイッチ602をオンしてから10分が経過したか否かを判別する。10分が経過している場合(YES)にはステップs12に進み、満足しない場合(NO)にはステップs11に進む。
【0036】
ステップs11において、冷却水温>60℃を満足するか否か判別する。満足する場合(YES)にはステップs12に進み、満足しない場合(NO)にはステップs4に戻る。
【0037】
ステップs12で、ECU6は暖房感向上兼冷輻射緩和制御を行う。この暖房感向上兼冷輻射緩和制御は、図12のステップs12の制御である。各フェイス吹出口(a)〜(d)、即ちフェイス吹出口181、182、151、152から吹き出される空調空気の方向は図12のステップs12の制御の通りとなり、図15および図16の太線の方向に吹き出される。
【0038】
ステップs13において、ステップs12に移行してから5分が経過したか否かを判別する。5分が経過している場合(YES)にはステップs100に進み、満足しない場合(NO)にはステップs12に戻る。
【0039】
つぎの、通常制御(図9に示すステップs100〜s110)の制御について説明する。
初めに、データ処理用メモリを初期化する(ステップs100)。
続いて、エアコン操作パネル60の温度設定スイッチ601で設定された設定温度、および各センサ信号を読み込んでデータ処理用メモリに記憶する(ステップs101)。
【0040】
つぎに、読み込んだデータと、下記の数式▲1▼に基づいて、目標吹出温度TAOを演算する(ステップs102)。
【数1】
TAO=Kset・Tset−Kr・Tr−Kam−Ks・Ts+Kd・{Cd+Ka・(10−Tam)}×(Tset−Tset)+C ……………▲1▼
【0041】
なお、Tsetは温度設定スイッチ601で設定された温度であり、Kset、Kr、Kam、Ks、Kdはそれぞれ温度設定ゲイン、内気温度ゲイン、外気温度ゲイン、日射量ゲイン、温度補正ゲイン、Cdは上記影響度合いに応じた定数、Cは補正ゲインを表す。
【0042】
また、Kaは、外気温度Tamが空調温度に及ぼす影響度合いを補正するゲイン、Cdは、上記影響度合いに応じた定数、Cは補正定数を表す。なお、Ka、Cdの各値は、車両の形状や大きさ、各吹出口より吹き出される吹出風の風向等、様々なパラメータで変化する。
【0043】
続いて、ステップs102で演算したTAOに基づいて送風機11の制御電圧VA(ファンモータ112への印加電圧)を演算する(ステップs103)。なお、この制御電圧VAは、ステップs102で演算したTAOに適合した制御電圧VAを図10に示すブロワ特性図より求めた後、その制御電圧VAを平均することにより得ている。
続いて、ステップs102で演算したTAOに基づいて図11に示す吹出口モード特性図より吹出口モードを決定する(ステップs104)。
【0044】
ステップs105で、各センサが出力するセンサ信号に基づいてルーバ5のスイング範囲を演算する。
ステップs106で、目標吹出温度TAOを得るため、下記の数式▲2▼に基づいてエアミックスドア41の開度を演算する。
【0045】
【数2】
SW=(TAO−TE)×100/(TW−TE)……▲2▼
続いて、ステップs103で求めた制御電圧VAが送風機11(ファンモータ112)に印加されるようにモータ駆動回路61へ制御信号を出力する(ステップs107)。
ステップs106で決定したエアミックスドア41の開度が得られるように、アクチュエータ411へ制御信号を出力する(ステップs108)。
【0046】
続いて、ステップs104で決定した吹出口モードが得られるように各アクチュエータ154、184、173へ制御信号を出力する(ステップs109)。
続いて、ステップs105で演算されたルーバ5の作動パターンが得られるように、各ステッピングモータ711、721へ制御信号を出力する(ステップs110)。
【0047】
つぎに、車両用空調装置Aの利点を述べる。
〔ア〕外気温≦5℃で、車室温≦25℃で、且つ冷却水温≦60℃の場合にオートスイッチ602をオンすると、各フェイス吹出口181、182、151、152および各フット吹出口171、191を開ける(ステップs6)。
そして、各フェイス吹出口(a)〜(d)、即ちフェイス吹出口181、182、151、152から温風(空調空気)を、ステアリングのグリップ81およびパッセンジャー82の手821に当たるように吹き出す(図13および図14の太線の方向)ハンドウォーム制御と、各フット吹出口171、191からドライバー80とパッセンジャー82の足に当たるように吹き出すフットウォーム制御を行う構成である。
このため、寒冷期に自動車に乗り込んだ場合に、冷えている手か足が温まるので車両用空調装置Aは使い勝手が良い。
なお、ステップs4、ステップs5、ステップs7、及びステップs9の実施により、温風の温度を効果的に高くすることができ、早期に手や足を温めることができる。
【0048】
〔イ〕ハンドウォーム制御およびフットウォーム制御が完了する(ステップs10またはステップs11でYES)と、車両用空調装置Aは図15および図16に示す暖房感向上兼冷輻射緩和制御を行う構成である(ステップs12)。
このため、顔面の火照りを起こさないとともに、暖房感の向上が図れ、更にサイドガラスからの冷輻射を緩和できる。
【0049】
本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
a.図8のステップs8において、図17および図18に示すように、ハンドウォーム兼曇り止め制御を行う構成に変更しても良い(請求項1に対応)。
これにより、寒冷期に運転者が自動車に乗り込んだ場合に、ステアリングのグリップ81を握れば手を温めることができ、且つ、前席のサイドガラスの曇りを防止することができる。
【0050】
b.パッセンジャー82が乗っていない場合には、フェイス吹出口181、182閉じて、フェイス吹出口151、152のみ開くようにしても良い。こうすれば、空調風がフェイス吹出口151、152から大風量で吹き出されるので、ドライバー80の手を効果的に温めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る車両用空気調和装置の構造説明図である。
【図2】車両のダッシュボード付近の様子を示す説明図である。
【図3】ルーバおよび揺動機構の全体図である。
【図4】左右スイング機構の構造説明図である。
【図5】上下スイング機構の構造説明図である。
【図6】エアコン操作パネルの正面図である。
【図7】センタフェイス吹出口の正面図である。
【図8】ハンドウォーム制御および暖房感向上兼冷輻射緩和制御に係る、ECUの制御プログラムを示すフローチャートである。
【図9】通常時に係る、ECUの制御プログラムを示すフローチャートである。
【図10】送風機のブロワ電圧を決定するためのブロワ特性図である。
【図11】吹出口モードを決定するための吹出口モード特性図である。
【図12】ハンドウォーム制御、暖房感向上兼冷輻射緩和制御、及び通常制御時に係る、吹出口の状態と吹出方向を示す説明図である。
【図13】ハンドウォーム制御時における、フェイス吹出口(c)、(d)から吹き出される温風の吹出方向(上下)を示す説明図である。
【図14】ハンドウォーム制御中における、各フェイス吹出口(a)、(b)、(c)、(d)から吹き出される温風の吹出方向(左右)を示す説明図である。
【図15】暖房感向上兼冷輻射緩和制御中における、各フェイス吹出口(b)、(c)から吹き出される温風の吹出方向(上下)を示す説明図である。
【図16】暖房感向上兼冷輻射緩和制御中における、各フェイス吹出口(a)、(b)、(c)、(d)から吹き出される温風の吹出方向(左右)を示す説明図である。
【図17】ハンドウォーム兼曇り止め制御中における、フェイス吹出口(a)、(d)から吹き出される温風の吹出方向(上下)を示す説明図である。
【図18】ハンドウォーム兼曇り止め制御中における、フェイス吹出口(a)、(b)、(c)、(d)から吹き出される温風の吹出方向(左右)を示す説明図である。
【符号の説明】
A 車両用空調装置(車両用空気調和装置)
1 送風ダクト(ダクト)
4 加熱用熱交換器(空調器)
5 ルーバ(偏向部材)
11 送風機
80 ドライバー
81 ステアリングのグリップ
121 内気導入口(導入口)
122 外気導入口(導入口)
151 ドライバー側センタフェイス吹出口(フェイス吹出口)
152 ドライバー側サイドフェイス吹出口(フェイス吹出口)
181 パッセンジャー側サイドフェイス吹出口(フェイス吹出口)
182 パッセンジャー側センタフェイス吹出口(フェイス吹出口)
153、183、162、172、192 モード切替ドア(吹出口切替ダンパ)
Claims (2)
- 車室内外の空気を導入するための導入口と、乗員の足位置に開口するフット吹出口および乗員の略顔位置に開口するフェイス吹出口を含む複数の吹出口とを有し、これら各吹出口から空調風を車室内へ吹き出すダクトと、
各吹出口に向かう空気流をダクト内に発生させる送風機と、
ダクト内に配設され、前記空気流の加熱が可能な空調器と、
前記フェイス吹出口に装着され、前記フェイス吹出口から吹き出される空調風の吹出し方向を変更するための偏向部材と、
各吹出口を開閉するための各吹出口切替ダンパと、
前記偏向部材、各吹出口切替ダンパ、前記送風機、および前記空調器を制御する制御手段とを備える車両用空気調和装置において、
暖房運転の初期に、前記制御手段は、前記フェイス吹出口を開閉するためのフェイス吹出口切替ダンパと前記フット吹出口を開閉するためのフット吹出口切替ダンパとを作動させるとともに、前記フェイス吹出口から吹き出される空調風がステアリングのグリップおよび前席のサイドガラスに当たるように前記偏向部材を操作するハンドウォーム兼曇り止め制御を行うことを特徴とする車両用空気調和装置。 - 前記制御手段は、前記ハンドウォーム兼曇り止め制御を行った後に、
前記フェイス吹出口から吹き出される空調風が乗員の膝と前席のサイドガラスに当たるように前記偏向部材を操作する暖房感向上兼冷輻射緩和制御を行うことを特徴とする請求項1記載の車両用空気調和装置。
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