JP4164949B2

JP4164949B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP4164949B2
Application number: JP18935799A
Authority: JP
Inventors: 孝清水
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP2001018632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸込空気を空調するエバポレータ等の空調用熱交換器を備える車両用空調装置に関し、特に、車両外板と車室内内壁との間に設けられた車両後席用の車両用空調装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両用空調装置では車室内外の空気を吸込み、また、後席用空調装置では車室内空気と、車両外板と車室内内壁との間の空気とを吸込み、この吸込空気をエバポレータ等の空調用熱交換器にて空調して車室内乗員に吹出すことにより、乗員のフィーリングを向上している。
【０００３】
そして、夏場の冷房初期（クールダウン時）や冬場の暖房初期（ウォームアップ時）においては、吸込モードが外気モードであると、吸込空気の温度が夏場では高温、冬場では低温であり空調負荷が非常に大きいため、吹出温度が所望の温度に到達するのにある程度の時間が必要となり、乗員フィーリングが悪化するので、吸込モードを内気モードとして、空調空気を吸込口に循環させ、上記乗員フィーリング悪化を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内気モードとして空調空気を吸込口に循環させることによって、外気モードよりも吹出温度の所望温度への到達時間を短くしたとしても、車室内温度は家庭の室内温度とは違い、外気温度や日射等の影響を受けやすく、夏場の冷房初期においては外気よりも高温、また冬場の暖房初期においてもかなり低温となっているため、所望温度への到達にある程度時間を要し、乗員フィーリングが悪化するという問題はいまだ残っている。
【０００５】
特に、車両の後席用空調装置では、トランクルーム内や天井等における車両外板と車室内内壁との間に設けられているため、吸込空気のうち、車両外板と車室内内壁との間の空気が外気温や日射等の影響を特に受けやすく、車室内温度よりも夏場では高温、冬場では低温となっており、空調負荷が特に大きい。従って、上記のような乗員フィーリング悪化が顕著である。
【０００６】
そこで、本発明者は、上記問題を解決するため、本出願人が特願平１０−６９０２号にて考案している、ケース内外を連通する連通路とこれを開閉する連通ドアとを設けるという技術に着目し、車両外板と車室内内壁との間に設けられた後席用空調装置に上記技術を適用した場合について検討した結果、以下のことを見出した。
【０００７】
すなわち、夏場においてはケースにおけるエバポレータ下流側に上記のような連通路を形成し、車両外板と車室内内壁との間にエバポレータ通過後の冷却空気を漏らすことによって、この冷却空気が空気吸込口に導入され、吸込温度を低下でき、また、冬場においてはケースにおけるヒータコア下流側に上記連通路を形成すれば吸込温度を上昇できるということである。
【０００８】
しかしながら、上記特願平１０−６９０２号における連通路は、フェイスモードよりも圧力損失の高いフットモード時の騒音防止のため設けられたものであり、空調負荷に応じて吸込温度を低下あるいは上昇させるということを考慮していない。すなわち、連通ドアは、フットモード時にフェイスモード時と圧力損失を同一にする開度だけ開き、フェイスモード時に全閉とされている。従って、フェイスモードでは連通路から空気が漏れず、上記従来技術と同じく、空調負荷が大きい場合、吹出温度が所望の温度に到達するのに時間がかかってしまう。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、空調負荷の大きいときに、吹出温度を早急に所望の温度にすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決する手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を用いる。
【００１１】
すなわち、請求項１〜４記載の発明では、送風手段（７）により空気吸込口（６）から空調ケース（５）内に吸込まれた空気を空調用熱交換器（９）にて空調し、この空調空気を空気吹出口（１３）から車室内後席に対応した位置へと吹出すように構成された車両用空調装置において、空調ケース（５）は、後部座席の側面側における車両外板（２）と車室内内壁（３）との間の空間部（４）に設けられ、車室内内壁（３）には、車室内空間と空間部とを連通する連通部（３ａ）が形成され、送風手段（７）は、前記連通部（３ａ）を介して空間部に導入された車室内の空気及び前記空間部（４）の空気を吸込むようになっており、空調用熱交換器（９）下流側に設けられ、空調ケース（５）内外を連通し空調空気のうち所定量を空間部に漏らす開口部（１０）と、この開口部（１０）を開閉するドア部材（１１）を備え、開口部（１０）は、空調空気を空間部（４）に漏らすことにより空調空気を空気吸込口（６）に導入させるようになっており、ドア部材（１１）は、その開度を決定することにより、開口部（１０）から空気吸込口（１３）への空調空気の導入量を調節するようになっており、ドア部材（１１）が、空調負荷が大きくなるに応じ、上記空調空気導入量を多くするように構成されたことを特徴としている。
【００１３】
上記技術的手段によると、空調負荷の大きいときには、ドア部材（１１）がより多くの空調空気を空気吸込口（６）に導入することにより、吹出温度を早急に所望の温度にできる。また、空調用熱交換器（９）下流側部位における空調ケース（５）内外を連通する開口部（１０）から空調空気を空間部（４）に漏らすことにより、空調空気を空気吸込口（６）に導入させるようになっているため、空気吸込口（６）に上記空調空気を導入するための空気通路を新たに設ける必要なく、容易に空調空気導入部（１０）を形成できる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明では、空調負荷が所定以上になったときには、ドア部材（１１）が上記空調空気導入量を最大にすることを特徴としているので、早急に所望の吹出温度とするという点でより効果的である。
【００１７】
また、請求項３記載の発明では、上記空調負荷を温度検出手段（１９）により検出された車室内温度と温度設定手段（２２）による設定温度とに基づいて決定することを特徴としている。
【００１８】
ここで、空調負荷が大きいときの１つの例として、乗員の望む温度、すなわち設定温度に対して、被空調空気温度（例えば実際の車室内温度）が夏場では高く、冬場では低い場合が考えられる。
【００１９】
従って、請求項３記載の発明のように、空調負荷を温度検出手段（１９）により検出された車室内温度と温度設定手段（２２）による設定温度とに基づいて決定することにより、容易に空調負荷の大小を決定できる。
【００２０】
また、請求項４記載の発明では、送風能力設定手段（２３、Ｓ１４０）により設定された送風能力が所定以下のときには、ドア部材（１１）が上記空調導入量を所定以下にするように構成されたことを特徴としている。
【００２１】
ここで、送風能力が小さいときにあまり多くの空調空気を空気吸込口（６）に導入してしまうと、背反として車室内への吹出風量が低下し、逆に乗員に不快感を与えてしまう。
【００２２】
従って、請求項４記載の発明のように送風能力が所定以下のときには、上記空調導入量を所定以下とすることにより、車室内への吹出風量低下による乗員の不快感を防止するという効果も奏する。
【００２７】
【発明の実施形態】
（第１実施形態）
以下、本発明をワンボックス型車両の後席に向かって冷却空気を吹出す後席空調ユニット１に適用した一実施形態ついて図１〜９を用いて説明する。
【００２８】
本実施形態における後席空調ユニット１は、図２に示すように、後部座席の側面側における車両外板２と内装パネル３との間の空間部４に設けられている。なお、内装パネル３には、車室内空間と空間部４とを連通する連通部３ａが形成されている。まず、後席空調ユニット１の構成について図1を用いて説明する。
【００２９】
図１に示すように、後席空調ユニット１は車室内への空気通路をなす空調ケース５を備える。この空調ケース５の上流側部位には、連通部３ａを介して空間部４に導入された車室内の空気及び空間部４の空気を吸込む空気吸込口６、空気流を発生する送風手段としてのファン７が設けられている。そして、このファン７は、その駆動手段としてのファンモータ８（図３参照）によって駆動される。なお、空気吸込口６はファン７の紙面表側および裏側に位置しており、図１の図面作成の都合上、図示していない。
【００３０】
ファン７の下流側には空気吸込口６から吸込された空気を冷却する冷却用熱交換器としてのエバポレータ９が設けられている。なお、エバポレータ９は図示しないコンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁とともに周知の冷凍サイクルを構成する冷却用熱交換器である。また、本実施形態では、請求項１における空調用熱交換器をこのエバポレータ９にて構成している。
【００３１】
そして、エバポレータ９の下流側には、エバポレータ９を通過した冷却空気の一部を空間部４に漏らす開口部１０、この開口部１０を開閉するドア部材１１、このドア部材１１の駆動手段としてのサーボモータ１２が設けられている。
【００３２】
開口部１０は、上記冷却空気の一部を空間部４に漏らすことにより、上記冷却空気の一部を空気吸込口６に導入するようになっている。従って、本実施形態では、請求項１における空調空気導入部をこの開口部１０にて構成している。
【００３３】
また、ドア部材１１は、後述するようにその開度を決定することにより、開口部１０から空気吸込口６に導入される空気量を調節するようになっている。従って、本実施形態では請求項１における空調導入量調節手段をこのドア部材１１にて構成している。
【００３４】
また、空調ケース５の下流端には、車室内後席に向かって上記冷却空気を吹出す空気吹出口１３が設けられている。なお、上記冷却空気は空気吹出口１３から、吹出ダクト１４、車室内吹出口１５を介して車室内後席に吹出される。
【００３５】
次に、本実施形態の制御系の構成について図３を用いて説明する。
【００３６】
制御装置１６の内部には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータや、Ａ／Ｄ変換回路等が設けられている。
【００３７】
制御装置１６は、イグニッションスイッチ１７がオンになると、バッテリー１８から電力が供給されて作動状態となる。
【００３８】
そして、制御装置１６の入力端子には、車室内後席の温度を検出する後席内気温センサ１９、エバポレータ９の通過直後の空気温度（以下、エバ後温度ＲｒＴｅという）を検出するエバ後センサ２０、およびコントロールパネル２１に設けられた温度設定器２２、風量設定器２３、運転スイッチ２４等からの各信号が入力されるようになっている。
【００３９】
ここで、後席内気温センサ１９は、車室内後席の温度を代表的に検出できる位置（例えば、内装パネル３上）に設けられている。
【００４０】
また、コントロールパネル２１は、後席乗員が良好に操作できる位置（例えば内装パネル３上）に設けられており、温度設定器２２によって乗員が車室内の所望の温度を設定するようになっている。なお、この温度設定器２２は、図示しない前席用空調装置の設定温度に対して−４℃（左側の４の位置）から＋４℃（右側の４の位置）まで増減するようになっており、例えば前席の設定温度が２５℃であるとき、温度設定器２２の位置が左側の４の位置である場合には後席の設定温度Ｔｓｅｔは２１℃となる。
【００４１】
また、風量設定器２３によって乗員が車室内への吹出風量を設定するようになっており、具体的には、ファン７の回転速度をＡＵＴＯ（オート制御）、Ｌｏ（低速）、Ｈｉ（高速）の３段階に切替え、その回転速度に対応したファンモータ８への印加電圧（以下、ブロア電圧Ｖという）が決定されるようになっている。なお、上記オート制御では、後述するように後席目標吹出温度ＴＡＯＲｒに応じてブロア電圧Ｖが決定される。
【００４２】
また、運転スイッチ２４によってファン７の駆動及び停止を決定するようになっている。
【００４３】
後席内気温センサ１９およびコントロールパネル２１からの信号は、上記Ａ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換された後、上記マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。このマイクロコンピュータは、所定のプログラムに基づいて上記各信号に対する演算処理を行うように構成されている。
【００４４】
そして、制御装置１５の出力端子からは、この演算処理結果に対応したファンモータ８、サーボモータ１２、電磁弁２５等への各制御信号が出力されるように構成されている。ここで、電磁弁２５は、通電（ＯＮ）すると上記コンプレッサから上記膨張弁への冷媒流れを許容し、これによりエバポレータ９を通過する空気が冷却されるようになっており、また、電磁弁２５の通電が停止（ＯＦＦ）すると上記冷媒流れが遮断され、エバポレータ９での冷却が行われないようになっている。
【００４５】
次に、上記マイクロコンピュータが行う制御処理について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
図４のルーチンが起動すると、まず、ステップＳ１００にて後席内気センサ１９、コントロールパネル２１等からの入力信号を読込む。
【００４７】
次のステップＳ１１０では、ＲＯＭに予め記憶された周知の数式に基づいて車室内前席に吹出す前席目標吹出温度ＴＡＯＦｒを算出する。
【００４８】
次のステップＳ１２０では、ＲＯＭに予め記憶された下記数式１に基づいて、車室内後席に吹出す後席目標吹出温度ＴＡＯＲｒを算出する。
【００４９】
【数１】
ＴＡＯＲｒ＝ＴＡＯＦｒ＋ＴＢ（℃）
ここで、ＴＢは前席目標吹出温度ＴＡＯＦｒから後席目標吹出温度ＴＡＯＲｒへの補正値であり、図５に示すマップに基づいて温度設定器２２の設定位置に対応した値が決定される。
【００５０】
次のステップＳ１３０では、図６、７の２つのマップに基づいて、電磁弁２５のＯＮ／ＯＦＦを切替える。すなわち、図６に示すマップに基づいて後席目標吹出温度ＴＡＯＲｒに対応した判定値ＴＡを決定し、図７のマップに示すように判定値ＴＡを用い、エバ後センサ２０にて検出された上記エバ後温度ＲｒＴｅに基づいて電磁弁２５のＯＮ／ＯＦＦを切替える。例えば、判定値ＴＡが３℃であるときは上記ＲｒＴｅが３℃と４℃とで、電磁弁２５のＯＮ／ＯＦＦを切替える。
【００５１】
次のステップＳ１４０では、図８に示すマップに基づいて後席目標吹出温度ＴＡＯＲｒに対応したブロア電圧Ｖを決定する。
【００５２】
次のステップＳ１５０では、図９に示すマップに基づいて後席内気温センサ１５が検出した後席車室内温度Ｔｒに対応したドア部材１１の開度ＳＷを決定する。具体的には、後席車室内温度Ｔｒが、第１所定温度（後席設定温度Ｔｓｅｔ）以下の領域では、ドア開度ＳＷを０％（ドア全閉）とし、後席車室内温度Ｔｒが第２所定温度（Ｔｓｅｔ＋α）を超える領域では、ドア開度ＳＷを１００％（ドア全開）とする。また、車後席室内温度Ｔｒが、第１所定温度Ｔｓｅｔと第２所定温度Ｔｓｅｔ＋αとの間の領域では、ドア開度ＳＷをリニアに決定する。
【００５３】
次のステップＳ１６０では、ステップＳ１４０にて決定されたブロア電圧Ｖが所定値Ｖｂ（例えば、風量設定器２３においてＬｏ（低速）に設定したときのブロア電圧値）以下か否かを判定し、ＹＥＳと判定されるとステップＳ１７０に移り、ＮＯと判定されるとステップＳ１８０に移る。
【００５４】
ステップＳ１７０は、ブロア電圧Ｖが所定値Ｖｂ以下の場合には、ステップＳ１５０にてドア部材１１を開と決定した場合であっても、ドア開度ＳＷをキャンセルし、ドア開度ＳＷを０％（ドア全閉）とする。
【００５５】
次のステップＳ１８０では、ステップＳ１００〜１７０にて行われた演算処理結果に対応した各制御信号を出力する。
【００５６】
次に、本実施形態の上記制御処理による後席空調ユニット１の作動について説明する。
【００５７】
ファン７が駆動すると、空気吸込口６から車室内の空気と空間部４の空気とを吸込む。この吸込空気は、エバポレータ９にて冷却される。
【００５８】
このとき、ステップＳにて決定されたドア開度ＳＷにより、ドア部材１１が全閉になっていると、上記冷却空気の全てが空気吹出口１３から車室内の後席乗員に向かって吹出される。また、ドア部材１１が開いていると、この冷却空気の一部が開口部１０から空間部４に漏れて空気吸込口６に吸込まれ、残りが空気吹出口１３から車室内の後席乗員に向かって吹出される。
【００５９】
以上説明した、本実施形態では、ステップＳ１５０にて後席車室内温度Ｔｒが大きくなる程、ドア部材１１の開度ＳＷを大きくするように制御する。これにより、空調負荷が大きい程、開口部１０からの冷却空気の漏れ量を多くして空気吸込口６の吸込温度を低下させることができる。その結果、空調負荷が大きいときには、後席車室内温度Ｔｒを後席設定温度Ｔｓｅｔにいち早く到達させることができる。
【００６０】
また、空調負荷が小さくなって、後席車室内温度Ｔｒが後席設定温度Ｔｓｅｔに到達した後には、ドア部材１１を全閉にしてエバポレータ９を通過した冷却空気の全てを空気吹出口１３から乗員に吹出し、乗員フィーリングを快適に保つことができる。
【００６１】
また、ステップＳ１４０にてブロア電圧Ｖが所定以下と判定されたとき、すなわち、車室内への吹出風量が小さいときには、ステップＳ１７０にてドア部材１１の開度ＳＷをキャンセルしてドア全閉としている。ここで、車室内への吹出風量が小さい場合には、冷却空気の漏れ量をあまり多くすると乗員への吹出風量がほとんどなくなってしまい、逆に乗員に不快感を与えてしまう恐れがあるが、本実施形態では上記制御により、これを防止している。
【００６２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、請求項１における空調用熱交換器を冷却用熱交換器としてのエバポレータ９にて構成したが、これに限らず、例えば、加熱用熱交換器としてのヒータコアにて構成しても良い。このときは、空調ケース５におけるヒータコア２６の下流側に開口部１０、ドア部材１１を設け、ステップ１５０での制御は、冬場において空調負荷が大きい程（例えば後席車室内温度Ｔｒが低い程）、ドア部材１１の開度ＳＷを大きくすれば良い。
【００６３】
また、上記実施形態のエバポレータ９下流側に上記ヒータコアを追加したものにおいて本発明を適用しても良い。この場合、ステップＳ１５０の制御を冷房時にのみ行う場合には、開口部１０及びドア部材１１を空調ケース５におけるエバポレータ９と上記ヒータコアとの間に形成すれば良いし、また、ステップＳ１５０の制御を冷房時、暖房時ともに行う場合には、開口部１０及びドア部材１１をエバポレータ９と上記ヒータコアとの間、上記ヒータコア下流側の２箇所に設ければ良い。
【００６４】
また、上記実施形態では、請求項１における「空調空気を空気吸込口に導入させる」という形態として、開口部１０から空調空気の一部を空間部４に漏らすことにより、空調空気を空気吸込口６に導入するように説明したが、これに限らず、例えば、開口部１０と空気吸込口６とを接続する空気通路を設け、この空気通路により空調空気を開口部１０から空気吸込口６に直接導入するようにしても良い。なお、この場合には、請求項１における空調空気導入部はこの空気通路となる。
【００６５】
また、上記実施形態では、ドア部材１１のドア開度ＳＷを車室内温度Ｔｒに応じてリニアに決定したが、これに限らず、例えば、ヒステリシスをもってドア部材１１の全開と全閉とを切替えるようにしても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、空調負荷の大小を後席内気温センサ１９にて検出した後席車室内温度Ｔｒに基づいて決定しているが、これに限らず、例えば、後席車室内温度Ｔｒと後席設定温度Ｔｓｅｔとの偏差を算出し、この偏差に基づいて決定したり、空気吹出口１３からの吹出温度や空間部４内の温度を検出する手段（例えばサーミスタ等の温度センサ）を設け、これらにより検出された空気吹出口１３からの吹出温度や空間部４内の温度に基づいて空調負荷の大小を決定しても良い。
【００６７】
また、上記実施形態では、ステップＳ１６０にてブロア電圧Ｖが所定値以下と判定されたときには、ステップＳ１７０にてステップＳ１５０で決定したドア開度ＳＷをキャンセルしてドア全閉としているが、これに限らず、例えばステップＳ１５０で決定したドア開度ＳＷよりも、ドア開度ＳＷを小さくするようにしても良いし、また、この制御を行わなくても良い。
【００６８】
また、上記実施形態では、本発明を後席空調ユニット１に適用した場合について説明したが、これに限らず、前席空調ユニットに適用しても良い。
【００６９】
また、上記実施形態では、空気吹出口１３は一つだけであるが、これに限らず、例えば、後席乗員の頭部に対応する位置に吹出すフェイス吹出口、後席乗員の足元に対応する位置に吹出すフット吹出口等、複数設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における後席空調ユニット１の構成図である。
【図２】上記実施形態の後席空調ユニット１の車両における搭載状態を示す図である。
【図３】上記実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】上記実施形態の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１２０において補正値ＴＢを決定するマップである。
【図６】図４のステップＳ１３０において判定値ＴＡを決定するマップである。
【図７】図４のステップＳ１３０における電磁弁２５のＯＮ／ＯＦＦの切替制御を示すマップである。
【図８】図４のステップＳ１４０においてブロア電圧Ｖを決定するマップである。
【図９】図４のステップＳ１５０において、ドア部材１１の開度ＳＷを決定するマップである。
【符号の説明】
２…車両外板、
３…内装パネル（車室内内壁）、
４…空間部、
５…空調ケース、
６…空気吸込口、
７…ファン（送風手段）、
９…エバポレータ（空調用熱交換器）、
１０…開口部（空調空気導入部）、
１１…ドア部材（空調導入量調節手段）、
１３…空気吹出口、
１９…後席内気温センサ（温度検出手段）、
２２…温度設定器（温度設定手段）、
２３…風量設定器（送風能力設定手段）。

Claims

空気吸込口（６）から空気吹出口（１３）へ空気通路をなす空調ケース（５）と、
前記空調ケース（５）内において、前記空気吸込口（６）から前記空気吹出口（１３）にかけて空気流を発生させる送風手段（７）と、
前記空調ケース（５）内に設けられ、前記空気を空調する空調用熱交換器（９）とを備え、
前記空調用熱交換器（９）にて空調された空気を前記空気吹出口（１３）から車室内後席に対応した位置へと吹出すように構成された車両用空調装置において、
前記空調ケース（５）は、後部座席の側面側における車両外板（２）と車室内内壁（３）との間の空間部（４）に設けられ、前記車室内内壁（３）には、車室内空間と空間部とを連通する連通部（３ａ）が形成され、
前記送風手段（７）は、前記連通部（３ａ）を介して空間部に導入された車室内の空気及び前記空間部（４）の空気を吸込むようになっており、
前記空調用熱交換器（９）下流側に設けられ、前記空調ケース（５）内外を連通し前記空調空気を前記空間部に漏らす開口部（１０）と、この開口部（１０）を開閉するドア部材（１１）を備え、
前記開口部（１０）は、前記空調空気を空間部（４）に漏らすことにより前記空調空気を前記空気吸込口（６）に導入させるようになっており、前記ドア部材（１１）は、その開度を決定することにより、前記開口部（１０）から前記空気吸込口（１３）への前記空調空気の導入量を調節するようになっており、
前記ドア部材（１１）は、空調負荷が大きくなるに応じて、前記空調空気導入量を多くするように構成されたことを特徴とする車両用空調装置。
前記ドア部材（１１）は、前記空調負荷が所定以上となったときには、前記空調空気導入量を最大にすることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
車室内の温度を検出する温度検出手段（１９）と、車室内の温度を設定する温度設定手段（２２）とを備え、前記空調負荷は、前記温度検出手段（１９）により検出された車室内温度と、温度設定手段（２２）による設定温度とに基づいて決定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。
前記送風手段（７）の送風能力を設定する送風能力設定手段（２３、Ｓ１４０）を備え、前記ドア部材（１１）は、前記送風能力設定手段（２３、Ｓ１４０）により設定された送風能力が所定以下のときは、前記空調導入量を所定以下にするように構成されたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つ記載の車両用空調装置。