JP4251150B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置にかかり、特に、乗員が乗車する前に車室内を予め空調するプレ空調機能を備えた車両用空調装置に関する。

車両用空調装置は、通常、車室内の空気を循環させて空調する内気循環モードと、車室外の空気を導入して空調する外気導入モードを備えている。また、冷房熱負荷を低減する方法として、車室外の外気の温度が高い時に内気循環モードを選択する制御が提案されている。

しかしながら、真夏の炎天下駐車時の車室内空気温度は日射の影響により６０℃を超えることがあり、車室外の外気の温度よりはるかに高い空気温度に達する場合があり、車室内の空気温度が外気の温度より高い条件下では、内気循環モードを選択することにより、外気導入モード選択時に比べて冷房熱負荷が増大してしまう。

そこで、特許文献１に記載の技術では、車室内温度と車室外の外気の温度の差を検出して、車室内温度が車室外の外気の温度を上回る時には外気導入モードを選択して、車室内温度が車室外の外気の温度を下回る時には内気循環モードを選択するように制御することが提案されている。
特開昭６０−６１３３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、車両停車時に車両走行に先立って車室内を予め空調するプレ空調を行う場合、車室外の外気の温度を検出する際に、車室外の外気の温度を検出するセンサ周囲の空気溜まり（例えば、エンジンやモータ等の予熱等）を考慮していないため車室外の外気の温度を正確に検出することができない、という問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、車室外の外気の温度を正確に検出して最適なプレ空調を可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、乗車前に車室内を予め空調可能な空調装置と、車室外の外気の温度を検出する車室外温度検出手段と、前記車室外温度検出手段によって検出される外気を攪拌する攪拌手段と、車室内の温度を検出する車室内温度検出手段と、空調風を吹き出す吹出し口の目標吹出し温度を演算する演算手段と、前記車室外温度検出手段の検出結果から前記演算手段の演算結果を減算した値の絶対値を示す第１の値と、前記車室内温度検出手段の検出結果から前記演算手段の演算結果を減算した値の絶対値を示す第２の値との比較結果に基づいて、前記第１の値が前記第２の値より大きい場合に、前記空調装置の空調モードである車室内の空気を循環する内気循環モードを選択し、前記第２の値が前記第１の値より大きい場合に、前記空調モードである車室外の空気を導入する外気導入モードを選択する選択手段と、乗車前に車室内を予め空調する際に、前記攪拌手段による外気の攪拌を所定時間行うように前記攪拌手段を制御した後に、選択された前記空調モード、前記車室外温度検出手段、及び前記車室内温度検出手段の検出結果に基づいて車室内を空調するように前記空調装置を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、空調装置は、乗車前に車室内を予め空調可能、すなわちプレ空調可能とされている。例えば、リモコン等の指示手段によって乗車前にプレ空調を開始する。

車室外温度検出手段では、車室外の外気の温度が検出され、車室内温度検出手段では、車室内の温度が検出される。

また、攪拌手段では、車室外温度検出手段によって検出される外気が攪拌される。例えば、攪拌手段は、請求項５に記載の発明のように、熱交換器近くに設けられたファンを適用することが可能であり、この時、熱交換器としては、例えば、ラジエタ等の熱交換器や空調装置のコンデンサ等の熱交換器を適用可能である。

また、演算手段では、空調風を吹き出す吹出し口の目標吹出し温度が演算され、選択手段では、車室外温度検出手段の検出結果から演算手段の演算結果を減算した値の絶対値を示す第１の値と、車室内温度検出手段の検出結果から演算手段の演算結果を減算した値の絶対値を示す第２の値との比較結果に基づいて、第１の値が第２の値より大きい場合に、空調装置の空調モードである車室内の空気を循環する内気循環モードが選択され、第２の値が第１の値より大きい場合に、空調モードである車室外の空気を導入する外気導入モードが選択される。
そして、制御手段では、乗車前に車室内を予め空調する際に、攪拌手段による外気の攪拌を所定時間行うように攪拌手段を制御した後に、選択された空調モード、車室外温度検出手段、及び車室内温度検出手段の検出結果に基づいて車室内を空調するように空調装置が制御される。

すなわち、プレ空調する際には、車両が停車しているので、車両付近に車両からの放熱を受けた空気溜まりがあり、車室外温度検出手段による車室外の外気の温度の検出を正確に行うことができなくなってしまうが、攪拌手段による外気の攪拌を行うことによって空気溜まりを排除することができるので、車室外の外気の温度を正確に検出することができる。これによって最適なプレ空調を行うことができる。
また、選択手段が、第１の値が第２の値より大きい場合に、内気循環モードを選択し、第２の値が第１の値より大きい場合に、外気導入モードを選択して、制御手段が、選択された空調モードで空調するように制御するので、このように目標吹出し温度をパラメータとして用いることによって、冷暖房を考慮した空調負荷の低いモードを選択してプレ空調を行うことができるため、より一層効率的にプレ空調が可能となる。

なお、日射により外気導入経路周辺が熱せられると、実際の車室内に導入される空気温度は、外気温検出手段の検出結果と異なってしまうことがあるので、請求項２に記載の発明のように、日射量を検出する日射量検出手段と、車室外温度検出手段の検出結果を補正する補正手段とを更に備えて、選択手段及び制御手段が車室外検出手段の検出結果に代えて補正手段の補正結果を用いることによって最適なプレ空調が可能となる。

なお、演算手段は、例えば、日射量、車室内温度、車室外の外気の温度、及び予め設定された車室内を空調する設定温度に基づいて目標吹出し温度を演算することができる。

以上説明したように本発明によれば、車室外の外気の温度を正確に検出して最適なプレ空調が可能となる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の車両搭載した一例を示す図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置は、ブロアユニット（後述するブロアファン、ブロアモータ、空調ダクト等を含むユニット）１２を含んで構成され、例えば、インストルメントパネル内の助手席側等にブロアユニット１２が搭載される。また、車両用空調装置は、車室内の空気を循環して空調する内気循環モードと、車室外の空気を導入して空調する外気導入モードを有し、内気循環モードまたは外気導入モードで車室内を空調する。

車両用空調装置は、外気導入モードの際にはフロントウインドシールドガラスの下方のカウルトップ部Ｃから車室内に外気を導入し、内気循環モードの際には助手席の足下等から車室内の空気を吸込んで循環するようになっている。

車両前端部のフロントバンパとラジエターサポート間には、車両用空調装置の熱交換器として機能するコンデンサ１６が搭載され、該コンデンサ１６近傍には電動ファン２７及び車室外の温度を検出する外気温センサ３２が設けられている。なお、電動ファン２７は冷却水が循環するラジエタの放熱用としてもよいし、コンデンサ１６の放熱専用としてもよいし、ラジエタとコンデンサ１６を共に放熱するものであってもよい。

また、車室内には、車室内の温度を検出する内気温センサ３０が設けられていると共に、日射量を検出する日射センサ２８が設けられている。日射センサ２８は、例えば、フロントウインドシールドガラスＧの車室内下側に位置するインストルメントパネルの上部（例えば、フロントウインドシールドガラスに送風するデフロスタ吹出し口近傍等）に設けられている。

続いて、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の構成について詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の詳細な構成を示す図である。

車両用空調装置１０は、コンプレッサ１４、コンデンサ１６、エキスパンションバルブ１８、及びエバポレータ２０を含む冷媒の循環路によって冷凍サイクルが構成されている。

エバポレータ２０は、圧縮されて液化している冷媒を気化することにより、このエバポレータ２０を通過する空気（以下、エバポレータ後の空気という）を冷却する。この時、エバポレータ２０では、通過する空気を冷却することにより、空気中の水分を結露させるようになっており、これにより、エバポレータ２０後の空気が除湿される。

エバポレータ２０の上流側に設けられているエキスパンションバルブ１８は、液化している冷媒を急激に減圧することにより、霧状にしてエバポレータへ供給するようになっており、これによってエバポレータ２０での冷媒の気化効率を向上させている。

本実施形態では、車両用空調装置１０のコンプレッサ１４は、電動式のコンプレッサを適用し、車両の動力（例えば、エンジンやモータ等）を動作しない場合でも冷媒の循環が可能なように構成されている。なお、車両の動力が作動している時には、車両の動力によってコンプレッサ１４を駆動するようにしてもよい。また、車両の動力を使用する場合には電動式のコンプレッサではなく、機械式のコンプレッサを適用するようしてもよい。

車両用空調装置１０のエバポレータ２０は、空調ダクト３８の内部に設けられている。この空調ダクト３８は、両端が開口しており、一方の開口端には、空気取入口４０、４２が形成されている。また他方の開口端には、車室内へ向けて開口された複数の空気吹出口４４（本実施の形態では一例として４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃを図示）が形成されている。

空気取入口４２は、車両外部と連通し、空調ダクト３８内に外気を導入可能となっている。また、空気取入口４０は、車室内とも連通しており車室内の空気（内気）を空調ダクト３８内に導入可能となっている。なお、空気吹出し口４４は、一例としてウインドシールドガラスへ向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出し口、サイド及びセンタレジスタ吹出し口、足下吹出し口等が挙げられる。

空調ダクト３８内には、エバポレータ２０と空気取入口４０、４２との間にブロアファン４６が設けられている。また、空気取入口４０、４２の近傍には、モード切換ダンパ４８が設けられている。モード切換ダンパ４８は、モード切換ダンパ用モータ２４等のアクチュエータの作動によって、空気取入口４０、４２の開閉を行う。

ブロアファン４６は、ブロアモータ２２の駆動によって回転して、空気取入口４０乃至空気取入口４２から空調ダクト３８内に吸引し、さらにこの空気をエバポレータ２０へ向けて送出する。この時、モード切換ダンパ４８による空気取入口４０、４２の開閉状態に応じて、空調ダクト３８内に外気又は内気が導入されるようになっている。すなわち、モード切換ダンパ４８によって内気循環モードと外気導入モードが切換えられる。

エバポレータ２０の下流には、エアミックスダンパ５０及びヒータコア５２が設けられている。エアミックスダンパ５０は、エアミックスダンパ用モータ３６の駆動によって回動してエバポレータ２０後の空気の、ヒータコア５２を通過する量とヒータコア５２をバイパスする量を調整する。ヒータコア５２は、エアミックスダンパ５０によって案内された空気を加熱する。

エバポレータ２０後の空気は、エアミックスダンパ５０の開度に応じてヒータコア５２へ案内されて加熱され、さらに、ヒータコア５２によって加熱されていない空気と混合された後に、空気吹出し口４４へ向けて送出される。車両用空調装置１０では、エアミックスダンパ５０をコントロールしてヒータコア５２により加熱される空気の量を調節することで、空気吹出し口４４から車室内へ向けて吹き出す空気の温度調整を行う。

空気吹出し口４４の近傍には、吹出し口切換ダンパ５４が設けられている。車両用空調装置１０では、これらの吹出し口切換ダンパ５４によって空気吹出し口４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃを開閉することにより、温度調整した空気を所望の位置から車室内へ吹き出すことができる。なお、この吹出し口切換ダンパ５４の作動は、車両用空調装置１０が設定された運転モードに応じて吹出し口切換ダンパ用モータ３４を駆動して行ってもよいし、乗員がマニュアル操作で機械的に空気吹出し口４４の開閉操作を行うようにしてもよい。

また、車両用空調装置１０は、車両用空調装置１０の各種制御を行うためのエアコンＥＣＵ１１を備えている。エアコンＥＣＵ１１には、上述のブロアモータ２２、モード切換ダンパ用モータ２４、エアミックスダンパ用モータ３６、吹出し口切換ダンパ用モータ３４、コンプレッサ１４、電動ファン用モータ２６、外気温センサ３２、内気温センサ３０、及び日射センサ２８が接続されていると共に、車両用空調装置１０の温度設定や吹出し口の選択等を行うための操作部１５が接続されており、外気温センサ３２、内気温センサ３０、及び日射センサ２８の検出値がエアコンＥＣＵ１１に入力され、各センサの検出値に基づいて操作部１５の設定等に応じた各種制御を行うようになっている。

詳細には、エアコンＥＣＵ１１は、乗車前に予め空調するプレ空調機能を備えており、車両に搭載されたバッテリの電力を利用してあるいはプレ空調時にエンジンやモータ等の車両走行するための動力を始動して、コンプレッサ１４や各種モータを駆動することが可能とされている。そして、プレ空調を行う際には、各センサの検出結果に基づいて内気循環モードと外気導入モードの切換制御を行う。

また、日射により外気導入経路であるカウルトップ周辺が熱せられると、実際の車室内に導入される空気温度は、外気温センサ３２の検出値と異なってしまうので、エアコンＥＣＵ１１には、外気温センサ３２の検出結果を補正するための補正マップが記憶されている。補正マップとしては、例えば、図３に示すような、日射量が多くなるにつれて日射による影響温度が上昇するように補正するマップが記憶されており、外気温センサ３２の検出値に、日射量による影響温度分を加算して外気温の補正を行う。

続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置１０の動作について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置１０において、プレ空調が指示された時にエアコンＥＣＵ１１で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、プレ空調の指示は、例えば、乗員が携帯するリモコン等によって指示するものとする。

すなわち、リモコン等によってプレ空調が指示されると、ステップ１００では、電動ファン２７が駆動され、ステップ１０２へ移行し、所定時間経過か否か判定される。該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って電動ファン２７の駆動が継続され、判定が肯定されたところでステップ１０４へ移行する。すなわち、プレ空調が指示されると始めに所定時間の間、電動ファン２７が駆動される。ファン駆動中に温度検出することによって、電動ファン２７近傍に配置された外気温センサ３２周囲の空気溜まりが排除され、外気温センサ３２による温度検出を正確に行うことができる。

ステップ１０４では、内気温センサ３０及び外気温センサ３２によって検出された車室外の外気の温度と車室内温度が各センサからエアコンＥＣＵ１１によって取得される。なお、内気温センサ３０による車室内温度の検出は、電動ファン２７を駆動する前や駆動中に検出して取得するようにしてもよい。

次にステップ１０６では、外気温センサ３２の検出値が補正される。すなわち、日射センサ２８から日射量を取得して、エアコンＥＣＵ１１に記憶された補正マップに基づいて外気温センサ３２によって検出された検出値を補正する。例えば、本実施の形態では、補正マップから影響温度（日射による温度上昇分）を求めて、外気温センサ３２から取得した外気温の検出値に加算することによって車室外の外気の温度の補正を行う。

ステップ１０８では、車室内温度と車室外の外気の温度の比較が行われる。該比較は、冷房のみを考えた場合には、単純に内気温センサ３０の検出値と、ステップ１０６で補正された車室外の外気の温度とを比較する。また、冷暖房を考えた場合には、内気温センサ３０の検出値から車両用空調装置１０の制御変数である目標吹出し温度ＴＡＯを減算した絶対値と、ステップ１０６で補正された車室外の外気の温度から目標吹出し温度ＴＡＯを減算した絶対値とを比較する。ここで、目標吹出し温度ＴＡＯをパラメータとして用いる場合には、目標吹出し温度ＴＡＯをパラメータとすることで後段の処理で空調負荷の低いモードを正確に選択することが可能となり、より一層効率的に車室内を空調することができる。なお、目標吹出し温度ＴＡＯは、設定温度ＴＳＥＴ、車室内温度ＴＲ、車室外の外気の温度ＴＡＭ、日射量ＴＳから一般的に次式で表される。

ＴＡＯ＝ｋ１・ＴＳＥＴ−ｋ２・ＴＲ−ｋ３・ＴＡＭ−ｋ４・ＴＳ＋Ｃ
（但し、ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４、Ｃは予め設定された定数）
続いてステップ１１０では、比較結果が車室内温度（内気温センサ３０の検出値から目標吹出し温度ＴＡＯを減算した絶対値）の方が高いか否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１１２へ移行し、否定された場合にはステップ１１４へ移行する。

ステップ１１２では、外気導入モードとなうようにモード切換ダンパ用モータ２４が駆動されて外気導入モードが選択されてステップ１１６へ移行する。

一方、ステップ１１４では、内気循環モードとなるようにモード切換ダンパ用モータ２４が駆動されて内気循環モードが選択されてステップ１１６へ移行する。

ステップ１１６では、プレ空調開始処理が行われて一連の処理を終了する。すなわち、操作部１５で除湿が指示されている場合（エアコンスイッチオンの場合）には、コンプレッサ１４が駆動されると共に操作部１５に予め設定された温度となるようにエアミックスダンパ５０が駆動されてブロアモータ２２が駆動されることによって車室内の空調が開始され、除湿が指示されていない場合には、操作部１５に予め設定された温度となるようにエアミックスダンパ５０が駆動されてブロアモータ２２が駆動されることによって車室内の空調が開始される。

このように、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置１０は、図５に示すように、プレ空調開始が指示されると、始めに電動ファン２７を駆動することによって外気温センサ３２付近の空気溜まりを排除した後に、外気温センサ３２による車室外の外気の温度の測定を行ってプレ空調を開始するので、外気温センサ３２による車室外の外気の温度の測定を正確に行うことができる。そして、正確に測定された車室外の外気の温度を用いて、内気循環モードと外気循環モードを切換えるので、最適なプレ空調を実施することができる。

また、外気温センサ３２の検出値を補正するようにしたので、実際に車室内に導入される空気温度を考慮した車室内の空調を行うことができ、効率的に車室内の空調ができる。

なお、上記の実施の形態では、車両としては、エンジン自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車等の各種車両に適用することができる。

また、上記の実施の形態に係わる車両用空調装置１０では、図５に示すように、電動ファン２７の駆動の途中（後半）で外気温センサ３２による車室外の外気の温度を測定するようにしたが、これに限るものではなく、電動ファン２７の駆動によて空気溜まりを排除した後に、外気温センサ３２による車室外の外気の温度の測定を行えばよいので、例えば、電動ファン２７の駆動が終了した直後に、外気温センサ３２による車室外の外気の温度を測定するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の車両搭載した一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の詳細な構成を示す図である。 外気温センサによって検出された検出値を補正するための補正マップの一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置において、プレ空調が指示された時に、エアコンＥＣＵで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 プレ空調を行う際の電動ファンを駆動するタイミングを示す図である。

符号の説明

１０ 車両用空調装置
１１ エアコンＥＣＵ
１２ ブロアユニット
１４ コンプレッサ
１５ 操作部
１６ コンデンサ
１８ エキスパンションバルブ
２０ エバポレータ
２２ ブロアモータ
２４ モード切換ダンパ用モータ
２６ 電動ファン用モータ
２７ 電動ファン
２８ 日射センサ
３０ 内気温センサ
３２ 外気温センサ
３６ エアミックスダンパ用モータ
３８ 空調ダクト
４０、４２ 空気取入口
４８ モード切換ダンパ
５０ エアミックスダンパ
５２ ヒータコア

Claims (3)

1. 乗車前に車室内を予め空調可能な空調装置と、
   車室外の外気の温度を検出する車室外温度検出手段と、
   前記車室外温度検出手段によって検出される外気を攪拌する攪拌手段と、
   車室内の温度を検出する車室内温度検出手段と、
   空調風を吹き出す吹出し口の目標吹出し温度を演算する演算手段と、
   前記車室外温度検出手段の検出結果から前記演算手段の演算結果を減算した値の絶対値を示す第１の値と、前記車室内温度検出手段の検出結果から前記演算手段の演算結果を減算した値の絶対値を示す第２の値との比較結果に基づいて、前記第１の値が前記第２の値より大きい場合に、前記空調装置の空調モードである車室内の空気を循環する内気循環モードを選択し、前記第２の値が前記第１の値より大きい場合に、前記空調モードである車室外の空気を導入する外気導入モードを選択する選択手段と、
   乗車前に車室内を予め空調する際に、前記攪拌手段による外気の攪拌を所定時間行うように前記攪拌手段を制御した後に、選択された前記空調モード、前記車室外温度検出手段、及び前記車室内温度検出手段の検出結果に基づいて車室内を空調するように前記空調装置を制御する制御手段と、
   を備えた車両用空調装置。
2. 日射量を検出する日射量検出手段と、前記日射量検出手段の検出結果に基づいて前記車室外検出手段の検出結果を補正する補正手段と、を更に備え、前記選択手段及び前記制御手段が前記車室外検出手段の検出結果に代えて前記補正手段の補正結果を用いることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記攪拌手段は、熱交換器近くに設けられたファンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置。
   

Images