JPS6258929B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は自動制御空調装置に係わり、特に車
室上部と車室下部との二層に吹き出すバイレベル
モードの吹出モード切換制御の改善に関する。

（従来技術） 例えば、特開昭57−205217号公報に記載されて
いる空調装置のように、暖気を形成するヒータコ
アの一面のみにエアミクスドアを設け、デフロス
タ側、ベンチレータ側並びにフロア側へ選択的に
空気吹出を行う一層流方式の空調装置は知られて
いる。

この様な一層流方式に対して、二方向吹出しに
あつても各方向で独立に温度の制御ができる様に
した二層流方式が提案された。

この二層流方式は、ヒータコアの二面にエアミ
クスドアを設け、デフロスタ側並びにベンチレー
タ側及びフロア側に２つエアミクスドアを設け、
例えばフロア側に暖気を吹出す一方でベンチレー
タ側に冷気を吹出すことが可能である様にしてい
る。

この様な二層流方式では、車室内上部の温度が
外気温度や日射量にかかわらず一定の比較的小さ
な温度範囲に制御され、車室内下部の温度が車室
内上部の温度よりも高くなるように制御されると
共に、外気温度が高くなるに従つて車室内上部と
車室内下部の温度差が小さくなるように制御され
るべきはずのものである。すなわち、車室内下部
の温度は外気温が低いときや日射量が少ないとき
には、車室内上部の温度に比べて大幅に暖め、ま
た、外気温が高いときや日射量が多いときにはそ
れほど上部温度に比べて高くする必要はないため
である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のこの種の装置ではヒータ
コアのエアミクスドアの開度のみに基いて、ドア
開度が大きいときから小さくなるに従つてヒート
モード、バイレベルモード、ベントモードとなる
ようにしていた。

このため、一層流式の場合は、ベンチレータ側
とフロア側との二方向吹出しを行い且つ、両者の
吹出温度を異ならせ望ましい、吹出し空気を得る
ことは困難である。例えば、フロア側へは暖気を
送つてもベンチレータ側へはフロア側より低い温
度での吹出しを行うことが頭寒足熱の見地から望
ましいのであるが、一層流方式ではヒータコアに
よる暖気とエバポレータによる冷気とを混合する
いわゆるエアミクスドアが１つであり、吹出口の
寒暖の差を大きくとることができなかつた。

このため、上述の場合に、フロア側からもベン
チレータ側からも暖気が吹出し乗員に不快感を与
える場合もあつた。

また、二層流方式の場合は、外気温度の高いと
きには車室内上部と車室内下部の温度差が制御さ
れないことがあつた。

すなわち、通常エアミクスドアの開度により吹
出空気の温度が決定されていて、車室温度が設定
温度に近づいた時には好ましい制御が行われてい
るとしてエアミクスドアの開度は一定となる。
尚、この開度は通常フロア側に暖気を吹き出しベ
ンチレータ側に冷気を吹き出すバイレベルモード
の範囲の開度になる（設定温度に基く）。このエ
アミクスドアの開度は、設定温度を変えない限り
変化しない。つまり、車室温度が設定温度に近づ
いた場合にバイレベルモードにあるとフロアから
の暖気が上昇し車室の上部はこの暖気とベンチレ
ータ側からの吹出空気が混ざつた状態となつて、
温度差が無くなるからである。このとき外気温度
が高温であると不快感が高まるものである。

このことは特に、吹出風量及び吹出温度を独立
に制御し、空調装置の始動時から目標温度に室温
が近づくと風量が下がるような制御を実行した場
合に著しい。

また、外気温度が低温であるとウインドガラス
が曇る場合が生じ、手動により吹出モードをヒー
トモード又はデフロスタモードに選択しなければ
ならず煩わしいものである。

上述のように、エアミクスドアの開度に基いて
吹出モード切り換えるようにした一層流方式及び
二層流方式の従来装置では、吹出モード切換が適
切に成されず、車室の上部と下部とに分けて頭寒
足熱の環境を形成する制御が実際上成されなくな
り乗員に不快感を与えるという問題点及び外気温
度が低温の場合には手動で吹出モードを切り換え
る煩わしさがあるという問題点があつた。

（問題点を解決するための手段） この発明は、以上の実情に基づいて成されたも
のであり、適切な吹出モードの切換えが可能であ
ると共にヒートモードではウインドガラスの曇り
を除去できる自動制御空調装置を提供することを
目的とする。

この目的を達成するためこの発明によれば、温
度に関連した物理的環境因子を検出し電気信号と
して出力する検出手段と、温度に関連した車室内
の物理的環境因子を設定するため乗員の設定操作
に従つて電気信号を送出する設定手段と、空調装
置に設けられた温度に関連した操作要素を駆動す
る駆動装置と、前記検出手段及び前記設定手段の
出力信号を基に最適環境を車室内に形成すべく所
定の目標温度を演算し、該所定の目標温度を漸近
維持すべく前記駆動装置に指令信号を送出する演
算制御装置とを具えた自動制御空調装置におい
て、前記検出手段は少くとも外気温度を検出する
外気温センサと日射量を検出する日射量センサと
を有し、前記設定手段は車内温度を所望の温度に
設定する温度設定部を有し、前記駆動装置は、空
調装置に設けられたフロアドア、ベンチレータド
ア及びデフロスタドアを駆動する吹出モードアク
チユエータを有し、前記演算制御装置には、予め
記憶された切換特性に基き、入力した外気温度、
日射量及び温度設定部の設定温度に応じて切換時
を判断し、この判断結果により吹出モードアクチ
ユエーターにベンチレータモード又はバイレベル
モードの指令信号を送出し、かつ、予め与えられ
ている低温の基準外気温度と入力した外気温度と
を比較し、この比較結果により吹出モードアクチ
ユエーターにバイレベルモード又はヒートモード
の指令信号を送出する吹出しモード選択回路が設
けられ、前記切換特性が日射量を含んだ外気温度
と温度設定部の設定温度の関数として、外気温が
高く設定温度が低い程ベンチレータモードとなり
外気温が低く設定温度が低い程バイレベルモード
となりさらに日射量が多い程ベンチレータモード
となるように設定されていると共に、前記吹出し
モード選択回路が基準外気温度に対し外気温度の
方が高いときにバイレベルモードの指令信号を送
出するように設けられていることを特徴とする手
段とした。

（作用） 以上の様な構成とすることにより、本発明の自
動制御空調装置では、以下のように吹出モードの
切り換えを行う。

吹出モードの切り換えは吹出モードアクチユエ
ータの駆動によりフロアドア、ベンチレータドア
及びデフドアが開閉されて成される。ベンチレー
タモードではベンチレータドアが開かれ、バイレ
ベルモードではベンチレータドアとフロアドアが
開かれ、ヒートモードではフロアドアとデフロス
タドアが開かれる。

よつて、ベンチレータモードでは冷気が車室上
部に吹き出され、バイレベルモードでは車室上部
及び車室下部に温度調節された空気が吹き出さ
れ、また、ヒートモードでは車室下部に暖気が吹
き出されると共にウインドガラスに暖気が吹き出
される。

従つて、ヒートモードではウインドガラスが暖
められ曇り及び凍結が防止される。

また、この吹出モードアクチユエータの駆動は
吹出モード選択回路からの切換指令信号により行
われる。

吹出モード選択回路では、変数として日射量を
含んだ外気温度と設定温度との関数による切換特
性であつて、外気温度が高く設定温度が低い程ベ
ンチレータモードとなり、逆に外気温度が低く設
定温度が高い程バイレベルモードとなり、さら
に、日射量が多い程ベンチレータモードとなるよ
うに予め記憶された切換特性に基き、ベンチレー
タモードとバイレベルモードとの切換時が判断さ
れる。

従つて、車室温度が設定温度に近づき風量が低
下しているときでも、外気温度が高かつたり（上
昇したり）日射量が多い（増加する）ときには、
ベンチレータモードに切換制御され車室上部の温
度が上昇しないように空調制御される。

また、吹出モード選択回路では、バイレベルと
ヒートモードの切り換えは、外気温度と予め与え
られている低温の基準外気温度とを比較して成さ
れ、外気温度が基準外気温度よりも低い（低くな
つた）ときにヒートモードに切換制御される。

従つて、車室温度が設定温度に近づき風量が低
下しているときでも、外気温度が基準外気温度よ
りも低いときにはヒートモードで制御され、車室
下部が暖められると共にウインドガラスが暖めら
れる。

（発明の実施例） 以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説
明する。尚、各図において同一の符号は同一の対
象を示すものとする。

第１図はこの発明の実施例を示す系統図であ
る。

同図によれば、システムチエンバ１０、駆動装
置２０、検出手段並びに車室内設定手段などを含
む部分３０及び演算制御装置４０に分けて図示さ
れている。

システムチエンバ１０は、外気導入ダクト１
１、内気導入ダクト１２、内外気切換ドア１３、
ブロワフアン１４、エバポレータ１５、ヒータコ
ア１６、エアミクスドア１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ
及びフロアドア１８Ａ、デフロスタドア１８Ｂ並
びにベンチレータドア１８Ｃを具えている。同図
のシステムチエンバ１０はフロアドア１８Ａ、デ
フロスタドア１８Ｂ、ベンチレータドア１８Ｃを
各々開閉することによつて吹出モードをベンチレ
ータモード、バイレベルモード、ヒートモードの
いずれかを選択すると共にエアミクスドア１７Ａ
〜１７Ｃの開度を調節することによつてベンチレ
ータ吹出口Ｂ及びデフロスタ吹出口Ｃ側の車室上
部と足元吹出口Ａ側の車室下部との温度を頭寒足
熱となるように二層吹出し制御を実行する。

外気導入ダクト１１は車室外の空気を導入する
ためのダクトであり、内気導入ダクト１２は車室
内の空気を再導入するためのダクトであり、内外
気切換ドア１３の回動位置によつていずれのダク
ト１１，１２から空気を取入れるかを選択する。

ブロワフアン１４は、両導入ダクト１１，１２
から導入された空気を車室内に向けて送り出すも
のである。このブロワフアン１４の直後にはエバ
ポレータ１５が配備されており、冷気を形成す
る。

ヒータコア１６は、エンジンの冷却水を基に暖
気を形成するものであり、ヒータコア１６の流入
面に設けたエアミクスドア１７Ａの開度によつて
エバポレータ１５からの冷気との混合割合が調整
が成され、ヒータコア１６の流出面に設けたエア
ミクスドア１７Ｂ，１７Ｃの開度によつて上方へ
配風するか上方両方に配風するかが選択される。

尚、各要素１３，１４，１７Ａ〜１７Ｃ，１８
Ａ〜１８Ｃは、乗員の操作又は自動的な操作がさ
れるものであり、この明細書中で必要に応じて
「操作要素」としている。

駆動装置２０は前述の温度に関連した操作要素
１３，１４，１７Ａ〜１７Ｃ，１８Ａ〜１８Ｃを
駆動するためのものであり、内外気切換アクチユ
エータ２１、モータ制御回路２２、開度調節アク
チユエータ２３及び吹出モードアクチユエータ２
４を具えている。内外気切換アクチユエータ２１
は指令信号CC１によつて内外気切換ドア１３を
所定の切換方向に駆動する。モータ制御回路２２
は指令信号CC２に基づいてブロワフアン１４の
回転速度を決定する。開度調節アクチユエータ２
３は、エアミクスドア１７Ａ〜１７Ｃの開度を指
令信号CC３に基づいて決定する。吹出モードア
クチユエータ２４は指令信号CC４によつて各ド
ア１８Ａ〜１８Ｃの開閉を行い、前述の様に吹出
モードをベンチレータモード、バイレベルモー
ド、ヒートモードに選択するものであり、ベンチ
レータモードではベンチレータドア１８Ｃを開い
てベンチレータ吹出口Ｂから吹き出し、バイレベ
ルモードではベンチレータドア１８Ｃとフロアド
ア８Ａを開いてベンチレータ吹出口Ｂ及び足元吹
出口Ａから吹き出し、ヒートーモードではフロア
ドア１８Ａとデフロスタドア１８Ｂを開いて足元
吹出口Ａ及びデフロスタ吹出口Ｃから吹き出すよ
うにする。

部分３０は、温度に関連した物理的環境因子を
検出し電気信号として出力する検出手段、温度に
関連した車室内外の情況により乗員の設定操作に
従つて電気信号を送出する設定手段及びその他の
手段を具えている。

検出手段としては、外気の温度を検出する外気
温センサ３１、車室内の温度を検出する車室温セ
ンサ３２、吹出温度を検出する吹出温センサ３
３、日射量を検出する日射センサ３４が設けられ
ている。

設定手段に、希望する車室温度を設定するため
の温度設定部としての温度設定スイツチ３５が設
けられている。

その他の手段は、ADコンバータ３８及び温度
表示装置３９である。ADコンバータ３８は、各
センサ３１〜３４の信号を後処理のためにデジタ
ル信号とする。温度表示装置３９は、温度設定ス
イツチ３５による設定温度を表示するものであり
蛍光管、LED、液晶などによるセグメント表示
の他各種の方法が可能である。

尚、この明細書で、「温度に関係した物理的環
境因子」とは、温度のみでなく、湿度、日射量な
どを含み、また車室内の温度に影響を与える因子
例えば車速度などをも必要に応じて含むものであ
る。

演算制御装置４０は、各検出手段及び設定手段
などからの信号SS１〜SS４、CSに基づいて所定
の目標温度を演算し、この目標温度を漸近維持す
べく制御指令信号CC１〜CC４を送出し、車室内
に最適環境を形成する様にする。すなわち、この
演算制御装置４０の指令信号によつて内外気切換
ドア１３の切換方向、ブロワフアン１４の回転速
度、エアミクスドア１７Ａ〜１７Ｃの開度、各ド
ア１８Ａ〜１８Ｃの開閉状態を各々独立に制御す
ることにより、最適な空気を車室内に送り込むこ
とができる。

この演算制御装置４０のうち、この発明に関連
した部分の構成は第２図に示す様である。同図に
よれば吹出モード選択回路４１によつてこの発明
に係わる制御を実行する。

吹出モード選択回路４１は、日射量を含む外気
温度と設定温度との関数による切換特性直線を記
憶しているものであり、外気温度及び設定温度が
この切換特性のいずれの側にあるかを判断して吹
出モードアクチユエータ２４に指令信号CC４を
送出するものである。

この切換特性直線は、第３図に示すように、外
気温度Taが高く設定温度Tsが低い程ベンチレー
タモード（VENTの範囲）となり、外気温度が低
く設定温度が高い程バイレベルモード（Ｂ／Ｌの
範囲）となると共に、日射量Zcが多い程ベンチ
レーシヨンモードとなる、日射量Zcを変数とし
た外気温度Taと設定温度Tsとの１次の関数とな
つている。すなわち、同図では、横軸に外気温度
Taをとり、縦軸に設定温度Tsをとつてあり、直
線LLoはK1，K2を定数としてTa＋K1Ts＋K2＝
０で表わされる。この直線LLoは、日射量Zcがあ
る基準値「０」にあるときのものであり、例えば
日射のないときのエネルギー値である。定数
K1，K2は実験的に最適値を求める。従つて、例
えばこのときの設定温度Tsがある基準値「０」
（＝18℃）にあるときの外気温Taoは例えば20℃
とする。また、図示するように日射量が多くなる
と直線LLは左へ移動する。

以上から分かる様に、吹出モード選択回路４１
は日射量センサ３４の出力信号SS４を基に切換
特性直線LLを選定し、次に温度設定スイツチ３
５の出力設定温信号CS及び外気温センサ３１の
出力外気温信号SS１によつて該当点が直線LLの
いずれの側にあるかを判断する。

すなわち、例えばある日射量について直線LL
が定められ、外気温度Ta１及び設定温度Ts１に
対応するＡ点の場合、バイレベルモードＢ／Ｌに
すべきことが判断され吹出モードアクチユエータ
２４によつてベンチレータ吹出口Ｂ及び足元吹出
口Ａから空気が吹出す様に各ドア１８Ａ〜１８Ｃ
が制御される。また、外気温Ta２及び設定温Ts
２に対応するＢ点の場合、ベンチレータモード
VENTにすべきことが判断され吹出モードアクチ
ユエータ２４によつてベンチレータ吹出口Ｂから
空気が吹出すように各ドア１８Ａ〜１８Ｃが制御
される。

また、前記演算制御装置４０の吹出モード選択
回路４１には、低温の基準外気温度（本実施例で
は０℃である）が記憶されている。そして、外気
温度Taがこの基準外気温度０℃よりも高いとバ
イレベルモードＢ／Ｌにすべきだと判断され、低
いとヒートモードHEATにすべきだと判断され
る。

よつて、外気温度Taが基準外気温度０℃以下
になつたときには、吹出モード選択回路４１はこ
れを判断してヒートモードHEATを選択する様
に吹出モードアクチユエータ２４を指令信号CC
４によつて作動させる。すなわち、吹出モードア
クチユエータ２４は、ベンチレータドア１８Ｃが
ベンチレータ吹出口Ｂを閉じてフロア吹出口Ａ及
びデフロスタ吹出口Ｃからの吹出を可能にする。

次に、第４図のフローチヤートを参照しつつこ
の実施例の動作を説明する。尚、以下の説明で
(1)，(2)，…などの番号はフローチヤート中の番号
と対応する。

空調装置のスイツチがオン状態になると、シス
テムは起動し(1)、外気温度Ta、設定温度Ts、日
射量Zcが読込まれ(2)、室内目標温度が演算され
(3)吹出温度並びに吹出風量などが決定される。

この後、独立してTa＋KiTs＋K2＞０であるか
否かが判断される(4)。Ta＋KiTs＋K2≦０であれ
ばZc＝０か否かが判断され(5)、Zc＝０であれば
該当点は例えば第３図のＢ点であると判断されて
ベンチレータモードVENTとなる(6)。

Zc≠０である場合には、Ta＋KiTs＋K2＋
K3Zc＞０か否かを判断する(7)。Ta＋KiTs＋K2
＋K3Zc≦０であれば前述と同様にベンチレータ
モードVENTとなり(8)、そうでない場合は外気温
が０℃以上か否かTa＞０を判断する(9)。これは
低温の基準外気温度であればよく、必ずしも０℃
でなくてよい。

ここで、Ta＞０である場合はバイレベルモー
ドＢ／Ｌとなり(10)、Ta≦０である場合はヒート
モードHEATとなる(11)。

前述の判断(4)でTa＋KiTs＋K2＞０である場合
には、次にTa＞０かどうか判断され、Ta＞０で
あればバイレベルモードＢ／Ｌとし（13）、Ta≦
０であればヒートモードHEAT（14）。

尚、以上のモード選択に際して、吹出温度及び
吹出風量の制御は、プログラム制御によるもので
もよいが、演算制御装置４０が目標室温と実室温
との比較をしその差の比例分に積分項を加え、目
標吹出温度を演算する様にしてもよい。

こうすることにより、目標温度に近づくに従い
演算制御装置４０からの指令信号CC２によりモ
ータ制御回路２２がブロワフアン１４の回転速度
を低くして風量は低下するが、演算制御装置４０
からの指令信号CC３により開度調節アクチユエ
ータ２３がエアミクスドア１７Ａ〜１７Ｃを制御
して吹出温度を始動時に比べて大幅に変化させな
いため、この発明と相俟つて不適切な温度の空気
が望ましくない吹出口から吹出すことがなくな
り、この発明の実効がより期待できる。

従つて、本発明実施例の自動制御空調装置では
外気温度が高い状態では、エアミクスドア１７Ａ
〜１７Ｃの開度がどのようになつていてもベンチ
レータモードとなつて、ベンチレータ吹出口Ｂか
ら空気が吹き出し、車室上部の温度が高くならな
いようにでき、快適な空調が成されるという効果
が得られる。

また、外気温度が基準外気温度０℃よりも低い
状態では、エアミクスドア１７Ａ〜１７Ｃの開度
がどのようになつていても、ヒートモードとなつ
て、フロア吹出口Ａとデフロスタ吹出口Ｃの両方
から空気が吹き出し、足元が暖められると共にウ
インドガラスが暖められて曇り及び凍結の防止が
成され、手動により吹出モードを切り換える煩わ
しさがないという効果が得られる。

この発明は、以上の実施例に限定することな
く、この発明の目的を達成し得る範囲において各
種の変形例を含むものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の自動制御空調装
置では、演算制御装置に、吹出モードの切り換え
を外気温度、日射量及び設定温度に基き行う吹出
モード選択回路を設けた構成としたために、外気
温度が上昇したり日射量が増加すると、バイレベ
ルモードからベンチレータモードに切り換るよう
にしたので、外気温度が高いときや日射量が多い
ときにはベンチレータモードで車室上部の温度が
上昇しないように制御され、乗員に不快感を与え
ないという効果が得られ、併せて、外気温度が基
準外気温度よりも低下するとヒートモードとなつ
て、外気温度が低いときにはヒートモードで車室
上部が暖められると共にウインドガラスが暖めら
れて、ウインドガラスの曇りを防止することがで
き、吹出モードを手動により切り換える煩わしさ
がないという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の系統図、第２図は
第１図の実施例の要部を詳細に示す系統図、第３
図は第１図の実施例の動作の要点を説明するため
の特性図、第４図は第１図の実施例の動作を説明
するためのフローチヤートである。 １０……システムチエンバ、１８Ａ……フロア
ドア、１８Ｂ……デフロスタドア、１８Ｃ……ベ
ンチレータドア、２０……駆動回路、２４……吹
出モードアクチユエータ、３１……外気温セン
サ、３４……日射量センサ、３５……温度設定ス
イツチ（温度設定部）、４０……演算制御装置、
４１……吹出モード選択回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 温度に関連した物理的環境因子を検出し電気
   信号として出力する検出手段と、 温度に関連した車室内の物理的環境因子を設定
   するため乗員の設定操作に従つて電気信号を送出
   する設定手段と、 空調装置に設けられた温度に関連した操作要素
   を駆動する駆動装置と、 前記検出手段及び前記設定手段の出力信号を基
   に最適環境を車室内に形成すべく所定の目標温度
   を演算し、該所定の目標温度を漸近維持すべく前
   記駆動装置に指令信号を送出する演算制御装置と
   を具えた自動制御空調装置において、 前記検出手段は少くとも外気温度を検出する外
   気温センサと日射量を検出する日射量センサとを
   有し、 前記設定手段は車内温度を所望の温度に設定す
   る温度設定部を有し、 前記駆動装置は、空調装置に設けられたフロア
   ドア、ベンチレータドア及びデフロスタドアを駆
   動する吹出モードアクチユエータを有し、 前記演算制御装置には、予め記憶された切換特
   性に基き、入力した外気温度、日射量及び温度設
   定部の設定温度に応じて切換時を判断し、この判
   断結果により吹出モードアクチユエーターにベン
   チレータモード又はバイレベルモードの指令信号
   を送出し、かつ、予め与えられている低温の基準
   外気温度と入力した外気温度とを比較し、この比
   較結果により吹出モードアクチユエーターにバイ
   レベルモード又はヒートモードの指令信号を送出
   する吹出しモード選択回路が設けられ、 前記切換特性が日射量を含んだ外気温度と温度
   設定部の設定温度の関数として、外気温が高く設
   定温度が低い程ベンチレータモードとなり外気温
   が低く設定温度が低い程バイレベルモードとなり
   さらに日射量が多い程ベンチレータモードとなる
   ように設定されていると共に、前記吹出しモード
   選択回路が基準外気温度に対し外気温度の方が高
   いときにバイレベルモードの指令信号を送出する
   ように設けられていることを特徴とする自動制御
   空調装置。