JPH06171340A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過渡時のＣＯＰ向上と定常時の快適性とを兼
ね備えた理想的な空調制御を行い、消費電力を少なくす
る。 【構成】 使用者が入力した設定温感Ｓset 等から設定
温度Ｔset を算出し（ステップ１２０）、この設定温度
Ｔset と内気温度Ｔr ，外気温度Ｔam，日射量Ｔs を考
慮して、室内の冷暖房に必要な熱量ＱAOを算出する（ス
テップ１３０）。次いで、設定温度Ｔset と内気温度Ｔ
r との温度差により、定常か過渡かを判別し（ステップ
１４０）、過渡時には吹出風量ＶAOを大風量にして（ス
テップ１４３）、その風量ＶAOを基準にして、吹出温度
ＴAOを決定し（ステップ１４４）、定常時には吹出風量
ＶAOを低下させて（ステップ１４１）、吹出温度ＴAOを
決定する（ステップ１４２）。この後、吸気温度Ｔinと
吹出温度ＴAOとの温度差を最小にするように内外気ダン
パ２５の開度を算出する（ステップ１５０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内に吹き出す風の吹
出温度と吹出風量を制御する機能を備えた空調装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば自動車に搭載されているオ
ートエアコンは、車室内を設定温度に維持するために必
要な吹出温度ＴAOを演算し、この吹出温度ＴAOを基準に
して吹出風量を決定するようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、車室内に与え
る熱量は、吹出温度ＴAOと吹出風量とによって決まるの
で、吹出温度ＴAOが同じであれば、吹出風量が多いほ
ど、車室内に与える熱量が多くなる。従って、空調状態
が過渡状態のとき（例えば車室内の温度と設定温度との
温度差が大きいとき）には、吹出風量を多くすれば、過
渡時の冷暖房能力が高められて室温を設定温度に素早く
近付けることができる。しかも、同一熱量を発生するに
は大風量にした方が冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）
も向上できるので、過渡時に吹出風量を多くすれば、冷
凍サイクルのＣＯＰも向上できる。その一方、乗員は、
吹出風量が少ない方を好むので、空調状態が定常状態に
なれば、吹出風量を低下させた方が乗員にとって快適な
空調となる。

【０００４】しかしながら、前述した従来構成のもの
は、まず、吹出温度ＴAOを演算し、この吹出温度ＴAOを
基準にして吹出風量を決定するので、定常・過渡の区別
なく、吹出風量が吹出温度ＴAOによって一律に決められ
てしまい、上述したような理想的な空調制御を行うこと
ができない。しかも、乗員がマニュアル操作で吹出風量
を増やす場合でも、吹出温度は変わらないため、車室内
に与える熱量が必要以上に多くなりすぎて、直ぐに冷暖
房が過剰になってしまい、電力が浪費されてしまう欠点
もある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、過渡時のＣＯＰ向上と定常時の
快適性とを兼ね備えた理想的な空調制御を行うことがで
きると共に、消費電力も少なくできる空調装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空調装置は、室内に吹き出す風の吹出温度
と吹出風量を制御する機能を備えたものにおいて、室内
の空調に必要な熱量を求める手段と、空調状態が定常状
態であるか過渡状態であるかを判断する判断手段と、過
渡状態のときには吹出風量を大風量にして、その風量を
基準にして室内に与える熱量が必要熱量となるように吹
出温度を決定し、定常状態のときには吹出風量を低下さ
せて、その風量を基準にして、室内に与える熱量が必要
熱量となるように吹出温度を決定する演算手段とを備え
た構成としたものである（請求項１）。

【０００７】更に、室外空気を吸入する外気吸入口と、
室内空気を吸入する内気吸入口と、これら外気吸入口と
内気吸入口から吸入する空気の混合割合を可変して吸気
温度を調整する内外気ダンパと、前記演算手段により決
定した吹出温度と吸気温度との差を小さくする方向に前
記内外気ダンパの開度を制御するダンパ開度制御手段と
を備えた構成としても良い（請求項２）。

【０００８】

【作用】空調運転時には、室内の空調に必要な熱量を求
めると共に、空調状態が定常状態であるか過渡状態であ
るかを判断手段により判断し、過渡状態のときには吹出
風量を大風量にして、その風量を基準にして、室内に与
える熱量が必要熱量となるように吹出温度を決定し、定
常状態のときには吹出風量を低下させて、その風量を基
準にして、室内に与える熱量が必要熱量となるように吹
出温度を演算手段により決定する。これにより、過渡時
のＣＯＰ向上と定常時の快適性とを兼ね備えた理想的な
空調制御が可能となる。しかも、過渡時・定常時のいず
れの場合でも、予め必要熱量を求め、この必要熱量を発
生するように吹出風量と吹出温度を決定するため、冷暖
房が過剰になるようなことはなく、上述した過渡時のＣ
ＯＰ向上と相俟って、省電力化が可能となる。

【０００９】更に、外気吸入口と内気吸入口から吸入す
る空気の混合割合を内外気ダンパにより可変して吸気温
度を調整する構成とした場合には、演算手段により決定
した吹出温度と吸気温度との差を小さくする方向に内外
気ダンパの開度をダンパ開度制御手段により制御する。
これにより、吸入した空気に与える熱量（必要熱量）が
少なくて済み、一層の省電力化が可能となる。

【００１０】

【実施例】

［第１実施例］本発明を電気自動車の空調装置に適用し
た第１実施例について、図１乃至図１１を参照して説明
する。まず、図１に基づいて空調装置全体の概略構成を
説明する。送風ケース２１の上流側には、車室外の空気
（外気）を吸入する外気吸入口２２と、車室内の空気
（内気）を吸入する２つの内気吸入口２３，２４が設け
られている。一方の内気吸入口２３と外気吸入口２２と
の中間部位には、内外気ダンパ２５が設けられ、この内
外気ダンパ２５の開度をサーボモータ２６によって調整
することにより、外気吸入口２２と内気吸入口２３，２
４から吸入する空気の混合割合を可変して吸気温度を調
整するようになっている。この内外気ダンパ２５の下流
側と内気吸入口２４の下流側には、それぞれブロワ２
７，２８が設けられ、これら両ブロワ２７，２８がブロ
ワモータ２９の回転軸に取り付けられている。このブロ
ワモータ２９は、駆動回路３０により駆動される。

【００１１】一方、ブロワ２７，２８の下流側にはエバ
ポレータ３１が配置され、このエバポレータ３１の下流
側は仕切板３２によって上下２つの通風路３３，３４に
仕切られている。そして、下側の通風路３４にはコンデ
ンサ３５が配置され、このコンデンサ３５の上部が上側
の通風路３３内に突出されている。このコンデンサ３５
の上方には強冷ダンパ３６が配置され、この強冷ダンパ
３６をサーボモータ３７によって駆動することにより、
コンデンサ３５をバイパスする風量を可変するようにな
っている。また、コンデンサ３５の下流側の仕切板３２
に設けられた連通口３２ａには、連通ダンパ３８が配置
され、この連通ダンパ３８をサーボモータ３９によって
駆動することにより、仕切板３２の連通口３２ａを通過
する風量を可変して、単一モード（例えば「ＶＥＮＴ」
モード、「ＦＯＯＴ」モード等）時の通風抵抗を低下さ
せるようになっている。

【００１２】上側の通風路３３の下流側には、デフ吹出
口４０とベント吹出通路４１が設けられ、このベント吹
出通路４１の下流側にはワイド吹出口４２とスポット吹
出口４３とが設けられている。この場合、ワイド吹出口
４２は、図２に示すように、運転席のメータパネル４４
の上方部と、助手席側のインストルメントパネル４５と
の２箇所に横長な形状に形成され、これら両ワイド吹出
口４２から小風量（例えば２００ｍ^３／ｈ，風速３ｍ／
ｓｅｃ）の風を緩やかに吹き出すようになっている。一
方、スポット吹出口４３は、インストルメントパネル４
５の中央部と左右両端部に合計４箇所設けられ、これら
のスポット吹出口４３から大風量（例えば４００ｍ^３／
ｈ，風速１０ｍ／ｓｅｃ）の風を吹き出すようになって
いる。尚、小風量（ワイド吹出口４２）と大風量（スポ
ット吹出口４３）の切り替えは、ベント吹出通路４１の
出口側に設けられたスポット／ワイド切替ダンパ４６
（図１参照）をサーボモータ４７によって駆動すること
により行われる。また、ベント吹出通路４１の入口側と
デフ吹出口４０にも、それぞれダンパ４８，４９が設け
られ、これら各ダンパ４８，４９がサーボモータ５０，
５１によって駆動されるようになっている。一方、下側
の通風路３４の下流側には、風を乗員の足元に向けて吹
き出す足元吹出口５２が設けられ、この足元吹出口５２
にも、サーボモータ５３によって駆動されるダンパ５４
が設けられている。各ダンパ３６，３８，４６，２５
は、吹出モードに応じて下記の表１のように作動され
る。

【００１３】

【表１】

【００１４】この表１において、「ＦＡＣＥ／スポッ
ト」モードでは、スポット吹出口４３から風を吹き出
し、「ＦＡＣＥ／ワイド」モードでは、ワイド吹出口４
２から風を吹き出し、「Ｂ／Ｌ」モードでは、ワイド吹
出口４２と足元吹出口５２の双方から風を吹き出し、
「ＦＯＯＴ」モードでは、足元吹出口５２とデフ吹出口
４０とから８０：２０の割合で風を吹き出し、「ＦＯＯ
Ｔ／ＤＥＦ」モードでは、足元吹出口５２とデフ吹出口
４０とから５０：５０の割合で風を吹き出し、「ＤＥ
Ｆ」モードでは、デフ吹出口４０から風を吹き出すよう
に、各ダンパ４６，４８，４９，５４が切り替えられ
る。尚、内外気ダンパ２５の開度は後述するようにして
リニア（直線的）に制御される。

【００１５】一方、前述したエバポレータ３１とコンデ
ンサ３５は、ヒートポンプ兼用の冷凍サイクル５５の構
成要素となっている。この冷凍サイクル５５は、コンプ
レッサ５６，四方切替弁５７，室外熱交換器５８，逆止
弁５９，６０，キャピラリー６１，電磁弁６２，６３，
６４，減圧弁６５，アキュムレータ９０，エバポレータ
３１及びコンデンサ３５を配管で接続して構成されてい
る。各電磁弁６２，６３，６４と四方切替弁５７は、冷
凍サイクル５５の運転モードに応じて下記の表２のよう
に切り替えられる。

【００１６】

【表２】

【００１７】この表２から明らかなように、冷房モード
では、四方切替弁５７が図１に点線で示す位置（オン位
置）に切り替えられて、コンプレッサ５６の吐出口５６
ａから吐出された冷媒が、逆止弁５９→室外熱交換器５
８→キャピラリー６１→エバポレータ３１→アキュムレ
ータ９０→コンプレッサ５６の吸入口５６ｂの経路で循
環する。これにより、コンプレッサ５６の吐出口５６ａ
から吐出された高温ガス冷媒が室外熱交換器５８で放熱
して液化し、この液冷媒がエバポレータ３１で蒸発する
ことにより、エバポレータ３１を通過する風が冷却され
る。一方、暖房モードでは、四方切替弁５７が図１に実
線で示す位置（オフ位置）に切り替えられて、コンプレ
ッサ５６の吐出口５６ａから吐出された冷媒が、コンデ
ンサ３５→減圧弁６５→逆止弁６０→室外熱交換器５８
→電磁弁６２→アキュムレータ９０→コンプレッサ５６
の吸入口５６ｂの経路で循環する。これにより、コンプ
レッサ５６の吐出口５６ａから吐出された高温ガス冷媒
がコンデンサ３５で放熱して液化し、この放熱によりコ
ンデンサ３５を通過する風が暖められる。また、除霜モ
ードでは、四方切替弁５７が図１に実線で示す位置で、
電磁弁６３が開放され、コンプレッサ５６の吐出口５６
ａから吐出された高温ガス冷媒がコンデンサ３５と電磁
弁６３を経由して室外熱交換器５８にも供給され、室外
熱交換器５８の表面に付着している霜を取り除く。

【００１８】更に、除湿Ｈモードでは、四方切替弁５７
が図１に実線で示す位置で、電磁弁６３が閉で電磁弁６
４が開放され、室外熱交換器５８に供給された液冷媒の
一部がエバポレータ３１にも供給され、このエバポレー
タ３１の弱めの冷却作用により除湿される。また、除湿
Ｃモードでは、四方切替弁５７が図１に実線で示す位置
で、電磁弁６３が開放されて、室外熱交換器５８もコン
デンサ３５と共に凝縮器として機能するようになり、コ
ンデンサ３５と室外熱交換器５８の双方で液化された冷
媒がエバポレータ３１に供給され、このエバポレータ３
１の強めの冷却作用により除湿される。

【００１９】尚、室外熱交換器５８には、強制冷却用の
室外ファン８９が設けられ、この室外ファン８９のファ
ンモータ８９ａは、図４に示すように、冷凍サイクル５
５の運転モードと後述する各種センサの出力データによ
り高速回転“Ｈｉ”，低速回転“Ｌｏ”，停止“ＯＦ
Ｆ”に切り替えられるようになっている。例えば、冷房
モードでは、外気温度センサ７８により検出された外気
温度Ｔamが２５℃以上で“Ｈｉ”となり、２２℃以下で
“Ｌｏ”となる。一方、暖房モードでは、外気温度Ｔam
が１３℃以下で“Ｈｉ”となり、１６℃以上で“Ｌｏ”
となる。除湿Ｈモードでは、後述する吹出温度ＴAOとコ
ンデンサ３５通過直後の風温度（以下「コンデンサ出口
温度」という）Ｔc との温度差［ＴAO−Ｔc ］が０℃以
下で停止“ＯＦＦ”となり、２℃以上で“Ｈｉ”とな
り、１℃→２℃と１℃→０℃の範囲で“Ｌｏ”となる。
また、除湿Ｃモードでは、冷媒吐出圧力センサ８８によ
り検出されたコンプレッサ５６の冷媒吐出圧力Ｐr ，コ
ンデンサ出口温度Ｔc ，ＴAO−Ｔc により、Ｈｉ＞Ｌｏ
＞ＯＦＦの優先順位で決定される。例えば、冷媒吐出圧
力Ｐr が１９ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ以上であれば、Ｔc ，Ｔ
AO−Ｔc がどんな値であろうとも、常に“Ｈｉ”とな
り、同様に、ＴAO−Ｔc が−２℃以下であれば、仮に、
冷媒吐出圧力Ｐr が１９ｋｇ／ｃｍ2 Ｇよりも低くて
も、常に“Ｈｉ”となる。

【００２０】一方、冷凍サイクル５５のコンプレッサ５
６を駆動するモータ６６は、インバータ６７によって回
転数がコントロールされる。このインバータ６７，サー
ボモータ２６，３７，３９，４７，５０，５１，５３，
室外ファン８９のファンモータ８９ａ及びブロワモータ
２９の駆動回路３０は、電子制御ユニット（以下「ＥＣ
Ｕ」という）６８によって制御される。このＥＣＵ６８
は、マイクロコンピュータを主体として構成され、ＣＰ
Ｕ６９，各種データ等を一時的に記憶するＲＡＭ７０，
図５の制御プログラム等が記憶されているＲＯＭ７１，
入力データをディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器７
２，Ｉ／Ｏ部７３，数ＭＨｚの基準信号を発生する水晶
振動子７４等を備え、バッテリ７５からイグニッション
スイッチ７６を介して電源が供給される。

【００２１】このＥＣＵ６８は、内気温度Ｔr を検出す
る内気温度センサ７７，外気温度Ｔamを検出する外気温
度センサ７８，車室内に入り込む日射量Ｔs を検出する
日射センサ７９，エバポレータ３１通過直後の冷風温度
（以下「エバポレータ出口温度」という）Ｔe を検出す
るエバポレータ出口温度センサ８０，コンデンサ出口温
度Ｔc を検出するコンデンサ出口温度センサ８１，コン
プレッサ５６の冷媒吐出圧力Ｐr を検出する冷媒吐出圧
力センサ８８，制御目標となる設定温感Ｓsetを乗員が
手動設定するための温感設定器８２等からの出力信号を
Ａ／Ｄ変換器７２を介して読み込む。

【００２２】上述した温感設定器８２は、涼しめキー８
２ａと暖かめキー８２ｂとを備え、図２に示すように、
インストルメントパネル４５の中央部に配置されたエア
コンコントロールパネル８３に設けられている。このエ
アコンコントロールパネル８３には、図３に示すよう
に、温感設定器８２の上方に複数の発光素子８４ｎを横
一列に配列した温感表示部８４が設けられている。この
温感表示部８４は涼しめキー８２ａと暖かめキー８２ｂ
により入力された設定温感Ｓset を表示するものであ
る。この設定温感Ｓset は、平均的な温度２５℃を基準
にしてどの程度涼しくするか又は暖かくするかを示す指
標であり［図６（ａ）参照］、各キー８２ａ，８２ｂを
操作する前の状態では、温感表示部８４の中央の発光素
子８４ｎを点灯させ、涼しめキー８２ａを１回押すごと
に、設定温感Ｓset を１ランクずつ低下させて点灯位置
を１つずつ左側にずらし、暖かめキー８２ｂを１回押す
ごとに、設定温感Ｓset を１ランクずつ上昇させて点灯
位置を１つずつ右側にずらすようになっている。この
他、エアコンコントロールパネル８３には、エアコンオ
ンオフスイッチ８５，リアデフロスタスイッチ８６及び
フロントデフロスタスイッチ８７が設けられている。

【００２３】一方、ＥＣＵ６８は、図５の制御プログラ
ムを実行することにより、空調状態が定常状態であるか
過渡状態であるかを判断する判断手段として機能すると
共に、冷房時の過渡状態のときには吹出風量ＶAOを常に
大風量にして、その風量ＶAOを基準にして車室内に与え
る熱量が必要熱量ＱAOとなるように吹出温度ＴAOを決定
し、定常状態のときには吹出風量ＶAOを低下させて、そ
の風量ＶAOを基準にして、車室内に与える熱量が必要熱
量ＱAOとなるように吹出温度ＴAOを決定する演算手段と
しても機能し、更に、吹出温度ＴAOと吸気温度との差を
小さくする方向に内外気ダンパ２５の開度を制御するダ
ンパ開度制御手段としても機能する。

【００２４】以下、このＥＣＵ６８による制御内容を図
５のフローチャートに従って説明する。まず、ステップ
１００で、以降の演算処理に使用するカウンタやフラグ
を初期設定する初期化処理を実行した後、ステップ１１
０に移行して、温感設定器８２の操作により入力された
設定温感Ｓset を読み込むと共に、内気温度センサ７
７，外気温度センサ７８，日射センサ７９，エバポレー
タ出口温度センサ８０及びコンデンサ出口温度センサ８
１により検出された内気温度Ｔr ，外気温度Ｔam，日射
量Ｔs ，エバポレータ出口温度Ｔe 及びコンデンサ出口
温度Ｔc の各データを読み込む。

【００２５】次いで、ステップ１２０に移行して、設定
温感Ｓset ，外気温度Ｔam及び日射量Ｔs から設定温度
Ｔset を次の（１）式により求める。 Ｔset ＝ｆ（Ｓset ，Ｔam，Ｔs ） ＝Ｔset ´＋ΔＴam＋ΔＴs ……（１） ここで、Ｔset ´＝２５＋０．４Ｓset ……図６
（ａ）参照 ΔＴam＝（１０−Ｔam）／２０ ……図６（ｂ）参照 ΔＴs ＝−Ｔs ／１０００ ……図６（ｃ）参照

【００２６】以上のようにして、設定温度Ｔset を算出
した後、ステップ１３０に移行して車室内を設定温度Ｔ
set に維持するために必要な熱量ＱAOを次の（２）式に
より算出する。 ＱAO＝Ｋ1 ×Ｔset −Ｋ2 ×Ｔr −Ｋ3 ×Ｔam−Ｋ4 ×Ｔs ＋Ｃ ……（２） ここで、Ｋ1,Ｋ2,Ｋ3,Ｋ4 は係数、Ｃは定数である。こ
の（２）式は、見掛上、従来と同じであるが、各係数Ｋ
1,Ｋ2,Ｋ3,Ｋ4 と定数Ｃは従来よりもかなり大きな値に
設定され、後述する吹出風量ＶAOと吹出温度ＴAOの自由
度が大きくなっている。

【００２７】上記（２）式により必要熱量ＱAOを算出し
た後、ステップ１４０に移行して、その時点の空調状態
が定常状態であるか過渡状態であるかを次のようにして
判断する。まず、設定温度Ｔset と内気温度Ｔr との温
度差｜Ｔset −Ｔr ｜を算出し、この｜Ｔset −Ｔr ｜
が所定値δ（例えばδ＝３℃）以下であるか否かを判断
し、｜Ｔset −Ｔr ｜≦δであれば定常状態と判断し、
｜Ｔset −Ｔr ｜＞δであれば過渡状態と判断するもの
である。

【００２８】定常状態のときには、ステップ１４１に移
行し、図７に示されている定常時の必要熱量ＱAOに対す
る風量特性から風量ＶB を求めて、この風量ＶB を吹出
風量ＶAOとする。更に、図７に示されている定常時の必
要熱量ＱAOに対する温度特性から吹出温度ＴAOを求める
（ステップ１４２）。尚、図７は、本実施例の風量・温
度特性を実線で示し、従来のオートエアコンの風量・温
度特性を一点鎖線で示している。この図７から明らかな
ように、本実施例の風量特性は、冷凍サイクル５５のＣ
ＯＰ向上を狙って、必要熱量ＱAOが少ない領域で風量Ｖ
B を従来よりも増加させているが、この風量増加は乗員
が風を不快に感じない程度に設定されている。このよう
な風量特性を採用することによって、本実施例の温度特
性は、吹出温度ＴAOが冷房時には従来よりも例えば５℃
高く、暖房時には従来よりも例えば１５℃低くなるよう
に設定されている。

【００２９】一方、前述したステップ１４０で過渡状態
と判断された場合には、ステップ１４３に移行して、吹
出風量ＶAOを次の（３）式により算出する。 ＶAO＝ＶB ＋ΔＶ ……（３） ここで、ＶB は図７に示されている定常時の必要熱量Ｑ
AOに対する風量特性から求められる。また、ΔＶは補正
風量であり、図８に示されているＴr −Ｔsetに対する
補正風量特性から求められる。本実施例では、補正風量
ΔＶは、暖房時に“０”となるように設定されている。
この理由は、暖房時に吹出風量ＶAOを大幅に増加させる
と、吹出温度ＴAOが低下し過ぎて、吹出風に当たる乗員
が感じる暖かみが却って少なくなってしまうからである
（但し、後述するように暖房時にも乗員に不快感を与え
ない範囲内でΔＶ＞０となるように設定しても良い）。

【００３０】上記（３）式により吹出風量ＶAOを算出し
た後、ステップ１４４に移行して、過渡時の吹出温度Ｔ
AOを次の（４）式により算出する。 ＴAO＝ＱAO／（Ｃp ・γ・ＶAO）＋Ｔr ＝３．５７×ＱAO／ＶAO＋Ｔr ……（４） ［Ｃp ：空気の比熱、γ：空気の比重（２５℃）］

【００３１】このような制御による作動例を図９に示
し、図１０に吹出風量ＶAOと冷凍サイクル５５のＣＯＰ
との関係を示している。これら図９及び図１０から明ら
かなように、過渡時には吹出風量ＶAOを補正風量ΔＶだ
け増加させて、冷凍サイクル５５のＣＯＰを向上させる
一方、定常時には吹出風量ＶAOを低下させて、吹出風に
よる不快感を乗員に感じさせないようにして、快適な空
調環境を作り出す。しかも、過渡時・定常時のいずれの
場合でも、予め必要熱量ＱAOを求め、この必要熱量ＱAO
を発生するように吹出風量ＶAOと吹出温度ＴAOを決定す
るため、冷暖房が過剰になるようなことはなく、上述し
た過渡時のＣＯＰ向上と相俟って、省電力化が可能とな
る。

【００３２】一方、前述したステップ１４２又はステッ
プ１４４の処理を終了すると、ステップ１５０に移行
し、内気吸入口２３，２４と外気吸入口２２から吸入さ
れる空気の温度（以下「吸気温度」という）Ｔinと吹出
温度ＴAOとの温度差を小さくする方向に内外気ダンパ２
５の開度を次のようにして算出する。一般に、吸気温度
Ｔinは次の（５）式により求められる。 Ｔin＝α・Ｔam＋（１−α）・Ｔr ……（５） （α：外気の混合割合） この関係を利用して、まず、完全内気時（α＝０）の吹
出温度ＴAOと吸気温度Ｔin（＝Ｔr ）との温度差の絶対
値Ｔdiを次の（６）式により算出する。 Ｔdi＝｜ＴAO−Ｔr ｜ ……（６） 次いで、外気最大取り入れ時（αが最大）の吹出温度Ｔ
AOと吸気温度Ｔinとの温度差の絶対値Ｔdoを次の（７）
式により算出する。 Ｔdo＝｜ＴAO−｛α・Ｔam＋（１−α）・Ｔr ｝｜ ……（７） この後、ＴdiとＴdoとを比較してその大小を判断し、Ｔ
di≦Ｔdoであれば内気モード（α＝０）とし、内外気ダ
ンパ２５により外気吸入口２２を全閉する。

【００３３】一方、Ｔdi＞Ｔdoであれば外気モードと
し、外気の混合割合ｘを次の（８）式により算出する。 ｘ＝（ＴAO−Ｔr ）／（Ｔam−Ｔr ） ……（８） この（８）式により算出したｘが、外気最大取り入れ時
のαの値（αmax ）と内気モード時のαの値（α＝０）
との範囲内にあるとき、即ち０≦ｘ≦αmax のときに
は、このｘを目標外気混合割合とし、この目標外気混合
割合ｘを実現するように内外気ダンパ２５の開度をリニ
ア（直線的）に可変する内外気併用モードとなる。

【００３４】このような制御を行うことにより、吹出温
度ＴAOと吸気温度Ｔinとの差を小さくする方向に内外気
ダンパ２５の開度が自動的に調節され、吸入した空気に
与える熱量（必要熱量ＱAO）が少なくて済み、一層の省
電力化が可能となる。

【００３５】前述したステップ１５０で内外気ダンパ２
５の開度を算出し終えると、ステップ１６０に移行し
て、冷凍サイクル５５の運転モードを冷房・暖房のいず
れのモードにするかを次のようにして判定する。まず、
前述した（５）式により吸気温度Ｔinを算出する。この
場合、外気の混合割合αとして前述したステップ１５０
で算出されたｘを用いて、吸気温度Ｔinを算出する。次
いで、吹出温度ＴAOと吸気温度Ｔinとの温度差ＴM を次
の（９）式により算出する。 ＴM ＝ＴAO−Ｔin ……（９） そして、ＴM ≧＋θ（例えばθ＝２℃）のときには暖房
モードとし、ＴM ≦−θのときには冷房モードとし、−
θ＜ＴM ＜＋θのときには冷凍サイクル５５のコンプレ
ッサ５６を停止する。

【００３６】このようにして冷凍サイクル５５の運転モ
ードを判定した後、ステップ１７０に移行し、吹出温度
ＴAOと吹出風量ＶAOに基づいて、各ダンパ３６，３８，
４６，４８，４９，５４の開度を決定し、吹出モードを
「ＦＡＣＥ（スポット）」，「ＦＡＣＥ（ワイド）」，
「Ｂ／Ｌ」，「ＦＯＯＴ」，「ＦＯＯＴ／ＤＥＦ」，
「ＤＥＦ」のいずれかに決定する。この吹出モードの詳
細は、前掲した表１に表されている。

【００３７】以上のようにして決定された各種の制御デ
ータを各機器へ出力し（ステップ１８０）、以後、前述
したステップ１１０に戻って処理を繰り返すことによ
り、空調運転を制御する。この際、ステップ１４１，１
４３で求めた吹出風量ＶAOを実現するために、ブロワモ
ータ２９に印加するブロワ電圧は、図１１の電圧特性に
より吹出モードに応じて決定される。

【００３８】この場合、車室内を設定温度Ｔset に維持
するのに必要な吹出温度ＴAOを内気と外気の混合により
作り出せるときには、冷凍サイクル５５のコンプレッサ
５６を停止する。一方、内外気のみでは必要な吹出温度
ＴAOを作り出せないときには、インバータ６７によりコ
ンプレッサ５６を駆動し、ステップ１６０で決定した運
転モードで冷凍サイクル５５を運転する。この際、冷房
モードでは、エバポレータ出口温度センサ８０により検
出されたエバポレータ出口温度Ｔe を対象にしてＰＩ制
御又はファジィ制御によりフィードバック制御し、ま
た、暖房モードでは、コンデンサ出口温度センサ８１に
より検出されたコンデンサ出口温度Ｔc を対象にしてＰ
Ｉ制御又はファジィ制御によりフィードバック制御す
る。

【００３９】ＰＩ制御を行う場合には、まず、次の（１
０）式により温度偏差Ｅn を算出する。 Ｅn ＝ＴAOn −Ｔn ……（１０） ここで、各変数の添字n は、ｎ番目のサンプル値である
ことを示し、ＴAOn はステップ１４２，１４４で求めた
吹出温度を示し、Ｔn は、冷房モードではエバポレータ
出口温度Ｔe 、暖房モードではコンデンサ出口温度Ｔc
を示す。

【００４０】次いで、インバータ６７の周波数変化量Ｄ
ｆn を次の（１１）式により算出する。 Ｄｆn ＝Ｋp ｛（Ｅn −Ｅn-1 ）＋ｔ／ＴI ・Ｅn ｝ ……（１１） ここで、Ｋp は比例ゲイン、ｔはサンプルタイム、ＴI
は積分時間である。この周波数変化量Ｄｆn からインバ
ータ６７の目標周波数ｆn を次の（１２）式により算出
する。 ｆn ＝ｆn-1 ＋Ｄｆn ……（１２） この目標周波数ｆn をインバータ６７に出力してコンプ
レッサ５６の回転数を制御するものである。

【００４１】以上説明した第１実施例によれば、空調状
態が過渡状態のときには、吹出風量ＶAOを補正風量ΔＶ
だけ増加させるので、過渡時の冷凍サイクル５５のＣＯ
Ｐを向上させることができる（図１０参照）。一方、空
調状態が定常状態のときには、吹出風量ＶAOを低下させ
るので、吹出風による不快感を乗員に感じさせないよう
にできて、快適な空調環境を作り出すことができる。し
かも、過渡時・定常時のいずれの場合でも、予め必要熱
量ＱAOを求め、この必要熱量ＱAOを発生するように吹出
風量ＶAOと吹出温度ＴAOを決定するため、冷暖房が過剰
になるようなことはなく、上述した過渡時のＣＯＰ向上
と相俟って、省電力化できて、電気自動車のバッテリ７
５を長持ちさせることができる。

【００４２】しかも、吹出温度ＴAOと吸気温度Ｔinとの
差を小さくする方向に内外気ダンパ２５の開度を自動的
に調節するので、吸入した空気に与える熱量（必要熱量
ＱAO）が少なくて済み、一層の省電力化が可能となる。

【００４３】更に、第１実施例では、温感設定器８２の
手動操作により温感（平均的な温度２５℃を基準にして
どの程度涼しく又は暖かくするかを示す指標）Ｓset を
設定すれば、この設定温感Ｓset と外気温度Ｔam及び日
射量Ｔs から設定温度Ｔsetが自動的に算出されるの
で、設定温度Ｔset が乗員の温感と環境条件を正確に反
映したものになる利点もある。

【００４４】［第２実施例］第１実施例のステップ１５
０における内外気ダンパ２５の開度の算出方法を次のよ
うに変更しても良い。まず、吹出温度ＴAOと吸気温度Ｔ
inとの温度差の絶対値Ｔｏαを次の（１３）式により算
出する。 Ｔｏα＝｜ＴAO−Ｔin｜ ＝｜ＴAO−｛α・Ｔam＋（１−α）・Ｔr ｝｜ ……（１３） ここで、αは外気の混合割合であり、このαを０≦α≦
αmax （αmax は外気最大取り入れ時のαの値）の範囲
内で変化させて、吹出温度ＴAOと吸気温度Ｔinとの温度
差の絶対値Ｔｏαが最小となるαを求め、このαを目標
外気混合割合として内外気ダンパ２５の開度をリニア
（直線的）に可変するものである。

【００４５】［第３実施例］第１実施例では、温感設定
器８２の手動操作により温感Ｓset を設定し、この設定
温感Ｓset と外気温度Ｔam及び日射量Ｔs から設定温度
Ｔset を算出するようにしているが、温感設定器８２に
代えて、設定温度Ｔset を手動設定する設定温度スイッ
チ（図示せず）を設け、この設定温度スイッチを手動操
作することにより、設定温度Ｔset を設定するようにし
ても良い。この場合には、図５のステップ１２０が不要
となる。

【００４６】［第４実施例］第１実施例では、定常・過
渡の判断を、設定温度Ｔset と内気温度Ｔr との温度差
の絶対値｜Ｔset −Ｔr ｜が所定値δ（例えばδ＝３
℃）以下であるか否かによって判定しているが、図１２
に示すように、（Ｔr −Ｔset ）の単位時間当りの変化
速度の大小によって定常・過渡を判定するようにしても
良い。この場合には、（Ｔr −Ｔset ）の単位時間当り
の変化速度に応じて、図１２の補正風量特性から補正風
量ΔＶを求めることになる。

【００４７】この他、定常・過渡の判断は、内気温度Ｔ
r の単位時間当りの変化速度の大小によって判定しても
良く、或は、空調運転開始後の経過時間の長短で判定し
ても良く、更には、外気温度センサ７７や日射センサ７
９の出力信号により外部の環境条件が急変化したことを
検出したときに、“過渡”と判定するようにしても良
い。

【００４８】［第５実施例］自動車の座席を暖めるシー
トヒータ、ドアの内面パネルに設けられた輻射ヒータ、
或は窓ガラスを暖めるＨＷＳ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｗｉｎ
ｄｏｗ Ｓｈｉｅｌｄ）等の温感補機を備えた構成のも
のでは、図５のステップ１３０とステップ１４０との間
に、図１３に示すように、温感補機の作動判定（ステッ
プ１３１）と必要熱量ＱAOの補正（ステップ１３２）の
処理を追加する。

【００４９】この場合、ステップ１３１における温感補
機の作動判定では、ステップ１３０で算出した必要熱量
ＱAOが、ＱAO≧β（暖房が必要）であるかＱAO＜β（暖
房が不要）であるかを判断し、もし、ＱAO≧βであれ
ば、温感補機をオンして暖房能力を補う。一方、ＱAO＜
βであれば、暖房の必要はないので、温感補機をオフす
る。

【００５０】また、ステップ１３２における必要熱量Ｑ
AOの補正では、温感補機の発熱量に応じて、温風の吹出
温度ＴAOを低下させるために、温感補機の発熱量分だけ
必要熱量ＱAOを小さくするように補正する。

【００５１】［その他の実施例］第１実施例の場合、冷
房時には、過渡時に、吹出風量ＶAOを補正風量ΔＶだけ
定常時よりも増加させて、冷凍サイクル５５のＣＯＰを
向上させるようにしているが、暖房時には、補正風量Δ
Ｖが“０”に設定されているため（図８参照）、過渡時
でも定常時と同じ風量特性となる。この理由は、暖房時
に吹出風量ＶAOを大幅に増加させると、吹出温度ＴAOが
低下し過ぎてしまい、吹出風に当たる乗員が感じる暖か
みが却って少なくなってしまうからである。

【００５２】しかしながら、暖房時にも、補正風量ΔＶ
を、ΔＶ＞０に設定して、過渡時に吹出風量ＶAOを乗員
に不快感を与えない程度に増加させるようにしても良
い。この場合、吹出風量ＶAOの増加量に応じて吹出温度
ＴAOが低下するが、車室内に与える熱量は風量増加によ
り必要熱量を確保できるので、暖房能力を低下させるよ
うなことはなく、暖房時の過渡時も、冷凍サイクル５５
のＣＯＰを向上させることができる。

【００５３】また、第１実施例は、本発明を電気自動車
の空調装置に適用したものであるが、エンジン駆動式自
動車の空調装置や家屋の空調装置等、各種の空調装置に
本発明を適用しても良いことは言うまでもない。エンジ
ン駆動式自動車の空調装置の場合には、暖房時の熱源と
して、エンジン冷却水が循環するヒートコアを用いても
良く、また、一般の空調装置では、暖房時の熱源として
電気ヒータを用いる構成としても良い。

【００５４】また、第１実施例では、大風量のときにス
ポット吹出口４３から風を強く吹き出し、小風量のとき
にワイド吹出口４２から風を緩やかに吹き出すようにな
っているが、これら両吹出口４２，４３の双方から同時
に風を吹き出すようにしても良い。勿論、スポット／ワ
イドの切り替えのない構成としても良く、この場合に
は、スポット／ワイド切替ダンパ４６が不要となる。

【００５５】また、温感設定器８２は、キー入力方式の
ものに限定されず、例えばダイヤルスイッチを用いて構
成しても良い。その他、本発明は、送風関係の構成や温
感表示部８４の構成を適宜変更しても良い等、種々変更
して実施できることは言うまでもない。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、空調状態が過渡状態のときには吹出風量を大
風量にして、その風量を基準にして、室内に与える熱量
が必要熱量となるように吹出温度を決定し、定常状態の
ときには吹出風量を低下させて、その風量を基準にし
て、室内に与える熱量が必要熱量となるように吹出温度
を決定するようにしたので、過渡時のＣＯＰ向上と定常
時の快適性とを兼ね備えた理想的な空調制御が可能とな
る。しかも、過渡時・定常時のいずれの場合でも、予め
必要熱量を求め、この必要熱量を発生するように吹出風
量と吹出温度を決定するため、冷暖房が過剰になるよう
なことはなく、上述した過渡時のＣＯＰ向上と相俟っ
て、省電力化が可能となる。

【００５７】更に、外気吸入口と内気吸入口から吸入す
る空気の混合割合を内外気ダンパにより可変する場合、
吹出温度と吸気温度との差を小さくする方向に内外気ダ
ンパの開度を制御するようにしたので、吸入した空気に
与える熱量（必要熱量）が少なくて済み、一層の省電力
化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す空調装置全体の概略
構成図

【図２】自動車のインストルメントパネル部分の正面図

【図３】エアコンコントロールパネルの正面図

【図４】冷凍サイクルの運転モードと室外ファンの運転
モードとの関係を示す図

【図５】制御プログラムを示すフローチャート

【図６】（ａ）は設定温感Ｓset とＴset ´との関係を
示す図、（ｂ）は外気温度ＴamとΔＴamとの関係を示す
図、（ｃ）は日射量Ｔs とΔＴs との関係を示す図

【図７】定常時の風量・温度特性を示す図

【図８】Ｔr −Ｔset と補正風量ΔＶとの関係を示す図

【図９】過渡時の作動例を説明する図

【図１０】吹出風量ＶAOとＣＯＰ，吸入・吹出の温度差
ΔＴとの関係を示す図

【図１１】吹出風量ＶAOとブロワ電圧との関係を示す図

【図１２】本発明の第４実施例における（Ｔr −Ｔset
）の変化速度と補正風量ΔＶとの関係を示す図

【図１３】本発明の第５実施例における制御プログラム
の一部を示す図

【符号の説明】

２２…外気吸入口、２３，２４…内気吸入口、２５…内
外気ダンパ、３１…エバポレータ、３５…コンデンサ、
４０…デフ吹出口、４２…ワイド吹出口、４３…スポッ
ト吹出口、４６…スポット／ワイド切替ダンパ、５２…
足元吹出口、５５…冷凍サイクル、５６…コンプレッ
サ、５７…四方切替弁、５８…室外熱交換器、６１…キ
ャピラリ、６２〜６４…電磁弁、６５…減圧弁、６７…
インバータ、６８…ＥＣＵ（判断手段，演算手段，ダン
パ開度制御手段）、７７…内気温度センサ、７８…外気
温度センサ、７９…日射センサ、８０…エバポレータ出
口温度センサ、８１…コンデンサ出口温度センサ、８２
…温感設定器、８２ａ…涼しめキー、８２ｂ…暖かめキ
ー、８４…温感表示部、８８…冷媒圧力センサ、８９…
室外ファン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 裕司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 寒川 克彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 入谷 邦夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内に吹き出す風の吹出温度と吹出風量
   を制御する機能を備えた空調装置において、 室内の空調に必要な熱量を求める手段と、 空調状態が定常状態であるか過渡状態であるかを判断す
   る判断手段と、 過渡状態のときには吹出風量を大風量にして、その風量
   を基準にして、室内に与える熱量が必要熱量となるよう
   に吹出温度を決定し、定常状態のときには吹出風量を低
   下させて、その風量を基準にして、室内に与える熱量が
   必要熱量となるように吹出温度を決定する演算手段とを
   備えたことを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 室外空気を吸入する外気吸入口と、 室内空気を吸入する内気吸入口と、 これら外気吸入口と内気吸入口から吸入する空気の混合
   割合を可変して吸気温度を調整する内外気ダンパと、 前記演算手段により決定した吹出温度と吸気温度との差
   を小さくする方向に前記内外気ダンパの開度を制御する
   ダンパ開度制御手段とを備えたことを特徴とする請求項
   １記載の空調装置。