JPH069928B2 - 自動空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は温度設定器で設定された温度と実際の室温との
偏差の比例演算結果と積分演算結果とを加算して得られ
た制御信号に基づいて、送風機の送風量や熱変換装置の
熱交換量を制御し、もって被空調室の室温を設定温度に
近付ける自動空調装置に関する。 〔従来の技術〕 温度設定器で設定された温度と実際の室温との偏差の比
例演算結果と積分演算結果にもとづいて送風機の送風量
や熱交換装置の熱交換量を制御することは特開昭58−76
318号公報等で知られている。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来は温度制御が優先されているため、
温度が早く設定温度になるように上記積分演算結果が作
用して、送風機の回転数が所定値より高い高回転数領域
で運転される状態が長く続き、このため、送風機の騒音
が使用者に不快感を与えるという問題があった。 本発明の目的は、比例積分制御による温度制御の利点を
活かしながら送風機の騒音の低減を図る点にある。 〔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では、送風機の回転数
が所定値以上になる制御領域では、温度設定器で設定さ
れた温度と実際の室温との偏差の比例演算（それまでに
積分演算の結果が存在する場合はそれを加算した結果）
に基づく制御信号によって送風機を制御し、それより回
転数が低い領域では温度設定器で設定された温度と実際
の室温との偏差の比例演算結果と積分演算結果の加算結
果に基づく制御信号で送風機を制御するように構成し
た。 すなわち、送風機が耳障りな騒音を発生する高回転数領
域で運転される場合には、その領域を脱するまで比例積
分演算手段が積分演算を停止して、比例演算結果とそれ
までの積分演算結果とに基づいて送風機の送風量を制御
するように構成した。 〔作用〕 このように構成した本発明によれば、送風機の高回転領
域では温度設定器で設定された温度と実際の室温との偏
差の比例演算結果で実質的に送風機の回転数が制御さ
れ、送風機の回転数は積分演算結果に影響されず速やか
に低騒音領域に入る。 このとき、温度制御は多少犠牲になるが、このような送
風機の高回転領域では設定温度と実際の室温との差が大
きいので冷涼感（あるいは暖房感）は十分得られ、従っ
て送風機の騒音低減効果が得られる分だけ、使用者の要
求を満すことができる。 〔実施例〕 本発明の原理を第９図に基づき説明する。 送風機１２１により蒸発器１３１に供給された空気はこ
こで冷却され、その下流に設けられた温調ドア１４２に
よってヒータコア１４１へながれる冷却空気とこれをバ
イパスする冷却空気の量が調節され、これによって吹き
出し口１０４，105から吹き出す調和空気の温度が制御
される。 演算手段は温度設定器３１の出力Ｔ_Ｓと被空調室の実際
の温度を検出する温度センサ１７０の出力Ｔ_Ｒとの偏差
ΔＴを求め、これに定数をかけて比例演算するととも
に、前記ΔＴを所定時間毎に加算して積分演算し、それ
ぞれの結果を加算して送風機１２１の駆動モータ１２１
Ｍの制御信号及び温調ドア１４２の制御信号を出力す
る。 制御信号はそれぞれモータ１２１Ｍのドライバー、温調
ドア１４２のアクチュエータに供給される。 一方送風機の回転数領域を判定した結果に基づいて積分
演算を停止するかどうかが判断される。 駆動モータ１２１Ｍの制御電圧が例えば８ボルトを超え
るような高回転数領域では積分演算は停止し、比例演算
結果と、それまでの積分演算結果に基づいて送風機の制
御信号が演算手段から出力される。 その結果送風機の回転数は第７図，第８図に実線で示す
ように積分演算が継続された場合（破線で示す。）に比
べ８ボルトまでは速やかに下がる。 このとき室温は実線で示すように積分演算が継続された
場合（破線で示す。）に比べて設定温度Ｔ_Ｓに達するの
に多少時間が長くなる。 しかし、温度制御開始時の室内温度に対する所定時間経
過後の室内温度の変化割合が非常に大きいので温度制御
上両者の間には人間が感じるような差は表れない。 これに対し送風機の速やかな回転数低下は使用者にはっ
きりと騒音からの開放感を与え、この点で空調装置の高
級感が得られる。 以下、この原理を適用した自動車用自動空調装置の一実
施例について図面に沿って詳細に説明する。 第１図は本発明による自動車用空気調和装置の実施例を
示す全体構成が示されており、同図において自動車用空
気調和装置は、車室内，外から空気を吸込み、加熱又は
冷却して空気調和される車室内に吹出す熱交換部１とこ
の熱交換部１の各機器を電気的に制御する制御部２とこ
の装置の起動停止，希望設定温度を制御部２に入力する
操作部３及び車室温信号及び熱交換部１の機器状態信号
を制御部２に入力するセンサー類から構成されている。
制御部１には車室外からの空気を吸入する外気吸入口１
０１，車室内空気を吸入する内気吸込口１０２を備え、
これらの吸込口を開閉制御する吸込口ドア１１１が設け
られている。この吸込口ドア１１１は２段アクションの
負圧アクチェータ１１２とリターンスプリング１１３に
より３位置に制御される。即ち、この負圧アクチエータ
１１２の各々の負圧作動室は電磁弁１１４，115を介し
て負圧ポンプなどの負圧源に接続されており、吸入口ド
ア１１１は、電磁弁１１４，１１５両者共に通電されな
いときには、リターンスプリング１１３の力により内気
吸込口１０２を閉じ、外気吸込の状態となり、電磁弁１
１４，１１５両者共に通電されると負圧アクチエータ１
１２の両負圧作動室に供給される負圧力により外気吸込
口１０１を閉じ、内気吸込みの状態となる。又、電磁弁
１１４に通電され電磁弁１１５に通電されないときに
は、負圧アクチエータ１１２の一方の負圧作動室のみに
負圧力が作用するため吸込口ドア１１１は前記状態の中
間位置に停止し外気吸込口１０１，内気吸込口１０２共
に開かれ内外気吸込みの状態となる。 熱交換部ユニットケース１００には前記吸込口から空気
を吸込み後後述の熱交換部に送るブロワー１２１が設け
られている。このブロワー１２１による風量は、制御部
２により制御されるドライバー１２３によりモータ１２
２に供給される印加電圧が、制御されることにより制御
される。ブロワー１２１の下流には蒸発器１３１が設け
られ、この蒸発器１３１はコンプレッサ１３２，コンデ
ンサ（図示せず），膨張弁１３３などで圧縮冷凍サイク
ルを構成しており、これを通過する空気の冷却手段と成
っている。 コンプレッサ１３２は自動車のエンジンにより電磁クラ
ッチ１３２ａを介して駆動され、その駆動，非駆動は制
御部２の制御信号により制御されるコンプレッサリレー
１３２ｂにより前記電磁クラッチ１３２ａを励磁，非励
磁することにより行われる。 更に蒸発器１３１の下流には加熱手段となるヒータコア
１４１が設けられており、このヒータコア１４１には自
動車のエンジン冷却水（温水）が循環して、このヒータ
コア１４１を通過する空気を加熱する。このヒータコア
１４１を通過する空気量を増減することにより加熱量を
制御するための温調ドア１４２が設けられている。この
温調ドア１４２は電磁弁１４５，１４６を介して前記負
圧源に接続された負圧アクチエータ１４３とリターンス
プリング１４４により回動する。電磁弁１４５，１４６
両者共に通電されないときには、負圧アクチエータ１４
３の負圧作動室は電磁弁１４５，１４６を経て大気に導
通するため負圧力が作用せず、リターンスプリング１４
４により温調ドア１４２は第１図にて角度θが減少する
方向に回動する。換言するとヒータコア１４１を通過す
る空気量を増加させることになる。電磁弁145が通電さ
れ、電磁弁１４６が通電されないときには負圧アクチエ
ータ１４１の負圧作動室は電磁弁１４６，１４５を経て
負圧源に導通され、負圧力が作用する。この結果温調ド
ア１４２はリターンスプリング１４４に抗し前記角度θ
の増大する方向に回動する。即ちヒータコア１４１を通
過する空気量を減少させる方向に作動する。 そして温調ドア１４２と連動して作動するポテンショメ
ータ１４７は上記温調ドア１４４の位置に対応する位置
信号を電圧Ｖ_Ｔの形で制御部２に入力し、θの増加につ
れてＶ_Ｔが上昇する。詳細は後述するが温調ドア１４２
は上記の構成にて帰還制御され、ヒータコア１４１を通
過する空気量はブロワー１２１により送られるブロワー
風量Ａの０％（θが最大）から１００％（θが０）まで
制御される。 またヒータコア１４１を通過しない空気は、ヒータコア
１４１に並列に設けられたバイパス103を通り、ヒータ
コア１４１を通過し加熱された空気と混合して車室内に
吹出される。ここで蒸発器１３１とヒータコア１４１ま
たはバイパス１０３を通過した空気は車室内への上吹出
口１０４，下吹出口１０５又はフロントガラスへのデフ
吹出口１０６から車室内へ吹出される。車室内への空気
の吹出口を切換えるモードドア１５１が設けられてお
り、このモードドア１５１も前記吸入口ドア１１１と同
様２段アクション負圧アクチエータ１５２により３位置
に制御される。負圧アクチエータ１５２の２個の負圧作
動室は各々電磁弁154，１５５を介して前記負圧源に接
続されて居り、電磁弁１５４，１５５の両者に通電され
ていないときにはリターンスプリング１５３により上吹
出口１０４が閉じられ上記空気は下吹出口１０５から吹
出される。 一方、電磁弁１５４，１５５両者に通電されているとき
には負圧アクチエータ１５２の両負圧作動室に負圧源が
接続状態となりモードドア１５１は下吹出口１０５を閉
じ、上記空気は上吹出口１０４から吹出される。電磁弁
１５４が通電され、電磁弁１５５に通電されない場合に
は負圧アクチエータ１５２の一方の負圧作動室のみが前
記負圧源に接続されるためモードドア１５１は上記状態
の中間位置，上吹出口１０４，下吹出口１０５両者共開
いた状態となり、前記空気は両吹出口から吹出される、
いわゆるバイレベルの状態となる。デフ吹出口１０６は
デフドア１５６により開閉される（デフドアが閉状態で
も通常少量の吹出空気が有る様構成されるのが普通であ
る）。 デフドア１５６は電磁弁１５９を介して前記負圧源に接
続された負圧アクチエータ１５７とリターンスプリング
１５８により作動される。電磁弁１５９に通電されたと
きには負圧アクチエータ１５７に負圧力が作用しデフド
ア１５６はリターンスプリング１５８に抗して開き、電
磁弁１５９に通電されないときにはデフドア１５６はリ
ターンスプリング１５８により閉じられる。 前記蒸発器１３１の直ぐ下流にサーミスターなどによる
蒸発器１３１通過直後の空気温度、即ち吐気温Ｔ_Ｃを検
出する吐気温センサー１６０が設けられ、吐気温Ｔ_Ｃを
電圧Ｖ_Ｃの形で制御部２に入力している。また車室の適
当な位置に車室温センサー１７０が取付けられ車室温度
Ｔ_Ｒを電圧Ｖ_Ｒの形で制御部２に入力している。 制御部２は前記センサー類，操作部３からのアナログ信
号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１と、こ
のＡ／Ｄ変換器２１と操作部３からのディジタル信号を
演算処理するマイクロコンピュータ２２と、このマイク
ロコンピュータ２２の出力信号により前記熱交換部１の
各機器を制御するインターフエース回路２３とから構成
されている。このインターフエース回路２３は前記熱交
換部１の電磁弁１１４，１１５，１４５，１４６，１５
４，１５５，１５９及びリレー１３２ｂを制御するスイ
ッチ素子としてのトランジスタ２３１〜２３８、前記モ
ータ１２２に電力を供給するドライバー１２３にアナロ
グ電圧を供給するためのＤ／Ａ変換器２３９より構成さ
れる。 操作部３は本装置を起動，停止するためのエアコンスイ
ッチ（図示せず），車室内を希望温度に設定する温度設
定器３１，車室内を手動により除湿するための除湿スイ
ッチ３２，デフ吹出口106からフロントガラスに空気を
吹出す操作をするためのデフスイッチ３３などから構成
されている。上記温度設定器により設定される車室の希
望温度（目標設定温度Ｔ_Ｓ）は電圧Ｖ_Ｓとして制御部２
に入力され、除湿スイッチ３２，デフスイッチ３３の操
作信号Ｖ_DEH，Ｖ_DEFも電圧の高低の形で制御部２へ入力
される。 以上の構成よりなる自動空調装置の動作について説明す
る。 第２図，第３図は制御部２の作動フローチャートであ
る。これらの図において（ ）内数字はフローの処理順
序を示すステップ番号である。図示の通り、本装置の作
動はステップ（２０１）〜（２０３）のイニシャライズ
ステップ，ステップ（２０４）〜（２１７）を無限回繰
り返すメインルーチンと、このメインルーチンの処理中
にメインルーチンの一周期（実施例では約１秒）に比し
て数１００分の１の周期（実施例では１００分の１秒）
でステップ（２２０）〜（２２７）を処理する割込みル
ーチン４から成る。 まず、前記エアコンスイッチにより本装置が起動される
と制御部２のマイクロコンピュータ２２の入出力（Ｉ／
Ｏ）データは定められた初期値に設定され（２０１）、
マイクロコンピュータ２２のＲＡＭがクリアされる（２
０２）。 次に、温調ドア１４２の位置（θ＝０）に対応するポテ
ンショメータ１４７の電圧Ｖ_ＴがＡ／Ｄ変換器２１に依
りディジタル量〔Ｖ_Ｔ〕に変換されドア基準位置の初期
値として読込まれる。尚、このドア基準位置信号は前記
割込みルーチンにより監視，更新される（２２４）。
（温調ドア基準位置設定，更新について詳細は特開昭57
−84216号公報による。） 次にメインルーチンに移る。操作部３により設定された
目標設定温度Ｔ_Ｓに対応した電圧Ｖ_Ｓ，車室温度Ｔ_Ｒに
対応した電圧Ｖ_Ｒ、前記吐気温度Ｔ_Ｃに対応した電圧Ｖ
_Ｃは、Ａ／Ｄ変換器２１により各々ディジタル値
〔Ｖ_Ｓ〕，〔Ｖ_Ｒ〕，〔Ｖ_Ｃ〕に変換されマイクロコン
ピュータ２２に入力される（２０４）。温調ドア１４２
の位置に対応した電圧Ｖ_Ｔの読込みはタイマー割込みで
行われ、後述する。〔Ｖ_Ｒ〕，〔Ｖ_Ｃ〕はマイクロコン
ピュータ２２のＲＯＭに記憶された変換マップにより車
室温度，吐気温度相当のディジタル値〔Ｔ_Ｒ〕，
〔Ｔ_ｃ〕に変換される（２０５）。 〔Ｖ_Ｓ〕は１次の変換式により目標設定温度のディジタ
ル値〔Ｔ_Ｓ〕に変換される（２０６）。 上記目標設定温度〔Ｔ_Ｓ〕と車室温度〔Ｔ_Ｒ〕との偏差
〔ΔＴ〕＝〔Ｔ_Ｓ〕−〔Ｔ_Ｒ〕が求められる（２０
７）。 次に、 となる比例積分演算が行われる。まず、上式の積分項
は、割込みルーチンのタイマー処理（２２６）により指
定された所定時間毎に前記温度偏差〔ΔＴ〕を加算する
ことにより求められる（２０８）。更に、この積分項に
ｋ〔ΔＴ〕を加えることにより制御信号〔ｘ〕が求めら
れる（２０９）。尚上式のｋ，τは制御系により決めら
れる定数である。 （上記比例積分演算処理の詳細は特開昭56−154311号公
報による。）ところで本実施例では、ステップ（２０
９）にて〔ｘ〕を求める毎に所定値〔ｘ_６〕との大小を
比較し、〔｜ｘ｜〕≧〔ｘ_６〕となった場合には、次の
サイクルのステップ（２０８）にて積分を停止する。即
ち〔｜ｘ｜〕≧〔ｘ_６〕になり始めた時の積分項の値Ｉ
_０とすれば、その後〔｜ｘ｜〕＜〔ｘ_６〕となる迄
〔ｘ〕＝ｋ〔ΔＴ〕＋〔Ｉ_０〕となる。 尚、〔ｘ_６〕は後述する第４図に示すブロワーモータ目
標電圧〔Ｖ_Ｆ〕特性に於て、乗員がブロワー雑音を長時
間、我慢できると考えられるモータ電圧のうち最高値
（本実施例では８Ｖ）に対応するｘ値である。 この制御信号〔ｘ〕の値に基づく本装置の作動を第４図
を加えて説明する。第４図は横軸制御信号〔ｘ〕に対す
る熱交換部１の作動状態を示すものである。 まず、制御信号〔ｘ〕に対する温調ドア目標電圧
〔Ｖ_T0〕が計算により求められる（２１０）。この目標
電圧〔Ｖ_T0〕は〔ｘ〕に関する１次式であり、〔ｘ〕が

〔０〕で〔Ｖ_T0〕＝〔Ｖ_T1〕、予め定められた〔ｘ〕の
正の値〔ｘ_３〕で〔Ｖ_T0〕＝〔Ｖ_T2〕となる２点を満足
する。ここに〔Ｖ_T1〕は温調ドア１４２がヒータコア１
４１への通路を閉じた状態（角度θが最大）のポテンシ
ョメータ１４７による電圧に相当するものであり、〔Ｖ
_T2〕はヒータコア１４１への通路を完全に開いた状態
（θ＝０）のポテンショメータ１４７の電圧である。 次に、割込み処理ルーチンで温調ドア１４２の位置信号
としてポテンショメータ１４７の電圧Ｖ_Ｔを読込み、Ａ
／Ｄ変換器２１によりディジタル値〔Ｖ_Ｔ〕に変換する
（２２２）。 次に、前記目標電圧〔Ｖ_T0〕と〔Ｖ_Ｔ〕を比較すること
により温調ドア１４２の位置制御を行う（２２３）。 まず〔ΔＶ_Ｔ〕＝〔Ｖ_T0〕−〔Ｖ_Ｔ〕を求め、予め定め
られた値〔ΔＶ_TP〕（＞０）に対して〔ΔＶ_Ｔ〕〔Δ
Ｖ_TP〕で“１”，〔ΔＶ_Ｔ〕＜〔ΔＶ_TP〕で“０”とな
る制御信号〔Ｔ_１〕と〔−ΔＶ_TP〕〔ΔＶ_Ｔ〕〔Δ
Ｖ_TP〕で“１”、上記以外の範囲で“０”となる制御信
号〔Ｔ_２〕を作る。上記制御信号〔Ｔ_１〕，〔Ｔ_２〕が
“１”のときにはスイッチング素子２３３，２３４がオ
ンになり、電磁弁１４５，１４６は通電され、“０”の
ときには通電されない。以上の作動により前述の通り、
〔ΔＶ_Ｔ〕＞〔ΔＶ_TP〕で温調ドア１４２は図示した角
度θが増す方向に回動され、〔ΔＶ_Ｔ〕＜〔−ΔＶ_TP〕
では温調ドア１４２は角度θの減少する方向に回動され
る。〔−ΔＶ_TP〕〔ΔＶ_Ｔ〕〔ΔＶ_TP〕の範囲では
温調ドア１４２は静止状態となり、この時温調ドアの位
置θは制御信号〔ｘ〕に対応した目標電圧〔Ｖ_T0〕に相
当する位置になっている。 メインルーチンのステップ（２１４）に戻って吐気温度
Ｔ_Ｃの目標温度〔Ｔ_C0〕が次のように求められる。 予め定められた〔ｘ〕の負の値〔ｘ_２〕に対して〔ｘ〕
〔ｘ_２〕で、目標温度〔Ｔ_C0〕は蒸発器表面が凍結直
前となる可能最低値〔Ｔ_C1〕（本実施例では２．５℃）
となり、〔ｘ〕≧〔ｘ_２〕の範囲では〔ｘ〕＝〔ｘ_２〕
で前記〔Ｔ_C1〕，〔ｘ〕＝

〔０〕で所定値〔Ｔ_C2〕（本
実施例では２５℃）なる２点を結ぶ１次式により求めら
れる値となる。尚、〔ｘ〕＝

〔０〕の付近は、車室熱負
荷が加熱力も冷房力も必要としない領域であり、外気温
度Ｔ_０が目標設定温度Ｔ_Ｓに近い。この領域では冷却手
段を殆んど作動させる必要がないことから〔Ｔ_C2〕≒
〔Ｔ_ｓ〕と設定される。 次のステップ（２１５）で前記吐気温目標温度〔Ｔ_C0〕
と吐気温〔Ｔ_Ｃ〕が比較され、その温度差〔ΔＴ_Ｃ〕＝
〔Ｔ_C0〕−〔Ｔ_Ｃ〕が計算され、この〔ΔＴ_Ｃ〕の値に
よりコンプレッサ動作信号〔Ｃ〕を作る。即ち、〔ΔＴ
_Ｃ〕

〔０〕で〔Ｃ〕が“０”、〔ΔＴ_Ｃ〕＜

〔０〕で
〔Ｃ〕が“１”となる。 コンプレッサ制御信号〔Ｃ〕が“１”のときには、ステ
ップ（２１７）の時点でスッチング素子２３５がオンと
なりコンプレッサリレー１３２ｂに通電する。コンプレ
ッサリレー１３２ｂの動作によりマグネットクラッチ１
３２ａが励磁されコンプレッサ１３２が稼働し蒸発器１
３１を通過する空気が冷却され吐気温Ｔ_Ｃが下がる。吐
気温Ｔ_Ｃが下がれば、やがて〔ΔＴ_Ｃ〕≧

〔０〕となり
〔Ｃ〕＝“０”となる。そこでそのルーチンの最後のス
テップ（２１７）時点でコンプレッサー１３２は非稼働
となる。この様にコンプレッサー１３２が稼働，非稼働
を繰り返すことにより吐気温Ｔ_Ｃは制御信号〔ｘ〕によ
り定まる目標温度〔Ｔ_C0〕近くに保たされる。但し、前
述の通り〔ｘ〕０の範囲では車室熱負荷は加熱力を必
要としており目標設定温度Ｔ_Ｓ＞車室外気温度Ｔ_０であ
り、他方、Ｔ_C0＞Ｔ_C2≒Ｔ_Ｓであり、吸込口ドア１１１
は、車室外気を吸込むので蒸発器１３１へ送られる風の
温度は車室外気温度Ｔ_０に近い、故に手段が作動しなく
ても〔ΔＴ_Ｃ〕＞０でありコンプレッサ１３２は稼働す
ることは無い。 そして〔Ｔ_Ｃ〕≒〔Ｔ_０〕となる。 ブロワー風量Ａはモータ１２２に供給される電圧Ｖ_Ｆに
ほぼ比例する。このモータに供給される電圧は次の通り
制御される。まず、制御信号〔ｘ〕に対応して、目標電
圧〔Ｖ_Ｆ〕が求められる。予め定められた〔ｘ〕の負の
値〔ｘ_１〕、正の値〔ｘ_４〕に対して〔ｘ〕〔ｘ_１〕
及び〔ｘ〕〔ｘ_４〕で最大値〔Ｖ_F1〕（本実施例で１
２Ｖ）、前記負の値〔ｘ_２〕、正の値〔ｘ_３〕で
〔Ｖ_Ｆ〕を最小値〔Ｖ_F2〕（本実施例では４Ｖ）とす
る。〔ｘ_１〕〔ｘ〕〔ｘ_２〕の範囲では〔ｘ_１〕で
〔Ｖ_F1〕，〔ｘ_２〕で〔Ｖ_F2〕となる２点を結ぶ１次式
より〔Ｖ_Ｆ〕を求め、〔ｘ_３〕〔ｘ〕〔ｘ_４〕の範
囲では〔ｘ_３〕で〔Ｖ_F2〕、〔ｘ_４〕で〔Ｖ_Ｆ１〕とな
る２点を結ぶ１次式から〔Ｖ_Ｆ〕を定める（２１６）。 このようにして求められた目標値〔Ｖ_Ｆ〕がステップ
（２１７）でインターフエース回路３２のＤ／Ａ変換器
３２９によりアナログ電圧Ｖ_FSに変換され、この電圧Ｖ
_FSにより制御されるドライバー１２３によりモータ１２
２に印加される電圧Ｖ_Ｆが制御されて駆動される。制御
信号〔ｘ〕の値により〔ｘ_１〕以下ではＶ_Ｆが最大即ち
ブロワー風量Ａは最大Ａ_MAXとなり、〔ｘ_１〕と
〔ｘ_２〕の間ではブロワー風量は最大Ａ_MAXから最小Ａ
_MINまでほぼ直線的に減少し、〔ｘ_２〕と〔ｘ_３〕の間
ではブロワー風量は最小Ａ_MINに保たれ、〔ｘ_３〕と
〔ｘ_４〕の間ではブロワー風量は最小Ａ_MINから最大Ａ
_MAXまで直線的に増加し、〔ｘ_４〕以上でブロワー風量
が最大Ａ_MAXとなるように連続的に制御される。 以上の作動の他、途中吸込口ドア１１１、モードドア１
５１も制御信号〔ｘ〕の値により制御される。〔ｘ〕

〔０〕で“１”、〔ｘ〕

〔０〕で“０”となる制御信
号〔Ｉ_１〕、〔ｘ〕〔ｘ_５〕で“１”、〔ｘ〕＞〔ｘ
_５〕で“０”となる制御信号〔Ｉ_２〕を作る（２１
１）。尚、〔ｘ_５〕は負の値で〔ｘ_１〕＜〔ｘ_５〕＜
〔ｘ_２〕なる値である。 上記制御信号〔Ｉ_１〕，〔Ｉ_２〕が“１”のときにはス
テップ（２１７）にてスイッチング素子２３１，２３２
がＯＮし、電磁弁１１４，１１５に通電し、“０”のと
きには電磁弁に通電しない。 制御信号〔ｘ〕〔ｘ_５〕のときには、前記の通り〔Ｉ
_１〕，〔Ｉ_２〕共に“１”となり電磁弁１１４，１１５
共に通電され吸込ドア１１１はアクチエータ１１２によ
り内気吸込の状態となる。 〔ｘ〕

〔０〕のときには、〔Ｉ_１〕，〔Ｉ_２〕共に
“０”であり吸込ドア１１１はリターンスプリング１１
３により引かれ外気吸込の状態となる。 〔ｘ_５〕〔ｘ〕

〔０〕では〔Ｉ_１〕が“１”、〔Ｉ
_２〕が“０”であるため吸込ドア１１１は中間位置とな
り内外気吸込状態となる。 同様に、モードドア１５１も制御信号〔ｘ〕の値により
制御される。

〔０〕＜〔Ｘ₁₆〕＜〔Ｘ₁₇〕＜〔ｘ_３〕である
〔Ｘ₁₆〕，〔Ｘ₁₇〕が予め定められている。 〔ｘ〕＜〔Ｘ₁₇〕で“１”、〔ｘ〕〔Ｘ₁₇〕で“０”
となる制御信号〔Ｏ_１〕と〔ｘ〕＜〔Ｘ₁₆〕で“１”、
〔ｘ〕〔Ｘ₁₆〕で“０”となる制御信号〔Ｏ_２〕が作
られる（２１２）。 上記制御信号〔Ｏ_１〕，〔Ｏ_２〕の値によりモードドア
１５１はステップ（２１７）にて次の様に駆動される。
〔ｘ〕＜〔Ｘ₁₆〕では、〔Ｏ_１〕，〔Ｏ_２〕共に“１”
でありスイッチ素子２３６，２３７は共にオンになり、
電磁弁１５４，１５５は共に通電され、モードドア１５
１はアクチエータ１５２により上吹出しの状態となる。 〔ｘ〕＞〔Ｘ₁₇〕では、〔Ｏ_１〕，〔Ｏ_２〕に“０”で
あり、電磁弁２３６，２３７には通電されず、モードド
ア１５１はリターンスプリング１５３により下吹出しの
状態とされる。 〔Ｘ₁₆〕〔ｘ〕〔Ｘ₁₇〕では、〔Ｏ_１〕が“１”、
〔Ｏ_２〕が“０”となるために電磁弁154に通電いさ
れ、電磁弁１５５に通電されないためモードドア１５１
は中間位置となり上下吹出し状態となる。 第５図は、以上説明してきた第１図に示す自動空調装置
の自動温度制御の原理を示したものである。 操作部３，制御部２，熱交換部１間の変数の流れは今迄
に説明してきた通りである。 車室熱負荷は熱交換部１から熱量Ｑを受け取る他、外乱
熱Ｑ_ｄを受け取る。外乱熱Ｑ_ｄの内訳は車室外からの侵
入熱，日射熱，乗員の発熱等である。車室熱負荷は（Ｑ
＋Ｑ_ｄ）の熱量を受け取り、それが加熱量であれば車室
温度Ｔ_Ｒは一次遅れで上昇し、冷房量であれば下降、０
であれば変らない。 比例積分演算を用いた負帰還制御は自動制御の分野で一
般に使われている手法であり、ΔＴ＞０（ΔＴ＜０）の
場合車室温度Ｔ_Ｒが目標設定温度Ｔ_Ｓに近づく方向へ熱
量Ｑを変化させる。すなわち熱量Ｑを増加（減少）させ
る様、比例積分（ＰＩ）演算部と熱交換器の関係を選
ぶ。 更に言えば、比例積分演算の２定数ｋ，τが正ならば、
熱量Ｑはｘに対して単調一様増加、負ならば単調一様減
少となる様に比例積分演算と熱交換部の関係を選べば、
Ｔ_ＲはＴ_Ｓに安定収束する（ΔＴ＝０）ことは理論的，
経験的に確かめられている。そしてこの負帰還制御を自
動車用空気調和装置に応用することは公知である（特開
昭55−31654号公報）。 本実施例の特長として〔｜Ｘ｜〕〔ｘ_６〕の領域では
積分演算が停止して比例演算のみとなるが、この場合も
同上の条件が成り立てばＴ_ＲはＴ_Ｓに近づく方向へ安定
に推移する。 最終的に車室温度Ｔ_Ｒが安定した時の〔ｘ〕値を
〔ｘ_Ｄ〕と置くと、〔｜Ｘ｜〕＜〔ｘ_６〕ならば、車室
温度Ｔ_Ｒが、目標設定温度Ｔ_Ｓに近づくにつれ、いずれ
〔｜Ｘ｜〕＝〔ｘ_６〕となり以後は比例積分演算領域に
入るのでＴ_ＲはＴ_Ｓに収束してゆく。〔｜ｘ_Ｄ｜〕≧
〔ｘ_６〕ならば、ｘが最終に〔｜Ｘ｜〕＝〔ｘ_６〕とな
った時点の積分項の値を〔Ｉ_０〕として、〔ｘ〕＝ｋ
〔ΔＴ〕＋〔Ｉ_０〕が へ安定収束してゆく。 本実施例では、ｋ，τ＞０と選んであるので熱量Ｑが
〔ｘ〕に対して単調一様に増加することが不可欠である
が、以下第６図を用いてその特性が本実施例において得
られることを説明する。尚、冷房力は負の加熱力として
取扱う。 加熱量Ｑはヒータコア１４１で、加熱された空気の有す
る熱量Ｑ_Ｈと蒸発器１３１を通過後バイパス１０３を経
た空気の有する熱量Ｑ_Ｃの和である。 基本特性を理解し易くするため車室温度Ｔ_Ｒが目標設定
温度Ｔ_Ｓに安定した状態を基点とする。 ヒータコア１４１を通過した直後の空気温度をＴ_Ｈ、ブ
ロワー風量Ａのうちヒータコア１４１を通過する風量を
Ａ_Ｈとすれば Ｑ_Ｈ∝（Ｔ_Ｈ−Ｔ_Ｓ）Ａ_Ｈ， Ｑ_Ｃ∝（Ｔ_Ｏ−Ｔ_Ｓ）（Ａ−Ａ_Ｈ） となる。 〔ｘ〕

〔０〕の領域では前述した通り、冷却手段が作
動することはなく、熱交換部１は車室外気を吸込むの
で、Ｔ_Ｃ≒車室外気温度Ｔ_０≦Ｔ_Ｒ≒Ｔ_Ｓの関係があ
る。 〔ｘ_３〕〔ｘ〕

〔０〕の範囲では、 Ｑ＝Ｑ_Ｈ＋Ｑ_Ｃ∝（Ｔ_Ｈ−Ｔ_Ｒ）Ａ_Ｈ＋（Ｔ_Ｏ−Ｔ_Ｒ）
（Ａ_MIN−Ａ_Ｈ） 加熱手段の能力は十分あるとすれば（Ｔ_Ｈ−Ｔ_Ｒ）はほ
ぼ一定であり、ヒータコアを通過する風量Ａ_Ｈは、０〜
Ａ_MINの間を直線的に増加するので、Ｑ_Ｈは〔ｘ〕の増
加に対して０から直線的に増加する。 また〔ｘ〕＝

〔０〕付近ではＴ_０≒Ｔ_Ｒ、よってＱ_Ｃ≒
０、〔ｘ〕＝〔ｘ_３〕でＡ_Ｈ＝Ａ_ＭＩＮ、よってＱ_Ｃ＝
０、またＴ_０Ｔ_Ｒ故にＱ_Ｃ≦０となる。以上より、Ｑ
は第６図に示す様な特性となる。 〔ｘ〕〔ｘ_３〕の範囲では、Ａ_Ｈ＝Ａである、故にＱ
＝Ｑ_Ｈ∝（Ｔ_Ｈ−Ｔ_Ｒ）Ａとなり、（Ｔ_Ｈ−Ｔ_Ｒ）が一
定、Ａが〔ｘ〕に対して直線的に変化するので、Ｑは
〔ｘ〕の増加につれて更に直線的に増加する。 〔ｘ〕＜

〔０〕の範囲では、Ａ_Ｈ＝０であり、冷却手段
の能力が十分あるとして吐気温度Ｔ_Ｃ≒目標吐気温度Ｔ
_C0である。

〔０〕＞〔ｘ〕〔ｘ_２〕の範囲では、 Ｑ＝Ｑ_Ｃ∝（Ｔ_Ｃ−Ｔ_Ｒ）Ａ_MIN であり、Ａ_MINが一定、〔ｘ〕が負の方向に増加すると
共に、（Ｔ_Ｃ−Ｔ_Ｒ）が０から（Ｔ_Ｃ０−Ｔ_Ｒ）へ直線
的に変化するので、Ｑは冷房力として〔ｘ〕の負方向へ
の増加につれて０から直線的に増加する。 〔ｘ_２〕〔ｘ〕〔ｘ_１〕の範囲では、Ｔ_Ｃ−Ｔ_Ｒ＝
（Ｔ_Ｃ１−Ｔ_Ｒ）の負の一定値でＡが、〔ｘ〕に対して
直線的に変化するので、〔ｘ〕が負方向に増加するにつ
れてＱは冷房力として更に比例的に増加する。 以上よりＱが〔ｘ〕に対して連続，単調一様に増加する
ことが確認された。 以上、本実施例の効果を第７図，第８図を用いて説明す
る。一例として、寒い戸外に駐車してあった自動車に乗
り込み、空調装置にて車室内を暖房する場合、従来の比
例積分演算を用いた負帰還制御によれば第７図における
点線の様に車室内温度Ｔ_Ｒ、ブロワーモータ印加電圧Ｖ
_Ｆは変化する。 すなわち、空調機のスイッチオン当初は積分項は０（Ｉ
_０＝０）であるがΔＴ＝Ｔ_Ｓ−Ｔ_Ｒが大きいので、比例
積分演算の積分項が０でも は大きく、ブロワーモータ印加電圧Ｖ_Ｆは高い。次第に
Ｔ_Ｒが上昇してゆくとΔＴは小さくなるが、積分項が増
大するので〔ｘ〕の減少の仕方はΔＴ程ではない。その
〔ｘ〕にほぼ比例してブロワーモータ印加電圧Ｖ_Ｆも減
少する。 前述の〔Ｘ_Ｄ〕が〔ｘ_６〕〔ｘ_Ｄ〕ならば、やがて
〔ｘ〕＝〔ｘ_６〕（Ｖ_Ｆ＝８Ｖ）となり、更にＴ_Ｒは上
昇してゆく。そして最終的には、Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｓ、ΔＴ＝
０、 に安定する。 他方、本実施例では同条件において第７図の実線の様に
Ｔ_Ｒ，Ｖ_Ｆは変化する。 〔ｘ〕＞〔ｘ_６〕では積分演算の為のΔＴの加算を停止
するので、〔ｘ〕＝〔ｘ_６〕（Ｖ_Ｆ＝８Ｖ）に到達する
迄〔ｘ〕＝ｋ〔ΔＴ〕＋〔Ｉ_０〕（但し、〔Ｉ_０〕＝
０）となる。そこで比例積分演算の場合に比して積分項
が変化しない分だけｘは常に小さくその分Ｖ_Ｆが早く低
くなる。ブロワー風量が少ない分暖房力は低下するから
車室温度Ｔ_Ｒの上昇傾向はなまる。そして〔ｘ〕＝〔ｘ
_６〕に到達した以後はその点を起点として比例積分演算
が始まり、従来の制御と同じ状態に安定収束する。 〔ｘ_Ｄ〕＞〔ｘ_６〕ならば空調装置にとって熱負荷が非
常に大きいことを意味し、〔ｘ〕は〔ｘ_６〕に到達し得
ないが、空調装置に能力が有れば従来の比例積分演算制
御の場合、第８図で点線を示す様に第７図の場合と全く
同様に車室温度Ｔ_Ｒは目標設定温度Ｔ_Ｓに安定収束する
（Ｖ_Ｆは高い）。 本実施例では第８図の実線で示すような変化をする。 第７図と同様にブロワーモータ印加電圧Ｖ_Ｆの下り方は
早く、逆に車室温度Ｔ_Ｒの上昇はにぶる。しかも車室温
度Ｔ_Ｒは〔ｘ〕＝ｋ（〔Ｔ_Ｓ〕−〔Ｔ_Ｒ〕）→〔ｘ_Ｄ〕
より車室温度Ｔ_Ｒは に相当する温度に向かって収束する。即ち車室温度Ｔ_Ｒ
は目標値より に相当する温度だけ低い状態に落着く（Ｖ_Ｆもその分低
い）。 本実施例では、空調装置を起動させて車室温度Ｔ_Ｒを目
標設定温度Ｔ_Ｓへ移行させる場合、従来の比例積分演算
制御の空調装置に比してその移行速度は幾分遅くなる
が、ブロワーモータ印加電圧Ｖ_Ｆは速やかに下がり、大
きなブロワーの雑音に悩まされる時間が大幅に短縮され
る。 最終的にＶ_Ｆ＝８Ｖ以下の風量で車室温度Ｔ_Ｒを目標設
定温度Ｔ_Ｓに維持できる（〔ｘ_６〕≧〔ｘ_Ｄ〕）はブロ
ワー雑音が、さ程気にならない回転数に相当するＶ_Ｆ＝
８Ｖに到達する迄の時間が短かく、その後比例積分演算
制御に依り車室温度Ｔ_Ｒは目標設定温度Ｔ_Ｓに落着く。 最終的にＶ_Ｆ＝８Ｖ以下の風量では車室温度Ｔ_Ｒを目標
設定温度に維持できないような高熱負荷の場合、（〔ｘ
_６〕≧〔ｘ_Ｄ〕）最終的に車室温度Ｔ_Ｒは目標設定温度
Ｔ_Ｓにまで移行しないが、ブロワーモータ印加電圧Ｖ_Ｆ
は早めに下がり、しかも８Ｖ近くに落着くのでブロワー
の雑音に煩わされる度合が低い。 本実施例ではこうした音感的快適性を大幅に向上させる
効果を有する。 他の簡単な実施例として家庭用クーラーについて説明す
る。自動温度制御の原理は前例と同一であり、第５図の
熱交換部は冷凍サイクルと空気冷却器並びにブロワーが
主構成部品である。冷凍サイクルは、冷却器にて冷却さ
れた風の温度を検出して冷却器が凍結を起こす直前の温
度に維持されるように継続運転される。 そして制御信号〔ｘ〕に対して〔｜ｘ｜〕とブロワー風
量とを比例させ、クーラーの放熱量Ｑをｘに対して比例
させるようにしている。 本実施例によるクーラーはこの様な構成を成しているの
で暑くなっている室を目標温度を設定して冷やす場合、
前例と同様に従来の比例積分演算制御のものに比してブ
ロワー回転数が速やかに下がる結果、音感的な快適性を
向上した空調の得られる効果がある。 〔発明の効果〕 本発明に依れば室温を目標温度へ移行させる場合に従来
装置に比して、ブロワー回転数を速やかに低下させ、し
かも室温も目標温度に沿った満足な値へ推移するので音
感的に快適性を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動空調装置の一実施例を示す全
体構成図、第２図及び第３図は第１図に示した自動空調
装置における制御部の動作内容を示し、第２図はメイン
ルーチンの内容を、第３図は割込ルーチンの内容を夫
々、示すフローチャート、第４図は第１図に示した自動
空調装置における熱交換部の作動特性図、第５図は第１
図に示した自動空調装置の自動温度制御の原理図、第６
図は同じく自動空調装置における熱交換部の放熱特性
図、第７図及び第８図は本発明に係る自動空調装置の制
御特性を従来例との比較において示した図，第９図は本
発明の原理を示す機能ブロック図である。

フロントページの続き (72)発明者 飯島 敏樹 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (72)発明者 船崎 謙 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (72)発明者 久保田 正則 茨城県勝田市東石川西古内3085番地５ 日 立オートモテイブエンジニアリング株式会 社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被空調室の室温を検出する室温センサ、 被空調室の目標温度を設定する温度設定器、 前記温度設定器で設定された温度と実際の室温との偏差
   の比例演算結果と積分演算結果とを加算して制御信号を
   発生する演算手段、 該演算手段の演算結果に基づいて送風量が制御される送
   風機、 及び前記送風機によって供給される空気の熱交換量を前
   記演算手段の演算結果に基づいて制御する熱交換装置、 とからなるものにおいて、 前記送風機の回転数が所定値以上になる制御領域では、
   前記演算手段が積分演算を停止すると共に、比例演算結
   果とそれまでの積分演算結果に基づいて、前記送風機の
   送風量が制御されるように構成したことを特徴とする自
   動空調装置。