JPH0825941A - 空調制御装置 - Google Patents

空調制御装置

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JPH0825941A
JPH0825941A JP18539294A JP18539294A JPH0825941A JP H0825941 A JPH0825941 A JP H0825941A JP 18539294 A JP18539294 A JP 18539294A JP 18539294 A JP18539294 A JP 18539294A JP H0825941 A JPH0825941 A JP H0825941A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 輻射センサや気流速センサを持たない従来の
ハード構成で、温冷感要素を考慮した温度指標を用いて
快適な空調制御を得る。 【構成】 外気温と室温とに基づいて輻射温度を推定す
ると共に、少なくともブロワー電圧に基づいて被空調室
に吹き出す気流速を推定する。これら推定値と着衣量と
から被空調室の目標室温を演算し、この目標室温から設
定温度の補正量を演算する。この補正量によって補正さ
れた設定温度と、室温や外気温等とから各空調機器の制
御に用いる総合信号を演算する。輻射センサ、気流速セ
ンサを用いない場合でも上記目標室温に温冷感要素が反
映させるので、乗員の実際の温冷感に即した温調制御を
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両等に用いられ、
被空調室をその空間にいる者が快適と思える状態に自動
温調制御する空調制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動制御を行うこの種の空調制御装置と
して、特開平5−215394号公報に示されるものが
公知となっている。
【0003】これらは、単に設定室温となるように温調
制御するだけでなく、環境条件を示す室内温度、湿度、
輻射温度、気流速と、人体側の条件を示す活動量、着衣
量の6要素が人間の温冷感に影響を与えることから、こ
れらの要素によって快適性を表す指標とされるPMV
(平均予測温冷感)を演算し、このPMVが快適領域に
至るように吹出空気の風量と方向を決定し、種々の環境
条件や人体条件に対応できるようにしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従前の
空調装置には、環境条件を示すセンサとしてせいぜい室
温センサや湿度センサぐらいしか備えておらず、輻射温
度センサや気流速センサを備えていないものが一般的で
ある。このため、空調装置のハード面から大きく変更し
ていかなければならず、また、設計変更や新たなセンサ
の付設に伴いコストが高くなる不都合があった。
【0005】そこで、この発明では、従来のセンサの構
成で、温冷感要素を考慮した温度指標を用い、ソフト面
の変更のみで被空調室の空調制御を自動的に行えるよう
にした空調制御装置を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本出願人は、輻射セン
サ、気流速センサを用いずに温冷感要素を考慮する場合
には、輻射温度と気流速とを既存のセンサや操作量から
推定しておき、これら推定量と演算された着衣量とをも
って目標室温を演算し、この目標室温に基づいて設定室
温の補正量を算出し、しかる後に総合信号の設定室温の
項にこの補正量を加味すれば、温冷感要素を反映させた
空調制御が可能になる点に鑑み、本発明を完成するに至
った。
【0007】即ち、本発明にかかる空調制御装置は、図
1に示されるように、被空調室の室温を設定する温度設
定器41と、前記被空調室の室温を検出する室温センサ
31と、外気温を検出する外気温センサ32とを有し、
前記外気温と室温とに基づいて輻射温度を推定する輻射
温度推定手段100と、前記外気温に基づいて着衣量を
推定する着衣量推定手段200と、少なくともブロワー
電圧に基づいて前記被空調室に吹き出す気流速を推定す
る気流速推定手段300と、前記輻射温度推定手段10
0で推定された輻射温度、前記着衣量推定手段200で
推定された着衣量、前記気流速推定手段300で推定さ
れた気流速に基づいて前記被空調室の目標室温を演算す
る目標室温演算手段400と、前記目標室温から設定室
温の補正量を演算する補正量演算手段500と、前記補
正量によって補正された設定室温、前記室温センサ31
で検出された室温、前記外気温センサ32で検出された
外気温に少なくとも基づいて各空調機器の制御に用いる
基準信号を総合信号として演算する総合信号演算手段6
00とを有することにある(請求項1)。
【0008】上記空調制御装置としては、日射量を検出
する日射センサを更に備え、総合信号を演算するにあた
り日射量をさらに考慮するものであってもよい。また、
気流速を推定する手段は、吹出モード毎に頭部、腹部、
足部の風速を推定しても良く、また、インテークドアの
位置、ミックスドアの位置、車速等の因子を加えて推定
してもよい。
【0009】更に、目標室温を吹出モードや外気温との
関係で決定するものであってもよく、その場合には、目
標温度を外気温が第1の所定温度以下である場合にフッ
トモード時の演算式に基づいて演算し、外気温が前記第
1の所定温度よりも大きい第2の所定温度以上である場
合にベントモード時の演算式に基づいて演算し、外気温
が前記第1の所定温度と第2の所定温度との間にある場
合に前記第1の所定温度で得られた目標温度と前記第2
の所定温度で得られた目標温度との間の値に設定する構
成が考えられる(請求項2)。
【0010】
【作用】したがって、本発明によれば、輻射温度と気流
速とをセンサを用いて検出するわけではなく、外気温と
室温とに基づいて輻射温度が推定され、送風機の操作量
であるブロワー電圧に基づいて気流速が推定される。そ
して、これら推定された輻射温度及び気流速と、外気温
に基づいて推定された着衣量とから目標室温が算出さ
れ、この目標室温から設定室温の補正量が演算され、こ
の補正量を設定室温に加えて総合信号が演算される。こ
のため、輻射センサや気流速センサを備えていない従来
のハードウエア構成をもって、被空調室にいる者が実際
にどう感じているかという温冷感覚に即して温調制御を
行うことができる。
【0011】特に、本装置を車両用として用いることを
想定して請求項2にかかる構成とすれば、外気温が低い
ときには、フットモード時で必要となる目標室温が輻射
温度、気流速、着衣量から得られ、外気温の高いときに
は、ベントモード時で必要となる目標室温が同じく輻射
温度、気流速、着衣量から得られ、中間外気温であると
きは、その中間の目標室温が得られる。即ち、輻射温
度、気流速、着衣量に加えて外気温と吹出モードとの関
係において補正量を可変させることができ、快適性を向
上させることができる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。この実施例においては、車両に搭載される車両用空
気調和装置によって車室内を空調制御する場合を示す。
【0013】図2において、車両用空気調和装置は、空
調ダクト1の最上流側にインテ−クドア切替装置2が設
けられ、このインテ−クドア切替装置2は内気入口3と
外気入口4とが分かれた部分に内外気切替ドア5が配置
され、この内外気切替ドア5をアクチュエ−タ6により
操作して空調ダクト1内に導入する空気を内気と外気と
に選択し、所望の吸入モ−ドが得られるようになってい
る。
【0014】送風機7は、空調ダクト1内に空気を吸い
込んで下流側に送風するもので、この送風機7の後方に
はエバポレ−タ8が配置されている。このエバポレ−タ
8は、コンプレッサ9、コンデンサ10、レシ−バタン
ク11、エクスパンションバルブ12と共に配管結合さ
れて冷却サイクルを構成しており、前記コンプレッサ9
は、車両のエンジン13に電磁クラッチ14を介して連
結され、この電磁クラッチ14を断続することで稼働、
停止制御される。
【0015】コンプレッサ9によって圧縮された高温高
圧の冷媒は、コンデンサ10を通過する際に放熱して凝
縮され、エクスパンションバルブ12によって断熱膨張
されて霧状の冷媒となる。この霧状の冷媒は、エバポレ
ータ8を通過する際に吸熱して蒸発し気化する。このエ
バポレータ8における吸熱作用と、コンデンサ10にお
ける放熱作用を繰り返すことによって、エバポレータ8
を通過する空気を冷却するようになっている。
【0016】前記エバポレ−タ8の後方には、ヒ−タコ
ア15が配置され、このヒ−タコア15の上流側にはエ
アミックスドア16が設けられており、このエアミック
スドア16の開度をアクチュエ−タ17により調節する
ことで、前記ヒ−タコア15を通過する空気とヒ−タコ
ア15をバイバスする空気との割合が変えられ、これに
より吹き出し空気が温度制御されるようになっている。
【0017】尚、エアミックスドア16は、開度0%で
ヒ−タコア15をバイバスする空気割合が最大(ヒータ
コアを通過する空気割合が最小、もしくは、ヒータコア
の通過空気が無くなる状態)となり、開度100%でヒ
ータコア15を通過する空気割合が最大(ヒータコアを
バイパスする空気割合が最小、もしくは、バイパス空気
が無くなる状態)となる。
【0018】そして、前記空調ダクト1の下流側は、デ
フロスト吹出口18(図においては、便宜上水平方向に
開口されているが、実際にはフロントガラスに対峙して
設けられている)、ベント吹出口19(乗員の上半身に
臨むように開口されている)、ヒート吹出口20(乗員
の下半身に臨むように開口されている)を介して車室2
1に開口し、吹出口18〜20の分かれた部分に設けら
れたモ−ドドア22、23をアクチュエ−タ24で開閉
制御することで吹出モ−ドが変更されるようになってい
る。
【0019】そして、前記各種ドア5、16、22、2
3、コンプレッサ9の電磁クラッチ14、送風機7のモ
−タ7aは、コントロールユニット25からの出力信号
に基づいて制御される。このコントロールユニット25
は、前記アクチュエータ6、17、24、電磁クラッチ
14、送風機のモータ7aを駆動制御する駆動回路26
a〜26e、これら駆動回路26a〜26eを制御する
マイクロコンピュータ27、このマイクロコンピュータ
27に信号を入力するA/D変換器28やマルチプレク
サ(MPX)29、後述する操作パネル35の表示部4
5を制御する表示回路30等を有して構成された周知の
もので、マイクロコンピュータ27は、中央演算処理
(CPU)、ROM、RAM等を備えている。マルチプ
レクサ(MPX)29には、車室内温度を検出する室温
センサ31からの信号や、外気温を検出する外気温セン
サ32からの信号、日射量を検出する日射センサ33か
らの信号等が入力される。
【0020】また、マイクロコンピュータ27には、乗
員の操作によって制御指令を出力する操作パネル35か
らの信号等が入力されるようになっている。この操作パ
ネル35は、各種ドア、電磁クラッチ、送風機等の各空
調機器の自動制御を指令するAUTOスイッチ36、吸
入モードを内気循環モード(REC)又は外気導入モー
ド(FRESH)にマニュアル設定するRECスイッチ
37、冷却サイクルの稼働を個別的に指令するA/Cス
イッチ38、各空調機器をOFFモードに指令を出力す
るOFFスイッチ39、吹出モードを強制的にデフロス
トモードに設定するDEFスイッチ40、車室内の目標
室温を設定する温度設定器41のアップ、ダウンスイッ
チ42a,42b、送風能力を切り換えるFANスイッ
チ43、吹出モードをマニュアル設定するMODEスイ
ッチ44を有し、アップ、ダウンスイッチ42a、42
bで設定された目標室温、FANスイッチ43で設定さ
れた送風能力、MODEスイッチ44で設定された吹出
モードは、それぞれパネル表面に設けられた表示部45
に表示されるようになっている。
【0021】図3及び図4において、前記マイクロコン
ピュータ27による総合信号演算処理例がフローチャー
トとして示されている。以下、これを説明すると、マイ
クロコンピュータ27は、室温センサ31で検出された
室温Tinc 、外気温センサ32で検出された外気温Tam
b 、日射センサで検出された日射量Tsun 、操作パネル
35からの信号等、空調制御に必要な種々の信号を入力
した後、ステップ50において、室温Tinc 、外気温T
amb に基づいて輻射温度Trad を推定する。このTrad
の推定演算は、実車試験データ(安定状態におけるそれ
ぞれの室温や外気温に対して輻射温度を輻射計で測定し
て得られたデータ)をもとにして作られた数式1で示す
近似式を用いて行われる。ここで、K1からK3は演算
ゲインであり、K4は補正項を表すもので、このステッ
プ50によって輻射温度推定手段が構成されている。
【0022】
【数1】Trad =K1・Tinc ・Tamb +K2・Tinc
+K3・Tamb +K4
【0023】その後、ステップ52、54において、外
気温Tamb が2°Cより低い低外気領域にあるか、2〜
25°Cの範囲の中外気領域にあるか、25°Cより大
きい高外気領域にあるかを判定し、低外気領域にある場
合にはステップ56へ進み、送風機7に印加するブロワ
ー電圧VmをY1・Tamb +Y2として演算し、中外気
領域にある場合にはステップ58へ進み、ブロワー電圧
Vmをαで固定し、高外気領域にある場合にはステップ
60へ進み、ブロワー電圧VmをY4・Tamb+Y5と
して演算する。ここで、Y1,Y4は演算ゲインであ
り、Y2,Y5は演算定数を示す。これらステップ52
からステップ60の処理は、空調初期での過渡状態での
処理を意識しているものではなく、安定した状態での処
理を示すもので、ブロワー電圧Vmの外気温Tamb に対
する特性は、全体として図5に示されるようになってお
り、これらステップ52〜60によって気流速推定手段
が構成されている。
【0024】ステップ62、64においては、外気温T
amb が5°Cより低い低外気領域にあるか、5〜20°
Cの範囲の中外気領域にあるか、20°Cより大きい高
外気領域にあるかを判定し、低外気領域にある場合には
ステップ66へ進み、同ステップに示されているよう
に、フットモード時での頭部、腹部、足部へ吹き出す空
気の気流速Va(図中においては、頭部に吹き出す気流
速をVa(head) 、腹部に吹き出す気流速をVa(bod
y) 、足部に吹き出す気流速をVa(foot) で表してい
る) を演算する。即ち、頭部、腹部においては、気流速
Vaが0.1m/sec 、足部においては、気流速Vaを
X12・Vm+X13としてそれぞれ算出する。これに
対して、高外気領域にある場合にはステップ68へ進
み、ベントモード時での頭部、腹部、足部へ吹き出す空
気の気流速Vaを算出する。この場合には、頭部の気流
速VaをX1・Vm+X2、腹部の気流速VaをX6・
Vm+X7、足部の気流速Vaを0.1m/sec として
算出する。また、中外気領域にある場合にはVaを算出
することなくステップ70へ進む。
【0025】気流速演算の後は、ステップ70におい
て、外気温に基づいて着衣量演算を行う。この演算にお
いては、着衣量Iclを頭部であれば、通常着衣量はない
ので、Icl(head) =0とし、腹部においては、Icl(b
ody)=Z1・Tamb +Z2として算出し、足部において
は、Icl(foot)=Z3・Tamb +Z4として算出する。
これらは、ISO−7730として国際規格化された標
準的なもので、Z1〜Z4は定数である。このステップ
70によって着衣量推定手段が構成されている。
【0026】次のステップ72においては、室温Tinc
、推定された輻射温度Trad 等に基づいて、数式2か
ら等価温度Teqを演算する。
【0027】
【数2】Teq=0.55*Tinc +0.45*Trad +G(3
6.5−Tinc )
【0028】ここで、式中Gは、頭部、腹部、足部の気
流速Vaと着衣量Iclを考慮して算出されるもので、頭
部での演算要素G1、腹部での演算要素G2、足部での
演算要素G3を表1のように演算し、それぞれに重み付
けして数式3によって算出する。
【0029】
【表1】
【0030】
【数3】G=0.1 ・G1+0.7 ・G2+0.2 ・G3
【0031】以上の処理が終わると、ステップ74にお
いて、外気温Tamb が5°Cから20°Cの中間領域に
あるか、それ以外の領域にあるかを判定する。このステ
ップ74で、外気温Tamb が中間領域にあると判定され
た場合には、ステップ76へ進み、数式4に基づいて目
標室温Troomを演算し、外気温Tamb が中間領域以外に
あると判定された場合には、ステップ78へ進み、数式
5に基づいて目標室温Troomを演算する。これらステッ
プ72からステップ78にかける一連の処理によって目
標室温演算手段が構成されている。
【0032】
【数4】
【0033】
【数5】
【0034】ベントモード時の目標室温Troom(VENT)、
バイレベルモード時の目標室温Troom(B/L) 、フットモ
ード時の目標室温Troom(FOOT)は、等価温度Teqと外気
温Tamb とをパラメータとする近似式で表すと表2のよ
うになり、Teqを23.5°Cとして吹出モード毎に特
性線を示すと、図6の破線で示されるようになる。ここ
で、表2の近似式は、数式2の等価温度演算式に数式1
の関係式、着衣量の関係式、及び対応する吹出モードに
おける気流速の関係式を代入した得られたものである。
この実施例では、実線で示すように、外気温Tamb が5
°Cより低い場合はFOOTモード時のTroomを用い、
外気温Tamb が20°Cより高い場合はVENTモード
時のTroomを用い、中間領域(5≦Tamb ≦20)にお
いては、Troom(FOOT)の5°Cの値T5 と、Troom(VEN
T)の20°Cの値T20を結んだ直線上の値をTroomとし
ている。
【0035】しかして、数式4は、上記外気温が5°C
から20°Cの中間領域にある直線の式であり、数式5
は、前記数式2において、快適となる等価温度Teqを2
3.5°Cとしたときの室温Tinc をTroomとして、2
3. 5 =0.55*Troom+0.45*Trad +G(36.5−Troo
m)なる関係式から得られるもので、図6に示す外気温
Tamb が5°C以下、又は、20°C以上での特性線の
関係式と等価である。
【0036】
【表2】
【0037】しかる後に、補正量演算手段を構成するス
テップ80において、前ステップで算出された目標室温
Troomに基づいて、補正量βを数式6によって演算す
る。
【0038】
【数6】β=(Troom−25)/C
【0039】そして、ステップ82において、この補正
量βを加味して、各空調機器の制御に用いる基準信号を
総合信号Tとして数式7によって演算する。尚、数式6
及び数式7において、B,C,Dは演算定数である。
【0040】
【数7】T=(Tinc −25)+B(Tamb −25)−
C(Tset +β−25)+D*Tsun +E
【0041】しかして、総合信号Tには室温Tinc 、外
気温Tamb 、日射量Tsun 、設定室温Tset においても
変化するが、βの値によっても変化することになり、こ
のβの値は目標室温Troomで決定され、この目標室温T
roomはTrad 及びGの関数であり、GはVa とIclの関
数であることから、βは結局Trad 、Va、Iclによっ
て変化するパラメータであり、総合信号の演算にこれら
Trad 、Va、Iclを反映さえることができる。
【0042】従来においては、設定室温を25°Cにし
ていても、外気温が高いときには冷房感が小さいことか
ら設定室温を25°Cより低めに補正し、逆に、外気温
が低いときには、25°Cでは寒さを感じることから設
定室温を25°Cより高めに補正することも考えられて
いたが、これは外気温との関係で予め決められた特性が
得られるように設定室温を変化させるか、設定室温を一
定量だけ増減するものであった。しかしながら、本発明
によれば、室温、輻射温度、気流速、着衣量から乗員が
実際にどう感じているかという等価温度を考慮して目標
室温が決定され、設定室温の補正量が決定されるので、
乗員の実際の温冷感に即した温調制御が行え、快適性を
向上させることができるものである。
【0043】また、従来必要であった、輻射センサ、気
流速センサを用いずに、既存のセンサや操作量に基づい
て輻射、気流速を推定し、これら推定値や着衣量から総
合信号の補正量βを算出するので、輻射センサ、気流速
センサを用いた場合と同等の快適制御を実現することが
できる。
【0044】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
輻射温度と気流速とを既存のセンサや操作量から推定
し、これら推定量と演算された着衣量とをもって目標室
温を演算し、この目標室室温に基づいて設定室温の補正
量を算出し、しかる後に総合信号の設定室温の項にこの
補正量を加味するようにしたので、輻射センサや気流速
センサの無い既存のハードウエア構成をもって、被空調
室にいる者の温冷感の要素を考慮した温調制御を行うこ
とができ、快適性を向上させることができる。
【0045】また、ハードウエア構成を変更せずにソフ
トウエアの変更で対処できるので、ハードウエアから設
計変更する場合に比べてコスト面でも有利となる。
【0046】更に、車両用として使用する場合に、特に
請求項2のような構成とすれば、外気温度と吹出モード
との関係をも考慮して補正量を決定することができるの
で、より温冷感を的確に反映させた快適制御が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明に係る空調制御装置の機能ブ
ロック図を示す。
【図2】図2は、この発明に係る空調制御装置を利用し
た車両用空調装置の概略構成図である。
【図3】図3は、図2のマイクロコンピュータでの制御
処理例を示すフローチャートである。
【図4】図4は、図3の制御処理例の続きを示すフロー
チャートである。
【図5】図5は、送風機に印加するブロワー電圧Vmと
外気温Tamb との関係を示す特性線図である。
【図6】図6は、目標室温Troomを外気温Tamb と吹出
モード(VENTモード、B/Lモード、FOOTモー
ド)との関係で示した特性線図である。
【符号の説明】
21 車室 41 温度設定器 31 室温センサ 32 外気温センサ 100 輻射温度推定手段 200 着衣量推定手段 300 気流速推定手段 400 目標室温演算手段 500 補正量演算手段 600 総合信号演算手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被空調室の室温を設定する温度設定器
    と、前記被空調室の室温を検出する室温センサと、外気
    温を検出する外気温センサとを有し、 前記外気温と室温とに基づいて輻射温度を推定する輻射
    温度推定手段と、 前記外気温に基づいて着衣量を推定する着衣量推定手段
    と、 少なくともブロワー電圧に基づいて前記被空調室に吹き
    出す気流速を推定する気流速推定手段と、 前記輻射温度推定手段で推定された輻射温度、前記気流
    速推定手段で推定された気流速、前記着衣量推定手段で
    推定された着衣量に基づいて前記被空調室の目標室温を
    演算する目標室温演算手段と、 前記目標室温から設定室温の補正量を演算する補正量演
    算手段と、 前記補正量によって補正された設定室温、前記室温セン
    サで検出された室温、前記外気温センサで検出された外
    気温に少なくとも基づいて各空調機器の制御に用いる基
    準信号を総合信号として演算する総合信号演算手段と、
    を有することを特徴とする空調制御装置。
  2. 【請求項2】 目標室温は、外気温が第1の所定温度以
    下である場合にフットモード時の演算式に基づいて演算
    され、外気温が前記第1の所定温度よりも大きい第2の
    所定温度以上である場合にベントモード時の演算式に基
    づいて演算され、外気温が前記第1の所定温度と第2の
    所定温度との間にある場合に前記第1の所定温度で得ら
    れた目標温度と前記第2の所定温度で得られた目標温度
    との間の値に設定される請求項1記載の空調制御装置。
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