JPH0834226A

JPH0834226A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JPH0834226A
Application number: JP6169167A
Authority: JP
Inventors: Yukio Egawa; 幸雄江川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】高価な湿度センサを使用せず、省動力とウィ
ンドウガラスの曇り防止を両立でき、コンプレッサのオ
ンオフの切り換えの機会を少なくして乗員の乗り心地の
悪化を少なくできる車両用空調装置を提供する。【構成】制御装置４０がワイパースイッチ４１及び日
射センサ４２により、ワイパーが作動し、かつ日射量が
所定量以下と判断した場合に、エバポレータ３２の冷房
能力を大きくしてエバポレータ３２の出口空気の露点を
低下させ、ウィンドウガラスの曇りを防止する制御を行
い、それ以外の場合はエバポレータ３２の冷房能力を小
さくして省動力制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用空調装置、特に省
動力とウィンドウガラスの曇り防止とを両立させる車両
用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの車両用空調装置は、空調用空気を
冷却用熱交換器（エバポレータ）で冷却し、その冷却し
た空気の一部を加熱用熱交換器（ヒータコア）で加熱し
て温度制御をしている。これの改良として特公平１−３
３３６４号公報や特開平４−２６０８１３号公報があ
る。これらは、エバポレータに流れる冷媒を圧縮するコ
ンプレッサの容量を制御してエバポレータにより必要以
上に空調用空気が冷却されることを防止し、ここで除去
される熱量を少なくすることによりヒータコアでの加熱
を少なくし、あるいはなくすようにしたものである。

【０００３】しかし、これらは晴れた日には問題がない
が、湿度の高い雨天時にコンプレッサの容量が小さくな
るように制御されると、エバポレータの出口における空
調用空気の温度が上昇し、エバポレータでの除湿量が不
十分になって車両のウィンドウガラスが曇る場合がでて
くる。

【０００４】これを解決しようとしたものとして、特開
昭５９−１４５６４号公報、特開平２−２４９７１６号
公報、特開平４−３４９０１４号公報、特開平５−３４
５５１５号公報、特開平５−１２４４２４号公報等があ
る。

【０００５】特開昭５９−１４５６４号公報では、ワイ
パー作動時には外気の湿度が高いと判断してコンプレッ
サの稼働外気温度、すなわちコンプレッサが停止する温
度を低めに設定し、エバポレータで冷却される空気の温
度を下げ除湿量を増やしてウィンドウガラスの曇りの防
止を図っている。一方、ワイパー非作動時にはコンプレ
ッサ稼働外気温度を高めに設定して省動力を図ってい
る。

【０００６】また、特開平２−２４９７１６号公報で
は、ワイパーの作動状況と車室内外の環境条件（温度条
件）等により、コンプレッサのオンオフ設定温度が所定
のパターンで制御される。そして、エバポレータの出口
空気温度がこのオンオフ設定温度より高い場合にはコン
プレッサがオンとなり、低い場合にはオフとなる。

【０００７】例えば、ワイパースイッチがオフの場合
は、車室内外の気温、エバポレータの出口空気温度及び
車室内設定温度に基づき、コンプレッサのオンオフ設定
温度が最高１２℃から所定のパターンで制御される。ま
た、ワイパー作動が間欠作動の場合は最高８℃から、ワ
イパー作動が低速作動の場合は最高６℃から、ワイパー
作動が高速作動の場合に最高４℃から、それぞれコンプ
レッサのオンオフ設定温度が所定のパターンで制御され
る。本例では、ワイパー作動の状態により車内外の湿度
の高低を判断し、コンプレッサの運転を調節して省動力
とウィンドウガラスの曇り防止の両立を図っている。

【０００８】更に、特開平４−３４９０１４号公報や特
開平５−３４５５１５号公報では、車室内へ吹き出す空
気の目標湿度を算出し、これに基づきコンプレッサの運
転を調節して空調装置の省動力とウィンドウガラスの曇
り防止の両立を図っている。

【０００９】目標吹出湿度が算出されれば、それに対す
る露点温度が求まり、エバポレータ出口の空気温度がそ
の露点温度以下となるようコンプレッサをオンオフ、ま
たは可変容量コンプレッサの容量制御をすればよい。

【００１０】次に、特開平５−１２４４２４号公報で
は、ワイパー作動状態の低速作動から高速作動に応じて
デフロスタ吹出口からの風量を増やしてウィンドウガラ
スの曇り防止を図っている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、気象条件や車
両の使用条件等によりワイパーの使用は種々の場合があ
る。例えば、雨天の後に晴れ上がったような場合、対向
車や追越車による水かけや前車のタイヤによる水のはね
かけが考えられる。この時、一時的にワイパーを使用す
るが、日差しがウィンドウガラスの温度を上げること
と、ウィンドウガラスの水かかりが一時的であり、ウィ
ンドウガラスの熱容量からウィンドウガラス面の温度は
それ程下がらないことから、ウィンドウガラスの曇りは
ほとんど発生しない。

【００１２】したがって、このような時、特開昭５９−
１４５６４号公報のようにコンプレッサの稼働外気温度
を下げて、コンプレッサの稼働を増やす必要はないし、
特開平２−２４９７１６号のようにワイパーが作動状態
であるからといってコンプレッサのオンオフ設定温度を
１２℃から８℃に下げて、コンプレッサの稼働を増やす
必要もない。

【００１３】また、小雨の場合でも日差しのあるとき、
薄曇りの時、日差しの全くないときではワイパーを使用
していても曇りやすさはそれぞれ異なる。従って、日差
しのある時等は特開昭５９−１４５６４号公報や特開平
２−２４９７１６号公報のようにコンプレッサの稼働を
増やす必要はない。

【００１４】更に、特開昭５９−１４５６４号公報や特
開平２−２４９７１６号公報の場合では、乗員がワイパ
ーを作動させるとコンプレッサが稼働するが、この時、
コンプレッサ動力が増えるのみならず、以下の問題も生
じる。

【００１５】コンプレッサがオンとオフではそれを駆動
するエンジンのアイドル回転数を変えている。すなわ
ち、コンプレッサがオンの時はその負荷のためにエンス
トしたり、アイドル振動が大きくなったりしないように
コンプレッサオフ時よりも高いアイドル回転にしてい
る。

【００１６】このため、特に低速運転（渋滞運転）の場
合、コンプレッサがオンしたりオフしたりするとエンジ
ン回転が高くなったり、低くなったりすることで渋滞時
の車速変化及びエンジン音の変化が起こり乗員の乗り心
地を悪化させる。

【００１７】また、特開平４−３４９０１４号公報や特
開平５−３４５５１５号公報においては、いずれも十分
な省動力と曇り防止を両立させようとすれば、ウィンド
ウガラスが曇らない条件を算出するために高価な湿度セ
ンサを必要とする。また、湿度センサを用いず、湿度を
ある値と仮定して制御すると制御精度が悪くなり、曇り
防止を優先させると、常に冷房能力を大きめ（コンプレ
ッサ容量等を大きめ）に制御することになり、晴天時に
おいても省動力が不十分になる。

【００１８】特開平５−１２４４２４号公報の場合に
は、デフロスタ風量の増加により乗員頭部の温度が上昇
し、頭寒足熱の温度分布を損い、やはり乗員の乗り心地
を悪化させる。

【００１９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、高価な湿度センサを使用せず、
省動力とウィンドウガラスの曇り防止を両立でき、コン
プレッサのオンオフの切り換えの機会を少なくして乗員
の乗り心地の悪化を少なくできる車両用空調装置を提供
することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、空調用空気を冷却する冷却用熱交換器の
冷房能力を制御するための冷房能力制御手段と、ワイパ
ーの作動を検出するワイパー作動検出手段と、日射量を
検出する日射量検出手段と、前記ワイパー作動検出手段
と日射量検出手段との検出結果に基づき前記冷房能力制
御手段が冷房能力を小さくして省動力制御を行うか、冷
房能力を大きくしてウィンドウガラスの曇り防止制御を
行うかを判断する判断手段とを有し、ワイパーが作動
し、かつ日射量が所定量以下の場合、前記冷房能力制御
手段が前記冷却用熱交換器の冷房能力を大きくしてウィ
ンドウガラス曇り防止制御を行い、それ以外の場合は冷
房能力を小さくして省動力制御を行うことを特徴とす
る。

【００２１】

【作用】上記構成によれば、ワイパーが作動していて、
かつ日射量が所定量以下の場合にはウィンドウガラスの
曇りが発生しやすいので冷房能力が大きくなるが、一
方、ワイパーが非作動あるいはワイパーが作動していて
も、日射量が所定値以上ではウィンドウガラスの曇りが
発生しにくいため冷房能力を増加させず、ワイパー非作
動時と同じ制御をする。

【００２２】一般に、コンプレッサ容量により冷房能力
を制御する場合、コンプレッサ必要容量を演算する過程
で車室内湿度を必要とするが、ウィンドウガラスの曇り
防止の観点から車室内湿度を代用するもので冷房能力を
制御してもよい。

【００２３】そこで、本発明では、ワイパーを使わない
晴れた時やワイパーを使っても日射量が多くウィンドウ
ガラスが曇りにくい時には目標吹出湿度の演算はせず、
車室内温度を設定温度にするためのコンプレッサ必要容
量を演算し、コンプレッサの稼働を減らして省動力を図
る。一方、ワイパーを使用しかつ日射量が所定値以下の
時にはウィンドウガラスが曇り易いので、この場合も目
標吹出湿度の演算はせず冷房能力を増大（容量制御を最
大容量にする等）して曇りの防止を図る。これにより、
高価な湿度センサを必要とせず省動力とウィンドウガラ
スの曇り防止の両立を図ることができる。

【００２４】更に、ワイパーが作動しても日射量が所定
値以上の場合はコンプレッサが稼働しないので、コンプ
レッサのオンオフの切り換えの機会が少なく乗員の乗り
心地の悪化を少なくできる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００２６】第１実施例図１には、本実施例の車両用空調装置の構成図が示され
る。

【００２７】図１において、通風ダクト１０は一端に空
気取入口２１、２２、２３、２４を有し、前記空気取入
口２１、２２、２３、２４の直後にはファン１１が配置
され、他端の空気吹出口２５、２６、２７に向けて送風
している。ファン１１は電動機１２によって駆動され、
電動機１２は制御装置４０から指令を受けたファン速度
制御装置３６により回転速度が制御される。この場合、
ファン速度制御装置３６は、トランジスタで構成しても
よく、その時においてはファン速度はデューティー制御
となる。

【００２８】前記空気取入口２１、２２、２３、２４は
車室内の空気を取り入れる車室内空気取入口２１、２２
と、外気を取入れる外気取入口２３、２４とに分類され
る。車室内空気取入口２１、２２と外気取入口２３、２
４とは内外気切り替えダンパ１３、１４によってそれぞ
れ開閉され、車室内空気取入れ（内気取入れ）と外気取
入れとを切り替えられる。

【００２９】また、空気取入口２１、２２、２３、２４
は内外気切り替えダンパ１３が車室内空気取入口２１を
開き、外気取入口２３を閉じ、かつ内外気切り替えダン
パ１４が外気取入口２４を開き、車室内空気取入口２２
を閉じることで車内気と外気の両方を取入れることがで
きる。すなわち、内外気混合ができるようになってい
る。

【００３０】内外気切り替えダンパ１３、１４は制御装
置４０の指令に基づきアクチュエータ１５、１６によっ
て動かされる。また、ファン１１の下流には冷却用熱交
換器であるエバポレータ３２が通風ダクト１０の横断面
の全面にわたって配置され、通過した空気を冷却する。

【００３１】さらに下流には加熱用熱交換器であるヒー
タコア３０が通風ダクト１０の横断面の一部を占めるよ
うに配置され、ヒータコア３０の一端にはエアミックス
ダンパ３１の回転軸が配置され、エアミックスダンパ３
１の回転角度を変えることで通風ダクト１０を流れる空
気についてヒータコア３０を通過する空気とこれをバイ
パスする空気の割合を０〜１００％まで変えることがで
きる。エアミックスダンパ３１の回転角度は、制御装置
４０からの指令に基づきエアミックスダンパアクチュエ
ータ３７により変えられる。

【００３２】エアミックスダンパ３１の最大回転角度に
対する現在の角度をエアミックスダンパ３１の開度と呼
ぶ（ヒータコアを全閉した場合を開度０という）。

【００３３】さらにその下流側にはベント吹出口２５
と、ヒータ吹出口２６と、デフロスタ吹出口２７とが配
置されている。ベント吹出口２５からは主に乗員の上半
身に向けて空気が吹出し、ヒータ吹出口２６からは主に
乗員の足元に向けて吹出し、デフロスタ吹出口２７から
はフロントウィンドウに向けて吹出す。

【００３４】ベント吹出口２５とデフロスタ吹出口２７
は切り替えダンパ１７によって切り替えられ、ヒータ吹
出口２６は切り替えダンパ１８によって開閉される。

【００３５】そして、エバポレータ３２とコンデンサ３
３と、コンプレッサ３４とエキスパンションバルブ３５
によって冷凍サイクルが構成される。

【００３６】上述した制御装置４０は本発明の判断手段
及び冷房能力制御手段を構成し、ワイパースイッチ４
１、日射センサ４２、外気温センサ４３、車室内温度セ
ンサ４４、エバポレータ後空気温度センサ４５、温度設
定装置４６、コンデンサ圧センサ５１、エバポレータ圧
センサ５２及び回転センサ５３の各センサから所定の入
力を受け取り各種制御を行っている。また、ワイパース
イッチ４１は本発明のワイパー作動検出手段を、日射セ
ンサ４２は本発明の日射量検出手段を構成する。

【００３７】図２には、本実施例の構成のブロック図が
示される。

【００３８】図２において、ワイパー作動検出手段は、
ワイパーが作動しているか作動していないかの情報を判
断手段に伝える。また、日射量検出手段は日射量を検出
し、その値を判断手段に伝える。

【００３９】判断手段では、これらのワイパー作動検出
手段及び日射量検出手段からの情報に基づいて冷房能力
制御手段に指示を出す。

【００４０】すなわち、判断手段がワイパー作動検出手
段からワイパーが作動していないという情報を受取った
場合は、天候が晴天である場合等ウィンドウガラスが水
蒸気により曇りにくい状態であると考えられる。従っ
て、この場合エバポレータ３２により空調用空気を低温
まで冷却し、その露点を下げてウィンドウガラスの曇り
を防止する必要性が低い。このため、判断手段は冷房能
力制御手段にエバポレータ３２の冷房能力を小さくして
省動力制御を行うよう指示を出す。

【００４１】また、ワイパーが作動している場合であっ
ても、日射量検出手段により車外の日射量が所定値以上
である場合は、ウィンドウガラスの温度が高くなってお
り、上記と同様ウィンドウガラスが水蒸気により曇りに
くい状態であると考えられる。従って、この場合にも曇
りを防止する運転を行う必要性が低いので、判断手段が
省動力制御を行うよう指示を出す。

【００４２】一方、ワイパーが作動し、かつ日射量が所
定値以下の場合は、雨天時等車室内外の湿度が高く、ウ
ィンドウガラスの温度も低くなっていると考えられる。
従って、エバポレータ３２により空調用空気を低温まで
冷却し、その露点を下げてウィンドウガラスの曇りを防
止する必要がある。このため、判断手段は冷房能力制御
手段にエバポレータ３２の冷房能力を大きくしてウィン
ドウガラス曇り防止制御を行うよう指示を出す。

【００４３】図３には、図２に示された実施例の動作概
念のフローチャートが示される。

【００４４】図３において、電源が入れられるとステッ
プ６０でスタートし、ステップ６１でワイパー作動検出
手段によりワイパーの作動、非作動が検出される。

【００４５】ワイパーが非作動の場合、ステップ６２で
判断手段が冷房能力制御手段に省動力制御を行わせる。

【００４６】一方、ステップ６１でワイパーが作動の場
合、ステップ６３で日射量検出手段により車外の日射量
が所定値Ｓ_L以上か否かが判断される。日射量が所定値
Ｓ_L以上の場合、上記同様ステップ６２に進み省動力制
御が行われる。

【００４７】また、日射量が所定値Ｓ_L以下の場合、ス
テップ６４で判断手段が冷房能力制御手段にウィンドウ
ガラス曇り防止制御を行わせる。

【００４８】最後に、ステップ６５でステップ６０に戻
り以上の動作が繰り返される。

【００４９】図４には、本実施例の制御装置４０の制御
の例がフローチャートとして示される。

【００５０】図４において、電源が入れられるとステッ
プ１００でスタートし、ステップ１０１で外気温センサ
４３等の各種センサの値を読み込みステップ１０２で外
気温センサ４３が検出した外気温度Ｔ_oと、車室内温度
センサ４４が検出した車室内温度Ｔ_rと、日射センサ４
２が検出した日射量ＳＴと、温度設定装置４６からの設
定温度Ｔ_setとを入力し、それらの情報から車室内温度
を設定温度Ｔ_setにするために必要な目標吹出温度Ｔ_ao
を（１）式により求める。

【００５１】

【数１】Ｔ_ao＝Ｋ₁・Ｔ_set−Ｋ₂・Ｔ_r−Ｋ₃・Ｔ_o−Ｋ₄・ＳＴ＋Ｃ₁ …（１）ここでＫ₁，Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄，Ｃ₁は定数である。

【００５２】ステップ１０３ではワイパーが作動してい
るか、作動していないかをワイパースイッチ４１から判
定する。上述したように、ワイパーが作動していない場
合は車室内外の湿度が高くなく、ウィンドウガラスも曇
りにくいと考えられる場合である。従って、空調装置を
上述した省動力制御とすることができる。

【００５３】この場合、ステップ１０７でコンプレッサ
オンオフ設定温度を上述のＴ_aoにする。これにより、コ
ンプレッサ３４はエバポレータ後空気温度センサ４５の
温度がＴ_aoより高くなればオンし、低くなればオフして
エバポレータ後空気温度は目標吹出温度Ｔ_aoに保たれ
る。すなわち、本実施例においては、コンプレッサはオ
ンオフ制御されている。

【００５４】そのあとステップ１０６でエアミックスダ
ンパ３１の開度が制御される。この時、例えば夏などに
外気温度Ｔ_oと車室内温度Ｔ_rが目標吹出温度Ｔ_aoより
高い場合には開度０すなわち、エアミックスダンパ３１
を全閉にして、すべてヒータコア３０をバイパスしてそ
のまま吹出口２５、２６のいずれかから吹出すことで車
室内温度を設定温度Ｔ_setに保つことができる。これに
より、エバポレータ３２による過剰な冷却を防止でき、
ヒータコア３０での余分な加熱が必要なくなり省動力を
図れる。

【００５５】一方、冬などに外気温度Ｔ_oと車室内温度
Ｔ_rが目標吹出温度Ｔ_aoより低い場合には、コンプレッ
サは常時オフとなり、エアミックスダンパ３１の開度の
調整だけで吹出空気温度を目標吹出温度Ｔ_aoに保つこと
ができる。これにより、コンプレッサをオフにできるの
で省動力を図れる。

【００５６】ステップ１０３でワイパーが作動中の場合
はステップ１０４で日射センサ４２が検出した日射量が
所定値Ｓ_L以下であるか否かを判定する。

【００５７】所定値Ｓ_Lより大きい場合は、ワイパーが
作動中であってもウィンドウガラスが曇りにくいと考え
られるので、この場合も空調装置を省動力制御とするこ
とができる。従って、ステップ１０７でコンプレッサオ
ンオフ設定温度をＴ_aoとする。これ以降は上述した制御
により省動力制御が行われる。

【００５８】ステップ１０４で日射量が所定値Ｓ_L以下
の場合は車室内外の湿度が高くウィンドウガラスが曇り
やすいと考えられる場合である。従って、ウィンドウガ
ラスの曇りを防止する必要があり、空調装置を上述した
ウィンドウガラス曇り防止制御とする必要がある。

【００５９】この場合は、ステップ１０５でコンプレッ
サオンオフ設定温度を小さな値Ｔ_Lにする。Ｔ_Lは２℃
前後の値である。これにより、エバポレータ後空気温度
はＴ_Lに保たれ、冷房能力が大きくなるとともに、車内
へ吹き出される空気の露点が低下してウィンドウガラス
の曇りを防止できる。

【００６０】次にステップ１０６で吹出温度が目標吹出
温度Ｔ_aoになるようにエアミックスダンパ３１の開度を
制御し、一部ヒータコア３０で加熱し、車室内温度を設
定温度Ｔ_setに保つ。次にステップ１０８のＲＥＴＵＲ
Ｎでステップ１００のＳＴＡＲＴに戻り以後上記動作が
繰り返される。

【００６１】図５は第１実施例の一部を変更した場合の
説明図である。すなわち、ステップ１０４で日射量が所
定値Ｓ_L以下の場合、コンプレッサオンオフ設定温度を
一定値Ｔ_Lではなく日射量に応じて変化させた場合の例
が示されている。図５においては、日射量が所定値Ｓ_Lo
より小さい場合はコンプレッサオンオフ設定温度を一定
値Ｔ_Lにしておき、Ｓ_Loを越えると日射量の増加に比例
してコンプレッサオンオフ設定温度をＴ_LからＴ_aoまで
上昇させる。コンプレッサオンオフ設定温度がＴ_aoにな
るときの日射量がＳ_Lになっている。これにより、スム
ーズな車室内温度制御が行えるとともにエバポレータ３
２による過剰な冷却やヒータコア３０での余分な加熱を
減らすことができ省動力が図れる。

【００６２】第２実施例次に、図６、図７に基づき本発明の第２実施例について
説明する。第２実施例は、図１におけるコンプレッサ３
４が可変容量型の場合である。

【００６３】図６において、電源オンでステップ２００
が始まり、ステップ２０１で上述の各種センサの入力値
が読込まれ、ステップ２０２で車室内温度を設定温度に
するための目標吹出温度Ｔ_aoを（１）式により演算す
る。

【００６４】ステップ２０３でワイパーが作動している
か非作動かを判定する。非作動であれば上記第１実施例
でも説明したようにウィンドウガラスが曇りにくいの
で、空調装置を省動力制御とすることができる。

【００６５】従って、ステップ２０４で目標吹出温度Ｔ
_aoと外気温度Ｔ_oとを比較し、外気温度Ｔ_oの方が低け
れば、コンプレッサ３４で冷却する必要はないのでコン
プレッサをオフし実際の吹出温度が目標吹出温度Ｔ_aoに
なるようにエアミックスダンパ３１の開度を調整する。
この場合、コンプレッサをオフにできるので省動力が図
れる。

【００６６】ステップ２０４で目標吹出温度Ｔ_aoが外気
温度Ｔ_oよりも小さければコンプレッサ３４で冷却する
必要があるので、ステップ２０７でコンプレッサ３４を
オンしステップ２０８で現在の環境条件に対するコンプ
レッサ必要容量を演算し制御する。ステップ２０８の詳
細は後述する。

【００６７】次に、ステップ２０９でエアミックスダン
パ３１を全閉にする。これはステップ２０８において、
ヒータコア３０での加熱が不要になるようにコンプレッ
サ容量を制御するからである。

【００６８】ステップ２０３でワイパーが作動中の場
合、ステップ２１０で日射センサ４２の検出した日射量
が所定値Ｓ_Lより大きいか否かを判定する。

【００６９】日射センサ４２の検出した日射量が所定値
Ｓ_Lより大きい場合はウィンドウガラスが曇りにくいの
でステップ２０４へ進み、前述の場合と同じ省動力制御
を行う。

【００７０】ステップ２０３で日射量がＳ_L以下の場合
は、第１実施例で説明した通り車室内外の湿度が高く、
ウィンドウガラスが曇り易いと考えられるため、ウィン
ドウガラスの曇り防止制御を行う。

【００７１】すなわち、ステップ２１１でコンプレッサ
３４をオンし、ステップ２１２でコンプレッサ３４の容
量を大きくして、冷房能力を大きくする。ここでは一例
としてコンプレッサ容量を最大にしてウィンドウガラス
の曇りを防止する方法が示されている。もちろん、エバ
ポレータ後空気温度が一定値（例えば、２℃前後）にな
るように容量制御してもよい。

【００７２】ステップ２１３で車室内温度を設定温度Ｔ
_setに制御するため、車室内への実際の吹出空気温度が
目標吹出温度Ｔ_aoになるようにエアミックスダンパ３１
の開度を調整してヒータでの加熱量を調整する。

【００７３】次にステップ２１４のＲＥＴＵＲＮでステ
ップ２００のＳＴＡＲＴに戻り以後上記動作が繰り返さ
れる。

【００７４】次に、前記ステップ２０８のコンプレッサ
必要容量の演算・制御について、図７に基づき説明す
る。

【００７５】ヒータコア３０で加熱しないで車室内温度
を設定温度Ｔ_setにするためには、エバポレータ３２を
通過した空気の温度が目標吹出温度Ｔ_aoになるようにコ
ンプレッサ容量を制御すればよい。

【００７６】そのためステップ３０１でエバポレータ後
の空気温度をＴ_aoとするためのエバポレータ３２におけ
る冷媒の温度Ｔ_esetを（２）式で求める。

【００７７】

【数２】Ｔ_eset＝Ｔ_ao−Δｔ …（２）ここでΔｔは一定値あるいは（３）、（４）式で求めた
値でもよい。

【００７８】

【数３】Δｔ＝ｋ_vＶ^b …（３） Δｔ＝ｋ_tＶ^d（Ｔ_r−Ｔ_ao） …（４）ここでＴ_rは車室内温度、Ｖはエバポレータ３２を通過
する風量、ｋ_v、ｂ、ｋ_t、ｄは定数である。

【００７９】これらは必要な精度に応じてどれを使うか
を決めればよい。

【００８０】一方、エバポレータ３２における冷媒温度
Ｔ_esetと冷媒圧力Ｐ_esetの間には所定の関係がある。即
ち、一般に知られている圧力と蒸発温度の関係であり、
ステップ３０２で冷媒温度Ｔ_esetから冷媒圧力Ｐ_esetを
（５）式により求める。

【００８１】

【数４】Ｐ_eset＝Ｆ（Ｔ_eset） …（５）ここでＦ（Ｔ_eset）はＴ_esetの関数である。

【００８２】従って、エバポレータ３２における冷媒圧
をＰ_esetに設定することで実際の吹出温度を目標吹出温
度Ｔ_aoにすることができる。

【００８３】ステップ３０３では、エバポレータ入り口
の冷媒エンタルピｉ₄を求める。

【００８４】これは図８の圧力−エンタルピ線図（Ｐ−
ｉ線図）のIV点のエンタルピであり、同図のIII 点のエ
ンタルピと同じである。III 点のエンタルピｉ₃はIII
´点のエンタルピｉ₃´を基に求められるが、III ´点
のエンタルピｉ₃´は冷媒の飽和液のエンタルピと圧力
の関係から（６）式で求められる。

【００８５】

【数５】ｉ₃´＝ｆ_L（Ｐｃ） …（６）ここに、Ｐｃはコンデンサ圧センサ５１（図１）が検出
したコンデンサ圧である。また、ｆ_L（Ｐｃ）はＰｃの
関数である。

【００８６】III 点のエンタルピｉ₃はこのｉ₃´によ
り（７）式から求められる。

【００８７】

【数６】ｉ₃＝ｉ₃´−Ｃ_L・Δｔｃ …（７）ここに、Ｃ_Lは冷媒液の比熱、Δｔｃは一定とおく（例
えば５℃）。

【００８８】従って、ｉ₄＝ｉ₃より

【数７】ｉ₄＝ｉ₃´−Ｃ_L・Δｔｃ …（８）これによりエバポレータ入口の冷媒エンタルピｉ₄が求
まる。

【００８９】次に、ステップ３０４で図８のＩ点、即
ち、エバポレータ出口の冷媒のエンタルピｉ₁を求め
る。

【００９０】Ｉ点のエンタルピｉ₁はＩ´点のエンタル
ピをｉ₁´とすれば、

【数８】ｉ₁＝ｉ₁´＋Ｃ_p・Δｔｅ …（９）となる。

【００９１】Δｔｅはセンサを用いて求めてもよいが、
Δｔｅを一定（例えば１０℃）としてもそれほど問題は
ないので、ここではΔｔｅ一定とおく。Ｃ_pは冷媒過熱
蒸気の定圧比熱である。

【００９２】ｉ₁´は飽和蒸気線のエンタルピと圧力の
関係である（１０）式から以下のように求められる。

【００９３】

【数９】ｉ₁´ｆ_v（Ｐ_eset） …（１０）ここで、ｆ_v（Ｐ_eset）はＰ_esetの関数である。

【００９４】従って、Ｉ点のエンタルピｉ₁は、

【数１０】ｉ₁＝ｆ_v（Ｐ_eset）＋Ｃ_p・Δｔ …（１１）より求められる。

【００９５】次にエバポレータ３２における空気側の必
要冷房能力を計算するが、空気取入口が外気取入、車室
内空気（内気）取入、内外気混合により計算が異なるの
で、それぞれ分けて計算する。

【００９６】まず、ステップ３０５で空気取入口が外気
取入か否か判定する。

【００９７】外気取入ならばステップ３１３で外気のエ
ンタルピｉ_Fを（１２）式により演算する。

【００９８】

【数１１】ｉ_F＝Ｃ_pa・Ｔ_o＋（Ｃ_wv・Ｔ_o＋Ｌ）Ｘ_o …（１２）ここでＣ_paは空気の定圧比熱、Ｃ_wvは水蒸気の定圧比
熱、Ｌは水の蒸発潜熱、Ｔ_oは外気温センサ４３が検出
した外気温である。また、Ｘ_oは外気の絶対湿度であ
り、ここでは相対湿度を一定とおいてその時の絶対湿度
を用いる。

【００９９】次に、ステップ３１４で、後の演算に必要
となるエバポレータ入口空気のエンタルピｉ_sに上記ｉ
_Fを代入する。

【０１００】ステップ３１５では、エバポレータ３２通
過後の空気（外気）の風量を求める。

【０１０１】一般的に、空調装置の制御においては、フ
ァン１１を駆動する電動機１２に印加する電圧をＴ_aoで
一義的に決めている場合が多い。その特性は、例えば図
９に示されるような特性となる。

【０１０２】本実施例においても、図９に示される関係
により目標吹出温度Ｔ_aoに対する電圧を求め、この電圧
を電動機１２へ印加する電圧に定めている。

【０１０３】図９により電圧が定められると、図１０の
印加電圧に対する風量が求められ、これによりファン１
１によって送風される空気の風量が定められる。

【０１０４】従って、ステップ３１５では、図９及び図
１０の外気線図Ｖ_Fにより外気の風量を求めている。

【０１０５】一方、ステップ３０５で外気取入でないと
判定された場合は、ステップ３０６で内気取入か否かを
判定する。

【０１０６】内気取入ならばステップ３１０で内気のエ
ンタルピｉ_Rを（１３）式により演算する

【数１２】ｉ_R＝Ｃ_pa・Ｔ_r＋（Ｃ_wv・Ｔ_r＋Ｌ）Ｘ_r …（１３）Ｔ_rは車室内温度センサ４４が検出した車室内温度、Ｘ
_rは内気の絶対温度であり、ここでは相対湿度を一定と
おいてその時の絶対湿度を用いる。

【０１０７】この場合には、ステップ３１１でエバポレ
ータ入口空気のエンタルピｉ_sとして代入されるのは上
記ｉ_Rである。

【０１０８】その後、ステップ３１２で、上述したステ
ップ３１５と同様に、図９及び図１０の内気線図Ｖ_Rに
より内気の風量を求める。

【０１０９】更に、ステップ３０６で内気取入でないと
判定された場合は、ステップ３０７で内外気混合エンタ
ルピｉ_F&Rを（１４）式により演算する。

【０１１０】

【数１３】ｉ_F&R＝ｉ_R×ｒ_m／１００＋ｉ_F×（１００−ｒ_m）／１００…（１４）ここでｒ_mは内気の混合率（％）である。

【０１１１】この場合には、ステップ３０８でエバポレ
ータ入口空気のエンタルピｉ_sとして代入されるのは上
記ｉ_F&Rである。

【０１１２】また、ステップ３０９では、図９及び図１
０の内外気混合線図Ｖ_F&Rにより内外気混合風量を求め
る。

【０１１３】以上３つの場合、すなわち空気取入口が外
気取入、内気取入、内外気混合の場合のいずれについて
もステップ３１６で冷媒吐出量Ｇの演算が行われる。

【０１１４】まず、エバポレータ出口空気（目標吹出温
度Ｔ_aoの空気）のエンタルピｉ_aoを（１５）式により求
める。

【０１１５】

【数１４】ｉ_ao＝Ｃ_pa・Ｔ_ao＋（Ｃ_wv・ｔ_ao＋Ｌ）Ｘ_ea …（１５）ここでＸ_eaはエバポレータ３２通過後の空気の絶対湿度
であり、次のように求められる。

【０１１６】すなわち、ｔ_aoを露点とする絶対湿度をＸ
_Dとすると、これは、

【数１５】Ｘ_D＝Ｇ₁（Ｔ_ao） …（１６）により一義的に定められる。尚、Ｇ₁（Ｔ_ao）はＴ_aoの
関数である。

【０１１７】空気取入口からの吸入空気の絶対湿度をＸ
_sとすると、

【数１６】Ｘ_s−Ｘ_D≧０ならばＸ_ea＝Ｘ_D Ｘ_s−Ｘ_D＜０ならばＸ_ea＝Ｘ_s このようにしてエバポレータ３２通過後の空気の絶対湿
度Ｘ_eaが求められる。ここで、Ｘ_sは取入空気が外気の
場合はＸ_s＝Ｘ_o、内気の場合はＸ_s＝Ｘ_r、内外気混
合の場合は、

【数１７】Ｘ_F&R＝Ｘ_r×ｒ_m／１００＋Ｘ_o（１００
−ｒ_m）／１００で求められる。

【０１１８】上述のステップ３０９、ステップ３１２及
びステップ３１５で求めたそれぞれの風量をＶとする
と、エバポレータ入口空気のエンタルピは上記ｉ_sなの
で、空気側の必要冷房能力は、

【数１８】（ｉ_s−ｉ_ao）×γＶ …（１７）となる。

【０１１９】ここでｉ_sは、取入空気が外気、内気、内
外気混合に応じて（１２）〜（１４）式のｉ_F、ｉ_R、
ｉ_F&Rとなる（ステップ３０８、ステップ３１１、ステ
ップ３１４）。

【０１２０】γは空気の比重量である。風量Ｖは、先に
述べたようにファン１１によって送風される風量であ
り、図１０より外気の場合にはＶ_F、内気の場合にはＶ
_R、内外気混合ならＶ_F&Rとなる（ステップ３０９、ス
テップ３１２、ステップ３１５）。

【０１２１】一方、このように求められる空気側の必要
冷房能力に対して、冷媒側の冷房能力は冷媒吐出量（冷
媒流量）Ｇにより次式で求められる。

【０１２２】

【数１９】Ｇ（ｉ₁−ｉ₄）ここで、ｉ₁、ｉ₄は前述の（１１）、（８）式で求め
られる。

【０１２３】そして、この冷媒側の冷房能力は空気側の
必要冷房能力に等しい。

【０１２４】従って、

【数２０】Ｇ（ｉ₁−ｉ₄）＝（ｉ_s−ｉ_ao）×γＶとなり、冷媒吐出量Ｇが次のように決定できる。

【０１２５】

【数２１】Ｇ＝（ｉ_s−ｉ_ao）×γＶ／（ｉ₁−ｉ₄） …（１８）以上でステップ３１６が終了する。

【０１２６】次に、ステップ３１７で、実際のコンプレ
ッサの冷媒吐出量が、式（１８）により求められる冷媒
吐出量Ｇとなるようコンプレッサ３４の容積Ｖ_ccが決め
られる。この容積Ｖ_ccは次の式で求められる。

【０１２７】

【数２２】Ｖ_cc＝ｖ・Ｇ／（η_v・ｎ_c） …（１９）ここでη_vはコンプレッサ３４の体積効率であり、予め
求めておけばよい。

【０１２８】ｎ_cは回転センサ５３（図１）により検出
されるコンプレッサ３４の回転数である。エンジンの回
転センサによりエンジン回転数から換算して求めてもよ
い。

【０１２９】ｖはコンプレッサ入口における冷媒ガスの
比体積であり、次のように求められる。

【０１３０】

【数２３】ｖ＝Ｒ・Ｔ_s／Ｐ_eset …（２０）Ｒは冷媒のガス定数、Ｔ_sはコンプレッサ入口（エバポ
レータ出口）の冷媒の絶対温度で、（５）式のＰ_eset＝
Ｆ（ｔ_eset）より

【数２４】ｔ_eset＝Ｆ^-1（Ｐ_eset）Ｔ_s＝２７３＋ｔ_eset＋Δｔｅ …（２１）より求められる。Δｔｅは前述の一定値（１０℃）であ
り、Ｆ^-1（ｘ）はＦ（ｘ）の逆関数である。

【０１３１】実際の制御にあたっては制御が目標からは
ずれたときのフィードバック項と誤差項を（１９）式に
加味する。

【０１３２】

【数２５】Ｖ_cc＝ｖ・Ｇ／（η_v・ｎ_c）−Ｋ（Ｐ_eset−Ｐ_e）＋Ｃ …（２２）ここでＰ_eはエバポレータ圧センサ５２（図１）が検出
したエバポレータ冷媒圧、Ｃは誤差項、Ｋは定数であ
る。

【０１３３】ここではコンデンサ圧センサ５１、エバポ
レータ圧センサ５２を用いたが、これに代え、コンデン
サ温度センサ、エバポレータ温度センサを設けてもよ
い。この場合、コンデンサ３３及びエバポレータ３２に
おいて圧力と蒸発（凝縮）温度は一義的に定まり、次式
のように相互に換算できるからである。

【０１３４】

【数２６】Ｐ_c＝Ｆ（ｔｃ），Ｐ_e＝Ｆ（ｔｅ）ｔｃ＝Ｆ^-1（Ｐ_c），ｔｅ＝Ｆ^-1（Ｐ_e）ステップ３１８において、制御装置４０は、コンプレッ
サ３４の容積が（２２）式により求められた容積となる
ようにコンプレッサ３４の可変容量機構へ制御信号を出
力しコンプレッサ容量を制御する。

【０１３５】最後に、ステップ３１９のＲＥＴＵＲＮで
ステップ３００に戻り以後上記動作が繰り返される。

【０１３６】尚、このほか、コンプレッサを可変容量コ
ンプレッサではなく、また動力にエンジンを用いず電動
モータでコンプレッサを回転させることで冷房能力を大
きくしたり、小さくしたり制御することができる。

【０１３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワイパーが作動していて、かつ日射量が所定量以下の場
合にはウィンドウガラスの曇りが発生しやすいので冷房
能力が大きくなるが、一方、ワイパーが非作動あるいは
ワイパーが作動していても、日射量が所定値以上ではウ
ィンドウガラスの曇りが発生しにくいため冷房能力を増
加させず、ワイパー非作動時と同じ制御をする。

【０１３８】これにより、高価な湿度センサを使用せ
ず、省動力とウィンドウガラスの曇り防止を両立でき、
コンプレッサのオンオフの切り換えの機会を少なくして
乗員の乗り心地の悪化を少なくできる車両用空調装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用空調装置の構成図である。

【図２】本発明の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の動作概念のフローチャートである。

【図４】第１実施例のフローチャートである。

【図５】第１実施例の一部を変更した時の説明図であ
る。

【図６】第２実施例のフローチャートである。

【図７】図６のコンプレッサ必要容量演算制御部分の詳
細なフローチャートである。

【図８】冷媒のＰ−ｉ線図である。

【図９】目標吹出温度Ｔ_aoと印加電圧の関係を示す図で
ある。

【図１０】印加電圧と風量の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０通風ダクト１１ファン１２電動機１３，１４内外気切り替えダンパ１５，１６アクチュエータ１７，１８切り替えダンパ２１，２２車室内空気取入口２３，２４外気取入口２５ベント吹出口２６ヒータ吹出口２７デフロスタ吹出口３０ヒータコア３１エアミックスダンパ３２エバポレータ３３コンデンサ３４コンプレッサ３５エキスパンションバルブ３６ファン速度制御装置３７エアミックスダンパアクチュエータ４０制御装置４１ワイパースイッチ４２日射センサ４３外気温センサ４４車室内温度センサ４５エバポレータ後空気温度センサ４６温度設定装置５１コンデンサ圧センサ（温度センサ）５２エバポレータ圧センサ（温度センサ）５３回転センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空調用空気を冷却する冷却用熱交換器の
冷房能力を制御するための冷房能力制御手段と、ワイパ
ーの作動を検出するワイパー作動検出手段と、日射量を
検出する日射量検出手段と、前記ワイパー作動検出手段
と日射量検出手段との検出結果に基づき前記冷房能力制
御手段が冷房能力を小さくして省動力制御を行うか、冷
房能力を大きくしてウィンドウガラスの曇り防止制御を
行うかを判断する判断手段とを有し、ワイパーが作動
し、かつ日射量が所定量以下の場合、前記冷房能力制御
手段が前記冷却用熱交換器の冷房能力を大きくしてウィ
ンドウガラス曇り防止制御を行い、それ以外の場合は冷
房能力を小さくして省動力制御を行うことを特徴とする
車両用空調装置。