JPS6164522A - 空気調和装置の雰囲気湿度検出法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、空気調和装置に係り、特に湿度検出手段の応
答性をよくするのに好適な空気調和装置の湿度検出法に
関する。

〔発明の背景〕

従来の装置は、特開５６−３１８１６のごとく、湿度セ
ンサの応遅れの点については配慮されていなかった為、
湿度センナの応答時間が遅く、雰囲気湿度を早期に検知
できない問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、湿度センサと単室の空気との接触を増
やすことにより、湿度センサの応答性をよくシ、雰囲気
湿度を早期に検知できる空気調和装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、湿度セ／すの応答性をよくするため、湿度セ
ンサと単室の空気との接触を増やすようにしたものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第１１図によシ説明
する。

第１図は本発明に係る第２図に示す実施例で採用してい
る自動温度制御の原理説明を示したものである。操作部
３で設定された目標設定温度［Ｔｇ］と、車室内温度〔
ＴＲ〕とを比較し、その温度差４Ｔ＝Ｔｓ−ＴｎをＰＩ
演算する。ＰＩ演算の結果をＸと置けば次式が成り立つ
。

（ｘ：］−に＋（ΔＴ：］＋ｋｚｆ［ΔＴ）ｄｔＰＩ演
算は自動制御の分野で一般に使われる手法であり上式に
見る如く、目標と制御対象の実状との差の比例分と時間
的蓄積分とを合計し、制御対象を目標状態へ移行させる
に必要な所量を計量する。熱交換部１は上記演算結果Ｘ
の値に比例した熱量Ｑを単室２内へ送る様に熱交換器１
９０を駆動する。車室内空気（熱負荷４９０）は上記熱
量Ｑの他外乱熱ＱＤを受ける。外乱熱Ｑｎには、車室外
からの侵入熱、日射による輻射熱、エンジン室からの伝
達熱、乗員の発熱等である。車室内空気は、Ｑ十ＱＤの
熱量を受け、−次遅れで［Ｔｉ］が変化する。この〔Ｔ
Ｒ〕は制御部２へ負帰還される。こうした負帰還制御系
は、各要素の係数が適当であれば［ＩＴＲ）は安定に［
Ｔｓ：］に収束することが数学的に証明されるので自動
温度制御が達成される。

第２図は、本発明の一実施例である。

熱交換部１には車室外からの空気を吸入する外気吸込口
１０２、車室内空気を吸入する内気吸込口１０１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、との負圧アクチェー
タ１１２の各々の負圧作動室は電磁弁１１４，１１５を
介して図示していない負圧ポンプ９０などの負圧源に接
続されており、吸込口ドア１１１は、電磁弁１１４，１
１５両者共に通電されないときには、リターンスプリン
グ１１３の力により外気吸入口１０２を閉じ、内気吸込
の状態となり、電磁弁１１４，１１５両者共に通電され
ると負圧アクチェータ１１２０両負圧作動室に供給され
る負圧力により内気吸込口１０１を閉以外気吸込みの状
態となる。又、電磁弁１１４を通電し、電磁弁１１５を
通電しないときには、負圧アクチェータ１１２の一方の
負圧作動室のみに負圧力が作用するため吸入口ドア１１
１は前記状態の中間位置に停止し内気吸込口１０１、外
気吸込口１０２共に開かれ内外気吸込の状態となる。

熱交換部ユニットケース１００には前記吸込口から空気
を吸込み後述の熱交換部に送るブロワ−１２１が設けら
れている。このブロワ−１２１による風量は、制御部２
によシ制御されるドライバー１２３によシモータ１２２
に供給される印加電圧を制御することにより制御される
。ブロワ−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、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ニヨリ電磁クラ
ッチ１３２ａを介して駆動され、その駆動、非駆動は制
御部ぞの制御信号によシ制御されるコンプレッサリレー
１３２ｂによシ前記電磁クラッチ１３２ａの励磁あるい
は非励磁することにより行なわれる。

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９、このヒータコア１４１には自
動車のエンジン冷却水（温水）が循環しヒータコア１４
１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
だめの温調ドア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９０
に接続された負圧アクチェータ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、負圧アクチェータ１４３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１４４に
より温調ドア１４２は第２図にて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ェータ
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１
４２はリターンスプリング１４４に抗し前記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。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ＶＴの形で制御部２の１４８に入力
し、θの増加につれてＶＴが上昇する。上記の構成にて
温調ドア１４２は帰還制御されヒータコア１４１を通過
する空気量はブロワ−１２１により送られるブロワ−風
量ＡのＯ（θが最大）から１０（１（θがＯ）まで制御
される。又、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
て車空内に吹出される。

蒸発器１３１とヒータコア１４１又はバイパス１０３を
通過した空気は車室内への上吹出口１０４、下吹出口１
０５又はフロントガラスへの吹田口１０６から車空内へ
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υ、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
ェータ１５２により３位置に制御される。負圧アクチェ
ータ１５２の２個の負圧作動室は各々電磁弁１５４゜１
５５を介して前記負圧源９０に接続されており、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ＩＱ４が閉じられ
た上記空気は下吹出口１０５から吹出される。又、電磁
弁１５４，１５５両者に通電されているときには負圧つ
′クチエータ１５２の両負圧作動室に負圧源９０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１５
４が通電され、電磁弁１５５に通電されない場合には負
圧アクチュエータ１５２の一方の負圧作ｋｈ室のみが負
圧源９０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次出口から吹出される、い
わゆるパイレベルの状態となる。前面防風ガラスへの空
気吹出口１０６はドア１５６により開閉される。ドア１
５６が閉状態でも通常少量の吐出空気が有る様構成され
るのが普通である。

ドア１５６は電磁弁１５９を介して前記負圧源に接続さ
れた負圧アクチェータ１５７とリターンスプリング１５
８により作動される。電磁弁１５９が通電したときには
負圧アクチェータ１５７に負圧力が作用しデフドア１５
６はリターンスプリング１５８に抗して開き、電磁弁１
５９が通電しないときにはドア１５６はリターンスプリ
ング１５８によυ閉じられる。

加湿機１９０は、電源のオンオフで制御され、そのオン
オフは、制御部２の制御信号によ多制御される加湿機リ
レー１９１で行なう。

蒸発器１３１の直ぐ下流にサーミスタによる、蒸発器１
３１通過直後の空気温度、すなわち吐気温度Ｔｃを検出
する吐気温度センサー６０が設けられ、吐気温度Ｔｃを
電圧ＶｃＯ形で制御部２の１６１に入力している。車室
の適当な位置に単室温度センサー７０が取付けられ、車
室温度Ｔｓ＋を電圧Ｖｍの形で制御部２の１７１に入力
している。

−・さらに、車室の適当な位置に車室湿度センサ七−ク
五−ル１８０が取付けられ、車室湿度ＲＨを電圧ｖＨの
形で制御部２の１８１に入力している。

湿度センサモジュール１８０の取付場合の一例として、
第３図に示すごとく、前記車室温度セ／す１７０の近傍
があり、該単室温度センサ１７０ともどもアスピレータ
１８２で吸込んだ車内空気に触れるようにする。湿度セ
ンサモジュール１８０は、第４図に示すごとく、湿度セ
ンサ１８３、該湿度センサ１８３に交流を印加するだめ
の発振回路１８４、さらに対数変換回路１８５からなる
。

湿度センサ１８３の電気的抵抗は、第５図に示すごとく
、相対湿度の上昇とともに指数関数的に低下する。湿度
センサ１８３の抵抗値が小さい高湿側の検出精度を確保
するため、対数変換回路１８５が必要である。湿度セン
サモジュール１８０の出力電圧は、第６図に示すごとく
、相対湿度にほぼ比例するリニアな特性になる。但し、
湿度センサ１８３の電気的抵抗に温度依存性があるため
、■■も温度依存性を有する。

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ェース回路
２３とから構成されている。このインターフェース回路
２３は前記熱交換部１の電磁弁１１４，１１５，１４５
，１４６゜１５４．１５５，１５９．コンプレッサーリ
レー１３２ｂ、加湿機リレー１９１を制御するスイッチ
素子としてのトランジスター２３１〜２３９、モータ１
２２に電力を供給するドライバー１２３にアナログ電圧
を供給するだめのＤ／Ａ変換器２４０より構成される。

操作部３には本装置を起動、停止するための図示してな
いエアコンスイッチ、車室内を希望温度に設定する温度
設定器３１、吹出口１０６からフロントガラスに空気を
吹出す操作をするだめのスイッチ３３などから構成さ、
れる。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Ｔｓ　）は電圧ｖ８として制御部２に入
力され、スイツチ３３の操作信号Ｖ　Ｄ　Ｉ　Ｐも′電
圧の形で制御部２へ入力される。

以上の構成よりなる本実施例による自動空調装置の動作
について説明する。

第７ａ図、第７ｂ図、第７Ｃ図は、制御部糸のマイコン
プログラムの作動フローチャートである。

同図中の数字はフローの順序を示すステップ番号である
。図示の通シ、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と、２０４〜２１７を無限回
繰り返すメインル−チンの一周期（実施例では約０．５
秒）に比して数１０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
−チンとからなる。

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の出力端子はス
テップ２０１により定められた初期状態に設定され、ス
テップ２０２によりマイクロコンピュータ２２内の図示
していないランダムアクセスメモリ（ｌ（ＡＭ）に初期
値が書込まれる。

次に、ステップ２０３において温調ドア１４２の位置（
θ＝０）に対応するポテンショメータ１４７の電圧ＶＴ
がＡ／Ｄ変換器２１によりディジタル量［ｖＴ　）に変
換され、ドア基準位置の初期値として読込まれる。なお
、このドア基準位置信号は、後述する割込みルーチンの
ステップ２２４により監視、更新される。

次にメインルーチンについて説明する。

操作部３により設定された目標設定温度Ｔｓに対応した
電圧ｖ８、車室温度Ｔｍに対応した電圧Ｖｌ、前記吐気
温度Ｔｃに対応した電圧Ｖｃは、ステップ２０４におい
てＡ／Ｄ変換器２１により各々ディジタル値［Ｖ＋＋　
）、　［Ｖ−）、　［Ｖｃ　’ＩＩに変換されマイクロ
コンピュータ２２に入力される。車室湿度ＲＨに対応し
た電圧ＶＨはステップ２０６で、温調ドア１４２の位置
に対応した電圧ＶＷの読込みはタイマ割込みのステップ
２２２で行なわレル。（Ｖｉ＋　］、　（Ｖｃ　）はス
テップ２０５においてマイクロコンピュータ２２の図示
してないリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）に記憶された
電圧→温度変換マツプにより車室温度、吐気温度相当の
ディジタル値［ＴＲ：）、　　［Ｔｃ　）に変換される
。

単室湿度ＲＨは、ステップ２０６で求められ、その詳細
フローを第７ｂ図に示す。湿度をステップ的に変化させ
たときの湿度センサ１８３の応答は、第８図に示すごと
く、吸湿と脱湿、温度条件によって異なる。さらに、経
時変化の少ない湿度センサの場合、その応答時間は数１
０分と大変長い。そこで、湿度センサ１８３の応答時定
数と、単位時間当た如の湿度センサ１８３の検出湿度Ｒ
Ｈ’の変化量ＲＨ’　−ＲＨｏ’（ＲＨｏ’は前回の検
出湿度）から、次式にて、実際の車室湿度ＲＨを推定す
る。

ＲＨ＝ＲＨ’　＋ａ　（ＲＨ’−ＲＨｏ’　）応答時定
数αは、車室温度Ｔｎによシ変化し、その−次間数で近
似でき、次式で求められる。

α＝Ａ　（ＴＲ＋Ｂ　） ここで、Ａ、Ｂは定数で、特にＡは湿度セ／す１８３の
吸湿と脱湿、除湿機として働くコンプレツサ１３２と加
湿ｍ１９０のオンオフにより決まる。

前述のごとく単位時間当たりの湿度センサ１８３の検出
湿度ＲＨ’の変化量を求めるため、湿度センサモジュー
ル１８０の出力電圧ＶＨの入力・処理は、一定時間間隔
で行なう。後述するタイマ割込みのステップ２２６にょ
シ指定される所定時間経過したかステップ３００で判断
し、該所定時間経過時のみ、以下の処理を実行する。検
出湿度に対応した電圧Ｖ■は、ステップ３０１において
Ａ／Ｄ変換器２１によりディジタル値（ＶＨ：ｌに変換
され、マイクロコンピュータ２２に入カサレる。〔ＶＨ
〕は、ステップ３０２において、第６図の特性に基づき
作成され、マイクロコンピュータ２２のＲＯＭに記憶さ
れた電圧及車室温度Ｔａ→相対湿度変換マツプにょシ、
検出湿度相当のディジタル値［ＲＨ’：］に変換される
。前記応答時定数αの係数Ａを決めるべく、ステップ３
０３でコンプレッサ１３２のオンオフを判断し、オンし
て除湿しているときは、湿度センサ１８３の吸脱湿をス
テップ３０４で判断し、吸湿時はステップ３０５でＡを
定数α＋ｃａｍｐとし、脱湿時はステップ３０６でＡを
定数α−ｃ　ａｍｐとする。加湿機１９０のオンオフを
ステップ３０７で判断し、加湿しているときは、湿度セ
ンサ１８３の吸脱湿をステラ７’３０８で判断し、吸湿
時はステップ３０９でＡを定数α十ａｄｄとし、脱湿時
はステップ３１０でＡを定数α−ａｄｄとする。除湿、
加湿ともに行なっていない場合、湿度センサ１８３の吸
脱湿をステップ３１１で判断し、吸湿時はステップ３１
２でＡを定数α＋ｏｆｆとし、脱湿時はステップ３１３
で人を定数α−ｏｆｆとする。各条件間の定数人の関係
は、 α−４−ｃａｍｐ　）　α−１−ｏｆｆ、＞α−１−ａ
ｄｄａ　−ｃｏｍｐ　（ａ　−ｏ　ｆ　ｆ＜ａ　−ａｄ
ｄとなる。以上の結果より、ステップ３１４にて応答時
定数αが定まシ、ステップ３１５にて実際の〔ＲＨｏ′
〕として、処理を終了する。

〔Ｖｌｌ〕はステップ２０７において１次の変換式によ
シ目標設定温度のディジタル値〔Ｔ１〕に変換される。

ステップ２０８において、上記目標設定温度ＣＴｓ、）
と車室温度〔ＴＲ〕との偏差［ΔＴ］＝（Ｔｓ＋　）　
　［Ｔｍ　］が求められる。

次にステップ２１０において、ＥＸＥ＝ｋ［ΔＴ〕＋４
〔ΔＴ）ｄｔのＰＩ演算が行われる。まず、上式の積分
項は、割込みルーチンのステップ２２５におけるタイマ
ー処理によシ指定された所定時間毎に前記温度偏差〔Δ
Ｔ〕を加算し、さらにこの積分項にｋ〔ΔＴ〕を加える
ことにより制御信号（Ｘ）が求められる（ステップ２０
９）。なお、上式のに、τは制御系によシ決められる定
数である。

こうして求められた制御信号〔Ｘ〕は、車室温度ＴＩＬ
を目標設定温度Ｔ―に制御する過程で、車室熱負荷が必
要とする熱量に見合う量であり、本実施例ではｋ〉０．
τ〉０に選んであるので、（Ｘ）＞０では〔Ｘ〕値が大
きい程大きな加熱力を必要とし、〔Ｘ〕〈ｏでは〔−Ｘ
〕が大きい程大きな冷房力を車室熱負荷が必要としてい
ることを意味する。

以下、この制御信号〔Ｘ〕の値に基き、空気調和装置の
熱交換部１を、第９ａ図あるいは第９ｂ図の作動特性に
より制御する。第９図は車室熱負荷に関係なくコンプレ
ッサ１３２を作動させて除湿する場合、第９ｂ図は単室
熱負荷に応じてエバポレータ１３１直後の目標吐気温度
Ｔｃ（１を定め、コンプレッサ１３２を作動させる省エ
ネルギ制御の場合である。熱交換部１をいずれの作動特
性で制御するかは、ステップ２０６で求めた相対湿度Ｒ
Ｈによシ、第１０図の特性にて判断する。つまり、高湿
時は第９ａ図の特性で制御することで除湿し、低湿時は
第９ｂ図の特性で制御することで省エネルギを計る。第
１０図のＨ，は本実施例では６０ＦＲＨであシ、αは車
室温度（’ｒＲ）によシ第１１図の特性で決める安全１
である。湿度センサモジュール１８０の応答は、第８図
に示すごとく低温になる程遅くなシ、ステップ２０６で
雰囲気湿度ＲＨを推定するときの誤差が大きくなる。

１ｏｔ そのため、第１１図のごとく、低温になる程大きくなる
安全量αにて第１０図の動作点を低湿側にずらし、窓の
曇シを防止する。

ステップ２１１，２１２，２１３ではステップ２１０で
決めた〔Ｘ〕及び熱交換部１の作動特性により、温調ド
ア１４２の目標電圧ＶＴ（＋、吸込ロドア１１１の位置
、モードドア１５１及びデブドア１５６の位置をそれぞ
れ決める。ステップ２１４では吐気温度センサー１６０
で検出した吐気温度〔Ｔｅ３が熱交換部１・の前記作動
特性の目標吐気温度［Ｔｃｏ’）以下であればコンプレ
ッサリレー１３６ｂをオフし、該［Ｔｃｏ　］以上であ
ればコンプレッサリレー１３２ｂをオンする。ステップ
２１５では第１０図の加湿機制御特性により加温機リレ
ー１９１のオンオフを決める。Ｈ２は本実施例では４０
チＲＨであり、αは前記第１１図で決まる安全量である
。ステップ２１６では、熱交換部ｌの前記作動特性によ
シ、モータ１２２のドライバ１２３に出力するアナログ
電圧を決める。

ステップ２１７では　ステップ２１１〜２１６で決めた
パターンにインタフェース回路２３を介してアクチェー
タを制御する。

第７Ｃ図にタイマ割込みフロー図を示す。ステップ２２
０では、次のタイマ割込みが受付けられるようにマイク
ロコンピュータ２２のレジスタを制御する１、ステップ
２２１では、本割込みが発生した時点の前記メインプロ
グラム実行中のマイクロコンピュータ２２の各レジスタ
の内容を前記ＲＡＭに退避する１、ステップ２２２では
、温調ドア１４２の位置に対応したポテンショメータ１
４７の電圧ＶＴをＡ／Ｄ変換器２１によりディジタル値
（Ｖ丁）に変換してマイクロコンピュータ２２に入力す
る。ステップ２２３では、前述のステップ２１１で決め
た目標電圧ＶＴＯと該Ｖ！を比較し、電磁弁１４５，１
４６にて温調ドア１４２の位置制御を行なう。ステップ
２２４では、特願昭５５−１５９５２３のごとく、温調
ドア１４２の基準位置を決めるべく、現在記憶されてい
る最大暖房位置、最大冷房位置とステップ２２２で検出
［７た現在位置を比較し、該最大冷暖房位置の更新処理
を行なう。ステップ２２５では、前述のステップ２０９
で用いる所定時間を指定するだめの割込計数を行なう。

ステップ２２６では、前述のステップ２０６で用いる所
定時間を指定するだめの割込計数を行なう。本割込みは
前述のごとく一定時間間隔で発生するため、割込み回数
を計数し、所定時間相当の割込回数になったことで、所
定時間の指定が行なえる。本実施例におけるステップ２
２５０所定時間は数秒、ステップ２２６の所定時間は数
分である。

ステップ２２７では、ステップ２２１でＲＡＭに退避し
たレジスタの内容をレジスタに戻し、本割込み発生時点
の次のメインフロー処理に戻る。

本発明の一実施例によれば湿度センサの応答性をよくシ
、雰囲気湿度を早期に検知でき、常に快適な車室空間を
提供できる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、湿度センサと車室の空気との接触を増
やすことができるので、湿度センサの応答性をよくシ、
雰囲気温度を早期に検知できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の自動温度制御の原理のブロ
ック図、第２図は第１図の熱交換部、制御部、操作部の
構成及び回路図、第３図は本発明の温度及び湿度センサ
モジュールの取付例を示す図、第４図は第２図、第３図
の湿度センサモジュールの構成図、第５図は第４図の湿
度センサの電気的抵抗特性図、第６図は第２図の湿度セ
ンサモジュールの出力電圧特性図、第７ａ図〜第７Ｃ図
は第２図のマイクロコンピュータの処理フロー図、第８
図は第２図の湿度センサモジュールの応１ｉ−生図、第
９ａ図〜第９ｂ図は第２図の熱交換部制御特性図、第１
０図は第２図の熱交換部及び加湿機の制御特性図、第１
１図は第１０図の相対湿度の安全量αの特性である。 １・・・熱交換部、２・・・制御部、３・・・操作部、
２２・・・マイクロコンピュータ、１３１・・・′工）
＃！Ｖ−タ、１８０・・・湿度センサモジュール、１８
２・・・アスピレータ、１８３・・・湿度センサ、１９
０・・・加湿機。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　湿度検出手段を有し、除湿手段あるいは加湿手段
   の一方あるいは両方を有する空気調和装置において、車
   室の空気を吸込む空気吸込み装置により、前記湿度検出
   手段と車空の空気との接触を増やすように成したことを
   特徴とする空気調和装置の雰囲気湿度検出法。
2. ２．　特許請求の範囲第１項において、前記空気吸込み
   装置を、車室内温度検出手段に使用しているものと共用
   することを特徴とする空気調和装置の雰囲気湿度検出法
   。