JPS6233969B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な運転制御を行なう自動車用空調
装置に関する。

従来、自動車用空調装置の一形式として通風ダ
クト中に電動送風機と冷却用、加熱用の各熱交換
器とを配設したものが知られている。この装置は
スイツチによつて運転と停止とを選択指令するよ
うになつており、運転状態においては電動送風機
に電源が供給されて通風ダクト中に強制送風を生
じせしめるとともに、必要に応じて冷却用、加熱
用熱交換器を作動させ、通風ダクトから車室へ放
出される空気の温度を調節する。また停止状態に
おいては電動送風機が停止し、熱交換器の熱交換
作用も停止され、装置の空調機能は全面的に停止
する。

従つて、従来装置においては電動送風機の停止
中は全く温度調節ができない。そのため、快適な
空調状態を得るためにはいつも空調装置を作動さ
せておかねばならず、電動送風機の電源消費さら
には冷却器を駆動するための自動車原動機の負荷
の点で、省動力の観点から大きな損失となつてい
る。

本発明は上記の問題点に鑑み、電動送風機と少
なくとも自動車原動機を駆動源とする冷却器との
作動を含む空調制御とは別に、これら電動送風機
と冷却器とを停止した状態においても少ない動力
によつて可能な範囲で空調制御を行なうことがで
きるようにした自動車用空調装置を提供すること
を目的とするものである。

本発明はこの目的達成のため、電動送風機と冷
却器とが停止した状態においても加熱器を作動せ
しめ、通風ダクト中に前記電動送風機によらない
で外気吸込口から導入されて車室内に放出される
空気の熱量をこの加熱器にて調節する手段を設け
ることを特徴とする。ここにおいて、加熱器は自
動車原動機が放熱する熱を利用することができ、
また自動車走行中において走行動圧によつて通風
ダクト中に生じる通風を利用することができ、消
費動力がきわめて小さい。

なお、好適な実施態様においては、車室内の温
度をより安定に維持するため、車室内温度を検出
してその値に応じて加熱器の熱交換量を自動調節
する電気制御回路を設けるが望ましい。また走行
動圧によつて通風ダクト中に生じる通風の量を調
節することが望ましい。

また、通常の空調状態および装置の完全停止状
態と区別するため１つないし複数組のスイツチを
用いるとよい。例えば自動車原動機のイグニツシ
ヨンスイツチの開放時に装置を完全停止させ、空
調起動スイツチ（ブロワモータの作動指令スイツ
チ）の投入時に装置を通常作動させ、このスイツ
チが投入されてないときに加熱器のみ作動させる
ように構成してもよい。

以下本発明を添付図面に示す実施例について説
明する。この実施例は一般的に知られている冷風
温風混合方式の自動車用空調装置に本発明を適用
したもので、全体システムを示す第１図におい
て、通風ダクト１の上流側には外気導入のための
外気吸込口１ａと内気循環のための内気吸込口１
ｂとが形成してあり、両吸込口は内外気ダンパ２
によつて開閉される。通風ダクト１内には下流側
に向つて、電動送風機（ブロワモータ）３、冷房
サイクルCCの一部をなす冷却器（エバポレー
タ）４、エンジンEGの冷却水サイクルHCの一部
をなす加熱器（ヒータコア）５、およびこのヒー
タコア５を通る空気とそのバイパス通路６を通る
空気との比を調節する温度調節ダンパ（Ａ／Ｍダ
ンパ）７が配置されている。通風ダクト１の最下
流部には、ダクト内で温度調節された空気を車室
内の上部、下部に吹出すための上、下吹出口イ
ｃ，１ｄが形成してあり、両吹出口は吹出口ダン
パ８によつて開閉される。

車室後部に設けられた比較的大口径の換気口４
０には開度調節ダンパ４１が配置され、車室内か
ら車室外へ放出される空気量を調節する。

制御装置１０は温度制御および各種の運転モー
ド制御を行なうために、各種の情報信号を受けて
予め設定された制御プログラムに基いて処理を実
行し、前記符号１〜８，４０，４１の機能要素の
作動を電気的に指令するものである。

そして、制御装置１０に各種の情報信号を入力
する手段として、車室内の温度に応じたアナログ
電圧信号Tr′を生じる感熱抵抗を含む内気温セン
サ２１、車室外の温度に応じたアナログ電圧信号
Ta′を生じる感熱抵抗を含む外気温センサ２２、
設定温度（設定位置）に応じたアナログ電圧信号
Ts′を生じるポテンシヨメータを含む温度設定器
２３、温度調節ダンパ７の開度に応じたアナログ
電圧信号Ar′を生じるポテンシヨメータを含む開
度センサ２４、開度調節ダンパ４１の開度に応じ
たアナログ電圧信号Aw′を生じるポテンシヨメー
タを含む開度センサ２５、車両速度計の指針角度
に応じたアナログ電圧信号Vs′を生じるポテンシ
ヨメータを含む車速センサ２６、およびヒータコ
ア５に流入する冷却水の温度に応じたアナログ電
圧信号Tw′を生じる感熱抵抗を含む水温センサ２
７が設けてある。また、運転、停止、内外気ダン
パ２の切替、吹出口ダンパ８の切替等の指令スイ
ツチを有し各スイツチ毎のオンオフ信号を生じる
スイツチパネル１１が設けてある。

また、制御装置１０からの電気的指令によつて
機能要素を作動させる手段として、エンジンEG
から冷房サイクルCCへの駆動力を断続する電磁
クラツチ３１、暖房サイクルHCにおけるヒータ
コア５への冷却水循環路を開閉する電磁弁３２、
および内外気ダンパ２、温度調節ダンパ７、吹出
口ダンパ８、開度調節ダンパ４１の開閉駆動力を
エンジン負圧によつて与える電磁弁制御の負圧作
動器３３，３４，３５，３６が設けてある。表示
パネル１２は制御装置１０の出力信号によつて空
気調和装置および制御装置の動作状態を表示する
ものである。

なお、制御装置１０は自動車のキースイツチ１
３のイグニツシヨン位置の投入時に車載バツテリ
１４から電源供給を受け動作可能状態となる。

第２図に示すように制御装置１０ａは、予め設
定された制御プログラムに基いてデジタル情報処
理を行なうデジタルコンピユータ（マイクロコン
ピユータ）１０ａ、信号入力手段２１〜２７から
のアナログ電圧信号を選択的にアナログ―デジタ
ル変換してコンピユータ１０ａに入力するアナロ
グ入力用インターフエース１０ｂ、スイツチパネ
ル１１からの各スイツチのオンオフ信号を整形し
てコンピユータ１０ａに入力するデジタル入力用
インターフエース１０ｃ、コンピユータ１０ａか
ら出力される機能要素３，３１〜３６の作動指令
信号を増幅する増幅回路１０ｄ、情報処理用クロ
ツク発生回路１０ｅ、および定電圧回路、イグニ
ツシヨンスイツチ１３の投入直後にコンピユータ
１０ａの作動を開始させるイニシヤライズ回路
（いずれも図示せず）から構成してある。

第３図はコンピユータ１０ａの制御プログラム
の流れを示すもので、以下この第３図に従つて装
置の作動を説明する。

まずマイクロコンピユータの演算処理について
説明する。今この装置を備えた自動車において、
イグニツシヨンスイツチ１３の閉成により安定化
電源回路を通してマイクロコンピユータ１０ａに
安定化電源が供給されコンピユータ１０ａが作動
状態になり、数ミリ秒程度の同期にて数ミリ程度
のエアコン制御プログラムの演算処理を実行す
る。すなわちマイクロコンピユータ１０ａは初期
設定後第３図の信号入力ステツプ１０１よりその
演算処理を開始する。この信号入力ステツプ101
では、内気温センサ２１、外気温センサ２２、温
度設定器２３、ダンパ７の開度センサ２４、換気
口４０の開度センサ２５、車速センサ２６、およ
び水温センサ２７からのアナログ電圧信号をＡ／
Ｄ変換器１０ｂを介して順次デイジタル信号に変
換し、RAM内に記憶する。

次にステツプ102ではスイツチパネル１１の各
スイツチのうち送風用ブロワモータ３の作動を指
令するスイツチの操作状態が判定され、AC＝０
即ちブロワモータの作動指令がない場合には次の
ステツプ103へ進むが、AC＝１即ちブロワモータ
の作動指令がある場合には空調装置を通常作動さ
せるための処理を行なう。なお、この通常処理で
はステツプ101で入力したデータをもとにブロワ
モータ３の回転速度、熱交換器４，５の作動、ダ
ンパ２，７，８の開閉および開度を決定し設定器
２３で設定された温度が得られるよう制御を行な
う。

ブロワモータの作動指令がない場合、ステツプ
103において、スイツチパネル１１における吸込
口のモードスイツチ状態を判定し、DI＝１即ち
内気吸込が指令されていない時は次のステツプ
104に進み、DI＝０内気吸込モードの時はステツ
プ101へリターンする。

ステツプ104では増幅器１０ｄを介して負圧作
動器３３の付勢信号を出力し、内外気ダンパ２を
駆動させて外気吸込口１ａを開かせる。次いでス
テツプ１０５において増幅器１０ｄを介して電磁
弁３２の付勢信号が出力され、ヒータコア５をエ
ンジン冷却水が循環する。このとき、電磁クラツ
チ３１の消勢信号が出力され、以前にAC＝１で
あつて通常処理により冷房サイクルが作動してい
るときはこれを停止する。これにより熱交換器
４，５は加熱作用のみ可能となる。

次に通風ダクト１からの吹出風量W₂の決定の
ため、まずステツプ106で車室内温度Trと設定温
度Tsとの差ΔＴを算出し、ステツプ107において
ΔＴが大きい時は風量W₁も多くΔＴが小さい時
は風量W₁も少なくなるようにROM中にあらかじ
めマトリクス形式で設定した風量W₁のデータを
ΔＴをアドレスとして読出す。次に、ステツプ
108〜111では風量W₁が得られるように換気口開
度調節ダンパ４１の開度を決定するべく、まずス
テツプ108では換気口開度調節ダンパ４１を最大
開いた場合に走行動圧によつて通風ダクト１に生
じる風量W₂MAXを、車速Vsとの関係で予め設定
した中から読出し、この風量W₂MAXが前記風量
W₁より大の場合は、ステツプ110においてその時
の風量W₁、車速Vsに応じて開度Ｄを算術計算す
る。K₁は実験的に定めた定数である。前記風量
W₂MAXが必要風量W₁より小の場合は開度Ｄを全
開にする値DMAXをステツプ111において設定す
る。

次にステツプ112において、ステツプ110または
111で決定された開度Ｄが得られるように、実際
の開度AWとこの開度Ｄを比較して増幅器１０ｄ
を介して負圧作動器３６の作動を切換える。

次にステツプ113〜119において、設定温度Ts
を得るためのＡ／Ｍダンパ７の開度Arが決定さ
れる。まず、ステツプ113において、風量W₂のと
き設定温度Tsを得るために必要な吹出空気温度
Taoを次式によつて計算する。

Ks＝Ks′・ｆ（W₂） ……(1) Ka＝Ka′・ｆ（W₂） ……(2) Kr＝Kr′・ｆ（W₂） ……(3) Ｃ ＝ C′・ｆ（W₂） ……(4) Tao＝Ks・Ts―Ka・Ta―Kr・Tr＋Ｃ ……(5) この式は一般に車両熱負荷を求める場合に使用
され、Ks，Ka，Kr，Ｃは風量W₂、通風ダクト
１の通風抵抗等に関係する値で、(1)〜(4)式により
予め実験的に定めた定数Ks′，Ka′，Kr′，C′に風
量W₂の関数を掛けて定める。

次のステツプ114では、エンジン冷却水温Tw
とヒータの上流側空気温度である外気温Taより
吹出可能な最高吹出空気温度TaoMAXを求め、
ステツプ115でこのTaoMAXが必要吹出温度Tao
より低い場合には、ステツプ116において吹出温
度がその最高値となるようにＡ／Ｍダンパ７の開
度Aoを全開値AoMAXに設定する。ステツプ117
において、必要吹出温度Taoが外気温Taより低
い場合はステツプ118にすすんで吹出温度が外気
温TaとなるようにＡ／Ｍダンパ７の開度Aoを全
閉値AoMINと設定する。最高値TaoMAXと最低
値（Taに等しい）との中間の吹出温度が得られ
る場合には、ステツプ119において必要吹出温度
Taoと外気温Taとの差と、冷却水温Twと外気温
Taとの差との比としてＡ／Ｍダンパ７の開度Ao
を算出する。

次にステツプ120において、上記ステツプ116ま
たは118、119で求めたダンパ開度Aoが得られる
ように、実際の開度Arと比較して増幅器１０ｄ
を介して負圧作動器３４の作動を切換える。

このステツプ以降は吹出口ダンパ８の開閉制御
や、表示パネル１２の表示作動制御のための処理
を実行し、再びステツプ１０１に房る。

以上述べた処理はくり返し実行され、イグニツ
シヨンスイツチ１３（第１のスイツチ）が閉じ、
かつブロワモータの作動がスイツチパネル１１中
の該当スイツチ（第２スイツチ）にて指令されて
いない状態（第２の位置）では、コンピユータ１
０ａによりステツプ103以下の処理が実行され、
換気口４０の開度とＡ／Ｍダンパ７の開度とが車
室内温度Tr等のデータに基いて適当に調節さ
れ、吹出風量を適当な値に調節するとともできる
限り車室内温度Trを設定温度Tsに近ずけるよう
に制御される。なお、スイツチパネル１１により
吸込モードが内気式に指令されているときはこの
制御は行なわれず、他に定めた制御を行なう。

スイツチパネル１１によりブロワモータの作動
が指令される（第１の位置）と、コンピユータ１
０ａはステツプ102から通常処理を実行し、ブロ
ワモータ３を作動させるとともにその回転数を調
節し、必要に応じて熱交換器４，５を作動状態に
し、Ａ／Ｍダンパ７の開度を調節して温度制御を
行なう。また、内外気ダンパ２、吹出口ダンパ８
の開閉をプログラムに従つて制御する。これらの
通常処理は本発明の要旨ではないので詳細は省略
する。

イグニツシヨンスイツチ１３が開かれると、コ
ンピユータ１０ａの作動は停止し、空調装置とし
ての全て機能を失う（第３の位置）。

以上本発明の一実施例について説明したが本発
明は次に述べる変形例のごとく実施してもよい。

(1) 通風ダクトの上流例が外気吸込口とのみ連通
されている空気調和装置では、外気吸込口が指
令されているか否かを判定することなくステツ
プ105以下の処理を行なうことができる。

(2) 自動車の走行動圧によつて生じる吹出空気風
量は上記実施例のように車室後部換気口の開度
調節によつて調節するほか、例えば車窓の開度
とか内外気ダンパ２の開度を適当に選ぶ装置を
設けることによつても調し得る。

(3) 吹出空気風量をより正確に調節するため、通
風ダクト中に風量または風速センサを設け、そ
の検出信号により換気口開度等を調節するよう
にしてもよい。

(4) 上述のごとき吹出空気風量の調節は車室内温
度をより安定的に維持するために有効である
が、吹出空気風量が車速等によつて大幅に変化
しないように熱交換器等が配置されていれば必
ずしも必要でない。

例えば前記の実施例において加熱器の熱交換
作用は、換気口の開度とＡ／Ｍダンパの開度と
で調節されるが、これをＡ／Ｍダンパの開度の
み調節するようにしてもよい。またＡ／Ｍダン
パに代え、ヒータコア５に流入するエンジン冷
却水の量を連続的に変化させる電気制御弁等を
用いてもよい。

(5) 制御装置１０は制御プログラムに従つて作動
するデジタルコンピユータを主要部とする構成
のほか、機能の定められた回路群の組合せによ
り構成してもよい。第４図にその一例を示す。

図において、キースイツチ１３がイグニツシヨ
ン位置で閉じ、かつ第２のスイツチをなすブロワ
スイツチ１１ａと冷暖房スイツチ１１ｂとが閉成
すると、ブロワモータ３に通電がされ、電磁クラ
ツチ３１、電磁弁３２が付勢され熱交換器４，５
が作動状態になる。さらにダイオード５０を介し
ての電源供給により公知の温度制御回路５１が作
動し温度調節信号を出力する。この信号は増幅器
５２で増幅され負圧作動器３４ａによつてＡ／Ｍ
ダンパ７の開度を調節する。３ａは吹出空気風量
を調節するための可変抵抗である。また、２１ａ
は内気温センサ、２２ａは外気温センサで感熱抵
抗よりなる。２３ａは温度設定用可変抵抗、２４
ａはダンパ７の開度に応答するポテンシヨメータ
である。以上の構成要素により、スイツチ１３，
１１ａ，１１ｂの閉成時において装置は通常の温
度調節制御を行なう。またスイツチ１３，１１ａ
の閉成時は送風のみ行なわれる。

なお、５３は比較器、５４はスイツチングトラ
ンジスタ、５５は常閉リレーで、温度制御回路５
１の温度調節信号がＡ／Ｍダンパ７を全閉にする
値に達したときに電磁弁３２を消勢するようにし
てある。

１１ｃは外気吸込と連動する外気連動スイツチ
である。この例では内外気ダンパ２を手動操作す
る装置に本発明を適用したものであり、内外気ダ
ンパ２が外気吸込位置に操作されたときこのスイ
ツチ１１ｃが閉じるようになつている。そして、
キースイツチ１３のみが閉成した状態において、
ブロワスイツチ１１ａが開いていてもこの外気連
動スイツチ１１ｃが閉じれば、制御装置１０が可
能な限り温度調節を行なう。

５６は既知の周波数―電圧変換回路で、車速計
ケーブルの回転軸に取付けられその回転と同期し
て開閉するリードスイツチ２６ａの時間当りの断
続回数に比例した車速電圧を生じる。５７は比較
器で車速電圧が車両停止状態に相当するとき、前
記トランジスタ５４をオンせて常閉リレー５５を
付勢し電磁弁３２を閉じさせ、ヒータコア５の熱
交換作用を停止する。５８は比較器で車速電圧が
例れば70Km／ｈ以上のとき増幅器５９を介して
負圧作動器３３ａを作動せしめ、外気吸込制限ダ
ンパ２ａを駆動する。この外気吸込制限ダンパ２
ａは外気吸込口１ａの上流に設けられ、その通路
を30パーセント程度だけ閉じるように配置されて
いる。すなわち、車速が例えば70Km／ｈ以上の
ときは走行動圧によつて通風ダクト中に生じる自
然換気の風量が逆に増加し過ぎるのでこれを制限
するのである。

かくして、スイツチ１３，１１ｃが閉成してい
る状態においては、車両の走行動圧によつて通風
ダクトに生じる空気をヒータコア３４，Ａ／Ｍダ
ンパ７によつて適当に加温しつつ車室内温度を調
節する。車室内温度を下降させる必要のあるとき
は、温度制御回路５１の温度調節信号がＡ／Ｍダ
ンパ７を全閉にする値となるため、比較器５３の
信号によりトランジスタ５４がオンしてリレー５
５の接点を開放し電磁弁３２を消勢するので、ヒ
ータコア５の熱交換作用は停止される。

以上の動作はブロワスイツチ１１ａが閉じてい
る場合には、インバータ６０とANDゲート６
１，６２の作用によつて一部停止される。すなわ
ち、ブロワスイツチ１１ａが閉じると比較器５
７，５８の信号は後段に伝達されないため、車速
に関連して外気吸込制限ダンパ２ａやリレー５５
が駆動されることがない。

以上述べたように本発明においては、電動送風
機と冷却器とを停止した状態においても、車室内
温度の加温を中心とした空調制御を行なうことが
できるものであり、電動送風機の電源消費さらに
は自動車原動機の負荷軽減を図りつつ、全季節型
の空気調和を可能にするという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図は第１図に示す装置の電気制御系を示すブ
ロツク線図、第３図は第２図中デジタルコンピユ
ータ１０ａの制御プログラムを示す流れ図、第４
図は本発明の他の実施例を示す一部をブロツクで
表わした電気結線図である。 １……通風ダクト、１ａ……外気吸込口、２ａ
……外気吸込口の開度調節を行なう外気吸込制限
ダンパ、３……電動送風機（ブロワモータ）、４
……冷却器（エバポレータ）、５……加熱器（ヒ
ータコア）、７……温度調節用ダンパ、１０……
制御装置、１１，１１ａ，１１ｂ，１３……スイ
ツチ手段をなすスイツチパネル、ブロワスイツ
チ、冷暖房スイツチ、キースイツチ、２１，２１
ａ……車室内温度測定用内気温センサ、３１……
電磁クラツチ、３２……電磁弁、４０……換気
口、４１……換気口の開度調節ダンパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上流側を外気吸込口と連通可能にし下流側を
   車室内に開口した通風ダクト中に、電動送風機
   と、自動車原動機を駆動源とする冷却器と、自動
   車原動機を熱源としかつ熱交換量を調節可能にし
   た加熱器とを配設し、さらに少なくとも前記電動
   送風機による送風作用と前記冷却器による冷却作
   用とを指令して装置を作動させるためのスイツチ
   手段を具備した自動車用空調装置において、 前記スイツチ手段の非指令状態および前記外気
   吸込口からの外気導入状態において前記加熱器の
   加熱作用を可能ならしめ前記通風ダクト中に前記
   電動送風機によらないで前記外気吸込口から導入
   され車室内に放出される空気熱量を調節する制御
   手段を設けたことを特徴とする自動車用空調装
   置。 ２ 前記制御手段が、車室内温度の測定値に基い
   て前記加熱器の熱交換量を調節する帰還制御装置
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の自動車用空調装置。 ３ 前記制御手段が、前記外気吸込口から自動車
   の走行動圧によつて前記通風ダクトに導入される
   空気量を調節する前記外気吸込口の開度調節機構
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の自動車用空調装置。 ４ 前記制御手段が、前記外気吸込口から自動車
   の走行動圧によつて前記通風ダクトに導入される
   空気量を調節するため前記車室から換気口を介し
   て車室外に放出される空気量を調節する上記換気
   口の開度調節機構を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の自動車用空調装置。 ５ 前記スイツチ手段が、前記電動送風機の運転
   と前記冷却作用とを指令する第１の位置と、前記
   制御手段の作動を可能にする第２の位置と、前記
   電動送風機、冷却器、および制御手段の作動をす
   べて停止する第３の位置とを選択可能に構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の自動車用空調装置。 ６ 前記スイツチ手段が、第１、第２のスイツチ
   からなり、第１のスイツチにて前記第２の位置と
   第３の位置とを選択し、この第１のスイツチが第
   ２の位置にあるときに第２のスイツチにて前記第
   １の位置を選択可能になつていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項に記載の自動車用空調装
   置。