WO1998024648A1 - Conditionneur pour vehicule - Google Patents

Description

明 細 書 車両用空調装置 技術分野

本発明は、 暖房運転の開始時に冷風の吹き出 しを防止する所謂ゥ オームア ップ制御を行う車両用空調装置に関する。 背景技術

エンジ ン冷却水を熱源と して暖房運転を行う車両用空調装置では 、 ェン ジ ン始動直後で未だ冷却水温が低い時に暖房運転を開始する と、 十分に加熱されていない空気が乗員の足元へ吹き出されるため 、 乗員に不快感を与えてしま う。 そこで、 従来のオー トエアコ ンで は、 冷たい空気が乗員の足元へ吹き出されるのを防止するために、 エンジ ン冷却水の温度上昇に伴って吹出口を D E F— F O O T Z D E F→ F 〇 0 Tの順に切り替える所謂ウ ォームア ップ制御が行われ ている。 ところが、 このウ ォームア ップ制御では、 車室内全体が温 まる迄の間、 上半身、 特に手が冷たいという フ ィ 一 リ ング上好ま し く ない問題が生じている。

そこで、 この問題を解決する手段と して、 ウォームア ッ プ制御の 途中で水温が所定温度 （例えば 4 5 °C ) 以上に達した後は、 吹出口 モー ドをバイ レベルモー ド （ F A C E Z F 0 0 Tモー ド） に切り替 える技術が提案されている。

例えば、 実開平 2 — 1 2 7 5 0 8号では、 エン ジ ン始動直後の設 定温度が車内温度より高く 、 且つ設定温度が車外温度より高い時、 ヒータで加熱された空気を足元吹出口だけでな く 、 セ ンタ吹出口と サイ ド吹出口からも車内に吹き出す全身暖房モー ドとする技術が開

差替え用紙 （規貝 IJ26) 示されている。

また、 実開平 1 — 1 1 5 9 1 2号では、 エ ン ジ ン始動後の所定時 間はフ ァ ンを L 0 に設定して D E F モー ドと した後、 水温の上昇に 伴って D E F モー ド力、

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差替え用紙 （規則 26) ら F O O Tモー ドへ、 更に F O O Tモー ドから F A C E Z F O O T モー ドへと切り替える技術が開示されている。

ところが、 上記の各従来技術は、 ウ ォームア ップ制御の途中にバ ィ レベルモー ドに切り替えても、 そのバイ レベルモー ドの設定時間 について特に考慮していない。 従って、 設定時間が短いと、 十分に 乗員の手を温めるこ とができず、 設定時間が長いと、 乗員の上半身 が温ま り過ぎて顔の火照りを感じるといった問題が生じてしま う。 発明の開示

本発明は、 上記事情に基づいて成されたもので、 その目的は、 バ ィ レベルモ一 ドの最適な時間を設定するこ とで乗員の暖房フ ィ ー リ ングを向上させるこ とのできる車両用空調装置を提供することにあ o

請求項 1 の手段によれば、 ウ ォームア ッ プ制御中に暖房用熱源の 温度が所定温度以上に達した後、 吹出口モー ドをバイ レベルモー ド と し、 そのバイ レベルモー ドでの作動時間を外気温度に応じて可変 することができる。 このため、 例えば外気温度が低い時はバイ レべ ルモー ドでの作動時間を長く し、 外気温度が高い時はバイ レべルモ 一ドでの作動時間を短く するこ とが可能となり、 バイ レベルモ一 ド の最適な時間を設定できる。 これにより、 外気温度が低い時でも乗 員の手を十分に温める こ とができ、 外気温度が高い時には乗員の上 半身が温ま り過ぎて顔の火照りを感じるのを防止できる。 なお、 暧 房用熱源と しては、 例えば水冷式エ ン ジ ンを搭載する車両であれば 、 エン ジ ン冷却水を利用する こ とができる。 また、 エン ジ ン冷却水 を利用できない電気自動車であれば、 冷凍サイ クルを循環する冷媒 (高圧冷媒） によって加熱された温水、 あるいは冷凍サイ クルの高 圧冷媒をそのまま熱源と して利用するこ と もできる。

差替え用紙 （規則 26) 請求項 2 の手段によれば、 ウ ォームア ップ制御中に暖房用熱源の 温度が所定温度以上に達した後、 吹出口モー ドをバイ レベルモー ド と し、 そのバイ レベル

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差替え用紙 （規則 26) モー ドでの作動時間を日射量に応じて可変するこ とができる。 この ため、 例えば日射が無い時はバイ レベルモー ドでの作動時間を長く し、 日射が有る時バイ レベルモー ドでの作動時間を短く する こ とが 可能となり、 バイ レベルモー ドの最適な時間を設定できる。 これに より、 日射が無い時でも乗員の手を十分に温める こ とができ、 日射 が有る時には乗員の上半身が温ま り過ぎて顔の火照りを感じるのを 防止できる。

請求項 3 の手段によれば、 車室内の設定温度、 車室内温度、 及び 外気温度等に基づいて演算される必要吹出温度が所定温度より低い 時は、 バイ レベルモー ドにする制御を解除することができる。 例え ば、 バイ レベルモー ドで作動中に一旦停車した後、 直ぐに再始動し て再度バイ レベルモ一 ドで作動すると、 バイ レベルモー ドでの作動 時間が長すぎて 「乗員が顔の火照りを感じる」 こ とがある。 そこで 、 必要吹出温度が所定温度より低い時は、 すでに車室内温度が暖房 運転開始時より高く なつていると判断できるため、 バイ レベルモー ドにする ことなく 通常の制御を続行する こ とで 「乗員が顔の火照り を感じる」 のを防止できる。 図面の簡単な説明

図 1 は車両用空調装置の全体構成図である。 図 2 はコ ン ト ローラ の処理手順を示すフ ロ ーチ ャ ー トである。 図 3 は外気温度とタイマ 時間との関係を示すマップである。 図 4 は日射量によるタイマ時間 の補正テーブルである。

発明を実施するための最良の形態

次に、 本発明の車両用空調装置を図面に基づいて説明する。

図 1 は車両用空調装置の全体構成図である。

本実施例の空調装置 i は、 空気流を発生する送風機 2 と、 この送

差替え用紙 （規則 26) 風機 2 より送られた空気を車室内へ導く ダク ト 3 を備え、 このダク 卜 3 内に空気を冷却す

差替え用紙 （規則 26) るための冷却器 4 と空気を加熱するための加熱器 5 とが配されてい る。 また、 この空調装置 1 は、 各種セ ンサ （後述する） から出力さ れるセ ンサ信号、 及び操作パネル 6 より 出力される操作信号に基づ いて各空調機器の作動を制御するコ ン ト ローラ （ E C U ) 7 を備え o

送風機 2 は、 内外気切替箱 8 がー体に設け られたブロ ワケース 2 a、 このブロ ワケース 2 aに収容されたフ ァ ン 2 b、 及びフ ァ ン 2 bを回転駆動するモ一タ 2 c より成り、 モータ駆動回路 9 を通じて 印加されるブロ ワ電圧に応じて送風量 （モータ 2 c の回転数） が決 定される。

内外気切替箱 8 には、 車室内の空気 （以下内気と言う） を導入す る内気導入口 8 a と、 車室外の空気 （以下外気と言う） を導入する 外気導入口 8 b とが形成され、 その内気導入口 8 a と外気導入口 8 b とを選択的に開閉する内外気切替 ドア 1 0 が回転自在に支持され ている。 この内外気切替 ドア 1 0 は、 サーボモータ等のァクチユエ 一夕 1 1 により駆動されて、 外気モー ドが選択された時に外気導入 □ 8 bを全開 （内気導入口 8 aを全閉） し、 内気モー ドが選択され た時に内気導入口 8 aを全開 （外気導入口 8 bを全閉） する。

ダク ト 3 は、 その下流にデフ ロスタダク ト 1 2 、 フ ェ イ スダク ト

1 3 、 及びフ ッ トダク ト 1 4が分岐して設けられ、 各ダク ト 1 2〜

1 4 の下流端が車室内に開口する各吹出口 1 5、 1 6、 1 7 に接続 されている。 即ち、 デフ ロスタダク ト 1 2 はフ ロ ン ト ガラ スへ向け て空気を吹き出す D E F吹出口 1 5 に接続され、 フ ヱイ スダク 卜 1

3 は乗員の上半身へ向けて空気を吹き出す F A C E吹出口 1 6 に接 続され、 フ ッ トダク ト 1 4 は乗員の足元へ向けて空気を吹き出す F

0 〇 T吹出口 1 7 に接続されている。 また、 ダク ト 3 の下流には、 各吹出口 1 5 ~ 1 7 を切り替えるための吹出口切替 ドア 1 8、 1 9

差替え用紙 （規則 26) が設けられている。 この吹出口切替 ドア 1 8 、 1 9 は、 サーボモ一 タ等のァクチユエータ 2 0 により駆動される。

冷却器 4 は、 冷凍サイ クルの冷媒蒸発器であり、 冷却器 4 を通過 する空気を

差替え用紙 （規則 26) 冷却器 4 内を流れる低温の冷媒との熱交換によって冷却する。

加熱器 5 は、 温水配管 （図示しない） を通じてエン ジ ンの冷却水 回路 （図示しない） に接続され、 エン ジ ンよ り供給された冷却水を 熱源と して加熱器 5 を通過する空気を加熱する。 この加熱器 5 は、 ダク ト 3 内で加熱器 5 の両側に迂回路が形成される状態で配置され ている。 また、 加熱器 5 の両側には、 加熱器 5 を通過する空気量と 迂回路を通過する空気量との割合を調節する一組のエア ミ ッ ク ス ド ァ 2 1 が設けられている。 このエア ミ ッ ク ス ドア 2 1 は、 サ一ボモ —タ等のァクチユエ一夕 2 2 により駆動される。

コ ン ト ローラ 7 は、 マイ ク ロコ ンピュータを内蔵する電子制御装 置で、 乗員により ィ グニッ シ ョ ンスィ ツ チが 0 Nされると車載バッ テ リ より電力の供袷を受けて作動する。

このコ ン ト ローラ 7 は、 内気温度を検出する内気温セ ンサ 2 3、 外気温度を検出する外気温センサ 2 4、 車室内への日射量を検出す る日射セ ンサ 2 5 、 冷却器 （冷媒蒸発器） を通過した空気の温度を 検出するエバ後温度セ ンサ 2 6 、 エン ジ ン冷却水の温度を検出する 水温セ ンサ 2 7 等から出力される各セ ンサ信号、 及び操作パネル 6 での操作 （動作指示） に従って出力される操作信号を入力 し、 それ らの入力信号を予めィ ンプッ 卜された制御プログラムに沿って処理 した後、 制御信号と して各空調機器の駆動手段 （モータ駆動回路 9 、 内外気切替 ドア 1 0 を駆動するァクチユエ一タ 1 1 、 吹出口切替 ドア 1 8、 1 9 を駆動するァクチユエ一夕 2 0 、 ェア ミ ッ ク ス ドア 2 1 を駆動するァクチユエ一タ 2 2 ) へ出力する。

次に、 本実施例の作動 （コ ン ト ローラ 7 の制御動作） を図 2 に示 すフ ローチ ヤ一 卜 に基づいて説明する。

まず、 データ処理用メ モ リ の記憶内容などを初期化 （ステ ッ プ 1 0 0 ) した後、 操作パネル 6 で設定された設定温度 T s e t 、 各セ ン

差替え用紙 （規則 26) ザの検出値 （内気温 T r、 外気温 T anu 日射量 T s、 エバ後空気温 度 T e、 エン ジ ン冷却水温 T w )

差替え用紙 （規貝 IJ26) を読み込み、 処理用メ モ リ に記憶する （ステッ プ 1 1 0 ) 。

つぎに、 必要吹出温度 T A 0を下記の演算式 （ 1 ) により算出す る （ステップ 1 2 0 ) 。

T A 0 = K set- T set - K r - T r - K am · T am- K s - T s

+ C…… （ 1 )

但し、 Kset 、 K r、 Kam、 K s は捕正ゲイ ン、 Cは補正定数を 表す。

つぎに、 必要吹出温度 T A 0に基づいて吸込口モー ドを決定し （ ステップ 1 3 0 ) 、 同様に必要吹出温度 T A 0に基づいてモータ 2 cの制御電圧 （ブロ ワ電圧） を求める （ステップ 1 4 0 ) 。

つぎに、 必要吹出温度 T A O、 エバ後空気温度 T e、 及びェン ジ ン冷却水温 T wに基づいてエア ミ ッ ク ス ドア 2 1 の開度 S Wを下記 の演算式 （ 2 ) によ り算出する （ステ ッ プ 1 5 0 ) 。

SW= (T A O - T e ) / ( T w - T e ) x 1 0 0 (%) …… ( 2 )

つぎに、 必要吹出温度 T A 0に基づいて吹出口モ一 ドを仮決定す る （ステ ッ プ 1 6 0 ) 。

つぎに、 ウ ォ ームア ッ プ制御の起動条件を判定する （ステ ッ プ 1 7 0 ) o

ウ ォームア ッ プ制御とは、 暖房運転が行われる時に、 エン ジ ン始 動直後で未だエン ジ ン冷却水の温度が低い時に乗員の足元へ冷風が 吹き出されるのを防止するための制御であり、 本実施例では、 ェン ジ ン冷却水の温度上昇に伴って吹出口モー ドを D E F— F O O T/ D E F→ F〇 O Tモー ドの順に切り替える ものである。 そのウ ォー ムア ップ制御の起動条件は、 （ 1 ) ステップ 1 6 0で仮決定された 吹出口モー ドが F 0〇 Tモー ドである こ と。 （ 2 ) エン ジ ン冷却水 の温度 T wが 5 0 °C以下であること。 （ 3 ) ステッ プ 1 2 0で算出

6 差替え用紙 （規則 26) された必要吹出温度 T A Oが 1 0 0 °C以上であるこ と。

この判定結果が N 0の場合、 つま り ウ ォームア ップ制御を実行し ない場合は、 ステップ 1 2 0 で算出された必要吹出温度 T A 0に基 づいて吹出口モー ド （即ち、 ステップ 1 6 0 で仮決定された吹出口 モー ド） を決定し （ステ ッ プ 1 8 0 ) 、

差替え用紙 （規則 26) その後、 ステップ 1 3 0 で決定された吸込口モー ド、 ステッ プ 1 4 0 で求められたブロ ワ電圧、 ステップ 1 5 0 で算出されたエア ミ ツ クス ドア 2 1 の開度 S W、 及びステップ 1 8 0 で決定された吹出口 モー ドが得られる様に、 各空調機器の駆動手段 （モータ駆動回路 9 、 内外気切替 ドア 1 0 を駆動するァクチユエータ 1 1 、 吹出口切替 ドア 1 8、 1 9 を駆動するァクチユエ一夕 2 0 、 エア ミ ッ ク ス ドア 2 1 を駆動するァクチユエ一タ 2 2 ) へ制御信号を出力する （ステ ップ 1 9 0 ) 。

一方、 ステ ッ プ 1 7 0 の判定結果が Y E Sの場合は、 铳いてタィ ム ド F E E T制御の起動条件を判定する （ステップ 2 0 0 ) 。 タイ ム ド F E E T制御とは、 ウ ォームア ップ制御中の暖房フ ィ ー リ ング を向上させるための制御であり、 本実施例では、 エンジ ン冷却水の 温度が 4 5 °C以上に達すると、 吹出口モー ドを F O O TZ F A C E モー ド （バイ レベルモー ド） に切り替える ものである。 そのタ イ ム ド F E E T制御の起動条件は、 （ 1 ) ステップ 1 6 0で仮決定され た吹出口モー ドが F〇 0 Tモー ドであるこ と。 （ 2 ) エン ジ ン冷却 水の温度 T wが 4 5 °C以上であること。 （ 3 ) ステ ップ 1 2 0 で算 出された必要吹出温度 T A Oが i 0 0 °C以上であること。

この判定結果が N 0の場合は、 予め設定されている水温 （ェン ジ ン冷却水の温度） と吹出口との関係に基づいて吹出口モー ドが決定 される （ステップ 2 1 0 ) 。

その後、 ステップ 1 3 0 で決定された吸込口モー ド、 ステップ 1 4 0 で求められたブロ ワ電圧、 ステップ 1 5 0で算出されたェア ミ ッ クス ドア 2 1 の開度 S W、 及びステッ プ 2 1 0 で決定された吹出 口モー ドが得られる様に、 各空調機器の駆動手段へ制御信号を出力 する （ステップ 1 9 0 )

一方、 ステ ップ 2 0 0 の判定結果が Y E Sの場合、 つま り タイム

7 差替え用紙 （規則 26) ド F E E T制御を実行する場合は、 吹出口モー ドを F O O TZ F A C Eモー ドに決定する （ステ ッ プ 2 2 0 ) 。

差替え用紙 （規則 26) 铳いて、 タイム ド F E E T制御のタイマ時間 （ F O O TZ F A C Eモー ドの時間） を設定する （ステップ 2 3 0 ) 。 このタイマ時間 は、 予めマイ ク ロコ ンピュータに記憶されたマップ （図 3参照） よ り仮決定された後、 更に日射の有無により捕正されて決定される。 マップは、 図 3 に示す様に、 外気温度 Tamdispとタイマ時間 T ( T amdisp) との関係を表すもので、 外気温度が低く なる程、 タイマ時 間も長く なる。 但し、 このマップで使用する外気温度 Tamdispは、 外気温センサ 2 4 の検出値を補正した値であり、 操作パネル 6等に 表示されている。

マップより求められたタイマ時間 T (Tamdisp) は、 日射が無け ればそのまま タイム ド F E E T制御のタイマ時間 T ( = T ( T amdi sp) ] と して決定される。 また、 日射が有る場合には、 図 4 に示す 表から 「日射有り」 と判定された時間 （ 6 0 秒毎に判定） に応じて 係数 Hと補正時間 T (TSave) を求め、 その係数 H、 補正時間 T ( TSave) 、 及びマップから求めたタイマ時間 T ( T amdisp) を下記 の数式 （ 3 ) に代入して、 補正後のタイマ時間 Tが算出される。

T = T (TSave) ÷ { T (Tarn) — T (TSave) ) x H ······ ( 3

)

なお、 日射の有無は、 6 0秒間の平均の日射量 T sが 0 . 3 Kw/m 2 以上であれば 「日射有り」 と判定し、 6 0 秒間の平均の日射量 T s力く 0. 3 Kw/m2 未満であれば 「日射無し」 と判定する。

タイマ時間 Tが設定された後、 その設定されたタイマ時間が経過 したか否かを判定し （ステップ 2 4 0 ) 、 タイムア ップしていなけ れば （判定結果 N 0 ) 、 ステップ 1 3 0 で決定された吸込口モー ド 、 ステップ 1 4 0で求められたブロワ電圧、 ステップ 1 5 0で算出 されたエア ミ ッ クス ドア 2 i の開度 S W、 及びステップ 2 1 0 で決 定された吹出口モー ドが得られる様に、 各空調機器の駆動手段へ制

差替え用紙 （規則 26) 49 御信号を出力する （ステ ップ 1 9 0 ) 。 また、 タイムア ッ プした時 (判定結果 Y E S ) は、 タイム ド F E E T制御を終了してステップ 1 8 0へ進む。

(本実施例の効果）

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差替え用紙 （規則 26) 本実施例によれば、 ゥ オームァ ップ制御中にエン ジ ン冷却水の温 度が 4 5 °C以上に達した後、 吹出口モー ドをバイ レベルモー ド （ F ◦ O TZ F A C Eモー ド） と し、 そのバイ レベルモー ドでの作動時 間を外気温度と日射の有無に応じて可変するこ とができる。 これに より、 バイ レベルモー ドの最適な時間を設定できるため、 外気温度 が低い時でも乗員の手を十分に温めるこ とができ、 外気温度が高い 時には乗員の上半身が温ま り過ぎて顔の火照りを感じるのを防止で き る。

また、 ウ ォ ームア ッ プ制御中に水温が 4 5 °C以上に達しても、 必 要吹出温度 T A Oが 1 0 0 °C未満の時にはタイム ド F E E T制御を キャ ンセルでき る。 これは、 タ イ ム ド F E E T制御中に一旦停車し た後、 直ぐに再始動して再度タ イ ム ド F E E T制御を実行する と、 バイ レベルモー ドでの作動時間が長すぎて 「乗員が顔の火照りを感 じる」 ことがある。 そこで、 必要吹出温度 T A 0が 1 0 0 °C未満の 時は、 すでに車室内温度が暖房運転開始時より高く なっていると判 断できるため、 バイ レベルモー ドにするこ となく 通常の制御を続行 する こ とで 「乗員が顔の火照りを感じる」 のを防止できる。

本実施例では、 ウ ォームア ツプ制御の起動条件が満たされた時に 、 水温の上昇に応じて吹出口を D E F— F O O T/D E F— F O O Tの順に切り替えている力《、 吹出口制御だけでな く ブロワ制御を併 用 しても良い。 例えば、 水温が所定温度に達するまで送風機 2の作 動を停止し、 水温が所定温度に達してからは、 水温上昇と と もにブ ロワ電圧を上げて送風量を増加する。 産業上の利用可能性

以上のよう に、 本発明に関わる車両用空調装置は、 低外気温時ま たは日射が無いときには、 乗員の手を十分に温めるこ とができ、 高

差替え用紙 （規則 26) 外気温時または日射が有るときには、 乗員の上半身が温ま り過ぎて 顔の火照りを感じるのを防止できる。

差替え用紙 （規則 26)

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 暖房運転を開始してから暖房用熱源の温度が一定の温度に達 するまでフ ッ ト吹出口からの吹き出 しを防止するウ ォ ームア ッ プ制 御を行う車両用空調装置において、

前記ウ ォームア ツプ制御中に暖房用熱源の温度が所定温度以上に 達した後、 吹出口モー ドをフ ッ ト吹出口とフ ヱイ ス吹出口の両方か ら空気を吹き出すバイ レベルモー ドと し、 そのバイ レベルモー ドで の作動時間を外気温度に応じて可変するこ とを特徴とする車両用空 調装置。

2 . 暖房運転を開始してから暖房用熱源の温度が一定の温度に達 するまでフ ッ 卜吹出口からの吹き出 しを防止するウ ォ ームア ッ プ制 御を行う車両用空調装置において、

前記ウ ォームア ッ プ制御中に暖房用熱源の温度が所定温度以上に 達した後、 吹出口モー ドをフ ッ ト吹出口とフ ェ イ ス吹出口の両方か ら空気を吹き出すバイ レベルモ一 ドと し、 そのバイ レベルモー ドで の作動時間を日射量に応じて可変するこ とを特徴とする車両用空調 装置。

3 . 車室内の設定温度、 車室内温度、 及び外気温度等に基づいて 算出される必要吹出温度が所定温度より低い時は、 前記バイ レベル モー ドにする制御を解除するこ とを特徴とする請求項 1 または 2記 載の何れかの車両用空調装置。

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