JPH0761766B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、送風騒音の増大を伴うことなくより快適な風
速感を得ることを可能にした車両用空調装置に関する。

従来の技術 従来の自動車用空調装置としては、第７図に示した特性
を有する制御を行うものが提案されている（特開昭57−
140216号公報参照）。すなわちこの装置は、車室内温度
Trに基づいてブロアモータ印加電圧Voutを制御するもの
であって、車室内温度Trが設定温度Tsetに接近するに従
って、ブロアモータ印加電圧Voutを大から小へ変化さ
せ、風量を徐々に減少させる。そして車室内温度Trと設
定温度Tsetの差が２℃以内になると、ブロアモータ印加
電圧Voutは６（Ｖ）を基準として周期的に変動し、車室
内に給送される調和風量は増減する。これによって車室
内に着座する乗員に風速感の時間的変動を与えて、時間
とともに快適感が低下する現象を防止し、乗員の快適感
の維持を図るものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらこのような従来の装置にあっては、ブロア
ファンの回転増加に伴う送風量の増大のみによって乗員
に風速感を与えるものであることから、第８図に示した
ように乗員前面風速はブロアファン印加電圧と常に対応
した関係となる。したがって風速が増大する際には、ブ
ロアファンの高速回転に伴って、ブロアモータやファン
の回転騒音も増加し、よって乗員にあっては風速の増大
によって快適な風速感を刺激されると同時に、前記騒音
によって不快な聴感上の刺激をも受けてしまう。このた
め体感上快適な風速感が得られるにもかかわらず、この
快適な風速感が聴感上の不快な刺激によって損なわれて
しまい、必ずしも車室内環境の快適性向上を図り得るも
のではなかった。

問題点を解決するための手段 車室内の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、室温を設
定する室温設定手段と、車室内に供給される空調風の温
度を調整する温度調整手段と、空調風の送風量を経時的
に増減制御する送風手段と、車室内に供給する調和風の
吹出状態を調整する吹出可変手段と、熱負荷検出手段と
室温設定手段とからの信号により調和風の温度、風量、
吹出状態を制御する制御手段とを備えた自動車用空調装
置において、前記吹出可変手段を乗員に指向させる集中
吹出と車室内に拡散する拡散吹出とを切換可能に構成す
ると共に、送風量の所定以上の増大を検出する手段を設
け、該検出手段からの信号により風量が所定以上増大し
たときに、前記制御手段により前記吹出可変手段を集中
吹出に制御する。

作用 前記構成において、前記送風手段は吹出口を介して車室
内に給送される調和風の送風量を経時的に増減させ、こ
れによって車室内に着座する乗員は風速感の時間的変動
を与えられる。このとき送風手段の送風量が所定以上と
なると、吹出可変手段は、拡散吹出から集中吹出に駆動
制御され、よって車室内の広範囲に吹き出されていた調
和風は乗員を指向して集中的に給送されることとなる。
このため前記送風手段がより小さい風量変化であって
も、乗員は集中的に給送される調和風により大きな風速
感の変化を得ることができ、したがって所要の風速感を
得るのに送風手段を騒音の大きい高風量にする必要はな
く、充分な風速感を得つつ送風騒音は最小限に止められ
る。

実施例 以下本発明の一実施例について図面に従って説明する。
すなわち第２図に示したように空調装置本体20は、ブロ
アユニット21、クーリングユニット22、ヒータユニット
23を連結して構成されている。前記ブロアユニット21に
は、外気吹入口24と内入口25とを開閉するインテークド
ア26及びブロアファンモータ27を駆動源とする送風手段
たるブロアファン28が設けられており、前記インテーク
ドア26には、インテークドア・アクチュエータ29が連係
されている。前記クーリングユニット22内にはエバポレ
ータ30が、又前記ヒータユニット23内にはエンジン冷却
水を熱源とするヒータコア31が置設されており、該ヒー
タコア31の前面にはエアミックスドア・アクチュエータ
32に連係された温度調整手段としてのエアミックスドア
33が枢設されている。さらにヒータユニット23には、ベ
ンチレータ吹出口34、デフロスタ吹出口35、足元吹出口
36が形成されており、各吹出口34,35,36の基端部には、
ベントドア・アクチュエータ37に連係されたベントドア
38、及びデフロスタ・足元切り替えドア・アクチュエー
タ39に連係されたデフロスタ・足元切り替えドア40が枢
支されている。前記ベンチレータ吹出口34は、前部座席
1,2に着座する図示しない乗員の前方に配設されたイン
ストルメントパネル３に複数形成されており、ベンチレ
ータ吹出口34内には、第３図に示したような吹出可変手
段たる風向設定器４が設けられている。該風向設定器４
には、前記ベンチレータ吹出口34内に位置する水平方向
に回動自在な複数のルーバー５…が設けられており、該
ルーバー５…は上下各部リンク6,7によって相互に連係
されている。下部リンク７には、ガイドピン８が突設さ
れており、該ガイドピン８の端部はローラ９の表面に刻
設された屈曲状のガイド溝10に遊挿されている。前記ロ
ーラ９は両端部に突設された軸11,12によって回転自在
に支持されており、一方の軸12に固着されたギヤ13に
は、駆動モータ14の回転軸に固着されたギヤ15が噛合さ
れている。そしてこの風向設定器４は、前記駆動モータ
14を介してローラ９を回転させることにより、前記ガイ
ド溝10内のガイドピン８を左右動させ、これによって前
記ルーバー５…が前記座席1,2に着座する乗員を指向す
る集中吹出モードと、該ルーバー５…が車室内の広範囲
に亘って向く拡散吹出モードとが得られるように構成さ
れている。

一方制御装置たるコントローラ41の入力部には、外気温
センサ（熱負荷検出手段）42、室温センサ（熱負荷検出
手段）43、室温設定器（室温設定手段）44、日射量セン
サ（熱負荷検出手段）45及びベンチレータ吹出口34の吹
出口温度を検出する吹出口温センサ46の検出信号が入力
されるようになっており、又コントローラ41の出力部か
らは、前記各アクチュエータ29,32,37,39、ブロアファ
ン・モータ27、及び前記風向設定器４に制御信号を出力
するように構成されている。

次に以上の構成に係る本実施例の作動について、第１図
に示したフローチャートに従って説明する。すなわち図
外の空調スイッチをONにすると、空調装置本体20ともに
コントローラ41は起動し、以降の処理判別に用いられる
定数Ａ〜Ｈのセットがなされる（ステップ101）。次に
各センサ42,43,45及び室温設定器44から、外気温Ta、室
温Tic、室温設定器Tset、日射量Ｓ等が読み込まれ（ス
テップ102）、室温Ticと室温設定値Tsetの差Tic−Tset
に応じてブロアファンモータ27の印加電圧設定値Vfanが
決定される（ステップ103）。引き続き、目標吹出温度T
ofが、Tof＝Ａ・Ta＋Ｂ・Tic＋Ｃ・Tset＋Ｄ・Ｓ＋Ｅ
（Ａ〜Ｅ＝定数）として計算され（ステップ104）、こ
のTof′を用いてＸ＝Ｆ・Tof²＋Ｇ・Tof＋Ｈ（Ｆ〜Ｈ＝
定数）としてエアミックスドア開度Ｘが計算され（ステ
ップ105）、さらに次ステップ106では、目標吹出温度To
fに応じて、下記に示したモータ、バイレベル、ベント
の吹出口モードが選択される。

ヒータモード：足元吹出口36とデフロスタ吹出口35とを
開成する。

バイレベルモード：ベンチレータ吹出口34と足元吹出口
を開成する。

ベントモード：ベンチレータ吹出口34のみを開成する。

そして次ステップ107では、前ステップで選択された吹
出口モードがベントモードであるか否かを判別し、この
判別がNOであれば、従前のステップにおいて計算された
ブロアファン印加電圧設定値Vfanがブロアモータ27に印
加され（ステップ110）、又ヒータ及びバイレベルの各
モードに応じた吹出口を開成すべく該当するアクチュエ
ータ37,39に制御信号が出力される。

一方ステップ107での判別がYESであれば、室温Ticと室
温設定値Tsetとの差Tic−Tsetが２℃より小であるか否
かが判別される。この判別がNO、すなわちTic−Tsetが
２℃より大であれば、車室内は乗員によって設定された
所望の室温設定値Tsetに近い温度に低下到達していない
ことから、通常のクールダウン時と同様に、ステップ11
0,111の処理がなされる。

一方ステップ108での判別がYESであって、車室内が室温
設定値Tsetと２℃以内の温度に低下すると、ステップ10
9の処理がなされ、このステップ109では、ブロアファン
印加電圧を周期的に変化させる脈動風制御と、風向設定
器４を前記集中吹出モードと拡散吹出モードとに変化さ
せる集中，拡散制御とが行われる。前記脈動風制御にお
いては、ブロアファンモータ27の印加電圧を低風量Ｌに
相当する4Vから中風量Ｍに相当する8Vの間で時間的（本
実施例では約30秒間で１サイクルとして）に変化させる
とともに、6.5Vを中風量Ｍと低風量Ｌとの設定切換点Ｃ
とする。これと同期して、前記集中，拡散制御において
は、前記脈動風制御の低風量Ｌに対応して拡散吹出モー
ドが実行されるとともに、前記設定切換点Ｃとなる6.5V
の印加電圧時の逆風量を所定値として、これ以上の印加
電圧となる前記中風量Ｍ時には集中吹出モードが実行さ
れる。よって低風量Ｌ時に広範囲に吹き出されていた調
和風は、中風量Ｍ時には乗員を指向して集中的に給送さ
れることとなる。このため前記ブロアファン28を低風量
Ｌ（印加電圧４〜6.5V）から中風量Ｍ（印加電圧6.5〜8
V）に変化させることのみによって、乗員は集中的に給
送される調和風により大きな風速感の変化を体感するこ
とができ、かかる事実は第４図に示した本発明者が行っ
た実験の結果から客観的にも明らかとなった。

すなわち第４図において点線は従来例のブロアファン印
加電圧と乗員前面風速を示し、実線は本実施例のブロア
ファン印加電圧と乗員前面風速を示しており、又本実施
例ではブロアファン印加電圧10.5V付近で拡散吹出モー
ドから集中吹出モードに切り換えるようにし、かっこの
印加電圧10.5V付近を本実施例の最大電圧値とした。そ
の結果、本実施例は従来例と略同様の乗員前面風速を得
るのに、従来例の最大ブロアファン印加電圧12Vに対し
て電圧減少分1.5Vを減少させ得ることが確認された。し
たがってこの電圧減少分1.5Vに対応する回転数だけブロ
アファンモータ27の回転騒音やブロアファン28の回転送
風騒音は低減し、所要の風速感を得つつ風量増加に伴う
騒音を最小限に止めることができるのである。

又前記風向設定器４は集中吹出モードに固定されること
なくブロアファン28が中風量Ｍから低風量Ｌに変化した
際には、拡散吹出モードに変化することから、該拡散吹
出モード時には乗員の上半身全体にほぼ一様の調和風を
供給することができる。したがってこの拡散吹出モード
時と前記集中吹出モード時の風速感の相違が一層明瞭と
なるとともに、第４図に風速差ΔＳとして示したよう
に、集中吹出モードには調和風がルーバー５…によって
絞られる結果、風速を上昇させることさえも可能となる
のである。

なお本実施例に関しては、さらに次のような態様が考え
られる。

（１）本実施例ではステップ109に示したように、脈動
風制御に際して8Vと4Vとの間サインカーブの如くブロア
ファン印加電圧を変化させるようにしたが、適宜の波形
をもって前記印加電圧を変化させる構成であってもよ
い。

（２）前記実施例においては、6.5Vを中風量Ｍと低風量
Ｌの設定切換点Ｃとしたが、該設定切換点Ｃはこれに限
ることなく脈動風を形成し得る変動電圧に応じて適宜の
値を用いることが可能である。

（３）ステップ103で計算したブロアファン印加電圧設
定値Vfanと、ステップ109で算出した脈動風制御を行う
際の印加電圧の平均値との差により、吹出風の安定性が
あまりにも損なわれる場合には、前記平均値をVfanに一
致させ、あるいは近接させることにより吹出風を適度に
安定性のあるものにすることができる。

（４）前記平均値をVfanに十分近接できない場合には、
吹出温度調整を行うエアミックスドア33を制御すること
により、車室内温度の安定性を確保することもできる。

（５）ブロアファン28を断続的に中風量Ｍとすることに
より車室内が過剰冷房となって室温Ticが室温設定値Tse
tより低下する場合には、エアミックスドア33を補正制
御して吹出風温度を適宜上昇させることにより、冷え過
ぎを防止することができる。

第５図は本発明の第２実施例を示すフローチャートであ
り、ステップ301〜308及びステップ310,311は前記第１
実施例と同一の処理及び判別を行っている。しかし前記
第１実施例のステップ109に対応するステップ309では、
風向設定器４を拡散吹出モード及び集中吹出モードに変
化させる際の立ち上がり、及び立ち下がりを斜状にし
て、変化速度を緩慢にしてある。

かかる実施例によれば風向設定器４のルーバー５を駆動
するアクチュエータとして高速のディバイスを必要とし
ないことから、吹出可変手段としての風向設定器４を低
コストで実現し得る。又緩慢な速度で、拡散吹出モード
から集中吹出モード、あるいは集中吹出モードから拡散
吹出モードに変化することから、吹出モード変更時の急
速な風速変化が防止される。よって乗員の風速感の変化
も緩慢なものとなり、風速感の急激な変化に起因する違
和感をも防止できるものである。

第６図は本発明の第３実施例を示すフローチャートであ
り、ステップ401〜408及びステップ410,411は前記第１
実施例と同一の処理及び判別を行っているが、第１実施
例のステップ109に対応するステップ409では異なる処理
を行っている。すなわち該ステップ409では、実線で示
したブロアファン印加電圧と点線で示したブロアファン
印加電圧の時間微分値を演算するとともに、この両者に
対してブロアファン印加電圧判定ラインL₁と時間微分値
判定ラインL₂とが設定されている。そして前記ブロアフ
ァン印加電圧判定ラインL₁を基準にしてブロアファン印
加電圧が所定値以上であるか否かを判別するとともに、
時間微分値判定ラインを基準としてブロアファン印加電
圧の時間微分値の大小を判別することによって、ブロア
ファン印加電圧が急激に増加しているか否かを判別す
る。この両判別結果からブロアファン印加電圧が所定値
（L₁）以上であって、かつ所定値（L₂）以上の急激さで
増加している場合には、風向設定器を急速作動させて拡
散吹出モードから集中吹出モードに切り換える。一方、
ブロアファン印加電圧が所定値（L₁）以下である場合、
及び所定値（L₁）以上であってもその変化が所定値
（L₂）以上の急激さでなければ風向設定器４を低速作動
させて前記各吹出モードの切り換えを行うのである。

かかる第３実施例によれば、ブロアファン印加電圧の変
化が急激に上昇し、実際のブロアファンモータ27からの
風量がこれに追従し得ない場合だけ拡散吹出モードから
集中吹出モードへの切り換えを急速に行うことができ
る。したがって風量変化の時間遅れを拡散吹出モードか
ら集中吹出モードへの急速な切り換えによって補うこと
が可能となる。一方ブロアファン印加電圧が低く、風量
が少ない場合には、ブロアファンの実際の風量変化が設
定値よりも遅れても、乗員への大きな風量変化がなく、
又設定電圧と実際の電圧との間に時間的遅れがほとんど
生じないことから、前記吹出モードの切換を低速に行っ
ても体感上の支障はない。よってこのように体感上の支
障が生じない場合には、風向設定器４を低速作動させる
ことにより、該風向設定器４のアクチュエータ、すなわ
ち駆動モータ14等の長寿命化を図ることが可能となるの
である。

発明の効果 以上説明したように本発明は、送風量を経時的に増減さ
せる送風手段の送風量が、所定以上となった場合には吹
出可変手段を集中吹出に制御するようにした。よって前
記送風手段がより小さい風量変化であっても、乗員は集
中的に給送される調和風により、大きな風速感の変化を
得ることができ、このため所要の風速感を得るのに送風
手段を騒音の大きい高風量にする必要はなく充分な風速
感を得つつ、送風騒音を最小限に止めることができ、快
適性の向上を図ることが可能となる。

加えて第２実施例にあっては風向設定器の変化速度を緩
慢にしたことから、風向設定器を駆動するアクチュエー
タとして高速のディバイスを必要とせず、低コスト化を
図ることができる。さらに第４実施例にあっては、所定
条件である場合にのみ風向設定器を高速駆動し、それ以
外の場合には低速駆動するようにしたことから、風向設
定器の長寿命化を図ることも可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すフローチャート、第
２図は同実施例の全体概念図、第３図は同実施例の風向
設定器を示す正面説明図、第４図は同実施例の実験結果
を示す説明図、第5,6図は本発明の第2,第３実施例を示
すフローチャート、第７図は従来の自動車用空調装置の
制御特性図、第８図は同装置のブロアファン印加電圧と
乗員前面風速との関係を示す説明図である。 ４……風向設定器（吹出可変手段）、28……ブロアファ
ン（送風手段）、33……エアミックスドア（温度調整手
段）、41……コントローラ（制御装置）、42……外気温
センサ（熱負荷検出手段）、43……室温センサ（熱負荷
検出手段）、44……室温設定器（室温設定手段）、45…
…日射量センサ（熱負荷検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車室内の熱負荷を検出する熱負荷検出手段
   と、 室温を設定する室温設定手段と、 車室内に供給する空調風の温度を調整する温度調整手段
   と、 空調風の送風量を経時的に増減制御する送風手段と、 車室内に供給する調和風の吹出状態を調整する吹出可変
   手段と、 熱負荷検出手段と室温設定手段とからの信号により調和
   風の温度、風量、吹出状態を制御する制御手段とを備え
   た自動車用空調装置において、 前記吹出可変手段を乗員に指向させる集中吹出と車室内
   に拡散する拡散吹出とを切換可能に構成すると共に、送
   風量の所定以上の増大を検出する手段を設け、該検出手
   段からの信号により風量が所定以上増大したときに、前
   記制御手段により前記吹出可変手段を集中吹出に制御す
   ることを特徴とする自動車用空調装置。