(57)【要約】【課題】乗員の快適性の確保と省動力化とを両立し得る車両用空調機制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】制御可能のコンプレッサ１９から供給される冷却媒体および取り入れ空気間の熱交換を行うエバボレータ１８の出口温度Ｔｉｎｔと、取り入れ空気の温度Ｔａｃｔに応じた、所定の目標温度マップデータにより得られる目標温度Ｔ′ｉｎｔとに基づいて、コンプレッサ１９の運転を制御する車両用空調制御装置３０。目標温度マップデータには、パラメータとして、車内温度レベルを調節するための操作部３２からの操作情報が付加されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能のコンプレッサから供給される冷却媒体および取り入れ空気間の熱交換を行うエバポレータの出口側温度と、前記取り入れ空気の温度に応じた、所定の目標温度マップデータにより得られる目標温度とに基づいて、前記コンプレッサの運転を制御する車両用空調制御装置であって、
前記目標温度マップデータには、パラメータとして、車内温度レベルを調節するための操作部からの操作情報が付加されていることを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項２】
取り入れ空気の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記出口側温度を検出すべく前記エバポレータからの冷風の温度を検出する第２の温度検出手段と、車内温度レベル設定手段と、前記目標温度マップデータを有し、前記第１および第２の温度検出手段による各温度情報および前記車内温度レベル設定手段による設定レベル情報の各情報に応じて、前記目標温度マップデータから得られる前記第１の温度検出手段により検出された取り入れ空気温度に対応する目標温度を達成すべく前記コンプレッサの運転を制御するための制御手段とを備える請求項１記載の車両用空調制御装置。
【請求項３】
前記車内温度レベル設定手段は、前記エバポレータからの冷風と温風との混合割合を設定する温度レベル調節レバーであり、前記マップデータにより得られる前記取り入れ空気温度と目標温度との関係を示す特性線は、前記温度レベル調節レバーにより設定される冷風と温風との所定の混合割合毎に、設定されている請求項２記載の車両用空調制御装置。
【請求項４】
前記温度レベル調節レバーは、前記冷風と温風との混合割合を決めるエアミックスドアの開度を設定する請求項３記載の車両用空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のような車両に設けられる空調機のための制御装置に関し、特に、空調機に組み込まれるコンプレッサの動力の浪費を抑制することによる省動力化と、乗員の快適性の確保とを両立し得る空調機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調機では、エネルギーの省力化を図るために、冷却媒体を熱交換機であるエバポレータに供給するコンプレッサは、エバポレータに導入される取り入れ空気量である風量に応じて、この取り入れ空気の冷却目標温度とエバポレータにより冷却された冷風温度との所定の温度差に基づいて得られる相関マップに従って運転の断続を制御されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−８５１５７号公報（第３−４頁、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両用空気制御装置には、一般的に、車内温度設定レベルを調節する操作部が設けられているにも拘わらず、この操作部による温度設定レベルとコンプレッサの出力（容量）制御との間には相関が無かった。そのため、季節の変わり目の温度調節あるいは除湿を目的として、前記操作部がある所定の中間温度領域に操作された場合にコンプレッサが作動状態におかれるように設定されていると、極冷却された冷風が温風と混合されることから、過度の冷却能力が発揮されることとなってしまい、コンプレッサの負荷を浪費することがあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、乗員の快適性の確保と省動力化とを両立し得る車両用空調機制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、制御可能のコンプレッサから供給される冷却媒体および取り入れ空気間の熱交換を行うエバポレータの出口側温度と、前記取り入れ空気の温度に応じた、所定の目標温度マップデータにより得られる目標温度とに基づいて、前記コンプレッサの運転を制御する車両用空調制御装置であって、前記目標温度マップデータには、パラメータとして、車内温度レベルを調節するための操作部からの操作情報が付加されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、取り入れ空気の温度を検出する第１の温度検出手段と、エバポレータの出口側温度を検出すべく該エバポレータからの冷風の温度を検出する第２の温度検出手段と、車内温度レベル設定手段と、目標温度マップデータを有し、前記第１および第２の温度検出手段による各温度情報および前記車内温度レベル設定手段による設定レベル情報の各情報に応じて、前記目標温度マップデータから得られる前記第１の温度検出手段により検出された取り入れ空気温度に対応する目標温度を達成すべく前記コンプレッサの運転を制御するための制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、車内温度レベル設定手段は、エバポレータからの冷風と温風との混合割合を設定する温度レベル調節レバーであり、目標温度マップデータにより得られる前記取り入れ空気温度と目標温度との関係を示す特性線は、前記温度レベル調節レバーにより設定される冷風と温風との所定の混合割合毎に、設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、温度レベル調節レバーは、前記冷風と温風との混合割合を決めるエアミックスドアの開度を設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項１ないし４に記載の発明では、エバポレータに冷却媒体を供給するコンプレッサの運転が、車内温度レベルを調節するための操作部からの操作情報を加味して制御される。この車内温度レベルを調節する操作部は、操作者の感覚に応じた好みで操作されることから、省エネルギーの実現のために設定される目標温度マップデータに各操作者の好みに応じた特性を付加することができるので、乗員の快適性の確保とコンプレッサ動力の浪費の抑制による省動力化との両立を実現することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る自動車用空調機（エアコン）１０は、図１に示すように、車外からの外気或いは車内の内気を選択的に取り入れるためのインテークユニット１１と、該インテークユニットを経て取り入れられた空気を冷却するクーリングユニット１２と、このクーリングユニット１２からの冷風を温風との調和によって温度を調節した後、車内に吹き出すヒータユニット１３とを備える。
【００１２】
インテークユニット１１には、送風用ファン１４と、外気または内気を吸引するための外気取入口１５および内気取入口１６とが設けられている。送風用ファン１４が作動すると、両取入口１５、１６の合流点に設けられたインテークドア１７の動作位置に応じて、外気或いは内気がインテークユニット１１内に選択的に取り入れられる。
【００１３】
クーリングユニット１３には、熱交換器であるエバポレータ１８が設けられている。エバポレータ１８は、これに接続された吐出容量が可変のコンプレッサ１９の作動によってこのコンプレッサ１９から圧縮された冷却媒体の供給を受けると、供給された冷却媒体とインテークユニット１１に取入れられた取り入れ空気との熱交換により、この取り入れ空気を冷却する。
【００１４】
エバポレータ１８の入り口側には第１の温度センサ２０が配置されている。第１の温度センサ２０は、エバポレータ１８に流入する取り入れ空気の温度を検出する。また、エバポレータ１８の出口側には、エバポレータ１８の出口側温度を検出する第２の温度センサ２１が配置されている。第２の温度センサ２１は、エバポレータ１８を通過した取り入れ空気の温度、すなわち冷却媒体との熱交換により冷却された冷風の温度を検出する。
【００１５】
ヒータユニット１４には、例えばエンジン冷却水を熱源とするヒータコア２２が設けられている。また、ヒータコア２２に関連して、エアミックスドア２３が設けられている。エアミックスドア２３は、後述する温度レベル調節レバー（図２参照）の操作位置に応じて、その開度が可変である。この温度調節レバーを手動操作することにより、従来よく知られているように、クーリングユニット１２からの冷却空気である冷風と、ヒータコア２２からの温風との混合割合を調節することができる。この混合割合の調節によって適温に調節された空気は、霜取り用吹出口２４、ベンチレータ吹出口２５および足元吹出口２６のそれぞれに設けられた各ドア２７、２８および２９の操作に応じて、各吹出口２４、２５、２６から車室内に供給可能である。
【００１６】
図２は、空調機１０のための車両用空調制御装置３０を概略的に示す。車両用空調制御装置３０は、図１に示した第１の温度センサ２０および第２の温度センサ２１と、エアコン１０のためのオン・オフ操作スイッチ３１と、温度調節レバー３２と、これらから出力される情報に基づいてコンプレッサ１９の作動を制御する制御手段からなる制御部３３とを備える。
【００１７】
第１の温度検出手段である第１の温度センサ２０および第２の温度検出手段である第２の温度センサ２１は、エバポレータ１８の入り口側温度である取り入れ空気温度およびエバポレータ１８の出口側温度である冷風温度に対応する電気信号を温度情報としてそれぞれ制御部３３に出力する。オン・オフ操作スイッチ３１は、空調機すなわちエアコン１０の駆動、停止のために手動操作され、駆動あるいは停止の操作に応じた電気信号を制御部３３に出力する。
【００１８】
温度調節レバー３２は、車両の例えばダッシュボードに設けられ、その調節操作領域の一端の操作位置（ＣＯＯＬ端）でコンプレッサ１９からの冷風が１００％になり、その他端の操作位置（ＨＯＴ端）でヒータコア２２からの温風が１００％になるように、温度調節レバー３２の操作位置に応じた開度をエアミックスドア２３に与える。
【００１９】
従って、温度調節レバー３２をＣＯＯＬ端とＨＯＴ端との間で操作することにより、その操作位置に応じた冷風および温風の混合割合が得られることから、温度調節レバー３２は、車内温度レベルの調節操作部として機能する。この温度調節レバー３２は、エアミックスドア２３の開度情報に対応した操作位置についての電気信号を前記調節操作部からの操作情報として制御部３３に出力する。
【００２０】
制御部３３は、温度センサ２０、２１、オン・オフ操作スイッチ３１および温度調節レバー３２からの各情報を受ける入力回路３４と、該入力回路を経て入力される各情報に基づいてコンプレッサ１９の動作を制御するための制御信号を生成するマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称する。）３５と、マイコン３５により生成された制御信号をコンプレッサ１９に出力する出力回路３６とを備える。
【００２１】
制御部３３は、オン・オフ操作スイッチ３１から操作情報として駆動信号を受けると、温度調節レバー３２の操作位置をパラメータとして、第１の温度センサ２０により検出された取り入れ空気の温度Ｔａｃに応じた目標温度Ｔ′ｉｎｔと、第２の温度センサ２１により検出されたエバポレータ１８の出口側温度である冷風温度Ｔｉｎｔとに基づいて、コンプレッサ１９の冷却媒体吐出容量を適正に制御する。
【００２２】
取り入れ空気の温度Ｔａｃに応じた目標温度Ｔ′ｉｎｔは、従来におけると同様に、基本的には通常の運転で省エネルギーの実現を図り得るように適正な値が設定される。
【００２３】
図３は、この取り入れ空気の温度Ｔａｃ（℃）と、目標温度Ｔ′ｉｎｔ（℃）との関係を示す目標温度マップであり、取り入れ空気温度Ｔａｃ（℃）および目標温度Ｔ′ｉｎｔ（℃）がそれぞれＸ軸およびＹ軸で示されている。図示の例では、この取り入れ空気温度Ｔａｃと目標温度Ｔ′ｉｎｔ（℃）との関係を示す制御特性線３７は、共通制御線３７ａと、温度調節レバー３２の操作位置についての４つの分岐制御線３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび３７ｅとで、構成されている。
【００２４】
分岐制御線３７ｂは、温度調節レバー３２が温風５０％および冷風５０％の割合を示す中央位置にあるときの温度調節レベル１についての特性を示す。同様に、分岐制御線３７ｃは、温度調節レバー３２が温風３０％および冷風７０％の割合を示す操作位置にあるときの温度調節レベル２についての特性を示す。分岐制御線３７ｄは、温度調節レバー３２が温風１０％および冷風９０％の割合を示す操作位置にあるときの温度調節レベル３についての特性を示す。また、分岐制御線３７ｅは、温度調節レバー３２が温風０％および冷風１００％の割合を示すＣＯＯＬ端にあるときの温度調節レベル４についての特性を示す。
【００２５】
図３に示す例では、温度調節レバー３２の操作位置の如何に拘わらず、取り入れ空気温度Ｔａｃが１８℃以下では、目標温度Ｔ′ｉｎｔ（℃）が１０℃の一定値に保持され、制御部３３は第２の温度センサ２１からの冷風温度Ｔｉｎｔ（℃）と目標温度Ｔ′ｉｎｔ（℃）である１０℃との差（Ｔｉｎｔ−Ｔ′ｉｎｔ）に基づいてコンプレッサ１９の吐出量を制御する。この制御では、空気温度ＴａｃがＴ１℃に達するまで、共通制御線３７ａによって求められる目標温度Ｔ′ｉｎｔが用いられる。
【００２６】
温度調節レバー３２が温度調節レベル１に操作されている場合、空気温度ＴａｃがＴ１℃を越えると、分岐制御線３７ｂによって求められる例えば６℃の一定値が目標温度Ｔ′ｉｎｔとして採用される。
【００２７】
他方、温度調節レバー３２が温度調節レベル２、３のそれぞれに操作されている場合、空気温度ＴａｃがＴ２あるいはＴ３になるまで、共通制御線３７ａによって求められる目標温度Ｔ′ｉｎｔが採用されるが、空気温度ＴａｃがそれぞれＴ２あるいはＴ３を越えると、それぞれの分岐制御線３７ｃあるいは３７ｄによって求められる例えば５℃あるいは４℃が目標温度Ｔ′ｉｎｔとして採用される。
【００２８】
また、温度調節レバー３２が温度調節レベル４に操作されている場合、空気温度Ｔａｃが２８℃を越えると、分岐制御線３７ｅで示されるように一定の例えば３℃が目標温度Ｔ′ｉｎｔとして採用される。
【００２９】
説明の便宜上、温度調節レバー３２が４つの温度調節レベル１〜４に操作されたときの目標温度Ｔ′ｉｎｔの設定例を示したが、各分岐制御線により区画される各ゾーン毎に各分岐制御線３７ｂ〜３７ｅにより求められる各目標温度Ｔ′ｉｎｔを採用することができる。
【００３０】
例えば、温度調節レバー３２が温風の割合が５０％以上の操作位置に操作されたときに温度調節レベル１の分岐制御線３７ｂにより求められる目標温度Ｔ′ｉｎｔを採用することができる。また、度調整レバー３２が例えば温風の割合が５０％未満〜３０％以上の操作位置に操作されたときに温度調節レベル２の分岐制御線３７ｃにより求められる目標温度Ｔ′ｉｎｔを採用することができる。このように、各分岐制御線３７ｂ〜３７ｅにより区画される各ゾーン毎に、それぞれの分岐制御線により求められる目標温度Ｔ′ｉｎｔを設定することができる。
【００３１】
図３に示した目標温度マップデータは、図２に示すように、例えばマイコン３５の内部メモリ３５ａに格納されている。
【００３２】
制御部３３のマイコン３５によるコンプレッサ１９の制御動作を図４に示すフローチャートに沿って説明する。車両の乗員によりオン・オフ操作スイッチ３１が駆動位置へ操作されると、マイコン３５は、入力回路３４を経てオン・オフ操作スイッチ３１からの操作情報を受けることにより、コンプレッサ１９のための制御プログラムをスタートさせる。
【００３３】
この制御プログラムがスタートすると、マイコン３５は、ステップＳ１で、第１の温度センサ２０および第２の温度センサ２１からの温度情報および温度調節レバー３２の操作情報を入力回路３４を経て読み取る。マイコン３５は、ステップＳ２で、温度調節レバー３２の操作情報により温度調節レバー３２の操作位置が温度調節レベル１の適用領域にあるか否かを判定する。
【００３４】
温度調節レバー３２が温度調節レベル１の適用領域にあると判断されると、マイコン３５は、ステップＳ３で、共通制御線３７ａおよび分岐制御線３７ｂに基づいて、第１の温度センサ２０からの温度情報に対応した目標温度Ｔ′ｉｎｔを求める。
【００３５】
温度調節レバー３２が温度調節レベル１の適用領域外にあると判断されると、マイコン３５は、ステップＳ４で、温度調節レバー３２の操作位置が温度調節レベル２の適用領域にあるか否かを判定する。
【００３６】
温度調節レバー３２が温度調節レベル２の適用領域にあると判断されると、マイコン３５は、ステップＳ５で、共通制御線３７ａおよび分岐制御線３７ｃに基づいて、第１の温度センサ２０からの温度情報に対応した目標温度Ｔ′ｉｎｔを求める。
【００３７】
ステップＳ４で温度調節レバー３２が温度調節レベル２の適用領域外にあると判断されると、マイコン３５は、ステップＳ６で、温度調節レバー３２の操作位置が温度調節レベル３の適用領域にあるか否かを判定する。
【００３８】
ステップＳ６で温度調節レバー３２が温度調節レベル３の適用領域にあると判断されると、マイコン３５は、ステップＳ７で、共通制御線３７ａおよび分岐制御線３７ｄに基づいて、第１の温度センサ２０からの温度情報に対応した目標温度Ｔ′ｉｎｔを求める。
【００３９】
また、ステップＳ６で温度調節レバー３２が温度調節レベル３の適用領域外にあると判断されると、マイコン３５は、ステップＳ８で、共通制御線３７ａおよび分岐制御線３７ｅに基づいて、第１の温度センサ２０からの温度情報に対応した目標温度Ｔ′ｉｎｔを求める。
【００４０】
マイコン３５は、ステップＳ３、Ｓ５、Ｓ７またはＳ８のいずれかで目標温度Ｔ′ｉｎｔが求められると、ステップＳ９で、この求められた目標温度Ｔ′ｉｎｔと、ステップＳ１で読み込んだ第２の温度センサ２１からの取り込み空気温度Ｔｉｎｔとの温度差に基づいて、省力化に最適なコンプレッサ１９の吐出容量を算出し、その制御信号を出力回路３６からコンプレッサ１９に出力する。また、マイコン３５は、ステップＳ１０で、オン・オフ操作スイッチ３１の操作状態を判定し、停止位置に操作されていると、コンプレッサ１９の制御を停止する。また、オン・オフ操作スイッチ３１が駆動位置に保持されていると、前記したステップＳ１〜ステップＳ１０が繰り返される。
【００４１】
従って、コンプレッサ１９は、制御部３３からの前記制御信号を受ける限り、該制御信号に対応した適正な吐出容量で動作され、これにより適正な量の冷却媒体がエバポレータ１８に供給され続ける。
【００４２】
本発明に係る車両用空調制御装置３０によれば、操作部である温度調節レバー３２の調節位置に応じて目標温度Ｔ′を求めるための各分岐制御線３７ｂ〜３７ｅが選択される。
【００４３】
乗員が強い冷気を要求する場合には、一般的に、温度調節レバー３２はＣＯＯＬ端に操作され、冷気の要求度合いが低くなるに従って操作部である温度調節レバー３２はＨＯＴ端へ向けて操作される。この温度調節レバー３２の操作位置に応じて、例えば図３に示す目標温度マップデータによれば、取り入れ空気温度が例えば２８℃であるときの目標温度Ｔ′ｉｎｔは、６℃から３℃の範囲で変化する。すなわち、取り入れ空気温度Ｔａｃが温度Ｔ１を越える取り入れ空気温度領域のある温度Ｔａｃで見ると、温度調節レバー３２がＣＯＯＬ端の近くに操作されている程、低い目標温度Ｔ′ｉｎｔが設定される。
【００４４】
そのため、この温度Ｔ１を越える取り入れ空気温度領域では、操作部である温度調節レバー３２の操作位置に応じた目標温度Ｔ′ｉｎｔの変化に応じて、冷風温度Ｔｉｎｔ（℃）と目標温度Ｔ′ｉｎｔ（℃）との差（Ｔｉｎｔ−Ｔ′ｉｎｔ）が大きくなるように変化するので、温度Ｔ１を越えるある取り入れ空気温度Ｔａｃで見ると、温度調節レバー３２の操作位置がＣＯＯＬ端に近づく操作位置にある程、コンプレッサ１９は、その差に応じて吐出容量を増大させる。
【００４５】
また、温度調節レバー３２がＨＯＴ端に向けて操作されるほど、冷風温度Ｔｉｎｔ（℃）と目標温度Ｔ′ｉｎｔ（℃）との差（Ｔｉｎｔ−Ｔ′ｉｎｔ）が小さくなり、コンプレッサ１９はその吐出量を減少させる。
【００４６】
その結果、温度調節レバー３２の操作によって比較的強い冷気が要求されていない場合には、コンプレッサ１９の吐出容量を抑制して該コンプレッサの動力の浪費が抑制される。他方、温度調節レバー３２の操作によって強い冷気が要求される程に、コンプレッサ１９の吐出容量の増大が図られ、これにより乗員の快適性が確保される。
【００４７】
このように、目標温度マップデータの制御特性線３７に、温度調節レバー３２の操作情報をパラメータとして付加すべく、温度調節レバー３２の温度設定レベルに応じた各分岐制御線３７ｂ〜３７ｅを加味することにより、乗員の快適性の確保と省動力化とを実現することができる。
【００４８】
図示の実施の形態では、目標温度マップデータのパラメータとして４つの分岐制御線３７ｂ〜３７ｅからなる操作情報を適用し、４段階のレベルで各分岐制御線３７ｂ〜３７ｅを切り替えた例を示した。この例に代えて、温度調節レベルを例えば１％毎に設定することにより、必要に応じて実質的に無段階的に目標温度Ｔ′ｉｎｔを変化させることができる。無段階的に目標温度Ｔ′ｉｎｔを変化させることにより、温度調節レバー３２の操作に応じた一層緻密なコンプレッサ１９の制御が可能となる。
【００４９】
また、コンプレッサとして容量可変型を用いた例を示したが、定容量型コンプレッサを用い、この定容量型コンプレッサのオン・オフを目標温度マップデータに沿って制御することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、前記したように、エバポレータに冷却媒体を供給するコンプレッサの運転が、車内温度レベルを調節するための操作部からの操作情報を加味して制御されることから、省エネルギーの実現のために設定される目標温度マップデータに各操作者の好みに応じた特性を付加することができるので、省動力を狙いとする制御モードにおいても乗員の感覚を反映した制御を行なうことができ、たとえ季節の変わり目であっても、乗員の快適性の確保とコンプレッサ動力の浪費の抑制による省動力化との両立を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用空調機の構成を概略的に示す模式図である。
【図２】図１に示した車両用空調機のための空調制御装置を示すブロック図である。
【図３】図２に示したマイコンでの空調制御に用いられる目標温度Ｔ′ｉｎｔと取り入れ空気温度Ｔａｃとの関係を温度レベル調節操作部からの操作情報をパラメータとして示す目標温度マップデータの一例を示すグラフである。
【図４】図２に示したマイコンによる制御プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  空調機
１８  エバポレータ
１９  コンプレッサ
２０  第１の温度センサ（第１の温度検出手段）
２１  第２の温度センサ（第２の温度検出手段）
３２  温度調節レバー（操作部）
３３  制御部（制御手段）
【図１】
2004168098.tif 000003
【図２】
2004168098.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004168098.tif 000006