(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標吹き出し風温度と推定吹き出し風温度との差に応じてヒーターコアを通過する空気と前記ヒーターコアを迂回する空気との割合を調節し、吹き出し風温度を制御する温度制御手段と、
前記目標吹き出し風温度が高くなるほど吹き出し風量を多くする風量制御手段とを備えた車両用空調装置において、
外気温検出手段と、
前記ヒーターコアを通過する空気と前記ヒーターコアを迂回する空気との割合を決定するに際し、前記外気温が前記所定値より低いときは、前記目標吹き出し風温度に補正値を加算することによって前記ヒーターコアを通過する空気量を増やす低外気温時風温制御手段と、
外気温が所定値より低いときは前記補正値を用いることなく前記目標吹き出し風温度に対する前記吹き出し風量を所定量少なくする低外気温時風量制御手段とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記補正値は、前記外気温が低くなるほど大きな値となることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用空調装置および車両用空調方法に関し、特に、低外気温時のファン騒音を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
ブロアファンの速度を制御して吹き出し風量を調節するとともに、エアーミックスドアの開度を制御してヒーターコアを通過する空調風の割合を変え、吹き出し風の温度を調節する車両用空調装置が知られている。
【０００３】
従来の車両用空調装置では、自動空調モード設定時には、車室内温度設定値、車室内温度、車室外温度、日射量などに基づいて目標吹き出し風温度を算出し、実際の吹き出し風温度が目標値に一致するようにエアミックスドア開度を制御するとともに、目標吹き出し風温度に応じてブロアファンの速度を制御している。したがって、例えば冬期の車室内温度が低いときには目標吹き出し風温度が高くなり、温度の高い空調風が最大の風量で車室内へ吹き出され、最大の暖房能力で空調が行われる。車室内温度が設定温度に近づくにつれて目標吹き出し風温度が低下し、それに応じて風量も低下する。つまり、従来の車両用空調装置では車室外温度が低いほど送風量が多くなり、それにともなってブロアファンの騒音も大きくなる。
【０００４】
このため、寒冷地で自動空調モードで暖房を行うとブロアファンの大きな騒音が長く続くことになり、乗員に違和感を与える。
【０００５】
そこで、手動空調モードで風量を下げてファン騒音を低くすることができるが、車室内温度が設定温度に近づくと目標吹き出し風温度が低下するため、低い温度の吹き出し風が少ない風量で風量で吹き出されることになり、暖房能力自体が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、車室外温度が低いときにブロアファンの騒音を抑制しながら大きな暖房能力を発生させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図１および図２に対応づけて本発明を説明すると、
（１）  請求項１の発明は、目標吹き出し風温度と推定吹き出し風温度との差に応じてヒーターコア８を通過する空気とヒーターコア８を迂回する空気との割合を調節し、吹き出し風温度を制御する温度制御手段２０，７ｄ，７ｍ，７と、目標吹き出し風温度が高くなるほど吹き出し風量を多くする風量制御手段２０，５ｄ，５ｍ，５とを備えた車両用空調装置に適用される。
そして、外気温検出手段２２と、ヒーターコア８を通過する空気とヒーターコア８を迂回する空気との割合を決定するに際し、外気温が所定値より低いときは、目標吹き出し風温度に補正値を加算することによってヒーターコア８を通過する空気量を増やす低外気温時風温制御手段２０，７ｄ，７ｍ，７と、外気温が所定値より低いときは前記補正値を用いることなく目標吹き出し風温度に対する吹き出し風量を所定量少なくする低外気温時風量制御手段２０，７ｄ，７ｍ，７，５ｄ，５ｍ，５とを備え、これにより上記目的を達成する。
（２）  請求項２の車両用空調装置は、外気温が低くなるほど補正値を大きな値とするようにしたものである。
【０００８】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、静かで、かつ、吹き出し風温度を高めた暖房運転を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
《空調ユニットの構成》
図１は一実施例の空調ユニットの構成を示す断面図である。
車室内に設けられる空調ダクト１の上流側には、車室内の空気を導入する内気導入口２と外気を導入する外気導入口３とが設けられる。これらの導入口２，３の分岐部にはアクチュエータ（後述）により駆動されるインテークドア４が設けられ、内気導入口２と外気導入口３とを任意の比率で開閉する。空調ダクト１の上流部に設置されるブロアファン５はファンモーター５ｍにより駆動され、インテークドア４の開閉比率に応じて内気導入口２および外気導入口３から空気を導入し、空調ダクト１の下流に配置されるエバポレータ６へ送風する。エバポレータ６は、ブロアファン５により送風された空気から冷媒に吸熱して冷風を作る吸熱用熱交換器である。
【００１１】
エバポレータ６の下流にはエアーミックスドア７が設けられ、さらにエアーミックスドア７の下流は２つの流路に分岐される。第１流路はヒーターコア８により冷風を暖める流路であり、第２流路はヒーターコア８をバイパスする流路である。エアーミックスドア７はアクチュエータ（後述）により開閉し、ヒーターコア８を通過する空気とヒーターコア８をバイパスする空気との割合を調整する。エバポレータ６により吸熱されて冷えた空気は、エアーミックスドア７の開度に応じてその一部はヒーターコア８を通過して暖められ、残りはヒーターコア８をバイパスして冷風のまま吹き出される。つまり、エアーミックスドア７の開度に応じて冷風と温風との割合が調節される。エアーミックスドア７の開度Ｘは、エアーミックスドア７が一点鎖線位置にある場合を０％（全閉、Ｘ＝０）とし、このとき冷風と温風との割合は冷風１００％になる。一方、エアーミックスドア７が図示位置にある場合の開度Ｘを１００％（全開、Ｘ＝１）とし、このとき冷風と温風との割合は温風１００％になる。
【００１２】
エアーミックスドア７の下流にはエアーミックスチャンバー９が設けられ、ここで冷風と温風とを混合して温度調節された空調風を作る。エアーミックスチャンバー９の下流には、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すベンチレーター１０と、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口１１と、ウインドシールドに向けて空調風を吹き出すデフロスター吹出口１２が設置される。各吹出口１０〜１２にはそれぞれベンチレータドア１３、フットドア１４およびデフロスタドア１５と、各ドアを駆動するアクチュエータ（後述）とが設けられる。
【００１３】
一方、エバポレータ６の下流には、エバポレータ６を通過した冷風を直接、ベンチレーター１０へ導く第３流路すなわちフレッシュベント流路１６が設けられる。このフレッシュベント流路１６には、通過風量を調節するためのフレッシュベントドア１７が設けられ、後述するアクチュエータにより全閉から全開まで駆動される。フレッシュベント流路１６から導入された冷風は、エアーミックスチャンバー９からの空調風と混合されてベンチレーター１０から吹き出される。
【００１４】
《システムの構成》
図２は一実施の形態のシステムの構成を示すブロック図である。コントローラー２０は、マイクロコンピューターとその周辺部品から構成され、後述する制御プログラムを実行して空調制御を行なう。
【００１５】
コントローラー２０には各種スイッチやセンサー類が接続される。スイッチＳＷ１は自動空調モードで空調を開始させるためのエアコンスイッチであり、スイッチＳＷ２は手動空調モードでブロアファン５の速度を変えるためのファンスイッチである。また、スイッチＳＷ３は空調を停止するためのオフスイッチである。室温設定器２１は車室内の目標温度ＴPTCを設定するための設定器である。外気温センサー２２は車室外温度（外気温）ＴAを検出し、内気温センサー２３は車室内温度（内気温）ＴINCを検出する。さらに、日射センサー２４は日射量ＱSUNを検出し、吸込温センサー２５はエバポレータ６を通過した直後の吸込み空気温度ＴINTを検出する。
【００１６】
コントローラー２０にはまた、コンプレッサ２６や各種アクチュエータ駆動用ドライバーが接続される。ドライバー７ｄはエアーミックスドア７のアクチュエータ７ｍを駆動する。また、ドライバー１７ｄはフレッシュベントドア１７のアクチュエータ１７ｍを駆動する。さらに、ドライバー１３ｄ，１４ｄ，１５ｄはそれぞれベンチレータードアアクチュエータ１３ｍ、フットドアアクチュエータ１４ｍ、デフロスタドアアクチュエータ１５ｍを駆動する。ドライバー４ｄは上述したインテークドアアクチュエータ４ｍを駆動し、ドライバー５ｄは上述したブロアモータ５ｍを駆動する。
【００１７】
図３および図４は、吹き出し風温度を調節するエアーミックスドア制御プログラムを示すフローチャートである。また、図５は、吹き出し風量を調節する風量制御プログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより一実施の形態の動作を説明する。なお、空調制御の中の本願発明と直接に関係のないコンプレッサー制御、吹き出し口制御、吸い込み口制御などについては説明を省略する。
【００１８】
《エアーミックスドア制御》
まず、図３と図４により一実施の形態のエアーミックスドア制御を説明する。図３のステップ１において定数Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｗを設定する。ここで、定数Ａ、Ｄ、Ｅには実験などで得た固定値を設定する。定数Ｃについては図６に示すマップから外気温ＴAに応じた値を表引き演算する。また、定数Ｗについては次式により算出する。
【数１】
Ｗ＝Ｂ・ＴA−Ｄ・ＴINC
ここで、Ｂは定数である。ステップ２でエアーミックスドア開度センサー７ｓの指示値Ｘ0を読み込み、続くステップ３で図７に示すテーブルを用いて開度指示値Ｘ0を０≦Ｘ≦１の範囲の開度Ｘに変換する。
【００１９】
ステップ４において、目標吹き出し風温度ＸMを補正するための補正値βＸMを決定する。図８に外気温ＴAに対する補正値βＸMのマップ例を示す。補正値βＸMは外気温ＴAが低くなるほど大きな値をとり、したがって、外気温ＴAが低くなるほど大きな補正値βＸMが目標吹き出し風温度ＸMに加算される。ステップ５では図９に示すテーブルを用いてエアーミックスドア開度Ｘに応じた定数Ｆ、Ｇを決定する。
【００２０】
ステップ６において、次式により目標吹き出し風温度と推定吹き出し風温度との差Ｓを算出する。
【数２】
Ｓ＝（Ａ＋Ｄ）・ＴPTC’＋Ｗ＋Ｃ・ＱSUN’＋Ｅ＋βＸM−｛（Ｆ・Ｘ＋Ｇ）・（ＴWW−ＴINT）−ＴINT｝
ここで、ＴPTC’は室温設定器２１により設定した室温設定値ＴPTCを外気温ＴAに応じて補正した値であり、ＱSUN’は日射センサー２４により検出した日射量ＱSUNを温度に換算した値である。また、ＴWWは定常時のエンジン冷却水温度で例えば８２℃を設定する。さらに、ＴINTは吸込温センサー２５により検出したエバポレータ６を通過直後の吸込み空気温度である。
【００２１】
上記数式２において、
【数３】
（Ａ＋Ｄ）・ＴPTC’＋Ｗ＋Ｃ・ＱSUN’＋Ｅ
は内気温ＴINC、外気温ＴA、日射量ＱSUN’および室温設定値ＴPTC’に基づいて算出される目標吹き出し風温度ＸMであり、目標エアーミックスドア開度に相当する。また、数式２において、
【数４】
（Ｆ・Ｘ＋Ｇ）・（ＴWW−ＴINT）−ＴINT
は現在のエアーミックスドア開度Ｘとエバポレータ６を通過直後の吸込み空気温度ＴINTに基づいて算出される吹き出し風温度の推定値であり、エアーミックスドア開度の推定値に相当する。差Ｓは吹き出し風温度の目標値から推定値を差し引いて求められ、この差Ｓが０になるようにエアーミックスドア開度を開閉して吹き出し風温度を制御する。
【００２２】
この実施の形態では、数式３に示す目標吹き出し風温度ＸMに補正値βＸMを加算し、加算後の目標吹き出し風温度（ＸM＋βＸM）から数式４に示す推定吹き出し風温度を差し引いて差Ｓを求める。この差Ｓが０になるようにエアーミックスドア開度を制御すると、吹き出し風温度は目標吹き出し風温度ＸMを補正値βＸMだけ高くした温度になる。つまり、数式２によりエアーミックスドア開度を制御することによって、目標吹き出し風温度ＸMそのものを補正せずに、エアーミックスドア開度を補正値βＸMだけ開放することができ、実際の吹き出し風温度を目標吹き出し風温度ＸMよりも高くすることができる。
【００２３】
ステップ７〜１０において、室温設定値ＴPTCが３２℃より高いときはエアーミックスドア７を全開、すなわち最高温度側に調節し、室温設定値ＴPTCが１８℃より低いときはエアーミックスドア７を全閉、すなわち最低温度側に調節する。室温設置値ＴPTCが１８℃≦ＴPTC≦３２℃のときはステップ１１へ進む。
【００２４】
続くステップ１１〜１８において、数式２により算出した差Ｓによりエアーミックスドア開度指示値Ｘ0を更新する。すなわち、Ｓ＞５のときは開度指示値Ｘ0に０．０２を加算し、５≧Ｓ＞１のときは開度指示値Ｘ0に０．０１を加算することによって、エアーミックスドア開度を大きくし、吹き出し風温度を高くする。また、−５≦Ｓ＜−１のときは開度指示値Ｘ0から０．０１を減じ、Ｓ＜−５のときは開度指示値Ｘ0から０．０２を減じることによって、エアーミックスドア開度を小さくし、吹き出し風温度を低くする。
【００２５】
このように、この実施の形態によれば、図８に示す外気温ＴAが低くなるほど値が大きくなる補正値βＸMを目標吹き出し風温度ＸMに加算し、加算後の目標吹き出し風温度（ＸM＋βＸM）から推定吹き出し風温度を差し引いて差Ｓを求め、差Ｓが０になるようにエアーミックスドア開度を制御するようにしたので、外気温ＴAが低くなるほどエアーミックスドア開度が大きくなって、実際の吹き出し風温度が目標吹き出し風温度ＸMより高くなる。その上、目標吹き出し風温度ＸMそのものを補正しないので、目標吹き出し風温度ＸMにより制御する他の空調制御項目に対して影響を与えることがない。
【００２６】
《風量制御》
次に、図５により一実施の形態の風量制御を説明する。ステップ２１において、起動風量制御を行う。自動空調モード設定時には、ファンモーター５ｍの駆動信号のデューティー比を徐々に増加させて強風が急に吹き出すのを防止する。続くステップ２２でオフスイッチＳＷ３が操作されているかどうかを確認し、オフスイッチＳＷ３が操作されているときはステップ２３へ進んで空調を停止する。オフスイッチＳＷ３が操作されていないときはステップ２４へ進み、ファンスイッチＳＷ２が操作されているかどうかを確認する。ファンスイッチＳＷ２が操作されているときはステップ２５へ進み、ファンスイッチＳＷ２の操作に応じて手動風量制御を行う。
【００２７】
ファンスイッチＳＷ２が操作されていないときはステップ２６へ進み、目標吹き出し風温度ＸMに基づいてファン基準電圧ＶF0を決定する。
【００２８】
図１０は目標吹き出し風温度ＸMに対するファン基準電圧ＶF0のマップを示し、図１１はそのデータテーブルを示す。図１１において、（ａ）は図１０の開度Ｍ１以下のクールダウン時に対応し、（ｂ）は図１０の開度Ｎ１以上のウォームアップ時に対応する。コントローラー２０は、図１１に示すデータテーブルから目標吹き出し風温度ＸMに対応するファン基準電圧ＶF0を表引き演算する。なお、目標吹き出し風温度ＸMに対するファン基準電圧ＶF0はヒステリシス特性により制御される。
【００２９】
図１０および図１１ａから明らかなように、従来、暖房時（ウォームアップ時）には目標吹き出し風温度ＸMが大きくなるほどファン基準電圧ＶF0が高くなり、吹き出し風量が増加していた。そのため、外気温ＴAが低いほどブロアファン５が高速で運転され、大きなファン騒音が発生して乗員に違和感を与えていた。
【００３０】
この実施の形態では、図１１ｂに示す暖房時（ウォームアップ時）の目標エアーミックスドアＸMの値Ｎ１，Ｎ２，・・、およびファン基準電圧ＶF0の値ＶＮ１，ＶＮ２，・・をそれぞれ、図１２および図１３に示すマップを用いて外気温ＴAに応じて入れ替える。つまり、外気温ＴAが低いほどファン基準電圧ＶF0を低くし、吹き出し風量を目標吹き出し風温度ＸMと独立に制御し、外気温ＴAが低いときに目標吹き出し風温度ＸMが高くても吹き出し風量を少ないままにする。
【００３１】
ファン基準電圧ＶF0を決定したら、ステップ２７でファンモーター５ｍにファン基準電圧ＶF0を印加してブロアファン５の速度を制御する。
【００３２】
このように、外気温ＴAが低くても吹き出し風量を少ないままにしたので、外気温が低い寒冷地において暖房運転を行うときに吹き出し風量を下げることができ、ファン騒音を抑制することができる。
【００３３】
この実施の形態のエアーミックスドア制御と風量制御によれば、外気温が低いほど吹き出し風の風量を少なくして温度を上げることができ、ブロアファンの騒音を抑制して静かな暖房運転を行うことができる。
【００３４】
なお、この実施の形態では外気温の所定値をＴA＝５５（約５℃に相当）と定めているが、この所定値は適宜変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施の形態の空調ユニットの構成を示す断面図である。
【図２】  一実施の形態のシステムの構成を示す図である。
【図３】  一実施の形態のエアーミックスドア制御を示すフローチャートである。
【図４】  図３に続く、一実施の形態のエアーミックスドア制御を示すフローチャートである。
【図５】  一実施の形態の風量制御を示すフローチャートである。
【図６】  制御定数Ｃを設定するためのマップを示す図である。
【図７】  エアーミックスドア開度指示値Ｘ0から開度Ｘへの変換テーブルを示す図である。
【図８】  外気温ＴAに対する補正値βＸMのマップを示す図である。
【図９】  制御定数Ｆ、Ｇを設定するためのテーブルを示す図である。
【図１０】  目標吹き出し風温度ＸMに対するファン基準電圧ＶF0のマップを示す図である。
【図１１】  クールダウン時およびウォームアップ時の目標吹き出し風温度ＸMに対するファン基準電圧ＶF0のテーブルを示す図である。
【図１２】  暖房時の外気温ＴAに対する目標吹き出し風温度γＸＭのマップを示す図である。
【図１３】  暖房時の外気温ＴAに対するファン基準電圧γＶNのマップを示す図である。
【符号の説明】
１  空調ダクト
２  内気導入口
３  外気導入口
４  インテークドア
４ｄ  ドライバー
４ｍ  アクチュエータ
５  ブロアファン
５ｄ  ドライバー
５ｍ  ファンモーター
６  エバポレータ
７  エアーミックスドア
７ｄ  ドライバー
７ｍ  アクチュエータ
８  ヒーターコア
９  エアーチャンバー
１０  ベンチレーター
１１  フット吹出口
１２  デフロスタ吹出口
１３  ベンチレータードア
１３ｄ  ドライバー
１３ｍ  アクチュエータ
１４  フットドア
１４ｄ  ドライバー
１４ｍ  アクチュエータ
１５  デフロスタドア
１５ｄ  ドライバー
１５ｍ  アクチュエータ
１６  フレッシュベント流路
１７  フレッシュベントドア
１７ｄ  ドライバー
１７ｍ  アクチュエータ
２０  コントローラー
２１  室温設定器
２２  外気温センサー
２３  内気温センサー
２４  日射センサー
２５  吸込み温センサー
２６  コンプレッサ
ＳＷ１  エアコンスイッチ
ＳＷ２  ファンスイッチ
ＳＷ３  オフスイッチ
【図１】
0003755386.tif 000002
【図２】
0003755386.tif 000003
【図３】
0003755386.tif 000004
【図４】
0003755386.tif 000005
【図５】
0003755386.tif 000006
【図６】
0003755386.tif 000007
【図７】
0003755386.tif 000008
【図８】
0003755386.tif 000009
【図９】
0003755386.tif 000010
【図１０】
0003755386.tif 000011
【図１１】
0003755386.tif 000012
【図１２】
0003755386.tif 000013
【図１３】
0003755386.tif 000014