車両用空調装置の等価温度演算装置
【目的】 最適な乗員の温調環境を構築するために、制御用等価温度を乗員の各部位の等価温度から求める。
【構成】 環境信号から車体温度を演算する車体温度演算手段１５０と、この車体温度と環境信号に乗員各部位の位置による重み付けを行って乗員の各部位の平均輻射温度を演算する乗員各部位輻射温度演算手段１７０と、気流速に吹出モード及び乗員の各部位の位置による重み付けを行って乗員各部位の気流速を演算する乗員各部位気流速演算手段１８０と、前記乗員各部位の平均輻射温度、乗員各部位の気流速、着衣量、吹出温度から乗員各部位の等価温度を演算する乗員各部位等価温度演算手段１９０と、この乗員各部位の等価温度から制御用等価温度を演算する制御用等価温度演算手段１９５とを具備する。
【構成】 環境信号から車体温度を演算する車体温度演算手段１５０と、この車体温度と環境信号に乗員各部位の位置による重み付けを行って乗員の各部位の平均輻射温度を演算する乗員各部位輻射温度演算手段１７０と、気流速に吹出モード及び乗員の各部位の位置による重み付けを行って乗員各部位の気流速を演算する乗員各部位気流速演算手段１８０と、前記乗員各部位の平均輻射温度、乗員各部位の気流速、着衣量、吹出温度から乗員各部位の等価温度を演算する乗員各部位等価温度演算手段１９０と、この乗員各部位の等価温度から制御用等価温度を演算する制御用等価温度演算手段１９５とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、車両用空調装置の各制御機器を制御するために用いられる等価温度を演算する車両用空調装置の等価温度演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】国際規格ＩＳＯ７７３０によれば、人間が温熱環境において快適と感じる指標は、気温、輻射熱、気流速、着衣量などにより数値化ができるとされ、その指標を空調装置の制御装置に利用したものが、特開平３−１４０７３８号公報に開示されている。
【０００３】この引例は、室温、室内の気流速度、室内の平均輻射温度、室内の湿度、在室者の着衣量、及び在室者の活動量を検知する各々の検知手段と、検知した各データから快適指数（本願における等価温度）を算出する快適指数算出手段と、この快適指数に基づき空気調和温度の設定を自動的に変更する設定温度変更手段とを具備し、これによって室内の温熱環境が変化した場合でも、快適指数に基づいて空気調和温度の設定が自動的に変化されるために快適状態を維持可能とするものである。
【０００４】また、特開平３−５１６５０号公報においても、快適度（本願における等価温度）を室内温度、湿度、輻射温度、気流速、着衣量から演算し、この快適度によって空調関係機器を制御するものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述に引例に開示される空調装置は室内用のものであるために、在室者を一体として快適度（以下、等価温度）を演算しても何ら差し障りはないが、空調装置が乗員の近傍に配され、直接吹出空気が乗員に当たる車両用空調装置においては、乗員の空調条件を一体として演算すると、頭部、胸部、脚部において異なる体感を必要とするにも関わらず、乗員の体感を一体として制御するためにアンマッチな温調になるという問題点が発生する。
【０００６】そこで、この発明は、最適な乗員の温調環境を構築するために、制御用等価温度を乗員の各部位の等価温度から求める車両用空調装置の等価温度演算装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明を図１R>１において説明すると、環境信号として、少なくとも車室内温度、外気温度及び日射量を検出する環境信号検出手段１００と、吹出口から吹き出す吹出空気の気流速を検出する気流速検出手段１１０と、吹出口から吹き出す吹出空気の吹出温度を検出する吹出温度検出手段１２０と、現状の吹出モードを検出する吹出モード検出手段１３０と、前記環境信号から乗員の着衣量を演算する着衣量演算手段１４０と、前記環境信号から車両の車体温度を演算する車体温度演算手段１５０と、この車体温度演算手段１５０によって演算された車体温度と前記環境信号に乗員各部位の位置に基づいて重み付けを付加する乗員各部位重み付け付加手段１６０と、この乗員各部位重み付け手段１６０によって付加された重み付けによって前記車体温度と前記環境信号から乗員各部位の平均輻射温度を演算する乗員各部位輻射温度演算手段１７０と、前記気流速検出手段１１０によって検出された気流速に、前記吹出モード検出手段１３０によって検出された吹出モードと乗員各部位の位置に従った重み付けによって乗員各部位の気流速を演算する乗員各部位気流速演算手段１８０と、前記乗員各部位輻射温度演算手段１７０によって演算された乗員各部位の輻射温度と、前記乗員各部位気流速演算手段１８０によっ演算された気流速と、前記着衣量演算手段１４０によって演算された着衣量と、前記吹出温度検出手段１２０によって検出された吹出温度とによって乗員各部位の等価温度を演算する乗員各部位等価温度演算手段１９０と、この乗員各部位等価温度演算手段１９０によって演算された各部位の等価温度を、乗員各部位の位置による重み付けによって演算し、制御用の等価温度を演算する制御用等価温度演算手段１９５とを具備することにある。
【０００８】
【作用】したがってこの発明においては、環境信号検出手段１００によって検出された環境信号から車体温度演算手段１５０において車体温度を演算し、この車体温度と前記環境信号に乗員各部位重み付け手段１６０によって乗員の各部位の位置における重み付けを付加し、この重み付けが付加された前記車体温度と前記環境信号から乗員各部位輻射温度演算手段１７０において乗員各部位の平均輻射温度を演算する。また、気流速検出手段１１０において検出された気流速と、吹出モード検出手段１３０によって検出された吹出モード及び乗員各部位の位置による重み付けから、乗員各部位気流速演算手段１８０において乗員各部位の気流速が演算され、前記乗員各部位の平均輻射温度、前記乗員各部位の気流速、着衣量演算手段１４０によって演算された着衣量、吹出温度検出手段１２０によって演算された吹出温度から、乗員各部位等価温度演算手段１９０によって乗員各部位の等価温度が演算される。さらに、この乗員各部位の等価温度から制御用等価温度演算手段１９５によって制御用等価温度が演算され、制御用等価温度に乗員各部位の等価温度が加味される事となるために、乗員の各部位の体感にあった空調制御が可能となるために上記課題が達成できるものである。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【００１０】図２において示す車両用空調装置は、空調ダクト１の最上流に内気導入口２と外気導入口３が設けられ、この内気導入口２と外気導入口３を適宜選択して開口するインテークドア４が設けられている。このインテークドア４の下流には、送風機５が設けられ、この送風機５の下流には膨張弁６、図示しないコンプレッサ、コンデンサ等と直列に配管結合されて冷房サイクルを構成するエバポレータ７が配されている。このエバポレータ７に下流には、熱源として、例えば図示しない走行用エンジンの冷却水が流量制御弁８を介して流入するヒータコア９が配され、このヒータコア９の上流側には、このヒータコア９を通過する空気を制限するエアミックスドア１０が設けられている。
【００１１】空調ダクト２の最下流にはデフ吹出口１１、ベント吹出口１２、フット吹出口１３が開口しており、この各吹出口１１，１２，１３にはこの各吹出口１１，１２，１３を適宜開口するモードドア１４が設けられている。
【００１２】以上の構成の車両用空調装置において、送風機５の稼動により内気導入口２若しくは外気導入口３から吸入された空気は、エバポレータ７を通過することによって所定の温度に冷却され、エアミックスドア１０の開度によってヒータコア９を通過する空気と迂回する空気に分割される。これによって、ヒータコア９を迂回した冷却されたままの空気とヒータコア９を通過して加熱された空気は、ヒータコア９の下流側で混合されて所望の温度に温調された空気となり、モードドア１４によって選択された吹出口より車室内に吹き出し、車室内を温調するものである。
【００１３】この車両用空調装置を制御するために、少なくとも中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等からなるそれ自体公知のマイクロコンピュータ１５が設けられており、このマイクロコンピュータ１５には、環境信号検出手段１００としての車室内温度を検出する車室内温度センサ２１、外気温度を検出する外気温度センサ２２及び日射量を検出する日射センサ２３、吹出空気温度検出手段１２０としての吹出口１１，１２，１３から吹き出す吹出空気の温度を検出する吹出温度センサ２４、吹出モード検出手段１３０としてのモードドア１４を駆動するアクチュエータ３０に取付られ、吹出モードを検出するためにモードドアの位置を検出するポテンショメータ２５からの信号が、マルチプレクサ（ＭＰＸ）１６、Ａ／Ｄ変換器１７を介して入力され、さらに図示しない各種設定スイッチ（ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、ＡＵＴＯスイッチ、温度設定スイッチ、送風機設定スイッチ、モード設定スイッチ等）及び表示部からなる操作パネル２６からの設定信号が入力されるものである。
【００１４】このマイクロコンピュータ１５においては所定のプログラムに従って前記入力信号及び設定信号が処理され制御信号として出力回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを介して各空調制御機器を制御するものである。尚、この空調制御機器は、例えばインテークドア４を駆動するアクチュエータ２８、エアミックスドア１０を駆動するアクチュエータ２９、モードドア１４を駆動するアクチュエータ３０、送風機のモータ３１及び図示しないコンプレッサ等を指すものである。
【００１５】以下、このマイクロコンピュータ１５において実行される処理を示すフローチャートにしたがって説明する。
【００１６】図３に示すフローチャートは、車両用空調制御装置のメイン制御ルーチンを示すもので、処理の開始によりステップ２００から開始されるものである。
【００１７】ステップ３００においては、前記車室内温度センサ２１からの車室内温度信号Ｔinc 、前記外気温度センサ２２からの外気温度信号Ｔamb 、日射センサ２３からの日射量信号Ｑsn、ベント吹出温度センサ２４からの吹出温度信号Ｔair 、ポテンショメータ２５からの吹出モード信号Ｔmode、及び送風機５に供給されるファン電圧Ｖfan が少なくとも入力されるものである。
【００１８】ステップ４００においては、図５に示す特性線図に基づき外気温度Ｔamb から着衣量Ｉclが演算される（着衣量演算手段１５０）。この着衣量Ｉclは、外気温度Ｔamb が温度γ1 （例えば−３０℃）以下の時に最大値β1 となり、温度γ2（例えば、３０℃）以上の場合には最低値β2 となり、その間（γ1 〜γ2 ）の間は、β1 〜β2 に向かってリニアに漸減するように設定されているものである。
【００１９】尚、この実施例においては、着衣量Ｉclを外気温度Ｔamb のみから演算したが、日射量Ｑsn、車室内温度Ｔinc を加味して求めることもできるものである。例えば、日射が強い場合には着衣量Ｉclを日射量Ｑsnに比して小さく設定するようにしても良いし、車室内温度Ｔinc が高い場合には、乗員が室内で上着を脱ぐ可能性があるとして所定値下げることも可能である。
【００２０】以上のステップ４００において着衣量Ｉclが演算された後、ステップ５００においては、図４で示す等価温度演算ルーチンが開始され、ステップ５１０において下記する数式１に示される基本式により車体温度Ｔb が演算される（車体温度演算手段１４０）。
【００２１】
【数１】Ｍ＊ｄＴb ／ｄＴ＝ａ＊（ｄＱsn−ｂ＊（Ｔb −Ｔamb ）−Ｋ＊（Ｔb −Ｔinc ））
【００２２】尚、Ｍ，ａ，ｂ，Ｋは演算定数である。
【００２３】ステップ５２０においては、変数ｎに初期値“１”を設定し、ステップ５３０において、演算定数Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 で示される重み付けの設定を行う。図６R>６に示す表において、先ず変数ｎが“１”である場合には、乗員の各部位の内、頭部（Ｈｅａｄ）の位置の重み付けが例えば、Ｋ1 は０．１、Ｋ2 は０．５、Ｋ3 は前記吹出モード信号Ｔmodeがベントモード（ＶＥＮＴ）の場合は０．８、バイレベル（ＢＩ／Ｌ）の場合は０．３、ヒートモード（ＨＥＡＴ）の場合は０．１と設定され、同様に下記するステップ５７０において加算され、変数ｎが“２”になった場合には胸部（Ｃｈｅｓｔ）の位置の重み付けが、変数ｎが“３”の場合には脚部（Ｆｏｏｔ）の位置の重み付けが設定されるものである。
【００２４】これによって重み付けが設定されると、ステップ５４０においては、下記する数式２により平均輻射温度Ｔrad(n)が演算される（乗員各部位輻射温度演算手段１６０）。
【００２５】
【数２】Ｔrad(n)＝Ｋ1 ＊Ｔb ＋Ｋ2 ＊Ｑsn
【００２６】尚、Ｔrad(1)は頭部平均輻射温度、Ｔrad(2)は胸部平均輻射温度、Ｔrad(3)は脚部平均輻射温度を示すものである。これによって、変数ｎが“１”の場合には、頭部平均輻射温度Ｔrad(1)を演算するために、車体温度Ｔb の影響を小さく、日射量Ｑsnの影響は大きいとして、例えばＫ1 に０．１、Ｋ2 に０．５を設定して演算し、変数ｎが“２”の場合には脚部平均輻射温度Ｔrad(3)を演算するために、車体温度Ｔb と日射量Ｑsnの影響を同一してＫ1 に０．３、Ｋ2 に０．３を設定して演算し、さらに変数ｎが“３”の場合には脚部平均輻射温度Ｔrad(3)を演算するために、車体温度Ｔb の影響が大きく、日射量Ｑsnの影響が小さいとしてＫ1 に０．５、Ｋ2 に０．１を設定して演算するものである。
【００２７】ステップ５５０においては乗員各部位の気流速Ｖa(n)が下記する数式３によって演算される（重み付け付加手段１７０）。
【００２８】
【数３】Ｖa(n)＝Ｋ3 ＊Ｖa
【００２９】尚、Ｖａは、送風機電圧Ｖfan から演算された気流速である（Ｖａ＝Ｋ4 ＊Ｖfan ）（気流速検出手段１１０）。この実施例においては送風機電圧から気流速を演算して求めるようにしたが、吹出口１１，１２，１３近傍に風速計を配することによって検出してもよいものである。
【００３０】また、Ｖa(1)は頭部気流速を示し、Ｖa(2)は胸部気流速を示し、Ｖa(3)は脚部気流速を示すものである。頭部気流速Ｖa(1)は、例えばＫ3 の値がベント吹出モードの場合には０．８、バイレベルモードの場合には０．３、ヒートモードの場合には０．１と設定され、上吹出のベントモードの場合には影響が大きく、下吹出のヒートモードの場合には影響が小さくなるように演算されるものである。また、胸部気流速Ｖa(2)は、バイレベルモード時に最大となるようにＫ3 の値を設定して演算され、さらに脚部気流速Ｖa(3)はヒートモード時に最大となるようにＫ3 の値を設定して演算されるものである。これによって、気流速は、吹出モード及び乗員の部位による重み付けによって影響力を設定されて演算されるものである。
【００３１】ステップ５６０においては乗員各部位の等価温度Ｔeq(n) が下記する数式４により演算されるものである（乗員各部位等価温度演算手段１８０）。
【００３２】
【数４】Ｔeq(n) ＝Ａ＊Ｔair ＋Ｂ＊（Ｔrad(n)＋（Ｃ−Ｄ＊Ｖa(n)1/2 ））＊（Ｅ−Ｔair ）／（１＋Ｉcl）
【００３３】尚、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは演算定数であり、Ｔeq(1) は頭部等価温度、Ｔeq(2) は胸部等価温度、Ｔeq(3) は脚部等価温度を示すものである。これによって、頭部等価温度Ｔeq(1) は、吹出温度Ｔair 、頭部平均輻射温度Ｔrad(1)、頭部気流速Ｖa(1)、着衣量Ｉclによって演算されるもので、同様に胸部等価温度Ｔeq(2) 、脚部等価温度Ｔeq(3が演算されるものである。
【００３４】ステップ５７０においては、変数ｎの値を１増やし（ｎ＋１を代入）、ステップ５８０においてこの変数ｎの値が“４”であるか否かを判定して、変数ｎが“２”若しくは“３”の場合にはステップ５３０からステップ５６０の処理を繰り返すようにし、頭部等価温度Ｔeq(1) 、胸部等価温度Ｔeq(2) 、及び脚部等価温度Ｔeq(3) を演算するものである。これによって、脚部等価温度Ｔeq(3) が演算された後は、ステップ５７０において変数ｎの値が“４”に設定されるために、ステップ５８０の判定によってステップ５９０に進むものである。
【００３５】このステップ５９０においては、前記頭部等価温度Ｔeq(1) 、胸部等価温度Ｔeq(2) 、及び脚部等価温度Ｔeq(3) を下記する数式５によって制御用等価温度Ｔeqを演算（制御用等価温度演算手段１９０）し、ステップ６００からメイン制御ルーチンに復帰するものである。
【００３６】
【数５】Ｔeq＝Ｋ5 ＊Ｔeq(1) ＋Ｋ6 ＊Ｔeq(2) ＋Ｋ7 ＊Ｔeq(3)
【００３７】尚、Ｋ5 ，Ｋ6 ，Ｋ7 は、演算定数であり、各部位の重み付けを行うものである。
【００３８】この等価温度演算の後、ステップ７００においてこの等価温度Ｔeqに基づいて各種空調制御機器の制御量が決定され、ステップ８００において出力回路２７ａ〜２７ｄを介して各種空調制御機器に制御信号を出力してステップ３００に回帰し、以上の処理が繰り返されるものである。
【００３９】したがって、乗員の各部位の等価温度から制御用の等価温度が演算され、この等価温度によって各空調制御機器が制御されるために、乗員の要求にあったきめの細かいより快適な空調環境が得られるものである。
【００４０】また、上述の車両用空調装置とは別の上下独立温調を行うことのできる空調装置においては、前記頭部等価温度Ｔeq(1) を上部制御用等価温度として設定し、さらに前記脚部等価温度Ｔeq(3) を下部制御用等価温度として設定することによってより快適な上下独立温調の制御を行うことができるものである。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明においては、乗員の各部位、頭部、胸部及び脚部の等価温度をそれぞれ独立して演算し、この各部位の等価温度から演算用の等価温度を演算するようにしたために、より乗員の体感に近い温調を達成できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示した機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る車両用空調装置の構成説明図である。
【図３】マイクロコンピュータで実行されるメイン制御ルーチンを示したフローチャート図である。
【図４】本発明の実施例に係る等価温度演算ルーチンを示したフローチャート図である。
【図５】着衣量演算のための特性線図である。
【図６】各部位及び吹出モードによる各演算定数の重み付けの一例を示した表である。
【符号の説明】
１ 空調ダクト
４ インテークドア
５ 送風機
７ エバポレータ
９ ヒータコア
１０ エアミックスドア
１４ モードドア
２１ 車室内温度センサ
２２ 外気温度センサ
２３ 日射量センサ
２４ 吹出空気温度センサ
２５ ポテンショメータ
２６ 操作パネル
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、車両用空調装置の各制御機器を制御するために用いられる等価温度を演算する車両用空調装置の等価温度演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】国際規格ＩＳＯ７７３０によれば、人間が温熱環境において快適と感じる指標は、気温、輻射熱、気流速、着衣量などにより数値化ができるとされ、その指標を空調装置の制御装置に利用したものが、特開平３−１４０７３８号公報に開示されている。
【０００３】この引例は、室温、室内の気流速度、室内の平均輻射温度、室内の湿度、在室者の着衣量、及び在室者の活動量を検知する各々の検知手段と、検知した各データから快適指数（本願における等価温度）を算出する快適指数算出手段と、この快適指数に基づき空気調和温度の設定を自動的に変更する設定温度変更手段とを具備し、これによって室内の温熱環境が変化した場合でも、快適指数に基づいて空気調和温度の設定が自動的に変化されるために快適状態を維持可能とするものである。
【０００４】また、特開平３−５１６５０号公報においても、快適度（本願における等価温度）を室内温度、湿度、輻射温度、気流速、着衣量から演算し、この快適度によって空調関係機器を制御するものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述に引例に開示される空調装置は室内用のものであるために、在室者を一体として快適度（以下、等価温度）を演算しても何ら差し障りはないが、空調装置が乗員の近傍に配され、直接吹出空気が乗員に当たる車両用空調装置においては、乗員の空調条件を一体として演算すると、頭部、胸部、脚部において異なる体感を必要とするにも関わらず、乗員の体感を一体として制御するためにアンマッチな温調になるという問題点が発生する。
【０００６】そこで、この発明は、最適な乗員の温調環境を構築するために、制御用等価温度を乗員の各部位の等価温度から求める車両用空調装置の等価温度演算装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明を図１R>１において説明すると、環境信号として、少なくとも車室内温度、外気温度及び日射量を検出する環境信号検出手段１００と、吹出口から吹き出す吹出空気の気流速を検出する気流速検出手段１１０と、吹出口から吹き出す吹出空気の吹出温度を検出する吹出温度検出手段１２０と、現状の吹出モードを検出する吹出モード検出手段１３０と、前記環境信号から乗員の着衣量を演算する着衣量演算手段１４０と、前記環境信号から車両の車体温度を演算する車体温度演算手段１５０と、この車体温度演算手段１５０によって演算された車体温度と前記環境信号に乗員各部位の位置に基づいて重み付けを付加する乗員各部位重み付け付加手段１６０と、この乗員各部位重み付け手段１６０によって付加された重み付けによって前記車体温度と前記環境信号から乗員各部位の平均輻射温度を演算する乗員各部位輻射温度演算手段１７０と、前記気流速検出手段１１０によって検出された気流速に、前記吹出モード検出手段１３０によって検出された吹出モードと乗員各部位の位置に従った重み付けによって乗員各部位の気流速を演算する乗員各部位気流速演算手段１８０と、前記乗員各部位輻射温度演算手段１７０によって演算された乗員各部位の輻射温度と、前記乗員各部位気流速演算手段１８０によっ演算された気流速と、前記着衣量演算手段１４０によって演算された着衣量と、前記吹出温度検出手段１２０によって検出された吹出温度とによって乗員各部位の等価温度を演算する乗員各部位等価温度演算手段１９０と、この乗員各部位等価温度演算手段１９０によって演算された各部位の等価温度を、乗員各部位の位置による重み付けによって演算し、制御用の等価温度を演算する制御用等価温度演算手段１９５とを具備することにある。
【０００８】
【作用】したがってこの発明においては、環境信号検出手段１００によって検出された環境信号から車体温度演算手段１５０において車体温度を演算し、この車体温度と前記環境信号に乗員各部位重み付け手段１６０によって乗員の各部位の位置における重み付けを付加し、この重み付けが付加された前記車体温度と前記環境信号から乗員各部位輻射温度演算手段１７０において乗員各部位の平均輻射温度を演算する。また、気流速検出手段１１０において検出された気流速と、吹出モード検出手段１３０によって検出された吹出モード及び乗員各部位の位置による重み付けから、乗員各部位気流速演算手段１８０において乗員各部位の気流速が演算され、前記乗員各部位の平均輻射温度、前記乗員各部位の気流速、着衣量演算手段１４０によって演算された着衣量、吹出温度検出手段１２０によって演算された吹出温度から、乗員各部位等価温度演算手段１９０によって乗員各部位の等価温度が演算される。さらに、この乗員各部位の等価温度から制御用等価温度演算手段１９５によって制御用等価温度が演算され、制御用等価温度に乗員各部位の等価温度が加味される事となるために、乗員の各部位の体感にあった空調制御が可能となるために上記課題が達成できるものである。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【００１０】図２において示す車両用空調装置は、空調ダクト１の最上流に内気導入口２と外気導入口３が設けられ、この内気導入口２と外気導入口３を適宜選択して開口するインテークドア４が設けられている。このインテークドア４の下流には、送風機５が設けられ、この送風機５の下流には膨張弁６、図示しないコンプレッサ、コンデンサ等と直列に配管結合されて冷房サイクルを構成するエバポレータ７が配されている。このエバポレータ７に下流には、熱源として、例えば図示しない走行用エンジンの冷却水が流量制御弁８を介して流入するヒータコア９が配され、このヒータコア９の上流側には、このヒータコア９を通過する空気を制限するエアミックスドア１０が設けられている。
【００１１】空調ダクト２の最下流にはデフ吹出口１１、ベント吹出口１２、フット吹出口１３が開口しており、この各吹出口１１，１２，１３にはこの各吹出口１１，１２，１３を適宜開口するモードドア１４が設けられている。
【００１２】以上の構成の車両用空調装置において、送風機５の稼動により内気導入口２若しくは外気導入口３から吸入された空気は、エバポレータ７を通過することによって所定の温度に冷却され、エアミックスドア１０の開度によってヒータコア９を通過する空気と迂回する空気に分割される。これによって、ヒータコア９を迂回した冷却されたままの空気とヒータコア９を通過して加熱された空気は、ヒータコア９の下流側で混合されて所望の温度に温調された空気となり、モードドア１４によって選択された吹出口より車室内に吹き出し、車室内を温調するものである。
【００１３】この車両用空調装置を制御するために、少なくとも中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等からなるそれ自体公知のマイクロコンピュータ１５が設けられており、このマイクロコンピュータ１５には、環境信号検出手段１００としての車室内温度を検出する車室内温度センサ２１、外気温度を検出する外気温度センサ２２及び日射量を検出する日射センサ２３、吹出空気温度検出手段１２０としての吹出口１１，１２，１３から吹き出す吹出空気の温度を検出する吹出温度センサ２４、吹出モード検出手段１３０としてのモードドア１４を駆動するアクチュエータ３０に取付られ、吹出モードを検出するためにモードドアの位置を検出するポテンショメータ２５からの信号が、マルチプレクサ（ＭＰＸ）１６、Ａ／Ｄ変換器１７を介して入力され、さらに図示しない各種設定スイッチ（ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、ＡＵＴＯスイッチ、温度設定スイッチ、送風機設定スイッチ、モード設定スイッチ等）及び表示部からなる操作パネル２６からの設定信号が入力されるものである。
【００１４】このマイクロコンピュータ１５においては所定のプログラムに従って前記入力信号及び設定信号が処理され制御信号として出力回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを介して各空調制御機器を制御するものである。尚、この空調制御機器は、例えばインテークドア４を駆動するアクチュエータ２８、エアミックスドア１０を駆動するアクチュエータ２９、モードドア１４を駆動するアクチュエータ３０、送風機のモータ３１及び図示しないコンプレッサ等を指すものである。
【００１５】以下、このマイクロコンピュータ１５において実行される処理を示すフローチャートにしたがって説明する。
【００１６】図３に示すフローチャートは、車両用空調制御装置のメイン制御ルーチンを示すもので、処理の開始によりステップ２００から開始されるものである。
【００１７】ステップ３００においては、前記車室内温度センサ２１からの車室内温度信号Ｔinc 、前記外気温度センサ２２からの外気温度信号Ｔamb 、日射センサ２３からの日射量信号Ｑsn、ベント吹出温度センサ２４からの吹出温度信号Ｔair 、ポテンショメータ２５からの吹出モード信号Ｔmode、及び送風機５に供給されるファン電圧Ｖfan が少なくとも入力されるものである。
【００１８】ステップ４００においては、図５に示す特性線図に基づき外気温度Ｔamb から着衣量Ｉclが演算される（着衣量演算手段１５０）。この着衣量Ｉclは、外気温度Ｔamb が温度γ1 （例えば−３０℃）以下の時に最大値β1 となり、温度γ2（例えば、３０℃）以上の場合には最低値β2 となり、その間（γ1 〜γ2 ）の間は、β1 〜β2 に向かってリニアに漸減するように設定されているものである。
【００１９】尚、この実施例においては、着衣量Ｉclを外気温度Ｔamb のみから演算したが、日射量Ｑsn、車室内温度Ｔinc を加味して求めることもできるものである。例えば、日射が強い場合には着衣量Ｉclを日射量Ｑsnに比して小さく設定するようにしても良いし、車室内温度Ｔinc が高い場合には、乗員が室内で上着を脱ぐ可能性があるとして所定値下げることも可能である。
【００２０】以上のステップ４００において着衣量Ｉclが演算された後、ステップ５００においては、図４で示す等価温度演算ルーチンが開始され、ステップ５１０において下記する数式１に示される基本式により車体温度Ｔb が演算される（車体温度演算手段１４０）。
【００２１】
【数１】Ｍ＊ｄＴb ／ｄＴ＝ａ＊（ｄＱsn−ｂ＊（Ｔb −Ｔamb ）−Ｋ＊（Ｔb −Ｔinc ））
【００２２】尚、Ｍ，ａ，ｂ，Ｋは演算定数である。
【００２３】ステップ５２０においては、変数ｎに初期値“１”を設定し、ステップ５３０において、演算定数Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 で示される重み付けの設定を行う。図６R>６に示す表において、先ず変数ｎが“１”である場合には、乗員の各部位の内、頭部（Ｈｅａｄ）の位置の重み付けが例えば、Ｋ1 は０．１、Ｋ2 は０．５、Ｋ3 は前記吹出モード信号Ｔmodeがベントモード（ＶＥＮＴ）の場合は０．８、バイレベル（ＢＩ／Ｌ）の場合は０．３、ヒートモード（ＨＥＡＴ）の場合は０．１と設定され、同様に下記するステップ５７０において加算され、変数ｎが“２”になった場合には胸部（Ｃｈｅｓｔ）の位置の重み付けが、変数ｎが“３”の場合には脚部（Ｆｏｏｔ）の位置の重み付けが設定されるものである。
【００２４】これによって重み付けが設定されると、ステップ５４０においては、下記する数式２により平均輻射温度Ｔrad(n)が演算される（乗員各部位輻射温度演算手段１６０）。
【００２５】
【数２】Ｔrad(n)＝Ｋ1 ＊Ｔb ＋Ｋ2 ＊Ｑsn
【００２６】尚、Ｔrad(1)は頭部平均輻射温度、Ｔrad(2)は胸部平均輻射温度、Ｔrad(3)は脚部平均輻射温度を示すものである。これによって、変数ｎが“１”の場合には、頭部平均輻射温度Ｔrad(1)を演算するために、車体温度Ｔb の影響を小さく、日射量Ｑsnの影響は大きいとして、例えばＫ1 に０．１、Ｋ2 に０．５を設定して演算し、変数ｎが“２”の場合には脚部平均輻射温度Ｔrad(3)を演算するために、車体温度Ｔb と日射量Ｑsnの影響を同一してＫ1 に０．３、Ｋ2 に０．３を設定して演算し、さらに変数ｎが“３”の場合には脚部平均輻射温度Ｔrad(3)を演算するために、車体温度Ｔb の影響が大きく、日射量Ｑsnの影響が小さいとしてＫ1 に０．５、Ｋ2 に０．１を設定して演算するものである。
【００２７】ステップ５５０においては乗員各部位の気流速Ｖa(n)が下記する数式３によって演算される（重み付け付加手段１７０）。
【００２８】
【数３】Ｖa(n)＝Ｋ3 ＊Ｖa
【００２９】尚、Ｖａは、送風機電圧Ｖfan から演算された気流速である（Ｖａ＝Ｋ4 ＊Ｖfan ）（気流速検出手段１１０）。この実施例においては送風機電圧から気流速を演算して求めるようにしたが、吹出口１１，１２，１３近傍に風速計を配することによって検出してもよいものである。
【００３０】また、Ｖa(1)は頭部気流速を示し、Ｖa(2)は胸部気流速を示し、Ｖa(3)は脚部気流速を示すものである。頭部気流速Ｖa(1)は、例えばＫ3 の値がベント吹出モードの場合には０．８、バイレベルモードの場合には０．３、ヒートモードの場合には０．１と設定され、上吹出のベントモードの場合には影響が大きく、下吹出のヒートモードの場合には影響が小さくなるように演算されるものである。また、胸部気流速Ｖa(2)は、バイレベルモード時に最大となるようにＫ3 の値を設定して演算され、さらに脚部気流速Ｖa(3)はヒートモード時に最大となるようにＫ3 の値を設定して演算されるものである。これによって、気流速は、吹出モード及び乗員の部位による重み付けによって影響力を設定されて演算されるものである。
【００３１】ステップ５６０においては乗員各部位の等価温度Ｔeq(n) が下記する数式４により演算されるものである（乗員各部位等価温度演算手段１８０）。
【００３２】
【数４】Ｔeq(n) ＝Ａ＊Ｔair ＋Ｂ＊（Ｔrad(n)＋（Ｃ−Ｄ＊Ｖa(n)1/2 ））＊（Ｅ−Ｔair ）／（１＋Ｉcl）
【００３３】尚、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは演算定数であり、Ｔeq(1) は頭部等価温度、Ｔeq(2) は胸部等価温度、Ｔeq(3) は脚部等価温度を示すものである。これによって、頭部等価温度Ｔeq(1) は、吹出温度Ｔair 、頭部平均輻射温度Ｔrad(1)、頭部気流速Ｖa(1)、着衣量Ｉclによって演算されるもので、同様に胸部等価温度Ｔeq(2) 、脚部等価温度Ｔeq(3が演算されるものである。
【００３４】ステップ５７０においては、変数ｎの値を１増やし（ｎ＋１を代入）、ステップ５８０においてこの変数ｎの値が“４”であるか否かを判定して、変数ｎが“２”若しくは“３”の場合にはステップ５３０からステップ５６０の処理を繰り返すようにし、頭部等価温度Ｔeq(1) 、胸部等価温度Ｔeq(2) 、及び脚部等価温度Ｔeq(3) を演算するものである。これによって、脚部等価温度Ｔeq(3) が演算された後は、ステップ５７０において変数ｎの値が“４”に設定されるために、ステップ５８０の判定によってステップ５９０に進むものである。
【００３５】このステップ５９０においては、前記頭部等価温度Ｔeq(1) 、胸部等価温度Ｔeq(2) 、及び脚部等価温度Ｔeq(3) を下記する数式５によって制御用等価温度Ｔeqを演算（制御用等価温度演算手段１９０）し、ステップ６００からメイン制御ルーチンに復帰するものである。
【００３６】
【数５】Ｔeq＝Ｋ5 ＊Ｔeq(1) ＋Ｋ6 ＊Ｔeq(2) ＋Ｋ7 ＊Ｔeq(3)
【００３７】尚、Ｋ5 ，Ｋ6 ，Ｋ7 は、演算定数であり、各部位の重み付けを行うものである。
【００３８】この等価温度演算の後、ステップ７００においてこの等価温度Ｔeqに基づいて各種空調制御機器の制御量が決定され、ステップ８００において出力回路２７ａ〜２７ｄを介して各種空調制御機器に制御信号を出力してステップ３００に回帰し、以上の処理が繰り返されるものである。
【００３９】したがって、乗員の各部位の等価温度から制御用の等価温度が演算され、この等価温度によって各空調制御機器が制御されるために、乗員の要求にあったきめの細かいより快適な空調環境が得られるものである。
【００４０】また、上述の車両用空調装置とは別の上下独立温調を行うことのできる空調装置においては、前記頭部等価温度Ｔeq(1) を上部制御用等価温度として設定し、さらに前記脚部等価温度Ｔeq(3) を下部制御用等価温度として設定することによってより快適な上下独立温調の制御を行うことができるものである。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明においては、乗員の各部位、頭部、胸部及び脚部の等価温度をそれぞれ独立して演算し、この各部位の等価温度から演算用の等価温度を演算するようにしたために、より乗員の体感に近い温調を達成できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示した機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る車両用空調装置の構成説明図である。
【図３】マイクロコンピュータで実行されるメイン制御ルーチンを示したフローチャート図である。
【図４】本発明の実施例に係る等価温度演算ルーチンを示したフローチャート図である。
【図５】着衣量演算のための特性線図である。
【図６】各部位及び吹出モードによる各演算定数の重み付けの一例を示した表である。
【符号の説明】
１ 空調ダクト
４ インテークドア
５ 送風機
７ エバポレータ
９ ヒータコア
１０ エアミックスドア
１４ モードドア
２１ 車室内温度センサ
２２ 外気温度センサ
２３ 日射量センサ
２４ 吹出空気温度センサ
２５ ポテンショメータ
２６ 操作パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】 環境信号として、少なくとも車室内温度、外気温度及び日射量を検出する環境信号検出手段と、吹出口から吹き出す吹出空気の気流速を検出する気流速検出手段と、吹出口から吹き出す吹出空気の吹出温度を検出する吹出温度検出手段と、現状の吹出モードを検出する吹出モード検出手段と、前記環境信号から乗員の着衣量を演算する着衣量演算手段と、前記環境信号から車両の車体温度を演算する車体温度演算手段と、この車体温度演算手段によって演算された車体温度と前記環境信号に乗員各部位の位置に基づいて重み付けを付加する乗員各部位重み付け付加手段と、この乗員各部位重み付け手段によって付加された重み付けによって前記車体温度と前記環境信号から乗員各部位の平均輻射温度を演算する乗員各部位輻射温度演算手段と、前記気流速検出手段によって検出された気流速に、前記吹出モード検出手段によって検出された吹出モードと乗員各部位の位置に従った重み付けによって乗員各部位の気流速を演算する乗員各部位気流速演算手段と、前記乗員各部位輻射温度演算手段によって演算された乗員各部位の輻射温度と、前記乗員各部位気流速演算手段によっ演算された気流速と、前記着衣量演算手段によって演算された着衣量と、前記吹出温度検出手段によって検出された吹出温度とによって乗員各部位の等価温度を演算する乗員各部位等価温度演算手段と、この乗員各部位等価温度演算手段によって演算された各部位の等価温度を、乗員各部位の位置による重み付けによって演算し、制御用の等価温度を演算する制御用等価温度演算手段とを具備することを特徴とする車両用空調装置の等価温度演算装置。
【請求項１】 環境信号として、少なくとも車室内温度、外気温度及び日射量を検出する環境信号検出手段と、吹出口から吹き出す吹出空気の気流速を検出する気流速検出手段と、吹出口から吹き出す吹出空気の吹出温度を検出する吹出温度検出手段と、現状の吹出モードを検出する吹出モード検出手段と、前記環境信号から乗員の着衣量を演算する着衣量演算手段と、前記環境信号から車両の車体温度を演算する車体温度演算手段と、この車体温度演算手段によって演算された車体温度と前記環境信号に乗員各部位の位置に基づいて重み付けを付加する乗員各部位重み付け付加手段と、この乗員各部位重み付け手段によって付加された重み付けによって前記車体温度と前記環境信号から乗員各部位の平均輻射温度を演算する乗員各部位輻射温度演算手段と、前記気流速検出手段によって検出された気流速に、前記吹出モード検出手段によって検出された吹出モードと乗員各部位の位置に従った重み付けによって乗員各部位の気流速を演算する乗員各部位気流速演算手段と、前記乗員各部位輻射温度演算手段によって演算された乗員各部位の輻射温度と、前記乗員各部位気流速演算手段によっ演算された気流速と、前記着衣量演算手段によって演算された着衣量と、前記吹出温度検出手段によって検出された吹出温度とによって乗員各部位の等価温度を演算する乗員各部位等価温度演算手段と、この乗員各部位等価温度演算手段によって演算された各部位の等価温度を、乗員各部位の位置による重み付けによって演算し、制御用の等価温度を演算する制御用等価温度演算手段とを具備することを特徴とする車両用空調装置の等価温度演算装置。
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平６−４８１５６
【公開日】平成６年（１９９４）２月２２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−２２４７６２
【出願日】平成４年（１９９２）７月３１日
【出願人】（０００００３３３３）株式会社ゼクセル (510)
【公開日】平成６年（１９９４）２月２２日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）７月３１日
【出願人】（０００００３３３３）株式会社ゼクセル (510)
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