JP2013226922A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエータの放熱と外気導入とを連動させて窓晴れ性を確保し、無駄な排熱を防止できる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】圧縮機５、熱交換器６、膨張装置７、エバポレータ８、圧縮機５の順で第１の熱媒体が循環する第１の循環サイクル１と、ポンプ１０、熱交換器６、ヒータコア１１、ポンプ１０の順で第２の熱媒体が循環し、ラジエータ１２、バイパス流路１３、ラジエータ１２とバイパス流路１３の流量を調節する流量調節弁１４を備える第２の循環サイクル２と、送風通路３にインテーク装置３１、エバポレータ８、ヒータコア１１を配した空調ユニット４を備える。熱交換器６は、第１の熱媒体の熱を第２の熱媒体へ移動するものであり、インテーク装置３１は、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を超えた場合、外気導入割合を相対的に増加し、流量調節弁１４は、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度よりも高い第２の所定温度を超えた場合、第２の熱媒体をラジエータ１２に流す。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車両の窓ガラスの曇りを除去すると共に無駄な排熱を低減することが可能な車両用空調装置、特に、冷凍サイクルとこれに並設された温水サイクルとを利用して既存の空調ユニットにも利用することが可能な車両用空調装置に関する。

冷凍サイクルとこれに並設された温水サイクルを利用する従来の車両用空調装置としては、図７に示されるように、第１の冷媒が循環する第１循環経路を備えたヒートポンプ式冷房装置１００と、第２の冷媒が循環する第２循環経路を備えた暖房用循環装置２００とを具備し、ヒートポンプ式冷房装置１００を、第１の冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、第１の冷媒を第２の冷媒に放熱するコンデンサ１０２と、第１の冷媒を膨張させる膨張装置１０３と、膨張した第１の冷媒を空気との間で熱交換するエバポレータ１０４とを有して構成し、また、暖房用循環装置２００を、第２の冷媒を循環させるポンプ２０１と、第２の冷媒と空気との間で熱交換させて空気を加熱するヒータコア２０２と、第２の冷媒の熱を放熱させるラジエータ（放熱器）２０３と、ラジエータ２０３をバイパスさせるバイパス流路２０４と、ラジエータ側とバイパス流路とに流路を切り替える流路切換弁２０５とを有して構成し、空調ユニット３００の送風通路３０２に、送風機３０１と、前記エバポレータ１０４及びヒータコア２０２とを配設し、暖房運転時に、第２の冷媒をバイパス流路２０４に流し、ヒータコア２０２で加熱された空気を車室内へ供給するようにしたものが公知となっている（特許文献１参照）。
このような構成においては、温水を利用するヒータコアを用いることができることから、従来の空調ユニットをそのまま流用できる利点がある。

また、従来においては、外気温度が予め設定した第１レベルより高いときに圧縮機を駆動し、外気温度が第１レベルとこれより低い第２レベルとの間にあるときに、圧縮機の駆動と外気の一部導入を行い、外気温度が第２レベルより低いときに、外気を１００％導入することで、ガラス内面に曇りが発生するのを未然に防止するようにした自動車用空気調和装置も公知となっている（特許文献２参照）。

特開２００８−２３０５９４号公報 特公昭６２−１４４１１号公報

ところで、前者の構成を、図７（ａ）で示すように、エバポレータ１０４を通過した空気をヒータコア２０２で加熱（リヒート）して車室へ供給する除湿暖房運転に利用する場合には、第１の冷媒の熱をコンデンサ１０２によって第２の冷媒へ移動させ、ヒータコア２０２で放熱することができるので、コンデンサ１０２による無駄な排熱を防止でき、エネルギーを有効利用できるものであるが、このような状態を放置しておくと、図７（ｂ）に示されるように、第２循環経路に熱が徐々に蓄積され、過度に蓄熱された状態となる。
このような状態においては、コンデンサ１０２を介してヒートポンプ式冷房装置１００から暖房用循環装置２００への熱移動が困難となり、コンデンサ１０２による放熱機能が低減するため、第１の冷媒は、十分に冷やされないまま膨張装置１０３へ導かれることとなり、エバポレータ１０４において所定の過熱度が得られるように膨張装置が絞られるため、エバポレータ１０４への冷媒流量が減少し、十分な除湿能力を確保できなくなる。また、コンデンサ１０２による放熱が十分に行われないため、第１の循環経路の高圧ラインの圧力が上昇することとなる。

このため、第２循環経路は、過度の蓄熱状態から脱することができなくなり、また、エバポレータ１０４による除湿機能が十分に得られなくなるため、窓ガラスに曇りが発生する恐れがでてくる。
そこで、このような不都合を解消するためには、第２循環経路に設けられたラジエータ２０３に第２の冷媒を流し、このラジエータ２０３で第２の冷媒を放熱して第２循環経路の過度の蓄熱を回避することが有効となる。
しかしながら、ラジエータ２０３による放熱によって第２循環経路の過度の蓄熱を回避し、エバポレータ１０４による除湿機能を確保できたとしても、エバポレータ１０４の凍結防止の観点からエバポレータ１０４を通過した空気の露点温度は通常２℃前後であり、車室外空気の温度がエバポレータを通過した空気の露点温度よりも十分に低い場合（例えば、−５℃）には、依然として窓ガラスが曇る恐れが懸念される。

そこで、後者の先行技術に示されるように、比較的水分量が少ない低温外気を導入し、これによりエバポレータでの吸熱量を減らすことが有効となる。このような構成を採用すれば、コンデンサ１０２を介して第１の冷媒から第２の冷媒へ移動する熱量も少なくなるので（第２の循環経路への入熱量を減らすことが可能となるので）、第２の循環経路に蓄熱されにくくなり、また、水分量の少ない空気の導入により車室内空気の相対湿度を下げて窓ガラスの曇りを防止することが可能となる。

ところで、外気温が低い場合には、空調装置の稼動初期においては車室内温度も低くなっているので、内気導入割合を多くしても、送風通路に冷たい空気が導入されるため、エバポレータ１０４での吸熱量は少なくなる。また、外気温が低い場合には、できるだけ空気を加熱したい要請があるので、ヒータコア２０２による放熱量も多くなり、第２循環経路に過剰に熱が蓄積されることはない。このため、ラジエータ２０３を使わなければならいほど、熱は蓄積されないので、図８に示されるように、外気温度が所定の温度（−α℃）以下では、ラジエータを使用したいとの要求はない。

また、温度の高い車室外空気を導入すると、特に、雨天時においては、窓ガラスに曇りが発生することがあるが、外気の温度が所定温度（β℃）以下となった場合には、仮に相対湿度が高い場合でも外気に含まれる水分量は少ないので、外気を車室内に取り込んで車室内空気の相対湿度を下げ、効果的に窓ガラスの曇りを除去または防止することが可能となる。

もっとも、外気温が低い場合に外気を車室内に取り込むことは、窓ガラスの曇りの除去または防止することが可能であるとともに、空調装置によって加温された車室内空気を車室外に排気し、熱エネルギーを放熱することでもある。

そして、図８に示されるように、ラジエータ２０３を使用して放熱したい外気温度の領域と、外気の導入による防曇の効果を得たい外気温度の領域とが重なる競合区間が存在する。

ここで、ラジエータによる放熱は、窓曇り防止に寄与しない排熱方法であるのに対し、低温外気の導入は、前述のとおり窓曇りの防止に寄与する排熱方法であるため、外気温が競合区間にあり、且つ、第２循環経路の過度の蓄熱を回避したい場合において、ラジエータによる放熱に優先して外気導入割合を多くすることが望ましい。

そして、前述したヒートポンプ式冷房装置と暖房用循環装置とを備えた車両用空調装置を用いる場合においては、暖房用循環装置の過度の蓄熱を回避しつつ、窓晴れ性を確保すると共に無駄な排熱をできるだけ防止し、暖房運転および除湿運転を効率化して、もって燃費の改善に寄与することが要請される。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、暖房用循環サイクルでの過度の蓄熱を回避しつつ、ラジエータの放熱と外気導入とを連動させて窓晴れ性を確保するとともに無駄な排熱を防止できるようにした車両用空調装置を提供することを主たる課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用空調装置および車両用空調制御方法は、第１の熱媒体が循環する第１の循環サイクルと、第２の熱媒体が循環する第２の循環サイクルと、内部に送風通路を有する空調ユニットとを有し、前記第１の循環サイクルは、前記第１の熱媒体が、前記第１の熱媒体を圧縮する圧縮機、圧縮された前記第１の熱媒体の熱を前記第２の熱媒体へ移動する熱交換器、前記第１の熱媒体を膨張する膨張装置、前記膨張装置で膨張された前記第１の熱媒体を蒸発し前記送風通路の空気を冷却するエバポレータ、前記圧縮機、の順に循環できるよう構成され、前記第２の循環サイクルは、前記第２の熱媒体が、ポンプ、前記熱交換器、前記第２の熱媒体の熱を放熱し前記送風通路の空気を加熱するヒータコア、前記ポンプ、の順に循環できるよう構成されていると共に、前記ヒータコアと前記ポンプとの間、または前記ポンプと前記熱交換器との間に設けられ前記第２の熱媒体の熱を車室外へと放熱するラジエータと、前記ラジエータを迂回するバイパス流路と、前記ラジエータと前記バイパス流路とに流す前記第２の熱媒体の流量を調節する流量調節手段と、前記熱交換器または前記熱交換器と前記ヒータコアとの間の前記第２の熱媒体の温度を検知する温度検知手段と、を有して構成され、前記空調ユニットは、前記送風通路に、車室内空気と車室外空気との導入割合を調節するインテーク装置と、前記インテーク装置を介して導入された空気を送風する送風機と、前記エバポレータ及び前記ヒータコアを配して構成される場合において、前記インテーク装置は、前記圧縮機と前記ポンプとが作動され、且つ、前記第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を超えた場合、車室外空気の導入割合を相対的に増加し、前記流量調節手段は、前記第２の熱媒体の温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度を超えた場合、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流す、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を増加することを特徴としている。

したがって、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を越えるまでは、内気導入率が相対的に多く、エバポレータの吸熱量を多くして、第２の熱媒体の温度を早期に上昇させることができ、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を越えてからは外気導入率を増加するので、エバポレータの吸熱量を抑制することが可能となる。このため、既に十分に蓄熱された第２の循環サイクルへの、過度な入熱を防止することが可能となる。また、外気導入率の増加により、送風通路に導入する空気の水分量を減少し、車室内空気の相対湿度を減少して、窓曇りを防止することが可能となる。

さらに、流量調節手段は、第２の所定温度を超えると、第２の熱媒体をラジエータに流す、又は、ラジエータに流す第２の熱媒体の流量を増加するので、第１の所定温度を越えても直ちにラジエータからの放熱は行われず、又は、ラジエータからの放熱量は増加せず、窓曇りを防止できる外気導入率の増加操作を優先することができ、限られたエネルギーを暖房運転に有効利用することが可能となる。
そして、外気導入率を増加しても第２の循環サイクルへの過度な入熱を抑制しきれない場合に、第２の熱媒体をラジエータで放熱することで、第２の熱媒体の温度上昇を抑制し、適正な温度範囲に維持することができる。

したがって、前記流量調節手段は、前記第２の熱媒体の温度が前記第２の所定温度を超えるまでは、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流さない、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を増加しないようにすることが好ましく、このような構成とすることで、第２の熱媒体が第２の所定温度に達するまで、窓曇り防止に寄与しない排熱操作を禁止し、又は、排熱量の増加を禁止し、限られたエネルギーをより確実に暖房運転に利用することが可能となる。

また、前記インテーク装置は、前記第２の熱媒体の温度が前記第１の所定温度を超えたのち、前記第１の所定温度より低い第３の所定温度を下回った場合、車室外空気の導入割合を相対的に減少する構成にするとよい。
このような構成においては、第３の所定温度を下回ってから外気導入率の導入割合を減少するので、第１の所定温度と第３の所定温度との間でヒステリシスを設け、インテーク装置のハンチングを防止することが可能となる。また、第２の熱媒体の温度が低下しすぎることを防止して第２の熱媒体を高温に維持し、暖房性能を維持することができる。

さらに、前記流量調節手段は、前記第２の熱媒体の温度が前記第２の所定温度を超えたのち、前記第２の所定温度より低い第４の所定温度を下回った場合、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流さない、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を減少するようにするとよい。
このような構成においては、第４の所定温度を下回ってからラジエータに流す第２の熱媒体の流量を減少するので、第４の所定温度と第２の所定温度との間でヒステリシスを設け、流量調整手段のハンチングを防止でき、また、第２の熱媒体の温度が低下しすぎることを防止して第２の熱媒体を高温に維持し、暖房性能を維持することが可能となる。

なお、車室内空気の湿度を検知する車室内湿度検知手段と、車室内空気の温度を検知する車室内温度検知手段と、車室外空気の湿度を検知する車室外湿度検知手段と、車室外空気の温度を検知する車室外温度検知手段と、演算手段と、を備え、前記演算手段は、前記車室内空気の湿度と前記車室内空気の温度とから車室内空気の露点温度を演算するとともに、前記車室外空気の湿度と前記車室外空気の温度とから車室外空気の露点温度を演算し、前記インテーク装置による車室外空気の導入割合の相対的な増加は、車室内空気よりも車室外空気の露点温度が低いときに行われるようにするとよい。
このような構成においては、車室外空気の割合の相対的な増加が、車室内空気よりも車室外空気の露点温度が低いときに行われるので、窓晴れ効果を確実に得ることが可能となる。

また、前記インテーク装置が車室外空気の導入割合を相対的に増加するのは、除湿暖房運転モードのときであることが望ましい。たとえば、車室外空気の温度の高い冷房モードのときに車室外空気の割合を増やすと送風通路には暖かい空気が導入され、空調装置からの吹出し温度が上昇して適切ではないところ、除湿暖房モード時に車室外空気の割合を増やせば、第２の循環サイクルへの過度な入熱の防止、窓曇りの防止の効果を得ることができ、適切である。

以上述べたように、本発明によれば、空調ユニットのインテーク装置は、第１の循環サイクルの圧縮機と第２の循環サイクルのポンプが作動され、且つ、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を超えた場合に、車室外空気の導入割合を相対的に増加し、また、流量調節手段は、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度よりも高い第２の所定温度を超えた場合に、第２の熱媒体をラジエータに流す、又は、ラジエータに流す第２の熱媒体の流量を増加するようにしたので、第１の所定温度を越えるまでは、エバポレータの吸熱量を多くして第２の熱媒体の温度を早期に上昇できると共に、第１の所定温度を超えてからは、エバポレータの吸熱量を抑制することが可能となる。また、既に十分に蓄熱された第２の循環サイクルへの、過度な入熱を防止でき、さらに、送風通路に導入する空気の水分量を減少し、窓曇りを効果的に防止することができる。
また、第１の所定温度を越えても直ちにラジエータからの放熱をせず、第２の循環サイクルへの過度な入熱の防止と窓曇りの防止ができる外気導入率の増加操作を優先することができるので、窓晴れ性を確保するとともに無駄な排熱を防止でき、限られたエネルギーを暖房運転に有効に利用することが可能となる。しかも、外気導入率を増加しても第２の循環サイクルへの過度な入熱を抑制しきれない場合には、ラジエータで放熱されるので、第２の熱媒体の温度上昇を抑制し、適正な温度範囲に維持することが可能となる。

ここで、第２の熱媒体の温度が第２の所定温度を超えるまでは、第２の熱媒体をラジエータに流さない、又は、ラジエータに流す第２の熱媒体の流量を増加しないようにすることで、第２の熱媒体の温度が第２の所定温度を超えるまでは、窓曇り防止に寄与しない排熱操作を禁止し、限られたエネルギーをより確実に暖房運転に利用することが可能となる。

また、前記インテーク装置を、前記第２の熱媒体の温度が前記第１の所定温度を越えたのち、前記第１の所定温度より低い第３の所定温度を下回った場合、車室外空気の導入割合を相対的に減少させるようにすることで、インテーク装置のハンチングを防止でき、また、第２の熱媒体の温度が低下しすぎることを防止して第２の熱媒体（温水）を高温に維持し、暖房性能を維持することが可能となる。

さらに、流量調節手段を、第２の熱媒体の温度が第２の所定温度を超えたのち、第２の所定温度より低い第４の所定温度を下回った場合、第２の熱媒体をラジエータに流さない、又は、ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を減少するようにすることで、流量調整手段のハンチングを防止でき、第２の熱媒体の温度が低下しすぎることを防止し、また、第２の熱媒体（温水）を高温に維持して暖房性能を維持することが可能となる。

なお、インテーク装置による車室外空気の導入割合の相対的な増加を、車室内空気よりも車室外空気の露点温度が低いときに行われるようにすることで、窓晴れ効果を確実に得ることが可能となる。
また、インテーク装置が車室外空気の導入割合の相対的な増加を、除湿暖房運転モードのときに行われるようにすることで、窓晴れ効果を確実に得ることが可能となる。

図１は、本発明に係る車両用空調装置の全体構成を示す図である。 図２は、本発明に係る第１の熱媒体の熱を前記第２の熱媒体へ移動する熱交換器を示す斜視図である。 図３は、図１のコントロールユニットによる制御動作例を示すフローチャートである。 図４は、第２の熱媒体の温度に対するラジエータの流量の切り替え閾値とインテーク装置の外気導入率の切り替え閾値との関係を示す特性線図である。 図５は、除湿暖房運転が開始されてからの第２の熱媒体温度、内外気導入比率、ラジエータ放熱の有無、窓ガラス温度と露点温度との関係の第１の例を示す特性線図である。 図６は、除湿暖房運転が開始されてからの第２の熱媒体温度、内外気混入比率、ラジエータ放熱の有無、窓ガラス温度と露点温度との関係の第２の例を示す特性線図である。 図７は、従来の車両用空調装置とその問題点を説明する説明図である。 図８は、インテーク装置による外気導入により防曇が効果的な温度条件と、ラジエータによる放熱が効果的な温度条件とを示す図である。

以下、本発明に係る車両用空調装置の実施例を図面により説明する。
図１において、この発明に係る車両用空調装置が示され、車両用空調装置は、第１の熱媒体が循環する第１の循環サイクル１と、第２の熱媒体が循環する第２の循環サイクル２と、内部に送風通路３を有する空調ユニット４とを有して構成されている。

第１の循環サイクル１は、第１の熱媒体としてハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系やＣＯ２などの冷媒が用いられ、第１の熱媒体を圧縮する圧縮機５と、圧縮された第１の熱媒体の熱を後述する第２の熱媒体へ移動する熱交換器６と、第１の熱媒体を膨張する膨張装置７と、膨張装置７で膨張された第１の熱媒体を蒸発し送風通路３の空気を冷却するエバポレータ８と、を有して構成されている。
したがって、第１の熱媒体（冷媒）は、圧縮機５、熱交換器６、膨張装置７、エバポレータ８、及び前記圧縮機５の順に循環し、熱交換器６での放熱とエバポレータ８での吸熱を繰り返すようになっている。

第２の循環サイクル２は、第２の熱媒体として温水やクーラントなど、サイクル内を循環する時に液体状である媒体が用いられ、第２の熱媒体を循環するポンプ１０と、前記熱交換器６と、第２の熱媒体を放熱して（第２の熱媒体を空気との間で熱交換して）送風通路３の空気を加熱するヒータコア１１と、前記ポンプ１０と前記熱交換器６との間に設けられて第２の熱媒体の熱を車室外へと放熱するラジエータ１２と、第２の熱媒体がラジエータを迂回して流れるバイパス流路１３と、ラジエータ１２とバイパス流路１３とに流す第２の熱媒体の流量を調節する流量調節弁１４と、第２の熱媒体の温度を検知する熱媒体温度検知センサ１５と、を有して構成されている。
したがって、第２の熱媒体（温水）は、ポンプ１０、前記熱交換器６、ヒータコア１１、前記ポンプ１０、の順に循環し、熱交換器６での吸熱とヒータコア１１での放熱を繰り返すようになっており、また、流量調節弁１４を介してラジエータ１２へ導かれた分は、このラジエータ１２で放熱されるようになっている。

熱交換器６は、例えば、図２に示されるように、第１の熱媒体の流入ポート２１および流出ポート２２と、第２の熱媒体の流入ポート２３および流出ポート２４とを有し、例えば、積層されるチューブプレート２５を、第１の熱媒体が流れるチューブプレートと第２の熱媒体が流れるチューブプレートとを交互に積層して構成するものであっても、積層された各チューブプレート２５に第１の熱媒体が流れる通路と第２の熱媒体が流れる通路とを隣接して設けるものであってもよく、第１の熱媒体と第２の熱媒体との間で熱交換して、第１の熱媒体の熱を第２の熱媒体へ移動させることで、第２の熱媒体を加熱するようになっている。

空調ユニット４は、その最上流側に、車室内空気と車室外空気との導入割合を調節するインテーク装置３１が設けられ、このインテーク装置３１の下流側に、該インテーク装置３１を介して導入された空気を送風通路３の下流側へ送り、図示しない吹き出し口を介して車室内へ送風する送風機３２と、送風機３２の下流側において、前記エバポレータ８及び前記ヒータコア１１を配して構成されている。

インテーク装置３１は、内気入口３３と外気入口３４とがインテークドア３５によって開度調節されることで導入割合が調節されるようになっている。したがって、インテーク装置３１を介して導入される内気や外気は、送風機３２の回転によってエバポレータ８やヒータコア１１に送られ、ここで除湿・熱交換されて所望の吹き出し口から車室内に供給されるようになっている。

エバポレータ８は、ヒータコア１１よりも空調ユニット内の空気流れ方向上流側に配置されており、エバポレータ８の下流側とヒータコア１１の上流側との間には、エアミックスドア３６が設けられている。このエアミックスドア３６は、ヒータコア１１の通過風量が最大となる位置（フルホット位置：開度１００％）から最小となる位置（フルクール位置：開度０％）にかけて変位できるようになっており、開度を調整することで、ヒータコア１１を通過する空気とバイパスする空気との割合を調整できるようになっている。

上記圧縮機５、ポンプ１０、インテークドア３５、エアミックスドア３６、及び流量調節弁１４は、コントロールユニット４０からの制御信号で制御されるようになっている。このコントロールユニット４０は、Ａ／Ｄ変換器やマルチプレクサ等を含む入力回路、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を含む演算処理回路、駆動回路等を含む出力回路を備えたそれ自体公知のもので、第２の熱媒体の温度を検知する前記熱媒体温度検知センサ１５からの冷媒温度信号、車室内空気の湿度を検知する車室内空気湿度センサ４１および車室内空気の温度を検知する車室内空気温度センサ４２からの信号、車室外空気の湿度を検知する車室外空気湿度センサ４３および車室外空気の温度を検知する車室外空気温度センサ４４からの信号等が入力され、これら各種信号に基づき、予め定められた所定のプログラムに従って処理するようになっている。

なお、熱媒体温度検知センサ１５は、この例では第２の循環サイクル２の熱交換器６とヒータコア１１との間に設置され、熱交換器６から流出した直後の第２の熱媒体の温度が反映されるようになっている。また、図示しないが、熱媒体温度検知センサ１５を熱交換器６に配置し、熱交換器６から流出する第２の熱媒体の温度を検出するようにしてもよい。いずれも、第２の循環サイクル２の中で第２の熱媒体の温度が高い部位であり、該循環サイクルの温度状態を把握する部位として好適である。

次に、コントロールユニット４０による制御動作のうち、インテーク装置３１による内外気導入比率、流量調節弁１４によるラジエータへの流量調整の具体的制御動作例を図３に示すフローチャートに基づき説明する。

先ず、コントロールユニット４０は、空調装置が稼働されると、プログラムで用いる制御フラグＦ１を零に設定するなどの、初期設定を行う（ステップ５０）。その後、乗員の操作により、又は、車室内の熱負荷等に基づく自動設定により、除湿暖房運転の要請があるか否かが判定され（ステップ５２）、除湿暖房運転の要請がないと判定された場合には、この制御を行わずに他の制御処理へ移行し（ステップ５４）、その後、再びステップ５２の判定が繰り返される。

これに対して、ステップ５２において、除湿暖房運転の要請があると判定された場合には、ステップ５６において、インテーク装置による車室外空気の割合を相対的に減少して内気リッチの状態として暖房能力を確保すると共に第２の循環サイクルの第２の熱媒体の温度をできるだけ早く高めるために、流量調節弁１４を調節して、第２の熱媒体をラジエータ１２に流さないか、流れている場合には、ラジエータ１２に流れる第２の熱媒体の流量を減少する。

その後、熱媒体温度検知センサ１５により検知された第２の熱媒体の検知温度、車室内空気湿度センサ４１や車室内空気温度センサ４２により検知された車室内空気の検知湿度と検知温度、車室外空気湿度センサ４３や車室外空気温度センサ４４により検知された車室外空気の検知湿度と検知温度を入力し（ステップ５８）、ステップ６０において、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度（従来のラジエータ駆動判定温度）より高いか否かを判定する。

第２の熱媒体の温度が第１の所定温度（従来のラジエータ駆動判定温度）以下であると判定された場合には、制御フラグＦ１が“１”に設定された状態であるか（第２の熱媒体の温度が第１の所定温度より一旦高くなった後に第１の所定温度以下となった場合であるかどうか）を判定する（ステップ６２）。

除湿暖房運転初期においては、第２の熱媒体の温度は、まだ第１の所定温度に達していない状態であるので、ステップ５０の初期設定により、制御フラグＦ１は零の状態であるので、ステッ５４の他の制御処理へ移行し、その後、ステップ５２へ戻る。

前記ステップ６０において、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度よりも高いと判定された場合には、制御フラグを“１”に設定し（ステップ６４）、車室外空気の露点温度が車室内空気の露点温度よりも低いか否か、即ち、窓ガラスの内面の曇りを防止するために車室外空気を導入することが有効であるか否かを判定する（ステップ６６）。
この判定においては、ステップ５８で入力された車室内空気の検知湿度と検知温度とから車室内空気の露点温度を演算し、また、車室外空気の湿度と車室外空気の温度とから車室外空気の露点温度を演算し、これらの演算結果を比較する。

判定の結果、車室外空気の露点温度が車室内空気の露点温度より高いと判定された場合には、窓ガラスの曇りは内面の曇りを防止するために車室外空気を導入することが有効でないので、現状の設定状態を維持したまま、ステップ６８の他の制御処理へ移行し、その後、ステップ７０へ進み、除湿暖房運転の要請があるか否かを判定し、除湿暖房運転の要請が依然としてある場合には、ステップ５８移行の処理を行い、除湿暖房運転の要請がないと判定された場合には、ステッ５４の他の制御処理へ移行し、その後、ステップ５２へ戻る。

これに対して、ステップ６６において、車室外空気の露点温度が車室内空気の露点温度より低いと判定された場合には、窓ガラスの内面の曇りを防止するために車室外空気を導入することが有効であるので、インテーク装置３１は、車室外空気の割合を相対的に増加し、水分量の少ない外気の導入量を多くする（ステップ７２）。

これにより、第１の所定温度を超えるまでは、外気導入割合がステップ５６により相対的に減少しているので（内気導入率が相対的に増加しているので）、エバポレータの吸熱量が多くなり、第２の熱媒体の温度を早期に上昇させることが可能となる。また、第１の所定温度を超えてからは、外気導入割合が相対的に増加するので、エバポレータの吸熱量を抑制できる。このため、熱交換器６を介して第２の循環サイクルへの過度な入熱を防止することができ、また、送風通路に導入する空気の湿度を低下させて窓曇りを防止することが可能となる。

その後、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度よりも高い第２の所定温度より高くなったか否かを判定し（ステップ７４）、第２の熱媒体が、未だ第１の熱媒体と第２の熱媒体との間にあると判定されれば、制御フラグＦ１が“２”に設定された状態であるか否か（第２の熱媒体が第２の所定温度より高くなった履歴があるかどうか）を判定する（ステップ７６）。

Ｆ１＝２でなければ、第２の熱媒体の温度は、第２の所定温度にまだ達していない状態であるので、ステップ７８において、第２の熱媒体をラジエータに流さない、又は、既にラジエータに流れているのであれば、ラジエータへの流量を増加しないようにする。
これにより、第２の熱媒体が第１の所定温度を超えても直ちにラジエータからの放熱をせず、窓曇りの防止ができる外気導入率の増加操作を優先することができ、限られたエネルギーを暖房運転に有効利用することが可能となる。

これに対して、ステップ７４において、第２の熱媒体の温度が第２の所定温度よりも高いと判定された場合には、制御フラグを“２”に設定し（ステップ８０）、第２の循環サイクルに過剰の熱が蓄積されている状態であるので、流量調節弁１４を制御して、第２の熱媒体をラジエータ１２に流す、又は、既に流れている場合には、ラジエータ１２への流量を増加するよう流量調節弁１４によるラジエータ１２への流量を調節する（ステップ８２）。そして、以上の処理の後に、ステッ６８の他の制御処理へ移行し、その後、ステップ７０へ戻る。
これにより、外気導入率を増加しても第２の循環サイクルへの過度な入熱を抑制できない場合に、ラジエータで放熱することで、第２の熱媒体の温度上昇を抑え、第２の熱媒体を適正な温度範囲に維持することが可能となる。

また、ステップ７６において、制御フラグＦ１が“２”に設定された状態であると判定された場合（第２の熱媒体の温度が第２の設定温度よりも高くなった後に第２の所定温度よりも低くなった場合）には、第２の熱媒体が第２の所定温度より低い第４の所定温度を下回ったか否かを判定し（ステップ８４）、第２の熱媒体が第４の所定温度を下回ったと判定された場合には、第２の熱媒体をラジエータ１２に流さない、又は、ラジエータ１２に流す第２の熱媒体の流量を減少する（ステップ８６）。
これにより、第２の熱媒体の温度が低下し過ぎることを防止し、第２の熱媒体を高温に維持し、暖房性能を維持することが可能となる。
そして、その後、ステッ６８の他の制御処理へ移行し、ステップ７０へ戻る。また、ステップ８４において、第２の熱媒体が第４の所定温度を下回っていないと判定された場合には、ステップ８２でラジエータへ流した状態、又は、ラジエータへの流量を増加した状態を維持し、ステッ６８の他の制御処理を経たのち、再びステップ７０へ戻る。

以上の制御により、第２の熱媒体が一旦第１の所定温度よりも高くなった後に、第２の熱媒体の温度が下がり、第１の所定温度より低くなった場合には、制御フラグＦ１は１に設定されているので、ステップ６２からステップ８８へ進み、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度よりも低い温度に設定された第３の所定温度を下回った否かが判定され、第２の熱媒体の温度が第３の所定温度を下回ったことが判定された場合には、第２の熱媒体の温度が低下し暖房能力の低下が懸念されるので、暖房能力を確保するために、インテーク装置３１は、第２の熱媒体の温度に応じて車室外空気の導入割合を相対的に減少させる（ステップ９０）。
これにより、第２の熱媒体の温度が低下し過ぎることを防止して、第２の熱媒体を高温に維持し、暖房性能を維持することが可能となる。

したがって、上述の制御においては、第２の熱媒体の温度に応じて、ラジエータ１２への流量制御とインテーク装置３１による外気導入率の制御とが、図４に示されるように行われ、インテーク装置３１にあっては、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を超えた場合に外気導入割合を相対的に増加させ、また、第１の所定温度より低い第３の所定温度を下回った場合に車室外空気の導入割合を相対的に減少させるようにしており、第１の所定温度と第３の所定温度との間でヒステリシスが設けられ、インテーク装置３１のインテークドア３５の動きにハンチングが生じることを防止するようにしている。また、ラジエータ１２への流量制御にあっては、第２の熱媒体の温度が第２の所定温度を超えた場合にラジエータ１２への流量を相対的に増加させ、また、前記第２の所定温度より低い第４の所定温度を下回った場合、ラジエータ１２への流量を相対的に減少させるようにしており、第２の所定温度と第４の所定温度との間でヒステリシスが設けられ、ラジエータの流量制御（流量調節弁１４の動作）にハンチングが生じることを防止するようにしている。そして、第４の所定温度は第１の所定温度よりも高く設定されており、第１の所定温度と第３の所定温度との間で設定されるヒステリシスよりも、第２の所定温度と第４の所定温度との間で設定されるヒステリシスは高い温度領域となっているから、外気導入率は、窓曇りを防止する観点から相対的に低温の領域で早めに外気導入率を増加するように切り替えられ、ラジエータへの流量は、第２の熱媒体の高温維持を図るために、相対的に高温の領域で増加、減少が切り替えられるから、窓曇りの防止と無駄な排熱の防止とを効果的に両立することができる。

以上の構成において、次に、除湿暖房運転時における第２の熱媒体の温度変化に伴うインテーク装置３１による内外気導入比率、ラジエータ１２による放熱の有無、窓ガラスの車室内側の温度と露点温度の変化について説明すると、図５で示す第２の熱媒体の温度変化においては、次のようになる。

先ず、圧縮機５とポンプ１０が稼働し（これに伴い、送風機２２も稼働し）、除湿暖房運転が開始された直後は、ステップ５６において、インテーク装置３１は、車室外空気の割合を相対的に減少させ、ラジエータ１２に第２の熱媒体を流さない（又は、流れている場合には流量を減少させる）ので、内外気導入比率は内気リッチの状態となり、車室内空気の温度上昇に伴ってエバポレータ８の吸熱量が多くなるため、第２の循環サイクル２への入熱量は多くなる。
このため、第２の循環サイクル２の第２の熱媒体の温度は早期に上昇し、これに伴って、窓ガラス内側の表面温度や露点温度も徐々に上昇する。
なお、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度以下であっても、第２の熱媒体の温度が上昇した場合には、ステップ５６において、車室外空気の導入割合を相対的に少し増やし、窓ガラスの曇り防止に寄与させるようにしてもよい。

そして、第２の熱媒体の温度が、第１の所定温度を超え、且つ、車室外空気の露点温度が車室内空気の露点温度より低い場合には、インテーク装置は、第２の熱媒体の温度に応じて車室外空気の導入割合が増加し（ステップ７２）、ガラス内側の表面温度の上昇を抑え、ガラス内側の空気の露点温度を低下させる。この車室外空気の導入割合の増加により、エバポレータ８の吸熱量が抑制され、第２の循環サイクルへの過度な入熱が防止される。

なお、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を超えてさらに上昇する場合には、ステップ７２において、第２の熱媒体の温度に応じて、車室外空気の導入割合を１００％となるまで増加させ、ガラス内側の空気の露点温度を低下させる。
この段階においては、ラジエータ１２による放熱は未だ行われず、ラジエータ１２による放熱に優先して車室外空気の導入割合が増やされる。

その後、外気導入割合の調節にも拘らず、第２の熱媒体の温度がさらに上昇して第２の所定温度を超えた場合には、第２の循環サイクル２が過剰に蓄熱されている状態であるので、ステップ８２によりラジエータ１２による放熱が開始され（又は、ラジエータ１２への流量を増加して放熱量を増加させ）、第２の循環サイクル２に蓄積された熱を積極的に放熱させる。
その結果、第２の熱媒体の温度が徐々に低下し、第４の所定温度を下回った場合には、ステップ８６において、ラジエータ１２による放熱を停止し（又は、ラジエータ１２への流量を減少して放熱量を減少させ）、窓ガラスの曇晴らしに寄与しない排熱を極力抑え、暖房性能を維持する。

また、図６に示す第２の熱媒体の温度変化に対しては、インテーク装置による内外気導入比率、ラジエータによる放熱の有無、ガラス温度と露点温度の変化は、次のようになる。
即ち、圧縮機５とポンプ１０が稼働し（これに伴い、送風機２２も稼働し）、除湿暖房運転が開始されたのち、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度が超えるまでは、インテーク装置３１による内外気導入比率、ラジエータ１２による放熱の有無、ガラス温度と露点温度の変化は、図５と同様に変化するが、第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を超えた後に外気の導入割合を増加した結果、第２の熱媒体の温度が徐々に低下し、第３の所定温度を下回った場合には、ステップ９０により、車室外空気の導入割合を相対的に減らし、第２の熱媒体の温度が低下しすぎることを防止して第２の熱媒体（温水）を高温に維持し、暖房性能を維持する。

その後、第２の熱媒体の温度が再び上昇して第１の所定温度を超えた場合には、ステップ７２において、車室外空気の導入割合が増加し、エバポレータ８の吸熱量が抑制され、また、窓ガラスの内側空気の露点温度が低下し、窓ガラスの曇りにくい状態となる。これにより、第２の熱媒体の温度が再び低下すれば、以後、同様の処理が行われる。

この例においては、第２の熱媒体の温度が第２の所定温度を超えない場合であるので、従来行われていたラジエータによる放熱はなされないこととなり、窓ガラスの曇り晴らしに寄与しない無駄な排熱を避けることが可能となる。

以上、図１の車両用空調装置の構成を例として説明してきたが、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、他の構成を採用しても良いことは勿論である。例えば、ラジエータ１２を第２の循環サイクル２のポンプ１０と熱交換器６との間に設けた例を示したが、ラジエータ１２は、ヒータコア１１とポンプ１０との間に設けるようにしてもよい。また、流量調整弁１４をポンプ１０とラジエータ１２との間に設けた例を示したが、ラジエータ１２と熱交換器６との間に設けるようにしてもよい。

１ 第１の循環サイクル
２ 第２の循環サイクル
３ 送風通路
４ 空調ユニット
５ 圧縮機
６ 熱交換器
７ 膨張装置
８ エバポレータ
１０ ポンプ
１１ ヒータコア
１２ ラジエータ
１３ バイパス流路
１４ 流量調節弁
１５ 熱媒体温度検知センサ
３１ インテーク装置
３２ 送風機
４１ 車室内湿度センサ
４２ 車室内温度センサ
４３ 車室外湿度センサ
４４ 車室外温度センサ

Claims (12)

1. 第１の熱媒体が循環する第１の循環サイクルと、第２の熱媒体が循環する第２の循環サイクルと、内部に送風通路を有する空調ユニットとを有し、
   前記第１の循環サイクルは、前記第１の熱媒体が、前記第１の熱媒体を圧縮する圧縮機、圧縮された前記第１の熱媒体の熱を前記第２の熱媒体へ移動する熱交換器、前記第１の熱媒体を膨張する膨張装置、前記膨張装置で膨張された前記第１の熱媒体を蒸発し前記送風通路の空気を冷却するエバポレータ、前記圧縮機、の順に循環できるよう構成され、
   前記第２の循環サイクルは、前記第２の熱媒体が、ポンプ、前記熱交換器、前記第２の熱媒体の熱を放熱し前記送風通路の空気を加熱するヒータコア、前記ポンプ、の順に循環できるよう構成されていると共に、前記ヒータコアと前記ポンプとの間、または前記ポンプと前記熱交換器との間に設けられ前記第２の熱媒体の熱を車室外へと放熱するラジエータと、前記ラジエータを迂回するバイパス流路と、前記ラジエータと前記バイパス流路とに流す前記第２の熱媒体の流量を調節する流量調節手段と、前記熱交換器または前記熱交換器と前記ヒータコアとの間の前記第２の熱媒体の温度を検知する温度検知手段と、を有して構成され、
   前記空調ユニットは、前記送風通路に、車室内空気と車室外空気との導入割合を調節するインテーク装置と、前記インテーク装置を介して導入された空気を送風する送風機と、前記エバポレータ及び前記ヒータコアを配して構成される
   車両用空調装置において、
   前記インテーク装置は、前記圧縮機と前記ポンプとが作動され、且つ、前記第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を超えた場合、車室外空気の導入割合を相対的に増加し、
   前記流量調節手段は、前記第２の熱媒体の温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度を超えた場合、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流す、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を増加する
   ことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記流量調節手段は、前記第２の熱媒体の温度が前記第２の所定温度を超えるまでは、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流さない、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を増加しないことを特徴とする車両用空調装置。
3. 前記インテーク装置は、前記第２の熱媒体の温度が前記第１の所定温度を超えたのち、前記第１の所定温度より低い第３の所定温度を下回った場合、車室外空気の導入割合を相対的に減少する。
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記流量調節手段は、
   前記第２の熱媒体の温度が前記第２の所定温度を超えたのち、前記第２の所定温度より低い第４の所定温度を下回った場合、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流さない、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を減少する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空調装置。
5. 車室内空気の湿度を検知する車室内湿度検知手段と、車室内空気の温度を検知する車室内温度検知手段と、車室外空気の湿度を検知する車室外湿度検知手段と、車室外空気の温度を検知する車室外温度検知手段と、演算手段と、を備え、
   前記演算手段は、前記車室内空気の湿度と前記車室内空気の温度とから車室内空気の露点温度を演算するとともに、前記車室外空気の湿度と前記車室外空気の温度とから車室外空気の露点温度を演算し、
   前記インテーク装置による車室外空気の導入割合の相対的な増加は、車室内空気よりも車室外空気の露点温度が低いときに行われる
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用空調装置。
6. 前記インテーク装置が車室外空気の導入割合を相対的に増加するのは、除湿暖房運転モードのときである
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 第１の熱媒体が循環する第１の循環サイクルと、第２の熱媒体が循環する第２の循環サイクルと、内部に送風通路を有する空調ユニットとを有し、
   前記第１の循環サイクルは、前記第１の熱媒体が、前記第１の熱媒体を圧縮する圧縮機、圧縮された前記第１の熱媒体の熱を前記第２の熱媒体へ移動する熱交換器、前記第１の熱媒体を膨張する膨張装置、前記膨張装置で膨張された前記第１の熱媒体を蒸発し前記送風通路の空気を冷却するエバポレータ、前記圧縮機、の順に循環できるよう構成され、
   前記第２の循環サイクルは、前記第２の熱媒体が、ポンプ、前記熱交換器、前記第２の熱媒体の熱を放熱し前記送風通路の空気を加熱するヒータコア、前記ポンプ、の順に循環できるよう構成されていると共に、前記ヒータコアと前記ポンプとの間、または前記ポンプと前記熱交換器との間に設けられ前記第２の熱媒体の熱を車室外へと放熱するラジエータと、前記ラジエータを迂回するバイパス流路と、前記ラジエータと前記バイパス流路とに流す前記第２の熱媒体の流量を調節する流量調節手段と、前記熱交換器または前記熱交換器と前記ヒータコアとの間の前記第２の熱媒体の温度を検知する温度検知手段と、を有して構成され、
   前記空調ユニットは、前記送風通路に、車室内空気と車室外空気との導入割合を調節するインテーク装置と、前記インテーク装置を介して導入された空気を送風する送風機と、前記エバポレータ及び前記ヒータコアを配して構成される車両用空調装置を用いた車両用空調制御方法において、
   前記インテーク装置は、前記圧縮機と前記ポンプとが作動され、且つ、前記第２の熱媒体の温度が第１の所定温度を超えた場合、車室外空気の導入割合を相対的に増加し、
   前記流量調節手段は、前記第２の熱媒体の温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度を超えた場合、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流す、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を増加する
   ことを特徴とする車両用空調制御方法。
8. 前記流量調節手段は、前記第２の熱媒体の温度が前記第２の所定温度を超えるまでは、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流さない、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を増加しない
   ことを特徴とする請求項７に記載の車両用空調制御方法。
9. 前記インテーク装置は、前記第２の熱媒体の温度が前記第１の所定温度を越えたのち、前記第１の所定温度より低い第３の所定温度を下回った場合、車室外空気の導入割合を相対的に減少する
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の車両用空調制御方法。
10. 前記流量調節手段は、
    前記第２の熱媒体の温度が前記第２の所定温度を超えたのち、前記第２の所定温度より低い第４の所定温度を下回った場合、前記第２の熱媒体を前記ラジエータに流さない、又は、前記ラジエータに流す前記第２の熱媒体の流量を減少する
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空調制御方法。
11. 前記車両用空調装置は、車室内空気の湿度を検知する車室内湿度検知手段と、車室内空気の温度を検知する車室内温度検知手段と、車室外空気の湿度を検知する車室外湿度検知手段と、車室外空気の温度検知する車室外温度検知手段と、演算手段と、を備え、
    前記演算手段は、前記車室内空気の湿度と前記車室内空気の温度とから車室内空気の露点温度を演算するとともに、前記車室外空気の湿度と前記車室外空気の温度とから車室外空気の露点温度を演算し、
    前記インテーク装置による車室外空気の導入割合の相対的な増加は、車室内空気よりも車室外空気の露点温度が低いときに行われる
    ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の車両用空調制御方法。
12. 前記インテーク装置が車室外空気の導入割合を相対的に増加するのは、除湿暖房運転モードのときである
    ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の車両用空調制御方法。

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