JP2019085095A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房のために消費されるエネルギーを低減するとともに乗員の快適性を向上する。【解決手段】第１熱源１２に流体を循環させる第１流体回路１０と、第２熱源２２に流体を循環させる第２流体回路２０と、第２流体回路２０の流体と空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱するヒータコア２３を備え、流体の流れにおいて第１流体回路１０と第２熱源２２とを接続する状態と接続しない状態とを切り替える切替部３３と、第２熱源２２を制御する制御部４０とを備え、制御部４０は、第２熱源２２に対して、第２熱源２２で加熱された流体の温度に基づくフィードバック制御を行い、フィードバック制御の結果に対して、暖房負荷が小さいほど出力を抑制させる制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、流体を加熱する流体加熱装置に関する。

従来、特許文献１には、水道水等の流体を電気ヒータで加熱する流体加熱制御装置が記載されている。この従来技術では、入水温に対するフィードフォワード制御と、出水温に対するフィードバック制御とを組み合わせて電気ヒータを通電制御する。

特開２０１５−１０８４５８号公報

電気ヒータで加熱された流体と空調対象空間へ送風される空気とをヒータコアで熱交換させて空気を加熱する空調装置においては、起動直後等、流体の温度が低い場合に電気ヒータの出力が過剰になって暖房能力が過剰になったり、電気ヒータの出力が不足して暖房能力が不足したりすることがある。その結果、暖房のためにエネルギーを必要以上に消費してしまったり、乗員の快適性が損なわれたりしてしまう。

本発明は上記点に鑑みて、暖房のために消費されるエネルギーを低減するとともに乗員の快適性を向上することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の空調装置では、
第１熱源（１２）に流体を循環させる第１流体回路（１０）と、
第２熱源（２２）に流体を循環させる第２流体回路（２０）と、
第２流体回路（２０）の流体と空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱するヒータコア（２３）を備え、
流体の流れにおいて第１流体回路（１０）と第２熱源（２２）とを接続する状態と接続しない状態とを切り替える切替部（３３）と、
第２熱源（２２）を制御する制御部（４０）とを備え、
制御部（４０）は、第２熱源（２２）に対して、第２熱源（２２）で加熱された流体の温度に基づくフィードバック制御を行い、フィードバック制御の結果に対して、暖房負荷が小さいほど出力を抑制させる制御を行う。

これによると、暖房負荷が小さいほど第２熱源（２２）の出力を抑制させるので、起動直後等、流体の温度が低い場合に第２熱源（２２）によって暖房能力が過剰になったり不足したりすることを抑制できる。そのため、暖房のために消費されるエネルギーを低減できるとともに乗員の快適性を向上できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態における流体加熱装置の全体構成図である。 第１実施形態における流体加熱装置の制御処理を示すブロック線図である。 第２実施形態における車両用空調装置の全体構成図である。 第２実施形態の車両用空調装置が適用された車両の車室内を示す斜視図である。 第２実施形態の車両用空調装置が適用された車両の車室内を示す断面図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に示す流体加熱装置１は、燃料電池自動車に搭載されている。燃料電池自動車は、水素と酸素との反応で電力を得て走行する車両である。

流体加熱装置１は、第１冷却水回路１０と第２冷却水回路２０とを備えている。第１冷却水回路１０および第２冷却水回路２０は、冷却水が循環する冷却水循環回路である。第１冷却水回路１０は、流体が循環する第１流体回路である。第２冷却水回路２０は、流体が循環する第２流体回路である。

第１冷却水回路１０には、第１冷却水ポンプ１１、燃料電池スタック１２およびラジエータ１３が配置されている。第１冷却水ポンプ１１、燃料電池スタック１２およびラジエータ１３は、第１冷却水回路１０の冷却水の流れにおいて互いに直列に配置されている。

第１冷却水ポンプ１１は、第１冷却水回路１０の冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。燃料電池スタック１２は、水素と酸素とを反応させて電気と熱を発生させる。燃料電池スタック１２で発生した電気は、図示しない車両走行用電動モータに供給される。

燃料電池スタック１２で発生した熱は、第１冷却水回路１０の冷却水に吸熱される。換言すれば、燃料電池スタック１２は、第１冷却水回路１０の冷却水によって冷却される。燃料電池スタック１２は第１熱源である。

ラジエータ１３は、第１冷却水回路１０の冷却水と外気とを熱交換させて冷却水から外気に放熱させる熱交換器である。室外送風機１４は、ラジエータ１３に外気を送風する電動送風機である。

第１冷却水回路１０には、バイパス流路１５およびバイパス弁１６が設けられている。バイパス流路１５は、燃料電池スタック１２から流出した冷却水がラジエータ１３をバイパスして流れる流路である。

バイパス弁１６は、燃料電池スタック１２から流出した冷却水がラジエータ１３を流れる場合と、ラジエータ１３をバイパスして流れる場合とを切り替える電磁式三方弁である。

第１冷却水回路１０の冷却水の温度が上限温度を超えている場合、燃料電池スタック１２から流出した冷却水がラジエータ１３を流れるようにバイパス弁１６が作動する。これにより、第１冷却水回路１０の冷却水がラジエータ１３で上限温度以下に冷却される。

第１冷却水回路１０の冷却水の温度が上限温度以下である場合、燃料電池スタック１２から流出した冷却水がラジエータ１３をバイパスしてバイパス流路１５を流れるようにバイパス弁１６が作動する。これにより、第１冷却水回路１０の冷却水がラジエータ１３で冷却されない。

バイパス弁１６は、サーモスタットであってもよい。サーモスタットは、温度によって体積変化するサーモワックスによって弁体を変位させて冷却水流路を開閉する機械的機構を備える冷却水温度応動弁である。

第２冷却水回路２０には、第２冷却水ポンプ２１、電気ヒータ２２およびヒータコア２３が配置されている。第２冷却水ポンプ２１、電気ヒータ２２およびヒータコア２３は、第２冷却水回路２０の冷却水の流れにおいて互いに直列に配置されている。

第２冷却水ポンプ２１は、第２冷却水回路２０の冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。電気ヒータ２２は、電力が供給されることによって発熱して、第２冷却水回路２０の冷却水を加熱する。電気ヒータ２２に供給される電力量が制御されることによって、電気ヒータ２２の発熱量を制御可能である。電気ヒータ２２は第２熱源である。

ヒータコア２３は、第２冷却水回路２０の冷却水と、車室内空間２へ送風される空気とを熱交換して空気を加熱する熱交換器である。車室内空間２は空調対象空間である。室内送風機２４は、ヒータコア２３に空気を送風する電動送風機である。ヒータコア２３で加熱された空気は、車室内空間２へ吹き出される。

第１冷却水回路１０および第２冷却水回路２０は、第１連通流路３１および第２連通流路３２によって互いに連通されている。

第１連通流路３１および第２連通流路３２は、第１冷却水回路１０のうち燃料電池スタック１２の冷却水出口側かつバイパス流路１５よりも上流側の部位に配置されている。第１連通流路３１および第２連通流路３２は、第２冷却水回路２０のうちヒータコア２３の冷却水出口側かつ電気ヒータ２２の冷却水入口側の部位に配置されている。

第２連通流路３２と第１冷却水回路１０との接続部は、第１冷却水回路１０において、第１連通流路３１と第１冷却水回路１０との接続部よりも冷却水流れ下流側に位置している。

第２連通流路３２と第２冷却水回路２０との接続部は、第２冷却水回路２０において、第１連通流路３１と第２冷却水回路２０との接続部よりも冷却水流れ上流側に位置している。

切替弁３３は、第１連通流路３１と第２冷却水回路２０との接続部に配置された電磁式三方弁である。

切替弁３３は、第１連通流路３１と第２冷却水回路２０とが連通される状態と連通されない状態とを切り替える熱媒体流れ切替部である。切替弁３３は、流体加熱装置１の運転モードを独立モードおよび熱連携モードのいずれかに切り替えるモード切替部である。

独立モードでは、切替弁３３は、第１連通流路３１と第２冷却水回路２０とを連通させない。これにより、第１冷却水回路１０および第２冷却水回路２０のそれぞれにおいて、冷却水が互いに独立して循環する。

熱連携モードでは、切替弁３３は、第１連通流路３１と第２冷却水回路２０とを連通させる。これにより、第１冷却水回路１０の冷却水が第２冷却水回路２０に流入して循環するとともに、第２冷却水回路２０の冷却水が第１冷却水回路１０に流入して循環する。

第１冷却水ポンプ１１、室外送風機１４、バイパス弁１６、第２冷却水ポンプ２１、電気ヒータ２２、室内送風機２４および切替弁３３は、制御装置４０によって制御される。

制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置４０は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御装置４０の出力側には各種制御対象機器が接続されている。制御装置４０は、各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。各制御部は、制御装置４０に対して別体で構成されていてもよい。

制御装置４０のうち第１冷却水ポンプ１１を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第１流体流量制御部である。制御装置４０のうち第２冷却水ポンプ２１を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第２流体流量制御部である。

制御装置４０のうち電気ヒータ２２を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第２熱源制御部である。制御装置４０のうち切替弁３３を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、切替制御部である。

制御装置４０の入力側には、第１水温センサ４１および第２水温センサ４２が接続されている。

第１水温センサ４１は、第１冷却水温度Ｔｆｃを検出する流体温度検出部である。第１冷却水温度Ｔｆｃは、燃料電池スタック１２から流出した冷却水の温度である。換言すれば、第１冷却水温度Ｔｆｃは、第１冷却水回路１０から第１連通流路３１を介して第２冷却水回路２０に流入する冷却水の温度である。第１冷却水温度Ｔｆｃは第１流体温度である。

第２水温センサ４２は、第２冷却水温度Ｔｈｃを検出する流体温度検出部である。第２冷却水温度Ｔｈｃは、ヒータコア２３に流入する冷却水の温度である。換言すれば、第２冷却水温度Ｔｈｃは、電気ヒータ２２で加熱された冷却水の温度である。第２冷却水温度Ｔｈｃは第２流体温度である。

制御装置４０の入力側には、内気温度センサ４３、外気温度センサ４４、日射量センサ４５および温度設定スイッチ等が接続されている。

内気温度センサ４３は車室内温度Ｔｒを検出する。外気温度センサ４４は外気温度Ｔａｍを検出する。日射量センサ４５は車室内の日射量Ｔｓを検出する。

温度設定スイッチは操作パネル４６に設けられており、乗員によって操作される。操作パネル４６は車室内前部の計器盤付近に配置されている。制御装置４０には、温度設定スイッチからの操作信号が入力される。温度設定スイッチは、車室内空間２の設定温度Ｔｓｅｔを設定するための操作部材である。

次に、上記構成における作動を説明する。制御装置４０は、第１冷却水温度Ｔｆｃ、第２冷却水温度Ｔｈｃおよび目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて切替弁３３を制御して、運転モードを独立モードおよび熱連携モードのいずれかに切り替える。

目標吹出温度ＴＡＯは、車室内空間へ吹き出す吹出空気の目標温度である。制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯを以下の数式に基づいて算出する。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
この数式において、Ｔｓｅｔは操作パネル４６の温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気温度センサ４３によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温度センサ４４によって検出された外気温、Ｔｓは日射量センサ４５によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を所望の温度に保つために流体加熱装置１が生じさせる必要のある熱量に相当するものである。目標吹出温度ＴＡＯは、流体加熱装置１に要求される空調熱負荷である。

独立モードでは、第１冷却水回路１０および第２冷却水回路２０において、冷却水が互いに独立して循環する。熱連携モードでは、第１冷却水回路１０の冷却水が第２冷却水回路２０に流入して循環するとともに、第２冷却水回路２０の冷却水が第１冷却水回路１０に流入して循環する。

制御装置４０は、例えば車室内空間２を暖房しない場合、運転モードが独立モードになるように切替弁３３を制御する。制御装置４０は、例えば燃料電池スタック１２を冷却しない場合、運転モードが独立モードになるように切替弁３３を制御する。

制御装置４０は、例えば車室内空間２を暖房し且つ燃料電池スタック１２を冷却する場合、運転モードが熱連携モードになるように切替弁３３を制御する。

例えば、目標吹出温度ＴＡＯが車室内温度Ｔｒよりも高い場合、車室内空間２を暖房する。例えば、第１冷却水温度Ｔｆｃが燃料電池スタック１２の上限温度よりも高い場合、燃料電池スタック１２を冷却する。

目標冷却水温度ＴＷＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて算出される。目標冷却水温度ＴＷＯは、目標吹出温度ＴＡＯを作るためにヒータコア２３で必要となる冷却水の温度である。目標冷却水温度ＴＷＯは目標流体温度である。例えば、目標冷却水温度ＴＷＯは、目標吹出温度ＴＡＯと同じ値である。

熱連携モードの場合、図１の破線矢印で示すように、第１冷却水回路１０の冷却水が第２冷却水回路２０に流入する。これにより、燃料電池スタック１２で加熱された第１冷却水回路１０の冷却水が第２冷却水回路２０の電気ヒータ２２で加熱された後、ヒータコア２３に流入する。そして、ヒータコア２３にて車室内空間へ送風される空気が冷却水と熱交換されて加熱されるので、車室内空間に温風が吹き出されて、車室内空間が暖房される。

熱連携モードでは、制御装置４０は、図２のブロック線図に示すように、フィードバック制御と出力徐変制御とを行い、第２冷却水温度Ｔｈｃが目標冷却水温度ＴＷＯに近づくように、制御対象である電気ヒータ２２を制御する。フィードバック制御は、例えばファジー制御である。

出力徐変制御は、電気ヒータ２２の出力を暖房負荷に応じて徐々に変化させる制御である。具体的には、暖房負荷が小さいほど電気ヒータ２２の出力を抑制させる。暖房負荷として、例えば外気温Ｔｒや車室内設定温度Ｔｓｅｔを用いる。外気温Ｔｒが低いほど暖房負荷は大きくなり、車室内設定温度Ｔｓｅｔが高いほど暖房負荷は大きくなる。

制御装置４０は、入力信号からフィードバック信号を減算する。入力信号は目標冷却水温度ＴＷＯである。フィードバック信号は、第２冷却水温度Ｔｈｃである。

図２中、流入する温水とは、第１冷却水回路１０から第２冷却水回路２０に流入する冷却水の情報のことであり、例えば第１冷却水温度Ｔｆｃや、その時間変化率ΔＴｆｃのことである。

制御装置４０がこのように電気ヒータ２２を制御することによって、電気ヒータ２２で加熱された冷却水の温度が目標冷却水温度ＴＷＯに近づく。

電気ヒータ２２で加熱された冷却水の温度が目標冷却水温度ＴＷＯに近くなるので、ヒータコア２３に流入する冷却水の温度も目標冷却水温度ＴＷＯに近くなる。そのため、ヒータコア２３で加熱された空気の温度を目標吹出温度ＴＡＯに近づけることができるので、車室内空間２を所望の温度に暖房することができる。

本実施形態では、制御装置４０は、電気ヒータ２２に対して、電気ヒータ２２で加熱された冷却水の温度に基づくフィードバック制御を行い、フィードバック制御の結果に対して、暖房負荷が小さいほど出力を抑制させる制御を行う。

これによると、暖房負荷が小さいほど電気ヒータ２２の出力を抑制させるので、起動直後等、冷却水の温度が低い場合に電気ヒータ２２によって暖房能力が過剰になったり不足したりすることを抑制できる。そのため、暖房のために消費されるエネルギーを低減できるとともに乗員の快適性を向上できる。

本実施形態では、制御装置４０は、暖房負荷として、少なくとも外気の温度Ｔａｍを用いる。これにより、電気ヒータ２２によって暖房能力が過剰になることを確実に抑制でき。

本実施形態では、制御装置４０は、暖房負荷として、少なくとも車室内設定温度Ｔｓｅｔを用いる。これにより、電気ヒータ２２によって暖房能力が過剰になることを確実に抑制できる。

（第２実施形態）
上記実施形態では、出力徐変制御において、暖房負荷が小さいほど電気ヒータ２２の出力を抑制させる。このときの暖房負荷として、例えば外気温Ｔｒや車室内設定温度Ｔｓｅｔを用いるが、本実施形態のように、暖房負荷として、独立空調制御の状態、室内空調ユニットの内外気導入状態、温熱デバイスの作動状態、プレ空調の作動モードを用いてもよい。

図３に示す車両用空調装置５０は、室内空調ユニット５１を備えている。室内空調ユニット５１は、車室内最前部の計器盤（換言すればインストルメントパネル）の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング５２内に送風機５３、蒸発器５４、ヒータコア２３等を収容したものである。

ケーシング５２は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング５２内の送風空気流れ最上流側には、内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する内外気切替手段としての内外気切替箱５５が配置されている。

内外気切替箱５５には、ケーシング５２内に内気を導入させる内気導入口５６および外気を導入させる外気導入口５７が形成されている。内外気切替箱５５の内部には、内気導入口５６および外気導入口５７の開口面積を連続的に調整して、ケーシング５２内へ導入させる内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドア５８が配置されている。

内外気切替ドア５８は、ケーシング５２内に導入される内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる吸込口モードを切り替える風量割合変更手段である。内外気切替ドア５８は、内外気切替ドア５８用の電動アクチュエータ５９によって駆動され、この電動アクチュエータ５９は、図示しない空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

吸込口モードとしては、内気導入口５６を全開とするとともに外気導入口５７を全閉としてケーシング５２内へ内気を導入する内気モード、内気導入口５６を全閉とするとともに外気導入口５７を全開としてケーシング５２内へ外気を導入する外気モード、さらに、内気モードと外気モードとの間で、内気導入口５６および外気導入口５７の開口面積を連続的に調整することにより、内気と外気の導入比率を連続的に変化させる内外気混入モードがある。

内外気切替箱５５の空気流れ下流側には、内外気切替箱５５を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風手段である送風機５３が配置されている。この送風機５３は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数（換言すれば送風量）が制御される。従って、この電動モータは、送風機５３の送風能力変更手段を構成している。

送風機５３の空気流れ下流側には、蒸発器５４が配置されている。蒸発器５４は、その内部を流通する冷媒と送風機５３から送風された送風空気とを熱交換させて、送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能するものである。具体的には、蒸発器５４は、圧縮機７１、凝縮器７２および膨張弁７３等とともに、蒸気圧縮式の冷凍サイクル７０を構成している。

圧縮機７１は、エンジンルーム内に配置され、冷凍サイクル７０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものであり、電動圧縮機として構成されている。

凝縮器７２は、ボンネット内に配置されて、内部を流通する冷媒と、室外送風機としての送風ファン７２ａから送風された車室外空気（以下、外気と言う。）とを熱交換させることにより、圧縮機７１吐出冷媒を凝縮させる室外熱交換器である。送風ファン７２ａは、空調制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち、回転数（換言すれば送風空気量）が制御される電動式送風機である。

膨張弁７３は、凝縮器７２から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。蒸発器５４は、膨張弁７３にて減圧膨張された冷媒を蒸発させて、冷媒に吸熱作用を発揮させる室内熱交換器である。これにより、蒸発器５４は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能する。

ケーシング５２内において、蒸発器５４の空気流れ下流側には、蒸発器５４通過後の空気を流す加熱用冷風通路６０、冷風バイパス通路６１といった空気通路、並びに、加熱用冷風通路６０および冷風バイパス通路６１から流出した空気を混合させる混合空間６２が形成されている。加熱用冷風通路６０にはヒータコア２３が配置されている。

冷風バイパス通路６１は、蒸発器５４通過後の空気を、ヒータコア２３を通過させることなく混合空間６２に導くための空気通路である。従って、混合空間６２にて混合された送風空気の温度は、加熱用冷風通路６０を通過する空気および冷風バイパス通路６１を通過する空気の風量割合によって変化する。

そこで、本実施形態では、蒸発器５４の空気流れ下流側であって、加熱用冷風通路６０および冷風バイパス通路６１の入口側に、加熱用冷風通路６０および冷風バイパス通路６１へ流入させる冷風の風量割合を連続的に変化させるエアミックスドア６３を配置している。

従って、エアミックスドア６３は、混合空間６２内の空気温度（車室内へ送風される送風空気の温度）を調整する温度調整手段を構成する。より具体的には、エアミックスドア６３は、エアミックスドア用の電動アクチュエータ６８によって駆動され、この電動アクチュエータ６８は、空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

ケーシング５２の送風空気流れ最下流部には、混合空間６２から空調対象空間である車室内へ温度調整された送風空気を吹き出す複数の吹出口と、複数の吹出口の開口面積を調整する複数の吹出口ドアとが配置されている。

具体的には、吹出口として、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口６５、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口６６、および車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口６７を示し、吹出口ドアとして、フェイス吹出口６５の開口面積を調整するフェイスドア６５ａ、フット吹出口６６の開口面積を調整するフットドア６６ａ、およびデフロスタ吹出口６７の開口面積を調整するデフロスタドア６７ａを示している。

複数の吹出口ドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替部であって、図示しないリンク機構を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータ６８に連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータ６８も、空調制御装置から出力される制御信号によってその作動が制御される。

図４は、車室内を示す斜視図である。フェイス吹出口６５は、運転席乗員（換言すれば運転手）の上半身に向けて空調風を吹き出す運転席側フェイス吹出口６５１と、助手席乗員の上半身に向けて空調風を吹き出す助手席側フェイス吹出口６５２とで構成されており、フェイスドア６５ａは、運転席側フェイス吹出口６５１の開口面積を調整する図示しない運転席側フェイスドアと、助手席側フェイス吹出口６５２の開口面積を調整する助手席側フェイスドア２４２ａとで構成されている。

フット吹出口６６は、運転席乗員の足元に向けて空調風を吹き出す運転席側フット吹出口６６１と、助手席乗員の足元に向けて空調風を吹き出す助手席側フット吹出口６６２とで構成されており、フットドア６６ａは、運転席側フット吹出口６６１の開口面積を調整する図示しない運転席側フットドアと、助手席側フット吹出口６６２の開口面積を調整する図示しない助手席側フットドアとで構成されている。

ケーシング５２には、吹出口６５〜６７以外にも、後席乗員に向けて空調風を吹き出す後席吹出口６９が配置され、吹出口ドア６５ａ〜６７ａ以外にも、後席側吹出口２６の開口面積を調整する図示しない後席側吹出口ドアが配置されている。

後席吹出口６９は、運転席側後席乗員に向けて空調風を吹き出す運転席側後席吹出口６９１と、助手席側後席乗員に向けて空調風を吹き出す助手席側後席吹出口６９２とで構成されている。

吹出口ドア２４ａ〜２７ａによって切り替えられる吹出口モードには、集中モードと全席モードとがある。集中モードは、複数の座席のうち運転席または前席への空調風吹出割合が、その他の座席への空調風吹出割合よりも多い吹出口モードである。全席モードは、集中モードに比べてその他の座席への空調風吹出割合が多い吹出口モードである。さらに集中モードには、前席集中モードと運転席集中モードとがある。

全席モードでは全席に向けて空調風を吹き出し、前席集中モードでは前席（すなわち、運転席および助手席）のみに向けて空調風を吹き出し、運転席集中モードでは運転席のみに向けて空調風を吹き出す。

全席モードとしては、全席フェイスモード、全席バイレベルモードおよび全席フットモードがある。

全席フェイスモードは、運転席側フェイス吹出口６５１、助手席側フェイス吹出口６５２および後席吹出口６９１、６９２を全開してこれら吹出口６５１、６５２、６９１、６９２から全席の乗員に向けて空気を吹き出す。

全席バイレベルモードは、運転席側フェイス吹出口６５１、助手席側フェイス吹出口６５２、運転席側フット吹出口６６１、助手席側フット吹出口６６２および後席吹出口６９１、６９２を全開してこれら吹出口６５１、６５２、６６１、６６２、６９１、６９２から全席の乗員に向けて空気を吹き出す。

全席フットモードは、運転席側フット吹出口６６１、助手席側フット吹出口６６２および後席吹出口６９１、６９２を全開するとともに、デフロスタ吹出口６７、運転席側フェイス吹出口６５１および助手席側フェイス吹出口６５２を小開度だけ開口して、運転席側フット吹出口６６１、助手席側フット吹出口６６２および後席吹出口６９１、６９２から主に空気を吹き出す。

前席集中モードとしては、前席集中フェイスモード、前席集中バイレベルモード、および前席集中フットモードがある。

前席集中フェイスモードは、運転席側フェイス吹出口６５１および助手席側フェイス吹出口６５２を全開してこれら吹出口６５１、６５２から前席の乗員に向けて空気を吹き出す。

前席集中バイレベルモードは、運転席側フェイス吹出口６５１、助手席側フェイス吹出口６５２、運転席側フット吹出口６６１および助手席側フット吹出口６６２を全開してこれら吹出口６５１、６５２、６６１、６６２から前席の乗員に向けて空気を吹き出す。

前席集中フットモードは、運転席側フット吹出口６６１および助手席側フット吹出口６６２を全開するとともに、デフロスタ吹出口６７、運転席側フェイス吹出口６５１および助手席側フェイス吹出口６５２を小開度だけ開口して、運転席側フット吹出口６６１および助手席側フット吹出口６６２から主に空気を吹き出す。

運転席集中モードとしては、運転席集中フェイスモード、運転席集中バイレベルモード、および運転席集中フットモードがある。

運転席集中フェイスモードは、運転席側フェイス吹出口６５１を全開してこれら吹出口６５１から運転席の乗員に向けて空気を吹き出す。

運転席集中バイレベルモードは、運転席側フェイス吹出口６５１および運転席側フット吹出口６６１を全開してこれら吹出口６５１、６６１から運転席の乗員に向けて空気を吹き出す。

運転席集中フットモードは、運転席側フット吹出口６６１を全開するとともに、デフロスタ吹出口６７および運転席側フェイス吹出口６５１を小開度だけ開口して、運転席側フット吹出口６６１から主に空気を吹き出す。

乗員が操作パネル８０のスイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

本実施形態の車両用空調装置５０では、乗員が着座する座席の表面温度を上昇させる補助加熱手段としてのシートヒータ８１を備えている。具体的には、このシートヒータ８１は、座席表面に埋め込まれた電熱線で構成され、電力を供給されることによって発熱するシート加熱手段である。

本実施形態の車両用空調装置５０では、車両のステアリングの表面に配置されていて、電力が供給されることによって発熱して乗員の手のひらや手の指を加温するステアリングヒータ８２を備えている。

そして、室内空調ユニット５１の各吹出口６５〜６７から吹き出される空調風によって車室内の暖房が不十分となり得る際に作動させて乗員の暖房感を補う機能を果たす。なお、このシートヒータ８１は、空調制御装置から出力される制御信号によって作動が制御され、作動時には座席の表面温度を約４０℃程度となるまで上昇させるように制御される。このステアリングヒータ８２は、空調制御装置から出力される制御信号によって作動が制御され、作動時にはステアリングの表面温度を約４０℃程度となるまで上昇させるように制御される。

車両用空調装置５０は、乗員が車両に搭乗している際に行われる通常の空調運転の他に、乗員が車両に乗り込む前に車室内の空調を開始するプレ空調を実行可能に構成されている。

例えば、プレ空調の運転モードとして、燃費優先モードと快適優先モードとが設定されている場合、燃費優先モードでは、乗員の快適性よりも燃費を優先して空調能力を低める。一方、快適優先モードでは、乗員の快適性を優先して空調能力を高める。

上記第１実施形態と同様に、熱連携モードでは、制御装置４０は、図２のブロック線図に示すフィードバック制御と出力徐変制御とを行い、第２冷却水温度Ｔｈｃが目標冷却水温度ＴＷＯに近づくように、制御対象である電気ヒータ２２を制御する。フィードバック制御は、例えばファジー制御である。

出力徐変制御は、電気ヒータ２２の出力を暖房負荷に応じて徐々に変化させる制御である。具体的には、暖房負荷が小さいほど電気ヒータ２２の出力を抑制させる。本実施形態では、暖房負荷を、車両用空調装置５０の吹出口モードに基づいて判定する。

具体的には、運転席集中モードや前席集中モードである場合、暖房負荷が大きいと判断し、それ以外の全席モードである場合、暖房負荷が小さいと判断する。運転席集中モードや前席集中モードは、乗員が高い空調感を欲する時に選択されるからである。

暖房負荷を、車両用空調装置５０の吸込口モードに基づいて判定してもよい。具体的には、内気モードである場合、暖房負荷が大きいと判断し、それ以外の外気モードや内外気混入モードである場合、暖房負荷が小さいと判断する。内気モードは、車室内を早く暖めたいときに選択されるからである。

暖房負荷を、シートヒータ８１やステアリングヒータ８２の作動状態に基づいて判定してもよい。具体的には、シートヒータ８１やステアリングヒータ８２が作動している場合、暖房負荷が大きいと判断し、シートヒータ８１やステアリングヒータ８２が停止している場合、暖房負荷が小さいと判断する。シートヒータ８１やステアリングヒータ８２は、乗員が高い暖房感を欲する時に作動する補助暖房装置だからである。

暖房負荷を、プレ空調の運転モードに基づいて判定してもよい。具体的には、プレ空調の燃費優先モードである場合、暖房負荷が小さいと判定し、プレ空調の快適優先では、暖房負荷が大きいと判定する。快適優先モードは、乗員の快適性を優先して空調能力を高める運転モードだからである。

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

（１）上記実施形態では、第２冷却水回路２０の冷却水が電気ヒータ２２によって加熱されるが、電気ヒータ２２に限定されるものではなく、加熱能力を制御可能な種々の熱源によって第２冷却水回路２０の冷却水が加熱されてもよい。加熱能力を制御可能な種々の熱源は、例えば、燃焼式ヒータである。

（２）上記実施形態では、切替弁３３は三方弁であるが、切替弁３３は、第１連通流路３１を開閉する開閉弁であってもよい。

（３）上記実施形態では、流体加熱装置１は燃料電池自動車に搭載されていて、第１冷却水回路１０の冷却水が燃料電池スタック１２によって加熱されるが、これに限定されるものではなく、流体加熱装置１は、エンジンを備える自動車に搭載されていて、第１冷却水回路１０の冷却水がエンジンによって加熱されてもよい。

１０ 第１冷却水回路（第１流体回路）
１２ 燃料電池スタック（第１熱源）
２０ 第２冷却水回路（第２流体回路）
２２ 電気ヒータ（第２熱源）
２３ ヒータコア
３３ 切替弁（切替部）
４０ 制御装置（制御部）

Claims (3)

1. 第１熱源（１２）に流体を循環させる第１流体回路（１０）と、
   第２熱源（２２）に前記流体を循環させる第２流体回路（２０）と、
   前記第２流体回路（２０）の前記流体と空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させて前記空気を加熱するヒータコア（２３）を備え、
   前記流体の流れにおいて前記第１流体回路（１０）と前記第２熱源（２２）とを接続する状態と接続しない状態とを切り替える切替部（３３）と、
   前記第２熱源（２２）に対して、前記第２熱源（２２）で加熱された前記流体の温度に基づくフィードバック制御を行い、前記フィードバック制御の結果に対して、暖房負荷が小さいほど出力を抑制させる制御を行う制御部（４０）とを備える流体加熱装置。
2. 前記制御部は、前記暖房負荷として、少なくとも外気の温度（Ｔａｍ）を用いる請求項１に記載の流体加熱装置。
3. 前記空調対象空間の設定温度（Ｔｓｅｔ）を設定するための操作部材（４６）を備え、
   前記制御部は、前記暖房負荷として、少なくとも前記設定温度を用いる請求項１または２に記載の流体加熱装置。

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