JP6019776B2

JP6019776B2 - 車両用空調装置

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Publication number: JP6019776B2
Application number: JP2012129517A
Authority: JP
Inventors: 圭吾清水; 孝志松原; 真吉田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: JP2013252792A

Description

ここに開示する技術は、車両用空調装置に関する。

例えば特許文献１には、エンジンの暖機状態に応じて、内気の循環量と外気の導入量との比率を変更することにより、窓ガラスの曇りを防止しつつ、暖房性能を確保しようとする技術が記載されている。具体的に特許文献１に記載されている車両用空調装置では、エンジンの冷却水によって空気を加熱するヒータコアを備えており、エンジンの冷却水温度が所定温度以下の未暖機時には暖房に利用可能な熱量が少ないことから、相対的に温度の高い内気の循環量を、窓ガラスに曇りが生じない限度で可能な限り多くすることで、暖房効率を高める一方、エンジンの冷却水温度が所定温度よりも高い暖機完了後は、暖房に利用可能な熱量が多いことから、相対的に低温の外気であっても、ヒータコアにおいて十分に加熱して車室内に吹き出すことが可能になるため、低湿度の外気を多量に導入することによって、暖房性能を確保しつつ、窓ガラスの曇りを防止するようにしている。

特開２０１０−２２１９１６号公報

ところで、暖房時における送風機の風量が多いときには、風量が少ないときに比べて車室内の換気が進み、車室内の湿度が低下する。そのため、内気の循環量を増大してもフロントガラスの曇りを防止することが可能になり、エンジンの未暖機時においても内気の循環量を増やすことで暖房性能をさらに高めることが可能になり得る。つまり、特許文献１に記載された車両用空調装置は、暖房性能に関して改善の余地がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両用空調装置において、フロントガラスの曇りを防止しつつ、暖房性能をさらに高めることにある。

ここに開示する技術は、車両用空調装置に係り、内気導入口を通じて導入される内気の導入量及び外気導入口を通じて導入される外気の導入量を調整可能に構成された調整器と、車両に搭載されたエンジンを熱源として、前記内気導入口又は前記外気導入口から導入された空気を加熱するように構成されたヒータコアと、前記ヒータコア上流側に配設されかつ、前記ヒータコアを通過する空気量を調整するよう構成されたエアミックスダンパと、前記ヒータコアを通過した空気が吹出口を通じて車室内に吹き出されるよう送風する、風量可変に構成された送風機と、前記外気の温度を検出するように構成された外気温度検出器と、エンジン温度の指標値を検出するように構成されたエンジン温度検出器と、前記外気温度検出器の検出結果及び前記エンジン温度検出器の検出結果に基づき、前記内気の導入量と外気の導入量との合計に対する前記内気の導入量の比率である内気混入率を設定すると共に、当該内気混入率となるように前記調整器を制御するよう構成された制御器と、を備える。

そして、前記制御器は、前記外気の温度が所定温度よりも低くて、前記エアミックスダンパが、前記内気導入口及び前記外気導入口から導入された空気の実質的に全量が前記ヒータコアを通過するよう全開とされかつ、前記エンジン温度の指標値が所定温度よりも低いときに、前記エンジンの温度が高いほど前記内気混入率の最大値を高く設定すると共に、前記送風機の前記風量が多いときには、前記内気混入率の最大値を超えない範囲で、前記風量が少ないときよりも前記内気の導入量が増えるように前記内気混入率を設定する。

この構成によると、外気の温度が所定温度よりも低いため、ヒータコアによって加熱した空気を車室内に供給する暖房時であって、エンジン温度の指標値が所定温度よりも低いようなエンジンの未暖機時には、エンジンの温度が高いほど、内気導入口を通じた内気の導入量が増えるように内気混入率を設定する。また、送風機の風量が多いときには、風量が少ないときよりも内気の導入量が増えるように内気混入率を設定する。ここで、送風機の風量が多いときに、風量が少ないときよりも内気の導入量を増やすことには、例えば送風機の風量が多いときの内気の最大導入量を、送風機の風量がそれよりも少ないときの内気の最大導入量よりも多く設定することが含まれる。また、後述するように車速に応じて内気混入率を変更する場合においては、同一車速で比較したときに、送風機の風量が多いときの内気の導入量を、送風機の風量がそれよりも少ないときの内気の導入量よりも多く設定することが含まれる。さらに、送風機の風量が多くなるに従って、内気の導入量を増やすようにしてもよい。

これにより、エンジンの温度が比較的高くかつ、送風機の風量が多いときには、相対的に温度の高い内気を、比較的多量に循環させることになるから、暖房性能が高まる。また、送風機の風量が多いときには、車室内の換気が進んで湿度が低下することで、内気導入量が多くてもウインドウガラスの曇りが抑制される。従って、前記の構成は、ウインドウガラスの曇りを防止しつつ、暖房性能を高める。

この構成は特に、吹出口を通じて車室内に吹き出す空気の一部が、ウインドウガラスに向かって吹き出される場合に効果的である。つまり、エンジンの温度が高く、高温の空気がウインドウガラスに向かって吹き出されるときには、ウインドウガラスの温度が高まる。そのため、内気導入量を増やしても曇りにくくなる。また、送風機の風量が多いときには、より多量の高温空気がウインドウガラスに向かって吹き出される。そのため、ウインドウガラスの温度がさらに高まり、ウインドウガラスは、より一層、曇りにくくなる。従って、車室内に吹き出す空気の一部をウインドウガラスに向かって吹き出す構成において、エンジンの温度が高いほど内気の導入量が増えるように内気混入率を設定すると共に、送風機の風量が多いときには、風量が少ないときよりも内気の導入量が増えるように内気混入率を設定することは、ウインドウガラスの曇りを確実に防止しつつ、暖房性能を大幅に向上させる。

前記車両用空調装置は、前記車両の車速を検出する車速検出器をさらに備え、前記制御器は、前記車速検出器が検出した前記車速に基づき、前記車速が高いときには、前記内気混入率の最大値を超えない範囲で、前記車速が低いときよりも前記内気の導入量が減るように前記内気混入率を設定する、としてもよい。

この構成によると、車速が高いときにはウインドウガラスの前面における熱伝達率が高まり、ウインドウガラスの温度が低下して曇りが生じやすくなる。そこで、車速が高いときには、車速が低いときよりも内気の導入量が減るように内気混入率を設定する。ここで、車速が高いときに、車速が低いときよりも内気の導入量を減らすことには、前述したように、送風機の風量が一定という状態で比較したときに、車速が高くなるに従って、内気の導入量を減らすことが含まれる。また、ウインドウガラスの曇りは、車速が所定車速以上になれば顕著になるという本願発明者らの知見から、所定車速未満のときの内気の導入量に対し、所定車速以上のときの内気の導入量を大幅に減らすようにしてよい。

このように車速が高いときには、車速が低いときよりも内気の導入量が減るように内気混入率を設定することによって、ウインドウガラスの曇りが抑制される。つまり、エンジン温度の指標値及び送風機の風量に加えて、車速をも考慮して、暖房時の内気混入率を設定することにより、ウインドウガラスの曇りを確実に抑制しつつ、暖房性能のさらなる向上が図られる。

前記ヒータコアは、前記エンジンの冷却水を熱源とし、前記エンジン温度検出器は、前記エンジンの冷却水温度を検出し、前記制御器は、前記エンジン温度検出器が検出した冷却水温度に基づいて前記内気混入率の最大値を設定する、としてもよい。

ヒータコアの熱源である冷却水の温度に基づいて、内気混入率を設定することで、ウインドウガラスの曇り防止と車室内の暖房性能の向上との両立を適切に行い得る。

以上説明したように、前記の車両用空調装置によると、エンジンの温度が高いほど内気の導入量が増えるように内外気混合比を設定すると共に、送風機の風量が多いときには、風量が少ないときよりも内気の導入量が増えるように内外気混合比を設定することで、ウインドウガラスの曇りを抑制しつつ、暖房効率を向上させることが可能になる。

車両用空調装置の全体構成図である。空調制御装置が実行する、エンジン未暖機時の内外気制御を示すフローチャートである。エンジンの冷却水温度と内気混入率の最大値との関係を示す図である。送風機の風量と内気混入率に関する各モードとの関係を示す図である。（ａ）風量が相対的に多い第１モードにおける車速と内気混入率との関係を示す図、（ｂ）風量が中程度の第２モードにおける車速と内気混入率との関係を示す図、（ｃ）風量が相対的に少ない第３モードにおける車速と内気混入率との関係を示す図である。さらに乗員数に応じて内気混入率を設定する場合の内外気制御を示す、図２に対応するフローチャートである。

以下、車両用空調装置の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は例示である。図１は、車両用空調装置１の全体構成を例示する概略図である。この車両用空調装置１は、ユニット状に構成された空調ダクト１１を有しており、この空調ダクト１１における上流端には、車室内の空気（つまり、内気）が通過する内気導入口１１１と、車室外の空気（つまり、外気）が通過する外気導入口１１２と、が形成されている。空調ダクト１１内には、内外気可変アクチュエータ１２１によって駆動されるダンパ１２が設けられている。このダンパ１２はアクチュエータ１２１によって駆動されることで、同図に破線の両端矢印で示すように、内気導入口１１１の開度及び外気導入口１１２の開度をそれぞれ調整する内外気可変ダンパ１２である。この内外気可変ダンパ１２によって、この空調装置１では、内気導入口１１１を閉じて外気導入口１１２を開け、それによって外気のみを導入する状態と、外気導入口１１２を閉じて内気導入口１１１を開け、それによって内気のみを導入する状態と、内気導入口１１１及び外気導入口１１２を共に開け、それによって内気及び外気を混合して導入する状態とを切り替え可能に構成されている。また、内外気を混合している状態では、詳細は後述するが、内外気可変ダンパ１２により、内気導入口１１１の開度及び外気導入口１１２の開度をそれぞれ調整することにより、内気の導入量と外気の導入量との比率である内外気混合比（言い換えると、内気混入率）を任意に設定することが可能である。

空調ダクト１１内において、内気導入口１１１及び外気導入口１１２の下流側には、送風機１３が配設されている。送風機１３は、内気導入口１１１及び／又は外気導入口１１２を通じて空調ダクト１１内に、内気及び／又は外気を吸い込むと共に、吸い込んだ空気を、後述の吹出口１１３、１１４、１１５を通じて車室内に吹き出すように駆動する。送風機１３は、後述する空調制御装置７により制御されることで、設定された風量となるように駆動される。送風機１３の風量は複数段階に設定されており、ここでは、Ｌｏ、ＭＬｏ、ＭＨｉ、Ｈｉの４段階の風量が設定されており、空調制御装置７は、設定された風量に対応する電圧信号を送風機１３に供給するように制御を行う。尚、送風機の風量は、４段階に設定することには限らず、例えば７段階や８段階等、適宜の段数に設定することが可能である。

空調ダクト１１内における、送風機１３よりも下流側には、ダクト１１の全体を横切るようにエバポレータ（蒸発器）１４が配設されている。エバポレータ１４は、図１において破線で示す冷媒回路２によって構成される冷凍サイクルの一部を構成する。つまり、冷媒回路２は、エバポレータ１４から冷媒の流れ方向（同図の破線の矢印参照）の順に、エンジン３によって駆動されかつ、冷媒を圧縮するコンプレッサ（圧縮器）２１、圧縮された冷媒を、走行風及びファン２４によって冷却するコンデンサ（凝縮器）２２、冷却により液化された冷媒を気化するエキスパンションバルブ（膨張弁）２３を含んで構成される。エバポレータ１４は、エキスパンションバルブ２３を通過した後の気化冷媒によって、ダクト１１内を通過する空気を冷却する。ここで、コンプレッサ２１は、電磁クラッチ２１１を介してエンジン３に駆動連結されており、電磁クラッチ２１１の断接は、空調制御装置７からの切り替え信号によって行われる。

空調ダクト１１内において、エバポレータ１４よりも下流側には、エンジン３の冷却水を熱源とするヒータコア１５が配設されている。ヒータコア１５はダクト１１の一部のみを横切るように配設されており、ヒータコア１５の上流側には、このヒータコア１５を通過する空気量を調整するための、エアミックスダンパ１６が配設されている。

ヒータコア１５は、エンジン３の冷却水が循環する冷却水循環回路４上に介設されており、このヒータコア１５は、エンジン冷却水と、ここを通過する空気との間で熱交換を行うことにより、空気を加熱する。冷却水循環回路４は、エンジン３から、ヒータコア１５、ラジエータ４１、及び、サーモスタットバルブ４２を介してエンジン３に戻る主通路と、ヒータコア１５から、ラジエータ４１をバイパスしてエンジン３に戻るバイパス通路とを含んで構成されている。サーモスタットバルブ４２は、エンジン３の冷却水の温度に応じて開閉するよう構成されており、冷却水温度が所定温度よりも低いエンジン３の未暖機時には、サーモスタットバルブ４２が閉じることで、エンジン冷却水は、ラジエータ４１をバイパスするように、エンジン３とヒータコア１５との間で循環する（図１の実線の矢印参照）一方、冷却水温度が所定温度以上のエンジン３の温間時には、エンジン冷却水は、エンジン３から、ヒータコア１５及びラジエータ４１を介してエンジン３に戻るように循環する（図１の一点鎖線の矢印参照）。

エアミックスダンパ１６は、エアミックスアクチュエータ１６１によって駆動されることで、ダクト１１を通過する空気の実質的に全量がヒータコア１５を通過する開度（全開、図１に示す状態に対応）と、ダクト１１を通過する空気の実質的に全量がヒータコア１５をバイパスする開度（全閉）との間で、その開度を無段階に調整可能に構成されている（図１の破線の両端矢印参照）。このエアミックスダンパ１６によって、エバポレータ１４を通過した後の空気について、ヒータコア１５によって加熱される空気の量及びヒータコア１５をバイパスする空気の量を調整することにより、車室内に吹き出される空気の温度を調整する。

空調ダクト１１における下流端には、ダクト１１内を通過した調和空気を車室内に吹き出す吹出口が設けられており、この吹出口は、前席に着座した乗員の上半身に調和空気を吹き出すベント吹出口１１３、前席に着座した乗員の足下に調和空気を吹き出すフット吹出口１１４、及び、フロントガラスに向かって調和空気を吹き出すデフロスタ吹出口１１５の３種類の吹出口を少なくとも含む。各吹出口１１３、１１４、１１５には、吹出口アクチュエータ１７４によって開閉する吹出口ダンパ１７１、１７２、１７３が設けられており、後述するように、空調装置１についての自動又は手動による設定内容に応じて、吹出口アクチュエータ１７４が各吹出口ダンパ１７１、１７２、１７３を駆動して、所定の吹出口を開けることで、当該吹出口から車室内に調和空気が吹き出すことになる。

空調装置１を制御するための空調制御装置７には、乗員が操作を行う各種スイッチを含む操作スイッチ５からの操作信号、内気導入口１１１の付近に配設されかつ、内気の温度を検出する内気温度センサ６１の検出信号、外気導入口１１２の付近に配設されかつ、外気の温度を検出する外気温度センサ６２の検出信号、空調ダクト１１内におけるエバポレータ１４の下流側に配置されかつ、エバポレータ１４を通過後の空気の温度を検出する蒸発器後方温度センサ６３の検出信号、及び、エンジン３の冷却水循環回路４の途中に設けられ、エンジン３から排出された冷却水の温度を検出する水温センサ６４の検出信号、及び、車速を検出する車速センサ６５の検出信号がそれぞれ入力される。

空調制御装置７は、入力された各信号に基づいて、内外気可変ダンパ１２により内気導入量（つまり、内気循環量）及び外気導入量を調整するための、内外気可変アクチュエータ１２１の駆動信号、送風機１３の風量を設定するための、送風機１３の駆動信号（電圧信号）、エアミックスダンパ１６によりヒータコア１５の通過流量を設定するための、エアミックスアクチュエータ１６１の駆動信号、コンプレッサ２１のオン・オフを切り替えるための、電磁クラッチ２１１の切り替え信号、及び、各吹出口ダンパ１７１、１７２、１７３により調和空気の吹出口１１３、１１４、１１５を設定するための、吹出口アクチュエータ１７４の駆動信号をそれぞれ出力し、これにより空調装置１を制御する。

操作スイッチ５には、図示は省略するが、空調装置１のオン及びオフを切り替える、言い換えると送風機１３をオフにするためのＯＦＦスイッチと、送風機１３の風量を設定する風量調整ダイヤルと、吹出口１１３、１１４、１１５から吹き出す調和空気の温度を設定する温度設定ダイヤルと、調和空気を吹き出す吹出口を切り替える吹出口切り替えスイッチと、冷房・除湿機能の作動及び停止、言い換えるとコンプレッサ２１の作動及び停止を切り替えるエアコンスイッチと、内気循環と外気導入とを切り替える内外気切り替えスイッチと、フロントガラスの曇り取りを行うための曇り取りスイッチと、空調装置１をオートモードで運転するためのオートスイッチと、が少なくとも含まれる。

操作スイッチ５のオートスイッチを選択操作したときには、空調装置１はオートモードで動作をする。具体的に空調制御装置７は、温度設定ダイヤルによって設定された温度に応じて、調和空気の温度調整、調和空気の風量調整、調和空気を吹き出す吹出口の切り替え、内気循環及び外気導入の切り替え、並びに、コンプレッサ２１の作動及び停止、を自動制御する。

これに対し、空調装置１がマニュアルモードで動作をするときには、乗員が、風量調整ダイヤル、温度設定ダイヤル、吹出口切り替えスイッチ、エアコンスイッチ、内外気切り替えスイッチ、及び、曇り取りスイッチを操作した内容に応じて、空調制御装置７は空調装置１の制御を行う。

次に、この空調装置１において特徴的な暖房時の制御について説明する。この制御は、エンジン３の未暖機時に、内気導入量と外気導入量との比率である内外気混合比（又は内気混入率）を、エンジン３の冷却水温度、送風機１３の風量、及び車速に応じて調整する内外気制御を行うことにより、ウインドウガラスの曇りを防止しつつも、高い暖房性能を確保する制御である。

図２は、空調制御装置７が実行する内外気制御のフローチャートである。先ずスタート後のステップＳ２１では、操作スイッチ５の操作によって空調装置１がＯＮされたか否かを判定する。空調装置１がＯＮされていないときにはこのステップ２１を繰り返す一方、空調装置１がＯＮされたときには、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２では、内外気制御の開始条件が成立したか否かを判定する。ここでの開始条件には、（１）マニュアルモードでの運転中においてデフロスタ吹出口が選択されていないこと、（２）マニュアルモードでの運転中において外気導入が選択されていないこと、（３）マニュアルモードでの運転中において内気循環が選択されていないこと、（４）マニュアルモードでの運転中においてエアコンスイッチがオンされていないこと、（５）曇り取りスイッチが選択されていないこと、（６）外気温が１０℃以上でないこと、が挙げられる。従って、外気温が１０℃未満でかつ、オートモードでの運転時、又は、マニュアルモードでの運転において、フット吹出口及びデフロスタ吹出口を選択するデフヒート運転時、若しくは、フット吹出口を選択するヒート運転時のときには、ステップＳ２２の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ２３に移行する。ここで、この空調装置１においては、フット吹出口を選択するヒート運転時にも、車室内に吹き出される調和空気の一部が、デフロスタ吹出口を通じて吹き出される（例えばフット吹出口が９、デフロスタ吹出口が１の割合、尚、デフヒート運転時は、例えばフット吹出口が７、デフロスタ吹出口が３の割合）。従って、内外気制御は、コンプレッサ２１が非作動で、空調ダクト１１内を流れる空気の実質的に全量がヒータコア１５を通過する暖房運転時でかつ、車室内に吹き出される調和空気の一部がデフロスタ吹出口１１５を通じて吹き出されるときに、内外気制御が実行される。

一方、ステップＳ２２の判定がＮＯのときには、ステップＳ２６に移行をして、内外気制御を行わずに通常の制御を行う。

ステップＳ２３では、水温センサ６４によって検出されたエンジン３の冷却水温度に基づいて内気混入率を設定する。具体的には、エンジン水温と内気混入率の最大値との関係が、図３に示すように予め設定されており、この関係に従って内気混入率の最大値を設定する。尚、内気混入率は内気導入量と外気導入量との比率に係り、内気混入率０％は、内気導入量がゼロであり、逆に、内気混入率１００％は、外気導入量がゼロであり、内気混入率５０％は、内気導入量と外気導入量との比率が１：１である。図３に例示するエンジン水温と内気混入率の最大値との関係においては、エンジンの始動後、水温が４０℃以上になるまでは、内気混入率が０％に設定される。そうして、水温が４０℃以上８０℃未満では、水温が高くなるに従って、内気混入率の最大値が２０％（４０℃≦水温＜４５℃）、５０％（４５℃≦水温＜５０℃）、１００％（５０℃≦水温＜８０℃）と高くなるように設定される。

ここで、例えばエンジン３が比較的長時間停止していた後の始動時は、エンジン３の冷却水温度は外気温とほぼ等しい。ステップＳ２２の判定により、ここでは外気温が１０℃未満であるから、エンジン３の冷却水温度もまた、エンジン３の始動時には、およそ１０℃未満となっている。エンジン３の冷却水温度が４０℃未満のときには、ヒータコア１５において空気を十分に加熱することができず、比較的温度の低い空気がウインドウガラスに向かって吹き出される。このため、ウインドウガラスの温度が低く保たれたままであり、ウインドウガラスが曇りやすい。そのため、冷却水温度が４０℃未満のときには、内気の循環を行わずに、内気よりも湿度の低い外気のみを導入する。これによって、ウインドウガラスの曇りが効果的に抑制される。

これに対し、冷却水温度が４０℃以上に高まれば、ヒータコア１５において空気を加熱して、比較的温度の高い調和空気をウインドウガラスに向かって吹き出すことが可能になる。このため、ウインドウガラスの温度が高くなり、ウインドウガラスが曇り難くなる。そこで、冷却水温度が４０℃以上に高まれば、温度が相対的に高い内気の導入量を増やす。このことにより、ウインドウガラスの曇りを防止しつつ、車室内の暖房性能を高めることが可能になる。また、エンジン水温が高くなるに従って、より高温の調和空気がウインドウガラスに向かって吹き出されて、ウインドウガラスの温度がさらに高まり、ウインドウガラスの曇りをさらに抑制することが可能になる。そこで、水温が高くなるに従って、内気の導入量を増やすようにする。こうすることで、ウインドウガラスの曇りを防止しつつ、車室内の暖房性能がさらに高まる。

そうして、エンジン３の冷却水温度が８０℃以上になって、エンジン３の暖機が完了したときには、低温の外気を多量に導入してもヒータコア１５において十分に加熱することが可能になり、高温の調和空気を車室内に供給することが可能になる。そこで、冷却水温度が８０℃以上になれば、図３に示すように内気混入率を０％に設定する。これによって、外気に比べて湿度が高い内気の循環を止め、外気のみを導入する。こうすることで、暖房性能を確保しつつ、ウインドウガラスの曇りを、より確実に回避することが可能になる。

尚、図３においては、エンジン３の冷却水温度が次第に低下した場合として、冷却水温度が７５℃よりも低下したときには、内気混入率の最大値を０％から１００％に復帰させ、冷却水温度が４５℃よりも低下したときには、内気混入率の最大値を１００％から５０％に低下させ、冷却水温度が４０℃よりも低下したときには、内気混入率の最大値を５０％から２０％に低下させ、冷却水温度が３５℃よりも低下したときには、内気混入率の最大値を０％にするように設定されている。このように冷却水温度が次第に低下することは、例えば極冷間時等において、エンジン３が始動して冷却水温度が次第に高まった後に、アイドル運転が続くような場合が考えられる。

図２のフローに戻って、ステップＳ２３で内気混入率の最大値を決定した後の、ステップＳ２４では、送風機１３の風量及び車速によって内気混入率を設定する。図４に示すように、送風機１３の風量に応じて、車速と内気混入率との関係に係る「モード」を設定する。具体的には、４段階に設定されている送風機１３の風量について、風量が最も少ないＬｏのときには内気混入率を０％とする。従ってモードは設定されない。一方、風量が２番目に少ないＭＬｏのときには、第３モードとし、風量が３番目に少ない（言い換えると風量が２番目に多い）ＭＨｉのときには、第２モードとし、風量が最も多いＨｉのときには、第１モードとする。

図５は、第１〜第３の各モードにおける車速と内気混入率との関係を示している。図５（ａ）は、送風機１３の風量が最も多いＨｉのときの第１モードを示している。第１モードでは、車速が５０ｋｍ／ｈ未満のときには、内気混入率を６０％に設定し、車速が高まるに従って、内気混入率を低下させる。具体的には、車速が５０ｋｍ／ｈ以上に高まれば、内気混入率を２０％に設定し、車速が６０ｋｍ／ｈ以上に高まれば、内気混入率を１０％に設定し、車速が７０ｋｍ／ｈ以上に高まれば、内気混入率を０％に設定する。

ここで、ステップＳ２４で設定される内気混入率は、ステップＳ２３において設定した内気混入率の最大値を超えない範囲で設定されるものである。従って、内気混入率の最大値が１００％に設定されているときには、図５（ａ）において設定される内気混入率の値がそのまま、内気混入率に設定される。一方、内気混入率の最大が５０％に設定されているときには、図５（ａ）において内気混入率が仮に６０％であっても、ステップＳ２４において設定される内気混入率は、５０％に制限される。従って、図２に示すフローにおいては、ステップＳ２３で設定される内気混入率（の最大値）と、ステップＳ２４で設定される内気混入率との内で、値の小さい方の内気混入率が採用されることになる。その結果、図４、５の例では、内気混入率は最大でも６０％である。

車速が高いときには、フロントガラスの前面において熱伝達率が高くなり、フロントガラスの温度低下を招く。そのため、フロントガラスが曇りやすくなることから、車速が高くなれば、外気に比べて湿度が高い内気の導入量を下げる。特に車速が５０ｋｍ／ｈ以上になると、フロントガラスが曇り易くなることから、内気の導入量を大幅に下げることが好ましい。こうすることで、フロントガラスの曇りの防止に有利になる。尚、図５（ａ）に示すように、車速に対する内気混入率の設定にはヒステリシスが設けられており、具体的に車速が６５ｋｍ／ｈ以下に低下すれば、内気導入率が０％から１０％に変更され、車速が５５ｋｍ／ｈ以下に低下すれば、内気導入率が１０％から２０％に変更され、車速が４５ｋｍ／ｈ以下に低下すれば、内気導入率が２０％から６０％に変更される。

図５（ａ）に示す第１モードと同様に、送風機１３の風量が２番目に多いＭＨｉのときの第２モードでは、図５（ｂ）に示すように、車速が５０ｋｍ／ｈ未満のときには、内気混入率を５０％に設定し、車速が５０ｋｍ／ｈ以上に高まれば、内気混入率を２０％に設定し、車速が６０ｋｍ／ｈ以上に高まれば、内気混入率を１０％に設定し、車速が７０ｋｍ／ｈ以上に高まれば、内気混入率を０％に設定する。また、車速が６５ｋｍ／ｈ以下に低下すれば、内気導入率が１０％に設定され、車速が５５ｋｍ／ｈ以下に低下すれば、内気導入率が２０％に設定され、車速が４５ｋｍ／ｈ以下に低下すれば、内気導入率が５０％に設定される。

さらに、図５（ｃ）に示すように、送風機１３の風量が３番目に多いＭＬｏのときの第３モードでは、車速が５０ｋｍ／ｈ未満のときには、内気混入率を２０％に設定し、車速が５０ｋｍ／ｈ以上に高まれば、内気混入率を１０％に設定し、車速が６０ｋｍ／ｈ以上に高まれば、内気混入率を０％に設定する。また、車速が５５ｋｍ／ｈ以下に低下すれば、内気導入率が１０％に設定され、車速が４５ｋｍ／ｈ以下に低下すれば、内気導入率が２０％に設定される。

ここで、図５（ａ）〜（ｃ）において、同一車速（例えば４５ｋｍ／ｈ）で比較した場合、送風機１３の風量が最も多い第１モードが、内気混入率が最も高く（６０％）、次いで風量が多い第２モードが、内気混入率が２番目に高く（５０％）、風量が少なくなる第３モード、第４モードの順に、内気混入率は低くなる。つまり、送風機１３の風量が多いときには車室内の換気が進んで湿度が低下することにより、フロントガラスの曇り防止に有利になる。また、送風機１３の風量が多いときには、デフロスタ吹出口１１５から吹き出される比較的高温の調和空気の吹出量が増えることで、フロントガラスの温度上昇に有利になる。その結果、フロントガラスが曇りにくくなるから、送風機１３の風量が多いほど、内気導入率を高める。こうすることで、フロントガラスの曇りを防止しつつ、暖房性能の向上に有利になる。

図２のフローに戻り、ステップＳ２３及びＳ２４を通じて、エンジン水温、送風機１３の風量及び車速に応じて内気導入率が設定されれば、ステップＳ２５において、設定された内気導入率となるように、空調制御装置７は、内外気可変アクチュエータ１２１に駆動信号を出力する。このことで、内外気可変ダンパ１２の開度が調整されて、設定された内気導入率となるよう、内気導入量及び外気導入量がそれぞれ調整される。フローはその後、ステップＳ２１に戻る。

このように、エンジン３の未暖機時には、エンジン３の冷却水温度に応じて、冷却水温度が高くなるほど、内気導入率が高まるようにすると共に、送風機１３の風量に応じて風量が多いときには、風量が少ないときよりも内気導入率を高め、さらに、車速に応じて車速が高いときには、車速が低いときよりも内気導入率を下げる。こうして、エンジン３の冷却水温度、送風機１３の風量及び車速に応じて内気導入率を設定することにより、フロントガラスの曇りを確実に防止しながら、内気導入量をできるだけ増やして、エンジン３の未暖機における暖房性能を高めることが実現する。

図６は、図２とは異なる内外気制御に係るフローチャートを示している。この図６のフローでは、図２のフローに示す制御に加えて、乗員数に応じて内気導入率を変更するようにしている。つまり、乗員の呼気等の影響により、乗員数が多いほど車室内の湿度が高まってフロントガラスが曇りやすくなることから、乗員数に応じて内気導入率を変更することで、フロントガラスの曇りを確実に防止するようにする。

具体的に、図６のフローにおいて、スタート後のステップＳ６１では、乗員数を検知する。乗員数は、種々の手段により検知が可能である。一例として、シートベルトの装着を検知するシートベルトセンサの検知結果に基づいて乗員数を検知してもよい。また、車室内に取り付けた赤外線センサにより車室内に居る乗員を直接検知することで、乗員数を検知してもよい。さらに、座席のシートクッションに設けた感圧センサにより、車室内に着座している乗員を検知することで乗員数を検知してもよい。また、乗員の乗降を検知するドア乗降センサにより、乗車した乗員数を検知してもよい。尚、乗員検知手段は、これらには限定されない。

図６のフローにおいてステップＳ６２〜Ｓ６５、Ｓ６８は、図２のフローにおけるステップＳ２１〜Ｓ２４、Ｓ２６と同じであるため、その説明は省略する。

ステップＳ６４及びステップＳ６５を通じて、内気導入率を設定した後のステップＳ６６では、ステップＳ６１で検知した乗員数に従って内気導入率を補正する。具体的には、例えば乗員数が１名であれば、車室内の湿度が低いとして、ステップＳ６５で設定した内気導入率に２０％を加えることで、内気導入率をさらに高める。例えばステップＳ６５で設定した内気導入率が６０％であったときには、２０％を加えることによって、内気導入率は８０％となる。また、乗員数が２名であれば、ステップＳ６５で設定した内気導入率に１０％を加えることで、内気導入率を若干高める。乗員数が３名以上であれば、車室内の湿度が比較的高くなるとして、ステップＳ６５で設定した内気導入率を補正せずに、そのままの値にする。

そうして、ステップＳ６７において、空調制御装置７は、内外気可変アクチュエータ１２１に対し駆動信号を出力し、ステップＳ６６で補正した内気導入率となるように、内外気可変ダンパ１２の開度を調整する。

このように乗員数に応じて、内気導入率を変更することによって、フロントガラスの曇りを、より確実に防止しつつも、車室内の暖房性能を高めることが実現する。

尚、図３〜５に示す内気導入率等の値は例示であり、内気導入率の値、エンジン３の冷却水温度の値、風量、及び車速の値等は、図に示す値に限定されるものではない。

また、前記の実施形態では、エンジン３の冷却水温度、送風機１３の風量及び車速の３つのパラメータに基づいて、内外気制御における内気導入率を設定しているが、エンジン３の冷却水温度及び送風機１３の風量に基づいて、内気導入率を設定するようにしてもよい。

さらに、前記の実施形態では、内外気制御時には、デフロスタ吹出口１１５から調和空気が吹き出されるが、デフロスタ吹出口１１５から調和空気が吹き出されない場合においても、前述した内外気制御を適用してもよい。

１車両用空調装置
１１１内気導入口
１１２外気導入口
１１３ベント吹出口
１１４フット吹出口
１１５デフロスタ吹出口
１２内外気可変ダンパ（調整器）
１３送風機
１５ヒータコア
３エンジン
６２外気温度センサ（外気温度検出器）
６４水温センサ（エンジン温度検出器）
６５車速センサ（車速検出器）
７空調制御装置（制御器）

Claims

内気導入口を通じて導入される内気の導入量及び外気導入口を通じて導入される外気の導入量を調整可能に構成された調整器と、
車両に搭載されたエンジンを熱源として、前記内気導入口又は前記外気導入口から導入された空気を加熱するように構成されたヒータコアと、
前記ヒータコア上流側に配設されかつ、前記ヒータコアを通過する空気量を調整するよう構成されたエアミックスダンパと、
前記ヒータコアを通過した空気が吹出口を通じて車室内に吹き出されるよう送風する、風量可変に構成された送風機と、
前記外気の温度を検出するように構成された外気温度検出器と、
エンジン温度の指標値を検出するように構成されたエンジン温度検出器と、
前記外気温度検出器の検出結果及び前記エンジン温度検出器の検出結果に基づき、前記内気の導入量と外気の導入量との合計に対する前記内気の導入量の比率である内気混入率を設定すると共に、当該内気混入率となるように前記調整器を制御するよう構成された制御器と、を備えた車両用空調装置であって、
前記制御器は、前記外気の温度が所定温度よりも低くて、前記エアミックスダンパが、前記内気導入口及び前記外気導入口から導入された空気の実質的に全量が前記ヒータコアを通過するよう全開とされかつ、前記エンジン温度の指標値が所定温度よりも低いときに、前記エンジンの温度が高いほど前記内気混入率の最大値を高く設定すると共に、前記送風機の前記風量が多いときには、前記内気混入率の最大値を超えない範囲で、前記風量が少ないときよりも前記内気の導入量が増えるように前記内気混入率を設定する車両用空調装置。
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記車両の車速を検出する車速検出器をさらに備え、
前記制御器は、前記車速検出器が検出した前記車速に基づき、前記車速が高いときには、前記内気混入率の最大値を超えない範囲で、前記車速が低いときよりも前記内気の導入量が減るように前記内気混入率を設定する車両用空調装置。
請求項１又は２に記載の車両用空調装置において、
前記ヒータコアは、前記エンジンの冷却水を熱源とし、
前記エンジン温度検出器は、前記エンジンの冷却水温度を検出し、
前記制御器は、前記エンジン温度検出器が検出した冷却水温度に基づいて前記内気混入率の最大値を設定する車両用空調装置。