JP6957954B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

ここに開示される技術は、複数の冷房用のユニットを備える車両用空調装置に関する。

従来から、所謂デュアルエアコンと呼ばれる車両用空調装置が知られている。デュアルエアコンは、蒸発器と送風機とを有して車室内を冷房可能な空調ユニットを２つ備えている。そして、デュアル運転モード時には、両方の蒸発器に冷媒を流通しつつ両方の送風機を駆動して車室内を冷房する。このような車両用空調装置は、例えば下記特許文献１に開示されている。

特開２０１３−２３１１５号公報

しかしながら、上記従来技術の車両用空調装置では、デュアル運転モード時のエネルギー消費量がシングル運転モード時に比べて大きいという問題がある。車両用空調装置には、デュアル運転モード時であっても、車室内に搭乗した乗員の快適性を犠牲にせずに、省エネルギー化することが望まれている。

ここに開示される技術は、快適性を維持しつつ省エネルギー性を向上することが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、開示される車両用空調装置では、
車室内へ吹き出す空気の通路を内部に形成する第１ダクト（３１）、第１ダクトの内部に空気流を発生させる第１送風機（３５）、及び、冷媒との熱交換により第１ダクトの内部を流れる空気を冷却する第１熱交換器（１４）を有する第１ユニット（３０）と、
車室内へ吹き出す空気の通路を内部に形成する第２ダクト（４１）、第２ダクトの内部に空気流を発生させる第２送風機（４５）、及び、冷媒との熱交換により第２ダクトの内部を流れる空気を冷却する第２熱交換器（２４）を有する第２ユニット（４０）と、
第２熱交換器への冷媒の流通を許可する許可モードと第２熱交換器への冷媒の流通を禁止する禁止モードとを切り替え可能な流通モード切替装置（２２）と、
第１送風機、第２送風機、及び、流通モード切替装置の作動を制御する制御装置（１００）と、を備え、
制御装置は、
車室内を冷房する際の冷房熱負荷（Ｔｓｅｔ−ＴＲ）が所定量（Ｔ１）以上である高熱負荷状態であるか冷房熱負荷が所定量未満である低熱負荷状態であるかを判定する熱負荷判定部（１８０）と、
熱負荷判定部が高熱負荷状態と判定した場合には、第１送風機及び第２送風機を駆動させるとともに流通モード切替装置を許可モードとする第１運転状態に設定し、熱負荷判定部が低熱負荷状態と判定した場合には、第１送風機及び第２送風機を駆動させるとともに流通モード切替装置を禁止モードとする第２運転状態に設定する運転状態設定部（１９０、２００）と、を備え、
運転状態設定部は、第２運転状態を設定したときには、第１運転状態を設定したときよりも、第１送風機の送風量を増加させる構成である。

これによると、第１ユニット及び第２ユニットを共に運転して車室内を冷房する際に、運転状態設定部は、第１送風機及び第２送風機を共に運転しつつ、熱負荷判定部の判定結果に基づいて流通モード切替装置のモード設定を切り替える。冷房熱負荷が高熱負荷状態である場合には、両送風機を駆動しつつ第２熱交換器への冷媒の流通を許可して、両ユニットを冷風吹出ユニットとして機能させ、車室内を冷房する。一方、冷房熱負荷が低熱負荷状態である場合には、両送風機を駆動しつつ第２熱交換器への冷媒の流通を禁止して、第１ユニットを冷風吹出ユニットとして機能させ、第２ユニットは、空気を循環させるエアサーキュレータとして機能させる。したがって、低熱負荷状態である場合には、冷媒を第２熱交換器へ循環させるためのエネルギーが不要となる。このようにして、快適性を維持しつつ省エネルギー性を向上することができる。

なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、開示技術の範囲を限定するものではない。

第１実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 車両用空調装置の車内配置構成を示す図である。 車両用空調装置の制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。 フローチャートのステップ１８０における判断の一例を示すグラフである。 車両用空調装置の作動例を示すタイムチャートである。 他の実施形態のフロント室内ユニットの一例を示す構成図である。

以下に、図面を参照しながら開示技術を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
開示技術を適用した第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１に示す車両用空調装置１は、車室内に設定された異なる複数の空間を異なる温度に空調することもできるデュアルエアコンと呼ばれる空調装置である。

車両用空調装置１は、空調対象となる空間に供給される空気を少なくとも冷却する冷凍サイクル装置１０を備えている。冷凍サイクル装置１０は、複数の機器と配管とによって冷媒が循環する冷凍サイクルを構成している。冷凍サイクル装置１０は、冷媒を吸引し、圧縮し、吐出する圧縮機１１を備えている。本実施形態の圧縮機１１は、吐出する冷媒の容量を変更可能な冷媒吐出容量可変型の圧縮機である。圧縮機１１は、車両に搭載された内燃機関であるエンジンの回転出力により駆動される。圧縮機１１はエンジン駆動タイプに限定されず、例えば電動圧縮機であってもよい。

冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒から放熱させ、冷媒を冷却する放熱器１２を備えている。冷媒として凝縮性の冷媒が用いられる場合、放熱器１２は凝縮器とも呼ばれる。

冷凍サイクル装置１０が提供する冷媒の通路は、圧縮機１１と放熱器１２とが配置された共通通路部分と、この共通通路部分に対して並列に設けられた複数の並列通路とを有している。冷凍サイクル装置１０が提供する冷媒の通路は、放熱器１２の下流において複数の並列通路に分岐している。複数の並列通路のそれぞれには、蒸発器が設けられている。複数の並列通路は、蒸発器の下流において合流している。合流した通路は、圧縮機１１に連通している。

第１の並列通路には、蒸発器１４が設けられている。蒸発器１４は、本実施形態における第１熱交換器に相当する。蒸発器１４は、冷媒の通路と、第１外部流体である空気の通路とを備え、冷媒と空気との間での熱交換が可能となっている。蒸発器１４は、圧縮機１１が運転されているときに内部で蒸発する冷媒によって空気を冷却する。

蒸発器１４は、例えば車室内の前方部に配置された室内ユニット３０の空調ダクト３１内に配設されている。蒸発器１４は、車室内のうち例えば前席空間に吹き出す空気を冷却するための冷却用熱交換器である。室内ユニット３０は、本実施形態における第１ユニットに相当し、空調ダクト３１は、第１ダクトに相当する。

車両用空調装置１は、蒸発器１４の外表面に設けられた温度センサを備えている。この温度センサは、例えば蒸発器１４の冷媒管に熱的に接続されたアウターフィンに装着されたフィン温度センサにより提供することができる。温度センサは、蒸発器１４の外表面温度ＴＥを、蒸発器１４の吸熱能力の関連物理量として検出する温度検出手段である。温度センサは、蒸発器１４によって冷却された空気の温度を蒸発器１４の吸熱能力の関連物理量として検出する、所謂エバ後温度センサと呼ばれる温度検出手段によって提供するものであってもよい。

冷凍サイクル装置１０は、放熱器１２と蒸発器１４との間のうち第１の並列通路部分に膨張弁１３を備えている。膨張弁１３は、放熱器１２から流出した冷媒を減圧膨張させて蒸発器１４に供給する膨張弁である。膨張弁１３は、蒸発器１４の出口部位における冷媒過熱度を適正値に維持するように冷媒流量を調節するようになっている。膨張弁１３は、所謂温度感応型の膨張弁によって提供することができる。

第２の並列通路には、蒸発器２４が設けられている。蒸発器２４は、本実施形態における第２熱交換器に相当する。蒸発器２４は、冷媒の通路と、第２外部流体である空気の通路とを備え、冷媒と空気との間での熱交換が可能となっている。蒸発器２４は、圧縮機１１が運転されているときに内部で蒸発する冷媒によって空気を冷却する。

蒸発器２４は、例えば車室内の天井部に配置されたリア用室内ユニット４０の空調ダクト４１内に配設されている。蒸発器２４は、車室内のうち例えば後席空間に吹き出す空気を冷却するための冷却用熱交換器である。室内ユニット４０は、本実施形態における第２ユニットに相当し、空調ダクト４１は、第２ダクトに相当する。

冷凍サイクル装置１０は、放熱器１２と蒸発器２４との間のうち第２の並列通路部分に膨張弁２３を備えている。膨張弁２３は、放熱器１２から流出した冷媒を減圧膨張させて蒸発器２４に供給する膨張弁である。膨張弁２３は、蒸発器２４の出口部位における冷媒過熱度を適正値に維持するように冷媒流量を調節するようになっている。膨張弁２３は、所謂温度感応型の膨張弁によって提供することができる。

第２の並列通路のうち、膨張弁２３の上流側の部位には、冷媒の通路を開閉する開閉手段としての電磁弁２２が設けられている。電磁弁２２は、第２の並列通路における冷媒の流通を断続することができる。したがって、電磁弁２２が開いているときには、第２の並列通路、及びそこに設けられた蒸発器２４に冷媒が流れる。一方、電磁弁２２が閉じているときには、第２の並列通路、及びそこに設けられた蒸発器２４には冷媒が流れない。

電磁弁２２及び膨張弁２３からなる構成は、放熱器１２から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧モードと放熱器１２から流出した冷媒の流通を禁止する流通禁止モードとを切り換え可能な第２減圧手段２３Ａである。電磁弁２２は、本実施形態において、蒸発器２４への冷媒の流通を許可する許可モードと蒸発器２４への冷媒の流通を禁止する禁止モードとを切り替え可能な流通モード切替装置に相当する。

放熱器１２と膨張弁１３との間の冷媒通路には、具体的には、放熱器１２の冷媒出口と複数の並列通路の分岐点との間には、冷媒通路の冷媒圧力を検出する圧力センサが設けられている。圧力センサは、圧縮機１１から吐出されて膨張弁１３で減圧される前の冷媒圧力を検出する圧力検出手段である。圧力センサは、冷凍サイクルの高圧側の圧力を検出する高圧側圧力検出手段である。

室内ユニット３０は、空調ダクト３１、送風機３５、蒸発器１４、及びヒータコア３８等から構成されている。空調ダクト３１は、車室内に空調空気を導く空気通路を内部に形成する。送風機３５は、空調ダクト３１の内部に空気流を発生させる。送風機３５は、本実施形態における第１送風機に相当する。蒸発器１４は、冷媒との熱交換により空調ダクト３１内を流れる空気を冷却する。ヒータコア３８は、空調ダクト３１内を流れる空気を加熱するための加熱用熱交換器である。

空調ダクト３１は、例えば車室内の前方部に配設されている。その空調ダクト３１の最も空気流れ上流側は内外気切替箱を構成する部分で、車室内空気を取り入れる内気吸込口３２、及び車室外空気を取り入れる外気吸込口３３を有している。以下、車室内空気を内気と呼び、車室外空気を外気と呼ぶ場合がある。

内気吸込口３２及び外気吸込口３３の内側には、内外気切替ダンパ３４が回動自在に取り付けられている。この内外気切替ダンパ３４は、サーボモータ等のアクチュエータにより駆動されて、吸込口モードを内気導入モードと外気導入モードとで切り替える。内外気切替ダンパ３４は、空調ダクト３１内への空気導入モードを内気導入モードと外気導入モードとで切り替える内外気切替手段である。

空調ダクト３１の最も空気流れ下流側は吹出口モード切替部を構成する部分で、図示を省略したデフロスタ開口部、フェイス開口部及びフット開口部等が形成されている。また、吹出口モード切替部を構成する部分には、上記した各開口部の開閉状態を調節して各種吹出モードを設定可能な吹出モードドアが設けられている。

送風機３５は、空調ダクト３１と一体的に構成されたスクロールケースに回転自在に収容された遠心式ファン３６、及びこの遠心式ファン３６を回転駆動するブロワモータ３７を有している。ブロワモータ３７は、ブロワ駆動回路を介して印加されるブロワ電圧に基づいて遠心式ファン３６の回転速度が制御され、送風量を調節する。送風機３５は、蒸発器１４に第１外部流体である空気を送風する送風手段である。

ヒータコア３８は、空調ダクト３１内において蒸発器１４よりも下流側に配設され、このヒータコア３８の空気上流側には図示を省略したエアミックスダンパが回動自在に取り付けられている。このエアミックスダンパは、その回動位置によって、ヒータコア３８を通過する空気量とヒータコア３８を迂回する空気量との割合を調節して、車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調整する。

室内ユニット４０は、空調ダクト４１、送風機４５、蒸発器２４等から構成されている。空調ダクト４１は、車室内に空調空気を導く空気通路を内部に形成する。送風機４５は、空調ダクト４１の内部に空気流を発生させる。送風機４５は、本実施形態における第２送風機に相当する。蒸発器２４は、冷媒との熱交換により空調ダクト４１内を流れる空気を冷却する。空調ダクト４１は、例えば車室内の天井部下面側の部位に配設されている。室内ユニット４０では、送風機４５の駆動状態と停止状態との切り替えによって、蒸発器２４において冷媒と熱交換する第２外部流体である空気の流通の有無が切り換えられる。

図２に示すように、室内ユニット４０は、車両５０の天井部のうち前席６０に着座する乗員の頭上位置に配置されている。室内ユニット４０は、室内ユニット３０のフェイス吹出口３１ａから前席空調領域に吹き出された空調空気を吸い込んで、後席７０に着座する乗員が存在する後席空調領域に空調空気を吹き出すことができるようになっている。室内ユニット４０の空調ダクト４１には、吸込口から内気が導入される。空調ダクト４１の吸込口は、車両前方側に向かって開口している。一方、空調ダクト４１の吹出口は、車両後方側に向かって開口している。室内ユニット４０は、車両前方側から導入した内気を、車両後方側の後席空調領域に向かって吹き出す。

送風機４５は、空調ダクト４１と一体的に構成されたスクロールケースに回転自在に収容された遠心式ファン、及びこの遠心式ファンを回転駆動するブロワモータを有している。送風機４５のブロワモータは、ブロワ駆動回路を介して印加されるブロワ電圧に基づいて遠心式ファンの回転速度が制御され、送風量を調節する。送風機４５は、蒸発器２４に第２外部流体である空気を送風する送風手段である。送風機４５は、遠心式ファンを備えるものに限定されない。送風機４５のファンは、例えばクロスフロー式ファンであってもかまわない。

制御手段である空調用の制御装置１００は、図示を省略したＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピータを備えている。制御装置１００は、冷凍サイクル装置１０や室内ユニット３０、４０内の各構成要素の動作を制御するものである。制御装置１００は、各送風機３５、４５のブロワ電圧を調整してその回転数を制御するとともに、電磁弁２２の開閉動作制御を行なう。また、制御装置１００は、圧縮機１１の冷媒吐出容量制御、各ドア・ダンパの位置制御等を行なう。

制御装置１００には、車室内の操作パネルに設置された空調操作部からの入力信号が入力される。前席用の空調操作部には、空調装置の自動制御状態を設定するＡＵＴＯスイッチ、及び圧縮機１１の作動を許可するためのフロントエアコンスイッチ１６が設けられている。また、内外気吸込モードを手動で切替設定するための内外気切替スイッチ、吹出モードを手動で切替設定するための吹出モード切替スイッチ等も設けられている。また、前席用の空調操作部には、送風機３５の送風量を手動で切替設定するための送風量切替スイッチ、乗員の好みの車室内温度を設定するための温度設定スイッチ１５等が設けられている。一方、後席用の空調操作部には、電磁弁２２を開いて蒸発器２４への冷媒の流通を許可するためのリアクーラスイッチ１７、送風機４５の送風量を手動で切替設定するための送風量切替スイッチ１８等が設けられている。

また、制御装置１００には、車室内の空調状態に影響を及ぼす環境条件を検出する各種センサからの信号が入力される。具体的には、車室内の内気温度ＴＲを検出する内気温センサ１９、車室外の外気温度ＴＡＭを検出する外気温センサ、車室内に入射する日射量ＴＳを検出する日射センサからの各信号が入力される。また、蒸発器１４温度ＴＥを検出する蒸発器温度センサ、ヒータコア３８を循環するエンジン水温ＴＷを検出する水温センサ等からの各信号が入力される。各センサからのセンサ信号は、制御装置１００内の図示しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。

制御装置１００は、操作パネルの各スイッチからの入力信号及び各センサからの入力信号等に基づいて、送風機回転数調整信号、各ダンパの作動制御信号、圧縮機容量調整信号、電磁弁開閉信号等を出力する。これにより、送風機３５、４５、内外気切替ダンパ３４、圧縮機１１、電磁弁２２等を作動制御するようになっている。

図１には、圧縮機１１を運転することによって、車室内の前席空調領域と後席空調領域との両方を空調するときの冷媒の流れが矢印によって図示されている。すなわち、図１には、所謂、空調装置の室内ユニット３０、４０のデュアル運転モード時の冷媒の流れを示している。制御装置１００は、蒸発器温度センサが検出する蒸発器１４の外表面温度ＴＥが、蒸発器１４の目標温度ＴＥＯに極力近づくように、圧縮機１１の冷媒吐出容量を調節する。なお、目標温度ＴＥＯは、車室内を空調するために必要な空調風の目標吹出温度ＴＡＯを達成するために必要な蒸発器１４の外表面温度である。

デュアル運転モード時には、冷媒は、膨張弁１３によって減圧され、蒸発器１４において蒸発する。この結果、冷媒は、前席空調領域に供給される空気を冷却して、前席空間が空調される。一方、開かれた電磁弁２２を通過した冷媒は、膨張弁２３によって減圧され、蒸発器２４において蒸発する。この結果、冷媒は、後席空調領域に供給される空気を冷却して、後席空間が空調される。

これに対して、電磁弁２２を閉じ、送風機４５の運転を停止すると、車室内の前席空間のみを空調する状態となる。すなわち、所謂、空調装置の室内ユニット３０のみのシングル運転モードとなる。シングル運転モード時には、冷媒は、膨張弁１３によって減圧され、蒸発器１４において蒸発する。この結果、冷媒は、前席空調領域に供給される空気を冷却して、前席空間が空調される。一方、閉じられた電磁弁２２によって蒸発器２４には冷媒が供給されず、停止した送風機４５により空調ダクト４１内の送風が停止される。この結果、後席空間の空調は行われない。

本実施形態の車両用空調装置１では、上述した通常のデュアル運転モードに対して、所定条件が成立したときには、電磁弁２２を閉じる制御が実行される。以下に、制御装置１００が行なう制御動作に関してフローチャートを参照して説明する。

図３に示すように、制御装置１００は、電力供給を受けた際には、まず、ステップ１１０において各種データの初期化を行なった後、ステップ１２０において、各スイッチからの入力信号及び各センサからの入力信号を読み込む。ステップ１２０を実行したら、ステップ１３０において、ステップ１２０で読み込んだ環境条件信号及び設定温度信号等に基づいて、室内ユニット３０から車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。算出した目標吹出温度ＴＡＯは、空調装置の各種構成の作動制御に用いられる。

ステップ１３０を実行したら、ステップ１４０において、車両５０のエンジンがオン状態であるか否か判断する。ステップ１４０では、エンジン出力により圧縮機１１が駆動可能であるか否かを判断する。ステップ１４０においてエンジンがオン状態であると判断した場合には、ステップ１５０において、フロントエアコンスイッチ１６がオンされているか否かを判断する。一方、ステップ１４０においてエンジンがオン状態でないと判断した場合には、ステップ１９０へ進む。

ステップ１５０において、フロントエアコンスイッチがオンされていると判断した場合には、ステップ１６０へ進み、リアクーラスイッチ１７がオンされており、且つ、送風機４５の送風量切替スイッチ１８がオンされているか否かを判断する。一方、ステップ１５０においてフロントエアコンスイッチがオンされていないと判断した場合には、ステップ１９０へ進む。

ステップ１６０において、リアクーラスイッチ１７及び送風量切替スイッチ１８が共にオン状態であると判断した場合には、ステップ１７０へ進み、室内ユニット３０の吹出モードがフェイスモード又はバイレベルモードであるか否か判断する。ステップ１７０では、フロント空調ユニットである室内ユニット３０が、フェイス吹出口３１ａから冷風を吹き出すモードが設定されているか否かを判断する。ステップ１６０において、リアクーラスイッチ１７及び送風量切替スイッチ１８の少なくともいずれかがオン状態でないと判断した場合には、ステップ２１０へ進む。

ステップ１７０において、室内ユニット３０の吹出モードがフェイスモード又はバイレベルモードであると判断した場合には、ステップ１８０へ進む。一方、ステップ１７０において、室内ユニット３０の吹出モードがフェイスモード又はバイレベルモード以外であると判断した場合には、ステップ１９０へ進む。

ステップ１８０では、温度設定スイッチ１５で設定された設定温度Ｔｓｅｔと内気温センサ１９が検出した内気温度ＴＲとの差Ｔｓｅｔ−ＴＲが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判断する。Ｔｓｅｔ−ＴＲは、車室内を冷房する際の冷房熱負荷であると言える。ステップ１８０では、Ｔｓｅｔ−ＴＲで表される冷房熱負荷が所定量Ｔ１未満であるか否かを判断している。ステップ１８０は、冷房熱負荷が所定量以上である高熱負荷状態であるか冷房熱負荷が所定量未満である低熱負荷状態であるかを判定する熱負荷判定部に相当する。ステップ１８０においてＴｓｅｔ−ＴＲがＴ１未満であると判断した場合には、ステップ２００へ進む。一方、ステップ１８０においてＴｓｅｔ−ＴＲがＴ１以上であると判断した場合には、ステップ１９０へ進む。

ステップ１９０では、室内ユニット３０及び室内ユニット４０のデュアル運転モードが設定される。ステップ１９０では、電磁弁２２を開いて蒸発器２４にも冷媒を循環可能とするとともに、送風機３５、４５を共に駆動状態とする。ステップ１９０が実行されると、室内ユニット３０及び室内ユニット４０の両者が空調運転され、両ユニットから車室内へ空調風が吹き出される。ただし、ステップ１４０、１５０のいずれかでＮＯと判断されてステップ１９０を実行する場合には、デュアル運転モードが設定されるものの圧縮機１１が駆動しないので、室内ユニット３０及び室内ユニット４０では送風のみが行なわれる。

ステップ２００では、室内ユニット３０が空調運転されるシングル運転モードが設定されるとともに、室内ユニット４０が車室内の空気を循環する空気循環モードが設定される。ステップ２００では、電磁弁２２を閉じて蒸発器２４への冷媒循環を禁止するとともに、送風機３５、４５を共に駆動状態とする。ステップ２００が実行されると、室内ユニット３０のみが空調運転され、室内ユニット４０は送風のみが行なわれる。室内ユニット３０は空調風を車室内へ吹き出し、室内ユニット４０はサーキュレータとして機能する。室内ユニット３０がフェイス吹出口３１ａから吹き出した冷風の一部は、室内ユニット４０の吸込口から吸い込まれて吹出口から吹き出される。

ステップ２００を実行するときには、ステップ１９０実行時よりも、送風機３５に印加するブロワ電圧を上昇して、送風機３５の送風量を増大させる。また、ステップ２００が実行するときには、ステップ１９０実行時よりも、送風機４５に印加するブロワ電圧を下降して、送風機３５の送風量を減少させる。

ステップ２１０では、室内ユニット３０が空調運転されるシングル運転モードが設定される。ステップ２１０では、電磁弁２２を閉じて蒸発器２４への冷媒循環を禁止するとともに、送風機３５を駆動状態とする。ステップ１６０において送風量切替スイッチ１８がオフ状態であると判断してステップ２１０を実行する場合には、送風機４５を駆動させない。これにより、室内ユニット３０のみが空調風を吹き出すシングル運転モードが設定される。

これに対して、ステップ１６０においてリアクーラスイッチ１７はオフ状態であるものの送風量切替スイッチ１８がオン状態であると判断してステップ２１０を実行する場合には、送風機３５も駆動状態とする。これにより、室内ユニット３０は空調風を車室内へ吹き出し、室内ユニット４０はサーキュレーションを行なう、シングル運転モード＋空気循環モードが設定される。

制御装置１００は、ステップ１９０、２００、２１０のいずれかを実行したら、ステップ１２０へリターンし、所定周期でフローチャートの制御動作を繰り返す。なお、ステップ１８０で判断に用いる所定温度Ｔ１は、３℃〜５℃とすることができる。例えば、図４に示すように、Ｔｓｅｔ−ＴＲの値が低下するときと増加するときとで判断基準となるＴ１を変更して、電磁弁２２等のハンチングを防止することができる。

本実施形態では、ステップ１８０の判定結果に基づいて、ステップ１９０を実行するかステップ２００を実行するかが決定される。熱負荷判定部であるステップ１８０が高熱負荷状態と判定した場合には、ステップ１９０で送風機３５及び送風機４５を駆動させるとともに電磁弁２２を冷媒流通許可モードとする第１運転状態に設定する。ステップ１８０が低熱負荷状態と判定した場合には、ステップ２００で送風機３５及び送風機４５を駆動させるとともに電磁弁２２を冷媒流通禁止モードとする第２運転状態に設定する。すなわち、ステップ１９０により設定される運転状態が本実施形態における第１運転状態であり、ステップ２００により設定される運転状態が本実施形態における第２運転状態である。ステップ１９０、２００は、本実施形態における運転状態設定部に相当する。

本実施形態の車両用空調装置１によれば、以下に述べる効果を得ることができる。車両用空調装置１は、第１ユニットである室内ユニット３０、第２ユニットである室内ユニット４０、流通モード切替装置である電磁弁２２、及び制御装置１００を備えている。室内ユニット３０は、第１ダクトである空調ダクト３１、第１送風機である送風機３５、及び第１熱交換器である蒸発器１４を有する。空調ダクト３１は、車室内へ吹き出す空気の通路を内部に形成する。送風機３５は、空調ダクト３１の内部に空気流を発生させる。蒸発器１４は、冷媒との熱交換により空調ダクト３１の内部を流れる空気を冷却する。室内ユニット４０は、第２ダクトである空調ダクト４１、第２送風機である送風機４５、及び第２熱交換器である蒸発器２４を有する。空調ダクト４１は、車室内へ吹き出す空気の通路を内部に形成する。送風機４５は、空調ダクト４１の内部に空気流を発生させる。蒸発器２４は、冷媒との熱交換により空調ダクト４１の内部を流れる空気を冷却する。電磁弁２２は、蒸発器２４への冷媒の流通を許可する許可モードと蒸発器２４への冷媒の流通を禁止する禁止モードとを切り替え可能である。制御装置１００は、送風機３５、送風機４５、及び電磁弁２２の作動を制御する。

制御装置１００は、熱負荷判定部としてのステップ１８０と、運転状態設定部としてのステップ１９０、２００を有している。熱負荷判定部は、車室内を冷房する際の冷房熱負荷が所定量以上である高熱負荷状態であるか冷房熱負荷が所定量未満である低熱負荷状態であるかを判定する。運転状態設定部は、熱負荷判定部が高熱負荷状態と判定した場合には、送風機３５及び送風機４５を駆動させるとともに電磁弁２２を許可モードとする第１運転状態に設定する。運転状態設定部は、熱負荷判定部が低熱負荷状態と判定した場合には、送風機３５及び送風機４５を駆動させるとともに電磁弁２２を禁止モードとする第２運転状態に設定する。

これによると、室内ユニット３０及び室内ユニット４０を共に運転して車室内を冷房する際に、制御装置１００の運転状態設定部は、送風機３５及び送風機４５を共に運転しつつ、熱負荷判定部の判定結果に基づいて電磁弁２２のモード設定を切り替える。冷房熱負荷が高熱負荷状態である場合には、両送風機３５、４５を駆動しつつ蒸発器２４への冷媒の流通を許可して、両ユニットを冷風吹出ユニットとして機能させ、車室内を冷房する。一方、冷房熱負荷が低熱負荷状態である場合には、両送風機３５、４５を駆動しつつ蒸発器２４への冷媒の流通を禁止して、室内ユニット３０を冷風吹出ユニットとして機能させ、室内ユニット４０は、空気を循環させるエアサーキュレータとして機能させる。したがって、低熱負荷状態である場合には、冷媒を蒸発器２４へ循環させるためのエネルギーが不要となる。このようにして、快適性を維持しつつ省エネルギー性を向上することができる。

また、室内ユニット３０は、車室内の前席６０に着座した乗員に向けて空気を吹き出し可能な構成であり、室内ユニット４０は、車室内の後席７０に着座した乗員に向けて空気を吹き出すための構成である。これによると、高熱負荷状態である場合には、室内ユニット３０、４０を冷房運転して車室内を確実に冷房する。また、低熱負荷状態である場合には、室内ユニット３０を冷房運転しつつ、後席用の室内ユニット４０で空気循環を行ない、エネルギー消費を抑制することができる。

また、室内ユニット３０は、車室内の前方部に配置され、室内ユニット４０は、車室内の天井部に配置される。これによると、高熱負荷状態である場合には、車室内の前方部に配置された室内ユニット３０及び天井部に配置された室内ユニット４０を冷房運転して車室内を確実に冷房することができる。また、低熱負荷状態である場合には、車室内前方部の室内ユニット３０を冷房運転するとともに、車室内天井部の室内ユニット４０をエアサーキュレーション運転し、エネルギー消費を抑制しつつ、乗員の快適性を維持することができる。

また、制御装置１００は、運転状態設定部としてのステップ１９０、２００を有している。そして、ステップ２００で送風機３５、４５を駆動し電磁弁２２を流通禁止モードとする第２運転状態を設定したときには、ステップ１９０で電磁弁２２を流通許可モードとする第１運転状態を設定したときよりも、送風機４５の送風量を減少させる。これによると、両送風機３５、４５を駆動しつつ蒸発器２４への冷媒の流通を禁止する第２運転状態を設定したときには、両送風機３５、４５を駆動しつつ蒸発器２４への冷媒の流通を許可する第１運転状態を設定したときよりも、送風機４５の送風量を減少できる。したがって、第２運転状態設定時には、送風機４５の駆動エネルギーを抑制して、省エネルギー性を更に向上することができる。

また、制御装置１００の運転状態設定部は、ステップ２００で第２運転状態を設定したときには、ステップ１９０で第１運転状態を設定したときよりも、送風機３５の送風量を増加させる。これによると、両送風機３５、４５を駆動しつつ蒸発器２４への冷媒の流通を禁止する第２運転状態を設定したときには、両送風機３５、４５を駆動しつつ蒸発器２４への冷媒の流通を許可する第１運転状態を設定したときよりも、送風機３５の送風量を増加できる。したがって、第２運転状態設定時には、室内ユニット３０からの冷風吹出量を増大させて、車室内を確実に冷房し、乗員の快適性を確実に確保することができる。

本実施形態の車両用空調装置１では、室内ユニット３０、４０で車室内を冷房する両ユニットのデュアル運転モードが設定されているときには、例えば図５に示すような作動が行なわれる。冷房開始後のクールダウン期には、両送風機３５、４５を駆動しつつ蒸発器２４への冷媒の流通を許可する第１運転状態が設定され、所謂通常のデュアル運転が行なわれる。これにより内気温度が低下しＴｓｅｔ−ＴＲが所定温度Ｔ１未満に到達すると、両送風機３５、４５を駆動しつつ蒸発器２４への冷媒の流通を禁止する第２運転状態が設定される。第２運転状態は、室内ユニット３０を冷房運転としたまま、室内ユニット４０を冷房運転からサーキュレーション運転へ変更した状態である。第２運転状態を設定して内気温度が上昇しＴｓｅｔ−ＴＲが所定温度Ｔ１以上になると、再度第１運転状態が設定される。以降、第１運転状態と第２運転状態との設定が繰り返され、クールダウン後の安定的な冷房運転が行なわれる。

図５では、デュアル運転モードが設定されているときに通常のデュアル運転を継続する比較例の作動を一点鎖線で示している。本実施形態の車両用空調装置１は、車室内設定温度と実内気温度との乖離の度合いに応じて電磁弁２２をオンオフ制御し、両室内ユニット３０、４０で車室内を冷房する。したがって、車室内設定温度と実内気温度との乖離の度合いが小さいときには、圧縮機１１の冷媒吐出量を減少できるので、比較例に対して圧縮機１１消費動力を低減することができる。また、電磁弁２２をノーマルクローズタイプとした場合には、通電時間を低減できるので、電磁弁２２の消費電力を低減することが可能である。

また、電磁弁２２をオフ状態とする第２運転状態を設定したときには、電磁弁２２をオン状態とする第１運転状態を設定したときよりも、送風機４５の送風量を減少させている。これにより、第２運転状態設定時には、送風機４５の駆動エネルギーを抑制して、省エネルギー性を更に向上することができる。また、室内ユニット４０をサーキュレータとして機能させる際には、送風に伴う騒音を低減することが可能である。

また、電磁弁２２をオフ状態とする第２運転状態を設定したときには、電磁弁２２をオン状態とする第１運転状態を設定したときよりも、送風機３５の送風量を増加させている。これにより、第２運転状態設定時には、室内ユニット３０からの冷風吹出量を増大させて、車室内を確実に冷房し、乗員の快適性を確実に確保することができる。なお、制御装置１００は、第２運転状態設定時には、第１運転状態設定時よりも、送風機３５の送風量を増加させるものに限定されない。例えば、図５の比較例と同様に、送風機３５の送風量変更制御を行なわないものであってもよい。

また、上述した実施形態では、ステップ１８０においてＴｓｅｔ−ＴＲがＴ１未満であると判断した場合には、ステップ２００へ進み、電磁弁２２を閉じて蒸発器２４への冷媒循環を禁止するとともに、送風機３５、４５を共に駆動状態とすると説明した。ステップ２００を実行して第１運転状態から第２運転状態への設定変更を行なう際には、電磁弁２２を速やかに閉じなくてもかまわない。例えば、電磁弁２２のオン状態からオフ状態への切換えを所定時間遅延させるものであってもよい。

（他の実施形態）
この明細書に開示される技術は、その開示技術を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される技術は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、又は組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示技術の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示技術のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上記実施形態では、ステップ１７０において、室内ユニット３０の吹出モードがフェイスモード又はバイレベルモードであるか否かを判断していた。すなわち、室内ユニット３０がフェイス吹出口３１ａから吹き出すモードは、フェイス吹出モード及びバイレベル吹出モードであるとしていた。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、フロント空調ユニットである室内ユニット３０が、フェイス吹出モード時よりも上方に向けて空気を吹き出すアッパベント吹出モードを設定可能であれば、アッパベント吹出モードも判定に加えることができる。フロント空調ユニットのアッパベント吹出モードは、後席空間に向けて送風可能であるので、室内ユニット４０をサーキュレータとして機能させる際に極めて好ましい。

また、上記観点から、図６に示すような室内ユニット２３０を採用することも有効である。図６に示すフロント空調ユニットとしての室内ユニット２３０は、フェイス開口部３０ａからフェイス吹出口３１ａへ導風するためのフェイスダクト２３１に、フェイス開口部３０ａからアッパベント吹出口３１ｂへ導風するダクト部を有している。アッパベント吹出口３１ｂは、例えばインストルメントパネル２０１の上面部２０１ａに設けられた、フェイス吹出口３１ａやデフロスタ吹出口３１ｃとは別の吹出口である。アッパベント吹出口３１ｂは、フェイス吹出口３１ａから空調風を吹き出すモード時には、フェイス吹出口３１ａからの吹出風よりも上方に向けて、後席空間に向かって空調風が吹き出される。アッパベント吹出口３１ｂから吹き出された空調風は、車室内を天井部に沿って後席側へ流れる。このようなアッパベント吹出口３１ｂを有するフロント空調ユニットを採用することは、開示技術を適用する車両用空調装置において極めて有効である。

また、上記実施形態では、送風機３５、４５を駆動し電磁弁２２を流通禁止モードとする第２運転状態を設定したときには、電磁弁２２を流通許可モードとする第１運転状態を設定したときよりも、送風機４５の送風量を減少させていた。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、第１運転状態設定時と第２運転状態設定時とで、送風機４５の送風量変更を行なわないものであってもよい。

また、上記実施形態では、熱負荷判定部であるステップ１８０では、車室内を冷房する際の冷房熱負荷としてＴｓｅｔ−ＴＲを用いていたが、冷房熱負荷はこれに限定されるものではない。冷房熱負荷は、例えばＴＡＯ−ＴＲであってもよい。また、冷房熱負荷は、例えばＴｓｅｔ−ＴＥ又はＴＡＯ−ＴＥであってもよい。

また、上記実施形態では、流通モード切替装置として電磁弁２２を採用していたが、これに限定されるものではない。例えば、流通モード切替装置は、全閉機能を有する減圧装置であってもよい。

また、上記実施形態では、第１熱交換器である蒸発器１４及び第２熱交換器である蒸発器２４は共通の冷凍サイクル装置１０に設けられていたが、これに限定されるものではない。第１熱交換器及び第２熱交換器をそれぞれ個別の冷凍サイクル装置に備えるものであってもよい。

また、上記実施形態では、第１ユニットである室内ユニット３０を車室内の前方部に配置し、第２ユニットである室内ユニット４０を車室内の天井部に配置していたが、これに限定されるものではない。第１ユニットは、車室内の前席に着座した乗員に向けて空気を吹き出し可能なユニットであり、第２ユニットは、車室内の後席に着座した乗員に向けて空気を吹き出すためのユニットであればよい。例えば、第２ユニットは、後席の側方部位に配置される、所謂トリム置きクーラユニットであってもよい。

また、第１ユニットが車室内の前席に着座した乗員に向けて空気を吹き出し可能なユニットであり、第２ユニットが車室内の後席に着座した乗員に向けて空気を吹き出すためのユニットであるものに限定されない。複数のユニットで共通の車室内を冷房する装置に開示技術を適用することができる。例えば、バス等の大型車両の車室内の複数の空調領域に対応して複数のユニットを設け、複数のユニットの少なくとも２つのユニットを含む構成に開示技術を適用してもよい。

１ 車両用空調装置
１４ 蒸発器（第１熱交換器）
２２ 電磁弁（流通モード切替装置）
２４ 蒸発器（第２熱交換器）
３０ 室内ユニット（第１ユニット）
３１ 空調ダクト（第１ダクト）
３５ 送風機（第１送風機）
４０ 室内ユニット（第２ユニット）
４１ 空調ダクト（第２ダクト）
４５ 送風機（第２送風機）
１００ 制御装置
１８０ ステップ（熱負荷判定部）
１９０ ステップ（運転状態設定部の一部）
２００ ステップ（運転状態設定部の一部）

Claims (4)

1. 車室内へ吹き出す空気の通路を内部に形成する第１ダクト（３１）、前記第１ダクトの内部に空気流を発生させる第１送風機（３５）、及び、冷媒との熱交換により前記第１ダクトの内部を流れる空気を冷却する第１熱交換器（１４）を有する第１ユニット（３０）と、
   前記車室内へ吹き出す空気の通路を内部に形成する第２ダクト（４１）、前記第２ダクトの内部に空気流を発生させる第２送風機（４５）、及び、冷媒との熱交換により前記第２ダクトの内部を流れる空気を冷却する第２熱交換器（２４）を有する第２ユニット（４０）と、
   前記第２熱交換器への冷媒の流通を許可する許可モードと前記第２熱交換器への冷媒の流通を禁止する禁止モードとを切り替え可能な流通モード切替装置（２２）と、
   前記第１送風機、前記第２送風機、及び、前記流通モード切替装置の作動を制御する制御装置（１００）と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記車室内を冷房する際の冷房熱負荷（Ｔｓｅｔ−ＴＲ）が所定量（Ｔ１）以上である高熱負荷状態であるか前記冷房熱負荷が所定量未満である低熱負荷状態であるかを判定する熱負荷判定部（１８０）と、
   前記熱負荷判定部が前記高熱負荷状態と判定した場合には、前記第１送風機及び前記第２送風機を駆動させるとともに前記流通モード切替装置を前記許可モードとする第１運転状態に設定し、前記熱負荷判定部が前記低熱負荷状態と判定した場合には、前記第１送風機及び前記第２送風機を駆動させるとともに前記流通モード切替装置を前記禁止モードとする第２運転状態に設定する運転状態設定部（１９０、２００）と、を備え、
   前記運転状態設定部は、前記第２運転状態を設定したときには、前記第１運転状態を設定したときよりも、前記第１送風機の送風量を増加させる構成である車両用空調装置。
2. 前記第１ユニットは、前記車室内の前席（６０）に着座した乗員に向けて空気を吹き出し可能な構成であり、前記第２ユニットは、前記車室内の後席（７０）に着座した乗員に向けて空気を吹き出すための構成である請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記第１ユニットは、前記車室内の前方部に配置され、前記第２ユニットは、前記車室内の天井部に配置される請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記運転状態設定部は、前記第２運転状態を設定したときには、前記第１運転状態を設定したときよりも、前記第２送風機の送風量を減少させる構成である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
   

Images