JP7211309B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用空調装置に係る。特に、本発明は、車室内に吹き出される送風の内気導入率（内気循環率とも呼ばれる）が調整可能とされた車両用空調装置の改良に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、外気導入モードと内気循環モードとが乗員の選択によって切り替え可能とされた車両用空調装置（以下、単に空調装置という場合もある）に対し、内気導入率（車室内に吹き出される送風の風量中における内気循環風量の割合）を環境条件に応じて自動調整することが提案されている。

具体的に、この特許文献１に開示されている空調装置にあっては、エアコンがオフ（ヒートポンプのコンプレッサが停止）で且つ外気導入モードで送風が行われている状態において、エンジンルーム内の熱により温められた温風（導入された外気が温められて成る温風）が車室内に吹き出されることで乗員に不快感を与えてしまう状況を防止することを目的として、車室内に吹き出される送風の温度が外気温度よりも所定温度以上高い場合には内気導入率を０より大きくする。これにより、比較的低温の車室内空気を外気（エンジンルーム内の熱により温められた温風）に混入させ、車室内に吹き出される送風の温度上昇を抑えるようにしている。

特開２００４－３０６８５９号公報

本発明の発明者らは、外気導入モードで送風が行われている状態における車室内の暖房要求時において、エンジンルーム内（電気自動車の場合にはモータルーム内；以下、これらエンジンルームおよびモータルームを総称してモータルームと呼ぶこととする）の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させることで暖房効率の改善を図ることに着目した。

しかしながら、特許文献１に開示されている技術においてモータルーム内の熱を有効に利用して車室内の暖房を行おうとした場合、この特許文献１に開示されている技術は、車室内に吹き出される送風の温度が外気温度より所定温度以上高い場合には内気導入率を０より大きくするものであるため（一旦温められた温風の温度を下げてしまうため）、モータルーム内の熱を有効に利用して暖房効率の改善を図るには限界がある。

特に、暖房装置（空調装置）としてヒートポンプや水加熱ヒータ等を採用する電気自動車に適用した場合にあっては、モータルーム内の熱を有効に利用することができない状況では暖房装置の空調負荷が大きくなるため、エネルギ消費率の悪化を招くことに繋がる。

本発明は、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、モータルーム内の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させることで暖房効率の改善を図ることができる車両用空調装置を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、車室内への外気導入風量および内気循環風量が可変であって、車室内に吹き出される送風の風量中における内気循環風量の割合である内気導入率が調整可能とされた車両用空調装置を前提とする。そして、この車両用空調装置は、モータルーム内の温度が外気温度よりも高い状況において、車室内の暖房要求が無くエアコンＯＦＦで且つ外気導入モードで送風が行われていることを条件に前記内気導入率を高くするように変更する内気導入率上昇制御を行う内気導入率制御部と、車室内の暖房要求が有り、車室内の除湿要求が無く且つ外気導入モードで送風が行われていることを条件に前記内気導入率上昇制御を禁止する内気導入率制御禁止部とを備えていることを特徴とする。

ここでいう「エアコンＯＦＦ」とは、車室内を冷房するためのエアコン作動（ヒートポンプ式のエアコンにあっては冷房運転を行うためのコンプレッサ作動）が停止された状況をいう。

前記特定事項により、車室内の暖房要求が無くエアコンＯＦＦで且つ外気導入モードで送風が行われている場合には、モータルーム内の熱により温められた温風が車室内に吹き出されることに起因して乗員（暖房を要求していない乗員）に不快感を与えてしまうといったことがないように、内気導入率を高くし（内気導入率上昇制御を行い）、比較的低温の車室内空気を外気（モータルーム内の熱により温められた温風）に混入させ、これによって、車室内に吹き出される送風の温度の上昇を抑える。

一方、車室内の暖房要求が有り、車室内の除湿要求が無く且つ外気導入モードで送風が行われている場合には、前記内気導入率上昇制御を禁止する。つまり、内気導入率を低くする、または、内気導入率を０にする。これにより、モータルーム内の熱により温められた温風が殆ど冷却されることなく車室内に吹き出されて車室内の暖房に寄与することになる。このように、モータルーム内の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させることで暖房効率の改善を図ることができる。

また、前記内気導入率制御禁止部は、車室内の除湿要求が有る場合には、前記内気導入率上昇制御を禁止しないようにしている。

車室内の除湿要求が有る場合に、内気導入率上昇制御を禁止すると、比較的温度の高い空気（モータルーム内の熱により温められた空気）を冷却して除湿を行う必要があることから空調装置の除湿負荷が高くなってしまう。これでは、空調装置のエネルギ消費率の悪化を招くことになる。このため、本解決手段では、車室内の除湿要求が有る場合には内気導入率上昇制御を禁止しないようにし、内気導入率を高くする。つまり、外気の導入量を少なくすることで、空調装置の除湿負荷を低く抑え、空調装置のエネルギ消費率の改善を図るようにしている。

また、前記車両用空調装置は、走行駆動力源として内燃機関を備えない電気自動車に搭載されている。

内燃機関を搭載した車両（コンベンショナル車両）では、内燃機関の廃熱を有効利用して車室内の暖房を行うことが可能であるのに対し、電気自動車にあっては、車室内の暖房を可能にする空調装置（暖房装置）としてヒートポンプや水加熱ヒータ等が採用されることになる。つまり、電気自動車は、車室内の暖房を行うためのエネルギが必要である。そして、モータルーム内の熱を有効に利用することができない従来技術にあっては、暖房要求時に、この空調装置（ヒートポンプや水加熱ヒータ等）の空調負荷が大きくなってしまっていた。本発明にあっては、前述したようにモータルーム内の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させるようにしているため、空調装置の空調負荷（暖房負荷）を低く抑えることが可能であり、空調装置のエネルギ消費率の改善を図ることができる。

また、車室内の冷房要求および暖房要求に応じて冷媒回路が切り替えられるヒートポンプを備えており、車室内に吹き出される空気が流れる空調ダクト内に、冷房要求時に冷媒が蒸発することによって前記空調ダクト内を流れる空気を冷却する蒸発器が配設されており、前記外気温度と比較される温度は、前記モータルーム内の温度に代えて、前記蒸発器に取り付けられた蒸発器温度センサによって検出された温度とされる。

一般にヒートポンプには、蒸発器の冷媒温度を検出するための蒸発器温度センサが備えられている。エアコンＯＦＦ状態で車室内の除湿要求が無い場合、つまり、ヒートポンプでの冷媒循環が行われていない場合、この蒸発器温度センサによって検出された温度は蒸発器を通過する送風の温度となる。そして、本解決手段では、蒸発器温度センサによって検出された温度と外気温度とを比較し、蒸発器温度センサによって検出された温度が外気温度よりも高い状況において、前述した内気導入率上昇制御や該内気導入率上昇制御を禁止する制御が行われることになる。これにより、モータルーム内の熱を有効利用できる状態にあるか否かを正確に判断しながら、各制御を行うことができる。

本発明では、車室内の暖房要求が無くエアコンＯＦＦで且つ外気導入モードで送風が行われている場合に、モータルーム内の熱により温められた温風が車室内に吹き出されることに起因して乗員に不快感を与えてしまうといったことがないように内気導入率を高くするように変更する内気導入率上昇制御を行うものに対し、車室内の暖房要求が有り、車室内の除湿要求が無く且つ外気導入モードで送風が行われていることを条件に前記内気導入率上昇制御を禁止するようにしている。これにより、車室内の暖房要求時、モータルーム内の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させることで暖房効率の改善を図ることができる。

実施形態に係る車両のカウル部の周辺構造を示す断面図である。 車両用空調装置の概略構成を示す図である。 内気導入率調整動作の手順を示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、電気自動車に搭載された車両用空調装置として本発明を適用した場合について説明する。

－カウル部の周辺構造－
図１は、本実施形態に係る車両のカウル部の周辺構造を示す断面図である。この図１における矢印ＦＲは車体前方を示し、矢印ＵＰは上方を示している。

図１に示すように、本実施形態に係る車両は、ウィンドシールド（フロントガラス）２とフロントフード（ボンネット）３との間にカウル４が配設されており、該カウル４に備えられたカウルルーバ４１には、車両用空調装置１（図２を参照）に向けて外気を導入するための吸込口４２が形成されている。

カウル４の内部は車両用空調装置１の外気導入口６４ｂに繋がっており、車両用空調装置１の外気導入モードでは、前記吸込口４２から導入された外気が、カウル４を経て外気導入口６４ｂから車両用空調装置１の空調ダクト６１に導入されることになる。

また、カウル４は、電気自動車のシステム作動時にあっては、モータルームＭＲ内の熱（モータルームＭＲ内に収容された図示しない走行用モータやインバータ等の作動に伴う発熱）を受けることで温度上昇しており、外気導入モードにおいて、前記吸込口４２から導入された外気がカウル４を通過する際には、該外気がカウル４から熱を受けて温度上昇することになる。また、図示しない水抜き孔（カウル４に流入した雨水を排出するための開口）からカウル４に導入される外気も同様に温度上昇している。これらに起因し、電気自動車のシステム作動状態における外気導入モードにあっては、車両用空調装置１の空調ダクト６１に導入される空気（外気）は温度上昇したものとなっている。

－車両用空調装置の概略構成－
図２は、本実施形態に係る車両に搭載された車両用空調装置１の概略構成を示す図である。この図２に示すように、車両用空調装置１は、ヒートポンプ５０、該ヒートポンプ５０によって温度調整された温調空気を車室内へ吹き出すための室内空調ユニット６０、および、車両用空調装置１の各種電動式の構成機器の作動を制御する空調制御装置１００等を備えている。本実施形態では、ヒートポンプ５０として、３個の熱交換器５２，５３，５８および三方弁５７を備えたものを採用した場合について説明するが、これに限定されるものではない。

（ヒートポンプ）
ヒートポンプ５０は、車室内に向けて送風する空気（送風空気）を冷却して車室内を冷房する冷房モードの冷媒回路、送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房モードの冷媒回路、冷却によって除湿した送風空気を再加熱して車室内を除湿暖房する除湿暖房モードの冷媒回路が切り替え可能な構成とされている。

なお、図２では、冷房モードにおける冷媒の流れを破線の矢印で示し、暖房モードにおける冷媒の流れを実線の矢印で示し、除湿暖房モードにおける冷媒の流れを一点鎖線の矢印で示している。

ヒートポンプ５０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機５１、送風空気を加熱するための室内凝縮器５２、送風空気を冷却するための室内蒸発器５３、冷媒を減圧膨張させる暖房用固定絞り５４および冷房用固定絞り５５、室外熱交換器５８、並びに、冷媒回路を切り替える開閉弁５６ａおよび三方弁５７等を備えている。

圧縮機５１は、前記モータルームＭＲ内に配置され、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構５１ａを電動モータ５１ｂにて駆動する電動圧縮機として構成されている。

電動モータ５１ｂは、図示しないインバータから出力される交流電圧によって、その作動（回転数）が制御される交流モータである。また、インバータは、空調制御装置１００から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。そして、可変周波数による回転数制御によって、圧縮機５１の冷媒吐出能力が変更される。

圧縮機５１の吐出口側には、室内凝縮器５２の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器５２は、室内空調ユニット６０において車室内へ送風される空気の空気通路を形成する空調ダクト６１内に配置されて、その内部を流通する冷媒と空気とを熱交換させることで空気を加熱する暖房用熱交換器である。

室内凝縮器５２の冷媒出口側には、暖房用固定絞り５４を介して室外熱交換器５８の冷媒入口側が接続されている。

さらに、本実施形態では、室内凝縮器５２から流出した冷媒を、暖房用固定絞り５４を迂回させて室外熱交換器５８の冷媒入口側へ導くバイパス通路５６が設けられている。このバイパス通路５６には、該バイパス通路５６を開閉する前記開閉弁５６ａが配置されている。

開閉弁５６ａは、冷房モードにおける冷媒回路、暖房モードにおける冷媒回路、除湿暖房モードにおける冷媒回路のそれぞれを切り替えるものであって、空調制御装置１００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電磁弁である。具体的には、本実施形態の開閉弁５６ａは、冷房モード時に開き、暖房モード時および除湿暖房モード時に閉じる。

室外熱交換器５８は、モータルームＭＲ内に配置され、室内凝縮器５２から流出した冷媒と送風ファン５８ａから送風された車室外空気（外気）とを熱交換させるものである。送風ファン５８ａは、空調制御装置１００から出力される制御信号によって回転数（送風能力）が制御される電動式送風機である。

室外熱交換器５８の冷媒出口側には、前記三方弁５７が接続されている。この三方弁５７は、開閉弁５６ａとともに上述した各運転モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段を構成しており、空調制御装置１００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電気式の弁である。

具体的には、三方弁５７は、冷房モード時および除湿暖房モード時には図１に破線で示す切り替え状態となって室外熱交換器５８の冷媒出口側と冷房用固定絞り５５とを接続する冷媒回路に切り替え、暖房モード時には図１に実線で示す切り替え状態となって室外熱交換器５８の冷媒出口側と圧縮機５１の吸入口側に配置されたアキュムレータ５９の冷媒入口側とを接続する冷媒回路に切り替える。

室内蒸発器５３は、室内空調ユニット６０の空調ダクト６１内のうち、室内凝縮器５２の送風空気流れ上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と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である。

室内蒸発器５３の冷媒出口側には、アキュムレータ５９の入口側が接続されている。アキュムレータ５９は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、ヒートポンプ５０内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。さらに、アキュムレータ５９の気相冷媒出口には、圧縮機５１の吸入口側が接続されている。

（室内空調ユニット）
次に、室内空調ユニット６０について説明する。室内空調ユニット６０は、車室内前方のインストルメントパネル内に配置され、空調ダクト６１内に送風機６２、室内蒸発器５３、室内凝縮器５２、エアミックスドア６３等を収容して構成されたものである。

空調ダクト６１の送風空気流れ最上流側には、該空調ダクト６１内へ内気（車室内空気）と外気とを切り替え導入する内外気切替装置６４が配置されている。

内外気切替装置６４は、空調ダクト６１内へ内気を導入させる内気導入口６４ａおよび外気を導入させる外気導入口６４ｂそれぞれの開口面積を、内外気切替ドア６４ｃによって連続的に調整して、内気の風量（内気循環風量）と外気の風量（外気導入風量）との風量割合を連続的に変化させるものである。図２において、実線で示す内外気切替ドア６４ｃの位置は、外気導入口６４ｂを全開とし内気導入口６４ａを全閉とした外気導入モードでの位置を示している。また、破線で示す内外気切替ドア６４ｃの位置は、内気導入口６４ａを全開とし外気導入口６４ｂを全閉とした内気循環モードでの位置を示している。また、二点鎖線で示す内外気切替ドア６４ｃの位置は、内気導入口６４ａおよび外気導入口６４ｂそれぞれを所定の比率で開放し、内気循環風量と外気導入風量との風量割合が調整された位置の一例を示している。内外気切替ドア６４ｃは、電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置１００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。

内外気切替装置６４の空気流れ下流側には、該内外気切替装置６４を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機６２が配置されている。この送風機６２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動式送風機であって、空調制御装置１００から出力される制御信号によって回転数（送風量）が制御される。

送風機６２の空気流れ下流側には、前記室内蒸発器５３および室内凝縮器５２が、送風空気の流れ方向に沿って順に配置されている。

また、空調ダクト６１内には、室内蒸発器５３通過後の送風空気のうち、室内凝縮器５２を通過させる風量と室内凝縮器５２を通過させない風量との風量割合を調整する前記エアミックスドア６３が配置されている。エアミックスドア６３は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置１００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。

従って、冷房モード時および除湿暖房モード時には、エアミックスドア６３の開度が調整されることによって、室内蒸発器５３にて冷却された送風空気のうち室内凝縮器５２にて再加熱される温風と室内凝縮器５２を迂回する冷風との風量割合が調整される。そして、この風量割合の調整によって、温風と冷風とを混合させた混合空気、すなわち車室内へ吹き出される送風空気の温度が調整される。

さらに、空調ダクト６１の空気流れ最下流部には、室内凝縮器５２を通過した送風空気あるいは室内凝縮器５２を迂回した送風空気を、車室内へ吹き出すための吹出口が設けられている。この吹出口としては、ウィンドシールド２に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口６５ａ、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６５ｂ、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口６５ｃが設けられている。

また、デフロスタ吹出口６５ａ、フェイス吹出口６５ｂ、フット吹出口６５ｃの空気流れ上流側には、吹出口切替ドア６６ａ，６６ｂが配置されている。

これら吹出口切替ドア６６ａ，６６ｂは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、吹出口切替ドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回動操作される。なお、この電動アクチュエータも、空調制御装置１００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。

また、吹出口切替ドア６６ａ，６６ｂの位置に応じて切り替えられる吹出口モードとしては、フェイス吹出口６５ｂから車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモード、フェイス吹出口６５ｂおよびフット吹出口６５ｃを開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、フット吹出口６５ｃから空気を吹き出すフットモード、および、フット吹出口６５ｃおよびデフロスタ吹出口６５ａから空気を吹き出すフットデフロスタモードがある。

また、インストルメントパネル上にはエアコン操作パネル２００が設けられている。このエアコン操作パネル２００上の各種スイッチからのスイッチ信号は空調制御装置１００に入力される。エアコン操作パネル２００上に設けられた各種スイッチとしては、車両用空調装置１を自動制御するためのオート（ＡＵＴＯ）スイッチ、圧縮機５１を強制作動させるためのエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ、吸込口モードを切り替えるための吸込口切替スイッチ、車室内の温度を所望の温度に設定するための温度設定スイッチ、送風機６２の送風量をマニュアルモードで設定するための風量切替スイッチ、除湿スイッチ（デフォッガスイッチとも呼ばれる）および、吹出口モードを切り替えるための吹出口切替スイッチ等が備えられている。

（空調制御装置）
次に、空調制御装置１００について説明する。空調制御装置１００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。そして、ＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された圧縮機５１用のインバータ、開閉弁５６ａ、三方弁５７、送風ファン５８ａ、送風機６２、前述した各種電動アクチュエータといった各種空調制御機器の作動を制御する。

また、空調制御装置１００の入力側には、車室内温度（内気温度）Ｔｒを検出する内気温センサ１０１、車室外温度（外気温度）Ｔａｍを検出する外気温センサ１０２、車室内へ照射される日射量Ｔｓを検出する日射量センサ１０３、モータルームＭＲ内の温度Ｔｍｒを検出するモータルーム内温度センサ１０４、室内蒸発器５３における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ１０５、室外熱交換器５８での熱交換後の冷媒温度Ｔｏを検出する室外機温度センサ１０６等の空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。

－車両用空調装置の動作説明－
次に、上述の如く構成された車両用空調装置１の基本的な動作である冷房モード、暖房モード、除湿暖房モードそれぞれについて説明する。

（冷房モード）
冷房モードは、エアコン操作パネル２００上のオートスイッチがＯＮされた状態またはエアコンスイッチがＯＮされた状態で、温度設定スイッチによって設定された設定温度が車室内温度Ｔｒよりも低い場合に開始される。この冷房モードでは、開閉弁５６ａが開放され、室外熱交換器５８の冷媒出口側と冷房用固定絞り５５の冷媒入口側とが接続されるように三方弁５７の作動が制御される。

これにより、図１に破線の矢印で示すように、圧縮機５１→室内凝縮器５２→バイパス通路５６→室外熱交換器５８→三方弁５７→冷房用固定絞り５５→室内蒸発器５３→アキュムレータ５９→圧縮機５１の順に冷媒が循環する冷凍サイクル（冷媒回路）が構成される。つまり、室外熱交換器５８を、冷媒から放熱させる放熱器（凝縮器）として機能させ、室内蒸発器５３を、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。

この冷房モード時のヒートポンプ５０では、圧縮機５１にて圧縮された高圧高温冷媒が、室内凝縮器５２を通過した後、バイパス通路５６を介して室外熱交換器５８へ流入し、室外熱交換器５８にて送風ファン５８ａから送風された外気と熱交換して放熱する。室外熱交換器５８から流出した冷媒は、三方弁５７を介して冷房用固定絞り５５へ流入し、該冷房用固定絞り５５にて減圧膨張される。この冷房用固定絞り５５にて減圧された低圧冷媒は室内蒸発器５３へ流入し、送風機６２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。この冷媒の吸熱作用により、室内蒸発器５３を通過する送風空気が冷却される。そして、この室内蒸発器５３にて冷却された送風空気が車室内へ送風される送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように調整され、車室内の冷房が実現される。また、室内蒸発器５３から流出した冷媒は、アキュムレータ５９へ流入する。アキュムレータ５９にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機５１に吸入されて再び圧縮される。

このような冷媒循環状態において、空調制御装置１００が前記空調制御用のセンサ群の検出信号およびエアコン操作パネル２００の操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。さらに、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置１００の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。具体的には、送風機６２の送風量、エアミックスドア６３の開度、吹出口モード、吸込口モード、圧縮機５１の冷媒吐出能力が、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置１００のＲＯＭ内に記憶された制御マップを参照して決定される。

（暖房モード）
暖房モードは、例えばエアコン操作パネル２００上のオートスイッチがＯＮされた状態で、温度設定スイッチによって設定された設定温度が車室内温度Ｔｒよりも高い場合に開始される。この暖房モードでは、開閉弁５６ａが閉鎖され、室外熱交換器５８の冷媒出口側とアキュムレータ５９の冷媒入口側とが接続されるように三方弁５７の作動が制御される。さらに室内蒸発器５３通過後の送風空気の全風量が室内凝縮器５２へ流入するようにエアミックスドア６３が変位される。

これにより、図１に実線の矢印で示すように、圧縮機５１→室内凝縮器５２→暖房用固定絞り５４→室外熱交換器５８→三方弁５７→アキュムレータ５９→圧縮機５１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。つまり、室内凝縮器５２を放熱器として機能させ、室外熱交換器５８を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。

この暖房モード時のヒートポンプ５０では、圧縮機５１にて圧縮された冷媒は、室内凝縮器５２にて送風機６２から送風された送風空気に放熱する。これにより、室内凝縮器５２を通過する送風空気が加熱され、車室内の暖房が実現される。また、室内凝縮器５２から流出した冷媒は、暖房用固定絞り５４にて減圧されて室外熱交換器５８へ流入する。室外熱交換器５８へ流入した冷媒は、送風ファン５８ａから送風された車室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器５８から流出した冷媒は、三方弁５７を介してアキュムレータ５９へ流入する。アキュムレータ５９にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機５１に吸入されて再び圧縮される。

このような冷媒循環状態においても、空調制御装置１００が前記空調制御用のセンサ群の検出信号およびエアコン操作パネル２００の操作信号を読み込み、これら検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。そして、この目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、送風機６２の送風量、吹出口モード、吸込口モード、圧縮機５１の冷媒吐出能力が決定される。

（除湿暖房モード）
除湿暖房モードは、例えばエアコン操作パネル２００上のオートスイッチがＯＮされ、温度設定スイッチによって設定された設定温度が車室内温度Ｔｒよりも高い場合であって、且つ除湿スイッチによって除湿要求がなされると開始される。この除湿暖房モードでは、開閉弁５６ａが閉鎖され、室外熱交換器５８の冷媒出口側と冷房用固定絞り５５の冷媒入口側とを接続するように三方弁５７の作動が制御される。

これにより、図１に一点鎖線の矢印で示すように、圧縮機５１→室内凝縮器５２→暖房用固定絞り５４→室外熱交換器５８→三方弁５７→冷房用固定絞り５５→室内蒸発器５３→アキュムレータ５９→圧縮機５１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

この除湿暖房モード時のヒートポンプ５０では、圧縮機５１にて圧縮された高圧高温冷媒が、室内凝縮器５２にて室内蒸発器５３通過後の送風空気の一部と熱交換して送風空気の一部が加熱される。さらに、室内凝縮器５２から流出した冷媒は、暖房用固定絞り５４にて減圧されて室外熱交換器５８へ流入する。室外熱交換器５８へ流入した冷媒は、該冷媒の温度と外気温度との関係に応じ、外気と熱交換して放熱または吸熱する。

室外熱交換器５８から流出した冷媒は、三方弁５７を介して冷房用固定絞り５５へ流入し、冷房用固定絞り５５にて減圧膨張される。冷房用固定絞り５５にて減圧された低圧冷媒は室内蒸発器５３へ流入し、送風機６２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。この冷媒の吸熱作用により、室内蒸発器５３を通過する送風空気が冷却されて除湿される。このように、除湿暖房モードでは、室内蒸発器５３にて冷却された送風空気を室内凝縮器５２にて加熱して車室内へ吹き出すことで、車室内の除湿暖房を行うことができる。

このような冷媒循環状態においても、空調制御装置１００が前記空調制御用のセンサ群の検出信号およびエアコン操作パネル２００の操作信号を読み込み、これら検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。そして、この目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、送風機６２の送風量、エアミックスドア６３の開度、吹出口モード、吸込口モード、圧縮機５１の冷媒吐出能力が決定される。

－内気導入率調整動作－
次に、外気導入モードで送風が行われている状態において、環境条件等に応じて内気導入率を調整するようにした内気導入率調整動作について説明する。

前述した特許文献１にも開示されているように、この内気導入率調整動作は、ヒートポンプ５０の圧縮機５１の停止状態（エアコンＯＦＦ）で且つ外気導入モードで送風が行われている状態において、モータルームＭＲ内の熱により温められた温風（導入された外気が温められて成る温風）が車室内に吹き出されることで乗員に不快感を与えてしまう状況を防止することを目的として行われる。導入された外気がモータルームＭＲ内の熱により温められる理由は、前述したように、カウル４がモータルームＭＲ内の熱（モータルームＭＲ内に収容された図示しない走行用モータやインバータ等の作動に伴う発熱）を受けることで温度上昇しており、外気導入モードにおいて、前記吸込口４２から導入された外気等がカウル４を通過することに起因する。

前記空調制御装置１００には内気導入率制御部１１０が備えられている。この内気導入率制御部１１０は、モータルームＭＲ内の温度が外気温度よりも高い状況において、車室内の暖房要求が無くエアコンＯＦＦで且つ外気導入モードで送風が行われていることを条件とすると共に、車室内に吹き出される送風の温度（実際に吹き出されている送風の温度；センシング値等）が外気温度よりも所定温度以上高い場合に内気導入率を高くするように変更する。つまり、内気導入率を０より大きくする。

この内気導入率制御部１１０は、空調制御装置１００の前記ＲＯＭに記憶された制御プログラムによって実現される。また、モータルームＭＲ内の温度Ｔｍｒはモータルーム内温度センサ１０４によって検出される。外気温度Ｔａｍは外気温センサ１０２によって検出される。この制御では、具体的には、内外気切替ドア６４ｃの位置を図２に実線で示す位置（外気導入口６４ｂを全開とし、内気導入口６４ａを全閉とした位置）から、例えば図２に二点鎖線で示す位置（内気導入口６４ａの開度を大きくする位置）にする。これにより、比較的低温の車室内空気を外気（モータルームＭＲ内の熱により温められた温風）に混入させ、車室内に吹き出される送風の温度上昇を抑えるようにし、前述した乗員の不快感を招かないようにする。以下、この制御を内気導入率上昇制御という。

しかしながら、車室内の暖房要求が有る状況でモータルームＭＲ内の熱を有効に利用して車室内の暖房を行わせようとした場合、前述の如く車室内に吹き出される送風の温度が外気温度より所定温度以上高い場合に内気導入率を０より大きくするものにあっては、一旦温められた温風の温度を下げてしまうため、モータルームＭＲ内の熱を有効に利用して暖房効率の改善を図るには限界があった。特に、電気自動車は、暖房装置として前述したヒートポンプ５０を採用しているため、車室内の暖房を行うためのエネルギが必要である。このため、モータルームＭＲ内の熱を有効に利用することができない状況では車両用空調装置１の空調負荷（暖房負荷）が大きくなるため、エネルギ消費率の悪化を招くことに繋がってしまう。

そこで、本実施形態では、車室内の暖房要求が有り、車室内の除湿要求が無く且つ外気導入モードで送風が行われていることを条件に前記内気導入率上昇制御を禁止するようにしている。つまり、前記内気導入率上昇制御が行われる場合に比べて内気導入口６４ａの開度を小さくし、内気導入率を低下または０にするようにしている。具体的には、空調制御装置１００には内気導入率制御禁止部１２０が備えられており、該内気導入率制御禁止部１２０が、前記内気導入率制御部１１０によって実行される内気導入率上昇制御を禁止するようになっている。

また、この内気導入率制御禁止部１２０は、車室内の暖房要求が有り且つ外気導入モードで送風が行われている状況であったとしても、車室内の除湿要求が有る場合には、前記内気導入率上昇制御を禁止しないようにしている。これは、車室内の除湿要求が有る場合に、内気導入率上昇制御を禁止すると、比較的温度の高い空気（モータルームＭＲ内の熱により温められた空気）を冷却して除湿を行う必要があることから車両用空調装置１の除湿負荷が高くなってしまい、エネルギ消費率の悪化を招くことに繋がってしまうことを考慮したものである。

この内気導入率制御禁止部１２０も、空調制御装置１００の前記ＲＯＭに記憶された制御プログラムによって実現される。

以下、本実施形態に係る内気導入率調整動作の手順について説明する。図３は、この内気導入率調整動作の手順を示すフローチャート図である。

先ず、ステップＳＴ１において、現在の吸込口モードが外気導入モードとなっているか否かを判定する。例えば、乗員による吸込口切替スイッチの操作によって外気導入モードに設定されている場合には、このステップＳＴ１でＹＥＳ判定されることになる。

現在の吸込口モードが外気導入モードとはなっておらず（内気循環モードとなっており）、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、内気導入率調整動作は必要ないとして、そのままリターンされる。

現在の吸込口モードが外気導入モードとなっており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ２に移り、モータルームＭＲ内の温度Ｔｍｒが外気温度Ｔａｍよりも高くその差が所定値αを超えているか否かを判定する。これは、仮に車室内の暖房要求が有る状況では、モータルームＭＲ内の温度Ｔｍｒが高くなっていることで該モータルームＭＲ内の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させることが可能な状況であることを判定するための動作である。

ステップＳＴ２でＮＯ判定された場合には、モータルームＭＲ内の熱を有効に利用できる状況にはないとしてそのままリターンされる。

モータルームＭＲ内の温度Ｔｍｒが外気温度Ｔａｍよりも高くその差が所定値αを超えており、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ３に移り、車室内の暖房要求が有るか否かを判定する。例えば、エアコン操作パネル２００上のオートスイッチがＯＮされた状態で、温度設定スイッチによって設定された設定温度が車室内温度Ｔｒよりも高い場合には、車室内の暖房要求が有るとしてステップＳＴ３でＹＥＳ判定されることになる。この場合、通常では、前述したように暖房モードまたは除湿暖房モードの冷媒回路が成立し、ヒートポンプ５０での冷媒循環が行われている。

車室内の暖房要求が無く、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、現在、エアコンＯＦＦ状態（車室内の冷房要求も無い状態）であるか否かを判定する。

現在、エアコンＯＮ状態であり、ステップＳＴ４でＮＯ判定された場合には、そのままリターンされる。この場合、例えば車室内の冷房要求に応じて前述した冷房モードの運転が行われる。

現在、エアコンＯＦＦ状態であり、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ５に移り、内気導入率上昇制御を実行する。つまり、前述したように、モータルームＭＲ内の熱により温められた温風が車室内に吹き出されることで乗員（暖房を要求していない乗員）に不快感を与えてしまう状況を防止するために、内気導入率を０より大きくし、比較的低温の車室内空気を外気（モータルームＭＲ内の熱により温められた温風）に混入させ、車室内に吹き出される送風の温度上昇を抑えるようにし、前述した乗員の不快感を招かないようにする。

一方、車室内の暖房要求が有り、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ６に移り、現在、車室内の除湿要求が無いか否かを判定する。例えば、前記除湿スイッチによって除湿要求がなされている場合にはステップＳＴ６でＮＯ判定されることになる。

現在、車室内の除湿要求が無く、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ７に移り、前述した内気導入率上昇制御を禁止する。つまり、内外気切替ドア６４ｃを回動制御し（内気導入口６４ａの開度を小さくする方向に回動制御し）、前記内気導入率上昇制御が行われる場合に比べて内気導入口６４ａの開度を小さくし、内気導入率を低下または０にする。これにより、モータルームＭＲ内の熱により温められた温風が殆ど冷却されることなく、車室内に吹き出されることになり、これによって車室内の暖房に寄与させることができる状況となる。

現在、車室内の除湿要求が有り、ステップＳＴ６でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ５に移り、内気導入率上昇制御を実行する。つまり、内気導入率上昇制御を禁止しない。これは、前述したように、車室内の除湿要求が有る場合に、内気導入率上昇制御を禁止すると、比較的温度の高い空気（モータルームＭＲ内の熱により温められた空気）を冷却して除湿を行う必要があることから車両用空調装置１の除湿負荷が高くなってしまい、エネルギ消費率の悪化を招くことに繋がってしまうことを考慮したものであり、外気の導入量を少なくすることで、車両用空調装置１の除湿負荷を低く抑えるようにしたものである。

本実施形態における内気導入率調整動作では、以上の動作が繰り返される。

このため、図３におけるステップＳＴ５の動作が内気導入率制御部１１０によって行われる内気導入率上昇制御であり、ステップＳＴ７の動作が内気導入率制御禁止部１２０によって行われる内気導入率上昇制御の禁止動作である。

以上説明したように本実施形態では、車室内の暖房要求が有り、車室内の除湿要求が無く且つ外気導入モードで送風が行われている場合には、前記内気導入率上昇制御を禁止するようにしている（ステップＳＴ７）。つまり、内気導入率を低くする、または、内気導入率を０にするようにしている。これにより、モータルームＭＲ内の熱により温められた温風が殆ど冷却されることなく車室内に吹き出され、これによって車室内の暖房に寄与させることができる。このように、モータルームＭＲ内の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させることで暖房効率の改善を図ることができる。

また、車室内の暖房要求が有る状況であっても車室内の除湿要求が有る場合には、内気導入率上昇制御を禁止しないようにしている（ステップＳＴ６→ステップＳＴ５）。つまり、車室内の除湿要求が有る場合に、内気導入率上昇制御を禁止すると、比較的温度の高い空気（モータルームＭＲ内の熱により温められた空気）を冷却して除湿を行う必要があることから車両用空調装置１の除湿負荷が高くなってしまい、車両用空調装置１のエネルギ消費率の悪化を招くことになる。このため、本実施形態では、車室内の除湿要求が有る場合には内気導入率上昇制御を禁止しないようにし、内気導入率を高くする。つまり、外気の導入量を少なくすることで、車両用空調装置１の除湿負荷を低く抑え、これによって、車両用空調装置１のエネルギ消費率の改善を図ることができる。

－変形例－
次に変形例について説明する。本変形例は、外気温度Ｔａｍと比較される温度（前記実施形態のものではモータルームＭＲ内の温度Ｔｍｒ）を変更したものである。以下の説明では前記実施形態との相違点についてのみ説明する。

本変形例にあっては、前記蒸発器温度センサ１０５によって検出された蒸発器温度Ｔｅと外気温度Ｔａｍとを比較し、蒸発器温度Ｔｅが外気温度Ｔａｍよりも所定温度以上高い状況において、前述した内気導入率上昇制御や該内気導入率上昇制御を禁止する制御が行われるようにしている。

具体的には、ヒートポンプ５０の圧縮機５１が作動しておらず、室内蒸発器５３に冷媒が流れていない状況において、外気導入モードで送風が行われている場合にあっては、蒸発器温度センサ１０５は外気導入口６４ｂから導入された空気の温度を検出することになる。このため、このような状況では、蒸発器温度Ｔｅと外気温度Ｔａｍとを比較し、蒸発器温度Ｔｅが外気温度Ｔａｍよりも所定温度以上高い状況において、前述した内気導入率上昇制御や該内気導入率上昇制御を禁止する制御が行われるようにしている。

本変形例にあっても、前記実施形態と同様に、車室内の暖房要求が有る場合には、モータルームＭＲ内の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させることで暖房効率の改善を図ることができる。

また、本変形例では、前述したように蒸発器温度Ｔｅが外気温度Ｔａｍよりも所定温度以上高い状況において、内気導入率上昇制御や該内気導入率上昇制御を禁止する制御が行われるようにしている。このため、モータルームＭＲ内の熱を有効利用できる状態にあるか否かを正確に判断しながら、各制御を行うことができる。

－他の実施形態－
なお、本発明は、前記実施形態および前記変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記実施形態および前記変形例では、車室内を暖房する手段としてヒートポンプ５０を採用するようにしていた。本発明はこれに限らず公知の水加熱ヒータを採用するようにしてもよい。

また、前記実施形態および前記変形例では、電気自動車に搭載された車両用空調装置１として本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、走行駆動力源として内燃機関を搭載したコンベンショナル車両、走行駆動力源として内燃機関および電動モータを搭載したハイブリッド車両、走行駆動力源として燃料電池を搭載した燃料電池車両に対しても適用が可能である。コンベンショナル車両の場合、内燃機関からの廃熱が車室内の暖房に寄与され、ハイブリッド車両の場合、内燃機関からの廃熱および電動モータからの発熱が車室内の暖房に寄与され、燃料電池車両の場合、燃料電池スタックからの発熱が車室内の暖房に寄与されることになる。

また、前記実施形態では、車室内の暖房要求が有り、暖房モードの冷媒回路が成立して、ヒートポンプ５０での冷媒循環が行われている状態で、内気導入率上昇制御や内気導入率上昇制御の禁止を行う場合について説明した。本発明はこれに限らず、車室内の暖房要求が有る際、モータルームＭＲ内の熱を有効に利用して車室内の暖房に寄与させた場合に、該モータルームＭＲ内の熱によって暖房要求が満たされる状況であれば、ヒートポンプ５０での冷媒循環を行う必要がないため、この場合には、ヒートポンプ５０での冷媒循環が行われていない状態で、内気導入率上昇制御や内気導入率上昇制御の禁止を行うようにしてもよい。

本発明は、車室内に吹き出される送風の内気導入率が調整可能とされた車両用空調装置に適用可能である。

１ 車両用空調装置
５０ ヒートポンプ
５３ 室内蒸発器
６１ 空調ダクト
６４ 内外気切替装置
６４ａ 内気導入口
６４ｂ 外気導入口
６４ｃ 内外気切替ドア
１００ 空調制御装置
１０２ 外気温センサ
１０４ モータルーム内温度センサ
１０５ 蒸発器温度センサ
１１０ 内気導入率制御部
１２０ 内気導入率制御禁止部
２００ エアコン操作パネル
ＭＲ モータルーム

Claims (4)

1. 車室内への外気導入風量および内気循環風量が可変であって、車室内に吹き出される送風の風量中における内気循環風量の割合である内気導入率が調整可能とされた車両用空調装置において、
   モータルーム内の温度が外気温度よりも高い状況において、
   車室内の暖房要求が無くエアコンＯＦＦで且つ外気導入モードで送風が行われていることを条件に前記内気導入率を高くするように変更する内気導入率上昇制御を行う内気導入率制御部と、
   車室内の暖房要求が有り、車室内の除湿要求が無く且つ外気導入モードで送風が行われていることを条件に前記内気導入率上昇制御を禁止する内気導入率制御禁止部とを備えていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１記載の車両用空調装置において、
   前記内気導入率制御禁止部は、車室内の除湿要求が有る場合には、前記内気導入率上昇制御を禁止しないことを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または２記載の車両用空調装置において、
   走行駆動力源として内燃機関を備えない電気自動車に搭載されることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１、２または３記載の車両用空調装置において、
   車室内の冷房要求および暖房要求に応じて冷媒回路が切り替えられるヒートポンプを備えており、車室内に吹き出される空気が流れる空調ダクト内に、冷房要求時に冷媒が蒸発することによって前記空調ダクト内を流れる空気を冷却する蒸発器が配設されており、
   前記外気温度と比較される温度は、前記モータルーム内の温度に代えて、前記蒸発器に取り付けられた蒸発器温度センサによって検出された温度とされることを特徴とする車両用空調装置。

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