JPH11240324A

JPH11240324A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JPH11240324A
Application number: JP10285485A
Authority: JP
Inventors: Shinji Aoki; 青木　　新治; Yoshimitsu Inoue; 美光井上; Tsunesato Takahashi; 恒吏高橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 1999-09-07
Anticipated expiration: 2018-10-07
Also published as: JP3985365B2; US6072153A

Abstract

(57)【要約】【課題】電気発熱体による暖房即効性を効果的に発揮
する。【解決手段】ケース１６内に、車室内に吹き出される
空気を温水により加熱する暖房用熱交換器１４を配置す
るとともに、この暖房用熱交換器１４と一体に複数の電
気発熱体１５ａ〜１５ｃを配置し、この複数の電気発熱
体１５ａ〜１５ｃの通電およびケース１６に送風する送
風機１７の送風量を制御する制御装置２７を備える。こ
の制御装置２７により、複数の電気発熱体１５ａ〜１５
ｃの通電本数と、車室内に吹き出される空気の目標吹出
温度とに基づいて送風機１７の風量を決定する。従っ
て、複数の電気発熱体の通電本数の変化にかかわらず、
送風機１７の風量制御により、吹出空気の温度を目標吹
出温度にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は温水等を熱源とする
暖房用熱交換器の他に、補助暖房熱源として電気発熱体
を備えている車両用空調装置において、電気発熱体の通
電（発熱量）および風量を制御するための制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両エンジンの高効率化に伴い、
エンジン暖機後においても車両エンジンの冷却水（温
水）温度が従前に比して低めの温度となる傾向にある。
そのため、エンジン冷却水からの廃熱を利用して車室内
の暖房を行う温水式空調装置においては、暖房能力不足
が課題になっている。

【０００３】そこで、特開平９−２０１２９号公報で
は、温水式の暖房用熱交換器の空気流入側の面に電気発
熱体を組付け、温水温度が低いときには電気発熱体に通
電して、電気発熱体の発熱により暖房空気を加熱するこ
とにより、暖房能力の不足を解消するものが提案されて
いる。そして、この従来装置では、車室内温度および電
気発熱体への通電開始後の経過時間を測定して、この両
者をパラメータとして、車室内温度の上昇および通電時
間の増加に伴って、電気発熱体の発熱量（Ｗ）を次第に
減少させることにより、電気発熱体の発熱による車室内
への吹出空気温度を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来装置
では、空調装置における送風量を考慮していないので、
例えば、寒冷時等には、電気発熱体の発熱量が最大であ
っても、送風量が過大なため、車室内への吹出空気温度
が十分上昇せず、冷風が吹き出して乗員に不快感を与え
る場合が生じる。

【０００５】また、上記従来装置では、温水式の暖房用
熱交換器の空気流入側の面に電気発熱体を組付けている
ので、電気発熱体の発熱時に、電気発熱体の発熱量が温
水式の暖房用熱交換器のチューブ内を循環する低温の温
水（エンジン冷却水）に吸熱されてしまい、電気発熱体
の発熱により効率良く暖房空気を加熱できない。その結
果、車室内への吹出空気温度が十分上昇せず、電気発熱
体による暖房即効性を効果的に発揮できない。

【０００６】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
電気発熱体による暖房即効性を効果的に発揮することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、通風路を構成するケース
（１６）内に、暖房用熱交換器（１４）および電気発熱
体（１５ａ〜１５ｃ）を配置するとともに、この電気発
熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電およびケース（１６）に
送風する送風機（１７）の送風量を制御する制御手段
（２７）を備え、この制御手段（２７）により、電気発
熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量と、車室内に吹き出さ
れる空気の目標吹出温度とに基づいて送風機（１７）の
風量を決定することを特徴としている。

【０００８】これによると、電気発熱体（１５ａ〜１５
ｃ）の発熱量を考慮して、送風機（１７）の風量を決定
することにより、過大な風量による吹出空気温度の低下
を招くことなく、吹出空気の温度を目標吹出温度にする
ことができる。すなわち、電気発熱体（１５ａ〜１５
ｃ）の発熱量が多いときは送風機（１７）の風量を増加
し、発熱量が少ないときは、送風機（１７）の風量を減
少させることにより、吹出空気の温度を目標吹出温度に
することができる。従って、電気発熱体の発熱量の変化
にかかわらず、車室内への吹出空気の温度を乗員が不快
と感じない目標レベルまで常に上昇させることができ、
電気発熱体による暖房即効性を効果的に発揮できる。

【０００９】しかも、風量切替の煩雑な操作を乗員に負
担させることなく、自動的に適切な風量を決定できる。
また、請求項２記載の発明では、通風路を構成するケー
ス（１６）内に、暖房用熱交換器（１４）および電気発
熱体（１５ａ〜１５ｃ）を配置するとともに、この電気
発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電およびケース（１６）
に送風する送風機（１７）の送風量を制御する制御手段
（２７）を備え、この制御手段（２７）により、電気発
熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量と、熱源流体の温度と
に基づいて送風機（１７）の風量を決定することを特徴
としている。

【００１０】これによると、電気発熱体（１５ａ〜１５
ｃ）の発熱量と、熱源流体の温度に応じた、熱源流体か
らの放熱量とを考慮して、送風機（１７）の風量を決定
することにより、吹出空気の温度を目標吹出温度にする
ことができる。従って、電気発熱体発熱量および熱源流
体の温度の変化にかかわらず、車室内への吹出空気温度
を乗員が不快と感じない目標レベルまで常に上昇させる
ことができ、電気発熱体による暖房即効性を効果的に発
揮できる。

【００１１】また、請求項３記載の発明のように、電気
発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量を熱源流体の温度に
基づいて決定することにより、熱源流体の温度低下に伴
う暖房能力不足を補うように電気発熱体の発熱量を決定
できる。また、逆に、熱源流体の温度が上昇すれば、電
気発熱体の発熱量を減らして、電気発熱体の電力消費量
を減らすことができる。

【００１２】また、請求項４記載の発明のように、電気
発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量を車載バッテリ（３
０）の充電状態に基づいて決定すれば、車載バッテリ
（３０）の過放電を未然に防止しながら、電気発熱体の
発熱量を制御できる。また、請求項５記載の発明は、請
求項４記載の発明をより具体化しているもので、車載バ
ッテリ（３０）の充電状態の判定手段（Ｓ１８０）を備
え、この判定手段（Ｓ１８０）により車載バッテリ（３
０）の充電状態に余裕がないときは、電気発熱体（１５
ａ〜１５ｃ）の発熱量を減少させている。これによれ
ば、車載バッテリ（３０）の充電状態に余裕がないとき
に車載バッテリ（３０）の過放電を良好に防止できる。
なお、充電状態の判定手段は具体的には、図４のフロー
チャートのステップＳ１８０で構成することができる。

【００１３】また、請求項６記載の発明では、請求項３
において、電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量を熱
源流体の温度に基づいて仮決定し、車載バッテリ（３
０）の充電状態に余裕があるときは前記仮決定された発
熱量を最終発熱量として決定し、一方、車載バッテリ
（３０）の充電状態に余裕がないときは前記仮決定され
た発熱量よりも少ない値を最終発熱量として決定するこ
とを特徴としている。

【００１４】これによれば、電気発熱体（１５ａ〜１５
ｃ）の発熱量を熱源流体の温度に基づいて決定する機能
と、車載バッテリの過放電防止とを良好に両立できる。
また、請求項７記載の発明では、目標吹出温度が予め設
定された所定温度（Ｔ ₀）であり、車室内に吹き出され
る空気の吹出温度が所定温度（Ｔ₀）となるように、送
風機（１７）の風量を決定することを特徴としている。

【００１５】これによると、電気発熱体による暖房時
に、予め設定された所定温度（Ｔ₀）の吹出空気温度を
得ることができ、暖房始動時の暖房フィーリングを良好
に確保できる。また、請求項８記載の発明では、乗員に
より設定され、車室内温度の目標温度を設定する温度設
定器（３８）を有し、制御手段（２７）は実際の車室内
温度と前記目標温度に基づいて、車室内を前記目標温度
に維持するために必要な目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出
するようになっており、車室内に吹き出される空気の吹
出温度が前記算出された目標吹出温度（ＴＡＯ）となる
ように、送風機（１７）の風量を決定することを特徴と
している。

【００１６】これによると、電気発熱体による暖房時
に、制御手段（２７）により算出された目標吹出温度
（ＴＡＯ）を得ることができ、暖房始動時の暖房フィー
リングを良好に確保できる。また、請求項９記載の発明
では、暖房用熱交換器（１４）への熱源流体の流れを断
続する弁手段（１３）を備え、暖房時に、熱源流体の温
度が所定温度以下であるときは、暖房用熱交換器（１
４）への熱源流体の流通を弁手段（１３）により阻止し
て、電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）に通電するとともに
送風機（１７）を作動させることを特徴としている。

【００１７】これによると、暖房用熱交換器（１４）内
に循環する低温流体に電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の
発熱量が吸熱されるのを防止できる。従って、電気発熱
体の発熱により効率良く暖房空気を加熱することがで
き、その結果、電気発熱体による暖房即効性を効果的に
発揮できる。また、請求項１０記載の発明では、電気発
熱体（１５ａ〜１５ｃ）として、複数の電気発熱体（１
５ａ〜１５ｃ）を備え、この複数の電気発熱体（１５ａ
〜１５ｃ）の通電本数の切替により電気発熱体（１５ａ
〜１５ｃ）の発熱量を制御することを特徴としている。

【００１８】このように、複数の電気発熱体（１５ａ〜
１５ｃ）の通電本数の切替により電気発熱体（１５ａ〜
１５ｃ）の発熱量を制御することにより、発熱量制御の
ための特別に煩雑な制御回路等を必要とすることなく、
極めて簡素な回路構成で発熱量制御を行うことができ
る。しかも、電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の複数配置
によりケース（１６）内の通風路に送風される空気を比
較的均一に加熱することが容易である。

【００１９】また、請求項１１記載の発明では、複数の
電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電本数を熱源流体の
温度に応じて決定する通電本数決定手段（Ｓ１５０、Ｓ
１７０）を備えることを特徴としている。なお、通電本
数決定手段は具体的には、図４のフローチャートのステ
ップＳ１５０、Ｓ１７０で構成することができる。この
ように、複数の電気発熱体の通電本数を熱源流体の温度
に応じて決定することにより、請求項３と同様の効果を
発揮できる。

【００２０】そして、請求項１２記載の発明では、複数
の電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）を、暖房用熱交換器
（１４）のチューブ（２３）が配置された熱交換用コア
部（２０）内に一体に配置することを特徴としている。
これによれば、複数の電気発熱体を暖房用熱交換器の一
体部品として取り扱うことができ、ケース（１６）に対
して暖房用熱交換器を脱着するのみでよく、空調装置の
組付性、サービス性が良好である。

【００２１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。（第１実施形態）図１は電気発熱体を一体化した温水式
の車両暖房用熱交換器を含む車両温水回路を示し、水冷
式の車両エンジン１０の温水回路１１には車両エンジン
１０により回転駆動される温水ポンプ１２が配置されて
おり、この温水ポンプ１２の作動により温水（エンジン
冷却水）が温水回路１１を循環する。

【００２３】温水回路１１において、車両エンジン１０
で加熱された温水は温水弁（弁手段）１３を介して車両
暖房用熱交換器１４に流入する。ここで、温水弁１３
は、サーボモータ等の電気アクチュエータ１３ａと、こ
の電気アクチュエータ１３ａにより操作されて温水流路
の開度を調整する弁体１３ｂとから構成されている。ま
た、車両暖房用熱交換器１４には、図２に示すように３
本の電気発熱体１５ａ〜１５ｃが一体に組み込まれてお
り、この熱交換器１４は車両用空調装置の通風路を構成
するケース１６内に収容されている。この暖房用熱交換
器１４は、空調用送風機１７の送風空気を温水または電
気発熱体１５ａ〜１５ｃを熱源として加熱する。

【００２４】図２は図１の車両暖房用熱交換器１４の正
面図であって、この熱交換器１４は、温水入口側タンク
１８と、温水出口側タンク１９と、この両タンク１８、
１９の間に設けられた熱交換用コア部２０とを有してい
る。温水入口側タンク１８には図１に示す水冷式の車両
エンジン１０からの温水（エンジン冷却水）が流入する
入口パイプ２１が設けられ、温水出口側タンク１９には
温水を外部へ流出させ、エンジン１０側に還流させる出
口パイプ２２が設けられている。なお、本例の熱交換器
１４は図２に示すように上下対称形であるので、温水入
口側タンク１８と温水出口側タンク１９とを上下逆転し
てもよい。

【００２５】各タンク１８、１９はそれぞれタンク本体
部１８ａ、１９ａと、このタンク本体部１８ａ、１９ａ
の開口端面を閉じるシートメタル１８ｂ、１９ｂとから
なり、図２の左右方向が長手方向となる周知のタンク構
造である。そして、シートメタル１８ｂ、１９ｂには偏
平状のチューブ挿入穴（図示せず）が多数個、図２の左
右方向に１列または複数列並んで形成されている。

【００２６】熱交換用コア部２０は暖房用空気の流れ方
向（図２の紙面垂直方向）に対して平行な偏平状に形成
された偏平チューブ２３を多数個図２の左右方向に並列
配置している。この多数個の偏平チューブ２３内を温水
は図２の下側から上側への一方向に流れる。そして、こ
の多数個の偏平チューブ２３相互の間に波形状に成形さ
れたコルゲートフィン（フィン部材）２４を配置し接合
している。このコルゲートフィン２４には周知のごとく
暖房用空気の流れ方向に対して所定角度で斜めに多数の
ルーバ（図示せず）が切り起こし成形されており、この
ルーバの成形によりフィン熱伝達率を向上させている。

【００２７】偏平チューブ２３の両端開口部はシートメ
タル１８ｂ、１９ｂのチューブ挿入穴内にそれぞれ挿通
され、接合される。また、コア部２０の最外側（図２の
左右両端部）のコルゲートフィン２４のさらに外側には
サイドプレート２５、２６が配設され、このサイドプレ
ート２５、２６は最外側のコルゲートフィン２４および
タンク１８、１９に接合される。

【００２８】さらに、熱交換用コア部２０の一部の部位
に、偏平チューブ２３の代わりに、電気発熱体１５ａ〜
１５ｃを設置している。図２の例では、熱交換用コア部
２０の３箇所に電気発熱体１５ａ〜１５ｃを等間隔で、
左右対称位置に設置している。より具体的に説明する
と、熱交換用コア部２０のうち、電気発熱体１５ａ〜１
５ｃが設置される部位では、隣接するコルゲートフィン
２４の折り曲げ頂部に、それぞれ偏平チューブ２３の長
手方向に延びる平板状の金属製保持板（図示せず）を所
定間隔を開けて接合し、この２枚の保持板の間に各電気
発熱体１５ａ〜１５ｃを組み付ける構造となっている。

【００２９】なお、暖房用熱交換器１４の各部品はいず
れもアルミニウムからなり、一体ろう付けにて接合さ
れ、このろう付け後に電気発熱体１５ａ〜１５ｃの組み
付けを行う。電気発熱体１５ａ〜１５ｃは、図示しない
板状の発熱体素子と、この発熱体素子の表裏両面に配置
された細長の平板状の電極板との３層サンドウイッチ構
造を電気絶縁材で被覆した構造になっており、この電極
板を介して外部回路に発熱体素子が電気的に接続され
る。そして、発熱体素子は所定の設定温度（キューリ
点）にて抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有する抵
抗体材料（例えば、チタン酸バリウム）からなるＰＴＣ
ヒータ素子である。また、３本の電気発熱体１５ａ〜１
５ｃは車載電源（図１に示すバッテリ３０）に対して電
気的に並列接続される。

【００３０】次に、図１により３本の電気発熱体１５ａ
〜１５ｃへの通電を制御するための制御系を説明する
と、空調用電子制御装置２７はマイクロコンピュータ等
から構成されるものであり、予め設定されたプログラム
に基づいて所定の演算処理を行って電気発熱体１５ａ〜
１５ｃ等への通電を制御する。電子制御装置２７の出力
信号はリレー２８に加えられ、このリレー２８によって
電気発熱体１５ａ〜１５ｃへの通電が断続される。

【００３１】なお、図１では図示の簡略化のために、電
気発熱体１５ａ〜１５ｃおよびリレー２８を１つづつ示
しているが、実際には３本の電気発熱体１５ａ〜１５ｃ
にそれぞれ対応して独立の合計３個のリレー２８が設け
られ、この各リレー２８により３本の電気発熱体１５ａ
〜１５ｃの通電をそれぞれ独立に断続するようになって
いる。

【００３２】また、電子制御装置２７には車両エンジン
１０の運転を断続するイグニッションスイッチ２９を介
して車載バッテリ３０から電源が供給される。この車載
バッテリ３０にはオルタネータ（交流発電機）３１が接
続され、このオルタネータ３１の出力電圧によりバッテ
リ３０が充電される。一方、電子制御装置２７には次の
各種センサ類からの信号が入力される。すなわち、水冷
式車両エンジン１０の温水温度を検出する水温センサ３
２、外気温を検出する外気温センサ３３、車載バッテリ
３０の充電電圧に応じた信号を発生するバッテリ電圧セ
ンサ（バッテリ充電信号発生手段）３４、空調作動スイ
ッチ（例えば、空調送風スイッチ）３５、車室内の内気
温を検出する内気温センサ３６、車室内へ入射される日
射量を検出する日射センサ３７、および空調操作パネル
の温度設定器３８からの信号が電子制御装置２７に入力
される。

【００３３】図３は車両用空調装置の通風系の概要を示
すもので、内外気切替箱３９を通して外気または内気が
切り替え導入され、この導入空気は送風機１７の作動に
より冷房用熱交換器（蒸発器）４０に送風され、ここ
で、冷却、除湿される。図３の例では、車両用空調装置
の温度調整方式が周知のエアミックスタイプとなってお
り、冷房用熱交換器４０で冷却された冷風は、エアミッ
クスドア（温度調整手段）４１により暖房用熱交換器１
４を通る空気（温風）と、暖房用熱交換器１４のバイパ
ス路４２を通る空気（冷風）とに振り分けられる。

【００３４】従って、この温風と冷風との風量割合をエ
アミックスドア４１により調整することにより車室内へ
の吹出空気温度を調整できる。ここで、４１ａはエアミ
ックスドア４１がバイパス路４２を全閉し、暖房用熱交
換器１４への空気路を全開する最大暖房状態を示してい
る。なお、図３において、４３は温風と冷風の混合部、
４４〜４６は吹出モード切替用ドア、４７は車両窓ガラ
ス内面への吹出空気を取り出すデフロスタ開口部、４８
は乗員頭部への吹出空気を取り出すフェイス開口部、４
９は乗員足元への吹出空気を取り出すフット開口部であ
る。

【００３５】次に、上記構成において作動を説明する。
まず、最初に、各機能部品による作動の概要を説明す
る。車室の暖房を行うときには、空調用送風機１７を作
動させるとともに、温水弁１３を開弁させる。送風機１
７の作動によって、暖房用熱交換器１４の偏平チューブ
２３とコルゲートフィン２４との間の空隙部を暖房用空
気が通過する。一方、車両用エンジン１０の温水ポンプ
１２の作動によりエンジン１０からの温水が温水弁１３
を介して暖房用熱交換器１４の入口パイプ２１より温水
入口側タンク１８内に流入する。

【００３６】そして、温水は、入口側タンク１８にて多
数本の偏平チューブ２３に分配され、この偏平チューブ
２３を並列に流れる間にコルゲートフィン２４を介して
暖房用空気に放熱する。多数本の偏平チューブ２３を通
過した温水は、温水出口側タンク１９に流入し、ここで
集合され、出口パイプ２２から温水は熱交換器外部へ流
出し、エンジン１０側に還流する。

【００３７】一方、暖房時において、温水温度が低く
て、電気発熱体１５ａ〜１５ｃを発熱させる必要がある
ときは、リレー２８をオンして電気発熱体１５ａ〜１５
ｃに車載バッテリ３０の電圧を印加する。これにより、
各電気発熱体１５ａ〜１５ｃが通電され発熱する。各電
気発熱体１５ａ〜１５ｃの発熱は両側のコルゲートフィ
ン２４に伝導されて、このコルゲートフィン２４から暖
房用空気に放熱される。従って、温水の低温時でも暖房
空気を速やかに加熱して即効暖房を行うことができる。

【００３８】ここで、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの発熱
体素子は所定のキューリ点（例えば、１５０°Ｃ）にて
抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有するＰＴＣ素子
であるから、周知のごとく、その発熱温度をキューリ点
に自己制御する自己温度制御機能を備えている。ところ
で、暖房時において、温水温度が低いときは電気発熱体
１５ａ〜１５ｃの発熱により暖房空気を加熱するのであ
るが、車室内への吹出空気温度は空調用送風機１７によ
る送風量によって大きく変動する。

【００３９】また、上記電気発熱体１５ａ〜１５ｃの発
熱は、両側のコルゲートフィン７から偏平チューブ２３
を介して偏平チューブ２３内の温水にも伝導される。こ
の温水への伝熱量が増大すると、電気発熱体１５ａ〜１
５ｃの発熱量を暖房空気の加熱のために有効利用できな
いので、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの発熱による暖房即
効性が損なわれることになる。

【００４０】そこで、本実施形態では、暖房即効性の改
善のために、空調装置全体としての作動制御を図４に示
すごとく行っている。図４の制御ルーチンは、車両エン
ジン１０のイグニッションスイッチ２９および空調作動
スイッチ３５が投入されるとスタートし、ステップＳ１
００にて各種センサ、スイッチ類からの信号読み込みを
行い、次のステップＳ１１０にて、車室内を目標温度に
維持するために必要な目標吹出空気温度ＴＡＯを算出す
る。この車室内への目標吹出空気温度ＴＡＯは、予めＲ
ＯＭに記憶されている下記数式１に基づいて算出する。

【００４１】

【数１】ＴＡＯ＝Ｋset ×Ｔset −Ｋr ×Ｔr −Ｋam×
Ｔam−Ｋs ×Ｔs ＋Ｃなお、Ｔset は空調操作パネルの温度設定器３８による
目標温度、Ｔr は内気温センサ３６の検出する内気温、
Ｔamは外気温センサ３３の検出する外気温、およびＴs
は日射センサ３７の検出する日射量である。また、Ｋse
t 、Ｋr 、Ｋam、およびＫs はゲイン、Ｃは補正用の定
数である。

【００４２】次に、ステップＳ１２０にて上記目標吹出
空気温度ＴＡＯが３５°Ｃ以上であるか判定する。この
判定は、空調装置の運転状態が暖房開始時の最大暖房を
必要とする状態、すなわち、ウォームアップ状態にある
かどうかの判定を行うものであって、上記目標吹出空気
温度ＴＡＯを算出する機能を持たないマニュアル操作方
式の空調装置にあっては、エアミックスドア（温度調整
手段）３８が最大暖房状態（図３の２点鎖線位置４１
ａ）にあるかどうかで判定してもよい。

【００４３】ステップＳ１２０にてウォームアップ状態
にあると判定されたときは、次のステップＳ１３０にて
水温センサ３２からの信号に基づいて水温Ｔｗが所定温
度（例えば、３５°Ｃ）以下であるかどうか判定する。
この判定は、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの発熱量が低温
の水に吸熱される弊害を抑制するために行うのであっ
て、Ｔｗ≦３５°Ｃであるときは、ステップＳ１４０に
進み、温水弁１３を閉じ、次のステップＳ１５０にて電
気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数を最大本数の３本と
仮決定する。

【００４４】また、ステップＳ１３０にて水温Ｔｗが３
５°Ｃ以上であるときは、ステップＳ１６０に進み、Ｔ
ｗ＜８０°Ｃか判定する。水温Ｔｗが８０°Ｃより低い
ときはステップＳ１６５に進み、温水弁１３を開く。こ
こで、温水弁１３は一挙に全開状態に開弁せず、図５に
示すように、水温Ｔｗの上昇とともに弁開度が徐々に増
大し、そして、水温Ｔｗ＝５０°Ｃにて全開する。この
ように、温水弁１３の開度を徐々に増大するのは、暖房
用熱交換器１４の吹出空気温度が温水弁１３の全開によ
り急変するのを防止するためである。

【００４５】そして、次のステップＳ１７０にて電気発
熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数を水温Ｔｗに応じて図６
のごとく仮決定する。すなわち、電気発熱体１５ａ〜１
５ｃの通電本数を、水温Ｔｗ＜６５°Ｃのとき、３本と
し、６０°Ｃ≦Ｔｗ＜７０°Ｃのとき、２本とし、７０
°Ｃ≦Ｔｗ＜８０°Ｃのとき、１本とする。上記ステッ
プＳ１５０またはＳ１７０の次に、ステップＳ１８０に
おいて車載バッテリ３０の充電状態に余裕があるか判定
する。この判定は、車載バッテリ３０の充電電圧に応じ
た信号を発生するバッテリ電圧センサ３４の検出信号に
基づいて行う。車載バッテリ３０の電圧は、過負荷状態
での使用状態が継続されると、図７に示すように、使用
時間が長くなるにつれて次第に低下し、所定電圧Ｅ₀ま
で低下した後は、電圧降下の勾配が大きくなる傾向にあ
る。

【００４６】そこで、図７の特性に着目して車載バッテ
リ３０の電圧が所定電圧Ｅ₀以下に低下したかどうかを
バッテリ電圧センサ３４の検出信号に基づいて判定し、
バッテリ電圧が所定電圧Ｅ₀以下に低下した場合はバッ
テリ充電状態に余裕がないと判定する。バッテリ電圧が
所定電圧Ｅ₀より高いときは、バッテリ充電状態に余裕
があるとして、ステップＳ１９０に進み、上記ステップ
Ｓ１５０またはＳ１７０による電気発熱体１５ａ〜１５
ｃの通電本数の仮決定本数ｎをそのまま最終決定本数と
する。一方、バッテリ電圧が所定電圧Ｅ₀より低いとき
は、バッテリ充電状態に余裕がないとして、ステップＳ
２００に進み、上記ステップＳ１５０またはＳ１７０に
よる電気発熱体１５ａ〜１５ｃの仮決定本数ｎに対し
て、（ｎ−１）本を最終決定本数とする。このように、
バッテリ充電状態に余裕がないときに、電気発熱体１５
ａ〜１５ｃの最終決定本数を（ｎ−１）本とすることに
より、車載バッテリ３０の過放電を未然に防止する。

【００４７】次に、ステップＳ２１０において、電気発
熱体１５ａ〜１５ｃの最終決定通電本数と、車室内に吹
き出される空気の最低目標吹出温度Ｔ_oとにより、送風
機１７の風量を決定する。この風量決定の考え方につい
て具体的に説明すると、一般に、寒冷時の暖房始動時
（ウォームアップ時）、具体的にはＴｗ≦３５°Ｃの低
水温時において、足元への低温風の吹出による不快感を
乗員に与えないようにするためには、吹出温度を３８〜
４５°Ｃ以上に上昇させる必要があることを本発明者ら
は実験的に確認している。

【００４８】そこで、本実施形態では、上記の暖房始動
時（Ｔｗ≦３５°Ｃの低水温時）に、最低目標吹出温度
Ｔ_o＝４０°Ｃという所定値を設定し、このＴ_oを実現
できる風量を図８に示すマップに基づいて決定する。す
なわち、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数＝１本の
ときは、風量Ｖａ＝Ｖａ₁とし、通電本数＝２本のとき
は、風量Ｖａ＝Ｖａ₂とし、通電本数＝３本のときは、
風量Ｖａ＝Ｖａ₃としている。ここで、Ｖａ₁＜Ｖａ₂
＜Ｖａ₃の関係にある。

【００４９】なお、Ｔｗ≦３５°Ｃの低水温時には、図
４のフローチャートから、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの
通電本数は原則として３本となるが、バッテリ充電状態
に余裕がないときは通電本数＝２本となる。さらに、図
４には示していないが、バッテリ充電状態の程度を複数
段階に区分して、バッテリ充電状態の余裕が減少してい
くにつれて、通電本数を１本、０本と順次減少させてい
くようにしてもよい。

【００５０】図８はこのように、Ｔｗ≦３５°Ｃの低水
温時に電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数をバッテリ
充電状態の余裕が小さくなるにつれて、３本→２本→１
本と順次減らす場合を示しており、そして、Ｔｗ≦３５
°Ｃの低水温時に電気発熱体通電本数と車室内への吹出
空気の最低目標吹出温度Ｔ_oとに基づいて風量を決定す
ることにより、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電時に、
過大な風量による吹出温度の低下を招来せず、最低目標
吹出温度Ｔ_oを確実に保証できる。

【００５１】従って、温水温度の低い暖房始動時（ウォ
ームアップ時）において、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの
発熱による即効暖房を乗員に不快感を与えることなく快
適に行うことができる。それ故、暖房始動時に温水温度
が上昇するまで送風機１７の作動を停止させる、いわゆ
るウォームアップ制御を行うことなく、暖房開始当初か
ら電気発熱体１５ａ〜１５ｃの発熱による即効暖房を快
適に行うことができる。しかも、風量切替の煩雑な操作
を乗員に負担させることなく、自動的に適切な風量を決
定できる。

【００５２】冬期暖房時には、窓ガラスの曇り防止のた
めに、通常外気導入で暖房を行うので、車室内への吹出
空気温度は外気温の変動の影響を受けることになる。従
って、上記風量Ｖａの決定に際しては、外気温の低下に
伴って風量を少量側に補正することが好ましい。一方、
水温Ｔｗが３５°Ｃより高い温度に上昇した後は、電気
発熱体１５ａ〜１５ｃからの放熱に加えて、熱源流体で
ある温水からの放熱も加わって、暖房用空気を加熱して
車室内への吹出空気温度を上昇させることができる。そ
のため、水温Ｔｗ＞３５°Ｃとなった後は、電気発熱体
１５ａ〜１５ｃの通電本数（発熱量）と温水温度Ｔｗと
に基づいて風量Ｖａを決定する。この場合、温水温度Ｔ
ｗの上昇により、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数
を３本→２本→１本→０本と順次減少させていっても、
温水温度の上昇による温水からの放熱量増加割合が大き
いので、風量Ｖａを温水温度の上昇につれて順次増加で
きる。

【００５３】なお、図４のステップＳ１２０において、
目標吹出空気温度ＴＡＯが３５°Ｃより低いときは最大
暖房モードではないので、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの
発熱による即効暖房の必要がない。また、ステップＳ１
６０において、水温Ｔｗが８０°Ｃ以上であるときは、
温水のみを熱源として暖房空気を十分高温まで加熱でき
るので、やはり、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの発熱によ
る即効暖房の必要がない。

【００５４】従って、このような場合は、ステップＳ１
２０およびステップＳ１６０からステップＳ２２０に進
み、３本の電気発熱体１５ａ〜１５ｃへの通電をすべて
遮断（通電本数を０本）するとともに、温水弁１３を開
き、通常制御にて風量等を決定する。送風機１７の風量
制御は、周知のごとく送風機１７の駆動用モータ１７ａ
の印加電圧のレベルを変えて、モータ回転数を変化させ
る制御手段、あるいは送風機１７の駆動用モータ１７ａ
に加えるパルス出力電圧のパルス幅を変調させる、パル
ス幅変調（ＰＷＭ）方式の制御手段等で行うことができ
る。

【００５５】（第２実施形態）上記第１実施形態では、
暖房始動時（Ｔｗ≦３５°Ｃの低水温時）に、最低目標
吹出温度Ｔ_o＝４０°Ｃという所定値を設定し、この所
定値の吹出温度Ｔ_oが得られるように、風量を決定して
いるが、第２実施形態では、図９に示すように、前記し
たステップＳ１１０にて算出された目標吹出空気温度Ｔ
ＡＯと、３本の電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数
（発熱量）とに基づいて送風機１７の風量を決定する。

【００５６】例えば、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電
本数が３本のときは、目標吹出空気温度ＴＡＯがＴＡＯ
₁からＴＡＯ₃の範囲にわたって上昇すると、風量Ｖａ
はＶａ₄からＶａ₆まで減少させる。このＶａ₄→Ｖａ
₆への風量減少により目標吹出空気温度ＴＡＯの上昇に
対応して車室内への実際の吹出空気温度を上昇させるこ
とができる。

【００５７】同様に、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電
本数が２本のときは、目標吹出空気温度ＴＡＯがＴＡＯ
₁からＴＡＯ₂の範囲にわたって上昇すると、風量Ｖａ
はＶａ₅からＶａ₆まで減少させ、この風量減少によ
り、目標吹出空気温度ＴＡＯの上昇に対応して車室内へ
の実際の吹出空気温度を上昇させることができる。ま
た、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数が１本のとき
は、風量Ｖａ＝Ｖａ₆とすることにより、車室内への実
際の吹出空気温度を目標吹出空気温度ＴＡＯ₁に対応し
た温度にすることができる。

【００５８】なお、図９において、ＴＡＯ₁は、前述の
図４のフローチャートにおけるステップＳ１２０の３５
°Ｃに対応する温度であるので、目標吹出空気温度ＴＡ
Ｏ≦ＴＡＯ₁の領域では３本の電気発熱体１５ａ〜１
５ｃの通電がすべてＯＦＦ状態となる。（第３実施形態）図１０は第３実施形態による風量制御
の考え方を示すもので、水温Ｔｗと電気発熱体１５ａ〜
１５ｃの通電本数（発熱量）とに基づいて風量Ｖａを決
定するものである。すなわち、車室内への吹出空気温度
は、熱源流体である温水および電気発熱体１５ａ〜１５
ｃからの合計放熱量と風量で決定され、温水からの放熱
量は温水温度Ｔｗにより決定され、また、電気発熱体１
５ａ〜１５ｃからの放熱量はその通電本数による発熱量
（Ｗ）により決定される。

【００５９】従って、第３実施形態では、水温Ｔｗと電
気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数（発熱量）とに基づ
いて風量Ｖａを決定して、所定の吹出空気温度を得るよ
うにしている。これを図１０により具体的に説明する
と、水温Ｔｗが第１設定温度Ｔｗ₁（例えば、６０°
Ｃ）より低い間は、温水の放熱量に対応した風量ａと３
本の電気発熱体１５ａ〜１５ｃの放熱量に対応した風量
ｂとの合計風量Ｖａ₇を決定する。

【００６０】水温Ｔｗが第１設定温度Ｔｗ₁と第２設定
温度Ｔｗ₂（例えば、７０°Ｃ）の間にあるときは、温
水の放熱量に対応した風量ｃと２本の電気発熱体の放熱
量に対応した風量ｄとの合計風量Ｖａ₈を決定する。ま
た、水温Ｔｗが第２設定温度Ｔｗ₂と第３設定温度Ｔｗ
₃（例えば、８０°Ｃ）の間にあるときは、温水の放熱
量に対応した風量ｅと１本の電気発熱体の放熱量に対応
した風量ｆとの合計風量Ｖａ₉を決定する。

【００６１】さらに、水温Ｔｗが第３設定温度Ｔｗ₃以
上に上昇すると、３本の電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通
電を全てＯＦＦして、温水の放熱量に対応した風量ｇの
みに基づいて風量Ｖａ₁₀を決定する。第３実施形態によ
ると、温水温度Ｔｗと電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電
本数（発熱量）とに基づいて風量制御を行い、温水と電
気発熱体の合計放熱量が少ないときは風量Ｖａを少なく
し（Ｖａ＝Ｖａ₇）、そして、この合計放熱量の増加に
伴って風量ＶａをＶａ₇から風量Ｖａ₁₀に向かって段階
的に増加させている。

【００６２】そして、水温Ｔｗが第１設定温度Ｔｗ
₁（例えば、６０°Ｃ）より低い低水温時に、電気発熱
体１５ａ〜１５ｃの通電本数がバッテリ充電状態に応じ
て３本→２本→１本と減少する場合には、この通電本数
の減少に応じて風量Ｖａ₇を図示の２点鎖線に示すよう
に順次減少させることにより、車室内への吹出空気の温
度を所定温度以上として、暖房始動時（ウォームアップ
時）における暖房フィーリングを良好に維持できる。

【００６３】従って、第１実施形態の所定温度Ｔ_oや第
２実施形態の目標吹出空気温度ＴＡＯとなるように風量
を設定することをしなくても、車室内への吹出空気の温
度を所定温度以上として、暖房始動時（ウォームアップ
時）における暖房フィーリングを良好に維持できる。
（第４実施形態）図１１は第４実施形態を示す制御特性
図であり、第３実施形態と同様に、温水の放熱量と電気
発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数（発熱量）とに基づい
て風量制御を行うものである。そして、第４実施形態で
は、水温Ｔｗが３５°Ｃより低い低温域において、温水
弁１３を全閉するとともに、空調通常運転時における風
量最低レベルＬｏよりも低いレベルに風量を決定してい
る。そして、この低水温時（Ｔｗ≦３５°Ｃ）における
風量レベルを電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数減少
に応じて減少することにより、暖房始動時（ウォームア
ップ時）における暖房フィーリング確保のために必要な
吹出空気温度を得ることができる。

【００６４】なお、水温Ｔｗの上昇に伴って、電気発熱
体１５ａ〜１５ｃの通電本数を３本から順次減少させる
過程において、通電本数の減少直後に風量レベルを減少
させると、電気発熱体１５ａ〜１５ｃ等の熱容量により
吹出空気温度が急上昇する。そこで、通電本数の減少直
後に風量レベルを減少させずに、電気発熱体１５ａ〜１
５ｃ等の熱容量を考慮して、所定時間ｔだけ遅らせて、
風量レベルを減少させている。これにより、通電本数減
少に伴う吹出空気温度の急上昇を抑えることができ、吹
出空気温度を滑らかに制御できる。

【００６５】（他の実施形態）なお、上記の実施形態で
は、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電時において、温水
（熱源流体）の温度が所定温度以下であるときには、温
水弁１３を全閉して、暖房用熱交換器１４への熱源流体
の流通を阻止しているが、温水弁１３を完全な全閉状態
とせずに、温水弁１３を少開度だけ開いて、暖房用熱交
換器１４への温水流量を減少させるようにしてもよい。

【００６６】また、暖房用熱交換器１４に循環する熱源
流体としては、温水に限らず、エンジンオイル等の油類
であってもよいことはもちろんである。また、暖房用熱
交換器１４に電気発熱体１５ａ〜１５ｃを一体化する場
合に電気発熱体１５ａ〜１５ｃの設置形態を図１の形態
に限らず、暖房用熱交換器１４の仕様の変化等に対応し
て種々変更し得ることはもちろんである。

【００６７】また、上記の実施形態では、暖房用熱交換
器１４に３本の電気発熱体１５ａ〜１５ｃを一体化する
場合について説明したが、空調ケース１６内において暖
房用熱交換器１４の空気下流側に複数の電気発熱体１５
ａ〜１５ｃを別途独立に設置してもよい。また、本発明
において、温水（熱源流体）の低温時に温水弁１３を閉
じることは必須の要件ではなく、温水（熱源流体）の低
温時に温水弁１３を開弁したままとしてもよい。従っ
て、暖房用熱交換器１４への温水流れを断続する温水弁
１３を持たない車両用空調装置に本発明を適用してもよ
いことは勿論である。

【００６８】また、上記の実施形態では、複数（図示の
例は３本）の電気発熱体１５ａ〜１５ｃを備え、この複
数の電気発熱体１５ａ〜１５ｃの通電本数を切り替える
ことにより、電気発熱体１５ａ〜１５ｃの発熱量を制御
しているが、電気発熱体を１つのみ設け、この１つの電
気発熱体への印加電圧を種々な手段で制御して、１つの
電気発熱体の発熱量を制御するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における暖房用熱交換器
を含む温水回路と電気制御系統を含む全体システム図で
ある。

【図２】図１の暖房用熱交換器の正面図である。

【図３】本発明の第１実施形態における空調装置通風系
の概略断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態における電気制御のフロ
ーチャートである。

【図５】本発明の第１実施形態における温水弁の開閉制
御特性図である。

【図６】本発明の第１実施形態における電気発熱体の通
電本数制御特性図である。

【図７】車載バッテリの電圧特性図である。

【図８】本発明の第１実施形態における風量制御特性図
である。

【図９】本発明の第２実施形態における風量制御特性図
である。

【図１０】本発明の第３実施形態における風量制御特性
図である。

【図１１】本発明の第４実施形態における風量制御特性
図である。

【符号の説明】

１０…車両エンジン、１４…暖房用熱交換器、１５ａ〜
１５ｃ…電気発熱体、１７…送風機、２７…電子制御装
置、３０…車載バッテリ、３２…水温センサ、３３…外
気温センサ、３４…バッテリ電圧センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通風路を構成するケース（１６）と、このケース（１６）内に配置され、熱源流体が流通する
チューブ（２３）を有し、車室内に吹き出される空気を
前記熱源流体により加熱する暖房用熱交換器（１４）
と、前記ケース（１６）内に配置され、前記車室内に吹き出
される空気を加熱する電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）
と、前記ケース（１６）内の通風路に送風する送風機（１
７）と、前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電および前記送
風機（１７）の送風量を制御する制御手段（２７）とを
備え、この制御手段（２７）により、前記電気発熱体（１５ａ
〜１５ｃ）の発熱量と、前記車室内に吹き出される空気
の目標吹出温度とに基づいて前記送風機（１７）の風量
を決定することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】通風路を構成するケース（１６）と、このケース（１６）内に配置され、熱源流体が流通する
チューブ（２３）を有し、車室内に吹き出される空気を
前記熱源流体により加熱する暖房用熱交換器（１４）
と、前記ケース（１６）内に配置され、前記車室内に吹き出
される空気を加熱する電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）
と、前記ケース（１６）内の通風路に送風する送風機（１
７）と、前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電および前記送
風機（１７）の送風量を制御する制御手段（２７）とを
備え、この制御手段（２７）により、前記電気発熱体（１５ａ
〜１５ｃ）の発熱量と前記熱源流体の温度とに基づいて
前記送風機（１７）の風量を決定することを特徴とする
車両用空調装置。
【請求項３】前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発
熱量は、前記熱源流体の温度に基づいて決定されること
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。
【請求項４】前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発
熱量は、車載バッテリ（３０）の充電状態に基づいて決
定され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。
【請求項５】前記車載バッテリ（３０）の充電状態の
判定手段（Ｓ１８０）を備え、この判定手段（Ｓ１８
０）により前記車載バッテリ（３０）の充電状態に余裕
がないときは、前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発
熱量を減少させることを特徴とする請求項４に記載の車
両用空調装置。
【請求項６】前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発
熱量を前記熱源流体の温度に基づいて仮決定し、車載バッテリ（３０）の充電状態に余裕があるときは前
記仮決定された発熱量を最終発熱量として決定し、前記車載バッテリ（３０）の充電状態に余裕がないとき
は前記仮決定された発熱量よりも少ない値を最終発熱量
として決定することを特徴とする請求項３に記載の車両
用空調装置。
【請求項７】前記目標吹出温度は予め設定された所定
温度（Ｔ₀）であり、前記車室内に吹き出される空気の吹出温度が前記所定温
度（Ｔ₀）となるように、前記送風機（１７）の風量を
決定することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調
装置。
【請求項８】乗員により設定され、車室内温度の目標
温度を設定する温度設定器（３８）を有し、前記目標吹出温度は、実際の車室内温度と前記目標温度
に基づいて、前記制御手段（２７）により算出される目
標吹出温度（ＴＡＯ）であり、前記車室内に吹き出される空気の吹出温度が前記目標吹
出温度（ＴＡＯ）となるように、前記送風機（１７）の
風量を決定することを特徴とする請求項１に記載の車両
用空調装置。
【請求項９】前記暖房用熱交換器（１４）への熱源流
体の流れを断続する弁手段（１３）を備え、暖房時に、前記熱源流体の温度が所定温度以下であると
きは、前記暖房用熱交換器（１４）への熱源流体の流通
を前記弁手段（１３）により阻止して、前記電気発熱体
（１５ａ〜１５ｃ）に通電するとともに前記送風機（１
７）を作動させることを特徴とする請求項１ないし８の
いずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項１０】前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）と
して、複数の電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）を備え、こ
の複数の電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電本数の切
替により前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量を
制御することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか
１つに記載の車両用空調装置。
【請求項１１】前記複数の電気発熱体（１５ａ〜１５
ｃ）の通電本数を前記熱源流体の温度に応じて決定する
通電本数決定手段（Ｓ１５０、Ｓ１７０）を備えること
を特徴とする請求項１０に記載の車両用空調装置。
【請求項１２】前記複数の電気発熱体（１５ａ〜１５
ｃ）は、前記暖房用熱交換器（１４）の前記チューブ
（２３）が配置された熱交換用コア部（２０）内に一体
に配置されていることを特徴とする請求項１０または１
１に記載の車両用空調装置。