WO2012169335A1

WO2012169335A1 - 車両用空調装置

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Publication number: WO2012169335A1
Application number: PCT/JP2012/062820
Authority: WO
Inventors: 長野　秀樹; 林　直人
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2013-12-09

Abstract

本発明の目的は、小型化及び軽量化ができ、かつ、上下の温度差の調整を容易に行うことができる車両用空調装置を提供することである。本発明に係る車両用空調装置１００は、空気流路１０を形成し、空気流路の下流側に、デフロスタ吹出口に接続されるデフロスタ開口部１２、ベント吹出口に接続されるベント開口部１３及びフット吹出口に接続されるフット開口部１４を有するケース４０と、空気流路に空気流れ３１を形成する送風機３０と、空気流路内に配置される蒸発器５と、蒸発器よりも下流側に配置され、送風機が作動中には、空気流れ３２を常に通過させる加熱器６と、加熱器を迂回するバイパス流路１１と、バイパス流路を開閉するバイパスドア２１と、バイパスドアの開閉を制御するバイパス制御手段と、デフロスタ開口部、ベント開口部及びフット開口部を通過する風量の配分を制御する吹出口制御手段と、を備える。

Description

車両用空調装置

　本発明は、吹出口から車室内へ吹き出す送風空気の温度を、適切な温度にすることができる車両用空調装置に関する。

　車両用空調装置は、その機能として、任意の吹出口から空気を吹き出すこと又は所望する吹出口から調和された空気を吹き出すことのほか、吹出口に応じた適切な温度の空気を吹き出すことが求められる。また、一般的な要求事項として、小型化、軽量化及び温度調整の容易化がある。

　車両用空調装置は、一般に、送風空気を形成する送風機（ブロワ）と、冷凍サイクルの一部を構成し、低温の冷媒と送風空気との間で熱交換して冷風を形成する蒸発器（エバポレータ）と、蒸発器の下流に配置され、蒸発器で形成された冷風を再加熱して温風を形成する加熱器（ヒーターコア）とを備える。加熱器には、エンジンの排熱によって温められた温水が流れており、定常状態にあっては約９０℃で一定している。従来の車両用空調装置では、蒸発器を通過した冷風のうち、加熱器を通過して再加熱される空気の比率を、温調制御手段（ミックスドア）の開度で制御し、この加熱器を通過して再加熱された温風と加熱器を通過しない冷風とを、混合室（ミックス空間）で均一に混合して、所定の温度の空気を作り出している。このように、ミックスドアは、蒸発器を通過した空気を、加熱器へ、０～１００％の範囲において配風することを制御できる必要がある。

　ところで、車両用空調装置には、バイレベルモードのときに、乗員の上半身側に設けられたベント吹出口から吹き出される風と乗員の足元側に設けられたフット吹出口から吹き出される風とに温度差を付与し、ベント吹出口から吹き出される風の温度を、フット吹出口から吹き出される風の温度よりも相対的に低くする要請（車室内の上下で温度差をつける要請）がある。

　車室内の上下で温度差をつけることができる車両用空調装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１には、加熱器を迂回した冷風を、フェイス開口部方向に通過させる補助冷風バイパス通路を設け、フェイス開口部が開く吹出モード時には補助冷風バイパス通路を開とし、フェイス開口部を閉じる吹出モード時には補助冷風バイパス通路を閉とすることで、乗員の足元から吹き出す空気の温度を高く設定しても、乗員の頭胸部には、比較的涼しい冷風を送ることができる技術が開示されている。

特開２００７－１２５９４１号公報

　特許文献１をはじめとする車両用空調装置では、蒸発器と加熱器との間にミックスドアを配置している。ミックスドアの配置の別形態として、ミックスドアを、蒸発器と加熱器との間ではなく、加熱器の下流に配置する構成が考えられる。しかし、この構成では、蒸発器を通過した空気が加熱器に接するため、最大冷房時、すなわち加熱器へ、全く配風しないというモードにすることができず、冷風が加熱器の熱を吸収して、冷房能力が阻害されるおそれがある。よって、従来の車両用空調装置では、この別形態を採用せず、ミックスドアは、加熱器の前面を塞ぐことができるように、蒸発器と加熱器との間に配置する必要があった。さらに、温風と冷風とを十分に混合し、温度調整を精度よく行うためには、加熱器の下流に設けるミックス空間をできるだけ大容量とすることが必要であった。これらのことは、車両用空調装置の小型化及び軽量化を困難にしていた。

　さらに、蒸発器と加熱器との間に配置したミックスドアによって温度を調整すること及びバイレベルモードで吹き出すときに上下の温度差を付与することの両立は、ミックスドアによる配風比率の調整及び空調装置のケーシング形状の設定にあたり繊細な調整（チューニング）が必要で、開発工数がかかるという問題があった。そのうえ、所望する上下温度差が付与できないおそれがあった。

　本発明の目的は、小型化及び軽量化ができ、かつ、上下の温度差の調整を容易に行うことができる車両用空調装置を提供することである。

　本発明に係る車両用空調装置は、空気流路を形成し、該空気流路の下流側に、デフロスタ吹出口に接続されるデフロスタ開口部、ベント吹出口に接続されるベント開口部及びフット吹出口に接続されるフット開口部を有するケースと、前記空気流路に空気流れを形成する送風機と、前記空気流路内に配置される蒸発器と、該蒸発器よりも下流側に配置され、前記送風機が作動中には、前記空気流れが常に通過する加熱器と、該加熱器を迂回するバイパス流路と、該バイパス流路を開閉するバイパスドアと、該バイパスドアの開閉を制御するバイパス制御手段と、前記デフロスタ開口部、前記ベント開口部及び前記フット開口部を通過する風量の配分を制御する吹出口制御手段と、を備える。

　本発明に係る車両用空調装置では、前記加熱器と前記バイパス流路との相対的な位置関係が、前記フット開口部に対して、前記加熱器を近く、前記バイパス流路を遠く配置していることが好ましい。車室内の上下の温度差をより確実に付与することができる。

　本発明に係る車両用空調装置では、前記加熱器が作動し、かつ、前記ベント開口部及び前記フット開口部の両方が開口するバイレベルモードのとき、前記バイパス制御手段が、前記バイパス流路を開とする信号を出力することが好ましい。暖房時、バイレベルモードにおいて、車室内の上下の温度差をより確実に付与することができる。

　本発明に係る車両用空調装置では、前記加熱器が作動し、かつ、前記デフロスタ開口部が開口するデフロスタモード、前記ベント開口部が開口するベントモード、前記フット開口部が開口するフットモード又は前記デフロスタ開口部及び前記フット開口部の両方が開口するデフ／フットモードのとき、前記バイパス制御手段が、前記バイパス流路を閉とする信号を出力することが好ましい。暖房時、デフロスタモード、ベントモード、フットモード及びデフ／フットモードにおいて、車室内を効率的に暖めることができる。

　本発明に係る車両用空調装置では、前記加熱器が作動していないとき、前記バイパス制御手段が、前記バイパス流路を開とする信号を出力することが好ましい。冷房時又は送風時、空気抵抗を低減して、送風量の増加を図ることができる。

　本発明に係る車両用空調装置では、前記バイパス制御手段と前記吹出口制御手段とを連動させる一つのリンク機構を更に有することが好ましい。部品の点数を削減することができる。

　本発明に係る車両用空調装置では、前記加熱器が、電気発熱式であることが好ましい。加熱器での発熱量を調整し、所定の温度の空気を作り出すことができる。

　本発明に係る車両用空調装置では、前記加熱器が、ヒートポンプサイクルの放熱器であり、かつ、該放熱器を含むヒートポンプサイクルの圧縮機が、可変容量式又は電動式であることが好ましい。冷媒の循環量を制御することで加熱器での発熱量を調整し、所定の温度の空気を作り出すことができる。

　本発明に係る車両用空調装置では、前記蒸発器を含む冷凍サイクルの圧縮機が、可変容量式又は電動式であることが好ましい。冷媒の循環量を制御することで蒸発器での吸熱量を調整し、所定の温度の空気を作り出すことができる。

　本発明は、小型化及び軽量化ができ、かつ、上下の温度差の調整を容易に行うことができる車両用空調装置を提供することができる。

本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図である。リンク機構の一例を示す概略図である。本実施形態に係る車両用空調装置の変形例を示す概略図である。本実施形態に係る車両用空調装置におけるＤＥＦドア、ＶＥＮＴドア、ＦＯＯＴドア及びバイパスドアの開度のパターンを示す図である。本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、Ｂ／Ｌモードを説明するための図である。本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、ＤＥＦモードを説明するための図である。本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、ＶＥＮＴモードを説明するための図である。本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、ＦＯＯＴモードを説明するための図である。本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、ＤＥＦ／ＦＯＯＴモードを説明するための図である。本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、冷房時又は送風時を説明するための図である。本実施形態に係る車両用空調装置の変形例を示す概略図である。

　以下、図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

　図１は、本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図である。本実施形態に係る車両用空調装置１００は、空気流路１０を形成し、空気流路１０の下流側に、デフロスタ吹出口（不図示）に接続されるデフロスタ開口部１２、ベント吹出口（不図示）に接続されるベント開口部１３及びフット吹出口（不図示）に接続されるフット開口部１４を有するケース４０と、空気流路１０に空気流れ３１を形成する送風機３０と、空気流路１０内に配置される蒸発器５と、蒸発器５よりも下流側に配置され、送風機３０が作動中には、空気流れ３２を常に通過させる加熱器６と、加熱器６を迂回するバイパス流路１１と、バイパス流路１１を開閉するバイパスドア２１と、バイパスドア２１の開閉を制御するバイパス制御手段（不図示）と、デフロスタ開口部１２、ベント開口部１３及びフット開口部１４を通過する風量の配分を制御する吹出口制御手段（不図示）と、を備える。

　ケース４０は、その内部に空気流路１０を有し、空気流路１０に、少なくとも、蒸発器５と、加熱器６とを配置して、車室内に温度調整した送風空気を送るためのＨＶＡＣのケースである。

　空気流路１０の最上流側には、外気取入れ口（不図示）と内気取入れ口（不図示）とが設けられている。外気取入れ口と内気取入れ口とは、インテークドア（不図示）の切り替えによって、選択的に開閉され、空気流路１０に導入する空気を、外気、内気又は内外気混合空気に選択できるようになっている。

　送風機（ブロワ）３０は、駆動用モータとファンとを有し、駆動用モータの駆動によってファンを回転させて、空気を吸入することで、空気流路１０に空気流れ３１を形成する。空気流れ３１は、フィルタ（不図示）を通過した後、蒸発器５を通過する。

　車両用空調装置１００は、冷凍サイクル１を備える。冷凍サイクル１は、少なくとも、圧縮機２と、室外熱交換器３と、冷媒膨張手段４と、蒸発器５とを有する。

　圧縮機（コンプレッサ）２は、エンジンからの駆動力を受けて、又は電力によって駆動するモータの駆動力を受けて、低温低圧の気化状態の冷媒を圧縮して、高温高圧の気化状態の冷媒にするものである。

　本実施形態に係る車両用空調装置１００では、圧縮機２が、可変容量式又は電動式であることが好ましい。可変容量式圧縮機は、吐出する冷媒の容量を変化させる圧縮機である。可変容量式圧縮機の種類は、特に限定されず、例えば、斜板形、ワッブル形、ベーン形、スクロール形である。可変容量式圧縮機を用いることで、蒸発器５の温度を精度よく調整することができる。電動式圧縮機（ＥＤＣ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）は、電気モータの駆動を受けて冷媒の吸入、圧縮及び吐出を行う圧縮機である。よって、その回転数はエンジンの速度に影響を受けないため、蒸発器５の温度をより高い精度で調整することができる。なお、ハイブリッド車（ＨＥＶ，Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、エンジンが運転時に停止することがあるため、電動式圧縮機が搭載されることがある。また、電気自動車（ＥＶ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、そもそもエンジンをもたないため、電動式圧縮機が搭載される。

　室外熱交換器３は、内部を流れる冷媒と、室外熱交換器３の近傍に配置された冷却ファン（不図示）によって取り込まれる外気又は走行風とを熱交換する。

　冷媒膨張手段４は、高温高圧の液化状態の冷媒を、絞り作用によって、低温低圧の気液混合状態の冷媒とするものである。

　蒸発器（エバポレータ）５は、内部を流れる冷媒と、蒸発器５を通過する空気流れ３１とを熱交換する。

　図１に示す冷凍サイクル１は、次のように作用する。圧縮機２から吐出した高温高圧の気化状態の冷媒は、室外熱交換器３に流入する。ここで、冷媒は、室外熱交換器３を通過する外気又は走行風と熱交換して、高温高圧の液化状態の冷媒となる。この冷媒は、冷媒膨張手段４を通過すると、低温低圧の気液混合状態の冷媒となり、蒸発器５に流入する。ここで、冷媒は、蒸発器５を通過する空気流れ３１と熱交換して、低温低圧の気化状態の冷媒となり、圧縮機２に吸入される。この過程で、蒸発器５を通過した空気流れ３２は、冷却除湿された空気となり、車室内の冷房又は除湿に利用される。

　蒸発器５を通過した空気流れ３２は、加熱器６を通過する。加熱器（ヒーターコア）６は、蒸発器５を通過した空気流れ３２の空気を再加熱するものである。加熱器６は、例えば、エンジン排熱によって温められたエンジン冷却水を利用した温水式の加熱器、発熱素子を有する電気発熱式の加熱器、又はヒートポンプサイクルのホットガスを利用した放熱器である。電気発熱式の加熱器は、発熱素子として、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子などの周知の電熱線が用いられる。

　送風機３０が作動中には、加熱器６には、常に空気流れ３２が通過する。すなわち、加熱器６の上流には、ミックスドアが無い。よって、蒸発器５と加熱器６とを接近させることができ、車両用空調装置１００の小型化及び軽量化が可能となる。さらに、段落［００４４］に記載するように、加熱器６の温度を制御する温度制御手段（不図示）を有することで、所定の温度の空気を作り出すことができるので、従来の車両用空調装置のように加熱器を通過して再加熱された温風と加熱器を通過しない冷風とを混合する大容量のミックス空間は不要であり、ケース４０の更なる小型化が可能となる。

　バイパス流路１１は、空気流路１０の一部であり、加熱器６を迂回する流路である。バイパス流路１１は、バイパスドア２１によって開閉される。バイパスドア２１の開度の調整は、バイパス制御手段（不図示）によって行われる。

　バイパス制御手段（不図示）は、バイパスドア２１を駆動する駆動部（不図示）と駆動部を制御する制御部（不図示）とを有する。駆動部は、例えば、サーボモータである。制御部は、例えば、中央演算処理装置としてのＣＰＵを含むＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）である。ＥＣＵは、乗員が行う操作パネル（不図示）からの吹出モード若しくは設定温度の信号又は外気温度センサ、車室内温度センサ若しくは日射量センサなどの各種センサからのセンサ信号が入力され、吹出モードの決定及びバイパスドア２１の目標位置を演算し、出力信号を発信する。そして、サーボモータは、この出力信号に基づいて、所定の角度まで回転変位することによって、バイパスドア２１の開度を調整する。

　空気流路１０の下流側には、デフロスタ（ＤＥＦ）開口部１２、ベント（ＶＥＮＴ）開口部１３及びフット（ＦＯＯＴ）開口部１４が設けられている。ＤＥＦ開口部１２は、ＤＥＦダクト（不図示）を介して、車室内に設けられたＤＥＦ吹出口（不図示）に接続される。ＤＥＦ吹出口は、車両前方の窓ガラスの内面に向けて風を吹き出すための吹出口である。ＶＥＮＴ開口部１３は、ＦＡＣＥ開口部とも呼ばれ、ＶＥＮＴダクト（不図示）を介して、車室内に設けられたＶＥＮＴ吹出口（不図示）に接続される。ＶＥＮＴ吹出口は、乗員の上半身に向けて風を吹き出すための吹出口である。ＶＥＮＴ吹出口は、通常、車幅方向の中央部に設けられたセンターベント吹出口と車幅方向の左右に設けられたサイドベント吹出口とを有する。ＦＯＯＴ開口部１４は、ＦＯＯＴダクト（不図示）を介して、車室内に設けられたＦＯＯＴ吹出口（不図示）に接続されている。ＦＯＯＴ吹出口は、乗員の足元に向けて風を吹き出すための吹出口である。

　ＤＥＦ開口部１２、ＶＥＮＴ開口部１３又はＦＯＯＴ開口部１４は、それぞれ、ＤＥＦドア２２、ＶＥＮＴドア２３又はＦＯＯＴドア２４によって開閉される。ＤＥＦドア２２、ＶＥＮＴドア２３又はＦＯＯＴドア２４の種類は、図１では、板ドアである。本実施形態はドアの種類に限定されない。ドアの種類は、板ドアの他、例えば、フィルムドア、ロータリードア、スライドドア、バタフライドアである。ＤＥＦドア２２、ＶＥＮＴドア２３又はＦＯＯＴドア２４の開度の調整は、吹出口制御手段（不図示）によって行われる。

　吹出口制御手段は、乗員の要求又は車室内の温度分布などに応じて、各開口部を通過する風量の配分を制御する。吹出口制御手段は、基本的な構成を、バイパス制御手段と同じくする。すなわち、ＥＣＵは、乗員が行う操作パネル（不図示）からの吹出モード若しくは設定温度の信号又は各種センサからのセンサ信号が入力され、吹出モードの決定やバイパスドア２１の目標位置を演算し、出力信号を発信する。そして、吹出口制御手段は、この出力信号に基づいて、ＤＥＦドア２２、ＶＥＮＴドア２３又はＦＯＯＴドア２４を駆動するサーボモータ（不図示）を所定の角度まで回転変位することによって、ＤＥＦドア２２、ＶＥＮＴドア２３又はＦＯＯＴドア２４の開度を調整する。ＤＥＦドア２２、ＶＥＮＴドア２３又はＦＯＯＴドア２４の開度は、各ドアにそれぞれ設けたサーボモータによって、別個に制御するか、又は１個のサーボモータによって、同時に制御してもよい。

　図２は、リンク機構の一例を示す概略図である。本実施形態に係る車両用空調装置１０１では、バイパス制御手段と吹出口制御手段とを連動させる一つのリンク機構５０を更に有することが好ましい。バイパス制御手段と吹出口制御手段とを一つのリンク機構５０で制御することで、部品の点数を削減することができる。リンク機構５０の一例としては、伝達手段としてのロッド６５を介して、駆動源としてのサーボモータ６０と連結されたメインリンク５５と、バイパスドア２１の軸部Ｒ１に固定されたバイパスドア開閉レバー５１ａと、ＤＥＦドア２２の軸部Ｒ２に固定されたＤＥＦドア開閉レバー５２ａと、ＶＥＮＴドア２３の軸部Ｒ３に固定されたＶＥＮＴドア開閉レバー５３ａと、ＦＯＯＴドア２４の軸部Ｒ４に固定されたＦＯＯＴドア開閉レバー５４ａと、各ドア開閉レバー５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ及びメインリンク５５を連結するロッド５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂとを有する。そして、メインリンク５５がサーボモータ６０の駆動を受けて回動すると、バイパスドア２１、ＤＥＦドア２２、ＶＥＮＴドア２３及びＦＯＯＴドア２４が、連動して、それぞれ別個の制御手段を設けた形態と同様に、各モードに応じた開閉状態となる。なお、リンク機構５０は、バイパス制御手段と吹出口制御手段とを連動させることができればよく、図２に示す形態に限定されない。

　風量の配分例としては、次に示す吹出モードがある。吹出モードは、例えば、ＤＥＦ開口部１２が主に開口するＤＥＦモード、ＶＥＮＴ開口部１３が主に開口するＶＥＮＴモード、ＦＯＯＴ開口部１４が主に開口するＦＯＯＴモード、ＶＥＮＴ開口部１３及びＦＯＯＴ開口部１４の両方が開口するバイレベルモード（Ｂ／Ｌモード）又はＤＥＦ開口部１２及びＦＯＯＴ開口部１４の両方が開口するデフ／フットモード（Ｄ／Ｆモード）である。

　次に、図１を用いて、車両用空調装置１００の動作の概要を説明する。

　送風機３０が作動すると、空気流れ３１は、蒸発器５を通過して、冷却除湿された空気流れ３２となる。空気流れ３２は、バイパス流路１１が閉のときには、加熱器６を通過した空気流れ３３だけとなり、バイパス流路１１が開のときには、加熱器６を通過した空気流れ３３とバイパス流路１１を通過した空気流れ３４とに分けられる。空気流れ３３及び空気流れ３４は、吹出モードに応じて、ＤＥＦ開口部１２、ＶＥＮＴ開口部１３又はＦＯＯＴ開口部１４に送られ、車室内に送風される。

　本実施形態に係る車両用空調装置１００では、蒸発器５の温度を制御する温度制御手段（不図示）若しくは加熱器６の温度を制御する温度制御手段（不図示）のいずれか一方又は両方を有することが好ましい。蒸発器５の温度制御手段又は加熱器６の温度制御手段の少なくともいずれかを有することで、車室内に送風される空気の温度調整は、エアミックスドアが無くても、蒸発器５及び加熱器６の各温度調整によって行うことができる。蒸発器５の温度制御手段は、例えば、圧縮機２の制御装置であることが好ましい。圧縮機２として、可変容量式又は電動式の圧縮機を用いることで、複雑な制御手段を用いることなく、蒸発器５に流入する冷媒の容量の調整し、吸熱量を制御することができる。加熱器６の温度制御手段は、加熱器６が温水式である場合には、例えば、エンジン冷却水の流路において、加熱器６の上流に設けた流量制御弁（不図示）であることが好ましい。流量制御弁は、加熱器６の内部を流れる温水の流量を制御して、加熱器６の温度を制御することができる。また、加熱器６が電気発熱式である場合、加熱器６の温度制御手段は、例えば、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）制御装置であることが好ましい。ＰＷＭ制御装置は、発熱素子の発熱量を制御して、加熱器６の温度を制御することができる。さらに、加熱器６がヒートポンプサイクルの放熱器である場合、加熱器６の温度制御手段は、例えば、圧縮機２の制御装置であることが好ましい。圧縮機２として、可変容量式又は電動式の圧縮機を用いることで、放熱器７に流入する冷媒の容量を調整し、放熱器７の温度を制御することができる。このように、可変容量式若しくは電動式の圧縮機又は電気発熱式の加熱器を用いることで、複雑な制御を不要とし、より簡単に、かつ、正確に、車室内に送風される空気の温度調整を行うことができる。

　図３は、本実施形態に係る車両用空調装置の変形例を示す概略図である。図３に示す車両用空調装置１００ａは、加熱器としてヒートポンプサイクルの放熱器７を用いた形態である。本実施形態に係る車両用空調装置１００ａでは、加熱器が、ヒートポンプサイクルの放熱器７であり、かつ、放熱器７を含むヒートポンプサイクルの圧縮機２が、可変容量式又は電動式であることが好ましい。図３に示すように、ヒートポンプサイクルの放熱器に加えて、必要に応じて、補助ヒータとして電気発熱式の加熱器６を併用してもよい。なお、図３では、加熱器６が、電気発熱式である形態を示したが、温水式に変更することができる。

　図３に示す冷凍サイクル１ａは、少なくとも、圧縮機２と、室外熱交換器３と、冷媒膨張手段４と、蒸発器５と、放熱器７と、第一切替弁９ａと、第二切替弁９ｂと、四方弁８とを備える。圧縮機２は、可変容量式又は電動式の圧縮機である。室外熱交換器３、冷媒膨張手段４及び蒸発器５は、図１に示す冷凍サイクル１の構成要素として説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。第一切替弁９ａは、冷媒膨張手段４と蒸発器５及び放熱器７との間に配置され、冷房時又は暖房時に応じて、冷媒流路の切り替えを行う。第二切替弁９ｂは、蒸発器５及び放熱器７と圧縮機２との間に配置され、冷房時又は暖房時に応じて、冷媒流路の切り替えを行う。四方弁８は、圧縮機２の吐出した冷媒の供給方向及び圧縮機２に吸入される冷媒の吸入方向の切り替えを行う。

　図３に示す車両用空調装置１００ａでは、車室内に送風される空気の温度調整は次のように行う。

　冷房の場合、四方弁８を、図３の実線のように設定する。さらに、第一切替弁９ａによって、冷媒流路を冷媒膨張手段４と蒸発器５との間を流通する流路に切り替え、第二切替弁９ｂによって、冷媒流路を蒸発器５と圧縮機２との間を流通する流路に切り替える。すると、圧縮機２から吐出した高温高圧の気化状態の冷媒は、矢印Ｆの方向に流れて、室外熱交換器３に流入する。ここで、冷媒は、室外熱交換器３を通過する外気又は走行風と熱交換して、高温高圧の液化状態の冷媒となる。この冷媒は、冷媒膨張手段４を通過すると、低温低圧の気液混合状態の冷媒となり、蒸発器５に流入する。そして、冷媒は、蒸発器５を通過する空気流れ３１と熱交換して、低温低圧の気化状態の冷媒となり、圧縮機２に吸入される。この過程で、蒸発器５に流入する冷媒の流量は、可変容量式又は電動式の圧縮機２によって調整される。すると、蒸発器５を通過した空気流れ３２は、温度調整された冷風となり、車室内の冷房に利用される。

　暖房の場合、四方弁８を、図３の点線のように設定する。さらに、第二切替弁９ｂによって、冷媒流路を圧縮機２と放熱器７との間を流通する流路に切り替え、第一切替弁９ａによって、冷媒流路を放熱器７と冷媒膨張手段４との間を流通する流路に切り替える。すると、圧縮機２から吐出した高温高圧の液化状態の冷媒は、矢印Ｆの方向に流れて、放熱器７に供給される。ここで、冷媒は、放熱器７を通過する空気流れ３２と熱交換して、高温高圧の液化状態の冷媒となる。この冷媒は、冷媒膨張手段４を通過すると、低温低圧の気液混合状態の冷媒となり、室外熱交換器３に流入する。そして、冷媒は、室外熱交換器３を通過する外気又は走行風と熱交換して、低温低圧の気化状態の冷媒となり、圧縮機２に吸入される。この過程で、放熱器７に流入する冷媒の流量は、可変容量式又は電動式の圧縮機２によって調整される。すると、放熱器７を通過した空気流れ３３は、温度調整された温風となり、必要に応じて加熱器６で更に暖められて、車室内の暖房に利用される。このように、可変容量式又は電動式の圧縮機を用いることで、複雑な制御を不要とし、より簡単に、かつ、正確に、車室内に送風される空気の温度調整を行うことができる。

　次に、各吹出モードにおける動作について、図４及び図５、図６、図７、図８、図９又は図１０を用いて、説明する。図４は、本実施形態に係る車両用空調装置におけるＤＥＦドア、ＶＥＮＴドア、ＦＯＯＴドア及びバイパスドアの開度のパターンを示す図である。図４中、符号Ｄ２１はバイパスドア２１の開度、符号Ｄ２２はＤＥＦドア２２の開度、符号Ｄ２３はＶＥＮＴドア２３の開度及び符号Ｄ２４はＦＯＯＴドア２４の開度のパターンを示す。

（Ｂ／Ｌモード）
　図５は、本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、Ｂ／Ｌモードを説明するための図である。Ｂ／Ｌモードのときは、例えば、乗員が頭寒足熱を要求しているときである。Ｂ／Ｌモードでは、吹出口制御手段が、ＤＥＦ開口部１２を閉、ＶＥＮＴ開口部１３及びＦＯＯＴ開口部１４を開とする信号を出力する。図４に示すように、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２は、０％（全閉）である。また、ＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３は、０％を超え１００％以下とすることが好ましく、４０～６０％とすることがより好ましい。ＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４は、０％を超え１００％以下とすることが好ましく、４０～６０％とすることがより好ましい。加熱器６が作動する場合、バイパス制御手段（不図示）が、バイパス流路１１を開とする信号を出力することが好ましい。図４に示すように、バイパスドアの開度Ｄ２１は、０％を超え１００％以下とすることが好ましく、５０～１００％とすることがより好ましい。バイパス流路１１を開とすることで、図５に示すように、冷風であるバイパス流路１１を通過した空気流れ３４がＶＥＮＴ開口部１３へ、温風である加熱器６を通過した空気流れ３３がＦＯＯＴ開口部１４へ、それぞれ送風される。そして、ＶＥＮＴ吹出口から吹き出される風の温度を、ＦＯＯＴ吹出口から吹き出される風の温度よりも相対的に低くすることができる。

　Ｂ／Ｌモードは、図４に示すように、Ｂ／Ｌ１モード、Ｂ／Ｌ２モード又はＢ／Ｌ３モードなどのパイパスドアの開度Ｄ２１を変えたモードを有することが好ましい。Ｂ／Ｌ１モードでは、パイパスドアの開度Ｄ２１をほぼ全開とする。これによって、ＶＥＮＴ吹出口から冷風を吹き出し、ＦＯＯＴ吹出口から温風を吹き出して、車室内の上下の温度差をより大きくすることができる。このＢ／Ｌ１モードは、例えば、冬場で、日差しが強いときに選択されるモードである。Ｂ／Ｌ２モードでは、パイパスドアの開度Ｄ２１をＢ／Ｌ１モードよりも小さくする。Ｂ／Ｌ２モードは、車室内の上下の温度差が、Ｂ／Ｌ１モードよりも小さくてよいときに選択されるモードである。Ｂ／Ｌ３モードでは、パイパスドアの開度Ｄ２１をＢ／Ｌ２モードよりも更に小さくする。Ｂ／Ｌ３モードは、車室内の上下の温度差が、あまり必要ないときに選択されるモードである。このように、乗員の要求又は車室内の温度に応じて、ＶＥＮＴ吹出口から吹き出される風とＦＯＯＴ吹出口から吹き出される風との温度差の程度を調整することができる。各モードにおけるバイパスドアの開度Ｄ２１は、特に限定されないが、例えば、Ｂ／Ｌ１モードでは、バイパスドアの開度Ｄ２１を、例えば、７０％を超え１００％以下とし、Ｂ／Ｌ２モードでは、バイパスドアの開度Ｄ２１を、例えば、３０％を超え７０％以下とし、Ｂ／Ｌ３モードでは、バイパスドアの開度Ｄ２１を、例えば、０％を超え３０％以下とする。

　本実施形態に係る車両用空調装置１００では、図５に示すように、加熱器６とバイパス流路１１との相対的な位置関係が、フット開口部１４に対して、加熱器６を近く、バイパス流路１１を遠く配置していることが好ましい。このように配置することで、Ｂ／Ｌモードにおいて、バイパス流路１１を通過した空気流れ３４をＶＥＮＴ開口部１３へ、加熱器６を通過した空気流れ３３をＦＯＯＴ開口部１４へ、より確実に送風することができる。そして、ＶＥＮＴ吹出口から吹き出される風とＦＯＯＴ吹出口から吹き出される風との温度差を、小さくしてしまうおそれがない。

（ＤＥＦモード）
　図６は、本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、ＤＥＦモードを説明するための図である。ＤＥＦモードのときは、例えば、フロントガラスの曇り止めを必要としているときである。ＤＥＦモードでは、吹出口制御手段が、ＤＥＦ開口部１２を開、ＶＥＮＴ開口部１３及びＦＯＯＴ開口部１４を閉とする信号を出力する。図４に示すように、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２は、１００％（全開）である。また、ＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３及びＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４は、０％（全閉）である。さらに、加熱器６が作動する場合、バイパス制御手段（不図示）が、バイパス流路１１を閉とする信号を出力する。図４に示すように、バイパスドアの開度Ｄ２１は、０％（全閉）である。バイパスドアの開度Ｄ２１、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２、ＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３及びＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４を、図４のようにすることで、図６に示すように、温風である加熱器６を通過した空気流れ３３がＤＥＦ開口部１２へ送風される。そして、ＤＥＦ吹出口から温風を吹き出して、フロントガラスの曇り止めを行うことができる。

（ＶＥＮＴモード）
　図７は、本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、ＶＥＮＴモードを説明するための図である。ＶＥＮＴモードのときは、例えば、乗員が上半身に向けて風を要求しているときである。ＶＥＮＴモードでは、吹出口制御手段が、ＤＥＦ開口部１２及びＦＯＯＴ開口部１４を閉、ＶＥＮＴ開口部１３を開とする信号を出力する。図４に示すように、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２及びＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４は、０％（全閉）である。また、ＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３は、１００％（全開）である。さらに、加熱器６が作動する場合、バイパス制御手段（不図示）が、バイパス流路１１を閉とする信号を出力する。図４のＶ１モードに示すように、バイパスドアの開度Ｄ２１は、０％（全閉）である。バイパスドアの開度Ｄ２１、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２、ＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３及びＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４を、図４のようにすることで、図７に示すように、温風である加熱器６を通過した空気流れ３３がＶＥＮＴ開口部１３へ送風される。そして、ＶＥＮＴ吹出口から乗員の上半身に向けて温風を吹き出すことができる。

（ＦＯＯＴモード）
　図８は、本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、ＦＯＯＴモードを説明するための図である。ＦＯＯＴモードのときは、例えば、乗員が足元に向けて風を要求しているときである。ＦＯＯＴモードでは、吹出口制御手段が、ＤＥＦ開口部１２及びＶＥＮＴ開口部１３を閉、ＦＯＯＴ開口部１４を開とする信号を出力する。図４に示すように、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２及びＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３は、０％（全閉）である。また、ＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４は、１００％（全開）である。さらに、加熱器６が作動する場合、バイパス制御手段（不図示）が、バイパス流路１１を閉とする信号を出力する。図４に示すように、バイパスドアの開度Ｄ２１は、０％（全閉）である。バイパスドアの開度Ｄ２１、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２、ＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３及びＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４を、図４のようにすることで、図８に示すように、温風である加熱器６を通過した空気流れ３３がＦＯＯＴ開口部１４へ送風される。そして、ＦＯＯＴ吹出口から温風を吹き出して、乗員の足元を暖めることができる。

（ＤＥＦ／ＦＯＯＴモード）
　図９は、本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、ＤＥＦ／ＦＯＯＴモードを説明するための図である。ＤＥＦ／ＦＯＯＴ（Ｄ／Ｆ）モードのときは、例えば、フロントガラスの曇り止めを必要とし、かつ、乗員が足元に向けて風を要求しているときである。Ｄ／Ｆモードでは、吹出口制御手段が、ＤＥＦ開口部１２及びＦＯＯＴ開口部１４を開、ＶＥＮＴ開口部１３を閉とする信号を出力する。図４に示すように、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２は、０％を超え１００％以下とすることが好ましく、４０～６０％とすることがより好ましい。ＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３は、０％（全閉）である。また、ＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４は、０％を超え１００％以下とすることが好ましく、４０～６０％とすることがより好ましい。さらに、加熱器６が作動する場合、バイパス制御手段（不図示）が、バイパス流路１１を閉とする信号を出力する。図４に示すように、バイパスドアの開度Ｄ２１は、０％（全閉）である。バイパスドアの開度Ｄ２１、ＤＥＦドアの開度Ｄ２２、ＶＥＮＴドアの開度Ｄ２３及びＦＯＯＴドアの開度Ｄ２４を、図４のようにすることで、図９に示すように、温風である加熱器６を通過した空気流れ３３が、ＤＥＦ開口部１２及びＦＯＯＴ開口部１４に送風される。そして、ＤＥＦ吹出口から温風を吹き出して、フロントガラスの曇り止めを行い、かつ、ＦＯＯＴ吹出口から温風を吹き出して、乗員の足元を暖めることができる。

（冷房時又は送風時）
　図１０は、本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す概略図であり、冷房時又は送風時を説明するための図である。図１０では、吹出モードがＶＥＮＴモードである場合を示した。加熱器６が作動していないときは、例えば、乗員が冷房を要求しているとき、又は送風だけを要求しているときである。加熱器６が作動していないとき、バイパス制御手段が、バイパス流路１１を開とする信号を出力することが好ましい。図４のＶ２モードに示すように、バイパスドアの開度Ｄ２１は、０％を超え１００％以下であることが好ましい。より好ましくは、１００％とする。これによって、冷房時又は送風時、空気抵抗を低減して、送風量の増加を図ることができる。他の吹出モード（ＤＥＦモード、Ｂ／Ｌモード、ＦＯＯＴモード又はＤ／Ｆモード）についても、Ｖ２モードと同様に、加熱器６が作動していないときは、バイパスドアの開度Ｄ２１は、０％を超え１００％以下であることが好ましい。より好ましくは、１００％である。

　図１１は、実施形態に係る車両用空調装置の変形例を示す概略図である。図１～３及び図５～１０では、蒸発器５と加熱器６とが並列した形態を示したが、本実施形態では、図１１に示すように、加熱器６を傾斜させて配置してもよい。このように配置することで、ケース４０をより小型化することができる。

　図１～３及び図５～１０では、加熱器６又は放熱器７の上方にバイパスドア２１を設ける形態としたが、バイパスドア２１は、加熱器６又は放熱器７を迂回するバイパス流路１１を開閉し、流路を開いたときに所望する上下温度差を付与できればよく、例えば、加熱器６若しくは放熱器７の下方又は側方に配置しても構わない。

１，１ａ　冷凍サイクル
２　圧縮機
３　室外熱交換器
４　冷媒膨張手段
５　蒸発器
６　加熱器
７　放熱器
８　四方弁
９ａ　第一切替弁
９ｂ　第二切替弁
１０　空気流路
１１　バイパス流路
１２　デフロスタ開口部
１３　ベント開口部
１４　フット開口部
２１　バイパスドア
２２　ＤＥＦドア
２３　ＶＥＮＴドア
２４　ＦＯＯＴドア
３０　送風機
３１，３２，３３，３４　空気流れ
４０　ケース
５０　リンク機構
５１ａ　バイパスドア開閉レバー
５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，６５ロッド
５２ａ　ＤＥＦドア開閉レバー
５３ａ　ＶＥＮＴドア開閉レバー
５４ａ　ＦＯＯＴドア開閉レバー
５５　メインリンク
６０　サーボモータ
１００，１００，１０１，１０２　車両用空調装置
Ｄ２１　バイパスドアの開度のパターン
Ｄ２２　ＤＥＦドアの開度のパターン
Ｄ２３　ＶＥＮＴドアの開度のパターン
Ｄ２４　ＦＯＯＴドアの開度のパターン
Ｒ１　バイパスドアの軸部
Ｒ２　ＤＥＦドアの軸部
Ｒ３　ＶＥＮＴドアの軸部
Ｒ４　ＦＯＯＴドアの軸部

Claims

　空気流路を形成し、該空気流路の下流側に、デフロスタ吹出口に接続されるデフロスタ開口部、ベント吹出口に接続されるベント開口部及びフット吹出口に接続されるフット開口部を有するケースと、
　前記空気流路に空気流れを形成する送風機と、
　前記空気流路内に配置される蒸発器と、
　該蒸発器よりも下流側に配置され、前記送風機が作動中には、前記空気流れが常に通過する加熱器と、
　該加熱器を迂回するバイパス流路と、
　該バイパス流路を開閉するバイパスドアと、
　該バイパスドアの開閉を制御するバイパス制御手段と、
　前記デフロスタ開口部、前記ベント開口部及び前記フット開口部を通過する風量の配分を制御する吹出口制御手段と、を備える車両用空調装置。
　前記加熱器と前記バイパス流路との相対的な位置関係が、前記フット開口部に対して、前記加熱器を近く、前記バイパス流路を遠く配置していることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
　前記加熱器が作動し、かつ、前記ベント開口部及び前記フット開口部の両方が開口するバイレベルモードのとき、前記バイパス制御手段が、前記バイパス流路を開とする信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
　前記加熱器が作動し、かつ、前記デフロスタ開口部が開口するデフロスタモード、前記ベント開口部が開口するベントモード、前記フット開口部が開口するフットモード又は前記デフロスタ開口部及び前記フット開口部の両方が開口するデフ／フットモードのとき、前記バイパス制御手段が、前記バイパス流路を閉とする信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
　前記加熱器が作動していないとき、前記バイパス制御手段が、前記バイパス流路を開とする信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
　前記バイパス制御手段と前記吹出口制御手段とを連動させる一つのリンク機構を更に有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の車両用空調装置。
　前記加熱器が、電気発熱式であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の車両用空調装置。
　前記加熱器が、ヒートポンプサイクルの放熱器であり、かつ、該放熱器を含むヒートポンプサイクルの圧縮機が、可変容量式又は電動式であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の車両用空調装置。
　前記蒸発器を含む冷凍サイクルの圧縮機が、可変容量式又は電動式であることを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の車両用空調装置。