(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内へ向かって空気が送風される空気通路（１０ａ）を形成する空調ダクト（１０）と、
前記空気通路（１０ａ）に配置されて前記空気を冷却する蒸発器（４５）と、
前記蒸発器（４５）を通過した冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（４１）と、
前記空気通路（１０ａ）に内気を取り入れる内気吸込口（１１）と、
前記空気通路（１０ａ）に外気を取り入れる外気吸込口（１２）と、
前記内気吸込口（１１）および前記外気吸込口（１２）を開閉する内外気切替ダンパ（１３）とを備え、
前記空気通路（１０ａ）に前記内気吸込口（１１）から内気を導入する内気モードと、前記空気通路（１０ａ）に前記外気吸込口（１２）から外気を導入する外気モードとの吸込口モードの切り替えを前記内外気切替ダンパ（１３）により自動制御可能な車両用空調装置において、
内気温度（ＴＲ）を検出する内気温度センサ（７１）と、
外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度センサ（７２）と、
前記空気通路（１０ａ）のうち前記内外気切替ダンパ（１３）の下流側部位に設けられた１個の湿度センサ（７７）とを備え、
前記吸込口モードが前記内気モードおよび前記外気モードのうち一方のモードに切り替えられている場合に、他方のモードに周期的に切り替えることにより、前記１個の湿度センサ（７７）が、前記吸込口モードの切り替え前後で内気湿度（ＲＨｒ）と外気湿度（ＲＨｏ）とを検出するようにし、
前記圧縮機（４１）を駆動させて前記蒸発器（４５）により前記空気を冷却する冷房運転時には、前記１個の湿度センサ（７７）により検出される前記内気湿度（ＲＨｒ）と前記内気温度センサ（７１）により検出される前記内気温度（ＴＲ）とに基づいて内気のエンタルピー（ｉｒ）を演算するとともに、前記１個の湿度センサ（７７）により検出される前記外気湿度（ＲＨｏ）と前記外気温度センサ（７２）により検出される前記外気温度（ＴＡＭ）とに基づいて外気のエンタルピー（ｉｏ）を演算し、
前記内気のエンタルピー（ｉｒ）と前記外気のエンタルピー（ｉｏ）とを周期的に大小比較し、前記吸込口モードの切り替えを、内気および外気のうちエンタルピーの小さい方の空気を導入するように自動制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
車室内に吹き出される空気の目標吹出温度（ＴＡＯ）の変化に対応する、前記空気の吹出風量の変化を示す特性マップを備え、
前記特性マップに基づいて前記吹出風量を自動制御可能になっており、
前記内気モード時における前記特性マップは、前記外気モード時における前記特性マップに比べて、前記吹出風量が小さくなる向きにオフセットされ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。
【請求項３】
乗員により設定される設定温度（Ｔｓｅｔ）と内気温度（ＴＲ）との偏差が所定の値より大きい場合には、前記両エンタルピー（ｉｒ、ｉｏ）の大小に関わらず前記内気モードに切り替え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】
車両の窓ガラス（３）が曇りやすい状態であるか否かを推定し、
曇りやすい状態であると推定された場合には、前記両エンタルピー（ｉｒ、ｉｏ）の大小に関わらず前記外気モードに切り替え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】
車両の窓ガラス（３）の温度を検出する赤外線センサ（７８）を備え、
前記赤外線センサ（７８）により検出される窓ガラス温度と前記内気湿度（ＲＨｒ）とに基づいて、前記窓ガラス（３）が曇りやすい状態であるか否かを推定し、
曇りやすい状態であると推定された場合には、前記両エンタルピー（ｉｒ、ｉｏ）の大小に関わらず前記外気モードに切り替え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６】
内気中の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ2濃度検出手段を備え、
前記ＣＯ2濃度検出手段により検出された二酸化炭素濃度が所定の値より大きい場合には、前記両エンタルピー（ｉｒ、ｉｏ）の大小に関わらず前記外気モードに切り替え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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内気モードと外気モードとの吸込口モードの切り替えを自動制御可能な車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機により循環する冷媒を蒸発させて空気を冷却する蒸発器を備え、内気モードと外気モードとの吸込口モードの切り替えを自動制御可能な車両用空調装置において、従来では、目標吹出温度ＴＡＯが第１所定温度（例えば４０ｋｍ／ｈ走行時は−１２℃）以下であるクールダウン時には、内気モードに切り替えてクールダウン性能の即効性を図っている。一方、目標吹出温度ＴＡＯが第２所定温度（例えば４０ｋｍ／ｈ走行時は−５．５℃）以上である通常冷房運転時には、外気モードに切り替えてフレッシュ感を得るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、通常冷房運転時において一律に外気モードにすると、圧縮機駆動源の省動力化を損なう場合がある。例えば、目標吹出温度ＴＡＯが通常冷房温度域（ＴＡＯ≧−５．５℃（４０ｋｍ／ｈ走行時））の場合であっても、内気のエンタルピーｉｒが外気のエンタルピーｉｏより小さい場合には、内気モードにした方が圧縮機駆動源の省動力化となる。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、車両用空調装置の圧縮機駆動源の省動力化を確実に図ることを目的とする。
【０００５】
【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に記載の発明では、車室内へ向かって空気が送風される空気通路（１０ａ）を形成する空調ダクト（１０）と、空気通路（１０ａ）に配置されて空気を冷却する蒸発器（４５）と、蒸発器（４５）を通過した冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（４１）と、空気通路（１０ａ）に内気を取り入れる内気吸込口（１１）と、空気通路（１０ａ）に外気を取り入れる外気吸込口（１２）と、内気吸込口（１１）および外気吸込口（１２）を開閉する内外気切替ダンパ（１３）とを備え、
空気通路（１０ａ）に内気吸込口（１１）から内気を導入する内気モードと、空気通路（１０ａ）に外気吸込口（１２）から外気を導入する外気モードとの吸込口モードの切り替えを内外気切替ダンパ（１３）により自動制御可能な車両用空調装置において、
内気温度（ＴＲ）を検出する内気温度センサ（７１）と、外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度センサ（７２）と、空気通路（１０ａ）のうち内外気切替ダンパ（１３）の下流側部位に設けられた１個の湿度センサ（７７）とを備え、
吸込口モードが内気モードおよび外気モードのうち一方のモードに切り替えられている場合に、他方のモードに周期的に切り替えることにより、１個の湿度センサ（７７）が、吸込口モードの切り替え前後で内気湿度（ＲＨｒ）と外気湿度（ＲＨｏ）とを検出するようにし、
圧縮機（４１）を駆動させて蒸発器（４５）により空気を冷却する冷房運転時には、１個の湿度センサ（７７）により検出される内気湿度（ＲＨｒ）と内気温度センサ（７１）により検出される内気温度（ＴＲ）とに基づいて内気のエンタルピー（ｉｒ）を演算するとともに、１個の湿度センサ（７７）により検出される外気湿度（ＲＨｏ）と外気温度センサ（７２）により検出される外気温度（ＴＡＭ）とに基づいて外気のエンタルピー（ｉｏ）を演算し、
内気のエンタルピー（ｉｒ）と外気のエンタルピー（ｉｏ）とを周期的に大小比較し、吸込口モードの切り替えを、内気および外気のうちエンタルピーの小さい方の空気を導入するように自動制御することを特徴とする。
【０００６】
これにより、内気および外気のうちエンタルピーの小さい方の空気が導入されるので、圧縮機（４１）の駆動源の省動力化を確実に図ることができる。
【０００９】
さらに、請求項１に記載の発明では、吸込口モードが内気モードおよび外気モードのうち一方のモードに切り替えられている場合に、他方のモードに周期的に切り替えることにより、１個の湿度センサ（７７）が、吸込口モードの切り替え前後で内気湿度（ＲＨｒ）と外気湿度（ＲＨｏ）を検出するようになっているから、１個の湿度センサ（７７）で内気湿度（ＲＨｒ）および外気湿度（ＲＨｏ）の両方を検出して、内気のエンタルピー（ｉｒ）と外気のエンタルピー（ｉｏ）を演算するすることができる。したがって、内気湿度センサと外気湿度センサとを１個ずつ備える空調装置に比べて部品点数を低減でき、コストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、車室内に吹き出される空気の目標吹出温度（ＴＡＯ）の変化に対応する、空気の吹出風量の変化を示す特性マップを備え、特性マップに基づいて前記吹出風量を自動制御可能になっており、内気モード時における特性マップは、外気モード時における特性マップに比べて、吹出風量が小さくなる向きにオフセットされていることを特徴としている。
【００１１】
ここで、空気通路（１０ａ）を空気が流れる際に発生する騒音に関し、一般に、内気モード時における騒音レベルは外気モード時に比べて大きい。これに対し、上記請求項２に記載の発明によれば、内気モード時には外気モード時に比べて吹出風量が小さくなるので、内気モード時における騒音レベルを低減でき好適である。
【００１２】
ところで、クールダウン時（例えば目標吹出温度が４０ｋｍ／ｈ走行時で−１２℃以下である時）には、圧縮機（４１）の駆動源の省動力化を図ることよりも、短時間で車室内温度を低下させることを優先させたい場合がある。このような場合に、請求項３に記載の発明を適用させれば、乗員により設定される設定温度（Ｔｓｅｔ）と内気温度（ＴＲ）との偏差が所定の値より大きい場合には、両エンタルピー（ｉｒ、ｉｏ）の大小に関わらず内気モードに切り替えることにより、短時間で車室内温度を低下させることができ、好適である。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、車両の窓ガラス（３）が曇りやすい状態であるか否かを推定し、曇りやすい状態であると推定された場合には、両エンタルピー（ｉｒ、ｉｏ）の大小に関わらず外気モードに切り替えることを特徴としている。
【００１４】
ところで、従来では、通常冷房運転時において一律に外気モードにしていたため、窓ガラスの曇りが問題とならなかったが、請求項１に記載の発明により、内気および外気のうちエンタルピーの小さい方の空気を導入させると、通常冷房運転時にはほとんどの場合がｉｒ≦ｉｏとなり、長時間内気モードで冷房運転することとなるため、窓ガラスの曇りが問題となる場合が生じる。このような場合に、上記請求項４に記載の発明を適用させれば、窓ガラスの曇りを防止しつつ、圧縮機（４１）の駆動源の省動力化を図ることができる。
【００１５】
なお、曇りやすい状態であるか否かの推定の一例として、圧縮機（４１）が運転している場合には、蒸発器（４５）を通過した空気の絶対湿度が低く、窓ガラスが曇りやすい状態でないと推定し、圧縮機（４１）が運転停止している場合には、蒸発器（４５）を通過した空気の絶対湿度が高く、窓ガラスが曇りやすい状態であると推定することが挙げられる。
【００１６】
因みに、特開平５−３４５５１５号公報にて、外気温度と内気温度とから推定された窓ガラス温度に基づいて要求吹出温度を求め、この要求吹出温度と目標吹出温度と比較し、低い方の温度となるように圧縮機の運転を制御することで、防曇性、快適性を確保する空調装置が提案されている。しかしながら、この公報に記載の空調装置は、本発明のように内気および外気のうちエンタルピーの小さい方の空気を導入するものではないため、圧縮機駆動源の省動力化を図ることができない。
【００１７】
また、車両の窓ガラス（３）が曇りやすい状態であるか否かを推定するにあたり、請求項５に記載の発明では、車両の窓ガラス（３）の温度を検出する赤外線センサを備え、赤外線センサ（７８）により検出される窓ガラス温度と１個の湿度センサ（７７）により検出される内気湿度（ＲＨｒ）とに基づいて、窓ガラス（３）が曇りやすい状態であるか否かを推定し、曇りやすい状態であると推定された場合には、両エンタルピー（ｉｒ、ｉｏ）の大小に関わらず外気モードに切り替えることを特徴としている。
【００１８】
これにより、１個の湿度センサ（７７）に検出された内気湿度（ＲＨｒ）を利用して、窓ガラス（３）が曇りやすい状態であるか否かを推定することができるので、新たなセンサを必要とすることなく、部品点数の低減によるコストダウンを図ることができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明では、内気中の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ2濃度検出手段を備え、ＣＯ2濃度検出手段により検出された二酸化炭素濃度が所定の値より大きい場合には、両エンタルピー（ｉｒ、ｉｏ）の大小に関わらず外気モードに切り替えることを特徴としている。
【００２０】
ところで、従来では、通常冷房運転時において一律に外気モードにしていたため、車室内の二酸化炭素濃度の上昇が問題とならなかったが、請求項１に記載の発明により、内気および外気のうちエンタルピーの小さい方の空気を導入させると、通常冷房運転時にはほとんどの場合がｉｒ≦ｉｏとなり、長時間内気モードで冷房運転することとなるため、二酸化炭素濃度の上昇が問題となる場合が生じる。このような場合に、上記請求項６に記載の発明を適用させれば、二酸化炭素濃度の上昇を防止しつつ、圧縮機（４１）の駆動源の省動力化を図ることができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は本発明の一実施形態を示すもので、図１は車両用空調装置の全体構成を示した模式図であり、図２は車両用空調装置の制御系を示したブロック図である。
【００２３】
本実施形態の空調装置は、車室内を空調するエアコンユニット１の各空調手段（アクチュエータ）を、図２に示す空調制御装置（以下エアコンＥＣＵという）２によって制御することにより、車室内の温度を常に設定温度に自動制御するように構成されたオートエアコンである。
【００２４】
図１に示すように、エアコンユニット１は、車室内へ向かって空気が送風される空気通路１０ａを形成する空調ダクト１０、この空調ダクト１０内において空気流を発生させる遠心式送風機３０、空調ダクト１０内を流れる空気を冷却して車室内を冷房するための冷凍サイクル４０、および空調ダクト１０内を流れる空気を加熱して車室内を暖房するための冷却水回路５０等から構成されている。
【００２５】
空調ダクト１０は、車室内の前方側に配設されている。その空調ダクト１０の最も上流側（風上側）は、吸込口切替箱（内外気切替箱）１０ｂを構成する部分で、車室内空気（以下内気という）を取り入れる内気吸込口１１、および車室外空気（以下外気という）を取り入れる外気吸込口１２を有している。さらに、内気吸込口１１および外気吸込口１２の内側には、内外気（吸込口）切替ダンパ１３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１３は、サーボモータ等のアクチュエータ１４（図２参照）により駆動されて、吸込ロモードを内気モード、外気モードに切り替える。なお、内外気切替ダンパ１３は、吸込口切替箱１０ｂと共に内外気切替手段を構成する。
【００２６】
また、空調ダクト１０の最も下流側（風下側）は、吹出口切替箱を構成する部分で、デフロスタ開口部、フェイス開口部およびフット開口部が形成されている。そして、デフロスタ開口部にはデフロスタダクト１５が接続されて、このデフロスタダクト１５の最下流端には、車両のフロント窓ガラス３の内面に向かって主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口１８が開口している。
【００２７】
また、フェイス開口部にはフェイスダクト１６が接続されて、このフェイスダクト１６の最下流端には、乗員の頭胸部に向かって主に冷風を吹き出すフェイス吹出口１９が開口している。さらに、フット開口部にはフットダクト１７が接続されて、このフットダクト１７の最下流端には、乗員の足元部に向かって主に温風を吹き出すフット吹出口２０が開口している。
【００２８】
そして、各吹出口の内側には、２個の吹出口切替ダンパ２１が回動自在に取り付けられている。２個の吹出口切替ダンパ２１は、サーボモータ等のアクチュエータ２２（図２参照）により駆動されて、吹出口モードをフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフモードまたはデフロスタモードのいずれかに切り替える。
【００２９】
因みに、フェイスモードでは空調風の全量がフェイス吹出口１９から吹き出され、バイレベルモードでは空調風がフェイス吹出口１９とフット吹出口２０とから吹き出され、フットモードでは空調風の大部分（全吹出風量の８０％程度）がフット吹出口２０から吹き出されるとともに空調風の一部がデフロスタ吹出口１８から吹き出される。また、フットデフモードではデフロスタ吹出口１８とフット吹出口２０とから吹き出され、具体的には、デフロスタ吹出口１８からの吹出風量は全吹出風量の４０％程度、少なくとも全吹出風量の１／３以上に設定される。さらに、デフロスタモードでは空調風の全量がデフロスタ吹出口１８から吹き出される。なお、２個の吹出口切替ダンパ２１は、吹出口切替箱と共に吹出口切替手段を構成する。
【００３０】
遠心式送風機３０は、空調ダクト１０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３１、およびこの遠心式ファン３１を回転駆動するブロワモータ３２を有している。そして、ブロワモータ３２は、ブロワ駆動回路３３（図２参照）を介して印加されるブロワ端子電圧（以下ブロワ電圧という）に基づいて、送風量（遠心式ファン３１の回転速度）が制御される。
【００３１】
冷凍サイクル４０は、エンジン６にベルト駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機４１、圧縮された冷媒を凝縮液化させる凝縮器４２、凝縮液化された冷媒を気液分離して液冷媒のみを下流に流す受液器４３、液冷媒を減圧膨張させる膨張弁４４、減圧膨張された冷媒を蒸発気化させる蒸発器４５、およびこれらを環状に接続する冷媒配管等から構成されている。
【００３２】
このうち、蒸発器４５は、空気通路を全面塞ぐようにして空調ダクト１０内に配設され、自身を通過する空気を冷却する空気冷却作用および自身を通過する空気を除湿する空気除湿作用を行う室内熱交換器である。換言すると、蒸発器４５は、圧縮機４１の作動により空調風を冷却、除湿する冷却用熱交換器である。
【００３３】
また、圧縮機４１には、エンジン６から圧縮機４１への回転動力の伝達を断続するクラッチ手段としての電磁クラッチ４６が連結されている。この電磁クラッチ４６は、クラッチ駆動回路４７（図２参照）により制御される（容量可変型の圧縮機４１であれば吐出圧力を制御する）。
【００３４】
そして、電磁クラッチ４６が通電された時に、エンジン６の回転動力が圧縮機４１に伝達されて、蒸発器４５による空気冷却作用が行われる。このとき、圧縮機４１の吐出口より吐出される冷媒の吐出容量は、エンジン６の回転速度に比例して変化する。また、電磁クラッチ４６の通電が停止した時に、エンジン６と圧縮機４１とが遮断され、蒸発器４５による空気冷却作用が停止される。ここで、凝縮器４２は、車両が走行する際に生じる走行風を受け易い場所に配設され、内部を流れる冷媒と冷却ファン４８により送風される外気および走行風とを熱交換する室外熱交換器である。
【００３５】
冷却水回路５０は、図示しないウォータポンプによって、エンジン６のウォータジャケットで暖められた冷却水を循環させる回路で、ラジエータ、サーモスタット（いずれも図示せず）およびヒータコア５１を有している。このヒータコア５１は、内部にエンジン６を冷却した冷却水が流れ、この冷却水を暖房用熱源として冷風を再加熱する。
【００３６】
そして、ヒータコア５１は、空気通路を部分的に塞ぐように空調ダクト１０内において蒸発器４５よりも下流側に配設されている。ヒータコア５１の空気上流側には、エアミックスダンパ５２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５２は、サーボモータ等のアクチュエータ５３（図２参照）に駆動されて、その停止位置によって、ヒータコア５１を通過する空気量とヒータコア５１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吹出温度調整手段として働く。
【００３７】
次に、本実施形態の制御系の構成を、図１、図２および図３に基づいて説明する。エアコンＥＣＵ２には、車室内前面に設けられたコントロールパネルＰ上の各スイッチからのスイッチ信号、および各センサからのセンサ信号が入力される。そして、エアコンＥＣＵ２は、これらの信号に基づいて空調装置の作動を制御するものである。
【００３８】
ここで、コントロールパネルＰ上の各スイッチとは、図３に示したように、空調装置の運転および停止を指令するためのエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ６０およびエコノミー（ＥＣＯ）スイッチ６１、吸込ロモードを切り替えるための吸込口切替スイッチ６２、車室内の温度を所望の温度に設定するための温度設定レバー６３、遠心式ファン３１の送風量を切り替えるための風量切替レバー６４、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６５〜７０等である。
【００３９】
このうち、Ａ／Ｃスイッチ６０は、車室内の快適性を重視するクールモードを指令するエアコンの運転スイッチである。また、ＥＣＯスイッチ６１は、蒸発器４５による空調風の冷却度合をクールモードよりも低めに設定して空調を行うエコノミーモード、具体的には圧縮機４１のＯＮ／ＯＦＦ温度をクールモード時の４℃ＯＮ、３℃ＯＦＦに対して、１３℃ＯＮ、１２℃ＯＦＦにする燃料経済性（省燃費性）を重視するエコノミーモードを指令するエアコンの運転スイッチである。
【００４０】
風量切替レバー６４は、ブロワモータ３２への通電を停止するＯＦＦ位置、ブロワモータ３２のブロワ電圧を自動コントロールするＡＵＴＯ位置、ブロワモータ３２に印加するブロワ電圧を最小値にして最小風量とするＬＯ位置、ブロワモータ３２に印加するブロワ電圧を中間値にして中間風量とするＭＥ位置、ブロワモータ３２に印加するブロワ電圧を最大値にして最大風量とするＨＩ位置に操作可能になっている。
【００４１】
吹出口切替スイッチには、ＦＡＣＥモードに固定するためのフェイス（ＦＡＣＥ）スイッチ６５、Ｂ／Ｌモードに固定するためのハイレベル（Ｂ／Ｌ）スイッチ６６、ＦＯＯＴモードに固定するためのフット（ＦＯＯＴ）スイッチ６７、Ｆ／Ｄモードに固定するためのフットデフ（Ｆ／Ｄ）スイッチ６８、ＤＥＦモードに固定するためのデフロスタ（ＤＥＦ）スイッチ６９、および吹出口モードを自動コントロールするオート（ＡＵＴＯ）スイッチ７０がある。
【００４２】
そして、各センサとは、図２に示したように、車室内の空気温度（以下内気温度という）を検出する内気温度センサ７１、車室外の空気温度（以下外気温度という）を検出する外気温度センサ７２、車室内に照射される日射量を検出する日射センサ７３、蒸発器４５の空気冷却温度を検出するエバ後温度センサ７４、およびヒータコア５１に流入するエンジン冷却水の温度（冷却水温）を検出する冷却水温度センサ７５、車両５の車速を検出する車速センサ７６、内気および外気の相対湿度を検出する湿度センサ（内気湿度センサ、外気湿度センサ）７７、フロント窓ガラス３の温度を検出する窓ガラス用温度センサ７８、車室内空気（内気）中の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ2センサ（ＣＯ2濃度検出手段）７９等がある。
【００４３】
このうち、エバ後温度センサ７４は、具体的には蒸発器４５直後の部位に配置され、蒸発器４５を通過した直後の空気温度（以下エバ後温度という）を検出するサーミスタからなる。また、湿度センサ７７は、空気通路１０ａのうち遠心式ファン３１の空気流れ上流側部分に配置されており、例えば、ファン３１の吸込口に湿度センサ７７を配置して好適である。これにより、内気モードの時には内気の相対湿度を検出し、外気モードの時には外気の相対湿度を検出することとなる。また、窓ガラス用温度センサ７８に赤外線センサを採用すれば、窓ガラス温度を精度よく検出でき、好適である。
【００４４】
次に、本実施形態のエアコンＥＣＵ２の制御処理を図４ないし図７に基づいて説明する。ここで、図４はエアコンＥＣＵ２による基本的な制御処理を示したフローチャートである。
【００４５】
なお、エアコンＥＣＵ２の内部には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータが設けられ、各センサ７１〜７９からのセンサ信号は、エアコンＥＣＵ２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。
【００４６】
まず、イグニッションスイッチがＯＮされてエアコンＥＣＵ２に直流電源が供給されると、図４のルーチンが起動され、各イニシャライズおよび初期設定を行う（ステップＳ１）。
【００４７】
次に、温度設定レバー６３等の各スイッチからスイッチ信号を読み込み、また、内気温度センサ７１、外気温度センサ７２、日射センサ７３、エバ後温度センサ７４、冷却水温度センサ７５、車速センサ７６、湿度センサ７７、窓ガラス用温度センサ７８、およびＣＯ2センサ７９からのセンサ信号をＡ／Ｄ変換した後読み込む（ステップＳ２）。
【００４８】
続いて、予めＲＯＭに記憶された下記の数１の式に基づいて車室内に吹き出す空気の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する（ステップＳ３）。
【００４９】
【数１】
ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ×ＴＳＥＴ−ＫＲ×ＴＲ−ＫＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃなお、ＴＳＥＴは温度設定レバー６３にて設定した設定温度、ＴＲは内気温度センサ７１にて検出した内気温度、ＴＡＭは外気温度センサ７２にて検出した外気温度、ＴＳは日射センサ７３にて検出した日射量である。また、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭおよびＫＳはゲインで、Ｃは補正用の定数である。
【００５０】
次に、吸込ロモードを、内気モードまたは外気モードのいずれかに決定する（ステップＳ４）。なお、内気モードとは、内外気切替ダンパ１３を図１の二点鎖線位置に設定して、内気を内気吸込口１１から吸い込む吸込口モードである。また、外気モードとは、内外気切替ダンパ１３を図１の実線位置に設定して、外気を外気吸込口１２から吸い込む吸込口モードである。
【００５１】
そして、圧縮機４１の駆動を停止させる暖房運転時には、吸込口モードを外気モードとする。一方、圧縮機４１を駆動させて蒸発器４５により空気を冷却する冷房運転時には、後述の図７に示すフローチャートに基づいて吸込口モードを決定する。
【００５２】
次に、予めＲＯＭに記憶された特性図（図５参照）から、目標吹出温度に対応するブロワ電圧（ブロワモータ３２に印加する電圧）を決定する（ステップＳ５）。ここで、ステップＳ４にて吸込口モードが外気モードに決定されている場合には、図５の実線Ａに示す特性マップを採用する。一方、吸込口モードが内気モードに決定されている場合には、実線Ａの特性マップに比べてブロワ電圧が小さくなる向きにオフセットされている図５の点線Ｂに示す特性マップを採用する。
なお、風量切替レバー６４が手動操作により選択されている場合は、その選択された風量が設定される。
【００５３】
次に、オートスイッチ７０が操作されてオートモードが選択されている場合は、予めＲＯＭに記憶された特性図（図６参照）から、目標吹出温度に対応する吹出モードを決定する（ステップＳ６）。この吹出モードは、目標吹出温度が低温側から高温側へ上昇するにつれて、フェイスモード→バイレベルモード→フットモードと切替設定される。なお、吹出口切替スイッチ６５〜６９のいずれかが手動操作により選択されている場合は、その選択された吹出口モードが設定される。
【００５４】
次に、予めＲＯＭに記憶された下記の数２の式に基づいてエアミックスダンパ５２の目標ダンパ開度（ＳＷ）を算出する（ステップＳ７）。
【００５５】
【数２】
ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＷ−ＴＥ）｝×１００（％）
なお、ＴＥはエバ後温度センサ７４にて検出したエバ後温度で、ＴＷは冷却水温度センサ７５にて検出した冷却水温度である。
【００５６】
そして、ＳＷ≦０（％）として算出されたとき、エアミックスダンパ５２は、蒸発器４５からの冷風の全てをヒータコア５１から迂回させる位置（ＭＡＸＣＯＯＬ位置）に制御される。また、ＳＷ≧１００（％）として算出されたとき、エアミックスダンパ５２は、蒸発器４５からの冷風の全てをヒータコア５１へ通す位置（ＭＡＸＨＯＴ位置）に制御される。さらに、０（％）＜ＳＷ＜１００（％）として算出されたとき、エアミックスダンパ５２は、蒸発器４５からの冷風の一部をヒータコア５１に通し、冷風の残部をヒータコア５１から迂回させる位置に制御される。
【００５７】
次に、圧縮機４１のＯＮ−ＯＦＦを決定する（ステップＳ８）。具体的には、上記ＴＡＯと外気温ＴＡＭに基づいて目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを算出し、実際の蒸発器吹出温度ＴＥと目標蒸発器吹出温度ＴＥＯとを比較して、ＴＥ＞ＴＥＯのときは圧縮機ＯＮとし、ＴＥ≦ＴＥＯのときは圧縮機ＯＦＦとする。
【００５８】
次に、各ステップＳ３〜ステップＳ８にて算出または決定した各制御状態が得られるように、アクチュエータ１４、２２、５３、ブロワ駆動回路３３およびクラッチ駆動回路４７に対して制御信号を出力する（ステップＳ９）。
【００５９】
次に、ステップＳ４において冷房運転時の吸込口モード決定フローを図７に基づいて説明する。
【００６０】
まず、外気モードに強制的に切り替えて吸込口切替箱１０ｂに外気を導入し、この外気モードの状態を所定時間（例えば約１０秒間）維持する（ステップＳ４０）。
【００６１】
そして、湿度センサ７７により検出される相対湿度（外気湿度）ＲＨｏと、外気温度センサ７２により検出された外気温度ＴＡＭとを読み込むとともに、これらの相対湿度ＲＨｏおよび外気温度ＴＡＭに基づいて外気のエンタルピーｉｏを演算する（ステップＳ４１）。具体的には、周知の湿り空気線図を予めＲＯＭに記憶しておき、この湿り空気線図上において、外気の相対湿度ＲＨｏおよび外気温度ＴＡＭから外気のエンタルピーｉｏを算出することができる。
【００６２】
次に、内気モードに強制的に切り替えて吸込口切替箱１０ｂに内気を導入し、この内気モードの状態を所定時間（例えば約１０秒間）維持するする（ステップＳ４２）。
【００６３】
そして、湿度センサ７７により検出される相対湿度（内気湿度）ＲＨｒと、内気温度センサ７１により検出された内気温度ＴＲとを読み込むとともに、これらの相対湿度ＲＨｒおよび内気温度ＴＲに基づいて内気のエンタルピーｉｒを演算する（ステップＳ４３）。具体的には、前述の湿り空気線図上において、内気の相対湿度ＲＨｒおよび内気温度ＴＲから内気のエンタルピーｉｏを算出することができる。
【００６４】
次に、外気のエンタルピーｉｏおよび内気のエンタルピーｉｒを大小比較する（ステップＳ４４）。そして、内気のエンタルピーｉｒが外気のエンタルピーｉｏ以下（ｉｒ≦ｉｏ）であれば、ＣＯ2センサ７９により検出されるＣＯ2濃度が所定値（例えば０．１７％）以下であるか否かを判定する（ステップＳ４５）。
そしてさらに、ＣＯ2濃度が所定値以下であれば、窓ガラス３が曇りやすい状態であるか否かを推定し（ステップＳ４６）、曇りやすい状態と推定されなければ吸込口モードを内気モードに決定する（ステップＳ４７）。
【００６５】
一方、ステップＳ４５にてＣＯ2濃度が所定値より大きい場合や、ステップＳ４６にて曇りやすい状態であると推定された場合には、吸込口モードを外気モードに決定する（ステップＳ４９）。
【００６６】
また、ステップＳ４４にて外気のエンタルピーｉｏが内気のエンタルピーｉｒより小さい（ｉｏ＜ｉｒ）場合には、設定温度Ｔｓｅｔと内気温度ＴＲとの偏差（｜Ｔｓｅｔ−ＴＲ｜）が所定の値（例えば３℃）より大きいか否かを判定する（ステップＳ４８）。そして、設定温度Ｔｓｅｔと内気温度ＴＲとの偏差が所定の値より大きい場合（｜Ｔｓｅｔ−ＴＲ｜＞３）には、クールダウン制御中であるとみなして、吸込口モードを内気モードに決定する（ステップＳ４７）。
【００６７】
一方、設定温度Ｔｓｅｔと内気温度ＴＲとの偏差が所定の値以下である場合（｜Ｔｓｅｔ−ＴＲ｜≦３）には、クールダウン制御中ではないとみなして、吸込口モードを外気モードに決定する（ステップＳ４９）。
【００６８】
そして、ステップＳ４７、Ｓ４９にて吸込口モードが決定されると、所定時間（例えば１０分間）はその決定された吸込口モードを維持するようになっている。すなわち、所定時間経過まではステップＳ４はスキップされ、ステップＳ３からステップＳ５へと進むようになっている。そして、所定時間経過すると、ステップＳ４により再度両エンタルピーｉｏ、ｉｒを比較して吸込口モードを決定する。
【００６９】
従って、吸込口モードのうち一方のモードに切り替えられている場合に、他方のモードに例えば１０分間で周期的に切り替わる（ステップＳ４０、Ｓ４２）。
そして、湿度センサ７７は、空気通路１０ａのうち遠心式ファン３１の空気流れ上流側部分に配置されているので、この１個の湿度センサ７７により切り替え前後の外気湿度ＲＨｏおよび内気湿度ＲＨｒがそれぞれ検出されて（ステップＳ４１、Ｓ４３）、両エンタルピーｉｒ、ｉｏを周期的に大小比較する（ステップＳ４４）こととなる。
【００７０】
なお、吸込口切替スイッチ６２が手動操作により選択されている場合は、その選択された吸込口モードが設定される。
【００７１】
次に、上記構成による車両用空調装置の作動を簡単に説明する。
【００７２】
Ａ／Ｃスイッチ６０またはＥＣＯスイッチ６１がＯＮされると、エバ後温度ＴＥが所定温度になるように圧縮機４１の運転および停止が制御され、空調ダクト１０内に吸い込まれた空気は、蒸発器４５を通過する際に冷やされた後に、ヒータコア５１を通過する際に再加熱されて、車室内に吹き出す空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯになるように調整される。これにより、乗員が温度設定レバー６３を操作することによって設定された設定温度ＴＳＥＴに、車室内の温度が制御される。
【００７３】
以上により、本実施形態によれば、ステップＳ４において、冷房運転時には内気および外気のエンタルピーｉｒ、ｉｏを演算し、演算された両エンタルピーｉｒ、ｉｏを大小比較し、吸込口モードの切り替えを、内気および外気のうちエンタルピーの小さい方の空気を導入するように自動制御することとなる。よって、内気および外気のうちエンタルピーの小さい方の空気が導入されるので、圧縮機４１の駆動源となるエンジン６の省動力化を確実に図ることができる。
【００７４】
ここで、クールダウン時には、圧縮機４１の駆動源となるエンジン６の省動力化を図ることより、短時間で車室内温度ＴＲを低下させることを優先させたい場合がある。このような場合に対し、本実施形態によれば、ステップＳ４４にてｉｏ＜ｉｒであっても、ステップＳ４８にてクールダウンであると判定されれば内気モードにするので、両エンタルピーｉｒ、ｉｏの大小に関わらず内気モードとなり、短時間で車室内温度ＴＲを低下することを優先でき、好適である。
【００７５】
また、本実施形態によれば、クールダウン時以外の通常冷房運転時には、ほとんどの場合がｉｒ≦ｉｏとなり、ステップＳ４５、Ｓ４６がなければ長時間内気モードで冷房運転することとなる。しかしながら、内気モードが長時間継続される場合には、窓ガラスの曇りおよび車室内の二酸化炭素濃度の上昇が問題となる。
【００７６】
これに対し、本実施形態ではステップＳ４５、Ｓ４６を備えており、ステップＳ４４にてｉｒ≦ｉｏであっても、ステップＳ４５にて二酸化炭素濃度が所定値より大きい場合やステップＳ４６にて窓ガラスが曇りやすいと判定された場合には外気モードにするので、窓ガラスの曇りを防止し、かつ、車室内の二酸化炭素濃度の上昇を抑制しつつ、圧縮機４１の駆動源となるエンジン６の省動力化を図ることができる。
【００７７】
ここで、この省動力化の効果を確認するために本発明者は、冷房運転時における車両の熱負荷（冷房負荷）を、停車時、内気モードによる時速４０ｋｍ走行時、および外気モードによる時速４０ｋｍ走行時の各状態で測定した。実験条件としては、外気温度３５℃、外気の相対湿度６０％ＲＨ、日射量１０００Ｗ／ｍ２であり、走行停止時における車室内温度は３０℃、走行時における車室内温度は２５℃である。また、走行時の乗員数は１名である。
【００７８】
図８に示す棒グラフは上記実験の結果を示しており、図中の符号Ａは、車両のガラスから車室内に照射される日射による熱負荷であり、符号Ｂは、車両ボディから車室内への伝熱による熱負荷であり、符号Ｃは、停車時に車両がヒートマスとなることによる熱負荷であり、符号Ｄは、走行時に内気と外気が入れ替わる換気損失による熱負荷であり、符号Ｅは、乗員の発熱による熱負荷である。
【００７９】
この実験結果に示すように、外気モード時の車両の熱負荷は、その約半分が換気損失Ｄによる熱負荷であり、内気モード時の熱負荷の合計（２９００Ｗ）は外気モード時の熱負荷の合計（６１２０Ｗ）の約半分である。従って、長時間内気モードで冷房運転することとなる本実施形態によれば、圧縮機４１の駆動源の省動力化を大幅に向上できる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、吸込口モードのうち一方のモードに切り替えられている場合に、他方のモードに周期的に切り替わる。そして、湿度センサ７７は、空気通路１０ａのうち遠心式ファン３１の空気流れ上流側部分に配置されているので、この１個の湿度センサ７７により切り替え前後の外気湿度ＲＨｏおよび内気湿度ＲＨｒをそれぞれ検出することができる。よって、内気湿度センサと外気湿度センサとを１個ずつ備える空調装置に比べて部品点数を低減でき、コストダウンを図ることができる。
【００８１】
なお、内気モードが長時間継続される場合であっても、乗員の喉の渇きは問題とならない。具体的には、仮に車室内の相対湿度ＲＨｒが０％であったとしても、乗員の最後の水分補給から少なくとも３時間は喉の渇きを覚えないということが実験により確認されている。
【００８２】
（他の実施形態）
上記実施形態の図７に示すステップＳ４７では、内外気切替ダンパ１３を図１の二点鎖線位置に設定する内気モードにしているが、本発明はこれに限られず、ステップＳ４７において、例えば、内外気切替ダンパ１３を図１の二点鎖線位置から僅かに実線位置に近づく位置に設定して、内気の他に一部外気を導入する一部外気モードとするようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態における湿度センサ７７を温湿度センサにして、内気温度センサ７１および外気温度センサ７２を廃止するようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態の図７に示すフローチャートでは、ステップＳ４５、Ｓ４６、Ｓ４８を備えているが、これらのステップを廃止するようにしてもよい。また、これらのステップのうち任意のステップを選択して備えるようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、１個の湿度センサ７７により内気および外気の湿度ＲＨｒ、ＲＨｏを検出するようにしているが、内気湿度ＲＨｒを検出する湿度センサと、外気湿度ＲＨｏを検出する湿度センサとを別々に備えるようにしてもよい。この場合には、周期的に他方のモードに切り替える必要を無くすることができ、制御を簡素化できる。また、内気のエンタルピーｉｒと外気のエンタルピーｉｏとを常時大小比較できる。
【００８６】
また、上記実施形態では、圧縮機４１を駆動させて蒸発器４５により空気を冷却する冷房運転時に、図７に示すフローチャートに基づいて吸込口モードを決定するようにしているが、目標吹出温度ＴＡＯが所定温度（例えば−２０℃）以上である冷房運転時に、図７に示すフローチャートに基づいて吸込口モードを決定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の空調装置の制御系を示したブロック図である。
【図３】図２のコントロールパネルの詳細を示す図である。
【図４】図２のエアコンＥＣＵによる基本的な制御処理を示すフローチャートである。
【図５】目標吹出温度とブロワ電圧との関係を示す特性図である。
【図６】目標吹出温度と吹出口モードとの関係を示す特性図である。
【図７】図４の吸込口モード決定ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図８】本発明の省動力化の効果を確認するための実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…空調ダクト、１０ａ…空気通路、４１…圧縮機、４５…蒸発器、
ｉｒ…内気のエンタルピー、ｉｏ…外気のエンタルピー。
【図１】
0004561014.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004561014.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004561014.tif 000007
【図７】
0004561014.tif 000008
【図８】
0004561014.tif 000009