(57)【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（１７）と、
前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電および前記送風機（１７）の風量を制御する制御手段（２７）とを備え、
前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量が大きくなるほど前記送風機（１７）の風量が大きくなるように、また、前記車室内に吹き出される空気の目標吹出温度が上昇するほど前記送風機（１７）の風量が小さくなるように、前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電時における前記送風機（１７）の風量を前記制御手段（２７）により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（１７）と、
前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電および前記送風機（１７）の風量を制御する制御手段（２７）とを備え、
この制御手段（２７）は、第１風量（ｂ、ｄ、ｆ）と第２風量（ａ、ｃ、ｅ、ｇ）との合計風量を前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電時における前記送風機（１７）の風量とし、
前記第１風量（ｂ、ｄ、ｆ）は前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量が大きくなるほど大きくなるように決定され、
前記第２風量（ａ、ｃ、ｅ、ｇ）は前記熱源流体の温度が上昇するほど大きくなるように決定され、
前記電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）と前記熱源流体の合計放熱量が増加するほど前記送風機（１７）の風量が増加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が低下するほど大きくなるように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）の充電状態の余裕が小さくなるほど小さくなるように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】
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１または２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（１７）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〜１５ｃ）の通電本数を前記熱源流体の温度が低下するほど大きくなるように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〜１５ｃ）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１１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）内の通風路に送風する送風機（１７）の風量を制御する制御手段（２７）を備え、
電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量が大きくなるほど送風機（１７）の風量が大きくなるように、また、車室内に吹き出される空気の目標吹出温度が上昇するほど送風機（１７）の風量が小さくなるように、電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電時における送風機（１７）の風量を制御手段（２７）により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〜１５ｃ）の発熱量が大きいときは送風機（１７）の風量を増加し、発熱量が小さいときは送風機（１７）の風量を減少させることができる。また、車室内吹出空気の目標吹出温度が上昇するほど送風機（１７）の風量を減少させ、これにより、実際の車室内吹出空気温度を上昇させることができる。
そのため、電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量の大小及び目標吹出温度の高低を考慮して、送風機（１７）の風量を決定することができる。それ故、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。
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）内の通風路に送風する送風機（１７）の風量を制御する制御手段（２７）を備え、
この制御手段（２７）は、第１風量（ｂ、ｄ、ｆ）と第２風量（ａ、ｃ、ｅ、ｇ）との合計風量を電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の通電時における送風機（１７）の風量とし、
第１風量（ｂ、ｄ、ｆ）は電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）の発熱量が大きくなるほど大きくなるように決定され、
第２風量（ａ、ｃ、ｅ、ｇ）は熱源流体の温度が上昇するほど大きくなるように決定され、
電気発熱体（１５ａ〜１５ｃ）と熱源流体の合計放熱量が増加するほど送風機（１７）の風量が増加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〜１５ｃ）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が低下するほど大きくなるように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（３０）の充電状態の余裕が小さくなるほど小さくなるように決定すれば、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記載の発明では、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（３０）の充電状態に余裕がないときは、電気発熱体（１５ａ〜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（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、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〜１５ｃ）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（Ｔ0 ）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（１４）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（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が低下するほど大きくなるように決定する通電本数決定手段（Ｓ１５０、Ｓ１７０）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〜１５ｃ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〜１５ｃ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３２、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１４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、４９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１７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〜１５ｃ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〜１５ｃ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Ｓ１００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ＲＯＭ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、Ｋset 、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４１ａ）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３５°Ｃ以上であるときは、ステップＳ１６０に進み、Ｔｗ＜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〜１５ｃ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〜１５ｃ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Ｓ２００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１５ａ〜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Ｔo 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Ｔo ＝４０°Ｃという所定値を設定し、このＴo 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Ｔo 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Ｔo 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Ｔｗ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Ｓ１６０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Ｓ１２０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Ｔo ＝４０°Ｃという所定値を設定し、この所定値の吹出温度Ｔo 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ＴＡＯ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ＴＡＯ1 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 →Ｖａ6 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ＴＡＯ1 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ＴＡＯ≦ＴＡＯ1 の領域▲１▼では３本の電気発熱体１５ａ〜１５ｃ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〜１５ｃ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１５ａ〜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Ｔｗ3 （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Ｔｗ1 （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Ｔo 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〜１５ｃ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１５ａ〜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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003985365.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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