(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房運転を開始してから暖房用熱源の温度が一定の温度に達するまでフット吹出口からの吹き出しを防止するウォームアップ制御を行う車両用空調装置において、
前記ウォームアップ制御中に前記暖房用熱源の温度が所定温度以上に達した後、吹出口モードを前記フット吹出口とフェイス吹出口の両方から空気を吹き出すバイレベルモードとし、そのバイレベルモードでの作動時間を日射が無い時は日射が有る時に比べて長くするように可変することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
車室内の設定温度、車室内温度、及び外気温度等に基づいて算出される必要吹出温度が所定温度より低い時は、前記バイレベルモードにする制御を解除することを特徴とする請求項１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、暖房運転の開始時に冷風の吹き出しを防止する所謂ウォームアップ制御を行う車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン冷却水を熱源として暖房運転を行う車両用空調装置では、エンジン始動直後で未だ冷却水温が低い時に暖房運転を開始すると、十分に加熱されていない空気が乗員の足元へ吹き出されるため、乗員に不快感を与えてしまう。そこで、従来のオートエアコンでは、冷たい空気が乗員の足元へ吹き出されるのを防止するために、エンジン冷却水の温度上昇に伴って吹出口をＤＥＦ→ＦＯＯＴ／ＤＥＦ→ＦＯＯＴの順に切り替える所謂ウォームアップ制御が行われている。ところが、このウォームアップ制御では、車室内全体が温まる迄の間、上半身、特に手が冷たいというフィーリング上好ましくない問題が生じている。
【０００３】
そこで、この問題を解決する手段として、ウォームアップ制御の途中で水温が所定温度（例えば４５℃）以上に達した後は、吹出口モードをバイレベルモード（ＦＡＣＥ／ＦＯＯＴモード）に切り替える技術が提案されている。
例えば、実開平２−１２７５０８号では、エンジン始動直後の設定温度が車内温度より高く、且つ設定温度が車外温度より高い時、ヒータで加熱された空気を足元吹出口だけでなく、センタ吹出口とサイド吹出口からも車内に吹き出す全身暖房モードとする技術が開示されている。
また、実開平１−１１５９１２号では、エンジン始動後の所定時間はファンをＬｏに設定してＤＥＦモードとした後、水温の上昇に伴ってＤＥＦモードからＦＯＯＴモードへ、更にＦＯＯＴモードからＦＡＣＥ／ＦＯＯＴモードへと切り替える技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の各従来技術は、ウォームアップ制御の途中にバイレベルモードに切り替えても、そのバイレベルモードの設定時間について特に考慮していない。従って、設定時間が短いと、十分に乗員の手を温めることができず、設定時間が長いと、乗員の上半身が温まり過ぎて顔の火照りを感じるといった問題が生じてしまう。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、バイレベルモードの最適な時間を設定することで乗員の暖房フィーリングを向上させることのできる車両用空調装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の手段によれば、ウォームアップ制御中に暖房用熱源の温度が所定温度以上に達した後、吹出口モードをバイレベルモードとし、そのバイレベルモードでの作動時間を日射が無い時は日射が有る時に比べて長くするように可変する。このため、日射が無い時はバイレベルモードでの作動時間を長くし、日射が有る時はバイレベルモードでの作動時間を短くすることが可能となり、バイレベルモードの最適な時間を設定することができる。これにより、日射が無い時でも乗員の手を十分に温めることができ、日射が有る時には乗員の上半身が温まり過ぎることをなくし、顔に火照りを感じるのを防止できる。なお、暖房用熱源としては、例えば水冷式エンジンを搭載する車両であれば、エンジン冷却水を利用することができる。また、エンジン冷却水を利用できない電気自動車であれば、冷凍サイクルを循環する冷媒（高圧冷媒）によって加熱された温水、あるいは冷凍サイクルの高圧冷媒をそのまま熱源として利用することもできる。
【０００７】
請求項２の手段によれば、車室内の設定温度、車室内温度、及び外気温度等に基づいて演算される必要吹出温度が所定温度より低い時は、バイレベルモードにする制御を解除することができる。例えば、バイレベルモードで作動中に一旦停車した後、直ぐに再始動して再度バイレベルモードで作動すると、バイレベルモードでの作動時間が長すぎて「乗員が顔の火照りを感じる」ことがある。そこで、必要吹出温度が所定温度より低い時は、すでに車室内温度が暖房運転開始時より高くなっていると判断できるため、バイレベルモードにすることなく通常の制御を続行することで「乗員が顔の火照りを感じる」のを防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の車両用空調装置を図面に基づいて説明する。
図１は車両用空調装置の全体構成図である。
本実施例の空調装置１は、空気流を発生する送風機２と、この送風機２より送られた空気を車室内へ導くダクト３を備え、このダクト３内に空気を冷却するための冷却器４と空気を加熱するための加熱器５とが配されている。また、この空調装置１は、各種センサ（後述する）から出力されるセンサ信号、及び操作パネル６より出力される操作信号に基づいて各空調機器の作動を制御するコントローラ（ＥＣＵ）７を備える。
【０００９】
送風機２は、内外気切替箱８が一体に設けられたブロワケース２ａ、このブロワケース２ａに収容されたファン２ｂ、及びファン２ｂを回転駆動するモータ２ｃより成り、モータ駆動回路９を通じて印加されるブロワ電圧に応じて送風量（モータ２ｃの回転数）が決定される。
内外気切替箱８には、車室内の空気（以下内気と言う）を導入する内気導入口８ａと、車室外の空気（以下外気と言う）を導入する外気導入口８ｂとが形成され、その内気導入口８ａと外気導入口８ｂとを選択的に開閉する内外気切替ドア１０が回転自在に支持されている。この内外気切替ドア１０は、サーボモータ等のアクチュエータ１１により駆動されて、外気モードが選択された時に外気導入口８ｂを全開（内気導入口８ａを全閉）し、内気モードが選択された時に内気導入口８ａを全開（外気導入口８ｂを全閉）する。
【００１０】
ダクト３は、その下流にデフロスタダクト１２、フェイスダクト１３、及びフットダクト１４が分岐して設けられ、各ダクト１２〜１４の下流端が車室内に開口する各吹出口１５、１６、１７に接続されている。即ち、デフロスタダクト１２はフロントガラスへ向けて空気を吹き出すＤＥＦ吹出口１５に接続され、フェイスダクト１３は乗員の上半身へ向けて空気を吹き出すＦＡＣＥ吹出口１６に接続され、フットダクト１４は乗員の足元へ向けて空気を吹き出すＦＯＯＴ吹出口１７に接続されている。また、ダクト３の下流には、各吹出口１５〜１７を切り替えるための吹出口切替ドア１８、１９が設けられている。この吹出口切替ドア１８、１９は、サーボモータ等のアクチュエータ２０により駆動される。
【００１１】
冷却器４は、冷凍サイクルの冷媒蒸発器であり、冷却器４を通過する空気を冷却器４内を流れる低温の冷媒との熱交換によって冷却する。
加熱器５は、温水配管（図示しない）を通じてエンジンの冷却水回路（図示しない）に接続され、エンジンより供給された冷却水を熱源として加熱器５を通過する空気を加熱する。この加熱器５は、ダクト３内で加熱器５の両側に迂回路が形成される状態で配置されている。また、加熱器５の両側には、加熱器５を通過する空気量と迂回路を通過する空気量との割合を調節する一組のエアミックスドア２１が設けられている。このエアミックスドア２１は、サーボモータ等のアクチュエータ２２により駆動される。
【００１２】
コントローラ７は、マイクロコンピュータを内蔵する電子制御装置で、乗員によりイグニッションスイッチがＯＮされると車載バッテリより電力の供給を受けて作動する。
このコントローラ７は、内気温度を検出する内気温センサ２３、外気温度を検出する外気温センサ２４、車室内への日射量を検出する日射センサ２５、冷却器（冷媒蒸発器）を通過した空気の温度を検出するエバ後温度センサ２６、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２７等から出力される各センサ信号、及び操作パネル６での操作（動作指示）に従って出力される操作信号を入力し、それらの入力信号を予めインプットされた制御プログラムに沿って処理した後、制御信号として各空調機器の駆動手段（モータ駆動回路９、内外気切替ドア１０を駆動するアクチュエータ１１、吹出口切替ドア１８、１９を駆動するアクチュエータ２０、エアミックスドア２１を駆動するアクチュエータ２２）へ出力する。
【００１３】
次に、本実施例の作動（コントローラ７の制御動作）を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、データ処理用メモリの記憶内容などを初期化（ステップ１００）した後、操作パネル６で設定された設定温度Ｔset 、各センサの検出値（内気温Ｔｒ、外気温Ｔam、日射量Ｔｓ、エバ後空気温度Ｔｅ、エンジン冷却水温Ｔｗ）を読み込み、処理用メモリに記憶する（ステップ１１０）。
【００１４】
つぎに、必要吹出温度ＴＡＯを下記の演算式▲１▼により算出する（ステップ１２０）。
ＴＡＯ＝Ｋset ・Ｔset −Ｋｒ・Ｔｒ−Ｋam・Ｔam−Ｋｓ・Ｔｓ＋Ｃ……▲１▼
但し、Ｋset 、Ｋｒ、Ｋam、Ｋｓは補正ゲイン、Ｃは補正定数を表す。
つぎに、必要吹出温度ＴＡＯに基づいて吸込口モードを決定し（ステップ１３０）、同様に必要吹出温度ＴＡＯに基づいてモータ２ｃの制御電圧（ブロワ電圧）を求める（ステップ１４０）。
つぎに、必要吹出温度ＴＡＯ、エバ後空気温度Ｔｅ、及びエンジン冷却水温Ｔｗに基づいてエアミックスドア２１の開度ＳＷを下記の演算式▲２▼により算出する（ステップ１５０）。
ＳＷ＝（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）×１００（％）……▲２▼
つぎに、必要吹出温度ＴＡＯに基づいて吹出口モードを仮決定する（ステップ１６０）。
【００１５】
つぎに、ウォームアップ制御の起動条件を判定する（ステップ１７０）。
ウォームアップ制御とは、暖房運転が行われる時に、エンジン始動直後で未だエンジン冷却水の温度が低い時に乗員の足元へ冷風が吹き出されるのを防止するための制御であり、本実施例では、エンジン冷却水の温度上昇に伴って吹出口モードをＤＥＦ→ＦＯＯＴ／ＤＥＦ→ＦＯＯＴモードの順に切り替えるものである。そのウォームアップ制御の起動条件は、▲１▼ステップ１６０で仮決定された吹出口モードがＦＯＯＴモードであること。▲２▼エンジン冷却水の温度Ｔｗが５０℃以下であること。▲３▼ステップ１２０で算出された必要吹出温度ＴＡＯが１００℃以上であること。
【００１６】
この判定結果がＮＯの場合、つまりウォームアップ制御を実行しない場合は、ステップ１２０で算出された必要吹出温度ＴＡＯに基づいて吹出口モード（即ち、ステップ１６０で仮決定された吹出口モード）を決定し（ステップ１８０）、その後、ステップ１３０で決定された吸込口モード、ステップ１４０で求められたブロワ電圧、ステップ１５０で算出されたエアミックスドア２１の開度ＳＷ、及びステップ１８０で決定された吹出口モードが得られる様に、各空調機器の駆動手段（モータ駆動回路９、内外気切替ドア１０を駆動するアクチュエータ１１、吹出口切替ドア１８、１９を駆動するアクチュエータ２０、エアミックスドア２１を駆動するアクチュエータ２２）へ制御信号を出力する（ステップ１９０）。
【００１７】
一方、ステップ１７０の判定結果がＹＥＳの場合は、続いてタイムドＦＥＥＴ制御の起動条件を判定する（ステップ２００）。タイムドＦＥＥＴ制御とは、ウォームアップ制御中の暖房フィーリングを向上させるための制御であり、本実施例では、エンジン冷却水の温度が４５℃以上に達すると、吹出口モードをＦＯＯＴ／ＦＡＣＥモード（バイレベルモード）に切り替えるものである。そのタイムドＦＥＥＴ制御の起動条件は、▲１▼ステップ１６０で仮決定された吹出口モードがＦＯＯＴモードであること。▲２▼エンジン冷却水の温度Ｔｗが４５℃以上であること。▲３▼ステップ１２０で算出された必要吹出温度ＴＡＯが１００℃以上であること。
【００１８】
この判定結果がＮＯの場合は、予め設定されている水温（エンジン冷却水の温度）と吹出口との関係に基づいて吹出口モードが決定される（ステップ２１０）。
その後、ステップ１３０で決定された吸込口モード、ステップ１４０で求められたブロワ電圧、ステップ１５０で算出されたエアミックスドア２１の開度ＳＷ、及びステップ２１０で決定された吹出口モードが得られる様に、各空調機器の駆動手段へ制御信号を出力する（ステップ１９０）。
一方、ステップ２００の判定結果がＹＥＳの場合、つまりタイムドＦＥＥＴ制御を実行する場合は、吹出口モードをＦＯＯＴ／ＦＡＣＥモードに決定する（ステップ２２０）。
【００１９】
続いて、タイムドＦＥＥＴ制御のタイマ時間（ＦＯＯＴ／ＦＡＣＥモードの時間）を設定する（ステップ２３０）。このタイマ時間は、予めマイクロコンピュータに記憶されたマップ（図３参照）より仮決定された後、更に日射の有無により補正されて決定される。マップは、図３に示す様に、外気温度ＴＡＭｄｉｓｐとタイマ時間Ｔ（ＴＡＭｄｉｓｐ）との関係を表すもので、外気温度が低くなる程、タイマ時間も長くなる。但し、このマップで使用する外気温度ＴＡＭｄｉｓｐは、外気温センサ２４の検出値を補正した値であり、操作パネル６等に表示されている。
【００２０】
マップより求められたタイマ時間Ｔ（ＴＡＭｄｉｓｐ）は、日射が無ければそのままタイムドＦＥＥＴ制御のタイマ時間Ｔ｛＝Ｔ（ＴＡＭｄｉｓｐ）｝として決定される。また、日射が有る場合には、図４に示す表から「日射有り」と判定された時間（６０秒毎に判定）に応じて係数Ｈと補正時間Ｔ（ＴＳａｖｅ）を求め、その係数Ｈ、補正時間Ｔ（ＴＳａｖｅ）、及びマップから求めたタイマ時間Ｔ（ＴＡＭｄｉｓｐ）を下記の数式１に代入して、補正後のタイマ時間Ｔが算出される。
Ｔ＝Ｔ（ＴＳａｖｅ）＋｛（Ｔ（Ｔａｍ）−Ｔ（ＴＳａｖｅ）｝×Ｈ…数式１
この時、数式１とともに図４に示す表からバイレベルモードでの作動時間を日射が無い時は日射が有る時に比べて長くするように可変していることが分かる。  なお、日射の有無については、６０秒間の平均の日射量Ｔｓが０．３Ｋｗ／ｍ2 以上であれば「日射有り」と判定し、６０秒間の平均の日射量Ｔｓが０．３Ｋｗ／ｍ2 未満であれば「日射無し」と判定する。
【００２１】
タイマ時間Ｔが設定された後、その設定されたタイマ時間が経過したか否かを判定し（ステップ２４０）、タイムアップしていなければ（判定結果ＮＯ）、ステップ１３０で決定された吸込口モード、ステップ１４０で求められたブロワ電圧、ステップ１５０で算出されたエアミックスドア２１の開度ＳＷ、及びステップ２１０で決定された吹出口モードが得られる様に、各空調機器の駆動手段へ制御信号を出力する（ステップ１９０）。また、タイムアップした時（判定結果ＹＥＳ）は、タイムドＦＥＥＴ制御を終了してステップ１８０へ進む。
【００２２】
（本実施例の効果）
本実施例によれば、ウォームアップ制御中にエンジン冷却水の温度が４５℃以上に達した後、吹出口モードをバイレベルモード（ＦＯＯＴ／ＦＡＣＥモード）とし、そのバイレベルモードでの作動時間を日射が無い時は日射が有る時に比べて長くするように可変している。このため、日射が無い時はバイレベルモードでの作動時間を長くし、日射が有る時はバイレベルモードでの作動時間を短くすることが可能となる。これにより、バイレベルモードの最適な時間を設定できるため、日射が無い時でも乗員の手を十分温めることができ、日射が有る時には乗員の上半身が温まり過ぎることをなくし、顔に火照りを感じるのを防止することができる。
【００２３】
また、ウォームアップ制御中に水温が４５℃以上に達しても、必要吹出温度ＴＡＯが１００℃未満の時にはタイムドＦＥＥＴ制御をキャンセルできる。これは、タイムドＦＥＥＴ制御中に一旦停車した後、直ぐに再始動して再度タイムドＦＥＥＴ制御を実行すると、バイレベルモードでの作動時間が長すぎて「乗員が顔の火照りを感じる」ことがある。そこで、必要吹出温度ＴＡＯが１００℃未満の時は、すでに車室内温度が暖房運転開始時より高くなっていると判断できるため、バイレベルモードにすることなく通常の制御を続行することで「乗員が顔の火照りを感じる」のを防止できる。
【００２４】
本実施例では、ウォームアップ制御の起動条件が満たされた時に、水温の上昇に応じて吹出口をＤＥＦ→ＦＯＯＴ／ＤＥＦ→ＦＯＯＴの順に切り替えているが、吹出口制御だけでなくブロワ制御を併用しても良い。例えば、水温が所定温度に達するまで送風機２の作動を停止し、水温が所定温度に達してからは、水温上昇とともにブロワ電圧を上げて送風量を増加する。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空調装置の全体構成図である。
【図２】コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】外気温度とタイマ時間との関係を示すマップである。
【図４】日射量によるタイマ時間の補正テーブルである。
【符号の説明】
１  空調装置（車両用空調装置）
１０  コントローラ
１６  ＦＡＣＥ吹出口（フェイス吹出口）
１７  ＦＯＯＴ吹出口（フット吹出口）
【図１】
0003759263.tif 000002
【図２】
0003759263.tif 000003
【図３】
0003759263.tif 000004
【図４】
0003759263.tif 000005