(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内の温度（Ｔr ）が設定温度（Ｔset ）となるように自動的に制御可能になっているとともに、乗員の操作により空調運転を強制的に最大暖房状態に固定する最大暖房モードが設定可能な車両用空調装置であって、
前記最大暖房モードが設定されているときに、前記車室内の温度（Ｔr ）が所定温度（Ｔ１）以上になると、空調風の温度を下げることで、車室内の温度（Ｔr ）を下げて、車室内の温度が所定設定温度（Ｔ２）となるように自動的に制御するようになっていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
少なくとも前記設定温度（Ｔset ）と前記車室内の温度（Ｔr ）とに基づいて、車室内へ吹き出す空調風の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する目標吹出温度算出手段（Ｓ５０）と、
前記目標吹出温度算出手段（Ｓ５０）により算出された目標吹出温度（ＴＡＯ）に応じて、空調風の温度を調整することで、車室内の温度（Ｔr ）を前記設定温度（Ｔset ）となるように通常温度制御を行う温度制御手段（Ｓ５０、６０）とを有し、
前記最大運転モードが設定されているときに、前記車室内の温度（Ｔr ）が前記所定温度（Ｔ１）以上になると、前記設定温度（Ｔset ）を前記所定設定温度（Ｔ２）に設定し、前記温度制御手段（Ｓ５０、Ｓ６０）にて車室内の温度（Ｔr ）が前記所定設定温度（Ｔ２）となるように前記通常温度制御を行う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、車両用空調装置であって、特に車室内の温度制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置として、車室内の温度が乗員により設定された設定温度（例えば１８℃〜３２℃）となるように自動的に制御するものが周知である。そして、この従来装置では、乗員が例えば大きな暖房能力を継続して得たい場合は、設定温度を最大に設定するが、車室内の温度が上記設定温度に近づくと、空調装置は自動的に暖房能力を小さくしていまうので、乗員の要望を満足できない場合がある。
【０００３】
そこで、従来、上述の自動制御に加え、乗員の操作により空調運転を暖房運転状態に固定する最大暖房モードが設定可能な車両用空調装置が周知である。このものにおける最大暖房モードとは、例えば温度調節方式がエアミックスタイプのものであれば、エアミックスドアにて空調風を全てヒータコアに流すようにするとともに、空調用送風ファンを最大能力で作動させるようにしている。
【０００４】
そして、この従来装置において、例えば、冬季において空港等で客人を待っているときに、車両を無人として上記最大暖房モードにて前もって車室内を十分に暖めておくといった使用例が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、上記使用例の場合、例えば樹脂性の車両のインストルメントパネルが熱変形したり、車室内に設けられた電気機器（ＬＥＤやラジオ等）の寿命を縮めるといった問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記従来装置を検討した結果、以下の事が分かった。従来装置において、車両用空調装置が最大暖房運転を継続していくと、車室内の温度が例えば４０℃以上になる。そして、通常、車両用空調装置は、車両のインストルメントパネル内に設定されているので、この場合、車両用空調装置からの輻射熱によりインストルメントパネル近傍が９０℃以上になることがある。これにより、インストルメントパネルが熱変形する可能性がある。
【０００７】
また、このように車室内が高温状態で、車両の電気機器を使用していると、電気機器の寿命を縮めたり、電気機器の樹脂部品が熱変形する可能性がある。
このような課題を見いだしたことにより、請求項１および２記載の発明では、最大暖房モードが設定されているときに、車室内の温度（Ｔr ）が所定温度（Ｔ１）以上になると、空調風の温度を下げることで、車室内の温度（Ｔr ）を下げて、車室内の温度が所定設定温度（Ｔ２）となるように自動的に制御するようになっていることを特徴としている。
【０００８】
これにより、車室内の温度が所定温度以上になると、空調風の温度を下げることで、車室内の温度を下げるので、車両用空調装置からの輻射熱によりインストルメントパネルが高温になることが防止でき、インストルメントパネルが熱変形することを未然に防止できる。これに加え、電気機器の寿命を縮めたり、電気機器の樹脂部品が熱変形することを未然に防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。まず本実施形態の全体構成について図１を用いて説明する。
車両用空調装置１は、図示しない樹脂性のインストルメントパネル内に設置されている。車両用空調装置１は、車室内に空調空気が導入される空調ケース２と、このケース２内に空気を導入し車室内へ送風する送風機３と、冷房手段を構成する冷凍サイクル４と、暖房手段を構成する温水回路５と、エアコン制御装置６とを備えている。
【００１０】
ケース２の空気下流側部位には分岐ケース２ａ〜２ｃが接続されている。このうち分岐ケース２ａの先端は、車両のフロントガラス１０の内面に向けて空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口７に接続され、分岐ケース２ｂの先端は、乗員の上半身に向けて空気を吹き出すためのフェイス吹出口８に接続され、分岐ケース２ｃの先端は、乗員の足元に向けて空気を吹き出すためのフット吹出口９に接続されている。
【００１１】
各吹出口７〜９は、分岐ケース２ａ〜２ｃの上流開口部に設けられた吹出口切換ドア１１，１２によって選択的に開閉される。この吹出口切換ドア１１，１２は、図示しないリンク機構を介して、サーボモータのような駆動手段１３（図２参照）によって駆動される。
送風機３は、ブロワケース３ａ、遠心式ファン３ｂ、およびその駆動手段としてのブロワモータ３ｃよりなり、ブロワモータ３ｃへの印加電圧（ブロワ電圧）に応じて送風量が決定される。
【００１２】
ブロワケース３ａの空気入口部には、空調ケース２内に車室内空気（内気）を導入するための内気導入口１４と、空調ケース２内に車室外空気（外気）を導入するための外気導入口１５とが形成された内外気切換箱５０が接続されている。この内外切換箱５０には、例えばサーボモータのような駆動手段１７（図２参照）によって駆動される内外気切換ドア１６が設けられており、この内外気切換ドア１６によって内気導入口１４から空調ケース２内へ導入される内気導入風量、および外気導入口１５から空調ケース２内に導入される外気導入風量とが制御される。
【００１３】
冷凍サイクル４は、車室内を冷房する冷房手段を構成するとともに、車両フロントガラス１０の曇りを除去する除湿手段を構成する周知のものであり、具体的には冷媒圧縮機１８、冷媒凝縮器１９、レシーバ２０、減圧装置２１、および冷媒蒸発器２２により構成され、冷媒配管２４によって接続されている。
このうち冷媒圧縮機１８は、電磁クラッチ２５を介して車両の走行用エンジン２６によって駆動され、冷媒蒸発器２２側からのガス冷媒を圧縮して高温高圧冷媒とし、この高温高圧冷媒を冷媒凝縮器１９側に吐出する。
【００１４】
冷媒凝縮器１９は、クーリングファン２７の送風を受けて、冷媒圧縮機１８が吐出した高温高圧冷媒を凝縮液化する。レシーバ２０は、冷媒凝縮器１９からの冷媒を気液分離するとともに、冷凍サイクル４中の余分な冷媒を蓄える。
減圧装置２１は、レシーバ２０からの液冷媒を減圧膨張して低温低圧冷媒とするもので、具体的には、冷媒蒸発器２２の出口配管を流れる冷媒の過熱度が一定となるように、自身を通過する冷媒流量を調節する温度作動式膨張弁で構成されている。
【００１５】
冷媒蒸発器２２は、ケース２内に配置されており、送風機３からの空気との熱交換によって前記低温低圧冷媒を蒸発させる。
温水回路５は、車室内を暖房する暖房手段を構成するものであり、具体的には、ケース２内のうち冷媒蒸発器２２の空気下流側に配設され、エンジン冷却水を熱源としてケース２内の空気を加熱する加熱器としてのヒータコア２８と、このヒータコア２８に接続された温水配管２９とからなる。
【００１６】
このうちヒータコア２８は、冷媒蒸発器２２からの冷風がヒータコア２８をバイパスするバイパス通路３０を形成するように、ケース２内に配設されている。そして前記冷風のうち、ヒータコア２８を通過する空気量とバイパス通路３０を通過する空気量との割合は、ヒータコア２８の空気上流側に設けられたエアミックスドア３１の位置によって調節される。このエアミックスドア３１は、図示しないリンク機構を介して、サーボモータのような駆動手段３２（図２参照）によって駆動される。
【００１７】
エアコン制御装置６は、空調制御に係わる制御プログラムや各種演算式等が記憶されたマイクロコンピュータの他に、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、Ａ／Ｄ変換器等（いずれも図示しない）を内蔵する周知のもので、図２に示すように、エアコン操作パネル３３から出力される操作信号と、後述する各種センサからの検出信号とに基づいて、上記各サーボモータ１３、１７、３２と、ブロワモータ３ｃを駆動するためのモータ駆動回路３４と、電磁クラッチ２５を駆動するためのクラッチ駆動回路３５とへ制御信号を出力する。
【００１８】
また、上記各種センサとしては、車室内の温度（以下、内気温）を検出する内気温センサ３６、車室外の温度を検出する外気温センサ３７、車室内に照射される日射量を検出する日射センサ３８、冷媒蒸発器２２を通過した直後の空気温度を検出する蒸発器後センサ３９、およびヒータコア２８の外面に取り付けられ、エンジン冷却水温を検出する水温センサ４０が用いられる。
【００１９】
エアコン操作パネル３３は、車室内のインストルメントパネル（図示しない）に設けられ、図２に示すように車室内の設定温度を設定する温度設定器３３ａや、乗員の操作により周知の吹出モードを切り換える吹出モード設定スイッチ（図示しない）が設けられている。
本例における温度設定器３３ａは、１７℃〜３１℃の範囲を１℃づつ設定可能となっており、さらに空調装置を最大冷房状態の運転モードに固定するＬｏモードと、空調装置を最大暖房状態の運転モードに固定するＨｉモードとが設定可能となっている。
【００２０】
Ｌｏモードとは、上記エアミックスドア３１の位置を冷媒蒸発器２２を通過した空気が全てヒータコア２８をバイパスする開度（図１中ａ）に固定し、さらに送風機３を最大送風状態に固定するものである。
Ｈｉモードとは、上記エアミックスドア３１の位置を冷媒蒸発器２２を通過した空気が全てヒータコア２８を通過する開度（図１中ｂ）に固定し、さらに送風機３を最大送風状態に固定するものである。
【００２１】
なお、Ｈｉモードは、上記温度設定器３３ａの設定温度が３１℃よりさらに温度を上げるように操作されたときに設定される。また、Ｌｏモードは、上記温度設定器３３ａの設定温度が１７℃よりさらに温度を下げるように操作されたときに設定される。
次に上記エアコン制御装置６が行う制御内容を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２２】
車両のイグニッションスイッチがオンされて、エアコン制御装置６に電源が供給されると、まずステップＳ１０にて、各種カウンタやフラグ等の初期化、および定数の設定を行う。
次にステップＳ２０にて、各種情報読み込みとして、温度設定器３３ａの設定温度信号（Ｔset ）や、各センサ３６〜４０の検出値をＡ／Ｄ変換した値（Ｔr ，Ｔam，Ｔs ，Ｔe ，Ｔw ）を読み込むとともに、エアコン操作パネル３３の他のスイッチ類の状態を読み込む。
【００２３】
続いて、ステップＳ３０にて、上記ステップＳ２０にて読み込まれた温度設定器３３ａの設定状態が、Ｈｉモードに設定されているか否かを判定する。そして、このステップＳ３０での判定結果がＹＥＳである場合は、ステップＳ４０に進んで、Ｈｉモード制御を行う。なお、このＨｉモード制御については後で詳しく説明する。
【００２４】
一方、ステップＳ３０にてＨｉモードに設定されておらず、設定温度が１７℃〜３１℃のいずれかに設定されている場合は、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、下記数式１に基づいて車室内へ吹き出す空調風の目標温度である目標吹出温度（以下ＴＡＯという）を算出する。
【００２５】
【数１】
ＴＡＯ＝Ｋset ×Ｔset −Ｋr ×Ｔr −Ｋam×Ｔam−Ｋs ×Ｔs ＋Ｃ
ここでＫset 、Ｋr 、Ｋam、Ｋs はそれぞれゲインであり、Ｃは補正用定数である。
次にステップＳ６０にて、車室内へ吹き出す空気の温度が上記ＴＡＯとなるように、エアミックスドア３１の目標開度ＳＷを下記数式２に基づいて決定する。
【００２６】
【数２】
ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−Ｔe ）／（Ｔw −Ｔe ）｝×１００  （％）
このようにステップＳ５０、６０の演算処理にて、車室内の温度は、上記温度設定器３３ａにて設定された設定温度となるように自動的に制御される（以下、これを通常温度制御）。
【００２７】
次にステップＳ７０にて、図４に示す特性図からブロワモータ３ｃに印加するブロア電圧を決定し、次のステップＳ８０にて、上記ＴＡＯに基づいて吸込口モードを決定する。この吸込口モードは、図４に示すように上記ＴＡＯに応じて外気導入モードもしくは内気循環モードのいずれかに設定される。ここで、外気導入モードとは、内外気切換ドア１６にて内気導入口１４を閉塞し、外気導入口１５を開口し、空調ケース２内に外気を導入するモードである。内気循環モードとは、内外気切換ドア１６にて内気導入口１４を開口し、外気導入口１５を閉塞し、空調ケース２内に内気を導入するモードである。
【００２８】
次にステップＳ９０にて、図５に示す特性図から上記ＴＡＯに基づいて吹出口モードを決定する。例えば、ＴＡＯが高くなるにつれて、以下のフェイスモード、バイレベルモード、フットモードの順に吹出モードを決定する。
なお、ＦＡＣＥ（フェイス）モードとは、フェイス吹出口８から空調風を吹き出すモードであり、Ｂ／Ｌ（バイレベル）モードとは、フェイス吹出口８とフット吹出口９の両方から空調風を吹き出すモードであり、ＦＯＯＴ（フット）モードとは、フット吹出口９から空調風を吹き出すモードである。
【００２９】
続いて、ステップＳ１００にて、冷媒圧縮機１８の作動判定を行う。この作動判定は、上記蒸発器後センサ３９が検出する温度が３度以下であれば、蒸発器２２にフロストが生じないように冷媒圧縮機１８を停止し、４度より高ければ冷媒圧縮機１８を作動させる。
次に、ステップＳ１１０にて、上記各制御目標値が得られるように、各サーボモータ１３、１７、３２、モータ駆動回路３４、およびクラッチ駆動回路３５へ制御信号を出力する。その後、ステップＳ１０１にて、所定の制御周期τが経過したか否かを判定し、経過したらステップＳ２に戻り、経過していなければ上記τが経過するまでステップＳ１１０の制御を繰り返す。
【００３０】
次に、上記ステップＳ４０のＨｉモード制御の内容を用いて説明する。
先ず、ステップＳ４１では上記内気温センサ３６が検出する内気温が所定温度Ｔ１（例えば、４０℃）より高いか否かを判定し、ステップＳ４１での判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ４５に進み、Ｈｉモード制御を行う。
この場合は、ステップＳ４３にて上記数式１にて上記ＴＡＯを算出し、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、上記ブロア電圧を図４の特性中の最大に設定する。そして、ステップＳ４５に進んで、上記エアミックスドア３１の目標開度ＳＷを最大暖房状態となるように固定する。つまり、Ｈｉモード制御では、ステップＳ４３にてＴＡＯを算出するのであるが、ブロア電圧と目標開度ＳＷとは、図４の特性図や上記数式２で決定され無い。そして、Ｈｉモード制御では、吸込口モードおよび吹出口モードとは、上記ステップＳ４３にて算出されたＴＡＯに基づき、図６、７の特性図にて設定される。
【００３１】
一方、ステップＳ４１での判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ４３に進む。ここで、ステップＳ４１にてＹＥＳと判定され、内気温が４０℃以上ある場合は、通常車室内には乗員はおらず、無人で車室内がＨｉモードが例えば１〜２時間暖房されているときである。例えば、上述したように冬季において空港等で客人を待っているときに、車両を無人として上記Ｈｉモード制御にて前もって車室内を十分に暖めておくといったときである。
【００３２】
この場合は、ステップＳ４６に進み、上記設定温度として、Ｔset を所定設定温度（３１℃）に設定し、ステップＳ５０に進む。つまり、内気温が４０℃以上になると、Ｈｉモード制御を停止し、上記通常温度制御に戻る。従って、Ｈｉモードが設定されているときに、内気温が設定温度のうち最大設定温度（ここでは３１℃）より高い４０℃以上になると、空調風の温度を下げることで、内気温を下げて、内気温が所定設定温度（３１℃）となるように自動的に制御する。
【００３３】
これにより、通常温度制御により、内気温が４０℃から３１℃に下がるように制御されることになり、空調ケース２からの輻射熱によりインストルメントパネルが高温になることが防止でき、インストルメントパネルが熱変形することを未然に防止できる。これに加え、車載ラジオに使用される電気部品である発光ダイオード等の寿命を縮めたり、車載ラジオの樹脂部品が熱変形することを未然に防止できる。
【００３４】
（他の実施形態）
上記実施形態では、車両用空調装置の温度制御方式は、温風を冷風とを混合するエアミックタイプであったが、本発明は、ヒータコアを流れる温水流量を調整することで、空調風の温度調整を行う所謂リヒートタイプのものでも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における車両用空調装置の全体構成図を示す図である。
【図２】上記実施形態における車両用空調装置の制御系を表す図である。
【図３】上記実施形態における制御内容を表すフローチャートである。
【図４】上記実施形態におけるＴＡＯとブロア電圧との関係を示す図である。
【図５】上記実施形態におけるＴＡＯと吸込口モードとの関係を示す図である。
【図６】上記実施形態におけるＴＡＯと吹出口モードとの関係を表す図である。
【図７】上記実施形態におけるＨｉモード制御の内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１…車両用空調装置、６…エアコン制御装置、３３ａ…温度設定器。
【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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