JP2017019451A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エコノミーモードを選択した場合に乗員の快適性をできるだけ確保するとともに、十分な省燃費性能を確保する。
【解決手段】エコノミーモードが選択された場合、冷房運転時には通常モード時における必要冷房能力から減少した低冷房能力となるようにコンプレッサを制御し、暖房運転時には通常モード時における必要暖房能力から減少した低暖房能力となるようにウォーターポンプを制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、特に、省エネルギ運転を可能にするエコノミーモードを備えた車両に搭載される空調装置の制御の技術分野に属する。

車両に搭載される車両用空調装置は、乗員の設定温度や外気温度、内気温度等に基づいて目標吹出空気温度、風量及び吹出モードを決定し、決定した目標吹出空気温度、風量及び吹出モードとなるように各機器を自動制御するように構成された、いわゆるオートエアコンが主流となっている。

一方、オートエアコンが搭載される車両では、乗員の好みに応じて省燃費運転を実現するために、エコノミーモードを選択することができるものがある（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１では、エンジン冷却水の熱を用いて車室内を暖房するヒータコアを備えた車両用空調装置において、当該車両の停止中であって、エコノミーモードが選択されていない場合には、エンジン冷却水の温度が所定温度以上となる場合にエンジンを停止させ、エコノミーモードが選択されている場合には、エンジン冷却水の温度が所定温度よりも低い温度以上となる場合にエンジンを停止させるように構成されている。

また、特許文献２では、ヒートポンプのコンプレッサが、外部からの制御信号に応じて容量を可変できる可変容量型コンプレッサである場合に、エコノミーモードが選択されると、エバポレータの目標冷却温度をバイレベルモードとバイレベルモード以外のモード別に分けると共に、バイレベルモード時の方がバイレベルモード以外のモードよりも低くなるようにしている。

特許第４９８５７２６号公報 特公平７−２９５４０号公報

ところが、暖房時において、例えば外気温度が極めて低い場合のように強めの暖房が要求されている場合と、例えば外気温度が比較的高めで、日射量も多い場合のように弱めの暖房が要求されている場合とがある。しかしながら、特許文献１では、エコノミーモードが選択されている場合には、暖房時にエンジンの冷却水温度が低めのときにエンジンを停止する制御を行っているので、強めの暖房が要求されている場合でもエンジンが停止してしまい、熱源が確保されず、乗員の快適性が低下してしまう恐れがある。反対に、弱めの暖房が要求されているのにエンジンが停止せず、冷却水の温度が暖房の要求以上に高まってしまい、燃料の無駄が発生していることも考えられるので、省燃費性が低下してしまう。

また、冷房時においても同様に強めの冷房が要求されている場合と、弱めの冷房が要求されている場合とがある。特許文献２では、エコノミーモードが選択されていると、吹出モードに応じて可変容量型コンプレッサの吐出容量を制御し、エバポレータの目標冷却温度を変更するようにしているが、吹出モードは冷房の要求度合いと一致しているとは限らず、従って、エコノミーモード時に乗員の快適性が悪化することや、省燃費性能が低下してしまう恐れがある。

つまり、特許文献１、２の制御では、エコノミーモードを選択した場合に乗員の快適性が悪化しやすく、また、十分な省燃費性能を確保するのが難しいことがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一般的には空調性能が低下するエコノミーモードを選択した場合であっても乗員の快適性をできるだけ確保するとともに、十分な省燃費性能を確保することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、通常モード時における必要冷房能力及び必要暖房能力を得ておき、この必要冷房能力及び必要暖房能力から減少した能力となるように冷房能力及び暖房能力を設定できるようにした。

第１の発明は、
車室内に配設される熱交換器と、
上記熱交換器に熱媒体を供給するための熱源供給手段と、
上記熱源供給手段の消費エネルギを通常モード時に比べて減少させるエコノミーモードを選択するためのエコノミーモード選択手段と、
上記熱源供給手段を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置によって少なくとも冷房運転と暖房運転とに切り替えられるように構成された車両用空調装置において、
上記制御装置は、上記エコノミーモード選択手段によりエコノミーモードが選択された場合、冷房運転時には通常モード時における必要冷房能力から減少した低冷房能力となるように上記熱源供給手段を制御し、暖房運転時には通常モード時における必要暖房能力から減少した低暖房能力となるように上記熱源供給手段を制御するエコノミー制御を行うように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、エコノミーモードが選択された場合に、冷房運転時には低冷房能力となるように熱源供給手段を制御するので、熱源供給手段の消費エネルギが減少する。また、暖房運転時には低暖房能力となるように熱源供給手段を制御するので、熱源供給手段の消費エネルギが減少する。従って、冷房運転と暖房運転とで別々に必要能力が得られるのでそれぞれの運転で適切な能力で済み、十分な省燃費性能が確保され、また、冷房運転と暖房運転とでそれぞれに適した能力とすることが可能になり、乗員の快適性が向上する。

第２の発明は、第１の発明において、
上記車両用空調装置は、車室外の空気を車室に導入する送風機を備えるとともに、上記制御装置によって上記送風機を作動させて弱空調運転にも切り替えられるように構成され、
上記制御装置は、上記エコノミーモード選択手段によりエコノミーモードが選択された場合に、通常モード時よりも低風量となるエコノミーモード用風量を決定し、弱空調運転時には当該エコノミーモード用風量となるように上記送風機を作動させるように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、エコノミーモード時に弱空調運転を行う際、通常モード時よりも換気風量が低下するので、単位時間あたりの車室の換気量が減少する。これにより、車室の温度変化が少なくなる。

第３の発明は、第２の発明において、
上記制御装置は、上記エコノミーモード選択手段によりエコノミーモードが選択された場合に、弱空調運転時には上記低冷房能力に基づいて決定された冷房時エコノミーモード用風量となるように上記送風機を作動させるように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、エコノミー制御時に使用される冷房時エコノミーモード用風量となるように送風機を制御するので、単位時間あたりの車室の換気量を十分に減少させることが可能になる。

第４の発明は、第２の発明において、
上記制御装置は、上記エコノミーモード選択手段によりエコノミーモードが選択された場合に、弱空調運転時には上記低暖房能力に基づいて決定された暖房時エコノミーモード用風量となるように上記送風機を作動させるように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、エコノミー制御時に使用される暖房時エコノミーモード用風量となるように送風機を制御するので、単位時間あたりの車室の換気量を十分に減少させることが可能になる。

第５の発明は、第２から４のいずれか１つの発明において、
上記車両用空調装置は、車室への吹出モードを設定する吹出モード設定手段を備え、
上記制御装置は、上記吹出モード設定手段により設定された吹出モードに基づいて冷房運転、暖房運転及び弱空調運転の切替を行うように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、吹出モードに応じて冷房運転、暖房運転及び弱空調運転が切り替えられるので、車室が吹出モードに応じた空調状態になる。

第１の発明によれば、エコノミーモードが選択された場合、冷房運転時には通常モード時における必要冷房能力から減少した冷房能力となるように熱源供給手段を制御し、暖房運転時には通常モード時における必要暖房能力から減少した暖房能力となるように熱源供給手段を制御するようにしたので、エコノミーモードを選択した場合であっても乗員の快適性を確保できるとともに、十分な省燃費性能を確保することができる。

第２の発明によれば、エコノミーモードが選択された場合、弱空調運転時には風量を低下させることができるので、車室の温度変化が少なくなり、省燃費性能をより一層高めることができる。

第３の発明によれば、弱空調運転時には低冷房能力に基づいて決定された冷房時エコノミーモード用風量とするので、車室の温度変化が少なくなり、省燃費性能をより一層高めることができる。

第４の発明によれば、弱空調運転時には低暖房能力に基づいて決定された暖房時エコノミーモード用風量とするので、車室の温度変化が少なくなり、省燃費性能をより一層高めることができる。

第５の発明によれば、吹出モードに基づいて冷房運転、暖房運転及び弱空調運転の切替を行うようにしたので、車室を吹出モードに応じた空調状態にすることができる。

実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 車両用空調装置のブロック図である。 制御装置による制御手順を示すフローチャートである。 エコノミーモード時の暖房運転能力を算出するためのグラフである。 エコノミーモード時の目標ヒータコア後温度を内気温度に基づいて算出するためのグラフである。 エコノミーモード時の目標ヒータコア後温度をエアミックスダンパの開度に基づいて算出するためのグラフである。 エコノミーモード時の暖房風量の低減量を算出するためのグラフである。 エコノミーモード時の冷房運転能力を算出するためのグラフである。 エコノミーモード時の目標エバ後温度を内気温度に基づいて算出するためのグラフである。 エコノミーモード時の目標エバ後温度をエアミックスダンパの開度に基づいて算出するためのグラフである。 エコノミーモード時の冷房風量の低減量を算出するためのグラフである。 エコノミーモード時の換気風量をエアミックスダンパの開度に基づいて算出するためのグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１の概略構造を示す図である。車両用空調装置１は、例えば自動車等に搭載されており、車室を所望の空調状態にすることができるように構成されている。

尚、この車両用空調装置１が搭載される自動車は、駆動力を発生するエンジンＥを備えている。図示しないが、自動車としては、エンジンと電動モーターの両方を搭載したハイブリッドタイプの自動車であってもよいし、電動モーターのみを搭載した電気自動車であってもよいし、図１に示すように従来からあるエンジンのみを搭載した自動車であってもよい。

また、自動車の車室内には、ドライブモードを選択するドライブモード選択スイッチ２（図１に示す）が設けられている。ドライブモード選択スイッチ２で選択可能なドライブモードは、少なくとも通常モードと、エコノミーモードとがあり、これらのうち、乗員が任意のモードに選択することができるようになっている。通常モードとは、エンジンや電動モーターの制御を省燃費（省電費）制御しないモードであり、自動車の本来の動力性能を発揮することができるモードである。一方、エコノミーモードとは、エンジンや電動モーターの制御を省燃費（省電費）制御するモードであり、例えば、最高出力を抑制したり、エンジンや電動モーターの出力特性を緩やかにしてアクセラレータの操作に対する出力の立ち上がりを遅くする。ドライブモード選択スイッチ２は、車両用空調装置１の制御装置３に接続されており、制御装置３が現在選択されているドライブモードを検出することができるようになっている。後述するが、この自動車では、ドライブモードがエンジンや電動モーターの制御だけでなく、空調の制御にも反映されるようになっている。また、通常モードの他にスポーツモード等を選択可能にしてもよい。スポーツモードの場合には、エンジンや電動モーターの最高出力を一時的に増加したり、エンジンや電動モーターの出力特性を急峻な特性にする。空調制御においては、スポーツモードは通常モードと同様にして扱う。また、ドライブモード選択スイッチ２の代わりに、空調制御のみ、エコノミーモードと通常モードとに切替可能なスイッチ（エコノミーモード選択手段）を設けてもよい。

車両用空調装置１は、ドライブモード選択スイッチ２及び制御装置３の他、ヒートポンプ装置１０と、空調ユニット２０とを備えている。ヒートポンプ装置１０は、コンプレッサ１１、コンデンサ１２、膨張弁１３及びエバポレータ（熱交換器）１４を備えており、これら機器が冷媒配管を介して接続されている。コンプレッサ１１は、電磁クラッチ１１ａを有しており、この電磁クラッチ１１ａを介してエンジンＥの出力が伝達されるようになっている。電磁クラッチ１１ａは制御装置３に接続されており、制御装置３によって制御されて接続状態と断状態とに切り替えられる。接続状態ではエンジンＥの出力がコンプレッサ１１に伝達されて冷媒が圧縮されてコンデンサ１２及び膨張弁１３を介してエバポレータ１４に供給される一方、断状態ではコンプレッサ１１が停止し、冷媒の供給が停止する。コンプレッサ１１はエンジンＥの動力の一部を消費することになる。ヒートポンプ１０の冷媒は熱媒体であり、コンプレッサ１１は本発明の熱源供給手段である。

コンプレッサ１１の作動時間（冷房能力）は、コンプレッサ１１のＯＦＦ点温度を変更することによって調整できる。ＯＦＦ点温度は、後述するエバ後センサ３５で検出されたエバポレータ１４の表面温度であり、このＯＦＦ点温度を高くすることで、コンプレッサ１１の作動時間が短くなっていき、反対に、エバポレータ１４の表面に氷が成長しない範囲でＯＦＦ点温度を低くすることで、コンプレッサ１１の作動時間が長くなっていく。

コンデンサ１２は、車室外において例えばエンジンルーム等に配設され、コンプレッサ１１から吐出された冷媒を凝縮させる。膨張弁１３は、コンデンサ１２から流出した冷媒を減圧させてエバポレータ１４に流入させるためのものである。エバポレータ１４は、車室内に配設されている。エバポレータ１４は、ヘッダタンクやチューブ及びフィンで構成されており、内部を流通する冷媒と外部を流れる空気とを熱交換させて外部の空気を冷却する冷却用熱交換器である。

空調ユニット２０は、例えば自動車の車室内の前端部に配設されたインストルメントパネル（図示せず）の内部に収容されている。空調ユニット２０は、上記エバポレータ１４を収容するユニットケーシング２１と、送風機２２と、ヒータコア（熱交換器）２３と、エアミックスダンパ２４と、吹出方向切替装置（吹出モード設定手段）２５と、ウォーターポンプ（熱源供給手段）２６とを備えている。

送風機２２は、ユニットケーシング２１の空気流れ方向最上流部に配設されており、車室内の空気（内気）と車室外の空気（外気）の一方を選択して車室に導入することができるように構成されている。すなわち、送風機２２の外面には、車室内に連通する内気導入口２２ａと車室外に連通する外気導入口２２ｂが形成され、送風機２２の内部には内外気切替ダンパ２２ｃが配設されている。送風機２２の外部には内外気切替ダンパ２２ｃを駆動する内外気切替アクチュエータ２２ｄが配設されている。内外気切替アクチュエータ２２ｄは制御装置３に接続されて制御装置３によって制御される。図１に示すように内外気切替ダンパ２２ｃが内気導入口２２ａを全閉にし、外気導入口２２ｂを全開にすると外気導入モードとなり、一方、図示しないが、内外気切替ダンパ２２ｃが内気導入口２２ａを全開にし、外気導入口２２ｂを全閉にすると内気導入モードとなる。

送風機２２には、ファン２２ｅとファン２２ｅを駆動するファンモータ２２ｆとが設けられている。ファンモータ２２ｆは、制御装置３に接続されて制御装置３によって制御され、ＯＮ及びＯＦＦの切替と、回転数の変更（送風量の変更）が可能になっている。

ヒータコア２３は、エンジンＥのウォータージャケットを循環するエンジン冷却水（熱媒体）が流通するチューブを有しており、流通するエンジン冷却水と外部を流れる空気とを熱交換させて外部の空気を加熱する加熱用熱交換器である。ヒータコア２３には、ウォーターポンプ２６によってエンジン冷却水が供給されるようになっている。ウォーターポンプ２６は、電動タイプのものであり、制御装置３に接続されて制御装置３によって制御され、停止及び作動の切り替えを任意のタイミングで行うことができるとともに、吐出量の調整も行うことができるように構成されている。

ヒータコア２３は、ユニットケーシング２１内においてエバポレータ１４から空気流れ方向下流側に離れて配設されている。ユニットケーシング２１内のエバポレータ１４とヒータコア２３との間には、エアミックスダンパ２４が配設されている。エアミックスダンパ２４は、エバポレータ１４を通過した空気のうち、ヒータコア２３を通過する空気の量を変更することによって吹出空気温度を変更するためのものである。エアミックスダンパ２４の開度は、エバポレータ１４を通過した空気の全量をヒータコア２３に流さない状態から、エバポレータ１４を通過した空気の全量をヒータコア２３に流す状態となるまでの間で回動するようになっている。エバポレータ１４を通過した空気の全量をヒータコア２３に流さない状態におけるエアミックスダンパ２４の開度を０％とし、エバポレータ１４を通過した空気の全量をヒータコア２３に流す状態におけるエアミックスダンパ２４の開度を１００％とする。エアミックスダンパ２４は、開度が０％〜１００％の間の任意の開度とすることができる。

空調ユニット２０は、エアミックスアクチュエータ２７を備えている。エアミックスアクチュエータ２７は、エアミックスダンパ２４を任意の開度となるまで回動させることができるように構成されており、制御装置３に接続されて制御装置３によって制御される。

ユニットケーシング２１の空気流れ方向下流側には、デフロスタ吹出口３０と、ベント吹出口３１と、ヒート吹出口３２とが形成されている。デフロスタ吹出口３０は、フロントガラス（図示せず）の内面に空調風を供給するためのものであり、例えばインストルメントパネルの上面における前部に開口している。ベント吹出口３１は、主に乗員の上半身に空調風を供給するためのものであり、例えばインストルメントパネルにおいて前席と対向する部位に開口している。ヒート吹出口３２は、主に乗員の足下に空調風を供給するためのものであり、例えばフロア近傍で開口している。

吹出方向切替装置２５は、デフロスタダンパ２５ａ、ベントダンパ２５ｂ、ヒートダンパ２５ｃ及び吹出方向切替アクチュータ２５ｄを備えている。デフロスタダンパ２５ａは、デフロスタ吹出口３０を開閉するためのものである。ベントダンパ２５ｂは、ベント吹出口３１を開閉するためのものである。ヒートダンパ２５ｃは、ヒート吹出口３２を開閉するためのものである。

デフロスタダンパ２５ａ、ベントダンパ２５ｂ及びヒートダンパ２５ｃは、例えば図示しないリンク及びカム機構を介して連動するように構成することができる。そして、吹出方向切替アクチュータ２５ｄによってデフロスタダンパ２５ａ、ベントダンパ２５ｂ及びヒートダンパ２５ｃを駆動することで、車室への吹出モードを任意のモードに設定することができるようになっている。吹出モードは、デフロスタ吹出口３０とヒート吹出口３２を閉じ、ベント吹出口３１を開くベントモード、デフロスタ吹出口３０を閉じ、ベント吹出口３１及びヒート吹出口３２を開くバイレベルモード、デフロスタ吹出口３０とベント吹出口３１を閉じ、ヒート吹出口３２を開くヒートモードが少なくともある。その他、ベント吹出口３１及びヒート吹出口３２を閉じ、デフロスタ吹出口３０を開くデフロスタモード等の吹出モードに切り替えることも可能である。

空調ユニット２０には、共に温度検出センサで構成されたエバ後センサ３５とヒータコア後センサ３６とが設けられている。エバ後センサ３５は、エアミックスダンパ２４よりも空気流れ方向上流側で、エバポレータ１４の空気流れ方向下流側の面に配設されている。エバ後センサ３５は、制御装置３に接続され、エバポレータ１４を通過した直後の空気の温度を検出して制御装置３に出力するように構成されている。ヒータコア後センサ３６は、ヒータコア２３の空気流れ方向下流側の面に配設されている。ヒータコア後センサ３６は、制御装置３に接続され、ヒータコア２３を通過した直後の空気の温度を検出して制御装置３に出力するように構成されている。

また、車両用空調装置１は、内気センサ４０、外気センサ４１、日射センサ４２及び操作ボタン４３を備えており、これらは全て制御装置３に接続されて信号を出力するように構成されている。内気センサ４０は、車室内に配設された温度センサで構成されており、車室内の空気温度（内気温度）を検出するためのものである。外気センサ４１は、例えば車体前部や車体側方等、車室外に配設された温度センサで構成されており、車室外の空気温度（外気温度）を検出するためのものである。日射センサ４２は、車室内に配設された日射量検出センサで構成されており、車室内に差し込んでくる単位時間あたりの日射量を検出するためのものである。操作ボタン４３は、車室内のインストルメントパネル等に配設されており、空調装置のＯＮ／ＯＦＦ切替ボタン、乗員による室温設定ボタン、風量調整ボタン、吹出モード切替ボタン等で構成されている。

制御装置３は、内気センサ４０、外気センサ４１、日射センサ４２及び操作ボタン４３からの出力信号に基づいて、エアミックスダンパ２４の開度を決定し、この開度に基づいて吹出モードを決定する。すなわち、例えば夏のように内気温度及び外気温度が３０℃以上のように高く、かつ、日射量が多い場合で、乗員による設定温度が低めの場合には、エアミックスダンパ２４の開度が４２％以下となり、この場合には、ベントモードとする。また、例えば冬のように内気温度及び外気温度が５℃以下のように低く、乗員による設定温度が高めの場合には、エアミックスダンパ２４の開度が５４％以上となり、この場合には、ヒートモードとする。また、例えば春や秋のように内気温度及び外気温度がそれほど高くなく、かつ、日射量もそれほど多くない場合で、乗員による設定温度が２５℃程度の場合には、エアミックスダンパ２４の開度が４２％〜５４％の間となり、この場合には、バイレベルモードとする。

そして、制御装置３は、吹出モードに基づいて車両用空調装置１の運転モードを決定する。つまり、ベントモードのときにはヒートポンプ１０を作動させて冷房運転とし、ヒートモードのときにはウォーターポンプ２６を作動させて暖房運転とし、バイレベルモードのときには弱空調運転にする。これにより、車両用空調装置１は３つの運転モードに切り替えられる。尚、冷房運転時に温度調整のためにウォーターポンプ２６も作動させてもよいし、暖房運転時に温度調整のためにコンプレッサ１１も作動させてもよい。

また、冷房運転時及び暖房運転時には、上記内気センサ４０、外気センサ４１、日射センサ４２及び操作ボタン４３からの出力信号と、エバ後センサ３５及びヒータコア後センサ３６の出力信号とに基づいて、後述するようにコンプレッサ１１の作動状態及びウォーターポンプ２６の作動状態を変更する。また、エアミックスダンパ２４の開度を変更して吹出空気の温度を調整する。

次に、制御装置３による制御手順について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。始めに、図示しないが、制御装置３は、内気センサ４０、外気センサ４１、日射センサ４２及び操作ボタン４３からの出力信号に基づいて目標室温Ｔｔｒｇを算出する。基本的には、外気温度が低ければ目標室温Ｔｔｒｇが高くなり、また、日射量が多ければ目標室温Ｔｔｒｇが低くなり、乗員による設定温度が低ければ目標室温Ｔｔｒｇが低くなる。これは一般のオートエアコンの目標吹出空気温度の算出手順と同じ手順を使用している。

また、目標室温Ｔｔｒｇに基づいて目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇ及び目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇを算出する。目標室温Ｔｔｒｇが高ければ目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇが高くなり、目標室温Ｔｔｒｇが低ければ目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇが低くなる。これも一般のオートエアコンの目標吹出空気温度の算出手順と同じ手順を使用している。そして、目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇとなるように、ウォーターポンプ２６を制御し、目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇとなるように、コンプレッサ１１を制御する。

また、送風機２２の目標風量ＡＦＶｔｒｇも一般のオートエアコンの風量算出手順と同じ手順を使用して算出する。例えば、目標室温Ｔｔｒｇと内気温度との差が大きい程、送風機２２の目標風量ＡＦＶｔｒｇを大きくする。目標風量ＡＦＶｔｒｇとなるように、制御装置３がファンモータ２２ｆへの印加電圧を変更する。

スタート後のステップＳＡ１では、ドライブモード選択スイッチ２でエコノミーモードが選択されているか否かについて判定する。ステップＳＡ１においてＮＯと判定されて通常モードである場合にはステップＳＡ２に進んで通常モード時のオートエアコン制御を行う。

（通常モード時の制御）
以下、ドライブモード選択スイッチ２によって通常モードが選択された場合における暖房運転時及び冷房運転時の制御について説明する。暖房運転時には、まず、必要暖房運転能力Ｐｗ（Ｗ）を決定する。必要暖房運転能力Ｐｗ（Ｗ）は次式に基づいて得る。

Ｐｗ＝Ｌ×ρ×ｃ×（Ｔ１−Ｔ２）×１０００
ここで、Ｔ１はヒータコア後センサ３６で検出されたヒータコア後空気温度であり、Ｔ２はヒータコア前空気温度であり、Ｌは風量（ｍ^３／ｓ）、即ち目標風量ＡＦＶｔｒｇであり、ｃは比熱（理想気体）ｋＪ／ｋｇ・Ｋであり、ρは空気の密度（理想気体）ｋｇ／ｍ^３である。Ｔ２は、コンプレッサ１１が作動しているときには、エバ後センサ３５で検出されたエバ後空気温度であるが、コンプレッサ１１が停止しているときには、外気センサ４１で検出された外気温度となる。尚、外気センサ４１で検出された外気温度以外にも、エバ後センサ３５で検出された温度としてもよい。

ウォーターポンプ２６によるエンジン冷却水の送給量を多くすれば高い暖房能力が得られるので、上述のようにして得られた必要暖房運転能力Ｐｗ（Ｗ）が得られるように、ウォーターポンプ２６を制御する。

一方、通常モードが選択された場合における冷房運転時には、まず、必要冷房運転能力Ｐｃ（Ｗ）を決定する。必要冷房運転能力Ｐｃ（Ｗ）は次式に基づいて得る。

Ｐｃ＝Ｌ×ρ×ｃ×（Ｔ３−Ｔ４）×１０００
ここで、Ｔ３はエバ前空気温度であり、Ｔ４はエバ後センサ３５で検出されたエバ後空気温度であり、Ｌは風量（ｍ^３／ｓ）、即ち目標風量ＡＦＶｔｒｇであり、ｃは比熱（理想気体）ｋＪ／ｋｇ・Ｋであり、ρは空気の密度（理想気体）ｋｇ／ｍ^３である。Ｔ３は、外気導入時には外気温度であるが、内気導入時には内気温度となる。

コンプレッサ１１の作動時間を長くすれば高い冷房能力が得られるので、上述のようにして得られた必要冷房運転能力Ｐｃ（Ｗ）が得られるように、コンプレッサ１１を制御し、必要に応じてウォーターポンプ２６も制御する。

必要暖房運転能力Ｐｗ（Ｗ）及び必要冷房運転能力Ｐｃ（Ｗ）に基づいてウォーターポンプ２６及びコンプレッサ１１を制御しているので、必要な熱量（冷熱量）が得られる。

（エコノミー制御）
図３のフローチャートにおけるステップＳＡ１においてＹＥＳと判定されて、ドライブモード選択スイッチ２でエコノミーモードが選択されている場合にはステップＳＡ３に進む。ステップＳＡ３では上述したように吹出モードに基づいて車両用空調装置１の運転モードを判定する。

ステップＳＡ３で暖房運転であると判定されると、ステップＳＡ４に進み、通常モード時のオートエアコン制御で行ったように、必要暖房運転能力Ｐｗ（Ｗ）を算出する。その後、ステップＳＡ５に進み、図４に示すグラフに基づいて、エコノミーモード時の暖房運転能力ＰｗＥｒ（Ｗ）（低暖房能力）を算出する。図４のグラフの横軸は内気温度Ｔｒであり、縦軸はエコノミーモード時の暖房運転能力ＰｗＥｒである。エコノミーモード時の暖房運転能力ＰｗＥｒは、内気温度Ｔｒによって変更されるが、全体として必要暖房運転能力Ｐｗ（Ｗ）よりも低い能力となっている。すなわち、Ｅ１及びＥ２は、正の値であり、例えば１５０（Ｗ）〜１５００（Ｗ）の間で設定することができる。Ｅ１及びＥ２は、外気温度が低いほど大きな値となるようにしている。また、内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ−１０（℃）よりも低いと、必要暖房運転能力Ｐｗ（Ｗ）からＥ２を差し引いた能力をエコノミーモード時の暖房運転能力ＰｗＥｒとし、内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ−５（℃）よりも高いと、必要暖房運転能力Ｐｗ（Ｗ）からＥ１を差し引いた能力をエコノミーモード時の暖房運転能力ＰｗＥｒとする。内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ−１０（℃）と、目標室温Ｔｔｒｇ−５（℃）との間にあるときには、グラフに示す直線で表される能力をエコノミーモード時の暖房運転能力ＰｗＥｒとする。

ステップＳＡ５に続くステップＳＡ６では、図５に示すグラフ及び図６に示すグラフに基づいて目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥを算出する。図５のグラフの横軸は内気温度Ｔｒであり、縦軸はエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｒである。図５に示すグラフでは、エコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｒは、内気温度Ｔｒによって変更されるが、全体として通常モード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇよりも低い温度となっている。すなわち、内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ−１０（℃）よりも低いと、通常モード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇから５（℃）を差し引いた温度をエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｒとし、内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ−５（℃）よりも高いと、通常モード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇから２（℃）を差し引いた温度をエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｒとする。内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ−１０（℃）と、目標室温Ｔｔｒｇ−５（℃）との間にあるときには、グラフに示す直線で表される温度を目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｒとする。

また、図６に示すグラフの横軸はエアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）であり、縦軸はエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｍである。図６に示すグラフでは、エコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｍは、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）によって変更される。すなわち、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が、所定の値（Ｈ２ＢＬ）よりも小さいと、通常モード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇをエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｍとし、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が、Ｈ２ＢＬよりも大きな値（ＢＬ２Ｈ）よりも大きいと、通常モード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇから５（℃）を差し引いた温度をエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｍとする。エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が、Ｈ２ＢＬと、ＢＬ２Ｈとの間にあるときには、グラフに示す直線で表される温度を目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｍとする。

そして、図５のグラフで得られたエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｒと、図６のグラフで得られたエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥｍとを比較し、高い方を選択し、エコノミーモード時の目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇＥとする。

ステップＳＡ６に続くステップＳＡ７では風量の補正を行い、エコノミーモード時の目標風量（暖房時エコノミーモード用風量）ＡＦＶｔｒｇＥを得る。

ＡＦＶｔｒｇＥ＝ＰｗＥ／（ρ×ｃ×（Ｔｈ ｔｒｇＥ−Ｔ２）×１０００）×３６００
ここで、Ｔ２はヒータコア前空気温度であり、ｃは比熱（理想気体）ｋＪ／ｋｇ・Ｋであり、ρは空気の密度（理想気体）ｋｇ／ｍ^３であり、Ｔｈ ｔｒｇＥは、ステップＳＡ６で算出したエコノミーモード時の目標ヒータコア後温度である。Ｔ２は、コンプレッサ１１が作動しているときには、エバ後センサ３５で検出されたエバ後空気温度であるが、コンプレッサ１１が停止しているときには、外気センサ４１で検出された外気温度となる。

ただし、エコノミーモード時の目標風量ＡＦＶｔｒｇＥは、下記最小値（ＡＦＶｔｒｇＥｍｉｎ）と最大値（ＡＦＶｔｒｇＥｍａｘ）との範囲内で、かつ、通常モード時の目標風量ＡＦＶｔｒｇと比較して低い方を選択する。

ＡＦＶｔｒｇＥｍｉｎ＝ＡＦＶｔｒｇ−ＡＦＶｄｏｗｎ
ＡＦＶｄｏｗｎは、図７に示すグラフに基づいて得る。図７のグラフの横軸は外気温度Ｔａであり、縦軸は、ＡＦＶｄｏｗｎ、即ち、低減量（ｍ^３／ｈ）である。外気温度が０℃以下であれば、ＡＦＶｄｏｗｎを８０（ｍ^３／ｈ）とし、外気温度が１０℃以上であれば、ＡＦＶｄｏｗｎを１００（ｍ^３／ｈ）とする。外気温度が０℃〜１０℃の範囲であれば、グラフに基づいてＡＦＶｄｏｗｎを算出する。

また、上記最大値（ＡＦＶｔｒｇＥｍａｘ）は５００（ｍ^３／ｈ）とする。

ステップＳＡ７に続くステップＳＡ８では、ウォーターポンプ２６の出力を低減してエンジン冷却水の流量を通常モード時に比べて低下させる。

ステップＳＡ８に続くステップＳＡ９では、上述のようにして算出された各値となるように、制御対象（送風機２２、コンプレッサ１１（電磁クラッチ１１ａ）、ウォーターポンプ２６等）を制御する。

一方、ステップＳＡ３で冷房運転であると判定されると、ステップＳＡ１０に進み、通常モード時のオートエアコン制御で行ったように、必要冷房運転能力Ｐｃ（Ｗ）を算出する。その後、ステップＳＡ１１に進み、図８に示すグラフに基づいて、エコノミーモード時の冷房運転能力ＰｃＥｒ（Ｗ）（低冷房能力）を算出する。図８のグラフの横軸は内気温度Ｔｒであり、縦軸はエコノミーモード時の冷房運転能力ＰｃＥｒである。エコノミーモード時の冷房運転能力ＰｃＥｒは、内気温度Ｔｒによって変更されるが、全体として必要冷房運転能力Ｐｃ（Ｗ）よりも低い能力となっている。すなわち、Ｅ３及びＥ４は、正の値であり、例えば１５０（Ｗ）〜１１００（Ｗ）の間で設定することができる。Ｅ３及びＥ４は、外気温度が高いほど大きな値となるようにしている。また、内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ＋５（℃）よりも低いと、必要冷房運転能力Ｐｃ（Ｗ）からＥ３を差し引いた能力をエコノミーモード時の冷房運転能力ＰｃＥｒとし、内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ＋１０（℃）よりも高いと、必要冷房運転能力Ｐｃ（Ｗ）からＥ４を差し引いた能力をエコノミーモード時の冷房運転能力ＰｃＥｒとする。内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ＋５（℃）と、目標室温Ｔｔｒｇ＋１０（℃）との間にあるときには、グラフに示す直線で表される能力をエコノミーモード時の冷房運転能力ＰｃＥｒとする。

ステップＳＡ１１に続くステップＳＡ１２では、図９に示すグラフ及び図１０に示すグラフに基づいて目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥを算出する。図９のグラフの横軸は内気温度Ｔｒであり、縦軸はエコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｒである。図９に示すグラフでは、エコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｒは、内気温度Ｔｒによって変更されるが、全体として通常モード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇよりも高い温度となっている。すなわち、内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ＋５（℃）よりも低いと、通常モード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇに３（℃）足した温度をエコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｒとし、内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ＋１０（℃）よりも高いと、通常モード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇに１（℃）足した温度をエコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｒとする。内気温度Ｔｒが、目標室温Ｔｔｒｇ＋５（℃）と、目標室温Ｔｔｒｇ＋１０（℃）との間にあるときには、グラフに示す直線で表される温度を目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｒとする。

また、図１０に示すグラフの横軸はエアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）であり、縦軸はエコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｍである。図１０に示すグラフでは、エコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｍは、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）によって変更される。すなわち、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が、所定の値（ＢＬ２Ｖ）よりも小さいと、通常モード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇをエコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｍとし、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が、ＢＬ２Ｖよりも大きな値（Ｖ２ＢＬ）よりも大きいと、通常モード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇに２（℃）足した温度をエコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｍとする。エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が、ＢＬ２Ｖと、Ｖ２ＢＬとの間にあるときには、グラフに示す直線で表される温度を目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｍとする。

そして、図９のグラフで得られたエコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｒと、図１０のグラフで得られたエコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥｍとを比較し、高い方を選択し、エコノミーモード時の目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇＥとする。

ステップＳＡ１２に続くステップＳＡ１３では風量の補正を行い、エコノミーモード時の目標風量（冷房時エコノミーモード用風量）ＡＦＶｔｒｇＥを得る。

ＡＦＶｔｒｇＥ＝ＰｃＥ／（ρ×ｃ×（Ｔ３−Ｔｅ ｔｒｇＥ）×１０００）×３６００
ここで、Ｔ３はエバ前空気温度であり、ｃは比熱（理想気体）ｋＪ／ｋｇ・Ｋであり、ρは空気の密度（理想気体）ｋｇ／ｍ^３であり、Ｔｅ ｔｒｇＥは、ステップＳＡ１２で算出したエコノミーモード時の目標エバ後温度である。Ｔ３は、外気導入時には外気温度であるが、内気導入時には内気温度となる。

ただし、エコノミーモード時の目標風量ＡＦＶｔｒｇＥは、下記最小値（ＡＦＶｔｒｇＥｍｉｎ）と最大値（ＡＦＶｔｒｇＥｍａｘ）との範囲内で、かつ、通常モード時の目標風量ＡＦＶｔｒｇと比較して低い方を選択する。

ＡＦＶｔｒｇＥｍｉｎ＝ＡＦＶｔｒｇ−ＡＦＶｄｏｗｎ
ＡＦＶｄｏｗｎは、図１１に示すグラフに基づいて得る。図１１のグラフの横軸は外気温度Ｔａであり、縦軸は、ＡＦＶｄｏｗｎ、即ち、低減量（ｍ^３／ｈ）である。外気温度が２０℃以下であれば、ＡＦＶｄｏｗｎを１００（ｍ^３／ｈ）とし、外気温度が３０℃以上であれば、ＡＦＶｄｏｗｎを８０（ｍ^３／ｈ）とする。外気温度が２０℃〜３０℃の範囲であれば、グラフに基づいてＡＦＶｄｏｗｎを算出する。

また、上記最大値（ＡＦＶｔｒｇＥｍａｘ）は３５０（ｍ^３／ｈ）とする。

ステップＳＡ１３に続くステップＳＡ９では、上述のようにして算出された各値となるように、制御対象を制御する。

また、ステップＳＡ３で弱空調運転であると判定されると、ステップＳＡ１４に進み、目標風量を算出する。このフローチャートには示していないが、弱空調運転時の目標風量を算出する前に、ステップＳＡ４〜ステップＳＡ７の各値の算出、及びステップＳＡ１０〜ステップＳＡ１３の各値の算出を行っておく。また、ステップＳＡ１４では、熱源の目標温度、即ち、目標ヒータコア後温度Ｔｈ ｔｒｇ及び目標エバ後温度Ｔｅ ｔｒｇは上記した通常モード時における算出値から変更しない。つまり、弱空調運転では、車室内の温度が安定し易く低負荷空調状態であるため、既にヒータコア２３の温度は低く、また、エバポレータ１４の温度は高く設定されており、要求熱量（冷熱量）を抑制する制御は行わない。

弱空調運転時の目標風量は、図１２に示すグラフに基づいて算出し、全体として、通常モード時における換気風量よりも低減している。図１２に示すグラフの横軸はエアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）であり、縦軸は換気風量である。このステップＳＡ１４では、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が４２％以下であれば吹出モードをベントモードとし、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が５４％以上であれば吹出モードをヒートモードとし、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が４２％〜５４％の範囲であれば吹出モードをバイレベルモードとする。

そして、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が４２％以下であれば、エコノミーモード時の冷房運転における目標風量ＡＦＶｔｒｇＥを弱空調運転時の目標風量（冷房時エコノミーモード用風量）とする。また、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が５４％以上であれば、エコノミーモード時の暖房運転における目標風量ＡＦＶｔｒｇＥを弱空調運転時の目標風量（暖房時エコノミーモード用風量）とする。また、エアミックスダンパ２４の開度ＳＴＯ（％）が４２％〜５４％の範囲であれば、グラフに示すように、エコノミーモード時の暖房運転における目標風量ＡＦＶｔｒｇＥと、エコノミーモード時の冷房運転における目標風量ＡＦＶｔｒｇＥとの間の値を弱空調運転時の目標風量とする。

ステップＳＡ１４に続くステップＳＡ９では、上述のようにして算出された各値となるように、制御対象を制御する。

尚、上記各ステップにおける数値（定数）は一例であり、必要に応じて変更することができる。

以上説明したように、エコノミーモードが選択された場合に、冷房運転時には低冷房能力となるようにコンプレッサ１１を制御するので、コンプレッサ１１の消費エネルギが減少する。また、暖房運転時には低暖房能力となるようにウォーターポンプ２６を制御するので、ウォーターポンプ２６の消費エネルギが減少する。従って、冷房運転と暖房運転とで別々に必要能力が得られるのでそれぞれの運転で適切な能力で済み、十分な省燃費性能が確保され、また、冷房運転と暖房運転とでそれぞれに適した能力とすることが可能になり、乗員の快適性が向上する。また、吹出モードに応じて冷房運転、暖房運転及び弱空調運転が切り替えられるので、車室が吹出モードに応じた空調状態になる。

また、吹出モード毎、即ち、冷房運転、暖房運転毎に細かく空調能力を算出して制御するようにしたので、乗員の快適性を向上させることができる。

また、ステップＳＡ１４では、エコノミーモード時に弱空調運転を行う際、通常モード時よりも換気風量が低下するので、単位時間あたりの車室の換気量が減少する。これにより、車室の温度変化が少なくなる。

また、ステップＳＡ７では、暖房運転においてエコノミー制御時に使用される低風量となるように送風機２２を制御するので、単位時間あたりの車室の換気量を十分に減少させることが可能になる。

さらに、ステップＳＡ１３では、冷房運転においてエコノミー制御時に使用される低風量となるように送風機２２を制御するので、単位時間あたりの車室の換気量を十分に減少させることが可能になる。

尚、上記実施形態では、コンプレッサ１１がエンジンによって駆動される場合について説明したが、これに限らず、コンプレッサ１１は電動モーターによって駆動される電動コンプレッサであってもよい。また、コンプレッサ１１は可変容量型であってもよい。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置は、例えばエコノミーモードを備えた車両で使用することができる。

１ 車両用空調装置
２ ドライブモード選択スイッチ（エコノミーモード選択手段）
３ 制御装置
１１ コンプレッサ（熱源供給手段）
１４ エバポレータ（熱交換器）
２２ 送風機
２３ ヒータコア（熱交換器）
２５ 吹出方向切替装置（吹出モード設定手段）
２６ ウォーターポンプ（熱源供給手段）

Claims (5)

1. 車室内に配設される熱交換器と、
   上記熱交換器に熱媒体を供給するための熱源供給手段と、
   上記熱源供給手段の消費エネルギを通常モード時に比べて減少させるエコノミーモードを選択するためのエコノミーモード選択手段と、
   上記熱源供給手段を制御する制御装置とを備え、
   上記制御装置によって少なくとも冷房運転と暖房運転とに切り替えられるように構成された車両用空調装置において、
   上記制御装置は、上記エコノミーモード選択手段によりエコノミーモードが選択された場合、冷房運転時には通常モード時における必要冷房能力から減少した低冷房能力となるように上記熱源供給手段を制御し、暖房運転時には通常モード時における必要暖房能力から減少した低暖房能力となるように上記熱源供給手段を制御するエコノミー制御を行うように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   上記車両用空調装置は、車室外の空気を車室に導入する送風機を備えるとともに、上記制御装置によって上記送風機を作動させて弱空調運転にも切り替えられるように構成され、
   上記制御装置は、上記エコノミーモード選択手段によりエコノミーモードが選択された場合に、通常モード時よりも低風量となるエコノミーモード用風量を決定し、弱空調運転時には当該エコノミーモード用風量となるように上記送風機を作動させるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項２に記載の車両用空調装置において、
   上記制御装置は、上記エコノミーモード選択手段によりエコノミーモードが選択された場合に、弱空調運転時には上記低冷房能力に基づいて決定された冷房時エコノミーモード用風量となるように上記送風機を作動させるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項２に記載の車両用空調装置において、
   上記制御装置は、上記エコノミーモード選択手段によりエコノミーモードが選択された場合に、弱空調運転時には上記低暖房能力に基づいて決定された暖房時エコノミーモード用風量となるように上記送風機を作動させるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項２から４のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   上記車両用空調装置は、車室への吹出モードを設定する吹出モード設定手段を備え、
   上記制御装置は、上記吹出モード設定手段により設定された吹出モードに基づいて冷房運転、暖房運転及び弱空調運転の切替を行うように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。

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