JP5960458B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等に搭載される車両用空調装置に関するものである。

一般に、例えば内燃機関を備えた車両では、内燃機関の冷却水を循環させて空調用空気を加熱するように構成された車両用空調装置が搭載されているが、内燃機関を備えていない車両、例えば電気自動車では、電気式ヒータにより空調用空気を加熱する車両用空調装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の空調装置では、空調用空気が導入されるケーシング内に電気式ヒータが配設されており、さらに、電気式ヒータの空気流れ方向下流側には、外部電源の供給によって蓄熱する蓄熱装置が配設されている。そして、乗員による温度調節レバーの操作に応じて電気式ヒータの暖房能力を変更し、また、電気式ヒータの空気流れ方向下流側の温度が所定値まで上昇すると電気式ヒータへの電力供給を遮断して過熱を防止するようにしている。この特許文献１の空調装置では、蓄熱装置を備えていることで電気式ヒータへの電力供給が遮断されても蓄熱装置からの放熱によって吹出空気の急な温度低下を抑制することが可能になっている。

特開平９−８６１４８号公報

しかしながら、特許文献１のように蓄熱装置を使用して吹出空気の急な温度低下を抑制するようにした場合、蓄熱装置を配設するためのスペースを確保しなければならず、空調装置の大型化を招く。

本発明は、係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、電気式ヒータの暖房能力を変更する場合に、蓄熱装置を配設しなくても吹出空気の急な温度低下を抑制できるようにして空調装置の小型化を図ることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、エアミックスダンパの開度と、電気式ヒータを通過した後の空調用空気の温度とに基づいて電気式ヒータへの電力供給量を決定するようにした。

第１の発明は、空調用空気を加熱する加熱通路と、空調用空気が該加熱通路をバイパスして流れるバイパス通路とが内部に形成されたケーシングと、
上記ケーシングの加熱通路に配設され、該加熱通路を流れる空調用空気を加熱する電気式ヒータと、
上記ケーシングの内部に配設され、上記加熱通路及び上記バイパス通路の少なくとも一方を開閉することによって上記加熱通路を流れる空気量と上記バイパス通路を流れる空気量とを変更し、該ケーシングから吹き出す吹出空気の温度を調整するエアミックスダンパと、
上記電気式ヒータを通過した後の空調用空気の温度を検出する下流側温度センサと、
上記電気式ヒータ及び上記エアミックスダンパを制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記エアミックスダンパの開度を得て、該エアミックスダンパの開度が暖房側にあるときには冷房側にあるときに比べて該電気式ヒータへの電力供給量を多くす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、上記エアミックスダンパの開度と、上記下流側温度センサにより検出された温度とに基づいて上記電気式ヒータへの電力供給量を最終的に決定し、上記下流側温度センサにより検出された温度と、第１所定温度とを比較し、上記下流側温度センサにより検出された温度が第１所定温度以上と判定した場合には、上記エアミックスダンパの開度に基づいて決定した目標暖房能力よりも低い暖房能力となるように上記電気式ヒータに電力を供給する一方、上記下流側温度センサにより検出された温度が第１所定温度よりも低いと判定した場合には、上記エアミックスダンパの開度に基づいて決定した目標暖房能力となるように上記電気式ヒータに電力を供給するように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、エアミックスダンパが例えば加熱通路の開度を大きくする状態にあるとき、即ち暖房側にあるときには、冷房側にあるときに比べて電気式ヒータへの電力供給量が多くなるので暖房能力が高まり、乗員の快適性が確保される。

一方、エアミックスダンパが例えば加熱通路の開度を小さくする状態にあるとき、即ち冷房側にあるときには、暖房側にあるときに比べて電気式ヒータへの電力供給量が少なくなる。

そして、下流側温度センサにより検出された温度が所定温度よりも高い場合には、電気式ヒータへの電力供給量を少なくすることが可能になる。これにより、電気式ヒータへの電力供給を遮断することなく、暖房能力の変更が可能になるので、従来例のような蓄熱装置は不要になる。

また、上記下流側温度センサにより検出された温度と、第１所定温度とを比較し、上記下流側温度センサにより検出された温度が第１所定温度以上と判定した場合には、上記エアミックスダンパの開度に基づいて決定した目標暖房能力よりも低い暖房能力となるように上記電気式ヒータに電力を供給する一方、上記下流側温度センサにより検出された温度が第１所定温度よりも低いと判定した場合には、上記エアミックスダンパの開度に基づいて決定した目標暖房能力となるように上記電気式ヒータに電力を供給するようにしている。

この構成によれば、下流側温度センサにより検出された温度が第１所定温度以上の場合は、電気式ヒータの温度が高めであると推定され、この場合に目標暖房能力よりも低い暖房能力となるように電気式ヒータに電力を供給することで、ケーシング等の過熱を抑制することが可能になる。

一方、下流側温度センサにより検出された温度が第１所定温度よりも低いと判定した場合には、そのような過熱の恐れが低いことから、暖房能力を優先して電気式ヒータに電力を供給することで乗員の快適性を確保することが可能になる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記制御装置は、上記下流側温度センサにより検出された温度と、第１所定温度よりも高い第２所定温度とを比較し、上記下流側温度センサにより検出された温度が第２所定温度以上と判定した場合には、上記電気式ヒータへの電力供給を遮断するように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、下流側温度センサにより検出された温度が第２所定温度以上の場合には、電気式ヒータが過熱状態にある可能性が高く、この場合に電気式ヒータへの電力供給を遮断することで、ケーシング等の過熱を抑制することが可能になる。

第３の発明は、第１または２の発明において、
上記電気式ヒータを通過する前の空調用空気の温度を検出する上流側温度センサを備え、
上記制御装置は、上記上流側温度センサによる検出された温度と、第３所定温度とを比較し、上記上流側温度センサにより検出された温度が第３所定温度以上と判定した場合には、上記エアミックスダンパの開度に基づいて決定した目標暖房能力よりも低い暖房能力となるように上記電気式ヒータに電力を供給するように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、電気式ヒータを通過する前の空調用空気の温度が第３所定温度以上場合には、既に空調用空気の温度が高くなっていると推定され、この場合には暖房能力が低くて済むので、目標暖房能力よりも低い暖房能力となるように電気式ヒータに電力を供給することで消費電力を低減することが可能になる。

第４の発明は、第３の発明において、
上記ケーシングの内部の加熱通路よりも空気流れ方向上流側に配設され、空調用空気を冷却する冷却用熱交換器を備え、
上記冷却用熱交換器には、該冷却用熱交換器の表面温度を検出する冷却用熱交換器温度センサが設けられ、
上記冷却用熱交換器温度センサが上記上流側温度センサであることを特徴とするものである。

この構成によれば、冷却用熱交換器温度センサを上流側温度センサとしても用いることにより、部品点数の増加を抑制することが可能になる。

第５の発明は、第３の発明において、
車室内の空気温度を検出する内気温度センサと、
車室外の空気温度を検出する外気温度センサと、
車室内の空気と車室外の空気との一方を選択して上記ケーシングに導入する内外気切替部とを備え、
上記内外気切替部により車室内の空気を上記ケーシングに導入する場合には、上記内気温度センサを上記上流側温度センサとする一方、上記内外気切替部により車室外の空気を上記ケーシングに導入する場合には、上記外気温度センサを上記上流側温度センサとすることを特徴とするものである。

この構成によれば、内気温度センサ及び外気温度センサを上流側温度センサとしても用いることにより、部品点数の増加を抑制することが可能になる。

第６の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、
上記電気式ヒータに入力する電流値を検出する電流値検出センサを備え、
上記制御装置は、上記電流値検出センサで検出された電流値が所定値よりも低い状態となるように電力を供給して上記電気式ヒータの暖房能力を増大させるように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、電気式ヒータが低温状態にあるときの突入電流値を低くして電気回路を容易に構成できるようにしながら、暖房能力を増大させて乗員の快適性を確保することが可能になる。

第７の発明は、第１から６のいずれか１つの発明において、
上記制御装置は、上記電気式ヒータに供給する電力量を段階的に変更し、供給電力量を増加させる際、先に供給電力量を増加させてから所定時間経過後に増加させるように構成されていること特徴とするものである。

この構成によれば、電気式ヒータの突入電流値を低くすることが可能になるので、電気回路の構成が容易になる。

第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、
上記制御装置は、上記電気式ヒータへの電力供給前に上記下流側温度センサにより検出された暖房開始前温度と、上記電気式ヒータへ電力供給が開始されて所定時間経過した後に上記下流側温度センサにより検出された暖房開始後温度とを比較し、暖房開始前温度と暖房開始後温度との差が所定温度よりも小さい場合には、上記電気式ヒータへの電力供給を遮断するように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、電気式ヒータへの電力供給前の温度と、供給開始後の温度との差が小さい場合には、例えばブロアやエアミックスダンパ等の故障によって空調用空気が電気式ヒータに送風されない状態となっている可能があり、この場合に電気式ヒータへの電力供給を遮断することにより、異常な温度上昇を抑制することが可能になる。

第１の発明によれば、エアミックスダンパの開度と、電気式ヒータを通過した後の空調用空気の温度とに基づいて電気式ヒータへの電力供給量を最終的に決定するようにしたので、電気式ヒータへの電力供給を遮断することなく、暖房能力を変更することができる。これにより、蓄熱装置を用いなくても乗員の快適性を損わないようにすることができ、空調装置を小型化することができる。

また、電気式ヒータを通過した後の空調用空気の温度が高めの場合に電気式ヒータに供給する電力量を少なくすることができるので、各部の過熱を抑制することができる。また、電気式ヒータを通過した後の空調用空気の温度がそれほど高くない場合に十分な暖房性能を得ることができ、乗員の快適性を確保することができる。

第２の発明によれば、電気式ヒータを通過した後の空調用空気の温度が、第２所定温度以上の場合に電気式ヒータへの電力供給を遮断するようにしたので、各部の過熱を抑制することができる。

第３の発明によれば、電気式ヒータを通過する前の空調用空気の温度が既に高くなっている場合に電気式ヒータに供給する電力量を少なくすることができる。これにより、乗員の快適性を確保しながら、消費電力を低減することができる。

第４の発明によれば、冷却用熱交換器温度センサを上流側温度センサとして用いることにより、部品点数の増加を抑制することができ、低コスト化を図ることができる。

第５の発明によれば、内気温度センサ及び外気温度センサをを上流側温度センサとして用いることにより、部品点数の増加を抑制することができ、低コスト化を図ることができる。

第６の発明によれば、電気式ヒータの電流値が所定値よりも低い状態となるように電力を供給しながら暖房能力を増大させるようにしたので、電気回路を容易に構成できるとともに、乗員の快適性を確保することができる。

第７の発明によれば、電気式ヒータへの供給電力量を増加させる際、所定時間経過毎に段階的に供給電力量を増加させることができる。これにより、電気式ヒータの突入電流値を低くすることができ、電気回路の構成を容易にできる。

第８の発明によれば、電気式ヒータへの電力供給前の温度と、供給開始後の温度との差が小さい場合に電気式ヒータへの電力供給を遮断するようにしたので、電気式ヒータの異常な温度上昇を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る車両用空調装置の概略構造を示す図である。 車両用制御装置のブロック図である。 電気式ヒータの斜視図である。 制御装置による制御のフローチャートである。 エアミックスダンパの開度と電気式ヒータの暖房能力との関係を示す図である。

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。この車両用空調装置１は、例えば自動車等の車両に搭載されるものであり、車室内または車室外の空気を導入して所望温度の空調風を生成した後、車室の各部に供給することができるようになっている。

尚、この空調装置１が搭載される車両は、走行用モータ（図示せず）とバッテリＢとを備えた電気自動車である。

車両用空調装置１は、室外ユニット２と、室内ユニット３と、室外ユニット２及び室内ユニット３を制御する制御装置４とを備えている。室外ユニット２は、例えば走行用モータが搭載されるモータルームに配設されており、冷凍サイクル装置の構成要素である凝縮器１０及び電動コンプレッサ１１と、凝縮器１０に空気を送る送風機１２とを備えている。電動コンプレッサ１１は、制御装置４によってＯＮ及びＯＦＦの切替と、回転数の変更とが行われる。電動コンプレッサ１１にはバッテリＢから電力が供給される。

室内ユニット３は、ケーシング２０と、ケーシング２０の内部に収容されるブロア２１と、冷却用熱交換器２２と、電気式ヒータ２３と、内外気切替ダンパ２４と、エアミックスダンパ２５と、吹出方向切替ダンパ２６とを備えている。

ケーシング２０の内部には空気通路が形成されている。ケーシング２０の空気流れ方向上流側には、内外気切替部３０が設けられている。内外気切替部３０には、車室内の空気をケーシング２０の内部に導入するための内気取入口３１と、車室外の空気をケーシング２０の内部に導入するための外気取入口３２とが形成されている。

上記内外気切替ダンパ２４は、内外気切替部３０の内部に配設されており、内気取入口３１と外気取入口３２との一方を開放し、他方を閉塞するように構成されている。

ブロア２１は、ケーシング２０の内部において内外気切替ダンパ２４よりも下流側に配置されている。ブロア２１は、ブロアモータ２８により回転駆動される。

ケーシング２０の内部には、該ケーシング２０の内部に導入された空調用空気を冷却するための冷却通路Ｒ１と、空調用空気を加熱するための加熱通路Ｒ２と、空調用空気が該加熱通路Ｒ２をバイパスして流れるバイパス通路Ｒ３と、加熱通路Ｒ２及びバイパス通路Ｒ３を流れた空気を混合させるエアミックス空間Ｒ４とが形成されている。

詳しくは、冷却通路Ｒ１はブロア２１の下流側に形成されている。冷却通路Ｒ１の下流側は２つに分岐しており、そのうちの一方に加熱通路Ｒ２の上流側が接続され、他方にバイパス通路Ｒ３の上流側が接続されている。また、加熱通路Ｒ２の下流側及びバイパス通路Ｒ３の下流側がエアミックス空間Ｒ４に接続されている。さらに、エアミックス空間Ｒ４の下流側は３つに分岐しており、デフロスタ吹出口３３、ベント吹出口３４、ヒート吹出口３５に接続されている。

上記冷却用熱交換器２２は、冷却通路Ｒ１に配置されている。ケーシング２０に導入された空調用空気の全量が冷却用熱交換器２２を通過する。冷却用熱交換器２２は、冷凍サイクル装置の構成要素としての蒸発器である。また、この冷却用熱交換器２２には、膨張弁装置３７が設けられており、凝縮器１０から排出された冷媒は膨張弁装置３７を通過して減圧されてから冷却用熱交換器２２に流入するようになっている。冷却用熱交換器２２を循環した冷媒は電動コンプレッサ１１に吸入される。

冷却用熱交換器２２には、該冷却用熱交換器２２の表面温度を検出するための表面温度検出センサ（冷却用熱交換器温度センサ）４０が設けられている。図２にも示すように、表面温度検出センサ４０は、制御装置４に接続されており、検出した温度を制御装置４に対して出力するようになっている。

電気式ヒータ２３は、図３に示すように、第１〜第６発熱ユニット５１〜５６と、多数のフィン５７と、電極ホルダ５８とを備えている。第１〜第６発熱ユニット５１〜５６は、電気式ヒータ２３の幅方向に順に並んでおり、これら第１〜第６発熱ユニット５１〜５６の間にフィン５７が配設されており、空調用空気が通過するようになっている。

第１〜第６発熱ユニット５１〜５６は同じものである。各ユニット５１〜５６の内部には、電流を流すことによって発熱するＰＴＣ素子が設けられている。

第１〜第６発熱ユニット５１〜５６は３つのグループに分けられている。すなわち、第１及び第２発熱ユニット５１，５２には、第１陽極側電極５８ａと、陰極側電極５８ｄとが接続されている。また、第３及び第４発熱ユニット５３，５４には、第２陽極側電極５８ｂと、陰極側電極５８ｄとが接続されている。さらに、第５及び第６発熱ユニット５５，５６には、第３陽極側電極５８ｃと、陰極側電極５８ｄとが接続されている。

第１〜第３陽極側電極５８ａ〜５８ｃ及び陰極側電極５８ｄは制御装置４に接続されており、第１〜第３陽極側電極５８ａ〜５８ｃには独立して電力を供給するようになっている。第１陽極側電極５８ａに電力を供給することで、第１及び第２発熱ユニット５１，５２が発熱し、また、 第１陽極側電極５８ａ及び第２陽極側電極５８ｂに電力を供給することで第１〜第４発熱ユニット５１〜５４が発熱し、また、第１〜第３陽極側電極５８ａ〜５８ｃに電力を供給することで第１〜第６発熱ユニット５１〜５６が発熱する。このように電気式ヒータ２３の暖房能力は３段階に調節することができる。

図１に示すように、電気式ヒータ２３には、該電気式ヒータ２３に入力する電流値を検出する電流値検出センサ２３ａが設けられている。この電流値検出センサ２３ａは、制御装置４に接続されており、検出した電流値を制御装置４に対して出力するようになっている。

ケーシング２０の内部には、電気式ヒータ２３を通過した後の空調用空気の温度を検出する下流側温度センサ４１が電気式ヒータ２３の空気流れ方向下流側に配設されている。この下流側温度センサ４１は、制御装置４に接続されており、検出した温度を制御装置４に対して出力するようになっている。

エアミックスダンパ２５は、加熱通路Ｒ２及びバイパス通路Ｒ３の一部である上流端開口を開閉するように構成されている。エアミックスダンパ２５は、空調装置１の構成要素であるアクチュエータ４２により駆動されるようになっている。アクチュエータ４２は制御装置４に接続され、制御装置４から出力される信号によって動作する。

図１に実線で示すように、エアミックスダンパ２５を、加熱通路Ｒ２を全閉にするまで動作させると、冷却通路Ｒ１を流通した空調用空気は全量がバイパス通路Ｒ３を流れてエアミックス空間Ｒ４に流入する。一方、図１に仮想線で示すようにエアミックスダンパ２５を、バイパス通路Ｒ３を全閉にするまで動作させると、冷却通路Ｒ１を流通した空調用空気は全量が加熱通路Ｒ２を流れてエアミックス空間Ｒ４に流入する。このエアミックスダンパ２５の動作により、加熱通路Ｒ２及びバイパス通路Ｒ３の開度を調整してエアミックス空間Ｒ４に流入する冷風量と温風量とが変更される。

この実施形態では、エアミックスダンパ２５の開度を加熱通路Ｒ２の開度で表すこととする。例えば、エアミックスダンパ２５の開度が１００％とは、加熱通路Ｒ２の開度が１００％で、かつ、冷却通路Ｒ１の開度が０％であり、エアミックスダンパ２５の開度が０％とは、加熱通路Ｒ２の開度が０％で、かつ、冷却通路Ｒ１の開度が１００％である。エアミックスダンパ２５の開度は、０％〜１００％の間で任意の値に設定することができるようになっている。

エアミックス空間Ｒ４では、冷風と温風とが混ざり、これにより調和空気が生成される。

エアミックス空間Ｒ４で生成された調和空気は、吹出方向切替ダンパ２６の開閉状態に応じて車室の各部に供給される。このときの吹出モードとしては、例えばデフロスタモードやベントモード、ヒートモード等がある。

また、上記車両には、車室内に配設されて車室内の空気温度を検出する内気温度センサ６０と、車室外に配設されて車室外の空気温度を検出する外気温度センサ６１とが設けられている。内気温度センサ６０及び外気温度センサ６１は、車両用空調装置１の構成要素である。内気温度センサ６０及び外気温度センサ６１は制御装置４に接続されており、検出した温度を制御装置４に対して出力するようになっている。

制御装置４は、冷凍サイクル装置を制御するとともに、ブロア２１、電気式ヒータ２３、アクチュエータ４２も制御する。冷凍サイクル装置の制御では、基本的には、空調負荷（冷房負荷）に応じて電動コンプレッサ１１のＯＮ、ＯＦＦの切替と、回転数を制御する。このとき、表面温度検出センサ４０の出力信号から冷却用熱交換器２２の表面温度を得て、これに基づいて電動コンプレッサ１１を制御する。

また、強めの空調が要求される場合にはブロアモータ２８への印加電圧を増大させてブロア２１の回転数を高める。強めの空調が要求されているか否かは、例えば、乗員による設定温度、車室内の空気温度、車室外の空気温度等に基づいて制御装置４が周知の手順に従って判定する。

また、制御装置４は、乗員による設定温度、車室内の空気温度、車室外の空気温度等に基づいてエアミックスダンパ２５の目標開度を演算する。例えば、夏季のように外気温度が高く、かつ、乗員の設定温度が低い場合には、エアミックスダンパ２５の開度を例えば０％〜２０％の範囲にして急速冷房を行い、また、冬季のように外気温度が低く、かつ、乗員の設定温度が高い場合には、エアミックスダンパ２５の開度を例えば８０％〜１００％の範囲にして急速暖房を行う。また、急速暖房や急速冷房が必要ない状況では、エアミックスダンパ２５の開度を２０％〜８０％の範囲にすることで、弱冷房や弱暖房を行う。

また、制御装置４は、基本的には、上記演算したエアミックスダンパ２５の目標開度を得て、該エアミックスダンパ２５の目標開度が暖房側（５０％以上１００％以下）にあるときには冷房側（０％以上５０未満）にあるときに比べて電気式ヒータ２３への電力供給量を多くするようにしているが、電気式ヒータ２３への電力供給量を最終的にどの程度にするかについては、エアミックスダンパ２５の目標開度と、下流側温度センサ４１により検出された温度とに基づいて決定している。

制御装置４による電気式ヒータ２３への電力供給量の決定要領について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、この制御は、空調装置１が作動を開始した直後からスタートし、空調装置１の作動中は繰り返し行われる。

フローチャートのスタート後のステップＳ１では、上記のようにして得られたエアミックスダンパ２５の目標開度（ＭＩＸ）を読み込むとともに、表面温度検出センサ４０で検出された温度（ＴＥ）、即ち、冷却用熱交換器２２の表面温度を読み込む。このＴＥは、電気式ヒータ２３を通過する前の空調用空気の温度である。

ステップＳ１に続くステップＳ２では、エアミックスダンパ２５の目標開度（ＭＩＸ）に基づいて電気式ヒータ２３の目標暖房能力（ＨＡ）を決定する。

具体的には、図５に示すように、エアミックスダンパ２５の目標開度（ＭＩＸ）が０％以上２５％未満の場合には、目標暖房能力（ＨＡ）は０とし、電気式ヒータ２３へ電力を供給しない（電気式ヒータ２３のＯＦＦ）。エアミックスダンパ２５の目標開度（ＭＩＸ）が２５％以上４５％未満の場合には、目標暖房能力（ＨＡ）は最低暖房能力とし、電気式ヒータ２３の第１及び第２発熱ユニット５１，５２にのみ電力を供給する。このときの目標開度（ＭＩＸ）は、ＯＦＦ状態にある電気式ヒータ２３を最低暖房能力にする場合に適用される。尚、図５における縦軸は、電気式ヒータ２３の下流側の空調用空気の温度であり、下流側温度センサ４１の出力値に対応している。

エアミックスダンパ２５の目標開度（ＭＩＸ）が４５％以上８５％未満の場合には、目標暖房能力（ＨＡ）は中間暖房能力とし、電気式ヒータ２３の第１及び第２発熱ユニット５１、５２と、第５及び第６発熱ユニット５５、５６にのみ電力を供給する。このときの目標開度（ＭＩＸ）は、電気式ヒータ２３を最低暖房能力から中間暖房能力にする場合に適用される。

エアミックスダンパ２５の目標開度（ＭＩＸ）が８５％以上１００％以下の場合には、目標暖房能力（ＨＡ）は最大暖房能力とし、電気式ヒータ２３の第１〜第６発熱ユニット５１〜５６に電力を供給する。このときの目標開度（ＭＩＸ）は、電気式ヒータ２３を中間暖房能力から最大暖房能力にする場合に適用される。

一方、電気式ヒータ２３が最低暖房能力にあるときにＯＦＦにする場合には、エアミックスダンパ２５の開度が２０％以下にならなければＯＦＦにしない。また、電気式ヒータ２３が中間暖房能力にあるときに最低暖房能力にする場合には、エアミックスダンパ２５の開度が４０％以下にならなければ最低暖房能力にしない。さらに、電気式ヒータ２３が最大暖房能力にあるときに中間暖房能力にする場合には、エアミックスダンパ２５の開度が８５％以下にならなければ中間暖房能力にしない。

ステップＳ３では、ステップＳ２で得られた目標暖房能力（ＨＡ）が０か否か判定する。ステップＳ３でＹＥＳと判定されて目標暖房能力（ＨＡ）が０である場合にはリターンに進む。一方、ステップＳ３でＮＯと判定されて目標暖房能力（ＨＡ）が０以外（最低暖房能力、中間暖房能力、最大暖房能力）である場合にはステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、下流側温度センサ４１の出力値（Ｔ１）を読み込む。このときの空調用空気の温度は、電気式ヒータ２３に電力が供給される前の温度である。

ステップＳ５では、ステップＳ２で得られた目標暖房能力（ＨＡ）となるように電気式ヒータ２３に電力を供給する。すなわち、目標暖房能力（ＨＡ）が最低暖房能力であれば、第１及び第２発熱ユニット５１、５２にのみ電力を供給し、中間暖房能力であれば第１及び第２発熱ユニット５１、５２と、第５及び第６発熱ユニット５５、５６にのみ電力を供給し、最大暖房能力であれば第１〜第６発熱ユニット５１〜５６に電力を供給する。

電気式ヒータ２３に電力を供給した後、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、電気式ヒータ２３に電力を供給して所定時間経過した後の下流側温度センサ４１の出力値（Ｔ２）を読み込む。所定時間とは例えば１分間であるが、この時間は１分間に限られるものではなく、電力供給が開始された電気式ヒータ２３の温度上昇を検出できる程度の時間であればよい。

ステップＳ７では、電力供給前の温度（Ｔ２）から電力供給後の温度（Ｔ１）を差し引いた値が所定の判定値よりも小さい値であるか否かを判定する。所定の判定値としては、例えば５℃〜１０℃くらいに設定すればよい。ステップＳ７でＹＥＳと判定された場合には、Ｔ１とＴ２との温度差が小さいということである。すなわち、電気式ヒータ２３に電力の供給を開始しても下流側の温度上昇がほとんど見られないということであり、この場合、加熱通路Ｒ２に空調用空気が流れていないと推定される。原因としては、例えばブロア２１やブロアモータ２８の故障や、エアミックスダンパ２５やアクチュエータ４２の故障による加熱通路Ｒ２の閉鎖等がある。この場合には、電気式ヒータ２３が過熱してケーシング２０が溶融することが考えられるので、ステップＳ８に進んで電気式ヒータ２３への電力供給を遮断する。そしてリターンに進む。

ステップＳ７でＮＯと判定されてＴ１とＴ２との温度差が大きい場合には、空調用空気が正常に送風されていると推定される。この場合、次のステップＳ９に進む。ステップＳ９では、再び下流側温度センサ４１の出力値（Ｔ３）、即ち、電気式ヒータ２３の下流側の空調用空気の温度を読み込む。

その後、ステップＳ１０に進み、下流側温度センサ４１の出力値（Ｔ３）が１００℃（第２所定温度）以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０でＹＥＳと判定されてＴ３が１００℃以上である場合には、電気式ヒータ２３の温度が高すぎてケーシング２０が溶融することが考えられるので、ステップＳ８に進んで電気式ヒータ２３への電力供給を遮断する。そしてリターンに進む。

ステップＳ１０でＮＯと判定されてＴ３が１００℃よりも低い場合には、ケーシング２０が溶融する恐れがないので、電気式ヒータ２３への電力供給を継続したまま、ステップＳ１１に進む。

上記ステップＳ１０における判定温度は一例であり、ケーシング２０が溶融したり、損傷する恐れがある最低温度とすればよい。例えば、９０℃であってもよいし、１１０℃であってもよい。

ステップＳ１１では、表面温度検出センサ４０で検出された温度（ＴＥ）が２５℃（第３所定温度）以上であるか否かを判定する。ステップＳ１１でＹＥＳと判定されてＴＥが２５℃以上である場合には、電気式ヒータ２３を通過する前の空調用空気の温度が十分に高く、暖房が弱くてもよい状況であると推定されるので、ステップＳ１２に進んで目標暖房能力（ＨＡ）よりも低い暖房能力として電気式ヒータ２３に電力を供給する。すなわち、例えば、目標暖房能力（ＨＡ）が最大暖房能力である場合には、１段階低い中間暖房能力となるように電力を供給する。

ステップＳ１１でＮＯと判定されてＴＥが２５℃よりも低い場合には、ある程度強めの暖房が必要である。この場合、ステップＳ１３に進み、下流側温度センサ４１の出力値（Ｔ３）が８０℃（第１所定温度）以上であるか否かを判定する。ステップＳ１３でＹＥＳと判定されてＴ３が８０℃以上である場合には、電気式ヒータ２３を通過した空気が若干高めであるということであり、この場合、ステップＳ１２に進んで目標暖房能力（ＨＡ）よりも低い暖房能力として電気式ヒータ２３に電力を供給する。

ステップＳ１３でＮＯと判定されてＴ３が８０℃よりも低い場合には、ステップＳ１４に進み、下流側温度センサ４１の出力値（Ｔ３）が７０℃よりも低いか否かを判定する。ステップＳ１４でＹＥＳと判定されてＴ３が７０℃よりも低い場合には、電気式ヒータ２３を通過した空気が適度に加熱されているということであり、この場合、ステップＳ１５に進んで目標暖房能力（ＨＡ）となるように電気式ヒータ２３に電力を供給する。

ステップＳ１４でＮＯと判定されてＴ３が７０℃以上である場合には、ステップＳ１６に進み、当該処理が空調装置１が作動を開始して最初の処理であるか否かを判定する。ステップＳ１６でＹＥＳと判定されて当該処理が最初の処理である場合には、ステップＳ１５に進んで目標暖房能力（ＨＡ）となるように電気式ヒータ２３に電力を供給する。

ステップＳ１６でＮＯと判定された場合には、ステップＳ１７に進んで現在の電気式ヒータ２３の目標暖房能力（ＨＡ）を維持し、リターンに進む。

この制御装置４は、上記フローにおいて電気式ヒータ２３の暖房能力を変更する必要が生じた場合、前回変更してから２０秒（所定時間）以上経過しなければ暖房能力の変更を行わないように構成されている。このようにすることで、電気式ヒータ２３の各ＰＴＣ素子の温度が上昇した後に電力が供給されることになるので、電流値が極めて高くなる現象、即ち突入電流を低く抑えることができる。上記所定時間は、２０秒に限られるものではなく、電気式ヒータ２３の突入電流を低く抑えることができればよいので、１０秒や３０秒程度であってもよい。

また、制御装置４は、電流値検出センサ２３ａの値を得て、電流値検出センサ２３ａで検出された電流値が所定値よりも低い状態となるように電気式ヒータ２３に電力を供給して電気式ヒータ２３の暖房能力を増大させるように構成されている。

すなわち、電力を供給する前のＰＴＣ素子の温度は低く、温度が低いＰＴＣ素子に電力を供給すると突入電流が大きくなる恐れがある。この突入電流に対応するには、ヒューズ等の設定が難しく電気回路の構成が困難になることが考えられる。本実施形態では、電気式ヒータ２３の電流値が所定値となるように徐々に温度を高めていくようにしているので、突入電流が生じることはなく、電気回路の構成が容易に行えるようになる。この場合の所定値とは、突入電流が生じないようにする値である。

以上説明したように、この実施形態に係る車両用空調装置１によれば、図５に示すようにエアミックスダンパ２５が加熱通路Ｒ２の開度を大きくする状態にあるとき、即ち暖房側にあるときには、冷房側にあるときに比べて電気式ヒータ２３への電力供給量が多くなるので暖房能力が高まり、乗員の快適性を確保できる。

一方、エアミックスダンパ２５が加熱通路Ｒ２の開度を小さくする状態にあるとき、即ち冷房側にあるときには、暖房側にあるときに比べて電気式ヒータ２３への電力供給量が少なくなる。

そして、図４のステップＳ１３において下流側温度センサ４１により検出された温度（Ｔ３）が所定温度（８０℃）よりも高い場合には、電気式ヒータ２３への電力供給量を少なくすることができる。これにより、電気式ヒータ２５への電力供給を遮断することなく、暖房能力の変更が可能になるので、従来例のような蓄熱装置を用いなくても乗員の快適性を損わないようにすることができ、空調装置を小型化することができる。

また、図４のステップＳ１３において下流側温度センサ４１により検出された温度（Ｔ３）が所定温度（８０℃）以上の場合は、電気式ヒータ２３の温度が高めであると推定される。この場合にステップＳ１２において目標暖房能力（ＨＡ）よりも低い暖房能力にして電気式ヒータ２３に電力を供給することで、ケーシング２０等の過熱を抑制することができる。

一方、ステップＳ１３において、下流側温度センサ４１により検出された温度（Ｔ３）が所定温度（８０℃）よりも低いと判定した場合には、そのような過熱の恐れが低いことから、暖房能力を優先して電気式ヒータ２３に電力を供給することで乗員の快適性を確保することができる。

また、ステップＳ１０において下流側温度センサ４１により検出された温度（Ｔ３）が所定温度（１００℃）以上と判定された場合には、電気式ヒータ２３が過熱状態にある可能性が高く、この場合にステップＳ８で電気式ヒータ２３への電力供給を遮断することで、ケーシング２０等の過熱を抑制することができる。

また、ステップＳ１１において電気式ヒータ２３を通過する前の空調用空気の温度が所定温度（２５℃）以上である場合には、既に空調用空気の温度が高くなっているということであり、この場合には暖房能力が低くて済むので、ステップＳ１２において目標暖房能力（ＨＡ）よりも低い暖房能力として電気式ヒータ２３に電力を供給することで消費電力を低減することができる。

また、本実施形態では、冷凍サイクル装置を制御するために設けられている表面温度検出センサ４０用いて、電気式ヒータ２３を通過する前の空調用空気の温度（ＴＥ）を検出するようにしている。これにより、部品点数の増加を抑制することができ、低コスト化を図ることができる。

また、電気式ヒータ２３を通過する前の空調用空気の温度（ＴＥ）を検出するために専用の温度センサ（上流側温度センサ）を設けてもよい。

また、内外気切替部３０により車室内の空気をケーシング２０に導入する場合には、内気温度センサ６０を上流側温度センサとする一方、内外気切替部３０により車室外の空気をケーシング２０に導入する場合には、外気温度センサ６１を上流側温度センサとして用いるようにしてもよい。この場合、電気式ヒータ２３を通過する前の空調用空気の温度（ＴＥ）を検出するために専用の温度センサを設けずに済むので、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態では、電気式ヒータ２３に入力する電流値を検出する電流値検出センサ２３ａを設け、電流値検出センサ２３ａで検出された電流値が所定値よりも低い状態となるように電力を供給して暖房能力を増大させるようにしている。これにより、電気式ヒータ２３が低温状態にあるときの突入電流値を低くして電気回路を容易に構成できるようにしながら、暖房能力を増大させて乗員の快適性を確保することができる。

また、電気式ヒータ２３に供給する電力量を３段階で変更するようにしており、供給電力量を増加させる際、所定時間（２０秒）経過毎に供給電力量を増加させるようにしている。このことによっても、電気式ヒータ２３が低温状態にあるときの突入電流値を低くして電気回路を容易に構成できる。

また、ステップＳ７において電気式ヒータ２３への電力供給前の温度（Ｔ１）と、供給開始後の温度（Ｔ２）との差が小さい場合には、電気式ヒータ２３への電力供給を遮断するようにしている。これにより、例えばブロア２１やエアミックスダンパ２５等の故障によって空調用空気が電気式ヒータ２３に送風されない状態となっている場合を推定することができ、電気式ヒータ２３の異常な温度上昇を抑制することができる。

尚、上記実施形態では、電気式ヒータ２３の暖房能力を、最低暖房能力、中間暖房能力、最大暖房能力の３段階に変更可能に構成しているが、これに限らず、２段階であってもよいし、４段階以上であってもよい。

また、本発明は、例えば、エンジンと走行用モータとを備えたハイブリッド自動車の空調装置にも適用することができる。

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、電気自動車の空調装置として使用できる。

１ 車両用空調装置
４ 制御装置
２０ ケーシング
２３ 電気式ヒータ
２３ａ 電流値検出センサ
２５ エアミックスダンパ
４０ 表面温度検出センサ（冷却用熱交換器温度センサ、上流側温度センサ）
４１ 下流側温度センサ
６０ 内気温度センサ（上流側温度センサ）
６１ 外気温度センサ（上流側温度センサ）
Ｒ１ 冷却通路
Ｒ２ 加熱通路
Ｒ３ バイパス通路

Claims (8)

1. 空調用空気を加熱する加熱通路と、空調用空気が該加熱通路をバイパスして流れるバイパス通路とが内部に形成されたケーシングと、
   上記ケーシングの加熱通路に配設され、該加熱通路を流れる空調用空気を加熱する電気式ヒータと、
   上記ケーシングの内部に配設され、上記加熱通路及び上記バイパス通路の少なくとも一方を開閉することによって上記加熱通路を流れる空気量と上記バイパス通路を流れる空気量とを変更し、該ケーシングから吹き出す吹出空気の温度を調整するエアミックスダンパと、
   上記電気式ヒータを通過した後の空調用空気の温度を検出する下流側温度センサと、
   上記電気式ヒータ及び上記エアミックスダンパを制御する制御装置とを備え、
   上記制御装置は、上記エアミックスダンパの開度を得て、該エアミックスダンパの開度が暖房側にあるときには冷房側にあるときに比べて該電気式ヒータへの電力供給量を多くす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、上記エアミックスダンパの開度と、上記下流側温度センサにより検出された温度とに基づいて上記電気式ヒータへの電力供給量を最終的に決定し、上記下流側温度センサにより検出された温度と、第１所定温度とを比較し、上記下流側温度センサにより検出された温度が第１所定温度以上と判定した場合には、上記エアミックスダンパの開度に基づいて決定した目標暖房能力よりも低い暖房能力となるように上記電気式ヒータに電力を供給する一方、上記下流側温度センサにより検出された温度が第１所定温度よりも低いと判定した場合には、上記エアミックスダンパの開度に基づいて決定した目標暖房能力となるように上記電気式ヒータに電力を供給す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。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   上記制御装置は、上記下流側温度センサにより検出された温度と、第１所定温度よりも高い第２所定温度とを比較し、上記下流側温度センサにより検出された温度が第２所定温度以上と判定した場合には、上記電気式ヒータへの電力供給を遮断す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１または２に記載の車両用空調装置において、
   上記電気式ヒータを通過する前の空調用空気の温度を検出する上流側温度センサを備え、
   上記制御装置は、上記上流側温度センサによる検出された温度と、第３所定温度とを比較し、上記上流側温度センサにより検出された温度が第３所定温度以上と判定した場合には、上記エアミックスダンパの開度に基づいて決定した目標暖房能力よりも低い暖房能力となるように上記電気式ヒータに電力を供給す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３に記載の車両用空調装置において、
   上記ケーシングの内部の加熱通路よりも空気流れ方向上流側に配設され、空調用空気を冷却する冷却用熱交換器を備え、
   上記冷却用熱交換器には、該冷却用熱交換器の表面温度を検出する冷却用熱交換器温度センサが設けられ、
   上記冷却用熱交換器温度センサが上記上流側温度センサであることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項３に記載の車両用空調装置において、
   車室内の空気温度を検出する内気温度センサと、
   車室外の空気温度を検出する外気温度センサと、
   車室内の空気と車室外の空気との一方を選択して上記ケーシングに導入する内外気切替部とを備え、
   上記内外気切替部により車室内の空気を上記ケーシングに導入する場合には、上記内気温度センサを上記上流側温度センサとする一方、上記内外気切替部により車室外の空気を上記ケーシングに導入する場合には、上記外気温度センサを上記上流側温度センサとする
   ことを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   上記電気式ヒータに入力する電流値を検出する電流値検出センサを備え、
   上記制御装置は、上記電流値検出センサで検出された電流値が所定値よりも低い状態となるように電力を供給して上記電気式ヒータの暖房能力を増大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。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   上記制御装置は、上記電気式ヒータに供給する電力量を段階的に変更し、供給電力量を増加させる際、先に供給電力量を増加させてから所定時間経過後に増加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。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   上記制御装置は、上記電気式ヒータへの電力供給前に上記下流側温度センサにより検出された暖房開始前温度と、上記電気式ヒータへ電力供給が開始されて所定時間経過した後に上記下流側温度センサにより検出された暖房開始後温度とを比較し、暖房開始前温度と暖房開始後温度との差が所定温度よりも小さい場合には、上記電気式ヒータへの電力供給を遮断す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。

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