JP6327020B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車室内を空調する車両用空調装置に関する。

従来の車両用暖房装置として、車室内全体を空調風で空調するカーエアコンと乗員の足元を暖房する補助ヒータとを組み合わせて空調制御する構成が開示されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１に記載の車両用暖房装置では、カーエアコンからの熱量と補助ヒータからの熱量とが乗員の足元にて同一温感となるように、カーエアコンが吹出す風量と補助ヒータの温度を制御している。

特開２０１２−１９２８２９号公報

前述の特許文献１に記載の車両用暖房装置では、暖房する場合に足元への熱量を補助ヒータによって制御する構成があるが、暖房についての記載のみである、バイレベルモードの場合についてはなんら開示されていない。吹出モードがバイレベルの場合、すなわち上半身に冷風を送風し、足元に温風を送風する場合、足元への温風の制御が困難な場合がある。たとえば温風の熱源であるエンジン冷却水が低温の場合、足元への熱量を確保することが困難である。またたとえば、上半身および足元のそれぞれが快適となる温度を両立可能なエアミックスドアの開度が狭いカーエアコンの構成の場合、上半身への冷風を確保すると足元への熱量が不足する場合がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、乗員の上半身の冷却と足元の加熱との両立が可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、モード決定手段（１２）によってバイレベルモードに決定された場合には、制御手段（１２）は、内気温検出手段（３５）によって検出された内気温よりも低い温度の冷風を上半身に送風するとともに、足元には空調風が送風されないように空調部（２４）を制御し、足元を加熱するようにヒータ（６０）を制御し、
バイレベルモードに決定された場合、ヒータを駆動せずに、空調部から上半身へ冷風を送風するとともに、足元へ温風を送風してバイレベルモードを実行したときの上半身への冷風の目標吹出温度と足元への温風の目標吹出温度とが予め記憶される記憶手段をさらに含み、
制御手段は、モード決定手段によってバイレベルモードに決定された場合には、記憶手段に記憶される温風の目標吹出温度を用いてヒータの発熱量を決定し、記憶手段に記憶される冷風の目標吹出温度となるように空調部を制御することを特徴とする車両用空調装置（１０）である。

このような本発明に従えば、車両用空調装置は、乗員の足元を加熱するヒータと、乗員の上半身および足元を空調風によって空調する空調部とを含む。そしてバイレベルモードの場合には、上半身を空調部によって冷却し、下半身をヒータによって加熱する。ヒータは電力によって駆動するので、エンジン冷却水の温度が低い場合でも熱源を確保することができる。また空調部は、温風と冷風とを同時に送風する必要がないので、暖房能力を確保するために冷房能力が犠牲になることを防ぐことができる。これによって空調部による乗員の上半身を冷却と、ヒータによる乗員の足元の加熱との両立が可能な車両用空調装置を実現することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の車両用空調装置１０の全体構成を示す模式図である。 車両用空調装置１０が設けられる車両の車室内を示す斜視図である。 エアコンＥＣＵ１２の通常モードにおける処理の一例を示したフローチャートである。 バイレベルモードのときの処理を示すフローチャートである。 外気温とヒータ６０の最大温度との関係を示すグラフである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図５を用いて説明する。車両用空調装置１０は、走行用に水冷エンジンを搭載する自動車などの車両において、車室内を空調する空調ユニット１１をエアコンＥＣＵ１２によって制御するように構成されたいわゆるオートエアコンシステムである。

空調ユニット１１は、車室内１３の空間の温度調節および吹出口モードの変更などが可能なエアコンユニットである。空調ユニット１１は、車両の車室内１３前方に配置され、内部を送風空気が通過する空調ケース１４を備えている。空調ケース１４は、一方側に空気取入口が形成され、他方側に車室内１３に向かう空気が通過する複数の吹出口が形成される。空調ケース１４は、空気取入口と吹出口との間に送風空気が通過する空気通路１５を有する。空調ケース１４の上流側（一方側）には、送風機ユニット１６が設けられる。送風機ユニット（空調用送風機）１６は、内外気切替ドア１７およびブロワ１８を含む。内外気切替ドア１７は、サーボモータ１９などのアクチュエータによって駆動され、空気取入口である内気吸込口２０と外気吸込口２１との開度を変更する吸込口切替手段である。

空調ユニット１１は、具体的には図示しないが、たとえば完全センター置きといわれるタイプのものであり、車室内１３前方の計器盤下方部であって、車両左右方向の中央位置に搭載されている。送風機ユニット１６は、たとえば空調ユニット１１の車両前方側に配設される。送風機ユニット１６の内気吸込口２０は、運転席側の下方に開口しており、運転席側から車室内１３空気を吸い込む。

ブロワ１８は、ブロワ駆動回路２２によって制御されるブロワモータ２３により回転駆動されて、空調ケース１４内において車室内１３に向かう空気流を発生させる遠心式送風機である。ブロワ１８は、各吹出口から車室内空間に向けてそれぞれ吹き出される空調風の吹出風量を変更する機能も有する。

空調ケース１４には、送風機ユニット１６から送風された空気を加熱または冷却して空調風とし、複数の吹出口に送る空調部２４としてエバポレータ２５、およびヒータコア２６が設けられる。エバポレータ２５は、空調ケース１４を通過する空気を冷却する冷却器として機能する。

エバポレータ２５の空気流れ下流側において、空気通路１５は分岐点で２つに分岐している。分岐点よりも空気流れ下流側では、空気通路１５は加熱用通路２７と冷風バイパス通路２８となっている。加熱用通路２７には、ヒータコア２６が配置されている。

冷風バイパス通路２８は、ヒータコア２６をバイパスして空気を流通する通路である。加熱用通路２７と冷風バイパス通路２８の分岐点の近傍には、冷風バイパス通路２８の上流端開口の開度を調節する冷風バイパスドア２９が設けられている。冷風バイパスドア２９は、冷風バイパス通路２８を開閉し、加熱用通路２７を通過する空気と冷風バイパス通路２８を通過する空気との風量割合を調節するドア手段である。

エバポレータ２５の空気下流側の加熱用通路２７には、通過する空気を走行用エンジンの冷却水と熱交換して加熱する加熱器としてのヒータコア２６が設けられている。走行用エンジンの冷却水が循環する冷却水回路は、ウォータポンプ３０によって、走行用エンジンのウォータジャケットで暖められた冷却水を循環させる回路で、ラジエータ（図示せず）、サーモスタット（図示せず）およびヒータコア２６を有している。ヒータコア２６は、内部に走行用エンジンを冷却した冷却水が流れ、この冷却水を暖房用熱源として通過する空気を加熱する。ヒータコア２６は、加熱用通路２７を部分的に塞ぐように空調ケース１４内においてエバポレータ２５よりも下流側に配設されている。

ヒータコア２６の空気上流側には、車室内空間の温度調節を行うためのエアミックスドア３１が設けられている。エアミックスドア３１は、サーボモータ１９などのアクチュエータにより駆動されており、各吹出口から車室内１３の各空調空間に向けて、それぞれ吹き出される空調風の吹出温度を変更する。換言すると、エアミックスドア３１は、エバポレータ２５を通過する空気とヒータコア２６を通過する空気との風量比率を調整するエアミックス手段として機能する。エアミックスドア３１の開度は、ポテンションメータ３２によって検出される。ポテンションメータ３２は、検出した開度をエアコンＥＣＵ１２に与える。

エバポレータ２５は、冷凍サイクルの一構成部品を成すものである。冷凍サイクルは、コンプレッサ３３、コンデンサ、レシーバ、膨張弁およびエバポレータ２５を含む。コンプレッサ３３は、車両のエンジンルーム内に搭載された走行用エンジンの出力軸によるベルト駆動されて、冷媒を圧縮して吐出する。コンデンサは、コンプレッサ３３より吐出された冷媒を凝縮液化させる。レシーバは、コンデンサより流入した液冷媒を気液分離する。膨張弁は、レシーバより流入した液冷媒を断熱膨張させる。エバポレータ２５は、膨張弁より流入した気液二相状態の冷媒を蒸発気化させる。

冷凍サイクルのうちコンプレッサ３３は、走行用エンジンからコンプレッサ３３への回転動力の伝達を断続するクラッチ手段としての電磁クラッチが連結されている。この電磁クラッチは、クラッチ駆動回路により制御される。電磁クラッチが通電（ＯＮ）された時に、走行用エンジンの回転動力がコンプレッサ３３に伝達されて、エバポレータ２５による空気冷却作用が行われる。また電磁クラッチの通電が停止（ＯＦＦ）した時に、走行用エンジンとコンプレッサ３３とが遮断され、エバポレータ２５による空気冷却作用が停止される。電磁クラッチのオンオフは、エバ後温度センサ３４が検出するエバ後温度（ＴＥ）と、目標エバ後温度（ＴＥＯ）との比較結果に応じて制御される。またコンデンサは、自動車が走行する際に生じる走行風を受け易い場所に配設され、内部を流れる冷媒と冷却ファンにより送風される外気および走行風とを熱交換する室外熱交換器である。

空調ケース１４の他方側、すなわち空気通路１５の空気下流側には、図１および図２に示すように、デフロスタ吹出口４１、フェイス吹出口４２、およびフット吹出口４３が、各吹出ダクトを介して連通している。

デフロスタ吹出口４１は、車両前方窓ガラスへ空調風を吹き出すための吹出口を構成する。フェイス吹出口４２は、運転者および助手席乗員の上半身（頭胸部）へ空調風を吹き出すための吹出口を構成する。フット吹出口４３は、運転者および助手席乗員の足元へ空調風を吹き出すための吹出口を構成する。

空気通路１５内には、車室内１３の吹出モードの設定を行う吹出口切替ドア５１として、デフロスタドア、フェイスドアおよびフットドアが設けられている。吹出口切替ドアは、サーボモータ１９などのアクチュエータにより駆動され、吹出モードをそれぞれ切り替える。吹出口モードとしては、たとえばフェイスモード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フットモード、フット／デフロスタモードおよびデフロスタモードがある。

また車室内１３には、乗員の足元を加熱するヒータ６０を設けられている。ヒータ６０は、電力が供給されると発熱し、乗員の足元を非接触で加熱する。ヒータ６０は、供給される電力が大きくなるほど発熱量が増加する。ヒータ６０は、エアコンＥＣＵ１２によって電力量などの駆動が制御される。

次に、車両用空調装置１０の電気的構成に関して説明する。エアコンＥＣＵ１２は、制御手段であって、走行用エンジンの始動および停止を司るイグニッションスイッチが入れられた時に、車両に搭載された車載電源であるバッテリー（図示せず）から直流電源が供給される。そしてエアコンＥＣＵ１２は、電力が供給されると演算処理や制御処理を開始するように構成されている。エアコンＥＣＵ１２には、エンジンＥＣＵから出力される通信信号、車室内１３前面に設けられたコントロールパネル７０上の各スイッチからのスイッチ信号、および各センサからのセンサ信号が入力される。エンジンＥＣＵは、ＥＦＩ(Electronic Fuel Injection)ＥＣＵともいう。

次に、乗員によって操作されるコントロールパネル７０に関して説明する。コントロールパネル７０は、インストルメントパネルに一体的に設置される。コントロールパネル７０には、たとえば液晶ディスプレイ、内外気切替スイッチ、デフロスタスイッチ、吹出モード切替スイッチ（選択手段、モード決定手段）、ブロワ風量切替スイッチ、エアコンスイッチ、オートスイッチ、オフスイッチ、ヒータスイッチおよび温度設定スイッチなどが設置されている。液晶ディスプレイには、空調空間の設定温度を視覚表示する設定温度表示部、吹出モードを視覚表示する吹出モード表示部およびブロワ風量を視覚表示する風量表示部などが設けられている。

コントロールパネル７０を各種のスイッチに関して説明する。デフロスタスイッチは、前面窓ガラスの防曇能力を上げるか否かを指令する空調スイッチに相当するもので、吹出モードをデフロスタモードに設定するように要求するデフロスタモード要求手段である。モード切替スイッチは、乗員のマニュアル操作に応じて、吹出モードを、フェイスモード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フットモード、フット／デフロスタモードのいずれかに設定するように要求する選択手段である。エアコンスイッチは、冷凍サイクルのコンプレッサ３３の稼働、または停止を指令する空調操作スイッチである。温度設定スイッチは、車室内１３の温度を所望の温度に設定（Ｔｓｅｔ）するための温度設定手段である。ヒータスイッチは、ヒータ６０の駆動を制御するスイッチである。

エアコンＥＣＵ１２の内部には、図示は省略するが、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、およびＩ／Ｏポート（入力／出力回路）などの機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータが設けられている。各種センサからのセンサ信号がＩ／ＯポートまたはＡ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力される。エアコンＥＣＵ１２には、運転席の周囲の空気温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出手段としての内気温センサ３５、および車室外温度（外気温）を検出する外気温検出手段としての外気温センサ３６が接続されている。またエアコンＥＣＵ１２には、エバポレータ２５を通過した直後の空気温度（エバ後温度ＴＥ）を検出するエバ後温度検出手段としてのエバ後温度センサ３４、車室内１３に差し込む日射量を検出する日射センサ３８が接続されている。さらにエアコンＥＣＵ１２には、エアミックスドア３１の実際の位置を検出するポテンションメータ３２、およびエンジン冷却水温度を検出する冷却水温センサ３７が接続されている。

内気温センサ３５、外気温センサ３６、エバ後温度センサ３４、および冷却水温センサ３７は、たとえばサーミスタなどの感温素子が使用されている。内気温センサ３５は、運転席付近、たとえばステアリング付近のインストルメントパネル内部の運転席以外の吹出口を閉じても、ほとんど影響しない部位に設定される。また、日射センサ３８は、空調空間内に照射される日射量するため、たとえばフォトダイオードなどが使用されている。

次に、エアコンＥＣＵ１２による制御方法を、図３を用いて説明する。まず、イグニッションスイッチがオンされてエアコンＥＣＵ１２に直流電源が供給されると、予めメモリに記憶されている図３に示す制御プログラムが実行される。

ステップＳ１１では、エアコンＥＣＵ１２内部のマイクロコンピュータに内蔵されたデータ処理用メモリの記憶内容などを初期化し、ステップＳ１２に移る。ステップＳ１２では、各種データをデータ処理用メモリに読み込み、ステップＳ１３に移る。したがってステップＳ１２では、コントロールパネル７０上の各種操作スイッチからのスイッチ信号、および各種センサからのセンサ信号が入力される。センサ信号としては、たとえば内気温センサ３５が検知する車室内温度Ｔｒ、外気温センサ３６が検知する外気温Ｔａｍ、日射センサ３８が検知する日射量Ｔｓ、エバ後温度センサ３４が検知するエバ後温度ＴＥ、および冷却水温センサ３７が検知する冷却水温Ｔｗである。

ステップＳ１３では、記憶している演算式に入力データを代入して、目標吹出温度ＴＡＯを演算し、その目標吹出温度ＴＡＯと外気温Ｔａｍから、目標エバポレータ後温度ＴＥＯを演算し、ステップＳ１４に移る。

ステップＳ１３にて用いられる演算式の一例を数式１に示す。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ …（１）
ここで、Ｔｓｅｔは、各温度設定スイッチにて設定された設定温度、Ｔｒは内気温センサ３５にて検出された内気温度、Ｔａｍは外気温センサ３６にて検出された外気温度、Ｔｓは日射センサ３８にて検出された日射量である。また、Ｋｓｅｔ，Ｋｒ，ＫａｍおよびＫｓは各ゲインであり、Ｃは全体にかかる補正用の定数である。したがってエアコンＥＣＵ１２は、内気温センサ３５によって検出された空気温度を用いて、目標吹出温度を決定する目標吹出温度決定手段としての機能を有する。

ステップＳ１４では、演算した目標吹出温度ＴＡＯに基づいてブロワ風量、すなわちブロワモータ２３に印加するブロワ制御電圧ＶＡを演算し、ステップＳ１５に移る。ブロワ制御電圧ＶＡは、目標吹出温度ＴＡＯに適合したブロワ制御電圧ＶＡを、予め定めた特性パターンに基づいて求めるとともに、それらのブロワ制御電圧ＶＡを平均化処理することにより得ている。

ステップＳ１５では、演算された目標吹出温度ＴＡＯとステップＳ１２における入力データとを、メモリに記憶されている演算式に代入して、エアミックスドア３１のエアミックス開度ＳＷ（％）を演算し、ステップＳ１６に移る。したがってエアコンＥＣＵ１２は、目標吹出温度を用いて、エアミックス開度を決定する風量比率決定手段としての機能を有する。

ステップＳ１６では、ステップＳ１３にて演算された目標吹出温度ＴＡＯに基づき、車室内１３へ取り込む空気流の吸込モードと、車室内１３へ吹き出す空気流の吹出モードとを決定し、ステップＳ１７に移る。吹出モードは空調モードに対応し、エアコンＥＣＵ１２はモード決定手段として機能する。

ステップＳ１７では、ステップＳ１３で演算された目標吹出温度ＴＡＯとエバ後温度センサ３４が検知する実際のエバポレータ後温度Ｔｅとが一致するように、フィードバック制御（ＰＩ制御）にてコンプレッサ３３のオンオフを制御し、ステップＳ１８に移る。

ステップＳ１８では、ステップＳ１４にて演算されたブロワ制御電圧ＶＡとなるように、ブロワ駆動回路２２に制御信号を出力し、ステップＳ１９に移る。ステップＳ１９では、ステップＳ１５で決定されたエアミックス開度ＳＷとなるように、サーボモータ１９に制御信号を出力し、ステップＳ１１０に移る。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１６で決定された吸込モードと吹出モードとなるように、サーボモータ１９に制御信号を出力し、ステップＳ１１１に移る。ステップＳ１１１では、ステップＳ１７で決定されたオンオフ制御をクラッチ駆動回路に出力し、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜ステップＳ１１１までの処理を繰り返す。このような一連の処理を繰り返すことによって、乗員が設定した車室内温度にすることができる。

次に、吹出モードがバイレベルモードの場合の制御に関して図４および図５を用いて説明する。本フローは、ステップＳ１６における処理の詳細であり、ステップＳ１６が実行されると図４に示す処理が開始される。ステップＳ４１では、目標吹出温度ＴＡＯは、バイレベル領域か否かを判断し、バイレベル領域の場合は、ステップＳ４２に移り、バイレベル領域でない場合には、本フローを終了する。目標吹出温度ＴＡＯがＢ／Ｌ領域の場合とは、上半身に冷風吹出し、足元に温風吹出し、快適感を実現する温度領域である。バイレベル領域は、たとえば車室内１３温２５±１０℃くらいの領域である。

ステップＳ４２では、バイレベル領域であるので、目標吹出温度ＴＡＯから、フェイス側の目標吹出温度と、フット側の目標吹出温度とを算出し、ステップＳ４３に移る。目標吹出温度ＴＡＯがバイレベル領域にあり、かつ冷却水温が低いために下半身に温風を吹出せない、または空調部２４の性能として上半身への冷風吹出しと下半身への温風吹出しを実現できない場合はヒータ６０を駆動する。具体的には、空調部２４は上半身へ冷風のみを吹出し、ヒータ６０は足元（下半身）を暖めることで、上半身と下半身それぞれを快適に保つことが可能となる。

図３のステップＳ１４で求めたバイレベルモードのときの目標吹出温度ＴＡＯとして、ヒータ６０を駆動せずに、空調部２４から上半身へ冷風を送風するとともに、足元へ温風を送風してバイレベルモードを実行したときの目標吹出温度ＴＡＯである。具体的には、上半身への冷風の目標吹出温度と足元への温風の目標吹出温度とが演算されている。そして演算された目標吹出温度ＴＡＯは、エアコンＥＣＵ１２内のメモリ（記憶手段）に記憶されている。しかし、図３のステップＳ１４で求めた目標吹出温度ＴＡＯに従って制御を行うと、上半身へ冷風の温度が目標吹出温度ＴＡＯよりも高くなる。これは吹出口が、上半身と下半身の双方から、上半身のみとなることで風量増加することが原因である。そのため、風量増加に伴うフェイス吹出口４２からの吹出温の増加分、フェイス側の目標温度を下げる算出を行う必要がある。その算出方法の一例を数式２および数式３に示す。

ＴＡＯ＿上＝ＴＡＯ−α（℃） …（２）
α＝（（ＦＡＣＥ時の風量）−（Ｂ／Ｌ時の風量））×Ｋ …（３）
ここでＴＡＯ＿上が補正後の目標吹出温度ＴＡＯである。Ｋは係数である。たとえばＴＡＯまたはＴｒに応じて可変値にすることも可能である。またヒータ６０の目標温度（ＦＯＯＴ側）はそのままとし制御する。

ステップＳ４３では、ヒータ６０はフット側の目標吹出温度の生成が可能か否かを判断し、生成可能な場合は、ステップＳ４４に移り、生成不可能な場合は、本フローを終了する。外気温や車両用空調装置１０の作動状態といった取り巻く環境ごとに予めヒータ６０の能力をマップ化し（図５参照）そのマップに応じて能力の有無を判定する。

図５に示すように、外気温が高くなるにつれて、ヒータ６０の最大温度が高くなる。ヒータ６０の最大温度は、外気温に応じて、たとえば３０度から５０度の範囲で変動する。たとえば外気温Ｔ１が低く、ヒータ６０に求められる温度Ｈ１がヒータ６０の最大温度よりも高い場合には、フット側の目標吹出温度を生成不可能と判断される。

ステップＳ４４では、能力があるのでヒータ６０を駆動して、バイレベルモードを実現するように設定し、本フローを終了する。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯを、ステップＳ４２で算出したフェイス側の目標吹出温度（ＴＡＯ＿上）に置き換える。そして吹出モードを、バイレベルモードの吹出モードではなく、フェイスモードに置き換える。したがって足元には温風が送風されず、冷風が上半身に送風されるモードとなる。そしてヒータ６０を駆動して、足元を暖房する。ヒータ６０は、冷風の目標吹出温度ＴＡＯをヒータ６０の目標吹出温度とし制御する。これによってヒータ６０を用いたバイレベルモードを実現することができる。

図４のステップＳ４１では、目標吹出温度ＴＡＯによってヒータ６０を用いたバイレベル制御を実行するか否かの最初の判断をしている。たとえば目標吹出温度ＴＡＯではなく吹出口状態がバイレベルモードである否か判定し制御すると、低水温時またはエアミックス制御のバイレベル領域が狭い空調部２４では上半身と下半身の両方を快適にできる領域が狭くなる。そのためバイレベル領域は目標吹出温度ＴＡＯを用いて判定することにより、上半身と下半身それぞれを快適にできる温度領域を広げることができる。

また図４のステップＳ４３に示すように、低外気温の場合には、ヒータ６０のみでは目標温度（ＦＯＯＴ側）を生成できない領域がある。このような場合には、既存の空調部２４の制御で作動させるので、バイレベルモードを確実に実現することができる。

また図４のステップＳ４４では、目標吹出温度ＴＡＯがバイレベル領域にあり、かつ、ヒータ６０が目標温度を生成できる場合、空調部２４のステップＳ４２で求めた目標吹出温度にし、吹出口をＦＡＣＥに切り替えるように変更する。さらにヒータ６０はＴＡＯに従い制御させることにより、上半身と下半身の目標温度を達成することが可能となる。

以上説明したように本実施形態の車両用空調装置１０は、乗員の上半身および足元に加熱または冷却された空調風を送風して車室内１３を空調するとともに、乗員の足元を加熱するヒータ６０を備える。バイレベルモードの場合には、上半身を空調部２４によって冷却し、下半身をヒータ６０によって加熱する。ヒータ６０は電力によって駆動するので、エンジン冷却水の温度が低い場合でも熱源を確保することができる。また空調部２４は、温風と冷風とを同時に送風する必要がないので、暖房能力を確保するために冷房能力が犠牲になることを防ぐことができる。これによって空調部２４による乗員の上半身を冷却と、ヒータ６０による乗員の足元の加熱との両立が可能な車両用空調装置１０を実現することができる。換言すると、車両用空調装置１０は、上半身を車室内雰囲気温度よりも低い冷風で冷やし、足元をヒータ６０で暖めるバイレベルモードを実現することができる。

また本実施形態では、エアコンＥＣＵ１２は、バイレベルモードに決定された場合には、記憶される温風の目標吹出温度を用いてヒータ６０の発熱量を決定し、記憶される冷風の目標吹出温度となるように空調部２４を制御する。これによって既存のバイレベルモードのときの目標吹出温度ＴＡＯを用いて、ヒータ６０を制御することができる。したがって快適な車内空間を提供することができる。

さらに本実施形態では、まず、空調部２４の既存制御の風量算出結果から求められるＦＡＣＥ側風量（総風量−ＦＯＯＴ側風量）と、吹出口をＦＡＣＥのみにした場合のＦＡＣＥ風量とを比較する。そしてＦＡＣＥ側目標吹出温度をＦＡＣＥ風量の変化量に応じて目標吹出温度ＴＡＯを変化させている（図４のステップＳ４２参照）。換言すると、エアコンＥＣＵ１２は、バイレベルモードになるとヒータ６０を駆動し、記憶される温風の目標吹出風量が大きい程、空調部２４からの冷風の目標吹出温度を記憶されている冷風の目標吹出温度よりも低く設定している。これによってバイレベルモードになったときに、フェイス吹出口４２から目標吹出温度ＴＡＯよりも高い温風が吹き出ることを抑制することができる。

また本実施形態では、エアコンＥＣＵ１２は、吹出モード切替スイッチによってバイレベルモードが選択された場合には、温風の目標吹出温度を用いてヒータ６０の発熱量を決定し、冷風の目標吹出温度となるように空調部２４を制御する。換言すると、バイレベルモードが選択された場合には、ＦＯＯＴ側への温風の出力制御はＦＯＯＴ側目標吹出温度はＴＡＯに従い、ヒータ６０によって目標温度を達成するよう制御する。そしてＦＡＣＥ側への冷風の出力制御は、空調部２４で算出するＴＡＯに基づきＦＡＣＥ側目標吹出温度を置き換えて算出することによって、目標温度を達成するよう制御する。換言すると、エアコンＥＣＵ１２は、バイレベルモードに決定された場合には、予め演算されている温風の目標吹出温度を用いてヒータ６０の発熱量を決定し、予め演算されている冷風の目標吹出温度となるように空調部２４を制御する。これによって既に演算されている目標吹出温度ＴＡＯを用いて、バイレベルモードに対応することができる。したがってヒータ６０を用いるバイレベルモードのために、最初から目標吹出温度ＴＡＯなどを演算するよりも、演算負荷を抑えることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、風量増加に伴う吹出温の増加分、ＦＡＣＥ側の目標温度を下げて制御しているが、このような制御に限るものではない。たとえば赤外線センサおよび内気センサなどで乗員の上半身の温度を検出して、その検出温度と設定温度（ＴＳＥＴ）の差に応じてＦＡＣＥ側の目標温度を求めて制御してもよい。

前述の第１実施形態では、ヒータ６０の能力に応じてヒータ６０の作動を判断しているが、このような制御に限るものではない。たとえば車両側の電力制限でヒータ６０を停止もしくは出力制限せざるを得ない場合、ヒータ６０が故障した場合、および乗員によるヒータスイッチ操作でヒータ６０を停止させた場合にもヒータ６０を駆動したバイレベルモードの実施が不可能と判断してもよい。具体的には、エアコンＥＣＵ１２は、車両の電力のうち、ヒータ６０にて消費可能な電力を取得する。そしてエアコンＥＣＵ１２は、バイレベルモードが選択されている場合であって、取得した消費可能な電力の上限値でヒータ６０を駆動しても足元への暖房能力が不足しているときは、ヒータ６０の駆動を制限する。具体的には、ヒータ６０を停止し、足元をヒータ６０ではなく空調部２４からの温風によって暖房するように空調部２４を制御する。これによってヒータ６０を使用できない場合でも、バイレベルモードを実現することができる。また乗員の操作によってヒータ６０の駆動が停止された場合にも、ヒータ６０の駆動を停止する。

前述の第１実施形態では、ヒータ６０が駆動したバイレベルモードの場合には、フェイス吹出口４２からの風量が増加しているがこのような構成に限るものではない。エアコンＥＣＵ１２は、フェイスモードからバイレベルモードが選択された場合には、上半身へ送風する冷風の風量をフェイスモードから変化させないよう空調部２４を制御するとともに、足元を加熱するようにヒータ６０を制御してもよい。これによってフェイスモードからバイレベルモードに切り替わったときに、風量が変化することを抑制することができる。したがって乗員に違和感を与えることなく、吹出モードを移行することができる。換言すると、吹出口がＦＡＣＥからＢ／Ｌに切替わる際、ＦＯＯＴ側はヒータ６０で暖房することにより、ＦＡＣＥ側の風量変化の発生を防ぐことができる。

１０…車両用空調装置 １１…空調ユニット
１２…エアコンＥＣＵ １３…車室内
１４…空調ケース １５…空気通路 ２４…空調部
２５…エバポレータ ２６…ヒータコア ３１…エアミックスドア
３３…コンプレッサ ３５…内気温センサ（内気温検出手段）
４１…デフロスタ吹出口 ４２…フェイス吹出口 ４３…フット吹出口
５１…吹出口切替ドア ６０…ヒータ ７０…コントロールパネル

Claims (5)

1. 車室内（１３）に設けられ、電力が供給されると発熱し、乗員の足元を非接触で加熱するヒータ（６０）と、
   少なくとも前記乗員の上半身および前記足元に、加熱または冷却された空調風を送風して、前記車室内を空調する空調部（２４）と、
   前記車室内の気温を検出する内気温検出手段（３５）と、
   前記内気温検出手段によって検出された内気温を用いて前記車室内を空調する空調モードを決定するモード決定手段（１２）と、
   前記モード決定手段によって決定された空調モードに応じて、前記内気温を用いて前記ヒータおよび前記空調部を制御する制御手段（１２）と、を含み、
   前記制御手段は、前記モード決定手段によって、前記空調モードが前記乗員の前記上半身を冷房し、前記乗員の前記足元を暖房するバイレベルモードに決定された場合には、前記内気温検出手段によって検出された前記内気温よりも低い温度の冷風を前記上半身に送風するとともに、前記足元には前記空調風が送風されないように前記空調部を制御し、前記足元を加熱するように前記ヒータを制御し、
   前記バイレベルモードに決定された場合、前記ヒータを駆動せずに、前記空調部から前記上半身へ冷風を送風するとともに、前記足元へ温風を送風して前記バイレベルモードを実行したときの前記上半身への冷風の目標吹出温度と前記足元への温風の目標吹出温度とが予め記憶される記憶手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記モード決定手段によって前記バイレベルモードに決定された場合には、前記記憶手段に記憶される温風の目標吹出温度を用いて前記ヒータの発熱量を決定し、前記記憶手段に記憶される冷風の目標吹出温度となるように前記空調部を制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記バイレベルモードに決定された場合、前記ヒータを駆動せずに、前記空調部から前記上半身へ冷風を送風するとともに、前記足元へ温風を送風して前記バイレベルモードを実行したときの前記上半身への冷風の目標吹出風量および目標吹出温度と、前記足元への温風の目標吹出風量および目標吹出温度とが予め記憶される記憶手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記モード決定手段によって前記バイレベルモードに決定された場合には、前記ヒータを駆動し、前記記憶手段に記憶される温風の目標吹出風量が大きい程、前記空調部からの冷風の目標吹出温度を前記記憶手段に記憶されている冷風の目標吹出温度よりも低く設定して前記空調部を制御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。
3. 車室内（１３）に設けられ、電力が供給されると発熱し、乗員の足元を非接触で加熱するヒータ（６０）と、
   少なくとも前記乗員の上半身および前記足元に、加熱または冷却された空調風を送風して、前記車室内を空調する空調部（２４）と、
   前記車室内の気温を検出する内気温検出手段（３５）と、
   前記内気温検出手段によって検出された内気温を用いて前記車室内を空調する空調モードを決定するモード決定手段（１２）と、
   前記モード決定手段によって決定された空調モードに応じて、前記内気温を用いて前記ヒータおよび前記空調部を制御する制御手段（１２）と、を含み、
   前記制御手段は、前記モード決定手段によって、前記空調モードが前記乗員の前記上半身を冷房し、前記乗員の前記足元を暖房するバイレベルモードに決定された場合には、前記内気温検出手段によって検出された前記内気温よりも低い温度の冷風を前記上半身に送風するとともに、前記足元には前記空調風が送風されないように前記空調部を制御し、前記足元を加熱するように前記ヒータを制御し、
   前記バイレベルモードに決定された場合、前記ヒータを駆動せずに、前記空調部から前記上半身へ冷風を送風するとともに、前記足元へ温風を送風して前記バイレベルモードを実行したときの前記上半身への冷風の目標吹出風量および目標吹出温度と、前記足元への温風の目標吹出風量および目標吹出温度とが予め記憶される記憶手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記モード決定手段によって前記バイレベルモードに決定された場合には、前記ヒータを駆動し、前記記憶手段に記憶される温風の目標吹出風量が大きい程、前記空調部からの冷風の目標吹出温度を前記記憶手段に記憶されている冷風の目標吹出温度よりも低く設定して前記空調部を制御することを特徴とする車両用空調装置。
4. 前記制御手段は、前記空調部によって前記上半身だけを冷風で空調しているフェイスモードから前記モード決定手段によって前記バイレベルモードに決定された場合には、前記上半身へ送風する冷風の風量を前記フェイスモードから変化させないよう前記空調部を制御するとともに、前記足元を加熱するように前記ヒータを制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 前記ヒータは、供給される電力が大きくなるほど発熱量が増加し、
   前記制御手段は、
   車両の電力のうち、前記ヒータにて消費可能な電力を取得し、
   前記モード決定手段によって前記バイレベルモードに決定している場合であって、取得した前記消費可能な電力の上限値で前記ヒータを駆動しても前記足元への暖房能力が不足しているとき、および前記乗員の操作によって前記ヒータの駆動が停止された場合には、前記足元を前記空調部からの温風によって暖房するように前記空調部を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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