WO2017056806A1

WO2017056806A1 - 車両用空調装置

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Publication number: WO2017056806A1
Application number: PCT/JP2016/074964
Authority: WO
Inventors: 飛鳥丸茂; 倉田　俊
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2017-04-06
Also published as: US10787057B2; JP6406459B2; KR102043401B1; DE112016004505T5; KR20180020249A; CN108136873B; US20180201093A1; JPWO2017056806A1; CN108136873A

Abstract

【課題】エンジン冷却水の流れを切り替え設定する車両に搭載される空調装置おいて、冷却水の温度を検出する水温センサを追加することなく、快適性を向上させる【解決手段】車両用空調装置は、車室内へ空気を送る送風機（１６）と、内燃機関（５０）の冷却水が循環する循環路に配置されるヒータコア（５５）と、ヒータコアをバイパスして冷却水を循環させるバイパス路（５６）と、冷却水がバイパス路を流れることによりヒータコアをバイパスして内燃機関に戻る第１モードおよび冷却水がヒータコアに流れる第２モードを切り替え設定する切替装置（５４）と、第１、第２モードの両方で冷却水が流れる部位で冷却水の温度を検出する水温センサ（５３）と、制御用水温データに基づいて送風機の作動を制御する制御部（Ｓ１０４）と、第１、第２モードのときの制御用水温データを算出する第１、第２水温データ算出部とを備える。第１水温データ算出部は、内燃機関の始動時に検出された冷却水の温度に基づいて制御用水温データを算出し、第２水温データ算出部は、検出された冷却水の温度よりも低い温度を制御用水温データとする。

Description

車両用空調装置

関連出願への相互参照

　本出願は、２０１５年１０月１日に出願された日本特許出願番号２０１５－１９６０７３号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

　本開示は、内燃機関を冷却するための冷却水により車室内へ送風される空気を加熱する車両用空調装置に関するものである。

　従来より、内燃機関（以下、エンジンという）を冷却するための冷却水がヒータコアをバイパスして循環する第１モードと、冷却水がヒータコアに流れる第２モードとを切り替え設定する車両が知られている。そして、冷間始動時のように冷却水の温度が低いときには第１モードに設定され、冷却水の温度が上昇すると第２モードに切り替えられる。

　また、このような車両では、冷却水の温度を検出する水温センサは、常時冷却水が流れる部位に配置されている。このような技術は、例えば、特許文献１に記載されている。

　また、一般的な車両用空調装置においては、水温センサにて検出した冷却水の温度が制御用水温データとされ、制御用水温データに基づいて風量や吹出空気温度等の制御が行われる。なお、冷却水がヒータコアに常時流れる車両の空調装置においては、制御用水温データはヒータコアの推定温度に相当する。

特開２００７－２２３４１８号公報

　しかしながら、冷却水の流れを第１モードまたは第２モードに切り替え設定する車両においては、第１モードのときにはエンジン側冷却水回路とヒータコア側回路とに冷却水回路が分かれ、それぞれの冷却水回路内の冷却水は異なる温度となる。エンジン側冷却水回路は、第１モードのときにエンジン発熱の影響を受けて冷却水が昇温する回路である。ヒータコア側回路は、第１モードのときにエンジン発熱の影響を受けず冷却水が昇温しない回路である。

　そして、水温センサは、常時冷却水が流れる部位に配置されるため、第１モードのときにはヒータコア側回路の冷却水温度は検出されない。仮に、水温センサにて検出したエンジン側冷却水回路の冷却水温度を制御用水温データとすると、この制御用水温データとヒータコアの温度との乖離が大きくなってしまう。したがってこの場合、風量や吹出空気温度等の制御が適切に行われず、快適性が損なわれる。

　また、モードが第２モードに切り替わってからエンジン側回路の高温冷却水がヒータコアに到達するまでは時間差があり、この間、水温センサで検出した冷却水温度とヒータコア内の冷却水の温度には乖離が生じる。

　したがって、水温センサにて検出したエンジン側冷却水回路の冷却水温度を制御用水温データとする場合は、制御用水温データとヒータコアの温度との乖離が大きくなってしまい、風量や吹出空気温度等の制御が適切に行われず、快適性が損なわれる。

　また、冬季の冷間始動時はエンジン早期暖機を目的として第１モードに設定され、第１モードのときにはヒータコア内の冷却水の温度は外気温度相当の低温である（例えば－３０℃）。

　その後、エンジン暖機が終了して第２モードへと切り替わり、エンジン側回路の高温冷却水がヒータコア側回路へ流入する。そして、第２モードに切り替わってから所定の時間が経過すると、エンジン側回路の高温冷却水がヒータコアに到達するため、ヒータコアの温度が、例えば８０℃まで、上昇する。

　一方、第２モードへと切り替わった直後は、ヒータコア側回路の低温冷却水がエンジン側回路に流入し、一時的にエンジン側回路内の冷却水の温度が低下する。そして、その一時的に温度が低下した冷却水がヒータコアに到達すると、ヒータコア温度が、例えば５０～６０℃まで、低下する。

　その後、回路内の全ての冷却水の温度は、冷却水の目標温度へと上昇し、等温化されていく。

　その結果、ヒータコア内を流通する冷却水を熱源として空気を加熱する空調装置では、上記現象、すなわち、第２モードへと切り替わった後のヒータコア温度の変動に伴い、吹出空気温度の変動が起こり、快適性が損なわれる。

　また、一般的な車両用空調装置においては、冷却水の温度が低い場合には風量を制限するウォームアップ制御が行われる。この場合、第２モードへと切り替わった後の水温センサで検出した冷却水温度の変動に伴い、風量の変動が起こり、快適性が損なわれる。同様に、第２モードへと切り替わった後の水温センサで検出した冷却水温度の変動に伴い、制御用水温データに基づいて行う各種制御のハンチングが起こり、快適性が損なわれる。

　なお、ヒータコア側回路に水温センサを追加配置すれば、上述した問題は発生しないが、その場合は、水温センサ追加によりコスト増となる。

　本開示は、エンジン冷却水の流れを切り替え設定する車両に搭載される空調装置おいて、冷却水の温度を検出する水温センサを追加することなく、快適性を向上させることを目的とする。

　本開示の１つの観点によれば、車室内の空調を行う車両用空調装置は、車室内へ空気を送風する送風機と、内燃機関を冷却するための冷却水が循環する循環路と、循環路に配置され、冷却水により車室内へ送風される空気を加熱するヒータコアと、循環路に接続され、ヒータコアをバイパスして冷却水を循環させるバイパス路と、内燃機関から流出した冷却水がバイパス路を流れることによりヒータコアをバイパスして内燃機関に戻る第１モード、および内燃機関から流出した冷却水がヒータコアに流れる第２モードを、切り替え設定する切替装置と、循環路のうち第１モードおよび第２モードのいずれのときにも冷却水が流れる部位にて冷却水の温度を検出する水温センサと、制御用水温データに基づいて送風機の作動を制御する制御部と、第１モードのときの制御用水温データを算出する第１水温データ算出部と、第２モードに切り替わってから所定時間が経過する間の制御用水温データを算出する第２水温データ算出部とを備える。第１水温データ算出部は、内燃機関が始動した時に水温センサにて検出された冷却水の温度に基づいて制御用水温データを算出し、第２水温データ算出部は、水温センサにて検出した冷却水の温度よりも低い温度を制御用水温データとする。

　これによると、第１モードが設定されている間は、内燃機関を始動した時に水温センサにて検出した冷却水の温度に基づいて制御用水温データを算出することにより、制御用水温データと実際のヒータコアの温度との乖離を小さくすることができる。したがって、風量や吹出空気温度等の制御が適切に行われ、快適性が向上する。

　また、第２モードに切り替わってから所定時間が経過する間は、水温センサにて検出した冷却水の温度よりも低い温度を制御用水温データとすることにより、制御用水温データと実際のヒータコアの温度との乖離を小さくすることができる。したがって、風量や吹出空気温度等の制御が適切に行われ、快適性が向上する。

　また、第２モードに切り替わってから所定時間が経過する間は、制御用水温データの変動が抑制され、風量の変動や各種制御のハンチングが抑制される。

一実施形態に係る車両用空調装置の全体構成を示す図である。図１の車両用空調装置の電気的構成を示すブロック図である。一実施形態に係る車両用空調装置の作動説明に供する図である。図２の空調制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。

　以下、一実施形態について説明する。

　図１、図２に示すように、車両用空調装置１００は、走行用の駆動源である内燃機関（以下、エンジンという）５０から車両走行用の駆動力を得る車両に搭載されている。

　エンジン５０は、エンジン５０を冷却するためのエンジン冷却水が循環する循環路５１を備えている。

　循環路５１には、冷却水ポンプ５２、水温センサ５３、切替弁５４、および、ヒータコア５５が配置されている。冷却水ポンプ５２は、エンジン冷却水を循環路５１内で循環させる。水温センサ５３は、エンジン冷却水の温度を検出してその温度に応じた電気信号を出力する。切替弁５４は、循環路５１を開閉する切替装置である。

　なお、冷却水ポンプ５２は、電動機にて駆動される。そして、冷却水ポンプ５２の電動機に供給される電力供給量が、エンジン制御装置５７によって制御されることにより、循環路５１を循環する冷却水の流量が制御されるようになっている。切替弁５４は、電磁ソレノイドまたは電動機にて駆動され、エンジン制御装置５７によって制御される。また、水温センサ５３は、たとえばサーミスタなどの感温素子が使用され、水温センサ５３から出力される電気信号は、エンジン制御装置５７に入力される。

　循環路５１には、ヒータコア５５をバイパスしてエンジン冷却水を循環させるバイパス路５６が接続されている。具体的には、バイパス路５６の一端側は、循環路５１におけるエンジン５０と切替弁５４との間に接続され、バイパス路５６の他端側は、循環路５１におけるエンジン５０とヒータコア５５との間に接続されている。

　そして、切替弁５４が循環路５１を閉じているときには、符号Ａを付した波線矢印で示すように、エンジン５０から流出したエンジン冷却水は、バイパス路５６を流れることにより、ヒータコア５５をバイパスしてエンジン５０に戻る。

　一方、切替弁５４が循環路５１を開いているときには、ヒータコア５５へのエンジン冷却水の流れが許容される。したがって、このときには、符号Ｂを付した波線矢印で示すように、エンジン５０から流出したエンジン冷却水は、ヒータコア５５を通ってエンジン５０に戻る。

　水温センサ５３は、切替弁５４が循環路５１を閉じているときおよび切替弁５４が循環路５１を開いているときのいずれのときにもエンジン冷却水が流れる部位に配置されている。具体的には、水温センサ５３は、エンジン５０とバイパス路５６の上記一端側との間に配置されている。

　車両用空調装置１００は、冷凍サイクル１、空調ユニット８、および空調制御装置６１等を備えている。車両用空調装置１００は、車室内を空調するオートエアコンシステムである。すなわち、車両用空調装置１００は、車室内を空調する空調ユニット８を空調制御装置６１によって制御するように構成されている。

　空調ユニット８は、車室内最前部のインストルメントパネルの内側に配置されている。この空調ユニット８は、車室内の空気である内気と車室外の空気である外気との一方または両方を吸い込むと共にその吸い込んだ空気を調温して車室内へ吹き出す。

　空調ユニット８は、エバポレータ７、空調ケース１０、内外気切替ドア１３、送風機１６、エアミックスドア１７、複数の吹出口切替ドア２１、２２、およびヒータコア５５等を有している。なお、エバポレータ７はこの空調ユニット８に含まれると共に冷凍サイクル１にも含まれる。

　空調ケース１０は空調ユニット８の筐体を成し、空調ケース１０のうちの一方側には、空気吸込口１１、１２が形成され、他方側には、車室内に向かう空気が通過する複数の吹出口が形成されている。そして、空調ケース１０は、その空気吸込口１１、１２と吹出口との間に送風空気が通過する通風路１０ａを有する。

　また、空調ケース１０は、２つの空気吸込口１１、１２が形成された空気吸込部１０１を、空調ケース１０の上流側（すなわち一方側）に有している。その２つの空気吸込口１１、１２のうちの一方は、内気を吸い込む内気吸込口１１であり、他方は、外気を吸い込む外気吸込口１２である。

　内外気切替ドア１３は、内気吸込口１１の開度と外気吸込口１２の開度とを増減する吸込口開閉装置である。内外気切替ドア１３は、空気吸込部１０１内で回動動作し、サーボモータなどのアクチュエータによって駆動される。詳細には、内外気切替ドア１３は、内気吸込口１１と外気吸込口１２との一方を開くほど他方を閉じるように回動し、空気吸込部１０１内に流入する内気と外気との流量割合を調整する。なお、内気吸込口１１の開度とは内気吸込口１１の開き度合であり、外気吸込口１２の開度とは外気吸込口１２の開き度合である。

　送風機１６は、空気吸込部１０１に流入した空気をエバポレータ７へ流しそのエバポレータ７を通過した空気を車室内へ流出させるように送風する。そのために、送風機１６は、遠心式ファンである羽根車１６１と、その羽根車１６１に連結された送風用電動機１６２とを有している。

　送風機１６の羽根車１６１は、空調ケース１０内の空気流れにおいて、空気吸込部１０１よりも下流側であって且つエバポレータ７よりも上流側に配置されている。そして、羽根車１６１は複数のファンブレードを有し、空調制御装置６１によって制御される送風用電動機１６２により回転駆動されて、空調ケース１０内において車室内に向かう空気流を発生させる。例えば、送風機１６は、羽根車１６１の回転数が空調制御装置６１によって制御されることにより、各吹出口から車室内に向けてそれぞれ吹き出される空気の風量が増減される。

　エバポレータ７は、空調ケース１０内において送風機１６の羽根車１６１に対し空気流れ下流側に配置されている。エバポレータ７は空気冷却用の熱交換器である。すなわち、エバポレータ７は、膨張弁６により減圧された冷媒と送風機１６から送られる送風空気とを熱交換させ、その熱交換により冷媒を蒸発気化させると共に送風空気を冷却する。

　ヒータコア５５は、空調ケース１０内においてエバポレータ７に対し空気流れ下流側に配置されるとともに、通風路１０ａを部分的に塞ぐように配設されている。ヒータコア５５は、通風路１０ａを通過する送風空気をエンジン冷却水と熱交換させることにより加熱する。

　エアミックスドア１７は、ヒータコア５５に対する空気流れ上流側で且つエバポレータ７に対する空気流れ下流側に配置されている。エアミックスドア１７は、サーボモータなどのアクチュエータにより駆動され、各吹出口から車室内に向けて吹き出される空気の温度を変更する。換言すると、エアミックスドア１７は、そのエアミックスドア１７の回動位置に応じて、エバポレータ７を通過しヒータコア５５を迂回して流れる冷風と、エバポレータ７を通過した後にヒータコア５５を通過する温風との風量比率を調整する。

　冷凍サイクル１は、冷凍サイクル１を循環する冷媒にエバポレータ７で吸熱させると共にコンデンサ３で放熱させる。冷凍サイクル１は、圧縮機２、コンデンサ３、レシーバ５、膨張弁６、エバポレータ７、及びこれらを環状に接続する冷媒配管等から構成されている。

　圧縮機２は、エンジン５０に対し不図示の電磁クラッチを介して連結されている。圧縮機２は、エンジン５０から駆動力を得て、冷媒を吸入し圧縮して吐出する。圧縮機２とエンジン５０との間に介装された電磁クラッチの断続は、空調制御装置６１によって制御される。

　コンデンサ３は、エンジンルーム等の車両が走行する際に生じる走行風を受け易い場所に設けられている。コンデンサ３には圧縮機２で圧縮された冷媒が流入し、コンデンサ３は、その圧縮された冷媒を凝縮液化させる。すなわち、コンデンサ３は、そのコンデンサ３の内部を流れる冷媒と室外ファン４により送風される外気および走行風とを熱交換させる。

　レシーバ５は、コンデンサ３から流出した冷媒に含まれる液相冷媒と気相冷媒とを分離するものである。レシーバ５は、その分離した液相冷媒を膨張弁６へ流出させる。

　膨張弁６はレシーバ５からの冷媒を減圧膨張させ、その減圧膨張させた冷媒をエバポレータ７へ流出させる。そして、エバポレータ７は膨張弁６からの冷媒を蒸発気化させる。そのエバポレータ７で蒸発気化させられた冷媒は圧縮機２に吸入される。

　空調ケース１０には、デフロスタ開口部１８、フェイス開口部１９、およびフット開口部２０が形成されており、それらの開口部１８、１９、２０は、空調ケース１０内の空気流れにおいて最も下流側の部位に配置されている。

　そして、デフロスタ開口部１８にはデフロスタダクト２３が接続されており、このデフロスタダクト２３の最下流端にはデフロスタ吹出口１８ａが開口されている。そのデフロスタ吹出口１８ａは、車両のフロント窓ガラス４９ａの内面すなわちフロント窓ガラス４９ａの内面に向かって主に温風を吹き出す。

　フェイス開口部１９にはフェイスダクト２４が接続されており、このフェイスダクト２４の最下流端にはフェイス吹出口１９ａが開口されている。そのフェイス吹出口１９ａは、乗員の頭胸部に向かって主に冷風を吹き出す。

　更に、フット開口部２０にはフットダクト２５が接続されており、このフットダクト２５の最下流端には、乗員の足元部に向かって主に温風を吹き出すフット吹出口２０ａが開口されている。

　各開口部１８、１９、２０の内側には、２個の吹出口切替ドア２１、２２が回動自在に取り付けられている。２個の吹出口切替ドア２１、２２は、サーボモータ等のアクチュエータによりそれぞれ駆動される。そして、その２個の吹出口切替ドア２１、２２は、空調ユニット８の吹出口モードを、フェイスモードとバイレベルモードとフットモードとフットデフロスタモードとデフロスタモードとに択一的に切り替えることが可能である。

　次に、車両用空調装置１００の電気的構成に関して説明する。図２に示すように、空調制御装置６１には、車室内前面に設けられた操作パネル７０上の各スイッチからのスイッチ信号、各センサからのセンサ信号、および、エンジン制御装置５７から出力される通信信号などが入力される。

　ここで、操作パネル７０に関して説明する。操作パネル７０は、インストルメントパネルに一体的に設置される。操作パネル７０は、図示は省略するが、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、吹出風量切替スイッチ、オートスイッチ、温度設定スイッチ、およびエアコンスイッチ７０ａ等を含んで構成されている。

　液晶ディスプレイには、設定温度、吹出モードおよび吹出風量などを視覚表示する表示領域が設けられている。また液晶ディスプレイには、たとえば外気温度、吸込モードおよび時刻などを視覚表示する表示領域が設けられていても良い。

　操作パネル７０の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、吹出モードをデフロスタモードに設定してフロント窓ガラス４９ａの防曇能力を上げることを指令するスイッチである。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スイッチである。温度設定スイッチは、温度を所望の温度に設定するためのスイッチである。

　また、エアコンスイッチ７０ａは、冷凍サイクル１の圧縮機２の稼働または停止を指令するスイッチである。そして、イグニッションオン時においてエアコンスイッチ７０ａがオンに切り替えられた場合に、空調ユニット８は、エバポレータ７で冷却された空気またはエバポレータ７で冷却された後にヒータコア５５で加熱された空気を車室内へ吹き出す空調運転を行う。また、オートスイッチは、車室内を自動的に空調するオートエアコン制御の実行を指令するスイッチである。

　空調制御装置６１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（すなわち、中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、およびＩ／Ｏポート（すなわち、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。ＲＯＭおよびＲＡＭは、いずれも、非遷移的実体的記憶媒体である。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。

　空調制御装置６１には、車室内における運転席の周囲の空気温度である内気温度を検出する内気センサ７１、および車室外温度である外気温度を検出する外気センサ７２が接続されている。

　内気センサ７１および外気センサ７２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。内気センサ７１は、運転席付近（たとえばステアリングホイール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、空調制御装置６１にはイグニッションスイッチ７３が接続されており、そのイグニッションスイッチ７３のスイッチ位置を示すスイッチ切替信号も入力される。そのイグニッションスイッチ７３は、運転席の近傍に設けられ乗員に操作されるスイッチであり、エンジン５０の運転に対する許可と不許可とを切り替えるための周知のスイッチである。例えば、イグニッションスイッチ７３のオンは、エンジン５０の運転を許可するスイッチ切替状態であり、イグニッションスイッチ７３のオフは、エンジン５０の運転を不許可とし且つオーディオ等の所定のアクセサリ機器をオフにするスイッチ切替状態である。従って、乗員は、車両の使用を終えた場合にはイグニッションスイッチ７３をオフへ切り替える。

　また、空調制御装置６１には、エンジン制御装置５７から出力される通信信号などが入力される。具体的には、循環路５１を循環する冷却水の流量に関する情報、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水温度に関する情報、および切替弁５４の作動状態に関する情報などが入力される。なお、エンジン制御装置５７は、冷却水ポンプ５２の電動機に供給される電力供給量に基づいて循環路５１を循環する冷却水の流量を算出する。

　次に、エンジン制御装置５７が実行するエンジン冷却水制御処理について説明する。

　まず、エンジン５０が始動されると、エンジン制御装置５７からの制御信号を受けて切替弁５４は循環路５１を閉じる。また、エンジン制御装置５７からの制御信号を受けて、冷却水ポンプ５２はエンジン冷却水を循環路５１内で循環させる。

　そして、切替弁５４が循環路５１を閉じているときには、エンジン５０から流出したエンジン冷却水は、バイパス路５６を流れることにより、ヒータコア５５をバイパスしてエンジン５０に戻る。

　以下、切替弁５４が循環路５１を閉じているときの冷却水回路モードを、第１モードという。また、循環路５１のうち、第１モードのときにエンジン冷却水が流れる冷却水回路を、エンジン側冷却水回路という。さらに、循環路５１のうち、第１モードのときにエンジン冷却水が流れない冷却水回路を、ヒータコア側回路という。

　ここで、図３中の波線は、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度、すなわち、エンジン側冷却水回路のエンジン冷却水の温度、を示している。この図３に示すように、エンジン５０の始動後、時間の経過に伴ってエンジン側冷却水回路のエンジン冷却水の温度が上昇し、そのエンジン冷却水の温度が設定温度に達すると、エンジン制御装置５７からの制御信号を受けて切替弁５４は循環路５１を開く。

　そして、切替弁５４が循環路５１を開いているときには、エンジン５０から流出したエンジン冷却水は、ヒータコア側回路にも流れ、ヒータコア５５を通ってエンジン５０に戻る。以下、切替弁５４が循環路５１を開いているときの冷却水回路モードを、第２モードという。

　次に、空調制御装置６１が実行する制御処理について、図３、図４に基づいて説明する。なお、図３中の一点鎖線はヒータコア５５の温度を示し、図３中の実線は制御用水温データを示している。

　空調制御装置６１は、以下詳述するように、この制御処理において、制御用水温データを算出し、その制御用水温データに基づいて送風機１６等の空調制御機器の作動を制御するようになっている。

　空調制御装置６１は、車両のイグニッションスイッチ７３がオンに切り替えられ且つエアコンスイッチ７０ａがオンに切り替えられた場合に、図４のフローチャートに示す制御処理を周期的に繰り返し実行する。従って、図４の制御処理は、空調ユニット８の空調運転の実行中にその空調運転と並列的に実行される。すなわち、図４の制御処理は、空調ユニット８の空調運転に関わる他の制御処理、例えばオートエアコン制御に含まれる制御処理と並列的に実行されるものである。

　先ず、図４のステップＳ１０１では、空調制御装置６１は、エンジン制御装置５７から出力される切替弁５４の作動状態に関する情報に基づいて、冷却水回路モードが第１モードであるか否かを判定する。

　エンジン５０の始動直後のように、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が設定温度未満の低温域のときには、切替弁５４が循環路５１を閉じていて第１モードが設定されているため、このステップＳ１０１において肯定判定され、ステップＳ１０２へ進む。

　ステップＳ１０２では、エンジン制御装置５７から出力される水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水に関する情報に基づいて、ヒータコア５５の推定温度（以下、ヒータコア推定温度という）を算出する。

　具体的には、冷間始動時には水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度とヒータコア５５の温度はほぼ等しいため、エンジン５０を始動した時に水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度を、ヒータコア推定温度とする。これによれば、ヒータコア推定温度と実際のヒータコア５５の温度との乖離を小さくすることができる。

　続いて、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進む。このステップＳ１０３では、制御用水温データを算出する。具体的には、第１モードが設定されていてステップＳ１０１において肯定判定されている場合は、ステップＳ１０２で算出したヒータコア推定温度を、制御用水温データとする。なお、ステップＳ１０２およびステップＳ１０３は、第１水温データ算出部を構成している。

　続いて、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進む。制御部としてのステップＳ１０４では、送風機１６等の空調制御機器の作動目標値を、ステップＳ１０３で算出した制御用水温データに基づいて算出し、算出した作動目標値に対応する制御信号を空調制御機器に出力する。なお、送風機１６以外の空調制御機器としては、内外気切替ドア１３、エアミックスドア１７、吹出口切替ドア２１、２２を含むことができる。

　上記のようにして第１モードが設定されている間の制御用水温データを算出することにより、図３に示すように第１モードが設定されている間の制御用水温データと実際のヒータコア５５の温度との乖離を小さくすることができる。したがって、第１モードが設定されている間の、風量や吹出空気温度等の制御が適切に行われ、快適性が向上する。

　一方、第１モードが設定されている状態でエンジン５０が運転されて、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が設定温度に達すると、切替弁５４が循環路５１を開いて第２モードに切り替えられるため、ステップＳ１０１で否定判定されてステップＳ１０５へ進む。

　そして、第１モードから第２モードに切り替わった時には、ステップＳ１０５で肯定判定され、ステップＳ１０６へ進む。

　ステップＳ１０６では、制御用水温データとして後述する抑制水温を用いる時間、すなわち、目標抑制時間Ｔを算出する。

　この目標抑制時間Ｔは、図３に示すように、第２モードに切り替わってから、ヒータコア５５の温度と水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が略等しくなるまでの時間（以下、等温化時間という）、に相当する。

　具体的には、目標抑制時間Ｔは、以下のようにして算出する。なお、目標抑制時間Ｔは、本開示の所定時間に相当する。

　まず、第２モードに切り替わった時のヒータコア５５の温度は、ステップＳ１０３で算出した制御用水温データとほぼ等しい。そして、第２モードに切り替わった時のヒータコア５５の温度と第２モードに切り替わった時の水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度との差が大きいほど、等温化時間は長くなる。

　そこで、ステップＳ１０３で算出した制御用水温データと、第２モードに切り替わった時に水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度との差が大きいほど、目標抑制時間Ｔを長くする。これにより、ヒータコア５５の温度と水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が略等しくなるタイミングと、目標抑制時間Ｔが終了するタイミングとの乖離を小さくすることができる。

　また、循環路５１を循環する冷却水の流量が少ないほど等温化時間は長くなる。そこで、エンジン制御装置５７から出力される循環路５１を循環する冷却水の流量に関する情報に基づいて、循環路５１を循環する冷却水の流量が少ないほど目標抑制時間Ｔを長くする。これにより、ヒータコア５５の温度と水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が略等しくなるタイミングと、目標抑制時間Ｔが終了するタイミングとの乖離を小さくすることができる。

　また、送風機１６による送風量が多いほど、エンジン冷却水からの吸熱量が大きくなり、エンジン冷却水の温度上昇が緩やかになる。そこで、送風機１６の回転数に基づいて送風機１６による送風量を算出し、送風機１６による送風量が多いほど目標抑制時間Ｔを長くする。これにより、ヒータコア５５の温度と水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が略等しくなるタイミングと、目標抑制時間Ｔが終了するタイミングとの乖離を小さくすることができる。

　また、内気をヒータコア５５にて加熱して車室内へ送風する内気モードのときには、内気温度が低いほどエンジン冷却水からの吸熱量が大きくなり、エンジン冷却水の温度上昇が緩やかになる。そこで、内気モードのときには、内気センサ７１で検出した内気温度が低いほど目標抑制時間Ｔを長くする。これにより、ヒータコア５５の温度と水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が略等しくなるタイミングと、目標抑制時間Ｔが終了するタイミングとの乖離を小さくすることができる。

　また、外気をヒータコア５５にて加熱して車室内へ送風する外気モードのときには、外気温度が低いほどエンジン冷却水からの吸熱量が大きくなり、エンジン冷却水の温度上昇が緩やかになる。そこで、外気モードのときには、外気センサ７２で検出した外気温度が低いほど目標抑制時間Ｔを長くする。これにより、ヒータコア５５の温度と水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が略等しくなるタイミングと、目標抑制時間Ｔが終了するタイミングとの乖離を小さくすることができる。

　続いて、ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進む。このステップＳ１０７では、第２モードに切り替わってからの経過時間である抑制時間を計測する為、抑制時間のタイマをクリアして０にする。

　続いて、ステップＳ１０７からステップＳ１０８に進む。このステップＳ１０８では、抑制水温を算出する。具体的には、抑制水温は、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度よりも低い温度に設定される。より詳細には、ステップＳ１０３で算出した制御用水温データを、抑制水温とする。この抑制水温は、エンジン冷却水の温度が大きく変動している間、制御用水温データの変動を防止する為に利用する。

　続いて、ステップＳ１０８からステップＳ１０９に進む。このステップＳ１０９では、抑制時間が目標抑制時間Ｔを超えたか否かを判定する。そして、抑制時間が目標抑制時間Ｔ以下の場合は、ステップＳ１０９で否定判定されてステップＳ１１０に進む。

　ステップＳ１１０では、制御用水温データを算出する。具体的には、抑制時間が目標抑制時間Ｔ以下でステップＳ１０９で否定判定されている場合は、ステップＳ１０８で算出した抑制水温を、制御用水温データとする。ここで、ステップＳ１０８で算出した抑制水温は、ステップＳ１０３で算出した制御用水温データと同じである。したがって、図３に示すように、第１モードが設定されている間の制御用水温データと、抑制時間が目標抑制時間Ｔ以下のときの制御用水温データは、等しくなっている。なお、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、およびステップＳ１１０は、第２水温データ算出部を構成している。

　続いて、ステップＳ１１０からステップＳ１１１に進む。このステップＳ１１１では、抑制時間を計測する為、抑制時間をカウントアップする。これにより、抑制時間の値が１カウント分増加する。

　続いて、ステップＳ１１１からステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、送風機１６等の空調制御機器の作動目標値を、ステップＳ１１０で算出した制御用水温データに基づいて算出し、算出した作動目標値に対応する制御信号を空調制御機器に出力する。

　次に、第２モードでのエンジン５０の運転が継続されている場合は、ステップＳ１０５で否定判定されてステップＳ１０９へ進む。

　そして、抑制時間が目標抑制時間Ｔ以下の場合は、ステップＳ１１０およびステップＳ１１１を経てステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０４では前述したように制御信号を空調制御機器に出力する。

　上記のように、第２モードに切り替わってから目標抑制時間Ｔが経過する間は、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度よりも低い温度を制御用水温データとすることにより、制御用水温データと実際のヒータコア５５の温度との乖離を小さくすることができる。したがって、風量や吹出空気温度等の制御が適切に行われ、快適性が向上する。

　また、第２モードに切り替わってから目標抑制時間Ｔが経過する間は、制御用水温データの変動が抑制されることにより、風量の変動や各種制御のハンチングが抑制される。

　一方、抑制時間が目標抑制時間Ｔを超えた場合は、ステップＳ１０９で肯定判定されてステップＳ１１２に進む。

　ステップＳ１１２では、制御用水温データを算出する。抑制時間が目標抑制時間Ｔを超えた場合は、ヒータコア５５の温度と水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度が略等しくなっていると推定される。したがってステップＳ１１２では、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度を、制御用水温データとする。

　続いて、ステップＳ１１２からステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０４では、送風機１６等の空調制御機器の作動目標値を、ステップＳ１１２で算出した制御用水温データに基づいて算出し、算出した作動目標値に対応する制御信号を空調制御機器に出力する。

　本実施形態によると、第１モードが設定されている間は、エンジン５０を始動した時に水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度に基づいて制御用水温データを算出することにより、制御用水温データと実際のヒータコア５５の温度との乖離を小さくすることができる。したがって、風量や吹出空気温度等の制御が適切に行われ、快適性が向上する。

　また、第２モードに切り替わってから目標抑制時間Ｔが経過する間は、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度よりも低い温度を制御用水温データとすることにより、制御用水温データと実際のヒータコア５５の温度との乖離を小さくすることができる。したがって、風量や吹出空気温度等の制御が適切に行われ、快適性が向上する。

　（変形例１）上記実施形態のステップＳ１０２では、空調制御装置６１は、エンジン５０を始動した時に水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度を、ヒータコア推定温度とした。しかし、これに変えて、空調制御装置６１は、ステップＳ１０２では、エンジン５０を始動した時に水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度を補正して、補正後の温度をヒータコア推定温度としてもよい。空調制御装置６１は、この補正を、エンジン５０を始動した時に外気センサ７２にて検出した外気の温度が高いほど、補正後の温度が高くなるように行う。

　（変形例２）空調制御装置６１は、上記実施形態のステップＳ１０８では、ステップＳ１０３で算出した制御用水温データを、抑制水温とした。しかし、空調制御装置６１は、これに変えて、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０３で算出した制御用水温データを、第２モードに切り替わってからの時間経過に伴って大きくなるように補正してもよい。そして空調制御装置６１は、その補正後の制御用水温データを抑制水温としてもよい。ただし、この変形例の場合も、抑制水温は、水温センサ５３にて検出したエンジン冷却水の温度よりも低い温度に設定される。

　（変形例３）変形例２において、空調制御装置６１は、循環路５１を循環するエンジン冷却水の流量が少ないほど制御用水温データの値の時間当たり変化量を小さくしてもよい。

　（変形例４）変形例２において、空調制御装置６１は、送風機１６による送風量が多いほど制御用水温データの値の時間当たり変化量を小さくしてもよい。

　（変形例５）変形例２において、空調制御装置６１は、内気モードのときには、内気センサ７１で検出した内気温度が低いほど制御用水温データの値の時間当たり変化量を小さくしてもよい。

　（変形例６）変形例２において、空調制御装置６１は、外気モードのときには、外気センサ７２で検出した外気温度が低いほど制御用水温データの値の時間当たり変化量を小さくしてもよい。

　（他の実施形態）
　なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

　また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

　また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

　また、上記実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

　また、上記実施形態および変形例は、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

Claims

　車室内の空調を行う車両用空調装置であって、
　前記車室内へ空気を送風する送風機（１６）と、
　内燃機関（５０）を冷却するための冷却水が循環する循環路（５１）と、
　前記循環路に配置され、冷却水により前記車室内へ送風される空気を加熱するヒータコア（５５）と、前記循環路に接続され、前記ヒータコアをバイパスして冷却水を循環させるバイパス路（５６）と、
　前記内燃機関から流出した冷却水が前記バイパス路を流れることにより前記ヒータコアをバイパスして前記内燃機関に戻る第１モード、および前記内燃機関から流出した冷却水が前記ヒータコアに流れる第２モードを、切り替え設定する切替装置（５４）と、
　前記循環路のうち前記第１モードおよび前記第２モードのいずれのときにも冷却水が流れる部位にて冷却水の温度を検出する水温センサ（５３）と、
　制御用水温データに基づいて前記送風機の作動を制御する制御部（Ｓ１０４）と、
　前記第１モードのときの前記制御用水温データを算出する第１水温データ算出部（Ｓ１０２、Ｓ１０３）と、
　前記第２モードに切り替わってから所定時間が経過する間の前記制御用水温データを算出する第２水温データ算出部（Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０）とを備え、
　前記第１水温データ算出部は、前記内燃機関が始動した時に前記水温センサにて検出された冷却水の温度に基づいて前記制御用水温データを算出し、
　前記第２水温データ算出部は、前記水温センサにて検出した冷却水の温度よりも低い温度を前記制御用水温データとする車両用空調装置。
　前記第１水温データ算出部は、前記内燃機関が始動した時に前記水温センサにて検出された冷却水の温度を前記制御用水温データとする請求項１に記載の車両用空調装置。
　外気の温度を検出する外気センサ（７２）を備え、
　前記第１水温データ算出部は、前記内燃機関が始動した時に前記水温センサにて検出された冷却水の温度を、前記内燃機関が始動した時に前記外気センサにて検出された外気の温度が高いほど高くなるように補正して、前記制御用水温データとする請求項１に記載の車両用空調装置。
　前記第２水温データ算出部は、前記第１水温データ算出部にて算出した前記制御用水温データを、当該第２水温データ算出部の前記制御用水温データとする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
　前記第２水温データ算出部は、前記制御用水温データの値を、前記第２モードに切り替わってからの時間経過に伴って大きくする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
　前記第２水温データ算出部は、前記第２モードに切り替わった時に前記第１水温データ算出部にて算出した前記制御用水温データと、前記第２モードに切り替わった時に前記水温センサにて検出した冷却水の温度との差が大きいほど、前記所定時間を長くする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
　前記第２水温データ算出部は、前記循環路を循環する冷却水の流量が少ないほど前記所定時間を長くする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
　前記第２水温データ算出部は、前記送風機による送風量が多いほど前記所定時間を長くする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
　前記車室内の温度を検出する内気センサ（７１）を備え、
　前記第２水温データ算出部は、前記車室内の空気を前記ヒータコアにて加熱して前記車室内へ送風する内気モードのときには、前記内気センサにて検出した前記車室内の温度が低いほど前記所定時間を長くする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
　外気の温度を検出する外気センサ（７２）を備え、
　前記第２水温データ算出部は、外気を前記ヒータコアにて加熱して前記車室内へ送風する外気モードのときには、前記外気センサにて検出した外気の温度が低いほど前記所定時間を長くする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
　前記第２水温データ算出部は、前記循環路を循環する冷却水の流量が少ないほど前記制御用水温データの値の時間当たり変化量を小さくする請求項５に記載の車両用空調装置。
　前記第２水温データ算出部は、前記送風機による送風量が多いほど前記制御用水温データの値の時間当たり変化量を小さくする請求項５に記載の車両用空調装置。
　前記車室内の温度を検出する内気センサ（７１）を備え、
　前記第２水温データ算出部は、前記車室内の空気を前記ヒータコアにて加熱して前記車室内へ送風する内気モードのときには、前記内気センサにて検出した前記車室内の温度が低いほど前記制御用水温データの値の時間当たり変化量を小さくする請求項５に記載の車両用空調装置。
　外気の温度を検出する外気センサ（７２）を備え、
　前記第２水温データ算出部は、外気を前記ヒータコアにて加熱して前記車室内へ送風する外気モードのときには、前記外気センサにて検出した外気の温度が低いほど前記制御用水温データの値の時間当たり変化量を小さくする請求項５に記載の車両用空調装置。