JP2010030435A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無駄なエネルギー消費を抑えて、吹出温度を目標吹出温度にできる車両用空調装置の提供にある。
【解決手段】 冷房時は第１、第２室内熱交換器６、７を冷媒蒸発器として作動させるとともに、目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとして吹出温度を制御する。暖房時は第１、第２室内熱交換器６、７を冷媒凝縮器として作動させるとともに、目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとして吹出温度を制御する。窓ガラスが曇りそうになった場合だけ第１室内熱交換器６を冷媒蒸発器、第２冷媒熱交換器７を冷媒凝縮器として作動させるとともに、目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとして吹出温度を制御する。このように、最小限に運転制限される除湿暖房運転を除いてリヒートを行なわないため、冷凍サイクルに用いられるエネルギー消費を少なくできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車室内の温度調整を行なう車両用空調装置に関し、特に吹出温度を自動調整して車室内の温度を所定の設定温度にするオートエアコン機能を搭載する車両用空調装置に関する。

（従来技術）
車両に搭載される空調装置として、車室内の暖房、送風、冷房の実行を行なうＨＶＡＣ（ヒーター／ベンチレーション／エアコンを行なうユニット）が知られている。
ＨＶＡＣは、車室内に通じる空調ケースの上流に空気流の冷却を行なうエバポレータを配置しており、空調ケース内を通過する全ての空気流を冷却する。また、ＨＶＡＣは、エバポレータの下流側に、温水式のヒータコアと、このヒータコアをバイパスする冷風バイパスとを配置しており、ヒータコアを通過する温風量と、冷風バイパスを通過する冷風量との割合を、エアミックスドアで調整し、空調ケースから車室内へ吹き出される吹出温度の調整を行なっている。

オートエアコン機能は、制御装置（空調用ＥＣＵ）によってエアミックスドアの開度を自動制御することで、空調ケースから吹き出される吹出温度をコントロールする。具体的に、制御装置は、車室内の温度を設定温度とするための目標吹出温度ＴＡＯを算出し、算出された目標吹出温度ＴＡＯを得るためのエアミックスドアの目標開度ＳＷを算出し、算出された目標開度ＳＷが得られるようにエアミックスドアの開度を制御する。

（従来技術の問題点）
しかしながら、従来の車両用空調装置は、吹出温度を目標吹出温度ＴＡＯにする手段として、エバポレータによって空気流を一旦冷却し、その後、冷却された空気流を目標吹出温度ＴＡＯまでリヒート（再加熱）するものであったため、冷凍サイクルの動力（冷媒圧縮機の駆動動力）が無駄に使用される不具合があった。即ち、従来技術では、リヒート分だけ冷凍サイクルの動力が無駄に消費される不具合があった。
このため、エンジン（内燃機関）により走行する車両であれば燃費の悪化の要因になり、電動モータにより走行する車両であればバッテリ消費の悪化の要因になっていた。
特開平５−８５１４２号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無駄なエネルギー消費を抑えて、吹出温度を目標吹出温度ＴＡＯにできる車両用空調装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する車両用空調装置の制御装置は、空調ケース（５）から車室内に吹き出される吹出温度を目標吹出温度ＴＡＯとして算出し、室内熱交換器（２４）を通過した空気流の温度（以下、室内熱交換器後温度ＴＥＯと称する）が目標吹出温度ＴＡＯとなるように冷凍サイクルの運転状態をコントロールする省エネ運転手段を備える。
このように、吹出温度を目標吹出温度ＴＡＯに制御する際に、ＴＡＯ＝ＴＥＯとして冷凍サイクルを制御することにより、冷凍サイクルの無駄な運転｛室内熱交換器（２４）における無駄な空気冷却｝が無くなる。
この結果、冷凍サイクルによる無駄なエネルギー消費が抑えられ、エンジン（内燃機関）により走行する車両であれば燃費を向上でき、電動モータにより走行する車両であればバッテリ消費を抑えることができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する車両用空調装置における制御装置の防曇手段は、窓ガラスの防曇運転を行なう際、冷媒蒸発器｛具体的には、冷媒蒸発器として作動する室内熱交換器（２４）の全てまたは一部｝の冷却量を、窓ガラスの相対湿度が結露が生じる相対湿度に達しない最小限の冷却量にコントロールする。
これにより、最小限の冷凍サイクルの運転によって窓ガラスの防曇を行なうことができる。即ち、無駄なエネルギー消費を抑えて窓ガラスの防曇を行なうことができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する車両用空調装置の室内熱交換器（２４）は、除湿暖房時に冷媒蒸発器として作動する除湿用熱交換器（６）と、除湿暖房時に冷媒凝縮器として作動するリヒート用熱交換器（７）とを備える。そして、除湿用熱交換器（６）は、少なくとも車両定員人数分の呼吸と発汗による水分の除湿能力を備える。
これにより、除湿用熱交換器（６）によって乗員により車室内に生じる水分を除湿することができ、乗員がフル乗車（定員数の乗車）しても、除湿用熱交換器（６）により窓ガラスの防曇を行なうことができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する車両用空調装置の空調ケース（５）は、車両搭載時に上側に配置されて外気および内気の吸込みが可能な上側通路（３１）と、車両搭載時に下側に配置されて内気を優先的に吸込む下側通路（３２）とを備える。そして、除湿用熱交換器（６）は、下側通路（３２）内に配置される。
下側通路（３２）の下部には、空調ケース（５）内で生じたドレン水（結露水）や、外部から浸入した水（雨水や洗車水など）を外部に排出するための排水口が設けられている。このため、除湿用熱交換器（６）を下側通路（３２）内に配置したことで、除湿用熱交換器（６）に生じたドレン水の排水を容易に実施できる。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する車両用空調装置は、除湿用熱交換器（６）で除湿された除湿風の一部または全部が、車両の窓ガラスに向けて吹き出される。
このように、除湿用熱交換器（６）で除湿された除湿風の少なくとも一部が窓ガラスに向けられることで、窓ガラスの防曇効率を高めることができる。即ち、防曇に要するエネルギー消費を抑えることができる。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する車両用空調装置は、情報受信装置により検出した「次に信号に停止するまでの時間」と「次の信号停車時間」、および「乗員乗車数」に基づいて冷媒圧縮機（２１）の作動をコントロールする。

［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用する車両用空調装置は、冷却水（温水）を熱源としたヒータコア（３３）を備える。そして、制御装置は、車室内の暖房を行なう際、ヒータコア（３３）を通過する冷却水の流量をコントロールして車室内に吹き出される空気の加熱量をコントロールする。
暖房時は、排熱を利用して暖房を行なうため、暖房に要するエネルギー消費を抑えることができる。
また、ヒータコア（３３）を通過する冷却水の流量をコントロールすることで、空調ケース（５）内におけるエアミックスドアを廃止することができ、空調ケース（５）を軽量・小型化することができる。

［請求項８の手段］
請求項８の手段を採用する車両用空調装置の制御装置は、窓ガラスが曇り難い湿度範囲では内気モードを選択し、窓ガラスが曇り易い湿度範囲では外気モードを選択し、外気モードだけでは窓ガラスに曇りが発生しそうな湿度範囲では外気モードに加えて、室内熱交換器（２４）の全てまたは一部を冷媒蒸発器として作動させる防曇手段を備える。
これにより、冷凍サイクルの作動を最小にすることができ、防曇に要するエネルギー消費を抑えることができる。

車両用空調装置は、車室内に通じる空気通路を成す空調ケース（５）と、この空調ケース（５）内において車室内に向かう空気流を生じさせる送風機（４）と、空調ケース（５）内を通過する空気流の温度を変化させる冷凍サイクルと、この冷凍サイクルの運転状態を制御する制御装置とを備える。
この制御装置は、室内熱交換器後温度ＴＥＯが目標吹出温度ＴＡＯとなるように冷凍サイクルの運転状態をコントロールする省エネ運転手段（制御プログラム）を備える。

車両用空調装置の一例を、図１〜図４を参照して説明する。
（車両用空調装置の概略構成）
車両用空調装置は、車室内の暖房、送風、冷房の実行を行なうＨＶＡＣ（図１参照）と、冷凍サイクルと、ＨＶＡＣおよび冷凍サイクルの作動を制御する制御装置（以下、空調用ＥＣＵと称す：図示しない）とで構成される。
ＨＶＡＣは、車室内前部のインストルメントパネル（ダッシュボード）の内部に配置されるものであり、大別して送風機ユニット１と空調ユニット２の２つの部分から構成されており、送風機ユニット１と空調ユニット２が結合された状態で車両に搭載される。なお、図１において前後上下の各矢印は、ＨＶＡＣの車両搭載状態における方向を示している。

（送風機ユニット１の説明）
送風機ユニット１は、内気（車室内空気）または外気（車室外空気）を選択して取り入れる内外気切替箱３と、この内外気切替箱３で選択された空気を空調ユニット２に送風する送風機４とを組み合わせてなる。
内外気切替箱３は、車室外に連通する外気導入口と、車室内に連通する内気導入口と、外気導入口または内気導入口を開閉可能な内外気切替ドアとを備え、内外気切替ドアにより選択された空気（外気、内気、または外気と内気の混合空気）を内外気切替箱３の内部に導入する。
送風機４は、ファンと電動モータとを組み合わせてなる遠心式の電動ファンであり、図示しない空調用ＥＣＵから通電を受けると、内外気切替箱３（具体的には内外気切替ドア）で選択された空気を吸引して、空調ユニット２内に圧送する。

（空調ユニット２の説明）
空調ユニット２は、送風機ユニット１の接続口から車室内に向かう空気通路を形成する樹脂製の空調ケース５を有する。この空調ケース５は、ポリプロピレンのような弾性を有し、機械的強度も高い樹脂にて成形されている。具体的に空調ケース５は、成形上の型抜きの都合、および内部への機能部品等の組付上の理由等から複数に分割して成形した後に、締結部品によって一体に結合する構造を採用している。

空調ユニット２の空気流の上流側には、通過する空気流の温度を変化させる（あるいは、通過する空気流の湿度を低下させる）温調部が設けられ、空調ユニット２の空気流の下流側には、車室内に吹き出される空気流の吹出口の切り替えを行なう吹出口切替部が設けられている。

（温調部の説明）
温調部には、冷凍サイクルの構成部品である第１室内熱交換器６および第２室内熱交換器７が配置されている。
第１室内熱交換器６は、冷房時に冷媒蒸発器（冷却器）として作動し、暖房時に冷媒凝縮器（加熱器）として作動し、除湿暖房時に冷媒蒸発器（冷却器）として作動するものである。
第２室内熱交換器７は、冷房時に冷媒蒸発器（冷却器）として作動し、暖房時に冷媒凝縮器（加熱器）として作動し、除湿暖房時に冷媒凝縮器（加熱器）として作動するものである。

第１室内熱交換器６は、空調ケース５内の下側に配置されたものであり、空調ケース５内の下側を流れる空気流（例えば、空調ケース５に流入した空気流の半分）が通過するように設けられている。
第２室内熱交換器７は、第１室内熱交換器６の空気流の下流において空調ケース５の全域にわたって配置されたものであり、空調ケース５を通過する全ての空気流（第１室内熱交換器６を通過した空気流を含む）が通過するように設けられている。
なお、冷凍サイクルの詳細は後述する。

（吹出口切替部の説明）
吹出口切替部は、空調ユニット２内を通過した空調風の吹出口の切替えを実施するものであり、空調ケース５における空気流の下流側には、フロントガラスの内側に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのデフロスタ吹出口に通じるデフロスタ開口８、前席乗員の上半身に向けて空調風（主に冷風）を吹き出すためのフェイス吹出口に通じるフェイス開口９、前席乗員の足元部に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのフット吹出口に通じるフット開口（図示しない）が設けられている。

デフロスタ開口８には、デフロスタ開口８の開閉およびデフロスタ開口８の開度を調整するデフロスタドア１１が配置されている。
フェイス開口９には、フェイス開口９の開閉およびフェイス開口９の開度を調整するフェイスドア１２が配置されている。
フット開口には、フット開口の開閉およびフット開口の開度を調整するフットドア（図示しない）が配置されている。
これらのデフロスタドア１１、フェイスドア１２、フットドアは、板状ドアによって構成されるものであっても良いし、フィルム式ドアまたはロータリ式ドアであっても良い。

ここで、図１に示す吹出口切替部には、上述した前席用の吹出口切替部の他に、後席用の吹出口切替部が設けられている。
この後席用の吹出口切替部には、後席乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すためのリヤフェイス吹出口に通じるリヤフェイス開口１３、後席乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのリヤフット吹出口に通じるリヤフット開口１４が設けられるとともに、リヤフェイス開口１３とリヤフット開口１４のそれぞれの開閉を行なうリヤフェイスドア１５とリヤフットドア１６が設けられている。

また、後席用の吹出口切替部には、空調ケース５の内部の下側を流れる空気流（主に冷風）をリヤフェイス開口１３およびリヤフット開口１４に導くリヤ冷風開口１７と、空調ケース５の内部の上側を流れる空気流（主に温風）をリヤフェイス開口１３およびリヤフット開口１４に導くリヤ温風開口１８と、リヤ冷風開口１７またはリヤ温風開口１８の一方の開閉を行なうリヤ空調切替ドア１９が設けられている。
なお、これらの後席用の吹出口切替部は無くても良い。

（冷凍サイクルの説明）
この実施例に用いられる冷凍サイクルは、ＨＶＡＣと組み合わされて車室内の冷房、暖房、除湿暖房を行なうものであり、図２に示すように、冷媒圧縮機２１、アキュムレータ２２、室外熱交換器２３、室内熱交換器２４（具体的には第１室内熱交換器６と第２室内熱交換器７）、第１電磁膨張弁２５、第２電磁膨張弁２６、四方弁２７を備える。

冷媒圧縮機２１は、冷房時、暖房時、除湿暖房時のいずれの場合においても冷媒の吸引圧縮動作を行なうものである。なお、冷媒圧縮機２１は電磁クラッチを介してエンジンにより回転駆動されるものであっても良いし、電動モータにより回転駆動されるものであっても良い。
アキュムレータ２２は、冷凍サイクル内の冷媒を蓄えるとともに、冷媒圧縮機２１の冷媒吸引側に接続されてガス冷媒のみを冷媒圧縮機２１へ吸引させるものである。

室外熱交換器２３は、ラジエータグリル内など車両走行時に生じる風当たりの良い場所に設置されて、冷媒と車両走行風との熱交換を行なう熱交換器であり、冷房時に冷媒凝縮器として作動し、暖房時と除湿暖房時に冷媒蒸発器として作動するものである。
第１室内熱交換器６は上述したように、冷房時と除湿暖房時に冷媒蒸発器として作動し、暖房時に冷媒凝縮器として作動するものである。
第２室内熱交換器７も上述したように、冷房時に冷媒蒸発器として作動し、暖房時と除湿暖房時に冷媒凝縮器として作動するものである。

第１電磁膨張弁２５は、室外熱交換器２３と第１室内熱交換器６の間に配置され、通電状態に応じて膨張弁と冷媒流路の切替えがなされるものであり、冷房時と暖房時に膨張弁として作動し、除湿暖房時に冷媒流路として作動するものである。
第２電磁膨張弁２６は、第１室内熱交換器６と第２室内熱交換器７の間に配置され、通電状態に応じて膨張弁と冷媒流路の切替えがなされるものであり、冷房時と暖房時に冷媒流路として作動し、除湿暖房時に膨張弁として作動するものである。
なお、第１、第２電磁膨張弁２５、２６の切替え作動（通電状態）は、空調用ＥＣＵによって制御されるものである。

四方弁２７は、冷媒圧縮機２１の吐出した冷媒の供給方向、および冷媒圧縮機２１に吸引される冷媒の吸込み方向の切替えを行なう電動切替弁であり、四方弁２７の切替え作動（通電状態）は、空調用ＥＣＵによって制御される。
具体的に、冷房時における四方弁２７は、図２（ａ）に示すように、冷媒圧縮機２１の吐出冷媒を、室外熱交換器２３（凝縮器作動）→第１電磁膨張弁２５（膨張弁作動）→第１室内熱交換器６（蒸発器作動）→第２電磁膨張弁２６（冷媒流路作動）→第２室内熱交換器７（蒸発器作動）の順に供給させる。
その結果、図３（ａ）に示すように、ＨＶＡＣ内の第１、第２室内熱交換器６、７が冷媒蒸発器（冷却器）として作動し、車室内に吹き出される空気流の冷却動作を行なう。

暖房時における四方弁２７は、図２（ｂ）に示すように、冷媒圧縮機２１の吐出冷媒を、第２室内熱交換器７（凝縮器作動）→第２電磁膨張弁２６（冷媒流路作動）→第１室内熱交換器６（凝縮器作動）→第１電磁膨張弁２５（膨張弁作動）→室外熱交換器２３（蒸発器作動）の順に供給させる。
その結果、図３（ｂ）に示すように、ＨＶＡＣ内の第１、第２室内熱交換器６、７が冷媒凝縮器（加熱器）として作動し、車室内に吹き出される空気流の加熱動作を行なう。

除湿暖房時における四方弁２７は、図２（ｃ）に示すように、冷媒圧縮機２１の吐出冷媒を、第２室内熱交換器７（凝縮器作動）→第２電磁膨張弁２６（膨張弁作動）→第１室内熱交換器６（蒸発器作動）→第１電磁膨張弁２５（冷媒流路作動）→室外熱交換器２３（蒸発器作動）の順に供給させる。
その結果、図３（ｃ）に示すように、ＨＶＡＣ内の第１室内熱交換器６が冷媒蒸発器（冷却器）として作動して車室内に吹き出される空気の除湿を行い、続いて第２室内熱交換器７が冷媒凝縮器（加熱器）として作動して車室内に吹き出される空気流の加熱動作を行なう。

（空調用ＥＣＵの説明）
空調用ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行なうＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路などを含んで構成される周知構造のコンピュータであり、読み込まれたセンサ類（乗員等に操作されるスイッチ類を含む）からの信号（乗員の操作指示、検出温度、検出湿度など）と、記憶する制御プログラムとに応じて、車両用空調装置に搭載される各種電気動作部品（送風機４、冷媒圧縮機２１、各ドアを駆動するサーボモータ、第１、第２電磁膨張弁２５、２６、四方弁２７等）の通電制御を行なうものである。

具体的に、空調用ＥＣＵは、車室内に吹き出される空調風の目標吹出温度ＴＡＯを算出し、算出された目標吹出温度ＴＡＯに基づいて送風機４の作動制御、吹出口の切替えを行なう各ドアの開閉制御、冷凍サイクルの運転状態制御を自動制御するオートエアコン機能が設けられている。
この目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を、乗員によって操作される車室内温度設定手段（図示しない）の設定温度Ｔｓｅｔに維持するために必要な吹出温度であり、下記の数式１に基づいて算出される。

［数式１］
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
ここで、上記式中におけるＴｒは内気センサ（図示しない）によって検出される内気吸込み温度であり、Ｔａｍは外気センサ（図示しない）によって検出される外気吸込み温度であり、Ｔｓは日射センサ（図示しない）によって検出される日射量である。また、上記式中におけるＫｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは予め設定された制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

〔実施例１の特徴技術〕
オートエアコン機能には、室内熱交換器２４（第１室内熱交換器６および第２室内熱交換器７）を通過した空気流の温度、即ち室内熱交換器後温度ＴＥＯが目標吹出温度ＴＡＯとなるように冷凍サイクルの運転状態をコントロールする省エネ運転手段（制御プログラム）が設けられている。なお、目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとなるような冷凍サイクルの運転制御は、室内熱交換器後温度ＴＥＯを温度センサによって直接検出するフィードバック制御であっても良いし、室内熱交換器後温度ＴＥＯを予測したフィードフォワード制御であっても良い。
ここで、空調用ＥＣＵによる冷凍サイクルの運転状態の制御は、上述した冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転の切替え制御と、冷媒圧縮機２１の運転制御（電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦ制御、斜板等を用いた容量可変制御、電動モータを用いた回転速度制御など）とを組み合わせて行なうものである。

（冷房運転）
具体的に、空調用ＥＣＵは、目標吹出温度ＴＡＯを得るために冷房運転（ＨＶＡＣ内において空気流の冷却）が必要と判断した場合に、冷凍サイクルを冷房運転に切替え、さらに室内熱交換器後温度ＴＥＯが目標吹出温度ＴＡＯとなるように冷凍サイクルの運転状態｛具体的には室内熱交換器２４（第１、第２室内熱交換器６、７）による空気流の冷却状態｝をコントロールする機能が設けられている（省エネ運転手段における冷房運転機能）。

このように、室内熱交換器後温度ＴＥＯを目標吹出温度ＴＡＯより下げる必要があった従来技術に比較して、この実施例では目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとなるように冷凍サイクルを制御することにより、室内熱交換器２４（第１、第２室内熱交換器６、７）において無駄な空気冷却を無くすことができ、冷凍サイクルの無駄な運転が無くなる。

（暖房運転）
空調用ＥＣＵは、目標吹出温度ＴＡＯを得るために暖房運転（ＨＶＡＣ内において空気流の加熱）が必要と判断した場合に、冷凍サイクルを暖房運転に切替え、さらに室内熱交換器後温度ＴＥＯが目標吹出温度ＴＡＯとなるように冷凍サイクルの運転状態｛具体的には室内熱交換器２４（第１、第２室内熱交換器６、７）による空気流の加熱状態｝をコントロールする機能が設けられている（省エネ運転手段による暖房運転機能）。

（除湿暖房運転）
空調用ＥＣＵは、窓ガラスの相対湿度を検出または推定する手段を備える。具体的に、この実施例１では、図１に示すように、空調ユニット２の空気流の上流部（または送風機４の空気流の下流部）には、送風機４から空調ユニット２内に供給される空気の湿度を検出する静電容量型の湿度センサ２８が設けられており、そのセンサ出力が空調用ＥＣＵに与えられている。そして、空調用ＥＣＵは、湿度センサ２８および内気温度、外気温度、日射の状態等から窓ガラスの相対湿度を推定するように設けられている。

一方、空調用ＥＣＵには、目標吹出温度ＴＡＯを得るために暖房運転（ＨＶＡＣ内において空気流の加熱）が必要と判断し、さらに推定される窓ガラスの相対湿度が高く、窓ガラスが曇りそうな場合（図４の実線Ａ参照）に、冷凍サイクルを除湿暖房運転に切替え、さらに室内熱交換器後温度ＴＥＯが目標吹出温度ＴＡＯとなるように冷凍サイクルの運転状態｛具体的には第１室内熱交換器６による除湿状態と、第２室内熱交換器７による空気流の加熱状態｝をコントロールして、車室内の湿度を制御（図４の実線Ｂ参照）する防曇手段（制御プログラム）が設けられている。

この結果、暖房運転中における除湿暖房運転の割合が、最小となるようにコントロールされる。即ち、防曇手段は、冷媒蒸発器の作動を行なう第１室内熱交換器６の冷却量が、窓ガラスの相対湿度が結露が生じる相対湿度に達しない最小限の冷却量にコントロールされる。
この除湿暖房運転は、第１室内熱交換器６で空気流の一部を冷却（除湿）し、その後第２室内熱交換器７で目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとなるように冷却風をリヒートするものであるが、この除湿暖房運転の割合が最小にコントロールされるため、最小限の冷凍サイクルの運転によって窓ガラスの防曇を行なうことができる。即ち、無駄なエネルギー消費を抑えて窓ガラスの防曇を行なうことができる。

なお、上述した省エネ運転手段とは別の手段（選択可能な手段）として、あるいは省エネ運転手段より優先して作動する手段として、車室内の湿度（湿度センサ２８によって直接検出された室内湿度、または空調用ＥＣＵによって推定された室内湿度）が予め設定された快適な湿度範囲（４０％〜６０％：図４参照）を超えないように、冷凍サイクルの運転状態を制御する快適除湿手段（制御プログラム）を空調用ＥＣＵに設けても良い。
具体的には、車室内の湿度が予め設定した快適湿度（例えば、５０％：図４参照）を超えそうな場合には、冷房運転または除湿暖房運転を行なって、車室内の湿度を快適湿度以下（図４の実線Ｃ参照）に保つようにしても良い。

空調ケース５内に配置される第１室内熱交換器６は、除湿暖房時に除湿用熱交換器として機能するものであり、第２室内熱交換器７は除湿暖房時にリヒート用熱交換器として機能するものである。
そして、除湿暖房時に除湿用熱交換器として機能する第１室内熱交換器６は、少なくとも車両定員人数分の呼吸と発汗による水分の除湿能力を備えるものである。具体的には、乗員１人が１時間あたり水分７０ｇを放出すると考え（７０ｇ／ｈ）、第１室内熱交換器６は、最大除湿運転時に「７０ｇ／ｈ×車両定員人数」以上の除湿能力を備えるものである。

（実施例１の効果）
この実施例１の車両用空調装置は、運転が最小限に制限される除湿暖房運転を除いて空調風のリヒートを行なわない。このため、無駄な空気冷却が無く、冷凍サイクルの無駄な運転を無くすことができる。このように、冷凍サイクルに用いられるエネルギー消費を少なくすることができるため、エンジン（内燃機関）により走行する車両であれば燃費を向上することができ、電動モータにより走行する車両であればバッテリ消費を抑えることができる。

また、この実施例１の車両用空調装置は、リヒートを必要とする除湿暖房運転が最小限に制限される。これによっても、無駄なエネルギー消費を抑えて窓ガラスの防曇を行なうことができる。このように、エネルギー消費を少なくすることができるため、エンジン（内燃機関）により走行する車両であれば燃費を向上することができ、電動モータにより走行する車両であればバッテリ消費を抑えることができる。

さらに、この実施例１の車両用空調装置は、冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転の全てにおいて目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとして吹出温度を制御しており、室内熱交換器２４（第１、第２室内熱交換器６、７）の空気流の下流側にリヒート用のヒータコア、および吹出温度調整用のエアミックスドアを搭載しない。これによって、ＨＶＡＣを小型・軽量化でき、車両搭載性を高めることができる。

図５を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において上記実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
実施例２の空調ケース５は、車両搭載時に上側に配置されて外気および内気の吸込みが可能な上側通路３１と、車両搭載時に下側に配置されて内気を優先的に吸込む下側通路３２とを備える。そして、除湿暖房時に除湿用熱交換器として機能する第１室内熱交換器６は、図５に示すように、下側通路３２内に配置される。

第１室内熱交換器６は、内気が優先的に吸込まれる下側通路３２に配置されるため、除湿暖房時に下側通路３２に優先的に吸込まれる内気（乗員の発する水分により湿度の高い内気）の除湿を行なう。このため、車室内を効率良く除湿することができる。
また、下側通路３２の下部には、空調ケース５内で生じたドレン水（結露水）や、外部から浸入した水（雨水や洗車水など）を外部に排出するための排水口５ａが設けられているため、除湿暖房時に除湿用熱交換器として機能する第１室内熱交換器６を下側通路３２内に配置したことで、第１室内熱交換器６に生じたドレン水を容易に排水できる。

図６を参照して実施例３を説明する。
車両は、車両排熱によって加熱される冷却水（エンジン冷却水、電気自動車であればバッテリ冷却水等）の循環を行なう温水循環装置を備える。
一方、車両用空調装置の空調ケース５の内部には、室内熱交換器２４（第１、第２室内熱交換器６、７）の空気流の下流側に、温水循環装置を循環する冷却水（温水）と車室内に吹き出される空気流との熱交換を行い、車室内に吹き出される空気を加熱可能なヒータコア３３が配置されている。

このヒータコア３３は、暖房運転時に車室内に吹き出される空気の加熱を行なうものである。即ち、冷房時と除湿暖房時は、実施例１と同様、冷凍サイクルの作動により冷房運転と除湿暖房運転を行い、暖房時にはヒータコア３３により暖房運転を行なうものである。このように暖房用のヒータコア３３を設けることにより、冷凍サイクルの作動を少なくでき、エネルギー消費を抑えることができる。
なお、暖房時にヒータコア３３による空気加熱能力が不足する場合には、不足する熱量を冷凍サイクルの作動（暖房運転作動）により補うように設けても良い。

また、この実施例３は、ヒータコア３３による空気加熱能力を、ヒータコア３３を通過する冷却水の流量コントロールにより行なう。具体的に、ヒータコア３３を通過する冷却水の流量を、図６（ｂ）に示す流量調整バルブ３４によってコントロールするものである。この流量調整バルブ３４は、空調用ＥＣＵによって制御される電動アクチュエータにより駆動されるバルブであり、全閉、開度１／３、開度２／３、全開の４段階に開度調整される。
このように、ヒータコア３３を通過する冷却水の流量をコントロールすることで、ヒータコア３３による空気加熱能力を制御して吹出温度をコントロールするため、空調ケース５内におけるエアミックスドアを廃止することができる。これによって、ＨＶＡＣを軽量・小型化でき、ＨＶＡＣの車両搭載性を向上させることができる。
なお、流量調整バルブ３４の開度を連続可変させてヒータコア３３による空気の加熱能力を制御しても良い。

図７、図８を参照して実施例４を説明する。
この実施例４は、上述した実施例３の構成（ヒータコア３３を用いて暖房運転を行なう構成）において、極力エネルギー消費を抑えて窓ガラスの曇りを防ぐ制御例を示すものである。
また、上記の実施例１では、窓ガラスの相対湿度をＨＶＡＣ内の湿度センサ２８を用いて推定する例を示したが、この実施例４では、図７に示すようにフロントガラスにガラス温度検出式静電容量型のガラス面湿度センサ３５を直接取り付けて、窓ガラスの相対湿度を直接検出するものである。

次に、暖房運転の条件が成立した場合における窓ガラスの防曇制御例を、図８のフローチャートを参照して説明する。
車両用空調装置の運転中にこの制御ルーチンに侵入すると（スタート）、目標吹出温度ＴＡＯに基づき、暖房運転が要求されているか否かの判断を行なう。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが４３℃より高いか否かの判断を行なう（ステップＳ１）。
このステップＳ１の判断結果がＮＯの場合（目標吹出温度ＴＡＯが４３℃以下で、暖房運転が要求されていない場合）は、通常の空調制御（暖房以外の空調制御）を実施する制御ルーチンへ進む（ステップＳ２）。

ステップＳ１の判断結果がＹＥＳの場合（目標吹出温度ＴＡＯが４３℃より高い）は、暖房運転を行なう制御ルーチン（暖房モード運転）へ進む（ステップＳ３）。
続いて、ガラス面湿度センサ３５によって検出された窓ガラスの相対湿度に基づいて、ガラス面の相対湿度が９５％より小さいか（相対湿度＜９５％：窓ガラスが曇り難い湿度範囲に相当）、ガラス面の相対湿度が９５％以上で１００％より小さいか（９５％≦相対湿度＜１００％：窓ガラスが曇り易い湿度範囲に相当）、ガラス面の相対湿度が１００％以上であるか（相対湿度≧１００％：外気モードだけでは窓ガラスに曇りが発生しそうな湿度範囲に相当）の判断を行なう（ステップＳ４）。

ステップＳ４の判断結果において、ガラス面の相対湿度が９５％より小さい（相対湿度＜９５％）と判断された場合は、冷凍サイクルはＯＦＦの状態で、内外気切替箱３を内気モード（例えば、内気率８０％以上の吸気モード）にする（ステップＳ５）。
また、ステップＳ４の判断結果において、ガラス面の相対湿度が９５％以上で１００％より小さい（９５％≦相対湿度＜１００％）と判断された場合は、冷凍サイクルはＯＦＦの状態で、内外気切替箱３を外気モード（例えば、ガラス面の相対湿度の大きさに合わせて外気率を大きくする吸気モード）にする（ステップＳ６）。

さらに、ステップＳ４の判断結果において、ガラス面の相対湿度が１００％以上である（相対湿度≧１００％）と判断された場合は、内外気切替箱３を外気モード（例えば、外気率１００％の吸気モード）にするとともに、冷凍サイクルをＯＮして除湿暖房運転を行なう（ステップＳ７）。
上記ステップＳ５〜ステップＳ７のいずれかを実行した後、リターンする。即ち、その後、ステップＳ１に進み、ステップＳ１の判断結果に従う。

次に、吹出モードを説明する。
上記ステップＳ１の判断結果がＹＥＳの場合（目標吹出温度ＴＡＯが４３℃より高い）は、暖房運転を行なうものであり、暖房運転時の吹出モードは乗員の足元に温風を吹き出すフットモードが選択される。
このため、上記ステップＳ５、Ｓ６においてはフットモードが設定される。
しかるに、上記ステップＳ７が判断された場合は、窓ガラスの曇りを防ぐために、除湿された温風を、乗員の足元と窓ガラスに向けて吹き出す。即ち、上記ステップＳ７においてはフットデフモードが設定されるものである。

実施例４の車両用空調装置は、窓ガラスが曇り難い状態では内気モードを選択し、窓ガラスが曇り易い状態では外気モードを選択し、外気モードだけでは曇りが発生しそうな状態では外気モードに加えて、冷凍サイクルを作動させて除湿暖房運転を行なうため、冷凍サイクルの作動を最小に抑えることができ、防曇に要するエネルギー消費を小さく抑えることができる。
また、除湿暖房運転を行なう際は、吹出モードをフットデフモードに切り替えるため、冷凍サイクルの作動で除湿された温風の一部が窓ガラスに向けて吹き出される。このため、窓ガラスの防曇効率を高めることができ、これによっても、防曇に要するエネルギー消費を小さく抑えることができる。

図９を参照して実施例５を説明する。
上記の実施例４では制御例をフローチャートを用いて説明した。
これに対し、この実施例５では、暖房運転中（例えば、目標吹出温度ＴＡＯが４３℃より高い場合）において、ガラス面湿度センサ３５（図７参照）によって検出される窓ガラスの相対湿度に基づき、内外気モードの選択および除湿暖房運転の選択、吹出モードの選択、送風機４の風量補正を行なうものである。

（内外気モードの選択制御および除湿暖房運転の選択制御）
空調用ＥＣＵは、記憶装置に図９（ａ）に相当するマップを備える。
空調用ＥＣＵは、ガラス面湿度センサ３５によって検出される窓ガラスの相対湿度に基づいて内外気モードの選択を行なうものである。即ち、検出される窓ガラスの相対湿度が、窓ガラスに曇りが発生し難い湿度範囲の時は内気モードを選択し、検出される窓ガラスの相対湿度が、窓ガラスに曇りが発生し易い湿度範囲の時は外気モードを選択するものである。
また、空調用ＥＣＵは、ガラス面湿度センサ３５によって検出される窓ガラスの相対湿度に基づいて除湿暖房の運転または停止の選択を行なうものである。具体的には、検出される窓ガラスの相対湿度が、窓ガラスに曇りが発生しそうな湿度範囲の時だけ除湿暖房運転を実行するものである。

（吹出モードの選択制御）
空調用ＥＣＵは、記憶装置に図９（ｂ）に相当するマップを備える。
空調用ＥＣＵは、ガラス面湿度センサ３５によって検出される窓ガラスの相対湿度に基づいて吹出モードの選択を行なうものである。即ち、窓ガラスの相対湿度が窓ガラスに曇りが生じない湿度の時はフットモードを選択し、窓ガラスの相対湿度が上昇して窓ガラスに曇りが生じる可能性が高まるとフットデフモードを選択するものである。

（送風機４の風量補正制御）
空調用ＥＣＵは、記憶装置に図９（ｃ）に相当するマップを備える。
空調用ＥＣＵは、ガラス面湿度センサ３５によって検出される窓ガラスの相対湿度に基づいて送風機４の風量補正を行なうものである。即ち、窓ガラスの相対湿度が窓ガラスに曇りが生じない湿度側では風量の増加幅を小さくし、窓ガラスの相対湿度が上昇して窓ガラスに曇りが生じる可能性が高まるほど風量の増加幅を大きくするものである。
この実施例５の制御方法を採用しても、実施例４と同様の作用効果を得ることができる。

目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとして吹出温度の制御を行なうことが可能な車両用空調装置を搭載する車両は、自身の車両の外部から交通に関する情報（ナビゲーションシステムや車車間通信などより得られるＩＴ情報など）を受信する情報受信装置を搭載する。
また、この車両は、乗員乗車数を検出する手段（シートに設けられた着座センサ、赤外線により乗員数の乗車状態を検出する赤外線センサ等）を備える。

空調用ＥＣＵは、車両内で検出可能な「空調状態（日射量、外気温度、要求冷房能力等）」の他に、車両の走行中、情報受信装置により検出した「次に信号に停止するまでの時間」と「次の信号停車時間」、および乗員乗車数を検出する手段により検出した「乗員乗車数」に基づいて冷媒圧縮機２１の作動（冷凍サイクルの運転状態）をコントロールする。
このように、車両の走行中に得られる「次に信号に停止するまでの時間」と「次の信号停車時間」、および「乗員乗車数」に基づいて冷凍サイクルの運転状態をコントロールすることで、車両の運行状態および乗車人数に応じて冷凍サイクルを効率よく作動させることが可能になり、効率の悪い冷凍サイクルの運転を抑えることで、エネルギー消費を少なくすることができる。

〔変形例〕
室内熱交換器２４の空気流の下流側にヒータコア３３を搭載する場合には、室内熱交換器２４を１つの冷媒蒸発器に固定しても良い。即ち、冷凍サイクルを冷房専用に設けても良い。そして、冷房時は目標吹出温度ＴＡＯ＝室内熱交換器後温度ＴＥＯとなるように冷凍サイクルの運転を制御する。また、暖房時は冷凍サイクルの運転を停止し、ヒータコア３３の加熱だけで吹出温度を目標吹出温度ＴＡＯに制御する。そして、除湿暖房時だけ、冷凍サイクルを運転させ、ヒータコア３３でリヒートして、吹出温度を目標吹出温度ＴＡＯに制御するようにしても良い。

ＨＶＡＣの概略構成図である（実施例１）。 冷凍サイクルの作動説明図である（実施例１）。 ＨＶＡＣの作動説明図である（実施例１）。 外気温に対しての制御状態を模式化した説明図である（実施例１）。 ＨＶＡＣの概略構成図である（実施例２）。 ＨＶＡＣの概略構成図、および流量調整バルブの説明図である（実施例３）。 ガラス面湿度センサの取付位置を示す説明図である（実施例４）。 制御例を示すフローチャートである（実施例４）。 制御例を示すマップの説明図である（実施例５）。

符号の説明

４ 送風機
５ 空調ケース
６ 第１室内熱交換器（除湿用熱交換器）
７ 第２室内熱交換器（リヒート用熱交換器）
２１ 冷媒圧縮機
２３ 室外熱交換器
２４ 室内熱交換器
３１ 上側通路
３２ 下側通路
３３ ヒータコア
３４ 流量調整バルブ

Claims (8)

1. 車室内に通じる空気通路を成す空調ケース（５）と、
   この空調ケース（５）内において車室内に向かう空気流を生じさせる送風機（４）と、 冷媒の吸入圧縮動作を行なう冷媒圧縮機（２１）、車室外に配置されて車両走行風と冷媒の熱交換が可能な室外熱交換器（２３）、前記空調ケース（５）内に配置されて車室内に吹き出される空気流と冷媒の熱交換が可能な室内熱交換器（２４）を備える冷凍サイクルと、
   前記空調ケース（５）から車室内に吹き出される吹出温度を目標吹出温度（ＴＡＯ）として算出し、前記室内熱交換器（２４）を通過した空気流の温度（ＴＥＯ）が前記目標吹出温度（ＴＡＯ）となるように前記冷凍サイクルの運転状態をコントロールする省エネ運転手段を備える制御装置と、
   を具備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、
   前記制御装置は、窓ガラスの相対湿度を検出または推定する手段を備えるとともに、
   前記室内熱交換器（２４）の全てまたは一部を冷媒蒸発器として作動させて前記窓ガラスの防曇運転を行なう際に、前記冷媒蒸発器の冷却量を、前記窓ガラスの相対湿度が結露が生じる相対湿度に達しない最小限の冷却量にコントロールする防曇手段を備えることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置において、
   前記室内熱交換器（２４）は、除湿暖房時に冷媒蒸発器として作動する除湿用熱交換器（６）と、除湿暖房時に冷媒凝縮器として作動するリヒート用熱交換器（７）とを備え、 前記除湿用熱交換器（６）は、少なくとも車両定員人数分の呼吸と発汗による水分の除湿能力を備え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、
   前記空調ケース（５）は、車両搭載時に上側に配置されて外気および内気の吸込みが可能な上側通路（３１）と、車両搭載時に下側に配置されて内気を優先的に吸込む下側通路（３２）とを備え、
   前記除湿用熱交換器（６）は、前記下側通路（３２）内に配置されることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項４に記載の車両用空調装置において、
   前記除湿用熱交換器（６）で除湿された除湿風の一部または全部は、車両の窓ガラスに向けて吹き出されることを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の車両用空調装置において、
   この車両用空調装置を搭載する車両は、当該車両の外部から交通に関する情報を受信する情報受信装置を搭載し、
   前記制御装置は、乗員乗車数を検出する手段を備え、
   前記制御装置は、前記情報受信装置により検出した次に信号に停止するまでの時間と次の信号停車時間、および乗員乗車数に基づいて前記冷媒圧縮機（２１）の作動をコントロールすることを特徴とする車両用空調装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の車両用空調装置において、
   この車両用空調装置は、車両排熱によって加熱される冷却水の循環を行なう温水循環装置を備え、
   前記空調ケース（５）内には、車室内に吹き出される空気流と前記温水循環装置の冷却水との熱交換を行なうヒータコア（３３）が配置され、
   前記制御装置は、車室内の暖房を行なう際、前記ヒータコア（３３）を通過する冷却水の流量をコントロールして車室内に吹き出される空気の加熱量のコントロールを行なうことを特徴とする車両用空調装置。
8. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記制御装置は、窓ガラスの相対湿度を検出または推定する手段を備え、
   前記窓ガラスが曇り難い湿度範囲では内気モードを選択し、
   前記窓ガラスが曇り易い湿度範囲では外気モードを選択し、
   外気モードだけでは前記窓ガラスに曇りが発生しそうな湿度範囲では外気モードに加えて、前記室内熱交換器（２４）の全てまたは一部を冷媒蒸発器として作動させる防曇手段を備えることを特徴とする車両用空調装置。

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