JP3978826B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置において、暖房能力を高めるため等に利用される温風バイパス通路を設けたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置として、エバポレータを通過してヒータコアをバイパスした冷風と、ヒータコアを通過した温風との混合割合をエアミックスドアにて調整して、所望の空調風温度を得るものが周知である。上記従来装置では、例えば上記冷風が流れる冷風通路はヒータコアの上方に設けられ、上記温風が流れる温風通路を下方から上方に立ち上げるように設けられ、これら冷風と温風とはヒータコアの上方空間のエアミックスチャンバー内で混合される。そして、上記従来装置では、冷風と温風とをエアミックスドアにて混合したのち、温風通路を流れた温風を乗員の足元のフット吹出口から送風する場合では、上方に流れた温風を下方に向けてＵターンさせてから、上記フット吹出口に送風するようにしている。
【０００３】
また、例えば上記エアミックスドアがエバポレータを通過した冷風を全てヒータコアを通過させる最大暖房時では、空調風の全てが上記温風通路を流れて、上記フット吹出口に送風されると、フット吹出口までの送風路が上述のようにＵターンするようになっているため、通風抵抗が大きく空調風の風量が出にくい。
そこで、従来装置では、上記温風が上記温風通路をバイパスするバイパス通路、およびこのバイパス通路を開閉する温風バイパスドアを設け、最大暖房時には上記温風バイパスドアにて上記バイパス通路を開けて、通風抵抗（通風距離）を減らして、暖房能力を向上させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、例えばフット吹出口に温風を送風しているときに、温風バイパスドアにてバイパス通路を急に開閉すると、大きく通風抵抗が変化して、温風バイパスドアの切替えによって風量が急激に変化し、これにより吹出温度も変動するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、バイパス通路の開閉の際に緩やかに空調風の風量を変化させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、空調ケース（１１）内の空調空気を加熱する暖房用熱交換器（１３）と、この暖房用熱交換器（１３）による空調空気の加熱量を調整して空気温度を調整する温度調整手段（１７、１８）と、車室内乗員の足元に向けて風を吹き出すフット吹出口に接続されるフット開口部（２９、３３）と、暖房用熱交換器（１３）を通過した温風をフット開口部（２９、３３）に導く第１の温風通路（１９ａ）と、暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を、第１の温風通路（１９ａ）をバイパスしてフット開口部（２９、３３）に導く第２の温風通路（３０）と、この第２の温風通路（３０）の入口部（２１）を開閉するために所定作動範囲作動する温風バイパスドア（２２）とを備え、暖房用熱交換器（１３）を通過した温風が第２の温風通路（３０）を流れる場合の通風抵抗が、暖房用熱交換器（１３）を通過した温風が第１の温風通路（１９ａ）を流れる場合の通風抵抗よりも小さくなっている車両用空調装置であって、温風バイパスドア（２２）を所定作動範囲作動させて、入口部（２１）を開閉するときには、温風バイパスドア（２２）を前記所定作動範囲の途中部位にて一旦停止させることを特徴としている。
【０００７】
これにより、温風バイパスドアを途中部位に一旦停止させるため、空調風の風量の変化、および吹出温度の変化を緩やかにすることができる。
ところで、本出願人は先に特願平９−９１００３号において、暖房能力の向上と車両窓ガラスの防曇性の向上を目的とした２層流モードが切替え可能なものについて出願した。
【０００８】
すなわち、請求項２記載の発明のように、空調ケース（１１）内へ導入される内気導入量および外気導入量を作動制御する内外気切替ドア部材（４、５）と、車両窓ガラス内面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口に接続されるデフロスタ開口部（２５）と、フット開口部（２９、３３）を開閉するフットドア（３１０）と、デフロスタ開口部（２５）を開閉するデフロスタドア（２６）とを有し、フットドア（３１０）とデフロスタドア（２６）がフット開口部（２９、３３）とデフロスタ開口部（２５）の両方を同時に開口する吹出モードにおいて、加熱量が最大となるように温度調整手段（１７、１８）が作動する最大暖房状態が設定されたときには、空調ケース（１１）内の空気通路を第１空気通路（８）と第２空気通路（９）とに区画する２層流モードが設定されるようになっており、第１空気通路（８）は、内外気切替ドア部材（４、５）の作動によって導入された内気をフット開口部（２９、３３）に導くようになっており、第２空気通路（９）は、内外気切替ドア部材（４、５）の作動によって導入された外気をデフロスタ開口部（２５）に導くようになっており、２層流モードでは、温風バイパスドア（２２）が入口部（２１）を開放する位置に作動し、第２の温風通路（３０）が第１空気通路（８）の一部を構成するようになっていることを特徴としている。
【０００９】
これにより、温風バイパスドア自身に内外気の可動仕切り部材としての役割を兼務させることができるので、固定仕切り部材の設置領域を減少でき、空調装置の小型化および構成の簡素化を図ることができる。そして、請求項１記載の発明は、このような空調装置に有効である。また、請求項３記載の発明では、２層流モードにおいて、第１空気通路（８）を流れる内気を加熱する電気式加熱手段を有し、電気式加熱手段は、前記２層流モードが設定されている状態において、通電が施されて内気を加熱するようになっており、さらに電気式加熱手段は、吹出モードにおいて、最大暖房状態が解除されて、２層流モードから、空調ケース内に外気のみが導入される全外気モードに切り換わる前に通電が遮断されることを特徴としている。
【００１０】
ここで、電気式加熱手段にて十分に空調風を加熱するためには、大きな電力を消費するため、本当に暖房用熱交換器での暖房能力では賄えないときにのみに使用すべきである。このため、電気式加熱手段は、上記２層流モードにおいてのみ使用されるべきである。すなわち、２層モード以外のときに電気式加熱手段を使用して暖房能力を稼ぐのであれば、２層流モードとして、電力を消費せずに暖房能力を向上した方が良い。
【００１１】
また、２層流モードから全外気モードに切り換えるのと同時に、電気式加熱手段への通電を遮断すると、以下のような問題がある。
つまり、電気式加熱手段は、２層流モードで比較的高温な内気を加熱している。したがって、この際、２層流モードから全外気モードへ切り換えると、低温な外気が空調ケース内を流れるため、吹出温度が急激に低下する。そして、このタイミングで電気式加熱手段への通電の遮断をも同時に行うと、吹出温度の変動がさらに大きくなる。
【００１２】
そこで、請求項３記載の発明では、全外気モードに切り換わる前に、先ず電気式加熱手段への通電を遮断し、その後、全外気モードとしている。これにより、本例では、吹出温度の変動をさらに緩やかにできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図に示す実施形態について説明する。図１〜５は本発明の一実施形態を示すものであり、本実施形態は、ディーゼルエンジンを搭載する車両、電気自動車、ハイブリッド車等のように、暖房用として十分な熱源の確保が困難な車両における空調装置に適用されるものである。
【００１４】
本実施形態における空調装置通風系は、大別して、図１に示す送風機ユニット１と図２に示す空調ユニット１００の２つの部分に分かれている。最初に、図１に基づいて送風機ユニット１を説明すると、送風機ユニット１は車室内の計器盤下方部のうち、中央部から助手席側へオフセットして配置されている。そして、送風機ユニット１には内気（車室内空気）を導入する第１、第２内気導入口２、２ａと、外気（車室外空気）を導入する外気導入口３が備えられている。
【００１５】
ここで、外気導入口３と第２内気導入口２ａは、送風機ユニット１の上部に隣接して配置され、第２内外気切替ドア５により切替開閉される。一方、第１内気導入口２は送風機ユニット１の下部に配置され、第１内外気切替ドア４により開閉される。
この両内外気切替ドア４、５は、それぞれ回転軸４ａ、５ａを中心として回動操作されるものであって、図示しないリンク機構およびサーボモータのようなアクチュエータによって、空調装置の内外気導入モード制御信号に応じて連動操作される。
【００１６】
そして、第２内外気切替ドア５の下側には、外気導入口３および第２内気導入口２ａからの導入空気を清浄化（塵埃の除去、悪臭の吸着等）する空気フィルタ４０が配置してある。また、送風機ユニット１内において、空気フィルタ４０の下側には、上記導入口２、２ａ、３からの導入空気を送風する第１（内気側）ファン６および第２（外気側）ファン７が配置されている。この両ファン６、７は周知の遠心多翼ファン（シロッコファン）からなるものであって、１つの共通の電動モータ４２にて同時に回転駆動される。このファン駆動用電動モータ４２は内気側の第１ファン６の下方側に配置されている。
【００１７】
第１ファン６の吸入口６ａは、第１内気導入口２に連通可能であるとともに、連通路４３を介して空気フィルタ４０下流側の空間４４に連通可能になっている。第１内外気切替ドア４は上記第１内気導入口２の開閉と連動して連通路４３も開閉する。
図１は後述する２層流モードの状態を示しており、第１内外気切替ドア４は第１内気導入口２を開放して外気導入口３に連通する連通路４３を閉塞しているので、第１（内気側）ファン６の吸入口６ａに内気が吸入される。一方、第２内外気切替ドア５は第２内気導入口２ａを閉塞して外気導入口３を開放しているので、第２（外気側）ファン７の吸入口７ａに空気フィルタ４０を介して外気が吸入される。
【００１８】
従って、この状態では、第１ファン６は、内気導入口２からの内気を第１（内気側）通路８に送風し、第２ファン７は、外気導入口３からの外気を第２（外気側）通路９に送風するようになっており、第１、第２通路８、９は、第１ファン４と第２ファン５との間に配置された仕切り板１０により仕切られている。この仕切り板１０は、両ファン６、７を収納する樹脂製のスクロールケーシング１０ａに一体成形できる。
【００１９】
次に、図２により空調ユニット１００を説明すると、空調ユニット１００は１つの空調ケース１１内に蒸発器（冷房用熱交換器）１２とヒータコア（暖房用熱交換器）１３とを両方とも一体的に内蔵するタイプのものである。
空調ケース１１はポリプロピレンのような、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂の成形品からなり、図２の上下方向（車両上下方向）に分割面を有する左右２分割のケースからなる。この左右２分割のケースは、上記熱交換器１２、１３、後述するドア等の機器を収納した後に、金属バネクリップ、ネジ等の締結手段により一体に結合されて、空調ユニット１００を構成する。
【００２０】
空調ユニット１００は、車室内の計器盤下方部のうち、車両左右方向の略中央部に配置されるものであり、そして、空調ケース１１の、最も車両前方側の部位には、空気流入口１４が配設されており、この空気流入口１４には、送風機ユニット１から送風される空調空気が流入する。この空気流入口１４は助手席前方の部位に配置される送風機ユニット１の空気出口部に接続するために、空調ケース１１のうち、助手席側の側面に開口している。
【００２１】
空調ケース１１内において、空気流入口１４直後の部位に蒸発器１２が第１、第２空気通路８、９の全域を横切るように配置されている。この蒸発器１２は周知のごとく冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱を空調空気から吸熱して、空調空気を冷却するものである。ここで、蒸発器１２は図２に示すように、車両前後方向には薄型で、車両上下方向に長手方向が向く形態で空調ケース１１内に設置されている。
【００２２】
また、空気流入口１４から蒸発器１２に至る空気通路は、仕切り板１５により車両下方側の第１空気通路８と車両上方側の第２空気通路９とに仕切られている。この仕切り板１５は空調ケース１１に樹脂にて一体成形され、水平方向に延びる固定仕切り部材である。
そして、蒸発器１２の空気流れ下流側（車両後方側）に、所定の間隔を開けてヒータコア１３が隣接配置されている。このヒータコア１３は、蒸発器１２を通過した冷風を再加熱するものであって、その内部に高温のエンジン冷却水（温水）が流れ、この冷却水を熱源として空気を加熱するものである。このヒータコア１３も蒸発器１２と同様に、車両前後方向には薄型で、車両上下方向に長手方向が向く形態で空調ケース１１内に設置されている。但し、ヒータコア１３は垂直より若干の角度だけ車両後方側へ傾斜して配置されている。
【００２３】
また、空調ケース１１内で、ヒータコア１３の上方部位には、このヒータコア１３をバイパスして空気（冷風）が流れる冷風バイパス通路１６が形成されている。
空調ケース１１内で、ヒータコア１３と蒸発器１２との間には、ヒータコア１３で加熱される温風とヒータコア１３をバイパスする冷風（すなわち、冷風バイパス通路１６を流れる冷風）との風量割合を調整する平板状の主エアミックスドア１７、および補助エアミックスドア１８が配置されている。ここで、この両エアミックスドア１７、１８は、それぞれ水平方向に配置された回転軸１７ａ、１８ａと一体に結合されており、この回転軸１７ａ、１８ａとともに車両上下方向に回動可能になっている。
【００２４】
回転軸１７ａ、１８ａは、空調ケース１１に回転自在に支持され、かつ回転軸１７ａ、１８ａの一端部は空調ケース１１の外部に突出して、図示しないリンク機構に結合されている。両エアミックスドア１７、１８は、このリンク機構およびサーボモータのようなアクチュエータを介して、空調装置の吹出空気温度制御信号に応じて、連動操作されるようになっている。
【００２５】
主エアミックスドア１７の回転軸１７ａは補助エアミックスドア１８の回転軸１８ａよりも所定間隔をあけて上方側に配置され、主、補助の両エアミックスドア１７、１８は、互い干渉しないようにして任意の回動位置に操作可能になっており、最大冷房時には、両エアミックスドア１７、１８は図２の２点鎖線に示すように互いにラップした位置に回動操作されて、両エアミックスドア１７、１８が空調ケース１１側の突出リブに圧着し、ヒータコア１３への空気流入路を全閉する。
【００２６】
一方、最大暖房時には、両エアミックスドア１７、１８は図２の実線位置に回動操作されて、主エアミックスドア１７が冷風バイパス通路１６の入口穴１６ａを全閉すると同時に、補助エアミックスドア１８の先端部が蒸発器１２直後の位置で、かつ仕切り板１５の延長線Ａ近傍に位置することにより、補助エアミックスドア１８は、蒸発器１２とヒータコア１３との間の空気通路を第１空気通路８と第２空気通路９とに区画形成する可動仕切り部材として作用する。
【００２７】
なお、蒸発器１２は周知の積層型のものであって、アルミニュウム等の金属薄板を２枚張り合わせて構成した偏平チューブをコルゲートフィンを介在して多数積層配置し、一体ろう付けしたものである。
そして、空調ケース１１内において、ヒータコア１３の空気下流側（車両後方側の部位）には、ヒータコア１３との間に所定間隔を開けて上下方向に延びる仕切り壁１９が空調ケース１１に一体成形されており、この仕切り壁１９によりヒータコア１３の直後から上方に向かう第１温風通路１９ａが形成されている。この第１温風通路１９ａの下流側（上方側）はヒータコア１３の上方部において冷風バイパス通路１６と合流し、冷風と温風の混合を行う冷温風混合空間２０を形成している。
【００２８】
また、仕切り壁１９の下端部には、ヒータコア１３の空気下流側の面と対向するようにして、温風バイパス入口部２１が開口しており、この温風バイパス入口部２１は温風バイパスドア２２により開閉される。この温風バイパスドア２２は温風バイパス入口部２１の上端部に回動自在に配置された回転軸２３に連結され、この回転軸２３と一体に図２の実線位置と２点鎖線位置との間で回動操作される。本例では、温風バイパスドア２２は図示しないリンク機構を介して、両エアミックスドア１７、１８の駆動用アクチュエータにより連動操作されるようになっている。
【００２９】
この温風バイパスドア２２は、後述のフット吹出モードおよびフットデフロスタ吹出モードにおいて、最大暖房状態が設定されたとき（２層流モード）には、図２の実線位置（ヒータコア１３の仕切り線Ｂ近傍位置）に操作されてヒータコア１３直後の第１温風通路１９ａを第１空気通路８と第２空気通路９とに区画形成する可動仕切り部材として作用する。
【００３０】
なお、ヒータコア１３は周知のものであって、アルミニュウム等の金属薄板を溶接等により断面偏平状に接合してなる偏平チューブをコルゲートフィンを介在して多数積層配置し、一体ろう付けしたものである。
また、ヒータコア１３の空気上流側には、その仕切り線Ｂと補助エアミックスドア１８の回転軸１７ａとの間を仕切る固定仕切り板２４が空調ケース１１に一体成形されている。
【００３１】
空調ケース１１の上面部において、車両前方側の部位にはデフロスタ開口部２５が開口している。このデフロスタ開口部２５は冷温風混合空間２０から温度制御された空調空気が流入するものであって、図示しないデフロスタダクトおよびデフロスタ吹出口を介して、車両窓ガラス内面に向けて風を吹き出す。デフロスタ開口部２５は、回転軸２７により回動自在なデフロスタドア２６により開閉される。
【００３２】
空調ケース１１の上面部において、デフロスタ開口部２５よりも車両後方側（乗員寄り）の部位にはフェイス開口部２８が開口している。このフェイス開口部２８も冷温風混合空間２０から温度制御された空調空気が連通路３６を通って流入するものであって、図示しないフェイスダクトを介して計器盤上方部のフェイス吹出口より乗員頭部に向けて風を吹き出す。
【００３３】
また、空調ケース１１のうち、車両後方側の側面の上部側には、前席用フット開口部２９が開口している。この前席用フット開口部２９は冷温風混合空間２０から温度制御された空調空気が連通路３６を通って流入するとともに、最大暖房時には、温風バイパス入口部２１の開口により、このバイパス入口部２１からの温風が第２温風通路３０を通して流入するようになっている。そして、前席用フット開口部２９は図示しない前席用フットダクトを介して前席用フット吹出口から前席側の乗員足元に温風を吹き出す。
【００３４】
フェイス開口部２８は回転軸３２により回動自在なフェイスドア３１により開閉される。また、前席用フット開口部２９の入口穴２９ａは回転軸３１１により回動自在なフットドア３１０により開閉される。
また、空調ケース１１のうち、車両後方側（乗員寄り）の側面の下部側には、後席用フット開口部３３が温風バイパス入口部２１の直後に対向するように開口している。この後席用フット開口部３３は、温風バイパス入口部２１および第２温風通路３０からの温風が流入し、この温風を図示しない後席用フットダクトを介して後席用フット吹出口から後席側の乗員足元に温風を吹き出す。
【００３５】
本実施形態では、フット吹出モードにおける２層流モード時において、ヒータコア１３直後の空気下流側では、温風バイパスドア２２が実線位置に操作されて、第１、第２空気通路８、９を仕切るが、デフロスタ開口部２５の入口部と前席用フット開口部２９の入口部付近では、連通路３６を介して第１、第２空気通路８、９が連通するようにしてある。
【００３６】
デフロスタドア２６、フェイスドア３１およびフットドア３１０は、吹出モード切替用のドア手段であって、図示しないリンク機構に連結されて、サーボモータのようなアクチュエータにより、空調装置の吹出モード制御信号に応じて、連動操作されるようになっている。
なお、上述した各ドア４、５、１７、１８、２２、２６、３１は、いずれも基本構造は同一であり、各回転軸４ａ、５ａ、１７ａ、１８ａ、２３、２７、３２と一体に結合された樹脂または金属製のドア基板を有し、この基板の表裏両面にウレタンフォームのような弾性シール材を貼着した構造である。
【００３７】
次に、図１、２に基づいて、空調装置の機械的構成部分の作動について説明する。図１、２は、フット吹出モードにおいて、最大暖房状態が設定されて、２層流モードが設定された状態を示している。この状態では、内外気ユニット１において、第１内気導入口２が第１（内気側）ファン６の吸入口６ａに連通し、また、外気導入口３が第２（外気側）ファン７の吸入口７ａに連通する。従って、この状態では、第１ファン６は内気導入口２からの内気を第１（内気側）通路８に送風し、第２ファン７は外気導入口３からの外気を第２（外気側）通路９に送風する。
【００３８】
また、空調ユニット１００においては、両エアミックスドア１７、１８は図示の実線位置に回動操作されて、主エアミックスドア１７が冷風バイパス通路１６の入口穴１６ａを全閉すると同時に、補助エアミックスドア１８の先端部が蒸発器１２直後の位置で、かつ仕切り板１５の延長線Ａよりも第２空気通路９側に所定量シフトするように設定してある。これにより、補助エアミックスドア１８は、蒸発器１２とヒータコア１３との間の空気通路を第１空気通路８と第２空気通路９とに区画形成する可動仕切り部材として作用する。
【００３９】
また、温風バイパスドア２２は、図示の実線位置に操作されてヒータコア１３直後の第１温風通路１９ａを第１空気通路８と第２空気通路９とに区画形成する可動仕切り部材として作用するとともに、温風バイパス入口部２１を開放する。また、デフロスタドア２６およびフットドア３１０はそれぞれデフロスタ開口部２５および前席用フット開口部２９の入口部２９ａを所定量開口しているが、フェイスドア３１はフェイス開口部２８を閉塞している。
【００４０】
従って、ファン６、７を作動させることにより、内気導入口２からの内気と外気導入口３からの外気は、仕切り部材１０、１５、１８、２２により仕切られて、第１空気通路８と第２空気通路９とをそれぞれ区分されたまま流れる。この内気と外気はすべてヒータコア１３を通過し、最大限加熱される。
内気はヒータコア１３で加熱された後に、温風バイパス入口部２１を通って第２温風通路３０を経由して、前席用、後席用フット開口部２９、３３に至る。これに対して、外気はヒータコア１３で加熱された後に、温風バイパスドア２２上方側の第１温風通路１９ａを経て、冷温風混合空間２０に至り、さらに、ここから外気は２つの流れに分岐して、その一方の外気はデフロスタ開口部２５に流入し、残余の外気は連通路３６を通って前席用フット開口部２９に流入する。
【００４１】
以上の結果、デフロスタ開口部２５には低湿度の外気を加熱した温風が流れて、窓ガラス内面にこの低湿度の温風が吹き出すので、窓ガラスの防曇性を良好に確保できる。しかも、前席用、後席用フット開口部２９、３３には主に内気を加熱した温度の高い温風を吹き出して、暖房効果を向上させることができる。図２において、矢印Ｃは内気の流れを示し、矢印Ｄは外気の流れを示している。
【００４２】
このとき、デフロスタ開口部２５への吹出風量と、フット開口部２９、３３への吹出風量の割合は、デフロスタドア２６を小開度の位置に操作することにより、第２空気通路９側の外気の一部を前席用フット開口部２９側へ流入させることができ、フット開口部２９、３３への吹出風量を８０％程度、デフロスタ開口部２５への吹出風量を２０％程度に設定できる。
【００４３】
次に、フット吹出モードにおいて、両エアミックスドア１７、１８を最大暖房状態から吹出空気温度の制御のために中間開度位置に操作すると、空調ユニット１００は通常モードの状態となる。この通常モード状態では、両エアミックスドア１７、１８が中間開度位置に操作されて、主エアミックスドア１７が冷風バイパス通路１６を開放するので、この冷風バイパス通路１６を通って冷風がヒータコア１３をバイパスして直接、冷温風混合空間２０に至る。
【００４４】
この両エアミックスドア１７、１８の操作に連動して、温風バイパスドア２２が図２の２点鎖線位置に操作されて温風バイパス入口部２１を閉塞するとともに、ヒータコア１３直後の第１温風通路１９ａに対する仕切り作用を消滅する。
従って、ヒータコア１３を通過して加熱された温風はすべて第１温風通路１９ａを上昇した後に空間２０にて冷風バイパス通路１６からの冷風と混合して所望の温度となる。この温風は、その大部分は連通路３６を通って前席用、後席用フット開口部２９、３３側に至り、乗員足元に吹き出す。また、空間２０の温風の残余はデフロスタ開口部２５側に至り、窓ガラス内面に吹き出す。
【００４５】
上記の通常モード（温度制御域）のフット吹出モードでは、最大暖房能力を必要としていないため、内外気導入モードは、第１、第２の内気導入口２、２ａをともに閉塞し、外気導入口３のみを開放する全外気モードに設定する。しかし、乗員の手動操作よる設定にて、第１、第２の内気導入口２、２ａをともに開放する全内気モードとすることができる。
【００４６】
また、この通常モード（温度制御域）におけるフット吹出モードでは、温風バイパス入口部２１の閉塞により前席用、後席用フット開口部２９、３３側への吹出風量が減少しようとするので、フットドア３１０の開度を図２の２層流モード時よりも増大させる。これにより、上記吹出風量の減少を防止するようにしている。
【００４７】
次に、前席用、後席用フット開口部２９、３３からの吹出風量と、デフロスタ開口部２５からの吹出風量とを略同等とするフットデフロスタ吹出モードにおいて、最大暖房状態が設定されて、２層流モードが設定されたときは、図２のフット吹出モード時に比して、デフロスタドア２６の開度を増大させる。
これにより、デフロスタ開口部２５からの吹出風量を増加できて、前席用、後席用フット開口部２９、３３からの吹出風量と、デフロスタ開口部２５からの吹出風量とを略同等にすることが可能となる。他の点はフット吹出モードにおける２層流モードと同じである。
【００４８】
次に、フットデフロスタ吹出モードにおいて、両エアミックスドア１７、１８を最大暖房状態から吹出空気温度の制御のために中間開度位置に操作すると、両エアミックスドア１７、１８の操作に連動して、温風バイパスドア２２が図２の２点鎖線位置に操作されて温風バイパス入口部２１を閉塞するので、２層流モードが解除され、通常モード状態となる。このフットデフロスタ吹出モードの通常モード状態は、フット側の吹出風量と、デフロスタ側の吹出風量とを略同等にしている点がフット吹出モードの通常モード状態と異なるのみで、他の点はフット吹出モードと同じである。
【００４９】
なお、フェイス吹出モードでは、図２において、温風バイパスドア２２、デフロスタドア２６、およびフットドア３１０がすべて閉塞位置となり、フェイスドア３１のみがフェイス開口部２８の全開位置に操作される。そして、両エアミックスドア１７、１８をヒータコア１３への空気流入路を全閉する最大冷房位置（２点鎖線位置）に操作すれば、蒸発器１２で冷却された冷風をすべてバイパス通路１６を通過して、フェイス開口部２８側へ吹き出すことができる。
【００５０】
そして、両エアミックスドア１７、１８を最大冷房状態から最大暖房側へ任意の量回動操作することにより、フェイス吹出モードにおける吹出空気温度を任意に調整できる。
また、バイレベル吹出モードでは、上記フェイス吹出モードに対して、フットドア３１０を開放位置に操作することにより、フェイス開口部２８側への空気通路とフット開口部２９、３３側への空気通路を同時に開放できる。これにより、冷風バイパス通路１６からの冷風が主にフェイス開口部２８側へ流れ、第１温風通路１９ａからの温風が主にフット開口部２９、３３側へ流れるので、フェイス開口部２８側の吹出温度をフット開口部２９、３３側の吹出温度より低くして、頭寒足熱の吹出温度分布を得ることができる。
【００５１】
また、デフロスタ吹出モードでは、ドア３１、３１０、２２がすべて閉塞位置に操作され、デフロスタドア２６のみがデフロスタ開口部２５の全開位置に操作される。従って、両エアミックスドア１７、１８の回動位置により温度調整された温風をデフロスタ開口部２５に流して、窓ガラスの曇り止めを行うことができる。
【００５２】
図３は空調制御の概要を示すシステム図であり、空調用電子制御装置５０はマイクロコンピュータ等から構成されるものであって、周知のセンサ群５１からの各種センサ信号および図示しない空調操作パネルに設けられた操作部材群５２からの各種操作信号が入力される。
空調用電子制御装置５０によって制御される空調用の各種機器のうち、５３は第１内外気切替ドア４および第２内外気切替ドア５をリンク機構を介して駆動するサーボモータ、５４は主エアミックスドア１７、および補助エアミックスドア１８を連動して駆動するサーボモータで、このサーボモータ５４は両エアミックスドア１７、１８を駆動する所定の回転角範囲を越えた最大暖房側の領域で温風バイパスドア２２を駆動する。５５はデフロスタドア２６、フェイスドア３１、およびフットドア３１０を連動して駆動するサーボモータである。
【００５３】
空調用電子制御装置５０は予め設定されＲＯＭに記憶されているプログラムに基づいて、各入力信号に対する演算処理を行って、空調用の各種機器（上述したドア等）の作動を制御するもので、本第２実施形態に関連する制御部分のみを抽出して説明すると、５６は車室内を設定温度に維持するために必要な目標吹出空気温度ＴＡＯを算出する第１算出手段で、予めＲＯＭに記憶された下記数式１に基づいて、車室内への目標吹出温度ＴＡＯを算出する。
【００５４】
【数１】
ＴＡＯ＝Ｋset ×Ｔset −Ｋr ×Ｔr −Ｋam×Ｔam−Ｋs ×Ｔs ＋Ｃ
なお、Ｔset は空調操作パネルの温度設定用操作部材による設定温度、Ｔr は内気温センサの検出する内気温、Ｔamは外気温センサの検出する外気温、およびＴs は日射センサの検出する日射量である。また、Ｋset 、Ｋr 、Ｋam、およびＫs はゲイン、Ｃは補正用の定数である。
【００５５】
５７は送風ファン用電動モータ４２の制御手段で、予めＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、上記ＴＡＯに対応するファンモータ電圧を決定して、モータ４２に印加する。５８はエアミックスドア１７、１８の目標開度を決めるための温度制御演算値ＳＷを算出する第２算出手段で、この温度制御演算値ＳＷを、予めＲＯＭに記憶された下記数式２に基づいて算出する。
【００５６】
【数２】
ＳＷ＝〔（ＴＡＯ−Ｔe ）／（Ｔw −Ｔe ）〕×１００ （％）
ここで、Ｔw は水温センサにより検出されるヒータコア１３への流入温水温度（水温）、Ｔe は蒸発器吹出空気温センサにより検出される、蒸発器１２の吹出空気温度である。
【００５７】
５９は内外気切替ドア４、５駆動用のサーボモータ５３の制御手段で、予めＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、上記温度制御演算値ＳＷに対応してサーボモータ５３の通電を制御しモータ回転角を決定する。
６０はエアミックスドア１７、１８および温風バイパスドア２２駆動用のサーボモータ５４の制御手段で、予めＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、上記温度制御演算値ＳＷに対応してサーボモータ５４の通電を制御しモータ回転角を決定する。
【００５８】
６１は吹出モードドア２６、３１、３１０駆動用のサーボモータ５５の制御手段で、予めＲＯＭに記憶されたマップに基づいて、上記目標吹出空気温度ＴＡＯに対応してサーボモータ５５の通電を制御しモータ回転角を決定する。
次に、図４は本例における、上記温度制御演算値ＳＷに対応したドア制御内容を例示するもので、デフロスタ吹出モードを除く、それ以外の吹出モードにおいて図４のごとく各ドアが制御される。但し、フェイスモード、およびバイレベルモードでは、最大暖房モードは不要であるので、温度制御演算値ＳＷがＳＷ２未満の領域（ＳＷ＜ＳＷ２）で、各ドアが制御される。
【００５９】
図４のドア制御について具体的に述べると、温度制御演算値ＳＷがＳＷ１以下のときは、エアミックスドア１７、１８が冷風バイパス通路１６を全開し、ヒータコア１３への通風路を全閉する最大冷房位置に操作される。そして、この際、本例では、温風バイパスドア２２は入口部２１を閉塞する通常位置に操作され、また、本例では、内外気切替ドア４、５は、内気導入口２、２ａをともに閉塞し、外気導入口３を開放する全外気モードの位置に操作される。
【００６０】
温度制御演算値ＳＷがＳＷ１を越えると、温度制御演算値ＳＷがＳＷ２（ＳＷ１に比して十分大きな値）に到達するまでの間は、温風バイパスドア２２は入口部２１を閉塞する通常位置に保持される。また、第１、第２内外気切替ドア４、５は全外気モードの位置を保持する。一方、エアミックスドア１７、１８はこの間、ヒータコア１３への通風路の開度を連続的に増大させて、吹出空気温度を上昇させていく。
【００６１】
温度制御演算値ＳＷがＳＷ２に到達すると、エアミックスドア１７、１８が冷風バイパス通路１６を全閉し、ヒータコア１３への通風路を全開する最大暖房位置に操作される。しかし、温風バイパスドア２２は依然として入口部２１を閉塞する通常位置に保持され、また、第１、第２内外気切替ドア４、５は全外気モードの位置を保持する。
【００６２】
そして、温度制御演算値ＳＷがＳＷ２より若干量大きいＳＷ３に到達すると、先ず、温風バイパスドア２２が通常位置から、上記所定作動範囲ａのうち途中部位の中間位置（図２中一点鎖線位置）に移動して、温風バイパスドア２２をこの中間部位にて一旦停止させる。
そして、この停止は、温度制御演算値ＳＷが大きくなって、ＳＷ４になるまで継続される。温度制御演算値ＳＷがＳＷ４となると、温風バイパスドア２２の作動を再開して、温風バイパスドア２２を２層流位置に移動する。つまり、温風バイパスドア２２は、入口部２１を開き、第１温風通路１９ａを第１、第２空気通路８、９に仕切る位置に移動する。このとき、第１、第２内外気切替ドア４、５はまだ全外気モードの位置を保持しているので、ヒータコア１３下流側で内外気が一時的に混合するという事態は生じない。
【００６３】
さらに、温度制御演算値ＳＷがＳＷ４より増大してＳＷ５に到達すると、第１内外気切替ドア４が第１内気導入口２を全開し、連通路４３を全閉する。なお、第２内外気切替ドア５は、ＳＷ＞ＳＷ１の範囲では常に外気導入口３を開いた状態に保持されているので、ＳＷ＞ＳＷ５となったときに始めて、送風機ユニット１の内外気導入部は内外気２層流位置となる。つまり、温風バイパスドア２２が通常位置から、２層流位置に切り替わるタイミング（ＳＷ４）より送風機ユニット１の内外気導入部が内外気２層流位置となるタイミング（ＳＷ５）の方が遅れている。
【００６４】
逆に、２層流モードから全外気モードに切り替わる場合は、ＳＷ５の時点で、まず、送風機ユニット１の内外気導入部において、第１内外気切替ドア４が全外気位置に移動し、その後、ＳＷ４の時点で、第２内外気切替ドア５が第１内気導入口２を全閉し、連通路４３を全開するので、送風機ユニット１の内外気導入部が全外気モードに切り替わる。
【００６５】
しかし、このとき、温風バイパスドア２２は依然として２層流位置を保持しているので、ヒータコア１３下流側で内外気が一時的に混合するという事態は生じない。そして、その後、ＳＷ４の時点で、温風バイパスドア２２が中間位置まで移動し、さらにＳＷ３の時点で、中間位置より通常位置に復帰する。
そして、このように温風バイパスドア２２を開閉するときには、温風バイパスドア２２を所定作動範囲ａの途中部位にて一旦停止させるようにしたのは、以下のような理由がある。
【００６６】
すなわち、温風バイパスドア２２を開閉するということは、通風経路が変更されるということであるため、リアフット吹出口３３に送風される空調風の風量、およびフロントフット吹出口２９に送風される空調風の風量が変化する。例えば、リアフット吹出口３３には、２層流モードである場合は、図２中矢印Ｃ１で示すようにヒータコア１３を通過した温風が流れやすい。しかし、全外気モードである場合は、温風バイパスドア２２が閉じるため、リアフット吹出口３３には第１温風通路１９ａを流れたのち、Ｕターンしてさらに上方から下方に向けて第２温風通路３０を流れた温風が流れ込む。
【００６７】
従って、上述した温風バイパスドア２２を中間位置にて停止させずに、２層流モードと全外気モードとを切り換えると、空調風の風量や吹出温度が大きく変化する。そこで、本例では、この場合に温風バイパスドア２２を中間位置に一旦停止させることで、空調風の風量の変化、および吹出温度の変化を緩やかにすることができる。
【００６８】
なお、図５に本発明者らが検討した検討装置（上述の先願装置）と、本発明装置との風量変化の挙動を示すが、これを見て分かるように本発明装置の方が、検討装置より風量の変化が緩やかになっていることが分かる。但し、図５中▲１▼〜▲５▼は、図４におけるタイミングを表したものである。
（第２実施形態）
本例では、上記第１実施形態と比べて、第２温風通路３０に電気式加熱手段である補助ヒータ３３３を設置したことが異なる。この補助ヒータ３３３は、負の温度抵抗特性を有し、所定温度となると抵抗値が増大して、発熱量を自己制御する電気素子（ＰＴＣ）であり、周知のものである。
【００６９】
そして、この補助ヒータ３３３への通電は、上記２層流モード時のみに施される。つまり、２層流モードでは、第２温風通路３０を流れる温風は、フロントフット吹出口２９に流れるため、補助ヒータ３３３で温められた温風（内気）は、車室内の前席側に送風される。
次に上記補助ヒータ３３３の通電制御のタイミングについて図７を用いて説明する。なお、図７は、図４に補助ヒータ３３３の通電遮断のタイミングを追加したものである。また、図６に示すように補助ヒータ３３３への通電遮断のタイミングは、空調用電子制御装置５０にて制御される。
【００７０】
そして、補助ヒータ３３３は、温度制御演算値ＳＷが上記ＳＷ５より大きいＳＷ６となると、通電が開始（ＯＮ）され、温度制御演算値ＳＷがＳＷ６より小さくなると、通電が遮断されるようになっている。つまり、補助ヒータ３３３は、最大暖房状態が解除されて、２層流モードから、全外気モードに切り換わる前に通電が遮断されるようになっている。
【００７１】
具体的には、補助ヒータ３３３は、第１内外気切替ドア４が２層流位置から全外気位置となる前に、通電が遮断される。
このようにした理由を以下に説明する。先ず、補助ヒータ３３３にて十分に空調風を加熱するためには、大きな電力を消費するため、本当にヒータコア１３での暖房能力では賄えないときにのみに使用すべきである。このため、補助ヒータ３３３は、上記２層流モードにおいてのみ使用されるべきである。すなわち、２層モード以外のときに補助ヒータ３３３を使用して暖房能力を稼ぐのであれば、２層流モードとして、電力を消費せずに暖房能力を向上した方が良い。
【００７２】
また、例えば、第１内外気切替ドア４が全外気位置に切り換わると同時、つまりＳＷ５時点にて、補助ヒータ３３３の通電を遮断すると、以下のように問題がある。つまり、補助ヒータ３３３は、２層流モードで比較的高温な内気を加熱している。したがって、この際、２層流モードから全外気モードへ切り換えると、低温な外気が第２温風通路３０を流れるため、吹出温度が急激に低下する。そして、このタイミングＳＷ５で補助ヒータ３３３の通電の遮断をも同時に行うと、吹出温度の変動がさらに大きくなる。
【００７３】
このため、本例では、２層流モードにおいて、温度制御演算値ＳＷがＳＷ６となるとき、つまり全外気モードに切り換わる前に、先ず補助ヒータ３３３への通電を遮断し、その後温度制御演算値ＳＷがＳＷ５をなったときに、始めて全外気モードとしている。これにより、本例では、吹出温度の変動をさらに緩やかにできる。
【００７４】
（変形例）
上記実施形態では、温風バイパスドアを２層流モードが切換可能な空調装置に適用したが、本発明は、空調ケース内を２つの通路に仕切らない一般的な車両用空調装置にも適用できる。
また、上記各実施形態では、温風バイパスドアが可動仕切り部材となって、２層流モードを達成するようにしたが、温風バイパスドアを使用せずに固定仕切り部材を用いて、２層流モードを達成するようにしても良い。
【００７５】
また、上記各実施形態では、冷風と温風との混合させて吹出温度を調整するエアミックスタイプのものについて説明したが、本発明は、ヒータコア１３に供給される温水量を調整するものであっても良いし、ヒータコア１３に供給される温水の温度を調整するものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における内外気ユニットの構成図である。
【図２】上記実施形態における車両用空調装置の空調ユニットの構成図である。
【図３】上記実施形態における車両用空調装置の制御系を表す図である。
【図４】上記実施形態における車両用空調装置の制御内容を表す作動図である。
【図５】上記実施形態における風量変化を表す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における車両用空調装置の構成図である。
【図７】上記第２実施形態における車両用空調装置の制御内容を表す作動図である。
【符号の説明】
１１…空調ケース、１３…ヒータコア、１７、１８…エアミックスドア、
１９ａ…第１温風通路、２１…入口穴、２２…温風バイパスドア、
２９…フロントフット開口部、３０…第２温風通路、３３…リアフット開口部、５０…電子空調制御装置。

Claims (5)

1. 空調ケース（１１）内の空調空気を加熱する暖房用熱交換器（１３）と、
   この暖房用熱交換器（１３）による空調空気の加熱量を調整して空気温度を調整する温度調整手段（１７、１８）と、
   車室内乗員の足元に向けて風を吹き出すフット吹出口に接続されるフット開口部（２９、３３）と、
   前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を前記フット開口部（２９、３３）に導く第１の温風通路（１９ａ）と、
   前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を、前記第１の温風通路（１９ａ）をバイパスして前記フット開口部（２９、３３）に導く第２の温風通路（３０）と、
   この第２の温風通路（３０）の入口部（２１）を開閉するために所定作動範囲作動する温風バイパスドア（２２）とを備え、
   前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風が前記第２の温風通路（３０）を流れる場合の通風抵抗が、前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風が前記第１の温風通路（１９ａ）を流れる場合の通風抵抗よりも小さくなっている車両用空調装置であって、
   前記温風バイパスドア（２２）を前記所定作動範囲作動させて、前記入口部（２１）を開閉するときには、前記温風バイパスドア（２２）を前記所定作動範囲の途中部位にて一旦停止させることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記空調ケース（１１）内へ導入される内気導入量および外気導入量を作動制御する内外気切替ドア部材（４、５）と、
   車両窓ガラス内面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口に接続されるデフロスタ開口部（２５）と、
   前記フット開口部（２９、３３）を開閉するフットドア（３１０）と、
   前記デフロスタ開口部（２５）を開閉するデフロスタドア（２６）とを有し、
   前記フットドア（３１０）と前記デフロスタドア（２６）が前記フット開口部（２９、３３）と前記デフロスタ開口部（２５）の両方を同時に開口する吹出モードにおいて、前記加熱量が最大となるように前記温度調整手段（１７、１８）が作動する最大暖房状態が設定されたときには、前記空調ケース（１１）内の空気通路を第１空気通路（８）と第２空気通路（９）とに区画する２層流モードが設定されるようになっており、
   前記第１空気通路（８）は、前記内外気切替ドア部材（４、５）の作動によって導入された内気を前記フット開口部（２９、３３）に導くようになっており、
   前記第２空気通路（９）は、前記内外気切替ドア部材（４、５）の作動によって導入された外気を前記デフロスタ開口部（２５）に導くようになっており、
   前記２層流モードでは、前記温風バイパスドア（２２）が前記入口部（２１）を開放する位置に作動し、前記第２の温風通路（３０）が前記第１空気通路（８）の一部を構成するようになっていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記２層流モードにおいて、前記第１空気通路（８）を流れる内気を加熱する電気式加熱手段を有し、
   前記電気式加熱手段は、前記２層流モードが設定されている状態において、通電が施されて内気を加熱するようになっており、
   さらに前記電気式加熱手段は、前記吹出モードにおいて、前記最大暖房状態が解除されて、前記２層流モードから、前記空調ケース内に外気のみが導入される全外気モードに切り換わる前に通電が遮断されることを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置。
4. 前記暖房用熱交換器（１３）をバイパスして空調空気を流す冷風バイパス通路（１６）と、
   この冷風バイパス通路（１６）からの冷風と前記第１の温風通路（１９ａ）からの温風とを混合させる冷温風混合空間（２０）とを備え、
   前記温度調整手段は、前記暖房用熱交換器（１３）を通過する風量と前記冷風バイパス通路（１６）を通過する風量との風量割合を調節するエアミックスドア（１７、１８）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 前記暖房用熱交換器（１３）をバイパスして空調空気を流す冷風バイパス通路（１６）と、
   この冷風バイパス通路（１６）からの冷風と前記第１の温風通路（１９ａ）からの温風とを混合させる冷温風混合空間（２０）とを備え、
   前記第１の温風通路（１９ａ）を通過した温風は、前記冷温風混合空間（２０）を流れた後にＵターンして前記フット開口部（２９、３３）に流入するようになっており、
   前記第２の温風通路（３０）は、前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を、前記冷温風混合空間（２０）をバイパスして前記フット開口部（２９、３３）に導くようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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