JP4258503B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置にかかり、特に、乗員が乗車する前に車室内を予め空調するプレ空調機能を備えた車両用空調装置に関する。

近年、車両用空調装置は、乗員によるリモコン等を用いた指示やタイマ設定等により、乗員が乗車する前に車室内を予め空調する、所謂プレ空調を行う種々の技術が提案されている。

例えば、特許文献１に記載の技術では、プレ空調を行う際に、冷却ユニットにより車室内の温度より低い温度に冷却された冷気を、吹き出し口から車室内の空気と混ざり合いを生じない程度の低速で吹き出す。これによって冷気は、車室内の空気の温度より低いため比重が車室内の空気より大きく、かつ車室内の空気と混ざり合わない速度で吹き出されるため、車室内の下部であるフロントシート上から徐々に車室内の下層に蓄積する。これによって乗員が再度車両に乗り込んだ際の不快感を防止している。また、送風ファンは非常に小さい風量を生じるように駆動するので、消費電力も小さくすることができる。
特開２００３−２３７３５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、車室内下層に冷たい空気を滞留させておくだけであるので、乗員が乗車した時には、上半身は高温のままで快適感を与えることができない、という問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、乗員乗車時に快適感を与えることを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、空気の吸い込み元が変更可能な吸い込み口と、前記吸い込み口から吸い込んだ空気または前記吸い込み口から吸い込んで、冷媒を循環する冷凍サイクルを用いて冷却した空気の吹き出し方向が変更可能な吹き出し口と、を有し、乗車前に車室内を予め空調するプレ空調可能な空調装置と、前記プレ空調の際に、前記吹き出し口によって車室内下部へ冷却された空気を吹き出すように前記空調装置を制御すると共に、乗員の乗車を予測する予測手段によって乗員の乗車を予測した際に、前記吸い込み口によって車室内下部から空気を吸い込んで前記吹き出し口から車室内上部に冷却した空気を吹き出すように前記空調装置を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、空調装置は、空気の吸い込み元が変更可能な吸い込み口と、吸い込み口から吸い込んだ空気または吸い込み口から吸い込んで、冷媒を循環する冷凍サイクルによって冷却した空気の吹出し方向が変更可能な吹出し口と、を有して、乗車前に車室内を予め空調するプレ空調が可能とされている。

なお、吸い込み口の吸い込み元は、例えば、車室内下部を吸い込み元として空気を吸い込んだり、車室外を吸い込み元として外気を導入して吸い込んだりする。また、吹出し口は、例えば、車室内下部に吹き出したり、車室内上部に吹き出したりする。

そして、制御手段では、プレ空調の際に、吹出し口によって車室内下部へ冷凍サイクルを用いて冷却された空気を吹き出すように空調装置を制御する共に、乗員の乗車を予測する予測手段によって乗員の乗車を予測した際に、吸い込み口によって車室内下部から空気を吸い込んで吹出し口から車室内上部に冷凍サイクルを用いて冷却した空気を吹き出すように空調装置を制御する。例えば、制御手段は、請求項７に記載の発明のように、プレ空調の際に、空調装置を制御することによって車室内下部に車室内上部よりも温度が低い低温空間を作り、予測手段によって乗員の乗車を予測した際に、空調装置を制御することによって、車室内下部の低温空間から空気を吸い込んで空調装置によって冷却した空気を車室内上部に吹き出す。

すなわち、プレ空調を行う場合に、乗員が乗車するまでは、車室内下部に冷却された空気を吹き出すことにより車室内下部に低温空気の空間が作られ、乗員が乗車した際には、低温空気の空間から吸い込まれた空気が冷凍サイクルを用いて冷却されて車室内上部、すなわち、乗員の上半身に吹き出される。これによって、効率的に冷却した空気を乗員の上半身に吹き出すことができるので、乗員乗車時に快適感を与えることができる。

また、低温空気を冷却して吹き出すので、省動力で効率的に乗員に快適感を与えることができる。

制御手段は、請求項２に記載の発明のように、プレ空調の際に、始めに吸い込み口から外気を吸い込んで吹き出し口から空気を吹き出すように空調装置を制御するようにしてもよい。このように始めに吸い込み口から外気を吸い込んで吹出し口から空気を吹き出すことで、高温空気を排出することができ、省動力で効率的にプレ空調が可能となる。

また、請求項３に記載の発明のように、車室内を目標温度にするために必要な冷房負荷を演算する演算手段を更に備えて、制御手段が、プレ空調の際に、演算手段の演算結果が所定値以下になるまで、吸い込み口から外気を吸い込んで吹き出し口から空気を吹き出すように空調装置を制御するようにしてもよい。このように始めに冷房負荷が所定値以下になるまで、吸い込み口から外気を吸い込んで吹出し口から空気を吹き出すようにしても、高温空気を排出することができ、省動力で効率的にプレ空調が可能となる。

また、制御手段は、請求項４に記載の発明のように、予測手段によって乗員の乗車を予測した際に、吸い込み口から外気を吸い込んで吹き出し口から車室内上部に空気を所定時間吹き出した後、吸い込み口によって車室内下部から空気を吸い込んで吹き出し口から車室内上部に冷却した空気を吹き出すように空調装置を制御するようにしてもよい。このように乗員乗車を予測した際に、外気を吸い込んで車室内上部に空気を吹き出して車室内上部の高温空気を排出してから、車室内上部に冷凍サイクルを用いて冷却した空気を吹き出すようにすることで、冷房効率を向上することができ、乗員に早急に快適感を与えることが可能となる。

また、請求項５に記載の発明のように、車室内を目標温度にするために必要な冷房負荷を演算する演算手段を更に備え、制御手段が、演算手段の演算結果が所定値以上の場合に、プレ空調を開始するように空調装置を制御するようにしてもよい。このように冷房負荷が所定値以上の場合にプレ空調を開始するようにすることで、必要以上の空調を行うことを抑制し、省動力化を図ることができる。

さらに、制御手段は、請求項６に記載の発明のように、冷凍サイクルの冷媒を循環するためのコンプレッサを駆動する電力を蓄電する蓄電手段の蓄電量を検出し、検出した蓄電量が所定値より小さい時にはプレ空調を禁止するようにしてもよい。すなわち、コンプレッサを駆動するのに必要な電力が少ない場合には、プレ空調を禁止することで、蓄電手段の充電量がなくなってしまうことを防止することができる。また、蓄電手段の残量に応じた的確なプレ空調が可能となる。
なお、請求項８に記載の発明のように、プレ空調の際に、予め定めた必要以上の空調を禁止する禁止手段を更に備えるようにしてもよい。

以上説明したように本発明によれば、プレ空調を行う場合に、乗員が乗車するまでは、車室内下部に冷却した空気を吹き出し、乗員が乗車した際に、車室内下部からから吸い込んだ空気を冷却して車室内上部に吹き出すことによって、効率的に冷却した空気を乗員の上半身に吹き出すことができるので、乗員乗車時に快適感を与えることができる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の構成を示す図である。

本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置１０は、コンプレッサ１２、コンデンサ１４、エキスパンションバルブ１６、及びエバポレータ１８を含む冷媒の循環路によって冷凍サイクルが構成されている。

エバポレータ１８は、圧縮されて液化している冷媒を気化することにより、このエバポレータ１８を通過する空気（以下、エバポレータ後の空気という）を冷却する。この時、エバポレータ１８では、通過する空気を冷却することにより、空気中の水分を結露させるようになっており、これにより、エバポレータ１８後の空気が除湿される。

エバポレータ１８の上流側に設けられているエキスパンションバルブ１６は、液化している冷媒を急激に減圧することにより、霧状にしてエバポレータへ供給するようになっており、これによってエバポレータ１８での冷媒の気化効率を向上させている。

本実施形態では、車両用空調装置１０のコンプレッサ１２は、電動式のコンプレッサを適用し、車両の動力（例えば、エンジンやモータ等）を動作しない場合でもモータ２０によって冷媒の循環が可能なように構成されている。なお、車両の動力が作動している時には、車両の動力によってコンプレッサ１２を駆動するようにしてもよい。また、車両の動力を使用する場合には電動式のコンプレッサではなく、機械式のコンプレッサを適用するようしてもよい。

車両用空調装置１０のエバポレータ１８は、空調ダクト２２の内部に設けられている。この空調ダクト２２は、両端が開口しており、一方の開口端には、空気吸い込み口２４、２６が形成されている。また他方の開口端には、車室内へ向けて開口された複数の空気吹出口２８（本実施の形態では一例として２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを図示）が形成されている。

空気吸い込み口２６は、車両外部と連通し、空調ダクト２２内に外気を導入可能となっている。また、空気吸い込み口２４は、車室内と連通しており車室内下部から空気（内気）を空調ダクト２２内に導入可能となっている。なお、空気吹出し口２８は、本実施の形態では、ウインドシールドガラスへ向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出し口２８Ａ（ＤＥＦ）、車室内上部へ向けて空気を吹出し可能なサイド及びセンタレジスタ吹出し口２８Ｂ（Ｖｅｎｔ）、車室内下部へ向けて空気を吹き出す足下吹出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ）とされている。

空調ダクト２２内には、エバポレータ１８と空気吸い込み口２４、２６との間にブロアファン２７が設けられている。また、空気吸い込み口２４、２６の近傍には、吸い込み口切換ダンパ３０が設けられている。吸い込み口切換ダンパ３０は、吸い込み口切換ダンパ用アクチュエータ３２の作動によって、空気吸い込み口２４、２６の開閉を排他的に行う。

ブロアファン２７は、ブロアモータ３４の駆動によって回転して、空気吸い込み口２４乃至空気吸い込み口２６から空調ダクト２２内に吸引し、さらにこの空気をエバポレータ１８へ向けて送出する。この時、吸い込み口切換ダンパ３０による空気吸い込み口２４、２６の開閉状態に応じて、空調ダクト２２内に外気又は内気が導入されるようになっている。すなわち、吸い込み口切換ダンパ３０によって内気循環モードと外気導入モードが切換えられる。

エバポレータ１８の下流には、エアミックスダンパ３６及びヒータコア３８が設けられている。エアミックスダンパ３６は、エアミックスダンパ用アクチュエータ４０の駆動によって回動してエバポレータ１８後の空気の、ヒータコア３８を通過する量とヒータコア３８をバイパスする量を調整する。ヒータコア３８は、エアミックスダンパ３６によって案内された空気を加熱する。

エバポレータ１８後の空気は、エアミックスダンパ３６の開度に応じてヒータコア３８へ案内されて加熱され、さらに、ヒータコア３８によって加熱されていない空気と混合された後に、空気吹出し口２８へ向けて送出される。車両用空調装置１０では、エアミックスダンパ３６をコントロールしてヒータコア３８により加熱される空気の量を調節することで、空気吹出し口２８から車室内へ向けて吹き出す空気の温度調整を行う。

空気吹出し口２８の近傍には、吹出し口切換ダンパ４２が設けられている。車両用空調装置１０では、これらの吹出し口切換ダンパ４２によって空気吹出し口２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを開閉することにより、温度調整した空気を所望の位置から車室内へ吹き出すことができる。なお、この吹出し口切換ダンパ４２の作動は、車両用空調装置１０が設定された運転モードに応じて吹出し口切換ダンパ用アクチュエータ４４を駆動することによって行われる。

また、車両用空調装置１０は、車両用空調装置１０の各種制御を行うための制御装置４６を備えている。制御装置４６には、ブロアファン２７の回転速度を制御するブロアファン速度制御装置４８、吸い込み口切換ダンパ用アクチュエータ３２、エアミックスダンパ用アクチュエータ４０、吹出し口切換ダンパ用アクチュエータ４４、コンプレッサ１２を回転駆動するモータ２０を制御する制御スイッチ５０、外気温センサ５２、車室内温度センサ５４、及び日射センサ５６が接続されていると共に、車両用空調装置１０の温度設定や吹出し口２８の選択等を行うための温度設定装置５８等が接続されており、外気温センサ５２、車室内温度センサ５４、及び日射センサ５６の検出値が制御装置４６に入力され、各センサの検出値に基づいて温度設定装置５８の設定等に応じた各種制御を行うようになっている。なお、ブロアファン速度制御装置４８は、パワートランジスタのようなものを適用することができ、パワートランジスタを適用する場合には、パワートランジスタのベースにかかる電圧のデューティ比を変えることでブロアファン２７の回転速度を変えることが可能である。

また、制御装置４６には、ドアの開閉を検出し、乗員の乗車を予測するためのドアスイッチ６０、及びコンプレッサ１２の動力源となるバッテリ６４の充電容量を検出する充電容量検出器６２が接続されており、それぞれの検出結果が制御装置４６に入力されるようになっている。なお、充電容量検出器６２によるバッテリ６４の充電容量の検出は、例えば、特開２００１−１６４９６０に記載の技術のように公知の方法を適用することができる。すなわち、バッテリ６４の電解液の比重やバッテリ６４の全体の重量を測定して充電容量を検出するものや、充電と放電の電流値と時間を演算して充電容量を検出するものや、バッテリ６４端子間を瞬間的にショートさせて電流を流して内部抵抗を測定することにより充電容量を検出するものなどを適用することができる。

また、本実施の形態に係わる車両用空調装置１０は、詳細には乗車前に予め空調するプレ空調機能を備えており、車両に搭載されたバッテリ６４の電力を利用してコンプレッサ１２や各種モータを駆動することが可能とされている。プレ空調は、例えば、乗員によるリモートコントロールやタイマ設定等により開始することができるようになっている。なお、本実施の形態では、バッテリ６４の電力を利用してプレ空調を行うが、バッテリの動力を用いずに、プレ空調時にエンジンやモータ等の車両走行するための動力を始動するようにしてもよい。

続いて、上述のように構成された車両用空調装置１０の動作について説明する。まず、始めに通常の空調を行う際の制御装置４６で行われる処理について説明する。

すなわち、温度設定装置５８等によって空調開始指示がなされると、制御装置４６は、外気温センサ５２、車室内温度センサ５４、及び日射センサ５６によって検出される検出値を読み込むと共に、温度設定装置５８によって設定された温度を読取り、目標吹出し温度ＴAOを次式を用いて演算する。

ＴAO＝Ｋ１×Ｔset−Ｋ２×Ｔr−Ｋ３×Ｔo−Ｋ４×ＳＴ＋Ｃ
ここで、Ｔsetは設定温度、Ｔrは車室内温度、Ｔoは外気温、ＳＴは日射量を示し、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｃは定数である。

制御装置４６は、乗員が乗車してイグニッションがオン状態の通常の制御時には、エバポレータ１８後空気温度が、ウインドシールドガラスが曇らないエバポレータ１８後の空気温度と、目標吹出し温度ＴAO或いはこれに余裕代を持たせた温度（目標吹出し温度より少し低い温度等）と比較して低い方の温度となるようにモータ２０を制御してコンプレッサ１２の回転数を制御する。

次に、制御装置４６は、吹出し温度を目標吹出し温度に制御するために、ヒータコア３８を通過した温風と、ヒータコア３８をバイパスした冷風の割合である混合比（温風／冷風）ｒを次式を用いて演算する。

ｒ＝（ＴAO−Ｔe）／（Ｔh−Ｔe）
ここで、Ｔeはエバポレータ１８後に設けたセンサによって検出したエバポレータ後空気温度を示し、Ｔhはヒータコア直後の空気温度を示す。なお、Ｔhはヒータコア後にセンサを設けて直接検出してもよいし、次式を用いて演算するようにしてもよい。

Ｔh＝Ａ×Ｔw＋（１−Ａ）×Ｔe
ここで、Ｔwはエンジン冷却水の温度を示し、Ａは１以下の定数を示す。

また、エンジン水温は、サーモスタットでほぼ一定値に制御されるので、この値を基にＴhを求めるようにしてもよい。

次に、演算した混合比ｒになるエアミックスダンパ３６の開度Ｓを次式で演算する。

Ｓ＝Ｆ１（ｒ）
ここで、Ｆ１（ｘ）は関数を表す。

そして、制御装置４６によってエアミックスダンパ用アクチュエータ４０が駆動されてエアミックスダンパ３６が演算した開度となるまで駆動される。

そして、エバポレータ１８後空気温度はウインドシールドガラスが曇らないためのエバポレータ後温度と目標吹出し温度の小さい方が選択される。これによってウインドシールドガラスが曇ることなく、かつ車室内を目標温度に保つことができる。

また、制御装置４６は、図２に示す目標吹出し温度に対するブロアモータ３４への印加電圧を設定するマップを記憶しており、当該マップに応じて、目標吹出し温度からブロアファン２７のブロアモータ３４へ印加する電圧を演算して、ブロアファン速度制御装置４８に信号を出力することで、目標吹出し温度に応じた送風が行われる。なお、図２に示す目標吹出し温度に対するブロアモータ３４への印加電圧を設定するマップは、一例として、点線部分が基準温度とし、点線部分を基準に目標吹出し温度が低温側（冷房側）及び高温側（暖房側）に大きくなるに従って徐々にブロアモータ２０のへの印加電圧が大きくなり送風量が多くなるように設定した例を示す。

また、送風を行う際には、空気吸い込み口２４、２６の切り換えや、空気吹出し口２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃの切り換えが、温度設定装置５８等の乗員の操作等に応じて制御装置４６から信号を出力することで、各ダンパアクチュエータが駆動されることによってなされる。

次に、駐車中にリモートコントロールやタイマ設定等によってプレ空調の指示がなされた場合に制御装置４６で行われる処理について説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置１０の制御装置でプレ空調の際に行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

駐車中にリモートコントロールやタイマ設定等によってプレ空調の指示がなされると、ステップ１００では、ドアスイッチ６０がオンしたか否かを判定する。該判定は、ドアスイッチ６０のオンを検出することによりドアが開いたことを検出し乗員の乗車を予測し、該判定が肯定された場合にはステップ１０２へ移行し、否定された場合にはステップ１０４へ移行する。

ステップ１０２では、ドアが開けられて乗員が乗車したことを表すドアフラグをオンしてステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、乗員が乗車してグニッション（ＩＧ）がオンしたか否か判定する。該判定が肯定された場合にはステップ１０６へ移行して、ドアフラグがオンの場合にはドアフラグをオフにしてプレ空調時の処理を終了する。すなわち、プレ空調を終了して、一般的な空調制御等を行う。

一方、ステップ１０４の判定が否定された場合には、ステップ１０８へ移行して、各種センサ値を読み込んでステップ１１０へ移行する。すなわち、外気温センサ５２、車室内温度センサ５４、日射センサ５６、及び温度設定装置５８の設定値を読み込む。

ステップ１１０では、充電容量検出器６２によって検出したバッテリ６４の容量を読み込んでステップ１１２へ移行する。

ステップ１１２では、冷房負荷が所定値以上か否かを判定する。該判定は、上述した目標吹出し温度を算出し、目標吹出し温度が所定値以上か否かを判定することによってなされ、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理を繰り返し、ステップ１１２の判定が肯定されたところでステップ１１４へ移行する。すなわち、プレ空調を行う際には、冷房負荷が所定値以上になるまで空調が禁止される。換言すれば、冷房負荷が所定値以上の場合にプレ空調が行われ、必要以上の空調を行うことを抑制し、省動力化を図ることができる。また、イグニッションがオンして通常の空調に移行した時に、冷房負荷が高くなりすぎることがなくなり、効率的に空調を行うことができる。

ステップ１１４では、ドアフラグがオンか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１１６へ移行し、肯定された場合にはステップ１３０へ移行する。

ステップ１１６では、バッテリ容量が所定値以上か否かを判定する。すなわち、ステップ１１０で読み込んだ充電容量検出器６２によって検出したバッテリ６４の容量が所定値以上か否かを判定し、該判定が肯定された場合にはステップ１１８へ移行し、否定された場合にはステップ１２６へ移行する。

ステップ１１８では、内気循環モードへ切り換えを行ってステップ１２０へ移行する。すなわち、吸い込み口切換ダンパ用アクチュエータ３２を駆動して吸い込み口切換ダンパ３０を作動し、空気吸い込み口２４を開放する。

次にステップ１２０では、車室内下部へ吹出し口を切り換えてステップ１２２へ移行する。すなわち、吹出し口切換ダンパ用アクチュエータ４４を駆動して吹出し口切換ダンパ４２を作動し、吹出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ）を開放する。

また、ステップ１２２では、コンプレッサ１２をオンしてステップ１２４へ移行して、ブロアモータ３４をオンしてステップ１００に戻って上述の処理を繰り返す。これによってプレ空調が開始される。すなわち、バッテリ６４の容量が所定値以上の場合にプレ空調が開始される。そして、プレ空調開始時には、車室内下部から冷たい空気を吹き出すように制御しており、吸い込み口２４が車室内下部にあるため、冷たい空気が車室内下部に吹き出され、更に冷却された空気を吸い込んで冷却するので、効率的に車室内下部を冷却することができる。

なお、ステップ１１８〜１２４においてコンプレッサ１２を回転する際には、回転数は比較的小さくしてもよいし、冷房負荷（目標吹出し温度や車室内温度等）に応じて変化する特性としてもよい。また、バッテリ６４の容量から予め定めた回転数と比較して小さい方を選択するようにしてもよい。

一方、ステップ１１６の判定が否定された場合、すなわち、バッテリ６４の容量が所定値より少ない場合には、ステップ１２６へ移行し、コンプレッサ１２をオフし、ステップ１２８でブロアモータ３４をオフしてステップ１００に戻って上述の処理を繰り返す。すなわち、バッテリ６４の容量が少ない場合にはプレ空調を禁止している。これによって、バッテリ６４の残量に応じた的確なプレ空調が可能となり、バッテリ６４あがりや、後述する乗員が乗車した時に乗員に向けて冷風を吹き出す処理等ができなくなってしまうのを防止することができる。

また、ステップ１１４の判定が肯定された場合、すなわち、ドアフラグがオンで乗員が乗車したと予測した場合にはステップ１３０へ移行して、内気循環モードへ切り換えを行ってステップ１３２へ移行する。すなわち、吸い込み口切換ダンパ用アクチュエータ３２を駆動して吸い込み口切換ダンパ３０を作動し、空気吸い込み口２４を開放する。

次にステップ１３２では、車室内上部へ吹出し口を切り換えてステップ１２２へ移行する。すなわち、吹出し口切換ダンパ用アクチュエータ４４を駆動して吹出し口切換ダンパ４２を作動し、吹出し口２８Ｂ（Ｖｅｎｔ）を開放する。

そして、ステップ１３４では、コンプレッサ１２をオンしてステップ１３６へ移行して、ブロアモータ３４をオンしてステップ１００に戻って上述の処理を繰り返して、イグニッションがオンされた時点、すなわちステップ１０４の判定が肯定されたところで当該処理を終了して通常の空調制御へ移行する。

すなわち、本実施の形態では、空気吸い込み口２４が車室内下部から空気を吸い込むので、ステップ１１８〜１２４のプレ空調によって冷却された車室内下部から冷たい空気を吸い込んで、車室内上部へ吹き出すことにより、乗員に効率的に冷たい空気を送風することができる。従って、快適性の面から低い温度が要求される顔、頭部などの上半身に早くから冷風を供給するので、乗り込んだ時から乗員に快適感を与えることができる。さらに、本実施の形態では、ステップ１１８〜１２４のプレ空調によって車室内下部を低温空間にするので、その後バッテリ容量が低下してステップ１１６の判定が否定されてプレ空調が禁止されても、車室内下部の低温空間の温度は徐々に上がるものの、低温空気の方が重たいので、車室内は上部高温、下部低温の二層構造は保たれ、その後乗員が乗車してステップ１３０〜１３６の処理が行われて乗員に向けて冷風を吹き出す際には、効果は減ずるものの乗員へ快適感を与えることが可能である。

従って、プレ空調の指示がなされた時に上述のように処理を行うことによって、従来のように乗車してから空調により冷房が効くまで暑いというようなことはなくなり、乗員が乗車した時から快適な状態を提供することができる。しかも、乗員が乗車した場合には、車室内下部に低温空間を作って、この低温空間から低温空気を吸い込んでエバポレータ１８で冷却して乗員の上半身へ吹き出すので省動力で効率的に冷房を行うことができる。また、車室内下部に比重の大きい低温空気の空間を作ることも高温の空気と混ざりにくく効果的かつ省動力である。また、日射のあたりにくい冷房負荷の小さい車室内下部に低温空間を作るため、冷房負荷も小さく省動力である。さらに、車室内下部という一部の空間を使うことも小さい負荷で冷房することができ省動力である。

なお、上記の実施の形態においてプレ空調が指示された場合には、図４（Ａ）に示すように、内気循環モードで車室内下部へ吹き出すために吹出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ）として、コンプレッサ１２及びブロアファン２７がオンして、ドアスイッチ６０がオンされて乗員が乗車した場合（図４の点線で示すタイミング）で、吹出し口２８Ｃ（Ｈｅａｔ）から吹出し口２８Ｂ（Ｖｅｎｔ）に切り換えを行うようにしたが、図４（Ｂ）に示すように、始めの所定時間、コンプレッサ１２をオフして外気導入モードでＢｉ−Ｌｅｖｅｌ（吹出し口２８Ｂ及び吹出し口２８Ｃの双方から車室内上下部双方に吹き出すモード）またはＶｅｎｔ（吹出し口２８Ｂから車室内上部へ吹き出すモード）でブロアファン２７をオンして、空気の入れ換えを行った後、Ｈｅａｔ（吹出し口２８Ｃから車室内下部へ吹き出すモード）に切り換えて所定時間送風して、その後、コンプレッサ１２をオンすると共に内気循環モードに切り換えるようにしてもよい。この時、所定時間ではなく、冷房負荷（目標吹出し温度）が所定値以下になるまでとしてもよいし、いつまでもコンプレッサ１２をオフした状態で高温空気の排出ばかり行い、車室内下部の低温空間を作る時間が短くなるのを防止するために、所定時間と冷房負荷が所定値以下となる時間の短い方の時間までとしてもよい。このようにすることで、車室内上部の高温空気を排出してからプレ空調が開始されるので、プレ空調を省動力で効率的に行うことができる。

或いは、図４（Ｃ）に示すように、乗員が乗車する（図４（Ｃ）の点線）までは、上記の実施の形態と同様に処理して、乗員が乗車した時に、始めの所定時間は、コンプレッサ１２をオフして外気導入モードに切り換えてブロアファン２７をオンして車室内上部の空気を入れ換えてから、コンプレッサ１２をオンして内気循環モードに切り換えて上記の実施の形態と同様に処理するようにしてもよい。このようにすることで、車室内上部の高温空気を排出してから車室内上部（乗員）に向けて冷風を吹き出すので、冷房効率を向上することができ、乗員に早急に快適感を与えることができる。

さらには、図４（Ｂ）と図４（Ｃ）とを組み合わせるようにしてもよい。すなわち、プレ空調開始時及び乗員乗車時の始めの期間は、外気導入して車室内上部の高温空気を排出するようにしてもよい。また、図４（Ｂ）と図４（Ｃ）では外気導入している間はコンプレッサ１２をオフするようにしているが、コンプレッサ１２をオンするようにしてもよい。

また、本実施の形態では、車室内下部から冷たい空気を吸い込むようにしているので、車室内下部からの吸い込み口２４をダクト等で延長して、フロア近くから吸い込むようにしてもよいし、インストルメントパネルの最下部に隙間を多くして、このフロア近くから吸い込みやすくするようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の構成を示す図である。 目標吹出し温度に対するブロアモータへの印加電圧を設定するマップを示す図である。 本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の制御装置でプレ空調の際に行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置で行われる、空気吹出し口切換タイミング、モード切換タイミング、コンプレッサオンオフタイミング及びブロアファンオンオフタイミングを示すタイムチャートと、変形例の同タイムチャートを示す図である。

符号の説明

１０ 車両用空調装置
１２ コンプレッサ
１４ コンデンサ
１６ エキスパンションバルブ
１８ エバポレータ
２４、２６ 空気吸い込み口
２７ ブロアファン
３０ 吸い込み口切換ダンパ
３２ 吸い込み口切換ダンパ用アクチュエータ
３４ ブロアモータ
４２ 吹出し口切換ダンパ
４４ 吹出し口切換ダンパ用アクチュエータ
４６ 制御装置
６０ ドアスイッチ
６２ 充電容量検出器

Claims (8)

1. 空気の吸い込み元が変更可能な吸い込み口と、前記吸い込み口から吸い込んだ空気または前記吸い込み口から吸い込んで、冷媒を循環する冷凍サイクルを用いて冷却した空気の吹き出し方向が変更可能な吹き出し口と、を有し、乗車前に車室内を予め空調するプレ空調可能な空調装置と、
   前記プレ空調の際に、前記吹き出し口によって車室内下部へ冷却された空気を吹き出すように前記空調装置を制御すると共に、乗員の乗車を予測する予測手段によって乗員の乗車を予測した際に、前記吸い込み口によって車室内下部から空気を吸い込んで前記吹き出し口から車室内上部に冷却した空気を吹き出すように前記空調装置を制御する制御手段と、
   を備えた車両用空調装置。
2. 前記制御手段は、前記プレ空調の際に、始めに前記吸い込み口から外気を吸い込んで前記吹き出し口から空気を吹き出すように前記空調装置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. 車室内を目標温度にするために必要な冷房負荷を演算する演算手段を更に備え、前記制御手段が、前記プレ空調の際に、前記演算手段の演算結果が所定値以下になるまで、前記吸い込み口から外気を吸い込んで前記吹き出し口から空気を吹き出すように前記空調装置を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空調措置。
4. 前記制御手段は、前記予測手段によって乗員の乗車を予測した際に、前記吸い込み口から外気を吸い込んで前記吹き出し口から車室内上部に空気を所定時間吹き出した後、前記吸い込み口によって車室内下部から空気を吸い込んで前記吹き出し口から車室内上部に冷却した空気を吹き出すように前記空調装置を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の車両用空調装置。
5. 車室内を目標温度にするために必要な冷房負荷を演算する演算手段を更に備え、前記制御手段が、前記演算手段の演算結果が所定値以上の場合に、前記プレ空調を開始するように前記空調装置を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置。
6. 前記制御手段は、前記冷凍サイクルの冷媒を循環するためのコンプレッサを駆動する電力を蓄電する蓄電手段の蓄電量を検出し、検出した前記蓄電量が所定値より小さい時には前記プレ空調を禁止することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の車両用空調装置。
7. 前記制御手段は、前記プレ空調の際に、前記空調装置を制御することによって車室内下部に車室内上部よりも温度が低い低温空間を作り、前記予測手段によって乗員の乗車を予測した際に、前記空調装置を制御することによって、車室内下部の前記低温空間から空気を吸い込んで前記空調装置によって冷却した空気車室内上部にを吹き出す請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の車両用空調装置。
8. 前記プレ空調の際に、予め定めた必要以上の空調を禁止する禁止手段を更に備えた請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の車両用空調装置。

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