JP4453194B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、吹出モードを自動制御することが可能な車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冬場において、車両のエンジン起動時には、車両用空調装置のヒータコア（暖房用熱交換器）内を流れる温水温度が低いため、車室内を充分に暖房することができない。このため、エンジン起動後に温水温度が徐々に上昇していき、乗員にとって暖房感が得られる程度の温水温度（例えば３５℃）まで上昇すると、送風機を起動するようにしている。そして、温水温度がさらに上昇していくと、温水温度に合わせて、空調風の送風量が決定されるようになっている。このように、暖房始動後、空調風の吹出温度が上昇する過程の空調制御をウォームアップ制御という。
【０００３】
そして、上述のウォームアップ制御時における暖房感の向上を目的として、特開平１１−１５７３２４号公報では、吹出モードを次のように自動制御する車両用空調装置が提案されている。
【０００４】
すなわち、上記ウォームアップ制御時において、その制御初期時には空調風の吹出温度が非常に低いので、乗員の上半身に向けて空調風を送風すると、寒さを感じる。そのため、上記従来装置では、ウォームアップ制御の初期時は乗員の上半身に向けて空調風を送風しないフットモードとし、その後、空調風の吹出温度の上昇に伴って吹出モードをバイレベルモードへ切り替えることにより、できるだけ早く乗員の手を温めるようにしている。
【０００５】
そして、空調風の吹出温度が更に上昇すると、バイレベルモードから再度、フットモードに切り替えることにより、フェイス吹出口から車室内上方側への温風吹出を停止するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ウォームアップ制御時にバイレベルモードを採用すると、フェイス吹出口から車室内上方側への温風吹出が発生するので、どうしても乗員顔部の火照り感による不快感が発生しやすい。そこで、上記従来装置では、吹出モードをバイレベルモードから再度、フットモードに切り替える時期を、空調風の吹出温度と相関関係がある温水温度の他に、日射量、内気温、外気温等の環境条件をも考慮して決定することにより、火照り感による不快感の抑制を図っている。
【０００７】
しかし、本発明者の実験検討によると、上記環境条件は乗員の温感を間接的に表す情報であるので、上記環境条件の検出結果に基づいてバイレベルモードからフットモードへの切替時期を決定すると、その切替時期が乗員の温感に適合せず、空調フィーリングを悪化させる場合がある。
【０００８】
例えば、日射センサの検出日射量が同一であっても、乗員に日射が直接到達している場合と、乗員に日射が直接到達していない場合とでは、乗員の温感が大きく変動するので、日射センサの検出日射量が所定量になったときに、上記吹出モードの切替を行うと、乗員への直接到達日射の有無により乗員が暑く感じたり、寒く感じたりし、空調フィーリングの悪化を招く。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、バイレベルモード等の上半身吹出モードから下半身吹出モードへの切替を乗員の温感に、より一層適合した時期に行うことができるようにすることを目的とする。
【００１０】
【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に記載の発明では、車室内への吹出モードとして、少なくとも乗員上半身に向けて空調風を吹き出す上半身吹出モードと、乗員上半身への空調風の吹出を遮断し、少なくとも乗員下半身に向けて空調風を吹き出す下半身吹出モードとを自動的に切替可能になっている車両用空調装置において、
乗員表面温度を検出する温度検出手段（３９）と、温度検出手段（３９）の検出信号が入力され、乗員表面温度に基づいて両吹出モードを切り替える吹出モード切替手段（Ｓ９４）とを備え、
車室内の暖房始動後、空調風の吹出温度が上昇する過程であるウォームアップ制御時に、乗員表面温度が所定温度（Ｔｉｒ２）より低いときは上半身吹出モードを選択し、乗員表面温度が所定温度（Ｔｉｒ２）より高くなると、下半身吹出モードを選択することを特徴とする。
【００１１】
ところで、乗員表面温度は乗員への直接到達日射の有無にもよく対応した、乗員の温感との相関性の高い情報である。請求項１に記載の発明では、この点に着目して乗員表面温度に基づいて上半身吹出モードと下半身吹出モードとの切替を行うから、乗員の温感に対応した適切な時期に両吹出モードを切り替えることができる。
【００１３】
しかも、請求項１に記載の発明では、車室内の暖房始動後、空調風の吹出温度が上昇する過程であるウォームアップ制御時に、乗員表面温度が所定温度（Ｔｉｒ２）より低いときは上半身吹出モードを選択するから、乗員表面温度が低い暖房始動時に上半身吹出モードにより手等を素早く暖房できるという上半身側の暖房促進効果を確保できる。
一方、ウォームアップ制御時に乗員表面温度が所定温度（Ｔｉｒ２）より高くなると、下半身吹出モードを選択するから、乗員上半身側への温風吹き出しを停止できる。このため、車室内の暖房が進行して乗員表面温度が高くなったときに、上半身吹出モードによる火照り感（暖房感の悪化）が発生することを確実に回避できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用空調装置において、ウォームアップ制御時において、空調風の吹出温度に関連する温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔｗｏ）より低いときは下半身吹出モードを選択し、ウォームアップ制御時において、空調風の吹出温度に関連する温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔｗｏ）より高くなったときに、乗員表面温度に基づく両吹出モードの切替を行うことを特徴とする。
【００１５】
これにより、空調風の吹出温度が低いウォームアップ制御の初期には必ず、下半身吹出モードを選択して乗員上半身への空調風の吹出を遮断するから、乗員上半身への低温空調風の吹出による寒さ感を防止できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、車室内への吹出モードとして、少なくとも乗員上半身に向けて空調風を吹き出す上半身吹出モードと、乗員上半身への空調風の吹出を遮断し、少なくとも乗員下半身に向けて空調風を吹き出す下半身吹出モードとを自動的に切替可能になっている車両用空調装置において、
前記両吹出モードを少なくとも含む複数の吹出モードを空調条件に応じて切り替える第１吹出モード切替手段（Ｓ９１）と、乗員表面温度を検出する温度検出手段（３９）と、温度検出手段（３９）の検出信号が入力され、乗員表面温度に基づいて前記両吹出モードを切り替える第２吹出モード切替手段（Ｓ９４）とを備え、
空調定常時には第１吹出モード切替手段（Ｓ９１）による複数の吹出モードの切替を行い、車室内の暖房始動後、空調風の吹出温度が上昇する過程であるウォームアップ制御時には第２吹出モード切替手段（Ｓ９４）による前記両吹出モードの切替を行うことを特徴とする。
【００１７】
これにより、空調定常時には所定の空調条件に応じて複数の吹出モードを切り替える一方、ウォームアップ制御時には乗員表面温度に応じて乗員の温感に適切に対応して、上半身吹出モードと下半身吹出モードとを自動切替することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、車室内への吹出モードとして、少なくとも乗員上半身に向けて空調風を吹き出す上半身吹出モードと、乗員上半身への空調風の吹出を遮断し、少なくとも乗員下半身に向けて空調風を吹き出す下半身吹出モードとを自動的に切替可能になっている車両用空調装置において、
車室内へ吹き出す空調風の目標吹出温度（Ｔａｏ）を算出する算出手段（Ｓ４）と、目標吹出温度（Ｔａｏ）に基づいて前記両吹出モードを少なくとも含む複数の吹出モードを切り替える第１吹出モード切替手段（Ｓ９１）と、乗員表面温度を検出する温度検出手段（３９）と、温度検出手段（３９）の検出信号が入力され、乗員表面温度に基づいて前記両吹出モードを切り替える第２吹出モード切替手段（Ｓ９４）と、車室内の暖房始動後、空調風の吹出温度が上昇する過程であるウォームアップ制御時を判定する判定手段（Ｓ９２）とを備え、
この判定手段（Ｓ９２）によりウォームアップ制御時が判定されたときは、第２吹出モード切替手段（Ｓ９４）により乗員表面温度に基づいて両吹出モードの切替を行い、判定手段（Ｓ９２）によりウォームアップ制御時が判定されないときは、第１吹出モード切替手段（Ｓ９１）により目標吹出温度（Ｔａｏ）に基づいて複数の吹出モードの切替を行うことを特徴とする。
【００１９】
これにより、ウォームアップ制御時でないときは目標吹出温度（Ｔａｏ）に基づく複数の吹出モードの切替を行う一方、ウォームアップ制御時には乗員表面温度に応じて乗員の温感に適切に対応して、上半身吹出モードと下半身吹出モードとを自動切替することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明のように、請求項４に記載の車両用空調装置において、目標吹出温度（Ｔａｏ）が所定温度（Ｔａｏ５）より高いときをウォームアップ制御時であると判定することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、請求項３ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、ウォームアップ制御時において、空調風の吹出温度に関連する温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔｗｏ）より低いときは下半身吹出モードを選択し、ウォームアップ制御時において、空調風の吹出温度に関連する温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔｗｏ）より高くなったときに、乗員表面温度に基づく両吹出モードの切替を行うことを特徴とする。
【００２２】
これにより、請求項３ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置においても、請求項２と同様に、ウォームアップ制御の初期に、乗員上半身への低温空調風の吹出による寒さ感を防止できる。
【００２３】
請求項７に記載の発明のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、上半身吹出モードは、具体的にはフェイス吹出口（１２）及びフット吹出口（１３）の両方から空調風を車室内へ吹き出すバイレベルモードにすることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、上半身吹出モードは、具体的にはフェイス吹出口（１２）、フット吹出口（１３）及びデフロスタ吹出口（１１）から同時に空調風を車室内へ吹き出すマルチ吹出モードにしてもよい。
【００２５】
これによると、ウォームアップ制御時に窓ガラスの曇り止め効果をも同時に発揮できる。
【００２６】
請求項９に記載の発明のように、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、下半身吹出モードは、具体的には、少なくともフット吹出口（１３）から空調風を車室内へ吹き出すフットモードである。
【００２７】
請求項１０に記載の発明のように、請求項２または６に記載の車両用空調装置において、空調風を温水を熱源として加熱する暖房用熱交換器（２７）を有し、空調風の吹出温度に関連する温度として温水の温度を検出するようにしてもよい。
【００２８】
請求項１１に記載の発明のように、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、温度検出手段（３９）は具体的には、乗員の上半身の表面温度を主に検出する非接触赤外線センサである。
【００２９】
これによると、非接触赤外線センサの使用により乗員に煩雑感を与えることなく、乗員表面温度を検出できる。また、乗員の温感はその上半身側で敏感であるから、乗員の上半身の表面温度を検出することにより、一層、乗員の温感に適合した吹出モード切替を実行できる。
【００３０】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１ないし図８は本発明の第１実施形態を示し、図１は車両用空調装置全体の概略構成を示した図である。
【００３２】
車両用空調装置１は、車室内に向かって空気が流れる空気通路を構成するケース２、このケース２内において車室内に向かう空気流を発生させる送風機３、ケース２内を流れる空気を冷却する蒸発器４、車室内に吹き出す空気の温度を調節するエアミックス方式の吹出温度調節装置５、および各空調機器を制御する制御装置６を備える。
【００３３】
ケース２は車室内の前方側の計器盤内側部に配設され、ケース２の上流側には、内気導入口７および外気導入口８の２つの導入口が設けられている。内気導入口７および外気導入口８の内側には内外気切替ドア９が回動自在に配置されている。内外気切替ドア９はサーボモータ１０によって駆動されるもので、内気導入口７より車室内空気（内気）を導入する内気循環モードと外気導入口８より車室外空気（外気）を導入する外気導入モードとを切り替える。
【００３４】
ケース２の下流側には、車両の窓ガラス（主にフロントガラス）に向けて空調風を吹き出すためのデフロスト吹出口１１、乗員上半身に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口１２、および乗員下半身に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口１３の３種類の吹出口が設けられている。
【００３５】
これら吹出口１１〜１３の上流部にはデフロストドア１４、フェイスドア１５およびフットドア１６が回動自在に配置されている。これらのデフロストドア１４、フェイスドア１５およびフットドア１６は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ１７によって駆動される。
【００３６】
送風機３は、送風機駆動回路２０により印加電圧が制御される送風機モータ２１によって回転速度が制御され、内気導入口７または外気導入口８から空気を吸入してケース２を介して車室内へ送風する。
【００３７】
蒸発器４は、送風機３の下流側のケース２内に配設され、送風機３により送られてくる空気を冷却する冷房用熱交換器で、冷凍サイクル２２を構成する要素のひとつである。
【００３８】
なお、冷凍サイクル２２は、圧縮機２３から、凝縮器２４、レシーバ２５および膨張弁２６を介して蒸発器４に冷媒が循環するように形成された周知のものである。圧縮機２３は、電磁クラッチ２３ａを介して車両エンジン（図示せず）の回転動力が伝達されることにより回転駆動される。
【００３９】
なお、冷凍サイクル２２は、圧縮機２３の作動（オン）により蒸発器４による空気冷却機能を得、圧縮機２３の作動停止（オフ）により蒸発器４による空気冷却機能が停止する。
【００４０】
吹出温度調節装置５は、本例ではヒータコア２７およびエアミックスドア２８等より構成されている。ヒータコア２７は車両エンジンの冷却水（以下、温水）を熱源として空気を加熱する暖房用熱交換器であって、蒸発器４の空気流れ下流側に配置され、蒸発器４通過後の冷風を加熱する。
【００４１】
エアミックスドア２８は、ヒータコア２７の空気流れ上流側に回動自在に配置されており、サーボモータ２９により設定される開度に応じて、ヒータコア２７を通る空気量（温風量）とヒータコア２７を迂回してバイパス通路３０を通る空気量（冷風量）とを調節する。
【００４２】
制御装置６は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２およびＲＡＭ３３等を含んで構成されるもので、予めＲＯＭ３２内に車室内の空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。
【００４３】
制御装置６の出力側には、それぞれ上記サーボモータ１０、２９、１７、および送風機駆動回路２０が接続され、送風機モータ２１の回転数は送風機駆動回路２０により制御される。なお、サーボモータ２９には、エアミックスドア２８の開度θを検出するエアミックスドア開度センサ３４が設けられ、このセンサ３４は制御装置６の入力側に接続される。
【００４４】
また、圧縮機２３の電磁クラッチ２３ａは圧縮機駆動回路２３ｂを介して制御装置６の出力側に接続されており、この電磁クラッチ２３ａのコイルに通電することにより電磁クラッチ２３ａが接続状態となる。これにより、エンジンの回転力を圧縮機２３に伝達して圧縮機２３を回転駆動する。
【００４５】
制御装置６の入力側には、車室内の運転席前方の計器盤（図示せず）に設けられた空調操作パネル５０に設置された内外気切替スイッチ３６、温度設定スイッチ３７およびデフロストモード設定スイッチ３８等が接続されている。更に、非接触温度センサ３９、外気センサ４０、水温センサ４１、日射センサ４２および蒸発器温度センサ４３が制御装置６の入力側に接続されている。
【００４６】
非接触温度センサ３９は、車室内乗員（具体的には運転者）の表面温度Ｔｉｒを非接触で検出して制御装置６に入力するものである。この非接触温度センサ３９は具体的には赤外線センサから構成され、例えば、運転席前方の計器盤部に位置する空調操作パネル５０内、又はその近傍位置に配置される。この赤外線センサは、乗員表面温度、主に乗員上半身の表面温度の変化に伴う赤外線量の変化を非接触で検出するものであって、赤外線量の変化に対応した起電力変化を生じるサーモパイル型検出素子を用いている。
【００４７】
なお、非接触温度センサ３９は直接的には乗員表面温度を検出するものであるが、乗員表面温度は車室内の内気温の影響を受けるので、内気温変化を包含する情報であると言うことができる。そのため、本例では内気温センサを省略している。
【００４８】
外気温センサ４０は車室外温度を検出し、その検出温度に応じた外気温信号Ｔａｍを制御装置６に入力する。水温センサ４１および蒸発器温度センサ４３は、温水の温度および蒸発器４の吹出空気温度を検出し、その検出温度に応じた水温信号Ｔｗおよび蒸発器温度信号Ｔｅを制御装置６に入力する。日射センサ４２は、車室内に入射した日射量を検出し、その検出した日射量に応じた日射量信号Ｔｓを検出して制御装置６に入力するものである。
【００４９】
次に、上記構成において第１実施形態の作動を図２のフローチャートに従って説明する。
【００５０】
制御装置６は、電源が投入されると制御プログラムをスタートし、図２のフローチャートにしたがって演算、処理を実行する。
【００５１】
先ず、ステップＳ１にて各種タイマーや制御フラグ等を初期化する。次に、ステップＳ２にて温度設定スイッチ３７から設定温度信号Ｔset を読み込み、ＲＡＭ３３に記憶する。
【００５２】
続いて、ステップＳ３にて車室内の空調状態に影響を及ぼす車両環境状態を検出するために各種センサから入力信号を読み込む。すなわち、非接触温度センサ３９からの乗員表面温度信号Ｔｉｒ、外気温センサ４０からの外気温信号Ｔａｍ、水温センサ４１からの水温信号Ｔｗ、日射センサ４２からの日射量信号Ｔｓおよび蒸発器温度センサ４３からの蒸発器温度信号Ｔｅを読み込んで、ＲＡＭ３３に記憶する。
【００５３】
次に、ステップＳ４にて車室内に吹き出す空気の目標吹出温度Ｔａｏを下記数式１に基づいて算出する。この目標吹出温度Ｔａｏは、車両環境条件（空調熱負荷条件）の変動にかかわらず、車室温度を設定温度Ｔsetに維持するために必要な目標温度である。
【００５４】
【数１】
Ｔａｏ＝Ｋset ・Ｔset −Ｋｉｒ・Ｔｉｒ−Ｋam・Ｔａｍ−Ｋｓ・Ｔｓ＋Ｃ
但し、Ｋset は温度設定ゲイン、Ｔset は温度設定スイッチ３７の設定温度信号、Ｋｉｒは乗員表面温ゲイン、Ｔｉｒは非接触温度センサ３９の乗員表面温信号、Ｋamは外気温ゲイン、Ｔａｍは外気温センサ４０の外気温信号、Ｋｓは日射ゲイン、Ｔｓは日射センサ４２の日射量信号、Ｃは補正定数である。
【００５５】
続いて、ステップＳ５において、上述の目標吹出温度Ｔａｏ等に基づいて、送風機３の風量を設定する。具体的には、送風機駆動回路２０を介して送風機モータ２１に印加する送風機電圧ＢＬＷを決定する。この送風機電圧ＢＬＷの具体的決定方法は後述する。
【００５６】
次に、ステップＳ６において、エアミックスドア２８の目標開度θ0 を次の数式２によって算出する。
【００５７】
【数２】
θ0 ＝｛（Ｔａｏ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）｝×１００（％）
なお、Ｔｅは蒸発器温度センサ４３の蒸発器温度信号、Ｔｗは水温センサ４１の水温信号である。
【００５８】
次に、ステップＳ７において目標吹出温度Ｔａｏに基づいて、内気導入口７より車室内空気（内気）を導入する内気循環モードを行うか、あるいは外気導入口８より車室外空気（外気）を導入する外気導入モードを行うかを決定する。
【００５９】
具体的には、目標吹出温度Ｔａｏが所定温度以下となる領域（最大冷房域）では、内外気切替ドア９により内気導入口７を全開し、外気導入口８を全閉する内気循環モードを選択し、目標吹出温度Ｔａｏが所定温度より高くなると、内外気切替ドア９により外気導入口８を全開し、内気導入口７を全閉する外気循環モードを選択する。
【００６０】
なお、内気循環モードと外気循環モードとの間に、内気と外気を同時に導入する内外気併用モードを設定してもよい。
【００６１】
次に、ステップＳ８において、圧縮機２３の作動の断続制御を電磁クラッチ２３ａのコイルへの通電オン、オフにより決定する。具体的には、蒸発器温度の目標温度ＴＥＯと実際の蒸発器温度Ｔｅとを比較して、ＴｅがＴＥＯより高いと、電磁クラッチ２３ａの通電をオンして圧縮機２３を作動させ、これに反し、ＴｅがＴＥＯより低くなると、電磁クラッチ２３ａの通電をオフして圧縮機２３の作動を停止させる。このような圧縮機作動の断続制御により、実際の蒸発器温度Ｔｅを目標温度ＴＥＯに維持する。
【００６２】
続いて、ステップＳ９では吹出モードを決定する。この吹出モード決定の具体例は図３により後述する。そして、ステップＳ１０において、前述のステップＳ５〜Ｓ９で決定した制御信号を送風機駆動回路２０、サーボモータ１０、１７、２９および圧縮機駆動回路２３ｂ等に出力して送風機３、内外気切替ドア９、吹出モードドア１４〜１６、エアミックスドア２８および圧縮機２３の作動を制御する。
【００６３】
次のステップＳ１１において、ステップＳ１０の処理を実行してから制御周期時間τが経過しているか否かを判断し、この判断結果がＮＯの場合には制御周期時間τの経過を待つ。また、その判断結果がＹＥＳの場合にはステップＳ２の処理へ戻り、上述の演算、処理が繰り返される。このような演算、処理の繰り返しによって車両用空調装置１の作動が自動制御される。
【００６４】
次に、ステップＳ９による吹出モード決定の具体例を図３に基づいて詳述すると、ステップＳ９１では図４に示すように目標吹出温度Ｔａｏに基づいて空調定常時の吹出モードを算出する。図４は予めＲＯＭ３２に記憶されている吹出モード決定の特性図（制御マップ）であって、本例では、目標吹出温度Ｔａｏが上昇するにつれて吹出モードをフェイス（ＦＡＣＥ）モード→バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード→フット（ＦＯＯＴ）モードと順次自動的に切り替えるようになっている。
【００６５】
なお、図４において、Ｔａｏ０は例えば、２５℃、、Ｔａｏ１は例えば、３０℃、Ｔａｏ２は例えば、３５℃、Ｔａｏ３は例えば、４０℃である。
【００６６】
ここで、フェイスモードは、フェイスドア１５にてフェイス吹出口１２を開口し、フットドア１６にてフット吹出口１３を閉塞し、デフロストドア１４にてデフロスト吹出口１１を閉塞する。これにより、フェイス吹出口１２のみから空調風が車室内の乗員上半身側へ吹き出す。
【００６７】
バイレベルモード（上半身モード）は、フェイスドア１５にてフェイス吹出口１２を開口し、フットドア１６にてフット吹出口１３を開口し、デフロストドア１４にてデフロスト吹出口１１を閉塞する。これにより、空調風は、フェイス吹出口１２およびフット吹出口１３の両方から車室内の乗員上半身側および乗員下半身側へ同時に吹き出す。
【００６８】
フットモード（下半身モード）は、フェイスドア１５にてフェイス吹出口１２を閉塞し、フットドア１６にてフット吹出口１３を全開し、デフロストドア１４にてデフロスト吹出口１１を小開度だけ開口する。これにより、フェイス吹出口１２から乗員上半身側への空調風の吹出が遮断され、フット吹出口１３から主に空調風が車室内の乗員下半身側へ吹き出すと同時に、デフロスト吹出口１１から少量の空調風が車室内の窓ガラス内面側へ吹き出す。
【００６９】
次のステップＳ９２では、空調作動条件がウォームアップ制御条件にあるかどうかを判定する。このウォームアップ制御条件の判定は、本例では、図５に示すように目標吹出温度Ｔａｏに基づいて行う。図５は予めＲＯＭ３２に記憶されている吹出モード決定の特性図（制御マップ）であって、Ｔａｏは冬期の低外気温時の暖房始動時のような環境条件（暖房熱負荷の高い条件）では所定温度Ｔａｏ５より高い温度として算出される。そして、暖房始動後、時間が経過して車室内温度が上昇し、非接触温度センサ３９により検出される乗員表面温度Ｔｉｒが上昇すると、Ｔａｏの値が次第に低下していく。
【００７０】
このようにＴａｏの値が暖房始動後の時間経過とともに低下する傾向にあることに着目して、ステップＳ９２では、Ｔａｏが所定温度Ｔａｏ５より高いときはウォームアップ制御条件にあると判定し、Ｔａｏが所定温度Ｔａｏ４（Ｔａｏ４＜Ｔａｏ５）より低いときはウォームアップ制御条件に該当しない、すなわち、定常時であると判定する。この空調定常時はステップＳ９１で算出した吹出モードをそのまま最終決定する。なお、Ｔａｏ４は例えば、２５℃で、Ｔａｏ５は例えば、３０℃である。
【００７１】
そして、ウォームアップ制御時には次のステップＳ９３で水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ（例えば、６０℃）以上か判定する。ウォームアップ制御時の初期には空調風の吹出温度が低いので、フェイス吹出口１２から乗員上半身側へ空調風を吹き出すと、乗員に低温空調風が当たり、空調フィーリングを悪化させる。そこで、ステップＳ９３では、ウォームアップ制御の初期における空調風の吹出温度の低いときに該当するか否かを水温Ｔｗにより判定する。
【００７２】
具体的には、水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ未満であるときはウォームアップ制御の初期に該当すると判定し、ステップＳ９１で算出した吹出モードをそのまま最終決定する。水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ未満である条件では、図４において、目標吹出温度Ｔａｏが所定温度Ｔａｏ３より高くなるので、フットモードが選択され、フェイス吹出口１２からの冷風吹出による空調フィーリングの悪化を回避する。
【００７３】
これに反し、水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ以上であるときは、ステップＳ９４に進み、乗員表面温度Ｔｉｒに基づいて吹出モードを決定する。すなわち、ステップＳ９４では乗員表面温度Ｔｉｒが所定温度Ｔｉｒ２より低いときはバイレベル（Ｂ／Ｌ）モードを選択し、そして、乗員表面温度Ｔｉｒが所定温度Ｔｉｒ２より高くなると、フットモードを選択する。なお、所定温度Ｔｉｒ２は例えば、２０℃で、所定温度Ｔｉｒ１は例えば、１５℃である。
【００７４】
このように、非接触センサ３９により検出される乗員表面温度Ｔｉｒを単独で用いて、この乗員表面温度Ｔｉｒの高低によりウォームアップ制御条件におけるバイレベルモード（上半身吹出モード）とフットモード（下半身吹出モード）との切替を直接行うため、実用上、次のごとき利点がある。
【００７５】
第１に、乗員表面温度Ｔｉｒは乗員の温感との相関性の高い情報であるから、乗員の温感に良く適合した適切な時期にウォームアップ制御条件におけるバイレベルモードとフットモードとの切替を行うことができる。
【００７６】
つまり、乗員表面温度Ｔｉｒが所定温度Ｔｉｒ２より低いときは乗員がまだ十分な暖房感を味わっていない、涼しい状態である。このため、バイレベルモードによるフェイス吹出口１２からの温風吹出を実行して運転者の手等を素早く暖めることができ、暖房感を向上できる。
【００７７】
そして、乗員表面温度Ｔｉｒが所定温度Ｔｉｒ２より高くなると、フェイス吹出口１２からの温風吹出に起因する火照り感（暑さ）を感じるようになるので、Ｔｉｒ＞Ｔｉｒ２の時点でバイレベルモードからフットモードに切り替える。これにより、乗員が火照り感を感じる前の適切な時期にフェイス吹出口１２からの温風吹出を停止して、暖房感の悪化を事前に抑制できる。従って、ウォームアップ制御の初期から定常時に移行するまで、その全体にわたって、快適な暖房感を乗員に与えることができる。
【００７８】
第２には、ウォームアップ制御条件におけるバイレベルモードとフットモードの切替を適切に行うための電気制御の構成を乗員表面温度Ｔｉｒの検出により簡素化できる点である。
【００７９】
つまり、上記モード切替の適切化に直接影響する要素（乗員の温感への影響度が大きい要素）としては、空調風の吹出温度と乗員への直接到達日射の有無であり、これらの要素を検出するセンサを追加設置し、これらセンサの検出信号を判定して上記モード切替の時期を決定することも考えられるが、これによると、センサ設置数の増加によりコストアップを招く。
【００８０】
これに反し、本第１実施形態によると、乗員表面温度Ｔｉｒが乗員の温感との相関性が高いことに着目して、乗員表面温度Ｔｉｒを検出する１個の非接触温度センサ３９を用いることにより、上記モード切替を乗員の温感との関係から見て適切に行うことができるので、センサ設置数が増加せず、電気制御部を簡素な低コストの構成にすることができる。
【００８１】
なお、図３の制御フローによると、ウォームアップ制御の初期にはステップＳ９１で算出されたフットモードが吹出モードとして選択され、フットモードからバイレベルモードへの切替を、乗員表面温度Ｔｉｒでなく、水温Ｔｗに基づいて行っているが、これは次の理由のためである。
【００８２】
すなわち、乗員が暖房された高温の室内に入っていて、その直後に車両に搭乗する場合等には搭乗後も高温の室内温度の影響で乗員表面温度Ｔｉｒが高くなっている。このような場合には、フットモードからバイレベルモードへの切替をもし乗員表面温度Ｔｉｒに基づいて行うと、、本来、フットモードを選択すべき条件においても、バイレベルモードを選択してしまい、乗員に低温空調風の吹出による不快感を与えることになるが、図３の制御フローのごとく、ウォームアップ制御の初期におけるフットモードからバイレベルモードへの切替を空調風の吹出温度と相関のある水温Ｔｗに基づいて行うことにより、上記不快感の発生を回避できる。
【００８３】
次に、前述の図２のステップＳ５における送風機電圧ＢＬＷの具体的決定方法について説明する。
【００８４】
空調風の風量、つまり送風機モータ２１への送風機印加電圧（ＢＬＷＮ）は、ステップＳ４にて算出された目標吹出温度Ｔａｏに基づいて、予めＲＯＭ内に記憶された図６の制御マップに従って決定される。しかし、図６のマップは、温水温度（水温信号Ｔｗ）が充分に上昇してヒータコア２７での加熱能力が充分にある定常時の状態を想定して決定されている。
【００８５】
このため、冬場において、温水温度が低いときに車両用空調装置１を起動し、車室内を急速に暖房する場合（ウォームアップ時）に、図６のマップにて風量を決定すると、上記目標吹出温度Ｔａｏが所定温度Ｔａｏ６（例えば、７０℃）より高い高温域にあるので、空調風の風量が大風量となってしまう。しかし、このような大風量となると、温水温度Ｔｗが低いために、空調風はヒータコア２７を通過しても、ほとんど温度上昇しない。このため、乗員にとって冷たい冷風が吹き出して不快感を与える。
【００８６】
そこで、本例では空調風の風量制御を行うに当たり、図７に示すようにウォームアップ制御を考慮した風量制御を行う。すなわち、ステップＳ５１では、先ず、温水温度Ｔｗに応じて空調風の風量を増加させて、車室内を急速に暖房するウォームアップ制御時か否かを判定する。ステップＳ５１の判定は、前述の図５と同じ方法であり、上記目標吹出温度Ｔａｏが所定値Ｔａｏ５以上であれば、ウォームアップ時と判定する。
【００８７】
ステップＳ５１にてウォームアップ制御時と判定されると、ステップＳ５２に進み、予めＲＯＭ内に記憶された図８のマップに従って、送風機電圧ＢＬＷＷを決定する。図８のマップは、温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１に上昇するまではＢＬＷＷ＝０として送風機モータ２１を停止し、温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１と所定温度Ｔｗ２（Ｔｗ２＞Ｔｗ１）との間にあるときは、温水温度Ｔｗが高くなるにつれて送風機電圧ＢＬＷＷが大きくなり、温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ２まで上昇すると、送風機電圧ＢＬＷＷが最大値Ｖｍａｘとなる。なお、所定温度Ｔｗ１は例えば、５０℃で、所定温度Ｔｗ２は例えば、８０℃である。
【００８８】
一方、ステップＳ５１にてＮＯと判定されると、ステップＳ５３に進み、送風機電圧ＢＬＷを最大値Ｖｍａｘに設定する。
【００８９】
そして、ステップＳ５４では、ウォームアップ時か否かに係わらず、定常時における送風機電圧ＢＬＷＮを図６のマップから決定する。その後、ステップＳ５５では、上記ステップＳ５２〜５４で決定されたウォームアップ時送風機電圧ＢＬＷＷおよび定常時送風機電圧ＢＬＷＮのうち、小さい方を最終の送風機電圧ＢＬＷとして決定する。以上のようにしてウォームアップ制御時および定常時の空調風の風量が決定される。
【００９０】
（第２実施形態）
第１実施形態では、空調風の吹出温度を検出する吹出温度センサを設けない場合について説明したが、第２実施形態では、この吹出温度センサを追加設置し、空調風の吹出温度を直接検出することにより、乗員の温感により一層適合した吹出モード切替を行う。
【００９１】
吹出温度センサは、図１において、ヒータコア２７を通過した温風とバイパス通路３０を通過する冷風とが混合する混合部から各吹出口１１から１３への分岐部までの間に設置され、空調風の吹出温度を検出する。
【００９２】
第１実施形態では、図３のステップＳ９３において、水温Ｔｗから空調風の吹出温度を推定して、フットモードからバイレベルモードへの切替時期を決定しているが、第２実施形態によると、吹出温度センサより空調風の吹出温度を直接検出しているから、図３のステップＳ９３の判定を空調風の吹出温度に直接基づいて行うことができる。
【００９３】
そのため、ウォームアップ制御の初期に見られる、低温空調風の吹出状態を確実に判定して、この時期の吹出モードを確実にフットモードとすることができる。そのため、ウォームアップ制御時に、フェイス吹出口１２から低温空調風が吹き出して不快感が生じることをより確実に防止できる。
【００９４】
（第３実施形態）
図９は第３実施形態による全体構成図であり、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態との相違点のみを以下説明する。
【００９５】
第３実施形態では、蒸発器４直後の冷風を直接フェイス吹出口１２側に導入する冷風バイパス通路６０を設けるととともに、この冷風バイパス通路６０を通過する冷風量を調整する冷風バイパスドア６１を設けている。この冷風バイパスドア６１の開度はサーボモータ６２により制御される。
【００９６】
複数（図示の例では５個）のフェイス吹出口１２の入口通路部６３内にフェイス吹出空気温を検出するフェイス吹出温度センサ６４が設置してあり、また、内気温Ｔｒを検出する内気温センサ６５を備えている。これらの温度センサ６４、６５の検出信号を制御装置６に入力してサーボモータ６２の制御のために使用する。
【００９７】
なお、第３実施形態では２枚のエアミックスドア２８を連動操作して吹出温度を調整する構成になっている。また、フェイス吹出口１２とデフロスタ吹出口１１とを１枚のフェイスドア１５により切替開閉する構成になっている。
【００９８】
第３実施形態によると、バイレベルモード時に、冷風バイパスドア６１の開度制御によりバイパス冷風量を調整することにより、フェイス吹出温度をフット吹出温度とは別に独立に制御できる。つまり、上方のフェイス吹出温度と下方のフット吹出温度を独立に制御できるようになっている。
【００９９】
図１０は第３実施形態の空調制御のフローチャートであり、ステップＳ１〜Ｓ４は第１実施形態と同じであり、次のステップＳ４５でバイレベルモード時おけるフェイス吹出目標温度Ｔａｖを、Ｔａｖ ＝Ｔｓｅｔ−αの式により求める。
【０１００】
ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチ３７の設定温度、αは温度補正量である。このαは例えば、次のようにして求める。
【０１０１】
先ず、設定温度Ｔｓｅｔと車室内温度Ｔｒとの偏差（Ｔｓｅｔ−Ｔｒ）を求め、この偏差がマイナス側となるほど、増加する日射係数ＧＷを求め、この日射係数ＧＷと車室内への日射量Ｔｓとの積から補正日射量Ｔｓ’を求め、この補正日射量Ｔｓ’と温度補正量αとの関係を予め定めた制御マップからαを求める。この制御マップでは、補正日射量Ｔｓ’の増加によりαが増加するようになっている。従って、補正日射量Ｔｓ’の増加によりフェイス吹出目標温度Ｔａｖが低下するようになっている。
【０１０２】
ステップＳ５、Ｓ６は第１実施形態と同じであり、次のステップＳ６５で冷風バイパスドア６１の駆動用サーボモータ６２の目標駆動時間（目標通電時間）ＴＡＢを算出する。なお、本第３実施形態では、駆動用サーボモータ６２の駆動時間の調節により冷風バイパスドア６１の開度を調節するようになっている。
【０１０３】
目標駆動時間ＴＡＢの算出は具体的には例えば次のように行う。先ず、フェイス吹出温度センサ６４により検出される実際のフェイス吹出空気温Ｔｆと、ステップＳ４５で算出されたフェイス吹出目標温度Ｔａｖとの偏差Ｅｎｆ（Ｔｆ−Ｔａｖ）を求め、この偏差Ｅｎｆと、ステップＳ６のエアミックスドア目標開度θｏによる補正量とに基づいて偏差制御値ＥｎＢを算出する。
【０１０４】
次に、偏差制御値ＥｎＢを所定の演算周期（例えば４秒）により比例演算処理して、目標駆動時間ＴＡＢを算出する。
【０１０５】
そして、ＴＡＢ＞０の時は駆動用サーボモータ６２により冷風バイパスドア６１を開度増加側に駆動し、ＴＡＢ＜０の時は駆動用サーボモータ６２により冷風バイパスドア６１を開度減少側に駆動し、ＴＡＢ＝０の時はサーボモータ６２に通電せず、冷風バイパスドア６１を開度一定のまま保持する。
【０１０６】
（他の実施形態）
上記の各実施形態では、ウォームアップ制御時における上半身吹出モードとしてバイレベルモードを設定する場合について説明したが、ウォームアップ制御時における上半身吹出モードとして、フェイス吹出口１２、フット吹出口１３及びデフロスタ吹出口１１の全吹出口を同時に開口する全吹出口開口モード（マルチ吹出モード）を設定しても良い。
【０１０７】
これによると、ウォームアップ制御時に、乗員足元部の暖房効果及び乗員の手などの上半身側の暖房効果を発揮すると同時に、窓ガラス曇り止め効果をも発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による車両用空調装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態による空調制御全体の概要を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態による吹出モード決定の具体例を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態における吹出モードと目標吹出温度との関係を示す特性図である。
【図５】第１実施形態における目標吹出温度とウォームアップ制御との関係を示す特性図である。
【図６】第１実施形態における目標吹出温度と送風機電圧との関係を示す特性図である。
【図７】第１実施形態による送風機電圧決定の具体例を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態における温水温度と送風機電圧との関係を示す特性図である。
【図９】第３実施形態による車両用空調装置の全体構成図である。
【図１０】第３実施形態による空調制御全体の概要を示すフローチャートである。
【符号の説明】
６…制御装置、１２…フェイス吹出口、１３…フット吹出口、
３９…非接触温度センサ、４１…水温センサ。

Claims (11)

1. 車室内への吹出モードとして、少なくとも乗員上半身に向けて空調風を吹き出す上半身吹出モードと、前記乗員上半身への空調風の吹出を遮断し、少なくとも前記乗員下半身に向けて空調風を吹き出す下半身吹出モードとを自動的に切替可能になっている車両用空調装置であって、
   乗員表面温度を検出する温度検出手段（３９）と、
   前記温度検出手段（３９）の検出信号が入力され、前記乗員表面温度に基づいて前記両吹出モードを切り替える吹出モード切替手段（Ｓ９４）とを備え、
   車室内の暖房始動後、前記空調風の吹出温度が上昇する過程であるウォームアップ制御時に、前記乗員表面温度が所定温度（Ｔｉｒ２）より低いときは前記上半身吹出モードを選択し、前記乗員表面温度が前記所定温度（Ｔｉｒ２）より高くなると、前記下半身吹出モードを選択することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記ウォームアップ制御時において、前記空調風の吹出温度に関連する温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔｗｏ）より低いときは前記下半身吹出モードを選択し、
   前記ウォームアップ制御時において、前記空調風の吹出温度に関連する温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔｗｏ）より高くなったときに、前記乗員表面温度に基づく前記両吹出モードの切替を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 車室内への吹出モードとして、少なくとも乗員上半身に向けて空調風を吹き出す上半身吹出モードと、前記乗員上半身への空調風の吹出を遮断し、少なくとも前記乗員下半身に向けて空調風を吹き出す下半身吹出モードとを自動的に切替可能になっている車両用空調装置であって、
   前記両吹出モードを少なくとも含む複数の吹出モードを空調条件に応じて切り替える第１吹出モード切替手段（Ｓ９１）と、
   乗員表面温度を検出する温度検出手段（３９）と、
   前記温度検出手段（３９）の検出信号が入力され、前記乗員表面温度に基づいて前記両吹出モードを切り替える第２吹出モード切替手段（Ｓ９４）とを備え、
   空調定常時には前記第１吹出モード切替手段（Ｓ９１）による前記複数の吹出モードの切替を行い、
   車室内の暖房始動後、前記空調風の吹出温度が上昇する過程であるウォームアップ制御時には前記第２吹出モード切替手段（Ｓ９４）による前記両吹出モードの切替を行うことを特徴とする車両用空調装置。
4. 車室内への吹出モードとして、少なくとも乗員上半身に向けて空調風を吹き出す上半身吹出モードと、前記乗員上半身への空調風の吹出を遮断し、少なくとも前記乗員下半身に向けて空調風を吹き出す下半身吹出モードとを自動的に切替可能になっている車両用空調装置であって、
   車室内へ吹き出す空調風の目標吹出温度（Ｔａｏ）を算出する算出手段（Ｓ４）と、
   前記目標吹出温度（Ｔａｏ）に基づいて前記両吹出モードを少なくとも含む複数の吹出モードを切り替える第１吹出モード切替手段（Ｓ９１）と、
   乗員表面温度を検出する温度検出手段（３９）と、
   前記温度検出手段（３９）の検出信号が入力され、前記乗員表面温度に基づいて前記両吹出モードを切り替える第２吹出モード切替手段（Ｓ９４）と、
   車室内の暖房始動後、前記空調風の吹出温度が上昇する過程であるウォームアップ制御時を判定する判定手段（Ｓ９２）とを備え、
   前記判定手段（Ｓ９２）により前記ウォームアップ制御時が判定されたときは、前記第２吹出モード切替手段（Ｓ９４）により前記乗員表面温度に基づいて前記両吹出モードの切替を行い、
   前記判定手段（Ｓ９２）により前記ウォームアップ制御時が判定されないときは、前記第１吹出モード切替手段（Ｓ９１）により前記目標吹出温度（Ｔａｏ）に基づいて前記複数の吹出モードの切替を行うことを特徴とする車両用空調装置。
5. 前記目標吹出温度（Ｔａｏ）が所定温度（Ｔａｏ５）より高いときを前記ウォームアップ制御時であると判定することを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記ウォームアップ制御時において、前記空調風の吹出温度に関連する温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔｗｏ）より低いときは前記下半身吹出モードを選択し、
   前記ウォームアップ制御時において、前記空調風の吹出温度に関連する温度（Ｔｗ）が所定温度（Ｔｗｏ）より高くなったときに、前記乗員表面温度に基づく前記両吹出モードの切替を行うことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
7. 前記上半身吹出モードは、フェイス吹出口（１２）及びフット吹出口（１３）の両方から空調風を車室内へ吹き出すバイレベルモードであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
8. 前記上半身吹出モードは、フェイス吹出口（１２）、フット吹出口（１３）及びデフロスタ吹出口（１１）から同時に空調風を車室内へ吹き出すマルチ吹出モードであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
9. 前記下半身吹出モードは、少なくともフット吹出口（１３）から空調風を車室内へ吹き出すフットモードであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
10. 前記空調風を温水を熱源として加熱する暖房用熱交換器（２７）を有し、
    前記空調風の吹出温度に関連する温度として前記温水の温度を検出することを特徴とする請求項２または６に記載の車両用空調装置。
11. 前記温度検出手段（３９）は乗員の上半身の表面温度を主に検出する非接触赤外線センサであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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