JP6388213B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

従来、ヒートポンプを利用して車室内の冷房および暖房を行う車両用空調装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

また、以前より、エンジン冷却液の熱を利用して車室内の暖房を行う車両用空調装置がある。さらに、エンジン冷却液をヒートポンプの高温高圧冷媒によりさらに加熱して、この冷却液で車室内の暖房を行う車両用空調装置の提案もある（例えば特許文献１の図１８）。

特開平８−１９７９３７号公報

しかしながら、エンジン冷却液の熱を利用して車室内の暖房を行う従来の車両用空調装置では、エンジン冷却液の温度が高くない場合に、車室内を暖房することができないという課題がある。

近年では、エンジンの高効率化に伴って、エンジン稼働中でもエンジン冷却液の温度が余り高くならない車両がある。さらに、アイドリングストップ車、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、Ｐ−ＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）などでは、エンジンの稼働が間欠的になることで、エンジン冷却液の温度が余り高くならない状況がしばしば生じる。

一方、エンジン冷却液をヒートポンプの高温高圧冷媒によりさらに加熱して、この冷却液で車室内の暖房を行う上記従来の車両用空調装置では、エンジン冷却液の温度が余り高くならない状況でも、車室内の暖房を行うことが可能となる。しかしながら、このような車両用空調装置では、外気温が低く、エンジン冷却液の温度が余り高くない場合に、暖房効率が低下するということが分かった（詳細は、図２および図３を用いて後述する）。

このような課題は、電気自動車において、走行用の電力を供給する二次電池、または、走行用の電気モータ等、エンジン以外の発熱部品から排熱を得て暖房に利用する場合にも、同様に生じる。

本発明の目的は、外気温が低く、車両の発熱部品から多くの排熱を得られない場合でも、高い効率で車室内の暖房を行うことのできる車両用空調装置を提供することである。

本発明の一態様に係る車両用空調装置は、高温の冷却液が流されて車室内へ送られる空気に熱を与えるヒーターコアと、冷却液とヒートポンプにおける高温高圧の冷媒との間で熱を交換して冷媒を凝縮させる第１水冷媒熱交換器と、車両の発熱部品と熱交換可能に冷却液を流す部品冷却部と、冷却液と前記ヒートポンプにおける低温低圧の冷媒との間で熱を交換して冷媒を気化させる第２水冷媒熱交換器と、前記第１水冷媒熱交換器と前記ヒーターコアとの間で冷却液を循環させるとともに、前記部品冷却部と前記第２水冷媒熱交換機との間で冷却液を循環させる第１の状態と、前記第１水冷媒熱交換器を介さずに、前記部品冷却部と前記ヒーターコアとの間で冷却液を循環させる第２の状態とを切り替える切替手段と、前記第１の状態において、前記第１水冷媒熱交換器および前記ヒーターコアを流れる冷却液の流量を調整する流量調整手段と、空調制御を行う制御部と、を具備し、前記制御部は、前記流量調整手段を制御し、前記ヒートポンプの起動から所定期間、冷却液の流量を標準運転時の第一の流量より低い第二の流量に設定する構成を採る。

本発明によれば、外気温が低く、車両の発熱部品から多くの排熱を得られない場合でも、高い効率で車室内の暖房を行うことができる。

本発明の実施の形態の車両用空調装置の前提となる基本構成を示す図 図１の車両用空調装置（Ａ）と従来例（Ｂ）との暖房効率を説明する図 図１の車両用空調装置（Ａ）と比較例（Ｂ）との暖房効率を説明する図 本発明の実施の形態の車両用空調装置を示す構成図 実施の形態の車両用空調装置における空調制御処理の手順を示すフローチャート 図５のＷＰ１回転数指示処理の詳細な手順を示すフローチャート 外気温とＷＰ１停止水温との関係を示すデータテーブル 空調制御処理の一例を説明するグラフ 実施の形態の車両用空調装置の変形例を示す図

先ず、本発明に係る実施の形態の具体的な構成および動作を説明する前に、車両の発熱部品から排熱が余り得られない場合でも、高い効率で車室内の暖房を行える車両用空調装置の構成として、本発明者らが着目した基本構成について説明する。

（基本構成）
図１は、本発明の実施の形態の車両用空調装置の前提となる基本構成を示す図である。本願の各構成図において、水回路とは冷却液が流れる通路を示す。

図１の車両用空調装置１００は、発熱部品（例えば、エンジン（内燃機関））を有する車両に搭載されて、車室内の暖房、除湿および冷房を行う装置である。

この車両用空調装置１００は、コンプレッサ（圧縮機）３８、エンジン冷却部４０、三方弁４２，４３、ヒーターコア４４、エバポレータ４８、膨張弁３７、室外コンデンサ３９、サブエバポレータ（第２水冷媒熱交換器に相当）１１、サブコンデンサ（第１水冷媒熱交換器に相当）１２、開閉弁１３、電磁弁付き膨張弁１４、ウォータポンプ（流量調整手段に相当）１６、および、これらの間を結ぶ冷却液の配管および冷媒配管等を具備する。ヒーターコア４４と、エバポレータ４８とは、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）７０の吸気通路内に配置される。ＨＶＡＣ７０には、吸気を流すブロアファンＦ１が設けられている。

コンプレッサ３８は、電気により駆動して、吸入した冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。

エンジン冷却部４０は、エンジンの周囲に冷却液を流すウォータジャケットと、ウォータジャケットに冷却液を流すウォータポンプ１７とを具備し、ウォータジャケットに流れる冷却液へエンジンから熱を放出させる。ウォータポンプ１７は、例えば、エンジンの動力により回転する。エンジン冷却部４０には、エンジンの排熱の量が多くなった場合に、熱を外気に放出するラジエータが備わっていてもよい。

ヒーターコア４４は、冷却液と空気との間で熱交換を行う機器であり、車室内へ空気を供給するＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。ヒーターコア４４には、加熱された冷却液が供給され、暖房運転時に車室内へ送られる吸気に熱を放出する。

三方弁４２，４３は、エンジン冷却部４０の冷却液の通路を、サブエバポレータ１１側へ連通させるか、ヒーターコア４４の側へ連通させるかを切り替える弁である。なお、この切り替えの手段は、三方弁に限られず、例えば複数の弁を組み合わせて構成することもできる。三方弁４２，４３は、例えば電気的な制御により、上記の切り替えを行うことができる。

エバポレータ４８は、低温低圧の冷媒と、空気との間で熱交換を行う機器であり、ＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。エバポレータ４８には、冷房運転時または除湿運転時に低温低圧の冷媒が流され、車室内へ供給される吸気を冷却する。

膨張弁３７は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、エバポレータ４８に吐出する。膨張弁３７は、エバポレータ４８に近接して配置されている。

室外コンデンサ３９は、冷媒を流す通路と、空気を流す通路とを有し、例えばエンジンルーム内の車両の先頭付近に配置されて、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ３９には、冷房モードおよび除湿モードのときに、高温高圧の冷媒が流されて、冷媒から外気へ熱を排出させる。室外コンデンサ３９には、例えば、ファンにより外気が吹き付けられる。

サブエバポレータ１１は、低温低圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。サブエバポレータ１１には、所定の運転モードのときに、低温低圧の冷媒が供給され、且つ、エンジン冷却部４０との間で冷却液が循環的に流されて、冷却液から低温低圧冷媒へ熱を移動させる。

サブコンデンサ１２は、高温高圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。サブコンデンサ１２には、所定の運転モードのときに、ヒーターコア４４との間で冷却液が循環的に流されて、高温高圧冷媒から冷却液へ熱を放出させる。

サブコンデンサ１２の出口側の冷媒配管は２つに分岐して、一方が開閉弁１３を介して室外コンデンサ３９に接続され、他方が電磁弁付き膨張弁１４を介してサブエバポレータ１１に接続されている。

ウォータポンプ１６は、例えば電気的に駆動される電動モータにより、サブコンデンサ１２とヒーターコア４４との間で冷却液を循環させることが可能なポンプでもよい。

サブエバポレータ１１の出口側の冷媒配管は、コンプレッサ３８の冷媒吸入口に接続されている。コンプレッサ３８の冷媒吸入口には、エバポレータ４８の出口側の冷媒配管も合流接続されている。

開閉弁１３は、例えば電気的な制御により、冷媒配管の開閉を切り替える弁である。

電磁弁付き膨張弁１４は、例えば電気的な制御により、冷媒配管の開閉を切り替えられるとともに、開としたときに膨張弁として機能する弁である。なお、電磁弁付き膨張弁１４は、開閉弁と膨張弁とからなる２つの部品に代替してもよい。

（基本構成の動作説明）
次に、図１の車両用空調装置１００の動作について説明する。

［エンジン冷却液の中温時における暖房モード］
エンジン冷却液が中温時（例えば６０℃未満）において暖房モードの運転が要求された場合には、開閉弁１３が閉、電磁弁付き膨張弁１４が開、ウォータポンプ１６がオン作動、三方弁４２，４３の通路がサブエバポレータ１１側に切り替えられる。

さらに、コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、サブコンデンサ１２、電磁弁付き膨張弁１４、サブエバポレータ１１、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。

その際、コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、サブコンデンサ１２にて冷却液へ熱を放出して凝縮する。また、電磁弁付き膨張弁１４により膨張された低温低圧冷媒は、サブエバポレータ１１にて冷却液から熱を吸収して気化する。

冷却液は、２つの水回路に分かれて各々独立的に流れる。第１水回路の冷却液は、エンジン冷却部４０とサブエバポレータ１１との間を循環的に流れる。第１水回路の冷却液は、エンジン冷却部４０においてエンジンを冷却し、サブエバポレータ１１において低温低圧の冷媒に熱を放出する。

第２水回路の冷却液は、ウォータポンプ１６によりサブコンデンサ１２とヒーターコア４４との間を循環的に流れる。第２水回路の冷却液は、サブコンデンサ１２において高温高圧の冷媒から熱を吸収し、ヒーターコア４４において車室内へ送られる吸気へ熱を放出する。

これにより、車室内の暖房が行われる。

［エンジン冷却液の中温時における除湿モード］
エンジン冷却液が中温時（例えば６０℃未満）において除湿モードの運転が要求された場合には、上述したエンジン冷却液が中温時の暖房モードの状態から、開閉弁１３が開に切り替えられる。

この開閉弁１３の切り替えにより、エンジン冷却液が中温時の暖房モードの冷媒の流れに加えて、コンプレッサ３８、サブコンデンサ１２、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、および、エバポレータ４８を、この順で循環する冷媒の流れが生じる。

そして、この冷媒の流れにより、エバポレータ４８に低温低圧の冷媒が流れて、車室内へ送られる吸気の除湿を行うことができる。

［エンジン冷却液の高温時における暖房モード］
エンジン冷却液が高温時（例えば６０℃以上）において暖房モードの運転が要求された場合には、開閉弁１３が開、電磁弁付き膨張弁１４が閉、ウォータポンプ１６が作動オフ、三方弁４２，４３の通路がヒーターコア４４側に切り替えられる。

この切り替えにより、高温のエンジン冷却液がヒーターコア４４を流れて、車室内へ送られる吸気を温めることができる。

また、除湿等が必要な場合には、コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、サブコンデンサ１２、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、エバポレータ４８、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。

その際、コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、冷却液の流れないサブコンデンサ１２をほぼ熱交換なく通過し、室外コンデンサ３９にて外気に熱を放出して凝縮する。次いで、膨張弁３７により膨張された低温低圧冷媒は、エバポレータ４８にて車室内へ送られる吸気から熱を吸収して気化する。これにより、吸気の除湿を行うことができる。

［冷房モード］
冷房モードの運転が要求された場合には、開閉弁１３が開、電磁弁付き膨張弁１４が閉、ウォータポンプ１６が作動オフ、コンプレッサ３８が作動にされる。また、三方弁４２，４３の通路はヒーターコア４４側に切り替えられ、ヒーターコア４４の扉が閉じられる。また、エンジン冷却部４０では、冷却液がラジエータに送られて外気に放熱を行う。

この切り換えにより、コンプレッサ３８、サブコンデンサ１２、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、および、エバポレータ４８を、この順で循環する冷媒の流れが生じて、エバポレータ４８に低温低圧の冷媒が供給される。

これにより、ＨＶＡＣ７０を流れる空気は、エバポレータ４８を通過して冷却され、且つ、ヒーターコア４４を迂回して車室内へ送られて、車室内が冷房される。

［暖房効率の比較１］
図２は、エンジン冷却液の中温時における図１の車両用空調装置（Ａ）と従来例（Ｂ）との暖房効率を説明する図である。図２においては、冷却液の流れを示す矢印の傍らに、各部に流れる冷却液の安定的な温度の一例を示す。

ここでは、アイドリングストップ或いは電気モータ走行との併用等によりエンジン４０Ａの温度が余り高くなく、且つ、外気温が低い状況を想定し、図１の車両用空調装置の暖房モード（Ａ）と、従来例の暖房モード（Ｂ）との比較を行う。

図２（Ｂ）の従来例は、コンプレッサ９１、コンデンサとして機能する水冷媒熱交換器（サブコンデンサ）９２、膨張弁９３、エバポレータとして機能する室外熱交換機９４からなるヒートポンプシステムを有する構成である。エンジン冷却液は、水冷媒熱交換器９２で加熱されてヒーターコア４４に送られる。この構成は、特許文献１の図１８の構成に対応している。

図２（Ａ）に示すように、図１の車両用空調装置のエンジン冷却液の中温時における暖房モードでは、エバポレータとして機能するサブエバポレータ１１に、中程度の温度の冷却液が供給される。このため、サブエバポレータ１１において、低温低圧の冷媒と冷却液との安定的に且つ高効率の熱交換が行われ、低温低圧の冷媒を容易に気化させることができる。

これにより、ヒートポンプシステムが効率良く稼働して、サブエバポレータ１１からサブコンデンサ１２へ大きな熱量を移動することができる。よって、サブコンデンサ１２は高温に維持され、ヒーターコア４４に高温の冷却液を供給して車室内を十分に温めることができる。

一方、図２（Ｂ）の従来例では、エバポレータとして機能する室外熱交換機９４には低温の外気が供給されるため、低温低圧の冷媒に安定的に熱を与えることができず、ヒートポンプシステムを高効率に稼働することが困難になる。

このため、コンデンサとして機能する水冷媒熱交換器９２を高温に維持することが困難となる。さらに、エンジン４０Ａの温度が低いことで、水冷媒熱交換器９２、ヒーターコア４４、およびエンジン４０Ａを循環して流れる冷却液の温度はさほど高くならず、ヒーターコア４４による車室内の暖房効率が低くなる。

これらの比較から、図１の車両用空調装置のエンジン冷却液の中温時における暖房モードは、従来例と比較して暖房効率が高くなることが分かる。

また、図２（Ｂ）の従来例では、ヒーターコア４４を流れる冷却液の量が、エンジン４０Ａの冷却液ポンプの回転数に依存する。一方、図１の車両用空調装置では、ヒーターコア４４の冷却液の流量を、エンジン４０Ａの冷却液の流量と独立して制御することができる。したがって、図１の車両用空調装置１００では、アイドリングストップなどでエンジン４０Ａが停止したときでも、ヒーターコア４４に冷却液を流して車室内の暖房能力を維持することができる。

［暖房効率の比較２］
図３は、エンジン冷却液の中温時における図１の車両用空調装置（Ａ）と比較例（Ｂ）との暖房効率を説明する図である。図３においては、冷却液の流れを示す矢印の傍らに、各部に流れる冷却液の安定的な温度の一例を示す。また、図３（Ｂ）においては、冷却液の非安定的な温度を括弧書きで示している。

図３（Ｂ）の比較例は、図１の車両用空調装置１００と同様のヒートポンプシステムを有する一方、冷却液をヒーターコア４４、サブエバポレータ１１、エンジン４０Ａの冷却通路、サブコンデンサ１２に、この順で循環して流すようにした構成である。

図３（Ｂ）の比較例において、コンプレッサ３８を図３（Ａ）と同様に駆動し、且つ、ヒーターコア４４に図３（Ａ）と同様に高温（例えば非安定的な温度（１）７０℃）の冷却液を供給した場合を想定する。

図３（Ｂ）の比較例では、ヒーターコア４４を通過した冷却液は、サブエバポレータ１１に送られる。よって、上記想定の場合、サブエバポレータ１１に入力される冷却液の温度は、図３（Ａ）の場合よりも高くなる（例えば非安定的な温度（１）５０℃）。その結果、サブエバポレータ１１を通過してエンジン４０Ａに送られる冷却液の温度も、図３（Ａ）の場合よりも高くなる（例えば非安定的な温度（１）２５℃）。

ここで、エンジン４０Ａの温度が低いと、サブエバポレータ１１から送られてくる冷却液とエンジン４０Ａとの温度差が小さくなることから、エンジン４０Ａから冷却液への放熱量が小さくなる。さらに、図３（Ｂ）の比較例では、エンジン４０Ａの冷却液はサブコンデンサ１２へ送られる。このため、上記想定の場合、サブコンデンサ１２へ入力される冷却液の温度は、図３（Ａ）の場合よりも低くなる（例えば非安定的な温度（１）４０℃）。

この結果、サブコンデンサ１２から出力される冷却液は、上記想定の高い温度が維持できずに温度が低くなる（例えば非安定的な温度（２）６５℃）。

このような作用により、図３（Ｂ）の比較例では、各部の冷却液の安定的な温度は、図３（Ａ）の構成との比較で、ヒーターコア４４側で低くなり、エンジン４０Ａ側で高くなる。つまり、図３（Ｂ）の比較例は、図１の車両用空調装置１００のエンジン冷却液の中温時における暖房モードに比べて、暖房効率が低くなることが分かる。

また、図３（Ｂ）の従来例では、ヒーターコア４４の冷却液の流量が、エンジン４０Ａの冷却液ポンプの回転数に依存する。一方、図１の車両用空調装置１００では、エンジン４０Ａの冷却液の流量と独立して、ヒーターコア４４の冷却液の流量を制御することができる。したがって、図１の車両用空調装置１００では、例えば、アイドリングストップなどでエンジン４０Ａが停止したときでも、ヒーターコア４４に冷却液を流して車室内の暖房を継続して暖房能力を維持することができる。

（基本構成における更なる課題）
上述のように、図１の車両用空調装置１００によれば、外気温が低く、エンジン冷却液の温度が余り高くない場合でも、高い効率で車室内の暖房を行うことができる。

しかしながら、この構成においても、車両および車両用空調装置１００の起動時において、サブコンデンサ１２の冷却液が非常に低温になっていると、ヒートポンプが安定的に稼働するまで時間がかかる。これにより、車室内を速やかに暖房することができないという課題が生じる。

本開示の実施の形態は、上記基本構成を有する車両用空調装置において、極寒時でも速やかに車室内を暖房する能力、すなわち、速暖性能を向上することを目的としている。

（実施の形態）
図４は、本発明の実施の形態の車両用空調装置を示す構成図である。

本発明の実施の形態の車両用空調装置１は、図１の基本構成に加えて、新たな制御処理が追加されている。基本構成と同様の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、本発明の実施の形態の車両用空調装置１は、温度センサ５６，５７と、制御部３６とを有している。

なお、図４では、基本構成の三方弁４２，４３により分岐される冷却液の通路が省略されている。しかしながら、実施の形態の車両用空調装置１は、これらの構成要素を備えていてもよい。

制御部３６は、例えば空調制御専用のＥＣＵ（電気制御ユニット）であり、各種センサの出力と、ユーザまたは車両ＥＣＵからの操作指令等が入力される。各種センサには、温度センサ５６，５７が含まれる。また、制御部３６は、車両用空調装置１の各駆動部へ駆動用の制御信号を出力する。駆動部には、コンプレッサ３８、ブロアファンＦ１、ウォータポンプ１６、開閉弁１３、電磁弁付き膨張弁１４が含まれる。

図５は、実施の形態の車両用空調装置における空調制御処理の手順を示すフローチャートである。

この空調制御処理は、例えば、車両の起動時（例えば、エンジン車であればイグニション・スイッチオン時、電気自動車であればキーオン時）に、制御部３６により開始される。

空調制御処理が開始されると、制御部３６は、先ず、自らを初期化するエアコンＥＣＵ起動処理（ステップＳ１）、おらび、各種センサおよびアクチュエータ（電磁弁、ＨＶＡＣ７０の開閉扉など）の初期化処理（ステップＳ２）を行って、続く繰返し処理へ移行する。

繰返し処理では、制御部３６は、先ず、ステップＳ３，Ｓ４で、外部からの操作指令を確認し、暖房モードの指令であれば、暖房処理（ステップＳ５〜Ｓ９）を実行し、冷房モード等の他の指令であれば指令に応じたモード処理（ステップＳ１０）を実行する。また、空調動作の終了指令であれば、この空調制御処理を終了する。

暖房処理では、制御部３６は、先ず、温度センサ５６，５７を含む各種センサから情報を取得し（ステップＳ５）、次いで、車室内の暖気の吹き出し口の目標温度を算出する（ステップＳ６）。

次に、制御部３６は、目標吹き出し温度および各種センサ情報に基づき、コンプレッサ３８の回転数を計算し、コンプレッサ３８の駆動回路にこの回転数で駆動するよう指示する（ステップＳ７）。

続いて、制御部３６は、目標吹き出し温度および各種センサ情報に基づき、ＨＶＡＣ７０の状態、例えば、ブロアファンＦ１の回転数、各種開閉扉の開閉量を決定し、各駆動部に指示する（ステップＳ８）。

続いて、制御部３６は、目標吹き出し温度および各種センサ情報に基づき、ウォータポンプ（ＷＰ１）１６の回転数を決定し、ウォータポンプ１６の駆動回路にこの回転数で駆動するよう指示する（ステップＳ９）。

暖房モードの指令が継続している期間、制御部３６は、ステップＳ５〜Ｓ９の暖房処理を繰返し実行し、この繰返し処理により、車両用空調装置１の暖房運転が実現される。

図６は、図５の「ＷＰ１回転数指示」の処理の詳細な手順を示すフローチャートである。図７は、外気温とＷＰ１停止水温との関係を示すデータテーブルである。

図５のステップＳ９のＷＰ１回転数指示の処理では、制御部３６は、先ず、データテーブルから、外気温に応じたウォータポンプ（ＷＰ１）１６の停止水温を読み出す（ステップＳ１１）。

制御部３６は、内部のメモリに例えば図７のデータテーブルを格納している。このデータテーブルには、外気温と停止水温との関係を表した情報が格納されている。ここで、水温とは、サブコンデンサ１２に流れる冷却液の温度であり、停止水温とは、ウォータポンプ１６を停止から標準回転へ切り換える閾値温度を表わす。なお、図７の例では、外気温が−２０℃未満の範囲を示していないが、−２０℃未満の範囲にも停止水温が適宜設定されていてもよい。

停止水温を読み出したら、次に、制御部３６は、サブコンデンサ１２の冷却液の温度（「コンデンサ水温」と呼ぶ）と、停止水温とを比較する（ステップＳ１２）。そして、コンデンサ水温の方が高ければ、ウォータポンプ１６の回転数を標準回転数に設定する（ステップＳ１３）。このときの冷却液の流量が、第一の流量に相当する。一方、コンデンサ水温の方が低ければ、ウォータポンプ１６の回転数を略停止（略流量ゼロ）に設定する（ステップＳ１４）。このときの冷却液の流量が、第二の流量の一例に相当する。略流量ゼロには、ウォータポンプ１６に駆動力が与えられていない状態で、対流または車両の加減速等により、冷却液が僅かに流れる場合を含むものとする。

続いて、制御部３６は、設定された回転数でウォータポンプ１６が駆動するように、ウォータポンプ１６の駆動回路へ制御信号を出力する（ステップＳ１５）。そして、このＷＰ１回転数指示の処理が終了する。

図８は、空調制御処理の一例を説明するグラフである。

本実施の形態の車両用空調装置１では、上述した制御処理によって、図８のような空調動作が得られる。

例えば、外気温が低く、冷却液および冷媒が冷えている状態で車両用空調装置１が起動された場合、制御部３６は、コンプレッサ回転数指示の処理（図５のステップＳ７）において、これらの状態を判断して、所定期間、コンプレッサ３８を暖機運転する。図８の「３０００ｒｐｍ」、「５０００ｒｐｍ」の期間が、コンプレッサ３８の暖機運転を示している。

また、制御部３６は、ＷＰ１回転数指示の処理（図５のステップＳ９および図６）において、コンデンサ水温（サブコンデンサ１２の冷却液温度）が停止水温を超えるまで、ウォータポンプ１６を停止（第二の流量）に制御する。

このような制御によって、サブコンデンサ１２から熱が送り出され難くなり、ヒートポンプの暖機運転により冷媒の温度が速やかに上昇し、その結果、冷媒サイクル中に搭載されているコンプレッサ３８等のデバイスの温度も速やかに上昇する。そして、ヒートポンプの運転を速やかに安定状態にすることができる。

ヒートポンプが安定運転になると、サブエバポレータ１１からサブコンデンサ１２へ高効率に熱が移動するため、コンデンサ水温（サブコンデンサ１２の冷却液温度）が速やかに上昇する。そして、コンデンサ水温がＷＰ１停止水温を超えると、ウォータポンプ（ＷＰ１）１６が標準回転数で駆動される。

ウォータポンプ１６が標準回転数で駆動されている状態が、ウォータポンプ１６の標準運転となる。標準回転数とは、車室内を暖房可能な熱量を、サブコンデンサ１２からヒーターコア４４へ輸送できる回転数である。

ヒートポンプが安定運転となり、ウォータポンプ１６が標準運転となることで、ヒートポンプによりサブコンデンサ１２で発生された熱が、サブコンデンサ１２からヒーターコア４４へ輸送されて、車室内へ送られる吸気が温められる。

以上のように、実施の形態の車両用空調装置１においては、上述の作用により、車室内を速やかに暖房することが可能となる。

また、実施の形態の車両用空調装置１によれば、コンデンサ水温に応じてウォータポンプ１６を標準運転時の駆動量（標準回転数）とするか、標準運転時より低い駆動量（例えば停止）とするかを切換えている。このような制御により、例えば運転終了から少しの期間を開けて車両用空調装置１を再起動した場合など、起動時にコンデンサ水温が高くなっている場合に、ウォータポンプ１６の不要な停止期間を設けなくて済む。

また、実施の形態の車両用空調装置１によれば、ウォータポンプ１６の回転数を切り換えるコンデンサ水温の閾値温度（ＷＰ１停止水温）を、外気温に応じて変化させている。これにより、極寒時には低い温度でも暖気を早めに車室内へ供給するといった外気温に適した制御が可能となる。

図９は、実施の形態の車両用空調装置の変形例を示す図である。

なお、上記の実施の形態の車両用空調装置１は、図９の車両用空調装置１Ａに変更してもよい。変形例の車両用空調装置１Ａは、水回路のみが図４に示した実施の形態の構成と異なり、他の構成および制御内容は同様である。

図９の水回路は、エンジン冷却部４０、サブコンデンサ１２、ヒーターコア４４、サブエバポレータ１１へ、この順で、冷却液を循環させ、再びエンジン冷却部４０へ戻る水回路である。この水回路の途中には、流量調整手段としてウォータポンプ１６Ａが配置されている。

このような水回路としても、図５および図６に示したものと同様の制御処理により、外気温が低く、車両の発熱部品から多くの排熱を得られない場合でも、高い効率で車室内の暖房を行うことができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、上記実施の形態では、コンデンサ水温に応じてウォータポンプ１６を標準運転時の駆動量（標準回転数）とするか、標準運転時より低い駆動量（例えば停止）とするかを切換える制御方法を例にとって説明した。しかしながら、例えば、外気温が低い場合には、起動時から外気温に応じた所定時間、ウォータポンプ１６を標準運転時より低い駆動量に制御するようにしても良く、このような制御によっても同様の効果が奏される。或いは、コンプレッサの暖機運転中および暖機運転の完了から一定時間ウォータポンプ１６を標準運転時より低い駆動量に制御するようにしても良く、このような制御でも同様の効果が奏される。ウォータポンプ１６を標準運転時の駆動量に制御することとは、冷却液の流量を標準運転時の第一の流量に調整することを意味する。また、ウォータポンプ１６を標準運転時より低い駆動量に制御することとは、冷却液の流量を第一の流量より低い第二の流量に調整することを意味する。

また、標準運転時より低いウォータポンプ１６の駆動量として、停止（回転数ゼロ）を例示したが、例えば、標準回転数の２５％以下など、サブコンデンサ１２からヒーターコア４４へ、車室内を暖房可能な熱量を輸送することのできない回転数としてもよい。言い換えれば、標準運転時より低く調整される冷却液の第二の流量として、略ゼロ流量を例示したが、第二の流量としては、標準運転時の流量の２５％以下などの流量としてもよい。この構成でも、標準回転数で駆動するよりも速やかにヒートポンプを安定状態に遷移できるという同様の効果が奏される。

また、ウォータポンプ１６の標準回転数は、一定でなく、２段階または多段階に設けられる場合がある。すなわち、標準回転数とは、車室内を暖房可能な熱量を、サブコンデンサ１２からヒーターコア４４へ輸送できる回転数と見なしてもよい。言い換えれば、標準運転時の冷却液の流量（第一の流量）は、一定でなく、２段階または多段階に切り換えられる場合がある。すなわち、標準運転時の冷却液の流量とは、車室内を暖房可能な熱量を、サブコンデンサ１２からヒーターコア４４へ輸送できる流量と見なすことができる。

また、上記実施の形態では、冷房モードの際、冷媒がサブコンデンサ１２を通過する構成とした。しかし、冷房モードの際、冷媒は、サブコンデンサ１２をバイパスして、コンプレッサ３８、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、および、エバポレータ４８を、循環する冷媒回路に切り換えられてもよい。

また、上記実施の形態では、冷却液の流量を調整する流量調整手段として、ウォータポンプの駆動量を調整する構成を例にとって説明した。しかし、流量調整手段としては、流路に配置された弁又は開閉扉等を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、車両の発熱部品としてエンジンを例にとって説明した。しかしながら、車両の発熱部品は、電気自動車における走行用の電気モータ、走行用の電力を供給する二次電池など、様々な発熱部品を採用してもよい。

なお、上記実施の形態では、コンプレッサ３８は、電動コンプレッサなど電気により駆動され回転数が制御可能なコンプレッサとして記載したが、エンジンの動力により駆動されるコンプレッサであってもよい。エンジンにより駆動されるコンプレッサとしては、吐出容量が固定である固定容量コンプレッサと、吐出容量が可変である可変容量コンプレッサとのいずれも適用が可能である。

２０１３年３月６日出願の特願２０１３−０４４１３９の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明は、エンジン車、電気自動車、或いは、ＨＥＶ車など各種車両に搭載される車両用空調装置に利用できる。

１，１Ａ 車両用空調装置
１１ サブエバポレータ（第２水冷媒熱交換器）
１２ サブコンデンサ（第１水冷媒熱交換器）
１３ 開閉弁
１４ 電磁弁付き膨張弁
１６，１６Ａ ウォータポンプ（流量調整手段）
１７ ウォータポンプ
３６ 制御部
３７ 膨張弁
３８ コンプレッサ
３９ 室外コンデンサ
４０ エンジン冷却部
４４ ヒーターコア
４８ エバポレータ
７０ ＨＶＡＣ

Claims (8)

1. 高温の冷却液が流されて車室内へ送られる空気に熱を与えるヒーターコアと、
   冷却液とヒートポンプにおける高温高圧の冷媒との間で熱を交換して冷媒を凝縮させる第１水冷媒熱交換器と、
   車両の発熱部品と熱交換可能に冷却液を流す部品冷却部と、
   冷却液と前記ヒートポンプにおける低温低圧の冷媒との間で熱を交換して冷媒を気化させる第２水冷媒熱交換器と、
   前記第１水冷媒熱交換器と前記ヒーターコアとの間で冷却液を循環させるとともに、前記部品冷却部と前記第２水冷媒熱交換機との間で冷却液を循環させる第１の状態と、前記第１水冷媒熱交換器を介さずに、前記部品冷却部と前記ヒーターコアとの間で冷却液を循環させる第２の状態とを切り替える切替手段と、
   前記第１の状態において、前記第１水冷媒熱交換器および前記ヒーターコアを流れる冷却液の流量を調整する流量調整手段と、
   空調制御を行う制御部と、
   を具備し、
   前記制御部は、前記流量調整手段を制御し、前記ヒートポンプの起動から所定期間、冷却液の流量を標準運転時の第一の流量より低い第二の流量に設定する車両用空調装置。
2. 前記第１水冷媒熱交換器は、前記ヒーターコアとの間で冷却液を循環し、循環された冷却液と前記ヒートポンプにおける高温高圧の冷媒との間で熱を交換して冷媒を凝縮させる、
   請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記第２水冷媒熱交換器は、前記部品冷却部との間で冷却液を循環し、循環された冷却液と前記ヒートポンプにおける低温低圧の冷媒との間で熱を交換して冷媒を気化させる、
   請求項２記載の車両用空調装置。
4. 前記所定期間は、前記第１水冷媒熱交換器の冷却液が閾値温度に上昇するまでの期間である、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車両用空調装置。
5. 前記閾値温度は外気温に応じて値が変更される、
   請求項４記載の車両用空調装置。
6. 前記第二の流量とは略ゼロの流量である、
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の車両用空調装置。
7. 前記第２水冷媒熱交換器は、前記ヒーターコアを介さずに、前記部品冷却部との間で冷却液を循環可能に接続されている、
   請求項３記載の車両用空調装置。
8. 前記流量調整手段は、ウォータポンプであり、
   前記第一の流量および前記第二の流量は、前記ウォータポンプの回転数により決定される、
   請求項１から請求項７の何れか一項に記載の車両用空調装置。

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