JP6432046B2 - 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。

車両の空調を行う車両用空調装置において、冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサの駆動時に、コンプレッサの吸入圧力が負圧にならないように制御する必要がある。これは、コンプレッサの吸入圧力が負圧になると、冷媒配管に空気が侵入し、低温冷媒が空気内の水分を凍結させ、これがコンプレッサ損傷、サイクル内の根詰まり等の不具合の原因となってしまうからである。

その対策として、圧力センサで吸入側の圧力を計測したり（特許文献１参照）、エンジン駆動後、所定時間待機してからコンプレッサを駆動したりしていた（特許文献２参照）。

特開２００３−２６７０３９号公報 特開２０００−１４２０９４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示の技術では、コンプレッサの吸入側に圧力センサを別途設けるため、コストが増加するという問題がある。また、上述した特許文献２に開示の技術では、エンジン発熱量によってコンプレッサをオンするタイミングが異なるため、コンプレッサをオフにする所定時間の設定が困難であり、効率的な負圧対策ができないという問題がある。

本発明の目的は、コストの増加を抑制し、効率的な負圧対策を行う車両用空調装置を提供することである。

本発明の車両用空調装置は、冷却液と低温低圧の冷媒とで熱交換を行って冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器と、前記第１水冷媒熱交換器から送出された冷媒を高温高圧に圧縮して吐出するコンプレッサと、前記コンプレッサが吐出した高温高圧の冷媒の熱を利用して車室内を暖房するヒーターコアと、前記第１水冷媒熱交換器と、車両の発熱部品の冷却通路とを循環する冷却液であって、前記第１水冷媒熱交換器を流れる前記冷却液の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出された温度に基づいて、前記コンプレッサの駆動を許可するか否かを判定する制御部と、を具備する構成を採る。

車両の発熱部品を冷却液で冷却する際は、通常、冷却液の温度を検出する温度センサを備えている。本発明によれば、この温度センサを用いることでコストの増加を抑制し、効率的な負圧対策を行うことができる。

本発明の実施の形態１の車両用空調装置を示す構成図 ヒートポンプ式暖房モードの動作を説明する図 冷房モードの動作を説明する図 車両用空調装置の一部構成を示すブロック図 空調制御部の動作手順を示すフロー図 図５に示した空調制御部の駆動判定制御の手順を示すフロー図 図５に示した空調制御部の駆動判定制御の別手順を示すフロー図 図５に示した空調制御部の正常駆動判定制御の手順を示すフロー図 図８に示した冷媒状態判定制御の手順を示すフロー図 本発明の実施の形態２の寝込み解消制御処理を説明する図 本発明の実施の形態２の寝込み解消制御処理を説明する図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
＜車両用空調装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１の車両用空調装置を示す構成図である。

本発明の実施形態１の車両用空調装置１は、発熱部品としてのエンジン（内燃機関）を有する車両に搭載されて、車室内の空気調整を行う装置である。

実施形態の車両用空調装置１は、構成ユニット１０、コンプレッサ（圧縮機）３８、エンジン冷却部４０、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、逆止弁１５、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、吸気を流すファンＦ１が設けられている。

コンプレッサ３８は、エンジンの動力また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。圧縮された冷媒は、構成ユニット１０へ送られる。低圧の冷媒は、構成ユニット１０の第１水冷媒熱交換器１１、又は、エバポレータ４８から、合流管を介してコンプレッサ３８へ吸入される。

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ポンプとを具備し、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。ポンプは、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。エンジン冷却部４０の冷却液の通路は、構成ユニット１０を通ってヒーターコア４４と連通されている。

冷却液は、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）などの不凍液であり、熱を輸送するための液体である。

冷却液を移送する構成は、エンジン冷却部４０のポンプのみとすることもできる。これにより、装置のコストの削減および装置の設置スペースの縮小を図ることができる。冷却液の移送能力を高めるために、冷却液配管の他の箇所にポンプを追加してもよい。

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（車室内への送風）に熱を放出する。ヒーターコア４４は、ドア４４ａの開度により通過する空気の量を調整可能になっている。ドア４４ａは、電気的な制御で開閉可能である。ドア４４ａは、エアミックスドアとも呼ばれる。

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（車室内への送風）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。膨張弁３７は、エバポレータ４８から送出される冷媒の温度により吐出する冷媒量を自動的に調整する機能を有してもよい。

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。室外コンデンサ３９の冷媒の送出側にはリザーバタンク３９ａを設けてもよい。

構成ユニット１０は、単体で工場生産される一体化された構成であり、車両の組み立て工程において、車両用空調装置１の他の構成と配管接続される。構成ユニット１０は、１個の筐体に各構成要素が収容されて一体化されていてもよいし、各構成要素が接合されることで一体化されていてもよい。

構成ユニット１０には、第１水冷媒熱交換器１１と、第２水冷媒熱交換器１２と、開閉弁（第１切換手段に相当）１３と、電磁弁付き膨張弁（第２切換え手段、開閉機能付き膨張弁に相当）１４とが含まれる。

第１水冷媒熱交換器１１（蒸発器）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。第１水冷媒熱交換器１１には、所定の運転モードのときに、電磁弁付き膨張弁１４から低温低圧の冷媒が吐出されて、冷却液から低温低圧冷媒へ熱を移動させる。これにより、第１水冷媒熱交換器１１は低温低圧の冷媒を気化させる。

第１水冷媒熱交換器１１の冷却液の導入口は、配管を介してヒーターコア４４に連通され、冷却液の送出口は、配管を介してエンジン冷却部４０に連通されている。第１水冷媒熱交換器１１の冷媒の導入口は、配管を介して電磁弁付き膨張弁１４に連通され、冷媒の送出口は、コンプレッサ３８の吸入口へ合流する配管に連通されている。

第２水冷媒熱交換器１２（凝縮器）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。第２水冷媒熱交換器１２には、所定の運転モードのときに、コンプレッサ３８から高温高圧の冷媒が送られて、高温高圧冷媒から冷却液へ熱を放出させる。これにより、第２水冷媒熱交換器１２は、高温高圧の冷媒を凝縮させる。

第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の導入口は、配管を介してエンジン冷却部４０に連通され、冷却液の送出口は、配管を介してヒーターコア４４に連通されている。第２水冷媒熱交換器１２の冷媒の導入口は、配管を介してコンプレッサ３８の吐出口へ連通され、冷媒の送出口は、分岐配管を介して開閉弁１３と電磁弁付き膨張弁１４とに連通されている。

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換える弁である。開閉弁１３は、例えば電磁弁である。

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換えられるとともに、開としたときに膨張弁として機能する弁である。電磁弁付き膨張弁１４は、膨張弁として機能する際、第１水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口の冷媒温度に基づき、自動的に冷媒流量を調整する温度式膨張弁（ＴＸＶ：thermal expansion valve）であってもよい。

逆止弁１５は、コンプレッサ３８とエバポレータ４８との間に設けられ、室外コンデンサ３９およびエバポレータ４８に冷媒が流されない運転モードのときに、冷媒の逆流を防ぐ弁である。ここで、開閉弁１３が閉じられて、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とを通る冷媒回路に冷媒が流される運転モードを考察する。この運転モードでは、開閉弁１３が閉じられていることで、室外コンデンサ３９とエバポレータ４８とを通る冷媒回路は遮断される。しかしながら、この場合でも、外気が低いと、室外コンデンサ３９およびエバポレータ４８における冷媒圧力が低くなることがある。そして、この圧力低下があると、第１水冷媒熱交換器１１および第２水冷媒熱交換器１２の冷媒回路に流れている冷媒が、エバポレータ４８側の冷媒回路へ逆流してしまう。この結果、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とを通る冷媒回路の冷媒量が最適な範囲から逸脱してしまい、このヒートポンプサイクルの効率が低下してしまう。しかしながら、逆止弁１５があることで、このような不都合を回避することができる。

温度センサ１６は、第１水冷媒熱交換器１１へ導入される冷却液通路に設けられ、第１水冷媒熱交換器１１へ導入される冷却液の温度を検出する。ただし、温度センサ１６は、冷却液の通路のいずれの位置に設けられても本実施形態の効果を得ることができる。なお、車両の発熱部品を冷却液で冷却する車両用空調装置１においては、通常、温度センサ１６を備えている。

吐出圧力センサ１７は、コンプレッサ３８の吐出側冷媒配管に設けられ、コンプレッサ３８から吐出される冷媒の圧力を検出する。なお、吐出圧力センサ１７は、コンプレッサ３８の吐出口の近傍に配置するのが好適である。しかし、吐出圧力センサ１７は、コンプレッサ３８の吐出側冷媒の圧力を検出できれば、コンプレッサ３８の吐出口の近傍に配置する必要はない。例えば、第２水冷媒熱交換器１２から送出された冷媒の配管に設けることも可能である。

＜車両用空調装置の動作＞
次に、車両用空調装置１の動作について説明する。

車両用空調装置１は、温水式暖房モード、ヒートポンプ式暖房モード、温調モード、および、冷房モードなど、いくつかの動作モードに切り換えられて動作する。温水式暖房モードは、ヒートポンプを作動させずに車室内を暖房するモードである。ヒートポンプ式暖房モードは、ヒートポンプを作動させて車室内を暖房するモードである。冷房モードはヒートポンプの作用により車室内を冷房するモードである。温調モードは、低温冷媒による空気の冷却および除湿と、高温の冷却液による空気の加熱とを適宜組み合わせて、空気の温度および湿度の調整を行うモードである。以下では、ヒートポンプ式暖房モードおよび冷房モードを代表例として説明する。

［ヒートポンプ式の暖房モード］
図２は、ヒートポンプ式暖房モードの動作を説明する図である。

ヒートポンプ式暖房モードでは、図２に示すように、開閉弁１３が閉、電磁弁付き膨張弁１４が開（温度式膨張弁動作）に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは開かれる（例えば全開）。

ヒートポンプ式暖房モードでは、さらに、コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２、電磁弁付き膨張弁１４、第１水冷媒熱交換器１１、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。

ここで、コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２にて冷却液へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、電磁弁付き膨張弁１４により膨張されて低温低圧冷媒となり、第１水冷媒熱交換器１１に送られる。低温低圧冷媒は、第１水冷媒熱交換器１１にて冷却液から熱を吸収して気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。

冷却液は、エンジン冷却部４０、第２水冷媒熱交換器１２、ヒーターコア４４、および、第１水冷媒熱交換器１１を、この順で循環的に流れる。

ここで、エンジン冷却部４０でエンジンから熱を吸収した冷却液は、さらに第２水冷媒熱交換器１２で加熱されてヒーターコア４４に送られる。高温になった冷却液は、ヒーターコア４４で車室内へ送られる吸気を十分に加熱することができる。

ヒーターコア４４を通過した冷却液は、外気より温度が高く、第１水冷媒熱交換器１１にて冷媒に放熱を行って冷媒を気化させることができる。第１水冷媒熱交換器１１にて冷却された冷却液は、エンジン冷却部４０へ送られてエンジンを十分に冷却することができる。

このような動作により、車室内の十分な暖房を行うことができる。

［冷房モード］
図３は、冷房モードの動作を説明する図である。

冷房モードでは、図３に示すように、開閉弁１３が開、電磁弁付き膨張弁１４が閉に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは、全閉される。

冷房モードでは、さらに、コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、第２水冷媒熱交換器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。

冷却液は、エンジン冷却部４０、第２水冷媒熱交換器１２、ヒーターコア４４、および、第１水冷媒熱交換器１１を流れる。冷却液は、第１水冷媒熱交換器１１にて冷却されないため、比較的に温度は高くなる。冷却液の放熱は、主に、エンジン冷却部４０のラジエータで行われる。エンジンは非常に高温になるので、外気温が高くても、ラジエータによる放熱により適宜な冷却を行うことができる。ここで、冷却液を流す構成は、ラジエータ側に冷却液を多く流して、ヒーターコア４４側の流れを低下させてもよい。

コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の温度が高いため、第２水冷媒熱交換器１２においてほとんど放熱を行わない。高温高圧冷媒は、続いて室外コンデンサ３９へ送られて、空気に放熱を行うことで凝縮する。

凝縮された冷媒は、エバポレータ４８側へ送られる。冷媒は、先ず、膨張弁３７により膨張されて低温低圧冷媒となり、エバポレータ４８にて車室内への送風を冷却する。この熱交換により冷媒は気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。

このような動作により、車室内の十分な冷房を行うことができる。

冷媒が少ないままヒートポンプ運転を行うと、冷暖房性能が低下する。そのため、冷媒の漏れ検知を行う必要がある。以下、車両用空調装置１がヒートポンプ運転時に冷媒の漏れ検知を行う場合について説明する。

＜車両用空調装置の主要機能ブロック＞
次に、実施形態の車両用空調装置１の主要機能ブロックについて説明する。

図４は、車両用空調装置の一部構成を示すブロック図である。

開閉弁１３は、空調制御部５１の制御に従って、冷媒配管の開閉を切り換える。また、電磁弁付き膨張弁１４は、空調制御部５１の制御に従って、冷媒配管の開閉を切り換えられるとともに、開としたときに膨張弁として機能する。

温度センサ１６は、第１水冷媒熱交換器１１へ導入される冷却液の温度を検出し、検出した冷却液温度を空調制御部５１に通知する。

吐出圧力センサ１７は、コンプレッサ３８から吐出される冷媒の圧力を検出し、検出した吐出圧力を空調制御部５１に通知する。

外気温センサ１８は、外気温を検出し、検出した外気温を空調制御部５１に通知する。

コンプレッサ３８は、空調制御部５１の制御に従って、エンジンの動力また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。

空調制御部５１は、温度センサ１６から通知された冷却液温度、及び、吐出圧力センサ１７から通知された冷媒の吐出圧力に基づいて、正常駆動判定制御を行う。正常駆動判定制御は、負圧発生時のコンプレッサ３８の駆動を回避する制御、及び、冷媒漏れ検知を行って、コンプレッサ３８の異常駆動を回避する制御のことである。

ヒートポンプ暖房スイッチ５２は、ユーザーが操作可能な操作スイッチである。空調制御部５１は、ヒートポンプ暖房スイッチ５２がオン操作された場合に、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判定することができる。

Ａ／Ｃスイッチ５３は、ユーザーが操作可能な操作スイッチであり、冷房又は除湿のためにヒートポンプの作動を指示するためのスイッチである。空調制御部５１は、Ａ／Ｃスイッチ５３がオン操作された場合に、冷房モード、または、温調モードへの移行が必要であると判定することができる。

ＨＶＡＣ７０は、エンジンルームと車室内とを区切る図示せぬ隔壁（ファイアウォール）の車室側に配置され、送風用のファンＦ１と、このファンＦ１の送風路中に上流側から下流側に順次配設されている、エバポレータ４８及びヒーターコア４４と、ドア４４ａとを備え、エバポレータ４８及びヒーターコア４４によって温調された空気を車室内に吹き出し、車室内の空調を行う。ＨＶＡＣ７０は、空調制御部５１から空調制御信号を取得し、空調制御信号に従って、ドア４４ａの開度及びファンＦ１の回転数を制御する。

＜車両用空調装置の動作＞
次に、上述した空調制御部５１の動作について説明する。

図５は、空調制御部の動作手順を示すフロー図である。なお、図５に示すスタートからエンドまでの手順は、例えば、５００ｍｓ周期などの一定の周期で繰り返し行われる。

空調制御部５１は、車両のイグニッションオンにより動作がスタートし、冷房用冷媒回と暖房用冷媒回路とのいずれを用いるかを判定する駆動判定制御を行う（ステップＳＴ１０１）。

空調制御部５１は、コンプレッサ３８が起動可能か否かを判定し（ステップＳＴ１０２）、コンプレッサ３８が起動可能である場合（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ）、冷房用冷媒回と暖房用冷媒回路とのいずれかに切り替えるサイクル切り替え処理を行う（ステップＳＴ１０３）。

空調制御部５１は、正常駆動判定制御を行って（ステップＳＴ１０４）、安全確認フラグがＯＫか否かを判定する（ステップＳＴ１０５）。

安全確認フラグがＯＫの場合（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）、空調制御部５１はコンプレッサ３８をオンにし（ステップＳＴ１０６）、水温及び吐出圧力を制御して（ステップＳＴ１０７）、動作を終了する。ステップＳＴ１０７では、冷却液が所定温度（例えば、６０〜６５℃）を維持するように制御し、吐出圧力が所定圧力（例えば、３．０［ＭＰａ］）以下となるように制御する。

ステップＳＴ１０２においてコンプレッサ３８が起動不可能と判定された場合（ステップＳＴ１０２：ＮＯ）、及び、ステップＳＴ１０５において安全確認フラグがＮＧと判定された場合（ステップＳＴ１０５：ＮＯ）、空調制御部５１はコンプレッサ３８をオフにして、動作を終了する。

＜駆動判定制御＞
次に、上述した空調制御部５１の駆動判定制御について説明する。

図６は、図５に示した空調制御部の駆動判定制御の手順を示すフロー図である。

空調制御部５１は、Ａ／Ｃスイッチ５３がＯＮ操作されたか否かを判定し（ステップＳＴ２０１）、オン操作されていない場合（ステップＳＴ２０１：ＮＯ）、ヒートポンプ暖房スイッチ５２がオン操作されたか否かを判定する（ステップＳＴ２０２）。

ヒートポンプ暖房スイッチ５２がオン操作された場合（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ）、空調制御部５１は、ＨＶＡＣ７０のエアミックスドアがフルホット（Ｆ／Ｈ）であるか否かを判定する（ステップＳＴ２０３）。

ＨＶＡＣ７０のエアミックスドアがフルホットである場合には（ステップＳＴ２０３：ＹＥＳ）、最大暖房が必要であり、空調制御部５１は、暖房用冷媒回路に切替え可能とし（ステップＳＴ２０４）、コンプレッサ３８の起動を許可して（ステップＳＴ２０５）、駆動判定制御を終了する。

ステップＳＴ２０１においてＡ／Ｃスイッチ５３がオン操作された場合（ステップＳＴ２０１：ＹＥＳ）、及び、ステップＳＴ２０２においてヒートポンプ暖房スイッチ５２がオン操作されない場合（ステップＳＴ２０２：ＮＯ）、空調制御部５１は、冷房用冷媒回路に切替え可能とし（ステップＳＴ２０６）、コンプレッサ３８の起動を許可して（ステップＳＴ２０７）、駆動判定制御を終了する。

ステップＳＴ２０３においてＨＶＡＣ７０のエアミックスドアがフルホットではない場合（ステップＳＴ２０３：ＮＯ）、空調制御部５１は、コンプレッサ３８の起動を不許可とし（ステップＳＴ２０８）、駆動判定制御を終了する。

＜駆動判定制御の別手順＞
次に、上述した空調制御部５１の駆動判定制御の別手順について説明する。

図７は、図５に示した空調制御部の駆動判定制御の別手順を示すフロー図である。

ステップＳＴ２０２においてヒートポンプ暖房スイッチ５２がオン操作された場合（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ）、空調制御部５１は、外気温センサ１８から外気温Ｔを取得して、外気温Ｔの閾値判定を行う（ステップＳＴ３０１）。

外気温Ｔが所定温度Ｔ１以上（Ｔ≧Ｔ１）の場合、空調制御部５１は、冷房用冷媒回路に切替え可能、かつ、コンプレッサ３８の起動を許可し（ステップＳＴ３０２）、駆動判定制御を終了する。

また、外気温Ｔが所定温度Ｔ１未満、かつ、所定温度Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）より高い（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）場合、空調制御部５１は、冷房用冷媒回路または暖房用冷媒回路のいずれかに切替え可能とし、かつ、コンプレッサ３８の起動を許可する（ステップＳＴ３０３）。

さらに、外気温Ｔが所定温度Ｔ２以下（Ｔ≦Ｔ２）の場合、空調制御部５１は、暖房用冷媒回路に切替え可能とし、かつ、コンプレッサ３８の起動を許可する（ステップＳＴ３０４）。

ステップＳＴ２０１においてＡ／Ｃスイッチ５３がオン操作されない場合（ステップＳＴ２０１：ＮＯ）、空調制御部５１は、ヒートポンプ暖房スイッチ５２がオフ操作されたか否かを判定する（ステップＳＴ３０５）。

ヒートポンプ暖房スイッチ５２がオフ操作された場合（ステップＳＴ３０５：ＹＥＳ）、空調制御部５１は、コンプレッサ３８の起動を不許可とする（ステップＳＴ３０６）。

一方、ヒートポンプ暖房スイッチ５２がオフ操作されない場合（ステップＳＴ３０５：ＮＯ）、空調制御部５１は、暖房用冷媒回路に切替え可能とし（ステップＳＴ３０７）、コンプレッサ３８の起動を許可する（ステップＳＴ３０８）。

＜正常駆動判定制御＞
次に、上述した空調制御部５１の正常駆動判定制御について説明する。

図８は、図５に示した空調制御部の正常駆動判定制御の手順を示すフロー図である。

空調制御部５１は、温度センサ１６から冷却液温度を取得し（ステップＳＴ４０１）、取得した冷却液温度に基づいて、コンプレッサ３８の駆動許可を判定する（ステップＳＴ４０２）。このとき、空調制御部５１は、コンプレッサ３８の吸入圧力が負圧にならないような冷却液温度でコンプレッサ３８の駆動を許可する。また、コンプレッサ３８の駆動許可する冷却液温度周辺で駆動許可または駆動不許可が頻繁に行われないように、ヒステリシスを設けておく。ヒステリシスを設けることにより、空調制御部５１は、例えば、冷却液温度がＴ２℃で駆動を許可し、Ｔ１℃（＜Ｔ２℃）で駆動を不許可とする。

コンプレッサ３８の駆動が許可された場合（ステップＳＴ4０２：ＹＥＳ）、空調制御部５１は、コンプレッサ３８をオンにし（ステップＳＴ４０３）、冷媒状態判定制御を行って（ステップＳＴ４０４）、正常駆動判定制御を終了する。冷媒状態判定制御は、冷媒寝込み解消の制御、ヒートポンプサイクル内の冷媒漏れを検知する制御である。この詳細については後述する。

ステップＳＴ４０２においてコンプレッサ３８の駆動が許可されなかった場合（ステップＳＴ４０２：ＮＯ）、空調制御部５１は、安全確認フラグをＮＧに設定して（ステップＳＴ４０５）、正常駆動判定制御を終了する。

このように、空調制御部５１は、コンプレッサ３８の吸入圧力が負圧にならないような冷却液温度でコンプレッサ３８の駆動を許可し、負圧になるような冷却液温度でコンプレッサ３８の駆動を不許可とすることにより、吸入圧力を検出するセンサを必要とすることなく、コンプレッサ３８の駆動許可をコンプレッサ３８の冷媒の吸入圧力と相関性を持つ冷却液温度に基づいて判定しているため、コンプレッサ３８の吸入圧力が負圧になることを効率的に回避することができる。

＜冷媒状態判定制御＞
次に、上述した冷媒状態判定制御について説明する。

図９は、図８に示した冷媒状態判定制御の手順を示すフロー図である。

空調制御部５１は、冷媒状態判定制御をスタートしたら、所定時間Ｔだけ待機する（ステップＳＴ５００）。負圧にならない温度まで冷却液温度を上げた後（図８におけるステップＳＴ４０２：ＹＥＳ）、コンプレッサ３８を所定時間駆動しないと、吐出圧力は変化しない。そのため、冷媒状態判定制御では、コンプレッサ３８を所定時間Ｔ駆動する必要がある。このようにしないと、圧力過渡状態では後述する冷媒漏れ（ステップＳＴ３１０）の判定ができないからである。

空調制御部５１は、吐出圧力センサ１７から冷媒の吐出圧力Ｐｄを取得し（ステップＳＴ５０１）、取得した吐出圧力Ｐｄが所定の閾値Ｘ１［ＭＰａＧ］以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ５０２）。ここで、吐出圧力Ｐｄが閾値Ｘ１以下であれば、冷媒漏れまたは寝込みの可能性がある。すなわち、閾値Ｘ１は、冷媒漏れまたは寝込みの可能性が生じる値が設定される。

吐出圧力Ｐｄが閾値Ｘ１を超える場合（ステップＳＴ５０２：ＮＯ）、空調制御部５１は、冷媒漏れまたは寝込みの可能性がないと判定し、冷媒状態判定制御を終了する。

一方、吐出圧力Ｐｄが閾値Ｘ１以下の場合（ステップＳＴ５０２：ＹＥＳ）、空調制御部５１は、冷媒漏れまたは寝込みの可能性があると判定し、寝込み解消制御を行う（ステップＳＴ５０３）。

空調制御部５１は、再度、吐出圧力センサ１７から吐出圧力Ｐｄを取得し（ステップＳＴ５０４）、取得した吐出圧力Ｐｄが所定の閾値Ｘ２［ＭＰａＧ］以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ５０５）。なお、閾値Ｘ２は閾値Ｘ１と同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。

コンプレッサ３８の駆動から所定時間（寝込み解消制御（ステップＳＴ５０３）の時間）が経過した後、吐出圧力Ｐｄが閾値Ｘ２を超える場合（ステップＳＴ５０５：ＮＯ）、空調制御部５１は、寝込みが解消したと判定し、安全確認フラグをＯＫに設定して（ステップＳＴ５０６）、冷媒状態判定制御を終了する。一方、コンプレッサ３８の駆動から所定時間（寝込み解消制御（ステップＳＴ５０３）の時間）が経過した後、吐出圧力Ｐｄが閾値Ｘ２以下である場合（ステップＳＴ５０５：ＹＥＳ）、空調制御部５１は、寝込み解消処理を行ったにもかかわらず、吐出圧力Ｐｄが上昇していないことから、冷媒漏れが生じていると判定し、冷媒漏れ情報をメモリに記憶させる（ステップＳＴ５０７）。記憶された冷媒漏れ情報は、空調制御部５１が読み込んで、エラー報知などの処理に用いられる。

空調制御部５１は、安全確認フラグをＮＧに設定（ステップＳＴ５０８）し、冷媒状態判定制御を終了する。

このように、空調制御部５１は、冷媒の吐出圧力Ｐｄが閾値Ｘ１以下である場合には、冷媒漏れまたは寝込みの可能性があると判定するが、この時点では、寝込みによる吐出圧力の低下であるか、冷媒漏れによる吐出圧力の低下であるかは正確に区別できない。この状態で空調制御部５１は寝込み解消制御を行い、寝込み解消制御を行っても、依然として、吐出圧力Ｐｄが閾値Ｘ２以下である場合には、空調制御部５１は冷媒漏れが生じていると判定する。これにより、より正確に冷媒漏れを検出することができる。

このように、実施の形態１の車両用空調装置１では、第１水冷媒熱交換器１１とエンジン冷却部４０の冷却通路とを循環し、第１水冷媒熱交換器１１へ導入される冷却液の温度を検出し、検出した冷却液の温度に基づいて、コンプレッサ３８の駆動を許可するか否かを判定する。

上記実施の形態では、コンプレッサ３８の吸入圧力が負圧にならないような冷却液温度でコンプレッサ３８の駆動を許可し、負圧になるような冷却液温度でコンプレッサ３８の駆動を不許可とすれば、吸入圧力を検出するセンサを必要としない。

また、コンプレッサ３８の駆動許可をコンプレッサ３８の冷媒の吸入圧力と相関性を持つ冷却液温度に基づいて判定しているため、コンプレッサ３８の吸入圧力が負圧になることを効率的に回避することができる。

（実施の形態２）
コンプレッサを共通の通路とする、暖房用の冷媒回路と冷房用の冷媒回路とを切り換える車両用空調装置では、暖房時に冷房用の冷媒回路で冷媒が寝込みを起こすことがあり、その対策（実施の形態１の図９に示した寝込み解消制御に相当）が必要であった。以下、その対策について具体的に説明する。なお、以下の説明では、実施の形態１で用いた図１及び図４を前提に説明する。

＜寝込み解消制御処理１＞
図１０は、本発明の実施の形態２の寝込み解消制御処理１を説明する図である。寝込み解消制御処理１では、車両用空調装置１において、ヒートポンプ式暖房モードの起動時に、空調制御部５１が開閉弁１３と、電磁弁付き膨張弁１４とをそれぞれ閉じる。このときの冷媒通路（以下、「冷媒寝込み解消冷媒回路」という）を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）からも分かるように、冷媒寝込み解消冷媒回路は、第２水冷媒熱交換器１２から、室外コンデンサ３９および第１水冷媒熱交換器１１への冷媒の送出が遮断される。

開閉弁１３及び電磁弁付膨張弁１４の開閉と、コンプレッサ３８のオンオフのタイミング制御を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）に示すように、寝込み処理開始から寝込み処理終了までの寝込み処理区間において、空調制御部５１が開閉弁１３及び電磁弁付き膨張弁１４をそれぞれ閉じ、コンプレッサ３８をオンにする。すなわち、図１０（ａ）に示した冷媒寝込み解消冷媒回路でコンプレッサ３８が駆動することにより、第１水冷媒熱交換器１１及び第２水冷媒熱効果器１２内で寝込んだ冷媒を吸入側から回収することができる。寝込み処理が終了した時点で、空調制御部５１が電磁弁付き膨張弁１４を開くことにより、第２水冷媒熱交換器１２を通る冷媒回路に冷媒が流される。

なお、寝込み解消制御処理１は、コンプレッサ３８の駆動開始時、冷暖房切り換え時に有効である。

＜寝込み解消制御処理２＞
図１１は、本発明の実施の形態２の寝込み解消制御処理２を説明する図である。寝込み解消制御処理２では、ヒートポンプ式暖房モードの起動時に、車両用空調装置１において、空調制御部５１が、図１１（ａ）に示すように、室外コンデンサ３９、コンプレッサ３８、および、エバポレータ４８を含む冷房用冷媒回路に冷媒が流れる冷房モードを一定時間動作させる。これにより、第１水冷媒熱交換器１１及び第２水冷媒熱効果器１２内で寝込んだ冷媒をコンプレッサ３８の吸入側から回収することができる。

その後、空調制御部５１が、図１１（ｂ）に示すように、第２水冷媒熱交換器１２、コンプレッサ３８、及び、第１水冷媒熱交換器１１を含む暖房用冷媒回路に冷媒が流れるヒートポンプ式暖房モードに切り換える。

開閉弁１３及び電磁弁付膨張弁１４の開閉と、コンプレッサのオンオフのタイミング制御を図１１（ｃ）に示す。図１１（ｃ）に示すように、空調制御部５１が寝込み処理開始時点で開閉弁１３を開き、電磁弁付き膨張弁１４を閉じ、コンプレッサ３８をオンにして冷房モードにする。その後、空調制御部５１が寝込み処理終了時点で開閉弁１３を閉じ、電磁弁付き膨張弁１４を開、コンプレッサ３８をオンにしてヒートポンプ式暖房モードにする。

なお、寝込み解消制御処理２は、コンプレッサ３８の駆動開始時に有効である。

このように、実施の形態２によれば、ヒートポンプ式暖房モードの起動時に、コンプレッサ３８の冷媒吐出側を遮断した状態で、コンプレッサ３８を駆動する寝込み解消制御処理１、または、ヒートポンプ式暖房モードの起動時に、冷房用冷媒回路に冷媒を流し、コンプレッサ３８を駆動し、その後、暖房用冷媒回路に冷媒を流す寝込み解消制御処理２により、第１水冷媒熱交換器１１及び第２水冷媒熱効果器１２内で寝込んだ冷媒を回収することができる。

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、冷媒回路は図１に示す構成を例に説明した。しかし、コンプレッサの吸入圧力の負圧を解消する発明は、図１に示す構成に限らず、第１水冷媒熱交換器１１、コンプレッサ３８、ヒーターコア４４、温度センサ１６、空調制御部５１を備える冷媒回路であればよい。

また、寝込みを解消する発明は、冷房用冷媒回路と、この冷房用冷媒回路とコンプレッサを共通とする暖房用冷媒回路とを切り換える構成であればよい。

また、上記実施の形態では、空調制御部５１は、温度センサ１６により検出された温度に基づいて、コンプレッサ３８の駆動を許可するか否かを判定しているが、空調制御部５１は、温度センサ１６により検出された温度に基づいて、コンプレッサ３８の吸入冷媒の圧力を推定し、この推定した吸入冷媒の圧力に基づいてコンプレッサ３８の駆動を許可するか否かを判定するようにしてもよい。例えば、空調制御部５１は、推定した吸入冷媒の圧力が所定の圧力以上である場合、コンプレッサ３８の駆動を許可するように判定する。

また、上記実施の形態では、車両の加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、車両の加熱部品は、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、様々な加熱部品を採用してもよい。

２０１３年７月２６日出願の特願２０１３−１５５１８５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 車両用空調装置
１０ 構成ユニット
１１ 第１水冷媒熱交換器
１２ 第２水冷媒熱交換器
１３ 開閉弁（第１切換手段）
１４ 電磁弁付き膨張弁（第２切換手段、開閉機能付き膨張弁）
１５ 逆止弁
１６ 温度センサ
１７ 吐出圧力センサ
１８ 外気温センサ
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
４４ａ ドア
４８ エバポレータ
５１ 空調制御部
５２ ヒートポンプ暖房スイッチ
５３ Ａ／Ｃスイッチ
７０ ＨＶＡＣ

Claims (3)

1. 低温低圧の冷媒と熱輸送用の冷却液との間で熱交換させて冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器と、
   高温高圧の冷媒と熱輸送用の冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる第２水冷媒熱交換器と、
   冷媒を高温高圧に圧縮するコンプレッサと、
   低温低圧の冷媒と車室内へ送られる吸気との間で熱交換を行うエバポレータと、
   高温高圧の冷媒から放熱させ冷媒を凝縮させるコンデンサと、
   前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、および、前記第１水冷媒熱交換器を含み、この順序で暖房用冷媒回路に冷媒が流れる状態と、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記コンデンサ、および、前記エバポレータを含み、この順序で冷房用冷媒回路に冷媒が流れる状態とに切換え可能な切換手段と、
   前記第１水冷媒熱交換器と、車両の発熱部品の冷却通路とを循環する冷却液であって、前記第１水冷媒熱交換器を流れる前記冷却液の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサにより検出された温度に基づいて、前記コンプレッサの駆動を許可するか否かを判定する制御部と、
   を具備する車両用空調装置であって、
   前記切換手段は、前記第２水冷媒熱交換器から、前記コンデンサおよび前記第１水冷媒熱交換器への冷媒の送出を遮断した状態である冷媒寝込み解消冷媒回路に切換え可能であり、
   前記制御部は、前記第２水冷媒熱交換器により冷却液を加熱して車室内の暖房を行うヒートポンプ式暖房モードの起動時に、前記冷媒寝込み解消冷媒回路に冷媒が流れるように前記切換手段を切換える冷媒寝込み解消処理を行う、
   車両用空調装置。
2. 低温低圧の冷媒と熱輸送用の冷却液との間で熱交換させて冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器と、
   高温高圧の冷媒と熱輸送用の冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる第２水冷媒熱交換器と、
   冷媒を高温高圧に圧縮するコンプレッサと、
   低温低圧の冷媒と車室内へ送られる吸気との間で熱交換を行うエバポレータと、
   高温高圧の冷媒から放熱させ冷媒を凝縮させるコンデンサと、
   前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、および、前記第１水冷媒熱交換器を含み、この順序で暖房用冷媒回路に冷媒が流れる状態と、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記コンデンサ、および、前記エバポレータを含み、この順序で冷房用冷媒回路に冷媒が流れる状態とに切換え可能な切換手段と、
   前記第１水冷媒熱交換器と、車両の発熱部品の冷却通路とを循環する冷却液であって、前記第１水冷媒熱交換器を流れる前記冷却液の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサにより検出された温度に基づいて、前記コンプレッサの駆動を許可するか否かを判定する制御部と、
   を具備する車両用空調装置であって、
   ユーザーにより操作可能なＡ／Ｃスイッチと、
   ユーザーにより操作可能なヒートポンプ暖房スイッチと、
   車室外の気温を検出する外気温センサと、をさらに備え、
   前記制御部は、前記Ａ／Ｃスイッチがオンで、かつ、前記ヒートポンプ暖房スイッチがオンである場合、前記外気温センサが検出した気温に基づいて、前記冷房用冷媒回路および前記暖房用冷媒回路のいずれかに冷媒が流れるように前記切換手段を切換えるかを判定する、
   車両用空調装置。
3. 請求項２に記載の車両用空調装置であって、
   前記制御部は、
   前記外気温センサが検出した気温が第１所定値以上である場合は、前記冷房用冷媒回路に冷媒が流れるように前記切換手段を切換えると判定し、
   前記外気温センサが検出した気温が前記第１所定値より小さい第２所定値未満である場合は、前記暖房用冷媒回路に冷媒が流れるように前記切換手段を切換えると判定する、
   車両用空調装置。

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