(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に送られる空気が流れるダクトと、
前記ダクトに設けられる冷媒蒸発器と、
前記冷媒蒸発器に対して冷却された冷媒を供給する空調用冷却流路と、
前記ダクトの前記冷媒蒸発器よりも下流に設けられるヒーターコアと、
前記ヒーターコアに対して温水を供給するヒーター温水流路と、
前記空調用冷却流路を流れる冷媒と前記ヒーター温水流路を流れる温水との間で熱交換させる熱交換器と、
前記ヒーター温水流路の前記熱交換器よりも下流に設けられ、熱交換器で熱交換された温水をさらに温める電気ヒーターと、
車載される電気機器の熱を室外熱交換器に通して冷却する電気用冷却流路と、
前記ヒーター温水流路と前記電気用冷却流路とを、前記ヒーター温水流路と前記電気機器とが並列になるように接続する連絡流路と、
前記ヒーター温水流路を流れる温水の温度を検出する水温センサーと、
前記ヒーター温水流路と前記連絡流路との接続部分に設けられ、前記水温センサーによって検出された温水の温度が所定温度よりも高い場合には、前記ヒーター温水流路を流れる温水を前記電気用冷却流路に流入させる流路切替バルブと、
を備える車両用空調制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調制御装置において、
前記ヒーター温水流路から前記電気用冷却流路に流れる温水の流量は、前記流路切替バルブの開度によって調整される、
ことを特徴とする車両用空調制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車両用空調制御装置において、
前記ヒーター温水流路と前記電気用冷却流路とは、それぞれウォーターポンプを備え、
前記ヒーター温水流路から前記電気用冷却流路に流れる温水の流量は、前記ウォーターポンプ及び前記流路切替バルブの消費電力の合計が小さくなるように調整される、
ことを特徴とする車両用空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン冷却水を利用せずに車室内を空調する車両用空調装置は、暖房運転のときに、電気ヒーター又は燃焼ヒーターで温めた温水や温風を利用したり、ヒートポンプで汲み上げた外気の熱を利用している。特に電気自動車は、エンジンがないためエンジンの排熱を暖房に利用できず、電気ヒーターが必要となる。電気ヒーターの電力消費量は航続距離に影響を及ぼすため、冬場など電気ヒーターの電力消費量が大きくなると、航続距離が減少してしまう。そこで特許文献１では、冷媒水熱交換器から排出される凝縮熱を利用して暖房を行い、消費電力を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４７７８６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の車両用空調装置は、寒冷地など外気温が非常に低い場合の暖房運転において、外気を導入している。車室内の暖かい内気を利用せずに車室外に排出するのは、暖房効率が悪い。とはいえ、内気循環暖房を行うと車室内の湿度が上昇するので除湿運転が必要となる。除湿能力を高めようとすると電気ヒーターの電力消費量が多くなるため、電気自動車の航続距離が減少してしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、電力消費量を抑えて除湿と暖房とを両立させることができる車両用空調制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【０００７】
本発明の車両用空調制御装置は、車室内に送られる空気が流れるダクトと、ダクトに設けられる冷媒蒸発器と、冷媒蒸発器に対して冷却された冷媒を供給する空調用冷却流路と、を有する。さらにダクトの冷媒蒸発器よりも下流に設けられるヒーターコアと、ヒーターコアに対して温水を供給するヒーター温水流路と、を有する。そしてヒーター温水流路には、空調用冷却流路を流れる冷媒とヒーター温水流路を流れる温水との間で熱交換させる熱交換器と、ヒーター温水流路の熱交換器よりも下流に設けられ、熱交換器で熱交換された温水をさらに温める電気ヒーターと、が設けられる。また、車載される電気機器の熱を室外熱交換器に通して冷却する電気用冷却流路と、ヒーター温水流路と電気用冷却流路とを、ヒーター温水流路と電気機器とが並列になるように接続する連絡流路と、を有する。そしてヒーター温水流路と前記連絡流路との接続部分に流路切替バルブが設けられる。流路切替バルブは、ヒーター温水流路を流れる温水の温度を検出する水温センサーによって検出された温水の温度が所定温度よりも高い場合には、ヒーター温水流路を流れる温水を前記電気用冷却流路に流入させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水冷式熱交換器によって空調用冷却流路を流れる冷媒とヒーター温水流路を流れる温水との間で熱交換が行われる。このためヒーター温水流路の電気ヒーターは、熱交換器で冷媒から受け取れる凝縮熱分の電力消費量を低減することができる。またヒーター温水流路の温水の温度が高い場合は流路切替バルブによって温度を下げる。また熱交換器に流入する冷媒の凝縮温度を高く保つことが可能になるので空調用冷却流路内の冷媒循環量を増やすことができる。これらより除湿能力を確保しながら電気ヒーターの消費電力量を低減して暖房効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の車両用空調制御装置の全体図である。
【図２】熱交換器の構造の一例を示す図である。
【図３】流路切替バルブの作動状態を示す図である。
【図４】外気温とヒーター温水流路および電気用冷却流路の水温との関係図である。
【図５】本発明の車両用空調制御装置の動作について説明するフローチャートである。
【図６】流路切替バルブの開度設定処理について説明するフローチャートである。
【図７】流路切替バルブの開度マップである。
【図８】外気温が−１０℃のときの制御を説明するタイムチャートである。
【図９】外気温が２０℃のときの制御を説明するタイムチャートである。
【図１０】外気温が３５℃のときの制御を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の車両用空調制御装置１の全体図である。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００１２】
車両用空調制御装置１は、車室内に送られる空気が流れるダクト１０と、空気の温度を調節する冷媒が流れる空調用冷却流路２０及び温水が流れるヒーター温水流路３０と、を備える。さらに車載される電気機器を冷却する冷却水が流れる電気用冷却流路４０と、ヒーター温水流路３０と電気用冷却流路４０とを繋ぐ連絡流路５０と、ヒーター温水流路３０を流れる温水の温度を制御するヒーターコントローラー１００と、を備える。
【００１３】
ダクト１０は、外気の導入口１１ａ及び内気の導入口１１ｂと、内外気切替ダンパー１２と、ブロワー１３と、蒸発器２５と、エアミックスダンパー１４と、ヒーターコア３３と、モード切替ダンパー１５と、吹出口１６と、を備える。
【００１４】
外気の導入口１１ａ及び内気の導入口１１ｂは、ダクト１０の上流側に設けられ、どちらの空気を取り込むかは内外気切替ダンパー１２によって選択される。内外気切替ダンパー１２は、回動自在に取り付けられ、図示しないサーボモーター等のアクチュエーターにより駆動される。本実施形態では、内気が導入される。
【００１５】
導入された空気は、ブロワー１３がその回転速度に応じてダクト１０の下流側へと吸引する。ブロワー１３は、ダクト１０のスクロールケーシング内に設置され、図示しないブロワーモーターによって回転速度が制御される。
【００１６】
蒸発器２５は、ブロワー１３の下流側でダクト１０の中間部のクーリングユニットケース内に設置される。蒸発器２５の冷媒は、蒸発器２５を通過する空気との間で熱交換を行い、空気を冷却するとともに冷媒を蒸発させる。蒸発器２５の作用についての詳細は後述する。
【００１７】
エアミックスダンパー１４は、蒸発器２５の下流側にダクト１０の中央に回動自在に設けられる。エアミックスダンパー１４は、図示しないステッピングモーターやサーボモーター等のアクチュエーターにより駆動される。そしてエアミックスダンパー１４は、蒸発器２５で冷やされた空気を、ヒーターコア３３を通過させるか、または迂回させるか、それぞれの空気量の割合を調節する。暖房運転開始直後は、蒸発器２５で冷やされた空気がヒーターコア３３を通過するようにエアミックスダンパー１４を全開状態にする。
【００１８】
ヒーターコア３３は、エアミックスダンパー１４の下流側でダクト１０のヒーターユニットケース内に設置される。ヒーターコア３３の温水は、エアミックスダンパー１４の調節によってヒーターコア３３を通過するように流れてきた空気との間で熱交換を行い、空気を暖める。ヒーターコア３３の作用についての詳細は後述する。
【００１９】
このように温度を調整された空気は、ダクト１０のさらに下流に設けられる吹出口１６に流れる。吹出口１６は、デフ吹出口１６ａ、センタ・サイドフェイス吹出口１６ｂ、及びフット吹出口１６ｃの３口設けられる。吹出口１６ａ〜１６ｃには、それぞれモード切替ダンパー１５ａ〜１５ｃが設けられている。モード切替ダンパー１５ａ〜１５ｃは、回動自在に設けられ、吹出口１６ａ〜１６ｃに流れる空気量を調節する。モード切替ダンパー１５ａ〜１５ｃは、図示しないサーボモーター等のアクチュエーターにより駆動される。
【００２０】
空調用冷却流路２０は、圧縮機２１と、熱交換器２２と、レシーバー２３と、減圧弁２４と、蒸発器２５と、を接続する。そして空調用冷却流路２０を流れる冷媒は、状態変化しながら流路内を循環する。
【００２１】
圧縮機２１は、ガス状態（気体）の冷媒を圧縮して高温、高圧の冷媒ガスにして吐出する。圧縮機２１は、図示しない電動モーターによって駆動される。圧縮機２１は、図示しないインバーターを備えて、インバーターによって電動モーターの回転速度を制御する。これにより圧縮機２１が冷媒ガスを吐出する量が変化するので、空調用冷却流路２０を流れる冷媒量を調節することができる。すなわち圧縮機２１の回転速度によって後述する熱交換器２２の加熱能力や蒸発器２５の冷房能力が決まる。
【００２２】
熱交換器２２は、圧縮機２１の下流に設けられる。熱交換器２２の冷媒入口２２ａには、圧縮機２１から吐出された高温、高圧の冷媒ガスが流れ込む。熱交換器２２は、高温、高圧の冷媒ガスを凝縮して液化する。冷媒ガスは等圧冷却される。このとき冷媒ガスの熱は、ヒーター温水流路３０を流れる温水を加熱する。ほぼ液化された冷媒は、熱交換器２２の冷媒出口２２ｂからレシーバー２３に送られる。
【００２３】
レシーバー２３は、熱交換器２２の下流に設けられる。レシーバー２２は、冷媒を気液分離して、液冷媒のみを減圧弁２４に送る。なお、気液分離器として、アキュームレーターを使用してもよい。この場合はアキュームレーターを減圧弁２４と圧縮機２１との間に配置する。
【００２４】
減圧弁２４は、レシーバー２３の下流に設けられる。減圧弁２４は、膨張弁である。減圧弁２４は、液冷媒を減圧により気化して蒸発器２５内へ噴射する。このとき液冷媒は、気液二相状態の低温、低圧の冷媒になる。
【００２５】
蒸発器２５は、上述したようにダクト１０に設けられ、蒸発器内部の低温である冷媒と、蒸発器２５周りを通る空気とを熱交換させる。冷媒は、空気の熱を奪って蒸発する。そして空気は、熱を奪われるので温度が下がる。またこのとき空気中の水分は、冷えた蒸発器２５の表面で凝縮されて水滴となる。このためダクト１０を流れる空気は、蒸発器２５を通過すると除湿された冷風となる。蒸発器２５の冷媒は、圧縮機２１へと戻されて再び圧縮される。
【００２６】
ヒーター温水流路３０は、前述した熱交換器２２と、電気ヒーター３１と、水温センサー３２と、ヒーターコア３３と、リザーブタンク３４と、ウォーターポンプ３５と、流路切替バルブ３６と、を接続する。そしてヒーター温水流路３０には温水が流れる。温水は温度を変化させながら流路内を循環する。温水には、エチレングリコール水溶液などの不凍液を利用する。
【００２７】
熱交換器２２は、上述したように空調用冷却流路２０を流れる冷媒の熱でヒーター温水流路３０を流れる温水を加熱する。熱交換器２２の温水入口２２ｃから流れ込んだ温水は、加熱されて温水出口２２ｄから出る。熱交換器２２における温水の加熱は、圧縮機２１が駆動されて空調用冷却流路２０内を冷媒が循環していることを前提とする。
【００２８】
ここで、図２を参照して熱交換器２２について説明する。図２は、熱交換器２２の構造の一例を示す図である。
【００２９】
熱交換器２２は、空調用冷却流路２０と接続される流路２２０と、ヒーター温水流路３０と接続される流路２２１と、を備える。熱交換器２２は、アルミニウム合金等の金属製でプレート式熱交換器である。プレート式熱交換器は、プレス加工された金属板の間にパッキンを挟んで重ね合わせている。また流路２２０と流路２２１とは、熱交換器２２の内部に並行に設けられる。流路２２０の冷媒入口２２ａは、流路２２１の温水出口２２ｄと隣り合う。また流路２２０の冷媒出口２２ｂは、流路２２１の温水入口２２ｃと隣り合う。流路２２０を流れる冷媒ガスと流路２２１を流れる温水とは対向流となる。そして冷媒入口２２ａから流入した高温、高圧の冷媒ガスは、流れに従って徐々にその熱を温水に与える。そして冷媒ガスは凝縮されて冷媒出口２２ｂから流れ出る。冷媒と温水とが対向流となるので、温水入口２２ｃから流入した温水は、流路２２１を流れる間に加熱されて、最後に、冷媒入口２２ａから流入した直後でまだ熱を失っていない高温の冷媒にさらに加熱されて温水出口２２ｄから流れ出る。このように熱交換する媒体を対向流にすると熱交換器性能が上がる。
【００３０】
図１に戻る。
【００３１】
電気ヒーター３１は、熱交換器２２の下流に設けられる。電気ヒーター３１は、必要に応じて熱交換器２２で加熱された温水をさらに加熱する。電気ヒーター３１は、図示しないヒーターコントローラーにより通電制御され、発熱によって温水を加熱する。
【００３２】
水温センサー３２は、電気ヒーター３１の下流側の近傍に設けられる。水温センサー３２は、ヒーター温水流路３０を流れる温水の温度を検知する。水温センサー３２は、熱交換器２２、電気ヒーター３１、及びヒーターコア３３のいずれかの近傍に、又はいずれかに統合されて設けられる。
【００３３】
ヒーターコア３３は、上述したようにダクト１０内で蒸発器２５及びエアミックスダンパー１４の下流に設けられる。ヒーターコア３３は、ヒーターコア内部の高温に加熱された温水と、ヒーターコア３３周りを通る空気とを熱交換させる。このとき空気は蒸発器２５によって冷やされた低温の空気であるので、温水は空気に熱を奪われる。そして空気の温度は上昇して、温水は低温となる。加熱されて暖風となった空気は、エアミックスダンパー１４の調整によってヒーターコア３３を通らなかった空気と混合されて、さらに下流の吹出口１６から車室内へと送られる。ヒーターコア３３で放熱して低温となった温水は、ヒーターコア３３からリザーブタンク３４に向かって流れ出る。
【００３４】
リザーブタンク３４は、ヒーターコア３３とウォーターポンプ３５との間に設けられる。リザーブタンク３４は、ヒーター温水流路３０に流入した空気と液体とを分離する気液分離器である。このためリザーブタンク３４は、液面がヒーター温水流路３０において最上部になるように設けられる。リザーブタンク３４には分離された空気が溜まり、液体のみがヒーター温水流路３０に戻される。
【００３５】
ウォーターポンプ３５は、リザーブタンク３４の下流に設けられる。ウォーターポンプ３５は、リザーブタンク３４から流れてきた温水を再び熱交換器２２に流して、ヒーター温水流路３０内の温水を循環させる。ウォーターポンプ３５は、図示していないが、内部にインペラが取り付けられ、モーターによって駆動される。
【００３６】
流路切替バルブ３６は、ウォーターポンプ３５の下流に設けられる。流路切替バルブ３６は、三方弁である。流路切替バルブ３６は、ヒーター温水流路３０のウォーターポンプ３５側から温水が流れ込む流入口３６ａと、ヒーター温水流路３０の下流側に温水が流れ出る流出口３６ｂと、後述する連絡流路５０ａに温水が流れ出る流出口３６ｃと、を有する。流路切替バルブ３６は、ＰＷＮ信号（パルス幅変調信号）により駆動され、そのデューティー比によって開度が設定される。
【００３７】
ここで図３を参照して、流路切替バルブ３６について説明する。図３は、流路切替バルブの作動状態を示す図である。
【００３８】
図３（Ａ）は、流路切替バルブが全開の状態である。このときヒーター温水流路３０ｕの温水は、下流のヒーター温水流路３０ｌには流れずに、全て流路切替バルブ３６から連絡流路５０ａに流れる。そして温水は、連絡流路５０ａを介して後述する電気用冷却流路４０に流れる。
【００３９】
図３（Ｂ）は、流路切替バルブが全閉の状態である。このときヒーター温水流路３０ｕの温水は、そのまま下流のヒーター温水流路３０ｌに流れて、連絡流路５０ａには流れない。すなわちヒーター温水流路３０と、電気用冷却流路４０とは、それぞれ独立した循環流路となる。
【００４０】
図３（Ｃ）は、流路切替バルブが開度７０％で開弁している状態である。ヒーター温水流路３０ｕの温水は、連絡流路５０ａと、下流のヒーター温水流路３０ｌと、に分配されて流れる。
【００４１】
このように流路切替バルブ３６を開閉することで、ヒーター温水流路３０から電気用冷却流路４０に流れる温水の量を調整することができる。流路切替バルブ３６の開度制御については後述する。
【００４２】
再び図１に戻る。
【００４３】
電気用冷却流路４０は、電気機器４１と、ラジエーター４２と、水温センサー４３と、リザーブタンク４４と、ウォーターポンプ４５と、を接続する。そして電気用冷却流路４０には冷却水が流れて、冷却水は温度を変化させながら流路内を循環する。冷却水には、エチレングリコール水溶液などの不凍液を利用する。
【００４４】
電気機器４１とは、例えば、車両を駆動するモーター、インバーター、強電バッテリ、ＤＣ／ＤＣコンバーター、充電器である。電気機器４１は、通電に伴って発熱する。電気機器４１は、熱による性能低下や故障を防止するために、冷却水で冷却される。
【００４５】
ラジエーター４２は、電気機器４１の下流に設けられる。ラジエーター４２は、車両の走行風を受けやすい場所、例えばフロントエンドに設置される。ラジエーター４２は、冷却水が運んでくる電気機器４１の熱と、走行風や冷却ファン４２ａによる冷却風と、を熱交換させる。ここで電気機器４１の熱により高温となった冷却水は、冷やされて所定温度以下となる。
【００４６】
冷却ファン４２ａは、ラジエーター４２に取り付けられる。車両が走行中であればラジエーター４２は、走行風によって冷却されるが、車両が渋滞中のときなど外気だけではラジエーター４２の冷却が不十分となる場合ある。このようなときに冷却ファン４２ａは、図示しないモーターによって駆動され、ラジエーター４２を通る空気量を増やして冷却する。
【００４７】
水温センサー４３は、ラジエーター４２の出口側に設けられる。水温センサー４３は、ラジエーター４２から電気機器４１に流れる冷却水の温度を検知する。水温センサー４３で検知された冷却水の温度が所定温度以上である場合に、上述した冷却ファン４２ａが駆動される。
【００４８】
リザーブタンク４４は、ラジエーター４２の下流に設けられる。リザーブタンク４４は、電気用冷却水流路４０に流入した空気と液体とを分離する気液分離器である。このためリザーブタンク４４は、液面が電気用冷却流路４０において最上部になるように設けられる。リザーブタンク４４には分離された空気が溜まり、液体のみが電気用冷却流路４０に戻される。リザーブタンク４４は、上述したヒーター温水流路３０に設けられるリザーブタンク３４と一体にしてもよい。
【００４９】
ウォーターポンプ４５は、リザーブタンク４４の下流に設けられる。ウォーターポンプ４５は、リザーブタンク４４から流れてきた冷却水を再び電気機器４１ｎ流して、電気用冷却流路４０内の冷却水を循環させる。ウォーターポンプ４５は、図示していないが、内部にインペラが取り付けられ、モーターによって駆動される。
【００５０】
連絡流路５０は、ヒーター温水流路３０と電気用冷却流路４０との間に設けられ、両流路を繋ぐ。連絡流路５０は、流路５０ａ及び流路５０の２流路である。連絡流路５０ａは、一端がヒーター温水流路４０の流路切替バルブ３６の流出口５０ｃと接続され、他端が電気用冷却流路４０の電気機器４１とラジエーター４２との間に接続される。連絡流路５０ｂは、一端がヒーター温水流路４０の流路切替バルブ３６と熱交換器２２との間に接続され、他端が電気用冷却流路４０のラジエーター４２とリザーブタンク４４との間に接続される。連絡流路５０ａには、流路切替バルブ３６が開いたときにヒーター温水流路３０の温水が流入する。そして流入した温水は電気用冷却流路４０の冷却水と混ざり合ってラジエーター４２を通って連絡流路５０ｂからヒーター温水流路３０に戻る。このとき連絡流路５０ｂを流れる温水は、連絡流路５０ａを流れる温水よりも温度が低くなる。
【００５１】
ヒーターコントローラー１００は、ヒーター温水流路３０を流れる温水の温度を制御するために、電気ヒーター３１及び流路切替バルブ３６を制御する。ヒーターコントローラー１００は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピューターで構成される。ヒーターコントローラー１００を複数のマイクロコンピューターで構成してもよい。
【００５２】
次に図４を参照して、本発明の車両用空調制御装置１の作用を説明する。図４は、外気温とヒーター温水流路及び電気用冷却流路の水温との関係図である。
【００５３】
本発明の車両用空調制御装置１は、電気ヒーター３１及び流路切替バルブ３６を制御して、ヒーター温水流路３０を流れる温水の温度を、吹出温度から設定される目標温度に保つことで、電気ヒーター３１の消費電力量を抑えつつ、車室内の快適性を得ている。
【００５４】
ここで横軸は外気温である。外気温は、図示しないが、ラジエーター４２の前方に外気温センサーが設けられ、その検出値である。縦軸は、ヒーター温水流路３０を流れる温水の水温（以下、ヒーター水温）及び電気用冷却流路４０を流れる冷却水の水温（以下、電気用冷却水温）である。ヒーター水温及び電気用冷却水温は、各流路に設けられる水温センサー３２，４３によって検出された値である。
【００５５】
まず車両が始動した直後は、ヒーター水温は外気温に等しい。図中領域Ｄの下値ラインにおいて、外気温と水温とが等しい。そしてヒーター水温は、領域Ａにおいて電気ヒーター３１や熱交換器２２で発生した熱によって上昇する。車両が始動した直後で安定走行状態になっていないときは車室内の温度も安定していない。この間のヒーター水温の目標温度は領域Ｂの値に設定される。このときのヒーター水温の目標温度を初期ヒーター目標水温とし、一例を図中の点線で示す。そして、車室内の温度が安定してきたら、ヒーター水温の目標温度は領域Ｃの値に設定される。このときのヒーター水温の目標温度を安定ヒーター目標水温とし、一例を図中の点線で示す。また、電気用冷却水温も、車両が始動した直後は外気温と等しく、その後目標温度は領域Ｄの値に設定される。電気用冷却水温は、電気機器４１から発生する発熱量とラジエーター４２を通過する風速とに基づいて、領域Ｄに収まるように制御される。領域Ｄは、下値ライン（すなわち外気温）から最大２０度の幅で、電気機器４１を冷却する水温の許容水温ラインを上回らない。
【００５６】
ヒーター水温は、ヒーターコア３３からの放熱量と熱交換器２２及び電気ヒーター３１の発熱量とが等しいときに安定する。このときヒーター温水流路３０と電気用冷却流路４０とは、それぞれが独立した流路とすることができる。またヒーターコア３３からの放熱量が熱交換器２２及び電気ヒーター３１の発熱量よりも大きいときは、電気ヒーター３１の発熱量を調整すればよいので、この場合もヒーター温水流路３０と電気用冷却流路４０とは独立する。しかし、圧縮機２１の回転数が増えて熱交換器２２の発熱量がヒーターコア３３からの放熱量よりも大きくなるときは、ヒーター水温が上昇し続ける。このようなときに、流路切替バルブ３６を開弁してヒーター温水流路３０と電気用冷却流路４０とを一体にする。ヒーター水温よりも温度が低い電気用冷却水がヒーター温水流路３０に流入することになるので、上昇するヒーター水温を下げることができる。しかし電気用冷却水を多量にヒーター温水流路３０に流入させると、ヒーター水温は目標水温より大きく下がってしまう。これでは、車室内の快適性が悪化するだけでなく、ヒーター水温を再び上昇させるために電気ヒーター３１を出力させることになり消費電力量が増大してしまう。特に外気温が低い場合は、ヒーター水温（領域Ｂ、Ｃ）と電気用冷却水温（領域Ｄ）との差が大きいので、影響が大きくなる。そこで流路切替バルブ３６の開度は、ヒーター水温と電気用冷却水温との水温差を考慮して設定される。
【００５７】
続いて本実施形態の車両用空調制御装置１の具体的な制御ロジックについてフローチャートに沿って説明する。図５は、本発明の車両用空調制御装置の動作について説明するフローチャートである。なお車両用空調制御装置１は、この処理を微少時間（たとえば１０ミリ秒）サイクルで繰り返し実行する。
【００５８】
ステップＳ１において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター要求があるか否かを判定する。ヒーター要求とは、乗員がファンスイッチをＯＮにしたか否かである。ヒーター要求がある場合は、ヒーターコントローラー１００はステップ２に処理を移行する。ヒーター要求がない場合は、ヒーターコントローラー１００は処理を抜ける。
【００５９】
ステップＳ２において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温の目標水温Ｔｗｔを算出する。目標水温Ｔｗｔは、目標吹出温度ＴｏにΔＴｗ１を足し合わせて算出される。目標吹出温度Ｔｏは、車内の空調吹出口の目標温度である。目標吹出温度Ｔｏは、図示しない複数のセンサー（外気温センサー、車室内温度センサー、蒸発器２５の出口温度センサー、日射センサー）の検出値及び乗員の設定する温度設定値などから決定される。吹出温度は、蒸発器２５を通過した空気と、ヒーターコア３３を通過した空気とが混合されて決まる。このとき、ヒーターコア３３に流れる温水の温度を目標吹出温度ＴｏよりもΔＴｗ１だけ高くすることで、実際の吹出温度が目標吹出温度Ｔｏになる。本実施形態においてΔＴｗ１は、５℃程度にすることが望ましい。
【００６０】
ステップＳ３において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温の目標水温Ｔｗｔが所定温度Ｔｘよりも高いか否かを判定する。所定温度Ｔｘは、固定値であり上限値である。前述した目標吹出温度Ｔｏは様々なパラメータによって算出されるので、異常に高い値が算出されることもある。電気ヒーターの消費電力量を抑えつつ、車室内の快適性を維持するためにも、所定温度Ｔｘは、６０〜７０℃程度であることが望ましい。ヒーター水温の目標水温Ｔｗが所定温度Ｔｘよりも高い場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ４に処理を移行する。ヒーター水温の目標水温Ｔｗが所定温度Ｔｘ以下の場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ５に処理を移行する。
【００６１】
ステップＳ４において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温の目標水温Ｔｗｔを所定温度Ｔｘに設定する。
【００６２】
ステップＳ５において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温の目標水温Ｔｗｔが外気温Ｔよりも低く、かつ実際のヒーター水温Ｔｗよりも低いか否かを判定する。前述条件を満たす場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ６に処理を移行する。条件を満たさない場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ８に処理を移行する。
【００６３】
ステップＳ６において、ヒーターコントローラー１００は、電気ヒーター３１をＯＦＦとする。
【００６４】
ステップＳ７において、ヒーターコントローラー１００は、流路切替バルブ３６の開度設定処理を実行する。詳細については後述する。
【００６５】
ステップＳ８において、ヒーターコントローラー１００は、圧縮機２１がＯＮとなっているか否かを判定する。圧縮機２１は、乗員によってエアコンスイッチがＯＮにされて車室内温度と吹出温度との差がある場合や、暖房において除湿が必要である場合などに駆動される。圧縮機２１がＯＮである場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ９に処理を移行する。圧縮機２１がＯＦＦである場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１０に処理を移行する。
【００６６】
ステップＳ９において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温の許容範囲を設定する係数ａを−７とし、係数ｂを−２とする。ヒーター水温の許容範囲は、目標水温Ｔｗに対して電気ヒーター３１をＯＮ／ＯＦＦする閾値からなる。この範囲にヒーター水温が保たれるように電気ヒーター３１は制御される。
【００６７】
ステップＳ１０において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温の許容範囲を設定する係数ａを−２とし、係数ｂを３とする。
【００６８】
ステップＳ１１において、ヒーターコントローラー１００は、電気ヒーター３１によって維持されるヒーター水温の範囲を設定する。ヒーター水温の下限温度を目標水温Ｔｗに係数ａを足した値とし、上限温度を目標水温Ｔｗに係数ｂを足した値とする。電気ヒーター３１は、ヒーター水温が下限温度Ｔｗ＋ａを下回るとＯＮになり、上限温度Ｔｗ＋ｂを上回るとＯＦＦになる。これら係数ａ，ｂは、実験により室内温度を安定して維持することができるヒーター水温の範囲が求められて算出される。圧縮機２１が作動している場合は、電気ヒーター３１だけでなく熱交換器２２においても加熱されるので、電気ヒーター３１により維持される温度領域は下がる。
【００６９】
ステップＳ１２において、ヒーターコントローラー１００は、実際のヒーター水温Ｔｗが上限温度Ｔｗ＋ｂよりも高いか否かを判定する。実際のヒーター水温が上限温度よりも高い場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１３に処理を移行する。実際のヒーター水温が上限温度以下である場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１５に処理を移行する。
【００７０】
ステップＳ１３において、ヒーターコントローラー１００は、電気ヒーター３１をＯＦＦとする。
【００７１】
ステップＳ１４において、ヒーターコントローラー１００は、流路切替バルブ３６の開度設定処理を実行する。
【００７２】
ステップＳ１５において、ヒーターコントローラー１００は、実際のヒーター水温Ｔｗが下限温度Ｔｗ＋ａよりも高いか否かを判定する。実際のヒーター水温が下限温度よりも高い場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１６に処理を移行する。実際のヒーター水温が下限温度以下である場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１９に処理を移行する。
【００７３】
ステップＳ１６において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温Ｔｗが下降中であるか否かを判定する。ヒーター水温Ｔｗが下降中である場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１７に処理を移行する。ヒーター水温Ｔｗが上昇中である場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１９に処理を移行する。ここでヒーター水温Ｔｗが下降中か否かではなく、電気ヒーター３１がＯＦＦか否かを判定してもよい。
【００７４】
ステップＳ１７において、ヒーターコントローラー１００は、電気ヒーター３１をＯＦＦとする。
【００７５】
ステップＳ１８において、ヒーターコントローラー１００は、流路切替バルブ３６の開度設定処理を実行する。
【００７６】
ステップＳ１９において、ヒーターコントローラー１００は、電気ヒーター３１をＯＮとする。
【００７７】
ステップＳ２０において、ヒーターコントローラー１００は、流路切替バルブ３６を全閉とする。
【００７８】
次に図６を参照して、上述したステップＳ７、Ｓ１４、Ｓ１８における流路切替バルブ３６のバルブ開度設定処理について説明する。図６は、流路切替バルブの開度設定処理について説明するフローチャートである。
【００７９】
ステップＳ１００において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温のバルブ許容範囲を設定する。ヒーター水温のバルブ許容範囲は、目標水温Ｔｗｔを下限温度とし、目標水温ＴｗｔにΔＴｗ２を足し合わせた温度を上限温度とする。バルブ許容範囲は、流路切替バルブ３６によって維持されるヒーター水温の範囲である。流路切替バルブ３６は、ヒーター水温が上限温度Ｔｗｔ＋ΔＴｗ２を超えたら開弁し、下限温度Ｔｗｔに戻ったら閉弁する。本実施形態において、ΔＴｗ２は３℃程度とすることが望ましい。
【００８０】
ステップＳ１０１において、ヒーターコントローラー１００は、実際のヒーター水温Ｔｗが上限温度Ｔｗｔ＋ΔＴｗ２よりも高いか否かを判定する。実際のヒーター水温が上限温度よりも高い場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１０２に処理を移行する。実際のヒーター水温が上限温度以下である場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１０３に処理を移行する。
【００８１】
ステップＳ１０２において、ヒーターコントローラー１００は、流路切替バルブ３６の開度をマップから設定する。詳細は後述する。
【００８２】
ステップＳ１０３において、ヒーターコントローラー１００は、実際のヒーター水温Ｔｗが下限温度Ｔｗｔよりも高いか否かを判定する。実際のヒーター水温が下限温度よりも高い場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１０４に処理を移行する。実際のヒーター水温が下限温度以下である場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１０７に処理を移行する。
【００８３】
ステップＳ１０４において、ヒーターコントローラー１００は、ヒーター水温Ｔｗが下降中であるか否かを判定する。ヒーター水温Ｔｗが下降中である場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１０５に処理を移行する。ヒーター水温Ｔｗが上昇中である場合は、ヒーターコントローラー１００はステップＳ１０６に処理を移行する。ここでヒーター水温Ｔｗが下降中か否かではなく、電気ヒーター３１がＯＦＦか否かを判定してもよい。
【００８４】
ステップＳ１０５において、ヒーターコントローラー１００は、流路切替バルブ３６の開度をマップから設定する。
【００８５】
ステップＳ１０６において、ヒーターコントローラー１００は、流路切替バルブ３６の開度をゼロに設定する。ヒーター温水流路３０を流れる温水は、電気用冷却流路４０に流れない。すなわちヒーター温水流路３０と、電気用冷却流路４０とは、独立した流路となる。
【００８６】
ステップＳ１０７において、ヒーターコントローラー１００は、流路切替バルブ３６の開度をゼロに設定する。
【００８７】
ここで図７を参照して、ステップＳ１０２及びＳ１０５で用いられる流路切替バルブ３６の開度マップについて説明する。図７は、流路切替バルブの開度マップである。
【００８８】
横軸は、ヒーター水温Ｔｗから電気用冷却水温Ｔｈを引いた水温差である。縦軸は、流路切替バルブ３６のデューティー比である。流路切替バルブ３６は、ヒーター温水流路３０から電気用冷却流路４０にヒーター温水が流れず、両流路がそれぞれ独立しているときを開度ゼロとする。流路切替バルブ３６のデューティー比は、ヒーター温水流路３０から電気用冷却流路４０にヒーター温水を流す分配の比であり、バルブ開度に相当する。
【００８９】
ヒーター水温Ｔｗと電気用冷却水温Ｔｈとの水温差が小さければ、バルブ開度を１００％にして電気用冷却水をヒーター温水流路３０に流入させても急にヒーター温水の温度が下がることはない。水温差が大きくなるほどバルブ開度を小さくして電気用冷却水を少しずつヒーター温水流路３０に流入させることで、急なヒーター温水の水温低下を防止する。水温差が所定値Ｈ２以上の場合は、バルブ開度をゼロとし、水温差が所定値Ｈ１以下の場合は、バルブ開度を１００％とする。このように水温差に応じて流路切替バルブ３６の開度を調整することで、急に低下したヒーター水温を再び電気ヒーター３１で上昇させるといった無駄な電気ヒーターの使用を防止する。
【００９０】
図８〜図１０を参照して、外気温が異なる場合における本実施形態の車両用空調制御装置１の制御について説明する。フローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。
【００９１】
図８は、外気温が−１０℃のときの制御を説明するタイムチャートである。ヒーター水温の目標水温などを具体的に数字で表すが、これに限定されるものではなく、一例である。
【００９２】
時刻ｔ０で、乗員から暖房を要求される（Ｓ１でＹｅｓ）。このときヒーター水温及び電気用冷却水温は外気温と同じく−１０℃である。ここでヒーター水温の初期目標水温は７０℃に設定される（Ｓ２→Ｓ３）。また目標水温は外気温よりも高く（Ｓ５でＮｏ）、圧縮機２１は作動していないので（図８（Ｃ），Ｓ８でＮｏ）、ヒーター水温の許容範囲は６８℃〜７３℃となる（図８（Ａ），Ｓ１０→Ｓ１１）。ここでヒーター水温は外気温と同じく−１０℃なので（図８（Ａ），Ｓ１２→Ｓ１５でＮｏ）、電気ヒーター３１はＯＮ状態になってヒーター温水流路３０の温水を加熱する（図８（Ｂ），Ｓ１９）。電気ヒーター３１がＯＮ状態のとき流路切替バルブ３６は閉弁状態に設定されるので（図８（Ｄ），Ｓ２０）、ヒーター温水流路３０の温水のみが上昇し、電気用冷却流路４０の冷却水はほとんど上昇しない（図８（Ａ））。時刻ｔ１まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１９→Ｓ２０の処理を繰り返す。
【００９３】
時刻ｔ１で、ヒーター水温が許容範囲の下限温度６８℃を超える（図８（Ａ），Ｓ１２→Ｓ１５でＹｅｓ）。ヒーター水温は上昇中なので（図８（Ａ），Ｓ１６でＮｏ）、電気ヒーター３１は引き続きＯＮ状態で、ヒーター温水流路３０の温水を加熱する（図８（Ｂ）（Ｄ），Ｓ１９→Ｓ２０）。時刻ｔ２まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１９→Ｓ２０の処理を繰り返す。
【００９４】
時刻ｔ２で、ヒーター水温が目標水温７０℃を超える（図８（Ａ），Ｓ１２→Ｓ１５でＹｅｓ）。時刻ｔ１〜時刻ｔ２と同様に、電気ヒーター３１はＯＮ状態で、ヒーター水温は上昇中である（図８（Ａ（Ｂ），Ｓ１５→Ｓ１６でＮｏ→Ｓ１９）。そして流路切替バルブ３６は閉弁状態である（Ｓ２０）。時刻ｔ３まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１９→Ｓ２０の処理を繰り返す。
【００９５】
時刻ｔ３で、ヒーター水温が許容範囲の上限温度７３℃を超える（図８（Ａ），Ｓ１２でＹｅｓ）。電気ヒーター３１はＯＦＦ状態になってヒーター温水流路３０の温水の加熱を止める（図８（Ｂ），Ｓ１３）。そして高くなりすぎたヒーター水温を下げるために流路切替バルブ３６のバルブ開度を設定する。ここではヒーター水温と電気用冷却水温との水温差が大きいので、流路切替バルブ３６のバルブ開度は０％、すなわち閉弁状態に設定される（図８（Ｄ），Ｓ１４）。時刻ｔ４まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０２）の処理を繰り返す。
【００９６】
ここでヒーター水温のバルブ許容範囲は、図６においてΔＴｗ２を３℃として、７０℃〜７３℃に設定される（図８（Ａ），Ｓ１００）。時刻ｔ３でヒーター水温が７３℃を超えたので（図８（Ａ）Ｓ１０１でＹｅｓ）、図７のマップから流路切替バルブ３６の開度が設定される（Ｓ１０２）。また図７における水温差Ｈ２は５０℃とする。ヒーター水温と電気用冷却水温との水温差が５０℃以上ある場合に、流路切替バルブ３６を開弁すると、ヒーター水温の急激な低下を招くことになる。そこで水温差が５０℃以上の場合は、流路切替バルブ３６を作動させずに閉弁状態に設定する。
【００９７】
時刻ｔ４で、ヒーター水温は許容範囲の上限温度７３℃を下回る（図８（Ａ），Ｓ１２→Ｓ１５でＹｅｓ，Ｓ１０１→Ｓ１０３でＹｅｓ）。このとき電気ヒーター３１はＯＦＦ状態で、ヒーター水温は徐々に低下している状態、すなわち下降中である（Ｓ１６でＹｅｓ）。電気ヒーター３１は引き続きＯＦＦ状態であり、水温差が大きく、ヒーター水温は下降中なので流路切替バルブ３６も引き続き閉弁状態に設定される（図８（Ｂ）（Ｄ），Ｓ１７→Ｓ１８）。時刻ｔ５まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１７→Ｓ１８（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５）の処理を繰り返す。
【００９８】
時刻ｔ５で、ヒーター水温はヒーター目標水温、すなわちバルブ許容範囲の下限温度７０℃を下回る（図８（Ａ），Ｓ１０１→Ｓ１０３でＮｏ）。ヒーター水温は目標水温に達して、これ以上下げる必要がないので、流路切替バルブ３６は閉弁状態に設定される（図８（Ｄ），Ｓ１０７）。時刻ｔ６まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１７→Ｓ１８（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０７）の処理を繰り返す。
【００９９】
時刻ｔ６で、ヒーター水温は許容範囲の下限温度６８℃を下回る（図８（Ａ），Ｓ１２→Ｓ１５でＮｏ）。そこで電気ヒーター３１をＯＮ状態にしてヒーター水温を上昇させる（図８（Ｂ），Ｓ１９）。電気ヒーター３１がＯＮのときは、作用が背反するので流路切替バルブ３６は閉弁状態に設定される（図８（Ｄ），Ｓ２０）。時刻ｔ７まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１９→Ｓ２０の処理を繰り返す。
【０１００】
時刻ｔ７で、ヒーター水温が許容範囲の下限温度６８℃を超える（図８（Ａ），Ｓ１５でＹｅｓ）。時刻ｔ７は時刻ｔ１のときと同様の状態であり、これ以降時刻ｔ１〜時刻ｔ７におけるヒーター水温の温度変化を繰り返す。
【０１０１】
次に車室内の温度が安定した状態での制御について説明する。ここでヒーター水温の安定目標水温は６５℃に設定される（Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５でＮｏ）。このとき内気循環暖房により車室内の湿度が上がってきているので、除湿が行われる。すなわち圧縮機２１が作動される（図８（Ｃ），Ｓ８でＹｅｓ）。圧縮機２１が作動される場合は、熱交換器２２において、空調用冷却流路２０を流れる高温、高圧の冷媒ガスの凝縮熱によってヒーター温水流路３０の温水が加熱される。この加熱分を考慮して電気ヒーター３１によって維持されるヒーター水温の温度領域は下げられる。ヒーター水温の許容範囲は５８℃〜６３℃に設定される（図８（Ａ），Ｓ９→Ｓ１１）。また流路切替バルブ３６のバルブ許容範囲は、６５℃〜６８℃に設定される（図８（Ａ），Ｓ１００）。
【０１０２】
時刻ｔ１０で、ヒーター水温は下限温度５８℃を下回る（図８（Ａ），Ｓ１２→Ｓ１５でＮｏ）。そして電気ヒーター３１がＯＮとなる（図８（Ｂ），Ｓ１９）。このとき流路切替バルブ３６は閉弁状態である（図８（Ｄ），Ｓ２０）。時刻ｔ１１まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１９→Ｓ２０の処理を繰り返す。
【０１０３】
時刻ｔ１１で、ヒーター水温は下限温度５８℃を超える（図８（Ａ），Ｓ１２→Ｓ１５でＹｅｓ）。電気ヒーター３１はＯＮとなっていて、ヒーター水温は上昇中である（図８（Ａ）（Ｂ），Ｓ１６でＮｏ→Ｓ１９）。このとき流路切替バルブ３６は閉弁状態である（図８（Ｄ），Ｓ２０）。時刻ｔ１２まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１９→Ｓ２０の処理を繰り返す。
【０１０４】
時刻ｔ１２で、ヒーター水温は上限温度６３℃を超える（図８（Ａ），Ｓ１２でＹｅｓ）。電気ヒーター３１はＯＦＦとなる（図８（Ｂ），Ｓ１３）。ヒーター水温はバルブ許容範囲の下限温度６５℃には達しておらず、流路切替バルブ３６は閉弁状態である（図８（Ｄ），Ｓ１４，Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０７）。時刻ｔ１３まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０７）の処理を繰り返す。
【０１０５】
時刻ｔ１３で、ヒーター水温は、目標水温（バルブ許容範囲の下限温度）６５℃を超えて上昇する（図８（Ａ），Ｓ１２でＹｅｓ）。引き続き電気ヒーター３１はＯＦＦ、かつ流路切替バルブ３６は閉弁状態である（図８（Ｂ）（Ｄ），Ｓ１３→Ｓ１４，Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０６）。時刻ｔ１４まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０６）の処理を繰り返す。
【０１０６】
時刻ｔ１４で、ヒーター水温は、バルブ許容範囲の上限温度６８℃を超える（図８（Ａ），Ｓ１２でＹｅｓ）。電気ヒーター３１はＯＦＦである（図８（Ｂ），Ｓ１３）。流路切替バルブ３６はマップから開度が設定されるが、ヒーター水温と電気用冷却水温との水温差が大きいので閉弁状態である（図８（Ｄ），Ｓ１４，Ｓ１０1→Ｓ１０２）。時刻ｔ１５まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０２）の処理を繰り返す。
【０１０７】
時刻ｔ１５で、ヒーター水温は、バルブ許容範囲の上限温度６８℃を下回る（図８（Ａ），Ｓ１２でＹｅｓ）。電気ヒーター３１はＯＦＦである（図８（Ｂ），Ｓ１３）。流路切替バルブ３６はマップから開度が設定されるが、ヒーター水温と電気用冷却水温との水温差が大きいので閉弁状態である（図８（Ｄ），Ｓ１４，Ｓ１０1→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５）。時刻ｔ１６まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５）の処理を繰り返す。
【０１０８】
時刻ｔ１６で、ヒーター水温は、目標水温（バルブ許容範囲の下限温度）６５℃を下回って下降する（図８（Ａ），Ｓ１２でＹｅｓ）。電気ヒーター３１はＯＦＦである（図８（Ｂ），Ｓ１３）。流路切替バルブ３６は閉弁状態である（図８（Ｄ），Ｓ１４，Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０７）。時刻ｔ１７まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０７）の処理を繰り返す。
【０１０９】
時刻ｔ１７で、ヒーター水温は、許容範囲の上限温度６３℃を下回って下降する（図８（Ａ），Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１６でＹｅｓ）。電気ヒーター３１はＯＦＦである（図８（Ｂ），Ｓ１７）。流路切替バルブ３６は、マップから開度が設定されるが、ヒーター水温と電気用冷却水温との水温差が大きいので閉弁状態である（図８（Ｄ），Ｓ１８，Ｓ１０1→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５）。時刻ｔ１８まで車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１７→Ｓ１８（Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５）の処理を繰り返す。
【０１１０】
時刻ｔ１８で、ヒーター水温は、再び６３℃を上回る（図８（Ａ），Ｓ１２でＹｅｓ）。電気ヒーター３１はＯＦＦである（図８（Ｂ），Ｓ１３）。流路切替バルブ３６は閉弁状態である（図８（Ｄ），Ｓ１４，Ｓ１０１→Ｓ１０３→Ｓ１０７）。時刻ｔ１８は時刻ｔ１２と同様の状態であり、これ以降時刻ｔ１２〜時刻ｔ１８におけるヒーター水温の変化を繰り返す。
【０１１１】
外気温が−１０℃の場合では、電気用冷却水温がヒーター水温と比べてかなり低い領域で推移する。上述の説明では、流路切替バルブ３６のバルブ開度設定処理（Ｓ７，Ｓ１４，Ｓ１８）において水温差が５０℃以上あることから閉弁状態にするように設定したが、バルブ開度を小さく調整して電気用冷却流路４０からの流入する流量を絞ることによってヒーター水温を下げることも可能である。
【０１１２】
図９は、外気温が２０℃のときの制御を説明するタイムチャートである。
【０１１３】
ヒーター水温の初期目標水温は４３℃で、安定目標水温は３０℃に設定される。外気温−１０℃の場合と目標水温が異なるが、起動初期における制御フローは同じである。また水温変動期及び安定除湿期においても外気温−１０℃の場合の安定除湿期と同様の制御フローとなるが、外気温が２０℃の場合は、流路切替バルブ３６のバルブ開度設定処理（Ｓ７，Ｓ１４，Ｓ１８）において、流路切替バルブ３６を開弁してヒーター水温を維持する（図９（Ａ）（Ｄ））。水温変動期及び安定除湿期では圧縮機２１が作動しており、回転速度が上昇するとヒーター水温も上昇する（図９（Ｃ））。
【０１１４】
水温変動期において時刻ｔ１で、ヒーター水温は、バルブ許容範囲の上限温度４６℃を超える（図９（Ａ））。このとき車両用空調制御装置１は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４と処理を進み、バルブ開度設定処理でＳ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０２と処理を進む。そしてバルブ開度を図７のマップから設定する。外気温２０℃の場合は電気用冷却水温も２０℃から上昇し始めて水温変動期には２８℃程度になっている（図９（Ａ））。外気温−１０℃の場合のようにヒーター水温と電気用冷却水温との水温差が大きくないので、ここではバルブ開度を２０％として電気用冷却流路４０の冷却水をヒーター温水流路３０に流れるようにしてヒーター水温を下げる（図９（Ｄ））。そして時刻ｔ２で、ヒーター水温は目標水温、すなわちバルブ許容範囲の下限温度４３℃に達するので、バルブ開度をゼロに戻す（図９（Ａ）（Ｄ））。
【０１１５】
また安定除湿期において時刻ｔ３で、ヒーター水温は、バルブ許容範囲の上限温度３３℃を超える（図９（Ａ））。このとき車両量空調制御装置１は、時刻ｔ１のときと同様にＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４と処理を進み、バルブ開度設定処理でＳ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０２と処理を進む。このときのヒーター水温と電気用冷却水温との水温差は水温変動期からさらに小さくなっている（図９（Ａ））。そこでバルブ開度を４０％として電気用冷却流路４０の冷却水をヒーター温水流路３０に流れるようにしてヒーター水温を下げる（図９（Ｄ））。そして時刻ｔ４で、ヒーター水温は目標水温、すなわちバルブ許容範囲の下限温度３０℃に達するので、バルブ開度をゼロに戻す（図９（Ａ）（Ｄ））。
【０１１６】
図１０は、外気温が３５℃のときの制御を説明するタイムチャートである。
【０１１７】
ヒーター水温の初期目標水温は７℃で、安定目標水温は２４℃に設定される。このとき初期目標水温及び安定目標水温は外気温３５℃よりも低い。さらにヒーター水温は外気温と同じ３５℃からスタートするので、初期目標水温及び安定目標水温はヒーター水温よりも低い（図１０（Ａ），Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ５でＹｅｓ）。よってヒーター水温を上昇させる必要がないので、電気ヒーター３１はＯＦＦにする（図１０（Ｂ），Ｓ６）。この制御は１８℃など低温度設定の暖房を想定している。よって圧縮機２１は起動初期に最大回転速度で作動して車室内への空気を冷却し、安定したらほぼ半分の回転速度で作動する（図１０（Ｃ））。またヒーター水温と電気用冷却水温との水温差もほとんどなく、ヒーター温水流路３０の熱交換器２２での発熱をラジエーター４２で放熱する必要があるので、流路切替バルブ３６は常に全開状態とする（図１０（Ｄ），Ｓ７，Ｓ１００→Ｓ１０１→Ｓ１０２）。
【０１１８】
本実施形態によれば、空調用冷却流路とヒーター温水流路との間で熱交換する水冷式熱交換器が設けられる。内気循環暖房により除湿する場合は、空調用冷却流路の圧縮機が駆動され、そこで高温、高圧となった冷媒ガスが熱交換器に流れ込み、ヒーター温水流路の温水を加熱する。このためヒーター温水流路の電気ヒーターは、外気ではなく内気を利用することによる電力消費量の差分だけでなく、熱交換器で受け取れる凝縮熱分の電力消費量も低減することができる。
【０１１９】
また電気ヒーターは、熱交換器での水温上昇分を考慮して、電気ヒーターによるヒーター水温の上昇を必要最低限に調整する。このため熱交換器で熱交換されるときにヒーター水温が高すぎて熱交換が不十分になる、すなわち除湿能力の低下を招くことがない。必要な除湿能力を維持しながら、電力消費量を低減した暖房を実施することができる。
【０１２０】
また空調用冷却流路を流れる冷媒は、熱交換器において凝縮温度を高く保つことができるので、流路内の冷媒循環量を確保でき、燃焼ヒーターによる補助がなくても低外気温での暖房性能を確保することができる。
【０１２１】
そしてヒーター水温が必要以上に高くなった場合は、流路切替バルブを開弁して電気用冷却流路の冷却水をヒーター温水流路に流してヒーター水温を下げる。流路切替バルブは、両流路の水温差を考慮してバルブ開度を調整するので、ヒーター水温が急に低下するようなことがない。急に低下したヒーター水温を再び電気ヒーターで上昇させるといった無駄な電気ヒーターの使用を防止できる。電気ヒーターの使用を必要最低限に抑えるので、電力消費量を低減することができる。
【０１２２】
また電気用冷却流路の電気機器は、ヒーター温水流路と並列になるように配置されている。このため低外気温時や車両ヒーター温水流路の熱が電気機器を暖めてしまって無駄に電力消費量を増やすことがない。電気ヒーターの電力消費量を必要最低限に抑えることができる。
【０１２３】
また流路切替バルブが開弁されるのは、ヒーターコアからの放熱量よりも熱交換器の発熱量が大きくなってヒーター水温が高くなりすぎた場合である。このとき熱交換器の余分な熱は、電気用冷却流路のラジエーターから排出されることとなる。よって空調冷却用に室外熱交換器を別途設ける必要がない。これにより車両のフロントエンドにはラジエーターのみが配置され、他の室外熱交換器が排出する熱によってラジエーターの性能が悪化することがない。
【０１２４】
さらに外気温が高いときは、ヒーター温水流路の温水よりも電気用冷却流路の冷却水の方が温度が高くなる場合がある。このとき流路切替バルブは全開となり、熱交換器の発熱はラジエーターから放熱される。このためラジエーターの容量は、電気機器の最大発熱量と熱交換器の最大発熱量とを考慮して設計されるのが一般的である。しかし、本実施形態では電気機器とヒーター温水流路とが並列に配置されているので、直列の場合よりも電力量が小さくなる。また電気機器の発熱量が最大となるのは、車両が最高速度で走行しているときである。一方、熱交換器の発熱量が最大となるのは、外気温が高いときに冷房をフルクールにしたときで、車両が走行し始めて２，３分がピークとなり、タイミングが異なる。このため本実施形態のラジエーターは小型化を図ることが可能である。
【０１２５】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。例えば、ヒーター温水流路から電気用冷却流路に流れる温水の流量は、流路切替バルブの開度だけによらず、各流路に設けられるウォーターポンプによる流量調整を加味することも可能である。流路切替バルブやウォーターポンプも電力で動かされるので、電力消費量の合計が小さくなるように流量を調整すれば、空調にかかる電力消費量をさらに低減することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  車両用空調制御装置
１０  ダクト
２０  空調用冷却流路
２２  熱交換器
２５  蒸発器
３０  ヒーター温水流路
３１  電気ヒーター
３２  水温センサー
３３  ヒーターコア
３６  流路切替バルブ
４０  電気用冷却流路
４１  電気機器
４２  ラジエーター（室外熱交換器）
３５，４５  ウォーターポンプ
１００  ヒーターコントローラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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