(57)【要約】【課題】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、車室内の暖房性能を確保することのできる車両用空調装置を提供すること。【解決手段】この車両用空調装置は、車両の発熱部品と熱交換可能に冷却液を流す部品冷却通路と、前記部品冷却通路との間で冷却液を循環し、循環された冷却液と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サブエバポレータと、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、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サブコンデンサと、前記サブエバポレータに流れる冷却液を加熱可能な第１加熱器と、を具備する構成を採る。【選択図】図４
2014172431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の発熱部品と熱交換可能に冷却液を流す部品冷却通路と、
前記部品冷却通路との間で冷却液を循環し、循環された冷却液と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サブエバポレータと、
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、
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サブコンデンサと、
前記サブエバポレータに流れる冷却液を加熱可能な第１加熱器と、
を具備する車両用空調装置。
【請求項２】
前記サブエバポレータは、前記ヒーターコアを介さずに、前記部品冷却通路との間で冷却液を循環可能に接続されている、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記ヒーターコアに流れる冷却液を加熱可能な第２加熱器、
を更に具備する請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記第１加熱器および前記第２加熱器は、一つの兼用加熱器からなり、
前記兼用加熱器へ、前記サブエバポレータを流れる冷却液、又は、前記サブコンデンサを流れる冷却液を切り換えて導く分岐通路および通路切換器、
を更に具備する請求項３記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記部品冷却通路を介さずに前記サブエバポレータと前記第１加熱器との間で冷却液を循環させることが可能な分岐通路および通路切換器、
を更に具備する請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記第１加熱器は、前記サブエバポレータの冷却液の入口の直前に配置されている、
請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記第２加熱器は、前記サブコンデンサの冷却液の出口側に配置されている、
請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
空調動作を制御する制御部を具備し、
前記制御部は、
前記部品冷却通路に流れる冷却液の温度が第１の閾値温度以下であるとき前記第１加熱器を作動させ、
前記ヒーターコアに流れる冷却液の温度が第２の閾値温度以下であるとき、前記第２加熱器を作動させる、
請求項３に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９７９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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）。
【０００８】
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。
【０００９】
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、車室内の暖房性能を確保することのできる車両用空調装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る車両用空調装置は、車両の発熱部品と熱交換可能に冷却液を流す部品冷却通路と、前記部品冷却通路との間で冷却液を循環し、循環された冷却液と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サブエバポレータと、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、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サブコンデンサと、前記サブエバポレータに流れる冷却液を加熱可能な第１加熱器と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外気温が低く、車両の発熱部品の排熱が余り得られない場合でも、車室内の暖房性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】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３】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
【図４】本発明の実施の形態１の車両用空調装置を示す構成図
【図５】実施の形態１の車両用空調装置の暖房処理の手順を示すフローチャート
【図６】図５の判断ステップで使用される閾値温度と外気温度との関係の一例を示す図表
【図７】本発明の実施の形態２の車両用空調装置を示す構成図
【図８】実施の形態２の車両用空調装置の暖房処理の手順を示すフローチャート
【図９】図８の加熱器利用の処理を示すフローチャート
【図１０】図８の排熱利用の処理を示すフローチャート
【図１１】図８のヒーター通路Ａの処理を示すフローチャート
【図１２】図８のヒーター通路Ｂの処理を示すフローチャート
【図１３】本発明の実施の形態３の車両用空調装置を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、エンジン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。
【００１４】
（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。
【００１５】
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。
【００１６】
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１１、サブコンデンサ１２、開閉弁１３、電磁弁付き膨張弁１４、ウォータポンプ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、吸気を流すファンＦ１が設けられている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
ウォータポンプ１６は、例えば電気的な駆動により、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ある。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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。
【００３２】
［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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
これにより、車室内の暖房が行われる。
【００３８】
［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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
［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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
［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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
［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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
これにより、ヒートポンプシステムが効率良く稼働して、少ない電力消費で、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
［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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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℃）。
【００６１】
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℃）。
【００６２】
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℃）。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
（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。
【００６６】
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、冷却液の温度が非常に低くなっていると、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ある。
【００６７】
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。
【００６８】
（実施の形態１）
図４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。
【００６９】
実施の形態１の車両用空調装置１は、図１の基本構成に加えて、第１加熱器および第２加熱器としての加熱器Ｈ１，Ｈ２、三方弁５１、および、分岐通路５２が追加されている。また、実施の形態１の車両用空調装置１は、温度センサ５５，５６，５７、および、制御部３６を有している。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。
【００７０】
なお、図４では、図１の構成要素の幾つか（三方弁４２，４３、三方弁４２，４３により分岐される冷却液の通路、ウォータポンプ１６）が省略されているが、実施の形態１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。
【００７１】
加熱器Ｈ１は、サブエバポレータ１１に流れる冷却液を加熱する機器である。加熱器Ｈ１としては、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒーター、又はシーズヒーターなどの電熱器が適用できる。
【００７２】
加熱器Ｈ１は、サブエバポレータ１１の冷却液の入口の直前に配置されている。この配置により、エンジンの冷却液が低温であっても、加熱器Ｈ１の作動によりサブエバポレータ１１内の冷却液の温度を、効率的に上昇させることができる。なお、直前とは、加熱器Ｈ１とサブエバポレータ１１との間に配管しか介在しないことを意味している。ただし、距離的にも、加熱器Ｈ１とサブエバポレータ１１の冷却液の入口とが近接している方が望ましい。
【００７３】
三方弁５１および分岐通路５２は、サブエバポレータ１１とエンジン冷却部４０とを結ぶ冷却液の通路の途中に設けられる。三方弁５１および分岐通路５２は、エンジン冷却部４０を介さずに、サブエバポレータ１１と加熱器Ｈ１とに冷却液が流れるように、通路を切り換えることができる。
【００７４】
加熱器Ｈ２は、サブコンデンサ１２とヒーターコア４４との間に設けられ、ヒーターコア４４に流れる冷却液を加熱する機器である。加熱器Ｈ２としては、例えばＰＴＣヒーター、又はシーズヒーターなどの電熱器が適用できる。
【００７５】
加熱器Ｈ２は、冷却液が低温の際でも暖房性能を確保することを第１の目的とする構成であり、サブコンデンサ１２の冷却液の出口側に配置されている。この配置により、加熱器Ｈ２で加熱された冷却液は、サブコンデンサ１２に吸収されることなく、ヒーターコア４４の冷却液を速やかに上昇させることができる。
【００７６】
温度センサ５５は、エンジン冷却液の温度を検出する。
【００７７】
温度センサ５６は、サブコンデンサ１２の冷却液の温度を検出する。
【００７８】
温度センサ５７は、外気温を検出する。なお、外気温の検出は、元々車両に備わっている外気温度計を用いて行ってもよい。この場合、外気温度計で検出された外気温の情報が制御部３６に供給される構成となる。
【００７９】
制御部３６は、運転要求および運転モード等を示す操作信号、ならびに、温度センサ５５，５６の各センサ出力を入力する。また、制御部３６は、コンプレッサ３８、および、加熱器Ｈ１，Ｈ２等に作動信号を出力し、また、各種弁に切り換え信号を出力する。
【００８０】
（実施の形態１の動作説明）
図５は、実施の形態１の車両用空調装置の暖房処理の手順を示すフローチャートである。図６は、図５の判断ステップで使用される閾値温度と外気温度との関係の一例を示す図表である。
【００８１】
実施の形態１の車両用空調装置１では、暖房モードの動作要求が入力されると、先ず、制御部３６は、コンプレッサ３８をオン作動させて（ステップＳ１）、ステップＳ２〜ステップＳ１０の繰返し処理へ移行する。
【００８２】
繰返し処理へ移行すると、制御部３６は、エンジン冷却液の温度Ｔｅｎｇ（「エンジン水温」と呼ぶ）と閾値温度Ｔ１とを比較する（ステップＳ２）。閾値温度Ｔ１は、ヒートポンプの安定的な稼働が得られるか否かの境を示す温度であり、図６に示すように、例えば１０℃である。なお、この閾値温度Ｔ１は、外気温に応じて変化させてもよい。
【００８３】
ステップＳ２の比較の結果、エンジン水温Ｔｅｎｇが閾値以下であれば、制御部３６は、三方弁５１を分岐通路５２側に切り換え（ステップＳ３）、且つ、加熱器Ｈ１をオン作動させる（ステップＳ４）。
【００８４】
一方、エンジン水温Ｔｅｎｇが閾値より高ければ、制御部３６は、三方弁５１を非分岐側（エンジン冷却部４０とサブエバポレータ１１で冷却液が循環する通路）に切り換え（ステップＳ５）、且つ、加熱器Ｈ１を作動オフにする（ステップＳ６）。
【００８５】
続いて、制御部３６は、サブコンデンサ１２の冷却液の温度Ｔｓｃ（「サブコンデンサ水温」と呼ぶ）と閾値温度Ｔ２とを比較する（ステップＳ７）。閾値温度Ｔ２は、ヒーターコア４４により車室内への送られる吸気を温められるか否かの境を示す温度であり、図６に示すように、外気温に応じて変化する。制御部３６は、図６のデータテーブルを記憶しており、外気温から閾値温度Ｔ２を決定する。
【００８６】
ステップＳ７の比較の結果、サブコンデンサ水温Ｔｓｃが閾値以下であれば、制御部３６は、加熱器Ｈ２をオン作動し（ステップＳ８）、閾値より高ければ、加熱器Ｈ２を作動オフとする（ステップＳ９）。
【００８７】
続いて、制御部３６は、暖房モードの運転要求が停止または変更されたか判別し（ステップＳ１０）、停止又は変更されなければステップＳ２へ処理を戻し、停止又は変更されれば、繰返し処理を抜けて暖房処理を終了する。
【００８８】
以上のように、この実施の形態１の車両用空調装置１によれば、例えば極寒時に車両および車両用空調装置１が起動されて冷却液が低い温度になっている場合でも、加熱器Ｈ１がサブエバポレータ１１の冷却液を温めることができる。これにより、速やかにヒートポンプを安定的に稼働させることができる。さらに、加熱器Ｈ２がヒーターコア４４に供給される冷却液を温めることができる。これにより、ヒートポンプサイクルが安定稼働する前にも車室内を速やかに暖房することが可能となる。
【００８９】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２の車両用空調装置を示す構成図である。
【００９０】
実施の形態２の車両用空調装置２は、図１の基本構成に加えて、兼用加熱器としての加熱器Ｈ３、ウォータポンプ１７、三方弁５３，５４、および、分岐通路５８，５９が追加されている。また、車両用空調装置２は、温度センサ５５，５６，５７、および、制御部３６を有している。基本構成および実施の形態１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。温度センサ５７は、実施の形態１と同様に元々車両に備わる外気温度計に代替してもよい。
【００９１】
加熱器Ｈ３は、冷却液を加熱する機器であり、例えばＰＴＣヒーター、又はシーズヒーターなどの電熱器が適用できる。
【００９２】
三方弁５３，５４および分岐通路５８，５９は、加熱器Ｈ３を通る分岐通路５８をサブコンデンサ１２およびヒーターコア４４の循環通路に介在させるように、冷却液の通路を切り換えることができる。
【００９３】
また、三方弁５３，５４および分岐通路５８，５９は、加熱器Ｈ３を通る分岐通路５８を、サブエバポレータ１１の通路へ接続することができる。
【００９４】
ウォータポンプ１７は、サブエバポレータ１１に冷却液を流すためのポンプであり電気的に駆動される。実施の形態２の構成では、エンジン冷却部４０のポンプはウォータポンプ１７に代替されている。
【００９５】
三方弁４２，４３は、図１の基本構成の機能に加えて、サブエバポレータ１１側の２つの冷却液の通路を共に分岐させて加熱器Ｈ３側へ接続するように切り換える可能を有している。
【００９６】
（実施の形態２の動作説明）
図８は、実施の形態２の車両用空調装置の暖房処理の手順を示すフローチャートである。図９は、図８の加熱器利用の処理を示すフローチャートである。図１０は、図８の排熱利用の処理を示すフローチャートである。図１１は、図８のヒーター通路Ａの処理を示すフローチャートである。図１２は、図８のヒーター通路Ｂの処理を示すフローチャートである。
【００９７】
実施の形態２の車両用空調装置２では、暖房モードの動作要求が入力されると、先ず、制御部３６は、ウォータポンプ１６をオン作動させて（ステップＳ１１）、ステップＳ１２〜Ｓ２１の繰返し処理へ移行する。
【００９８】
繰返し処理へ移行すると、先ず、制御部３６は、エンジン水温Ｔｅｎｇと閾値温度Ｔ１とを比較する（ステップＳ１２）。閾値温度Ｔ１は、実施の形態１で示したものと同様である。
【００９９】
比較の結果、エンジン水温Ｔｅｎｇの方が高くなければ、加熱器利用処理（ステップＳ１３）で、制御部３６は、加熱器Ｈ３がオン状態か確認し、オン状態でなければ、加熱器Ｈ３をオン作動させる（図９のステップＳ３１，Ｓ３２）。
【０１００】
続いて、制御部３６は、サブコンデンサ水温Ｔｓｃと閾値温度Ｔ２とを比較する（ステップＳ１４）。閾値温度Ｔ２は、実施の形態１で示したものと同様である。
【０１０１】
比較の結果、サブコンデンサ水温Ｔｓｃの方が高くなければ、制御部３６は、コンプレッサ３８を作動オフし（ステップＳ１５）、ヒーター通路Ａの処理を行って（ステップＳ１６）、加熱器Ｈ３の通路をヒーターコア４４およびサブコンデンサ１２の側に切り換える。
【０１０２】
ヒーター通路Ａの処理では、図１１に示すように、制御部３６は、三方弁５３，５４を分岐側に切り換えて（ステップＳ３９）、サブコンデンサ１２とヒーターコア４４とに冷却液を循環させる通路の間に加熱器Ｈ３を介在させる。また、制御部３６は、三方弁４２，４３を非分岐側に切り換えて（ステップＳ４０）、サブエバポレータ１１とエンジン冷却部４０と通路から加熱器Ｈ３を切り離す。さらに、制御部３６は、ウォータポンプ１７がオフか確認し（ステップＳ４１ｉ）、オフでなければウォータポンプ１７の作動をオフにする（ステップＳ４１）。なお、既にヒーター通路Ａの状態であれば、制御部３６は、状態を変化させずにこの処理を終了する（ステップＳ３８のＹＥＳ）。
【０１０３】
一方、ステップＳ１４の比較の結果、サブコンデンサ水温Ｔｓｃの方が高ければ、制御部３６は、コンプレッサ３８をオン作動させ（ステップＳ１７）、ヒーター通路Ｂの処理を行って（ステップＳ１８）、加熱器Ｈ３の通路をサブエバポレータ１１側に切り換える。
【０１０４】
ヒーター通路Ｂの処理では、図１２に示すように、制御部３６は、三方弁５３，５４を非分岐側に切り換えて（ステップＳ４３）、サブコンデンサ１２とヒーターコア４４との通路から加熱器Ｈ３を切り離す。また、制御部３６は、三方弁４２，４３を分岐側に切り換えて（ステップＳ４４）、サブエバポレータ１１と加熱器Ｈ３の通路とを循環的に結ぶ。さらに、制御部３６は、ウォータポンプ１７がオンか確認し（ステップＳ４５ｉ）、オンでなければウォータポンプ１７をオン作動させる（ステップＳ４５）。既にヒーター通路Ｂの状態であれば、制御部３６は、そのままの状態でこの処理を終了する（ステップＳ４２のＹＥＳ）。
【０１０５】
また、ステップＳ１２の比較の結果、エンジン水温Ｔｅｎｇが閾値温度Ｔ１より高ければ、制御部３６はコンプレッサ３８をオン作動させ（ステップＳ１９）、通常運転である排熱利用の処理（ステップＳ２０）を実行する。
【０１０６】
排熱利用の処理では、図１０に示すように、制御部３６は、先ず、ウォータポンプ１７がオンか確認し（ステップＳ３４ｉ）、オンでなければウォータポンプ１７をオン作動させる（ステップＳ３４）。続いて、制御部３６は、加熱器Ｈ３を作動オフとし（ステップＳ３５）、三方弁５３，５４，４２，４３を非分岐側に切り換える（ステップＳ３６，Ｓ３７）。これにより、加熱器Ｈ３の通路は切り離されて、サブコンデンサ１２とヒーターコア４４との間で冷却液が循環し、また、サブエバポレータ１１とエンジン冷却部４０との間で冷却液が循環する。排熱利用の処理に移行して、既に、排熱利用処理の状態であれば、制御部３６は、そのままの状態でこの処理を終了する（ステップＳ３３のＹＥＳ）。
【０１０７】
繰返し処理の終わりに、制御部３６は、暖房モードの要求が停止または変更されたか確認し（ステップＳ２１）、停止または変更でなければステップＳ１２に戻り、停止または変更されていれば繰返し処理を抜けて暖房処理を終了する。
【０１０８】
以上のように、実施の形態２の車両用空調装置２によれば、極寒時等で冷却液が低温になっている状態で車両および車両用空調装置２を起動した場合でも、先ず、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１６の処理により、ヒートポンプが停止した状態で、加熱器Ｈ３によりヒーターコア４４を循環する冷却液が加熱される。これにより、先ず、速やかな車室内の暖房が可能となる。
【０１０９】
続いて、サブコンデンサ１２の冷却液が温まったら、ステップＳ１７，Ｓ１８の処理により、ヒートポンプが稼働して、加熱器Ｈ３によりサブエバポレータ１１の冷却液が加熱される。これにより、ヒートポンプを速やかに安定的な稼働状態にすることができる。
【０１１０】
そして、ヒートポンプの稼働が安定したら、加熱器Ｈ３が作動オフされて、基本構成の高効率な暖房モードの運転へ移行される。
【０１１１】
このように、実施の形態２の車両用空調装置２によれば、寒冷時での起動においても速やかに車室内を暖房することが可能となる。
【０１１２】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３の車両用空調装置を示す構成図である。
【０１１３】
実施の形態３の車両用空調装置３は、図４の実施の形態１の構成から、ヒーターコア４４の冷却液を加熱する加熱器Ｈ２を省いたものである。
【０１１４】
実施の形態３の車両用空調装置３によれば、寒冷時での起動でサブエバポレータ１１の温度が低く、ヒートポンプの稼働が安定しにくい場合でも、加熱器Ｈ１を作動して、サブエバポレータ１１の冷却水を速やかに温めることができる。このとき、三方弁５１を分岐通路５２側に切り換えることで、より速やかにサブエバポレータ１１の冷却水を温めることができる。そして、これにより、速やかにヒートポンプを安定的に稼働させて、車室内を高効率に暖房することが可能になる。
【０１１５】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【０１１６】
なお、上記実施の形態では、冷却液の通路を切り換える構成および通路のパターンとして具体的な一例を挙げて説明した。しかしながら、これら冷却液の通路を切り換える構成および通路のパターンは様々に変更可能である。また、上記実施の形態では、エンジン水温Ｔｅｎｇとサブコンデンサ水温Ｔｓｃとに基づいて冷却液の加熱制御を行う方法を例にとって説明した。しかしながら、例えば、車両の起動からの経過時間に基づいて冷却液の加熱のオン／オフを切り換えるなど、具体的な制御方法は様々に変更可能である。
【０１１７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、車両に搭載されて車室内の空気調整を行う車両用空調装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１１９】
１、２、３  車両用空調装置
１１  サブエバポレータ
１２  サブコンデンサ
１３  開閉弁
１４  電磁弁付き膨張弁
１６，１７  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
４２，４３，５１，５３，５４  三方弁（通路切換器）
４４  ヒーターコア
４８  エバポレータ
５２，５８，５９  分岐通路
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  加熱器
７０  ＨＶＡＣ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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