(57)【要約】【課題】受液器を用いずに循環させる冷媒の量を適正な量に調整することのできる、改善された車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両用空調装置１Ａは、冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルを形成する第１の冷媒回路と、冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルと異なる第２のヒートポンプサイクルを形成し、第１の冷媒回路と一部の冷媒流路を共用する第２の冷媒回路と、第１の冷媒回路において冷媒の圧力を測定する感圧部Ｔ１と、第２の冷媒回路のうち一部の冷媒流路を除いた部分において冷媒の流量を調整する調整部１３と、圧力に基づいて調整部１３を制御することにより、第１の冷媒回路を循環する冷媒の量を調整する制御部５０Ａと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルを形成する第１の冷媒回路と、
前記冷媒を循環させる冷媒流路を備え、前記第１のヒートポンプサイクルと異なる第２のヒートポンプサイクルを形成し、前記第１の冷媒回路と一部の冷媒流路を共用する第２の冷媒回路と、
前記第１の冷媒回路において前記冷媒の圧力を測定する感圧部と、
前記第２の冷媒回路のうち前記一部の冷媒流路を除いた部分において前記冷媒の流量を調整する調整部と、
前記圧力に基づいて前記調整部を制御することにより、前記第１の冷媒回路を循環する前記冷媒の量を調整する制御部と、
を備える、車両用空調装置。
【請求項２】
前記調整部は、前記第２の冷媒回路に設けられた第１の開閉弁であり、
前記制御部は、前記圧力の値が所定の値より大きい場合、前記第１の開閉弁を開ける、
請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記一部の冷媒流路に設けられ、前記冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記第１の冷媒回路に設けられ、前記冷媒を凝縮し車両の発熱部材から送出される冷却液に放熱する熱交換を行う第１の熱交換器と、
前記発熱部材と前記第１の熱交換器との間の前記冷却液の流路に設けられ、前記冷却液の温度を測定する感温部と、
を備え、
前記調整部は、前記第２の冷媒回路に設けられた第１の開閉弁であり、
前記感圧部は、前記第１の冷媒回路の前記コンプレッサと前記第１の熱交換器との間に設けられ、
前記制御部は、エンジンの回転数、前記温度、および前記圧力に基づいて、前記第１の開閉弁の開閉を制御する、
請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記一部の冷媒流路に設けられ、前記冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記第１の冷媒回路に設けられ、前記冷媒を凝縮し車両の発熱部材から送出される冷却液に放熱する熱交換を行う第１の熱交換器と、
前記第１の冷媒回路に設けられ、前記冷却液から吸熱して前記冷媒を気化する熱交換を行う第２の熱交換器と、
前記第１の冷媒回路の前記第２の熱交換器と前記コンプレッサとの間に設けられ、前記冷媒の温度を測定する感温部と、
を備え、
前記調整部は、前記第２の冷媒回路に設けられた第１の開閉弁であり、
前記感圧部は、前記第１の冷媒回路の前記第２の熱交換器と前記コンプレッサとの間に設けられ、
前記制御部は、前記温度および前記圧力に基づいて、前記第１の開閉弁の開閉を制御する、
請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記温度の値および前記圧力の値に基づいて、前記コンプレッサへの前記冷媒の導入過熱度を求め、第１の所定の値よりも前記導入過熱度が小さい場合、前記第１の開閉弁を開け、前記第１の所定の値よりも大きい第２の所定の値が、前記導入過熱度よりも小さい場合、前記第１の開閉弁を閉じる、
請求項４に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記第１の冷媒回路に設けられ、前記冷媒を凝縮し車両の発熱部材から送出される冷却液に放熱する熱交換を行う第１の熱交換器と、
前記第１の冷媒回路に設けられ、前記第１の熱交換器から送出される前記冷媒を膨張させる第１の膨張弁と、
前記第１の冷媒回路の前記第１の熱交換器と前記第１の膨張弁との間に設けられ、前記冷媒の温度を測定する感温部と、
を備え、
前記調整部は、前記第２の冷媒回路に設けられた第１の開閉弁であり、
前記感圧部は、前記第１の冷媒回路の前記第１の熱交換器と前記第１の膨張弁との間に設けられ、
前記制御部は、前記温度および前記圧力に基づいて、前記第１の開閉弁の開閉を制御する、
請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記温度の値および前記圧力の値に基づいて、前記第１の熱交換器からの前記冷媒の導出過冷却度を求め、第１の所定の値よりも前記導出過冷却度が大きい場合、前記第１の開閉弁を開け、前記第１の所定の値よりも小さい第２の所定の値が、前記導出過冷却度よりも大きい場合、前記第１の開閉弁を閉じる、
請求項６に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載空調装置等の空調装置には、空調サイクルにおいて熱を移動させる熱媒体（冷媒）が用いられている。一般に、空調装置に用いられる冷媒は、気化し易く開放系における取り扱いが困難であるので、閉鎖系を形成するために、空調装置の製造時に、空調装置の冷媒流路に冷媒が充填され、冷媒流路が封止される。したがって、空調装置の使用時に、冷媒流路に充填された冷媒の量（冷媒充填量）を増減することができない。
【０００３】
一方、車両の運転状態は、外気温、走行状態等によって変化する。そして、運転状態の変化に伴い、適正な冷媒充填量も変化する。例えば、エンジンの高負荷時あるいは高速走行時における適正な冷媒充填量は、エンジンの低負荷時あるいは低速走行時における適正な冷媒充填量よりも多い。冷媒充填量が少なすぎると、例えば、空調性能が低下する問題が生じ、冷媒充填量が多すぎると、例えば、空調装置が損傷する等の問題が生じる。
【０００４】
運転状態が変化しても冷媒流路を循環させる冷媒の量を適正量に維持するために、例えば、液化された冷媒をガスと液とに分離して液冷媒のみを送り出す受液器（レシーバ、リキッドタンク等とも呼ばれる）を、冷媒流路に設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１）。冷媒流路に充填された冷媒のうち、運転状態の変化に応じて不要となる冷媒を、受液器内に一時的に保持することにより、運転状態の変化によらず、冷媒流路を循環させる冷媒の量を適正量に維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、受液器は、その性質上、ある程度の容積を必要とする。したがって、受液器を備えた空調装置の小型化が困難になるという問題がある。
【０００７】
本開示の目的は、受液器を用いずに循環させる冷媒の量を適正な量に調整することのできる、改善された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】
【０００８】
本開示の一態様に係る車両用空調装置は、冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルを形成する第１の冷媒回路と、冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルと異なる第２のヒートポンプサイクルを形成し、第１の冷媒回路と一部の冷媒流路を共用する第２の冷媒回路と、第１の冷媒回路において冷媒の圧力を測定する感圧部と、第２の冷媒回路のうち一部の冷媒流路を除いた部分において冷媒の流量を調整する調整部と、圧力に基づいて調整部を制御することにより、第１の冷媒回路を循環する冷媒の量を調整する制御部と、を備える構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、受液器を用いずに循環させる冷媒の量を適正な量に調整することのできる、改善された車両用空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る車両用空調装置の構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る車両用空調装置のヒートポンプ式暖房モードの説明図である。
【図３】第１の実施の形態に係る車両用空調装置の冷房モードの説明図である。
【図４】第１の実施の形態に係るＥＣＵの動作フローを示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る車両用空調装置のヒートポンプ式暖房モードの説明図である。
【図６】第３の実施の形態に係る車両用空調装置のヒートポンプ式暖房モードの説明図である。
【図７】第４の実施の形態に係る車両用空調装置のヒートポンプ式暖房モードの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａの構成図である。車両用空調装置１Ａ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。
【００１３】
車両用空調装置１Ａは、第１の水冷媒熱交換器（第１の熱交換器）１１、第２の水冷媒熱交換器（第２の熱交換器）１２、第１の開閉弁１３、第２の開閉弁１４、第１の膨張弁１６、コンプレッサ（圧縮機）３８、エバポレータ４８、第２の膨張弁３７、室外コンデンサ３９、および、逆止弁１５を備える。車両用空調装置１Ａは、さらに、これらの構成要素を接続する冷媒配管を備える。
【００１４】
車両用空調装置１Ａは、さらに、エンジン冷却部４０およびヒーターコア４４を備える。車両用空調装置１Ａは、さらに、これらの構成要素、第１の水冷媒熱交換器１１、および第２の水冷媒熱交換器１２を接続する冷却液配管を備える。
【００１５】
車両用空調装置１Ａは、さらに、圧力センサ（感圧部）Ｔ１、温度センサ（感温部）Ｔ２、およびＥＣＵ（制御部）５０Ａを備える。
【００１６】
第１の水冷媒熱交換器１１（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１の水冷媒熱交換器１１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導入されて、高温高圧の冷媒から冷却液へ熱を放出させる。これにより、第１の水冷媒熱交換器１１は、高温高圧の冷媒を凝縮させる。
【００１７】
第１の水冷媒熱交換器１１の冷却液導入口は、冷却液配管を介してエンジン冷却部４０の冷却液送出口に連通される。エンジン冷却部４０の冷却液導入口は、冷却液配管を介してヒーターコア４４に連通されている。第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒導入口は、冷媒配管を介してコンプレッサ３８の冷媒送出口へ連通される。コンプレッサ３８の冷媒導入口は、第１の膨張弁１６に連通されている。
【００１８】
第２の水冷媒熱交換器１２（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２の水冷媒熱交換器１２には、所定の運転モードのときに、第１の膨張弁１６から低温低圧の冷媒が導入されて、冷却液から低温低圧の冷媒へ熱を移動させる。これにより、第２の水冷媒熱交換器１２は低温低圧の冷媒を気化させる。
【００１９】
第２の水冷媒熱交換器１２の冷却液導入口は、冷却液配管を介してエンジン冷却部４０の冷却液送出口に連通され、第２の水冷媒熱交換器１２の冷却液送出口は、冷却液配管を介してエンジン冷却部４０の冷却液導入口に連通されている。第２の水冷媒熱交換器１２の冷媒導入口は、冷媒配管を介して第１の膨張弁１６に連通される。第２の水冷媒熱交換器１２の冷媒送出口は、第１の膨張弁１６を介して、コンプレッサ３８の冷媒導入口へ合流する冷媒配管に連通されている。
【００２０】
このように、冷却液流路に関して、車両用空調装置１Ａの第１の水冷媒熱交換器１１と第２の水冷媒熱交換器１２とが、エンジン冷却部４０に対して並列に連通することにより、直列に連通する場合と比較して、冷却液を圧送するためのポンプを小型化することができる。
【００２１】
第１の開閉弁１３および第２の開閉弁１４は、例えば電気的な制御により、冷媒流路の開閉を調整する弁である。第１の開閉弁１３は、コンプレッサ３８の冷媒送出口側の冷媒流路の分岐部と、室外コンデンサ３９の冷媒導入口との間の冷媒流路を開閉する。第２の開閉弁１４は、上記分岐部と第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒導入口との間の冷媒流路を開閉する。
【００２２】
第１の膨張弁１６は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して送出する。送出された低温低圧の冷媒は、第２の水冷媒熱交換器１２に導入される。第１の膨張弁１６は、第２の水冷媒熱交換器１２から送出される冷媒の温度により送出する冷媒量を自動的に調整する機能を有する温度式膨張弁（ＴＸＶ：thermal expansion valve）であってもよい。
【００２３】
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、導入した冷媒を高温高圧に圧縮して送出する。送出された高温高圧の冷媒は、第１の水冷媒熱交換器１１または室外コンデンサ３９へ導入される。低圧の冷媒は、第２の水冷媒熱交換器１２またはエバポレータ４８から、合流管を介してコンプレッサ３８へ導入される。
【００２４】
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る。エバポレータ４８には、冷房運転時、除湿運転時、または温調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。
【００２５】
第２の膨張弁３７は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して送出する。送出された低温低圧の冷媒は、エバポレータ４８に導入される。第２の膨張弁３７は、エバポレータ４８に近接して配置されている。第２の膨張弁３７は、エバポレータ４８から送出される冷媒の温度により、導入する冷媒量を自動的に調整する機能を有する温度式膨張弁であってもよい。
【００２６】
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の冷媒送出口側にはリザーバタンク（図示せず）を設けてもよい。
【００２７】
逆止弁１５は、コンプレッサ３８とエバポレータ４８との間の冷媒流路に設けられ、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、第１の開閉弁１３が閉じられて、第２の水冷媒熱交換器１２と第１の水冷媒熱交換器１１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、第１の開閉弁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、外気の温度が低いと、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の水冷媒熱交換器１１および第２の水冷媒熱交換器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２の水冷媒熱交換器１２と第１の水冷媒熱交換器１１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。
【００２８】
エンジン冷却部４０は、エンジン（発熱部材）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、第１の水冷媒熱交換器１１を通ってヒーターコア４４と連通されている。
【００２９】
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。
【００３０】
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、装置のコストの低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。
【００３１】
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出される吸気（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、ミックスドアとも呼ばれる。
【００３２】
ヒーターコア４４と、エバポレータ４８とは、車室内へ空気を供給する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。
【００３３】
圧力センサＴ１は、冷房冷媒回路のコンプレッサ３８と第１の膨張弁１６との間に設けられ、冷媒の圧力を測定する。一例において、圧力センサＴ１は、コンプレッサ３８の冷媒送出口における冷媒の圧力（送出冷媒圧力）を測定する。
【００３４】
圧力センサＴ１は、例えば、受圧素子の変位を電気信号に変換するダイアフラム圧力計等の公知の圧力センサである。なお、コンプレッサ３８と第１の膨張弁１６との間に他の圧力センサが既に設けられている場合、当該圧力センサを圧力センサＴ１として流用してもよい。これにより、本開示の実施のために新たな圧力センサを設ける必要をなくすことができる。
【００３５】
温度センサＴ２は、エンジン冷却部４０と第１の水冷媒熱交換器１１および第２の水冷媒熱交換器１２のいずれかとの間の冷却液流路に設けられ、冷却液の温度を測定する。一例において、温度センサＴ２は、エンジン冷却部４０の冷却液送出口における冷却液の温度（送出冷却液温度）を測定する。他の一例において、温度センサＴ２は、第１の水冷媒熱交換器１１の冷却液導入口における冷却液の温度（導入冷却液温度）を測定する。
【００３６】
温度センサＴ２は、例えば、２種類の異なる金属線を接続した熱電対の熱起電力を利用した熱電対温度センサ等の公知の温度センサである。なお、コンプレッサ３８と第１の水冷媒熱交換器１１および第２の水冷媒熱交換器１２のいずれかとの間の冷却液流路に他の温度センサが既に設けられている場合、当該温度センサを温度センサＴ２として流用してもよい。これにより、本開示の実施のために新たな温度センサを設ける必要をなくすことができる。
【００３７】
ＥＣＵ５０Ａは、ＣＰＵおよびＲＯＭを備え、ＣＰＵが、それぞれＲＯＭに格納されているプログラムを読み出して実行するコンピュータを備える。
【００３８】
ＥＣＵ５０Ａは、圧力センサＴ１から冷媒の圧力を取得する。また、ＥＣＵ５０Ａは、温度センサＴ２から冷却液の温度を取得する。例えば、ＥＣＵ５０Ａは、温度センサＴ２および圧力センサＴ１から、それぞれ、温度および圧力を示す電圧値または電流値等の電気信号を入力することによって、温度および圧力を取得する。
【００３９】
一例において、ＥＣＵ５０Ａは、取得した冷媒の圧力と所定の値との比較の結果に基づいて、第１の開閉弁１３を開閉する。例えば、取得した冷媒の圧力が所定の値より大きい場合、ＥＣＵ５０Ａは、第１の開閉弁１３を開く。ここで、所定の値は、冷媒配管を構成するゴム等の部材の耐久性に基づいて決められる圧力であり、例えば２．５ＭＰａＧである。
【００４０】
他の一例において、ＥＣＵ５０Ａは、取得した冷媒の圧力、冷却液の温度、およびエンジンの回転数に基づいて、第１の開閉弁１３を開閉する。例えば、ＥＣＵ５０Ａは、取得した冷却液の温度およびエンジンの回転数から適正な冷媒の圧力（適正冷媒圧力）を求め、次いで、適正冷媒圧力と送出冷媒圧力との比較の結果に基づいて、第１の開閉弁１３を開閉する。詳細については、図４に示されるフローチャートを参照して後述する。
【００４１】
次に、車両用空調装置１Ａの動作について説明する。
【００４２】
車両用空調装置１Ａ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。
【００４３】
［ヒートポンプ式暖房モード］
図２は、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａのヒートポンプ式暖房モードの説明図である。ヒートポンプ式暖房モードでは、図２に示すように、第１の開閉弁１３が閉、第２の開閉弁１４が開に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは開かれる（例えば、全開）。
【００４４】
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１の水冷媒熱交換器１１、第１の膨張弁１６、第２の水冷媒熱交換器１２、第１の膨張弁１６、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。以下、冷媒をこの順に循環させる冷媒流路を、暖房冷媒回路（第１の冷媒回路）と呼ぶ。
【００４５】
コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧の冷媒は、第１の水冷媒熱交換器１１にて冷却液へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、第１の膨張弁１６により膨張されて低温低圧の冷媒となり、第２の水冷媒熱交換器１２に導入される。導入された低温低圧の冷媒は、第２の水冷媒熱交換器１２にて冷却液から吸熱して気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に導入されて圧縮される。このように、暖房冷媒回路は、低温部から高温部（第２の水冷媒熱交換器１２から第１の水冷媒熱交換器１１）に熱を運ぶヒートポンプサイクル（第１のヒートポンプサイクル）を形成する。
【００４６】
冷却液は、エンジン冷却部４０を通過した後、一部は、第１の水冷媒熱交換器１１およびヒーターコア４４を、残りは、第２の水冷媒熱交換器１２を、この順で循環的に流れる。
【００４７】
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１の水冷媒熱交換器１１で加熱されてヒーターコア４４に送出される。高温になった冷却液は、ヒーターコア４４で車室内へ送出される吸気を十分に加熱することができる。一方、第２の水冷媒熱交換器１２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。
【００４８】
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。
【００４９】
［冷房モード］
図３は、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａの冷房モードの説明図である。冷房モードでは、図３に示すように、第１の開閉弁１３が開、第２の開閉弁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。
【００５０】
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、室外コンデンサ３９、第２の膨張弁３７、エバポレータ４８、第２の膨張弁３７、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。以下、冷媒をこの順に循環させる冷媒流路を、冷房冷媒回路（第２の冷媒回路）と呼ぶ。図２および図３に示されるように、冷房冷媒回路は、暖房冷媒回路と一部の冷媒流路を共用する。
【００５１】
コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧の冷媒は、室外コンデンサ３９にて空気へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、第２の膨張弁３７により膨張されて低温低圧の冷媒となり、エバポレータ４８へ送出される。低温低圧の冷媒は、エバポレータ４８にて、車室内へ送出される吸気を冷却して気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に導入されて圧縮される。このように、冷房冷媒回路も、低温部から高温部（エバポレータ４８から屋外コンデンサ３９）に熱を運ぶヒートポンプサイクル（第２のヒートポンプサイクル）を形成する。
【００５２】
冷却液は、エンジン冷却部４０、第１の水冷媒熱交換器１１、および、ヒーターコア４４を流れるとともに、これに並列して、エンジン冷却部４０および第２の水冷媒熱交換器１２を流れる。冷却液は、第１の水冷媒熱交換器１１、第２の水冷媒熱交換器１２、および、ヒーターコア４４を通過する際、冷媒又は空気との間でほとんど熱交換されない。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。
【００５３】
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。
【００５４】
［ヒートポンプ式暖房モードにおける第１の開閉弁１３の開閉動作］
図４は、第１の実施の形態に係るＥＣＵ５０Ａの動作フローを示すフローチャートである。この処理は、例えば、ＥＣＵ５０ＡのＣＰＵが、それぞれＲＯＭに格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。一例において、図４に示されるフローチャートは、所定の周期（例えば、１秒間隔）で繰り返し実行される。
【００５５】
なお、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａは、ヒートポンプ式暖房モードにおける動作開始時に、暖房冷媒回路内に冷媒が回収されていることを前提とする。例えば、車両用空調装置１Ａは、第１の開閉弁１３および第２の開閉弁１４を、それぞれ閉および開に切り替えて、コンプレッサ３８を動作させることにより、暖房冷媒回路内に冷媒を回収することができる。
【００５６】
ステップＳ１において、ＥＣＵ５０Ａは、車両用空調装置１Ａがヒートポンプ式暖房モードで動作しているか否かを判定する。ヒートポンプ式暖房モードで動作していないと判定した場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、暖房冷媒回路内の冷媒の量を調整する必要はないので、フローを終了する。一方、ヒートポンプ式暖房モードで動作していると判定した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２に進む。
【００５７】
ステップＳ２において、ＥＣＵ５０Ａは、エンジンの回転数を取得する。一例において、ＥＣＵ５０Ａは、従来のＥＣＵにおいてエンジンの回転数を取得するのと同様にして、エンジンの回転数を取得する。
【００５８】
ステップＳ３において、ＥＣＵ５０Ａは、温度センサＴ２から、エンジン冷却部４０の冷却液送出口の温度を取得する。一例において、ＥＣＵ５０Ａは、温度センサＴ２から取得した温度に、圧力損失等に基づく補正を行う。
【００５９】
ステップＳ４において、ＥＣＵ５０Ａは、取得したエンジンの回転数およびエンジン冷却部４０の冷却液送出口の温度から、適正冷媒圧力を求める。一例において、ＥＣＵ５０Ａは、エンジンの回転数およびエンジン冷却部４０の冷却液送出口の温度と、適正冷媒圧力との関係を記述したテーブル（図示せず）を記憶装置（図示せず）に記憶する。次いで、ＥＣＵ５０Ａは、エンジンの回転数およびエンジン冷却部４０の冷却液送出口の温度から、テーブルを参照して、必要に応じて補間等を施すことにより、適正冷媒圧力を求める。
【００６０】
ステップＳ５において、ＥＣＵ５０Ａは、圧力センサＴ１から、送出冷媒圧力を求める。一例において、ＥＣＵ５０Ａは、圧力センサＴ１から取得した温度に、圧力損失等に基づく補正を行う。
【００６１】
ステップＳ６において、ＥＣＵ５０Ａは、送出冷媒圧力が、適正冷媒圧力よりも大きいか否かを判定する。大きいと判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、ステップＳ７に進む。一方、大きくないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ８に進む。
【００６２】
ステップＳ７において、ＥＣＵ５０Ａは、第１の開閉弁１３を開く。一例において、ＥＣＵ５０Ａは、第１の開閉弁１３を全開する。これにより、循環させる冷媒のうち、適正な量を超える部分について、冷房冷媒回路に逃がすことにより、循環させる冷媒の量を適正な量に調整することができ、さらに、冷媒の圧力が高すぎることによる冷媒配管の損傷を防止することができる。
【００６３】
ステップＳ８において、ＥＣＵ５０Ａは、第１の開閉弁１３を閉じる。一例において、ＥＣＵ５０Ａは、第１の開閉弁１３を完全に閉じる。これにより、循環させる冷媒の量が適正な量である場合、冷媒の量を維持することができる。
【００６４】
このように、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａは、エンジン冷却部４０と第１の熱交換器１１との間の冷却液流路に設けられ、冷却液の温度を測定する温度センサＴ２を備え、圧力センサＴ１は、第１の冷媒回路のコンプレッサ３８と第１の熱交換器１１との間に設けられ、制御部５０Ａは、エンジンの回転数、温度、および圧力に基づいて、第１の開閉弁１３の開閉を制御する。
【００６５】
第１の実施の形態によれば、受液器を用いずに循環させる冷媒の量を適正な量に調整することができる。したがって、受液器等の容積式のバッファが不要となるので、コスト、重量、および容積を削減しつつ、広い動作領域、即ち高い性能を維持することができる。さらに、第１の実施の形態によれば、冷媒の圧力が高すぎることに起因する冷媒配管の損傷を防止することができる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係る車両用空調装置１Ｂのヒートポンプ式暖房モードの説明図である。車両用空調装置１Ｂが備える構成要素は、温度センサＴ３（感温部）およびＥＣＵ５０Ｂ（制御部）と、圧力センサＴ１が設けられる位置とを除いて、車両用空調装置１Ａが備えるものと同様であり、それらについては説明を省略する。
【００６７】
圧力センサＴ１は、冷房冷媒回路の第２の水冷媒熱交換器１２とコンプレッサ３８との間に設けられ、冷媒の圧力を測定する。一例において、圧力センサＴ１は、コンプレッサ３８の冷媒導入口における冷媒の圧力（導入冷媒圧力）を測定する。
【００６８】
圧力センサＴ１は、後述するコンプレッサ３８の故障を防止する等の効果に鑑み、なるべくコンプレッサ３８の冷媒導入口の近くに設けられるのが好ましい。しかしながら、圧力センサＴ１が測定した圧力から、圧力損失等に基づく補正を行い、コンプレッサ３８の冷媒導入口の近くの圧力を求める事ができる限りにおいて、圧力センサＴ１を設ける位置に制限はない。
【００６９】
温度センサＴ３は、冷房冷媒回路の第２の水冷媒熱交換器１２とコンプレッサ３８との間に設けられ、冷媒の温度を測定する。一例において、温度センサＴ３は、コンプレッサ３８の冷媒導入口における冷媒の温度（導入冷媒温度）を測定する。温度センサＴ３は、例えば、熱電対温度センサ等の公知の温度センサである。なお、冷房冷媒回路の第２の水冷媒熱交換器１２とコンプレッサ３８の冷媒導入口との間に設けられている他の温度センサが既に存在する場合、当該温度センサを温度センサＴ３として流用してもよい。これにより、本開示の実施のために新たな温度センサを設ける必要をなくすことができる。
【００７０】
温度センサＴ３は、後述するコンプレッサ３８の故障を防止する等の効果に鑑み、なるべくコンプレッサ３８の冷媒導入口の近くに設けられるのが好ましい。しかしながら、温度センサＴ３が測定した温度から、圧力損失等に基づく補正を行い、コンプレッサ３８の冷媒導入口の近くの温度を求める事ができる限りにおいて、温度センサＴ３を設ける位置に制限はない。
【００７１】
一例において、ＥＣＵ５０Ｂは、導入冷媒圧力および導入冷媒温度に基づいて、第１の開閉弁１３の開閉を切り替える。例えば、ＥＣＵ５０Ｂは、導入冷媒圧力および導入冷媒温度からコンプレッサ３８への冷媒の導入過熱度を求め、導入過熱度と第１の所定の値とを比較する。ここで、導入過熱度とは、冷媒の種類および導入冷媒圧力に基づいて定まる飽和温度よりも導入冷媒温度の方が高い場合において、導入冷媒温度と飽和温度との差によって定義される。
【００７２】
一例において、ＥＣＵ５０Ｂは、ＣＰＵおよびＲＯＭを備え、ＣＰＵが、それぞれＲＯＭに格納されているプログラムを読み出して実行するコンピュータを備える。ＥＣＵ５０Ｂは、圧力センサＴ１および温度センサＴ３から、それぞれ、圧力および温度を示す電圧値または電流値等の電気信号を入力する。
【００７３】
一例において、ＥＣＵ５０Ｂは、冷媒の圧力と飽和温度との関係を記述したテーブル（図示せず）を記憶装置（図示せず）に記憶する。次いで、ＥＣＵ５０Ｂは、圧力センサＴ１および温度センサＴ３から取得した圧力および温度から、テーブルを参照して、必要に応じて補間等を施すことにより、導入加熱度を求める。
【００７４】
導入過熱度が低下するほど、冷媒の密度が上昇し、コンプレッサ３８の効率が良化する。しかしながら、導入過熱度が０℃に近づき、コンプレッサ３８に液化した冷媒が流れ込んでしまうと、コンプレッサ３８が故障する。そこで、ＥＣＵ５０Ｂは、導入過熱度が第１の所定の値よりも小さい場合、第１の開閉弁１３を開く。ここで、第１の所定の値は、例えば、５℃である。第１の開閉弁１３を開に切り替えて冷媒を一部冷房冷媒回路に逃がすことにより、暖房冷媒回路内の圧力が低下するのに伴い導入過熱度が上昇する。したがって、コンプレッサ３８の故障を防止することができる。
【００７５】
一方、導入過熱度が上昇するほど、冷媒の密度が低下し、コンプレッサ３８の効率が悪化する。そこで、ＥＣＵ５０Ｂは、導入過熱度が第２の所定の値よりも大きい場合、第１の開閉弁１３を閉じる。ここで、第２の所定の値は、第１の所定の値より大きい値であり、例えば、１０℃以上２０℃以下の任意の値である。第１の開閉弁１３を閉に切り替えて冷媒を暖房冷媒回路に閉じ込めることにより、暖房冷媒回路内の圧力の低下が抑制されるのに伴い導入過熱度の上昇も抑制される。したがって、コンプレッサ３８の効率の悪化を抑制することができる。
【００７６】
なお、第２の実施の形態に係る車両用空調装置１Ｂの冷房モードにおける動作は、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａの冷房モードと同様であるので、説明を省略する。
【００７７】
このように、第２の実施の形態に係る車両用空調装置１Ｂは、暖房冷媒回路の第２の熱交換器１２とコンプレッサ３８との間に設けられ、冷媒の温度を測定する温度センサＴ３を備え、圧力センサＴ１は、暖房冷媒回路の第２の熱交換器１２とコンプレッサ３８との間に設けられ、ＥＣＵ５０Ｂは、温度および圧力に基づいて、第１の開閉弁１３の開閉を制御する。
【００７８】
第２の実施の形態によれば、受液器を用いずに循環させる冷媒の量を調整することができる。さらに、コンプレッサ３８の故障を防止し、また、コンプレッサ３８の効率の悪化を抑制することができる。
【００７９】
（第３の実施の形態）
図６は、第３の実施の形態に係る車両用空調装置１Ｃのヒートポンプ式暖房モードの説明図である。車両用空調装置１Ｃが備える構成要素は、ＥＣＵ５０Ｃ（制御部）と、圧力センサＴ１および温度センサＴ３が設けられる位置とを除いて、車両用空調装置１Ｂが備えるものと同様であり、それらについては説明を省略する。
【００８０】
圧力センサＴ１は、冷房冷媒回路の第１の水冷媒熱交換器１１と第１の膨張弁１６との間に設けられ、冷媒の圧力を測定する。一例において、圧力センサＴ１は、第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口における冷媒の圧力（送出冷媒圧力）を測定する。
【００８１】
圧力センサＴ１は、後述する第１の水冷媒熱交換器１１による冷媒の液化を保証する等の効果に鑑み、なるべく第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口の近くに設けられるのが好ましい。しかしながら、圧力センサＴ１が測定した圧力から、圧力損失等に基づく補正を行い、第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口の近くの圧力を求める事ができる限りにおいて、圧力センサＴ１を設ける位置に制限はない。
【００８２】
温度センサＴ３は、冷房冷媒回路の第１の水冷媒熱交換器１１と第１の膨張弁１６との間に設けられ、冷媒の温度を測定する。一例において、温度センサＴ３は、第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口における冷媒の温度（送出冷媒温度）を測定する。
【００８３】
温度センサＴ３は、後述する第１の水冷媒熱交換器１１による冷媒の液化を保証する等の効果に鑑み、なるべく第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口の近くに設けられるのが好ましい。しかしながら、温度センサＴ３が測定した温度から、圧力損失等に基づく補正を行い、第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口の近くの温度を求める事ができる限りにおいて、温度センサＴ３を設ける位置に制限はない。
【００８４】
一例において、ＥＣＵ５０Ｃは、測定された圧力および温度に基づいて、第１の開閉弁１３の開閉を制御する。例えば、ＥＣＵ５０Ｃは、測定された圧力および温度から第１の水冷媒熱交換器１１からの冷媒の送出過冷却度を求め、送出過冷却度と第１の所定の値とを比較する。ここで、送出過冷却度とは、冷媒の種類および測定された圧力に基づいて定まる飽和温度よりも測定された温度の方が低い場合において、飽和温度と測定された圧力との差によって定義される。
【００８５】
一例において、ＥＣＵ５０Ｃは、ＣＰＵおよびＲＯＭを備え、ＣＰＵが、それぞれＲＯＭに格納されているプログラムを読み出して実行するコンピュータを備える。ＥＣＵ５０Ｃは、圧力センサＴ１および温度センサＴ３から、それぞれ、圧力および温度を示す電圧値または電流値等の電気信号を入力する。
【００８６】
一例において、ＥＣＵ５０Ｃは、冷媒の圧力と飽和温度との関係を記述したテーブル（図示せず）を記憶装置（図示せず）に記憶する。次いで、ＥＣＵ５０Ｃは、圧力センサＴ１および温度センサＴ３から取得した圧力および温度から、テーブルを参照して、必要に応じて補間等を施すことにより、送出過冷却度を求める。
【００８７】
送出過冷却度が上昇し第２の水冷媒熱交換器１２が冷媒を気化しなくなると、第２の水冷媒熱交換器１２の効率が悪化する。そこで、ＥＣＵ５０Ｃは、送出過冷却度が第１の所定の値よりも大きい場合、第１の開閉弁１３を開く。ここで、第１の所定の値は、例えば、１０℃以上１５℃以下の任意の値である。第１の開閉弁１３を開に切り替えて冷媒を一部冷房冷媒回路に逃がすことにより、暖房冷媒回路内の圧力が低下するのに伴い送出過冷却度も低下する。したがって、第２の水冷媒熱交換器１２による媒体の気化を保証し、第２の水冷媒熱交換器１２の効率の悪化を抑制することができる。
【００８８】
一方、送出過冷却度が低下し第１の水冷媒熱交換器１１が冷媒を液化しなくなると、第１の水冷媒熱交換器１１の効率が悪化する。そこで、ＥＣＵ５０Ｃは、送出過冷却度が第２の所定の値よりも小さい場合、第１の開閉弁１３を閉じる。ここで、第２の所定の値は、第１の所定の値より小さい値であり、例えば、３℃以上５℃以下の任意の値である。第１の開閉弁１３を閉に切り替えて冷媒を暖房冷媒回路に閉じ込めることにより、暖房冷媒回路内の圧力の低下が抑制されるのに伴い送出過冷却度の低下も抑制される。したがって、第１の水冷媒熱交換器１１による媒体の液化を保証し、第１の水冷媒熱交換器１１の効率の悪化を抑制することができる。
【００８９】
なお、第３の実施の形態に係る車両用空調装置１Ｃの冷房モードにおける動作は、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａの冷房モードと同様であるので、説明を省略する。
【００９０】
このように、第３の実施の形態に係る車両用空調装置１Ｃは、第１の熱交換器１１から送出される冷媒を膨張させる第１の膨張弁１６が暖房冷媒回路に設けられ、暖房冷媒回路のコンプレッサ３８と第１の膨張弁１６との間に設けられ、冷媒の温度を測定する温度センサＴ３を備え、圧力センサＴ１は、暖房冷媒回路のコンプレッサ３８と第１の膨張弁１６との間に設けられ、ＥＣＵ５０Ｃは、温度および圧力に基づいて、第１の開閉弁１３の開閉を制御する。
【００９１】
第３の実施の形態によれば、受液器を用いずに循環させる冷媒の量を調整することができる。さらに、第１の水冷媒熱交換器１１および第２の水冷媒熱交換器１２の効率の悪化を抑制することができる。
【００９２】
（第４の実施の形態）
図７は、第４の実施の形態に係る車両用空調装置１Ｄのヒートポンプ式暖房モードの説明図である。図７においても、図２に示される構成要素と同一の構成要素については、同一の符号が付されている。
【００９３】
第４の実施の形態においては、冷却液は、エンジン冷却部４０を通過した後、分岐せずに、第１の水冷媒熱交換器１１、ヒーターコア４４、および、第２の水冷媒熱交換器１２を、この順で循環的に流れる。
【００９４】
第４の実施の形態は、第２の水冷媒熱交換器１２の冷却液導入口が冷却液配管を介してヒーターコア４４に連通され、冷却液送出口が冷却液配管を介してエンジン冷却部４０に連通されている点を除いて、第１の実施の形態と同様である。したがって、第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本開示に係る車両用空調装置は、車両に適用されるのに好適である。
【符号の説明】
【００９６】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  車両用空調装置
１１  第１の水冷媒熱交換器
１２  第２の水冷媒熱交換器
１３  第１の開閉弁
１４  第２の開閉弁
１５  逆止弁
１６  第１の膨張弁
３７  第２の膨張弁
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
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ  ＥＣＵ
７０  ＨＶＡＣ
Ｔ１  圧力センサ
Ｔ２  温度センサ
Ｔ３  温度センサ
Ｆ１  ファン
【図１】
2018167768.tif 000003
【図２】
2018167768.tif 000004
【図３】
2018167768.tif 000005
【図４】
2018167768.tif 000006
【図５】
2018167768.tif 000007
【図６】
2018167768.tif 000008
【図７】
2018167768.tif 000009