(57)【要約】【課題】ホットガスヒータサイクルを構成する車両用空調装置において、車両窓ガラスの曇り発生等の不具合を抑制する。【解決手段】圧縮機の吐出ガス冷媒をホットガスバイパス通路により減圧して室内熱交換器に導入することにより、室内熱交換器を放熱器として作動させるホットガスヒータサイクルを設定する車両用空調装置において、内外気切替手段により設定される吸い込みモードが外気モードであるか判定し（Ｓ４０）、吸い込みモードが外気モードであるときに、ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードを実行する（Ｓ５０）。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内気と外気を切替導入する内外気切替手段（７２）と、
前記内外気切替手段（７２）により切替導入された空気と熱交換する室内熱交換器（１８）と、
前記室内熱交換器（１８）を有する冷凍サイクルに冷媒を循環する圧縮機（１０）と、
前記圧縮機（１０）の吐出ガス冷媒を減圧して前記室内熱交換器（１８）に導入するホットガスバイパス通路（２０）とを備え、
前記圧縮機（１０）の吐出ガス冷媒を前記ホットガスバイパス通路（２０）を通して前記室内熱交換器（１８）に導入することにより、前記室内熱交換器（１８）を放熱器として作動させるホットガスヒータサイクル（Ｈ）を設定する車両用空調装置において、
前記内外気切替手段（７２）により設定される吸い込みモードが外気モードであるか判定し、
前記吸い込みモードが外気モードであるときに、前記ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードを実行することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記吸い込みモードが外気モードであるときのみ、前記ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードを実行し、前記吸い込みモードが内気モードであるときは前記ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードの実行を禁止することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記吸い込みモードが内気モードであるときは前記吸い込みモードを外気モードに切り替えた後に、前記ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードの指令信号を出すホットガス暖房指令手段（２９ｂ）を有し、
前記指令信号が出たときに、前記吸い込みモードの判定を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房時に圧縮機吐出ガス冷媒（ホットガス）を室外熱交換器側をバイパスして室内熱交換器に直接導入することにより、室内熱交換器をガス冷媒の放熱器として作用させるホットガス暖房機能を発揮する車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置では冬期暖房時に温水（エンジン冷却水）を暖房用熱交換器に循環させ、この暖房用熱交換器にて温水を熱源として空調空気を加熱するようにしている。この場合、温水温度が低いときには車室内への吹出空気温度が低下して必要な暖房能力が得られない場合がある。
【０００３】
そこで、暖房時に、ホットガス暖房機能を発揮するホットガスヒータサイクルを構成した車両用空調装置が提案されている（特許文献１参照）。この従来装置では、圧縮機吐出側と室内熱交換器の入口側との間を直結するホットガスバイパス通路を設け、このホットガスバイパス通路に暖房用の減圧装置を設けている。
【０００４】
そして、冬期の暖房時において、車両エンジンの始動直後のごとく温水温度が所定温度より低いときには、空調用冷凍サイクルの冷媒通路を切り替えてホットガスヒータサイクルを作動状態とし、圧縮機吐出ガス冷媒（ホットガス）をホットガスバイパス通路に流入させ、この吐出ガス冷媒をホットガスバイパス通路を通して減圧した後、室内熱交換器に直接導入する。これにより、室内熱交換器で高温のガス冷媒から空調空気に放熱して補助暖房機能を発揮できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２７２８１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空調用冷凍サイクルにおいてホットガスヒータサイクルは、車両の暖房熱源である温水の温度が低いときに作動するようになっているので、ホットガスヒータサイクルの作動時には車室内への吹出空気温度が比較的低い状態にある。そのため、車両の窓ガラス温度も外気温に近接した低い温度になっている。
【０００７】
この結果、車両用空調装置の吸い込みモードとして内気モードが選択されていると、乗員の呼吸等により加湿された湿度の高い内気を加熱して車両の窓ガラス内面に吹き出すことになる。そのため、窓ガラス内面付近の空気が窓ガラスにより冷却されて露点に達して窓ガラスに曇りが発生するという問題が生じる。
【０００８】
また、ホットガスヒータサイクルの作動時には、高圧圧力を検知して圧縮機の能力制御を行うのであるが、例えば、固定容量型圧縮機を使用している場合には、圧縮機作動を高圧圧力に応じて断続制御する。その際に、車両用空調装置の吸い込みモードが内気モードになっていると、室内熱交換器での放熱量が外気モード時よりも大幅に減少するので、低圧圧力が上昇する。そのため、高圧圧力の上昇速度が大きくなって、圧縮機作動の断続頻度が増加し、圧縮機作動の断続によるショック、騒音等の不快感が増大する。
【０００９】
本発明は、ホットガスヒータサイクルを構成する車両用空調装置において、上記不具合を抑制することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧縮機（１０）の吐出ガス冷媒をホットガスバイパス通路（２０）により減圧して室内熱交換器（１８）に導入することにより、室内熱交換器（１８）を放熱器として作動させるホットガスヒータサイクル（Ｈ）を設定する車両用空調装置において、
内外気切替手段（７２）により設定される吸い込みモードが外気モードであるか判定し、吸い込みモードが外気モードであるときに、ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードを実行することを特徴とする。
【００１１】
ところで、ホットガスヒータサイクル（Ｈ）を作動させる低外気温時には外気の絶対湿度が低い。従って、請求項１のようにホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードを外気モード時のみに実行することにより、ホットガス暖房モード時に車室内吹出温度が十分な高温に上昇していなくても、車両窓ガラスの曇りを確実に防止できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明のように、請求項１において、具体的には、吸い込みモードが外気モードであるときのみ、ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードを実行し、吸い込みモードが内気モードであるときはホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードの実行を禁止するようにすればよい。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１において、具体的には、吸い込みモードが内気モードであるときは吸い込みモードを外気モードに切り替えた後に、ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードを実行するようにしてもよい。
【００１４】
これにより、ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードの起動時に、吸い込みモードが内気モードであっても、吸い込みモードを外気モードに切り替えて、ホットガス暖房モードを実行できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つにおいて、ホットガスヒータサイクル（Ｈ）による暖房モードの指令信号を出すホットガス暖房指令手段（２９ｂ）を有し、前記指令信号が出たときに、吸い込みモードの判定を行うことを特徴とする。
【００１６】
これによると、ホットガス暖房指令手段（２９ｂ）から暖房モードの指令信号が出たときに吸い込みモードの判定を行って、ホットガス暖房モードの実行可否を決定できる。
【００１７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態による車両用空調装置の全体構成を例示している。圧縮機１０は、電磁クラッチ１１を介して水冷式の車両エンジン１２により駆動されるもので、例えば、固定容量型の斜板型圧縮機から構成される。
【００１９】
圧縮機１０の吐出側は冷房用電磁弁１３を介して凝縮器１４に接続され、この凝縮器１４の出口側は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める受液器１５に接続される。凝縮器１４は圧縮機１０等とともに車両エンジンルームに配置され、電動式の冷却ファン１４ａにより送風される外気（冷却空気）と熱交換する室外熱交換器である。冷却ファン１４ａはモータ１４ｂにより駆動される電動式のファンである。
【００２０】
そして、受液器１５の出口側は冷房用減圧装置をなす温度式膨張弁１６に接続されている。この温度式膨張弁１６の出口側は逆止弁１７を介して蒸発器１８の入口側に接続されている。蒸発器１８の出口側はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０の吸入側に接続されている。
【００２１】
上記した圧縮機１０の吐出側から冷房用電磁弁１３→凝縮器１４→受液器１５→温度式膨張弁１６→逆止弁１７→蒸発器１８→アキュームレータ１９を経て圧縮機１０の吸入側に戻る閉回路により通常の冷房用冷凍サイクルＣが構成される。
【００２２】
温度式膨張弁１６は周知のごとく通常の冷凍サイクル運転時（冷房モード時）に蒸発器１８出口冷媒の過熱度が所定値に維持されるように弁開度（冷媒流量）を調整するものである。アキュームレータ１９は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機１０の吸入側へ吸入させる。
【００２３】
一方、圧縮機１０の吐出側と蒸発器１８の入口側との間に、凝縮器１４等をバイパスするホットガスバイパス通路２０が設けてあり、このバイパス通路２０には暖房用電磁弁２１および絞り２１ａが直列に設けてある。この絞り２１ａは暖房用減圧装置をなすものであり、オリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りで構成することができる。
【００２４】
圧縮機１０の吐出側から暖房用電磁弁２１→絞り２１ａ→蒸発器１８→アキュームレータ１９を経て圧縮機１０の吸入側に戻る閉回路により暖房用のホットガスヒータサイクルＨが構成される。
【００２５】
車両用空調装置の空調ケース２２は車室内へ向かって空気が流れる空気通路を構成するもので、この空調ケース２２内を電動式の空調用送風機２３により空気が送風される。空調用送風機２３は図示の簡略化のために軸流式で示しているが、実際は遠心式ファンを持つ遠心式送風機である。この空調用送風機２３は送風機駆動回路により制御されるブロワモータ２３ａにより回転駆動される。なお、本実施形態の送風機２３の送風量は、ブロワモータ２３ａに印加するブロワ制御電圧を調整することにより、連続的または段階的に切り替え可能になっている。
【００２６】
また、空調用送風機２３の吸入側には、外気（車室外空気）を吸い込むための外気吸込口７０、内気（車室内空気）を吸い込むための内気吸込口７１、および内外気切替ドア７２が設けられている。なお、内外気切替ドア７２は内外気切替手段を構成するもので、図示しないリンク機構を介してサーボモータ等のアクチュエータにより駆動される。内外気切替ドア７２は、外気吸込口７０から外気を吸い込む外気モードと内気吸込口７１から内気を吸い込む内気モードを少なくとも切り替える。
【００２７】
蒸発器１８は空調ケース２２内に設置される室内熱交換器であって、冷房モード時には冷房用冷凍サイクルＣにより冷媒が循環して、蒸発器１８には低圧の気液２相冷媒が流入し、蒸発器１８での冷媒蒸発（吸熱）により空調用送風機２３の送風空気が冷却される。また、暖房モード時には、蒸発器１８にホットガスバイパス通路２０からの高温冷媒ガス（ホットガス）が流入して空気に放熱するので、蒸発器１８は放熱器としての役割を果たす。
【００２８】
なお、空調ケース２２において蒸発器１８の下方部位には、蒸発器１８で発生する凝縮水を排水する排水口２２ａが設けられ、この排水口２２ａに接続される図示しない排水パイプを通して凝縮水は車室外へ排水される。
【００２９】
空調ケース２２内において蒸発器１８の空気下流側には、車両エンジン１２からの温水（エンジン冷却水）を熱源として送風空気を加熱する温水式の暖房用熱交換器２４が設置されている。この暖房用熱交換器２４への温水回路には温水流れを制御する温水弁２５が備えられている。
【００３０】
ところで、温水式の暖房用熱交換器２４は、車室内の暖房のための主暖房手段をなすものであり、これに対して、ホットガスヒータサイクルＨによる放熱器をなす蒸発器（室内熱交換器）１８は補助暖房手段を構成する。
【００３１】
一方、空調ケース２２の最も空気下流側には、車両フロント窓ガラスの内面に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口３１と、乗員の顔部（上半身）に向けて空調風（主に冷風）を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口３２と、乗員の足元部（下半身）に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口３３が設けられている。
【００３２】
更に、これらの各吹出口３１〜３３を選択的に開閉する複数個の吹出モード切替ドア３４〜３６が回動可能に設けられている。なお、この吹出モード切替ドア３４〜３６は吹出モード切替手段を構成するものであって、図示しないリンク機構を介してサーボモータ等のアクチュエータにより駆動される。
【００３３】
空調用電子制御装置（以下ＥＣＵという）２６は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設定されたプログラムに従って所定の演算処理を行って、電磁弁１３、２１の開閉およびその他の電気機器（１１、１４ａ、２３、２５等）の作動を制御する。
【００３４】
図２は第１実施形態の電気制御ブロック図であり、ＥＣＵ２６には、車両エンジン１２の水温センサ２７ａ、外気温センサ２７ｂ、蒸発器１８の吹出空気温度センサ２７ｃ、圧縮機吐出側の高圧圧力を検出する冷媒圧力センサ２７ｄ、内気温センサ２７ｅ、車室内への日射量を検出する日射センサ２７ｆ等のセンサ群から検出信号が入力される。
【００３５】
また、車室内計器盤付近に設置される空調操作パネル２８から以下の操作スイッチ群の操作信号がＥＣＵ２６に入力される。すなわち、エアコンスイッチ２９ａは冷凍サイクルの圧縮機１０の起動または停止を指令するものであり、冷房モード設定の指令信号を出す冷房指令手段を構成する。ホットガススイッチ２９ｂはホットガスヒータサイクルＨによる暖房モード設定の指令信号を出すホットガス暖房指令手段を構成する。
【００３６】
更に、空調操作パネル２８には、空調の吹出モードを切り替える吹出モード切替スイッチ２９ｃ、車室内の温度を所望の温度に設定する温度設定スイッチ（温度設定手段）２９ｄ、送風機２３のオン、オフおよび風量切替を指令するブロワスイッチ２９ｅ、外気モードと内気モードの切替を指令する内外気切替スイッチ２９ｆ等が設置されている。
【００３７】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。まず、最初に、冷凍サイクル部分の作動を説明すると、エアコンスイッチ２９ａが投入され、冷房モードが設定されると、ＥＣＵ２６により冷房用電磁弁１３が開状態とされ、暖房用電磁弁２１が閉状態とされる。従って、電磁クラッチ１１が接続状態となり、圧縮機１０が車両エンジン１２にて駆動されると、圧縮機１０の吐出ガス冷媒は開状態の冷房用電磁弁１３を通過して凝縮器１４に流入する。
【００３８】
凝縮器１４では、冷却ファン１４ａにより送風される外気にて冷媒が冷却されて凝縮する。そして、凝縮器１４通過後の冷媒は受液器１５で気液分離され、液冷媒のみが温度式膨張弁１６で減圧されて、低温低圧の気液２相状態となる。
【００３９】
次に、この低圧冷媒は逆止弁１７を通過して蒸発器１８内に流入して送風機２３の送風する空調空気から吸熱して蒸発する。蒸発器１８で冷却された空調空気はフェイス吹出口３２等から車室内へ吹き出して車室内を冷房する。蒸発器１８で蒸発したガス冷媒はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０に吸入され、圧縮される。
【００４０】
冬期においてホットガススイッチ２９ｂが投入され、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードが設定されると、ＥＣＵ２６により冷房用電磁弁１３が閉状態とされ、暖房用電磁弁２１が開状態とされ、ホットガスバイパス通路２０が開通する。このため、圧縮機１０の高温吐出ガス冷媒（過熱ガス冷媒）が開状態の暖房用電磁弁２１を通って絞り２１ａで減圧された後、蒸発器１８に流入する。つまり、圧縮機１０からの過熱ガス冷媒（ホットガス）が凝縮器１４等をバイパスして蒸発器１８に直接導入される。
【００４１】
このとき、逆止弁１７はホットガスバイパス通路２０からのガス冷媒が温度式膨張弁１６側へ流れるのを防止する。従って、冷凍サイクルは、圧縮機１０の吐出側→暖房用電磁弁２１→絞り２１ａ→蒸発器１８→アキュームレータ１９→圧縮機１０の吸入側に戻る閉回路（ホットガスヒータサイクルＨ）にて運転される。
【００４２】
そして、絞り２１ａで減圧された後の過熱ガス冷媒が蒸発器１８にて送風空気に放熱して、送風空気を加熱する。ここで、蒸発器１８にてガス冷媒から放出される熱量は、圧縮機１０の圧縮仕事量に相当するものである。蒸発器１８で放熱したガス冷媒はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０に吸入され、圧縮される。
【００４３】
なお、寒冷時におけるエンジン１２の始動直後のように温水温度が低いときは空調用送風機２３を停止状態に維持し、温水が所定温度に上昇した後に、空調用送風機２３が低風量で始動するようにウォームアップ制御される。温水式の暖房用熱交換器２４に温水弁２５を介して温水を流すことにより、蒸発器１８で加熱された送風空気を熱交換器２４において更に加熱することができる。従って、寒冷時においても、蒸発器１８と温水式の暖房用熱交換器２４の両方で加熱された、より温度の高い温風を車室内へ吹き出すことができる。
【００４４】
次に、第１実施形態によるホットガス暖房モードの作動制御を図３により説明する。図３はＥＣＵ２６により実行される制御ルーチンで、例えば、車両エンジン１２のイグニッションスイッチ（図示せず）の投入によりスタートする。そして、ステップＳ１０にて空調操作パネル２８のスイッチ群２９ａ〜２９ｆの操作信号を読み込み、ステップＳ２０にてセンサ群２７ａ〜２７ｆの検出信号を読み込む。
【００４５】
次に、ステップＳ３０にて空調操作パネル２８のホットガススイッチ２９ｂが投入（ＯＮ）されているか判定し、ホットガススイッチ２９ｂが投入（ＯＮ）状態にあるときはステップＳ４０に進み、内外気切替ドア７２により切替設定される吸い込みモードが外気モードであるか判定する。
【００４６】
吸い込みモードが外気モードであるときはステップＳ５０に進み、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを起動する。すなわち、暖房用電磁弁２１を開状態とし、冷房用電磁弁１３を閉状態とするとともに、電磁クラッチ１１を接続（ＯＮ）状態として圧縮機１０を作動させる。これにより、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを起動して、前述のホットガスによる補助暖房機能を発揮できる。
【００４７】
一方、吸い込みモードが内気モードであるときは、ステップＳ４０からステップＳ１０に戻り、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを起動しない。すなわち、内気モード時はホットガスヒータサイクルＨの起動を禁止するから、高湿度の内気温風を車両の窓ガラス内面に吹き出すことを未然に防止できる。従って、冬期の低外気温時に高湿度の内気温風の吹出による窓ガラスの曇り発生を未然に防止できる。
【００４８】
また、ホットガスヒータサイクルＨの作動時には、冷媒圧力センサ２７ｄによりサイクル高圧圧力を検知して、高圧圧力が第１所定値以上に上昇すると、電磁クラッチ１１を開離状態にして圧縮機１０を停止し、高圧圧力が第１所定値より所定量小さい第２所定値以下に低下すると、電磁クラッチ１１を接続状態にして圧縮機１０を再起動させるという能力制御を行う。
【００４９】
この圧縮機能力制御を行うに際して、車両用空調装置の吸い込みモードがもし内気モードになっていると、蒸発器１８での放熱量が減少して外気モード時に比較して高圧圧力の上昇速度が大きくなるので、圧縮機作動の断続頻度が増加し、圧縮機作動の断続によるショック、騒音等の不快感が増大するが、本実施形態によると、内気モード時はホットガスヒータサイクルＨの起動を禁止するから、上記不快感を回避できる。
【００５０】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、吸い込みモードが内気モードであるときはホットガスヒータサイクルＨの起動を禁止するようにしているが、第２実施形態では図４に示すように、ステップＳ４０において内気モードを判定したときはステップＳ６０に進み、吸い込みモードとして外気モードを強制的に設定する。しかる後、ステップＳ５０にてホットガスヒータサイクルＨを起動する。
【００５１】
これにより、吸い込みモードが内気モードに設定されている場合でも、外気モードを強制的に設定してホットガスヒータサイクルＨを起動できるので、内気モードに伴う不具合を回避でき、第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００５２】
（他の実施形態）
なお、第１実施形態では、吸い込みモードが内気モードであるときは、ステップＳ４０からステップＳ１０に戻り、ホットガスヒータサイクルＨの起動を禁止しているが、この内気モード設定によるホットガスヒータサイクルＨの起動禁止状態を適宜の表示手段により表示するようにしてもよい。
【００５３】
また、第１実施形態では、圧縮機１０として固定容量型圧縮機を使用し、圧縮機１０の作動を断続して圧縮機１０の能力制御を行う場合について説明したが、圧縮機１０として吐出容量を連続的または段階的に変化させることができる可変容量型圧縮機を使用し、圧縮機の吐出容量制御により圧縮機１０の能力制御を行うようにしてもよい。
【００５４】
また、圧縮機１０として、吐出容量を１００％容量から略０％容量付近まで変化させることができる可変容量型圧縮機を使用する場合には電磁クラッチ１１を廃止することが可能である。電磁クラッチ１１を廃止した場合には、ステップＳ５０において、電磁クラッチ１１の接続（ＯＮ）のための制御出力の代わりに、可変容量型圧縮機の吐出容量を所定容量とするための制御出力を出すようにすればよい。
【００５５】
また、第１、第２実施形態では、ホットガス暖房指令手段を手動操作されるホットガススイッチ２９ｂにより構成しているが、ヒータコア２４による空気加熱量を調整して車室内吹出空気温度を調整する温度調整手段の最大暖房状態を判定する最大暖房判定手段を備え、この最大暖房判定手段によりホットガス暖房指令手段を構成し、最大暖房時にホットガス暖房モード設定の指令信号を出すようにしてもよい。なお、温度調整手段は、周知のようにヒータコア２４を通過する温風とヒータコア２４をバイパスする冷風との風量割合を調整するエアミックスドア（図示せず）、あるいはヒータコア２４を循環する温水の流量又は温度を調整する温水制御弁２５により構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す全体システム構成図である。
【図２】第１実施形態の電気制御部のブロック図である。
【図３】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図４】第２実施形態の制御フローチャートである。
【符号の説明】
１０…圧縮機、１８…蒸発器（室内熱交換器）、
２０…ホットガスバイパス通路、２１ａ…暖房用減圧装置、
７２…内外気切替ドア（内外気切替手段）。
【図１】
2004161219.tif 000003
【図２】
2004161219.tif 000004
【図３】
2004161219.tif 000005
【図４】
2004161219.tif 000006