(57)【要約】【課題】空気温度の調節性能を向上することができる車両用空気調和装置の制御方法および車両用空気調和装置を提供すること。【解決手段】熱媒体が循環する熱媒体循環回路１０５と、冷媒が循環する冷媒循環回路１０４と、これら熱媒体循環回路１０５及び冷媒循環回路１０４間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器１２４とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、暖房運転開始から所定時間の間、熱媒体の循環流量を、定常暖房運転時の循環流量よりも少なくすることを特徴とする。【選択図】  図１
2004230933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、これら熱媒体循環回路及び冷媒循環回路間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、
暖房運転開始から所定時間の間、前記熱媒体の循環流量を、定常暖房運転時の循環流量よりも少なくすることを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項２】
熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、これら熱媒体循環回路及び冷媒循環回路間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、
暖房運転開始から、前記冷媒の温度が所定温度に達するまでの間、前記熱媒体の循環流量を、定常暖房運転時の循環流量よりも小さくすることを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項３】
熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、これら熱媒体循環回路及び冷媒循環回路間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、
暖房運転時の前記熱媒体の循環流量を、前記熱媒体の温度に対して比例するように調整することを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項４】
熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、これら熱媒体循環回路及び冷媒循環回路間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、
冷房運転時の前記熱媒体の循環流量を、前記冷媒の温度に対して比例するように調整することを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項５】
冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備える車両用空気調和装置の制御方法であって、
暖房運転開始時に、熱媒体の温度が第１所定温度以下の時には、前記ポンプの回転数を所定回転数以下に制御することを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の車両用空気調和装置の制御方法において、
前記ポンプの回転数を前記所定回転数以下にしてから、所定時間が経過したら、前記ポンプの回転数を前記所定回転数以上に戻すことを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項７】
請求項５記載の車両用空気調和装置の制御方法において、
冷媒の温度が第２所定温度以上になったら、前記ポンプの回転数を前記所定回転数以上に戻すことを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項８】
冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備える車両用空気調和装置の制御方法であって、
暖房運転時に、熱媒体の温度に応じて前記ポンプの回転数を制御することを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項９】
冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備える車両用空気調和装置の制御方法であって、
冷房運転時に、冷媒の温度が第３所定温度以上になったら、冷媒の温度に応じて前記ポンプの回転数を制御することを特徴とする車両用空気調和装置の制御方法。
【請求項１０】
冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備える車両用空気調和装置であって、
熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出手段を備え、
暖房運転開始時または暖房運転時に、前記熱媒体温度検出手段の出力に基づき、前記ポンプの回転数を制御する制御部を備えることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の車両用空気調和装置において、
前記ポンプの運転時間を計測するタイマを備え、
暖房運転開始時に、前記熱媒体温度検出手段の出力と前記タイマの出力とに基づき、前記ポンプの回転数を制御する制御部を備えることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の車両用空気調和装置において、
冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、
暖房運転開始時に、前記熱媒体温度検出手段の出力と前記冷媒温度検出手段の出力とに基づき、前記ポンプの回転数を制御する制御部を備えることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項１３】
冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備える車両用空気調和装置であって、
冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、
冷房運転時に、前記冷媒温度検出手段の出力に基づき、前記ポンプの回転数を制御する制御部を備えることを特徴とする車両用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクルを導入した車両用空気調和装置の制御方法および車両用空気調和装置の、空調能力向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化等の環境問題を解決する手段として、従来の内燃機関で走行する車両に代わる電気自動車やハイブリッド車の開発が進み、一部実用化されている。このような車両においては、電気自動車のように内燃機関が全くないか、あるいは、ハイブリッド車のように内燃機関を搭載していても内燃機関が間歇的にしか運転されない。そのため、このような車両の空気調和装置は、従来の車両用空気調和装置のように、コンプレッサの駆動源として内燃機関の出力の一部を使用したり、または、内燃機関の廃熱を利用したりして暖房運転を行えない、または行い難いという問題点を抱えている。
【０００３】
このような背景から、冷媒を圧縮するコンプレッサの駆動源として電動モータ等を使用し、状態変化を繰り返しながら冷媒回路を循環する冷媒の流れ方向を切り換えることで車室内の空調を行うように構成したヒートポンプ式の車両用空気調和装置が提案されている。
【０００４】
この種の車両用空気調和装置として図６に示すものが知られている。図６において、車両用空気調和装置１は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２３と、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒−熱媒体熱交換器２４と、冷媒を断熱膨張させる絞り２５、２７と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器２６と、冷媒と外気または車室内の空気（内気）とを熱交換させる第一室内熱交換器２８と、冷媒の気液分離を行うアキュムレータ２９と、運転モードによって冷媒の流れを切り換える電磁弁３７、３８と、熱媒体と外気または内気とを熱交換させる第二室内熱交換器３９と、熱媒体を供給する熱媒体供給手段４０と、熱媒体を循環させるポンプ４１とを主な構成要素としている。
【０００５】
また、室内ユニット３には、内気または外気を第一室内熱交換器２８および第二室内熱交換器３９へ圧送する室内ブロワ２と、内気を室内ユニット３に導く内気導入口８と、外気を室内ユニット３に導く外気導入口９と、吹き出し口１４、１５、１６と、第二室内熱交換器３９を流過する空気の流量を調節する一対の空気ダンパー４２、４２とが備えられている。
【０００６】
そして、熱媒体供給手段４０の熱媒体流入側に、熱媒体の温度を検出する温度センサ５１が備えられ、外気導入口９に外気の温度を検出する外気温度センサ５２が備えられ、温度センサ５１と外気温度センサ５２との出力に基づき、室内ブロワ２の回転数を制御する制御部５０が備えられている。
【０００７】
上記の構成からなる車両用空気調和装置１によれば、図６に示すように、冷房運転が選択された時には、コンプレッサ２３から吐出された冷媒が、実線矢印で示した経路を循環し、暖房運転が選択された時には、点線矢印で示した経路を循環してコンプレッサ２３に戻る冷凍サイクル運転を行う。
【０００８】
つまり、冷房運転時には、電磁弁３７が開けられて電磁弁３８が閉じられているので、コンプレッサ２３から吐出された高圧高温の冷媒は、冷媒−熱媒体熱交換器２４にて熱媒体と熱交換した後、室外熱交換器２６に流入する。冷媒は、室外熱交換器２６において、外気に熱を放出して凝縮し、絞り２７に圧送される。絞り２７にて断熱膨張された冷媒は、室内ユニット３内に配設された第一室内熱交換器２８を流過する過程で、内気導入口８、又は外気導入口９から導入され室内ブロワ２により圧送される空気から熱を吸収して蒸発した後、アキュムレータ２９を経てコンプレッサ２３に戻る。
【０００９】
暖房運転時には、電磁弁３７が閉じられ、電磁弁３８が開けられているので、コンプレッサ２３から吐出された高圧高温の冷媒は、冷媒−熱媒体熱交換器２４にて熱媒体と熱交換した後、絞り２５に圧送される。絞り２５にて断熱膨張した冷媒は、室外熱交換器２６にて外気から熱を吸収して蒸発した後、電磁弁３８を通ってアキュムレータ２９に入り、気液分離してコンプレッサ２３に戻る。
【００１０】
また、熱媒体供給手段４０から出た熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器２４にて高温の冷媒と熱交換して吸熱した後、室内ユニット３内に配設された第二室内熱交換器３９に流入し、ここで第一室内熱交換器２８を通過してきた空気と熱交換して放熱し、熱媒体供給手段４０に戻る。熱媒体は、ポンプ４１によって上記経路を強制循環される（例えば、特許文献１、２、３参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平８−２１６６５５号公報  （第７−８頁、第２図）
【特許文献２】
特許第３１３４７０５号公報  （第４頁、第２図）
【特許文献３】
特開平８−３１０２２７号公報  （第５頁、第５図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の車両用空気調和装置においては、暖房運転開始時に、熱媒体供給手段４０から供給される熱媒体の温度が低く、冷凍サイクルの冷媒から得る熱量も小さいため、熱媒体の温度上昇が遅くなる。そこで、熱媒体の温度上昇の遅れを挽回し、始動時の暖房性能の立ち上がりを改善する対策が種々実施されている。
【００１３】
例えば、特許文献１においては、暖房運転開始時に、熱媒体の温度が所定温度以下、かつ外気温度と熱媒体温度との温度差が所定値以下の時には室内ブロワ２を停止している。これにより、冷媒の温度立ち上がり早めて、冷媒から熱を受け取る熱媒体の温度立ち上がりの改善を図っている。
あるいは、熱媒体の温度が所定値以下、かつ外気温度と熱媒体温度との温度差が所定値以上の時には、室内ブロワ２の回転数を制御して送風量を低減して、同様に熱媒体の温度立ち上がりの改善を図っている。
【００１４】
上記特許文献１の対策およびその他の公知技術（特許文献２、３）の対策のいずれにおいても、熱媒体の循環流量は制御されていない。そのため、熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器２４において温度の上昇していない冷媒と熱交換するため、熱媒体の温度の立ち上がりが遅れるという問題があった。
【００１５】
また、冷房運転時に外気温度が高くなる等、車両用空気調和装置１にかかる熱負荷が増加すると、室外熱交換器２６で放出される熱量が減少し、冷媒温度が高くなる。そして、熱媒体の流量は制御されておらず、一定であるので、冷媒−熱媒体熱交換器２４を設けたことによる冷媒温度低下への寄与は少ない。
その結果、冷媒の温度が高いままとなり、冷房性能が低下する恐れがあるという問題点があった。
【００１６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、空気温度の調節性能を向上することができる車両用空気調和装置の制御方法および車両用空気調和装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用空気調和装置の制御方法および車両用空気調和装置では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１にかかる発明は、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、これら熱媒体循環回路及び冷媒循環回路間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、暖房運転開始から所定時間の間、前記熱媒体の循環流量を、定常暖房運転時の循環流量よりも少なくすることを特徴とする。
【００１８】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、暖房運転開始から所定時間の間、熱媒体と冷媒との熱交換が少なくなるため、冷媒温度の立ち上がりが早くなる。上記所定時間経過後は、冷媒温度が高くなっているので、熱媒体は冷媒によって加熱され、熱媒体温度の立ち上がりが早くなる。
【００１９】
請求項２にかかる発明は、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、これら熱媒体循環回路及び冷媒循環回路間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、暖房運転開始から、前記冷媒の温度が所定温度に達するまでの間、前記熱媒体の循環流量を、定常暖房運転時の循環流量よりも小さくすることを特徴とする。
【００２０】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、暖房運転開始から冷媒温度が所定温度に達するまでの間、熱媒体と冷媒との熱交換が少なくなるため、冷媒温度の立ち上がりが早くなる。冷媒温度が所定温度に達した後は、冷媒温度が高くなっているので、熱媒体は冷媒によって加熱され、熱媒体温度の立ち上がりが早くなる。
【００２１】
請求項３にかかる発明は、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、これら熱媒体循環回路及び冷媒循環回路間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、暖房運転時の前記熱媒体の循環流量を、前記熱媒体の温度に対して比例するように調整することを特徴とする。
【００２２】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、暖房運転時に、熱媒体の温度に比例して熱媒体の循環流量を調整するので、熱媒体により運ぶことのできる熱量が増加し、それに伴い車室内に流入する空気に放出する熱量を増加させることができる。
【００２３】
請求項４にかかる発明は、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、これら熱媒体循環回路及び冷媒循環回路間における熱交換を行う冷媒−熱媒体熱交換器とを備えた車両用空気調和装置の制御方法において、冷房運転時の前記熱媒体の循環流量を、前記冷媒の温度に対して比例するように調整することを特徴とする。
【００２４】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、冷房運転時に、冷媒の温度に比例して熱媒体の循環流量を調整するので、冷媒から熱媒体へ移動する熱量を調整することができ、冷媒の温度上昇を押えることができる。
【００２５】
請求項５にかかる発明は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備えてなり、暖房運転開始時に、熱媒体の温度が第１所定温度以下の時には、前記ポンプの回転数を所定回転数以下に制御することを特徴とする。
【００２６】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、暖房運転開始時であって、熱媒体の温度が第１所定温度以下の時には、ポンプの回転数を所定回転数以下とするので、定常運転時に比較して、熱媒体の循環流量が減少することとなり、冷媒−熱媒体熱交換器における圧縮された冷媒から熱媒体への熱移動量が減少して、冷媒温度の低下が抑えられる。
冷媒−熱媒体熱交換器における冷媒温度の低下が抑えられると、冷凍サイクルの全ての過程における冷媒温度低下が抑えられる。特に車外熱交換器においては、冷媒が気液二層状態であるので圧力低下も抑えられ、車外熱交換器からコンプレッサに向かう気体冷媒の密度、つまり質量流量の減少も抑えられる。
その結果、冷媒循環質量流量を確保することができ、コンプレッサで発生した熱を冷媒全体に行き渡らせ、暖房に適した温度まで上昇させるのに必要な時間、つまり冷媒温度の立ち上がり時間の遅れを防止することができる。
これは、冷媒から熱を受け取る熱媒体温度の立ち上がり時間の遅れ防止ともなり、熱媒体温度の立ち上がりを早くすることができる。
【００２７】
請求項６にかかる発明は、請求項５記載の車両用空気調和装置の制御方法において、前記ポンプの回転数を前記所定回転数以下にしてから、所定時間が経過したら、前記ポンプの回転数を前記所定回転数以上に戻すことを特徴とする。
【００２８】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、暖房運転開始後、ポンプの回転数が所定回転数以下に下がってから所定時間経過後に、ポンプの回転数が所定回転数以上に上げて熱媒体の循環流量を増加させる。ポンプの回転数が所定回転数以下に下がってから所定時間経過しているため、冷媒の温度は熱媒体の温度より高くなっている。
熱媒体の循環流量が増加したこと、および冷媒の温度が熱媒体の温度より高くなったことにより、熱媒体は冷媒からより多くの熱を吸収することができるため、熱媒体温度の立ち上がりを早くすることができる。
【００２９】
請求項７にかかる発明は、請求項５記載の車両用空気調和装置の制御方法において、冷媒の温度が第２所定温度以上になったら、前記ポンプの回転数を前記所定回転数以上に戻すことを特徴とする。
【００３０】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、暖房運転開始後、冷媒の温度が第２所定温度以上になったら熱媒体の循環流量を増加させるため、冷媒―熱媒体熱交換器において、冷媒から熱媒体へ移動する熱量を増加させることができる。そのため、熱媒体温度の立ち上がりを早くすることができる。
【００３１】
請求項８にかかる発明は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備えてなり、暖房運転時に、熱媒体の温度に応じて前記ポンプの回転数を制御することを特徴とする。
【００３２】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、暖房運転時に、熱媒体の温度に応じてポンプの回転数を制御し、熱媒体の循環流量を調節することができる。
例えば、熱媒体の温度が上昇すると熱媒体の循環流量を増加させることができ、熱媒体により運ぶことのできる熱量が増加し、それに伴い車室内に流入する空気に放出する熱量を増加させることができる。
【００３３】
請求項９にかかる発明は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備えてなり、冷房運転時に、冷媒の温度が第３所定温度以上になったら、冷媒の温度に応じて前記ポンプの回転数を制御することを特徴とする。
【００３４】
この発明にかかる車両用空気調和装置の制御方法によれば、冷房運転時に、冷媒の温度が第３所定温度以上になったら、冷媒の温度に応じて熱媒体の循環流量を調節することができる。
例えば、冷媒温度が第３所定温度を越えて上昇すると、冷媒温度に応じて熱媒体循環流量を増加させることができる。熱媒体循環流量が増加すると、冷媒から熱媒体へ移動する熱量が増加し、冷媒の温度上昇を押えることができる。
【００３５】
請求項１０にかかる発明は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備えてなり、熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出手段を備え、暖房運転開始時または暖房運転時に、前記熱媒体温度検出手段の出力に基づき、前記ポンプの回転数を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００３６】
この発明にかかる車両用空気調和装置によれば、暖房運転開始時または暖房運転時に、熱媒体温度検出手段により検出された熱媒体温度に基づいてポンプの回転数を制御して、熱媒体の循環流量を調節することができる。
【００３７】
請求項１１にかかる発明は、請求項１０記載の車両用空気調和装置において、前記ポンプの運転時間を計測するタイマを備え、暖房運転開始時に、前記熱媒体温度検出手段の出力と前記タイマの出力とに基づき、前記ポンプの回転数を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００３８】
この発明にかかる車両用空気調和装置によれば、暖房運転開始時に、熱媒体温度検出手段により検出された熱媒体温度およびタイマの出力に基づいてポンプの回転数を制御し、熱媒体の循環流量を調節することができる。
【００３９】
請求項１２にかかる発明は、請求項１０記載の車両用空気調和装置において、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、暖房運転開始時に、前記熱媒体温度検出手段の出力と前記冷媒温度検出手段の出力とに基づき、前記ポンプの回転数を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００４０】
この発明にかかる車両用空気調和装置によれば、暖房運転開始時に、熱媒体温度検出手段により検出された熱媒体温度および前記冷媒温度検出手段により検出された冷媒温度に基づいてポンプの回転数を制御し、熱媒体の循環流量を調節することができる。
【００４１】
請求項１３にかかる発明は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、外気または室内気と冷媒または熱媒体との間で熱交換する車内熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、車両の駆動機構を冷却する熱媒体と冷媒との間で熱交換する冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を循環させるポンプと、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切り換えする冷媒流れ方向切換手段とを備えてなり、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、冷房運転時に、前記冷媒温度検出手段の出力に基づき、前記ポンプの回転数を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００４２】
この発明にかかる車両用空気調和装置によれば、冷房運転時に、冷媒温度検出手段により検出された冷媒温度に基づいてポンプの回転数を制御し、熱媒体の循環流量を調節することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の各実施形態について説明する。図１から図３は、この発明の第一の実施形態を示す図である。
図１において車両用空気調和装置１０１は、車室内に導入する空気の温度調節を行う室内ユニット１０３と、ヒートポンプ式冷凍サイクルによる冷房運転及び暖房運転を行う冷媒配管系統（冷媒循環回路）１０４と、暖房熱源を供給するための熱媒体配管系統（熱媒体循環回路）１０５とを主な構成要素としている。
【００４４】
冷媒配管系統１０４は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサ（コンプレッサ）１２３と、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒−熱媒体熱交換器１２４と、冷媒を減圧させる第１膨張弁（絞り機構）１２５、第２膨張弁（絞り機構）１２８と、冷媒と外気とを熱交換させる車外熱交換器１２６と、車外熱交換器１２６から流出した冷媒と電動コンプレッサ１２３に流入する冷媒とを熱交換させる内部熱交換器１２７と、冷媒と外気または冷媒と内気とを熱交換させる第一車内熱交換器（車内熱交換器）１２９と、冷媒の気液分離を行うアキュムレータ１３０と、運転モードによって冷媒の流れを切り換える電磁弁（冷媒流れ方向切換手段）１３１、１３２とを主な構成要素としている。
【００４５】
熱媒体配管系統１０５は、熱媒体と外気または熱媒体と内気とを熱交換させる第二車内熱交換器（車内熱交換器）１３３と、熱媒体を供給する熱媒体供給手段１４０と、熱媒体を循環させる電動ポンプ（ポンプ）１４１とを主な構成要素としている。
【００４６】
また、室内ユニット１０３には、内気または外気を第一車内熱交換器１２９および第二車内熱交換器１３３へ圧送する室内ブロワ１０２と、内気を室内ユニット１０３に導く内気導入口１０８と、外気を室内ユニット１０３に導く外気導入口１０９と、吹き出し口１１４、１１６、１１７とが備えられている。
【００４７】
そして、冷媒−熱媒体熱交換器１２４の熱媒体流入側に、熱媒体の温度を検出する温度センサ（熱媒体温度検出手段）１５１が備えられ、電動コンプレッサ１２３の冷媒吐出口側に、冷媒の温度を検出する温度センサ（冷媒温度検出手段）１５２が備えられ、電動ポンプ１４１の運転時間を計測するタイマ１５３が備えられ、温度センサ１５１、１５２の出力と、タイマ１５３の出力とに基づき、電動ポンプ１４１の回転数を制御する制御部１５０が備えられている。
【００４８】
上記の構成からなる車両用空気調和装置１０１の、暖房運転時における冷媒、熱媒体等の流れを始めに説明する。
冷媒は、図１の破線矢印で示すように、電動コンプレッサ１２３で圧縮され、冷媒−熱媒体熱交換器１２４に流入し、後述する熱媒体に放熱して、第２膨張弁１２５で減圧されて、車外熱交換器１２６に流入する。車外熱交換器１２６において、外気から熱を吸収して蒸発した冷媒は、内部熱交換器１２７を流通し、電磁弁１３２を経由して、アキュムレータ１３０に流入する。アキュムレータ１３０において気液分離された冷媒は、内部熱交換器１２７流通してコンプレッサ１２３に戻る。
【００４９】
熱媒体は、図１の一点鎖線矢印で示すように、熱媒体供給手段１４０から流出して、冷媒−熱媒体熱交換器１２４に流入し、前述した電動コンプレッサ１２３で圧縮された冷媒から熱を吸収し、第二車内熱交換器１３３に流入する。第二車内熱交換器１３３において、熱媒体は、外気または内気に熱を放出し、電動ポンプ１４１により熱媒体供給手段１４０へと圧送される。
【００５０】
また、外気導入口１０９から室内ユニット１０３に導入された外気、または内気導入口１０８から室内ユニット１０３に導入された内気は、室内ブロワ１０２により第一車内熱交換器１２９および第二車内熱交換器１３３へ圧送される。第一車内熱交換器１２９を流通した外気または内気は、第二車内熱交換器１３３において、前述した熱媒体から熱を吸収し、吹き出し口１１４、１１６、１１７から車室内に流入する。
【００５１】
次に、本発明の特徴である車両用空気調和装置１０１の暖房運転開始時および暖房運転時の制御について説明する。
図１および図２に示すように、車両用空気調和装置１０１を搭載した車両の始動直後に暖房運転開始が指示されると、制御部１５０は、温度センサ１５１により検出された熱媒体の温度Ｔｈと、第１所定温度Ｔ１とを比較する（ステップＳ１）。熱媒体の温度Ｔｈが第１所定温度Ｔ１より高ければ、後述するステップＳ６の制御に移り、熱媒体の温度Ｔｈが第１所定温度Ｔ１以下であれば、制御部１５０は、電動ポンプ１４１の回転数Ｎｐを所定回転数Ｎ１以下に制御する（ステップＳ２）。そして、タイマ１５３のカウンタを０にリセット（ｔ＝０）して、電動ポンプ１５０の回転数Ｎｐを所定回転数Ｎ１以下に制御している時間のカウントを開始する（ステップＳ３）。
【００５２】
その後、タイマ１５３のカウンタｔと所定時間ｔ１とを比較して（ステップＳ４）、カウンタｔが所定時間ｔ１より短ければステップＳ４を繰り返す。また、カウンタｔが所定時間ｔ１以上であれば、制御部１５０は、電動ポンプ１４１の回転数Ｎｐを所定回転数Ｎ１以上とする（ステップＳ５）。以後の電動ポンプ１４１の回転数Ｎｐは、制御部１５０が温度センサ１５１により検出された熱媒体の温度Ｔｈに比例して制御する（ステップＳ６）。
【００５３】
次に、車両用空気調和装置１０１の冷房運転時における冷媒等の、流れを説明する。
冷媒は、図１の実線矢印で示すように、電動コンプッサ１２３で圧縮され、冷媒−熱媒体熱交換器１２４に流入し、後述する熱媒体と熱交換して電磁弁１３１を経由して車外熱交換器１２６に流入する。車外熱交換器１２６において外気に熱を放出した冷媒は、内部熱交換器１２７において後述するアキュムレータを通過した冷媒と熱交換し、第１膨張弁１２８で減圧されて、第一車内熱交換器１２９に流入する。第一車内熱交換器１２９において、後述する外気または内気から熱を吸収して蒸発した冷媒は、アキュムレータ１３０において気液分離され、内部熱交換器１２７に流入して、前述した車外熱交換器１２６から流出した冷媒と熱交換して、電動コンプレッサ１２３に戻る。
【００５４】
また、外気導入口１０９から室内ユニット１０３に導入された外気、または内気導入口１０８から室内ユニット１０３に導入された内気は、室内ブロワ１０２により第一車内熱交換器１２９および第二車内熱交換器１３３へ圧送される。第一車内熱交換器１２９において、外気または内気は、前述した冷媒に熱を奪われ、第二車内熱交換器１３３を迂回して吹き出し口１１４、１１６、１１７から車室内に流入する。
熱媒体の流れは、暖房運転時と同じであるため、その説明を省略する。
【００５５】
次に、本発明の特徴である車両用空気調和装置１０１の冷房運転時の制御について説明する。
図１および図３に示すように、まず冷房運転が開始されると、電動ポンプ１４１は所定の一定回転数で制御されている。その後、温度センサ１５２で検出された冷媒の温度Ｔｒと、第３所定温度Ｔ３とを比較し（ステップＳ１１）、冷媒の温度Ｔｒが第３所定温度Ｔ３より低ければステップＳ１１を繰り返す。また、冷媒の温度Ｔｒが第３所定温度Ｔ３以上であれば、制御部１５０が、電動ポンプ１４１の回転数Ｎｐを、冷媒の温度Ｔｒに比例させて制御する（ステップＳ１２）。
【００５６】
上記の構成によれば、車両用空気調和装置１０１は、暖房運転開始時において熱媒体温度Ｔｈが第１所定温度Ｔ１以下の時には、電動ポンプ回転数Ｎｐを定常運転時の電動ポンプ１４１の回転数である所定回転数Ｎ１以下とするので、冷媒−熱媒体熱交換器１２４における冷媒から熱媒体への熱移動量が減少して、冷媒温度の低下が抑えられる。
これにより、全ての過程における冷媒温度低下が抑えられ、車外熱交換器１２６においては、冷媒が気液二層状態であるので圧力低下も抑えられ、車外熱交換器１２６から電動コンプレッサ１２３に向かう気体冷媒の密度、つまり質量流量の減少も抑えられる。その結果、冷媒循環質量流量を確保することができ、電動コンプレッサ１２３で発生した熱を冷媒全体に行き渡らせ、暖房に適した温度まで上昇させるのに必要な時間、つまり冷媒温度の立ち上がり時間の遅れを防止することができる。
これは、冷媒から熱を受け取る熱媒体温度の立ち上がり時間の遅れ防止ともなり、車室内に早く暖かい空気を供給することができるようになり、空気温度の調節性能を向上することができる。
【００５７】
暖房運転開始後、電動ポンプ回転数Ｎｐが所定回転数Ｎ１以下に下がってから所定時間ｔ１経過後に、電動ポンプ回転数Ｎｐが所定回転数Ｎ１以上に上げて熱媒体の循環流量を増加させる。電動ポンプ回転数Ｎｐが所定回転数Ｎ１以下に下がってから所定時間ｔ１経過しているため、冷媒の温度は熱媒体の温度より高くなっている。
これら熱媒体の循環流量が増加したこと、および冷媒の温度が熱媒体の温度より高くなったことにより、熱媒体は冷媒からより多くの熱を吸収することができるため、熱媒体温度の立ち上がりを早くすることができる。そのため、車室内に早く暖かい空気を供給することができるようになり、空気温度の調節性能を向上することができる。
【００５８】
暖房運転時に、温度センサ１５１に検知された熱媒体温度Ｔｈに応じて電動ポンプ回転数Ｎｐを制御して、熱媒体の循環流量を調節することができるため、熱媒体温度Ｔｈが上昇すると熱媒体の循環流量を増加させることができる。これにより、熱媒体により運ぶことのできる熱量が増加し、それに伴い車室内に流入する空気に放出する熱量を増加させることができるため、空気温度の調節性能を向上させることができる。
【００５９】
冷房運転時に、温度センサ１５２に検知される冷媒温度Ｔｒが第３所定温度Ｔ３以上になったら、冷媒温度Ｔｒに応じて熱媒体の循環流量を調節することができるため、冷媒温度Ｔｒが第３所定温度Ｔ３を越えて上昇すると、冷媒温度Ｔｒに応じて熱媒体循環流量を増加させることができる。熱媒体循環流量が増加するため、冷媒から熱媒体へ移動する熱量が増加し、冷媒の温度上昇を押え、冷房能力の低下を防ぐことができ、空気温度の調節性能を向上させることができる。
【００６０】
図４から図５はこの発明の第二の実施形態を示す図である。全体の構成は、図１から図３に示すものと同様であり、同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
図４において車両用空気調和装置２０１は、温度センサ１５１、１５２の出力とに基づき、電動ポンプ１４１の回転数を制御する制御部２５０が備えられている。
【００６１】
上記の構成からなる車両用空気調和装置２０１の暖房運転時における冷媒、熱媒体等の流れは第一の実施例と同じであるため、その説明を省略する。
【００６２】
次に、本発明の特徴である車両用空気調和装置２０１の暖房運転開始時および暖房運転時の制御について説明する。
図４および図５に示すように，車両用空気調和装置２０１を搭載した車両の始動直後に暖房運転開始が指示されると、制御部２５０は、温度センサ１５１により検出された熱媒体の温度Ｔｈと、第１所定温度Ｔ１とを比較する（ステップＳ１）。熱媒体の温度Ｔｈが第１所定温度Ｔ１より高ければ、後述するステップＳ６の制御に移り、熱媒体の温度Ｔｈが第１所定温度Ｔ１以下であれば、制御部２５０は、電動ポンプ１４１の回転数Ｎｐを所定回転数Ｎ１以下に制御する（ステップＳ２）。
【００６３】
そして、温度センサ１５２で検出された冷媒の温度Ｔｒと、第２所定温度Ｔ２とを比較し（ステップＳ２１）、冷媒の温度Ｔｒが第２所定温度Ｔ２より低ければ、ステップＳ２１を繰り返す。また、冷媒の温度Ｔｒが第２所定温度Ｔ２以上であれば、制御部２５０は、電動ポンプ１４１の回転数Ｎｐを所定回転数Ｎ１以上とする（ステップＳ５）。以後の電動ポンプ１４１の回転数Ｎｐは、制御部１５０が、温度センサ１５１により検出された熱媒体の温度Ｔｈに比例して制御する（ステップＳ６）。
【００６４】
上記の構成によれば、車両用空気調和装置２０１は、暖房運転開始後、冷媒温度Ｔｒが第２所定温度Ｔ２以上になったら熱媒体の循環流量を増加させるため、冷媒―熱媒体熱交換器１２４において、冷媒から熱媒体へ移動する熱量を増加させることができる。そのため、熱媒体温度の立ち上がりを早くすることができ、空気温度の調節性能を向上させることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、熱媒体の循環流量を調整することにより、冷媒温度の立ち上がりが早くなり、上記所定時間経過後には、熱媒体は温度の高くなった冷媒によって加熱され、熱媒体温度の立ち上がりが早くなるため、熱媒体を介して暖めた空気を車室内に送るのに時間がかかることがなく、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００６６】
請求項２に係る発明によれば、熱媒体の循環流量を調整することにより、冷媒温度の立ち上がりが早くなり、冷媒温度が所定温度に達した後は、熱媒体は冷媒によって加熱されるので、熱媒体温度の立ち上がりが早くなる。そのため、熱媒体を介して暖めた空気を車室内に送るのに時間がかかることがなく、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００６７】
請求項３に係る発明によれば、熱媒体の温度に比例して熱媒体の循環流量を調整し、熱媒体により運ぶことのできる熱量が増加するので、より暖かい空気を車室内に送ることができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００６８】
請求項４に係る発明によれば、冷媒の温度に比例して熱媒体の循環流量を調整し、冷媒から熱媒体へ移動する熱量を調整することができるので、冷媒の温度上昇が抑えられ、冷房能力の悪化を防ぐことができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００６９】
請求項５に係る発明によれば、暖房運転開始時に、熱媒体の温度が第１所定温度以下の時には、ポンプの回転数を所定回転数以下に制御することができるため、熱媒体温度を所望の温度まで上昇させるのに時間がかからない。そのため、熱媒体を介して暖めた空気を車室内に送るのに時間がかかることがなく、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００７０】
請求項６に係る発明によれば、ポンプの回転数を所定回転数以下にしてから、所定時間が経過したら、ポンプの回転数を所定回転数以上に戻すことができるため、冷媒から熱媒体に移る熱量を素早く増やすことができる。これにより、より暖かい空気を車室内に送ることができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００７１】
請求項７に係る発明によれば、冷媒の温度が第２所定温度以上になったら、ポンプの回転数を所定回転数以上に戻すことができるため、冷媒から熱媒体に移る熱量を増やすことができる。これにより、より暖かい空気を車室内に送ることができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００７２】
請求項８に係る発明によれば、暖房運転時に、熱媒体の温度に応じて前記ポンプの回転数を制御することができるため、より暖められた空気を車室内に送ることができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００７３】
請求項９に係る発明によれば、冷房運転時に、冷媒の温度が第３所定温度以上になったら、冷媒の温度に応じてポンプの回転数を制御することができるため、冷媒の温度上昇が抑えられ、冷房能力の悪化を防ぐことができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００７４】
請求項１０に係る発明によれば、暖房運転開始時または暖房運転時に、熱媒体温度検出手段の出力に基づき、ポンプの回転数を制御する制御部を備えているため、より暖められた空気を素早く車室内に送ることができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００７５】
請求項１１に係る発明によれば、暖房運転開始時に、熱媒体温度検出手段の出力とタイマの出力とに基づき、ポンプの回転数を制御する制御部を備えているため、冷媒から熱媒体に移る熱量を増やすことができる。これにより、より暖かい空気を車室内に送ることができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００７６】
請求項１２に係る発明によれば、暖房運転開始時に、熱媒体温度検出手段の出力と冷媒温度検出手段の出力とに基づき、ポンプの回転数を制御する制御部を備えているため、冷媒から熱媒体に移る熱量を増やすことができ、より暖かい空気を車室内に送ることができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【００７７】
請求項１３に係る発明によれば、冷房運転時に、冷媒温度検出手段の出力に基づき、ポンプの回転数を制御する制御部を備えているため、冷媒の温度上昇が抑えられ、冷房能力の悪化を防ぐことができ、空気温度の調節性能を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用空気調和装置の第一の実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明による車両用空気調和装置の第一の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明による車両用空気調和装置の第一の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明による車両用空気調和装置の第二の実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明による車両用空気調和装置の第二の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図６】従来の車両用空気調和装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０１、２０１  車両用空気調和装置
１０４  冷媒配管系統（冷媒循環回路）
１０５  熱媒体配管系統（熱媒体循環回路）
１２３  電動コンプレッサ（コンプレッサ）
１２４  冷媒−熱媒体熱交換器
１２５  第１膨張弁（絞り機構）
１２６  車外熱交換器
１２８  第２膨張弁（絞り機構）
１２９  第一車内熱交換器（車内熱交換器）
１３１、１３２  電磁弁（冷媒流れ方向切換手段）
１３３  第二車内熱交換器（車内熱交換器）
１４１  電動ポンプ（ポンプ）
１５０、２５０  制御部
１５１  温度センサ（熱媒体温度検出手段）
１５２  温度センサ（冷媒温度検出手段）
１５３  タイマ
Ｔ１  第１所定温度
Ｔ２  第２所定温度
Ｔ３  第３所定温度
ｔ１  所定時間
Ｎ１  所定回転数
【図１】
2004230933.tif 000003
【図２】
2004230933.tif 000004
【図３】
2004230933.tif 000005
【図４】
2004230933.tif 000006
【図５】
2004230933.tif 000007
【図６】
2004230933.tif 000008