(57)【要約】【課題】  極低温外気環境下でも十分な暖房性能が得られる車両用空調装置を提供する。【解決手段】  気相冷媒を圧縮するコンプレッサ２と、このコンプレッサ２から導入された気相冷媒の熱を周辺の空気に放出させる放熱用熱交換器３、４と、車室内空気流路Ｐ１内に配設され、放熱用熱交換器３、４から導入された気相冷媒に送風空気の熱を吸収させる吸熱用車室内熱交換器７と、放熱用熱交換器３、４から吸熱用車室内熱交換器７へ導入される冷媒を膨張させる膨張手段６と、車室内空気流路Ｐ１内に配設された発熱手段２１とを備え、車両室内の温度環境を調整する車両用空調装置に、車室内空気流路の吸熱用車室内熱交換器７上流側に、且つこの吸熱用車室内熱交換器７と熱交換が可能な位置に加熱手段２０を設置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相冷媒を圧縮するコンプレッサ（２）と、このコンプレッサ（２）から導入された当該気相冷媒の熱を周辺の空気に放出させる放熱用熱交換器（３，４）と、車室内空気流路（Ｐ１）内に配設され、該放熱用熱交換器（３，４）から導入された当該気相冷媒に送風空気の熱を吸収させる吸熱用車室内熱交換器（７）と、該放熱用熱交換器（３，４）から該吸熱用車室内熱交換器（７）へ導入される冷媒を膨張させる膨張手段（６）と、車室内空気流路（Ｐ１）内に配設された発熱手段（２１）とを備え、車両室内の温度環境を調整する車両用空調装置において、
前記車室内空気流路の前記吸熱用車室内熱交換器（７）上流側に、且つこの吸熱用車室内熱交換器（７）と熱交換が可能な位置に加熱手段（２０）が設置されたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記加熱手段が、電気ヒータ（２０）であることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記加熱手段（２０）は、車両の駆動源を冷却する冷却水を熱媒体とする熱交換器（２０ａ）であることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用空調装置において、
前記吸熱用車室内熱交換器（７）を構成する放熱フィンと、
前記加熱手段（２０）としての前記発熱手段（２１）を構成する放熱フィンとが一体に形成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項３と請求項４のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、
前記冷却水が内部を循環する冷却水循環経路（Ｌ３）の該加熱手段（２０）上流側に電磁制御弁（２４）が配設されたことを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両室内における温度環境を調整するための車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内の温度環境を調整する車両用空調装置の中には、たとえば特許文献１に示されているように、ヒートポンプ方式の冷凍サイクルを用いたものが知られている。これは、コンプレッサ、車室外コンデンサ、車室内コンデンサ、膨張弁、およびエバポレータが冷媒配管によりこの順序で連結された車両用空調装置に、コンプレッサから吐出された冷媒が車室外コンデンサを迂回して車室内コンデンサに導かれるバイパス管と、コンプレッサから吐出される冷媒の流路を切り替えるためにコンプレッサの下流の冷媒配管に設けられた四方弁と、暖房運転時には車室外コンデンサに滞留した冷媒をコンプレッサの吸入側に戻す冷媒回収管と、冷媒配管に設けられた圧力トランスデューサーとを設けることで、暖房運転時の暖房サイクル内の冷媒量を適正化することができるものである。
【特許文献１】特開平１１−１０５５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の車両用空調装置にあっては、−２０度以下となるような極低温外気環境下に長時間放置された場合には、冷媒配管内の冷媒の多くが液化し、冷媒配管内の圧力が下がってしまうため、可変容量コンプレッサを備えた車両用空調装置は、起動後しばらくの間はデストローク状態が続き、暖房風を車室内に送風することができない恐れがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、極低温外気環境下でも十分な暖房性能が得られる車両用空調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】
【０００５】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、気相冷媒を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサから導入された当該気相冷媒の熱を周辺の空気に放出させる放熱用熱交換器と、車室内空気流路内に配設され、該放熱用熱交換器から導入された当該気相冷媒に送風空気の熱を吸収させる吸熱用車室内熱交換器と、該放熱用熱交換器から該吸熱用車室内熱交換器へ導入される冷媒を膨張させる膨張手段と、車室内空気流路内に配設された発熱手段とを備え、車両室内の温度環境を調整する車両用空調装置において、前記車室内空気流路の前記放吸熱用車室内熱交換器上流側に、且つこの吸熱用車室内熱交換器と熱交換が可能な位置に加熱手段が設置されたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項１に記載の車両用空調装置において、前記加熱手段が、電気ヒータであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項１に記載の車両用空調装置において、前記加熱手段は、車両の駆動源を冷却する冷却水を熱媒体とする熱交換器であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項３に記載の車両用空調装置において、前記吸熱用車室内熱交換器を構成する放熱フィンと、前記加熱手段としての前記発熱手段を構成する放熱フィンとが一体に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項３と請求項４のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、前記冷却水が内部を循環する冷却水循環経路の該加熱手段上流側に電磁制御弁が配設されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、加熱手段によって吸熱用車室内熱交換器を加熱可能なことから、極低温外気環境下で放熱用車室外熱交換器内に滞留した液相冷媒を気化させて、循環サイクルに戻し、冷媒圧力を素早く上昇させ、十分な暖房性能を確保することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、加熱手段を設置するための構成が簡素化されるため、装置全体を小型、軽量化することができるとともに、応答性にすぐれているため、加熱手段を稼働した直後から放熱用車室外熱交換器を加熱し、放熱用車室外熱交換器内に滞留した液相冷媒を素早く気化させ、循環サイクルに戻すことができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、車両の駆動源を冷却する冷却水を加熱手段の熱媒体に使用することで、新たに熱媒体を確保する必要がないとともに、車両全体の燃費を改善することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、請求項３の効果に加えて、放熱用車室外熱交換器を構成する放熱フィンと、加熱手段を構成する放熱フィンとが一体に形成されていることにより、加熱手段から放熱用車室外熱交換器への伝熱効率が改善され、極低温外気環境下でも素早く放熱用車室外熱交換器内に滞留した液相冷媒を気化させて、循環サイクルに戻し、十分な暖房性能を確保することができるとともに、装置全体を小型化することができる。
【００１４】
請求項５記載の発明によれば、請求項３、請求項４記載の発明の効果に加えて、冷却水循環経路の加熱手段上流側に電磁制御弁が配設されたことにより、冷却水温度に影響されることなく必要に応じて加熱手段に冷却水を循環させることができるので、極低温外気環境下でも素早く放熱用車室外熱交換器内に滞留した液相冷媒を気化させて、循環サイクルに戻し、十分な暖房性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態である車両用空調装置１の概略構成図である。この車両用空調装置１は、冷媒を循環させて冷媒と空気との間で熱交換を行う冷媒サイクルと、車両の駆動源であるエンジン１０の排熱により温められたエンジン冷却水を循環させてエンジン冷却水と空気との間で熱交換を行う冷却水ラインとを備えている。
【００１６】
冷媒サイクルは、コンプレッサ２と、放熱用車室外熱交換器としてのメインコンデンサ３と、放熱用車室内熱交換器としてのサブコンデンサ４と、リキッドタンク５と、膨張手段としての膨張弁６と、吸熱用車室内熱交換器としてのエバポレータ７とが配管部材を介して連通接続され、コンプレッサ２によって圧縮された冷媒がこれらの間を循環するように構成されたものである。
【００１７】
コンプレッサ２は、エンジンルームのような車室外に配設され、吸入した低圧の気相冷媒を圧縮して高圧の気相冷媒として吐出する。このコンプレッサ２は、例えば、エンジン１０のクランクシャフトの動力が、接続・分離手段としてのコンプレッサクラッチ８を介して伝達されることで駆動される。このコンプレッサ２は斜板式の可変容量型のもので、その斜板の傾きが外から電気信号で制御できるようになっている。
【００１８】
つまり、このコンプレッサ２は、図示しないが、電気信号による外部制御が可能な電磁弁等の電子操作式コントロールバルブ（ＥＣＶ）を有している。例えば、このＥＣＶとして、高圧側と通じている電磁弁を用いた場合、クランクケース内と低圧側とは所定の開度の通路で連通しており、クランクケース内の圧力は低圧側へ逃げるようになっている。よって、かかる電磁弁をデューティー制御し、クランクケース内の圧力を制御することにより、ピストンに加わる圧力のバランスを変化させて斜板の傾きを変化させ、これによってコンプレッサ２の吐出容量を制御することができる。
【００１９】
このとき、電磁弁には、外部からの電気信号として、車両用空調装置１全体の動作を制御する制御ユニットから適当な値のデューティ比を持ったデューティ信号が与えられる。容量を小さくする必要があるときは、大きなデューティ比を持ったデューティ信号を与えて電磁弁の開弁時間を長くしてクランクケース内の圧力を上昇させ、容量を大きくする必要があるときは、小さなデューティ比を持ったデューティ信号を与えて電磁弁の開弁時間を短くしてクランクケース内の圧力を低下させる。
【００２０】
メインコンデンサ３は、車室外に配設され、コンプレッサ２から吐出され高温高圧の気相冷媒の熱を外気に放出するものである。このメインコンデンサ３には、例えば電動ファン等の送風手段（不図示）が駆動されることで、停車中にもメインコンデンサ３に外気が吹き付けられるようになっている。メインコンデンサ３は、内部を流通する高温高圧の気相冷媒とメインコンデンサ３を通過する外気との間で熱交換を行い、気相冷媒の熱が外気に放出される。
【００２１】
サブコンデンサ４は、後述する車室内空気流路Ｐ１内に配設され、コンプレッサ２から吐出された高温高圧の気相冷媒の熱を車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気に放出するものである。車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気は、このサブコンデンサ４によって冷媒から熱を吸収することで温風となり、車室内空気流路Ｐ１の下流側へ送風される。
【００２２】
また、本実施形態の車両用空調装置１では、メインコンデンサ３とサブコンデンサ４が並列に接続されており、これらメインコンデンサ３とサブコンデンサ４とが選択的に使用されるように構成されている。つまり、コンプレッサ２から吐出された冷媒が流れる流路は、三方コネクタ１２を介して、メインコンデンサ３を通過する第１の冷媒ラインＬ１と、サブコンデンサ４を通過する第２の冷媒ラインＬ２とに分岐されている。そして、リキッドタンク５の前段で、これら第１の冷媒ラインＬ１と、第２の冷媒ラインＬ２とが三方コネクタ１３を介して合流するようになっている。なお、三方コネクタ１２とコンプレッサ２の間には、コンプレッサ２の吐出冷媒圧力を検出する検出手段としての圧力センサ９が設けられている。
【００２３】
第１の冷媒ラインＬ１には、メインコンデンサ３の前段に電磁制御弁１４が設けられ、メインコンデンサ３の後段に逆止弁１５が設けられている。同様に、第２の冷媒ラインＬ２にも、サブコンデンサ４の前段に電磁制御弁１６が設けられ、サブコンデンサ４の後段に逆止弁１７が設けられている。そして、第１の冷媒ラインＬ１に設けられた電磁制御弁１４の開閉状態、及び第２の冷媒ラインＬ２に設けられた電磁制御弁１６の開閉状態が制御ユニット（不図示）によって切り替えられることで、第１の冷媒ラインＬ１又は第２の冷媒ラインＬ２が選択されるように構成されている。
【００２４】
つまり、冷房運転時には、当該制御ユニットが、第１の冷媒ラインＬ１に設けられた電磁制御弁１４を「開」に設定し、第２の冷媒ラインＬ２に設けられた電磁制御弁１６を「閉」に設定する。これにより、第１の冷媒ラインＬ１が選択されて、コンプレッサ２から吐出された冷媒がメインコンデンサ３へと供給される。一方、暖房運転時には、当該制御ユニットが、第１の冷媒ラインＬ１に設けられた電磁制御弁１４を「閉」に設定し、第２の冷媒ラインＬ２に設けられた電磁制御弁１６を「開」に設定する。これにより、第２の冷媒ラインＬ２が選択されて、コンプレッサ２から吐出された冷媒がサブコンデンサ４へと供給されることになる。
【００２５】
したがって、この車両用空調装置１においては、当該制御ユニットが、第１の冷媒ラインＬ１と第２の冷媒ラインＬ２とを選択的に切り替える切り替え手段として機能し、コンプレッサ２から吐出された冷媒の流路が冷房運転時と暖房運転時とで切り替えられて、メインコンデンサ３とサブコンデンサ４とが選択的に使用されるように構成されている。
【００２６】
リキッドタンク５は、メインコンデンサ３あるいはサブコンデンサ４により熱を放出して冷却され、液化した冷媒を一時的に貯留するものである。このリキッドタンク５は除塵フィルタを備えており、貯留した液状冷媒中に混在する塵埃を除去する機能も有している。なお、リキッドタンク５は三方コネクタ１３の後段に配設されることが望ましいが、エンジンルーム内の配管レイアウトによる制限を受けて三方コネクタ１３の後段に配設することが困難な場合には、図１中に破線で示すように、メインコンデンサ３の直後、あるいはメインコンデンサ３と一体に配設するようにしてもよい。この場合には、サブコンデンサ４で放熱されて液化した冷媒は、リキッドタンク５を介さずに直接膨張弁６に供給されることになる。
【００２７】
膨張弁６は、メインコンデンサ３、あるいはサブコンデンサ４で放熱されてリキッドタンク５に一時的に貯留された液状冷媒を断熱膨張させることで、低温低圧の霧状の冷媒としてエバポレータ７に供給するものである。
【００２８】
エバポレータ７は、車室内空気流路Ｐ１内におけるサブコンデンサ４よりも上流側に配設され、車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気の熱を、膨張弁６から供給された低温低圧の霧状の冷媒に吸収させるものである。
【００２９】
膨張弁６により断熱膨張しながら低温低圧の霧状となってエバポレータ７に供給された冷媒は、エバポレータ７を通過する際に、車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気の熱を奪って気化する。そして、この気相冷媒がコンプレッサ２に吸入され、再度圧縮されて吐出される。一方、エバポレータ７内の冷媒に熱を奪われた空気は除湿された冷風となって車室内空気流路Ｐ１の下流側へ送風される。
【００３０】
つまり、冷媒サイクルは、以上のように冷媒を循環させて、メインコンデンサ３やサブコンデンサ４、エバポレータ７で熱交換を行うことで、車室内空気流路Ｐ１内に導入された空気を所定の温度に調整する構成になっている。
【００３１】
電気ヒータ２０は、車室内空気流路Ｐ１のエバポレータ７上流側に、且つこのエバポレータ７と熱交換が可能な位置に設置されが配設され、制御ユニットが、電気ヒータ２０のＯＮ−ＯＦＦを行うことで、エバポレータ７を必要に応じて加熱する構成になっている。
【００３２】
たとえば、従来では、気温が−２０度以下となるような極低温外気環境下に車両が長時間放置された場合には、冷媒ライン中の冷媒が液化し、暖房時の冷媒サイクルを循環する気相冷媒が不足して、暖房性能が低下する恐れがあったが、エバポレータ７を加熱する手段を備えたことにより、エバポレータ７内部で断熱膨張し、周囲から熱を奪う冷媒を電気ヒータ２０で加熱し、冷媒圧力を高めることによって、液化した冷媒を冷媒サイクルに素早く回収する構成になっている。
【００３３】
冷却水ラインは、エンジン冷却水を循環させることで、エンジン１０の排熱によって高温となったエンジン冷却水を熱媒体として利用し、車室内に送風される空気と熱交換を行うもので、放熱器としてのヒータコア２１が設けられている。
【００３４】
ヒータコア２１は、サブコンデンサ４と共に、車室内空気流路Ｐ１内におけるエバポレータ７の下流側に配設され、エンジン１０のウォータージャケット（不図示）から配管部材を介して供給される冷却水、即ち、エンジンの排熱によって加熱されたエンジン冷却水を熱媒体とし、このエンジン冷却水の保有熱により放熱するものである。車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気は、上述したサブコンデンサ４により放熱される冷媒の熱に加えて、このヒータコア２１からの熱を吸収することになる。
【００３５】
このような構成により、車室内空気流路Ｐ１内で効果的に温風が生成されることになる。なお、エンジン１０のウォータージャケットからヒータコア２１へとエンジン冷却水を供給する配管部材にはウォーターバルブ２２が設けられており、上述した制御ユニットによりこのウォーターバルブ２２が調整されることで、ヒータコア２１に供給されるエンジン冷却水の流量、即ち、ヒータコア２１の放熱量が調整されるように構成されている。
【００３６】
ところで、この車両用空調装置１においては、放熱用車室内熱交換器であるサブコンデンサ４が、ヒータコア２１からの熱を受熱可能な位置に配設されている。ここで、ヒータコア２１からの熱を受熱可能な位置とは、車室内空気流路Ｐ１内に空気が流れていない状態においても、ヒータコア２１からの熱が伝達される位置のことをいう。具体的には、例えば、サブコンデンサ４がヒータコア２１に極めて近い位置に配設されている場合や、サブコンデンサ４とヒータコア２１とが一体構造とされている場合には、サブコンデンサ４はヒータコア２１からの熱を受熱可能である。
【００３７】
車室内空気流路Ｐ１の上流側にはブロワファン３１が設けられている。このブロワファン３１が駆動されることで、外気導入口から車室内空気流路Ｐ１内に外気が導入され、あるいは内気導入口から車室内空気流路Ｐ１内に内気が導入される。なお、外気導入口及び内気導入口の近傍にはインテークドア３２が設けられており、このインテークドア３２が駆動制御されることで、車室内空気流路Ｐ１内に導入される外気と内気の割合が調節されるように構成されている。
【００３８】
外気導入口あるいは内気導入口から車室内空気流路Ｐ１内に導入された空気は、まず、車室内空気流路Ｐ１の上流側に配設されたエバポレータ７を通過することになる。このとき、上述したように、エバポレータ７を通過する空気が、このエバポレータ７内の冷媒に熱を奪われることで除湿され、冷風となって下流側へと送風される。
【００３９】
車室内空気流路Ｐ１では、エバポレータ７の下流側が、ヒータコア２１やサブコンデンサ４が配設された温風流路Ｒ１と、ヒータコア２１やサブコンデンサ４を迂回する迂回流路Ｒ２とに分岐されている。温風流路Ｒ１に流された空気は、上述したように、ヒータコア２１を通過する際に、ヒータコア２１からの熱を吸収し、更にサブコンデンサ４を通過する際に、サブコンデンサ４内の冷媒から放熱される熱を吸収して温風となり、下流側へ送風される。一方、迂回流路Ｒ２に流された空気は、エバポレータ７内の冷媒に熱を奪われた冷風のままの状態で下流側へ送風される。
【００４０】
ここで、温風流路Ｒ１と迂回流路Ｒ２とに分岐される分岐点には、温風流路Ｒ１に流される空気の流量と迂回流路Ｒ２に流される空気の流量との割合を調整するためのエアミックスドア３３が設けられている。そして、このエアミックスドア３３が駆動制御されて温風流路Ｒ１に流される空気の流量と迂回流路Ｒ２に流される空気の流量との割合が調整されることで、最終的に、デフロスタ吹出口やベント吹出口、フット吹出口から吹き出される空気の温度が調整されるようになっている。
【００４１】
車室内空気流路Ｐ１の温風流路Ｒ１や迂回流路Ｒ２の更に下流側には、温風流路Ｒ１からの温風と迂回流路Ｒ２からの冷風とを混合するためのエアミックスチャンバ３４が設けられている。そして、このエアミックスチャンバ３４には、温風と冷風とが混合されて温度調整された空気をフロントウィンドウガラスに向けて吹き出すためのデフロスタ吹出口、乗員の上半身に向けて吹き出すためのベント吹出口、乗員の足下に向けて吹き出すためのフット吹出口がそれぞれ設けられている。各吹出口の近傍には、デフロスタドア３５、ベントドア３６、及びフットドア３７がそれぞれ設けられており、これらのドアが駆動制御されることによって、各吹出口から吹き出される空気の流量が調整されるように構成されている。
【００４２】
つまり、本実施形態の車両用空調装置１においては、エバポレータ７を通過することで除湿された空気をヒータコア２１やサブコンデンサ４により加熱して温風を生成するようにしているので、暖房運転時に除湿を行うこともできる。
【００４３】
また、この車両用空調装置１においては、ヒータコア２１に加えて、放熱用車室内熱交換器であるサブコンデンサ４を車室内空気流路Ｐ１内に配設して、ヒータコア２１だけでなく、サブコンデンサ４でも温風を生成するようにしているので、エンジン冷却水の温度が十分に高温となっていない場合であっても車室内の温度を比較的速やかに昇温させることができる。なお、省動力のため、エンジン冷却水が所定温度に達した時点で、コンプレッサクラッチ８をＯＦＦにしてヒータコア２１のみの暖房に移行するようになっている。
【００４４】
そして、この車両用空調装置１は、暖房時の吹き出し温度を安定させるための制御ユニットを有しており、この制御ユニットは、当該制御ユニットのメモリに格納されたプログラムにより構成されている。図２は、当該制御ユニットによる冷媒回収制御の制御手順を示すフローチャートで、暖房運転開始からコンプレッサ吐出圧Ｐｄが所定の圧力Ｘを越えるまでの間、電気ヒータ２０でエバポレータ７を加熱し、コンプレッサ吐出圧Ｐｄが所定の圧力Ｘを越えた場合には、冷媒回収制御を終了し、通常の暖房運転制御に移行するものである。
【００４５】
同図に示すように、まず暖房スイッチが入り、暖房運転がスタートすると、暖房運転を行いつつ、コンプレッサ吐出圧Ｐｄが所定の圧力Ｘを越えているか否かを判定し（ステップＳ１０）、コンプレッサ吐出圧Ｐｄが所定の圧力Ｘを越えていない場合には、ステップＳ７０に移行し、コンプレッサ吐出圧Ｐｄが所定の圧力Ｘを越えている場合にはステップＳ２０に移行する。
【００４６】
そして、コンプレッサ吐出圧Ｐｄが所定の圧力Ｘを越えていなかった場合には、ＥＣＶのデューティー比を１００％に設定し（ステップＳ７０）、ステップＳ４０に移行し、コンプレッサ吐出圧Ｐｄが所定の圧力Ｘを越えていた場合には、コンプレッサ吐出圧ＰｄからＥＣＶのデューティー比を算出する（ステップＳ２０）。
【００４７】
そして、算出されたデューティー比が０％であるか否かを判定し（ステップＳ３０）、デューティー比が０％の場合には、コンプレッサ２のクラッチ８をＯＦＦにし（ステップＳ８０）、デューティー比が０％以外の場合には、クラッチ８をＯＮにする（ステップＳ４０）。
【００４８】
次に、改めて、デューティー比が１００％であるか否かを判定し（ステップＳ５０）、デューティー比が１００％の場合には、電気ヒータ２０をＯＮにし（ステップＳ９０）、ステップＳ１０に移行する。
【００４９】
また、デューティー比が１００％以外の場合には、電気ヒータ２０をＯＦＦにし（ステップＳ６０）、通常の暖房運転制御に移行する。
【００５０】
以上のような構成と冷媒回収制御により、本実施形態の車両用空調装置１では、エバポレータ負荷やエンジン回転数の変化によりコンプレッサ２の吐出冷媒圧力が変化したとしても、コンプレッサ２の吐出冷媒容量が制御されて、すぐに目標吐出冷媒圧力に戻るので、吹き出し温度を安定させることができる。
【００５１】
また、車室内が設定温度に達しても、エンジン冷却水の水温が低いときには、ヒータコア２１に加えてサブコンデンサ４でも温風が生成されて吹き出し温度が所定温度に保たれるため、吹き出し温度が急激に低下することはない。なお、コンプレッサ２の駆動時間は長くなるが、エンジン冷却水の水温の上昇に従ってコンプレッサ２の吐出冷媒容量が減少するので、省動力化を実現することができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、放熱器がエンジン冷却水の熱を車室内に吹き出される空気に放熱させるようにしているが、これに代えて、エンジン冷却水以外の車両駆動系冷却水、例えば、電気自動車のモータの冷却水、燃料電池車のスタック冷却水等の熱を放熱させるようにしてもよい。
【００５３】
そして、加熱手段としての電気ヒータ２０によって吸熱用車室内熱交換器としてのエバポレータ７を加熱可能なことから、極低温外気環境下で放熱用車室外熱交換器内に滞留した液相冷媒を気化させて、循環サイクルに戻し、冷媒圧力を素早く上昇させ、十分な暖房性能を確保することができる。
【００５４】
また、電気ヒータ２０を設置するための構成が簡素化されるため、装置全体を小型、軽量化することができるとともに、電気ヒータ２０は応答性にすぐれているため、稼働した直後からエバポレータ７を加熱し、エバポレータ７内に滞留した液相冷媒を素早く気化させ、冷媒サイクルに戻すことができる。
【００５５】
なお、本実施形態の冷媒回収制御では、暖房開始から所定の圧力まで吐出圧力が上昇するまでの間、電気ヒータ２０でエバポレータ７を加熱し、冷媒回収を行うものであるが、暖房運転開始から所定の時間、電気ヒータ２０でエバポレータ７を加熱し、冷媒回収を行うことも可能である。
【００５６】
次に、図３を用いて第２実施形態について説明する。図３は本発明の第２実施形態である車両用空調装置１ａの概略構成図である。第１実施形態の車両用空調装置１と大きく異なる点は、吸熱用車室内熱交換器としてのエバポレータ７を加熱する加熱手段として、電気ヒータ２０ではなく、熱交換器としての加熱用熱交換器２０ａが用いられている点である。
【００５７】
つまり、冷却水ラインは、エンジン冷却水を循環させることで、エンジン１０の排熱によって高温となったエンジン冷却水を熱媒体として利用し、車室内に送風される空気と熱交換を行うもので、放熱器としてのヒータコア２１と、加熱手段としての加熱用熱交換器２０ａと、エンジン冷却水を循環させるウォーターポンプ２３とが組み込まれている。
【００５８】
また、本実施形態の車両用空調装置１ａでは、加熱用熱交換器２０ａとヒータコア２１が並列に接続されており、これら加熱用熱交換器２０ａとヒータコア２１とが選択的に使用されるように構成されている。つまり、エンジン１０から吐出されたエンジン冷却水が流れる流路は、三方コネクタ２５を介して、加熱用熱交換器２０ａを通過する第１の冷却水ラインＬ３と、ヒータコア２１を通過する第２の冷却水ラインＬ４とに分岐されている。そして、ウォーターポンプ２３の前段で、これら第１の冷却水ラインＬ３と、第２の冷却水ラインＬ４とが三方コネクタ２６を介して合流するようになっている。なお、三方コネクタ２６とエンジン１０の間には、エンジン冷却水の吐出量を調整するウォーターポンプ２３が設けられているとともに、第１の冷却水ラインＬ３には、加熱用熱交換器２０ａの前段に電磁制御弁２４が設けられている。
【００５９】
また、エバポレータ７を構成する放熱フィン（不図示）が加熱用熱交換器２０ａを構成する放熱フィンと一体に形成され、エバポレータ７と加熱用熱交換器２０ａとが熱交換可能に設置されている。
【００６０】
そして、第１の冷却水ラインＬ３に設けられた電磁制御弁２４の開閉状態が当該制御ユニットによって切り替えられることで、第１の冷却水ラインＬ３が冷却水温度に関係なく、選択されるように構成されている。
【００６１】
たとえば、従来では、気温が−２０度以下となるような極低温外気環境下に車両が長時間放置された場合には、冷媒ライン中の冷媒が液化し、冷媒ラインの中でも特にエバポレータ７では外気との熱交換が効率よく行われるために、エバポレータ７内に冷媒の多くが滞留してしまうので、このまま暖房運転を開始しても、暖房時の冷媒サイクルを循環する気相冷媒が不足して、暖房性能が低下する恐れがあった。
【００６２】
しかし、エバポレータ７を加熱する手段を備えたことにより、エバポレータ７内に冷媒の多くが滞留している場合にも、冷媒を加熱して気化することにより、暖房時の冷媒サイクルに冷媒を素早く回収することができる。
【００６３】
以上のような構成により、本実施形態の車両用空調装置１ａでは、加熱手段としての加熱用熱交換器２０ａによって放熱用車室外熱交換器としてのエバポレータ７を加熱可能なことから、極低温外気環境下でメインコンデンサとしてのエバポレータ７内に滞留した液相冷媒を気化させ、冷媒サイクルに戻すことで、十分な暖房性能を確保することができる。
【００６４】
車両の駆動源としてのエンジン１０を冷却する冷却水を加熱用熱交換器２０ａの熱媒体に使用することで、新たに熱媒体を確保する必要がないとともに、エンジン１０の廃熱を利用することにより、車両全体の燃費を改善することができる。
【００６５】
冷却水循環経路としての第１の冷却水ラインＬ３の加熱用熱交換器２０ａ上流側に電磁制御弁２４が配設されたことにより、冷却水温度に影響されることなく必要に応じて加熱用熱交換器２０ａに冷却水を循環し、エバポレータ７を加熱することができるので、極低温外気環境下でも素早くエバポレータ７内に滞留した液相冷媒を気化させて、冷媒サイクルに戻し、十分な暖房性能を確保することができる。
【００６６】
第１の冷却水ラインＬ３に冷却水を循環する手段として、電動ウォーターポンプ２３が配設されたことにより、冷却水温度に影響されることなく必要に応じて加熱用熱交換器２０ａに必要な量の冷却水を循環させることができるので、極低温外気環境下でも素早くエバポレータ７内に滞留した液相冷媒を気化させて、冷媒サイクルに戻し、十分な暖房性能を確保することができる。
【００６７】
エバポレータ７を構成する放熱フィンと、加熱用熱交換器２０ａを構成する放熱フィンとが一体に形成されていることにより、加熱用熱交換器２０ａからエバポレータ７への伝熱効率が改善され、極低温外気環境下でも素早くエバポレータ７内に滞留した液相冷媒を気化させて、冷媒サイクルに戻し、十分な暖房性能を確保することができるとともに、装置全体を小型化することができる。
【００６８】
加熱用熱交換器２０ａを設置するための構成が簡素化されるため、装置全体を小型、軽量化することができるとともに、応答性にすぐれているため、ラジエータを稼働した直後からエバポレータ７を加熱し、エバポレータ７内に滞留した液相冷媒を素早く気化させ、冷媒サイクルに戻すことができる。
【００６９】
なお、本実施形態の冷媒回収制御では、第１実施形態の冷媒回収制御と同様に、暖房開始から所定の圧力まで吐出圧力が上昇するまでの間、電気ヒータ２０でエバポレータ７を加熱し、冷媒回収を行うものであるが、暖房運転開始から所定の時間、電気ヒータ２０でエバポレータ７を加熱し、冷媒回収を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の冷媒回収制御のフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…車両用空調装置
２…コンプレッサ
３，４…放熱用熱交換器
６…膨張手段
７…吸熱用車室内熱交換器
２０…電気ヒータ（加熱手段）
２０ａ…加熱用熱交換器（加熱手段）
２１…ヒータコア（発熱手段）
２４…電磁制御弁
Ｐ１…車室内空気流路
Ｌ１…第１の冷媒ライン
Ｌ２…第２の冷媒ライン
Ｌ３…第１の冷却水ライン
Ｌ４…第２の冷却水ライン
【図１】
2005029032.tif 000003
【図２】
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【図３】
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