(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサから吐出された超臨界流体からなる冷媒を車外側熱交換器、減圧弁および車内側熱交換器へと流動させる冷房サイクルと、車内側熱交換器、減圧弁および車外側熱交換器へと流動させる暖房サイクルとのいずれかに切り換える切換手段を有する冷暖房サイクルと、
加熱された水が供給されるヒータコアを有する主暖房サイクルと、
前記車内側熱交換器とヒータコアとを配設し、前記車内側熱交換器からヒータコアに向けて送風して車内に空気を供給するブロア、および、車内側熱交換器を通過した空気とヒータコアを通過した空気とを混合するミックスダンパを有する空調ユニットと、
前記切換手段、減圧弁の開度およびミックスダンパの開度を制御する制御手段とを備えた車両用空調装置において、
前記ヒータコア内の水温を検出する水温検出手段を設けるとともに、前記減圧弁の入口側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段を設け、
前記制御手段は、前記水温検出手段の検出温度に応じて、前記冷暖房サイクルによる第１暖房機能と、主暖房サイクルによる第２暖房機能と、これら暖房機能の両方と、を選択的に実行し、
前記第１暖房機能では、前記水温検出手段の検出温度に応じて前記減圧弁の入口側における冷媒の目標圧力を設定し、前記圧力検出手段によって検出した実際の冷媒圧力に応じて目標圧力となるように、前記コンプレッサまたは減圧弁を調整するようにしたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記制御手段は、目標圧力と圧力検出手段による実際の冷媒圧力に基づいて、前記コンプレッサの吐出容量を調整し、該コンプレッサの吐出容量が最大または最小である場合に前記減圧弁の開度を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記暖房機能の選択時に、車外温度、エンジン回転数、車内温度、および、車内に供給する風量のうち、少なくとも１つの条件に応じて、前記水温検出手段による検出温度と比較するしきい値を、予め設定したしきい値勾配に基づいて設定するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御手段は、水温検出手段による検出温度が所定温度以下である場合、その温度より高い場合と比較して前記減圧弁の上流側の冷媒圧力が高圧力となるように前記第１暖房機能を実行するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記車外側熱交換器の放熱量を調整する車外用ブロアを設け、前記第１暖房機能の実行時に前記車外用ブロアを動作させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記車外側熱交換器の出口側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段を設け、前記制御手段は、前記圧力検出手段による検出圧力に応じて前記車外用ブロアの風量を調整するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記コンプレッサの吸入側に、該コンプレッサに気相のみを循環させるアキュムレータを配設し、前記コンプレッサの吐出側と前記アキュムレータの流入側にバイパス流路を設けるとともに該バイパス流路に第１流量調整手段を設け、かつ、前記コンプレッサと切換手段との間に第２流量調整手段を設け、
前記制御手段は、第１暖房機能の実行当初に、コンプレッサから吐出した冷媒を第１流量調整手段およびアキュムレータを介してコンプレッサへ循環させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記冷媒はＣＯ２であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の空調装置において車内の暖房を行うための暖房サイクルでは、エンジンを冷却するための冷却水が利用されている。具体的には、車両のエンジンの熱を吸熱した冷却水は、車内側の空調ユニット内のヒータコアに供給され、このヒータコアから流出する冷却水は、ポンプを介してラジエターに循環供給される。そして、空調ユニット内では、ブロアにより送風される内気または外気は、前記ヒータコア内を流動する高温冷却水の熱を吸熱し、昇温された状態で車内に供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記車両用空調装置では、エンジンの冷却水のみの熱源だけでは暖房温度が不足するという問題がある。また、冬季には、エンジンを始動して空調装置をオン状態としても、エンジンが暖まるまではヒータコア内に低温の冷却水が流動するため、車内には冷風が供給されるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明では、エンジンの始動当初の暖房不足を解消し、かつ、無駄な動力消費を防止できる車両用空調装置を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の車両用空調装置は、コンプレッサから吐出された超臨界流体からなる冷媒を車外側熱交換器、減圧弁および車内側熱交換器へと流動させる冷房サイクルと、車内側熱交換器、減圧弁および車外側熱交換器へと流動させる暖房サイクルとのいずれかに切り換える切換手段を有する冷暖房サイクルと、加熱された水が供給されるヒータコアを有する主暖房サイクルと、前記車内側熱交換器とヒータコアとを配設し、前記車内側熱交換器からヒータコアに向けて送風して車内に空気を供給するブロア、および、車内側熱交換器を通過した空気とヒータコアを通過した空気とを混合するミックスダンパを有する空調ユニットと、前記切換手段、減圧弁の開度およびミックスダンパの開度を制御する制御手段とを備えた車両用空調装置において、前記ヒータコア内の水温を検出する水温検出手段を設けるとともに、前記減圧弁の入口側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段を設け、前記制御手段は、前記水温検出手段の検出温度に応じて、前記冷暖房サイクルによる第１暖房機能と、主暖房サイクルによる第２暖房機能と、これら暖房機能の両方と、を選択的に実行し、前記第１暖房機能では、前記水温検出手段の検出温度に応じて前記減圧弁の入口側における冷媒の目標圧力を設定し、前記圧力検出手段によって検出した実際の冷媒圧力に応じて目標圧力となるように、前記コンプレッサまたは減圧弁を調整する構成としている。
【０００６】
前記車内用空調装置によれば、例えば冬場にエンジンを始動した直後など、主暖房サイクルに利用する冷却水の温度が上昇していない状態では、冷暖房サイクルによる第１暖房機能のみを実行させる。これにより、暖房を開始した初期の暖房効率を向上できる。また、冷却水の温度が所定温度以上まで上昇すると、第２暖房機能のみを実行させる。これにより、コンプレッサの動力源となるエンジンに加わる負荷をなくすことができ、無駄な動力消費を防止できる。さらに、エンジンの冷却水による熱源だけでは暖房温度が不足する場合には、第１暖房機能と第２暖房機能の両方を実行させる。これにより、暖房温度不足を確実に解消できる。
【０００７】
前記車両用空調装置では、前記制御手段は、目標圧力と圧力検出手段による実際の冷媒圧力に基づいて、前記コンプレッサの吐出容量を調整し、該コンプレッサの吐出容量が最大または最小である場合に前記減圧弁の開度を調整することが好ましい。このようにすれば、迅速に目標圧力を達成し、希望の熱交換量を得ることができる。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記暖房機能の選択時に、車外温度、エンジン回転数、車内温度、および、車内に供給する風量のうち、少なくとも１つの条件に応じて、前記水温検出手段による検出温度と比較するしきい値を、予め設定したしきい値勾配に基づいて設定することが好ましい。このようにすれば、車内外の諸条件に応じて第１暖房機能または第２暖房機能または両暖房機能を実行させるかを判断できるため、より快適な暖房性能を確保することができる。
【００１０】
また、前記制御手段は、水温検出手段による検出温度が所定温度以下である場合、その温度より高い場合と比較して前記減圧弁の上流側の冷媒圧力が高圧力となるように前記第１暖房機能を実行することが好ましい。このようにすれば、車内側熱交換器での冷媒温度が高くなり、空調ユニット内において、車内に供給する空気を熱交換により昇温させることができる。また、エンジンに対してコンプレッサを駆動するために大きな負荷を加えるため、エンジンの発熱が高くなり、冷却水温度の昇温効率も向上できる。
【００１１】
また、前記車外側熱交換器の放熱量を調整する車外用ブロアを設け、前記第１暖房機能の実行時に前記車外用ブロアを動作させることが好ましい。このようにすれば、車外側熱交換器での熱交換効率を向上でき、これにより、車内側熱交換器での冷媒温度を上昇させることができる。
【００１２】
この場合、前記車外側熱交換器の出口側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段を設け、前記制御手段は、前記圧力検出手段による検出圧力に応じて前記車外用ブロアの風量を調整することが好ましい。このようにすれば、より暖房効率の向上を図ることができる。
【００１３】
また、前記コンプレッサの吸入側に、該コンプレッサに気相のみを循環させるアキュムレータを配設し、前記コンプレッサの吐出側と前記アキュムレータの流入側にバイパス流路を設けるとともに該バイパス流路に第１流量調整手段を設け、かつ、前記コンプレッサと切換手段との間に第２流量調整手段を設け、前記制御手段は、第１暖房機能の実行当初に、コンプレッサから吐出した冷媒を第１流量調整手段およびアキュムレータを介してコンプレッサへ循環させることが好ましい。このようにすれば、冷暖房サイクルによる冷媒圧力を迅速に昇圧できるため、特に、暖房機能を実行した当初に、車内に冷たい空気が供給されることをより確実に防止できる。
【００１４】
また、前記冷媒はＣＯ２であることが好ましい。ここで、ＣＯ２は、地球温暖化係数が小さいため、地球の温暖化を防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置を示す。この空調装置は、大略、冷暖房サイクル１と、主暖房サイクル２と、これらの動作による冷気または暖気を車内に供給するための空調ユニット３とからなり、これらを制御装置３０によって制御するものである。
【００１６】
前記冷暖房サイクル１は、大略、コンプレッサ１０と、車内側熱交換器１１と、車外側熱交換器と、第１減圧弁１５と、第２減圧弁１８と、アキュムレータ２０と、切換手段である四方弁２１とからなり、この四方弁２１の切り換えにより冷房サイクルと暖房サイクルに切換可能としたものである。
【００１７】
前記コンプレッサ１０は、エンジン２２の動力によって回転数（単位時間当たりの吐出量）を可変可能に駆動するもので、超臨界流体からなる冷媒を圧縮して吐出するものである。
【００１８】
前記車内側熱交換器１１は、後述する空調ユニット３内に配設され、この空調ユニット３内を通過する空気と熱交換して、その空気を冷却するとともに除湿し、あるいは、加熱するものである。
【００１９】
前記車外側熱交換器１２は、車両の前方部分に配設され、車外の空気と熱交換するのに適した周知の構造である。この車外側熱交換器１２は、車外用ブロア１３を備えている。この車外用ブロア１３は、送風量が変更自在に構成され、その送風量の変更により車外側熱交換器１２における冷媒からの放熱量（熱交換効率）を調整することが可能である。また、車外側熱交換器１２の近傍には車外温度検出手段である車外温度センサ１４が設けられている。
【００２０】
前記第１減圧弁１５は、前記車内側熱交換器１１に接続され、この冷暖房サイクル１によって暖房機能を実行した状態において、その開度を変更することにより、その上流（車内側熱交換器）側の冷媒圧力を調整するとともに、通過する冷媒を減圧するものである。この第１減圧弁１５には、車内側熱交換器１１の側から流動する冷媒の通過を禁止する第１逆止弁１６が並列に接続されている。また、この第１減圧弁１５の入口側には、冷媒圧力を検出する圧力センサ１７が設けられている。
【００２１】
前記第２減圧弁１８は、前記車外側熱交換器１２に接続され、この冷暖房サイクル１によって冷房機能を実行した状態において、その開度を変更することにより、その上流（車外側熱交換器）側の冷媒圧力を調整するとともに、通過する冷媒を減圧するものである。この第２減圧弁１８には、車外側熱交換器１２の側から流動する冷媒の通過を禁止する第２逆止弁１９が並列に接続されている。
【００２２】
前記アキュムレータ２０は、供給された冷媒を気液に分離し、その気相のみをコンプレッサ１０に循環供給するものである。
【００２３】
前記四方弁２１は、コンプレッサ１０から吐出される冷媒を、車内側熱交換器１１、第１減圧弁１５、第２減圧弁１８、車外側熱交換器１２およびアキュムレータ２０の順で流動させてコンプレッサ１０に循環させる暖房サイクルと、車外側熱交換器１２、第２減圧弁１８、第１減圧弁１５、車内側熱交換器１１およびアキュムレータ２０の順で流動させるコンプレッサ１０に循環させる冷房サイクルとを切り換えるものである。
【００２４】
前記主暖房サイクル２は、従来と同様に、エンジン２２を冷却するための冷却水を利用したもので、エンジン２２にラジエター２３からの冷却水が供給され、エンジン２２の熱を吸熱した冷却水が後述する車内の空調ユニット３内に配設したヒータコア２４に供給され、このヒータコア２４から流出する冷却水がポンプ２５を介して前記ラジエター２３に循環供給されるものである。前記ヒータコア２４には、内部を通過する冷却水温度を検出する水温検出センサ２６が設けられている。
【００２５】
前記空調ユニット３は、車内の前方部分に配設されており、ブロアモータ２７の駆動により回転し、内気または外気を所定の送風量で車内に送風するブロア２８を備えている。このブロア２８の下流側には、前記車内側熱交換器１１およびヒータコア２４が順次配設されている。また、車内側熱交換器１１とヒータコア２４の間には、ミックスダンパ２９が回動可能に設けられている。このミックスダンパ２９は、車内側熱交換器１１を通過した空気を分流し、その一方をヒータコア２４に向かわせる。そして、その回動位置（開度）によってヒータコア２４で加熱される空気量、即ち、混合される空気の比率を変更し、車内に所望温度で送風するものである。
【００２６】
前記制御装置３０は、ユーザが暖房を選択した場合、前記水温検出センサ２６による検出温度に基づき、前記冷暖房サイクル１による第１暖房機能、前記主暖房サイクル２による第２暖房機能、または、これら暖房機能の両方を選択的に実行するものである。具体的には、図２（Ａ）のしきい値勾配に示すように、車外温度センサ１４によって外気温度を検出し、その検出温度に基づいて第１から第３の３つのしきい値を設定する。そして、検出した冷却水の温度により、前記いずれの状態で暖房機能を実行するかを決定する。
【００２７】
ここで、前記第１から第３のしきい値は、図示のように、外気温度が低ければそれぞれ高く設定され、外気温度が高ければそれぞれ低く設定される。これにより、外気温度が低ければ低いほど、冷暖房サイクル１による第１暖房機能が実行されるように設定される。
【００２８】
次に、前記車両用空調装置の制御装置３０による制御について説明する。
まず、ユーザが冷房機能を実行するように操作すると、制御装置３０は、四方弁２１を図１中波線で示すように切り換えた後、コンプレッサ１０を駆動させて冷暖房サイクル１の冷房機能を実行する。この際、第１減圧弁１５は閉状態とされ、第２減圧弁１８は開状態とされ、その開度が調整される。
【００２９】
これにより、冷媒は、コンプレッサ１０の駆動により高温かつ超臨界域を越える高圧状態で吐出され、四方弁２１により車外側熱交換器１２に供給される。そして、この車外側熱交換器１２で放熱されて圧力を維持した後、第２減圧弁１８で減圧され、第１逆止弁１６を通過して車内側熱交換器１１に供給される。そして、この車内側熱交換器１１を通過する際に気化した後、四方弁２１によりアキュムレータ２０に供給され、このアキュムレータ２０で気液分離され、気相のみがコンプレッサ１０に戻って循環する。
【００３０】
一方、ユーザが暖房機能を実行するように操作すると、制御装置３０は、四方弁２１を図１中実線で示すように切り換えた後、暖房制御処理を実行する。
【００３１】
まず、冷暖房サイクル１による第１暖房機能について説明する。
この第１暖房機能では、前記四方弁２１を切り換えてコンプレッサ１０を動作させる。また、第１減圧弁１５は開状態とされるとともにその開度が調整され、第２減圧弁１８は閉状態とされる。
【００３２】
また、この第１暖房機能では、冷媒は、コンプレッサ１０の駆動により高温かつ超臨界域を越える高圧状態で吐出され、四方弁２１により車内側熱交換器１１に供給される。そして、この車内側熱交換器１１で放熱されて圧力を維持したまま液化した後、第１減圧弁１５で減圧され、第２逆止弁１９を通過して車外側熱交換器１２に供給される。そして、この車外側熱交換器１２を通過する際に気化した後、四方弁２１によりアキュムレータ２０に供給され、このアキュムレータ２０で気液分離され、気相のみがコンプレッサ１０に戻って循環する。
【００３３】
なお、この冷暖房サイクル１は、冷媒に、ＨＦＣ−１３４ａなどの他の冷媒に比べて理論上のエネルギー効率（ＣＯＰ）が低いＣＯ２を使用する場合でも所望の効果を発揮させることができる。そして、ＣＯ２は、地球温暖化係数が小さいため、地球の温暖化を防止できる。
【００３４】
次に、制御装置３０による暖房制御処理について具体的に説明する。
この暖房制御処理では、図３に示すように、まず、ステップＳ１で、水温検出センサ２６によってヒータコア２４内を流通する冷却水の温度を検出した後、ステップＳ２で、外気の検出温度に基づいて水温しきい値設定処理を実行する。
【００３５】
しきい値を設定すると、ステップＳ３で、コンプレッサ１０による現状の吐出量を検出し、ステップＳ４で、第１減圧弁１５の開度を検出した後、ステップＳ５で、圧力センサ１７によって第１減圧弁１５の入口側における冷媒圧力Ｐ１を検出する。
【００３６】
その後、ステップＳ６で、検出した水温が第１しきい値以下であるか否かを検出する。そして、水温が第１しきい値以下である場合にはステップＳ７に進み、第１暖房処理を実行してリターンする。一方、水温が第１しきい値以下でない場合にはステップＳ８に進む。
【００３７】
ステップＳ８では、検出した水温が第２しきい値以下であるか否かを検出する。即ち、水温が第１しきい値より高く、第２しきい値以下であるか否かを検出する。そして、水温が第２しきい値以下である場合にはステップＳ９に進み、第２暖房処理を実行してリターンする。一方、水温が第２しきい値以下でない場合にはステップＳ１０に進む。
【００３８】
ステップＳ１０では、検出した水温が第３しきい値以下であるか否かを検出する。即ち、水温が第２しきい値より高く、第３しきい値以下であるか否かを検出する。そして、水温が第３しきい値以下である場合にはステップＳ１１に進み、第３暖房処理を実行してリターンする。一方、水温が第３しきい値以下でない場合にはステップＳ１２に進み、第４暖房処理を実行してリターンする。
【００３９】
次に、第１暖房処理について説明する。この第１暖房処理は、例えば冬場においてエンジン２２を始動した直後など、冷却水温度が約２０℃と全く上昇していない状態で実行されるもので、冷暖房サイクル１による第１暖房機能のみ高エネルギー効率（ＣＯＰ）となる圧力以上の圧力で実行する。
【００４０】
具体的には、図４に示すように、まず、ステップＳ７−１で、この第１暖房処理を既に実行中であるか否かを意味するフラグｆａに１が入力されているか否かを検出する。そして、ｆａが１である場合には後述するステップＳ７−２からステップＳ７−９をスキップしてステップＳ７−１０に進む。一方、ｆａが１でない（ｆａ＝０）場合にはステップＳ７−２に進む。
【００４１】
ステップＳ７−２では、ｆａに１を入力し、ステップＳ７−３で、ｆｂ，ｆｃ，ｆｄに０を入力した後、ステップＳ７−４で、第１減圧弁１５の入口側の目標冷媒圧力を高ＣＯＰ圧力より高い圧力Ｐ２に設定する。そして、ステップＳ７−５で、コンプレッサ１０による冷媒吐出量の初期目標値を設定し、ステップＳ７−６で、第１減圧弁１５の初期開度を設定した後、ステップＳ７−７で、ミックスダンパ２９を動作させ、ヒータコア２４の側を全閉する。
【００４２】
ついで、ステップＳ７−８で、冷暖房サイクル１による冷房制御処理が終了して所定時間経過するまで待機し、所定時間経過すると、ステップＳ７−９で、コンプレッサ１０の動作を開始させる。即ち、冷房機能の実行後に、所定時間は前記第１暖房機能を実行不可能とすることにより、コンプレッサ１０の故障の防止、冷暖房サイクル１における急激な圧力変動による劣化、および、冷房により車内熱交換器に付着した結露水が蒸発して車内が曇る（窓の結露する）ことを防止する構成としている。
【００４３】
その後、ステップＳ７−１０で、ユーザが設定した空調ユニット３のブロア風量が自動（AUTO）であるか否かを検出する。そして、自動である場合にはステップＳ７−１１に進み、ブロア２８による送風を弱風運転としてステップＳ７−１２に進み、自動でない場合には設定した風量のままとしてステップＳ７−１２に進む。
【００４４】
ステップＳ７−１２では、設定した圧力Ｐ２となるように冷暖房サイクル１の圧力調整処理を実行してリターンする。
【００４５】
なお、ステップＳ７−４で設定した高ＣＯＰ圧力より高い圧力Ｐ２とは、図５（Ａ）に示すように、第１減圧弁１５の入口側圧力が１２〜１３ＭＰａで、コンプレッサ１０から吐出した冷媒温度が１１０〜１２０℃であり、この範囲内になるようにステップＳ７−１２で、冷暖房サイクル１の圧力調整処理を実行する。
【００４６】
次に、第２暖房処理について説明する。この第２暖房処理は、例えば冷却水が約４０℃程度であり、暖房には未だ利用できない状態で実行されるもので、冷暖房サイクル１による第１暖房機能のみ高ＣＯＰ圧力で実行する。
【００４７】
具体的には、図６に示すように、まず、ステップＳ９−１で、この第２暖房処理を既に実行中であるか否かを意味するフラグｆｂに１が入力されているか否かを検出する。そして、ｆｂが１である場合には後述するステップＳ９−２からステップＳ９−９をスキップしてステップＳ９−１０に進む。一方、ｆｂが１でない（ｆｂ＝０）場合にはステップＳ９−２に進む。
【００４８】
ステップＳ９−２では、ｆｂに１を入力し、ステップＳ９−３で、ｆａ，ｆｃ，ｆｄに０を入力した後、ステップＳ９−４で、第１減圧弁１５の入口側の目標冷媒圧力を高ＣＯＰ圧力Ｐ３に設定する。そして、ステップＳ９−５で、コンプレッサ１０による冷媒吐出量の初期目標値を設定し、ステップＳ９−６で、第１減圧弁１５の初期開度を設定した後、ステップＳ９−７で、ミックスダンパ２９を動作させ、ヒータコア２４の側を全閉する。
【００４９】
ついで、ステップＳ９−８で、冷暖房サイクル１による冷房制御処理が終了して所定時間経過するまで待機し、所定時間経過すると、ステップＳ９−９で、コンプレッサ１０の動作を開始させる。
【００５０】
その後、ステップＳ９−１０で、ユーザが設定した空調ユニット３のブロア風量が自動（AUTO）であるか否かを検出する。そして、自動である場合にはステップＳ９−１１に進み、ブロア２８による送風を周知のブロア風量調整処理を実行してステップＳ９−１２に進み、自動でない場合には設定した風量のままとしてステップＳ９−１２に進む。
【００５１】
ステップＳ９−１２では、設定した圧力Ｐ３となるように冷暖房サイクル１の圧力調整処理を実行してリターンする。
【００５２】
なお、ステップＳ９−４で設定した高ＣＯＰ圧力Ｐ３とは、図５（Ｂ）に示すように、第１減圧弁１５の入口側温度が約０〜５０℃の範囲において、その第１減圧弁１５の入口側圧力が約６〜１３ＭＰａまで変化する流曲線をなし、この流曲線上に位置するように、冷暖房サイクル１の圧力調整処理を実行する。
【００５３】
次に、第３暖房処理について説明する。この第３暖房処理は、冷却水温度が約６０℃まで昇温しており、暖房に利用できるが暖房温度不足の状態で実行されるもので、冷暖房サイクル１による第１暖房機能と、主暖房サイクル２による第２暖房機能の両方を実行し、かつ、冷暖房サイクル１は高ＣＯＰ圧力より低い圧力で実行する。
【００５４】
具体的には、図７に示すように、まず、ステップＳ１１−１で、この第３暖房処理を既に実行中であるか否かを意味するフラグｆｃに１が入力されているか否かを検出する。そして、ｆｃが１である場合には後述するステップＳ１１−２からステップＳ１１−９をスキップしてステップＳ１１−１０に進む。一方、ｆｃが１でない（ｆｃ＝０）場合にはステップＳ１１−２に進む。
【００５５】
ステップＳ１１−２では、ｆｃに１を入力し、ステップＳ１１−３で、ｆａ，ｆｂ，ｆｄに０を入力した後、ステップＳ１１−４で、第１減圧弁１５の入口側の目標冷媒圧力を高ＣＯＰ圧力より低い圧力Ｐ４に設定する。そして、ステップＳ１１−５で、コンプレッサ１０による冷媒吐出量の初期目標値を設定し、ステップＳ１１−６で、第１減圧弁１５の初期開度を設定した後、ステップＳ１１−７で、ミックスダンパ２９を動作させ、ヒータコア２４の側を全開して該ヒータコア２４に室内の空気が供給されるようにする。
【００５６】
ついで、ステップＳ１１−８で、冷暖房サイクル１による冷房制御処理が終了して所定時間経過するまで待機し、所定時間経過すると、ステップＳ１１−９で、コンプレッサの動作を開始させる。
【００５７】
その後、ステップＳ１１−１０で、ユーザが設定した空調ユニット３のブロア風量が自動（AUTO）であるか否かを検出する。そして、自動である場合にはステップＳ１１−１１に進み、周知のブロア風量調整処理を実行してステップＳ１１−１２に進み、自動でない場合には設定した風量のままとしてステップＳ１１−１２に進む。
【００５８】
ステップＳ１１−１２では、設定した圧力Ｐ４となるように冷暖房サイクル１の圧力調整処理を実行してリターンする。
【００５９】
なお、ステップＳ１１−４で設定した高ＣＯＰ圧力より低い圧力Ｐ４とは、図５（Ｂ）に示すように、第１減圧弁１５の入口側温度が約０〜５０℃の範囲において、その第１減圧弁１５の入口側圧力が約３〜６ＭＰａまで変化する流曲線をなし、この流曲線上に位置するように、冷暖房サイクル１の圧力調整処理を実行する。
【００６０】
次に、第４暖房処理について説明する。この第４暖房処理は、冷却水温度が約７０℃まで上昇しており、暖房に利用でき、かつ、暖房温度も充分な状態で実行されるもので、主暖房サイクル２による第２暖房機能のみを実行する。
【００６１】
具体的には、図８に示すように、まず、ステップＳ１２−１で、この第４暖房処理を既に実行中であるか否かを意味するフラグｆｄに１が入力されているか否かを検出する。そして、ｆｄが１である場合には後述するステップＳ１２−２からステップＳ１２−５をスキップしてステップＳ１２−６に進む。一方、ｆｄが１でない（ｆｄ＝０）場合にはステップＳ１２−２に進む。
【００６２】
ステップＳ１２−２では、ｆｄに１を入力し、ステップＳ１２−３で、ｆａ，ｆｂ，ｆｃに０を入力した後、ステップＳ１２−４で、ミックスダンパ２９を動作させ、ヒータコア２４の側を全開して該ヒータコア２４に室内の空気が供給されるようにする。
【００６３】
また、ステップＳ１２−５で、冷暖房サイクル１におけるコンプレッサ１０を停止状態とした後、ステップＳ１２−６で、ユーザが設定した空調ユニット３のブロア風量が自動（AUTO）であるか否かを検出する。そして、自動である場合にはステップＳ１２−７に進み、周知のブロア風量調整処理を実行してリターンし、自動でない場合には設定した風量のままとしてリターンする。
【００６４】
次に、冷暖房サイクル圧力調整処理について説明する。
この圧力調整処理では、図９に示すように、まず、ステップＳ２０で、前記ステップＳ７−４またはステップＳ９−４またはステップＳ１１−４で設定した目標圧力（Ｐ２〜Ｐ４）と、実際の圧力Ｐ１とを比較し、目標圧力（Ｐ２〜Ｐ４）が実際の圧力Ｐ１と一致しているか否かを検出する。そして、一致している場合には後述するステップＳ２１からステップＳ２２をスキップしてリターンする。一方、一致していない場合にはステップＳ２１に進む。
【００６５】
ステップＳ２１では、目標圧力（Ｐ２〜Ｐ４）と、実際の圧力Ｐ１とを比較し、目標圧力（Ｐ２〜Ｐ４）が実際の圧力Ｐ１より大きいか否かを検出する。そして、目標圧力が実際の圧力より大きい場合にはステップＳ２２に進み、目標圧力が実際の圧力より小さい場合にはステップＳ２５に進む。
【００６６】
ステップＳ２２では、コンプレッサ１０による吐出容量が最大であるか否かを検出する。そして、コンプレッサ吐出容量が最大である場合にはステップＳ２３に進み、第１減圧弁１５の開度を閉方向に調整してリターンする。一方、コンプレッサ吐出容量が最大でない場合にはステップＳ２４に進み、コンプレッサ１０による吐出容量が増量するように調整してリターンする。
【００６７】
即ち、目標圧力が実際の圧力より大きく、コンプレッサ１０による吐出容量が最大である場合には、第１減圧弁１５の開度を閉方向に調整することにより第１減圧弁１５の上流側の圧力を高くし、実際の圧力Ｐ１を目標圧力（Ｐ２〜Ｐ４）に近づける。また、目標圧力が実際の圧力より大きく、コンプレッサ１０による吐出容量が最大でない場合には、吐出容量を増大させることにより第１減圧弁１５の上流側の圧力を高くし、実際の圧力Ｐ１を目標圧力（Ｐ２〜Ｐ４）に近づける。
【００６８】
また、ステップＳ２５では、コンプレッサ１０による吐出容量が最小であるか否かを検出する。そして、コンプレッサ吐出容量が最小である場合にはステップＳ２６に進み、第１減圧弁１５の開度を開方向に調整してリターンする。一方、コンプレッサ吐出容量が最小でない場合にはステップＳ２７に進み、コンプレッサ１０による吐出容量が減量するように調整してリターンする。
【００６９】
即ち、目標圧力が実際の圧力より小さく、コンプレッサ１０による吐出容量が最小である場合には、第１減圧弁１５の開度を開方向に調整することにより第１減圧弁１５の上流側の圧力を低くし、実際の圧力Ｐ１を目標圧力（Ｐ２〜Ｐ４）に近づける。また、目標圧力が実際の圧力より小さく、コンプレッサ１０による吐出容量が最小でない場合には、吐出容量を減少させることにより第１減圧弁１５の上流側の圧力を低くし、実際の圧力Ｐ１を目標圧力（Ｐ２〜Ｐ４）に近づける。
【００７０】
なお、前記第１減圧弁１５の開度の調整、および、コンプレッサ１０による吐出量の調整は、目標圧力と実際の圧力との差に基づいて可変的に調整してもよく、また、一定の調整値で調整してもよい。
【００７１】
このように、本発明の車両用空調装置では、例えば冬場にエンジン２２を始動した直後など、主暖房サイクル２に利用する冷却水の温度が上昇していない状態では、冷暖房サイクル１による第１暖房機能のみを実行させることにより、初期暖房効率を向上することができる。
【００７２】
この際、該第１減圧弁１５の上流側の圧力を高エネルギー効率（ＣＯＰ）より高い圧力に設定し、その目標圧力となるようにコンプレッサ１０による吐出量、または、第１減圧弁１５の開度を調整する。そのため、車内側熱交換器１１での冷媒温度が高くなり、空調ユニット３内において、車内に供給する空気を熱交換により昇温させることができる。また、エンジン２２に対してコンプレッサ１０を駆動するために大きな負荷を加えるため、エンジン２２の発熱が高くなり、冷却水温度の昇温効率も向上できる。
【００７３】
また、冷却水温度が所定温度まで上昇すると、主冷房サイクルによる第２暖房機能のみを実行させるため、エンジン２２に加わる負荷をなくし、無駄な動力消費を防止することができる。さらに、冷却水温度が所定温度まで昇温しても暖房温度が不足していると判断した場合には、冷暖房サイクル１による第１暖房機能と、主暖房サイクル２による第２暖房機能の両方を動作させるため、暖房温度不足を確実に解消できる。
【００７４】
また、第１暖房機能の実行時には、検出した冷却水温度に応じて前記減圧弁の入口側における冷媒の目標圧力を設定し、その目標圧力となるように前記減圧弁の初期開度を設定するとともに、実際の冷媒圧力に応じて前記減圧弁の開度を調整するため、迅速に目標圧力を達成し、希望の熱交換量を得ることができる。
【００７５】
また、第１暖房機能の実行時には、車外温度などの車内外の諸条件に応じて、検出した冷却水温度と比較し、第１暖房機能または第２暖房機能または両暖房機能を実行させるしきい値を設定するため、より快適な暖房性能を確保することができる。
【００７６】
図１０は、第２実施形態の車両用空調装置を示す。この第２実施形態では、コンプレッサ１０の吐出側と前記アキュムレータ２０の流入側にバイパス流路を設け、該バイパス流路に第１流量調整弁３１が設けられている。また、前記コンプレッサ１０と四方弁２１との間に第２流量調整弁３２が設けられている。
【００７７】
そして、制御装置３０は、第１暖房機能の実行当初に、第２流量調整弁３２を閉状態とするとともに、第１流量調整弁３１を開状態とすることにより、コンプレッサ１０から吐出した冷媒を第１流量調整弁３１およびアキュムレータ２０を介してコンプレッサ１０へ循環させる。これにより、暖房サイクルによる冷媒圧力を迅速に昇圧できるように構成している。
【００７８】
この第２実施形態の車両用空調装置では、迅速に冷媒圧力を昇圧できるため、特に、暖房機能を実行した当初に、車内に冷たい空気が供給されることをより確実に防止できる。
【００７９】
なお、本発明の車両用空調装置は前記実施形態の構成に限定されるものではない。
例えば、制御装置３０は、冷暖房サイクル１による第１暖房機能の実行時に、車外用ブロア１３を動作させ、車外側熱交換器１２での熱交換効率を向上することにより、車内側熱交換器での冷媒温度を上昇させるようにしてもよい。この場合、前記車外側熱交換器１２の出口側の冷媒圧力を検出するセンサなどの圧力検出手段を設け、その検出圧力に応じて前記車外用ブロア１３の風量を調整することが好ましい。このようにすれば、より暖房効率の向上を図ることができる。
【００８０】
また、第１暖房機能または第２暖房機能の実行を判断するためのしきい値の設定は、外気温度のみに限られず、図２（Ｂ）に示すようにエンジン２２の回転数の増減、図２（Ｃ）に示すようにユーザが設定した車内設定温度、空調ユニット３のブロアモータ２７への印加電圧により設定してもよい。
【００８１】
さらに、前記しきい値は、外気温度、エンジン２２の回転数、車内設定温度、および、ブロアモータ２７への印加電圧のうち、所定の諸条件を組み合わせた条件により設定してもよい。例えば、外気温度、エンジン回転数、および、車内設定温度に基づいてしきい値を設定する場合には、図１１（Ａ）に示すように、車内設定温度によって外気温度の範囲を決定する。そして、エンジン回転数と実際の外気温度により、しきい値を決定する。また、エンジン回転数、車内設定温度、および、空調ユニット３のブロアモータ２７への印加電圧によりしきい値を設定する場合には、図１１（Ｂ）に示すように、車内設定温度によって印加電圧の範囲を決定する。そして、エンジン回転数と印可電圧により、しきい値を決定する。
【００８２】
また、前記実施形態では、コンプレッサ１０は可変方式のものを適用したが、固定方式のコンプレッサ１０を適用しても、第１減圧弁１５の開度のみを調整することにより、前記と同様の作用、効果を得ることができる。
【００８３】
さらに、前記実施形態では、外気などの車内外の諸条件に基づいて第１暖房機能および第２暖房機能を実行させるしきい値を設定したが、そのしきい値は予め設定した固定値としてもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の車両用空調装置は、水温検出手段による検出温度に応じて冷暖房サイクルによる第１暖房機能、および、主暖房サイクルによる第２暖房機能を実行する。そのため、例えば冬場にエンジンを始動した直後など、主暖房サイクルに利用する冷却水の温度が上昇していない状態では、冷暖房サイクルによる第１暖房機能のみを実行させることより、暖房を開始した初期の暖房効率を向上できる。また、冷却水の温度が所定温度以上まで上昇すると、第２暖房機能のみを実行させることにより、コンプレッサの動力源となるエンジンに加わる負荷をなくすことができ、無駄な動力消費を防止できる。さらに、エンジンの冷却水による熱源だけでは暖房温度が不足する場合には、第１暖房機能と第２暖房機能の両方を実行させことにより、暖房温度不足を確実に解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の車両用空調装置を示す概略図である。
【図２】  （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、第１および第２暖房機能を動作させるしきい値を設定する基準となるグラフである。
【図３】  制御装置による暖房制御処理を示すフローチャートである。
【図４】  図３の第１暖房処理を示すフローチャートである。
【図５】  （Ａ）は高ＣＯＰ圧力以上の圧力を説明するためのグラフ、（Ｂ）は高ＣＯＰ圧力および高ＣＯＰ圧力より低い圧力を説明するためのグラフである。
【図６】  図３の第２暖房処理を示すフローチャートである。
【図７】  図３の第３暖房処理を示すフローチャートである。
【図８】  図３の第４暖房処理を示すフローチャートである。
【図９】  図４，６，７の冷暖房サイクル圧力調整処理を示すフローチャートである。
【図１０】  第２実施形態の車両用空調装置を示す概略図である。
【図１１】  （Ａ），（Ｂ）はしきい値を設定するための変形例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…冷暖房サイクル                ２…主暖房サイクル
３…空調ユニット
１０…コンプレッサ                １１…車内側熱交換器
１２…車外側熱交換器              １３…車外用ブロア
１４…車外温度センサ              １５…第１減圧弁
１６…第１逆止弁                  １７…圧力センサ
１８…第２減圧弁                  １９…第２逆止弁
２０…アキュムレータ              ２１…四方弁
２２…エンジン                    ２３…ラジエター
２４…ヒータコア                  ２５…ポンプ
２６…水温検出センサ              ２７…ブロアモータ
２８…ブロア                      ２９…ミックスダンパ
３０…制御装置                    ３１…第１流量調整弁
３２…第２流量調整弁
【図１】
0003986288.tif 000002
【図２】
0003986288.tif 000003
【図３】
0003986288.tif 000004
【図４】
0003986288.tif 000005
【図５】
0003986288.tif 000006
【図６】
0003986288.tif 000007
【図７】
0003986288.tif 000008
【図８】
0003986288.tif 000009
【図９】
0003986288.tif 000010
【図１０】
0003986288.tif 000011
【図１１】
0003986288.tif 000012