(57)【要約】【課題】コストを嵩ませずに、車室内の空調を制御することが可能な車両用空調装置および空調制御方法を提供する。【解決手段】車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、高温高圧の冷媒とエンジン冷却部から送出された冷却液との間で熱交換を行う凝縮器と、高圧の冷媒を低温低圧に膨張する膨張弁と、エンジン冷却部に導入される冷却液と低温低圧の冷媒との間で熱交換を行う蒸発器と、コンプレッサ、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷媒回路と、高温高圧の冷媒との熱交換で加熱された冷却液と車室内へ送られる空気との間で熱交換を行うヒーターコアと、を具備し、コンプレッサと膨張弁との間を流れる高圧冷媒の圧力を検出する圧力センサと、検出された圧力に基づいて、ヒーターコアに流入する冷却液の温度を算出する算出部と、算出した冷却液の温度に基づいて車室内の空調を制御する制御部と、を備える。【選択図】図６
2017171209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
高温高圧の冷媒とエンジン冷却部から送出された冷却液との間で熱交換を行う凝縮器と、
高圧の冷媒を低温低圧に膨張する膨張弁と、
前記エンジン冷却部に導入される冷却液と低温低圧の冷媒との間で熱交換を行う蒸発器と、
前記コンプレッサ、前記凝縮器、前記膨張弁および前記蒸発器を含む冷媒回路と、
前記高温高圧の冷媒との熱交換で加熱された冷却液と車室内へ送られる空気との間で熱交換を行うヒーターコアと、
を具備し、
前記コンプレッサと前記膨張弁との間を流れる高圧冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
前記検出された前記圧力に基づいて、前記ヒーターコアに流入する前記冷却液の温度を算出する算出部と、
前記算出した前記冷却液の温度に基づいて車室内の空調を制御する制御部と、
を備える、車両用空調装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記冷媒のサブクール、前記冷媒の圧力損失、並びに、前記冷却液の流量のうちの少なくとも１つを基にして算出される圧力補正値を参照して、前記冷却液の温度を算出する、請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
コンプレッサ、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷媒回路において、前記コンプレッサにより圧縮された冷媒との間で熱交換が行われた冷却液をヒーターコアに流入させ、前記冷却液と空気との間で熱交換を行い、暖められた前記空気を車室内に供給する空調制御方法において、
前記コンプレッサと前記膨張弁との間を流れる高圧冷媒の圧力を検出する検出ステップと、
前記検出した前記圧力に基づいて、前記ヒーターコアに流入する冷却液の温度を算出する算出ステップと、
前記算出した前記冷却液の温度に基づいて車室内の空調を制御する制御ステップと、
を備える、空調制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置および空調制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用の暖房装置として、高温になったエンジン冷却水（冷却液）をヒーターコアに流入させ、冷却液と空気との間で熱交換を行い、暖められた空気を車室内に供給することで、車室内を暖房する温水式ヒータが多く採用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、既存の温水式ヒータを基本としつつ、ヒートポンプを利用して冷却水を加熱する構成を付加した車両用空調装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７６８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のヒートポンプは、冷媒を高温高圧にするコンプレッサと、高温高圧にされた冷媒と冷却液との間で熱交換を行うことで、冷却液を加熱する凝縮器とを有する。これにより、ヒーターコアに流入する冷却液の温度がより高温となり、既存のものより暖房性能を向上させることが可能となる。
【０００６】
車室内の空調を快適なものにするためには、ヒーターコアに流入する冷却液の温度を検出し、検出された冷却液の温度に基づいて空調を制御する必要がある。
【０００７】
例えば、冷却液の温度に基づいてエンジンの冷却装置の制御を行うために、冷却液の温度を検出するための液温センサがエンジン冷却水路出口に設けられている。
【０００８】
しかしながら、エンジン冷却水路出口に設けられた液温センサによって、ヒーターコアに流入する冷却液の温度を検出しようとしても、エンジン冷却水路出口における冷却液の温度と、凝縮器で加熱されてからヒーターコアに流入する冷却液の温度とは異なるため、冷却液の温度を正確に検出できず、空調の制御に用いることが難しいという問題点があった。
【０００９】
また、ヒーターコアに流入する冷却液の温度を検出するために、新たな液温センサをヒーターコアの入口に設けた場合、コストが嵩むという問題点があった。
【００１０】
本発明の目的は、コストを嵩ませずに、車室内の空調を制御することが可能な車両用空調装置および空調制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明に係る車両用空調装置は、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
高温高圧の冷媒とエンジン冷却部から送出された冷却液との間で熱交換を行う凝縮器と、
高圧の冷媒を低温低圧に膨張する膨張弁と、
前記エンジン冷却部に導入される冷却液と低温低圧の冷媒との間で熱交換を行う蒸発器と、
前記コンプレッサ、前記凝縮器、前記膨張弁および前記蒸発器を含む冷媒回路と、
前記高温高圧の冷媒との熱交換で加熱された冷却液と車室内へ送られる空気との間で熱交換を行うヒーターコアと、
を具備し、
前記コンプレッサと前記膨張弁との間を流れる高圧冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
前記検出された前記圧力に基づいて、前記ヒーターコアに流入する前記冷却液の温度を算出する算出部と、
前記算出した前記冷却液の温度に基づいて車室内の空調を制御する制御部と、
を備える。
【００１２】
また、本発明に係る空調制御方法は、
コンプレッサ、凝縮器、膨張弁および蒸発器を含む冷媒回路において、前記コンプレッサにより圧縮された冷媒との間で熱交換が行われた冷却液をヒーターコアに流入させ、前記冷却液と空気との間で熱交換を行い、暖められた前記空気を車室内に供給する空調制御方法において、
前記コンプレッサと前記膨張弁との間を流れる高圧冷媒の圧力を検出する検出ステップと、
前記検出した前記圧力に基づいて、前記ヒーターコアに流入する冷却液の温度を算出する算出ステップと、
前記算出した前記冷却液の温度に基づいて車室内の空調を制御する制御ステップと、
を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コストを嵩ませずに、車室内の空調を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用空調装置を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態の車両用空調装置の制御構成を示すブロック図
【図３】冷媒の吐出圧力とヒーターコア入口冷却液温度との関係を示す図
【図４】凝縮器で行われる冷媒と冷却水との間の熱交換を概略的に示す図
【図５】冷媒の吐出圧力とヒーターコア入口冷却液温度との関係等を示す図
【図６】ヒートポンプ暖房制御部が行う処理を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１を示す構成図である。
【００１６】
本実施の形態では、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車両用空調装置１について説明する。
【００１７】
本実施の形態の車両用空調装置１は、複数の運転モードに切り換えられて動作する。このために、車両用空調装置１は、構成ユニット１０、コンプレッサ（圧縮機）３８、エンジン冷却部４０、ヒーターコア４４、エバポレータ４８、膨張弁３７、室外コンデンサ３９、逆止弁１５、および、これらの間を結ぶ冷却液の配管および冷媒配管等を有する。ヒーターコア４４と、エバポレータ４８とは、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。
【００１８】
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、吸入した冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。高温高圧の冷媒は、凝縮器１２または室外コンデンサ３９に送られる。低圧の冷媒は、構成ユニット１０の蒸発器１１、又は、エバポレータ４８から合流管を介してコンプレッサ３８へ吸入される。
【００１９】
エンジン冷却部４０は、ポンプを有し、エンジンから熱を冷却液に放出させる。ポンプは冷却液を移送する。冷却液の移送方向を図１に矢印で示す。なお、エンジン冷却部４０には、熱を外気に放出するラジエータが備えられていてもよい。
【００２０】
冷却液は、例えば、ＬＬＣ（Long  Life  Coolant）などの不凍液であり、熱を運ぶための液体である。
【００２１】
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り、車室内へ空気を供給するＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。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供給される空気に熱を放出する。ヒーターコア４４は、ドア４４ａの開度により車室内に供給する空気の量を調整する。ドア４４ａは電気的な制御で開閉する。
【００２２】
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り、ＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。エバポレータ４８には、冷房運転時、除湿運転時、また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空気を冷却する。
【００２３】
膨張弁３７は、高温高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、エバポレータ４８に吐出する。
【００２４】
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、冷媒と空気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ３９は、冷房モードおよび除湿モードのとき、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。
【００２５】
構成ユニット１０は、蒸発器１１と、凝縮器１２と、第１開閉弁１３と、第２開閉弁１４と、膨張弁１６と、圧力センサ８０とを有する。
【００２６】
蒸発器１１は、冷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。蒸発器１１には、所定の運転モードのときに、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冷媒へ熱を移動させる。これにより、蒸発器１１は、低温低圧の冷媒を気化させる。
【００２７】
蒸発器１１の冷却液の導入口は、配管を介してヒーターコア４４に連通され、蒸発器１１の冷却液の送出口は、配管を介してエンジン冷却部４０に連通されている。蒸発器１１の冷媒の導入口は、配管を介して膨張弁１６に連通され、蒸発器１１の冷媒の送出口は、コンプレッサ３８の吸入口へ合流する配管に連通されている。
【００２８】
凝縮器１２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。凝縮器１２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送られて、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、凝縮器１２は、高温高圧の冷媒を凝縮させる。
【００２９】
凝縮器１２の冷却液の導入口は、配管を介してエンジン冷却部４０に連通され、凝縮器１２の冷却液の送出口は、配管を介してヒーターコア４４に連通されている。凝縮器１２の冷媒の導入口は、配管を介してコンプレッサ３８の吐出口へ連通され、凝縮器１２の冷媒の送出口は、膨張弁１６に連通されている。
【００３０】
第１開閉弁１３および第２開閉弁１４は、例えば電気的な制御により、冷媒配管の開閉を切り替える弁であり、例えば電磁弁を採用できる。第１開閉弁１３は、コンプレッサ３８吐出側の冷媒通路の分岐部と、室外コンデンサ３９の冷媒導入口との間の冷媒通路を開閉する。第２開閉弁１４は、上記分岐部と凝縮器１２の冷媒導入口との間の冷媒通路を開閉する。
【００３１】
第１開閉弁１３および第２開閉弁１４は、例えば電気的な制御により、冷媒配管の開閉を切り替える弁であり、例えば電磁弁を採用できる。第１開閉弁１３は、コンプレッサ３８吐出側の冷媒通路の分岐部と、室外コンデンサ３９の冷媒導入口との間の冷媒通路を開閉する。第２開閉弁１４は、上記分岐部と凝縮器１２の冷媒導入口との間の冷媒通路を開閉する。
【００３２】
膨張弁１６は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、蒸発器１１に吐出する。
【００３３】
逆止弁１５は、コンプレッサ３８とエバポレータ４８との間に設けられ、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。
【００３４】
圧力センサ８０は、ユニット１０の冷媒導入口付近に設けられ、凝縮器１２に吸入される冷媒の吐出圧力を検出する。なお、圧力センサ８０は、コンプレッサ３８と蒸発器１１との間を結ぶ冷媒の流れる配管のいずれの位置に設けられてもよい。
【００３５】
図２は、本発明の実施の形態の車両用空調装置１の制御構成を示すブロック図である。
【００３６】
車両用空調装置１は、制御系の構成として、空調自動制御部５１と、ＨＶＡＣ制御部７１と、ヒートポンプ暖房制御部５２と、ヒートポンプ暖房スイッチ５５とを備えている。
【００３７】
空調自動制御部５１は、マイクロコンピュータ、Ｉ／Ｏ、制御プログラムを格納したプログラムメモリ、作業用のメモリ等を備え、マイクロコンピュータが制御プログラムに従って空調の自動制御を行う構成である。
【００３８】
空調自動制御部５１には、ユーザー設定情報と環境情報とが入力される。
【００３９】
ユーザー設定情報は、例えばインパネ（Instrument Panel）の操作部を介してユーザーにより設定される空調に関する情報である。ユーザー設定情報には、例えば、主に冷房又は除湿のためにヒートポンプの作動を指示するためのＡ／Ｃスイッチ情報、設定温度情報、設定送風量情報などが含まれる。
【００４０】
環境情報は、車両又は車両用空調装置１に設けられた各種センサから得られる情報である。環境情報には、例えば、外気温度情報、車室内温度情報、ドア４４ａの開度情報などが含まれる。
【００４１】
また、空調自動制御部５１は、コンプレッサ３８を起動する制御を行う。
【００４２】
さらに、空調自動制御部５１は、ＨＶＡＣ制御部７１へ指令（ドア制御などの空調制御信号）を送って、ヒーターコア４４のドア４４ａの開閉、その他、ＨＶＡＣ７０の各ドアの開閉、および、ファンＦ１の駆動等の各制御を行う。ＨＶＡＣ制御部７１は、空調自動制御部５１からの指令に基づき、ＨＶＡＣ７０の各駆動部の制御を統括的に行う構成である。
【００４３】
空調自動制御部５１は、また、ヒートポンプ暖房制御部５２との間で所定の情報を送受信可能な通信手段を備えている。この通信手段は、ＣＡＮ（Controller Area Network）であってもよいし、専用の信号線を介した通信手段であってもよい。
【００４４】
ヒートポンプ暖房制御部５２は、マイクロコンピュータまたはシーケンサーから構成することができる。ヒートポンプ暖房制御部５２は、第１開閉弁１３と第２開閉弁１４との開閉制御を行って、主に、ヒートポンプ式暖房モードの切換制御を行う。
【００４５】
ヒートポンプ暖房制御部５２には、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報が入力される。具体的には、この情報は、ヒートポンプ暖房スイッチ５５のオン・オフを示すスイッチ情報（ヒートポンプ暖房起動信号）である。ヒートポンプ暖房スイッチ５５は、ユーザーが操作可能な操作スイッチである。ヒートポンプ暖房制御部５２は、ユーザーがヒートポンプ暖房スイッチ５５をオン操作してヒートポンプ暖房起動信号が入力された場合に、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別することができる。
【００４６】
ヒートポンプ暖房制御部５２には、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報として、外気温度情報、車室内温度情報、および、環境情報、並びに、車室内温度の設定情報などが入力される。また、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報として、ドア４４ａの開度情報など車両用空調装置１の状態情報が含まれる。なお、これら全ての情報が入力される必要はなく、幾つかの情報のみが入力されてもよい。これらの情報に基づいて、ヒートポンプ暖房制御部５２は、暖房用にエンジン排熱等の熱が不足していることを検知して、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別することができる。
【００４７】
ヒートポンプ暖房制御部５２は、空調自動制御部５１との間で所定の情報を送受信可能な通信手段を備えている。通信線は、特に制限されないが、コネクタＣＮ１（接続部に相当）を介してヒートポンプ暖房制御部５２に接続される。
【００４８】
ヒートポンプ暖房制御部５２と空調自動制御部５１との間の通信では、少なくとも、後者から前者へＡ／Ｃスイッチ情報（空調スイッチ情報に相当）が送られ、前者から後者へコンプレッサ起動要求信号が送信される。
【００４９】
Ａ／Ｃスイッチ情報は、例えばインパネ（Instrument Panel）の操作部に設けられたＡ／Ｃ（Air Conditioner）スイッチのオン・オフ情報である。Ａ／Ｃ（Air Conditioner）スイッチは、主に冷房又は除湿のためにユーザーがコンプレッサ３８の起動を指示する操作スイッチである。
【００５０】
コンプレッサ起動要求信号は、コンプレッサ３８の起動を要求する信号であり、この信号により、Ａ／Ｃスイッチがオフであっても、ヒートポンプ暖房制御部５２からコンプレッサ３８を起動することが可能となる。
【００５１】
ヒートポンプ暖房制御部５２は、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別した場合、空調自動制御部５１からの情報により、コンプレッサ３８が駆動しているか判別し、駆動していなければコンプレッサ起動要求信号を空調自動制御部５１へ送る。空調自動制御部５１は、Ａ／Ｃスイッチがオフであっても、コンプレッサ起動要求信号により、コンプレッサ３８を駆動させる。さらに、ヒートポンプ暖房制御部５２は、第１開閉弁１３および第２開閉弁１４の開閉制御を行って、ヒートポンプ式暖房モードへ移行する制御を行う。
【００５２】
なお、空調自動制御部５１とヒートポンプ暖房制御部５２とで通信される情報には、現在の車両用空調装置１の運転モードを示す情報、および、ＨＶＡＣ７０の各ドアの開度情報等が含まれてもよい。
【００５３】
ヒートポンプ暖房制御部５２（制御部に相当）には圧力センサ８０により検出された冷媒の吐出圧力値が入力される。ヒートポンプ暖房制御部５２は、算出部５３を有する。算出部５３は、冷媒の吐出圧力値に基づいて、凝縮器１２からヒーターコア４４へ送られる冷却液の温度（ヒータコア入口冷却液温度）を算出し、算出した結果を出力する。ヒートポンプ暖房制御部５２は、上記算出したヒーターコア入口冷却液温度に基づいて車室内の空調を制御する。
【００５４】
ヒートポンプ暖房制御部５２は、ヒーターコア入口冷却液温度が予め定められた上限値を超えている場合、コンプレッサ３８が駆動しているか判別し、駆動していればコンプレッサ停止要求信号を空調自動制御部５１へ送る。さらに、空調自動制御部５１は、コンプレッサ停止信号をコンプレッサ３８へ送る。なお、上限値は、設定温度に基づいて予め定められ、ヒートポンプ暖房制御部５２の内部メモリ（図示略）に記憶されている。
【００５５】
また、ヒートポンプ暖房制御部５２は、ヒーターコア入口冷却液温度が予め定められた下限値未満である場合、コンプレッサ３８が駆動しているか判別し、駆動していければ、ヒーターコア入口冷却液温度が下限値未満である旨の情報を、空調自動制御部５１を介してインパネの表示部へ送る。
【００５６】
図３は、冷媒の吐出圧力とヒーターコア入口冷却液温度との関係を示す図である。図３に、コンプレッサ３８から吐出され、凝縮器１２に吸入された冷媒の吐出圧力値を横軸に示し、ヒーターコア入口冷却液温度を縦軸に示す。
【００５７】
図３に示すように、冷媒の吐出圧力とヒーターコア入口冷却液温度との間には、両者のいずれか一方が高くなると、もう一方が高くなるという相関関係が成立している。
【００５８】
図４は、凝縮器１２で行われる冷媒と冷却水との間の熱交換を概略的に示す図である。
図４に凝縮器１２に吸入される冷媒の吐出圧力、冷媒温度、冷却液の温度をＰ＿ｉｎ，Ｔｒ＿ｉｎ，Ｔｗ＿ｉｎで示し、流出される冷媒の吐出圧力、冷媒温度、冷却液の温度をＰ＿ｏｕｔ，Ｔｒ＿ｏｕｔ，Ｔｗ＿ｏｕｔで示す。また、冷媒の顕熱変化の区間および潜熱変化の区間をそれぞれＳ１，Ｓ２で示す。
【００５９】
凝縮器１２における冷媒温度Ｔｒは、冷媒の顕熱変化および顕熱変化によりＴｒ＿ｉｎからＴｒ＿ｏｕｔに変化する。また、凝縮器１２における冷却液の温度Ｔｗは、冷媒との間の熱交換によりＴｗ＿ｉｎからＴｗ＿ｏｕｔに変化する。なお、冷却液は凝縮器１２からヒーターコア４４に送り出されるため、冷却液の温度Ｔｗ＿ｏｕｔは、ヒーターコア入口冷却液温度に相当する。
【００６０】
図５は、冷媒の吐出圧力Ｐ＿ｉｎ（図４参照）とヒーターコア入口冷却液温度との関係を示すとともに、冷媒の吐出圧力における冷媒の飽和温度（飽和冷媒温度）を示す図である。図５の横軸に圧力を示し、縦軸に温度を示す。なお、飽和冷媒温度は、冷媒の吐出圧力Ｐ＿ｉｎ（図４参照）から求めることができる。
【００６１】
図５は、冷媒の吐出圧力における飽和冷媒温度が同じ吐出圧力におけるヒーターコア入口冷却液温度に近い値をとることを示している。つまり、冷媒の吐出圧力からヒーターコア入口冷却液温度を求めることが可能となる。
【００６２】
算出部５３は、圧力センサ８０により検出された冷媒の吐出圧力Ｐ＿ｉｎに基づき、冷媒のｐ−ｈ線図（圧力−エンタルピー線図）を参照して飽和冷媒温度を算出し、これをヒーターコア入口冷却液温度の推定値として用いる。なお、冷媒のｐ−ｈ線図のデータは、ヒートポンプ暖房制御部５２の内部メモリに予め記憶されている。
ヒートポンプ暖房制御部５２は、算出部５３による推定されたヒーターコア入口冷却液温度に基づいて上述する空調を制御する。
【００６３】
さらに、図５は、冷媒と冷却液との間の熱交換におけるサブクール（ＳＣ）が０[Ｋ]のとき、飽和冷媒温度がヒーターコア入口冷却液温度にさらに近い値をとることを示している。つまり、冷媒の吐出圧力からヒーターコア入口冷却液温度を求める場合、サブクール（ＳＣ）に基づいて算出した圧力補正値を参照することで、飽和冷媒温度がヒーターコア入口冷却液温度にさらに近い値となる。
【００６４】
算出部５３は、サブクール（ＳＣ）時の冷媒の比エンタルピーに対応する飽和圧力を圧力補正値として求める。そして、算出部５３は、求めた圧力補正値から吐出圧力を補正し、補正した吐出圧力における飽和冷媒温度を算出し、算出した飽和冷媒温度をヒーターコア入口冷却液温度の推定値とする。
【００６５】
次に、車両用空調装置１の動作について説明する。
【００６６】
車両用空調装置１は、ヒートポンプ式暖房モード、温水式暖房モード、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。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。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。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。
【００６７】
図１を用いて、ヒートポンプ式暖房モードの動作を説明する。
【００６８】
ヒートポンプ式暖房モードでは、図１に示すように、第１開閉弁１３が閉、第２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）。
【００６９】
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、凝縮器１２、膨張弁１６、蒸発器１１、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。
【００７０】
コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、凝縮器１２にて冷却液へ放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁１６により膨張して低温低圧冷媒となり、蒸発器１１に送られる。低温低圧冷媒は、蒸発器１１にて冷却液から熱を吸収して気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。
【００７１】
冷却液は、エンジン冷却部４０、凝縮器１２、ヒーターコア４４、および、蒸発器１１の順に流れ、さらに、エンジン冷却部４０に戻ることにより、上記の順に循環する。
【００７２】
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、さらに凝縮器１２で加熱されてヒーターコア４４に送られる。高温になった冷却液は、ヒーターコア４４で車室内へ送られる吸気を十分に加熱することができる。
【００７３】
ヒーターコア４４を通過した冷却液は、外気より温度が高く、蒸発器１１にて冷媒に放熱を行って冷媒を気化させることができる。蒸発器１１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。
【００７４】
以上のヒートポンプ式暖房モードの動作により、車室内の十分な暖房を行うことができる。
【００７５】
図６はヒートポンプ暖房制御部５２が行う処理を示すフロー図である。ヒートポンプ暖房制御部５２の処理は、ヒートポンプ暖房制御部５２にヒートポンプ暖房起動信号が入力されたときに開始される。
【００７６】
ヒートポンプ暖房制御部５２は、ヒートポンプ暖房起動信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００７７】
ヒートポンプ暖房起動信号を受けた場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、算出部５３は、吐出圧力値補正を行う。具体的には、算出部５３は、圧力センサ８０により検出された吐出圧力値Ｐｄを圧力補正値Ｋｄで補正した吐出圧力値Ｐｄｒｅｆを算出する（ステップＳ１４）。
【００７８】
次に、算出部５３は、冷媒のｐ−ｈ線図を参照して、補正した吐出圧力値Ｐｄｒｅｆの飽和冷媒温度を算出し、算出した飽和冷媒温度をヒーターコア入口冷却液温度Ｔｈｃ＿ｉｎの推定値として用いる（ステップＳ１６）。
【００７９】
一方で、ヒートポンプ暖房起動信号を受信していない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、算出部５３は、エンジン冷却水路出口に設けられた液温センサ（図示略）により検出された冷却鉛の温度を、ヒーターコア入口冷却液温度Ｔｈｃ＿ｉｎの推定値として用いる（ステップＳ２０）。
【００８０】
次に、算出部５３は、ヒーターコア入口冷却液温度Ｔｈｃ＿ｉｎを出力する（ステップＳ１８）。ヒートポンプ暖房制御部５２は、ヒーターコア入口冷却液温度Ｔｈｃ＿ｉｎに基づいて、車室内の空調を制御する。
【００８１】
次に、冷房モードの動作を説明する。
【００８２】
冷房モードでは、第１開閉弁１３が開、第２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。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、膨張弁３７、エバポレータ４８、および、コンプレッサ３８の順に流れ、室外コンデンサ３９に戻ることにより、上記の順に循環する。
【００８３】
コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、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、膨張弁３７により膨張されて低温低圧冷媒となり、エバポレータ４８へ送られる。低温低圧冷媒は、エバポレータ４８にて、車室内へ送ら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に吸引されて圧縮される。
【００８４】
冷却液は、エンジン冷却部４０、凝縮器１２、ヒーターコア４４、および、蒸発器１１を流れる。冷却液は、蒸発器１１、凝縮器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。上記するように、冷媒がエバポレータ４８にて気化することにより、車室内へ送られる吸気を冷却する。これにより、車室内の冷房を行うことができる。
【００８５】
以上の実施の形態の車両用空調装置１によれば、算出部５３が冷媒の吐出圧力に基づいてヒーターコア入口冷却液温度を算出する。これにより、ヒーターコア入口冷却液温度を検出するための液温センサを設ける必要がなく、コストが嵩まずに、車室内の空調を制御することができる。
【００８６】
また、実施の形態の車両用空調装置１によれば、冷媒の吐出圧力を冷媒のサブクール（ＳＣ）などを圧力補正値して参照することで、算出した飽和冷媒温度がヒーターコア冷却液温度により近い値となるこの飽和冷媒温度に基づいて空調を制御することにより、車室内の空調制御を的確に行うことができる。
【００８７】
なお、上記実施の形態では、ヒートポンプ式暖房モードにおいて、算出部５３により算出されたヒーターコア入口冷却液温度が上限値を超えた場合、コンプレッサ３８を停止させるように制御することについて説明したが、本発明は、さらに、予め下限値を定めておき、例えば、ヒートポンプ式暖房モードにおけるコンプレッサ３８の停止後に、ヒーターコア入口冷却液温度が予め定められた下限値未満になった場合、コンプレッサ３８を起動させるよう制御してもよい。これにより、ヒーターコア入口冷却液温度を許容範囲内に保つことが可能となる。
【００８８】
また、上記実施の形態では、冷媒の吐出圧力補正値を、冷媒のサブクール（ＳＣ）を基にして算出する場合を一例に挙げて説明したが、本発明は、冷媒の吐出圧力補正値として、コンプレッサ３８と圧力センサが設けられた位置との間における冷媒配管の形状や長さ等に起因する冷媒の圧力損失、または、凝縮器１２において冷媒との間で熱交換される冷却液の流量に基づいて算出してもよい。冷媒の圧力損失は所定の式または実験により求められる。また、吐出圧力補正値と冷却液の流量との関係も所定の式または実験により求められる。なお、実験で求められた関係をテーブルとし、冷却液の流量に基づきテーブルを参照して、吐出圧力補正値を求めるようにしてもよい。
【００８９】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、コストを嵩ませずに、車室内の空調を制御することが要求される空調装置や空調システムに好適に利用される。
【符号の説明】
【００９１】
１  車両用空調装置
１１  蒸発器
１２  凝縮器
１６  膨張弁
３７  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
５１  空調自動制御部
５２  ヒートポンプ暖房制御部
５３  算出部
８０  圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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