(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する冷媒の熱を利用して車室内の暖房を行うもので、前記冷凍サイクルにエンジン冷却水との熱交換によりコンプレッサ（２）に帰還する冷媒を加熱する室外エバポレータ（８）を設けてなるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、
前記室外エバポレータ（８）にエンジン冷却水を導入するための通路を開閉する開閉手段（３２）と、
前記コンプレッサ（２）から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段（５３）と、
前記吐出圧力検出手段（５３）の出力が所望の暖房能力に応じてあらかじめ設定された制御値となるように前記開閉手段（３２）のＯＮとＯＦＦの時間比を調整する制御手段（５０）と、
を有し、
前記コンプレッサ（２）は、エンジン（１）によりベルトを介して回転駆動され、前記冷凍サイクルでは、当該コンプレッサ（２）から吐出された冷媒が、少なくとも室内コンデンサ（１３）、オリフィス（１６）、前記室外エバポレータ（８）、およびアキュムレータ（９）と流れて、当該コンプレッサ（２）に帰還することを特徴とするヒートポンプ式自動車用空気調和装置。
【請求項２】
冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する冷媒の熱を利用して車室内の暖房を行うもので、前記冷凍サイクルにエンジン冷却水との熱交換によりコンプレッサ（２）に帰還する冷媒を加熱する室外エバポレータ（８）を設けてなるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、
前記室外エバポレータ（８）にエンジン冷却水を導入するための通路を開閉する開閉手段（３２）と、
前記コンプレッサ（２）から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段（５３）と、
前記吐出圧力検出手段（５３）の出力により所望の暖房能力に応じてあらかじめ設定された制御範囲で前記開閉手段（３２）をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段（５０）と、
を有し、
前記コンプレッサ（２）は、エンジン（１）によりベルトを介して回転駆動され、前記冷凍サイクルでは、当該コンプレッサ（２）から吐出された冷媒が、少なくとも室内コンデンサ（１３）、オリフィス（１６）、前記室外エバポレータ（８）、およびアキュムレータ（９）と流れて、当該コンプレッサ（２）に帰還することを特徴とするヒートポンプ式自動車用空気調和装置。
【請求項３】
前記冷媒との熱交換により取入空気を加熱する前記室内コンデンサ（１３）を通過して加熱された空気の温度を検出する吹出温度検出手段（１７）をさらに有し、
前記制御手段（５０）は、前記開閉手段（３２）により前記室外エバポレータ（８）へのエンジン冷却水の導入を阻止した場合において前記吹出温度検出手段（１７）の出力が所定値以上であるとき、前記コンプレッサ（２）をＯＦＦすることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式自動車用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン冷却水（温水）により加熱された冷媒を利用して車室内の暖房を行うようにしたヒートポンプ式自動車用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、最近の一部の高級車や比較的車室内空間が大きいワンボックスカーなどには、室内全体について快適な空調状態が得られるよう、車室内の前方領域（例えば、前席部分）はフロントユニットにより、後方領域（例えば、第２席、第３席などの後席部分）はリヤユニットによりそれぞれ独立に空気調和するデュアルカーエアコンと通称される自動車用空気調和装置が搭載されている。
【０００３】
この種の自動車用空気調和装置として、例えば、暖房運転時において、フロントユニットは、ヒータコアを設けて、エンジン冷却水を熱源として利用するが、リヤユニットは、サブコンデンサと称する室内熱交換器を設けて、コンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒を熱源として利用するようにしたシステムがある。なお、この種の装置は、冷媒の循環過程（冷凍サイクル）において低温の外部空気から熱を汲み上げて車室内を暖房することから、ヒートポンプ式の自動車用空気調和装置と称されている。
【０００４】
ところが、この種の装置で暖房運転をする場合、例えば、冬季の朝のように外気温度が低いときには、起動時にエンジン冷却水の温度が低く、また、冷媒の温度の上昇速度も俊敏でないため、運転開始と同時に暖かい空気が吹き出されるような状態になりにくく、いわゆる即暖性が不十分となり、また、暖房性能も不足気味となるおそれがある。特に、ディーゼルエンジンを搭載した車室内空間の大きいワンボックスカーでは、通常のガソリンエンジン車と比べてエンジン冷却水の温度上昇が遅く、しかも広い空間を暖房しなければならないことから、即暖性、暖房性能ともに不足する傾向がある。さらに、最近では、排気ガス対策および省エネルギー対策として効率の良い直噴エンジン（ガソリン、ディーゼル）が開発中で、すでに一部は実用化されているところであるが、このような直噴エンジン搭載車の場合には、放熱量の低下に伴うエンジン冷却水の温度の低下（低水温化）によって、慢性的に暖房不足を来すおそれがある。
【０００５】
そこで、本願出願人は、サブエバポレータと称する室外熱交換器を設け、このサブエバポレータにおいてエンジン冷却水の熱を利用してコンプレッサへの帰還冷媒を加熱し、エンタルピーが増加したより高温の冷媒を用いて、より高い暖房性能を発揮するようにしたヒートポンプ式自動車用空気調和装置を提案した（例えば、特願平７−２７１６２１号参照）。さらに、この技術を前提として、エンジンの直噴化による低水温化に対応すべく、前後席ともヒートポンプシステムとした自動車用空気調和装置を提案した（例えば、特願平９−９０８５４号参照）。
【０００６】
なお、暖房不足といった上記の事情は、デュアルカーエアコンの場合に限られるわけではなく、一つのユニットのみを持った通常のシングルタイプのヒートポンプ式カーエアコンにも当てはまるため、サブエバポレータを備えたシングルタイプのヒートポンプ式自動車用空気調和装置についても現在開発されているところである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなサブエバポレータを備えたヒートポンプ式自動車用空気調和装置においては、暖房運転安定時あるいは車両走行時にサイクル圧力が十分に上昇すると、サブエバポレータへの温水流量を制御して、冷凍サイクルの保護を図るとともに吹出し温度を一定に維持するようにしている。
【０００８】
ところが、このような従来のシステムにあっては、最大暖房能力を向上させるという点に主眼があって、制御の点、例えば暖房運転安定時など最大暖房能力を必要としないときには吹出し温度の調整（いわゆる温調）を行うといった点については、いまだ十分に開発されていなかった。
【０００９】
例えば、サブコンデンサの下流側にヒータコアを設けたシステムの場合、最終的にヒータコアを流れるエンジン冷却水温はサブコンデンサを流れる冷媒温度よりも高くなるため、ヒータコア前面のエアミックスドアの開度をどのように制御したとしても、車室内への吹出し温度をサブコンデンサ通過後の空気温度以下に下げることはできない。なお、最終的にヒータコアを流れるエンジン冷却水温がサブコンデンサを流れる冷媒温度よりも高くなるのは、コンプレッサ吐出圧力によるサブエバポレータ用ウォータバルブのＯＮ／ＯＦＦ制御によりサイクル温度の上昇が抑制されるからである。
【００１０】
本発明は、本願出願人が現在開発中のヒートポンプ式自動車用空気調和装置における上記課題に着目してなされたものであり、吹出し温度の調整が可能なヒートポンプ式自動車用空気調和装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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に記載の発明は、冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する冷媒の熱を利用して車室内の暖房を行うもので、前記冷凍サイクルにエンジン冷却水との熱交換によりコンプレッサに帰還する冷媒を加熱する室外エバポレータを設けてなるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、前記室外エバポレータにエンジン冷却水を導入するための通路を開閉する開閉手段と、前記コンプレッサから吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記吐出圧力検出手段の出力が所望の暖房能力に応じてあらかじめ設定された制御値となるように前記開閉手段のＯＮとＯＦＦの時間比を調整する制御手段と、を有し、前記コンプレッサは、エンジンによりベルトを介して回転駆動され、前記冷凍サイクルでは、当該コンプレッサから吐出された冷媒が、少なくとも室内コンデンサ、オリフィス、前記室外エバポレータ、およびアキュムレータと流れて、当該コンプレッサに帰還することを特徴とする。
【００１２】
本発明の構成によると、制御手段は、吐出圧力検出手段の出力（コンプレッサ吐出圧力）が所望の暖房能力に応じてあらかじめ設定された制御値となるように開閉手段のＯＮとＯＦＦの時間比、つまりデューティ比を調整する。ヒートポンプシステムによる吹出し温度はコンプレッサ吐出圧力に関係するため、開閉手段のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を調整して室外エバポレータにおける吸熱量を調整し、サイクル圧力・温度、特にコンプレッサ吐出圧力を制御することで、吹出し温度の調整が可能となる。例えば、暖房初期時など最大暖房能力を必要とする場合にはコンプレッサ吐出圧力の制御値を高く設定して吹出し温度を高くし、温調時など最大暖房能力を必要としない場合にはコンプレッサ吐出圧力の制御値を下げて吹出し温度を抑える。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する冷媒の熱を利用して車室内の暖房を行うもので、前記冷凍サイクルにエンジン冷却水との熱交換によりコンプレッサに帰還する冷媒を加熱する室外エバポレータを設けてなるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、前記室外エバポレータにエンジン冷却水を導入するための通路を開閉する開閉手段と、前記コンプレッサから吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記吐出圧力検出手段の出力により所望の暖房能力に応じてあらかじめ設定された制御範囲で前記開閉手段をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段と、を有し、前記コンプレッサは、エンジンによりベルトを介して回転駆動され、前記冷凍サイクルでは、当該コンプレッサから吐出された冷媒が、少なくとも室内コンデンサ、オリフィス、前記室外エバポレータ、およびアキュムレータと流れて、当該コンプレッサに帰還することを特徴とする。
【００１４】
本発明の構成によると、制御手段は、吐出圧力検出手段の出力（コンプレッサ吐出圧力）により所望の暖房能力に応じてあらかじめ設定された制御範囲で開閉手段をＯＮ／ＯＦＦ制御する。上記のようにヒートポンプシステムによる吹出し温度はコンプレッサ吐出圧力に関係するため、開閉手段のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを調整して室外エバポレータにおける吸熱量を調整し、サイクル圧力・温度、特にコンプレッサ吐出圧力を制御することで、吹出し温度の調整が可能となる。例えば、暖房初期時など最大暖房能力を必要とする場合にはコンプレッサ吐出圧力の制御範囲を高く設定して吹出し温度を高くし、温調時など最大暖房能力を必要としない場合にはコンプレッサ吐出圧力の制御範囲を下げて吹出し温度を抑える。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載のヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、前記冷媒との熱交換により取入空気を加熱する前記室内コンデンサを通過して加熱された空気の温度を検出する吹出温度検出手段をさらに有し、前記制御手段は、前記開閉手段により前記室外エバポレータへのエンジン冷却水の導入を阻止した場合において前記吹出温度検出手段の出力が所定値以上であるとき、前記コンプレッサをＯＦＦすることを特徴とする。
【００１６】
本発明の構成によると、制御手段は、第一段階の制御として開閉手段により室外エバポレータへのエンジン冷却水の導入を阻止した場合において吹出温度検出手段の出力（室内コンデンサ通過後の空気温度）が所定値以上であるとき、第二段階の制御としてコンプレッサをＯＦＦする。これにより、サイクル圧力・温度が低下して室内コンデンサを流れる冷媒の温度が低くなるため吹出し温度が下がる。すなわち、室外エバポレータへの温水流量をゼロにしても吹出し温度が所定値以上のときにはコンプレッサをＯＦＦして吹出し温度を下げる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を使って、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。なお、ここでは、サブエバポレータと称する室外熱交換器を備えたヒートポンプ式のデュアルカーエアコンのうち、前後席ともに冷媒を利用して暖房を行うヒートポンプシステムを採用し（ただし、後席側については暖房のみ（除湿なし））、かつ、前席側についてはエンジン冷却水（温水）による暖房をも行いうるシステムを例示している。
【００１９】
この自動車用空気調和装置は、送風機（ブロア）により選択的に取り入れた車室内外の空気（内外気）を調和して車室内の前席および後席に向かってそれぞれ吹き出すフロントユニット１０とリヤユニット２０とを有する。
【００２０】
フロントユニット１０は、そのケーシング内に通風路１１が形成され、この通風路１１内には、白抜き矢印で示す空気の流れ方向の下流側から順に、エンジン１の冷却水（温水）を利用して取り入れ空気を加熱するヒータコア１２と、後述する冷凍サイクルを構成する室内コンデンサとしてのフロントサブコンデンサ１３と、同じく冷凍サイクルを構成する通常のエバポレータ１４と、前記送風機１５とが配設されている。なお、図示しないが、より詳細には、フロントユニット１０は、上流側から順に、インテークユニット、クーリングユニット、およびヒータユニットからなり、インテークユニットにはインテークドアと送風機１５が配置され、クーリングユニットにはエバポレータ１４が配置され、ヒータユニットにはフロントサブコンデンサ１３とエアミックスドア１６とヒータコア１２が配置されている。エアミックスドア１６は、ヒータコア１２の前面に回動自在に設けられ、ヒータコア１２を通過する空気とこれを迂回する空気との割合を調節してヒータコア１２の下流域で所望温度の空気を作ったり、あるいはヒータコア１２に空気が流通しないようにしている。また、ヒータユニットのヒータコア１２下流側には、エアミックス後の温度調節された空気を車室内の前席に向かって吹き出すための各種吹出口が形成されている。
【００２１】
さらに、フロントサブコンデンサ１３の下流側には、冷房運転時におけるエバポレータ１４の凍結保護のため、エバポレータ１４通過後の空気温度を検出するための吸込温度センサ１７が設けられている。この吸込温度センサ１７は、暖房運転時においてフロントサブコンデンサ１３を通過して加熱された空気温度を検出する吹出温度検出手段としても機能する。エアミックスドア１６が全閉位置Ａにある場合には、フロントサブコンデンサ１３を通過した温風が車室内に吹き出されるからである。
【００２２】
一方、リヤユニット２０は、そのケーシング内に通風路２１が形成され、この通風路２１内には、白抜き矢印で示す空気の流れ方向の下流側から順に、冷凍サイクルを構成するリヤサブコンデンサ２２と、前記送風機２３とが配設されている。リヤサブコンデンサ２２は、当該冷凍サイクルの回路において、直列に接続されたフロントサブコンデンサ１３およびエバポレータ１４と並列に接続されている。なお、図示しないが、より詳細には、リヤユニット２０は、上流側から順に、インテークユニットおよびヒータユニットからなり、インテークユニットにはインテークドアと送風機２３が配置され、ヒータユニットにはリヤサブコンデンサ２２が配置されている。ヒータユニットのサブコンデンサ２２下流側には、加熱された空気を車室内の後席に向かって吹き出すための所定の吹出口が形成されている。本実施の形態では、リヤユニット２０は前述のごとく暖房のみ（除湿なし）のシステムであるため、エバポレータやエアミックスドアは削除されている。
【００２３】
これら両ユニット１０、２０の外部には、エンジン１により図示しないベルトを介して回転駆動されるコンプレッサ２と、メインコンデンサ３とが配設されている。冷凍サイクルは、これらコンプレッサ２とメインコンデンサ３、ならびに上記のフロントサブコンデンサ１３、エバポレータ１４、およびリヤサブコンデンサ２２を、配管により、フロント用のオリフィス付き電磁弁１６、ならびにリヤ用のリキッドタンク２４およびオリフィス付き電磁弁２５と連結し、その中に冷媒を封入して構成されている。オリフィス付き電磁弁１６、２５は、開閉弁としての電磁弁に冷媒膨脹用のオリフィス（例えば、 φ１.４５）を内蔵したものである。
【００２４】
メインコンデンサ３の入口側には回路切換弁としての四方弁４が設けられている。この四方弁４は、密閉ケースに一つの入口ポートと三つの出口ポートを設けるとともに、同ケース内に前記三つの出口ポートのうち二つの出口ポートを連通するスライド部材を設け、このスライド部材によって選択された出口ポート以外の出口ポートが入口ポートと連通するように構成されている。したがって、スライド部材の位置によって入口ポートと連通される出口ポートが選択されることになる。ここでは、四方弁４の入口ポートはコンプレッサ２の吐出側と接続され、四方弁４の三つの出力ポートは、それぞれ、メインコンデンサ３の入口、コンプレッサ２の吸入側（冷媒回収通路５）、メインコンデンサ３の出口（バイパス通路６）と接続されている。この四方弁４により、フロント側に関しては、コンプレッサ２から吐出された冷媒をメインコンデンサ３に導く冷房運転用冷媒回路（以下単に「冷房用回路」という）と、コンプレッサ２から吐出された冷媒をメインコンデンサ３のバイパス通路６に導く暖房運転用冷媒回路（以下単に「暖房用回路」という）とが切り換えられる。なお、図１では、暖房運転時の四方弁４の状態を示している。
【００２５】
また、前記両ユニット１０、２０の外部には、ヒートポンプによる暖房性能を高めるため、コンプレッサ２の吸入側と、フロント側とリヤ側との合流点７との間の低圧側冷媒通路に、室外エバポレータ（室外熱交換器）として機能するサブエバポレータ８を設けている。このサブエバポレータ８は、内部を流通する冷媒をエンジン冷却水（温水）との熱交換により加熱する機能を有しており、いわば温水−冷媒熱交換器ともいうべきものである。
【００２６】
このようなサブエバポレータ８を設けることで、たとえ低温のため空気と熱交換してもただちに暖房用として使用できないエンジン冷却水であっても、当該サブエバポレータ８において流入した冷媒と熱交換させることにより、その冷媒はエンジン冷却水が保有する熱を有効に取り込んで加熱された（つまり、エンタルピーが増加した）後、コンプレッサ２に帰還し、再度コンプレッサ２で圧縮、加圧されることになるので、コンプレッサ２から吐出される冷媒はより高温の冷媒となって、サブコンデンサ１３、２２に供給されることになる。その結果、サブコンデンサ１３、２２の放熱性能が高まり、そこで熱交換された空気はより高温となるため、より高い暖房性能が発揮され、即暖性も向上することになる。
【００２７】
また、サブエバポレータ８とコンプレッサ２との間には、上記のごとく通常の温度式膨脹弁に代えて冷媒流量調整機能を持たないオリフィス付き電磁弁１６を採用した関係で、余剰冷媒の貯溜と気液の分離を行いガス冷媒のみをコンプレッサ２に戻すためのアキュムレータ９が設けられている。アキュムレータ９は、冷媒を貯溜する比較的容量のある容器であるため、仮に冷媒が液状態で帰還してきても、これを気化してコンプレッサ２に戻すことができ、液圧縮によるコンプレッサ２の破損を防止することができる。
【００２８】
暖房運転時、コンプレッサ２から吐出された冷媒は、通常、次の暖房用回路を通ってフロントユニット１０側とリヤユニット２０側の双方に流れる。このとき、フロントユニット１０側とリヤユニット２０側にそれぞれ冷媒を導くための二つの電磁弁１６、２５はどちらも開いた状態にある。すなわち、暖房運転時、コンプレッサ２から出た冷媒は、四方弁４→バイパス通路６と流れてここからフロントユニット１０側とリヤユニット２０側とに分岐して流れた後、サブエバポレータ８の入口（合流点７）で合流して、コンプレッサ２に帰還する。より具体的には、前者においては、バイパス通路６を流れた冷媒は、フロントサブコンデンサ１３→オリフィス（付き電磁弁）１６→エバポレータ１４と流れた後、サブエバポレータ８→アキュムレータ９と流れて、コンプレッサ２に帰還する。また、後者においては、バイパス通路６を流れた冷媒は、リヤサブコンデンサ２２→リキッドタンク２４→オリフィス（付き電磁弁）２５と流れた後、サブエバポレータ８→アキュムレータ９と流れて、コンプレッサ２に帰還する。なお、後席を暖房しない場合には、電磁弁２５は閉じておく。
【００２９】
一方、冷房運転時、コンプレッサ２から吐出された冷媒は、通常、次の冷房用回路を通ってフロントユニット１０側のみに流れる。このとき、リヤユニット２０側の電磁弁２５は閉じた状態にある。すなわち、冷房運転時、コンプレッサ２から出た冷媒は、四方弁４→メインコンデンサ３→フロントサブコンデンサ１３→オリフィス（付き電磁弁）１６→エバポレータ１４→サブエバポレータ８→アキュムレータ９と流れて、コンプレッサ２に帰還する。
【００３０】
ヒータコア１２の温水入口には、電磁操作式の温水バルブ３１が設けられ、この温水バルブ３１を開くことによって、エンジン１から流出した温水がヒータコア１２へ導入されるようになっている。
【００３１】
また、サブエバポレータ８の温水入口には、開閉手段として機能する電磁操作式のウォータバルブ３２が設けられている。暖房運転時において、このウォータバルブ３２を開くことによって、エンジン１から流出した温水がサブエバポレータ８に導入され、サブエバポレータ８が作動して上記した所定の機能を発揮するようになっている。
【００３２】
また、上記構成の冷媒回路の高圧側には、図１には示していないが、コンプレッサ２の吐出圧力（Ｐｄ）を検出する吐出圧力検出手段としての吐出圧力センサ５３が設けられている（図２参照）。コンプレッサ２の吐出圧力が上昇すると、コンプレッサ２を保護するため、その吐出圧力に応じてコンプレッサ２をＯＮ／ＯＦＦする制御が行われるようになっている。
【００３３】
なお、上記したように四方弁４の出口側（出口ポートの１つ）とコンプレッサ２の吸入側との間には冷媒回収通路５が設けられているが、この冷媒回収通路５は、外気温度が低く、エンジン冷却水をただちに暖房用熱源として使用できない場合に、メインコンデンサ３などに滞留しているいわゆる寝込み冷媒をコンプレッサ２に戻し、多量の冷媒を用いて性能の高い暖房ができるようにするためのものである。
【００３４】
また、図１中、４０はメインコンデンサ３を冷却するための電動ファンであり、４１、４２、４３、４４、４５はそれぞれ反対方向の流れを阻止するための逆止弁である。
【００３５】
次に、作用を説明する。なお、ここでは、本発明が適用される暖房運転時の作用についてのみ説明する。
【００３６】
暖房運転初期
暖房運転開始時に外気温度が低い場合には、エンジン冷却水の温度も低く、これをただちに暖房用として使用することはできない（ヒータコア１２の場合）。また、冷媒もメインコンデンサ３などの内部に寝込んでおり、コンプレッサ２にはあまり存在していない。この状態で前後席を暖房する場合には、例えば、温水バルブ３１をＯＦＦ状態、流量制御アクチュエータ３２を全開状態、二つの電磁弁１６、２５をともに開状態、四方弁４を図１に示す状態にそれぞれ設定する。また、エアミックスドア１６は、空気がヒータコア１２を通過しないよう、全閉位置Ａに設定する。
【００３７】
この状態でコンプレッサ２をＯＮすると、主としてメインコンデンサ３の内部に寝込んでいる冷媒が、四方弁４および冷媒回収通路５を通ってコンプレッサ２の吸入側に導かれ、回収される。
【００３８】
これにより、コンプレッサ２は多量の冷媒を吐出しうる運転状態となり、コンプレッサ２から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁４→バイパス通路６と流れた後、分岐して、一部はフロントサブコンデンサ１３→オリフィス（付き電磁弁）１６→エバポレータ１４とフロントユニット１０側を流れ、一部はリヤサブコンデンサ２２→リキッドタンク２４→オリフィス（付き電磁弁）２５とリヤユニット２０側を流れて、合流点７で合流して、サブエバポレータ８→アキュムレータ９と流れて、コンプレッサ２に帰還する。この循環過程において、サブエバポレータ８に流入した低温低圧の冷媒は、エンジン冷却水との熱交換により加熱され、より高温となってコンプレッサ２に吸入され、再度圧縮される。これにより、コンプレッサ２に帰還し再度圧縮された冷媒は、エンタルピーが増加して（つまり、サイクルバランスが上昇して）より高温高圧となって吐出されることになる。サブコンデンサ１３、２２の暖房能力（放熱性能）は冷媒の温度に関係するため、このように吐出冷媒の温度が上昇することで、より高い暖房性能が発揮されることになる。また、このような傾向は時間の経過につれて増幅されることから、このようにエンジン冷却水からの熱の回収をいわばトリガーとすることで冷媒温度の迅速かつ効率的な上昇が可能となり、いわゆる即暖性も大幅に向上することになる。
【００３９】
このとき、フロントユニット１０内に取り込まれた空気は、エバポレータ１４で除湿（冷房）され、さらにフロントサブコンデンサ１３で加熱された後、流下し、所定の吹出口から車室内に吹き出される。これにより、除湿した空気を加熱する除湿暖房が実現される。また、リヤユニット２０内に取り込まれた空気は、リヤサブコンデンサ２２で加熱された後、流下し、所定の吹出口から車室内に吹き出され、暖房（除湿なし）が実現される。
【００４０】
暖房運転安定時
エンジン冷却水の温度がある程度上昇し、車室内の温度もある程度上昇すると、吹出し温度を一定に保つよう、後述する制御方法によりウォータバルブ３２をＯＮ／ＯＦＦ制御して、サブエバポレータ８への温水流量を制御する。
【００４１】
すなわち、エンジン冷却水温がある程度上昇したときには、サブエバポレータ８に温水が導入されると、時間の経過に伴ってコンプレッサ２の吐出圧力・温度が上昇して、吹出し温度が高くなる。この原理はすでに説明したとおりであって、サブエバポレータ８に温水が流れると、温水からの吸熱量が次第に増加して冷媒との熱交換量が増えるため、サブエバポレータ８出口の冷媒温度が上昇して、コンプレッサ２に吸入される冷媒温度が上昇し、この吸入冷媒温度の上昇に伴ってコンプレッサ２の吐出圧力・温度が増大する。これにより、サブコンデンサ１３、２２での放熱能力が高まり、吹出し温度が上昇する。逆に、サブエバポレータ８への温水の流入を阻止すると、吸熱量が次第に減少して冷媒との熱交換量が減るため、コンプレッサ２の吐出圧力・温度が下がり、吹出し温度が低下する。したがって、サブエバポレータ８への温水流量を制御する（より具体的には、適当なタイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御する）ことにより、吹出し温度の調整（温調）を行うことができるはずである。
【００４２】
図２はかかる温調制御システムのブロック図である。
【００４３】
制御手段として機能するオートアンプ５０はマイコンを内蔵しており、その入力側にはシステムスイッチ５１、エアコンスイッチ５２、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）を検出する吐出圧力センサ５３、およびサブコンデンサ１３通過後の空気温度を検出する吸込温度センサ１７が接続され、その出力側にはコンプレッサ２（のマグネットクラッチ）およびサブエバポレータ８用のウォータバルブ３２が接続されている。システムスイッチ５１は、サブエバポレータ８を用いた暖房システムを作動させるための操作スイッチであり、エアコンスイッチは、サブエバポレータ８を使用しない通常の冷暖房システムとして作動させるための操作スイッチである。オートアンプ５０は、システムスイッチ５１がＯＮでかつエアコンスイッチ５２がＯＦＦであるとき、サブエバポレータ８を用いた暖房システムを作動させ、その中で、温調制御のためのコンプレッサ２およびウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００４４】
まず、第１の制御方法について説明する。
【００４５】
ここでは、第一段階の制御として、吹出し温調制御をコンプレッサ吐出圧力によるウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦ制御で行う。このとき、ウォータバルブ３２の開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）は、デューティ制御によって行う。その後、ウォータバルブ３２を閉じてサブエバポレータ８への温水流量をゼロ（０）にしても吹出し温度が所定の温度以上である場合には、第二段階の制御として、コンプレッサ２をＯＦＦにして吹出し温度を下げる。
【００４６】
第一段階の制御の詳細は、次のとおりである。ここでは、サブエバポレータ８用のウォータバルブ３２のＯＮとＯＦＦの時間比、つまりデューティ比を変更することによりサブエバポレータ８における吸熱量を調整して、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）を制御し、これによって吹出し温度を制御する。より具体的には、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）が所望の暖房能力に応じてあらかじめ設定された制御値となるようにウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を調整する。
【００４７】
図３に示すように、ウォータバルブ３２を開くと（ＯＮ）、サブエバポレータ８に温水が導入されるためサブエバポレータ８の吸熱量が時間と共に増加し、これによりコンプレッサ吐出圧力も上昇するが、逆に、ウォータバルブ３２を閉じると（ＯＦＦ）、サブエバポレータ８に温水が導入されないためサブエバポレータ８の吸熱量は時間と共に減少し、これによりコンプレッサ吐出圧力も低下することになる。したがって、ウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を適当に設定することで、サブエバポレータ８の吸熱量、ひいてはコンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）、吹出し温度を一定のレベル（範囲）に調整することが可能となる。このとき、ウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比の調整方法としては、例えば、図４に示すように、ＯＮ時間を１秒に固定しておいて、ＯＦＦ時間を１秒単位で変更する。ＯＦＦ時間を長くすればするほど、吸熱量のレベルが低下し、コンプレッサ吐出圧力および吹出し温度が低下する。
【００４８】
制御の具体例は、次のとおりである。まず、図５に示すように、初期暖房時など最大暖房能力を必要とする場合、つまり暖房時の初期設定では、コンプレッサ吐出圧力の制御値を高く設定して吹出し温度を高くする。例えば、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）が２０kg/cm2G になるようにウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を調整する。このとき、吹出し温度は約５５℃となる。次に、温調時（暖房運転安定時）など最大暖房能力を必要としない場合には、コンプレッサ吐出圧力の制御値を下げて吹出し温度を抑える。例えば、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）が１５kg/cm2G になるようにウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を変更する。このとき、吹出し温度は約４５℃となる。なお、温調時においては、適宜、所望の吹出し温度に対応するコンプレッサ吐出圧力となるようにデューティ比を調整すればよい。
【００４９】
このようなウォータバルブ３２のデューティ制御において、ウォータバルブ３２を閉じて（ＯＦＦ）サブエバポレータ８への温水流量をゼロ（０）にしても、その時の吹出し温度が目標とする所望の温度以上である場合には、第二段階の制御として、コンプレッサ２をＯＦＦにして吹出し温度を下げることは前述のとおりである。
【００５０】
したがって、この第１の制御方法によれば、吹出し温度の調整（温調）が可能になるとともに、ウォータバルブ３２のデューティ制御により吸熱量やサイクル圧力・温度の変動を一定の範囲内に収めることができるため、温調時、吹出し温度のハンチングを小さくすることができる。
【００５１】
次に、第２の制御方法について説明する。
【００５２】
ここでは、第一段階の制御として、吹出し温調制御をコンプレッサ吐出圧力によるウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦ制御で行う。このとき、ウォータバルブ３２の開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）は、コンプレッサ吐出圧力に関する上限値と下限値とからなる制御範囲で行う。その後、ウォータバルブ３２を閉じてサブエバポレータ８への温水流量をゼロ（０）にしても吹出し温度が所定の温度以上である場合には、第二段階の制御として、コンプレッサ２をＯＦＦにして吹出し温度を下げる。
【００５３】
第一段階の制御の詳細は、次のとおりである。ここでは、サブエバポレータ８用のウォータバルブ３２のＯＮとＯＦＦの切換えのタイミングを変更することによりサブエバポレータ８における吸熱量を調整して、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）を制御し、これによって吹出し温度を制御する。より具体的には、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）について所望の暖房能力に応じてあらかじめ設定された制御範囲でウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００５４】
例えば、図６に示すように、ウォータバルブ３２をＯＮした状態においてコンプレッサ吐出圧力が上限値Ｐd1以上になるとウォータバルブ３２を閉じ（ＯＦＦ）、ＯＦＦした状態において下限値Ｐd2以下になるとウォータバルブ３２を開く（ＯＮ）。ウォータバルブ３２を開くと（ＯＮ）、サブエバポレータ８に温水が導入されるためサブエバポレータ８の吸熱量が時間と共に増加し、これによりコンプレッサ吐出圧力も上昇するが、ウォータバルブ３２を閉じると（ＯＦＦ）、サブエバポレータ８に温水が導入されないためサブエバポレータ８の吸熱量は時間と共に減少し、これによりコンプレッサ吐出圧力も低下することになる。したがって、ウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦの切換えのタイミングを適当に設定することで、サブエバポレータ８の吸熱量、ひいてはコンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）、吹出し温度を一定のレベル（範囲）に調整することが可能となる。
【００５５】
制御の具体例は、次のとおりである。まず、図７および図８に示すように、初期暖房時など最大暖房能力を必要とする場合、つまり暖房時の初期設定では、コンプレッサ吐出圧力の上下限の制御値（Ｐd1、Ｐd2）を高く設定して吹出し温度を高くする。例えば、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）の制御範囲を１７〜２０kg/cm2G として、この制御範囲でウォータバルブ３２をＯＮ／ＯＦＦさせる。このとき、吹出し温度は約５５℃となる。次に、温調時（暖房運転安定時）など最大暖房能力を必要としない場合には、コンプレッサ吐出圧力の上下限の制御値（Ｐd1、Ｐd2）を下げて吹出し温度を抑える。例えば、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）の制御範囲を１５〜１７kg/cm2G に下げて、この範囲でウォータバルブ３２をＯＮ／ＯＦＦさせる。このとき、吹出し温度は約４５℃となる。なお、温調時においては、適宜、所望の吹出し温度に対応するコンプレッサ吐出圧力となるように前記制御範囲を変更すればよい。
【００５６】
このようなウォータバルブ３２のＯＮ／ＯＦＦの切換え制御において、ウォータバルブ３２を閉じて（ＯＦＦ）サブエバポレータ８への温水流量をゼロ（０）にしても、その時の吹出し温度が目標とする所望の温度以上である場合には、第二段階の制御として、コンプレッサ２をＯＦＦにして吹出し温度を下げることは前述のとおりである。
【００５７】
したがって、この第２の制御方法によっても、吹出し温度の調整（温調）が可能になる。
【００５８】
また、第１および第２の制御方法によれば、どちらもオートアンプ５０による制御であるため、温調に関する新規の部品はなく、コストアップを避けることができる。
【００５９】
なお、上記した実施の形態では、後席側について暖房のみ（除湿なし）としたシステムを示したが、これに限定されるわけではなく、フロントユニット１０と同様リヤユニット２０内にもエバポレータを設けて除湿暖房を可能としたシステムでもよい。
【００６０】
また、上記した実施の形態では、前後席をともに暖房しうるデュアルカーエアコンを例にとって説明したが、これに限定されるわけではなく、本発明は、サブエバポレータを備えたヒートポンプ式の自動車用空気調和装置であれば、シングルタイプのヒートポンプシステムを含むどのようなタイプのものにでも適用可能である。したがって、上記した実施の形態のように一つのユニット内に暖房熱源としてサブコンデンサとヒータコアの両方を備えることは、必ずしも必要ではない。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、コンプレッサ吐出圧力が所望の暖房能力に応じた所定の制御値となるように開閉手段のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を調整するので、室外エバポレータにおける吸熱量が調整され、吹出し温度の調整が可能となる。
【００６２】
請求項２に記載の発明によれば、コンプレッサ吐出圧力により所望の暖房能力に応じた所定の制御範囲で開閉手段をＯＮ／ＯＦＦさせるので、室外エバポレータにおける吸熱量が調整され、吹出し温度の調整が可能となる。
【００６３】
請求項３に記載の発明によれば、上記請求項１または２に記載の発明の効果に加え、室外エバポレータへの温水流量をゼロにしても吹出し温度が所定値以上のときにはコンプレッサをＯＦＦするので、確実に吹出し温度を下げることができ、温調性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。
【図２】  図１の装置における温調制御システムのブロック図である。
【図３】  ウォータバルブのＯＮ／ＯＦＦと吸熱量との関係を示すグラフである。
【図４】  ウォータバルブのＯＮ／ＯＦＦ時間比の変更の仕方を説明するための図表である。
【図５】  第１の制御方法を適用した具体例を示すグラフである。
【図６】  ウォータバルブのＯＮ／ＯＦＦの制御特性図である。
【図７】  第２の制御方法の説明図である。
【図８】  同方法を適用した具体例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…エンジン
２…コンプレッサ
８…サブエバポレータ（室外エバポレータ）
１０…フロントユニット
１２…ヒータコア
１３…フロントサブコンデンサ（室内コンデンサ）
１４…エバポレータ
１７…吸込温度センサ（吹出温度検出手段）
２０…リヤユニット
２２…リヤサブコンデンサ
３２…ウォータバルブ（開閉手段）
５０…オートアンプ（制御手段）
５３…吐出圧力センサ（吐出圧力検出手段）
【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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【図７】
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【図８】
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