JP2002370529A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両エンジンの停止時に暖房用ヒータコアに
温水を循環させることなく、暖房機能を発揮することが
可能な車両用空調装置を提供する。 【解決手段】 冷凍サイクルＲの圧縮機１を車両エンジ
ン９の停止時においても電動モータ１０２の動力により
作動可能になっており、車両エンジン９の停止時に、冷
房機能および暖房機能のいずれが必要であるか判定し、
冷房機能が必要な時には、冷凍サイクルＲを蒸発器４が
冷却作用を発揮する冷房モード状態に設定するとともに
圧縮機１を電動モータ１０２の動力により作動させ、こ
れに対し、車両エンジン９の停止時に暖房機能が必要な
時には、冷凍サイクルＲを、圧縮機１の吐出ガスが蒸発
器４に導入され蒸発器４が放熱作用を発揮するホットガ
スヒータサイクルの暖房モード状態に設定するとともに
圧縮機１を電動モータ１０２の動力により作動させる。

Description

【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
おいて、車両エンジンの停止時における空調機能に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な車両用空調装置において
は、車両エンジンからベルトを介して伝達される動力に
より冷凍サイクルの圧縮機を駆動して冷凍サイクル内に
冷媒を循環させている。また、暖房用ヒータコア、冷却
水放熱用ラジエータ等を含む車両温水回路（エンジン冷
却水回路）に温水を循環させる機械式温水ポンプも車両
エンジンの動力にて駆動している。

【０００３】ところが、近年、環境保護、あるいは省動
力を目的として開発されつつあるエコラン車、ハイブッ
リド車等の車両では、信号待ち等の停車時にエンジンを
自動停止させるようにしている。そのため、上記の一般
的な車両用空調装置であると、圧縮機、温水ポンプが停
止して、冷房、暖房機能を発揮できない。

【０００４】そこで、従来、特開２０００−２９６７１
５号公報において、冷凍サイクルの圧縮機および車両温
水回路の温水ポンプの両方を車両エンジンの作動時には
エンジン動力にて駆動し、一方、車両エンジンの停止時
には圧縮機および温水ポンプの両方を１つの電動モータ
によって駆動するハイブリッド駆動方式のものが提案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報の従
来技術によると、暖房時には必ず車両温水回路の温水を
暖房用ヒータコアに循環させる必要があるので、車両エ
ンジンの停止時に温水温度が低下すると、暖房能力が低
下してしまう。

【０００６】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
車両エンジンの停止時に暖房用ヒータコアに温水を循環
させることなく、暖房機能を発揮することが可能な車両
用空調装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【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に記載の発明では、車両エンジン（９）の
動力不要時に車両エンジン（９）を停止する車両に用い
られる空調装置であって、車室内へ向かって送風される
空気の通風路を形成する空調ケース（１０）と、空調ケ
ース（１０）内に設けられ、空気を冷却する冷凍サイク
ル（Ｒ）の蒸発器（４）と、蒸発器（４）を通過した冷
媒を吸入し、圧縮する圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）とを備
え、圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）は車両エンジン（９）の
停止時においても電動モータ（１０２、３０）の動力に
より作動可能になっており、車両エンジン（９）の停止
時に、冷房機能および暖房機能のいずれが必要であるか
判定し、冷房機能が必要な時には、冷凍サイクル（Ｒ）
を蒸発器（４）が冷却作用を発揮する冷房モード状態に
設定するとともに圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）を電動モー
タ（１０２、３０）の動力により作動させ、これに対
し、車両エンジン（９）の停止時に暖房機能が必要な時
には、冷凍サイクル（Ｒ）を、圧縮機（１、１Ａ、１
Ｂ）の吐出ガスが蒸発器（４）に導入され蒸発器（４）
が放熱作用を発揮するホットガスヒータサイクルの暖房
モード状態に設定するとともに圧縮機（１、１Ａ、１
Ｂ）を電動モータ（１０２、３０）の動力により作動さ
せることを特徴とする。

【０００８】これにより、車両エンジン（９）の停止時
に冷凍サイクル（Ｒ）の圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）を電
動モータ駆動にて作動させることにより冷房機能および
暖房機能を両方とも発揮できる。

【０００９】特に、エンジン停止時における暖房機能を
冷凍サイクル（Ｒ）のホットガスヒータサイクルにて発
揮しているので、暖房用ヒータコアに温水を循環させる
必要がない。従って、車両エンジン（９）の温水回路に
エンジン停止時の温水循環のための電動温水ポンプを追
加設置する必要がない。同時に、温水温度の低下による
暖房能力の低下といった不具合も生じない。

【００１０】更に、ホットガスヒータサイクルによる
と、圧縮機吐出ガスを減圧した後に蒸発器（４）に流入
させることができるので、蒸発器（４）の耐圧性をヒー
トポンプサイクルの室内熱交換器のようにサイクル高圧
圧力に耐えるレベルに設計する必要がない。

【００１１】また、冷凍サイクル（Ｒ）において冷房モ
ード状態から冷媒流れをホットガスバイパス通路（６）
側に切り替えるだけで、ホットガスヒータサイクルの暖
房モード状態を設定できるので、冷房モード状態と暖房
モード状態の切替を簡単に行うことができる。そのた
め、ヒートポンプサイクルの冷暖房切替用の四方弁等に
比較して冷房・暖房の切替手段を簡素化できる。

【００１２】請求項２に記載の発明では、車両エンジン
（９）の動力不要時に車両エンジン（９）を停止する車
両に用いられる空調装置であって、車室内へ向かって送
風される空気の通風路を形成する空調ケース（１０）
と、空調ケース（１０）内に設けられ、空気を冷却する
冷凍サイクル（Ｒ）の蒸発器（４）と、蒸発器（４）を
通過した冷媒を吸入し、圧縮する圧縮機（１、１Ａ、１
Ｂ）と、空調ケース（１０）内に設けられ、車両エンジ
ン（９）の温水を熱源として空気を加熱するヒータコア
（１２）と、ヒータコア（１２）に温水を循環する温水
回路に設けられた電動温水ポンプ（３２）とを備え、圧
縮機（１、１Ａ、１Ｂ）は車両エンジン（９）の停止時
においても電動モータ（１０２、３０）の動力により作
動可能になっており、車両エンジン（９）の停止時に、
冷房機能および暖房機能のいずれが必要であるか判定
し、冷房機能が必要な時には、冷凍サイクル（Ｒ）を蒸
発器（４）が冷却作用を発揮する冷房モード状態に設定
するとともに圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）を電動モータ
（１０２、３０）の動力により作動させ、これに対し、
車両エンジン（９）の停止時に暖房機能が必要な時にお
いて、温水の温度に関連する物理量が所定値以上である
ときは、電動温水ポンプ（３２）の作動によりヒータコ
ア（１２）に温水を循環させ、温水を熱源として空気を
加熱し、車両エンジン（９）の停止時に暖房機能が必要
な時において、温水の温度に関連する物理量が所定値未
満に低下したときは、冷凍サイクル（Ｒ）を、圧縮機
（１、１Ａ、１Ｂ）の吐出ガスが蒸発器（４）に導入さ
れ蒸発器（４）が放熱作用を発揮するホットガスヒータ
サイクルの暖房モード状態に設定するとともに圧縮機
（１、１Ａ、１Ｂ）を電動モータ（１０２、３０）の動
力により作動させることを特徴とする。

【００１３】これにより、車両エンジン（９）の停止時
に冷凍サイクル（Ｒ）の圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）を電
動モータ駆動にて作動させることにより冷房機能を発揮
できるとともに、暖房機能が必要な時は、温水熱源によ
る暖房機能と、冷凍サイクル（Ｒ）のホットガスヒータ
サイクルの暖房機能とを組み合わせて暖房機能を発揮で
きる。

【００１４】特に、エンジン停止時における温水温度が
高い間は電動温水ポンプ（３２）を作動させて温水熱源
による暖房機能を発揮できる。圧縮機（１、１Ａ、１
Ｂ）の駆動動力よりも電動温水ポンプ（３２）の駆動動
力の方が通常小さいので、エンジン停止時における暖房
機能をより少ない消費電力にて実行できる。

【００１５】そして、エンジン停止時に温水温度が低下
して温水熱源による暖房能力が車室内暖房のために不足
する条件となったときは、ホットガスヒータサイクルの
暖房機能にて車室内暖房を良好に継続できる。

【００１６】なお、請求項２においても、ホットガスヒ
ータサイクルの暖房機能の採用に伴う作用効果は請求項
１と同じように得られる。

【００１７】請求項２において、温水の温度に関連する
物理量とは、温水の温度それ自身の他に、温水の温度の
変化に関連して変化する物理量（例えば、ヒータコア
（１２）の表面温度、ヒータコア吹出空気温度等）を含
む意味である。

【００１８】請求項３に記載の発明では、請求項２にお
いて、車両エンジン（９）の停止時に暖房機能が必要な
時において急速加熱が必要な条件に該当するときは、電
動温水ポンプ（３２）の作動による温水熱源の暖房モー
ド状態と、ホットガスヒータサイクルの暖房モード状態
とを同時に設定することを特徴とする。

【００１９】これにより、温水熱源の暖房モード状態と
ホットガスヒータサイクルの暖房モード状態とを同時に
組み合わせることにより暖房能力を増大して、車室内の
急速暖房を行うことができる。

【００２０】請求項４に記載の発明では、請求項１ない
し３のいずれか１つにおいて、圧縮機（１）は電動モー
タ（１０２）と一体に構成され、車両エンジン（９）の
稼働時には車両エンジン（９）の動力が圧縮機（１）に
伝達されて圧縮機（１）が作動し、また、車両エンジン
（９）の停止時には一体の電動モータ（１０２）の動力
により圧縮機（１）が作動することを特徴とする。

【００２１】これによると、エンジン停止時に一体の電
動モータ一（１０２）にて駆動される圧縮機（１）を用
いて、請求項１ないし３記載の発明の作用効果を発揮で
きる。

【００２２】請求項５に記載の発明では、請求項１ない
し３のいずれか１つにおいて、電動モータ（３０）は圧
縮機（１）と別体にて構成され、車両エンジン（９）の
稼働時には車両エンジン（９）の動力が圧縮機（１）に
伝達されて圧縮機（１）が作動し、また、車両エンジン
（９）の停止時には別体の電動モータ（３０）の動力に
より圧縮機（１）が作動することを特徴とする。

【００２３】これによると、エンジン停止時に別体の電
動モータ（３０）にて駆動される圧縮機（１）を用い
て、請求項１ないし３記載の発明の作用効果を発揮でき
る。

【００２４】請求項６に記載の発明のように、請求項５
において、別体の電動モータを、車両エンジン（９）の
稼働時には車両エンジン（９）により駆動されて発電機
機能を発揮するモータジェネレータ（３０）にすれば、
発電機機能を発揮するモータジェネレータに圧縮機駆動
手段の役割を兼務させることができる。

【００２５】請求項７に記載の発明では、請求項１ない
し３のいずれか１つにおいて、圧縮機として、車両エン
ジン（９）の稼働時に車両エンジン（９）の動力が伝達
されて作動するエンジン駆動専用の圧縮機（１Ａ）と、
車両エンジン（９）の停止時には電動モータ（１０２）
の動力により作動する電動モータ駆動専用の圧縮機（１
Ｂ）とを有し、エンジン駆動専用の圧縮機（１Ａ）と電
動モータ駆動専用の圧縮機（１Ｂ）を冷凍サイクル
（Ｒ）に並列に設けることを特徴とする。

【００２６】このように２種類の圧縮機（１Ａ，１Ｂ）
を組み合わせても、請求項１ないし３の作用効果を発揮
することができる。

【００２７】請求項８に記載の発明では、請求項１ない
し３のいずれか１つにおいて、圧縮機として、電動モー
タ（１０２）の動力により作動する電動モータ駆動専用
の圧縮機（１Ｂ）のみを有し、車両エンジン（９）の稼
働時および車両エンジン（９）の停止時の双方において
電動モータ（１０２）の動力により圧縮機（１Ｂ）を作
動させることを特徴とする。

【００２８】このように電動モータ駆動専用の圧縮機
（１Ｂ）のみを用いても、請求項１ないし３の作用効果
を発揮することができる。

【００２９】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００３０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本発明を
車両用空調装置に適用した第１実施形態の全体構成を示
すもので、例えば、信号待ちの停車時のようなエンジン
動力不要時に車両エンジンを自動停止する車両（エコラ
ン車）に適用したものである。

【００３１】空調用の冷凍サイクルＲは、周知のごと
く、圧縮機１、凝縮器２、温度式膨張弁等からなる冷房
用減圧装置３、蒸発器４を備えている。これらの機器の
他に、冷凍サイクルＲには更に、冷房モード時のサイク
ルと暖房モード時のホットガスヒータサイクルとの切替
用の弁装置５、ホットガスヒータサイクル時に圧縮機１
の吐出ガスを凝縮器２をバイパスして蒸発器４に直接導
入するホットガスバイパス通路６、このホットガスバイ
パス通路６に設けられ、圧縮機１の吐出ガスを減圧する
固定絞り等からなる暖房用減圧装置７、ホットガスヒー
タサイクル時にホットガスバイパス通路６から凝縮器２
側へ冷媒が流れ込むのを防止する逆止弁８等が備えられ
ている。弁装置５は電磁弁のように冷媒通路の切替が電
気的に制御可能なものである。

【００３２】本例の圧縮機１はエンジン駆動と電動モー
タ駆動の両方が可能なハイブリッド駆動方式のものであ
り、車両エンジン９のクランクプーリ９ａからベルト９
ｂを介して動力が伝達されるプーリ１０１と、電動モー
タ１０２と、プーリ１０１からの動力および電動モータ
１０２の動力により作動する圧縮機構部１０３と、この
圧縮機構部１０３の吐出容量を制御する容量制御機構部
１０４とを有している。

【００３３】図２は本例のハイブリッド駆動方式の圧縮
機１の具体例を示すものであり、プーリ１０１は一方向
クラッチ１０５を介して回転軸１０６に連結され、この
回転軸１０６の回転により圧縮機構部１０３を作動させ
る。一方向クラッチ１０５はエンジン稼働時にプーリ１
０１から回転軸１０６への動力伝達を行い、電動モータ
１０２の作動時には回転軸１０６からプーリ１０１への
動力伝達を遮断するものである。

【００３４】圧縮機構部１０３は回転軸１０６と一体に
回転する斜板１０３ａを有し、この斜板１０３ａの回転
により複数のピストン１０３ｂを軸方向に往復動させる
斜板型の機構になっている。そして、斜板１０３ａの傾
斜角度θがヒンジ機構１０３ｃにより調整可能になって
いるので、斜板１０３ａの傾斜角度θを変化させてピス
トン１０３ｂのストロークを変化させることにより、圧
縮機構部１０３の吐出容量を変化できるようになってい
る。

【００３５】より具体的には、斜板１０３ａが収容され
ている斜板室１０３ｄの圧力（制御圧）が上昇すると、
傾斜角度θが増大してピストン１０３ｂのストロークが
減少し、吐出容量が減少する。逆に、斜板室１０３ｄの
圧力（制御圧）が低下すると、傾斜角度θが減少してピ
ストン１０３ｂのストロークが増大し、吐出容量が増大
する。容量制御機構部１０４はこの斜板室１０３ｄの圧
力（制御圧）を変化させるものであり、周知のように容
量制御機構部１０４に内蔵されている電磁機構の電磁力
を変化させて斜板室圧力を変化できるようになってい
る。

【００３６】なお、図１では電動モータ１０２を圧縮機
軸方向においてプーリ１０１と反対側の端部に配置して
いるが、図２の具体例では電動モータ１０２を圧縮機軸
方向においてプーリ１０１と同一端部側で、プーリ１０
１の内周側に配置している。電動モータ１０２は回転軸
１０６に直接連結された電機子巻線部（ロータ部）１０
２ａを有している。また、電機子巻線部１０２ａの外周
側と微小空隙を介在してリング状の永久磁石からなる界
磁部材（ステータ部）１０２ｂが配置され、この界磁部
材１０２ｂはプーリ１０１の内周面に固定されている。

【００３７】電機子巻線部１０２ａに、リード線１０２
ｃ、スリップリング１０２ｄ、ブラシ１０２ｅ、整流子
１０２ｆ等を介して通電することにより、電機子巻線部
１０２ａに回転力が発生し、回転軸１０６が回転する。

【００３８】図１において、空調ケース１０は車室内へ
向かって空気が流れる通風路を形成するものであって、
この空調ケース１０内に蒸発器４が配置されている。こ
の蒸発器４は冷房モード時には冷房用減圧装置３にて減
圧された低圧の気液２相冷媒が送風機１１の送風空気か
ら吸熱して蒸発することにより空気を冷却する。また、
暖房モード時には圧縮機１の高温の吐出ガス冷媒がホッ
トガスバイパス通路６から暖房用減圧装置７にて減圧さ
れた後蒸発器４に直接導入され、これにより、蒸発器４
は圧縮機吐出ガス冷媒の放熱により空調空気を加熱する
加熱用熱交換器として作用する。

【００３９】送風機１１は遠心式送風ファン１１ａおよ
び駆動用電動モータ１１ｂを有し、その吸入口１１ｃに
は図示しない内外気切替箱を通して外気または内気が吸
入される。空調ケース１０内で、蒸発器４の下流側には
ヒータコア１２が配置されている。このヒータコア１２
は車両エンジン９の温水（冷却水）を熱源として空調空
気を加熱する暖房用熱交換器であって、車両エンジン１
０の温水（冷却水）がエンジン駆動の機械式の温水ポン
プ（図示せず）により循環するようになっている。

【００４０】空調ケース１０内においてヒータコア１２
の側方にはバイパス通路１３が形成されている。そし
て、このバイパス通路１３を通過する冷風とヒータコア
１２を通過する温風との風量割合を調整するために、ヒ
ータコア１２に隣接して板状のエアミックスドア１４が
回動可能に設けてある。冷温風の混合により所望温度に
なった空気は、図示しない吹き出しモード切替機構を経
て車室内に吹き出される。

【００４１】次に、本実施形態の電気制御部の概要を説
明すると、空調用制御装置１５はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺
回路にて構成されるものであり、圧縮機１の電動モータ
１０２、容量制御機構部１０４、冷凍サイクルＲの弁装
置５、送風機１１、エアミックスドア１４等の空調機器
の作動を予め設定されたプログラムに従って制御する。

【００４２】空調用制御装置１５にはセンサ群１６〜２
０からのセンサ信号、車室内計器盤近傍に設置される空
調制御パネル２１からのスイッチ操作信号が入力され
る。センサ群としては、外気温Ｔａｍを検出する外気温
センサ１６、車室内温度Ｔｒを検出する内気温センサ１
７、車室内への日射量Ｔｓを検出する日射センサ１８、
蒸発器４の温度（吹出空気温度）Ｔｅを検出する蒸発器
温度センサ１９、ヒータコア１２に流入する温水温度Ｔ
ｗを検出する水温センサ２０等が備えられる。

【００４３】また、空調制御パネル２１には、乗員によ
り手動操作される操作スイッチとして、温度設定信号Ｔ
ｓｅｔを発生する温度設定スイッチ２２、風量切替信号
を発生する風量スイッチ２３、吹出モード信号を発生す
る吹出モードスイッチ２４、内外気切替信号を発生する
内外気切替スイッチ２５等が備えられる。

【００４４】更に、空調用制御装置１５はエンジン用制
御装置２６との間で制御信号を通信するようになってい
る。エンジン用制御装置２６は周知のごとく車両エンジ
ン９の運転状況等を検出するセンサ群（図示せず）から
の信号に基づいて車両エンジン９への燃料噴射量、点火
時期等を総合的に制御するものである。さらに、本発明
の対象とするエコラン車等においては、車両エンジン９
の回転数信号、車速信号、ブレーキ信号等に基づいて停
車状態を判定すると、エンジン用制御装置２６は、点火
装置の電源遮断、燃料噴射の停止等により車両エンジン
９を自動的に停止させる。

【００４５】また、エンジン停止後、運転者の運転操作
により車両が停車状態から発進状態に移行すると、エン
ジン用制御装置２６は車両の発進状態をアクセル信号等
に基づいて判定して、車両エンジン９を自動的に始動さ
せる。エンジン用制御装置２６から車両の走行、停車状
態を示す信号、車両エンジン９の稼働、停止状態を示す
信号等が空調用制御装置１５に入力されるようになって
いる。

【００４６】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明する。図３は第１実施形態の作動の概要を示す
フローチャートであり、空調用制御装置１５により実行
される制御ルーチンである。先ず、ステップＳ１０にお
いては車両が走行中か判定する。走行中（ＹＥＳ）であ
るときはステップＳ２０に進み、空調の通常制御を行
う。

【００４７】また、走行中でないとき、すなわち、停車
中（ＮＯ）であるときはステップＳ３０に進み、車両エ
ンジン９が稼働中か判定し、稼働中（ＹＥＳ）であると
きはステップＳ２０に進み、空調の通常制御を行う。

【００４８】この空調の通常制御時においては、車両エ
ンジン９が稼働中であるので、車両エンジン９の動力が
プーリ９ａ、ベルト９ｂ、プーリ１０１、一方向クラッ
チ１０５を介して回転軸１０６に伝達され、圧縮機１の
圧縮機構部１０３が作動する。このため、空調の通常制
御時には圧縮機１の電動モータ部１０２に通電しない。
また、上記の空調の通常制御では冷凍サイクルＲの弁装
置５をホットガスバイパス通路６側を閉じて、凝縮器２
の入口側通路を開放した状態にする。これにより、冷凍
サイクルＲでは、圧縮機１の吐出側→弁装置５→凝縮器
２→冷房用減圧装置３→逆止弁８→蒸発器４→圧縮機１
の吸入側に至る閉回路（通常の冷房モードのサイクル）
で冷媒が循環し、蒸発器４にて冷媒の蒸発潜熱によりケ
ース１０内の送風空気を冷却できる。

【００４９】なお、圧縮機１の容量制御機構部１０４
は、蒸発器４の実際の吹出空気温度Ｔｅが目標吹出空気
温度ＴＥＯとなるように圧縮機構部１０３の吐出容量を
制御する。

【００５０】一方、冬期の寒冷時における暖房始動時の
ように温水温度が低くて、ヒータコア１２による暖房能
力が不足するときには、冷凍サイクルＲの弁装置５を凝
縮器２の入口側通路を閉じて、ホットガスバイパス通路
６側を開放した状態、すなわち、ホットガスヒータサイ
クル（暖房モードのサイクル）に切り替える。すると、
圧縮機１の高温高圧の吐出ガス冷媒（過熱ガス冷媒）が
弁装置５からホットガスバイパス通路６側に流入し、暖
房用減圧装置７にて吐出ガス冷媒が所定の圧力まで減圧
される。

【００５１】この後、減圧後の高温ガス冷媒が蒸発器４
内に流入して、ケース１０内の送風空気に放熱し送風空
気を加熱する。そして、蒸発器４で放熱したガス冷媒は
圧縮機１に吸入され、再度圧縮される。このように、温
水熱源の暖房能力が不足するときには蒸発器４を加熱用
熱交換器として作用させ、暖房能力の不足を解消するこ
とができる。なお、ホットガスヒータサイクルでの蒸発
器４の放熱量は圧縮機１の圧縮仕事量に相当するもので
ある。

【００５２】一方、ステップＳ３０においてエンジン停
止中と判定されると、次のステップＳ４０にて車両エン
ジン９のイグニッションスイッチがＯＮしているか判定
する。イグニッションスイッチがＯＦＦのときは運転者
の意志によりエンジン停止となっているので、空調機構
は不要であり、図２の制御ルーチンを終了する。

【００５３】一方、イグニッションスイッチがＯＮして
いるときは、停車時の自動制御によるエンジン停止状態
（アイドルストップ状態）であるので、空調機構は必要
である。そこで、次のステップＳ５０において冷房機能
と暖房機能のいずれが必要か判定する。この判定は種々
な方法で判定でき、その具体的一例を述べると、車室内
へ吹き出す吹出空気の目標吹出空気温度ＴＡＯと、空調
ケース１０内への吸い込み空気温度Ｔｉｎとを比較して
上記の判定を行うことができる。

【００５４】ここで、目標吹出温度ＴＡＯは空調の自動
制御のための基本目標値として空調用制御装置１５にて
算出されるものであって、この目標吹出温度ＴＡＯは空
調熱負荷の変動にかかわらず車室内を設定温度Ｔｓｅｔ
に維持するために必要な吹出温度である。目標吹出温度
ＴＡＯは下記数式１に示すように設定温度Ｔｓｅｔ、内
気温Ｔｒ、外気温Ｔａｍ、日射量Ｔｓの関数として求め
ることができる。

【００５５】

【数１】ＴＡＯ＝ｆ（Ｔｓｅｔ、Ｔｒ、Ｔａｍ、Ｔｓ） また、空調ケース１０内への吸い込み空気温度Ｔｉｎ
は、内気温Ｔｒと外気温Ｔａｍと図示しない内外気切替
箱内の内外気切替ドア位置とに基づいて求めることがで
きる。そして、Ｔｉｎ≧ＴＡＯであるときは冷房機能が
必要であると判定し、Ｔｉｎ＜ＴＡＯであるときは暖房
機能が必要であると判定する。

【００５６】ステップＳ５０にて冷房機能が必要である
と判定されたときはステップＳ６０に進み、冷凍サイク
ルＲの弁装置５を前述した通常の冷房モード状態に切り
替える。また、ステップＳ５０にて暖房機能が必要であ
ると判定されたときはステップＳ７０に進み、冷凍サイ
クルＲの弁装置５を前述した暖房モード（ホットガスヒ
ータサイクル）状態に切り替える。

【００５７】次のステップＳ８０にて、圧縮機１の電動
モータ１０２に通電して電動モータ１０２を作動させ、
電動モータ１０２の動力により圧縮機構部１０３を作動
させる。これにより、エンジン停止時においても、冷房
機能および暖房機能のいずれも発揮できる。なお、電動
モータ１０２の動力により圧縮機構部１０３を作動させ
るエンジン停止時においても、容量制御機構部１０４に
より圧縮機構部１０３の吐出容量を制御して圧縮機１の
吐出能力を制御できる。

【００５８】ところで、エンジン停止時に、ホットガス
ヒータサイクルによる暖房機能を発揮するようにしてい
るため、次のような利点が得られる。

【００５９】ヒータコア１２に温水を循環させる必要
がないから、エンジン停止時の温水循環を行うための電
動温水ポンプを車両温水回路に追加設置する必要がな
い。

【００６０】ホットガスヒータサイクルでは、圧縮機
１の圧縮仕事量に相当する熱量を蒸発器４にて放熱する
から、温水温度の低下による暖房能力の低下が生じな
い。

【００６１】ホットガスヒータサイクルでは、蒸発器
４に暖房用減圧装置７により減圧した後の低圧のガス冷
媒を流入させるから、蒸発器４の耐圧性をヒートポンプ
サイクルの室内熱交換器のようにサイクル高圧圧力に耐
えるレベルに設計する必要がない。

【００６２】冷凍サイクルＲにおいて冷房モード状態
と暖房モード状態とを切り替える弁装置５は、凝縮器２
の入口側通路とホットガスバイパス通路６の入口側通路
を開閉する開閉弁機構で構成できるから、ヒートポンプ
サイクルの冷暖房切替用の四方弁等に比較して弁装置５
を簡素化できる。

【００６３】（第２実施形態）第１実施形態では、１つ
の圧縮機１をエンジン駆動と電動モータ駆動の両方が可
能なハイブリッド駆動方式としているが、第２実施形態
では図４に示すように、エンジン駆動専用の圧縮機１Ａ
と電動モータ駆動専用の圧縮機１Ｂとの２つの圧縮機を
弁装置５の入口側と蒸発器４の出口側との間に並列に配
置している。圧縮機１Ａはエンジン駆動専用であるの
で、プーリ１０１、圧縮機構部１０３、容量制御機構部
１０４等を有しているが、電動モータ１０２は具備しな
い。エンジン稼働時には圧縮機１Ａをエンジン駆動によ
り作動させて空調機能（冷房機能およびホットガスヒー
タサイクルの暖房機能）を発揮する。

【００６４】また、圧縮機１Ｂは駆動用電動モータ１０
２と圧縮機構部１０３とを一体化された電動圧縮機であ
り、エンジン停止時に圧縮機１Ｂを電動モータ駆動によ
り作動させて空調機能（冷房機能およびホットガスヒー
タサイクルの暖房機能）を発揮する。これにより、第２
実施形態においても第１実施形態と同様の作用効果を発
揮できる。

【００６５】（第３実施形態）第１実施形態では、１つ
の圧縮機１をエンジン駆動と電動モータ駆動の両方が可
能なハイブリッド駆動方式とするに当たり、圧縮機１自
身に電動モータ１０２を一体化しているが、第３実施形
態では圧縮機１の駆動用電動モータとして車両側に具備
されるモータジエネレータを用いるものである。

【００６６】図５は第３実施形態であり、モータジエネ
レータ３０は電動モータ機能と発電機機能を兼務するも
のであって、車両エンジン９の稼働時には車両エンジン
９のクランクプーリ９ａからベルト９ｂを介してモータ
ジエネレータ３０に回転動力が伝達され、モータジエネ
レータ３０は発電機機能を発揮して、車載バッテリ（図
示せず）を充電する。

【００６７】これに反し、車両エンジン９の停止時に
は、モータジエネレータ３０は空調用制御装置１５の駆
動制御信号により通電され、電動モータ機能を発揮す
る。このようにモータジエネレータ３０が電動モータ機
能を発揮する時には、クランクプーリ９ａに内蔵された
一方向クラッチ９ｃによりクランクプーリ９ａとエンジ
ン側回転軸部との間の動力伝達を遮断する。これによ
り、モータジエネレータ３０によりベルト９ｂを介して
圧縮機１を回転駆動することができる。ここで、上記一
方向クラッチ９ｃの代わりに、車両エンジン９の稼働時
には接続状態となり、車両エンジン９の停止時には遮断
状態となる電磁クラッチ等のクラッチ機構を使用しても
よい。

【００６８】なお、第３実施形態における圧縮機１は、
第２実施形態の圧縮機１Ａと同様に、プーリ１０１、圧
縮機構部１０３、容量制御機構部１０４等を有している
が、電動モータ１０２は具備しない。

【００６９】第３実施形態によると、車両エンジン９の
停止時にはモータジエネレータ３０にて圧縮機１を回転
駆動することにより、空調機能（冷房機能およびホット
ガスヒータサイクルの暖房機能）を発揮することがで
き、これにより、第１、第２実施形態と同様の作用効果
を発揮できる。

【００７０】（第４実施形態）第２実施形態では、エン
ジン駆動専用の圧縮機１Ａと電動モータ駆動専用の圧縮
機１Ｂとの２つの圧縮機を弁装置５の入口側と蒸発器４
の出口側との間に並列に配置しているが、第４実施形態
では図６に示すようにエンジン駆動専用の圧縮機１Ａを
廃止して冷凍サイクルＲに電動モータ駆動専用の圧縮機
１Ｂのみを備えて、車両エンジン９の稼働時であると停
止時であるとにかかわらず、空調必要時には、常に、電
動モータ駆動専用の圧縮機１Ｂを作動させるものであ
る。圧縮機１Ｂの吐出能力は電動モータ１０２ａの回転
数制御により行うことができる。

【００７１】（第５実施形態）上記第１〜第４実施形態
はいずれも車両エンジン９の停止時において暖房機能が
必要なときには冷凍サイクルＲをホットガスヒータサイ
クルに切り替えて暖房機能を発揮するようにしている
が、第５実施形態では車両エンジン９の停止時において
暖房機能が必要なときに、温水熱源にて暖房機能を発揮
できる間は冷凍サイクルＲを停止したままとし、そし
て、温水温度の低下により温水熱源の暖房能力が不足す
るようになると、始めて、冷凍サイクルＲをホットガス
ヒータサイクルにて作動させるものである。

【００７２】図７は第５実施形態の全体システム構成図
であり、図１との相違点はヒータコア１２に温水を循環
させる温水回路である。車両エンジン９にはエンジン駆
動される周知の機械式温水ポンプ３１が備えられてい
る。また、ヒータコア１２への温水回路には電動モータ
駆動の電動温水ポンプ３２と逆止弁３３が並列接続さ
れ、更に、ヒータコア１２への温水流れを断続できる温
水弁３４が設けられている。

【００７３】車両エンジン９の稼働時には、機械式温水
ポンプ３１の作動により車両エンジン９の温水が図示し
ないラジエータに循環するとともに、逆止弁３３および
温水弁３４を介してヒータコア１２に温水が循環する。
また、車両エンジン９の停止時には、電動温水ポンプ３
２の作動により車両エンジン９の温水が温水弁３４を介
してヒータコア１２に温水が循環する。

【００７４】図８は第５実施形態による空調制御を示す
フローチャートであり、ステップＳ１０〜Ｓ８０は図３
と同じであり、車両エンジン９の停止時に冷房機能が必
要な時の作動は上記第１〜第４実施形態）同じであるの
で、説明を省略する。

【００７５】ステップＳ５０にて車両エンジン９の停止
時における空調機能として暖房機能が必要であると判定
されると、ステップＳ９０にて温水温度Ｔｗが所定温度
Ｔ０以上か判定する。ここで、所定温度Ｔ０は温水熱源
によるヒータコア１２の暖房能力をある程度、発揮でき
る温度、例えば、６０℃程度である。そして、温水温度
Ｔｗ≧所定温度Ｔ０であるときは次のステップＳ１００
にて電動温水ポンプ３２に通電して電動温水ポンプ３２
を作動させる。

【００７６】次のステップＳ１１０では、車室内吹出温
度制御のために急速加熱の必要な条件にあるか判定す
る。この判定は具体的には例えば、前述の目標吹出温度
ＴＡＯが所定温度以上であるときを急速加熱の必要な条
件にあると判定してよい。そして、急速加熱の必要がな
いときはステップＳ１２０に進み、圧縮機１を停止状態
（圧縮機１の電動モータ１０２を停止状態）とする。

【００７７】すなわち、車両エンジン９の停止時におい
て暖房機能が必要である時に温水温度Ｔｗ≧所定温度Ｔ
０であり、且つ、急速加熱の必要がないときは電動温水
ポンプ３２の作動により車両エンジン９の温水を温水弁
３４を介してヒータコア１２に循環して、ヒータコア１
２にて温水熱源による暖房機能のみを発揮する。

【００７８】一方、ステップＳ９０にて温水温度Ｔｗが
所定温度Ｔ０未満であると判定されると、ステップＳ７
０にて、冷凍サイクルＲの弁装置５をホットガスヒータ
サイクルによる暖房モード状態に切り替え、更に、ステ
ップＳ１３０にて、圧縮機１の電動モータ１０２に通電
して電動モータ１０２を作動させ、電動モータ１０２の
動力により圧縮機構部１０３を作動させる。

【００７９】これにより、エンジン停止時に温水温度Ｔ
ｗが所定温度Ｔ０未満に低下した後でも、ホットガスヒ
ータサイクルによる暖房機能を発揮できる。なお、ヒー
タコア１２の温水温度が蒸発器４において加熱された温
風より低温になると、蒸発器４通過後の温風の熱がヒー
タコア１２の温水に吸熱され、温度低下してしまうの
で、このような条件に該当する場合はエアミックスドア
１４によりヒータコア１２の通風路を全閉して、蒸発器
４通過後の温風の全量がバイパス通路１３を通過するよ
うに、エアミックスドア１４の位置を制御するのが良
い。なお、エアミックスドア１４の位置は空調制御装置
１５の制御信号により駆動制御されるサーボモータ等の
アクチュエータ（図示せず）によって自動制御可能にな
っている。

【００８０】また、ステップＳ１１０にて、急速加熱が
必要であると判定されたときも、ステップＳ７０、Ｓ１
３０に進み、ホットガスヒータサイクルによる暖房機能
を発揮する。これにより、急速加熱の必要時には、ホッ
トガスヒータサイクルによる暖房機能と温水熱源による
暖房機能とを併用して、車室内への吹出空気を加熱でき
る。 （他の実施形態）上記した各実施形態では、走行用駆動
源として車両エンジン９のみを搭載し、信号待ちの停車
時のようなエンジン動力不要時に車両エンジン９を停止
する車両における空調装置について説明したが、走行用
駆動源としてエンジンと電動モータの両方を備えるハイ
ブッリド車等においても本発明を同様に適用できること
はもちろんである。

【００８１】また、空調用制御装置１５とエンジン用制
御装置２６とを１つの制御装置に統合して本発明の空調
制御をおこなってもよいことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による車両用空調装置の
全体システム図である。

【図２】第１実施形態に用いる圧縮機の具体例を示す断
面図である。

【図３】第１実施形態の制御フローチャートである

【図４】本発明の第２実施形態による車両用空調装置の
全体システム図である。

【図５】本発明の第３実施形態による車両用空調装置の
全体システム図である。

【図６】本発明の第４実施形態による車両用空調装置の
全体システム図である。

【図７】本発明の第５実施形態による車両用空調装置の
全体システム図である。

【図８】第５実施形態の制御フローチャートである。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ…圧縮機、４…蒸発器、９…車両エンジ
ン、１０…空調ケース、１２…ヒータコア、３０…モー
タジェネレータ、３２…電動温水ポンプ、１０２…電動
モータ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両エンジン（９）の動力不要時に車両
   エンジン（９）を停止する車両に用いられる空調装置で
   あって、 車室内へ向かって送風される空気の通風路を形成する空
   調ケース（１０）と、 前記空調ケース（１０）内に設けられ、前記空気を冷却
   する冷凍サイクル（Ｒ）の蒸発器（４）と、 前記蒸発器（４）を通過した冷媒を吸入し、圧縮する圧
   縮機（１、１Ａ、１Ｂ）とを備え、 前記圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）は前記車両エンジン
   （９）の停止時においても電動モータ（１０２、３０）
   の動力により作動可能になっており、 前記車両エンジン（９）の停止時に、冷房機能および暖
   房機能のいずれが必要であるか判定し、冷房機能が必要
   な時には、前記冷凍サイクル（Ｒ）を前記蒸発器（４）
   が冷却作用を発揮する冷房モード状態に設定するととも
   に前記圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）を前記電動モータ（１
   ０２、３０）の動力により作動させ、 これに対し、前記車両エンジン（９）の停止時に暖房機
   能が必要な時には、前記冷凍サイクル（Ｒ）を、前記圧
   縮機（１、１Ａ、１Ｂ）の吐出ガスが前記蒸発器（４）
   に導入され前記蒸発器（４）が放熱作用を発揮するホッ
   トガスヒータサイクルの暖房モード状態に設定するとと
   もに前記圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）を前記電動モータ
   （１０２、３０）の動力により作動させることを特徴と
   する車両用空調装置。
2. 【請求項２】 車両エンジン（９）の動力不要時に車両
   エンジン（９）を停止する車両に用いられる空調装置で
   あって、 車室内へ向かって送風される空気の通風路を形成する空
   調ケース（１０）と、前記空調ケース（１０）内に設け
   られ、前記空気を冷却する冷凍サイクル（Ｒ）の蒸発器
   （４）と、 前記蒸発器（４）を通過した冷媒を吸入し、圧縮する圧
   縮機（１、１Ａ、１Ｂ）と、 前記空調ケース（１０）内に設けられ、前記車両エンジ
   ン（９）の温水を熱源として前記空気を加熱するヒータ
   コア（１２）と、 前記ヒータコア（１２）に温水を循環する温水回路に設
   けられた電動温水ポンプ（３２）とを備え、 前記圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）は前記車両エンジン
   （９）の停止時においても電動モータ（１０２、３０）
   の動力により作動可能になっており、 前記車両エンジン（９）の停止時に、冷房機能および暖
   房機能のいずれが必要であるか判定し、冷房機能が必要
   な時には、前記冷凍サイクル（Ｒ）を前記蒸発器（４）
   が冷却作用を発揮する冷房モード状態に設定するととも
   に前記圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）を前記電動モータ（１
   ０２、３０）の動力により作動させ、 これに対し、前記車両エンジン（９）の停止時に暖房機
   能が必要な時において、前記温水の温度に関連する物理
   量が所定値以上であるときは、前記電動温水ポンプ（３
   ２）の作動により前記ヒータコア（１２）に温水を循環
   させ、前記温水を熱源として前記空気を加熱し、 前記車両エンジン（９）の停止時に暖房機能が必要な時
   において、前記温水の温度に関連する物理量が所定値未
   満に低下したときは、前記冷凍サイクル（Ｒ）を、前記
   圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）の吐出ガスが前記蒸発器
   （４）に導入され前記蒸発器（４）が放熱作用を発揮す
   るホットガスヒータサイクルの暖房モード状態に設定す
   るとともに前記圧縮機（１、１Ａ、１Ｂ）を前記電動モ
   ータ（１０２、３０）の動力により作動させることを特
   徴とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記車両エンジン（９）の停止時に暖房
   機能が必要な時において急速加熱が必要な条件に該当す
   るときは、前記電動温水ポンプ（３２）の作動による前
   記温水熱源の暖房モード状態と、前記ホットガスヒータ
   サイクルの暖房モード状態とを同時に設定することを特
   徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 【請求項４】 前記圧縮機（１）は前記電動モータ（１
   ０２）と一体に構成され、前記車両エンジン（９）の稼
   働時には前記車両エンジン（９）の動力が前記圧縮機
   （１）に伝達されて前記圧縮機（１）が作動し、また、
   前記車両エンジン（９）の停止時には前記一体の電動モ
   ータ（１０２）の動力により前記圧縮機（１）が作動す
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに
   記載の車両用空調装置。
5. 【請求項５】 前記電動モータ（３０）は前記圧縮機
   （１）と別体にて構成され、前記車両エンジン（９）の
   稼働時には前記車両エンジン（９）の動力が前記圧縮機
   （１）に伝達されて前記圧縮機（１）が作動し、また、
   前記車両エンジン（９）の停止時には前記別体の電動モ
   ータ（３０）の動力により前記圧縮機（１）が作動する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記
   載の車両用空調装置。
6. 【請求項６】 前記別体の電動モータは、前記車両エン
   ジン（９）の稼働時には前記車両エンジン（９）により
   駆動されて発電機機能を発揮するモータジェネレータ
   （３０）であることを特徴とする請求項５に記載の車両
   用空調装置。
7. 【請求項７】 前記圧縮機として、前記車両エンジン
   （９）の稼働時に前記車両エンジン（９）の動力が伝達
   されて作動するエンジン駆動専用の圧縮機（１Ａ）と、
   前記車両エンジン（９）の停止時には前記電動モータ
   （１０２）の動力により作動する電動モータ駆動専用の
   圧縮機（１Ｂ）とを有し、 前記エンジン駆動専用の圧縮機（１Ａ）と前記電動モー
   タ駆動専用の圧縮機（１Ｂ）を前記冷凍サイクル（Ｒ）
   に並列に設けることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれか１つに記載の車両用空調装置。
8. 【請求項８】 前記圧縮機として、前記電動モータ（１
   ０２）の動力により作動する電動モータ駆動専用の圧縮
   機（１Ｂ）のみを有し、 前記車両エンジン（９）の稼働時および前記車両エンジ
   ン（９）の停止時の双方において前記電動モータ（１０
   ２）の動力により前記圧縮機（１Ｂ）を作動させること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の
   車両用空調装置。