JP2004058958A

JP2004058958A - 車両用空調装置

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Publication number: JP2004058958A
Application number: JP2002223815A
Authority: JP
Inventors: Takumi Saito; 齋藤　工
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP4133084B2

Abstract

【課題】２つの空調ユニットを有する車両用空調装置で、低温時において冷媒を急速に昇温昇圧させ、暖房効果の迅速化を図る。
【解決手段】車両用空調装置１０は、圧縮機１６の吐出口管路に設けられる第１および第２電磁開閉弁１８、２０と、第１電磁開閉弁１８の下流側の第１凝縮器２２と、第２電磁開閉弁２０の下流側の第２凝縮器５２と、第１凝縮器２２によって凝縮された冷媒を膨張させる第１および第２膨張弁３２、３４と、膨張した冷媒を蒸発させる第１および第２蒸発器３６、３８と、第２電磁開閉弁２０と第２凝縮器５２との間に設けられ、第２電磁開閉弁２０から送給される冷媒の送出先を第２凝縮器５２の入口側管路または出口側より下流の管路のいずれか一方へ切り換える方向切換弁とを有する。低温時における暖房運転の初期に、方向切換弁５０を第２方向管路５４側へ切り換え、第２凝縮器５２を迂回する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前席側空間の空調を行う第１空調ユニットと、後席側空間の空調を行う第２空調ユニットとを有するデュアル型の車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に車内空間が広い車両では、快適な空調状態を得るため、前席側空間と後席側空間とを個別の空調ユニットを用いて空調する、所謂、デュアル型の車両用空調装置が採用されている。
【０００３】
このような車両用空調装置を用いて車内暖房を行う場合、例えば、前席側空調ユニットおよび後席側空調ユニットにエンジンの冷却水を供給する加熱器を夫々設け、送風ファンによって空気を各加熱器に送風して加温し、車内暖房を行うように構成したものがある。
【０００４】
しかしながら、近年の車両は、エンジンの燃焼効率が向上しているため、冷却水から十分な熱量を得ることができず、特に外気温が低い場合のエンジン始動時においては、前席側空間および後席側空間の双方の空気を迅速に加温することが困難である。
【０００５】
そのため、冷却水を用いた加熱器による加温に加えて、車両用空調装置を駆動し、熱交換器によって凝縮された冷媒の凝縮熱を利用して空気を加温する方法（ヒートポンプ）や、電気ヒータ、燃焼ヒータ等を補助熱源として空気を加温する方法を採用したものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、低温時においてヒートポンプによる暖房を行う場合、暖房の初期においては暖房能力が不十分になることがある。このため、送風機の運転を停止して冷媒の温度が十分に上昇するまで待機することが必要になり、この間暖房運転は停止することになって急速な暖房が行えない。
【０００７】
このような不都合を解消するために、圧縮機から吐出された冷媒を主凝縮器を迂回して、蒸発器に直列に接続されたサブ凝縮器に供給する方法（例えば、特開平９−２０２１２９号公報参照）や、蒸発器に直列に接続された凝縮器、およびエンジン冷却水を使用する補助加熱器とで冷媒を加温する方法（例えば、特開平１０−８６６４８号公報参照）が提案されている。
【０００８】
しかしながら、これらの方法では凝縮器と蒸発器とが直列に接続されているので、サイクル管路内の抵抗が大きいとともに管路内容積が大きい。従って、低温時の暖房初期に冷媒の加温を行う際、冷媒の温度上昇の速度は遅い。結果として、送風機の運転を停止する待機時間が比較的長く、より急速な暖房を行うことが望まれている。
【０００９】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、デュアル型の車両用空調装置において、低温時における暖房運転の際、冷媒を急速に昇温させることを以て急速暖房を可能にする車両用空調装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両用空調装置は、第１空間の空調を行う第１空調ユニットと、第２空間の空調を行う第２空調ユニットとを有する車両用空調装置において、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の吐出口の分岐した管路にそれぞれ設けられる第１電磁開閉弁および第２電磁開閉弁と、前記第１電磁開閉弁を介して供給される冷媒を凝縮する第１凝縮器と、前記第２電磁開閉弁を介して供給される冷媒を凝縮する第２凝縮器と、前記第２電磁開閉弁と前記第２凝縮器との間に設けられ、前記第２電磁開閉弁から送給される冷媒の送出先を前記第２凝縮器の入口側管路、若しくは前記第２凝縮器の出口側より下流の管路のいずれか一方へ切り換える方向切換弁と、前記第１凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる第１膨張弁および第２膨張弁と、前記第１膨張弁によって膨張した冷媒を蒸発させる第１蒸発器と、前記第２膨張弁によって膨張した冷媒を蒸発させる第２蒸発器と、エンジンによって加熱された温水により空気を加熱する加熱器と、を有し、前記第１空調ユニットは、前記第１膨張弁、前記第１蒸発器および前記加熱器を含み、前記第２空調ユニットは、前記第２膨張弁、前記第２蒸発器および前記第２凝縮器を含むことを特徴とする。
【００１１】
このように、第２電磁開閉弁を介して供給される冷媒は、方向切換弁によって、前記第２凝縮器の入口側管路、若しくは出口側より下流の管路のいずれか一方へ切り換えられるので、車両用空調装置の運転状態によって冷媒の送出先を選定することができる。第１蒸発器および第２蒸発器は、第２凝縮器と非直列な回路となっているので、第２凝縮器を用いた暖房運転時におけるサイクル内の容積が小さくてすむ。
【００１２】
この場合、外気温を計測するセンサに接続されるとともに、前記第１電磁開閉弁、前記第２電磁開閉弁および前記方向切換弁を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記第２凝縮器によって暖房を行う際、前記センサによって計測した外気温が所定温度より低いときに、冷媒が前記第２凝縮器の出口側より下流の管路に流れるように前記方向切換弁を切り換えるとともに、前記第２電磁開閉弁を連通させるようにしてもよい。
【００１３】
このようにすることによって、低温の際の暖房運転時の初期に、第１凝縮器および第２凝縮器を迂回して冷媒を循環させることができるので、サイクル経路の容積を小さくし、管路抵抗を軽減することができる。従って、冷媒の循環のスピードを速くして冷媒の温度を急速に上昇させることができる。
【００１４】
また、前記圧縮機と前記第２凝縮器との間に、冷媒を加熱する補助加熱器を設けてもよい。
【００１５】
冷媒は、前記圧縮機から前記第２凝縮器へ供給され、前記第２凝縮器は、冷媒を液化しない範囲で凝縮させることにより熱交換を行うことによって暖房を行うようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用空調装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に示すように、第１の実施形態に係る車両用空調装置１０は、前席（第１空間）側の空調を行う前席側空調ユニット（第１空調ユニット）７０と後席（第２空間）側の空調を行う後席側空調ユニット（第２空調ユニット）７８とを有するデュアル型の空調装置である。
【００１８】
車両用空調装置１０は、車両のエンジン１２により電磁クラッチ１４を介して駆動され、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（コンプレッサーともいう）１６と、圧縮機１６の出口管路に設けられた第１電磁開閉弁１８および第２電磁開閉弁２０と、第１電磁開閉弁１８を介して流入する冷媒を凝縮する第１凝縮器（コンデンサともいう）２２とを有する。電磁クラッチ１４は、車両用空調装置１０の運転中はオン（接続状態）にされる。
【００１９】
また、車両用空調装置１０は、第１凝縮器２２の下流に設けられ、冷媒の気液を分離し液冷媒のみを送出するレシーバ３０と、該レシーバ３０の下流における２つの分岐先に設けられ、冷媒をそれぞれ膨張させる第１および第２膨張弁（エキスパンションバルブともいう）３２、３４と、第１膨張弁３２および第２膨張弁３４によって膨張された冷媒を蒸発させて蒸発気化熱により通過空気の冷却を行う第１および第２蒸発器（エバポレータともいう）３６、３８とを有する。第１蒸発器３６および第２蒸発器３８を通った冷媒は、逆流を阻止する逆止弁４０および４２を経由して低圧管路４４に供給される。低圧管路４４に供給された冷媒は、逆止弁４０、４２、６０によって冷媒の逆流が防止される。
【００２０】
さらに、車両用空調装置１０は、エンジン１２によって加熱された温水により空気を加熱する加熱器（ヒータコアともいう）４６と、該加熱器４６と並列に接続され、低圧管路４４において冷媒を加熱する補助加熱器４８とを有する。補助加熱器４８を通った冷媒は圧縮機１６に吸入される。加熱器４６の入口側には、開閉可能なコック４７が設けられている。
【００２１】
さらにまた、車両用空調装置１０は、第２電磁開閉弁２０から供給される冷媒の送出先の方向を２方向に切り換える方向切換弁５０を有する。該方向切換弁５０の２次側の第１方向管路（入口側管路）５１は、冷媒を凝縮する第２凝縮器５２の入口に接続されている。方向切換弁５０の２次側の第２方向管路（出口側より下流の管路）５４は、冷媒の圧力を減圧する減圧装置５６の入口側に接続されている。第２凝縮器５２の出口側は、第２方向管路５４と合流し減圧装置５６に接続されている。
【００２２】
減圧装置５６の出口側には、減圧装置５６への冷媒の逆流を阻止する逆止弁６０が設けられ、減圧装置５６は逆止弁６０を介して低圧管路４４に接続されている。
【００２３】
補助加熱器４８の入口側には、第３電磁開閉弁４９が設けられている。第１凝縮器２２の近傍には、第１凝縮器２２に対して放熱用の空気を送風するコンデンサファン６４が設けられている。
【００２４】
第１凝縮器２２の近傍には、第１凝縮器２２の排気温度を計測する温度センサ６６が設けられている。加熱器４６および補助加熱器４８のそれぞれの出口側管路の合流先には、管路内の温水温度を計測する水温センサ６８が設けられている。第２凝縮器５２の近傍には空気温度を計測する温度センサ６９が設けられている。
【００２５】
第１蒸発器３６および加熱器４６は、前席側空調ユニット７０に含まれ、ダクトなどの空気流路７２内に配置されている。空気流路７２内には、第１蒸発器３６および／または加熱器４６に対して送風する第１送風機７４が設けられている。第１送風機７４は外気または内気を選択的に給気および送気し、この送気される空気は第１蒸発器３６で冷却および除湿される。第１蒸発器３６を通過した空気は、エアミックスドア７６によって一部または全てが選択的に加熱器に導かれる。加熱器４６に導かれた空気は、加熱器４６内の温水と熱交換することで加温される。第１蒸発器３６および加熱器４６で空調された空気は、車室内のフロントガラスおよび／または前席搭乗者に向けて送風される。
【００２６】
第２蒸発器３８、および第２凝縮器５２は、後席側空調ユニット７８に含まれ、ダクトなどの空気流路８０内に配置されている。空気流路８０内には、第２蒸発器３８および／または第２凝縮器５２に対して送風する第２送風機８２が設けられている。第２送風機８２は外気または内気を選択的に給気および送気し、この送気される空気は第２蒸発器３８で冷却および除湿される。第２蒸発器３８を通過した空気は、エアミックスドア８４によって一部または全てが選択的に第２凝縮器５２に導かれる。第２凝縮器５２に導かれた空気は、第２凝縮器５２内の冷媒と熱交換することで加温される。この第２凝縮器５２の作用は、圧縮機１６により圧縮加熱した冷媒の熱を放熱させるヒートポンプの作用となる。第２蒸発器３８および第２凝縮器５２で空調された空気は、車室内の後席搭乗者に向けて送風される。
【００２７】
また、車両用空調装置１０は、マイコン等によりプログラム動作を行う制御手段としての制御部８６を有する。
【００２８】
温度センサ６６、水温センサ６８および温度センサ６９の計測値は制御部８６に入力される。制御部８６には、外気温センサ８８が接続されていて、この外気温センサ８８によって車室外の温度が検出される。電磁クラッチ１４、第１電磁開閉弁１８、第２電磁開閉弁２０、第３電磁開閉弁４９、方向切換弁５０、第１送風機７４、第２送風機８２、コンデンサファン６４、エアミックスドア７６、８４等の電動の機器は制御部８６によって制御される。なお、図１においては、制御部８６への入出力信号線を省略している。後述の図３および図４についても同様である。
【００２９】
次に、このように構成される車両用空調装置１０により車室内の空調を行う手順について、特に後席側空間の暖房運転について説明する。なお、以下の手順は、基本的に制御部８６によって制御される。
【００３０】
車両用空調装置１０による暖房運転は、通常暖房運転と、除湿暖房運転と、低温始動時の初期暖房運転とに分けることができる。
【００３１】
図示しないスイッチを搭乗者が操作することによって、制御部８６は暖房運転を行う。
【００３２】
車両用空調装置１０は、外気が低温の状態であって、車室内を急速に暖房する場合、サイクル内の冷媒温度を適正温度まで上昇させる必要があり、これらの動作を初期暖房運転として行う。初期暖房運転を行う条件は、例えば、外気温が０［℃］以下であることが挙げられる。
【００３３】
制御部８６は、初期暖房運転として回路中の各機器を次のように設定する。つまり、第１電磁開閉弁１８を遮断し、第２電磁開閉弁２０および第３電磁開閉弁４９をそれぞれ連通させる。方向切換弁５０を第２方向管路５４側に切り換える。第２送風機８２およびコンデンサファン６４を停止させる。また、エアミックスドア８４は、図１における下向きに設定する。
【００３４】
このようにすることにより、圧縮機１６から吐出された冷媒は、第２電磁開閉弁２０、方向切換弁５０および第２方向管路５４を通過し、減圧装置５６に導かれる。冷媒は、減圧装置５６で減圧された後、逆止弁６０および低圧管路４４を経由して補助加熱器４８へ流入する。
【００３５】
第３電磁開閉弁４９は連通しているので、エンジン冷却水は補助加熱器４８に供給される。補助加熱器４８に流入した冷媒はエンジン冷却水と熱交換を行う。エンジン冷却水の温度は、エンジン１２の始動後、次第に上昇し、補助加熱器４８において冷媒が加温されることとなる。
【００３６】
初期暖房運転においては、補助加熱器４８の熱交換作用によって吸入冷媒の昇圧昇温を促し、帰還冷媒の流動を促進して圧縮機１６の効率を高めることができる。しかもこのときの冷媒のサイクルは、圧縮機１６、第２電磁開閉弁２０、方向切換弁５０、減圧装置５６、逆止弁６０および補助加熱器４８のみを通過するのでサイクル経路が短い。また、このサイクルでは、比較的管路抵抗の大きい第１凝縮器２２、第２凝縮器５２、第１蒸発器３６および第２蒸発器３８等を通過することがなく、通過する機器のうち、第２電磁開閉弁２０、方向切換弁５０および逆止弁６０の管路抵抗は無視可能な程度に小さい。従って、このサイクルの管路抵抗は非常に小さい。
【００３７】
さらに、比較的容積の大きい第１凝縮器２２を通過することがないので、サイクル内の容積が小さい。容積が小さいということは、すなわち熱容量が小さい。
【００３８】
このように、初期暖房運転における冷媒のサイクルは、経路が短く、容積が小さいとともに管路抵抗が非常に小さいので、冷媒の循環のスピードが速い。従って、補助加熱器４８における熱交換が効率的に行われる。また、熱容量が小さいので、冷媒の温度は急速に上昇する。
【００３９】
また、第１電磁開閉弁１８は遮断されていることから、第１凝縮器２２に対して冷媒は遮断されることとなり、第１凝縮器２２の下流側に接続されている第１蒸発器３６および第２蒸発器３８は作用しない。つまり、冷房処理は行われない。
【００４０】
次に、水温センサ６８および温度センサ６９の測定値がそれぞれ所定温度になったことを制御部８６によって検出し、初期暖房運転を終了する。
【００４１】
具体的には、温度センサ６９の測定値、つまり、第２凝縮器５２近傍の温度が、例えば、３０［℃］に達したことを検出して、方向切換弁５０を第１方向管路５１に切り換えるとともに第２送風機８２を駆動させる。また、水温センサ６８の測定値、つまり、エンジン冷却水の温度が、例えば、６０［℃］に達したことを検出して第３電磁開閉弁４９を遮断する。第２電磁開閉弁２０は連通状態を維持する。
【００４２】
第２凝縮器５２近傍の温度が３０［℃］に達したということは、空気の温度が暖房を行うために十分な温度であり、また、エンジン冷却水が６０［℃］に達したということは、冷媒の温度が暖房の適温となっているということである。従って、これらの条件の成立によって初期暖房運転を終了することができる。
【００４３】
このように初期暖房運転から通常暖房運転に移行することによって、圧縮機１６から吐出された冷媒は方向切換弁５０を通って、第２凝縮器５２へ流入し、この第２凝縮器５２を通過して減圧装置５６に導かれることになる。
【００４４】
また、第２送風機８２によって送風を行うことから、第２凝縮器５２内では、冷媒が凝縮するとともに放熱し、車室内を加温することができる。特に、第２凝縮器５２付近の空気温度と冷媒温度はいずれも十分に昇温されているので、十分な暖房効果を奏する。
【００４５】
通常暖房運転では、圧縮機１６において等エントロピ変化で圧縮されて高温高圧となった冷媒は、第２電磁開閉弁２０、方向切換弁５０を通って第２凝縮器５２に供給される。第２凝縮器５２では、第２送風機８２から風を受け、冷媒は液化しない範囲で凝縮されるとともに放熱する。この放熱によって車室内が暖房される。第２凝縮器５２から流出した冷媒は、減圧装置５６で減圧された後、補助加熱器４８を経由して圧縮機１６に吸引される。
【００４６】
図２に示すように、この通常暖房運転におけるヒートサイクルのサイクル線９２は、モリエル線図の飽和蒸気線９０よりも高エンタルピ側の、所謂、スーパーヒートの領域に設定される。これは、第２凝縮器５２における冷媒の凝縮を液化しない範囲で行うことによる。
【００４７】
この通常暖房運転では、圧縮機１６へ戻す際に冷媒を蒸発させる必要がなく第２蒸発器３８を経由しないので、サイクル内の容積が小さくてすむ。また、このヒートサイクルにおいては、冷媒を気体の状態のまま使用するので、圧縮機１６が液圧縮を起こすことがない。
【００４８】
通常暖房運転においては、第３電磁開閉弁４９が遮断されているので補助加熱器４８は、冷媒に対して熱交換を行わず冷媒の過度の加熱が防止される。従って、冷媒温度の過上昇による圧縮機１６の劣化若しくは内部破損を防止することができる。
【００４９】
さらに、暖房能力の低下を制御部８６が検出した場合、第３電磁開閉弁４９を連通させて、補助加熱器４８により冷媒を加温するようにしてもよい。この場合のヒートサイクルは、破線で示すサイクル線９４となり、エンタルピ差Δｈに応じて暖房能力が向上する。
【００５０】
通常暖房運転におけるヒートサイクルでは、冷媒が第２蒸発器３８を経由しないので、空気流路８０内の空気を不必要に冷房することがなく、しかもサイクルの経路が短い。従って、ヒートサイクルの管路が簡便になるとともに設置スペースが低減される。特に、前席側空調ユニット７０および後席側空調ユニット７８の２つのユニットを搭載する必要のあるデュアル型空調システムに対して有効である。
【００５１】
なお、温度センサ６９の検出値が過大になったときには、方向切換弁５０を第２方向管路５４側に切り換えるか、または、電磁クラッチ１４をオフにして暖房処理を一次停止してもよい。
【００５２】
また、前席側空調ユニット７０の暖房運転については、第１送風機７４を駆動させるとともにコック４７を連通させることによって、後席側空調ユニット７８における暖房運転と個別に行うことができる。
【００５３】
次に、車両用空調装置１０によって除湿暖房を行う手順について説明する。
【００５４】
図示しないスイッチを搭乗者が操作して除湿暖房を行うモードになったときには、制御部８６は第１電磁開閉弁１８、第２電磁開閉弁２０をそれぞれ連通させるとともに、方向切換弁５０を第１方向管路５１側に切り換える。圧縮機１６から吐出された冷媒は、第１電磁開閉弁１８および第２電磁開閉弁２０の両方へ流入する。エアミックスドア８４は、設定温度に応じて図１における上向き位置から下向き位置の適当な位置に設定し、所謂、エアミックスを行う。また、コンデンサファン６４および第２送風機８２を駆動させる。
【００５５】
圧縮機１６から吐出された冷媒のうち、第２電磁開閉弁２０へ流入した分は、第２凝縮器５２へ導かれ、ヒートポンプ作用によって空気流路８０を通過する空気を加温する。
【００５６】
一方、圧縮機１６から吐出された冷媒のうち、第１電磁開閉弁１８へ流入した分は、第１電磁開閉弁１８を通過した後、第１凝縮器２２へ流入する。コンデンサファン６４が駆動されていることから、冷媒は第１凝縮器２２内で凝縮および放熱する。第１凝縮器２２で凝縮した冷媒は液化する。
【００５７】
液化した冷媒は、レシーバ３０を経由して第２膨張弁３４（および第１膨張弁３２）に導かれる。第２膨張弁３４によって膨張した冷媒は気液混合状態となって第２蒸発器３８に流入する。気液混合状態の冷媒は、第２蒸発器３８において、第２送風機８２から風を受けることによって蒸発し気体となる。このとき、蒸発に伴う気化熱によって、空気流路８０を通過する空気は冷却されるとともに除湿される。
【００５８】
気化した冷媒は、逆止弁４２を通過して低圧管路４４に入り、逆止弁６０を通過する冷媒と合流する。低圧管路４４の冷媒は、補助加熱器４８を通って圧縮機１６の吸入口に至り、圧縮機１６によって圧縮される。
【００５９】
このようにして冷媒は循環しながら、空気流路８０を通過する空気を冷却、除湿および加温する。一方、第２蒸発器３８における冷却能力よりも第２凝縮器５２における暖房能力の方が絶対値として大きく設定されており、結果として、空気流路８０を通過する空気は除湿および暖房される。
【００６０】
また、必要に応じて、第３電磁開閉弁４９を連通させて補助加熱器４８を作用させてもよい。
【００６１】
第２電磁開閉弁２０、第２膨張弁３４および第２蒸発器３８によって形成されるヒートサイクルは、図２に示すようにサイクル線９６で表される。
【００６２】
また、車両用空調装置１０では、第１電磁開閉弁１８および第２電磁開閉弁２０を連通させるとともに、方向切換弁５０を第１方向管路５１側に切り換えることによって、暖房除湿を行うことができる。さらに、第２電磁開閉弁２０を遮断することによって、第２凝縮器５２は無効となる。従って、空気流路８０を通過する空気は冷却されるので、結果として車室内を冷房可能であることはもちろんである。
【００６３】
なお、前席側空調ユニット７０の除湿暖房については、第１蒸発器３６、加熱器４６、第１送風機７４、およびエアミックスドア７６をそれぞれ稼動させることによって、後席側空調ユニット７８とほぼ同様に行うことができる。
【００６４】
次に、本実施の形態に係る車両用空調装置１０の２つの変形例について説明する。これらの２つの変形例に係る車両用空調装置は、前記車両用空調装置１０とほぼ同じ構成であり、同じ箇所については同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６５】
図３に示すように、第１の変形例に係る車両用空調装置１００は、車両用空調装置１０における補助加熱器４８に代えて電気ヒータ１０２を設けている。また車両用空調装置１００は、第２電磁開閉弁２０の下流側に圧力センサ１０４を有する。電気ヒータ１０２は、制御部８６の制御下に冷媒を加温する機能をもつ。電気ヒータ１０２は、例えば、図示しないバッテリまたはオルタネータの電力を用いて抵抗によって発熱するヒータなどを用いるとよい。
【００６６】
圧力センサ１０４は、接続された管路内の圧力を計測するものであり、計測値を制御部８６に対して出力する。
【００６７】
車両用空調装置１００は、前記車両用空調装置１０と同様に、外気が低温であるときの暖房運転時に、初期暖房運転と通常暖房運転とを行う。
【００６８】
車両用空調装置１００における初期暖房運転時には、電気ヒータ１０２によって冷媒を加温することによって冷媒を適正温度に速やかに上昇させることができる。特に、電気ヒータ１０２は、エンジン冷却水を用いないので、エンジン１２の温度に影響されずに冷媒の温度を確実に上昇させることができる。
【００６９】
冷媒の温度が上昇するに従って管路内の圧力も上昇するので、圧力センサ１０４の示す圧力値によって冷媒の温度が推定可能である。従って、圧力センサ１０４の示す圧力値が、例えば、０．５［ＭＰａ］になった時点で冷媒の温度が適正温度になったと判断することができ、前記水温センサ６８が６０［℃］に達することの代替として用いることができる。
【００７０】
従って、温度センサ６９の測定値が３０［℃］に達したことを検出して、方向切換弁５０を第１方向管路５１に切り換えるとともに第２送風機８２を駆動させ、また、圧力センサ１０４の計測値が０．５［ＭＰａ］に達したことを検出して第３電磁開閉弁４９を遮断する。この時点で初期暖房運転を終了し、通常暖房運転に移行することができる。
【００７１】
通常暖房運転および除湿暖房運転は、前記車両用空調装置１０と同様に行えばよい。前席側空調ユニット７０の暖房は、後席側空間の暖房とは個別に加熱器４６によって行うことができる。
【００７２】
次に、図４に示すように、第２の変形例に係る車両用空調装置１１０は、車両用空調装置１０における減圧装置５６に代えて電動膨張弁１１２を設けている。また、車両用空調装置１１０は、圧縮機１６の上流側に設けられたアキュムレータ（気液分離器ともいう）１１４を有する。
【００７３】
電動膨張弁１１２は、制御部８６の制御下において管路の絞り開度を連続的に調整可能な弁である。図５に示すように、電動膨張弁１１２の絞り開度は、温度センサ６９により検出される温度が低いときにはほぼ全開とし、温度上昇に伴って管路の開度を絞るように作用する。また、３０［℃］以上では絞り開度を一定に保つ。
【００７４】
アキュムレータ１１４は、内部に液化された冷媒を蓄えるとともに、圧縮機１６に対しては気化された冷媒のみを供給する機能を有する。
【００７５】
車両用空調装置１１０は、前記車両用空調装置１０と同様に、外気温が低温であるときの暖房運転時に、初期暖房運転と通常暖房運転とを行う。
【００７６】
車両用空調装置１１０は、初期暖房運転時には、第１電磁開閉弁１８を遮断させるとともに、第２電磁開閉弁２０および第３電磁開閉弁４９を連通させる。また、方向切換弁５０を第１方向管路５１側に切り換える。
【００７７】
初期暖房運転の初期は、外気が低温であるから、電動膨張弁１１２の絞り開度（図５参照）はほぼ１００［％］である。従って、この部分における管路抵抗は非常に小さく、冷媒をより効率的に循環させることができる。
【００７８】
初期暖房運転を行うと、圧縮機１６および補助加熱器４８の作用によって冷媒が加温されるので、冷媒の温度が上昇する。従って、第２凝縮器５２の近傍に設けられた温度センサ６９の検出する温度も上昇する。
【００７９】
制御部８６には、温度センサ６９の検出する計測値が入力されているので、この計測値によって電動膨張弁１１２の絞り開度を調整する（図５参照）。電動膨張弁１１２の絞り開度は、温度センサ６９の検出する計測値の上昇に応じて小さくなるように設定されているので、初期暖房運転を行って冷媒温度が上昇するに従い、電動膨張弁１１２の下流側において冷媒は次第に減圧されることになる。
【００８０】
温度センサ６９の計測値が３０［℃］以上になったときには、電動膨張弁１１２の絞り開度は十分に狭くなり、冷媒は十分に減圧される。従って、この状態では図２に示すヒートサイクルのサイクル線９２と略同じサイクル動作を行うことができる。
【００８１】
このように、低温時と暖房適温時との間で連続的に絞り開度を調整するので、冷媒循環量が常に適切な量に設定される。
【００８２】
冷媒の温度が上昇するに従って管路内の圧力も上昇するので、圧力センサ１０４の示す圧力値によって冷媒の温度を推定することが可能である。従って、圧力センサ１０４の示す圧力値が、例えば、０．５［ＭＰａ］に達した時点で冷媒の温度が適正温度になったと判断することができる。
【００８３】
従って、第２の変形例に係る車両用空調装置１１０では、温度センサ６９の測定値が３０［℃］に達し、かつ、圧力センサ１０４の計測値が０．５［ＭＰａ］に達したことを検出して、初期暖房運転を終了して通常暖房運転に移行することができる。通常暖房運転は、前記車両用空調装置１０および１００と同様に行えばよい。
【００８４】
また、車両用空調装置１１０においては、アキュムレータ１１４の作用によって、圧縮機１６内のオイル洗浄（脱脂）状態および液圧縮等の内部劣化を防止し、低温作動時のタフネス性を向上させることができる。特に、電動膨張弁１１２の絞り開度が大きく冷媒があまり膨張しないときは、膨張度が小さいことから冷媒に多少の液体が混入することが想定される。このように冷媒に液体が混入しているときであっても、アキュムレータ１１４によって、圧縮機１６内に液体が送給されることを防止できる。
【００８５】
圧力センサ１０４は、０．５［ＭＰａ］で接点の切り換わる圧力スイッチを用い、この圧力スイッチの接点切り換わりを初期暖房運転の終了条件としてもよい。
【００８６】
上記の本実施の形態および各変形例に係る車両用空調装置１０、１００、１１０は、それぞれエアミックス型の空調装置として説明したが、エアミックスドア７６および８４のないリヒート型の空調装置に適用してもよい。
【００８７】
第１および第２方向管路５１、５４にそれぞれ個別の電磁開閉弁を設け、これらの電磁開閉弁を操作して方向切換弁５０の代替として用いてもよい。また、方向切換弁５０に管路の遮断機能がある場合、第２電磁開閉弁２０を省略してもよい。
【００８８】
本発明に係る車両用空調装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置によれば、低温時における暖房運転の際、冷媒を急速に昇温させることを以て急速暖房を行うという効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る車両用空調装置のブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る車両用空調装置の熱サイクルを示すモリエル線図である。
【図３】本実施の形態の第１の変形例に係る車両用空調装置のブロック図である。
【図４】本実施の形態の第２の変形例に係る車両用空調装置のブロック図である。
【図５】第２凝縮器の近傍の温度に対する電動膨張弁の絞り開度の設定を示すグラフである。
【符号の説明】
１０、１００、１１０…車両用空調装置
１２…エンジン　　　　　　　　　　１６…圧縮機
１８…第１電磁開閉弁　　　　　　　２０…第２電磁開閉弁
２２…第１凝縮器　　　　　　　　　３０…レシーバ
３２…第１膨張弁　　　　　　　　　３４…第２膨張弁
３６…第１蒸発器　　　　　　　　　３８…第２蒸発器
４０、４２、６０…逆止弁　　　　　４６…加熱器
４８…補助加熱器　　　　　　　　　５０…方向切換弁
５１…第１方向管路　　　　　　　　５２…第２凝縮器
５４…第２方向管路　　　　　　　　５６…減圧装置
７０…前席側空調ユニット　　　　　７８…後席側空調ユニット
８６…制御部　　　　　　　　　　　１０２…電気ヒータ

Claims

第１空間の空調を行う第１空調ユニットと、第２空間の空調を行う第２空調ユニットとを有する車両用空調装置において、
冷媒を吸入し圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の吐出口の分岐した管路にそれぞれ設けられる第１電磁開閉弁および第２電磁開閉弁と、
前記第１電磁開閉弁を介して供給される冷媒を凝縮する第１凝縮器と、
前記第２電磁開閉弁を介して供給される冷媒を凝縮する第２凝縮器と、
前記第２電磁開閉弁と前記第２凝縮器との間に設けられ、前記第２電磁開閉弁から送給される冷媒の送出先を前記第２凝縮器の入口側管路、若しくは前記第２凝縮器の出口側より下流の管路のいずれか一方へ切り換える方向切換弁と、
前記第１凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる第１膨張弁および第２膨張弁と、
前記第１膨張弁によって膨張した冷媒を蒸発させる第１蒸発器と、
前記第２膨張弁によって膨張した冷媒を蒸発させる第２蒸発器と、
エンジンによって加熱された温水により空気を加熱する加熱器と、
を有し、
前記第１空調ユニットは、前記第１膨張弁、前記第１蒸発器および前記加熱器を含み、
前記第２空調ユニットは、前記第２膨張弁、前記第２蒸発器および前記第２凝縮器を含むことを特徴とする車両用空調装置。
請求項１記載の車両用空調装置において、
さらに、外気温を計測するセンサに接続されるとともに、前記第１電磁開閉弁、前記第２電磁開閉弁および前記方向切換弁を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記第２凝縮器によって暖房を行う際、前記センサによって計測した外気温が所定温度より低いときに、冷媒が前記第２凝縮器の出口側より下流の管路に流れるように前記方向切換弁を切り換えるとともに、前記第２電磁開閉弁を連通させることを特徴とする車両用空調装置。
請求項１または２記載の車両用空調装置において、
さらに、前記圧縮機と前記第２凝縮器との間に、冷媒を加熱する補助加熱器を有することを特徴とする車両用空調装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、
冷媒は、前記圧縮機から前記第２凝縮器へ供給され、
前記第２凝縮器は、冷媒を液化しない範囲で凝縮させることにより熱交換を行うことによって暖房を行うことを特徴とする車両用空調装置。