JP2005112179A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 暖房運転開始時にエンジン冷却水の温度を早急に上昇させてエンジン効率を向上させることができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、車両室内の空気を調和する車両用空調装置１であって、冷房運転時に蒸発器として機能し暖房運転時に加熱器として機能する車室内熱交換器６と、この室内熱交換器の下流に設けられエンジン２４の冷却水を熱源とするヒータコア２２と、車室内熱交換器及びヒータコア又は車室内熱交換器により空調された空気を車室内の所定の方向に吹出すように設定された複数の空調モードから１つの空調モードを選択する空調モード選択手段と、暖房運転時に、冷却水の温度が所定値以下で且つ外気の温度が所定値未満のときはヒータコアの機能を停止させ、冷却水の温度が所定値以上または外気の温度が所定値以上であるときはヒータコアを機能させるエアミックスダンパ３０と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空調装置に係り、特に、室内熱交換器とエンジンの冷却水を熱源とするヒータコアとにより空調を行う車両用空調装置に関する。

従来から、例えば、特許文献１に記載されているように、室内熱交換器とエンジンの冷却水を熱源とするヒータコアとにより空調を行う車両用空調装置が知られている。
この従来の車両用空調装置では、調和される空気が流れる空調用ダクト内において、空気流の上流側にヒートポンプサイクルの室内熱交換器が設けられ、この室内熱交換器の下流側にはヒータコアが設けられている。また、従来の車両用空調装置は、上述した空調用ダクトに対して並列させてヒータコアをバイパスするバイパス通風路を備え、さらに、このバイパス通風路またはヒータコアへの空気出入口を選択的に閉鎖するバイパス路ダンパを備えている。このバイパス路ダンパは、エンジンの冷却水の温度を検知するエンジン冷却水温センサからの信号に基づき、暖房運転時に室内熱交換器によって暖められた空気がヒータコアを通過する量を調節するようになっている。
この従来の車両用空調装置は、暖房運転において、エンジンの始動時にエンジン冷却水温センサが設定値以下を検知すると、バイパス路ダンパがヒータコアの出入口を閉鎖すると共にバイパス通風路を開放し、ヒートポンプの室内熱交換器によって暖められた空気はエンジン始動直後の冷えているヒータコアを避けてバイパス路を通過し、ダクト吹出口から送出される。その後、エンジン冷却水が設定温度以上に昇温すると、バイパス路ダンパがヒータコアの出入口を開放し、バイパス通風路を閉ざす位置に変位され、ヒータコアとヒートポンプが共に働き、最強の暖房運転が行われる。

特開昭６１−１７８２１３号公報（第５−１６頁、第１図ないし第３図）

しかしながら、上述した従来の車両用空調装置において、暖房運転中、エンジン冷却水が設定温度以下であるかぎり、バイパス路ダンパがヒータコアの出入口を閉鎖すると共にバイパス通風路を開放し続けて、ヒートポンプの室内熱交換器によって暖められた空気が下流のヒータコアで冷却されることを防ぐ。この結果、ヒータコアのエンジン冷却水が暖まるのに時間がかかり、エンジン効率が低い状態で長時間運転が行われ、燃費が悪化するという問題がある。
また、従来の車両用空調装置においては、バイパス路ダンパの制御を行うことにより、空調用ダクト内において空気の圧力損失が急激に変化して送風音が増加し、この結果、乗員のフィーリングが悪化するという問題もある。
さらに、従来の車両用空調装置では、ヒートポンプサイクルとして熱媒体の高圧側の圧力が熱媒体の臨界圧力を超える超臨界ヒートポンプサイクルを適用させた場合、暖房運転時に放熱器となる室内熱交換器の入口側と出口側との間で、熱媒体が定圧条件下で温度勾配を持つことになる。このため、室内熱交換器の下流の空気温度に温度差が生じ、乗員のフィーリングが悪くなるという問題がある。

そこで、本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、暖房運転開始時にエンジン冷却水の温度を早急に上昇させてエンジン効率を向上させることができる車両用空調装置を提供することを目的としている。
さらに、本発明は、熱媒体の高圧側の圧力が熱媒体の臨界圧力を超える超臨界ヒートポンプサイクルにおいて、車室内に吹出す空気流の温度差を低減させ、乗員のフィーリングの悪化を防止することができる車両用空調装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両室内の空気を調和する車両用空調装置であって、冷房運転時に蒸発器として機能し暖房運転時に加熱器として機能する室内熱交換器と、この室内熱交換器の下流に設けられ車両駆動装置の冷却水を熱源とするヒータコアと、上記室内熱交換器及びヒータコア又は室内熱交換器により空調された空気を車室内の所定の方向に吹出すように設定された複数の空調モードから１つの空調モードを選択する空調モード選択手段と、暖房運転時に、上記冷却水の温度が所定値以下で且つ外気の温度が所定値未満のときは上記ヒータコアの機能を停止させ、上記冷却水の温度が所定値以上または外気の温度が所定値以上であるときは上記ヒータコアを機能させる制御手段と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、冷却水温度が所定温度以下であっても外気温が所定温度以上であれば、エンジン始動時にヒータコアが機能し、室内熱交換器で加熱された空気がヒータコアに送り込まれる。この結果、エンジン始動時にエンジン冷却水の温度を早急に上昇させると共に、エンジン効率を上昇させ、燃費を向上させることができる。

また、本発明において、好ましくは、制御手段は、空調モードとしてデフモードが選択された場合、冷却水の温度が所定値以下の場合、ヒータコアの機能を停止させる。
このように構成された本発明によれば、室内熱交換器で加熱された空気がヒータコアをバイパスして車両のフロント窓ガラスの方向に直接送り込まれ、車両のフロントの視界の確保が優先されるため、運転者に対する安全性と即温性を十分に満たすことができる。
また、本発明において、好ましくは、更に、ヒータコアの入口側又は出口側に設けられたエアミックスダンパを有し、制御手段は、このエアミックスダンパの開度を制御することによりヒータコアの機能を停止させると共にヒータコアを機能させる。
また、本発明において、好ましくは、更に、車両駆動装置からヒータコアに流す冷却水の流量を制御する流量調整弁を有し、制御手段は、この流量調整弁を閉鎖してヒータコアの機能を停止させると共に流量調整弁の開度を制御してヒータコアを機能させる。
さらに、本発明において、好ましくは、室内熱交換器は、熱媒体の高圧側の圧力が臨界圧力を超える超臨界ヒートポンプサイクルの放熱器である。
このように構成された本発明によれば、超臨界ヒートポンプサイクルにおいて、室内熱交換器で加熱されて温度差のついた空気がヒータコアで再度加熱されるため、車室内に吹出す空気流の温度差を低減させ、この結果、乗員フィーリングの悪化を防止することができる。

以上説明したように本発明の車両用空調装置によれば、暖房運転開始時にエンジン冷却水の温度を早急に上昇させてエンジン効率を向上させることができる。
さらに、本発明の車両用空調装置によれば、熱媒体の高圧側の圧力が熱媒体の臨界圧力を超える超臨界ヒートポンプサイクルにおいて、車室内に吹出す空気流の温度差を低減し、乗員のフィーリングの悪化を防止することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の車両用空調装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による車両用空調装置において、超臨界ヒートポンプサイクルを適用させた場合の全体構成図である。
図１に示すように、本発明の第１実施形態による車両用空調装置１は、熱媒体を圧縮する圧縮機２と、冷房時と暖房時の回路を切り換える四方弁４と、熱媒体と車室内の空気の間で熱交換をする車室内熱交換器６と、熱媒体の流路を絞り減圧する第１電子膨張弁８と、を有する。また、車両用空気調和装置１は、回路を流れる熱媒体の間で熱交換をする内部熱交換器１０と、熱媒体の流路を絞り減圧する第２電子膨張弁１２と、熱媒体と外気の間で熱交換をする車室外熱交換器１４と、流入した熱媒体を気相と液相に分離し、気相の熱媒体を流出させるアキュムレータ１６と、を有する。
ここで、本実施形態では、超臨界ヒートポンプサイクルに使用される熱媒体として、高圧側の圧力が臨界圧力を超える超臨界流体である二酸化炭素（ＣＯ₂）を使用している。

圧縮機２は、アキュムレータ１６から流出した気相の熱媒体を圧縮して圧力を増大させ、熱媒体を四方弁４に送り込む開放コンプレッサであり、その回転数は車両のエンジン回転数と連動している。四方弁４は、４つの流出入口４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有し、暖房時は流出入口４ａと４ｂ、４ｃと４ｄがそれぞれ連通し、冷房時は流出入口４ａと４ｄ、４ｂと４ｃがそれぞれ連通するように切り換えられるようになっている。
また、本実施形態の車両用空気調和装置１では四方弁４を切り換えることによって、熱媒体は、暖房時においては、圧縮機２→車室内熱交換器６→第１電子膨張弁８→内部熱交換器１０→第２電子膨張弁１２→車室外熱交換器１４→アキュムレータ１６→内部熱交換器１０→圧縮機２の順に流れるようになっている（図１に実線で示す暖房回路参照）。
一方、冷房時においては、熱媒体は、圧縮機２→車室外熱交換器１４→第２電子膨張弁１２→内部熱交換器１０→第１電子膨張弁８→車室内熱交換器６→アキュムレータ１６→内部熱交換器１０→圧縮機２の順に流れるようになっている（図１に一点破線で示す冷房回路参照）。

車室内熱交換器６は、車室内に配置され、隣接して配置されたブロワー２０によって生じた気流を受けて車室内熱交換器６の内部を流れる熱媒体と車室内の空気の間で熱交換を行う。この車室内熱交換器６は、暖房時には、圧縮機２によって圧縮されて温度が上昇した熱媒体が流入し車室内の空気に熱を放出する加熱器として機能し、冷房時には、第１電子膨張弁８によって膨張されて温度が低下した熱媒体が流入し車室内の空気から熱を吸収する蒸発器として機能するようになっている。

第１電子膨張弁８は、熱媒体の流路を絞ることによって熱媒体の流れの下流側の圧力を低下させる。この第１電子膨張弁８は、暖房時には、車室内熱交換器６から流入した熱媒体の圧力を低下させ、内部熱交換器１０に流出する熱媒体の温度を下げ、冷房時には、内部熱交換器１０から流入した熱媒体の圧力を低下させることによって車室内熱交換器６に流出する熱媒体の温度を下げるようになっている。
内部熱交換器１０は、第１電子膨張弁８と第２電子膨張弁１２との間を流れる熱媒体と、アキュムレータ１６と圧縮機２との間を流れる熱媒体の間で熱交換を行うように配置されている。
本実施形態においては、冷房時と暖房時とも、アキュムレータ１６と圧縮機２との間を流れる熱媒体よりも第１電子膨張弁８と第２電子膨張弁１２との間を流れる熱媒体の方が温度が高いので、熱は、アキュムレータ１６と圧縮機２の間を流れる熱媒体の方へ移動する。また、内部熱交換器１０における熱交換量は、アキュムレータ１６と圧縮機２との間を流れる熱媒体と、第１電子膨張弁８と第２電子膨張弁１２との間を流れる熱媒体との温度差に比例するので、各熱媒体の温度差が小さいほど少なくなる。

第２電子膨張弁１２は、熱媒体の流路を絞ることによって熱媒体の流れの下流側の圧力を低下させる。この第２電子膨張弁１２は、暖房時には、内部熱交換器１０から流入した熱媒体の圧力を低下させ、車室外熱交換器１４に流出する熱媒体の温度を下げ、冷房時には、車室外熱交換器１４から流入した熱媒体の圧力を低下させることによって内部熱交換器１０に流出する熱媒体の温度を下げる。第２電子膨張弁１２も、第１電子膨張弁と同様の構造の電子膨張弁を使用することができる。
車室外熱交換器１４は車室外に配置され、車室外熱交換器１４の内部を流れる熱媒体と外気の間で熱交換を行う。この車室外熱交換器１４は、暖房時には、内部熱交換器１０を通過した熱媒体が流入し、外気から熱を吸収し、冷房時には、圧縮機２によって圧縮されて温度が上昇した熱媒体が流入し外気に熱を放出する。
アキュムレータ１６は、暖房時には車室外熱交換器１４によって熱交換された熱媒体を受け入れて、熱媒体を気相と液相に分離し、気相の熱媒体を内部熱交換器１０へ流出させ、冷房時には車室内熱交換器６によって熱交換された熱媒体を受け入れて、熱媒体を気相と液相に分離し、気相の熱媒体を内部熱交換器１０へ流出させる。

空調装置１は、さらに、空調用ダクトケーシング１８を備え、この空調用ダクトケーシング１８内には上述した車室内熱交換器６が設けられており、空調用ダクトケーシング１８内の車室内熱交換器６の上流にはブロワー２０が設けられ、このブロワー２０が空気吸入口２１から空気を吸入して車室内熱交換器６に向けて送り込み、車室内熱交換器６で加熱された空気を下流へ送り出すようになっている。空調用ダクトケーシング１８内の車室内熱交換器６の下流には、ヒータコア２２が設けられ、このヒータコア２２とエンジン２４との間には、両者間においてエンジン２４の冷却水（温水）を循環させる冷却水循環回路２６ａ，２６ｂが設けられている。この冷却水循環回路２６ａ，２６ｂのうち、ヒータコア２２の上流側に配置される上流側冷却水循環回路２６ａには、エンジン２４によって駆動され、循環回路２６ａ，２６ｂ内で冷却水を圧送させるポンプ２８が設けられている。
また、空調用ダクトケーシング１８内の車室内熱交換器６とヒータコア２２との間には、エアミックスダンパ３０が設けられている。このエアミックスダンパ３０は、車室内熱交換器６で暖められた空気がヒータコア２２に流れる量を調節するためものである。図１では、エアミックスダンパ３０がヒータコア２２の入口２２ａを完全に開放した状態の位置をＡで示し、入口２２ａを完全に閉鎖した状態の位置をＢで示しており（詳細は後述する）、ダンパ３０は制御部３２によって位置Ａと位置Ｂとの間で開閉可能に制御されるようになっている。

さらに、ヒータコア２２には冷却水温度センサ３４が設けられ、この冷却水温度センサ３４が、ヒータコア２２の内部を循環するエンジン冷却水（温水）の温度Ｔｃを検出し、検出した信号をダンパ３０の制御部３２に送信するようになっている。
また、空調用ダクトケーシング１８の外部に外気温度センサ３６が設けられ、この外気温度センサ３６が外気の温度Ｔｏを検出し、検出した信号をダンパ３０の制御部３２に送信するようになっている。エアミックスダンパ３０の開閉位置（開度）は、これらの冷却水温度センサ３４及び外気温度センサ３６による温度情報に基づきダンパ３０の制御部３２によって制御されるようになっている。
ここで、図１に示す本実施形態では、一例としてエアミックスダンパ３０がヒータコア２２の入口側２２ａ（上流側）に設けられた形態を説明しているが、ダンパ３０がヒータコア２２の出口側２２ｂ（下流側）に設けられてもよい。

また、空調用ダクトケーシング１８内の最下流には空気吹出口３８が設けられ、この空気吹出口３８は、デフロスタ（ＤＥＦ）吹出口３８ａと、フェイス（ＦＡＣＥ）吹出口３８ｂと、フット（ＦＯＯＴ）吹出口３８ｃの３つの吹出口によって構成されている。デフロスタ吹出口３８ａについては、空調モードとしてデフロスタモード（以下「デフモード」と呼ぶ）が選択された場合に上流側から吹出口３８に送り込まれた空調風（主に温風）を車両のフロント窓ガラスの内面に向けて吹出すようになっている。フェイス吹出口３８ｂについては、空調モードとしてフェイスモードが選択された場合に上流側から吹出口３８に送り込まれた空調風（主に冷風）を乗員の頭胸部に向けて吹出すようになっている。フット吹出口３８ｃについては、空調モードとしてフットモードが選択された場合に上流側から吹出口３８に送り込まれた空調風（主に温風）を乗員の足元部に向けて吹出すようになっている。これらの各吹出口３８ａ，３８ｂ，３８ｃには、吹出口を選択的に開閉する吹出しモード切替ドア４０ａ，４０ｂ，４０ｃがそれぞれ回動可能に設けられている。
ここで、上述した各モード切替ドア４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、リンク機構（図示せず）を介してサーボモータ等のアクチュエータ（図示せず）により駆動されるようになっている。

上述したように、本発明の第１実施形態による車両用空調装置１は、冷暖房の両方の運転モードを備えた空調装置であるが、以下、暖房運転に関してのみ説明する。
図２は、本発明の第１実施形態による車両用空調装置において、二酸化炭素を熱媒体として使用した場合の超臨界ヒートポンプサイクルを示すモリエ線図（Ｐ−ｈ線図）である。ここで、図２において、「４０℃」、「５５℃」、「１７０℃」と示した曲線は等温線である。
図３は、車室内熱交換器６の入口から出口へ通過する熱媒体の温度変化を示す線図である。ここで、図３において、本実施形態の車両用空調装置１の熱媒体である二酸化炭素（ＣＯ₂）の温度変化を実線で示し、これと比較するため、代替フロン（Ｒ１３４ａ）のものを破線で示す。
本発明の第１実施形態による車両用空調装置１においては、車両用空調装置１を作動させると圧縮機２が回転し、図２の点Ａの状態の熱媒体が圧縮機２に吸入されて圧縮される。
圧縮機２によって圧縮された熱媒体は、圧力Ｐ、エンタルピｈが上昇し、ほぼ１７０℃付近にある超臨界状態である点Ｂの状態になる。圧縮機２によって圧縮された熱媒体は、流出入口４ａから四方弁４に流入し、流出入口４ｂから流出する。四方弁４を通過した熱媒体は、車室内熱交換器６の入口付近では、点Ｂ付近の温度約１７０℃よりもある程度低い温度で車室内熱交換器６内に流入する。車室内熱交換器６内を通過した熱媒体は、車室内の空気に熱を放出することによってエンタルピｈが減少し、車室内熱交換器６の出口付近では、ほぼ５５℃付近の点Ｃの状態になり、車室内の空気が暖められる。このとき、熱媒体は超臨界状態にあるため熱媒体の相変化はなく、熱媒体が熱を放出するにつれて熱媒体の温度は低下するようになっている。なお、代替フロン（Ｒ１３４ａ）を熱媒体として使用した場合は、熱媒体は車室内熱交換器６の通過前後で温度変化がほとんどない（図３参照）。

車室内熱交換器６によって熱交換された熱媒体は、第１電子膨張弁８に流入する。第１電子膨張弁８は開放されており、第１電子膨張弁８を通過した熱媒体の圧力は変化せず、点Ｃの状態の熱媒体が内部熱交換器１０にそのまま流入する。内部熱交換器１０の他方の側を流れる熱媒体は点Ｆの状態にあり、点Ｃの状態の熱媒体よりも温度が低いので、内部熱交換器１０に流入した熱媒体は、熱を奪われエンタルピｈが減少して、ほぼ４０℃付近にある点Ｄの状態になる。
内部熱交換器１０によって熱交換された熱媒体は、第２電子膨張弁１２を通過することによって減圧され気液２相の点Ｅの状態になり、温度が低下する。第２電子膨張弁１２を通過して温度が低下した熱媒体は、車室外熱交換器１４に入り、外気から熱を吸収する。これにより、車室外熱交換器１４内を流れる熱媒体は気化しながら、エンタルピｈが増大して点Ｆの気相状態となる。
点Ｆの気相状態となった熱媒体は、流出入口４ｄから四方弁４に流入し、流出入口４ｃから流出する。四方弁４を通過した熱媒体は、アキュムレータ１６に入り、液相の成分が除去される。アキュムレータ１６で液相の成分が除去された熱媒体は、内部熱交換器１０に流入する。
前述のように、アキュムレータ１６から内部熱交換器１０に流入した点Ｆの状態の熱媒体は、第１電子膨張弁８から内部熱交換器１０に流入した点Ｃの状態の熱媒体よりも温度が低いので、点Ｆの状態の熱媒体は、熱を吸収してエンタルピｈが増大し、点Ａの状態に戻り１回のサイクルが完了する。なお、点Ｃ−Ｄ間の長さと点Ｆ−Ａ間の長さは、ほぼ等しくなる。

つぎに、図４を参照して、暖房運転時におけるエアミックスダンパ３０の制御部３２がダンパ３０の開度を制御する方法の一例を具体的に説明する。図４は、エアミックスダンパ３０の開度を制御する方法手順を示すフローチャートである。ここで、図４における「Ｓ」は、各ステップを示している。
まず、Ｓ１においてエンジン２４が始動されたかどうかを判定し、始動されている場合には、Ｓ２に進み、暖房運転が指令されたかどうかを判定する。
Ｓ２において、暖房運転指令されていれば、Ｓ３に進み、冷却水温度センサ３４により検出されたヒータコア２２の内部を循環するエンジン冷却水（温水）の温度Ｔｃが所定温度Ｔ１（例えば２０℃〜４０℃）以上であるかどうかを判定する。冷却水温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以下の場合には、Ｓ４へ進み、冷却水温度Ｔｃが所定温度Ｔ１よりも大きい場合にはＳ７へ進む。

つぎに、Ｓ４では、外気温度センサ３６が外気の温度Ｔｏを検出し、この検出した外気温度Ｔｏが所定温度Ｔ２（例えば５℃）以上である場合にはＳ５へ進み、外気温度Ｔｏが所定温度Ｔ２未満である場合にはＳ６へ進む。
Ｓ５では、空調モードが選択され、吹出しモードとしてデフモードが選択された場合にはＳ６へ進み、Ｓ６においてエアミックスダンパを閉鎖位置Ｂ（図１参照）に位置決めする。一方、Ｓ５において吹出しモードとしてデフモード以外のモードが選択された場合には、Ｓ７へ進み、エアミックスダンパを開放位置Ａ（図１参照）に位置決めする。

つぎに、本発明の第１実施形態による車両用空調装置１による暖房運転時の動作を説明する。
車両のエンジン２４が始動すると共に空調装置１が作動し、圧縮機２が熱媒体を吸入圧縮し、車室内熱交換器（放熱器）６に熱媒体を吐出する。車室内熱交換器６は臨界圧力を超える熱媒体を放熱し、車室内熱交換器６から流出した熱媒体は、第１電子膨張弁８によって減圧される。
第１電子膨張弁８で減圧された熱媒体は、内部熱交換器１０及び第２電子膨張弁１２を通過した後、車室外熱交換器（蒸発器）１４によって蒸発され、アキュムレータ１６によって液相熱媒体と気相熱媒体とに分離され、気相熱媒体が圧縮機２に送出される。これらのサイクルにより、車室外熱交換器１４は蒸発器として作動して外気中から熱を回収し、車室内熱交換器６は放熱器として作動して車室外熱交換器１４で回収した熱を空調用ダクトケーシング１８内に放出する。

空調用ダクトケーシング１８内においては、ブロワー２０によって空気吸入口２１からケーシング１８内に吸入された空気が、車室内熱交換器６に送り込まれて加熱され、下流にあるエアミックスダンパ３０付近に送られる。このとき、冷却水温度センサ３４が、ヒータコア２２の内部を循環するエンジン冷却水の温度Ｔｃを検出し、外気温度センサ３６が外気温度Ｔｏを検出し、それぞれの検出信号がエアミックスダンパ３０の制御部３２に送信される。
このエアミックスダンパ３０の制御部３２は、上述したエアミックスダンパ３０の開度の制御手順（図４参照）に従ってダンパ３０の開度を制御する。
具体的には、まず、冷却水温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以下である場合には、制御部３２が外気温度センサ３６で検出した外気温度Ｔｏを判別し、外気温度Ｔｏが所定温度Ｔ２（例えば５℃）未満であれば、ヒータコア２２の前に設けられているダンパ３０は閉鎖され、位置Ｂとなる。

また、冷却水温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以下であり、且つ外気温度センサ３６で検出した外気温度Ｔｏが所定温度Ｔ２（例えば５℃）以上であるか、或いは、冷却水温度Ｔｃが所定温度Ｔ１より大きい場合には、空調モードが選択される。
この空調モードとしてデフモードが選択された場合には、ダンパ３０が閉鎖され、車室内熱交換器６で加熱された空気がヒータコア２２をバイパスしてデフロスタ吹出口３８ａに直接送り込まれ、車両のフロントの視界の確保が優先される。
一方、空調モードとしてデフモード以外のモードが選択された場合には、ダンパ３０が開放される。

上述したように、本発明の第１実施形態の車両用空調装置１によれば、冷却水温度が所定温度以下であっても外気温が所定温度以上であれば、エンジン始動時にダンパ３０が開放され、車室内熱交換器６で加熱された空気がヒータコア２２に送り込まれる。この結果、エンジン始動時にエンジン冷却水の温度を早急に上昇させると共に、エンジン効率を上昇させ、燃費を向上させることができる。
また、本実施形態の車両用空調装置１によれば、冷却水温度が所定温度以下であり、かつ空調モードがデフモードである場合には、車室内熱交換器６で加熱された空気がヒータコア２２をバイパスしてデフロスタ吹出口３８ａに直接送り込まれ、車両のフロントの視界の確保が優先されるため、運転者に対する安全性と即温性を十分に満たすことができる。
さらに、本実施形態の車両用空調装置１によれば、車室内熱交換器６で加熱された空気がヒータコア２２を通過する量が、エンジン冷却水や外気の温度情報に応じて適当に制御されるため、空調ダクトを通過する空気の圧力損失が緩和され、乗員フィーリングの悪化を防止することができる。
また、本実施形態の車両用空調装置１によれば、超臨界ヒートポンプサイクルにおいて、車室内熱交換器６の入口側と出口側で加熱されて温度差のついた空気が、ヒータコア２２で再度加熱されるため、車室内に吹出す空気流の温度差を低減させ、この結果、乗員フィーリングの悪化を防止することができる。

つぎに、図５を参照して本発明の車両用空調装置の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態による車両用空調装置において、二酸化炭素等を熱媒体とする超臨界ヒートポンプサイクルを適用させた場合の全体構成図である。ここで、図５において、上述したような図１に示す本発明の第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
図５に示すように、本発明の第２実施形態による車両用空調装置５０では、上述したエアミックスダンパ３０を設ける代わりに、ヒータコア２２の上流側の冷却水循環回路２６ａの途中に冷却水流量調整弁５２が設けられている。この冷却水流量調整弁５２は、車両用空調装置５０が冷房運転モードの最大冷房時には常に閉鎖されているが、最大冷房時以外のときには流量調整弁５２の開度が冷却水温度センサ３４や外気温度センサ３８による温度情報に基づいて調整され、この調整された弁５２の開度によって冷却水循環回路２６ａ，２６ｂ及びヒータコア２２内を流れる冷却水（温水）の流量が決まるようになっている。

つぎに、本発明の第２実施形態による車両用空調装置１の動作を説明する。ここで、冷却水流量調整弁５２の開度を制御手順については、図４に示す本発明の第１実施形態におけるダンパ制御の手順のフローチャートを参照する。本実施形態では、図４中のＳ６において「ダンパ閉鎖」を「流量調整弁閉鎖」に置き換え、Ｓ７において「ダンパ開放」を「流量調整弁開放」に置きかえ、これ以外のステップについては、第１実施形態と同様となる。
すなわち、ブロワー２０によって空気吸入口２１からケーシング１８内に吸入された空気が、車室内熱交換器６に送り込まれて加熱され、下流にあるヒータコア２２に送られる。このとき、ヒータコア２２の冷却水温度センサ３４が、ヒータコア２２の内部を循環するエンジン冷却水の温度Ｔｃを検出し、外気温度センサ３６が外気温度Ｔｏを検出し、それぞれの検出信号が冷却水流量調整弁５２の制御部（図示せず）に送信され、この制御部（図示せず）が水流量調整弁５２の開度を制御する。

具体的には、まず、冷却水温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以下である場合には、冷却水流量調整弁５２の制御部（図示せず）が外気温度センサ３６で検出した外気温度Ｔｏを判別し、外気温度Ｔｏが所定温度Ｔ２（例えば５℃）未満であれば、冷却水流量調整弁５２が閉鎖される。
また、冷却水温度Ｔｃが所定温度Ｔ１以下であり、且つ外気温度センサ３６で検出した外気温度Ｔｏが所定温度Ｔ２（例えば５℃）以上であるか、或いは、冷却水温度Ｔｃが所定温度Ｔ１より大きい場合には、空調モードが選択される。
この空調モードとしてデフモードが選択された場合には、ヒータコア２２の冷却水（温水）の温度Ｔｃが所定温度Ｔ１（例えば２０℃〜４０℃）以上となるまで冷却水流量調整弁５２が閉鎖され、車室内熱交換器６で加熱された空気による車両のフロントの視界の確保が優先される。
一方、空調モードとしてデフモード以外のモードが選択された場合には、冷却水流量調整弁５２が開放される。

上述したように、本発明の第２実施形態の車両用空調装置５０によれば、第１実施形態の効果と同様に、冷却水温度が所定温度以下であっても外気温が所定温度以上であれば、エンジン始動時にエンジン冷却水の温度を早急に上昇させると共に、エンジン効率を上昇させ、燃費を向上させることができる。
また、本実施形態の車両用空調装置５０によれば、第１実施形態の効果と同様に、冷却水温度が所定温度以下であり、かつ空調モードがデフモードである場合には、車両のフロントの視界の確保が優先されるため、運転者に対する安全性と即温性を十分に満たすことができる。
さらに、本実施形態の車両用空調装置５０によれば、車室内熱交換器６で加熱された空気がヒータコア２２を通過する量が、エンジン冷却水や外気の温度情報等に応じて適当に制御されるため、空調ダクトを通過する空気の圧力損失が緩和され、乗員フィーリングの悪化を防止することができる。
また、本実施形態の車両用空調装置５０によれば、超臨界ヒートポンプサイクルにおいて、車室内熱交換器６で加熱されて温度差のついた空気がヒータコア２２で再度加熱されるため、車室内に吹出す空気流の温度差を低減させることができ、この結果、乗員フィーリングの悪化を防止することができる。

上述した本発明の第１及び第２実施形態による車両用空調装置では、ヒートポンプサイクルの一例として熱媒体の高圧側の圧力が熱媒体の臨界圧力を超える超臨界ヒートポンプサイクルを適用させた場合について説明したが、このような超臨界ヒートポンプサイクルに限定されず、熱媒体の高圧側の圧力が熱媒体の臨界圧力を超えないヒートポンプサイクルについても十分に適用可能である。
具体的には、例えば代替フロン（Ｒ１３４ａ）等を熱媒体とする非超臨界のヒートポンプサイクルにおいて本発明の車両空調装置を適用した場合、本発明の車両空調装置は、上述した実施形態の効果と同様に、冷却水温度が所定温度以下であっても外気温が所定温度以上であれば、エンジン始動時にエンジン冷却水の温度を早急に上昇させると共に、エンジン効率を上昇させ、燃費を向上させることができる。また、空調ダクトを通過する空気の圧力損失が緩和され、乗員フィーリングの悪化を防止することができる。さらに、空調モードがデフモードである場合には、車両のフロントの視界の確保が優先されるため、運転者に対する安全性と即温性を十分に満たすことができる。

本発明の第１実施形態による車両用空調装置を示す全体構成図である。 本発明の第１実施形態による車両用空調装置のモリエ線図（Ｐ−ｈ線図）である。 本発明の第１実施形態による車両用空調装置の車室内熱交換器の入口と出口との間の熱媒体の温度変化を示す線図である。 本発明の第１実施形態による車両用空調装置のエアミックスダンパの開度を制御する手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態による車両用空調装置を示す全体構成図である。

符号の説明

１，５０ 車両用空調装置
２ 圧縮機
４ 四方弁
６ 車室内熱交換器
８ 第１電子膨張弁
１０ 内部熱交換器
１２ 第２電子膨張弁
１４ 車室外熱交換器
１６ アキュムレータ
１８ 空調用ダクトケーシング
２０ ブロワー
２１ 空気吸入口
２２ ヒータコア
２４ エンジン
２６ 冷却水循環回路
２８ ポンプ
３０ エアミックスダンパ
３２ 制御部
３４ 冷却水温度センサ
３６ 外気温度センサ
３８ 空気吹出口
３８ａ デフロスタ（ＤＥＦ）吹出口
３８ｂ フェイス（ＦＡＣＥ）吹出口
３８ｃ フット（ＦＯＯＴ）吹出口
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 吹出しモード切替ドア
５２ 冷却水流量調整弁

Claims (5)

1. 車両室内の空気を調和する車両用空調装置であって、
   冷房運転時に蒸発器として機能し暖房運転時に加熱器として機能する室内熱交換器と、
   この室内熱交換器の下流に設けられ車両駆動装置の冷却水を熱源とするヒータコアと、
   上記室内熱交換器及びヒータコア又は室内熱交換器により空調された空気を車室内の所定の方向に吹出すように設定された複数の空調モードから１つの空調モードを選択する空調モード選択手段と、
   暖房運転時に、上記冷却水の温度が所定値以下で且つ外気の温度が所定値未満のときは上記ヒータコアの機能を停止させ、上記冷却水の温度が所定値以上または外気の温度が所定値以上であるときは上記ヒータコアを機能させる制御手段と、
   を有することを特徴とする車両用空調装置。
2. 上記制御手段は、空調モードとしてデフモードが選択された場合、上記冷却水の温度が所定値以下のときは上記ヒータコアの機能を停止させる請求項１記載の車両用空調装置。
3. 更に、上記ヒータコアの入口側又は出口側に設けられたエアミックスダンパを有し、上記制御手段は、このエアミックスダンパの開度を制御することにより上記ヒータコアの機能を停止させると共にヒータコアを機能させる請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 更に、上記車両駆動装置から上記ヒータコアに流す冷却水の流量を制御する流量調整弁を有し、上記制御手段は、この流量調整弁を閉鎖して上記ヒータコアの機能を停止させると共に流量調整弁の開度を制御して上記ヒータコアを機能させる請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置。
5. 上記室内熱交換器は、熱媒体の高圧側の圧力が臨界圧力を超える超臨界ヒートポンプサイクルの放熱器である請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用空調装置。

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