JP2009298390A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルの運転モードが車両の走行状態に応じて適正に制御され、走行燃費の一層の向上を図ることができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】エアコンＥＣＵ１００は、蓄冷部へ冷媒を流して蓄冷する蓄冷モードと、蓄冷部に蓄えた熱を放冷させる放冷モードと、蓄冷部に冷媒を流すことなく主回路である第１の流路に冷媒を循環させる貯冷モードと、にわたる各モードを熱費の大きさに基づいて制御する。これにより冷凍サイクルの運転モードが車両の走行状態に応じて適正に制御され、走行燃費の一層の向上を図ることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、蓄冷熱交換器を備えた冷凍サイクルを用いて車室内の空調を行う車両用空調装置に関する。

従来、蓄冷熱交換器を備えた冷凍サイクルにより圧縮機停止時の空調を行う車両用空調装置として特許文献１に記載の装置が知られている。この車両用空調装置においては、特許文献１の図１に示すように、冷凍サイクル中の蓄冷熱交換器が蒸発器と圧縮機との間で蒸発器に直列に接続されている。

そして、蓄冷運転時には膨張弁で減圧膨張された低温の冷媒によって蓄冷熱交換器の蓄熱材を冷却して蓄冷し（低温の熱量を蓄え）、エンジンおよび圧縮機の停止時の放冷時（蓄冷した熱の放出時）には蒸発器で蒸発した冷媒を蓄冷熱交換器で凝縮させることにより蒸発圧力を低く保って蒸発器の冷却能力を維持している。
特開２００７−１４８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両用空調装置は、いわゆるアイドルストップ車両に適用することを想定しており、蒸発器と蓄冷熱交換器とが直列に接続されているため、蓄冷熱交換器の冷媒圧力が圧縮機の吸入圧力に等しくなってしまう。このため、蓄冷熱交換器の放冷運転を補助するように圧縮機を作動させることができない。すなわち、快適性を優先するため、放冷運転時に蒸発器の吹出し温度の変動を抑えることができず、放冷運転の適用範囲が圧縮機の停止時のみに限定されてしまう。したがって、従来技術では、幅広い車両の走行状態において、蓄冷、放冷等を制御できず、走行燃費の一層の向上を図ることができないという問題があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、冷凍サイクルの運転モードが車両の走行状態に応じて適正に制御され、走行燃費の一層の向上を図ることができる車両用空調装置を提供する。

上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。車両用空調装置に係る第１の発明は、車両のエンジン（２１）の軸出力を受けて駆動され、冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２）、当該吐出された冷媒を冷却する凝縮器（３）、凝縮器（３）で冷却された冷媒を減圧する減圧器（４）、および当該減圧された冷媒を蒸発させて車室内へ送風する空気を冷却する蒸発器（５）を順次環状に接続して構成される主回路（１ａ）を有する冷凍サイクル（１）と、
エンジンの軸出力を得るために必要とされる燃料量である熱費を用いて冷凍サイクルの冷媒流れを複数のモードに制御する制御装置（１００）と、を備えている。

さらに冷凍サイクル（１）は、主回路から分岐し、圧縮機の吸入側に合流する補助流路（１ｂ）と、蓄熱材（１２１）を有し、補助流路に配された蓄冷部（１２，１２２）と、蓄冷部への蓄冷と蓄冷部からの放冷とを切り替える弁手段（９，１０）と、を有している。

そして、制御装置は、蓄冷部へ冷媒を流して蓄冷する蓄冷モードと、蓄冷部に蓄えた熱を放冷させる放冷モードと、蓄冷部に冷媒を流すことなく主回路に冷媒を循環させる貯冷モードと、にわたる各モードを熱費の大きさに基づいて制御することを特徴とする。

この発明によれば、冷凍サイクルの蓄冷、放冷を実施するタイミングを、ある軸出力を得るために必要な燃料量（熱費）から判断して制御することにより、冷凍サイクルの運転モードが車両の走行状態に応じて適正に制御され、走行燃費の一層の向上を図ることができる。

また、制御装置は、熱費の判定について複数の閾値を有し、
熱費が第１の閾値（Ｎａ）よりも小さいときは前記蓄冷モードに制御し、
熱費が第１の閾値（Ｎａ）よりも大きい値である第２の閾値（Ｎｂ）よりも大きいときは放冷モードまたは貯冷モードに制御することが好ましい。

この発明によれば、熱費が小さく燃料をほとんど使わないような場合（例えば減速時）には蓄冷モードを行うことができる。さらに熱費が大きいとき（例えば、アイドリング時、加速時）に放冷モード等を実施することができる。これらの走行状態に応じて各モードを使い分けて、冷凍サイクルの作動を反復することにより、大幅な省エネルギー効果が得られる。

また、制御装置は、
熱費が第２の閾値（Ｎｂ）よりも大きいときは放冷モードに制御し、
熱費が第１の閾値以上で第２の閾値以下であるときは貯冷モードに制御することが好ましい。

この発明によれば、熱費が他のモード時に比べて最も大きい場合に放冷モードが実施され、熱費が蓄冷モード時よりも大きいが放冷モード時よりも小さい場合には貯冷モードが実施される。これにより、アイドリング時や加速時の走行負荷の大きいときに、冷媒流量を抑制できる放冷モードによって効率的な冷凍サイクル運転ができ、走行負荷が中間の状態であるときに蓄冷モードほど冷媒流量を要しない貯冷モードによって効率的な冷凍サイクル運転ができる。

また、制御装置は放冷モードでは圧縮機の吐出容量を減少させるように制御するものである。この発明によれば、冷媒温度を下げることで冷媒圧力が低下するので、高圧側の冷媒圧力が低下し、圧縮機の仕事量を低減できる。これにより、エンジンの負荷も下がり、車両の燃費が改善される。

さらに、減圧器（４）が冷媒の流通を遮断したときに、常に開状態にあり当該遮断された冷媒の流通を許容するブリードポート（７）を備えることが好ましい。この発明によれば、車両停止時等に圧縮機が停止したときに、放冷モードが実施でき、車室内の乗員に対して冷房を供給することができるため、不快感を与えない空調を提供できる。

また、冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用によって冷媒の循環を行う流体輸送を行うエジェクタ（３２）を備え、
エジェクタは、凝縮器から流出された冷媒を取り入れ、その通路面積を小さく絞って冷媒を等エントロピー的に減圧膨張させるノズル部と、ノズル部の冷媒噴出口と連通するように配置され冷媒を吸引する吸引部とを有し、
エジェクタの吸引部は、蓄冷部に配管で接続されている。

この発明によれば、吸引部からの吸引作用により、蓄冷部の冷媒をエジェクタの内部に引き込むことができる。これにより、蓄冷モード時には当該吸引作用により、蒸発器側の冷媒が蓄冷部内に流入する流量を増加させることができる。したがって、蓄冷モード時の蓄冷量を増やし、さらに省エネルギーを促進することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態の車両用空調装置は、例えば、信号待ちなどで車両が停止する所定の条件になると、エアコンがＯＮ状態であっても車両のエンジン２１を自動的に停止してアイドリングストップ状態とすることで車両停止時の排気ガス量を低減する車両に使用されるものである。

この車両空調装置は、エンジン２１の停止時の冷房能力の確保および空調負荷軽減のために、蓄冷部である蓄冷熱交換器１２および蓄冷タンク１２２を蒸発器に対して並列になるように備えている。そして、この蓄冷部を用いて、車両減速時の回生エネルギーを積極的に蓄冷し（低温の熱（本願においては冷熱とも表現する）を蓄え）、効率の悪い運転域では圧縮機２の停止、または作動負荷の軽減によって空調運転を行い、走行燃費を向上させるものである。

具体的には、本車両用空調装置は、エンジン２１の効率の良い運転領域または減速製同時の燃料カット領域で積極的に圧縮機２を作動させて蓄冷し、効率の悪い運転領域では放冷して圧縮機２の作動負荷を低減させる。これにより、走行燃費が最大となるような蓄冷、放冷の各モードの制御を実現する。

以下、本実施形態について図１〜図１２を用いて説明する。図１は、本実施形態の車両用空調装置に用いられる蒸気圧縮式冷凍サイクル１の構成を示した模式図である。図１に示すように、蒸気圧縮式冷凍サイクル１は、車両のエンジン２１の軸出力を受けて駆動され、冷媒を吸入して吐出する圧縮機２と、圧縮機２で吐出された冷媒を冷却する凝縮器３と、凝縮器３で冷却された冷媒を減圧する第１膨張弁４と、第１膨張弁４で減圧された冷媒を蒸発させて車室内へ送風する空気を冷却する蒸発器５と、を順次環状に配管によって接続して構成される第１の流路１ａ（主回路）を備えている。また、蒸発器５と圧縮機２の吸込み側との間の第１の流路１ａには流路抵抗部６が設けられている。流路抵抗部６は、蒸発器５を流出した冷媒を所定圧力に制御する絞り機構である。使用する冷媒は特に限定するものではないが、本実施形態ではＲ１３４ａを使用することとする。

蒸気圧縮式冷凍サイクル１は、第１の流路１ａに加え、第２の流路１ｂ（補助流路）を備えている。第２の流路１ｂは、主回路のある範囲を迂回するように設けられた補助流路であり、第１膨張弁４と凝縮器３との間の第１膨張弁４よりも上流側の配管部位である分岐部１４で第１の流路１ａから分岐し、圧縮機２の吸込み側の配管部位である合流部１７で第１の流路１ａに合流するように接続された流路である。さらに第２の流路１ｂには、蒸発器５および流路抵抗部６と並列になるように蓄冷熱交換器１２が設けられている。蒸気圧縮式冷凍サイクル１は、蒸発器５と流路抵抗部６との間であって蒸発器５よりも下流側の配管部位である分岐部１５と、第２の流路１ｂの蓄冷熱交換器１２よりも上流側の配管部１６とを接続するバイパス流路１ｃと、蓄冷熱交換器１２の入口および出口と第１の流路１ａとの間の冷媒の流通を切り替える弁手段と、を備えている。バイパス流路１ｃで第１の流路１ａと第２の流路１ｂとが接続されることによって、蓄冷熱交換器１２は流路抵抗部６と並列の位置関係にある。

そして、弁手段は、それぞれ電子制御方式であって、後述するエアコンＥＣＵ１００によって例えばソレノイドへの通電がなされることにより開閉される第１電磁弁９、第２電磁弁１０、第３電磁弁１１で構成される。第１電磁弁９、第２電磁弁１０および第３電磁弁１１は、蓄冷熱交換器１２の入口および出口と第１の流路１ａとの間の冷媒の流通を切り替えるものである。第１電磁弁９は、蓄冷熱交換器１２よりも第２の流路１ｂの上流側でかつ第２膨張弁８の下流側に設けられて、凝縮器３から流出した冷媒が第２の流路１ｂに流入可能となるか否かを制御する弁である。第２電磁弁１０は、バイパス流路１ｃに設けられて、蒸発器５から流出した冷媒が第２の流路１ｂの蓄冷熱交換器１２に流入可能とするか否かを制御する弁である。第３電磁弁１１は、蓄冷熱交換器１２よりも下流側に設けられて、蓄冷熱交換器１２内の冷媒が圧縮機２に吸入され得るか否かを制御する弁である。

第１電磁弁９および第３電磁弁１１は、例えば、ノーマルクローズタイプとする。第２電磁弁１０は、例えば、ノーマルオープンタイプとする。ノーマルクローズタイプの電磁弁とは、通電状態で開状態となり、非通電状態では閉状態となる弁である。ノーマルオープンタイプの電磁弁とは、通電状態で閉状態となり、非通電状態では開状態となる弁である。

圧縮機２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１内の冷媒を圧縮機構により吸入して吐出する流体機械である。圧縮機２は、容量制御機構によって圧縮容量が可変される可変容量式であり、例えば斜板型可変容量圧縮機を用いる。斜板型可変容量圧縮機には、吐出容量を変化させる容量制御機構である電磁制御弁２ａが取り付けられている。

電磁制御弁２ａは、電磁駆動式の弁であり、エアコンＥＣＵ１００によって制御される出力電流（例えばデューティ信号）により冷媒の供給通路を繰り返して開閉することができる開閉弁である。電磁制御弁２ａは、給気通路の開度を調節する弁体と、この弁体に上方で作動可能に連結されている感圧機構部と、弁体に下方で作動可能に連結されている電磁アクチュエータと、をバルブハウジングの内部に備えるように構成されている。

圧縮機２は動力断続用の電磁クラッチを有し、エンジン２１の軸動力が動力伝達機構を構成するＶベルトおよび電磁クラッチを介して圧縮機２に伝達される。電磁クラッチへの通電はエアコンＥＣＵ１００によって断続され、電磁クラッチが通電されて接続状態になると、圧縮機２は運転状態となり、電磁クラッチの通電が遮断されて開離状態になると、圧縮機２は停止する。

そして、斜板型可変容量圧縮機においては、走行用のエンジン２１からの駆動力がシャフトに伝達され、シャフトに固定されたドライブプレートと隙間嵌合されたガイドピンを介して斜板が回転運動される。圧縮機２は、エアコン制御装置１００からの出力電流に比例して冷媒流量が増えるように制御される。

具体的には、エアコン制御装置１００からの出力電流により、電磁制御弁２ａが作動し、圧縮機２のケース内の制御圧力が変化する。この制御圧力が変化すると、斜板の傾斜角度が変化し、斜板にシューを介して接続されたピストンのストロークが変化して圧縮機２の容量が変化することになる。そして、エアコンＥＣＵ１００によって電磁制御弁２ａの開度が調節されると、クランク室への高圧の吐出冷媒ガスの導入量とクランク室からの冷媒ガスの導出量とのバランスが制御され、クランク室の内圧が決定されることになる。クランク室の内圧の変化に応じて、ピストンを介してのクランク室の内圧と圧縮室の内圧との差が変化すると、斜板の傾斜角度が変わり、圧縮機２の吐出容量が調節される。

クランク室の内圧が低下すると、斜板の傾斜角度が増大し、圧縮機２の吐出容量が増大する。逆にクランク室の内圧が上昇すると、斜板の傾斜角度が小さくなりピストンのストロークが減少し、圧縮機２の吐出容量が減少することになる。このように斜板の傾斜角度を変えて圧縮機２の吐出容量を調節することにより、車室内の冷房を最適な状態にするようになっている。

圧縮機２で高温高圧に圧縮されたガス冷媒は、凝縮器３に流入する。凝縮器３は、圧縮機２により高温高圧に圧縮された冷媒を冷却して凝縮液化する熱交換器である。凝縮器３に車両の走行風と電動式のファン（図示せず）によって冷却風が送風されることにより、凝縮器３内部のガス冷媒が冷却されて凝縮する。

第１膨張弁４は、凝縮器３を流出した冷媒を所定圧力に減圧膨張できる減圧器であり、弁部と、蒸発器５の出口温度を検出する感温部とを備えた温度式膨張弁である。感温部で検出された冷媒の温度に応じて弁部の開度が制御されることにより、蒸発器５出口の冷媒の過熱度は所定値に制御される。第１膨張弁４が設けられている配管には、弁部とは別に常に開状態にある細い管のブリードポート７が設けられている。また、第１膨張弁４としてブリードポート付きのものを用いてもよい。

蒸発器５は、冷媒の蒸発潜熱により車室内の空気を冷却するものであり、エアコン操作パネル１０１の裏側に配置された空調ケース内に設けられている。そして、空調ケースにおいて、車両室内または車両室外から取り込んだ空気を蒸発器５に向かって送風機（図示せず）により送風することで、蒸発器５により冷却された空気が車室内に送り出される。

蒸発器５の下流側には、蒸発器５を流出した後の冷媒の温度を検出する蒸発器後センサ１３が設けられている。この蒸発器後センサ１３により検出された温度情報は、エアコンＥＣＵ１００に送信され、蒸発器５の冷却能力を制御するために用いられる。また、蒸発器後センサ１３は着霜防止の機能を有する。冷房能力が冷房負荷に勝った場合、冷媒蒸発圧力が低下し、蒸発器５の表面温度が０℃以下となる。このため、凝縮水の氷結が進行して通過空気の流動を妨げ、蒸発圧力がさらに下がり、空気が流れなくなってしまうということになる。このような状態を防止するために、冷凍サイクルの冷房能力を制御して着霜を防止する機能が必要である。なお、蒸発器５の温度を知るために蒸発器後センサ１３の代わりに蒸発器５のフィン温度を直接検出するフィン温度センサを用いてもよい。

さらに、空調ケース内においては、蒸発器５の下流側にエアミックスドア（図示せず）が配置され、このエアミックスドアの下流側にはエンジン２１の温水を熱源として空気を加熱するヒータコア（図示せず）が配置されている。エアミックスドアは、車室内への吹出し空気の温度調節機能を有しており、ヒータコアからの温風と蒸発器５から直接流れてくる空気との割合を調節するものである。

第２の流路１ｂに設けられた第２膨張弁８は、前述の第１膨張弁４と同様の減圧器である。蓄冷熱交換器１２は蒸発器５に対して並列に設けられている。蓄冷熱交換器１２は、冷凍サイクルの作動媒体である冷媒（例えばＨＦＣ１３４ａ等）と空気と蓄熱材（例えばパラフィン、氷等）との三者間で熱交換が可能な構成を備えている。蓄熱材は冷媒により運ばれる熱（冷たい熱、暖かい熱）等を蓄えることができる。蓄冷（蓄熱材に低温の熱エネルギ（冷熱）を蓄えること）モードでは、蓄熱材の融点よりも低い温度の冷媒を蓄冷熱交換器１２に流通させることにより、蓄熱材が凝固し、凝固潜熱が蓄えられる。放冷（蓄冷した熱を放出すること）モードでは、蓄熱材の融点よりも高い温度の空気を流通させることにより、蓄熱材が加熱されて融解潜熱を受けて融解し液相になる。

蓄冷熱交換器１２は、蓄熱材が充填されている蓄熱材セル１２１と冷媒の通る通路とが隣接して配置される構成を有し、両者間で熱交換を可能としている。さらに、蓄熱材セル１２１と空気が通る通路と隣接して配置される構成を有し、両者間で熱交換を可能としている。このような熱交換器の具体的構成としては、前述の特許文献１に開示される周知の構成をはじめ、種々の構成を採用することができる。例えば、フィンアンドチューブタイプの熱交換器は、二重構造のチューブにおいて蓄熱材を封入する部分と冷媒を通過させる流路とを構成し、さらにチューブ内部と周囲の空気との熱交換を促進するためのフィンをチューブと交互に積層することにより構成する。

蓄冷熱交換器１２と圧縮機２との間には、蓄冷熱交換器１２で蓄熱材が放冷するときに凝縮液化される冷媒を貯めるための貯留空間を形成する蓄冷タンク１２２が設けられている。蓄冷タンク１２２は蓄冷熱交換器１２と一体となって設けられ、当該貯留空間は鉛直方向下方に配置されている。

エアコンＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ１１０およびエアコン操作パネル１０１と双方向に通信可能な構成であり、冷凍サイクルを構成する各機器を制御する制御装置である。エアコンＥＣＵ１００は、空調制御に係る各種制御プログラム、マップ、演算式等が記憶されたマイクロコンピュータ、エンジンＥＣＵ１１０等の外部機器との通信を可能とする通信処理回路、およびマイクロコンピュータで演算された結果に基づいて当該各機器を制御する信号を出力する出力処理回路を内蔵している。

マイクロコンピュータは、エンジンＥＣＵ１１０から送信される熱費（エンジンの軸出力を得るために必要とする燃料量）に応じて圧縮機２の吐出容量を制御するとともに上記弁手段の作動を制御することにより、冷凍サイクルの運転モードを決定するプログラムを内蔵している。エアコンＥＣＵ１００は、エアコン操作パネル１０１の操作により出力される信号、内気または外気の温度を検出する内外気検知センサ、日射センサ、蒸発器後センサ１３、エンジン水温センサ等のセンサ群から出力される各信号や、エンジンＥＣＵ１１０から送信される信号に基づいて、吹出口切替ドア、内外気切替ドア、エアミックスドア、電磁クラッチ、送風機、圧縮機２等を制御する。

次に、上記構成における蒸気圧縮式冷凍サイクル１の作動について、貯冷モード、蓄冷モード、圧縮機２が作動している放冷モード、および圧縮機２が停止している放冷モードを説明する。

表１に、各電磁弁９〜１１の開閉状態と、蒸気圧縮式冷凍サイクル１の３つのモードである貯冷モード、蓄冷モードおよび放冷モードとの関係を示す。

車両走行時のエンジン２１により圧縮機２が駆動され、蒸気圧縮式冷凍サイクル１が作動すると、初期状態（冷媒が第１の流路１ａのみを流れる状態）である貯冷モードが行われる。貯冷モードは、蓄冷タンク１２２の冷熱を用いることなく冷媒が循環するモードである。貯冷モードでは、第１電磁弁９、第２電磁弁および第３電磁弁１１のすべてが閉状態に制御されて、冷媒は第１の流路１ａを循環する。したがって冷媒は、第１膨張弁４、蒸発器５、流路抵抗部６、圧縮機２および凝縮器３の順に流れ、順次循環する。これによって、前述したように空調ケース内に供給される空調空気を冷却する。また冷媒は、蓄冷タンク１２２に流下せず、また蓄冷タンク１２２から圧縮機２に流れないため、蓄冷タンク１２２に蓄えられている冷熱が放出されない。したがって蓄冷タンク１２２の断熱機能によって蓄えられている冷熱は放出することなく保存され、換言すれば貯冷されることになる。

蒸気圧縮式冷凍サイクル１は、初期状態（冷媒が第１の流路１ａのみを流れる状態）を経てから蓄冷モードに移行する。蓄冷モードは、蓄冷タンク１２２に冷熱を蓄えるモードである。蓄冷モードでは、第１電磁弁９および第３電磁弁１１が開状態に制御され、第２電磁弁１０が閉状態に制御されて、サイクル内の冷媒の流れは二つの経路を形成する。一つは圧縮機２、凝縮器３、第１膨張弁４、蒸発器５、流路抵抗部６、圧縮機２の順に流れる経路であり、もう一つは圧縮機２、凝縮器３、第２膨張弁８、第１電磁弁９、蓄冷熱交換器１２、第３電磁弁１１、圧縮機２の順に流れる経路である。そして、圧縮機２から吐出された冷媒は凝縮器３で凝縮液化される。凝縮器３を流出した冷媒の一部は、第１膨張弁４で減圧膨張された後、蒸発器５で周囲の空気から吸熱することで蒸発し、周囲の空気を冷却する。蒸発器５で蒸発した冷媒は、流路抵抗部６で減圧された後、圧縮機２の吸込み側の合流部１７で第２の流路１ｂを流れてきた冷媒と合流して圧縮機２に吸入される。

一方、凝縮器３を流出した冷媒の残部は、第１膨張弁４と凝縮器３との間の第１膨張弁４よりも上流側の分岐部１４で分岐して第２の流路１ｂに流入し、第２膨張弁８により減圧膨張されて第１電磁弁９を通った後、蓄冷熱交換器１２の冷媒通路に流入する。蓄冷熱交換器１２では、冷媒が蒸発することにより、蓄熱材セル１２１内の蓄熱材が加熱状態から冷却され、低温の熱のエネルギー（冷熱）が蓄熱材に蓄冷されることになる。蓄冷熱交換器１２を流出した冷媒は、第３電磁弁１１を通り、圧縮機２の吸込み側の合流部１７で第１の流路１ａを流れてきた冷媒に合流して圧縮機２に吸入される。蓄熱材への蓄冷が完了すると、蓄冷熱交換器１２での冷媒と蓄熱材との間の熱移動が停止する。

次に放冷モードについて説明する。放冷モードは冷凍サイクルの冷媒を介して蓄熱材の蓄積された熱量を放冷するモードである。蓄冷モードが完了した段階で第１電磁弁９および第３電磁弁１１が閉状態に制御され、第２電磁弁１０が開状態に制御されると、放冷モードが開始される。このときの冷凍サイクル内の冷媒の流れは、第１の流路１ａを流通する経路と、蒸発器５よりも下流側の分岐部１５から分流しバイパス流路１ｃを介して蓄冷熱交換器１２内に流入する経路と、になる。放冷モードにおいてバイパス流路１ｃを通って蓄冷熱交換器１２に流入する冷媒の流量は、蓄熱材セル１２１内の蓄熱材の温度と蒸発器５の出口温度とによって決まる両者間の圧力差に比例するようになる。この蓄冷熱交換器１２に流入する冷媒流量は、上記初期状態に対して高圧側の冷媒圧力（凝縮器３での冷媒圧力）の低下分に相当するので、放冷モードでは初期状態や蓄冷モードに対して高圧側冷媒が圧力低下し、冷凍サイクルのＣＯＰが向上することになる。

一方、車両が停止し、例えばアイドリングストップの所定の条件が満たされるとエンジンＥＣＵ１１０がエンジン２１を停止し、圧縮機２も停止する。このような圧縮機２が停止した場合にも、第１電磁弁９、第２電磁弁１０および第３電磁弁１１のすべてが閉状態に制御される貯冷モードが実施される。また、このような圧縮機２が停止した場合の放冷モード時には、第１電磁弁９および第３電磁弁１１が閉状態に制御され、第２電磁弁１０が開状態に制御される。このとき、冷凍サイクルでは、残圧により、高圧側である凝縮器３から低圧側である蒸発器５に向けて冷媒が流れる。そして、蒸発器５を流出した後の冷媒はバイパス流路１ｃから分流して第２の流路１ｂに流れ込み、蓄冷熱交換器１２内に流入する。また、この放冷モードによると、圧縮機２が停止していても、車室内の乗員に対して冷房を供給でき、不快感を与えないようにできる。さらに放冷モードにおいて、車両が走行状態に移行するとエンジンＥＣＵ１１０がエンジン２１を起動し、圧縮機２も作動されると、他のモードに移行する。

また、この放冷モードでは第１膨張弁４がノーマルクローズタイプの場合、第１膨張弁４は閉じられているが、高圧側の凝縮器３等に残圧が残っている間は液冷媒がブリードポート７を通過して蒸発器５に流入可能となり、蒸発器５による冷房能力の維持を助けることができる。また、この放冷モードによると、圧縮機２が停止していても、車室内の乗員に対して冷房を供給でき、不快感を与えないようにできる。さらに放冷モードにおいて、車両が走行状態に移行するとエンジンＥＣＵ１１０がエンジン２１を起動し、圧縮機２も作動されると、上記蓄冷モードに移行する。

図２は、エンジンＥＣＵ１１０の構成と、入力および出力される各機器とを示したブロック図である。エンジンＥＣＵ１１０は、図２に示すように、エアコンＥＣＵ１００と双方向に通信可能な構成である。

エンジンＥＣＵ１１０は、回転数信号、車速信号、ブレーキ信号等のエンジン２１の運転状況を検出するセンサ群に基づいて、電子燃料噴射装置を有するエンジン２１を制御するとともに、エアコンＥＣＵ１００にエンジン２１の運転状況を伝達する制御装置である。

図２に示すように、エンジンＥＣＵ１１０は、エアコンＥＣＵ１００等の外部機器と双方向通信を行うための通信処理回路１１５と、入力される信号を処理する入力処理回路１１１と、各種検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路１１４と、各種制御プログラム、マップ、演算式等を内蔵し入力処理回路１１１等から入力されたデータを用いて演算を実行するマイクロコンピュータ１１２と、マイクロコンピュータ１１２での演算結果に基づいて電気信号を出力する出力処理回路１１３と、を備えている。

エンジン２１に吸入される空気量を計測する空気量計測器１１６およびスロットル位置検出器１１７からの電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路１１４に入力されて変換された後、マイクロコンピュータ１１２に入力される。エンジン２１に吸入される空気量を計測する空気量計測器１１６およびスロットル位置検出器１１７からの電気信号は、クランク角度検出器１１８によって検出されたクランク軸の角度の電気信号は、入力処理回路１１１に入力された後、マイクロコンピュータ１１２に入力される。マイクロコンピュータ１１２は、演算結果に基づいてインジェクタ１１９およびインジェクションコイル１２０に電気信号を出力し、インジェクションコイル１２０は入力された電気信号に応じて点火プラグ１２３を作動させる。

このような構成により、エンジンＥＣＵ１１０は、エンジン２１の回転数信号、車速信号、ブレーキ信号などに基づいて停車状態を検出すると、点火装置の電源遮断や、燃料噴射の停止などを行い、エンジン２１を自動的に停止する。エンジン２１の停止後、運転者の運転操作により車両を発進させる状態に移行すると、エンジンＥＣＵ１１０は、アクセル信号などに基づいて発進状態を認識し、エンジン２１を始動する。

以下に、エンジンＥＣＵ１１０により実行されるエンジン制御プログラムのルーチンを図３にしたがって説明する。図３は、エンジンＥＣＵ１１０によって演算されるエンジン制御プログラムの演算処理手順を示したフローチャートである。図３に示す制御プログラムはエンジンＥＣＵ１１０のマイクロコンピュータ１１２に予め記憶されている。

エンジンＥＣＵ１１０は、まずステップ１で、空気量計測器１１６によって検出された吸入空気量（ｌ／ｈ）を読み込み、ステップ２で、クランク角度検出器１１８によって検出されたパルス信号によりエンジン回転数（ｒｐｍ）を演算する。次に、エンジンＥＣＵ１１０は、エンジン回転数と吸入空気量をパラメータとして予め内蔵しているマップを検索し、抽出したマップを用いて基本燃料噴射量（ｍｇ／ｓｔｒ）を演算する（ステップ３）。この基本燃料噴射量はエンジン２１の特性に基づいた所定の補正マップによって補正され、補正燃料噴射量が演算される（ステップ４）。そして、エンジンＥＣＵ１１０は、１回噴射当たりの燃料噴射量（ｍｇ／ｓｔｒ）を演算する（ステップ５）とともに、単位時間当たりの全燃料噴射量（ｇ／ｓ）を演算する（ステップ６）。エンジンＥＣＵ１１０は、これらの演算結果に応じてインジェクタ１１９を制御する。

次に、エンジンＥＣＵ１１０は、ステップ７で、基本燃料噴射に基づくエンジン２１の軸出力を推定する演算を実施する。エンジン２１の軸出力の推定は、予め内蔵されている図４に示す複数のマップと、前述のエンジン回転数および吸入空気量とを用いて求められる。図４は、基本燃料噴射によるエンジン２１の軸出力の推定演算で用いられるマップである。さらに、エンジンＥＣＵ１１０は、ステップ７で求められたエンジン２１の軸出力の推定値を、ステップ４で求められた補正燃料噴射量によって所定の補正マップを用いて補正して、エンジン２１の軸出力を補正する（ステップ８）。

次に、エンジンＥＣＵ１１０は、ステップ９で熱費（ｇ／ｋｗ）を演算する。熱費は、算出されたエンジンの軸出力を得るために必要とする燃料量である。熱費は、例えば、この燃料量をエンジンの軸出力（ｋｗ）で除した値である。このステップ９では、ステップ６で算出された全燃料噴射量をステップ８で求めた軸出力で除することにより、熱費を算出する。そして、エンジンＥＣＵ１１０は、ステップ１０で、熱費の演算結果をエアコンＥＣＵ１００に送信した後、最初にステップに戻り、以降の各ステップを繰り返し実施する。

次に、車室内の空調を目的とする圧縮機２の制御プログラムのルーチンを図５にしたがって説明する。図５はエアコンＥＣＵ１００によって実行される圧縮機の制御プログラムの演算処理手順を示したフローチャートである。この圧縮機２の制御は、電源が投入されると、空調設定温度を満たす空調が行うために常時実施されるものである。この圧縮機２の制御プログラムは、エアコンＥＣＵ１００のマイクロコンピュータに予め記憶されている。

この制御においては、エアコンＥＣＵ１００は、まず、エアコンＥＣＵ１００に電源が投入された直後（エアコンの電源投入直後）に、第１電磁弁９、第２電磁弁１０および第３電磁弁１１をすべて閉じ、圧縮機２を起動させることにより、第１の流路１ａのみに冷媒を流す初期状態を設定する（ステップ２０）。このときエアコンＥＣＵ１００は、電磁制御弁２ａに与える出力電流Ｉｃを電流値Ｉ０とし、圧縮機２の吐出容量を制御する。この初期状態では前述のように貯冷モードが行われる。

次に、エアコンＥＣＵ１００には、エアコン操作パネル１０１が操作されることにより設定された空調設定温度Ｔｔが入力され（ステップ２１）、さらに蒸発器後センサ１３によって検出された蒸発器５を流出後の冷媒の温度Ｔｒが入力される（ステップ２２）。そして、ステップ２３では、蒸発器後の冷媒温度Ｔｒが空調設定温度Ｔｔよりも高温であるか否かが判定される。蒸発器後の冷媒温度Ｔｒの方が高温である場合には、冷房能力を増加させるために、エアコンＥＣＵ１００は、電磁制御弁２ａに与える出力電流Ｉｃを増加させる（ステップ２４）。逆に空調設定温度Ｔｔの方が高温である場合には、冷房能力を低下させるために、エアコンＥＣＵ１００は電磁制御弁２ａに与える出力電流Ｉｃを低減する（ステップ２４）。

このようにして蒸発器後の冷媒温度Ｔｒと空調設定温度Ｔｔとが等しくなるように電磁制御弁２ａに与える出力電流がフィードバック制御され、圧縮機２の吐出容量が調節されるので、蒸発器５の冷房能力が適正に制御される。したがって、本制御による空調は車室内の空調設定温度Ｔｔを満たすようになる。なお、本制御において蒸発器後の冷媒温度Ｔｒの代わりに、フィン温度センサによって検出された蒸発器５のフィン温度、または蒸発器５を通過した後の空気温度を用いてもよい。

この初期状態における冷媒状態について図１０にしたがって説明する。図１０は初期状態（貯冷モード時）の圧力・エンタルピー図である。初期状態の冷媒の流れは、圧縮機２→凝縮器３→第１膨張弁４→蒸発器５→流路抵抗部６→圧縮機２の流れであり、図１０のモリエル線図に対応させると、ａ０→ｂ→ｃ→ｄ→ａ→ａ０で示す流れが対応する。この初期状態では蒸発器５によって周囲の空気が冷却されて冷房を行う。圧力Ｐａと圧力Ｐａ０との差は、流路抵抗部６によって生じる圧力差である。初期状態での冷凍サイクルの効率は、Ｑ０／Ｗ０となる。

次に、エアコンＥＣＵ１００が、エンジンＥＣＵ１１０から受信した熱費の演算結果に応じて冷凍サイクルの作動を制御する冷凍サイクル制御を図６〜図１２にしたがって説明する。図６は、本冷凍サイクル制御におけるサイクルモードと各パラメータ（車速、エンジン回転数および熱費）との関係を示した図である。図７は、エアコンＥＣＵ１００による冷凍サイクルの制御プログラムの演算処理手順を示したフローチャートである。この熱費は前述したようにこのときのエンジンの軸出力を得るために必要とする燃料量を当該軸出力で割り算した値である。

図６に示すように、車両は、エンジンの始動からアイドル発進、加速、定速走行、制動減速、停止といった各運転状態において、一般的に熱費はアイドリング時が最も大きく、減速制動時が最も小さくなり、加速時および定速時がその中間の値になる。そして、本冷凍サイクル制御では、熱費（ｇ／ｋｗ）の大きさに応じて、冷凍サイクルモードを放冷モード、貯冷モード、または蓄冷モードに設定し、走行燃費を向上させるものである。特に、本冷凍サイクル制御では、走行燃費が最大となるように、エンジン２１が負荷をかけず低速で空転しているアイドリング状態において、熱費の大きさに応じて冷凍サイクルモードを放冷モードまたは蓄冷モードに設定する。

本冷凍サイクルの作動の制御プログラムのルーチンを図７にしたがって説明する。この本冷凍サイクルの作動の制御プログラムは、エアコンＥＣＵ１００のマイクロコンピュータに予め記憶されている。この制御において、まずエアコンＥＣＵ１００は、前述のステップ１０でエンジンＥＣＵ１１０から送信された熱費Ｎｈの演算結果を受信する（ステップ３０）。エアコンＥＣＵ１００は、ステップ４０で熱費Ｎｈのレベルの判定を行う。ステップ４０では、熱費Ｎｈの大きさによって蓄冷モード、貯冷モード、放冷モードのうち、いずれのモードに冷凍サイクルの冷媒流れを制御するかを判定する。

ステップ４０において、熱費Ｎｈが第１の閾値Ｎａよりも小さいと判定されると、エアコンＥＣＵ１００は、蓄冷モードを実施するために、第１電磁弁９および第３電磁弁１１を開き、第２電磁弁１０を閉じるように制御し（ステップ４０１）、さらに電磁制御弁２ａへの出力電流Ｉｃを１度だけ第１の所定値分（ΔＩ１）増加させて圧縮機２の吐出容量を増加させるようにする（ステップ４０２）。そして、最初のステップ３０に戻り、本制御のルーチンを反復する。

ステップ４０１および４０２が処理された場合の蓄冷モード時の冷媒状態について図８にしたがって説明する。図８は蓄冷モード時の圧力・エンタルピー図である。蓄冷モード時の冷媒は二つの流れを形成する。一つは、圧縮機２→凝縮器３→第１膨張弁４→蒸発器５→流路抵抗部６→圧縮機２の流れであり、図８ではａ０→ｂ１→ｃ１→ｄ１→ａ→ａ０で示す流れが対応する。もう一つは、圧縮機２→凝縮器３→第２膨張弁８→第１電磁弁９→蓄冷熱交換器１２→第３電磁弁１１→圧縮機２の流れであり、図８のモリエル線図に対応させると、ａ０→ｂ１→ｃ１→ｄ０→ａ０で示す流れが対応する。また、図８においてａ０→ｂ→ｃ→ｄ→ａ→ａ０の破線で示す流れは、初期状態（貯冷モード時）の冷媒流れである。このモードでは、蒸発器５によって周囲の空気が冷却されて冷房を提供するとともに、低温の熱のエネルギー（冷熱）が蓄熱材に蓄冷される。

凝縮器３の入口圧力Ｐｂ１は、初期状態（貯冷モード時）における凝縮器３の入口圧力Ｐｂよりも高くなる。この圧力上昇分（Ｐｂ１−Ｐｂ）は、前述のステップ４０２で圧縮機２の吐出容量を増加させたことによるものである。

このように熱費Ｎｈが小さいときには蓄冷モードに設定して蓄冷タンク１２２に、低温の熱エネルギー（冷熱）を蓄える。さらに圧縮機２の吐出容量を初期状態よりも増加させるため、圧縮機２の仕事量が大きくなり、見かけ上の冷凍サイクルの効率Ｑ１／Ｗ１は初期状態（Ｑ０／Ｗ０）よりも低くなる。

図１１は、各モード時の蓄熱材の温度変化を示した図である。この蓄冷モードにおいては、図１１に示すように、蓄熱材の温度は初期状態から低下しており、融点より低い温度の冷媒が蓄冷熱交換器１２を流れるようになっている（ｔ０〜ｔ３）。一方で、ｔ１〜ｔ２では潜熱に相当する熱量が放出されている。

また、ステップ４０において、熱費Ｎｈが第２の閾値Ｎｂよりも大きいと判定されると、エアコンＥＣＵ１００は、放冷モードを実施するために、第１電磁弁９および第３電磁弁１１を閉じ、第２電磁弁１０を開くように制御し（ステップ４２１）、さらに電磁制御弁２ａへの出力電流Ｉｃを第２の所定値分（ΔＩ２）減少させて圧縮機２の吐出容量を減少させるようにする（ステップ４２２）。そして、最初のステップ３０に戻り、本制御のルーチンを反復する。

ステップ４２１および４２２が処理された場合の放冷モード時の冷媒状態について図９にしたがって説明する。図９は放冷モード時の圧力・エンタルピー図である。放冷モード時の冷媒の流れは、圧縮機２→凝縮器３→第１膨張弁４→蒸発器５→流路抵抗部６→圧縮機２の流れと、蒸発器５を流出した冷媒の一部が第２電磁弁１０を介して蓄冷熱交換器１２に流入する流れである。図９のモリエル線図に対応させると、ａ→ｂ２→ｃ２→ｄ２→ａのようになる。

このモードでは、凝縮器３の入口圧力Ｐｂ２（高圧側圧力）は、初期状態（貯冷モード時）における凝縮器３の入口圧力Ｐｂよりも低くなる。この圧力低下分（Ｐｂ−Ｐｂ２）は、前述のステップ４２２で放冷している間は圧縮機２の吐出容量を減少させる処理を行うことによるものであり、これにより圧縮機２の仕事量が小さくなり、見かけ上の冷凍サイクルの効率Ｑ２／Ｗ２は初期状態（Ｑ０／Ｗ０）よりも高くなる。また、圧力低下分（Ｐｂ−Ｐｂ２）は蓄冷熱交換器１２に流入する冷媒流量Ｇｒｃに相当する。

また、第２電磁弁１０を通過する冷媒流量Ｇｒｃは、蓄冷熱交換器１２の蓄熱材セル１２１での蓄熱材温度Ｔｃで決まる冷媒圧力Ｐｃと蒸発器５出口の冷媒温度で決まる冷媒圧力Ｐｒとの差によって算出でき、これに比例する。ＴｒがＴｃよりも高いときはＰｒがＰｃよりも大きい値となり、この圧力差に比例するＧｒｃが蓄冷熱交換器１２に流入することになる。潜熱を吸収する間は、流入した冷媒は液化されるため、冷媒の流入は継続する。この放冷モードにおいては（ｔ４〜ｔ７）、図１１に示すように、蓄熱材の温度は放冷の進行とともに段階的に上昇している。

また、ステップ４０において、熱費Ｎｈが第１の閾値Ｎａ以上で第２の閾値Ｎｂ以下であると判定されると、エアコンＥＣＵ１００は、貯冷モードを実施するために、第１電磁弁９、第２電磁弁１０および第３電磁弁１１のすべてを閉じるように制御し（ステップ４１１）、さらに、蓄冷モードから貯冷モードに移行する場合には電磁制御弁２ａへの出力電流Ｉｃを第１の所定値分（ΔＩ１）減少させて圧縮機２の吐出容量を減少させるようにする（ステップ４１２）。そして、最初のステップ３０に戻り、本制御のルーチンを反復する。

ステップ４１１および４１２が処理された場合の貯冷モード時の冷媒状態について図１０にしたがって説明する。貯冷モード時の冷媒の流れは前述の初期状態と同様である。つまり、圧縮機２→凝縮器３→第１膨張弁４→蒸発器５→流路抵抗部６→圧縮機２の流れであり、図１０ではａ０→ｂ→ｃ→ｄ→ａ→ａ０で示す流れが対応する。この貯冷モードでは、蓄冷モードから移行すると、蓄冷モードで蓄えられた冷熱（低温の熱エネルギー）は放出されることなく蓄冷タンク１２２の断熱性能によってタンク内に保存される。そして、このモードでは各電磁弁が閉状態に制御されるため、冷媒流量の減少に対応すべく電磁制御弁２ａへの出力電流Ｉｃを第１の所定値分（ΔＩ１）低減させる処理により、圧縮機２の吐出容量を減少させている。貯冷モードの冷凍サイクルの効率は、初期状態と同じくＱ０／Ｗ０となる。図１１に示すように、貯冷モードにおいては（ｔ３〜ｔ４）、蓄熱材の温度は初期状態と同様に一定であり、他のモードよりも温度が低下する傾向にある。

このように本制御では、エンジンＥＣＵ１１０により演算される熱費の大きさによって冷凍サイクルの作動を放冷モード、貯冷モード、または蓄冷モードに設定するとともに、各モードに対応した圧縮機２の吐出容量を設定する。

図１２は、電磁制御弁２ａへの出力電流Ｉｃから圧縮機２の軸動力Ｗｃを推定するためのマップである。エアコンＥＣＵ１００は、前述の図７に示す制御プログラムのステップ４０２，４１２，４２２で処理された電磁制御弁２ａの出力電流Ｉｃから、図１２に示すマップによって軸動力Ｗｃ（ｋｗ）を演算して推定する。さらにエアコンＥＣＵ１００は、この軸動力Ｗｃの推定値と、エンジン回転数から演算した圧縮機２の回転数の推定値とから、圧縮機２の軸トルクＴＲｃを演算する。そして、エアコンＥＣＵ１００は、圧縮機２の軸トルクＴＲｃをエンジンＥＣＵ１１０に送信する。エンジンＥＣＵ１１０は、受信した圧縮機２の軸トルクＴＲｃを前述の図３に示す演算処理に活用するものである。

本実施形態に係る車両用空調装置の効果について以下に述べる。蒸気圧縮式冷凍サイクル１において、本実施形態の特徴である前述の制御を実施しない場合でも、蒸発器５の下流側に直列に流路抵抗部６を設けていることにより、圧縮機２の運転時でも蓄熱材の融点よりも蒸発器５出口の冷媒温度を高温に制御することができる。このため、圧縮機２の運転時でも放冷を行うことができる。しかしながら、制御するパラメータが蒸発器５出口の冷媒温度であるため、このままでは当該制御を行うと同時に蒸発器５の温度が変化して吹出し温度が変化することになる。また、省エネルギーの観点から、効果的な放冷は蒸発器５の出口温度によるものではなく、圧縮機２に動力を伝えるエンジン２１の動作に大いに関係する。

そこで、エアコンＥＣＵ１００は、蓄冷部へ冷媒を流して蓄冷する蓄冷モードと、蓄冷部に蓄えた熱を放冷させる放冷モードと、蓄冷部に冷媒を流すことなく主回路である第１の流路に冷媒を循環させる貯冷モードと、にわたる各モードを熱費の大きさに基づいて制御する。これにより、冷凍サイクルの運転モードが車両の走行状態に応じて適正に制御され、走行燃費の一層の向上を図ることができる。また、放冷のタイミングを独立して制御することができるため、蒸発器５の出口温度が高い温度になった場合に必要以上に放冷されてしまうことを防止できる。また、蓄冷のタイミングを独立して制御することができるため、蒸発器５の出口温度にかかわらず適正なタイミングで蓄冷を実施することができる。

また、エアコンＥＣＵ１００は、熱費Ｎｈの判定に使用する複数の閾値を有している。そして、熱費Ｎｈが第１の閾値Ｎａよりも小さいときは蓄冷モードに制御し、熱費が第１の閾値Ｎａよりも大きい値である第２の閾値Ｎｂよりも大きいときは放冷モードまたは貯冷モードに制御する。

この制御によれば、熱費が小さく燃料をほとんど使わないような場合（例えば減速時）には蓄冷モードを行うことができる。さらに熱費が大きいときには放冷モードや貯冷モードを実施することができる。このように走行状態に応じて使い分けた各モードを反復することにより、車両に対して大幅な省エネルギー効果を提供できる。

また、エアコンＥＣＵ１００は、熱費Ｎｈが第１の閾値Ｎａよりも小さいときは蓄冷モードに制御し、熱費Ｎｈが第２の閾値Ｎｂよりも大きいときは放冷モードに制御し、熱費Ｎｈが第１の閾値Ｎａ以上で第２の閾値Ｎｂ以下であるときは貯冷モードに制御する。

この制御によれば、熱費が大きい順に、放冷モード、貯冷モード、蓄冷モードが切り替わるように冷凍サイクルの作動が制御される。これにより、アイドリング時や加速時の走行負荷の大きいときに、冷媒流量を抑制できる放冷モードを実施して圧縮機の吐出流量を低減したり、走行負荷が中間の状態であるときに蓄冷モードほど冷媒流量を要しない貯冷モードを実施して圧縮機の吐出流量を低減したりすることができる。したがって、エンジンの負荷が下がり、燃費が向上し、車両全体として効率的な冷凍サイクル運転がなされる。

また、図７に示す冷凍サイクルの制御プログラムの演算処理を実施することにより、熱費Ｎｈが小さく燃料をほとんど使わない時（例えば、図６の減速時）に蓄冷モードを行うことができる。さらに蓄冷が終了すると貯冷モードを実施し、熱費が大きいとき（例えば、図６のアイドリング時、加速時）に放冷モードを実施する。これらの冷凍サイクルの作動を反復することにより、大幅な省エネルギー化が実現できる。

また、蒸気圧縮式冷凍サイクル１の上記構成によれば、例えばアイドリングストップ機能によるエンジン２１の停止、作動が連動するように、冷熱の移動をともなう蓄冷モード、圧縮機２作動の放冷モード、圧縮機２停止の放冷モード、貯冷モードが繰り返し行われる運転を実施することができる。これにより、車両減速時の回生エネルギーを積極的に圧縮機２の駆動に活用して蓄冷を行い、効率のよくない運転域では圧縮機を停止または作動負荷を減少させて空調運転を行うことにより、走行燃費を向上させている。

また、本実施形態では、蓄冷、放冷、貯冷を独立して制御可能とするので、従来の技術に比べてさらに省エネルギー化を図ることができる。

また、圧縮機２の作動時も放冷することにより、冷凍サイクル運転の制御に自由度が拡大し、車両の様々な走行状況に応じて蓄冷運転、放冷運転を適用することができるので、エンジン２１の燃費効率の高い領域で冷凍サイクルを運転させやすくなり、走行燃費の向上が得られる。また、圧縮機２の作動中であっても蓄冷熱交換器１２の蓄積熱量を利用して放冷モードを実施することにより、圧縮機２の動力を補助する機能を有する冷凍サイクルを提供でき、冷凍サイクルのＣＯＰの向上が得られる。

（第２実施形態）
第２実施形態の車両用空調装置に関する蒸気圧縮式冷凍サイクル２０について図１３にしたがって説明する。図１３は、蒸気圧縮式冷凍サイクル２０の構成を示した模式図である。

図１３に示すように、蒸気圧縮式冷凍サイクル２０は、第１実施形態の蒸気圧縮式冷凍サイクル１に対して、第２膨張弁８を廃止した点、分岐部１４を第１膨張弁４よりも下流側の分岐部１４Ａとした点、および第３電磁弁１１の代わりに逆止弁１８（冷媒が圧縮機２の吸込口側から蓄冷熱交換器１２に流れることを防止する弁）を設けた点が異なる。第２の流路２０ｂは、第１膨張弁４よりも下流側の配管部位である分岐部１４Ａで第１の流路２０ａから分岐している。なお、バイパス流路２０ｃは蒸気圧縮式冷凍サイクル１のバイパス流路１ｃに対応する。また、本実施形態では第１実施形態と同様の構成、作用効果、適用される各種制御プログラム等については第１実施形態と同一である。

（第３実施形態）
第３実施形態の車両用空調装置に関する蒸気圧縮式冷凍サイクル３０について図１４にしたがって説明する。図１４は、蒸気圧縮式冷凍サイクル３０の構成を示した模式図である。

図１４に示すように、蒸気圧縮式冷凍サイクル３０は、第１実施形態の蒸気圧縮式冷凍サイクル１に対して、第２膨張弁８の代わりの減圧手段としてエジェクタ３２を備え、エ蓄冷モード時にエジェクタ３２の吸引部に蓄冷タンク１２２の冷媒を引き込むように構成した点が大きく異なる。

この構成に伴い、第２の流路３０ｂは、補助流路であり、分岐部１４で第１の流路３０ａから分岐し、第１膨張弁４の下流側でかつ蒸発器５の上流側で再び第１の流路３０ａに合流するようになっている。第２の流路３０ｂの途中には、第１電磁弁９とエジェクタ３２が設けられている。

バイパス流路３０ｃは、補助流路であり、流路抵抗部６を迂回するように分岐部１５と合流部１７とを接続する流路を構成している。バイパス流路３０ｃの途中には、第２電磁弁１０と、蓄冷熱交換器１２と、蓄冷タンク１２２と、および第３電磁弁１１の代わりに配された逆止弁１８とが設けられている。また、第１の流路３０ａには凝縮器３と第１膨張弁４との間にさらに受液タンク３１が設けられている。受液タンク３１は、凝縮器３で凝縮された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し液相冷媒を流出されるレシーバである。なお、本実施形態では第１実施形態と同様の構成、作用効果、適用される各種制御プログラム等については第１実施形態と同一である。

エジェクタ３２は、冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用（巻き込み作用）によって冷媒の循環を行う流体輸送を冷媒循環手段でもある。エジェクタ３２は、第１電磁弁９を通過してきた一方の冷媒を取り入れ、その通路面積を小さく絞って冷媒を等エントロピー的に減圧膨張させるノズル部と、ノズル部の冷媒噴出口と連通するように配置され、蓄冷タンク１２２からの冷媒を吸引する吸引部と、を備えている。

ノズル部および吸引部の下流側には、ノズル部からの高速度の冷媒流と吸引部からの吸引冷媒とを混合する混合部が設けられている。そして、混合部の下流側に昇圧部をなすディフューザ部が配置されている。このディフューザ部は冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する機能を有する。このように冷媒は、エジェクタ３２内において、ノズル部の入口の圧力がノズル部内で急激に減圧膨張され、ノズル部の出口の圧力が最低となる。混合部で吸引部から吸引される冷媒と混合されることにより、圧力はなだらかに上昇し、さらにディフューザ部で減速によって上昇する。ディフューザ部の冷媒流れ方向下流側には蒸発器５が接続されている。

表２に、各電磁弁９、１０の開閉状態と、冷凍サイクルの各モード（貯冷モード、蓄冷モードおよび放冷モード）との関係を示す。

本実施形態に係る車両用空調装置の効果について以下に述べる。本実施形態では、エジェクタ３２の吸引部と蓄冷タンク１２２とを配管によって接続する構成を有するため、吸引部からの吸引作用により、蓄冷タンク１２２内の冷媒をエジェクタ３２の内部に引き込むことができる。これにより、蓄冷モード時には当該吸引作用により、バイパス流路３０ｃを通って蓄冷タンク１２２内に流入する冷媒量を増加させることができる。したがって、本実施形態の冷凍サイクルの構成によれば、熱費が小さいときの冷凍サイクル作動において蓄冷量を増やし、さらに省エネルギーを促進することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態の車両用空調装置に関する蒸気圧縮式冷凍サイクル４０について図１５にしたがって説明する。図１５は蒸気圧縮式冷凍サイクル４０の構成を示した模式図である。

図１５に示すように、蒸気圧縮式冷凍サイクル４０は、第１実施形態の蒸気圧縮式冷凍サイクル１に対して、第２膨張弁８、流路抵抗部６、第２電磁弁１０およびバイパス流路１ｃを廃止した点と、分岐部１４を第１膨張弁４よりも下流側の分岐部４１とした点とが大きく異なる。第２の流路４０ｂは、第１膨張弁４よりも下流側の配管部位である分岐部４１で第１の流路４０ａから分岐している。第２の流路４０ｂには蓄冷熱交換器１２が第１の流路４０ａに配された蒸発器５に並ぶ位置に設けられている。

蒸気圧縮式冷凍サイクル４０では上記構成に伴い、圧縮機２を作動させた状態で、蓄冷モード、放冷モードが制御される。表３に、各電磁弁９、１１の開閉状態と、冷凍サイクルの各モード（貯冷モード、蓄冷モードおよび放冷モード）との関係を示す。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態において、蒸気圧縮式冷凍サイクル１の第３電磁弁１１の代わりに、逆止弁（冷媒が圧縮機２の吸込口側から蓄冷熱交換器１２に流れることを防止する弁）を設けてもよい。

また、上記実施形態における蓄冷部は、潜熱によって蓄冷されるものでなくてもよい。例えば、蒸発器出口の冷媒の温度では凍結せず、また相変化が起こらない蓄熱材を備える蓄冷部であってもよい。

第１実施形態の車両用空調装置に用いられる蒸気圧縮式冷凍サイクル１の構成を示した模式図である。 エンジンＥＣＵ１１０の構成と、入力および出力される各機器を示したブロック図である。 エンジンＥＣＵ１１０によって演算されるエンジン制御プログラムの演算処理手順を示したフローチャートである。 図３のステップ７で用いられるマップである。 エアコンＥＣＵ１００によって演算される圧縮機の制御プログラムの演算処理手順を示したフローチャートである。 エアコンＥＣＵ１００による冷凍サイクル制御におけるモードと各パラメータとの関係を示した図である。 エアコンＥＣＵ１００による冷凍サイクルの制御プログラムの演算処理手順を示したフローチャートである。 蓄冷モード時の圧力・エンタルピー図である。 放冷モード時の圧力・エンタルピー図である。 初期状態（貯冷モード時）の圧力・エンタルピー図である。 各モード時の蓄熱材の温度変化を示した図である。 電磁制御弁２ａへの出力電流Ｉｃから軸動力Ｗｃを推定するためのマップである。 第２実施形態の車両用空調装置に用いられる蒸気圧縮式冷凍サイクル２０の構成を示した模式図である。 第３実施形態の車両用空調装置に用いられる蒸気圧縮式冷凍サイクル３０の構成を示した模式図である。 第４実施形態の車両用空調装置に用いられる蒸気圧縮式冷凍サイクル４０の構成を示した模式図である。

符号の説明

１…蒸気圧縮式冷凍サイクル（冷凍サイクル）
１ａ…第１の流路（主回路）
１ｂ…第２の流路（補助流路）
１ｃ…バイパス流路
２…圧縮機
２ａ…電磁制御弁
３…凝縮器
４…第１膨張弁（減圧器）
５…蒸発器
６…流路抵抗部
９…第１電磁弁（弁手段）
１０…第２電磁弁（弁手段）
１２…蓄冷熱交換器（蓄冷部）
１００…エアコンＥＣＵ（制御装置）

Claims (6)

1. 車両のエンジン（２１）の軸出力を受けて駆動され、冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２）、前記吐出された冷媒を冷却する凝縮器（３）、前記凝縮器（３）で冷却された冷媒を減圧する減圧器（４）、および前記減圧された冷媒を蒸発させて車室内へ送風する空気を冷却する蒸発器（５）を順次環状に接続して構成される主回路（１ａ）を有する冷凍サイクル（１）と、
   前記エンジンの軸出力を得るために必要とされる燃料量である熱費を用いて前記冷凍サイクルの冷媒流れを複数のモードに制御する制御装置（１００）と、
   を備え、
   さらに前記冷凍サイクル（１）は、
   前記主回路から分岐し、前記圧縮機の吸入側に合流する補助流路（１ｂ）と、
   蓄熱材（１２１）を有し、前記補助流路に配された蓄冷部（１２，１２２）と、
   前記蓄冷部への蓄冷と前記蓄冷部からの放冷とを切り替える弁手段（９，１０）と、
   を有し、
   前記制御装置は、前記蓄冷部へ冷媒を流して蓄冷する蓄冷モードと、前記蓄冷部に蓄えた熱を放冷させる放冷モードと、前記蓄冷部に冷媒を流すことなく前記主回路に冷媒を循環させる貯冷モードと、にわたる各モードを前記熱費の大きさに基づいて制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御装置は、前記熱費の判定について複数の閾値を有し、
   前記熱費が第１の閾値（Ｎａ）よりも小さいときは前記蓄冷モードに制御し、
   前記熱費が前記第１の閾値（Ｎａ）よりも大きい値である第２の閾値（Ｎｂ）よりも大きいときは前記放冷モードまたは前記貯冷モードに制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記制御装置は、
   前記熱費が第２の閾値（Ｎｂ）よりも大きいときは前記放冷モードに制御し、
   前記熱費が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値以下であるときは前記貯冷モードに制御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. 前記制御装置は、前記放冷モードでは前記圧縮機の吐出容量を減少させるように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
5. 前記減圧器（４）が冷媒の流通を遮断したときに、常に開状態にあり前記遮断された冷媒の流通を許容するブリードポート（７）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
6. 冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用によって冷媒の循環を行う流体輸送を行うエジェクタ（３２）を備え
   前記エジェクタは、 前記凝縮器から流出された冷媒を取り入れ、その通路面積を小さく絞って前記冷媒を等エントロピー的に減圧膨張させるノズル部と、ノズル部の冷媒噴出口と連通するように配置され冷媒を吸引する吸引部とを有し、
   前記エジェクタの吸引部は、前記蓄冷部に配管で接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

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