JP2017171247A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の加熱対象を加熱する際に冷却液の熱を有効に利用することが可能な車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、高温高圧の冷媒とエンジン冷却部から送出された冷却液との間で熱交換を行う凝縮器と、熱交換で加熱された冷却液と車室内へ送られる空気との間で熱交換を行う第１加熱対象と、エンジン冷却部に導入される冷却液と低温低圧の冷媒との間で熱交換を行う蒸発器と、を具備し、加熱された冷却液を、第１加熱対象に流すための冷却液通路と、加熱された冷却液を、第１加熱対象とは別の第２加熱対象に流すための冷却液通路と、各冷却液通路を開閉する開閉部と、加熱された冷却液を流す流入先を第２加熱対象から第１加熱対象に所定のタイミングで切り替えるように開閉部を制御する制御部と、を備える。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

従来の車両用の暖房装置として、高温になったエンジン冷却水（冷却液）をヒーターコアに流入させ、冷却液と空気との間で熱交換を行い、暖められた空気を車室内に供給することで、車室内を暖房する温水式ヒータが多く採用されている。

例えば、特許文献１には、既存の温水式ヒータを基本としつつ、ヒートポンプを利用して冷却液を加熱する構成を付加した車両用空調装置が開示されている。

特開平１０−７６８３７号公報

特許文献１のヒートポンプは、冷媒を高温高圧にするコンプレッサと、高温高圧にされた冷媒と冷却液との間で熱交換を行うことで、冷却液を加熱する凝縮器とを有する。これにより、ヒーターコアに流入する冷却液の温度がより高温となり、既存のものより暖房性能を向上させることが可能となる。

ところで、例えば、車両のオートマチックランスミッションには、エンジン側の力をＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）を介してミッション側に伝えるトルクコンバータが設けられている。なお、ＡＴＦを、ＡＴオイルまたはＡＴＦオイルという場合がある。

トルクコンバータには、例えばエンジンの負荷やトランスミッションアウトプットシャフト回転数に応じて、エンジン側とミッション側の回転軸を直結した状態（以下、ロックアップと称する）にするロックアップ機構が設けられている。

なお、トルクコンバータは、ＡＴＦの温度が低いと粘性抵抗が高いためにロックアップ等の制御に入れず、そのため、ＡＴＦの温度が上がるまでエンジン回転数を上げる制御をしており、燃費が低下する。

燃費の低下を抑えるためには、ＡＴＦの温度を上げる必要がある。

つまり、ヒーターコアの他にも、ＡＴＦのように、温度を上げる必要がある加熱対象が存在している。

本発明の目的とするところは、複数の加熱対象を加熱する際に冷却液の熱を有効に利用することが可能な車両用空調装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明に係る車両用空調装置は、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
高温高圧の冷媒とエンジン冷却部から送出された冷却液との間で熱交換を行う凝縮器と、
前記熱交換で加熱された冷却液と車室内へ送られる空気との間で熱交換を行う第１加熱対象と、
前記エンジン冷却部に導入される冷却液と低温低圧の冷媒との間で熱交換を行う蒸発器と、
を具備し、
前記加熱された冷却液を、前記第１加熱対象に流すための冷却液通路と、
前記加熱された冷却液を、前記第１加熱対象とは別の第２加熱対象に流すための冷却液通路と、
前記各冷却液通路を開閉する開閉部と、
前記加熱された冷却液を流す流入先を前記第２加熱対象から前記第１加熱対象に所定のタイミングで切り替えるように前記開閉部を制御する制御部と、
を備える。

本発明によれば、複数の加熱対象を加熱する際に冷却液の熱を有効に利用することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置における冷却水および冷媒の流れを示す説明図 切り替え後の冷却水の流れを示す図 冷却液回路の構成を概略的に示す図 切り替え前の冷却液回路を示す図 切り替え後の冷却液回路を示す図 本発明の実施の形態の車両用空調装置の制御構成を示すブロック図 加熱対象の切替処理を示すフロー図 変形例１に係る車両用空調装置における冷却水および冷媒の流れを示す構成図 切り替え後の冷却水の流れを示す図 変形例１に係る冷却液回路の構成を概略的に示す図 切り替え前の冷却液回路を示す図 切り替え後の冷却液回路を示す図 変形例２に係る加熱対象の切り替え前の冷却液回路を概略的に示す図 切り替え後の冷却液回路を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１における冷却液および冷媒の流れを示す説明図である。図２Ａは、冷却液回路の構成を概略的に示す図である。なお、図１Ａおよび図１Ｂでは、冷媒が流れている配管および冷却液配管のうち冷却液が流れている配管のみを示し、冷却液が流れていない配管を省略して示す。また、図２Ａでは冷媒回路を省略して示す。

本実施の形態では、発熱部品としてのエンジン（内燃機関）を有する車両に搭載されて、車室内の空気調整を行う車両用空調装置１について説明する。

本実施の形態の車両用空調装置１は、複数の運転モードに切り換えられて動作する。このために、車両用空調装置１は、図１および図２Ａに示すように、構成ユニット１０、コンプレッサ（圧縮機）３８、エンジン冷却部４０、ヒーターコア４４、エバポレータ４８、膨張弁３７、逆止弁１５、ＡＴＦオイルクーラー８０、開閉部９０、および、これらの間を結ぶ冷却液の配管および冷媒配管等を有する。ヒーターコア４４と、エバポレータ４８とは、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）７０の吸気通路内に配置される。ＨＶＡＣ７０には、吸気を流すファンＦ１が設けられている。
構成ユニット１０は、蒸発器１１と、凝縮器１２と、第１開閉弁１３と、第２開閉弁１４と、膨張弁１６とを有する。また、開閉部９０は、開閉弁９１，９２，９３を有する。

コンプレッサ３８は、エンジンの動力または電気により駆動して、吸入した冷媒を圧縮して、高温高圧となった冷媒を吐出する。高温高圧の冷媒は、凝縮器１２に送られる。低圧の冷媒は、構成ユニット１０の蒸発器１１、又は、エバポレータ４８から合流管を介してコンプレッサ３８へ吸入される。

エンジン冷却部４０は、ポンプを有し、エンジンから熱を冷却液に放出させる。ポンプは冷却液を移送する。冷却液の移送方向を図１に矢印で示す。なお、エンジン冷却部４０には、熱を外気に放出するラジエータが備えられていてもよい。

冷却液は、例えば、ＬＬＣ（Long Life Coolant）などの不凍液であり、熱を運ぶための液体である。

ヒーターコア４４は、冷却液と空気との間で熱交換を行う機器であり、車室内へ空気を供給するＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。ヒーターコア４４には、加熱された冷却液が供給され、暖房運転時に車室内へ供給される空気に熱を放出する。ヒーターコア４４は、ドア４４ａの開度により車室内に供給する空気の量を調整する。ドア４４ａは電気的な制御で開閉する。ヒーターコア４４が本発明の第１加熱対象に対応する。

ＡＴＦオイルクーラー８０は、オートマチックトランスミッション（図示略）に収容されたＡＴＦの温度を適正に保つ冷却装置である。ＡＴＦオイルクーラー８０が本発明の第２加熱対象に対応する。なお、ここで、加熱対象とは、凝縮器１２から送出された冷却液の熱によって直接的または間接的に加熱される対象をいう。

ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の導入口は、凝縮器１２を介して又は介さずに、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口に連通されている。また、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口は、配管を介してエンジン冷却部４０の冷却液の導入口に連通されている。

オートマチックトランスミッションには、ＡＴＦを介してエンジン側の力をミッション側に伝えるためのトルクコンバータ（図示略）が設けられている。トルクコンバータは、エンジン側とミッション側の回転軸を直結するロックアップ機構（図示略）を有している。

エバポレータ４８は、低温低圧の冷媒と、空気との間で熱交換を行う機器であり、ＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。エバポレータ４８には、冷房運転時、除湿運転時、また温調運転時に低温低圧の冷媒が流され、車室内へ供給される空気を冷却する。

膨張弁３７は、高温高圧の冷媒を膨張させ、低温低圧になった冷媒をエバポレータ４８に吐出する。

構成ユニット１０は、蒸発器１１と、凝縮器１２と、第１開閉弁１３と、第２開閉弁１４と、膨張弁１６とを有する。

蒸発器１１は、冷温低圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。蒸発器１１には、所定の運転モードのときに、膨張弁１６から低温低圧の冷媒が導入されて、冷媒が蒸発する際に冷却液から冷媒へ熱が移動する。これにより、蒸発器１１は、低温低圧の冷媒を気化させる。

蒸発器１１の冷却液の導入口は、配管を介してヒーターコア４４に連通され、蒸発器１１の冷却液の送出口は、配管を介してエンジン冷却部４０に連通されている。蒸発器１１の冷媒の導入口は、配管を介して膨張弁１６に連通され、蒸発器１１の冷媒の送出口は、コンプレッサ３８の吸入口へ合流する配管に連通されている。

凝縮器１２は、高温高圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。凝縮器１２には、所定の運転モードのときに、コンプレッサ３８から高温高圧の冷媒が送られて、冷媒が凝縮する際に冷媒から冷却液へ熱が移動する。

図１および図２Ａに示すように、凝縮器１２の冷却液の導入口は、開閉部９０を介してエンジン冷却部４０に連通され、凝縮器１２の冷却液の送出口は、開閉部９０を介してヒーターコア４４およびＡＴＦオイルクーラー８０のいずれかに選択的に連通される。凝縮器１２の冷媒の導入口は、配管を介してコンプレッサ３８の吐出口へ連通され、凝縮器１２の冷媒の送出口は、膨張弁１６に連通されている。

図２Ａに示すように、冷却液回路は、蒸発器１１、凝縮器１２、エンジン冷却部４０、ヒーターコア４４、ＡＴＦオイルクーラー８０、開閉部９０、およびこれらの間を結ぶ冷却液の配管を有する。

開閉部９０は、それぞれの冷却液通路を開閉する開閉弁９１〜９３を有する。開閉弁９１〜９３は、例えば３方向電磁弁である。ここで、冷却液通路とは、例えばエンジン冷却部４０の冷却液の送出口と凝縮器１２の冷却液の導入口との間のように、二者間を結ぶ通路（配管）をいう。

開閉弁９１は、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口とヒーターコア４４の冷却液の導入口との間の冷却液通路、または、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口と凝縮器１２の冷却液の導入口との間の冷却液通路の一方を開いたとき、他方の冷却液通路を閉塞するように構成されている。

開閉弁９２は、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口とＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の導入口との間の冷却液通路、または、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口と凝縮器１２の冷却液の導入口との間の冷却液通路の一方を開いたとき、他方の冷却液通路を閉塞するように構成されている。

開閉弁９３は、凝縮器１２の冷却液の送出口とヒーターコア４４の冷却液の導入口との間の冷却液通路、または、凝縮器１２の冷却液の送出口とＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放したとき、他方の冷却液通路を閉塞するように構成されている。

空調自動制御部５１（図３参照）は、ＡＴＦの温度およびロックアップ情報に基づいて、冷却液が流れる冷却液通路を切り替えるように開閉弁９１〜９３を制御する。

図１および図２Ａに示すように、第１開閉弁１３および第２開閉弁１４は、例えば電気的な制御により、冷媒配管の開閉を切り替える弁であり、例えば電磁弁である。第１開閉弁１３は、凝縮器１２の送出口側の冷媒通路の分岐部と、エバポレータ４８の冷媒導入口との間の冷媒通路を開閉する。第２開閉弁１４は、凝縮器１２送出口側の冷媒通路の分岐部と、膨張弁１６の冷媒導入口と間の冷媒通路を開閉する。

膨張弁１６は、高圧の冷媒を膨張させ、低温低圧になった冷媒を蒸発器１１に吐出する。

逆止弁１５は、コンプレッサ３８とエバポレータ４８との間に設けられ、上記分岐部とエバポレータ４８の冷媒導入口との間の冷媒通路に冷媒が流れない運転モードのときに、冷媒の逆流を防ぐ弁である。

図３は、本発明の実施の形態の車両用空調装置１の制御構成を示すブロック図である。

車両用空調装置１は、制御系の構成として、空調自動制御部５１と、ＨＶＡＣ制御部７１と、ヒートポンプ暖房制御部５２と、ヒートポンプ暖房スイッチ５５とを備えている。

空調自動制御部５１は、マイクロコンピュータ、Ｉ／Ｏ、制御プログラムを格納したプログラムメモリ、作業用のメモリ等を備え、マイクロコンピュータが制御プログラムに従って空調の自動制御を行う構成である。

空調自動制御部５１には、ユーザー設定情報と環境情報と駆動制御情報とが入力される。

ユーザー設定情報は、例えばインパネ（Instrument Panel）の操作部を介してユーザーにより設定される空調に関する情報である。ユーザー設定情報には、例えば、主に冷房又は除湿のためにヒートポンプの作動を指示するためのＡ／Ｃスイッチ情報、設定温度情報、設定送風量情報などが含まれる。

環境情報は、車両又は車両用空調装置１に設けられた各種センサから得られる情報である。環境情報には、例えば、ＡＴＦの温度情報、外気温度情報、車室内温度情報、ドア４４ａの開度情報などが含まれる。

駆動制御情報は、車載された各種装置を制御するための情報であって、それらを制御する制御部（図示略）から得られる情報である。駆動制御情報には、例えば、トルクコンバータがロックアップであるか否かを示すロックアップ情報、エンジンの始動情報などが含まれる。

また、空調自動制御部５１は、コンプレッサ３８を起動する制御を行う。

さらに、空調自動制御部５１は、ＨＶＡＣ制御部７１へ指令（ドア制御などの空調制御信号）を送って、ヒーターコア４４のドア４４ａの開閉、その他、ＨＶＡＣ７０の各ドアの開閉、および、ファンＦ１の駆動等の各制御を行う。ＨＶＡＣ制御部７１は、空調自動制御部５１からの指令に基づき、ＨＶＡＣ７０の各駆動部の制御を統括的に行う構成である。

空調自動制御部５１は、また、ヒートポンプ暖房制御部５２との間で所定の情報を送受信可能な通信手段を備えている。この通信手段は、シリアルバスやＣＡＮ（Controller Area Network）であってもよいし、専用の信号線を介した通信手段であってもよい。

ヒートポンプ暖房制御部５２は、マイクロコンピュータまたはシーケンサーから構成することができる。ヒートポンプ暖房制御部５２は、第１開閉弁１３と第２開閉弁１４との開閉制御を行って、主に、ヒートポンプ式暖房モードの切換制御を行う。

ヒートポンプ暖房制御部５２には、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報が入力される。具体的には、この情報は、ヒートポンプ暖房スイッチ５５のオン・オフを示すスイッチ情報（ヒートポンプ暖房起動信号）である。ヒートポンプ暖房スイッチ５５は、ユーザーが操作可能な操作スイッチである。ヒートポンプ暖房制御部５２は、ユーザーがヒートポンプ暖房スイッチ５５をオン操作してヒートポンプ暖房起動信号が入力された場合に、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別することができる。

ヒートポンプ暖房制御部５２には、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報として、外気温度情報、車室内温度情報、および、環境情報、並びに、車室内温度の設定情報などが入力される。また、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報として、ドア４４ａの開度情報など車両用空調装置１の状態情報が含まれる。なお、これら全ての情報が入力される必要はなく、幾つかの情報のみが入力されてもよい。これらの情報に基づいて、ヒートポンプ暖房制御部５２は、暖房用にエンジン排熱等の熱が不足していることを検知して、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別することができる。

ヒートポンプ暖房制御部５２は、空調自動制御部５１との間で所定の情報を送受信可能な通信手段を備えている。通信線は、特に制限されないが、コネクタＣＮ１（接続部に相当）を介してヒートポンプ暖房制御部５２に接続される。

ヒートポンプ暖房制御部５２と空調自動制御部５１との間の通信では、少なくとも、後者から前者へＡ／Ｃスイッチ情報（空調スイッチ情報に相当）が送られ、前者から後者へコンプレッサ起動要求信号が送信される。

Ａ／Ｃスイッチ情報は、例えばインパネ（Instrument Panel）の操作部に設けられたＡ／Ｃ（Air Conditioner）スイッチのオン・オフ情報である。Ａ／Ｃ（Air Conditioner）スイッチは、主に冷房又は除湿のためにユーザーがコンプレッサ３８の起動を指示する操作スイッチである。

コンプレッサ起動要求信号は、コンプレッサ３８の起動を要求する信号であり、この信号により、Ａ／Ｃスイッチがオフであっても、ヒートポンプ暖房制御部５２からコンプレッサ３８を起動することが可能となる。

ヒートポンプ暖房制御部５２は、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別した場合、空調自動制御部５１からの情報により、コンプレッサ３８が駆動しているか判別し、駆動していなければコンプレッサ起動要求信号を空調自動制御部５１へ送る。空調自動制御部５１は、Ａ／Ｃスイッチがオフであっても、コンプレッサ起動要求信号により、コンプレッサ３８を駆動させる。さらに、ヒートポンプ暖房制御部５２は、第１開閉弁１３および第２開閉弁１４の開閉制御を行って、ヒートポンプ式暖房モードへ移行する制御を行う。

なお、空調自動制御部５１とヒートポンプ暖房制御部５２とで通信される情報には、現在の車両用空調装置１の運転モードを示す情報、および、ＨＶＡＣ７０の各ドアの開度情報等が含まれてもよい。

さらに、空調自動制御部５１は、ヒートポンプ式暖房モードにおいて、所定のタイミングで冷却液通路を切り替えるように開閉部９０の制御を行う。ここで、冷却液通路の切り替えることは、加熱対象の切り替えることに相当する。また、加熱対象の切り替え前の車両用空調装置１および冷却液回路を図１Ａおよび図２Ｂにそれぞれ示し、加熱対象の切り替え後の車両用空調装置１および冷却液回路を図１Ｂおよび図２Ｃに示す。

空調自動制御部５１は、ヒートポンプ式暖房モードにおいて、ＡＴＦの温度が所定値を超えておらず、かつ、トルクコンバータがロックアップでない場合、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口とヒーターコア４４の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放すると共に、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口と凝縮器１２の冷却液の導入口との間の冷却液通路を閉塞するように開閉弁９１を制御する。

さらに、空調自動制御部５１は、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口とＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の導入口との間の冷却液通路を閉塞すると共に、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口と凝縮器１２の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放するように開閉弁９２を制御する。

さらに、空調自動制御部５１は、凝縮器１２の冷却液の送出口とヒーターコア４４の冷却液の導入口との間の冷却液通路を閉塞すると共に、凝縮器１２の冷却液の送出口とＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放するように開閉弁９３を制御する（図１Ａ、図２Ｂ参照）。

以上のように、空調自動制御部５１がそれぞれの冷却液通路を切り替えるように開閉弁９１〜９３を制御することで、凝縮器１２からの加熱された冷却液がＡＴＦオイルクーラー８０に流れる。これにより、冷却液とＡＴＦとで熱交換が行われ、ＡＴＦの温度が上昇する。

空調自動制御部５１は、ヒートポンプ式暖房モードにおいて、ＡＴＦの温度が所定値を超え、または、トルクコンバータがロックアップである場合、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口とヒーターコア４４の冷却液の導入口との間の冷却液通路を閉塞すると共に、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口と凝縮器１２の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放するように開閉弁９１を制御する。

さらに、空調自動制御部５１は、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口とＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放すると共に、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口と凝縮器１２の冷却液の導入口との間の冷却液通路を閉塞するように開閉弁９２を制御する。

さらに、空調自動制御部５１は、凝縮器１２の冷却液の送出口とヒーターコア４４の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放すると共に、凝縮器１２の冷却液の送出口とＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の導入口との間の冷却液通路を閉塞するように開閉弁９３を制御する（図１Ｂおよび図２Ｃ参照）。

以上のように、空調自動制御部５１がそれぞれの冷却液通路を切り替えるように開閉弁９１〜９３を制御することで、凝縮器１２からの加熱された冷却液がヒーターコア４４に流れる。これにより、冷却液と空気とで熱交換が行われ、車室内に供給される空気が暖められる。

次に、車両用空調装置１の動作について説明する。

車両用空調装置１は、ヒートポンプ式暖房モード、温水式暖房モード、温調モード、および、冷房モードなど、いくつかの動作モードに切り換えられて動作する。ヒートポンプ式暖房モードは、ヒートポンプを作動させて車室内を暖房するモードである。温水式暖房モードは、ヒートポンプを作動させずに車室内を暖房するモードである。冷房モードはヒートポンプの作用により車室内を冷房するモードである。温調モードは、低温冷媒による空気の冷却および除湿と、高温の冷却液による空気の加熱とを適宜組み合わせて、空気の温度および湿度の調整を行うモードである。以下では、ヒートポンプ式暖房モードおよび冷房モードを代表例として説明する。

以下に、ヒートポンプ式暖房モードにおける加熱対象の切替について図４を参照して説明する。図４は、加熱対象の切替処理を示すフロー図である。なお、運転モードは、ヒートポンプ式暖房モードに移行されているものとする。

本処理は、エンジンの始動時に開始される。
空調自動制御部５１は、エンジンの始動情報を受けた場合、冷却液が流れる冷却液通路に切り替えることによって、凝縮器１２からの加熱された冷却液がＡＴＦオイルクーラー８０に流れるように開閉部９０を制御する（ステップＳ１２）。これにより、冷却液とＡＴＦとで熱交換が行われ、ＡＴＦの温度が上昇する。

次に、空調自動制御部５１は、ロックアップであるか否かを判断し、さらに、ＡＴＦの温度が所定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１４）。

そして、トルクコンバータがロックアップでなく、かつ、ＡＴＦの温度Ｋが所定値を超えていない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、空調自動制御部５１は、それぞれの冷却液通路を切り替えない（ステップＳ１６）。つまり、加熱対象はＡＴＦオイルクーラー８０のままである。これにより、冷却液とＡＴＦとの熱交換が継続され、ＡＴＦの温度が上昇する。

一方、ロックアップであるか、または、ＡＴＦの温度が所定値を超えた場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、空調自動制御部５１は、冷却液が流れる冷却液通路に切り替えることによって、凝縮器１２からの加熱された冷却液がヒーターコア４４に流れるように開閉部９０を制御する（ステップＳ１８）。つまり、加熱対象がヒーターコア４４に切り替えられる。これにより、冷却液と空気とで熱交換が行われ、車室内に送られる空気が暖められる。

ステップＳ１６の処理後、および、ステップＳ１８の処理後にステップＳ１４の処理が再度実行される。すなわち、空調自動制御部５１はロックアップであるか否かを判断し、さらに、ＡＴＦの温度が所定値を超えているか否かを判断する。

ここで、図１Ｂおよび図２Ｃを用いて、加熱対象がヒーターコア４４に切り替えられた後のヒートポンプ式暖房モードの動作を説明する。

ヒートポンプ式暖房モードでは、図１の構成において、第１開閉弁１３が閉、第２開閉弁１４が開に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは開かれる（例えば全開）。

ヒートポンプ式暖房モードでは、さらに、コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、凝縮器１２、膨張弁１６、蒸発器１１の順に流れ、さらに、コンプレッサ３８に戻ることにより、上記の順に循環する。

コンプレッサ３８により圧縮された冷媒は、凝縮器１２にて冷却液へ放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁１６により膨張して低温低圧冷媒となり、蒸発器１１に送られる。低温低圧冷媒は、蒸発器１１にて冷却液から熱を吸収して気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。

冷却液は、エンジン冷却部４０、凝縮器１２、ヒーターコア４４、および、蒸発器１１の順に流れ、さらに、エンジン冷却部４０に戻ることにより、上記の順に循環する。

ここで、エンジン冷却部４０でエンジンから熱を吸収した冷却液は、さらに凝縮器１２で加熱されてヒーターコア４４に送られる。高温になった冷却液は、ヒーターコア４４で車室内へ送られる吸気を十分に加熱することができる。

ヒーターコア４４を通過した冷却液は、外気より温度が高く、蒸発器１１にて冷媒に放熱を行って冷媒を気化させることができる。蒸発器１１にて冷却された冷却液は、エンジン冷却部４０へ送られてエンジンを十分に冷却することができる。

以上のヒートポンプ式暖房モードの動作により、車室内の十分な暖房を行うことができる。

次に、冷房モードの動作を説明する。

冷房モードでは、第１開閉弁１３が開、第２開閉弁１４が閉に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは、全閉される。さらに、コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、凝縮器１２に、膨張弁３７、および、エバポレータ４８の順に流れ、コンプレッサ３８に戻ることにより、上記の順に循環する。

コンプレッサ３８により圧縮された冷媒は、凝縮器１２にて空気へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、膨張弁３７により膨張して低温低圧冷媒となり、エバポレータ４８へ送られる。低温低圧冷媒は、エバポレータ４８にて、車室内へ送られる吸気を冷却して気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。

冷却液は、エンジン冷却部４０、凝縮器１２、ヒーターコア４４、および、蒸発器１１を流れる。冷却液は、蒸発器１１、凝縮器１２、および、ヒーターコア４４を通過する際、冷媒又は空気との間でほとんど熱交換されない。冷却液の放熱は、主に、エンジン冷却部４０のラジエータで行われる。上記するように、冷媒がエバポレータ４８にて気化することにより、車室内へ送られる吸気を冷却する。これにより、車室内の冷房を行うことができる。

上記実施の形態に係る車両用空調装置１によれば、空調自動制御部５１はエンジンの始動情報を受けて、冷却液がＡＴＦオイルクーラー８０に流れるように開閉部９０を制御する。これにより、エンジン始動後、ＡＴＦの温度が短時間で上昇するため、粘性抵抗が急速に低下し、粘性抵抗による燃費の低下を抑えることができる。そして、空調自動制御部５１はＡＴＦの温度が所定値を超えた場合、冷却液がヒーターコア４４に流れるように開閉部９０を制御する。これにより、冷却液と空気とで熱交換が行われ、車室内に供給される空気が暖められる。

なお、上記実施の形態に係る車両用空調装置１によれば、加熱対象の切り替え前において、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口とエンジン冷却部４０の冷却液の導入口との間を配管で結ぶ冷却液通路を構成したので、冷却液通路における冷却液の温度低下が小さく、その分、エンジン冷却部４０からＡＴＦオイルクーラー８０に導入される冷却液の温度が高くなることから、ＡＴＦの温度を比較的短時間で上昇させることができる。これにより、ＡＴＦの粘性抵抗が急速に減少するため、燃費低減の効果が上がる。

（変形例１）
次に、車両用空調装置１の変形例１について説明する。
図５Ａは、変形例１に係る車両用空調装置１を示す構成図である。図５Ｂは、切り替え後の車両用空調装置１を示す図である。なお、加熱対象の切り替え後において、図５Ｂに示す車両用空調装置１は、図１Ｂに示す車両用空調装置１と同じ冷却液通路の構成を有するため、切り替え後の冷却液通路の説明を省略する。

上記実施の形態では、加熱対象の切り替え前において、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口とエンジン冷却部４０の冷却液の導入口との間を配管で直結する冷却液通路を構成し、さらに、ヒーターコア４４の冷却液の送出口とエンジン冷却部４０の冷却液の導入口との間を蒸発器１１を介して間接的に結ぶ構成とした。

これに対して、変形例１は、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口とエンジン冷却部４０の冷却液の導入口との間を、蒸発器１１を介して間接的に結び、さらに、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口とエンジン冷却部４０の冷却液の導入口との間を、配管で直結するように構成する。

次に、変形例１に係る冷却液回路について図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明する。
上記実施の形態では、開閉弁９１〜９３を有する冷却液回路を示したが、本変形例１では、図６Ａに示すように、冷却液回路は、開閉弁９１〜９３に加えて、開閉弁９４〜９６を有する。

図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、開閉弁９４は、ヒーターコア４４の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８７の入口との間の冷却液通路、または、ヒーターコア４４の冷却液の送出口と蒸発器１１の冷却液の導入口との間の冷却液通路の一方を開いたとき、他方の冷却液通路を閉塞するように構成されている。

開閉弁９５は、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８８の入口との間の冷却液通路、または、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口と蒸発器１１の冷却液の導入口との間の冷却液通路の一方を開いたとき、他方の冷却液通路を閉塞するように構成されている（図６Ｂ参照）。

開閉弁９６は、蒸発器１１の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８７の入口との間の冷却液通路、または、蒸発器１１の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８８の入口との間の冷却液通路の一方を開いたとき、他方の冷却液通路を閉塞するように構成されている。

空調自動制御部５１は、ＡＴＦの温度が所定値を超えておらず、かつ、トルクコンバータがロックアップでない場合、上記実施の形態で説明したように、冷却液が流れる冷却液通路を開閉するように開閉弁９１〜９３を制御する（図２Ｂ参照）。

また、空調自動制御部５１は、ヒーターコア４４の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８７の入口との間の冷却液通路を開放すると共に、ヒーターコア４４の冷却液の送出口と蒸発器１１の冷却液の導入口との間の冷却液通路を閉塞するように開閉弁９４を制御する。

また、空調自動制御部５１は、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８８の入口との間の冷却液通路を閉塞すると共に、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口と蒸発器１１の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放するように開閉弁９５を制御する。

さらに、空調自動制御部５１は、蒸発器１１の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８７の入口との間の冷却液通路を閉塞すると共に、蒸発器１１の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８８の入口との間の冷却液通路を開放するように開閉弁９６を制御する（図６Ｂ参照）。

一方、空調自動制御部５１は、ＡＴＦの温度が所定値を超え、または、トルクコンバータがロックアップである場合、上記実施の形態で説明したように、それぞれの冷却液通路を開閉するように開閉弁９１〜９３を制御する（図２Ｃ参照）。

また、空調自動制御部５１は、ヒーターコア４４の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８７の入口との間の冷却液通路を閉塞すると共に、ヒーターコア４４の冷却液の送出口と蒸発器１１の冷却液の導入口との間の冷却液通路を開放するように開閉弁９４を制御する。

また、空調自動制御部５１は、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８８の入口との間の冷却液通路を開放すると共に、ＡＴＦオイルクーラー８０の冷却液の送出口と蒸発器１１の冷却液の導入口との間の冷却液通路を閉塞するように開閉弁９５を制御する。

さらに、空調自動制御部５１は、蒸発器１１の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８７の入口との間の冷却液通路を開放すると共に、蒸発器１１の冷却液の送出口とエンジン冷却部戻り配管８８の入口との間の冷却液通路を閉塞するように開閉弁９６を制御する（図６Ｃ参照）。

上記の変形例１に係る車両用空調装置１によれば、上記実施の形態と同様に、エンジンの始動時に、冷却液がＡＴＦオイルクーラー８０に流れ、ＡＴＦの温度が所定値を超えた場合に、冷却液がヒーターコア４４に流れる。これにより、エンジン始動後、ＡＴＦの温度が短時間で上昇し、粘性抵抗が急速な低下し、燃費の低下を抑えることができる。ＡＴＦの温度が所定値を超えるように十分に加熱された後、冷却液と空気とで熱交換が行われ、車室内に供給される空気が暖められる。

なお、上記実施の形態および変形例１では、第２加熱対象としてＡＴＦを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、第２加熱対象としては、エンジン冷却部内の冷却液、エンジンオイル、電池、インバーター、または、モーターであってもよい。

この場合も空調自動制御部５１は、第２加熱対象の温度が所定値を超えた場合、第２加熱対象から第１加熱対象に切り替えるように開閉部９０を制御する。

第２加熱対象が冷却液やエンジンオイルである場合において、例えば、凝縮部１２で加熱された冷却液はエンジン冷却部４０に導入され、エンジン冷却部４０内の冷却液を暖める。その後、冷却液は凝縮部１２に導入され、凝縮部１２で再び加熱され、エンジン冷却部４０に戻る。これにより冷却液は循環する。循環する冷却液により、エンジン冷却部４０内の冷却液の温度を短時間で上昇させることができる。

なお、第２加熱対象が電池である場合における冷却液回路は、図１ＡにおけるＡＴＦオイルクーラー８０を電池に代えることにより構成される。これにより、例えば、電池がエンジン始動時に低温であっても、短時間で電池を適正な温度に上昇させることができる。

また、上記実施の形態では、ＡＴＦの温度が所定値を超えた場合、または、ロックアップである場合、第２加熱対象から第１加熱対象に切り替えるようにしたが、本発明は、これに限らず、空調自動制御部５１は、第１加熱対象に導入される前記冷却液の温度が所定条件を満たした場合、第２加熱対象から第１加熱対象に切り替えるように開閉部９０を制御してもよい。

次に、変形例２に係れる冷却液回路について図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。図７Ａは加熱対象の切り替え前の冷却液回路を示す図である。図７Ｂは加熱対象の切り替え後の冷却液回路を示す図である。なお、冷却液回路において冷却液が通らない部分を白抜きで示し、冷却液が通る部分を黒の塗りつぶしで示す。

上記変形例１では、開閉弁９１〜９６により、切り替え前の冷却液回路をエンジン冷却部４０、凝縮器１２、ＡＦＴオイルクーラー８０および蒸発器１１を結ぶように構成する一方、切り替え後の冷却液回路をエンジン冷却部４０、凝縮器１２、ヒーターコア４４および蒸発器１１を結ぶように構成した。つまり、上記変形例１の冷却液回路は、凝縮器１２で加熱した冷却液を、ＡＦＴオイルクーラー８０またはヒーターコア４４に送り、その後、蒸発器１１を介してエンジン冷却部４０に戻すように構成した。

これに対し、変形例２の冷却液回路は、図７Ａに示すように、凝縮器１２で加熱した冷却液を、ＡＦＴオイルクーラー８０またはヒーターコア４４に送り、その後、蒸発器１１を介さずにエンジン冷却部４０に戻すように構成する。
図７Ａに示すように、エンジン冷却部４０からの冷却液回路は、分岐部、開閉弁９７〜９９を有する。

分岐部は、エンジン冷却部４０からの冷却液を蒸発器１１と凝縮器１２とに分ける。開閉弁９７は凝縮器１２の冷却液の送出口とＡＦＴオイルクーラー８０の冷却液の導入口との間を結ぶ配管を開閉する。開閉弁９８は凝縮器１２の冷却液の送出口とヒーターコア４４の冷却液の導入口との間を結ぶ配管を開閉する。開閉弁９９は、エンジン冷却部４０の冷却液の送出口とヒーターコア４４の冷却液の導入口との間を結ぶ配管を開閉する。

本変形例２の冷却液回路は、分岐部で分けた冷却液を蒸発器１１に送出した後にエンジン冷却部４０に戻す回路と、分岐部で分けた冷却液を凝縮器１２から開閉弁９７を介してＡＦＴオイルクーラーに送出した後にエンジン冷却部４０に戻す回路と、分岐部で分けた冷却液を凝縮器１２から開閉弁９８を介してヒーターコア４４に送出した後にエンジン冷却部４０に戻す回路と、エンジン冷却部４０からの冷却液を開閉弁９９を介してヒーターコア４４に送出した後にエンジン冷却部４０に戻す回路とを有する。

変形例２では、図７Ａに示す加熱対象の切り替え前において、開閉弁９７および開閉弁９９が開かれ、開閉弁９８が閉じられる。これにより、分岐部で分けた冷却液は、凝縮器１２から開閉弁９７を介してＡＦＴオイルクーラー８０に送出された後に、分岐部で分かれて蒸発器１１に送出された冷却液と合流してエンジン冷却部４０に戻される。また、エンジン冷却部４０からの冷却液は、開閉弁９９を介してヒーターコア４４に送出された後にエンジン冷却部４０に戻される。

これに対し、図７Ｂに示す加熱対象の切り替え後において、開閉弁９７および開閉弁９９が閉じられ、開閉弁９８が開かれる。これにより、分岐部で分けた冷却液は、凝縮器１２から開閉弁９８を介してヒーターコア４４に送出された後にエンジン冷却部４０に戻される。また、分岐部で分けた他方の冷却液は蒸発器１１を通り、エンジン冷却部４０に戻される。

また、上記実施の形態では、第２加熱対象の状態（温度、ロックアップ）に基づいて、加熱対象を切り替えたが、本発明はこれに限らず、例えば、空調自動制御部５１は、エンジン始動情報を受けたときからの経過時間が所定時間を超えた場合、加熱対象を切り替えるように開閉部９０を制御するようにしてもよい。さらに、加熱対象を切り替えるタイミングは、第２加熱対象の状態と、経過時間との組み合わせに基づいて定められてもよい。

さらに、上記実施の形態では、加熱対象を２つにし、それらを切り替えるように構成を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、加熱対象を３以上にし、例えば、各加熱対象の状態に基づいて各加熱対象を次々に切り替えるように構成してもよい。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、複数の加熱対象を加熱する際に冷却液の熱を有効に利用することが要求される車両用空調装置に好適に利用される。

１ 車両用空調装置
１１ 蒸発器
１２ 凝縮器
１６ 膨張弁
３７ 膨張弁
３８ コンプレッサ
４０ エンジン冷却部
４４ ヒーターコア
４４ａ ドア
４８ エバポレータ
５１ 空調自動制御部
５２ ヒートポンプ暖房制御部
８０ ＡＴＦオイルクーラー
９０ 開閉部

Claims (6)

1. 冷媒を圧縮するコンプレッサと、
   高温高圧の冷媒とエンジン冷却部から送出された冷却液との間で熱交換を行う凝縮器と、
   前記熱交換で加熱された冷却液と車室内へ送られる空気との間で熱交換を行う第１加熱対象と、
   前記エンジン冷却部に導入される冷却液と低温低圧の冷媒との間で熱交換を行う蒸発器と、
   を具備し、
   前記加熱された冷却液を、前記第１加熱対象に流すための冷却液通路と、
   前記加熱された冷却液を、前記第１加熱対象とは別の第２加熱対象に流すための冷却液通路と、
   前記各冷却液通路を開閉する開閉部と、
   前記加熱された冷却液を流す流入先を前記第２加熱対象から前記第１加熱対象に所定のタイミングで切り替えるように前記開閉部を制御する制御部と、
   を備える、車両用空調装置。
2. 前記第２加熱対象は、オートマチックトランスミッションのオイルである、請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記所定のタイミングは、前記オイルの温度が所定値を超えたとき、および、前記オートマチックトランスミッションにおけるトルクコンバータがロックアップされたときの少なくとも一方のときである、請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記第２加熱対象は、前記エンジンの冷却液、エンジンオイル、電池、インバーター、および、モーターのうちの少なくとも一つであり、
   前記所定のタイミングは、前記冷却液、前記エンジンオイル、前記電池、前記インバーター、および、前記モーターのうちの少なくとも一つの温度が所定値を超えたときである、請求項１に記載の車両用空調装置。
5. 前記所定のタイミングは、前記第１加熱対象に導入される前記冷却液の温度が所定条件を満たすときである、請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記所定のタイミングは、前記エンジンの始動時からの経過時間が所定時間を超えたときである、請求項１に記載の車両用空調装置。

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