JP2017217957A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助暖房システムを利用した暖房運転時に、補助暖房システム側の凝縮器の温度が変化したときに、冷却水通路を流れる冷却水の温度の変化を迅速に回復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】車両用空調装置は、冷却水通路２３Ａと補助暖房システム１４と制御装置２１とを備えている。冷却水通路２３Ａは、内燃機関と熱交換した冷却水を、室内に吹き出される空気を加熱するヒータコアに流入させる。補助暖房システム１４は、コンプレッサ１３、凝縮器、暖房用膨張弁２６、蒸発器を持つ冷媒回路３０を有する。前記制御装置２１は、凝縮器を流れる冷媒の圧力情報と、コンプレッサ１３の運転状態情報とに基づいてヒータコアを流れる冷却水の温度を推定し、ここで推定した推定水温に基づいて補助暖房システム１４を制御する。【選択図】図２

Description

この発明は、車両用空調装置に関するものである。

内燃機関を備えた車両の多くは、内燃機関の冷却水の熱によって空調装置のヒータコアを加熱し、暖房運転時に、そのヒータコアの熱を、車室内に吹き出される空気と熱交換するようになっている。

ディーゼルエンジン等の燃焼温度が高温になり難い内燃機関においては、内燃機関を冷却する冷却水の温度も高温になり難い。このため、暖房温度の迅速な昇温を得るために、ヒートポンプを利用した補助暖房システムを付加した車両用空調装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

この従来の車両用空調装置は、車室内に吹き出される空気と熱交換するヒータコアと、内燃機関の冷却水をヒータコアに流入させる冷却水通路と、冷却水通路を流れる冷却水を加熱する補助暖房システムと、を備えている。補助暖房システムは、コンプレッサと凝縮器と暖房用膨張弁と蒸発器とを持つ冷媒回路を有している。補助暖房システムは、凝縮器において、内部を流れる高温高圧の冷媒の凝縮熱を取り出し、その熱によって冷却水通路を流れる冷却水を加熱する。補助暖房システムを制御する制御装置は、冷却水通路を流れる冷却水の水温を検出する水温センサから検出信号を受け取り、冷却水の水温が目標温度に近づくように、コンプレッサのオン・オフや冷媒吐出量を制御している。

特開２０１４−１７２４２９号公報

上述した従来の車両用空調装置においては、冷却水通路を流れる冷却水の水温を、ヒータコアから離間した位置に配置された水温センサによって検出し、その検出結果に基づいて補助暖房システムのコンプレッサのオン・オフや冷媒吐出量を制御している。このため、実際にヒータコアを流れる冷却水の温度変化に対し、補助暖房システムによる温度制御が遅れる傾向にある。
したがって、上述した従来の車両用空調装置の場合、何らかの原因によって補助暖房システム側の凝縮器の温度が急激に変化したときに、それに伴う冷却水の温度の変化に対して補助暖房システムによる温度の回復が遅れ、車室内に吹き出される送風空気の温度が急変して乗員の快適性が損なわれることがある。

そこでこの発明は、補助暖房システムを利用した暖房運転時に、補助暖房システム側の凝縮器の温度が変化したときに、冷却水通路を流れる冷却水の温度の変化を迅速に回復させることができる車両用空調装置を提供しようとするものである。

この発明に係る車両用空調装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、この発明に係る車両用空調装置は、内燃機関（例えば、実施形態のエンジン４）と熱交換した冷却水を、室内に吹き出される空気を加熱するヒータコア（例えば、実施形態のヒータコア１９）に流入させる冷却水通路（例えば、実施形態の冷却水通路２３Ａ）と、コンプレッサ（例えば、実施形態のコンプレッサ１３）で圧縮された冷媒と冷却水との間で熱交換を行う凝縮器（例えば、実施形態のサブコンデンサ２５）、暖房用膨張弁（例えば、実施形態の暖房用膨張弁２６）、及び、蒸発器（例えば、実施形態のサブエバポレータ２７）を持つ冷媒回路（例えば、実施形態の冷媒回路３０）を有し、前記凝縮器を流れる冷媒の凝縮熱を取り出して前記冷却水通路を流れる冷却水を加熱する補助暖房システム（例えば、実施形態の補助暖房システム１４）と、暖房運転時に、前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を目標温度に近づけるように前記補助暖房システムを制御する制御装置（例えば、実施形態の制御装置２１）と、を備えた車両用空調装置において、前記制御装置は、前記凝縮器を流れる冷媒の圧力情報と、前記コンプレッサの運転状態情報とに基づいて前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を推定し、ここで推定した推定水温に基づいて前記補助暖房システムを制御することを特徴とする。

前記制御装置は、前記凝縮器を流れる冷媒の圧力情報と、前記コンプレッサの運転状態情報とに加え、車両の外気温度に関する温度情報と、車両の走行速度に関する車速情報とに基づいて前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を推定し、ここで推定した推定水温に基づいて前記補助暖房システムを制御する構成であっても良い。
この場合、凝縮器周りでの外部への放熱に大きく影響する外気温度と車両の走行速度が加味されてヒータコアを流れる冷却水の温度を推定するため、外気温度や車両の運転状況に拘わらず、凝縮器側の温度変化に対して冷却水の温度を迅速、かつ正確に回復させることができる。

この発明によれば、凝縮器を流れる冷媒の圧力とコンプレッサの運転状態とに基づいてヒータコアを流れる冷却水の温度を推定して、その推定水温に基づいて補助暖房システムを制御するため、凝縮器側に温度変化が生じたときに、冷却水の温度変化に大きな遅れをとることなく迅速に冷却水の温度を回復させることができる。
したがって、この発明を採用した場合には、凝縮器側の意図しない温度変化に伴って車室内に吹き出される送風温度が急変するのを防止し、乗員の快適性を高めることができる。

この発明の一実施形態に係る車両用空調装置を採用した車両を示す斜視図である。 この発明の一実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 この発明の一実施形態に係る車両用空調装置の暖房運転時における冷却水と冷媒の流れを示す回路図である。 この発明の一実施形態に係る車両用空調装置の冷房運転時における冷却水と冷媒の流れを示す回路図である。 この発明の一実施形態に係る車両用空調装置を採用した場合における冷却水の推定温度と、実際の冷却水温度と、水温センサーによる検出温度を車室内の吹き出し温度とともに記したグラフである。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この実施形態に係る車両用空調装置１０を採用した車両１を右前部上方側から見た図であり、図２は、車両用空調装置１０の概略構成を示した図である。
この実施形態に係る車両１は、図１に示すように、車室２の前方にエンジンルーム３が配置され、エンジンルーム３内に、内燃機関４（以下、「エンジン４」と呼ぶ。）と、車両用空調装置１０とが配置されている。車両用空調装置１０は、車室内に吹き出される空気（以下、「空調空気」と呼ぶ。）の温度と湿度を調整するとともに、空調空気の吹き出し位置や風量、運転モード（冷房、暖房、除湿、換気等の運転モード）を切り換える空調ユニット１１を備えている。

図１に示すように、エンジンルーム３内のエンジン４の前方には、エンジン４の冷却水を冷却するためのラジエータ５が配置されており、ラジエータ５の前方には、車両用空調装置１０の室外熱交換器であるコンデンサ１２が配置されている。また、エンジンルーム３内のエンジン４の前部右側位置には、車両用空調装置１０の後述するコンプレッサ１３と補助暖房システム１４とが配置されている。

この実施形態に係る車両１においては、補助暖房システム１４がコンプレッサ１３とともに、エンジン４の前部側方位置に配置されているため、エンジンルーム３内のエンジン４の後方位置に補助暖房システム１４を配置する場合に比較して、車室２とエンジンルーム３を仕切る隔壁とエンジン４との間に充分なスペースを確保することができる。したがって、車両前方から衝撃荷重が入力されたときに隔壁の前方側でエネルギーを吸収し易くなる。

また、この実施形態に係る車両１の場合、補助暖房システム１４がエンジン４の前部側方位置でコンプレッサ１３と近接して配置されているため、コンプレッサ１３と補助暖房システム１４の間の配管距離を短くし、配管における冷媒の熱損失を少なくすることができる。

空調ユニット１１は、通風ダクト１５の上流側に空気導入口１５ａが設けられ、下流側に車室２内に空調空気を吹き出す空気吹出口１５ｂが設けられている。通風ダクト１５内には、送風機１６と、エバポレータ１７と、ダンパ１８と、ヒータコア１９とが、空気導入口１５ａから空気吹出口１５ｂに向かって順次配置されている。通風ダクト１５の空気導入口１５ａは、内部に取り込む空気を内気（車室内空気）と外気（車室外空気）のいずれかに切り換え可能とされている。

送風機１６は、印加される駆動電圧に応じて駆動され、通風ダクト１５の空気導入口１５ａから導入された空気（内気または外気）を、通風ダクト１５内のエバポレータ１７やヒータコア１９に向けて送風する。

車両用空調装置１０は、上記エバポレータ１７を含む主冷媒回路２０を備えている。主冷媒回路２０は、コンプレッサ１３と、コンデンサ１２と、膨張弁２２と、エバポレータ１７と、を備えている。コンプレッサ１３は、エバポレータ１７から冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して室外のコンデンサ１２に吐出する。コンプレッサ１３は、制御装置２１による制御によって駆動される。コンデンサ１２は、内部に流入した冷媒を、走行風や図示しないコンデンサファンによる送風によって冷却する。膨張弁２２は、コンデンサ１２から流出した冷媒を低圧に減圧して低圧の気液二相状態を形成し、その冷媒を通風ダクト１５内のエバポレータ１７に吐出する。エバポレータ１７は、内部に流入した低圧冷媒が蒸発する際の吸熱によって、通風ダクト１５内の空気を冷却する。

通風ダクト１５内のダンパ１８は、制御装置２１による制御によって駆動されるモータＭによって回動可能とされ、送風機１６の送風によってエバポレータ１７を通過した空気の風量のうち、ヒータコア１９に導入される風量と、ヒータコア１９を迂回する風量との風量割合を、開度により調整する。

ヒータコア１９は、エンジン４を冷却する冷却水が内部を流通し、その冷却水の熱によって通風ダクト１５内のうちのヒータコア１９に向かう通路の空気を加熱する。ヒータコア１９には、エンジン４内の図示しないウォータジャケットからヒータコア１９に向けて冷却水を流す供給側の冷却水通路２３Ａと、ヒータコア１９からエンジン４内のウォータジャケットに冷却水を戻す戻し側の冷却水通路２３Ｂとが接続されている。供給側の冷却水通路２３Ａには、エンジン４内で熱交換された冷却水をヒータコア１９に送り出し、ヒータコア１９で通風ダクト１５内の空気と熱交換された冷却水をエンジン４内に戻すためのウォーターポンプ２４が介装されている。

図３，図４は、車両用空調装置１０の主冷媒回路２０と、補助暖房システム１４の冷媒と冷却水の回路を詳細に示した回路図である。図３は、暖房運転時における冷却水と冷媒の流れを矢印で示し、図４は、冷房運転時における冷却水と冷媒の流れを矢印で示している。なお、図３，図４においては、空調ユニット１１の通風ダクト１５部分の詳細な図示は省略されている。
図２〜図４に示すように、車両用空調装置１０は、暖房運転時に、供給側の冷却水通路２３Ａ内を流れる冷却水を加熱する補助暖房システム１４を備えている。補助暖房システム１４は、暖房運転時にエンジン４の燃焼熱によって暖められる冷却水の温度の不足分を補うために冷却水通路２３Ａ内の冷却水を加熱する。

補助暖房システム１４は、コンプレッサ１３と、サブコンデンサ２５（凝縮器）と、気液分離タンク２９と、暖房用膨張弁２６と、サブエバポレータ２７（蒸発器）を持つ補助暖房用の冷媒回路３０を有している。この実施形態の場合、補助暖房用の冷媒回路３０で使用するコンプレッサ１３は、冷房運転時等に主冷媒回路２０で使用するコンプレッサ１３と共用している。補助暖房用の冷媒回路３０と主冷媒回路２０は冷媒通路の一部が共用されており、暖房運転時と冷房運転時には、共用する冷媒通路部分と接続される冷媒通路が切換弁４０，４１によって換えられるようになっている。なお、図２においては、補助暖房用の冷媒回路３０と主冷媒回路２０の冷媒通路の共用部分の回路構成が省略され、簡略化されている。
コンプレッサ１３は、暖房運転時には、サブエバポレータ２７から冷媒を吸入し、その冷媒を高温高圧に圧縮してサブコンデンサ２５に吐出する。

サブコンデンサ２５は、詳細な図示は省略されているが、コンデンサ本体が熱伝導率の高い材料によって層状に構成されている。コンデンサ本体には、補助暖房システム１４のコンプレッサ１３の下流側の配管と、ヒータコア１９に接続される供給側の冷却水通路２３Ａとが貫通状態で嵌合されている。サブコンデンサ２５においては、コンプレッサ１３からサブコンデンサ２５に流入した高温高圧の冷媒から熱を奪って気体冷媒を凝縮させ、冷媒から奪った熱（凝縮熱）を、ヒータコア１９の上流側の冷却水通路２３Ａの内部を流れる冷却水に伝達する。これにより、冷却水通路２３Ａの内部を流れる冷却水はサブコンデンサ２５の熱によって加熱される。

気液分離タンク２９は、サブコンデンサ２５から流出して内部に流入した冷媒の気液を分離する。
暖房用膨張弁２６は、気液分離タンク２９から流出する液冷媒を低圧に減圧して、低圧の気液二相状態を形成し、その低圧冷媒をサブエバポレータ２７に吐出する。

サブエバポレータ２７は、サブコンデンサ２５と同様に詳細な図示は省略するが、エバポレータ本体が熱伝導率の高い材料によって層状に構成されている。エバポレータ本体には、補助暖房システム１４の暖房用膨張弁２６の下流側の配管と、ヒータコア１９に接続される戻し側の冷却水通路２３Ｂとが貫通状態で嵌合されている。サブエバポレータ２７においては、内部に流入した低圧冷媒が蒸発する際の吸熱作用により、ヒータコア１９の下流側の冷却水通路２３Ｂ内を流れる冷却水の熱を吸収する。これにより、冷却水通路２３Ｂを通ってヒータコア１９からエンジン４に戻される冷却水の温度が降下する。

また、ヒータコア１９の上流側の冷却水通路２３Ａには、サブコンデンサ２５を貫通する主通路２３Ａ−ｍに対し、サブコンデンサ２５を迂回するコンデンサバイパス通路２３Ａ−ｂが分岐して設けられている。コンデンサバイパス通路２３Ａ−ｂには、制御装置２１によって開度を制御される第１のバイパス弁３１が介装されている。第１のバイパス弁３１がコンデンサバイパス通路２３Ａ−ｂを完全に閉じているときには、供給側の冷却水通路２３Ａを流れる冷却水の全量がサブコンデンサ２５側に流れる。一方、第１のバイパス弁３１が開かれると、第１のバイパス弁３１の開度に応じた流量の冷却水がコンデンサバイパス通路２３Ａ−ｂを通り、その分サブコンデンサ２５側に流れる冷却水の流量が減少する。このとき、サブコンデンサ２５側での熱交換効率が減少し、その結果、サブコンデンサ２５内を流れる冷媒の温度降下が抑制されて、補助暖房用の冷媒回路３０を流れる冷媒の温度が上昇する。
こうして冷媒回路３０を流れる冷媒の温度が上昇すると、コンプレッサ１３の出口側の冷媒圧力が上昇し、コンプレッサ１３の仕事量が増加する。
したがって、制御装置２１による制御によって第１のバイパス弁３１を開くことにより、コンプレッサ１３の仕事量が増加するので、補助暖房システム１４による供給側の冷却水通路２３Ａでの冷却水の加熱量を増加させ、もって空気吹出口１５ｂから吹き出される空調空気の温度を上昇させることができる。
なお、空気吹出口１５ｂから吹き出される空調空気の温度を上昇させる場合には、停止しているコンプレッサ１３をオン作動させたり、コンプレッサ１３がオン作動しているときにコンプレッサ１３の冷媒吐出量を増大させるようにしても良い。

ヒータコア１９の下流側の冷却水通路２３Ｂには、サブエバポレータ２７を貫通する主通路２３Ｂ−ｍに対し、サブエバポレータ２７を迂回するエバポレータバイパス通路２３Ｂ−ｂが分岐して設けられている。エバポレータバイパス通路２３Ｂ−ｂには、制御装置２１によって開度を制御される第２のバイパス弁３２が介装されている。第２のバイパス弁３２がエバポレータバイパス通路２３Ｂ−ｂを完全に閉じているときには、戻し側の冷却水通路２３Ｂを流れる冷却水の全量がサブエバポレータ２７側に流れる。
また、第２のバイパス弁３２が開かれると、第２のバイパス弁３２の開度に応じた流量の冷却水がエバポレータバイパス通路２３Ｂ−ｂを通り、その分サブエバポレータ２７側に流れる冷却水の流量が減少する。サブエバポレータ２７側に流れる冷却水の流量が減少すると、サブエバポレータ２７全体の気化熱が減少し、液冷媒からの気化する量が減少する。その結果、気化冷媒の量が減少するので、コンプレッサ１３の仕事量が減少する。
したがって、制御装置２１による制御によって第２のバイパス弁３２を開くことにより、コンプレッサ１３の仕事量が減少するので、補助暖房システム１４による供給側の冷却水通路２３Ａでの冷却水の加熱量を減少させ、もって空気吹出口１５ｂから吹き出される空調空気の温度を降下させることができる。
なお、空気吹出口１５ｂから吹き出される空調空気の温度を降下させる場合、オン作動しているコンプレッサ１３の冷媒吐出量を減少させたり、コンプレッサ１３の作動を停止させるようにしても良い。

また、ヒータコア１９に接続される供給側の冷却水通路２３Ａには、冷却水通路２３Ａ内を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ３３が設けられている。水温センサ３３による検出信号は、制御装置２１に入力されるようになっている。

補助暖房システム１４の冷媒回路３０のうちのサブコンデンサ２５の上流側位置には、サブコンデンサ２５を流れる冷媒の圧力を検出する圧力センサ３４（冷媒圧力検出部）が配置されている。圧力センサ３４による検出信号は、制御装置２１に入力されるようになっている。
また、コンプレッサ１３には、コンプレッサ１３のオン・オフ状態や回転速度等のコンプレッサ１３の運転状態を検出して、その信号を制御装置２１に出力する運転状態検出部３５が設けられている。なお、コンプレッサ１３が容量可変形のコンプレッサである場合には、運転状態検出部３５は、コンプレッサ１３の現在の容量を検出して、その信号も制御装置２１に出力する。

また、車両１には、外気温度を検出する外気温センサ３６（外気温検出部）と、車両１の走行速度を検出する車速センサ３７（車速検出部）が備えられている。外気温センサ３６と車速センサ３７で検出された各検出信号は、制御装置２１に入力されるようになっている。

車両用空調装置１０は、暖房運転時には、ヒータコア１９を流れる冷却水の温度を目標温度に近づけるように、制御装置２１が補助暖房システム１４を制御する。ヒータコア１９を流れる冷却水の温度制御は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれか、若しくは、（ａ）〜（ｃ）の任意の組み合わせによって実行される。
（ａ）コンプレッサ１３のオン・オフ制御。
（ｂ）コンプレッサ１３の冷媒吐出量の増減制御。
（ｃ）第１のバイパス弁３１や第２のバイパス弁３２の開閉制御。
暖房運転時におけるヒータコア１９の温度制御は、基本は水温センサ３３によって検出される温度が目標温度と合致するように、（ａ）〜（ｃ）のいずれか、若しくは、（ａ）〜（ｃ）の任意の組み合わせによって実行されるが、補助暖房システム１４のサブコンデンサ２５側の意図しない急激な温度変化に起因して冷却水温の急激な変化が生じる状況においては、制御装置２１は、以下のようにしてヒータコア１９の温度変化を修正する（回復させる）。

即ち、制御装置２１は、圧力センサ３４と運転状態検出部３５から検出信号を受け取って、サブコンデンサ２５を流れる冷媒の圧力と、コンプレッサ１３の運転状態とを常に監視しており、圧力センサ３４と運転状態検出部３５の検出情報に基づいてサブコンデンサ２５側の意図しない急激な温度変化が生じていないか否かを判定する。制御装置２１は、サブコンデンサ２５側の意図しない急激な温度変化が生じたものと判定したときには、圧力センサ３４と運転状態検出部３５の検出情報に基づいてヒータコア１９を流れる冷却水の温度を推定する。そして、制御装置２１は、ここで推定した推定温度に基づいて、上記の（ａ）〜（ｃ）のいずれか、若しくは、（ａ）〜（ｃ）の任意の組み合わせによる補助暖房システム１４の制御によってヒータコア１９の温度変化を修正する（回復させる）。

また、制御装置２１は、車両１の外気温センサ３６と車速センサ３７とから検出信号を受け取り、これらの検出情報を加味してヒータコア１９を流れる冷却水の推定温度を補正する。即ち、外気温度が低い場合や車速が速い場合には、サブコンデンサ２５や配管等からの外部への放熱量が増大するため、その外部放熱を考慮して推定温度を補正する。

ヒータコア１９を流れる冷却水の推定温度Ｔは、例えば、以下の式（１）および式（２）を用いて導出することができる。ここで、Ｐｄｘは冷媒の補正後の圧力、Ｐｓｕｂはサブコンデンサ２５を流れる冷媒の圧力、Ｎｃｏｍｐはコンプレッサ１３の回転速度（冷媒吐出量に対応）、Ｔａｍｂは車両の外気温度、Ｖｃａｒは車速、ｆ（ｘ）は冷媒の圧力がｘのときの冷媒飽和温度である。また、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは補正係数である。
Ｐｄｘ＝Ｐｓｕｂ＋Ａ＊Ｎｃｏｍｐ＋Ｂ・・・（１）
Ｔ＝ｆ（Ｐｄｘ）＋Ｃ＊Ｔａｍｂ＋Ｄ＊Ｖｃａｒ・・・（２）

また、ヒータコア１９を流れる冷却水の推定温度Ｔは、例えば、サブコンデンサ２５を流れる冷媒の圧力とコンプレッサ１３の運転状態との対応関係を示すマップを予め記憶部に記憶させておき、適宜そのマップを参照して求めるようにしていも良い。この場合、マップを参照して得られた推定水温に外気温や車速に応じた係数を掛け合わせて推定水温を補正するようにしても良い。

また、暖房運転時に、第１のバイパス弁３１と第２のバイパス弁３２によってコンデンサバイパス通路２３Ａ−ｂやエバポレータバイパス通路２３Ｂ−ｂが開かれているときには、コンデンサバイパス通路２３Ａ−ｂやエバポレータバイパス通路２３Ｂ−ｂを通過する冷却水の割合に応じた推定水温のずれが生じてしまう。このため、コンデンサバイパス通路２３Ａ−ｂやエバポレータバイパス通路２３Ｂ−ｂが開かれているときには、第１のバイパス弁３１や第２のバイパス弁３２の開度に応じた係数を掛け合わせて推定水温を補正するようにしても良い。

なお、図３，図４において、冷却水通路４２とウォーターポンプ４３は、エンジン４内のウォータジャケットとラジエータ５との間で冷却水を循環させるために設けられている。ラジエータ５側の冷却水通路４２とヒータコア１９側の冷却水通路２３Ｂにはそれぞれ切換弁４４，４５が設けられている。切換弁４４，４５は、冷房運転時と暖房運転時に制御装置２１による制御によって開閉状態を適宜切り換えられる。
また、図３，図４において、逆止弁４６は、主冷媒回路２０のエバポレータ１７とコンプレッサ１３の間に介装されている。

つづいて、この実施形態に係る車両用空調装置１０の暖房運転時と冷房運転時における作動について図３，図４を参照して説明する。
（暖房運転時）
暖房運転時には、図３に示すように、ラジエータ５側の冷却水通路４２が切換弁４４によって閉じられ、ヒータコア１９側の冷却水通路２３Ｂが切換弁４５によって開かれる。この状態において、エンジン４が始動してウォーターポンプ２４が作動すると、エンジン４を冷却した冷却水が供給側の冷却水通路２３Ａを通ってヒータコア１９に供給され、ヒータコア１９を通過した冷却水がエンジン４に戻される。

また、暖房運転時には、主冷媒回路２０がコンプレッサ１３の下流部で切換弁４１によって閉じられ、補助暖房用の冷媒回路３０がコンプレッサ１３の下流部で切換弁４０によって開かれる。この状態において、コンプレッサ１３が作動すると、補助暖房用の冷媒回路３０内を冷媒が循環し、サブコンデンサ２５の凝縮熱が供給側の冷却水通路２３Ａに伝達されて冷却水通路２３Ａ内の冷却水を加熱するとともに、サブエバポレータ２７が戻し側の冷却水通路２３Ｂ内の冷却水から熱を吸収する。これにより、ヒータコア１９に供給される冷却水の温度が高められ、エンジン４の燃焼熱の不足分が補われる。
こうして冷却水によって加熱されたヒータコア１９は、図２に示す空調ユニット１１の通風ダクト１５内において空調空気と熱交換される。この結果、通風ダクト１５の空気吹出口１５ｂからは暖房風が吹き出される。
なお、暖房運転時における冷却水の温度制御は前述のようにして行われる。

（冷房運転時）
冷房運転時には、図４に示すように、ヒータコア１９側の冷却水通路２３Ｂが切換弁４５によって閉じられ、ラジエータ５側の冷却水通路４２が切換弁４４によって開かれる。この状態において、エンジン４が始動してウェーターポンプ４３が作動すると、エンジン４を冷却した冷却水が冷却水通路４２を通ってラジエータ５に送られ、ラジエータ５で外気と熱交換された後にエンジン４に戻される。これにより、エンジン４の燃焼熱がラジエータ５を通して外気に放出され、その結果、エンジン４の過熱が抑制される。

また、冷房運転時には、補助暖房用の冷媒回路３０がコンプレッサ１３の下流部で切換弁４０によって閉じられ、主冷媒回路２０がコンプレッサ１３の下流部で切換弁４１によって開かれる。この状態において、コンプレッサ１３が作動すると、主冷媒回路２０内を冷媒が循環し、エバポレータ１７内の冷媒が周囲から熱を吸収するとともに、コンデンサ１２内の冷媒の熱が室外に放出される。
このとき、エバポレータ１７は、図２に示す空調ユニット１１の通風ダクト１５内において空調空気と熱交換される。この結果、通風ダクト１５の空気吹出口１５ｂからは冷房風が吹き出される。

以上のように、この実施形態に係る車両用空調装置１０においては、サブコンデンサ２５を流れる冷媒の圧力とコンプレッサ１３の運転状態とが圧力センサ３４と運転状態検出部３５とによって検出され、制御装置２１が、これらの検出情報に基づいてヒータコア１９を流れる冷却水の温度を推定して、その推定温度に基づいて補助暖房システム１４を制御する構成とされている。このため、補助暖房システム１４のサブコンデンサ２５側に意図しない温度変化が生じたときに、ヒータコア１９を流れる冷却水の温度変化に大きな遅れをとることなく、迅速に冷却水の温度を回復させることができる。
したがって、この実施形態に係る車両用空調装置１０を採用した場合には、サブコンデンサ２５側の意図しない温度変化に伴って空調空気の温度が急変するのを防止することができる。よって、乗員の快適性を高めることができる。

図５は、暖房運転時に、補助暖房システム１４のサブコンデンサ２５側に意図しない温度の急激な降下が生じたときにおける各部の温度変化の様子を示すグラフである。グラフ中の(Ａ)は、上述のようにして求めた冷却水の推定温度であり、(Ｂ)は、ヒータコア１９を流れる実際の冷却水の温度である。また、グラフ中の(Ｃ)は、水温センサ３３で検出される冷却水の温度である。
このグラフに示すように、温度変化に対する検出特性の緩慢な水温センサ３３を用いた場合に比較し、上述の推定温度を用いた場合には、ヒータコア１９を流れる実際の冷却水の温度に近い値を得ることができる。

また、図５のグラフ中の(Ｄ)は、推定温度を用いた場合の空調ユニット１１の吹き出し温度であり、(Ｅ)は、推定温度を用いずに水温センサ３３のみを用いた場合の空調ユニット１１の吹き出し温度である。
このグラフに示すように、サブコンデンサ２５側に意図しない温度の急激な変化があるときに、上述の推定温度を用いて補助暖房システム１４を制御するようにした場合には、空調空気の急激な変動を抑制することができる。

さらに、この実施形態に係る車両用空調装置１０においては、外気温センサ３６による外気温度情報と、車速センサ３７による車速情報とが制御装置２１に入力され、サブコンデンサ２５を流れる冷媒の圧力情報とコンプレッサ１３の運転状態情報とに基づいて推定した冷却水の推定温度を、外気温センサ３６による外気温度情報と、車速センサ３７による車速情報とを加味して補正するようにしている。このため、サブコンデンサ２５の周囲から外部に放出される熱量に大きく関係する外気温度と車両の走行速度の影響を推定温度に反映させることができる。
したがって、この実施形態に係る車両用空調装置１０を採用した場合には、外気温度や車両の運転速度に拘わらず、サブコンデンサ２５側の温度変化に対して冷却水の温度を迅速、かつ正確に回復させることができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

４…エンジン（内燃機関）
１０…車両用空調装置
１３…コンプレッサ
１４…補助暖房システム
１９…ヒータコア
２１…制御装置
２３Ａ…冷却水通路
２５…サブコンデンサ（凝縮器）
２６…暖房用膨張弁
２７…サブエバポレータ（蒸発器）
３０…補助暖房用の冷媒回路（冷媒回路）

Claims (2)

1. 内燃機関と熱交換した冷却水を、室内に吹き出される空気を加熱するヒータコアに流入させる冷却水通路と、
   コンプレッサで圧縮された冷媒と冷却水との間で熱交換を行う凝縮器、暖房用膨張弁、及び、蒸発器を持つ冷媒回路を有し、前記凝縮器を流れる冷媒の凝縮熱を取り出して前記冷却水通路を流れる冷却水を加熱する補助暖房システムと、
   暖房運転時に、前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を目標温度に近づけるように前記補助暖房システムを制御する制御装置と、を備えた車両用空調装置において、
   前記制御装置は、前記凝縮器を流れる冷媒の圧力情報と、前記コンプレッサの運転状態情報とに基づいて前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を推定し、ここで推定した推定水温に基づいて前記補助暖房システムを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、前記凝縮器を流れる冷媒の圧力情報と、前記コンプレッサの運転状態情報とに加え、車両の外気温度に関する温度情報と、車両の走行速度に関する車速情報とに基づいて前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を推定し、ここで推定した推定水温に基づいて前記補助暖房システムを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。

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