JP2019188851A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調装置における圧縮機のオン／オフの繰り返し頻度を低減させる。【解決手段】空調装置１００は、コンプレッサ２１と、車両の車室に導かれる空気をコンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する水冷コンデンサ２２及び温水サイクル４と、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の吐出圧Ｐｄを検出する吐出圧センサ１１と、車室内への空気の目標吹出温度Ｔｏに対応する目標冷媒圧力Ｐｃに吐出圧Ｐｄが近付くようにコンプレッサ２１の回転数Ｄを制御するコントローラ１０と、を備え、コントローラ１０は、吐出圧Ｐｄが目標冷媒圧力Ｐｃより高くなっても、目標冷媒圧力Ｐｃとの圧力差が設定圧力より小さい場合に、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させる。【選択図】図６

Description

本発明は、空調装置に関するものである。

特許文献１には、室外熱交換器にて冷媒を蒸発させ、室内熱交換器にて車室内へ吹き出す空気を加熱するヒートポンプサイクルを備える車両用空調装置が開示されている。この車両用空調装置では、実際の高圧側冷媒圧力が目標高圧側冷媒圧力を超えた場合に、圧縮機をオフに切り換えている。

特開２０１４−０５８２０５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では、実際の高圧側冷媒圧力が目標高圧側冷媒圧力を超えた場合に圧縮機をオフにした後、室内熱交換器の温度が下がっていない状態で冷媒の圧力だけが低下した場合にも、圧縮機はオンに切り換えられる。そのため、圧縮機のオン／オフの切り換えが頻繁に繰り返されるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、空調装置における圧縮機のオン／オフの繰り返し頻度を低減させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、車両に搭載される空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記車両の車室に導かれる空気を前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する室内熱交換器と、前記圧縮機にて圧縮された冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出器と、前記車室内への空気の目標吹出温度に対応する目標冷媒圧力に前記冷媒圧力検出器が検出した圧力が近付くように前記圧縮機の回転速度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記冷媒圧力検出器が検出した圧力が前記目標冷媒圧力より高くなっても、前記目標冷媒圧力との圧力差が設定圧力より小さい場合に、前記圧縮機を最低回転速度で運転させる。

上記態様では、圧縮機にて圧縮された冷媒の圧力が目標冷媒圧力より高くなっても、目標冷媒圧力との圧力差が設定圧力より小さい場合には、圧縮機を停止させずに最低回転速度で運転させる。そのため、圧縮機を最低回転速度で運転させている間だけ圧縮機はオフに切り換えられない。また、圧縮機停止時の冷媒の圧力は、目標冷媒圧力よりも設定圧力だけ高くなっている。そのため、圧縮機がオフに切り換えられた後に、すぐにオンに切り換えられることが抑制される。したがって、空調装置における圧縮機のオン／オフの繰り返し頻度を低減させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る空調装置の構成図である。 図２は、空調装置の制御ブロック図である。 図３は、本発明の実施形態の変形例に係る空調装置の構成図である。 図４は、冷房モードにおける空調装置の冷媒の流れを説明する図である。 図５は、ヒートポンプ暖房モードにおける空調装置の冷媒の流れを説明する図である。 図６は、熱媒体の温度に対するコンプレッサ運転モードの切り換えについて説明するフローチャートである。 図７は、熱媒体の温度に対するコンプレッサ運転モードの切り換えについて説明する遷移図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る空調装置１００について説明する。

まず、図１から図３を参照して、空調装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、空調装置１００は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、熱媒体としての温水が循環する温水サイクル４と、空調に利用される空気が通過するＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット５と、空調装置１００の動作を制御する制御部としてのコントローラ１０と、を備える。

空調装置１００は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。空調装置１００は、車両（図示省略）に搭載されて車室（図示省略）内の空調を行う。例えば、冷媒にはＨＦＯ−１２３４ｙｆが用いられ、温水には不凍液が用いられる。

冷凍サイクル２は、圧縮機としてのコンプレッサ２１と、冷媒−熱媒体熱交換器としての水冷コンデンサ２２と、室外熱交換器２３と、受液器２４と、内部熱交換器３０と、蒸発器としてのエバポレータ２５と、膨張弁としての温度式膨張弁２６と、固定絞り２７と、固定絞り２７をバイパスする冷媒が流れるバイパス路２０ａと、バイパス路２０ａを開閉する流路切換弁としての第２流路切換弁２９と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路２０と、を備える。冷媒流路２０には、第１流路切換弁２８が設けられる。

コンプレッサ２１は、ガス状（気相）冷媒を吸入し圧縮する。これにより、ガス状冷媒は高温高圧になる。

水冷コンデンサ２２は、暖房運転時に、コンプレッサ２１を通過した後の冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１によって高温高圧となった冷媒と温水サイクル４を循環する温水との間で熱交換を行い、冷媒の熱によって温水を加熱する。水冷コンデンサ２２にて凝縮した冷媒は、固定絞り２７へと流れる。

水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて、温水サイクル４を循環する温水を介して、車室内に導かれて空調に用いられる空気を加熱する。ここでは、水冷コンデンサ２２と温水サイクル４とが、車室内に導かれる空気を加熱する室内熱交換器に相当する。これに代えて、図３に示すように、温水サイクル４を設けずに、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒がヒータコア４２に直接導かれるようにしてもよい。この場合、ヒータコア４２が室内熱交換器に相当する。

室外熱交換器２３は、例えば車両のエンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２３は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。室外熱交換器２３には、車両の走行や室外ファン６の回転によって、外気が導入される。

受液器２４は、室外熱交換器２３の下流に位置し、室外熱交換器２３からの冷媒を導入し、液状（液相）冷媒とガス状冷媒とに気液分離させる。受液器２４は、液状冷媒を貯留する貯液部２４ａと、液状冷媒をエバポレータ２５に導く出口と、ガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く出口と、を有する。図１では、概念図のため省略しているが、ガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く通路は、回路内に含まれるオイルの戻りが可能なように構成されている。

受液器２４は、暖房運転時には、室外熱交換器２３から流入するガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く。受液器２４からコンプレッサ２１へは、分離したガス状冷媒のみが流れる。受液器２４は、冷房運転時には、室外熱交換器２３から流入する液状冷媒を貯留し、液状冷媒の一部を内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６とを介してエバポレータ２５に導く。受液器２４からエバポレータ２５へは、分離した液状冷媒のみが流れる。

受液器２４と温度式膨張弁２６との間には、差圧弁３１が設けられる。差圧弁３１は、内部熱交換器３０の上流に設けられる。差圧弁３１は、差圧弁３１の上流側の圧力が設定圧力を超えると開く。この設定圧力は、暖房運転時には差圧弁３１が開かず、冷房運転時にのみ差圧弁３１が開くような圧力に予め設定される。差圧弁３１が設けられることによって、暖房運転時に受液器２４から温度式膨張弁２６を介してエバポレータ２５に冷媒が流れることを防止できる。よって、エバポレータ２５が凍結することや、冷媒流路２０内を流れる潤滑用オイルがエバポレータ２５に貯留されることが防止される。なお、差圧弁３１を、内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６との間に設けてもよい。

エバポレータ２５は、ＨＶＡＣユニット５内に配置される。エバポレータ２５は、冷凍サイクル２の運転モードが冷房モードである場合に、車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させて冷媒を蒸発させる。エバポレータ２５にて蒸発した冷媒は、内部熱交換器３０を介してコンプレッサ２１へと流れる。

温度式膨張弁２６は、内部熱交換器３０とエバポレータ２５との間に配置され、室外熱交換器２３から受液器２４及び内部熱交換器３０を介して導かれた液状冷媒を減圧膨張させる。温度式膨張弁２６は、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度、即ちガス状冷媒の過熱度に応じて開度を自動的に調節する。

エバポレータ２５の負荷が増加した場合には、ガス状冷媒の過熱度が増加する。そうすると温度式膨張弁２６の開度が大きくなって過熱度を調節する様に冷媒量が増加する。一方、エバポレータ２５の負荷が減少した場合には、ガス状冷媒の過熱度が減少する。そうすると温度式膨張弁２６の開度が小さくなって過熱度を調節する様に冷媒量が減少する。このように、温度式膨張弁２６は、エバポレータ２５を通過したガス状冷媒の温度をフィードバックして、ガス状冷媒が適切な過熱度となるように開度を調節する。

内部熱交換器３０は、温度式膨張弁２６の上流の冷媒とエバポレータ２５の下流の冷媒との間で、温度差を利用して熱交換させる。

固定絞り２７は、水冷コンデンサ２２と室外熱交換器２３との間に配置され、コンプレッサ２１にて圧縮されて水冷コンデンサ２２にて凝縮した冷媒を減圧膨張させる。固定絞り２７には、例えば、オリフィスやキャピラリーチューブが用いられる。固定絞り２７の絞り量は、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように設定される。本実施形態では、固定絞り２７，バイパス路２０ａ，及び第１流路切換弁２８が絞り機構に該当する。

固定絞り２７に代えて、例えば、図３に示す変形例のように、少なくとも全開と所定の絞り状態とを有し、段階的に又は無段階に開度を調節できる電気式絞り機構としての電磁絞り弁１２７を可変絞り（絞り機構）として用いてもよい。この場合、バイパス路２０ａを設ける必要はない。電磁絞り弁１２７は、冷房運転時には、冷媒の流れを絞らないように調節され、暖房運転時には、冷媒の流れを絞るように調節される。

第１流路切換弁２８は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第１流路切換弁２８は、コントローラ１０によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。

冷房運転時には、第１流路切換弁２８が閉じられる。これにより、室外熱交換器２３にて凝縮した冷媒は、受液器２４に流入し、差圧弁３１の上流側の圧力が設定圧力を超えて、液状冷媒が内部熱交換器３０，温度式膨張弁２６，及びエバポレータ２５を通過してコンプレッサ２１に導かれる。一方、暖房運転時には、第１流路切換弁２８が開かれる。これにより、室外熱交換器２３にて蒸発した冷媒は、受液器２４に流入し、第１流路切換弁２８を通過してコンプレッサ２１に導かれる。よって、暖房運転時には、冷媒は、内部熱交換器３０，温度式膨張弁２６，及びエバポレータ２５をバイパスして流れる。

第２流路切換弁２９は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第２流路切換弁２９は、コントローラ１０によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。

冷房運転時には、第２流路切換弁２９が開かれる。これにより、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２を通過した後、固定絞り２７をバイパスして室外熱交換器２３へ流入する。一方、暖房運転時には、第２流路切換弁２９が閉じられる。これにより、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２及び固定絞り２７を通過して室外熱交換器２３へ流入する。

温水サイクル４は、ポンプとしてのウォータポンプ４１と、ヒータコア４２と、補助加熱器としての温水ヒータ４３と、水冷コンデンサ２２と、これらを温水が循環可能となるように接続する温水流路４０と、を備える。

ウォータポンプ４１は、温水流路４０内の温水を循環させる。

ヒータコア４２は、ＨＶＡＣユニット５内に配置され、暖房運転時に、ヒータコア４２を通過する空気と温水との熱交換によって、空調に用いられる空気を加熱する。

温水ヒータ４３は、車室に導かれる空気の加熱を補助する。温水ヒータ４３は、内部にヒータ（図示省略）を有し、外部動力を用いて温水を加熱する。ヒータには、例えば、シーズヒータやＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが用いられる。

温水ヒータ４３に代えて、例えば、車室に導かれる空気を直接加熱する空気式ヒータ（図示省略）、又は車両の内燃機関としてのエンジン（図示省略）の排熱を使用して車室に導かれる空気を加熱する温水式熱交換器（図示省略）を用いてもよい。また、温水ヒータ４３、空気式ヒータ、及び温水式熱交換器のいずれか一つを単体で用いてもよく、これらを任意に組み合わせて用いてもよい。

ＨＶＡＣユニット５は、空調に利用する空気を冷却又は加熱する。ＨＶＡＣユニット５は、ブロワ５２と、エアミックスドア５３と、これらを空調に利用する空気が通過可能となるように囲うケース５１と、を備える。ＨＶＡＣユニット５内には、エバポレータ２５とヒータコア４２とが配置される。ブロワ５２から送風された空気は、エバポレータ２５内を流れる冷媒との間、及びヒータコア４２内を流れる温水との間で熱交換を行う。

ブロワ５２は、ＨＶＡＣユニット５内に空気を送風する送風機である。

エアミックスドア５３は、ＨＶＡＣユニット５内に配置されたヒータコア４２を通過する空気の量を調整する。エアミックスドア５３は、ヒータコア４２のブロワ５２側に設置される。エアミックスドア５３は、暖房運転時にヒータコア４２側を開き、冷房運転時にヒータコア４２側を閉じる。エアミックスドア５３の開度によって、空気とヒータコア４２内の温水との間の熱交換量が調節される。

空調装置１００には、冷媒圧力検出器としての吐出圧センサ１１と、冷媒温度検出器としての室外熱交換器出口温センサ１２と、蒸発器温度検出器としてのエバポレータ温度センサ１３と、外気温度検出器としての外気温センサ１５と、熱媒体温度検出器としての水温センサ１６と、が設置されている。

吐出圧センサ１１は、コンプレッサ２１の吐出側の冷媒流路２０に設置され、コンプレッサ２１にて圧縮されたガス状冷媒の吐出圧Ｐｄ［Ｐａ］を検出する。

室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３の出口に設けられて冷媒流路２０内の冷媒の温度を検出する。室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３を通過した冷媒の温度を検出する。

エバポレータ温度センサ１３は、ＨＶＡＣユニット５内におけるエバポレータ２５の空気流れ下流側に設置され、エバポレータ２５を通過した空気の温度を検出する。なお、エバポレータ温度センサ１３は、エバポレータ２５に直接設置されてもよい。

外気温センサ１５は、室外熱交換器２３に取り込まれて通過する前の外気の温度を検出する。

水温センサ１６は、温水ヒータ４３の出口近傍の温水流路４０に設置される。水温センサ１６を温水ヒータ４３内に設けてもよい。水温センサ１６は、ヒータコア４２に導かれる温水の温度Ｔｗ［℃］を検出する。

コントローラ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などによって構成されるマイクロコンピュータである。コントローラ１０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ１０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことで、空調装置１００に各種機能を発揮させる。

コントローラ１０は、空調装置１００の制御を実行するようにプログラムされている。図２に示すように、コントローラ１０には、吐出圧センサ１１と、室外熱交換器出口温センサ１２と、エバポレータ温度センサ１３と、外気温センサ１５と、水温センサ１６と、からの信号が入力される。なお、コントローラ１０には、図示しない他のセンサからの信号が入力されてもよい。

コントローラ１０は、入力された信号に基づいて、冷凍サイクル２の制御を実行する。即ち、コントローラ１０は、図１に破線で示すように、コンプレッサ２１の回転数（回転速度）Ｄ［ｒｐｍ］を設定すると共に、第１流路切換弁２８及び第２流路切換弁２９の開閉制御を実行する。また、コントローラ１０は、図示しない出力信号を送信することで、温水サイクル４及びＨＶＡＣユニット５の制御を実行する。

コントローラ１０は、以下のようにコンプレッサ２１の回転数Ｄを制御する。

コントローラ１０には、車室内温度センサ（図示省略）によって検出された車室内温度，外気温センサ１５によって検出された外気温度，車室内の操作スイッチ（図示省略）を用いて設定された設定温度，及び日射センサ（図示省略）によって検出された日射量が入力される。コントローラ１０は、これらの入力値から、車室内に導かれる空気の目標温度である目標吹出温度Ｔｏ［℃］を演算する。

コントローラ１０は、車室内に導かれる空気を目標吹出温度Ｔｏにするためにヒータコア４２に供給する必要のある温水の目標温度である目標熱媒体温度としての目標温水温度Ｔｗｏ［℃］を演算する。目標温水温度Ｔｗｏは、Ｔｗｏ＝Ｔｏ＋αによって演算される。αは定数であり、例えばα＝２［℃］である。

コントローラ１０は、ヒータコア４２に供給する温水の温度Ｔｗを目標温水温度Ｔｗｏにするための冷媒の目標温度である目標冷媒温度Ｔｃ［℃］を演算する。目標冷媒温度Ｔｃは、Ｔｃ＝Ｔｗ＋βによって演算される。βは定数であり、例えばβ＝１［℃］である。

コントローラ１０は、目標冷媒温度Ｔｃのときのコンプレッサ２１の吐出圧Ｐｄの目標値である目標冷媒圧力Ｐｃ［Ｐａ］を演算する。冷媒の飽和圧力と温度とには相関があるため、目標冷媒温度Ｔｃから目標冷媒圧力Ｐｃを演算することができる。

コントローラ１０は、吐出圧センサ１１が検出した冷媒の圧力が、車室内への空気の目標吹出温度Ｔｏに対応する目標冷媒圧力Ｐｃに近付くように、コンプレッサ２１の回転数ＤをＰＩ制御する。このように、コントローラ１０は、目標吹出温度Ｔｏが決まれば目標冷媒圧力Ｐｃを演算できるので、当該目標吹出温度Ｔｏに基づいてコンプレッサ２１の回転数Ｄを制御することができる。

次に、図４及び図５を参照して、空調装置１００の各空調運転モードについて説明する。

＜冷房運転＞
冷房運転時には、冷凍サイクル２は、冷房モードに切り換えられる。冷房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒は、図４に太実線で示すように循環する。

コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を閉じた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を開いた状態にする。

コンプレッサ２１で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、水冷コンデンサ２２及び第２流路切換弁２９を通って、室外熱交換器２３へと流れる。このとき、温水サイクル４内の温水は循環していないので、水冷コンデンサ２２では、殆ど熱交換は行われない。また、冷媒は、固定絞り２７をバイパスしてバイパス路２０ａを通過する。固定絞り２７に代えて電磁絞り弁１２７（図２参照）を設ける場合には、電磁絞り弁１２７は、冷媒の流れを絞らないように調節される。

室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気と熱交換を行い冷却された後、受液器２４にて気液分離される。これにより、受液器２４に液状冷媒が貯留される。受液器２４の下流側に接続される温度式膨張弁２６には、受液器２４から液状冷媒の一部が内部熱交換器３０を介して流通する。

その後、液状冷媒は、温度式膨張弁２６で減圧膨張してエバポレータ２５へ流通し、エバポレータ２５を通過する際に空調に利用する空気の熱を吸収することで蒸発する。エバポレータ２５にて蒸発したガス状冷媒は、内部熱交換器３０を通過し再びコンプレッサ２１へと流れる。

ここで、受液器２４から内部熱交換器３０に流通する液状冷媒は、高圧の流体であり、受液器２４にて気液分離されることで、過冷却度がほぼ０℃の略飽和液状態となっている。一方、エバポレータ２５から内部熱交換器３０に流通するガス状冷媒は、温度式膨張弁２６を通過する際に減圧膨張して低温の流体になっている。そのため、液状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に低温のガス状冷媒との間で熱交換を行い、ガス状冷媒により過度に冷却されて飽和液状態から過冷却度をもった過冷却状態となる。また、ガス状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に、液状冷媒によって加熱されることで過熱度を持った加熱状態となる。

エバポレータ２５にて冷媒によって冷却された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流に流されて冷房風として用いられる。

＜暖房運転＞
暖房運転時には、冷凍サイクル２は、ヒートポンプ暖房モードに切り換えられる。暖房運転時には、いわゆる外気吸熱ヒートポンプ運転が実行される。ヒートポンプ暖房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒及び温水サイクル４内の温水は、図５に太実線で示すように循環する。

コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を開いた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を閉じた状態にする。

コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱し、固定絞り２７を通って減圧膨張することで低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。

室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換した後、受液器２４へと流れて気液分離される。そして、受液器２４で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、第１流路切換弁２８を通って再びコンプレッサ２１へと流れる。このように、ヒートポンプ暖房モードでは、受液器２４には液状冷媒が貯留されて、ガス状冷媒がコンプレッサ２１に導かれる。

一方、水冷コンデンサ２２で冷媒によって加熱された温水は、循環してヒータコア４２に流れ、ヒータコア４２の周囲の空気を加熱する。加熱された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流側に流されることで、暖房風として用いられる。

なお、水冷コンデンサ２２で冷媒が充分に温水を加熱できない場合には、外気吸熱ヒートポンプ運転と併用して又は独立して温水ヒータ４３を運転させることによって温水を加熱してもよい。

次に、図６及び図７を参照して、暖房運転時のコンプレッサ２１の運転モードの切り換えについて説明する。コントローラ１０は、図６に示すルーチンを、例えば１０ミリ秒ごとの一定時間隔で繰り返し実行する。

ステップＳ１１では、コントローラ１０は、吐出圧センサ１１からの電気信号に基づき、コンプレッサ２１の吐出圧Ｐｄを検出する。

ステップＳ１２では、コントローラ１０は、目標冷媒圧力Ｐｃと吐出圧Ｐｄとの差である冷媒圧力差ΔＰ［Ｐａ］を演算する。

ステップＳ１３では、コントローラ１０は、冷媒圧力差ΔＰに基づいてＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ：比例積分）制御を実行し、コンプレッサ２１の回転数Ｄを演算する。

ステップＳ１４では、コントローラ１０は、現状のコンプレッサ２１の運転モードを検出する。コンプレッサ２１は、第１運転モード，第２運転モード，又は第３運転モードにて運転されている。

第１運転モードは、コントローラ１０が、目標冷媒圧力Ｐｃに吐出圧センサ１１が検出した冷媒の吐出圧Ｐｄが近付くようにコンプレッサ２１の回転数ＤをＰＩ制御する運転モードである。第１運転モードでは、演算されたコンプレッサ２１の回転数Ｄが最低回転数（最低回転速度）Ｄｍｉｎ［ｒｐｍ］を下回っても、コントローラ１０はコンプレッサ２１を停止させずに最低回転数Ｄｍｉｎにて運転を継続する。第２運転モードは、コントローラ１０が、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎに固定して運転させる運転モードである。第３運転モードは、コントローラ１０は、コンプレッサ２１の運転（回転）を停止させる運転モードである。

ステップＳ１５では、水温センサ１６からの電気信号に基づき、温水の温度Ｔｗを検出する。

ステップＳ１６では、コントローラ１０は、現状のコンプレッサ２１の運転モードと温水の温度Ｔｗとに基づいて、コンプレッサ２１をどの運転モードで運転するか判定する。

具体的には、コントローラ１０は、図７の遷移図に基づいて、コンプレッサ２１をどの運転モードで運転するか判定する。図７では、横軸が、温水の温度Ｔｗであり、縦軸が、コンプレッサ２１の運転モードである。

図７の横軸において、第１目標温水温度Ｔｗｏ１，第２目標温水温度Ｔｗｏ２，及び第３目標温水温度Ｔｗｏ３が設定される。これらは、水温センサ１６が検出した温水の温度Ｔｗから目標吹出温度Ｔｏに対応する目標温水温度Ｔｗｏを減じた熱媒体温度差としての温水温度差ΔＴｗが、それぞれ第１設定温度Ｔｗ１，第２設定温度Ｔｗ２，及び第３設定温度Ｔｗ３の場合の温度である。ここでは、第１設定温度Ｔｗ１は４［℃］に設定され、第２設定温度Ｔｗ２は、２［℃］に設定され、第３設定温度Ｔｗ３は０［℃］に設定される。即ち、第３目標温水温度Ｔｗｏ３は、目標温水温度Ｔｗｏと一致している。

図７に示すように、空調装置１００にて暖房運転を開始して、車室内の空気が充分に温まっていない状態では、コントローラ１０は、第１運転モードにて、目標冷媒圧力Ｐｃに吐出圧センサ１１が検出した冷媒の吐出圧Ｐｄが近付くようにコンプレッサ２１の回転数ＤをＰＩ制御する。

第１運転モードにて、吐出圧Ｐｄが目標冷媒圧力Ｐｃを超えると、演算上、コンプレッサ２１の回転数Ｄは、最低回転数Ｄｍｉｎを下回った値になる。しかしながら、空調装置１００では、温水の温度Ｔｗが目標温水温度Ｔｗｏを超えても、温水温度差ΔＴｗが第１設定温度Ｔｗ１より低い場合には、コンプレッサ２１の回転を停止させずに、最低回転数Ｄｍｉｎにて運転を継続させる。

このように、空調装置１００では、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の吐出圧Ｐｄが目標冷媒圧力Ｐｃより高くなっても、目標冷媒圧力Ｐｃとの圧力差が設定圧力より小さい場合には、コンプレッサ２１を停止させずに最低回転数Ｄｍｉｎで運転させる。そのため、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させている間だけコンプレッサ２１はオフに切り換えられない。また、コンプレッサ２１の停止時の冷媒の圧力は、目標冷媒圧力Ｐｃよりも設定圧力だけ高くなっている。そのため、コンプレッサ２１がオフに切り換えられた後に、すぐにオンに切り換えられることが抑制される。したがって、空調装置１００におけるコンプレッサ２１のオン／オフの繰り返し頻度を低減させることができる。

なお、図３に示す変形例でも同様に、コントローラ１０は、吐出圧センサ１１が検出した吐出圧Ｐｄが目標冷媒圧力Ｐｃより高くなっても、目標冷媒圧力Ｐｃとの冷媒圧力差ΔＰが設定圧力より小さい場合に、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させる、このとき、設定圧力は、温水の温度Ｔｗが第１目標温水温度Ｔｗｏ１であるときの冷媒の圧力である。この場合にも同様の効果を奏する。

コントローラ１０は、第１運転モードにて、温水の温度Ｔｗが上昇して第１目標温水温度Ｔｗｏ１より高くなった場合、即ち温水温度差ΔＴｗが第１設定温度Ｔｗ１より高くなった場合に、第３運転モードに切り換えて、コンプレッサ２１の回転を停止させる。

コントローラ１０は、第３運転モードにて、温水の温度Ｔｗが第２目標温水温度Ｔｗｏ２より低くなった場合、即ち温水温度差ΔＴｗが第２設定温度Ｔｗ２より低くなった場合に、第２運転モードに切り換えて、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転する。

コントローラ１０は、第２運転モードにて、温水の温度Ｔｗが第３目標温水温度Ｔｗｏ３より低くなった場合、即ち温水温度差ΔＴｗが第３設定温度Ｔｗ３より低くなった場合に、第１運転モードに切り換えて、再びコンプレッサ２１の回転数ＤをＰＩ制御する。

ここで、コンプレッサ２１が停止した状態から通常のＰＩ制御に移行する場合には、吐出圧Ｐｄが室内熱交換器の温度との関係よりも低くなっているため、目標冷媒圧力Ｐｃとの差が大きくなっており、コンプレッサ２１の回転数Ｄを高くする必要がある。そして、吐出圧Ｐｄがオーバーシュートすると、コンプレッサ２１の回転数Ｄを急に下げる必要がある。そのため、コンプレッサ２１の回転数Ｄがハンチングするおそれがある。

これに対して、空調装置１００では、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させている状態から、通常のＰＩ制御に移行するので、吐出圧Ｐｄが運転状態のため、コンプレッサ２１の回転数Ｄを急に上昇させる必要がない。したがって、コンプレッサ２１の回転数Ｄがハンチングすることを抑制できる。

また、空調装置１００では、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒が水冷コンデンサ２２にて温水を加熱し、加熱された温水をヒータコア４２に流通させて空気を加熱している。温水の温度Ｔｗの変化の応答性は、冷媒の吐出圧Ｐｄの変化と比較して悪い。そのため、仮に、コンプレッサ２１が停止した状態で、温水の温度Ｔｗが第３目標温水温度Ｔｗｏ３より低くなるまで待ってからコンプレッサ２１の運転を行う場合には、すぐに温水の温度Ｔｗを上昇させることができない。

これに対して、空調装置１００では、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させている状態から、通常のＰＩ制御に移行するので、速やかに温水の温度Ｔｗを上昇させることができる。

コントローラ１０は、第２運転モードにて、温水の温度Ｔｗが第１目標温水温度Ｔｗｏ１より高くなった場合、即ち温水温度差ΔＴｗが第１設定温度Ｔｗ１より高くなった場合に、第３運転モードに切り換えて、コンプレッサ２１の回転を停止させる。

ステップＳ１６にて、コンプレッサ２１を第１運転モードにて運転すると判定した場合には、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１６にて、コンプレッサ２１を第２運転モードにて運転すると判定した場合には、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ１６にて、コンプレッサ２１を第３運転モードにて運転すると判定した場合には、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ１７では、コンプレッサ２１をオンにする。既にコンプレッサ２１がオンである場合にはそのまま運転を継続する。

ステップＳ１８では、ステップＳ１３にて演算されたコンプレッサ２１の回転数Ｄが最低回転数Ｄｍｉｎより大きいか否かを判定する。ステップＳ１８にて、ステップＳ１３にて演算されたコンプレッサ２１の回転数Ｄが最低回転数Ｄｍｉｎより大きいと判定された場合には、ステップＳ１９に移行して、回転数Ｄにてコンプレッサ２１を運転する。一方、ステップＳ１８にて、ステップＳ１３にて演算されたコンプレッサ２１の回転数Ｄが最低回転数Ｄｍｉｎより大きくない、即ち最低回転数Ｄｍｉｎ以下であると判定された場合には、ステップＳ２１に移行して、最低回転数Ｄｍｉｎにてコンプレッサ２１を回転させる。

ステップＳ２０では、コンプレッサ２１をオンにする。既にコンプレッサ２１がオンである場合にはそのまま運転を継続する。

ステップＳ２１では、回転数Ｄを最低回転数Ｄｍｉｎに固定してコンプレッサ２１を回転させる。これにより、第３運転モードから第２運転モードに切り換えられた場合に、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎにて回転させることができる。

ステップＳ２２では、コンプレッサ２１の回転を停止させる。これにより、第１運転モードから第３運転モードに切り換えられた場合、及び第２運転モードから再び第３運転モードに切り換えられた場合に、コンプレッサ２１の回転を停止させることができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

空調装置１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１と、車両の車室に導かれる空気をコンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する水冷コンデンサ２２及び温水サイクル４と、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の圧力を検出する吐出圧センサ１１と、車室内への空気の目標吹出温度Ｔｏに対応する目標冷媒圧力Ｐｃに吐出圧センサ１１が検出した吐出圧Ｐｄが近付くようにコンプレッサ２１の回転数Ｄを制御するコントローラ１０と、を備え、コントローラ１０は、吐出圧センサ１１が検出した吐出圧Ｐｄが目標冷媒圧力Ｐｃより高くなっても、目標冷媒圧力Ｐｃとの圧力差が設定圧力より小さい場合に、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させる。

また、空調装置１００は、ヒータコア４２に流通する温水を、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱によって加熱する水冷コンデンサ２２と、ヒータコア４２に導かれる温水の温度を検出する水温センサ１６と、を更に備え、コントローラ１０は、水温センサ１６が検出した温度Ｔｗから目標吹出温度Ｔｏに対応する目標温水温度Ｔｗｏを減じた温水温度差ΔＴｗが、設定圧力の場合の温水の温度差である第１設定温度Ｔｗ１より低い場合に、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させる。

これらの構成では、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の吐出圧Ｐｄが目標冷媒圧力Ｐｃより高くなっても、目標冷媒圧力Ｐｃとの圧力差が設定圧力より小さい場合には、コンプレッサ２１を停止させずに最低回転数Ｄｍｉｎで運転させる。そのため、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させている間だけコンプレッサ２１はオフに切り換えられない。また、コンプレッサ２１の停止時の冷媒の圧力は、目標冷媒圧力Ｐｃよりも設定圧力だけ高くなっている。そのため、コンプレッサ２１がオフに切り換えられた後に、すぐにオンに切り換えられることが抑制される。したがって、空調装置１００におけるコンプレッサ２１のオン／オフの繰り返し頻度を低減させることができる。

また、コントローラ１０は、温水温度差ΔＴｗが第１設定温度Ｔｗ１より高くなった場合に、コンプレッサ２１の回転を停止させる。

この構成によれば、空調装置１００におけるコンプレッサ２１のオン／オフの繰り返し頻度を低減させると共に、必要以上にコンプレッサ２１の運転を行うことを防止できる。

また、コントローラ１０は、コンプレッサ２１の回転が停止した状態で、温水温度差ΔＴｗが第１設定温度Ｔｗ１よりも低く設定される第２設定温度Ｔｗ２より低くなった場合に、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させる。

また、コントローラ１０は、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させている状態で、温水温度差ΔＴｗが第２設定温度Ｔｗ２よりも低く設定される第３設定温度Ｔｗ３より低くなった場合に、目標冷媒圧力Ｐｃに吐出圧センサ１１が検出した吐出圧Ｐｄが近付くようにコンプレッサ２１の回転数Ｄを上昇させる。

これらの構成によれば、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させている状態から、通常のＰＩ制御に移行するので、コンプレッサ２１の回転数Ｄを急に上昇させる必要がない。したがって、コンプレッサ２１の回転数Ｄがハンチングすることを抑制できる。また、空調装置１００では、コンプレッサ２１を最低回転数Ｄｍｉｎで運転させている状態から、通常のＰＩ制御に移行するので、速やかに温水の温度Ｔｗを上昇させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００ 空調装置
２ 冷凍サイクル
４ 温水サイクル
１０ コントローラ（制御部）
１１ 吐出圧センサ（冷媒圧力検出器）
１６ 水温センサ（熱媒体温度検出器）
２１ コンプレッサ（圧縮機）
２２ 水冷コンデンサ（冷媒−熱媒体熱交換器）
２３ 室外熱交換器
２４ 受液器
２５ エバポレータ（蒸発器）
２６ 温度式膨張弁（膨張弁）
２７ 固定絞り
４２ ヒータコア
１２７ 電磁絞り弁（電気式絞り機構）

Claims (5)

1. 車両に搭載される空調装置であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記車両の車室に導かれる空気を前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する室内熱交換器と、
   前記圧縮機にて圧縮された冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出器と、
   前記車室内への空気の目標吹出温度に対応する目標冷媒圧力に前記冷媒圧力検出器が検出した圧力が近付くように前記圧縮機の回転速度を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記冷媒圧力検出器が検出した圧力が前記目標冷媒圧力より高くなっても、前記目標冷媒圧力との圧力差が設定圧力より小さい場合に、前記圧縮機を最低回転速度で運転させる、
   ことを特徴とする空調装置。
2. 請求項１に記載の空調装置であって、
   前記室内熱交換器に流通する熱媒体を、前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱によって加熱する冷媒−熱媒体熱交換器と、
   前記室内熱交換器に導かれる熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出器と、を更に備え、
   前記制御部は、前記熱媒体温度検出器が検出した温度から前記目標吹出温度に対応する目標熱媒体温度を減じた熱媒体温度差が、前記設定圧力の場合の熱媒体の温度差である第１設定温度より低い場合に、前記圧縮機を最低回転速度で運転させる、
   ことを特徴とする空調装置。
3. 請求項２に記載の空調装置であって、
   前記制御部は、前記熱媒体温度差が前記第１設定温度より高くなった場合に、前記圧縮機の回転を停止させる、
   ことを特徴とする空調装置。
4. 請求項３に記載の空調装置であって、
   前記制御部は、前記圧縮機の回転が停止した状態で、前記熱媒体温度差が前記第１設定温度よりも低く設定される第２設定温度より低くなった場合に、前記圧縮機を最低回転速度で運転させる、
   ことを特徴とする空調装置。
5. 請求項４に記載の空調装置であって、
   前記制御部は、前記圧縮機を最低回転速度で運転させている状態で、前記熱媒体温度差が前記第２設定温度よりも低く設定される第３設定温度より低くなった場合に、前記目標冷媒圧力に前記冷媒圧力検出器が検出した圧力が近付くように前記圧縮機の回転速度を上昇させる、
   ことを特徴とする空調装置。

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