JP3336886B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンプレッサの駆
動により冷媒を車室外熱交換器および車室内熱交換器に
循環させる蒸気圧縮サイクルを備えた車両用空調装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車のように暖房用熱源がない車
両やエンジン冷却水の熱量が不足して暖房性能が足りな
い車両に適用して、蒸気圧縮サイクルによる暖房運転を
行なうようにした車両用空調装置が知られている（例え
ば、実開昭６１−１０１０２０号のマイクロフィルム参
照）。図９に従来の空調装置の一例を示す。蒸気圧縮サ
イクルは、コンプレッサ１、切替弁２、主凝縮器４、膨
張弁６、１５、蒸発器８、暖房用凝縮器１３で構成さ
れ、暖房時は、コンプレッサ１→切替弁２→暖房用凝縮
器１３→膨張弁１５→蒸発器８→コンプレッサ１の順に
冷媒が流れる。暖房運転時は主凝縮器４に冷媒を流さな
いので外気温の影響を受けることなくコンプレッサ１を
運転することができ、車室内空調風はつねに蒸発器８で
冷却され、暖房用凝縮器１３で加熱されて車室内に吹き
出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の水冷式エンジン
車では、コンプレッサを運転することなく、エンジン冷
却水の熱だけで十分に車室内を暖房することができた。
ところが、近年のエンジンの燃費効率化により、エンジ
ン冷却水の熱だけでは十分に暖房できなくなり、蒸気圧
縮サイクルによる暖房運転を併用する必要が生じてき
た。蒸気圧縮サイクルによる暖房運転を行なう場合、エ
ンジンでコンプレッサを運転する必要があるので、従来
の水冷式エンジン車に比べれば、コンプレッサ駆動負荷
の増加によるエンジン燃費の悪化といった問題が生じ
る。また、一方で、エンジンにコンプレッサ駆動負荷が
加わることでエンジン冷却水温の上昇が得られるので、
蒸気圧縮サイクルによる暖房運転の併用を車両全体とし
て総合的に判断し、効率的な暖房運転を行なう必要があ
る。

【０００４】本発明の目的は、車両全体の総合効率の向
上を図りながら蒸気圧縮サイクルによる暖房運転を行な
う車両用空調装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、コンプレッサと、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒
流路を切り換える冷媒流路切換手段と、冷媒と外気との
間で熱交換を行なう車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張
させる膨張手段と、冷媒と車室内に吹き出す空調風との
間で熱交換を行なう車室内熱交換器であって、暖房運転
時に蒸発器となる第１の車室内熱交換器と凝縮器となる
第２の車室内熱交換器とを有する車室内熱交換器とを備
えた車両用空調装置に適用される。そして、前記車室内
熱交換器の吸込空気の外気導入割合を調節する外気割合
調節手段と、前記外気割合調節手段が所定の外気導入割
合となった時の前記車室内熱交換器の吸気負荷を予測す
る吸気負荷予測手段と、暖房運転時に前記吸気負荷予測
手段による予測結果が所定の状態を越えたら前記コンプ
レッサの運転を許可するコンプレッサ運転許可手段と、
エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、暖
房運転時に前記コンプレッサ運転許可手段により前記コ
ンプレッサの運転が許可されても、前記回転速度検出手
段の検出値が所定値を超えた場合には前記コンプレッサ
を停止するコンプレッサ停止制御手段とを備える。 （２） 請求項２の発明は、コンプレッサと、冷房運転
時と暖房運転時とで冷媒流路を切り換える冷媒流路切換
手段と、冷媒と外気との間で熱交換を行なう車室外熱交
換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、冷媒と車室
内に吹き出す空調風との間で熱交換を行なう車室内熱交
換器であって、暖房運転時に蒸発器として作用する第１
の冷媒パスと凝縮器として作用する第２の冷媒パスとを
有する車室内熱交換器と、前記車室内熱交換器の吸込空
気の外気導入割合を調節する外気割合調節手段と、前記
外気割合調節手段が所定の外気導入割合となった時の前
記車室内熱交換器の吸気負荷を予測する吸気負荷予測手
段と、暖房運転時に前記吸気負荷予測手段による予測結
果が所定の状態を超えたら前記コンプレッサの運転を許
可するコンプレッサ運転許可手段と、エンジンの回転速
度を検出する回転速度検出手段と、暖房運転時に前記コ
ンプレッサ運転許可手段により前記コンプレッサの運転
が許可されても、前記回転速度検出手段の検出値が所定
値を超えた場合には前記コンプレッサを停止するコンプ
レッサ停止制御手段とを備える。 （３） 請求項３の車両用空調装置は、前記車室内熱交
換器の吸込空気温度を予測する吸込空気温度予測手段を
備え、前記吸気負荷予測手段によって、前記吸込空気温
度予測手段による予測温度に基づいて吸気負荷を予測す
る。 （４） 請求項４の車両用空調装置は、前記第１の車室
内熱交換器または前記第１の冷媒パスの作動温度を検出
する作動温度検出手段を備え、前記コンプレッサ停止制
御手段によって、暖房運転時に前記コンプレッサ運転許
可手段により前記コンプレッサの運転が許可されても、
前記作動温度検出手段の検出値が所定値より低い場合に
は前記コンプレッサを停止する。 （５） 請求項５の車両用空調装置は、エンジンの冷却
水温を検出する冷却水温検出手段を備え、前記コンプレ
ッサ停止制御手段によって、暖房運転時に前記コンプレ
ッサ運転許可手段により前記コンプレッサの運転が許可
されても、前記冷却水温検出手段の検出値が所定値を超
えた場合には前記コンプレッサを停止する。 （６） 請求項６の車両用空調装置は、ブロアファン電
圧に比例して前記車室内熱交換器の目標吸込空気温度を
設定する目標吸込空気温度設定手段を備え、前記外気割
合調節手段によって、前記吸込空気温度予測手段による
予測温度と前記目標吸込空気温度設定手段による目標温
度とに基づいて外気導入割合を調節する。

【０００６】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、所定
の外気導入割合となった時の車室内熱交換器の吸気負荷
を予測し、暖房運転時に車室内熱交換器の吸気負荷予測
結果が所定の状態を超えたらコンプレッサの運転を許可
するが、暖房運転時にコンプレッサの運転が許可されて
もエンジンの回転速度検出値が所定値を超えた場合には
コンプレッサを停止するようにしたので、車両全体の総
合効率の向上を図りながら、エンジン冷却水を通したヒ
ーターコアによる暖房運転に蒸気圧縮サイクルによる暖
房運転を併用することができ、エンジン冷却水の熱だけ
では十分に暖房できない時でも車室内を十分に暖房する
ことができる。また、暖房運転時に車室内熱交換器の吸
気負荷が所定の状態に達するまでコンプレッサの運転が
行なわれないので、特に低外気温時にコンプレッサの液
バックやコンプレッサの吸入圧力の異常低下を防止する
ことができ、空調装置の信頼性を向上させることができ
る。さらに、エンジンの回転速度が高い時にはエンジン
冷却水温が低下することはないので、コンプレッサを停
止することによりコンプレッサを運転するためのエンジ
ン負荷が軽減され、燃費が節約される。 （２） 請求項２の発明によれば、暖房運転時に蒸発器
として作用する第１の冷媒パスと凝縮器として作用する
第２の冷媒パスとを有する車室内熱交換器を備え、所定
の外気導入割合となった時の車室内熱交換器の吸気負荷
を予測し、暖房運転時に車室内熱交換器の吸気負荷予測
結果が所定の状態を超えたらコンプレッサの運転を許可
するが、暖房運転時にコンプレッサの運転が許可されて
もエンジンの回転速度検出値が所定値を超えた場合には
コンプレッサを停止するようにしたので、請求項１と同
様な効果が得られる。 （３） 請求項３の発明によれば、車室内熱交換器の吸
込空気温度を予測し、この予測温度に基づいて吸気負荷
を予測するようにしたので、車室内熱交換器の吸気負荷
を正確に検出することができる。 （４） 請求項４の発明によれば、第１の車室内熱交換
器または第１の冷媒パスの作動温度が所定値より低い場
合は、コンプレッサが運転許可状態にあっても運転しな
いようにしたので、コンプレッサの吸入圧力の異常低下
を防止でき、空調装置の信頼性を向上させることができ
る。 （５） 請求項５に発明によれば、エンジン冷却水温が
所定値よりも高い場合は、コンプレッサが運転許可状態
にあってもコンプレッサを運転しないようにした。エン
ジン冷却水温が高い場合には、コンプレッサを運転して
蒸気圧縮サイクルによる暖房運転を行なわなくても車室
内を十分に暖房できるので、コンプレッサを停止するこ
とによりコンプレッサを運転するためのエンジン負荷が
軽減され、燃費が節約される。 （６） 請求項６の発明によれば、ブロアファン電圧に
比例した車室内熱交換器の目標吸込空気温度を設定し、
車室内熱交換器の吸込空気温度の予測温度と目標温度と
に基づいて外気導入割合を調節するようにした。ブロア
ファン電圧が低下すると、放熱器である第２の車室内熱
交換器または第２の冷媒パスを通過する風量が低下し、
コンプレッサの吐出圧力が上昇してエンジン負荷が増加
する。車室内熱交換器の吸込空気温度がブロアファン電
圧に比例した目標吸込空気温度となるように、外気導入
割合を調節することにより、コンプレッサの吐出圧力の
上昇とそれによるエンジン負荷の増加を防ぐことができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は一実施の形態の構成を示
す。図において、コンプレッサ３１はエンジンルームに
設けられ、コンプレッサクラッチがＯＮならばエンジン
２０１で駆動され、ＯＦＦならばエンジンと切り離され
て停止する。冷媒流路切換手段としての四方弁７３には
コンプレッサ３１の吐出側および吸入側と、車室外熱交
換器３８と、第２の車室内熱交換器３３とがが接続され
る。暖房設定時には実線示のような流路切り換え状態と
なり、コンプレッサ３１の吐出側と第２の車室内熱交換
器３３が連通するとともに、車室外熱交換器３８とコン
プレッサ３１の吸入側が連通する。また、冷房設定時に
は点線示のような流路切り換え状態となり、コンプレッ
サ３１の吐出側と車室外熱交換器３８が連通するととも
に、第２の車室内熱交換器３３とコンプレッサ３１の吸
入側が連通する。

【０００８】車室外熱交換器３８は車室外に設けられ、
コンプレッサ３１から吐出される冷媒の熱を外気に放熱
する車室外コンデンサになっている。第１の車室内熱交
換器３５と第２の車室内熱交換器３３はダクト３９内に
配置される。第１の車室内熱交換器３５の一端はコンプ
レッサ３１の冷媒吸入側に接続され、他端は膨張手段と
しての膨張弁３４に接続されて、コンプレッサ３１が運
転している時には常に吸熱器となってブロワファン３７
によって送風された空気を冷却する。

【０００９】第２の車室内熱交換器３３の一端は四方弁
７３に接続され、他端は逆止弁７１に接続される。四方
弁７３が暖房側に設定された時には、第２の車室内熱交
換器３３が放熱器となって暖房運転が行なわれ、四方弁
７３が冷房側に設定された時には、第２の車室内熱交換
器３３に冷媒が流れない。逆止弁７０は、四方弁７３が
暖房側に設定された時に第２の車室内熱交換器３３で凝
縮された冷媒が車室外熱交換器３８に流入することを阻
止する。また、ダクト３９には、第２の車室内熱交換器
３３の下流にヒータコア２０２が設けられ、エンジン冷
却水が流入する。

【００１０】ダクト３９の第１の車室内熱交換器３５よ
りも上流側には、車室内空気を導入する内気導入口４０
と、走行風圧を受けて外気を導入する外気導入口４１と
が設けられる。この内気導入口４０と外気導入口４１と
の分岐部には、内気導入口４０と外気導入口４１とを任
意の比率で開閉するインテークドア４２が設けられる。
インテークドア４２の開度Ｘintは、外気導入量が０で
フル内気となる位置をＸint＝０％とし、フル外気導入
となる位置をＸint＝１００％とする。内外気導入口４
０、４１との空気導入側（空気流の下流側）と第１の車
室内熱交換器３５との間にはブロアファン３７が配置さ
れ、制御装置４３により駆動制御されるブロアファンモ
ータ４４で回転駆動される。

【００１１】第２の車室内熱交換器３３の下流側には、
エアミックスドア４６が設けられている。このエアミッ
クスドア４６は、制御装置４３で駆動制御されるエアミ
ックスドアアクチュエータ（不図示）により、下流のヒ
ータコア２０２を通過する空気と通過しない空気との割
合を調節するように開閉する。エアミックスドア４６
は、ヒータコア通過風量を可変することができるヒータ
風量可変手段である。エアミックスドア４６の開度Ｘmi
xは、エアミックスドア４６が一点鎖線示の位置に設定
されてヒータコア２０２を通過する空気が０となる場合
をエアミックスドア開度Ｘmix＝０％（全閉、Full COO
L）とし、エアミックスドア４６が二点鎖線示の位置に
設定されてすべての空気がヒータコア２０２を通過する
場合をエアミックスドア開度Ｘmix＝ｌ００％（全開、F
ull HOT）とする。

【００１２】ダクト３９のヒータコア２０２よりも下流
側には、上記冷風と温風との混合をよくすることによ
り、温度調節された空調風を作る部屋としてのエアミッ
クスチャンバ４７が設けられる。エアミックスチャンバ
４７には、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すベン
ト吹出口５１と、乗員の足元に向けて空調風を吹き出す
フット吹出口５３と、フロントウインドウ（不図示）に
向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口５２とが設け
られる。エアミックスチャンバ４７内には、ベンチレー
タドア５５、フットドア５７およびデフロスタドア５６
が設けられる。ベンチレータドア５５は、制御装置４３
で制御されるベンチレータドアアクチュエータ（不図
示）により駆動され、ベンチレータ吹出口５１を開閉す
る。フットドア５７は、制御装置４３で制御されるフッ
トドアアクチュエータ（不図示）により駆動され、フッ
ト吹出口５３を開閉する。デフロスタドア５６は、制御
装置４３で制御されるデフロスタドアアクチュエータ
（不図示）により駆動され、デフロスタ吹出口５２を開
閉する。デフロスタドア５６は、デフロスタ吹出風量を
可変することができるデフロスタ風量可変手段である。
デフロスタドア５６の開度たるデフロスタドア開度Ｘde
fは、デフロスタ吹出口が全閉となる位置をＸdef＝０％
とし、デフロスタ吹出口が全開となる位置をＸdef＝１
００％とする。

【００１３】制御装置４３には、第１の車室内熱交換器
作動温度センサ５９、日射量センサ６１、外気温センサ
６２、室温センサ６３、室温設定器６４、吹出ロモード
スイッチ６５、ブロアファンスイッチ６６、水温センサ
２０４などの熱環境情報入力手段が接続される。なお、
第１の車室内熱交換器作動温度センサ５９は第１の車室
内熱交換器３５の作動温度Ｔevaを検出する検出手段で
ある。これらの熱環境情報入力手段から得られる第１の
車室内熱交換器３５の作動温度Ｔeva、車両の日射量Ｑs
un、車室外の空気温度Ｔamb、車室内の空気温度（内気
温度）Ｔic、車室内の設定温度Ｔptc、水温Ｔｗなどの
熱環境情報に基づいて、エアミックスドア開度Ｘmix、
インテークドア開度Ｘint、デフロスタドア開度Ｘdef、
風量Ｖeva、目標吹出温度Ｔofなどの目標冷暖房条件を
演算する。そして、車室内の冷暖房条件が演算した目標
冷暖房条件を維持するように、ブロアファンモータ４
４、インテークドアアクチュエータ、エアミックスドア
アクチュエータ、ベンチレータドアアクチュエータ、フ
ットドアアクチュエータ、デフロスタドアアクチュェー
タなどを駆動制御する。制御装置４３はまた、コンプレ
ッサクラッチをＯＮ／ＯＦＦしたり、エンジン回転数や
タイヤの回転数から車両がどのような走行状態にあるか
を検出する。

【００１４】この実施の形態では、コンプレッサ３１、
車室外熱交換器３８、第１の車室内熱交換器３５、第２
の車室内熱交換器３３、四方弁７３、膨張弁３４および
逆止弁７０、７１が蒸気圧縮サイクルを構成し、車室内
の冷暖房を行なう。暖房運転時は、エンジン冷却水を通
したヒーターコア２０２による暖房運転と併用する。な
お、実際の車両では、車室外熱交換器３８の後にラジエ
ータが設けられ、ここにもエンジン冷却水が流れて外気
に放熱するようになっているが、図示を省略している。
また、この実施の形態では加熱手段としてエンジン冷却
水を利用したヒータコアを例に上げて説明するが、電気
ヒータや燃焼式ヒータなどの加熱手段を用いてもよい。

【００１５】図２〜図４に一実施の形態の暖房運転時の
制御フローチャートを示す。これらのフローチャートに
より一実施の形態の動作を説明する。ステップ（図２〜
図４にはＳと略号で示す）１において空調装置の運転を
開始すると、ステップ２で各種センサおよび各種アクチ
ュエータ出力によって、車室内設定温度Ｔptc、冷却水
温Ｔｗ、第１の車室内熱交換器３５の作動温度Ｔeva、
外気温Ｔamb、内気温Ｔic、日射量Ｑsun、ブロアファン
電圧Ｖfan、デフロスタドア開度Ｘdef、インテークドア
開度Ｘint、ミックスドア開度Ｘmixなどの熱環境情報を
検出する。続くステップ３で、検出した熱環境情報に基
づいて目標吹出温度Ｔofを演算する。さらにステップ４
で四方弁７３を暖房側に設定する。

【００１６】蒸気圧縮サイクルとヒータコアとで構成さ
れる従来の水冷式エンジン車の空調装置では、外気温０
℃以下ではコンプレッサを運転することがなかった（運
転できなかった）。この実施の形態の蒸気圧縮サイクル
は、暖房運転時に蒸発器となる第１の車室内熱交換器３
５と凝縮器となる第２の車室内熱交換器３３とを備え、
これら第１の車室内熱交換器３５と第２の車室内熱交換
器３３とで除湿暖房運転ができるように構成することに
よって、外気温０℃以下でもコンプレッサ３１の運転を
可能とする。ところが、このような蒸気圧縮サイクルに
おいても、第１の車室内熱交換器３５の吸込空気温度が
低くて冷房運転の負荷が低い状態（以下、吸気負荷が低
い状態と呼ぶ）でコンプレッサ３１を運転すると、コン
プレッサ３１への液バックが激しくなったり、コンプレ
ッサ３１の吸入圧力が異常に低下するといった現象が見
られる。

【００１７】そこで、この実施の形態では上記現象の発
生を避けるために次のような制御を行なう。ステップ５
で、インテークドア開度Ｔintを予め設定した最小開度
Ｘint.minとした時の第１の車室内熱交換器３５の吸込
空気温度Ｔsuc.sを予測する。この予測方法は、例え
ば、予め外気温Ｔamb、内気温Ｔic、インテークドア開
度Ｘintなどに対する吸込空気温度Ｔsucを測定してデー
タマップを作成しておき、予測時にそれらのパラメータ
を検出して表引き演算を行なって求める。ステップ６と
７では、吸込空気温度予測値Ｔsuc.sに基づいてコンプ
レッサ３１を運転するか否かを判断する。ステップ６に
おいて、Ａは第１の車室内熱交換器３５の吸気負荷が小
さい、すなわち吸込空気温度が低くて冷房運転の負荷が
小さく、上記現象を避けるためにコンプレッサ３１を運
転できない範囲、Ｂは第１の車室内熱交換器３５の吸気
負荷が十分大きい、すなわち吸込空気温度が高くて冷房
運転の負荷が大きく、上記現象が発生しにくいのでコン
プレッサ３１を運転できる範囲を示す。吸込空気温度予
測値Ｔsuc.sを所定温度Ｔ１、Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）と比
較し、ヒステリシスを考慮してＡまたはＢの状態を判断
する。なお、ここでは第１の車室内熱交換器３５の吸込
空気温度のみで判断しているが、吸込空気温度に吸込空
気の湿度やブロアファン電圧を考慮して判断してもよ
い。ステップ７では、吸込空気温度予測値Ｔsuc.sがス
テップ６でＡとＢのどちらになったかを判断し、Ａの場
合はステップ８へ進み、Ｂの場合はステップ１０へ進
む。

【００１８】吸込空気温度予測値Ｔsuc.cが低くてコン
プレッサ３１を運転できない場合は、ステップ８でコン
プレッサ３１を停止する。続くステップ９で、インテー
クドアを１００％外気導入位置に設定してステップ２９
へ進む。一方、吸込空気温度予測値Ｔsuc.sが高くてコ
ンプレッサ３１の運転ができる場合は、ステップ１０で
（Ｔｗ−Ｔof）の大きさを比軟し、（Ｔｗ−Ｔof）が予
め設定した温度差△Ｔよりも大きい場合には、水温が十
分高いのでコンプレッサ３１を運転して除湿暖房運転す
る必要がないと判断し、ステップ８へ進む。逆に、（Ｔ
ｗ−Ｔof）が設定温度差△Ｔ以下の場合には、水温が目
標温度まで上昇していないのでステップ１１へ進む。

【００１９】ステップ１１では、ガラスの防曇に関する
温度や室温に基づいて、コンプレッサ３１を運転または
停止させる温度（Ｔeva１、Ｔeva２）を設定する。例え
ば、ガラスの防曇に関する温度や室温が低い場合にはＴ
eva１、Ｔeva２を低い温度に設定し、ガラスの防曇に関
する温度や室温が上昇するにしたがってＴeva１、Ｔeva
２を徐々に高い温度に設定する。

【００２０】ステップ１２と１３では、第１の車室内熱
交換器３５の作動温度Ｔevaに基づいてコンプレッサ３
１を運転するか否かを決定する。検出した作動温度Ｔev
aを所定温度Ｔeva１、Ｔeva２（＞Ｔeva１）と比較し、
ヒステリシスを考慮してＣｌとＣ２のどちらの状態にあ
るかを判断する。作動温度Ｔevaが設定温度Ｔeva１より
低い場合（状態Ｃ１）には、コンプレッサ３１の吸入圧
力が負圧に近い状態まで低下し、コンプレッサ３１に冷
媒が戻り難くなっていると判断されるので、コンプレッ
サ３１を停止する必要がある。つまり、作動温度Ｔeva
がＣ１の状態にある場合にはステップ１９へ進み、コン
プレッサ３１を停止する。逆に、作動温度Ｔevaが設定
温度Ｔeva２（＞Ｔeva１）より高いの場合（状態Ｃ２）
には、第１の車室内熱交換器３５で十分除湿されない空
気がウインドウガラス面に流れ、ガラスの防曇維持が困
難になると判断されるので、コンプレッサ３１を運転す
る必要がある。

【００２１】第１の車室内熱交換器３５の作動温度Ｔev
aが十分に高くてコンプレッサ３１を運転する必要があ
ると判断される場合には、ステップ１４と１５で、水温
Ｔｗに基づいてコンプレッサ３１を運転するか否かを決
定する。検出した水温Ｔｗを所定値Ｔｗ１、Ｔｗ２と比
較し、ヒステリシスを考慮してＤ１とＤ２のどちらの状
態にあるかを判断する。水温Ｔｗが所定温度Ｔｗ１より
低ければ、エンジンや車室内のウォームアップが不十分
であると判断されるのでウォームアップを優先させる必
要がある。そこで、コンプレッサ３１を運転してエンジ
ン２０１の負荷を増やし、結果的に水温Ｔｗを早く上昇
させる。つまり、水温ＴｗがＤ１の状態にある場合はス
テップ１８へ進み、コンプレッサ３１を運転する。逆
に、水温Ｔｗが所定温度Ｔｗ２（＞Ｔｗ１）より高けれ
ば、水温が所定の温度まで上昇しでいるのでコンプレッ
サ３１を運転しなくても十分に暖房できると判断し、コ
ンプレッサ３１の稼働率を低下させてエンジン２０１の
燃費悪化防止を優先させる。

【００２２】水温Ｔｗが高くて燃費節約のためにコンプ
レッサ３１を停止させる必要がある場合は、ステップ１
６と１７でエンジン回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］に基づいてコ
ンプレッサ３１を運転するか否かを改めて判断する。検
出したエンジン回転数Ｎｅを所定回転数Ｎｅ１、Ｎｅ２
と比較し、ヒステリシスを考慮してＥ１とＥ２のどちら
の状態にあるか判断する。エンジン回転数Ｎｅが所定値
Ｎｅ２よりも高い場合は、コンプレッサ３１を運転しな
くても水温が上昇するので、コンプレッサ３１をＯＦＦ
できると判断する。逆に、エンジン回転数Ｎｅが所定値
Ｎｅ１（＜Ｎｅ２）よりも低い場合は、コンプレッサ３
１を運転しないとエンジン負荷の低下によりエンジン冷
却水温が低下し、ヒーターコア２０２のみの暖房運転で
は暖房能力が低下すると判断し、コンプレッサ３１を運
転して蒸気圧縮サイクルを併用した暖房運転を行なう。
ステップ１７では、エンジン回転数ＮｅがＥｌの状態に
ある場合はステップ１８へ進み、コンプレッサ３１を運
転する。また、エンジン回転数ＮｅがＥ２の状態にある
場合はステップ１９へ進み、コンプレッサ３１を停止す
る。

【００２３】ステップ２０では、ブロアファン電圧Ｖfa
nに応じて、第１の車室内熱交換器３５の吸込空気温度
Ｔsucの目標温度を設定する。ここでは、Ｖfanに比例し
てＴsucの目標温度を設定する。ブロアファン電圧Ｖfan
が低下すると、放熱器である第２の車室内熱交換器３３
の通過風速が低下し、コンプレッサ３１の吐出圧力が上
昇する。コンプレッサ３１の吐出圧力が上昇すると、エ
ンジン２０１のコンプレッサ駆動負荷が増加する。そこ
で、ブロアファン電圧Ｖfanに比例して第１の車室内熱
交換器３５の吸込空気温度Ｔsucの目標温度を設定する
と、Ｖfanが低下した場合にはＴsucが低下し、第１の車
室内熱交換器３５の吸熱量が減少するとともに、第２の
車室内熱交換器３３の放熱量も滅少するので、Ｖfanが
低下してもコンプレッサ３１の吐出圧力の上昇を防ぐこ
とができる。

【００２４】ステップ２１では外気温Ｔamb、内気温Ｔi
c、インテークドア開度Ｘintなどに基づいて、実際の第
１の車室内熱交換器３５の吸込空気温度Ｔsucを推定す
る。ステップ２２では、ＴsucとＴsucの目標温度との温
度差△Ｔsucを算出する。ステップ２３で温度差△Ｔsuc
の大きさを比軟し、△Ｔsuc＜−Ｓの場合、すなわち推
定温度が目標温度より低い場合は外気導入量を減らして
吸込空気温度Ｔsucを目標温度まで上げる必要があり、
ステップ２４へ進んで外気導入量が減る方向に△Ｘint
だけインテークドア４２を駆動する。一方、△Ｔsuc＞
Ｓの場合、すなわち推定温度が目標温度より高い場合は
外気導入量を増やして吸込空気温度Ｔsucを目標温度ま
で下げる必要があり、ステップ２６へ進んで外気導入量
が増える方向に△Ｘintだけインテークドア４２を駆動
する。それ以外の場合はステップ２５へ進み、現在のイ
ンテークドア開度Ｘintを維持する。

【００２５】ステップ２７では、インテークドア開度Ｘ
intが最小開度Ｘint.minよりも小さいか否かを判断し、
Ｘint＜Ｘint.minの場合にはステップ２８へ進み、開度
ＸintにＸint.minを設定する。Ｘint≧Ｘint.minの場合
にはステップ２８をスキップする。ここで、Ｘint.min
は、車室内の気流や車室内空気の湿度の関係でガラスの
曇りが生じ難い限界の開度で、車室内空気のＣＯ₂濃度
や臭気といった要因を考慮して設定してもよい。

【００２６】ステップ２９では、ステップ３で演算した
目標吹出温度Ｔofに基づいて吹出口を制御する。またス
テップ３０では、ステップ３で演算した目標吹出温度Ｔ
ofあるいは乗員による風量設定に基づいてブロアファン
電圧を制御する。さらにステップ３１では、ステップ３
で演算した目標吹出温度Ｔofに基づいてミックスドア４
６の開度を制御する。

【００２７】−発明の実施の形態の変形例− 図５〜図８は他の蒸気圧縮サイクルの構成を示す。図５
に示す蒸気圧縮サイクルは、図１に示す蒸気圧縮サイク
ルに、第２の車室内熱交換器３３の一端（暖房時の出口
側、冷房時の入口側）と逆止弁７０の出口との間に、絞
り７４と二方弁７５を接続したバイパス路を設けたもの
である。冷房運転時に二方弁７５を開閉すると、二方弁
開状態では第１の車室内熱交換器３５と第２の車室内熱
交換器３３の両方が蒸発器となり、二方弁閉状態では第
１の車室内熱交換器３５のみが蒸発器となるので、車室
内の冷房負荷に応じて車室内蒸発器の吸熱能力を可変す
ることができる。暖房運転時には第１の車室内熱交換器
３５が蒸発器、第２の車室内熱交換器３３が凝縮器とな
る。

【００２８】図６に示す蒸気圧縮サイクルは、図１に示
す蒸気圧縮サイクルの逆止弁７０、７１を削除し、第２
の車室内熱交換器３３の一端（暖房時の出口側）を膨張
弁３４と第１の車室内熱交換器３５との間へ絞り８０を
介して接続したものである。冷房運転時は第１の車室内
熱交換器３５と第２の車室内熱交換器３３の両方が蒸発
器となり、暖房運転時は第１の車室内熱交換器３５が蒸
発器、第２の車室内熱交換器３３が凝縮器となる。

【００２９】図７に示す蒸気圧縮サイクルは、図１に示
す蒸気圧縮サイクルに対して、第１の車室内熱交換器３
５と第２の車室内熱交換器３３の配置を変えたものであ
る。冷房運転時は第１の車室内熱交換器３５が蒸発器と
なり、暖房運転時は第１の車室内熱交換器３５が蒸発
器、第２の車室内熱交換器３３が凝縮器となる。

【００３０】図８に示す蒸気圧縮サイクルは、図１に示
す蒸気圧縮サイクルの第１の車室内熱交換器３５と第２
の車室内熱交換器３３に代えて、単一の車室内熱交換器
２０５を設けるとともに、その車室内熱交換器２０５に
第１の冷媒パス７７と第２の冷媒パス７６を備えたもの
である。冷房運転時には第１の冷媒パス７７が蒸発部と
なり、暖房運転時には第１の冷媒パス７７が蒸発部、第
２の冷媒パス７６が凝縮部となる。

【００３１】なお、上述した実施の形態とその変形例で
はそれぞれの蒸気圧縮サイクルを単独に用いる場合を示
したが、図１、図５〜図８に示す蒸気圧縮サイクルを複
数組合せて用いてもよい。また、上述した実施の形態と
その変形例では車両のフロント部に空調装置を備えた例
を示したが、フロント部とリア部にそれぞれ空調装置を
備えた車両に対しても本発明を応用することができる。

【００３２】以上の一実施形態とその変形例の構成にお
いて、コンプレッサ３１がコンプレッサを、四方弁７３
が冷媒流路切換手段を、車室外熱交換器３８が車室外熱
交換器を、膨張弁３４が膨張手段を、第１の車室内熱交
換器３５が第１の車室内熱交換器を、第２の車室内熱交
換器３３が第２の車室内熱交換器を、インテークドア４
２および制御装置４３が外気割合調節手段を、制御装置
４３が吸気負荷予測手段、コンプレッサ運転許可手段、
コンプレッサ停止制御手段、吸込空気温度予測手段およ
び目標吸込空気温度設定手段を、第１の冷媒パス７７が
第１の冷媒パスを、第２の冷媒パス７６が第２の冷媒パ
スを、車室内熱交換器２０５が車室内熱交換器を、作動
温度センサ５９が作動温度検出手段を、水温センサ２０
４が冷却水温検出手段をそれぞれ構成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。

【図２】 一実施の形態の暖房運転時の制御フローチャ
ートである。

【図３】 図２に続く、一実施の形態の暖房運転時の制
御フローチャートである。

【図４】 図３に続く、一実施の形態の暖房運転時の制
御フローチャートである。

【図５】 一実施の形態の変形例の構成を示す図であ
る。

【図６】 一実施の形態の変形例の構成を示す図であ
る。

【図７】 一実施の形態の変形例の構成を示す図であ
る。

【図８】 一実施の形態の変形例の構成を示す図であ
る。

【図９】 従来の車両用空調装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

３１ コンプレッサ ３３ 第２の車室内熱交換器 ３４ 膨張弁 ３５ 第１の車室内熱交換器 ３７ ブロアワファン ３８ 車室外熱交換器 ３９ ダクト ４０ 内気導入口 ４１ 外気導入口 ４２ インテークドア ４３ 制御装置 ４６ エアミックスドア ４７ エアミックスチャンバ ５１ ベンチレータ吹出口 ５２ デフロスタ吹出口 ５３ フット吹出口 ５５ ベンチレータードア ５６ デフロスタドア ５７ フットドア ５９ 第１の車室内熱交換器作動温度センサ ６１ 日射量センサ ６２ 外気温センサ ６３ 室温センサ ６４ 室温設定器 ６５ 吹出ロモードスイッチ ６６ ブロアファンスイッチ ７０ 逆止弁 ７１ 逆止弁 ７３ 四方弁 ７４ 絞り ７５ 二方弁 ７６ 第２の冷媒パス ７７ 第１の冷媒パス ８０ 絞り １００ バイバス路 ２０１ エンジン ２０２ ヒータコア ２０３ エンジン冷却水配管 ２０４ エンジン冷却水温センサ ２０５ 車室内熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−323689（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−303014（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−372420（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−227246（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−306317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−252023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−217161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−35619（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/03 B60H 1/22 B60H 1/32 623 B60H 1/22 651 B60H 1/20

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサと、 冷房運転時と暖房運転時とで冷媒流路を切り換える冷媒
   流路切換手段と、 冷媒と外気との間で熱交換を行なう車室外熱交換器と、 冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、 冷媒と車室内に吹き出す空調風との間で熱交換を行なう
   車室内熱交換器であって、暖房運転時に蒸発器となる第
   １の車室内熱交換器と凝縮器となる第２の車室内熱交換
   器とを有する車室内熱交換器とを備えた車両用空調装置
   において、 前記車室内熱交換器の吸込空気の外気導入割合を調節す
   る外気割合調節手段と、 前記外気割合調節手段が所定の外気導入割合となった時
   の前記車室内熱交換器の吸気負荷を予測する吸気負荷予
   測手段と、 暖房運転時に前記吸気負荷予測手段による予測結果が所
   定の状態を越えたら前記コンプレッサの運転を許可する
   コンプレッサ運転許可手段と、 エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 暖房運転時に前記コンプレッサ運転許可手段により前記
   コンプレッサの運転が許可されても、前記回転速度検出
   手段の検出値が所定値を超えた場合には前記コンプレッ
   サを停止するコンプレッサ停止制御手段と を備えること
   を特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 コンプレッサと、 冷房運転時と暖房運転時とで冷媒流路を切り換える冷媒
   流路切換手段と、 冷媒と外気との間で熱交換を行なう車室外熱交換器と、 冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、 冷媒と車室内に吹き出す空調風との間で熱交換を行なう
   車室内熱交換器であって、暖房運転時に蒸発器として作
   用する第１の冷媒パスと凝縮器として作用する第２の冷
   媒パスとを有する車室内熱交換器と、 前記車室内熱交換器の吸込空気の外気導入割合を調節す
   る外気割合調節手段と、 前記外気割合調節手段が所定の外気導入割合となった時
   の前記車室内熱交換器の吸気負荷を予測する吸気負荷予
   測手段と、 暖房運転時に前記吸気負荷予測手段による予測結果が所
   定の状態を超えたら前記コンプレッサの運転を許可する
   コンプレッサ運転許可手段と、 エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 暖房運転時に前記コンプレッサ運転許可手段により前記
   コンプレッサの運転が許可されても、前記回転速度検出
   手段の検出値が所定値を超えた場合には前記コンプレッ
   サを停止するコンプレッサ停止制御手段と を備えること
   を特徴とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の車両用
   空調装置において、 前記車室内熱交換器の吸込空気温度を予測する吸込空気
   温度予測手段を備え、 前記吸気負荷予測手段は、前記吸込空気温度予測手段に
   よる予測温度に基づいて吸気負荷を予測することを特徴
   とする車両用空調装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかの項に記載の車
   両用空調装置において、 前記第１の車室内熱交換器または前記第１の冷媒パスの
   作動温度を検出する作動温度検出手段を備え、前記コンプレッサ停止制御手段は、 暖房運転時に前記コ
   ンプレッサ運転許可手段により前記コンプレッサの運転
   が許可されても、前記作動温度検出手段の検出値が所定
   値より低い場合には前記コンプレッサを停止することを
   特徴とする車両用空調装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの項に記載の車
   両用空調装置において、 エンジンの冷却水温を検出する冷却水温検出手段を備
   え、 前記コンプレッサ停止制御手段は、暖房運転時に前記コ
   ンプレッサ運転許可手段により前記コンプレッサの運転
   が許可されても、前記冷却水温検出手段の検出値が所定
   値を超えた場合には前記コンプレッサを停止することを
   特徴とする車両用空調装置。
6. 【請求項６】 請求項３〜５のいずれかの項に記載の車
   両用空調装置において、ブロアファン電圧に比例して前記車室内熱交換器の目標
   吸込空気温度を設定する目標吸込空気温度設定手段を備
   え、 前記外気割合調節手段は、前記吸込空気温度予測手段に
   よる予測温度と前記目標吸込空気温度設定手段による目
   標温度とに基づいて外気導入割合を調節する ことを特徴
   とする車両用空調装置。