以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置1の概略構成図である。本実施形態では、冷凍サイクル装置10を内燃機関(エンジン)および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両の車両用空調装置1に適用している。この冷凍サイクル装置10は、車両用空調装置1において、空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。
このため、冷凍サイクル装置10は、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モード(除湿運転)の冷媒流路、車室内を暖房する暖房モード(暖房運転)の冷媒流路を切替可能に構成されている。
さらに、この冷凍サイクル装置10では、除湿暖房モードとして、通常時に実行される第1除湿暖房モード、および外気温が極低温時等に実行される第2除湿暖房モードを実行することができる。
冷凍サイクル装置10では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。この冷媒には、圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
圧縮機11は、エンジンルーム(図示略)内に配置されて、冷凍サイクル装置10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構11aを電動モータ11bにて駆動する電動圧縮機である。圧縮機構11aとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。
電動モータ11bは、制御装置40から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機構11aの冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータ11bが圧縮機構11aの吐出能力変更手段を構成する。
圧縮機11の吐出口側には、室内凝縮器12の入口側が接続されている。室内凝縮器12は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されて、圧縮機11から吐出された吐出冷媒(高圧冷媒)を放熱させて、室内蒸発器20を通過した車室内送風空気を加熱する放熱用熱交換器である。
室内凝縮器12の出口側には、室内凝縮器12から流出した冷媒を室外熱交換器15へ導く第1冷媒通路13が接続されている。この第1冷媒通路13には、第1冷媒通路13の通路面積(絞り開度)を変更可能に構成された第1膨張弁(第1絞り手段)14が配置されている。
第1膨張弁14は、室内凝縮器12で熱交換された冷媒を減圧させる減圧手段である。より具体的には、この第1膨張弁14は、第1冷媒通路13の通路開度(絞り開度)を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。
本実施形態の第1膨張弁14は、絞り開度を全開した際に第1冷媒通路13を全開する全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第1膨張弁14は、第1冷媒通路13を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。また、第1膨張弁14は、制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
第1膨張弁14の出口側には、室外熱交換器15の入口側が接続されている。室外熱交換器15は、その内部を流通する冷媒と送風ファン(図示略)から送風された外気とを熱交換させるものである。この室外熱交換器15は、暖房モード時等には、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器(吸熱用熱交換器)として機能し、除湿暖房モード時等には、冷媒を放熱させる放熱器として機能する。
室外熱交換器15の出口側には、室外熱交換器15から流出した冷媒をアキュムレータ21を介して圧縮機11の吸入側へ導く第2冷媒通路16、および室外熱交換器15から流出した冷媒を室内蒸発器20およびアキュムレータ21を介して圧縮機11の吸入側へ導く第3冷媒通路18が接続されている。
第2冷媒通路16は、第2膨張弁19に対して並列に冷媒が流れる並列冷媒通路である。この第2冷媒通路16には、第1開閉弁(開閉手段)17が配置されている。この第1開閉弁17は、第2冷媒通路16を開閉する第2冷媒通路開閉手段である。第1開閉弁17は、電磁弁であり、制御装置40から出力される制御信号により、その作動が制御される。
なお、第1開閉弁17が開いている場合、冷媒が第2冷媒通路16を通過する際に生ずる圧力損失は、冷媒が第3冷媒通路18を通過する際に生ずる圧力損失に対して小さい。その理由は、第3冷媒通路18には、逆止弁24および第2膨張弁19が配置されているからである。従って、室外熱交換器15から流出した冷媒は、第1開閉弁17が開いている場合には、第2冷媒通路16側に流れ、第1開閉弁17が閉じている場合には、第3冷媒通路18側に流れる。
このように第1開閉弁17は、第2冷媒通路16を開閉することによって、サイクル構成(冷媒流路)を切り替える機能を果たす。従って、第1開閉弁17は、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成している。
また、第3冷媒通路18には、第3冷媒通路18の通路面積(絞り開度)を変更可能に構成された第2膨張弁(第2絞り手段)19が配置されている。第2膨張弁19は、冷媒を減圧させる減圧手段である。
より具体的には、この第2膨張弁19は、第3冷媒通路18の通路開度(絞り開度)を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。
本実施形態の第2膨張弁19は、絞り開度を全開した際に第3冷媒通路18を全開する全開機能、および絞り開度を全閉した際に第3冷媒通路18を閉鎖する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第2膨張弁19は、冷媒の減圧作用を発揮させないようにすること、および第3冷媒通路18を開閉することができる。なお、第2膨張弁19は、制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
第2膨張弁19の出口側には、室内蒸発器20の入口側が接続されている。室内蒸発器20は、室内空調ユニット30のケーシング31内のうち、室内凝縮器12の車室内送風空気流れ上流側に配置され、除湿暖房モード時等にその内部を流通する冷媒を、室内凝縮器12通過前の車室内送風空気と熱交換させて蒸発させ、吸熱作用を発揮させることにより車室内送風空気を冷却する蒸発器(吸熱用熱交換器)である。
室内蒸発器20の他方の冷媒出口側には、蒸発圧力調整弁25の入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁25は、室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力を予め室内蒸発器20に着霜が生じないように決定された基準冷媒蒸発圧力以上に維持する冷媒蒸発圧力維持手段である。
このような蒸発圧力調整弁25としては、内部に形成された内部冷媒通路の開度を調整する弁体と、この弁体に対して内部冷媒通路を閉塞させる側に付勢する荷重をかける弾性部材(スプリング)とを有し、内部冷媒通路の入口側冷媒圧力(室内蒸発器における冷媒蒸発圧力)から弾性部材側に加わる外気圧(大気圧)を減算した圧力差の拡大に伴って、弁開度を増加させる機械式の可変絞り機構等を採用することができる。
もちろん、サイクルを循環する循環冷媒流量の変動が少ない場合等には、蒸発圧力調整弁25に代えて、オリフィス、キャピラリチューブ等からなる固定絞りを採用してもよい。
蒸発圧力調整弁25の出口側には、アキュムレータ21の入口側が接続されている。アキュムレータ21は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ21の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。従って、アキュムレータ21は、圧縮機11に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機11における液圧縮を防止する機能を果たす。
また、本実施形態では、第1冷媒通路13における室内凝縮器12の出口側から第1膨張弁14の入口側へ至る範囲の冷媒を、第3冷媒通路18における室外熱交換器15の出口側から第2膨張弁19の入口側へ至る範囲へ導くバイパス通路22が設けられている。換言すると、このバイパス通路22は、室内凝縮器12から流出した冷媒を、第1膨張弁14および室外熱交換器15を迂回させて第2膨張弁19の入口側へ導く冷媒通路である。
バイパス通路22は、第1膨張弁14に対して並列に冷媒が流れる並列冷媒通路である。このバイパス通路22には、第2開閉弁(開閉手段)23が配置されている。この第2開閉弁23は、バイパス通路22を開閉するバイパス開閉手段である。第2開閉弁23は、電磁弁であり、制御装置40から出力される制御信号により、その作動が制御される。
なお、第2開閉弁23は、バイパス通路22を開閉することによって、サイクル構成(冷媒流路)を切り替える機能を果たす。従って、第2開閉弁23は、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成している。
さらに、本実施形態では、第3冷媒通路18における室外熱交換器15の出口側とバイパス通路22および第3冷媒通路18の合流部との間に、逆止弁(逆流防止手段)24が配置されている。この逆止弁24は、室外熱交換器15の出口側から第2膨張弁19の入口側への冷媒の流れを許容し、第2膨張弁19の入口側から室外熱交換器15の出口側への冷媒の流れを禁止するもので、この逆止弁24によってバイパス通路22から第3冷媒通路18に合流した冷媒が室外熱交換器15側へ流れることを防止することができる。
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、室内凝縮器12、室内蒸発器20およびヒータコア34等を収容したものである。
ケーシング31は、車室内送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。ケーシング31内の送風空気流れ最上流側には、車室内空気(内気)と外気とを切替導入する内外気切替装置33が配置されている。
内外気切替装置33には、ケーシング31内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口が形成されている。さらに、内外気切替装置33の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。
内外気切替装置33の空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して導入された空気を車室内に向けて送風する送風機32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)32aを電動モータ32bにて駆動する電動送風機であって、制御装置40から出力される制御信号(制御電圧)によって回転数(送風量)が制御される。なお、遠心式多翼ファン32aは、車室内へ空気を送風する送風手段としての機能を果たす。
送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器20、ヒータコア34、および室内凝縮器12が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器20は、室内凝縮器12およびヒータコア34に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。
ここで、ヒータコア34は、エンジン38(冷却対象機器)を冷却する冷却水(冷却用流体)と車室内送風空気とを熱交換させることによって車室内送風空気を加熱する加熱用熱交換器(加熱手段)である。なお、本実施形態のヒータコア34は、室内凝縮器12に対して車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。
エンジン冷却水は、ポンプ39によってエンジン38およびヒータコア34に循環される。ポンプ39は、エンジン38から出力される動力によって駆動される機械式ポンプである。ポンプ39は、電動モータによって駆動される電動ポンプであってもよい。エンジン冷却水が循環するエンジン冷却水回路には、ラジエータ(図示せず)が配置されている。
ケーシング31内には、室内蒸発器20を通過した空気を室内凝縮器12およびヒータコア34を迂回させて流す冷風バイパス通路35が形成されている。
室内蒸発器20の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器12およびヒータコア34の空気流れ上流側には、室内蒸発器20通過後の空気のうち、室内凝縮器12およびヒータコア34を通過させる空気と冷風バイパス通路35を通過させる空気との風量割合を調整するエアミックスドア36が配置されている。また、室内凝縮器12の空気流れ下流側および冷風バイパス通路35の空気流れ下流側には、室内凝縮器12を通過した空気と冷風バイパス通路35を通過した空気とを混合させる混合空間が設けられている。
さらに、ケーシング31の送風空気流れ最下流側には、混合空間にて混合された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出す吹出口(図示略)が配置されている。具体的には、吹出口としては、車室内の乗員の上半身へ空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元へ空調風を吹き出すフット吹出口、および車両前面窓ガラスへ空調風を吹き出すデフロスタ吹出口が設けられている。
従って、エアミックスドア36が室内凝縮器12を通過させる空気と冷風バイパス通路35を通過させる空気との風量割合を調整することで、混合空間にて混合された空調風の温度が調整され、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。なお、エアミックスドア36は、制御装置40から出力される制御信号によって作動するサーボモータ(図示略)によって駆動される。
さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の送風空気流れ上流側には、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア(図示略)、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア(図示略)、およびデフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア(図示略)が配置されている。
これらのフェイスドア、フットドア、およびデフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、制御装置40から出力される制御信号によってその作動が制御されるサーボモータ(図示略)によって駆動される。
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。制御装置40は、CPU、ROM、RAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する。
また、制御装置40の入力側には、内気センサ、外気センサ41、日射センサ、蒸発器温度センサ44、吐出冷媒温度センサ、冷媒圧力センサ、ユニット吸込温度センサ42、室内凝縮器吸込温度センサ43、冷却水温度センサ45等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。
内気センサは、車室内温度Trを検出する内気温検出手段である。外気センサ41は、外気温TAMを検出する外気温検出手段である。日射センサは、車室内の日射量Tsを検出する日射量検出手段である。
蒸発器温度センサ44は、室内蒸発器20からの吹出空気温度(蒸発器温度)Teを検出する蒸発器吹出温度検出手段である。吐出冷媒温度センサは、圧縮機11から吐出された冷媒の温度Tdを検出する吐出冷媒温度検出手段である。冷媒圧力センサは、室内凝縮器12から流出する冷媒(高圧冷媒)の圧力Phを検出する冷媒圧力検出手段である。
ユニット吸込温度センサ42は、室内空調ユニット30の吸込空気温度TINを検出する吸込空気温度検出手段である。換言すれば、ユニット吸込温度センサ42は、室内蒸発器20の吸込空気温度TINを検出する室内蒸発器吸込温度検出手段である。
室内凝縮器吸込温度センサ43は、室内凝縮器12の吸込空気温度TCINを検出する室内凝縮器吸込温度検出手段である。冷却水温度センサ45は、エンジン冷却水の温度を検出するエンジン冷却水温度検出手段である。換言すれば、冷却水温度センサ45は、ヒータコア34に流入するエンジン冷却水の温度を検出するヒータコア冷却水温度検出手段である。
さらに、制御装置40の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル(図示略)が接続され、操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。この操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、室内空調ユニット30にて車室内送風空気の冷却を行うか否かを設定するエアコンスイッチ(A/Cスイッチ)、車室内の設定温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられている。
なお、制御装置40は、その出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれ制御機器の作動を制御する構成(ソフトウェアおよびハードウェア)が、それぞれの制御機器の作動を制御する制御手段を構成している。
例えば、圧縮機11の電動モータを制御する構成が吐出能力制御手段を構成し、第1膨張弁14を制御する構成が第1絞り制御手段を構成し、第2膨張弁19を制御する構成が第2絞り制御手段を構成し、第1、第2開閉弁17、23を制御する構成が流路切替制御手段を構成している。
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、前述の如く、車室内を暖房する暖房モード、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードに切り替えることができる。
各運転モードの切替制御処理について図2に基づいて説明する。図2は、本実施形態の車両用空調装置1の制御装置40が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図2のフローチャートは図示しない空調制御のメインルーチンのサブルーチンとして実行される。また、図2の各制御ステップは、制御装置40が有する各種の機能実現手段を構成している。
まず、制御装置40が上述のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み(S10)、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度TAOを、以下の数式F1に基づいて算出する(S20)。従って、本実施形態の制御ステップS20は、目標吹出温度決定手段を構成している。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×TAM−Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサによって検出された車室内温度(内気温)、TAMは外気センサによって検出された外気温、Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
また、制御装置40は、目標吹出温度TAOに基づいて、予め記憶された制御マップを参照して、室内凝縮器12の目標吹出温度TAVOを決定する。
次に、操作パネルのA/Cスイッチがオンされているか否かを判定する(S30)。その結果、A/Cスイッチがオフと判定された場合(S30:NO)には、ステップS40へ移行する。
ステップS40では、目標凝縮器吹出温度TAVOが室内凝縮器吸込温度TCINよりも高いか否かを判定する。この結果、目標凝縮器吹出温度TAVOが室内凝縮器吸込温度TCINよりも高いと判定された場合(S40:YES)には、運転モードを、室内空調ユニット30にて車室内送風空気を加熱する暖房モードに決定し(S50)、目標凝縮器吹出温度TAVOが室内凝縮器吸込温度TCIN以下と判定された場合(S40:NO)には、運転モードを、室内空調ユニット30にて車室内送風空気を加熱しない停止(送風)モードに決定する(S60)。
一方、A/Cスイッチがオンと判定された場合(S30:YES)には、ステップS70へ移行する。ステップS70では、目標吹出温度TAOが基準温度α(閾値)よりも小さいか否かを判定する。
このとき、制御装置40は、基準温度αを、以下の数式F2に基づいて算出する。従って、本実施形態の制御ステップS70は、閾値算出手段を構成している。
α=CTAM×TAM+CTIN×TIN+CTCIN×TCIN+Cα…(F2)
なお、CTAM、CTIN、CTCINは正の値の制御ゲインであり、Cαは補正用の定数である。数式F2からわかるように、基準温度αには、外気温度TAM、室内空調ユニット吸込空気温度TINおよび室内凝縮器吸込温度TCINの影響が加味されている。
ステップS70の判定処理の結果、目標凝縮器吹出温度TAVOが基準温度αよりも小さいと判定された場合(S70:YES)には、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が低温域から高温域の広範囲となる通常時の除湿暖房モードである第1除湿暖房モードに決定する(S80)。
一方、目標凝縮器吹出温度TAVOが基準温度α以上と判定された場合(S70:NO)には、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が第1除湿暖房モードに比べて高温域となる第2除湿暖房モードに決定する(S90)。
このようにして、各運転モードを、車両用空調装置1の運転環境に応じて、暖房モード、停止(送風)モード、第1除湿暖房モード、および第2除湿暖房モードを適切に切り替えることができる。
次に、暖房モード、停止(送風)モード、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードにおける作動について説明する。
(A)暖房モード
暖房モードでは、制御装置40が、第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を開くとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を閉じる(閉塞する)。さらに、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18を閉じる(全閉)。これにより、冷凍サイクル装置10では、図1の黒塗矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、以下のように決定される。
目標凝縮器吹出温度TAVOと、冷媒圧力センサの検出値Phなどに基づいて演算される室内凝縮器吹出空気温度TAVとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、車室内へ吹き出される吹出空気温度が目標吹出温度TAOに近づくように圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号が決定される。
また、第1膨張弁14へ出力される制御信号については、第1膨張弁14へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数(COP)を最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
そして、上記の如く決定された制御信号等を各種制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置1の作動停止が要求されるまで、所定の周期毎に運転モードの決定処理→各種制御機器の作動状態の決定→制御信号等の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。
従って、暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。室内凝縮器12に流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、第1膨張弁14にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2冷媒通路16を介して、アキュムレータ21へ流入して気液分離される。
そして、アキュムレータ21にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、アキュムレータ21にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ21の内部に蓄えられる。なお、第3冷媒通路18は、第2膨張弁19にて閉鎖されているため、室内蒸発器20には冷媒が流入しない。
以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された高圧冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させるとともに、ヒータコア34にて冷却水が有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
(B)停止(送風)モード
停止(送風)モードでは、制御装置40が圧縮機11を停止させる。また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路35を通過するように決定される。
従って、停止(送風)モード時の冷凍サイクル装置10では、冷媒が循環しないので、送風機32から送風された車室内送風空気が室内凝縮器12および室内蒸発器20で熱交換されず、そのままの温度で車室内へ吹き出される。これにより、車室内への送風を実現することができる。
(C)第1除湿暖房モード
第1除湿暖房モードでは、制御装置40が第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を閉じるとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を閉じる。そして、第1、第2膨張弁14、19を絞り状態または全開状態とする。これにより、冷凍サイクル装置10は、図1の白抜横線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
なお、第1除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが直列に接続されることとなる。室外熱交換器15は、室内蒸発器20よりも冷媒流れ上流側に配置され、室外熱交換器15と室内蒸発器20との間には第2膨張弁19が配置されている。したがって、第1除湿暖房モードでは、室内蒸発器20における冷媒の圧力が、室外熱交換器15における冷媒の圧力以下になる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器20から吹き出される送風空気の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。従って、制御装置が実行する制御ルーチンのうち、この目標蒸発器吹出温度TEOを決定する制御ステップが目標蒸発器吹出温度決定手段を構成する。
そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサの検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器20を通過した空気の温度が、目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号が決定される。
また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
また、第1膨張弁14および第2膨張弁19については、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVOに応じて変更している。具体的には、制御装置40は、目標凝縮器吹出温度TAVOの上昇に伴って、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13の通路面積を減少させるとともに、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18の通路面積を増大させる。これにより、第1除湿暖房モードでは、第1モードから第4モードの4段階のモードを実行する。
(C−1)第1モード
第1モードは、第1除湿暖房モード時に、目標凝縮器吹出温度TAVOが、予め定めた第1基準温度以下となった場合に実行される。
第1モードでは、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13を全開状態とし、第2膨張弁19を絞り状態とする。従って、サイクルを循環する冷媒の状態については、図3のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図3に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(a1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図3のa1点→a2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入する。この際、第1膨張弁14が第1冷媒通路13を全開状態としているので、室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁14にて減圧されることなく、室外熱交換器15に流入する。そして、室外熱交換器15に流入した冷媒は、室外熱交換器15にて送風ファンから送風された外気へ放熱する(図3のa2点→a3点)。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図3のa3点→a4点)。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図3のa4点→a5点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第1除湿暖房モードの第1モード時には、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
(C−2)第2モード
第2モードは、目標凝縮器吹出温度TAVOが第1基準温度より高く、かつ、予め定めた第2基準温度以下となった場合に実行される。第2モードでは、第1膨張弁14を絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度(第3冷媒通路18の通路面積)を第1モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第2モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図4のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図4に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(b1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図4のb1点→b2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、中間圧冷媒となるまで減圧される(図4のb2点→b3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気へ放熱する(図4のb3点→b4点)。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図4のb4点→b5点)。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図4のb5点→b6点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第1除湿暖房モードの第2モード時には、第1モードと同様に、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この際、第2モードでは、第1膨張弁14を絞り状態としているので、第1モードに対して、室外熱交換器15へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。従って、室外熱交換器15における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器15における冷媒の放熱量を減少させることができる。
この結果、第1モード時に対してサイクルを循環する冷媒循環流量を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第1モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
(C−3)第3モード
第3モードは、目標凝縮器吹出温度TAVOが第2基準温度より高く、かつ、予め定めた第3基準温度以下となった場合に実行される。第3モードでは、第1膨張弁14の絞り開度(第1冷媒通路13の通路面積)を第2モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度(第3冷媒通路18の通路面積)を第2モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第3モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図5のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図5に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(c1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図5のc1点→c2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで減圧される(図5のc2点→c3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する(図5のc3点→c4点)。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図5のc4点→c5点)。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図5のc5点→c6点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第1除湿暖房モードの第3モード時には、第1、第2モードと同様に、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この際、第3モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を減少させることによって、室外熱交換器15を吸熱器(蒸発器)として機能させているので、第2モードよりも室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。
この結果、第2モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
(C−4)第4モード
第4モードは、目標凝縮器吹出温度TAVOが第3基準温度よりも高くなった場合に実行される。第4モードでは、第1膨張弁14の絞り開度(第1冷媒通路13の通路面積)を第3モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18を全開状態とする。従って、第4モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図6のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図6に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(d1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図6のd1点→d2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される(図6のd2点→d3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する(図6のd3点→d4点)。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入する。この際、第2膨張弁19が第3冷媒通路18を全開状態としているので、室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2膨張弁19にて減圧されることなく、室内蒸発器20に流入する。
室内蒸発器20に流入した低圧冷媒は、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図6のd4点→d5点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第1除湿暖房モードの第4モード時には、第1〜第3モードと同様に、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この際、第4モードでは、第3モードと同様に、室外熱交換器15を吸熱器(蒸発器)として機能させることができるとともに、第3モードよりも第1膨張弁14の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器15における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第3モードよりも室外熱交換器15における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増加させることができる。
この結果、第3モードに対して、圧縮機11の吸入冷媒密度を上昇させることができ、圧縮機11の回転数(冷媒吐出能力)を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第3モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
このように、第1除湿暖房モードでは、目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVOに応じて第1膨張弁14、第2膨張弁19の絞り開度を変更することで、車室内へ吹き出す吹出空気の温度を低温域から高温域までの広範囲(例えば、図25に示す中間温度領域を含む範囲)に亘って調整することができる。
換言すると、第1除湿暖房モードでは、室外熱交換器15を、冷媒を放熱させる放熱器として機能させる状態から冷媒に吸熱させる蒸発器として機能させる状態へ切り替えながら、室外熱交換器15における冷媒の放熱量あるいは吸熱量を調整することができる。
従って、室外熱交換器15を放熱器あるいは蒸発器のいずれか一方として機能させるサイクル構成よりも、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を幅広い範囲で調整することができ、除湿運転時に空調対象空間へ吹き出される吹出空気の温度調整範囲を拡大させることができる。
(D)第2除湿暖房モード
第2除湿暖房モードでは、制御装置40が第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を開くとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を開く。そして、第1、第2膨張弁14、19それぞれを絞り状態とする。従って、冷凍サイクル装置10は、図1の白抜斜線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。なお、第2除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが並列に接続されることとなる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、暖房モードと同様に決定される。
また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
また、第1膨張弁14および第2膨張弁19へ出力される制御信号については、予め定めた第2除湿暖房モード用の所定開度となるように決定される。より具体的には、第1膨張弁14における冷媒減圧量が、第2膨張弁19における冷媒減圧量と蒸発圧力調整弁25における冷媒減圧量との合算値となるように決定される。
従って、第2除湿暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、図7のモリエル線図に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(e1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図7のe1点→e2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入するとともに、バイパス通路22を介して第2膨張弁19に流入する。第1膨張弁14に流入した高圧冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される(図7のe2点→e3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する(図7のe3点→e5点)。
一方、第2膨張弁19に流入した高圧冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される(図7のe2点→e4点)。そして、第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入して、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図7のe4点→e6点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。
さらに、室内蒸発器20から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁25にて減圧されて(図7のe6点→e7点)、室外熱交換器15から流出した冷媒と同等の圧力となる。蒸発圧力調整弁19から流出した冷媒および室外熱交換器15から流出した冷媒は、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
なお、第3冷媒通路18には、逆止弁24が設けられているので、バイパス通路22から室外熱交換器15の出口側へ冷媒が逆流しない。
上述のように、蒸発圧力調整弁25は、その冷媒減圧量を調整することによって、室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力を予め室内蒸発器20に着霜が生じないように決定された基準冷媒蒸発圧力以上に維持する。
第2除湿暖房モードにおいて、蒸発圧力調整弁25が冷媒を減圧しない場合を第1モードと言い、蒸発圧力調整弁25が冷媒を減圧する場合を第2モードと言う。
(D−1)第1モード
第1モードは、蒸発圧力調整弁25が冷媒を減圧しない場合に実行される。第1モードでは、第1膨張弁14における冷媒減圧量が、第2膨張弁19における冷媒減圧量と同じになる。したがって、室外熱交換器15から流出した冷媒の圧力は、室内蒸発器20から流出した冷媒の圧力と同等になる。
(D−2)第2モード
第1モードは、蒸発圧力調整弁25が冷媒を減圧する場合に実行される。第1モードでは、第1膨張弁14における冷媒減圧量が、第2膨張弁19における冷媒減圧量と蒸発圧力調整弁25における冷媒減圧量との合算値となるように決定される。したがって、室外熱交換器15から流出した冷媒の圧力は、室内蒸発器20から流出した冷媒の圧力よりも低くなる。
そのため、室外熱交換器15における吸熱能力を第1モードの場合よりも増加させることができるので、室内蒸発器20にて除湿された送風空気を室内凝縮器12にて高温域で温度調整することができる。
以上の如く、第2除湿暖房モード時には、第1除湿暖房モード時と異なり、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが並列接続される冷媒流路となるので、第2除湿暖房モードでは、室内蒸発器20における冷媒の圧力を、室外熱交換器15における冷媒の圧力以上にすることができる。換言すれば、室外熱交換器15における吸熱能力を第1除湿暖房モードの場合よりも増加させることができる。
従って、第1除湿暖房モードよりも、室内蒸発器20にて除湿された送風空気を室内凝縮器12にて高温域で温度調整することができる。
本実施形態によると、ステップS70〜S90で説明したように、目標吹出温度TAO、外気温度TAM、室内空調ユニット吸込温度TINおよび室内凝縮器吸込温度TCINに基づいて第1除湿暖房モードと第2除湿暖房モードとを切り替える。
このため、適切な除湿能力を維持したまま、快適な吹出温度を実現できる。以下、その理由を説明する。
冷凍サイクルにおける暖房能力は、以下の数式F3で表される。
室内凝縮器の暖房能力=室内蒸発器の吸熱能力(除湿能力)+圧縮動力+室外熱交換器の熱交換量…(F3)
そうすると、必要な除湿能力を維持させたとき、所望の暖房能力に制御させるためには室外熱交換器の熱交換量を調整する必要がある。
図8は、必要な除湿能力を維持させたときの第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードの吹出温度(すなわち暖房能力)の制御可能領域を示すグラフである。図8は、室内空調ユニット吸込温度TINが外気温度TAMと等しく、かつ室内凝縮器吸込温度TCINが室内蒸発器20における冷媒蒸発温度と等しい場合の例を示している。
室内蒸発器20における冷媒蒸発温度をフロスト限界温度(例えば1℃)に制御した場合、第1除湿暖房モードのうち暖房能力が最も高い第4モードと、第2除湿暖房モードのうち暖房能力が最も低い第1モードとでは、室外熱交換器15における冷媒圧力が同じになるので、吹出温度も同じになる。
したがって、第1除湿暖房モードの吹出温度上限および第2除湿暖房モードの吹出温度下限となる限界線LLが存在する。この限界線LLは、以下に説明するように、外気温度TAM、室内空調ユニット吸込空気温度TINおよび室内凝縮器吸込温度TCINに影響される。
(外気温度TAMの影響)
第1除湿暖房モードにおいては、外気温度TAMが高くなるほど室外熱交換器15での外気からの吸熱量が大きくなり、または外気への放熱量が小さくなり、室内凝縮器12での空気加熱能力が増加するため、第1除湿暖房モードの温度調整範囲は高温側へ拡大する。第2除湿暖房モードについても同様である。すなわち、図8のグラフにおいて限界線LLが右肩上がりになっている。
(室内空調ユニット吸込温度TINの影響)
第1除湿暖房モードにおいては、室内空調ユニット吸込温度TINが高くなるほど室内蒸発器20での吸熱量が大きくなり、室内凝縮器12での空気加熱能力が向上する。そのため、第1除湿暖房モードの温度調整範囲は高温側へ拡大する。第2除湿暖房モードについても同様である。すなわち、図8のグラフにおいて、二点鎖線に示すように限界線LLが上方側へ移動する。
(室内凝縮器吸込温度TCINの影響)
室内凝縮器吸込温度TCINが高くなるほど、目標吹出温度TAOを実現するために必要な室内凝縮器12での空気加熱能力が小さくなる。そのため、室内凝縮器12での空気加熱能力が同一(すなわち外気温度TAMおよび室内空調ユニット吸込温度TINが同一)の場合の吹出温度は高くなり、第1除湿暖房モードの温度調整範囲は高温側へ拡大する。第2除湿暖房モードについても同様である。すなわち、図8のグラフにおいて、二点鎖線に示すように限界線LLが上方側へ移動する。
このように、限界線LLは、外気温度TAM、室内凝縮器吸込温度TCINおよび室内凝縮器吸込温度TCINに影響される。
そこで、本実施形態のステップS70では、限界線LLに相当する基準温度αを、外気温度TAM、室内空調ユニット吸込空気温度TINおよび室内凝縮器吸込温度TCINの影響を加味して算出する。そして、この基準温度αと目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVOとに基づいて第1除湿暖房モードと第2除湿暖房モードとを切り替えるので、適切な除湿能力を維持したまま、快適な吹出温度を実現できる。
すなわち、本実施形態では、制御装置40は、目標凝縮器吹出温度TAVOが閾値αよりも低い場合、第1除湿暖房モードになり、目標凝縮器吹出温度TAVOが閾値αよりも高い場合、第2除湿暖房モードになるように第1、第2開閉弁17、23の作動を制御する。
そして、制御装置40は、室内凝縮器12の吸込空気温度TCIN、室内蒸発器20の吸込空気温度TIN、および外気の温度TAMが高くなるほど、閾値αを大きくする。
これにより、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードの吹出温度の制御可能領域(限界線LLを境界とする各領域)に対する外気温度TAM、室内凝縮器吸込温度TCINおよび室内凝縮器吸込温度TCINの影響を加味して第1除湿暖房モードと第2除湿暖房モードとを適切に切り替えることができる。
本実施形態では、第1、第2開閉弁17、23は、第1除湿暖房モードでは、圧縮機11、室内凝縮器12、第1絞り手段14、室外熱交換器15、第2絞り手段19、室内蒸発器20、圧縮機11の順に冷媒を循環させる冷媒流路に切り替える。
第1、第2開閉弁17、23は、第2除湿暖房モードでは、圧縮機11、室内凝縮器12、第1絞り手段14、室外熱交換器15、圧縮機11の順に冷媒を循環させ、かつ圧縮機11、室内凝縮器12、第2絞り手段19、室内蒸発器20、圧縮機11の順に冷媒を循環させる冷媒流路に切り替える。
これにより、第1除湿暖房モードでは、室内蒸発器20における冷媒の圧力を、室外熱交換器15における冷媒の圧力以下にすることができ、第2除湿暖房モードでは、室内蒸発器20における冷媒の圧力を、室外熱交換器15における冷媒の圧力以上にすることができる。
本実施形態では、第1開閉弁17は、第2冷媒通路16を開閉する第2冷媒通路開閉手段であり、第2開閉弁23は、バイパス通路22を開閉するバイパス開閉手段である。
これにより、簡素な構成によって、第1除湿暖房モードと第2除湿暖房モードとを切り替えることができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、図9に示すように、上記第1実施形態の第2開閉弁23の代わりに四方弁50が設けられている。四方弁50は、制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御される電気式四方弁である。
四方弁50は、第1冷媒通路13における第1膨張弁14と室外熱交換器15との間、第2冷媒通路16における第1開閉弁17とアキュムレータ21との間、および第3冷媒通路18における室内蒸発器20とアキュムレータ21との間に配置されている。
四方弁50の第1出入口には、第1冷媒通路13の第1膨張弁14側が接続されている。四方弁50の第2出入口には、第1冷媒通路13の室外熱交換器15側が接続されている。四方弁50の第3出入口には、第2冷媒通路16の第1開閉弁17側および第3冷媒通路18の室内蒸発器20側が接続されている。四方弁50の第4出入口には、第2、第3冷媒通路16、18のアキュムレータ21側が接続されている。
四方弁50は、第1出入口と第2出入口とを接続すると同時に第3出入口と第4出入口とを接続する冷媒流路と、第1出入口と第3出入口とを接続すると同時に第2出入口と第4出入口とを接続する冷媒流路とを切り替える機能を果たす。
四方弁50が第1出入口と第2出入口とを接続すると、第1冷媒通路13同士が接続される。四方弁50が第3出入口と第4出入口とを接続すると、第2、第3冷媒通路16、18同士が接続される。
四方弁50が第1出入口と第3出入口とを接続すると、第1冷媒通路13の第1膨張弁14側と第2冷媒通路16の第1開閉弁17側および第3冷媒通路18の室内蒸発器20側とが接続される。
四方弁50が第2出入口と第4出入口とを接続すると、第1冷媒通路13の室外熱交換器15側と第2、第3冷媒通路16、18のアキュムレータ21側とが接続される。
従って、四方弁50は、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える切替手段(冷媒流路切替手段)を構成している。
本実施形態では、上記第1実施形態と同様に、各運転モードを、車両用空調装置1の運転環境に応じて、暖房モード、停止(送風)モード、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードを適切に切り替える。
次に、暖房モード、停止(送風)モード、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードにおける作動について説明する。
(A)暖房モード
暖房モードでは、制御装置40が、四方弁50にて第1冷媒通路13同士を接続すると同時に第2、第3冷媒通路16、18同士を接続する。さらに、制御装置40が、第1開閉弁17にて並列冷媒通路51を開き、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18を閉じる(全閉)。これにより、冷凍サイクル装置10では、図1の白抜斜線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。
従って、暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。室内凝縮器12に流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁14に流入し、第1膨張弁14にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2膨張弁19および室内蒸発器20をバイパスして、アキュムレータ17へ流入して気液分離される。
そして、アキュムレータ17にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、アキュムレータ17にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ17の内部に蓄えられる。
以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された高圧冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させるとともに、ヒータコア34にて冷却水が有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
(B)停止(送風)モード
停止(送風)モードでは、制御装置40が、圧縮機11を停止させる。また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路35を通過するように決定される。
従って、停止(送風)モード時の冷凍サイクル装置10では、冷媒が循環しないので、送風機32から送風された車室内送風空気が室内凝縮器12および室内蒸発器20で熱交換されず、そのままの温度で車室内へ吹き出される。これにより、車室内への送風を実現することができる。
(C)第1除湿暖房モード
第1除湿暖房モードでは、制御装置40が四方弁50にて第1冷媒通路13同士を接続すると同時に第2、第3冷媒通路16、18同士を接続する。そして、制御装置40が、第1開閉弁17にて並列冷媒通路51を閉じる(閉塞する)。さらに、第1、第2膨張弁13、18を絞り状態または全開状態とする。
これにより、冷凍サイクル装置10は、図1の白抜矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。なお、第1除湿暖房モード(第1冷媒流路)では、室外熱交換器15、第2膨張弁19、室内蒸発器20の順に冷媒が流れることとなる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、上記第1実施形態の第1除湿暖房モードと同様に決定される。
また、第1膨張弁14および第2膨張弁19については、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度TAOに応じて変更している。具体的には、制御装置40は、目標凝縮器吹出温度TAVOの上昇に伴って、第1膨張弁14の絞り開度を減少させるとともに、第2膨張弁19の絞り開度を増大させる。これにより、第1除湿暖房モードでは、第1モードから第4モードの4段階のモードを実行する。
(C−1)第1モード
第1モードは、第1除湿暖房モード時に、目標凝縮器吹出温度TAVOが基準温度α以上、かつ予め定めた第1基準温度以下となった場合に実行される。
第1モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を全開状態とし、第2膨張弁19を絞り状態とする。従って、サイクル構成(冷媒流路)については、エアミックスドア36が室内凝縮器12およびヒータコア34側の空気通路を全開状態としているので、サイクルを循環する冷媒の状態については、上記第1実施形態における図3のモリエル線図と同様に変化する。
すなわち、上記第1実施形態における第1除湿暖房モードの第1モードと同様に冷媒がサイクルを循環して、車室内の除湿暖房を実現することができる。
(C−2)第2モード
第2モードは、第1除湿暖房モード時に、目標凝縮器吹出温度TAVOが第1基準温度より高く、かつ予め定めた第2基準温度以下となった場合に実行される。第2モードでは、第1膨張弁14を絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度を第1モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第2モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、上記第1実施形態における図4のモリエル線図と同様に変化する。
すなわち、上記第1実施形態における第1除湿暖房モードの第2モードと同様に冷媒がサイクルを循環して、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この結果、第1モード時に対して、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第1モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
(C−3)第3モード
第3モードは、第1除湿暖房モード時に、目標凝縮器吹出温度TAVOが第2基準温度より高く、かつ予め定めた第3基準温度以下となった場合に実行される。第3モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を第2モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度を第2モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第3モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、上記第1実施形態における図5のモリエル線図と同様に変化する。
すなわち、上記第1実施形態における第1除湿暖房モードの第3モードと同様に冷媒がサイクルを循環して、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この結果、第2モードに対して、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第2モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
(C−4)第4モード
第4モードは、第1除湿暖房モード時に、目標凝縮器吹出温度TAVOが第3基準温度より高くなった場合に実行される。第4モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を第3モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度を全開状態とする。従って、第4モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、上記第1実施形態における図6のモリエル線図と同様に変化する。
すなわち、上記第1実施形態における第1除湿暖房モードの第4モードと同様に冷媒がサイクルを循環して、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この結果、第3モードに対して、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第3モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
このように、第1除湿暖房モードの第1〜第4モードでは、目標凝縮器吹出温度TAVOに応じて第1膨張弁14、第2膨張弁19の絞り開度を変更することで、車室内へ吹き出す吹出空気の温度を低温域から高温域までの広範囲に亘って調整することができる。
換言すると、第1除湿暖房モードでは、室外熱交換器15を、冷媒を放熱させる放熱器として機能させる状態から冷媒に吸熱させる蒸発器として機能させる状態へ切り替えながら、室外熱交換器15における冷媒の放熱量あるいは吸熱量を調整することができる。
従って、室外熱交換器15を放熱器あるいは蒸発器のいずれか一方として機能させるサイクル構成よりも、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を幅広い範囲で調整することができ、除湿運転時に空調対象空間へ吹き出される吹出空気の温度調整範囲を拡大させることができる。
(D)第2除湿暖房モード
第2除湿暖房モードでは、制御装置40が四方弁50にて第1冷媒通路13の第1膨張弁14側と第3冷媒通路18の室内蒸発器20側とを接続すると同時に第1冷媒通路13の室外熱交換器15側と第2、第3冷媒通路16、18のアキュムレータ21側とを接続する。そして、制御装置40が、制御装置40が第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を閉じる。さらに、第1、第2膨張弁13、18を絞り状態または全開状態とする。従って、冷凍サイクル装置10は、図9の黒塗矢印に示すように冷媒が流れる第2冷媒流路に切り替えられる。
なお、第2除湿暖房モード(第2冷媒流路)では、一部の冷媒の流れ順が第1除湿暖房モード(第1冷媒流路)とは逆になる。すなわち、第1除湿暖房モードでは、室外熱交換器15、第2膨張弁19、室内蒸発器20の順に冷媒が流れるのに対し、第2除湿暖房モードでは、室内蒸発器20、第2膨張弁19、室外熱交換器15の順に冷媒が流れる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、暖房モードと同様に決定される。
また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
また、第1膨張弁14および第2膨張弁19については、目標凝縮器吹出温度TAVOに応じて変更している。具体的には、制御装置40は、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度TAOの上昇に伴って、第1膨張弁14の絞り開度を増大させるとともに、第2膨張弁19の絞り開度を減少させる。これにより、第2除湿暖房モードでは、第1モードから第2モードの2段階のモードを実行する。
(D−1)第1モード
第1モードは、第2除湿暖房モード時に、目標凝縮器吹出温度TAVOが第4基準温度より高くなった場合に実行される。第1モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を第1除湿暖房モードの第4モード時と同じとし、第2膨張弁19の絞り開度を全開状態とする。従って、第1モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、上記第1実施形態における図6のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図6に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(d1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図6のd1点→d2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁14に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される(図6のd2点→d3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入して、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図6のd3点→d4点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。
室内蒸発器20から流出した冷媒は、第2膨張弁19へ流入する。この際、第2膨張弁19の絞り開度を全開状態としているので、室内蒸発器20から流出した冷媒は、第2膨張弁19にて減圧されることなく、室外熱交換器15に流入する。
室外熱交換器15に流入した低圧冷媒は、送風ファンから送風された外気から吸熱する(図6のd4点→d5点)。そして、室外熱交換器15から流出した冷媒は、アキュムレータ17→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第2除湿暖房モードの第1モード時には、第1除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、ヒータコア34および室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この際、第1モードでは、第1除湿暖房モードの第4モードと同様に、室外熱交換器15を吸熱器(蒸発器)として機能させることができるとともに、第1除湿暖房モードの第3モードよりも第1膨張弁14の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器15における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第1除湿暖房モードの第3モードよりも室外熱交換器15における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増加させることができる。
この結果、第1除湿暖房モードの第3モードに対して、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第1除湿暖房モードの第3モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。すなわち、第1除湿暖房モードの第4モードと同等に、室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
(D−2)第2モード
第2モードは、第2除湿暖房モード時に、目標吹出温度TAOが第5基準温度より高くなった場合に実行される。第2モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を第1モード時と比較して同等あるいは増加させ、第2膨張弁19を絞り状態とする。従って、第2モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図10のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図10に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(f1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図10のf1点→f2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁14に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで減圧される(図10のf2点→f3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された中間圧冷媒は、室内蒸発器20に流入して、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図10のf3点→f4点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。
室内蒸発器20から流出した冷媒は、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図10のf4点→f5点)。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入し、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する(図10のf5点→f6点)
そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ17→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第2除湿暖房モードの第2モード時には、第1モードと同様に、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、ヒータコア34および室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この際、第2モードでは、第1モードと同様に、室外熱交換器15を吸熱器(蒸発器)として機能させることができるとともに、第1モードよりも第2膨張弁19の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器15における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第1モードよりも室外熱交換器15における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増加させることができる。
この結果、第1モードに対して、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第1モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
このように、第2除湿暖房モード時には、第1除湿暖房モード時とは逆に、室外熱交換器15が室内蒸発器20よりも冷媒流れ下流側になるので、室内蒸発器20における冷媒蒸発温度をフロスト限界温度以上に維持しつつ、室外熱交換器15における冷媒蒸発温度をフロスト限界温度以下に低下させることができる。
このため、室内蒸発器20におけるフロスト(着霜)の発生を防止しつつ、第1除湿暖房モードよりも室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増加させることができ、ひいては室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
以上説明した本実施形態の車両用空調装置1では、上記の如く、冷凍サイクル装置10の冷媒流路を切り替えることによって、車室内の適切な暖房および除湿暖房を実行することで、車室内の快適な空調を実現することができる。
特に、本実施形態の車両用空調装置1では、除湿暖房モードとして、室外熱交換器15における熱交換能力(放熱能力および吸熱能力)を調整して車室内へ吹き出す吹出空気を低温域から高温域に亘る広範囲で温度調整可能な第1除湿暖房モードと、第1除湿暖房モードよりも車室内へ吹き出す吹出空気を高温域で温度調整可能な第2除湿暖房モードとを切り替えることできる。
従って、空調対象空間である車室内への吹出空気の温度調整可能範囲を拡大させることができる。
本実施形態においても、上記第1実施形態における図8と同様に、第1除湿暖房モードの吹出温度上限および第2除湿暖房モードの吹出下限温度となる限界線LLが存在する。
そして、上記第1実施形態と同様に、必要な除湿能力を維持させたときの第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードの吹出温度(すなわち暖房能力)の制御可能領域は、外気温度TAM、室内空調ユニット吸込空気温度TINおよび室内凝縮器吸込温度TCINに影響される。
そのため、本実施形態においても、上記第1実施形態におけるステップS70〜S90と同様に、目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVO、外気温度TAM、室内空調ユニット吸込温度TINおよび室内凝縮器吸込温度TCINに基づいて第1除湿暖房モードと第2除湿暖房モードとを切り替えることによって、適切な除湿能力を維持したまま、快適な吹出温度を実現できる。
本実施形態では、第1開閉弁17および四方弁50は、第1除湿暖房モードでは、圧縮機11、室内凝縮器12、第1絞り手段14、室外熱交換器15、第2絞り手段19、室内蒸発器20、圧縮機11の順に冷媒を循環させる冷媒流路に切り替える。
第1開閉弁17および四方弁50は、第2除湿暖房モードでは、圧縮機11、室内凝縮器12、第1絞り手段14、室内蒸発器20、第2絞り手段19、室外熱交換器15、圧縮機11の順に冷媒を循環させる冷媒流路に切り替える。
これにより、第1除湿暖房モードでは、室内蒸発器20における冷媒の圧力を、室外熱交換器15における冷媒の圧力以下にすることができ、第2除湿暖房モードでは、室内蒸発器20における冷媒の圧力を、室外熱交換器15における冷媒の圧力以上にすることができる。
本実施形態では、第1開閉弁17は、並列冷媒通路51を開閉する並列冷媒通路開閉手段である。四方弁50は、第1絞り手段14と室外熱交換器15とを接続し、かつ室内蒸発器20および並列冷媒通路51と圧縮機11とを接続する冷媒流路と、第1絞り手段14と室内蒸発器20および並列冷媒通路51とを接続し、かつ室外熱交換器15と圧縮機11とを接続する冷媒流路とを切り替える。
これにより、簡素な構成によって、第1除湿暖房モードと第2除湿暖房モードとを切り替えることができる。
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上述の各実施形態では、暖房モードおよび停止(送風)モードと除湿暖房モードとをA/Cスイッチの操作信号によって切り替える例について説明したが、これに限定されない。例えば、操作パネルに各運転モードを設定する運転モード設定スイッチを設け、当該運転モード設定スイッチの操作信号に応じて、暖房モードおよび停止(送風)モードと除湿暖房モードとを切り替えるようにしてもよい。
(2)上述の各実施形態では、暖房モード、停止(送風)モードおよび除湿暖房モードの各運転モード時に、制御装置40が、室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路、および冷風バイパス通路35のいずれか一方を閉塞するようにエアミックスドア36を作動させる例について説明したが、エアミックスドア36の作動はこれに限定されない。
例えば、エアミックスドア36が室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路、および冷風バイパス通路35の双方を開放するようにしてもよい。そして、室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路を通過させる風量と冷風バイパス通路35を通過させる風量との風量割合を調整することで、車室内への吹出空気の温度を調整するようにしてもよい。このような、温度調整は、車室内送風空気の温度を微調整し易い点で有効である。
(3)上述の各実施形態では、室内空調ユニット30の内部にヒータコア34を配置する構成としているが、エンジン等の外部熱源が不足するような車両においては、ヒータコア34の代わりに電気ヒータ等の空気加熱手段を配置する構成にしてもよい。
(4)上述の各実施形態では、定圧調整手段として、機械式の制御弁で構成される蒸発圧力調整弁25を採用する例を説明したが、これに限定されず、例えば、定圧調整手段として電気式の制御弁(電磁弁)を採用してもよい。この場合、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器20の目標蒸発器吹出温度TEOを決定し、この目標値となるように電気式の制御弁を制御すればよい。
(5)上述の各実施形態では、車両用空調装置1に本発明の冷凍サイクル装置10を適用する例を説明したが、これに限定されず、例えば、据え置き型の空調装置等に適用してもよい。
(6)上述の実施形態のステップS70では、目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVOが基準温度α(閾値)よりも小さいか否かを判定し、その判定結果に基づいて第1除湿暖房モードと第2除湿暖房モードとを切り替えるが、目標凝縮器吹出温度TAVOから室内凝縮器吸込温度TCINを減じた差(TAVO−TCIN)が基準温度よりも小さいか否かを判定し、その判定結果に基づいて第1除湿暖房モードと第2除湿暖房モードとを切り替えるようにしてもよい。
(7)上述の各実施形態では、暖房モード、停止(送風)モード、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードに切り替えるが、それらのモードに加えて、車室内を冷房する冷房モードにも切り替えるようになっていてもよい。
冷房モードでは、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路35を通過するように決定される。
冷房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。この際、エアミックスドア36がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器12に流入した冷媒は、殆ど車室内送風空気と熱交換することなく、室内凝縮器12から流出する。
冷房モードでは、エアミックスドア36にて室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器20にて冷却された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
(8)上述の各実施形態では、室内凝縮器吸込温度TCINを室内凝縮器吸込温度センサ43で検出するが、これに限定されるものではなく、室内凝縮器吸込空気温度TCINと相関を有する物理量を検出すればよい。
例えば、制御装置40が、蒸発器温度センサ44が検出した室内蒸発器20からの吹出空気温度Te、および冷却水温度センサ45が検出した冷却水温度(ヒータコア34に流入する冷却水の温度)に基づいて室内凝縮器吸込温度TCINを推定してもよい。
具体的には、制御装置40は、ヒータコア34に冷却水が流動しているか否かを、ヒータコア34に冷却水を循環させる冷却水ポンプ39の駆動信号などから判定し、ヒータコア34に冷却水が流動している場合、ヒータコア34に流入する冷却水の温度を室内凝縮器吸込温度TCINとして用い、ヒータコア34に冷却水が流動していない場合、室内蒸発器20からの吹出空気温度Teを室内凝縮器吸込温度TCINとして用いればよい。
すなわち、この実施形態では、制御装置40は、ヒータコア38にエンジン冷却水を循環させるポンプ39が駆動している場合、室内凝縮器12の吸込空気温度TCINとしてエンジン冷却水の温度を用いて閾値αを決定する。
一方、ポンプ39が駆動していない場合、制御装置40は、室内凝縮器12の吸込空気温度TCINとして室内蒸発器20の吹出空気温度TOUTを用いて閾値αを決定する。
これによると、室内凝縮器12の吸込空気温度TCINとして、エンジン冷却水の温度、および室内蒸発器20の吹出空気温度TOUTを検出するので、閾値αを簡便かつ適切に決定できる。
(9)上述の各実施形態では、室内空調ユニット吸込空気温度TINをユニット吸込温度センサ42で検出するが、これに限定されるものではなく、室内空調ユニット吸込空気温度TINと相関を有する物理量を検出すればよい。
例えば、制御装置40が、内気センサで検出した車室内温度Trと、外気センサ41で検出した外気温TAMと、内外気切替ドアによって調整される内気の風量と外気の風量との風量割合とに基づいて、室内空調ユニット吸込空気温度TINを推定してもよい。
また、上述の各実施形態では、外気温TAMを外気センサ41で検出するが、これに限定されるものではなく、外気温TAMと相関を有する物理量を検出すればよい。