以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、他の実施形態を含む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、本実施形態の空調制御装置40が適用された車両用空調装置1の全体構成図である。この車両用空調装置1は、主に電気自動車やハイブリッドカーなど、燃焼エンジンがない車両、または燃焼エンジンがあまり作動しない車両など、暖房の熱源が不足する車両に好適である。具体的に本実施形態では、車両用空調装置1は、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載される。
車両用空調装置1は、図1に示すように、ヒートポンプサイクル10、室内空調ユニット30、および空調制御装置40等を備えている。このヒートポンプサイクル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。
本実施形態の車両用空調装置1においてヒートポンプサイクル10および室内空調ユニット30は、特開2012−181005号公報に記載されたものと同様であるが、空調制御装置40は、特開2012−181005号公報に記載されたものとは異なる。
従って、本実施形態のヒートポンプサイクル10は、特開2012−181005号公報に記載されたものと同様に、そのヒートポンプサイクル10で冷媒が循環する冷媒回路を切り替えることができるように構成されている。具体的にヒートポンプサイクル10の冷媒回路は、車室内を冷房する冷房運転モードあるいは車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転モード(除湿運転モードとも呼ぶ)の冷媒回路と、車室内を暖房する暖房運転モードの冷媒回路との何れかに切り替えられる。
さらに、このヒートポンプサイクル10では、後述するように暖房運転モードとして、外気温が極低温時(例えば、0℃以下の時)に実行される第1暖房モード、通常の暖房が実行される第2暖房モードを実行することができる。なお、図1の実線矢印FL1は、ヒートポンプサイクル10における冷房運転モード時または除湿暖房運転モード時の冷媒流れを示し、破線矢印FL2は第1暖房モード時の冷媒流れを示し、一点鎖線矢印FL3は第2暖房モード時の冷媒流れを示している。
また、ヒートポンプサイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、HFO系冷媒(例えば、R1234yf)等を採用してもよい。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。
なお、冷媒の封入量については、ヒートポンプサイクル10に最大冷凍能力を発揮させる高負荷運転時において、サイクルを循環させる必要のある最大循環流量に対して、予め定めた余剰量を加えた量としている。この余剰量は、経年使用によってサイクルに封入された冷媒が、ヒートポンプサイクル10の各構成機器同士を接続するゴムホースあるいはその他の接続部を介して、外部へ漏れてしまうことを考慮して決定されている。
図1に示すように、ヒートポンプサイクル10は、圧縮機11、室内凝縮器12、高段側膨脹弁13、気液分離器14、中間圧側開閉弁16a、低圧側開閉弁16b、冷房用開閉弁16c、低段側固定絞り17、室外熱交換器20、冷房用膨脹弁22、室内蒸発器23、アキュムレータ24、および各冷媒通路15、18、25等を有している。なお、室内凝縮器12および室内蒸発器23は、ヒートポンプサイクル10に含まれると共に室内空調ユニット30にも含まれる。
ヒートポンプサイクル10の構成機器のうち、圧縮機11は、車両のボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。この圧縮機11は、その外殻を形成するハウジングの内部に、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との2つの圧縮機構、および、双方の圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成された二段昇圧式の電動圧縮機である。
圧縮機11は吸入ポート11aと中間圧ポート11bと吐出ポート11cを有し、それらの各ポート11a、11b、11cは圧縮機11のハウジングに設けられている。圧縮機11の吸入ポート11aは、ハウジングの外部から低圧冷媒を吸入する冷媒吸入口として設けられており、外部から吸入した低圧冷媒を低段側圧縮機構へ流入させる。吐出ポート11cは、吸入ポート11aおよび中間圧ポート11bから吸入し圧縮した高圧冷媒を室内凝縮器12へ吐出する冷媒吐出口として設けられており、高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒をハウジングの外部へと流出させる。また、中間圧ポート11bは、吸入ポート11aにおける冷媒圧力と吐出ポート11cにおける冷媒圧力との間の中間圧力の冷媒をハウジングの外部から吸入し、その中間圧力の冷媒を圧縮過程の冷媒に合流させる。
より具体的には、中間圧ポート11bは、低段側圧縮機構の冷媒吐出口側(すなわち、高段側圧縮機構の冷媒吸入口側)に接続されている。また、低段側圧縮機構および高段側圧縮機は、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種形式のものを採用することができる。
圧縮機11の電動モータは、後述する空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動(具体的には、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11の冷媒吐出能力が変更される。
なお、本実施形態では、2つの圧縮機構を1つのハウジング内に収容した圧縮機11を採用しているが、圧縮機の形式はこれに限定されない。つまり、中間圧ポート11bから中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させることが可能であれば、ハウジングの内部に、1つの圧縮機構とこの圧縮機構を回転駆動する電動モータとを収容して構成された電動圧縮機であってもよい。
圧縮機11の吐出ポート11cには、室内凝縮器12の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器12は、後述する車両用空調装置1の室内空調ユニット30の空調ケース31の温風通路35a内に配置されている。この室内凝縮器12は、圧縮機11によって圧縮された高圧冷媒と温風通路35aを流れる空気とを熱交換させることによりその高圧冷媒を凝縮させると共にその空気を加熱する。要するに、室内凝縮器12は、圧縮機11によって圧縮された高圧冷媒が持つ熱を、空調ケース31の温風通路35aを流れる空気へ放熱させる放熱器として機能する。
室内凝縮器12の冷媒出口側には、室内凝縮器12から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧可能な高段側減圧装置(すなわち、第1減圧装置)としての高段側膨脹弁13の入口側が接続されている。この高段側膨脹弁13は、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。
高段側膨脹弁13は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能に構成されている。より具体的には、高段側膨脹弁13では、冷媒を減圧させる際には、絞り通路面積が相当直径φ0.5〜φ3mmとなる範囲で絞り開度を変化させる。さらに、絞り開度を全開とすると、絞り通路面積を相当直径φ10mm程度確保して、冷媒減圧作用を発揮させないようにすることもできる。また、絞り開度を全閉として室外熱交換器20から室内蒸発器23へ至る冷媒流路を閉塞させることもできる。なお、高段側膨脹弁13は、空調制御装置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。
高段側膨脹弁13の出口側には、室内凝縮器12から流出して高段側膨脹弁13にて減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離器14の冷媒流入ポート14bが接続されている。この気液分離器14は、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式のものである。そして、気液分離器14は、高段側膨脹弁13から冷媒が流入する冷媒流入ポート14bと、気液分離器14内で分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出ポート14cと、気液分離器14内で分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出ポート14dとを有している。
具体的に気液分離器14では、冷媒流入ポート14bから流入した冷媒は、気液分離器14内で旋回して流れ、この旋回流によって生じる遠心力の作用によって冷媒の気液が分離される。さらに、分離された液相冷媒が、重力の作用によって気液分離器14内の底部に落下する。そして、分離されて底部に落下した液相冷媒は液相冷媒流出ポート14dから流出し、分離された気相冷媒は気相冷媒流出ポート14cから流出する。
また、気液分離器14の気相冷媒流出ポート14cには、図1に示すように、中間圧冷媒通路15を介して、圧縮機11の中間圧ポート11bが接続されている。この中間圧冷媒通路15には、中間圧側開閉弁16aが配置されている。この中間圧側開閉弁16aは中間圧冷媒通路15を開閉する電磁弁であり、空調制御装置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。
なお、中間圧側開閉弁16aは、中間圧冷媒通路15を開いた際に気液分離器14の気相冷媒出口から圧縮機11の中間圧ポート11b側へ冷媒が流れることのみを許容する逆止弁としての機能を兼ね備えている。これにより、中間圧側開閉弁16aが中間圧冷媒通路15を開いた際に、圧縮機11側から気液分離器14へ冷媒が逆流することが防止される。
さらに、中間圧側開閉弁16aは、中間圧冷媒通路15を開閉することによって、サイクル構成(例えば、冷媒流路)を切り替える機能を果たす。従って、本実施形態の中間圧側開閉弁16a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装置の一部を構成している。
本実施形態の中間圧側開閉弁16aは、絞り状態と全開状態とに択一的に切り替わる後述の低段側減圧装置の状態に連動して、中間圧冷媒通路15を開閉するように構成されている。
具体的には、中間圧側開閉弁16aは、低段側減圧装置の低圧側開閉弁16bが閉じ、低段側減圧装置が絞り状態となる際に、中間圧冷媒通路15を開放するように構成されている。また、中間圧側開閉弁16aは、低段側減圧装置の低圧側開閉弁16bが開き、低段側減圧装置が全開状態となる際に、中間圧冷媒通路15を閉鎖するように構成されている。
気液分離器14の液相冷媒流出ポート14dには、気液分離器14から流出した液相冷媒を減圧可能な低段側減圧装置(すなわち、第2減圧装置)の入口側が接続され、低段側減圧装置の出口側には、室外熱交換器20の冷媒入口側が接続されている。
本実施形態の低段側減圧装置は、低段側固定絞り17と固定絞り迂回用通路18と低圧側開閉弁16bとを有して構成されている。その低段側固定絞り17は、気液分離器14にて分離された液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる。また、固定絞り迂回用通路18は、気液分離器14にて分離された液相冷媒を低段側固定絞り17を迂回させて室外熱交換器20側へ導く。また、低圧側開閉弁16bは、固定絞り迂回用通路18を開閉する通路開閉弁である。なお、低圧側開閉弁16bの基本的構成は、中間圧側開閉弁16aと同等であり、空調制御装置40から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。
ここで、冷媒が低圧側開閉弁16bを通過する際に生じる圧力損失は、低段側固定絞り17を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、室内凝縮器12から流出した冷媒は、低圧側開閉弁16bが開いている場合には固定絞り迂回用通路18側を介して室外熱交換器20へ流入し、低圧側開閉弁16bが閉じている場合には低段側固定絞り17を介して室外熱交換器20へ流入する。
これにより、低段側減圧装置は、低圧側開閉弁16bの開閉により、減圧作用を発揮する絞り状態と、減圧作用を発揮しない全開状態とに変更することが可能となっている。
低段側固定絞り17としては、絞り開度が固定されたノズルまたはオリフィスを採用することができる。
図1に示す室外熱交換器20は、ボンネット内に配置されて、内部を流通する低圧冷媒と送風ファン21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20は、第1、第2暖房モード時等には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時等には、高圧冷媒の熱を外気へ放熱させる放熱用熱交換器として機能する。
室外熱交換器20の冷媒出口側には、第3減圧装置としての冷房用膨脹弁22の冷媒入口側が接続されている。冷房用膨脹弁22は、冷房運転モード時等に室外熱交換器20から流出した冷媒を減圧させ、室内蒸発器23へ流入する冷媒を減圧させるものである。この冷房用膨脹弁22の基本的構成は、高段側膨脹弁13と同様であり、空調制御装置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。
冷房用膨脹弁22の出口側には、室内蒸発器23の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器23は室内空調ユニット30の空調ケース31内に収容されており、その空調ケース31内において温風通路35aおよびバイパス通路35bに対し車室内送風空気流れ上流側に配置されている。室内蒸発器23は、その室内蒸発器23の内部を流通する冷媒を蒸発させて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である。例えば、冷房運転モード時および除湿暖房運転モード時には、室内蒸発器23内に冷媒が流通する。
室内蒸発器23の出口側には、アキュムレータ24の入口側が接続されている。アキュムレータ24は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄える低圧側気液分離器である。さらに、アキュムレータ24の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入ポート11aが接続されている。従って、室内蒸発器23は、圧縮機11の吸入ポート11a側へ冷媒を流出させるように接続されている。
さらに、室外熱交換器20の冷媒出口側には、室外熱交換器20から流出した冷媒を冷房用膨脹弁22および室内蒸発器23を迂回させてアキュムレータ24の入口側へ導く膨脹弁迂回用通路25が接続されている。この膨脹弁迂回用通路25には、膨脹弁迂回用通路25を開閉する冷房用開閉弁16cが配置されている。
冷房用開閉弁16cの基本的構成は、中間圧側開閉弁16aと同等であり、空調制御装置40から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。また、冷房用開閉弁16cが開いている場合、冷媒が冷房用開閉弁16cを通過する際に生じる圧力損失は、冷房用膨脹弁22および室内蒸発器23を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。
従って、室外熱交換器20から流出した冷媒は、冷房用開閉弁16cが開いている場合には膨脹弁迂回用通路25を介してアキュムレータ24へ流入する。このとき、冷房用膨脹弁22の絞り開度を全閉としてもよい。また、室外熱交換器20から流出した冷媒は、冷房用開閉弁16cが閉じている場合には、冷房用膨脹弁22を介して室内蒸発器23へ流入する。これにより、冷房用開閉弁16cは、ヒートポンプサイクル10の冷媒流路を切り替えることができる。従って、本実施形態の冷房用開閉弁16cは、中間圧側開閉弁16aとともに冷媒流路切替装置を構成している。
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(すなわち、インストルメントパネル)の内側に配置されている。この室内空調ユニット30は、図1に示すように、空調ケース31、送風機32、内外気切替装置33、エアミックスドア34、デフロスタドア38a、フェイスドア38b、フットドア38c、前述の室内凝縮器12、および室内蒸発器23等を有している。
室内空調ユニット30の空調ケース31は、室内空調ユニット30の外殻を形成するとともに、その空調ケース31の内部に車室内に送風される車室内送風空気の空気通路を形成する。そして、この空調ケース31内には、送風機32、前述の室内凝縮器12、室内蒸発器23等が収容されている。
詳細には、空調ケース31は、その空調ケース31内の空気通路の一部として温風通路35aおよびバイパス通路35bを形成している。その温風通路35aは空調ケース31の第1空気通路として設けられており、室内蒸発器23からの空気を車室内へ向けて流す。そして、その温風通路35aには室内凝縮器12が配置されている。すなわち、その室内凝縮器12は、室内蒸発器23に対し空気流れ下流側に配置されている。
また、空調ケース31のバイパス通路35bは空調ケース31の第2空気通路として設けられている。そのバイパス通路35bは温風通路35aと並列に設けられており、室内蒸発器23からの空気を温風通路35aを迂回させ且つ車室内へ向けて空気を流す。
空調ケース31の空気流れ最上流側には、車室内空気(すなわち、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。この内外気切替装置33は、空調ケース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の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。
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を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機32が配置されている。詳細には、送風機32は、室内蒸発器23、温風通路35a、およびバイパス通路35bに対して空気流れ上流側に設けられており、その室内蒸発器23、温風通路35a、およびバイパス通路35bへ送風する。この送風機32は、遠心多翼ファンすなわちシロッコファンを電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置40から出力される制御電圧によって回転数(言い換えれば、その送風機32の回転数に対応する送風量)が制御される。
また、空調ケース31内にはエアミックスドア34が設けられており、そのエアミックスドア34は、室内蒸発器23の空気流れ下流側であって、且つ、温風通路35aおよびバイパス通路35bの空気流れ上流側に配置されている。このエアミックスドア34は、温風通路35aの入口とバイパス通路35bの入口とを開閉する回動ドア装置である。エアミックスドア34は、空調制御装置40から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
そして、エアミックスドア34(言い換えれば、AMドア34)は、温風通路35aとバイパス通路35bとに流れる合計風量に対する温風通路35aに流れる風量の風量割合RTfを調節する風量割合調節ドアとして機能する。この風量割合RTfはAMドア開度RTfとも呼ばれる。
エアミックスドア34は、周知のエアミックスドアと同様に、最大冷房位置(言い換えれば、MAXCOOL位置)から、最大暖房位置(言い換えれば、MAXHOT位置)までの間で連続的に回動することができる。そのエアミックスドア34の最大冷房位置とは、温風通路35aを全閉にすると共にバイパス通路35bを全開にするドア位置である。また、最大暖房位置とは、温風通路35aを全開にすると共にバイパス通路35bを全閉にするドア位置である。
すなわち、エアミックスドア34のAMドア開度RTfは、エアミックスドア34の回動に従って0%〜100%の間で連続的に変化する。例えばエアミックスドア34の最大冷房位置ではAMドア開度RTfは0%であり、エアミックスドア34の最大暖房位置ではAMドア開度RTfは100%である。すなわち、AMドア開度RTfとは上記風量割合RTfを通路35a、35bの開口面積の比率に置き換えたものであり、温風通路35aの開口面積とバイパス通路35bの開口面積とを合わせた合計開口面積に占める温風通路35aの開口面積の比率である。
また、空調ケース31は、その空調ケース31内に合流空間36を形成している。その合流空間36は、温風通路35aとバイパス通路35bとに対し空気流れ下流側に配置されている。その配置により、合流空間36では、室内凝縮器12にて冷媒と熱交換して加熱された車室内送風空気と、バイパス通路35bを通過して加熱されていない車室内送風空気とが合流する。従って、エアミックスドア34がAMドア開度RTfを調整することによって、合流空間36内の送風空気の温度が調整される。
空調ケース31の空気流れ最下流部には、合流空間36にて合流した送風空気を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す複数の開口穴が配置されている。具体的には、この開口穴としては、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴37a、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴37b、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴37cが設けられている。
さらに、デフロスタ開口穴37a、フェイス開口穴37bおよびフット開口穴37cの空気流れ上流側には、それぞれ、デフロスタドア38a、フェイスドア38b、フットドア38cが配置されている。そのデフロスタドア38aは、デフロスタ開口穴37aの開口面積を調整するドアであり、フェイスドア38bは、フェイス開口穴37bの開口面積を調整するドアであり、フットドア38cは、フット開口穴37cの開口面積を調整するドアである。
これらのデフロスタドア38a、フェイスドア38b、およびフットドア38cは、開口穴モードを切り替える開口穴モード切替装置を構成するものである。そして、デフロスタドア38a、フェイスドア38b、およびフットドア38cはそれぞれ、リンク機構等を介して、空調制御装置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図示しないサーボモータによって駆動される。
また、デフロスタ開口穴37a、フェイス開口穴37b、およびフット開口穴37cの空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口に接続されている。
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置40は、CPU、ROMおよび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ている。空調制御装置40は、そのROM内に記憶された空調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空調制御機器の作動を制御する。その各種空調制御機器とは例えば、圧縮機11、高段側膨脹弁13、低段側減圧装置の低圧側開閉弁16b、冷媒流路切替装置16a、16c、および送風機32等である。
また、空調制御装置40の入力側には、空調制御用のセンサ群41が接続されている。その空調制御用のセンサ群41には例えば、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器23からの吹出空気温度(すなわち、蒸発器温度)を検出する蒸発器温度センサ等が含まれる。更に、その空調制御用のセンサ群41には例えば、圧縮機11から吐出された高圧冷媒圧力を検出する吐出圧センサ、圧縮機11へ吸入される吸入冷媒圧力を検出する吸入圧センサ等も含まれる。
また、空調制御装置40の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルも接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置1の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、送風機32の送風量を設定する風量設定スイッチが設けられている。更に、各種空調操作スイッチとして、送風機32の送風量および開口穴モード等が自動的に変更される自動空調運転を実行させる際に操作されるオートスイッチ、冷房運転モードと暖房運転モードとの選択スイッチ等も設けられている。
なお、空調制御装置40は、その出力側に接続された各種空調制御機器の作動を制御する制御機能部が一体に構成されたものである。そして、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(すなわち、ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御機能部を構成している。
例えば、本実施形態では、圧縮機11の電動モータの作動を制御する構成(すなわち、ハードウェアおよびソフトウェア)が吐出能力制御部を構成している。また、冷媒流路切替装置16a〜16cの作動を制御する構成(すなわち、ハードウェアおよびソフトウェア)が冷媒流路制御部を構成している。もちろん、吐出能力制御部および冷媒流路制御部を空調制御装置40に対して別体の制御装置として構成してもよい。
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、車室内を冷房する冷房運転モード、車室内を暖房する暖房運転モード、および、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転モードに切り替えることができる。以下に各運転モードにおける作動を説明する。なお、各運転モードは、特開2012−181005号公報に記載された車両用空調装置の運転モードと同じであるので、概略の説明とする。
(a)冷房運転モード
冷房運転モードは、操作パネルの作動スイッチが投入された状態すなわちONにされた状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。冷房運転モードでは、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を減圧作用を発揮しない全開状態とし、冷房用膨脹弁22を減圧作用を発揮する絞り状態とし、冷房用開閉弁16cを閉弁状態とする。
さらに、低圧側開閉弁16bを開弁状態として低段側減圧装置を減圧作用を発揮しない全開状態とし、低圧側開閉弁16bの状態に連動して中間圧側開閉弁16aを閉弁状態とする。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図1の実線矢印FL1に示すように冷媒が流れる冷房用冷媒回路に切り替えられる。
すなわち、この冷房用冷媒回路に切り替えられたヒートポンプサイクル10では、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出される冷媒は、圧縮機11の吐出ポート11c、室内凝縮器12、高段側膨脹弁13、気液分離器14、低圧側開閉弁16b、室外熱交換器20、冷房用膨脹弁22、室内蒸発器23、アキュムレータ24、圧縮機11の吸入ポート11aの順に流れて循環する。
また、空調制御装置40は、冷房運転モードでは、エアミックスドア34を最大冷房位置に位置決めする。従って、冷房用冷媒回路を循環する冷媒は、室内凝縮器12で送風空気へ殆ど放熱することなく、室内凝縮器12を通過する。そして、室内蒸発器23で冷却された送風空気の全量がバイパス通路35bへ流れ、その送風空気は加熱されずに車室内へ吹き出される。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
(b)暖房運転モード
次に、暖房運転モードについて説明する。前述の如く、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、暖房運転モードとして、第1暖房モード、第2暖房モードを実行することができる。まず、暖房運転モードは、車両用空調装置の作動スイッチが投入された状態すなわちONにされた状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。
そして、暖房運転モードが開始されると、空調制御装置40が空調制御用のセンサ群41の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、圧縮機11の回転数)を決定する。さらに、決定された回転数に応じて、第1暖房モードあるいは第2暖房モードを実行する。
(b)−1:第1暖房モード
まず、第1暖房モードについて説明する。第1暖房モードが実行されると、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を絞り状態とし、冷房用膨脹弁22を全閉状態とし、冷房用開閉弁16cを開弁状態とする。
さらに、低圧側開閉弁16bを閉弁状態として低段側減圧装置を減圧作用を発揮する絞り状態とし、低圧側開閉弁16bの状態に連動して中間圧側開閉弁16aを開弁状態とする。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図1の破線矢印FL2に示すように冷媒が流れる第1暖房用冷媒回路に切り替えられる。
すなわち、この第1暖房用冷媒回路に切り替えられたヒートポンプサイクル10では、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出される冷媒は、圧縮機11の吐出ポート11c、室内凝縮器12、高段側膨脹弁13、気液分離器14の順に流れる。
そして、気液分離器14で分離された気相冷媒は気相冷媒流出ポート14cから流出し、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11の中間圧ポート11bへ流入する。それと共に、気液分離器14で分離された液相冷媒は液相冷媒流出ポート14dから流出し、気液分離器14の液相冷媒流出ポート14d、低段側固定絞り17、室外熱交換器20、冷房用開閉弁16c、アキュムレータ24、圧縮機11の吸入ポート11aの順に流れる。
また、空調制御装置40は、第1暖房モードでは、エアミックスドア34を最大暖房位置に位置決めする。従って、第1暖房用冷媒回路を循環する冷媒は、室内凝縮器12で送風空気へ放熱して凝縮する。また、送風機32からの送風空気は室内蒸発器23で冷却されずにその室内蒸発器23を通過し、その送風空気の全量が温風通路35aへ流れる。そして、その送風空気は室内凝縮器12で加熱されてから車室内へ吹き出される。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
さらに、第1暖房モードでは、圧縮機11が吸入ポート11aと中間圧ポート11bとの両方から冷媒を吸入することを伴って車両用空調装置1が運転されるガスインジェクションサイクル(すなわち、エコノマイザ式冷凍サイクル)が構成される。
(b)−2:第2暖房モード
次に、第2暖房モードについて説明する。第2暖房モード時が実行されると、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を減圧作用を発揮する絞り状態とし、冷房用膨脹弁22を全閉状態とし、冷房用開閉弁16cを開弁状態とする。
さらに、低圧側開閉弁16bを開弁状態として低段側減圧装置を減圧作用を発揮しない全開状態とし、低圧側開閉弁16bの状態に連動して中間圧側開閉弁16aを閉弁状態とする。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図1の一点鎖線矢印FL3に示すように冷媒が流れる第2暖房用冷媒回路に切り替えられる。
すなわち、この第2暖房用冷媒回路に切り替えられたヒートポンプサイクル10では、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出される冷媒は、圧縮機11の吐出ポート11c、室内凝縮器12、高段側膨脹弁13、気液分離器14、低圧側開閉弁16b、室外熱交換器20、冷房用開閉弁16c、アキュムレータ24、圧縮機11の吸入ポート11aの順に流れて循環する。
また、空調制御装置40は、第2暖房モードでは、エアミックスドア34を上述の第1暖房モードと同様に最大暖房位置に位置決めする。従って、第2暖房用冷媒回路を循環する冷媒は、室内凝縮器12で送風空気へ放熱して凝縮する。また、送風機32からの送風空気は室内蒸発器23で冷却されずにその室内蒸発器23を通過し、その送風空気の全量が温風通路35aへ流れる。そして、その送風空気は室内凝縮器12で加熱されてから車室内へ吹き出される。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
この第2暖房モードは、第1暖房モードが実行される場合と比較して、外気温が高い場合等のように暖房負荷が比較的低い場合に実行される。例えば、第1暖房モードで圧縮機11の圧縮効率が最大になる最大効率回転数が基準回転数として予め定められており、空調制御装置40は、第1暖房モードの実行中に、圧縮機11の回転数がその基準回転数以下となってしまう場合に第2暖房モードへ切り替える。また、第2暖房モードの実行中には、空調制御装置40は、圧縮機11の回転数が、基準回転数に所定量を加えた回転数以上になった場合に第1暖房モードへ切り替える。
(c)除湿暖房運転モード
次に、除湿暖房運転モードについて説明する。除湿暖房運転モードは、冷房運転モード時に車室内温度設定スイッチによって設定された設定温度が外気温よりも高い温度に設定された際に実行される。
除湿暖房モードが実行されると、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を全開状態あるいは絞り状態とし、冷房用膨脹弁22を全開状態あるいは絞り状態とし、冷房用開閉弁16cを閉弁状態とする。
さらに、低圧側開閉弁16bを開弁状態として低段側減圧装置を減圧作用を発揮しない全開状態とし、低圧側開閉弁16bの状態に連動して中間圧側開閉弁16aを閉弁状態とする。これにより、ヒートポンプサイクル10は、冷房運転モード時と同様の冷房用冷媒回路(実線矢印FL1参照)に切り替えられる。
また、空調制御装置40は、除湿暖房運転モードでは、エアミックスドア34を最大暖房位置に位置決めする。従って、冷房用冷媒回路を循環する冷媒は、室内凝縮器12で送風空気へ放熱して凝縮する。また、送風機32からの送風空気は室内蒸発器23で冷却され、その送風空気の全量が温風通路35aへ流れる。そして、その送風空気は室内凝縮器12で加熱されてから車室内へ吹き出される。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。なお、空調制御装置40は、特開2012−181005号公報に記載されたものと同様に4段階の除湿暖房モードを実行する。
次に、空調制御装置40が実行する図2の制御処理について説明する。図2は、空調制御装置40が実行するドア制御の制御処理を示したフローチャートである。そのドア制御は、暖房運転の立ち上がり時にエアミックスドア34を制御するものである。空調制御装置40は、車両のイグニッションスイッチがオン(言い換えれば、ON)にされ且つ車両用空調装置1の作動スイッチがオンにされると、図2のフローチャートに示す制御処理を周期的に繰り返し実行する。なお、図2の制御処理は、上述した冷房運転モード、暖房運転モード、または除湿暖房運転モードで実行される空調制御と並列的に実行されるものである。
先ず、図2のステップS110では、空調制御装置40は、車両用空調装置1が暖房運転中であるか否かを判定する。具体的には、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されている場合には車両用空調装置1が暖房運転中であると判定する。すなわち、暖房運転モードが実行されている場合には、車両用空調装置1が暖房運転中であると判定する。その一方で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されている場合には車両用空調装置1が暖房運転中ではないと判定する。すなわち、冷房運転モードまたは除湿暖房運転モードが実行されている場合には、車両用空調装置1が暖房運転中ではないと判定する。
このステップS110において、車両用空調装置1が暖房運転中であると判定された場合には、ステップS120へ進む。その一方で、車両用空調装置1が暖房運転中ではないと判定された場合には、ステップS200へ進む。
ステップS120では、室内凝縮器12の温度である凝縮器温度TAVを認識する。例えば、室内凝縮器12に流入する冷媒の圧力である凝縮器冷媒圧力Phが圧力センサにより検出され、その凝縮器温度TAVは、その凝縮器冷媒圧力Phに基づいて演算されてもよい。また、室内凝縮器12から吹き出される空気の温度すなわち室内凝縮器12の吹出空気温度が温度センサによって検出され、その室内凝縮器12の吹出空気温度が凝縮器温度TAVとして認識されてもよい。また、凝縮器温度TAVが図2以外の他の制御ルーチンで算出されていれば、その算出された凝縮器温度TAVが読み込まれてもよい。ステップS120の次はステップS130へ進む。
ステップS130では、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあるか否か、言い換えれば、車両用空調装置1が暖房運転の起動中であるか否かを判定する。暖房運転の立ち上がり状態とは、暖房運転の動作が開始された当初の状態を言う。
具体的に、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあるか否かは、起動フラグFLGsに基づいて判定される。この起動フラグFLGsの1は、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあることを示し、起動フラグFLGsの0は、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態ではないことを示す。
また、起動フラグFLGsの初期値は1である。すなわち、車両のイグニッションスイッチがオフ(言い換えれば、OFF)からオン(言い換えれば、ON)に切り替えられる毎に、且つ、車両用空調装置1の作動スイッチがオフからオンに切り替えられる毎に、起動フラグFLGsは1になる。要するに、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられた場合に、起動フラグFLGsは1になる。そして、車両用空調装置1の作動スイッチがオフからオンに切り替えられた場合にも、起動フラグFLGsは1になる。
このステップS130において、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあると判定された場合、具体的には起動フラグFLGsが1であると判定された場合には、ステップS140へ進む。その一方で、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態ではないと判定された場合、具体的には起動フラグFLGsが0であると判定された場合には、ステップS200へ進む。
ステップS140では、凝縮器温度TAVと室内凝縮器12の目標通過風量Qtとの関係を定めた目標通過風量マップMP1(図3参照)に従い、凝縮器温度TAVに基づいて室内凝縮器12の目標通過風量Qtを決定する。その目標通過風量Qtとは、室内凝縮器12を通過させる通過風量の目標値、言い換えれば温風通路35a(図1参照)へ流入させる送風空気量の目標値である。
図3は、目標通過風量マップMP1を示した図であり、その目標通過風量マップMP1は例えば予め実験的に設定されている。具体的には図3に示すように、目標通過風量マップMP1は、目標通過風量勾配RTqtが、上側温度域WDHではその上側温度域WDHよりも低温側の下側温度域WDLに比して大きくなるように予め定められている。要するに、目標通過風量マップMP1では、上側温度域WDHにおける目標通過風量勾配RTqtは、下側温度域WDLにおける目標通過風量勾配RTqtに比して大きくなっている。なお、目標通過風量勾配RTqtとは、凝縮器温度TAVの上昇幅に対する目標通過風量Qtの増大幅の割合である。また、上側温度域WDHとは、凝縮器温度TAVが所定の温度閾値T1x以上となる温度域であり、下側温度域WDLとは、凝縮器温度TAVがその温度閾値T1x未満となる温度域である。
例えば本実施形態では、目標通過風量マップMP1によれば、室内凝縮器12の目標通過風量Qtは、凝縮器温度TAVが温度閾値T1x未満である場合には、凝縮器温度TAVに関わらず0に設定される。そして、凝縮器温度TAVがその温度閾値T1x以上である場合には、室内凝縮器12の目標通過風量Qtは、凝縮器温度TAVが高いほど大きく設定される。要するに、目標通過風量マップMP1を全体的に見れば、その目標通過風量Qtは、凝縮器温度TAVが低いほど小さく設定される。図2のステップS140の次はステップS150へ進む。
ステップS150では、現時点におけるブロワレベルBLWLvを読み込む。そのブロワレベルBLWLvとは、送風機32の送風量を表す指標値であり、空調制御装置40はブロワレベルBLWLvを指定することで送風機32の送風量を制御する。詳細には、ブロワレベルBLWLvが大きいほど送風機32の送風量は大きくなる。そして、ブロワレベルBLWLvが0であれば送風機32は停止され送風機32の送風量も0になる。
例えば車両用空調装置1は、上述の冷房運転モード、暖房運転モード、および除湿暖房運転モードの何れでも、基本的に、送風機32の送風量が自動的に変更されるオート送風モードで運転される。そのオート送風モードでは、例えば図4の実線Latで示すように、ブロワレベルBLWLvは、凝縮器温度TAVがブロワレベル決定用の境界温度T2x未満である場合には、凝縮器温度TAVに関わらず0に設定される。そして、凝縮器温度TAVがその境界温度T2x以上である場合には、ブロワレベルBLWLvは、凝縮器温度TAVが高いほど大きく設定される。その境界温度T2xは、図3の温度閾値T1xと同じ温度であってもよいし、異なる温度であってもよい。
一方、車両用空調装置1は、乗員(すなわち、ユーザー)により風量設定スイッチが操作された場合には、上記のオート送風モードに替えて、送風機32の送風量が乗員によって決定されるマニュアル送風モードで運転される。すなわち、車両用空調装置1は、オート送風モードとマニュアル送風モードとの何れかで運転される。
そのマニュアル送風モードでは、例えば図4の破線Lmnで示すように、ブロワレベルBLWLvは、凝縮器温度TAVに関わらず、風量設定スイッチで指定された大きさになる。なお、乗員は、マニュアル送風モードの実行中にオートスイッチを操作することにより、マニュアル送風モードを解除して車両用空調装置1をオート送風モードに戻すことができる。
この図2のステップS150では、車両用空調装置1がオート送風モードおよびマニュアル送風モードの何れで運転されていても、ブロワレベルBLWLvが読み込まれる。ステップS150の次はステップS160へ進む。
ステップS160では、後述の図5に示すAMドア開度マップMP2に従い、ブロワレベルBLWLvと目標通過風量Qtとに基づいてAMドア開度RTfを決定する。そのAMドア開度マップMP2とは、エアミックスドア34のAMドア開度RTfとブロワレベルBLWLvと室内凝縮器12の目標通過風量Qtとの関係を定めたマップである。
そして、ステップS160では、AMドア開度RTfを決定すると、その決定されたAMドア開度RTfを実現するようにエアミックスドア34を作動させるドア制御を実行する。
このドア制御におけるエアミックスドア34の作動は、エアミックスドア34の他の制御よりも優先される。例えば、第1暖房モードおよび第2暖房モードでは、上述したようにエアミックスドア34は最大暖房位置に位置決めされるのが通常である。これに対し、このステップS160でドア制御が実行された場合には、エアミックスドア34は最大暖房位置ではなく、AMドア開度マップMP2から決定されたAMドア開度RTfを実現するように位置決めされる。
ステップS160でのAMドア開度RTfの決定について詳述すると、図5に示すAMドア開度マップMP2においては、ステップS140で決定された室内凝縮器12の目標通過風量Qtと、ステップS150で読み込まれたブロワレベルBLWLvとが用いられる。
図5は、AMドア開度マップMP2を示した図であり、そのAMドア開度マップMP2は、室内凝縮器12の通過風量が目標通過風量QtになるAMドア開度RTfが決定されるように例えば予め実験的に設定されている。具体的には図5に示すようにAMドア開度マップMP2では、ブロワレベルBLWLvが変わらなければ、AMドア開度RTfは、室内凝縮器12の目標通過風量Qtが小さいほど小さくなる。その一方で、その目標通過風量Qtが変わらなければ、AMドア開度RTfは、ブロワレベルBLWLvが大きいほど小さくなる。すなわち、空調制御装置40は、ステップS160でのドア制御において、室内凝縮器12の目標通過風量Qtが小さいほど且つブロワレベルBLWLvが大きいほどエアミックスドア34にAMドア開度RTfを小さくさせる。
また、目標通過風量マップMP1(図3参照)における凝縮器温度TAVと目標通過風量Qtとの関係を考慮して言い換えれば、空調制御装置40は、上記ドア制御において、凝縮器温度TAVが低いほど且つブロワレベルBLWLvが大きいほどエアミックスドア34にAMドア開度RTfを小さくさせる。
また、上述した何れの判定ステップS110、S130でも、車両用空調装置1がオート送風モードとマニュアル送風モードとの何れかで運転されているかということは判定されない。従って、このステップS160でのドア制御は、車両用空調装置1がマニュアル送風モードで運転されている場合とオート送風モードで運転されている場合との何れの場合でも実行される。
図2のステップS170では、ステップS160で実行されるドア制御の終了判定を行う。具体的には、凝縮器温度TAVが予め定められた温度判定値TAVx以上であるか否かを判定する。その温度判定値TAVxは、凝縮器温度TAVがその温度判定値TAVx以上になれば車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態から脱したと判定できるように予め実験的に設定されている。
このステップS170において、凝縮器温度TAVが温度判定値TAVx以上であると判定された場合には、ステップS180へ進む。そして、ステップS180では、起動フラグFLGsを0に設定する。その一方で、凝縮器温度TAVが温度判定値TAVx未満であると判定された場合には、ステップS190へ進む。そして、ステップS190では、起動フラグFLGsを1に設定する。
このように凝縮器温度TAVが温度判定値TAVx以上であるか否かに基づいて起動フラグFLGsが切り替えられ、上述のステップS130では、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあるか否かは、その起動フラグFLGsに基づいて判定される。従って、車両用空調装置1の暖房運転開始後に凝縮器温度TAVが温度判定値TAVx未満となっている場合には、空調制御装置40は、起動フラグFLGsを1に設定し、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあると判定する。
そして、空調制御装置40は、その車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあると判定した後において凝縮器温度TAVが温度判定値TAVx以上になった場合には、起動フラグFLGsを0に設定する。すなわち、空調制御装置40は、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあるという判定を取り消す。
ステップS200では、車両用空調装置1において通常行われる種々の空調制御が実行される。そして、ステップS180、S190、またはS200の次はステップS110へ戻り、図2の制御処理は、再びステップS110から開始する。
なお、上述した図2の各ステップでの処理は、それぞれの機能を実現する機能部を構成している。また、図2のステップS110およびステップS130は判定部に対応し、ステップS140は目標風量決定部に対応し、ステップS160はドア制御部に対応する。
上述したように、本実施形態によれば、空調制御装置40は、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあると判定した場合には、凝縮器温度TAVが低いほど且つブロワレベルBLWLvが大きいほどエアミックスドア34にAMドア開度RTfを小さくさせるドア制御を実行する。従って、暖房運転の立ち上がり状態において、室内凝縮器12での冷媒の放熱量が抑えられ、凝縮器温度TAVを早期に上昇させることが可能である。また、ドア制御におけるAMドア開度RTfは凝縮器温度TAVだけでなくブロワレベルBLWLvにも基づいて定まる。従って、例えばブロワレベルBLWLvとは無関係にAMドア開度RTfを定める制御構成と比較してより適切に、凝縮器温度TAVの早期立ち上げと迅速な車室内の暖房との両立を図ることが可能である。
そして、図2の制御処理で実行されるドア制御では、ブロワレベルBLWLvに対応した送風機32の送風量が調節されるわけではない。そのため、その送風量が乗員によって指定されている場合にも、ステップS160(図2参照)においてドア制御を実行することが可能である。すなわち、車両用空調装置1がオート送風モードから外れているか否かに関わらず上記ドア制御を実行し、それにより、凝縮器温度TAVを早期に上昇させることが可能である。
この作用効果を図6〜8のタイムチャートを用いて説明する。図6〜8は何れも、暖房運転の立ち上がり時(すなわち、起動時)におけるタイムチャートである。そして、図6は、本実施形態に対する比較例においてオート送風モード時の凝縮器温度TAV等を示したタイムチャートであり、図7は、図6と同じ比較例においてマニュアル送風モード時の凝縮器温度TAV等を示したタイムチャートである。また、図8は、本実施形態においてマニュアル送風モード時の凝縮器温度TAV等を示したタイムチャートである。図6〜8において、時刻0は暖房運転の開始時点を表しており、その時刻0の時点での凝縮器温度TAVは図6〜8の何れでも同じ温度である。
上記比較例では、暖房運転の立ち上がり時には、車両用空調装置1がオート送風モードで運転されていることを条件にブロワレベルBLWLvが抑えられる。
比較例では、暖房運転の立ち上がり時には、オート送風モードの実行中であれば、図6のタイムチャートに示すように、ブロワレベルBLWLvが0にされることで、室内凝縮器12を通過する通過風量が0にされる。その結果、凝縮器温度TAVは早期に立ち上がり、凝縮器温度TAVは、暖房運転の開始時点から時間TM1を要して所定の目標温度Tsに達する。
一方、比較例における暖房運転の立ち上がり時には、マニュアル送風モードの実行中であればブロワレベルBLWLvが乗員に指定されているので、図7のタイムチャートに示すように、ブロワレベルBLWLvは0にはされず、乗員に指定された大きさになる。そのため、マニュアル送風モードの実行中には凝縮器温度TAVの上昇が緩慢になり、暖房運転の開始時点から目標温度Tsに達するまでに要する時間TM2(>TM1)は、上記オート送風モードの実行中と比較して長くなる。すなわち、オート送風モードの実行中かマニュアル送風モードの実行中かに応じて送風機32の運転状況が異なるので、それにより、比較例では、暖房運転の立ち上がり時における凝縮器温度TAVの起動性が大きく変わることになる。
これに対し、本実施形態における凝縮器温度TAV等は、暖房運転の立ち上がり時には図8のタイムチャートのようになる。すなわち、マニュアル送風モードの実行中であれば図7の比較例と同様にブロワレベルBLWLvが乗員に指定されているので、ブロワレベルBLWLvは0にはされず、乗員に指定された大きさになる。但し、本実施形態では、図2のステップS160にてドア制御が実行されるので、暖房運転の開始時点からAMドア開度RTfが例えば0にされる。
その結果、室内凝縮器12の通過風量が暖房運転の開始時点から0または略0になり、例えば図6と同様に凝縮器温度TAVは早期に立ち上がり、凝縮器温度TAVは、暖房運転の開始時点から時間TM1を要して目標温度Tsに達する。そして、そのように凝縮器温度TAVが早期に立ち上げられると共に、暖房運転の開始時点から遅れてAMドア開度RTfが増大させられる。この図8に示すように、本実施形態では、エアミックスドア34を使うことで、マニュアル送風モードの実行中であってもオート送風モードの実行中と同様に、凝縮器温度TAVの早期立ち上げを実現することが可能である。
また、本実施形態によれば、凝縮器温度TAVから室内凝縮器12の目標通過風量Qtを決定するための目標通過風量マップMP1は、図3に示すように、目標通過風量勾配RTqtが、上側温度域WDHでは下側温度域WDLに比して大きくなるように予め定められている。従って、凝縮器温度TAVが下側温度域WDL内であれば室内凝縮器12の通過風量を積極的に抑えて凝縮器温度TAVの立ち上がりを促進できると共に、凝縮器温度TAVが上側温度域WDHに入れば早期に吹出空気温度を上昇させることが可能である。
また、本実施形態によれば、暖房運転の立ち上がり時に図2の制御処理で実行されるドア制御は、第1暖房モードと第2暖房モードとの何れであっても実行される。すなわち、空調制御装置40は、圧縮機11が吸入ポート11aと中間圧ポート11bとの両方から冷媒を吸入することを伴って車両用空調装置1が運転される場合、要するに車両用空調装置1がガスインジェクションサイクルで運転される場合にも、上記ドア制御を実行する。
また、図9に示す凝縮器冷媒圧力Phと暖房能力との関係から判るように、暖房能力を早期に立ち上げるためには、ガスインジェクションサイクルのヒートポンプ(略して、GIHP)の方が、通常のヒートポンプ(略して、1段HP)よりも、凝縮器冷媒圧力Phを早期に引き上げるメリットが大きい。そして、その凝縮器冷媒圧力Phは凝縮器温度TAVが高くなるほど高くなる。なお、上記ガスインジェクションサイクルのヒートポンプは、冷媒の圧縮が2段階となっているヒートポンプであり、上記通常のヒートポンプは、冷媒の圧縮が1段階となっているヒートポンプである。
従って、車両用空調装置1がガスインジェクションサイクルで運転される場合に上記ドア制御を実行することにより、暖房能力の早期立ち上げというメリットを大きく享受することが可能である。
また、本実施形態によれば、暖房運転の立ち上がり時に図2の制御処理で実行されるドア制御は、車両用空調装置1がマニュアル送風モードで運転されている場合とオート送風モードで運転されている場合との何れの場合でも実行される。従って、そのオート送風モードでの運転時だけでなくマニュアル送風モードでの運転時にも、凝縮器温度TAVの早期立ち上げを実現することが可能である。
また、本実施形態によれば、空調制御装置40は、図2の制御処理において、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあると判定した後において凝縮器温度TAVが温度判定値TAVx以上になった場合には、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあるという判定を取り消す。従って、凝縮器温度TAVの早期立ち上げという観点から、上記ドア制御を適切なタイミングで終了させ易いというメリットがある。
また、本実施形態によれば、空調制御装置40は、図2の制御処理において、車両用空調装置1が暖房運転の立ち上がり状態にあると判定した場合には、凝縮器温度TAVに基づいて室内凝縮器12の目標通過風量Qtを決定する。そして、空調制御装置40は、その決定した目標通過風量QtとブロワレベルBLWLvとに基づいてAMドア開度RTfを決定する。
従って、暖房運転の立ち上がり状態において、マニュアル送風モードの実行中であっても、ブロワレベルBLWLvを保持しつつ室内凝縮器12での冷媒の放熱量を調節することが可能である。その結果として例えば、凝縮器温度TAVを早期に上昇させることが可能である。
(他の実施形態)
(1)上述の実施形態において、図2のステップS110における判定は選択スイッチの切替えに基づいて為されるので、除湿暖房運転モードが実行されている場合には、車両用空調装置1が暖房運転中ではないと判定される。しかしながら、これは一例であり、例えば選択スイッチ以外の検出結果を得て、除湿暖房運転モードが実行されている場合に車両用空調装置1が暖房運転中であると判定されても差し支えない。
そのようにしたとすれば、図2のステップS110では、暖房運転モードが実行されている場合と除湿暖房運転モードが実行されている場合との何れでも、車両用空調装置1が暖房運転中であると判定される。その一方で、冷房運転モードが実行されている場合には、車両用空調装置1が暖房運転中ではないと判定される。なお、暖房運転とは、室内凝縮器12で送風空気を加熱することにより車室内の空気を暖める空調運転である。
(2)上述の実施形態において、図3に示す目標通過風量マップMP1の横軸は凝縮器温度TAVとされているが、凝縮器温度TAVに応じて変化する他の物理量に置き換えられても差し支えない。例えば目標通過風量マップMP1の横軸は、圧縮機11が吐出する冷媒の温度Td、または、凝縮器冷媒圧力Phであってもよい。
(3)上述の実施形態において、目標通過風量マップMP1(図3参照)およびAMドア開度マップMP2(図5参照)は何れも外気温をパラメータとはしていない。しかしながら、これは一例であり、目標通過風量マップMP1およびAMドア開度マップMP2はそれぞれ外気温をパラメータの1つとして採用し、外気温毎に定められた複数のマップで構成されていても差し支えない。
(4)上述の実施形態において、図2のステップS170で行われる終了判定は、凝縮器温度TAVに基づいて起動フラグFLGsを設定するものであるが、凝縮器温度TAV以外のパラメータに基づいて起動フラグFLGsを設定するものであってもよい。例えば、ステップS170では、暖房運転の開始時点からの経過時間すなわちタイマー、凝縮器冷媒圧力Ph、または、圧縮機11に含まれる電動モータの消費電力等に基づいて起動フラグFLGsを設定してもよい。
(5)上述の実施形態では、図5のAMドア開度マップMP2におけるAMドア開度RTfの最小開度は0%であるが、その最小開度は0%よりも大きい値であっても差し支えない。
(6)上述の実施形態において、車両用空調装置1は室内凝縮器12を備えている。これに関し、車両用空調装置1は、例えば室内凝縮器12に替えて、不凍液と冷媒とを熱交換させる水冷コンデンサと、その水冷コンデンサで加熱された不凍液が循環しその不凍液の熱を温風通路35aの送風空気へ放熱させるヒータコアとを備えていてもよい。
その場合、水冷コンデンサは放熱器として機能し、圧縮機11によって圧縮された冷媒が持つ熱を、温風通路35aを流れる空気へ不凍液を介して間接的に放熱させる。そして、ヒータコアが温風通路35aに配置される。すなわち、車両用空調装置1の構成によっては、その放熱器として機能する熱交換器(例えば水冷コンデンサ)が空調ケース31の外に設けられていることもあり得る。
(7)上述の実施形態において、冷房運転モードと暖房運転モードとは、選択スイッチの操作に応じて切り替わるが、例えば、空調制御用のセンサ群41から得られる検出値に基づいて自動的に切り替わっても差し支えない。
(8)上述の実施形態において、図2のステップS160では、図5のAMドア開度マップMP2が用いられるが、これは一例である。例えば図5のAMドア開度マップMP2に替えて、図10のAMドア開度マップMP2がステップS160で用いられてもよい。その図10のAMドア開度マップMP2は、AMドア開度RTfの一定の下では、ブロワレベルBLWLvに応じて目標通過風量Qtがステップ状に変化するように構成されている。
なお、図10のAMドア開度マップMP2でも、図5のAMドア開度マップMP2と同様に、ブロワレベルBLWLvが変わらなければ、AMドア開度RTfは、室内凝縮器12の目標通過風量Qtが小さいほど小さくなる。また、その目標通過風量Qtが変わらなければ、AMドア開度RTfは、ブロワレベルBLWLvが大きいほど小さくなる。
(9)上述の実施形態において、図2のステップS140では、図3の目標通過風量マップMP1が用いられるが、これは一例である。例えば図3の目標通過風量マップMP1に替えて、図11の目標通過風量マップMP1がステップS140で用いられてもよい。
その図11の目標通過風量マップMP1では、上側温度域WDHにおける室内凝縮器12の目標通過風量Qtは、下側温度域WDLにおける室内凝縮器12の目標通過風量Qtに比して、温度閾値T1xを境に段階的に大きくなる。
また上記図11とは別の変形例として、図3の目標通過風量マップMP1に替えて、例えば図12の目標通過風量マップMP1がステップS140で用いられてもよい。
その図12の目標通過風量マップMP1では、凝縮器温度TAVの上側温度域WDHだけでなく下側温度域WDLでも、凝縮器温度TAVが高いほど室内凝縮器12の目標通過風量Qtは連続的に大きくなる。但し、上側温度域WDHにおける目標通過風量勾配RTqtが下側温度域WDLにおける目標通過風量勾配RTqtに比して大きくなっているという点は、図3の目標通過風量マップMP1と同様である。
また上記図11、12とは別の変形例として、図3の目標通過風量マップMP1に替えて、例えば図13または図14の目標通過風量マップMP1がステップS140で用いられてもよい。
その図13および図14の目標通過風量マップMP1では、凝縮器温度TAVの上側温度域WDHだけでなく下側温度域WDLでも、凝縮器温度TAVが高いほど室内凝縮器12の目標通過風量Qtは段階的に大きくなる。また、図13および図14において目標通過風量マップMP1を全体的に見れば、上側温度域WDHにおける目標通過風量勾配RTqtは二点鎖線LHの勾配として表され、下側温度域WDLにおける目標通過風量勾配RTqtは二点鎖線LLの勾配として表される。従って、図13および図14の目標通過風量マップMP1の何れでも、上側温度域WDHにおける目標通過風量勾配RTqtが下側温度域WDLにおける目標通過風量勾配RTqtに比して大きくなっているという点は、図3の目標通過風量マップMP1と同様である。
なお、図13では、上側温度域WDHにおける凝縮器温度TAVのステップ幅が下側温度域WDLにおける凝縮器温度TAVのステップ幅に比して小さくされ、それにより、目標通過風量勾配RTqtは温度閾値T1xを境に変化させられている。
これとは逆に、図14では、上側温度域WDHにおける目標通過風量Qtのステップ幅が下側温度域WDLにおける目標通過風量Qtのステップ幅に比して大きくされ、それにより、目標通過風量勾配RTqtは温度閾値T1xを境に変化させられている。
また、図11〜14の何れでも目標通過風量マップMP1を全体的に見れば、凝縮器温度TAVが低いほど目標通過風量Qtが小さくなるという点は、図3の目標通過風量マップMP1と同様である。
(10)上述の実施形態において、図2のフローチャートに示す各ステップの処理はコンピュータプログラムによって実現されるものであるが、ハードロジックで構成されるものであっても差し支えない。
なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。