JP6693439B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車室内へ送風される空気を冷却する冷却用熱交換器を備える車両用空調装置に関する。

従来、アイドルストップ車は、アイドリング時にエンジンを停止するので、冷凍サイクルの圧縮機も停止して蒸発器で空気を冷却できなくなってしまい、車室内の温度が上昇してしまう。

そこで、特許文献１の従来技術では、アイドルストップ車両において、冷房運転時にヒータコアを介してエンジン冷却水に蓄冷し、アイドルストップ時に放冷することによって、アイドルストップ時における車室内の温度上昇を抑制するようになっている。

特許文献１の従来技術では、温水コックとバイパス導管とが設けられており、温水コックを閉じたときにバイパス導管が蓄冷用閉鎖回路を形成する。バイパス導管にはタンクとポンプとが設けられている。

温水コックを閉じた状態で蓄冷運転する場合には、ポンプを駆動することによりタンク内に貯溜されていたエンジン冷却水も蓄冷用閉鎖回路内で循環することになるので、多量のエンジン冷却水がヒータコアを流通することになり、より効率良く多量の蓄冷材を得ることができる。そのため、エンジン停止時に、車室内に吹き出す空気を、蓄冷されたエンジン冷却水によって長時間冷却することができる。

特開２００１−１７１３３６号公報

上記従来技術では、温水コックを閉じた場合、蓄冷用閉鎖回路にエンジン冷却水を循環させるためにポンプを駆動する必要がある。そのため、消費動力の増大を招いたり、ポンプを設けることによる体格の増大やコストアップを招いてしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、熱媒体で空気を加熱する加熱用熱交換器と、熱媒体を貯えるタンクとの間の熱媒体の循環を省動力化することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の車両用空調装置では、
車室内へ送風される空気を冷却する冷却用熱交換器（１２）と、
冷却用熱交換器（１２）を通過した空気と熱媒体とを熱交換させて空気を加熱する加熱用熱交換器（１３）と、
熱媒体を加熱する熱源（４１）と、
熱媒体を加熱用熱交換器（１３）と熱源（４１）との間で循環させる熱媒体回路（４０）と、
冷却用熱交換器（１２）で冷却された空気の冷熱を熱媒体に蓄える蓄冷モード時、および熱媒体に蓄えられた冷熱を利用して加熱用熱交換器（１３）で空気を冷却する放冷モード時に、加熱用熱交換器（１３）と熱源（４１）との間における熱媒体の循環を遮断する遮断部（４７）と、
蓄冷モード時に、加熱用熱交換器（１３）で冷却された熱媒体を貯えるタンク（４５）と、
蓄冷モード時に加熱用熱交換器（１３）に対するタンク（４５）の相対位置を放冷モード時と比較して下方に移動させ、放冷モード時に加熱用熱交換器（１３）に対するタンク（４５）の相対位置を蓄冷モード時と比較して上方に移動させる移動機構（４８）とを備える。

これによると、蓄冷モード時に、加熱用熱交換器（１３）で冷却された熱媒体をタンク（４５）に貯えるので、多くの熱媒体に蓄冷させることができる。そのため、蓄冷量を多く確保でき、放冷モードを長時間実施することができる。

また、蓄冷モード時と放冷モード時とでタンク（４５）を加熱用熱交換器（１３）に対して相対的に上下に移動させるので、ヒートサイフォン効果によって加熱用熱交換器（１３）とタンク（４５）との間で熱媒体を循環させることができる。そのため、加熱用熱交換器（１３）とタンク（４５）との間の熱媒体の循環を省動力化できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

一実施形態における車両用空調装置の室内空調ユニットおよび冷凍サイクルの全体構成図であり、エアミックスドアがヒータコア通路を全開してバイパス通路を全閉している状態を示している。 一実施形態における車両用空調装置の冷却水回路の全体構成図であり、ヒータコア流路が循環流路から遮断された状態を示している。 一実施形態における車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 一実施形態における車両用空調装置の室内空調ユニットおよび冷凍サイクルの全体構成図であり、エアミックスドアがヒータコア通路を全閉してバイパス通路を全開している状態を示している。 一実施形態における車両用空調装置の冷却水回路の全体構成図であり、ヒータコア流路と循環流路とが連通している状態を示している。 一実施形態における車両用空調装置のヒータコア、タンクおよびタンク移動機構を示す模式図である。 一実施形態における車両用空調装置の空調制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。車両用空調装置は、図１に示す室内空調ユニット１０および冷凍サイクル３０、図２に示す冷却水回路４０、ならびに図３に示す空調制御装置５０を備えている。

車両用空調装置は、図２に示すエンジン４１から車両走行用の駆動力を得る車両に搭載されている。車両用空調装置は、エンジン４１から供給される動力および廃熱を用いて車室内の空調を実行する。図１中、上下の矢印は、車両用空調装置が搭載されている車両の上下方向を示している。

室内空調ユニット１０は、車室内最前部の計器盤の内側に配置されている。室内空調ユニット１０は、その外殻を形成するケース１１を有している。ケース１１内には、蒸発器１２およびヒータコア１３等が収容されている。

ケース１１は、車室内に送風される空気の空気通路を形成している。ケース１１は、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）で成形されている。

ケース１１内の空気流れ最上流側には、図示しない内外気切替箱が配置されている。内外気切替箱は、車室内空気と車室外空気とを切替導入する内外気切替部である。以下では、車室内空気を内気と言い、車室外空気を外気と言う。

内外気切替箱には、図示しない内気導入口および図示しない外気導入口が形成されている。内気導入口は、ケース１１内に内気を導入させる内気導入部である。外気導入口は、ケース１１内に外気を導入させる外気導入部である。

内外気切替箱の内部には、図示しない内外気切替ドアが配置されている。内外気切替ドアは、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、ケース１１内へ導入させる内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる風量割合変更部である。

内外気切替ドアは、図３に示す電動アクチュエータ５１によって駆動される。内外気切替ドア用の電動アクチュエータ５１の作動は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

内外気切替ドアは、吸込口モードを切り替える吸込口モード切替部である。吸込口モードとしては、内気モード、外気モードおよび内外気混入モードがある。

内気モードでは、内外気切替ドアが内気導入口を全開にするとともに外気導入口を全閉にするので、ケース１１内に内気が導入される。外気モードでは、内外気切替ドアが内気導入口を全閉にするとともに外気導入口を全開にするので、ケース１１内に外気が導入される。

内外気混入モードでは、内外気切替ドアが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するので、内気モードと外気モードとの間で内気と外気の導入比率が連続的に変化される。

内外気切替箱の空気流れ下流側には、図３に示す室内送風機５２が配置されている。室内送風機５２は、内外気切替箱を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風部である。室内送風機５２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。室内送風機５２の電動モータは、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数が制御される。これにより、室内送風機５２の送風能力が制御される。

室内送風機５２の空気流れ下流側には、蒸発器１２が配置されている。蒸発器１２の内部には、熱媒体である冷媒が流通する。蒸発器１２は、室内送風機５２から送風された空気と冷媒とを熱交換させて空気を冷却する冷却用熱交換器である。蒸発器１２のコア面は、車両の上下方向（換言すれば重力方向）と略平行になっている。蒸発器１２のコア面とは、蒸発器１２の空気流入面および空気流出面のことである。

蒸発器１２は、圧縮機３１、凝縮器３２、膨張弁３３および蒸発器１２等とともに冷凍サイクル３０を構成している。冷凍サイクル３０は、車室内へ吹き出される空気の温度を、エンジン４１が発生する動力を利用して冷却する空気冷却部である。

圧縮機３１は、冷凍サイクル３０の冷媒を吸入し、圧縮して吐出する圧縮部である。圧縮機３１は、車両のエンジンルーム内に配置されており、図示しないプーリーおよびベルト等を介してエンジン４１により回転駆動される。

圧縮機３１は、可変容量型圧縮機または固定容量型圧縮機である。可変容量型圧縮機は、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整する圧縮機である。固定容量型圧縮機は、図３に示す電磁クラッチ５３の断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する圧縮機である。

凝縮器３２の内部には、圧縮機３１から吐出された冷媒が流通する。凝縮器３２は、室外送風機３４から送風された外気と冷媒とを熱交換させることによって冷媒を凝縮させる室外熱交換器である。凝縮器３２は、車両のエンジンルーム内に配置されている。凝縮器３２は、圧縮機３１から吐出された冷媒が持つ熱を放熱させる放熱器である。

室外送風機３４は、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数が制御されて送風量が制御される電動式送風機である。室外送風機３４の回転数が制御されることによって、室外送風機３４の送風量が制御される。

膨張弁３３は、凝縮器３２から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧部である。蒸発器１２は、膨張弁３３にて減圧膨張された冷媒を蒸発させて、冷媒に吸熱作用を発揮させる室内熱交換器である。蒸発器１２は、空気を冷却する冷却用熱交換器である。蒸発器１２で蒸発した冷媒は圧縮機３１に吸入される。

蒸発器１２で空気を冷却するので、蒸発器１２の表面に凝縮水が発生する。凝縮水の排水を容易にするために、蒸発器１２の表面には親水処理が施されている。

室内空調ユニット１０のケース１１内には、ヒータコア通路１４、バイパス通路１５および混合空間１６が形成されている。

ヒータコア通路１４およびバイパス通路１５は、蒸発器１２通過後の空気が流れる空気通路である。ヒータコア通路１４およびバイパス通路１５は、互いに並列な空気通路である。混合空間１６は、ヒータコア通路１４およびバイパス通路１５から流出した空気を混合させるための空間である。

ヒータコア通路１４には、ヒータコア１３が配置されている。ヒータコア１３は、図２に示す冷却水回路４０を循環する冷却水と蒸発器１２通過後の空気とを熱交換させて蒸発器１２通過後の空気を加熱する加熱用熱交換器である。

ヒータコア１３のコア面は、車両の上下方向（換言すれば重力方向）に対して斜めになっている。ヒータコア１３のコア面とは、ヒータコア１３の空気流入面および空気流出面のことである。蒸発器１２およびヒータコア１３は、ケース１１内において略水平方向に並んで配置されている。

ヒータコア１３に空気よりも低温の冷却水が循環する場合、ヒータコア１３で空気が冷却される。ヒータコア１３で空気が冷却される場合、ヒータコア１３の表面に凝縮水が発生する。ヒータコア１３の表面の凝縮水の排水を容易にするために、ヒータコア１３の表面には親水処理が施されている。

バイパス通路１５は、蒸発器１２通過後の空気を、ヒータコア１３を通過させることなく、混合空間１６に導く空気通路である。蒸発器１２の空気流れ下流側であって、ヒータコア通路１４およびバイパス通路１５の入口側には、エアミックスドア１７が配置されている。

エアミックスドア１７は、ヒータコア通路１４へ流入させる冷風とバイパス通路１５へ流入させる冷風との風量割合を連続的に変化させる風量割合変化部である。エアミックスドア１７は、車室内へ送風される空気の温度を調整する温度調整部である。すなわち、エアミックスドア１７が、ヒータコア通路１４を通過する空気とバイパス通路１５を通過する空気との風量割合を変化させることによって、混合空間１６にて混合された空気の温度が変化する。

エアミックスドア１７は、回転軸と板状のドア本体部とを有する片持ちドアである。エアミックスドア１７の回転軸は、図３に示す電動アクチュエータ５４によって駆動される。エアミックスドア１７用の電動アクチュエータ５４の作動は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

図１は、エアミックスドア１７がヒータコア通路１４を全開してバイパス通路１５を全閉している状態を示している。図４は、エアミックスドア１７がヒータコア通路１４を全閉してバイパス通路１５を全開している状態を示している。

ケース１１の空気流れ最下流部にはフェイス吹出口１８、フット吹出口１９およびデフロスタ吹出口２０が配置されている。フェイス吹出口１８、フット吹出口１９およびデフロスタ吹出口２０は、混合空間１６で温度調整された空気を車室内へ吹き出す吹出部である。

フェイス吹出口１８は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出す。フット吹出口１９は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出す。デフロスタ吹出口２０は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出す。

フェイス吹出口１８、フット吹出口１９およびデフロスタ吹出口２０の空気流れ上流側には吹出口モードドア２１、２２が配置されている。本例では、吹出口モードドア２１、２２は、フェイスフットドア２１およびデフロスタドア２２である。

フェイスフットドア２１は、フェイス吹出口１８およびフット吹出口１９の開口面積を調整する。デフロスタドア２２は、デフロスタ吹出口２０の開口面積を調整する。

フェイスフットドア２１およびデフロスタドア２２は、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替部である。フェイスフットドア２１およびデフロスタドア２２は、図示しないリンク機構を介して、図３に示す電動アクチュエータ５５に連結されて連動して回転操作される。吹出口モードドア２１、２２用の電動アクチュエータ５５の作動は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

吹出口モードドア２１、２２によって切り替えられる吹出口モードは、フェイスモード、バイレベルモード、フットモードおよびフットデフロスタモードである。

フェイスモードでは、フェイス吹出口１８が全開されて、フェイス吹出口１８から車室内乗員の上半身に向けて空気が吹き出される。バイレベルモードでは、フェイス吹出口１８およびフット吹出口１９の両方が開口されて、車室内乗員の上半身および足元に向けて空気が吹き出される。

フットモードでは、フット吹出口１９が全開されるとともにデフロスタ吹出口２０が小開度だけ開口されて、フット吹出口１９から主に空気が吹き出される。フットデフロスタモードでは、フット吹出口１９およびデフロスタ吹出口２０が同程度開口されて、フット吹出口１９およびデフロスタ吹出口２０の双方から空気が吹き出される。

乗員が、図３に示す操作パネル７０のスイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタモードに切り替えることもできる。デフロスタモードでは、デフロスタ吹出口が全開されて、デフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に向けて空気が吹き出される。

ケース１１のうち蒸発器１２の下方側部位には、第１排水口２３が形成されている。第１排水口２３は、蒸発器１２で発生した凝縮水（換言すればドレン水）を車外へ排出する凝縮水排出部である。第１排水口２３には、第１ドレンホース２４が接続されている。

第１ドレンホース２４は、ケース１１内で発生した凝縮水を車外へ導いて排出するための第１排水部材である。本例では、第１ドレンホース２４は、長手方向に２分割されていて、ジョイント部材２７を介して互いに接続されている。第１ドレンホース２４は、車両の床面１を貫通して車外に延びている。

ケース１１のうちヒータコア１３の下方側部位には、第２排水口２５が形成されている。第２排水口２５は、ヒータコア１３で発生した凝縮水（換言すればドレン水）を車外へ排出する凝縮水排出部である。第２排水口２５には、第２ドレンホース２６が接続されている。第２ドレンホース２６は、ケース１１内で発生した凝縮水を車外へ導いて排出するための第２排水部材である。

第２ドレンホース２６は、ジョイント部材２７を介して第１ドレンホース２４に接続されている。第２ドレンホース２６は、第１ドレンホース２４のうち車両の床面１の直ぐ上方の部位に接続されている。第２ドレンホース２６は、下方へ傾斜しながら第１ドレンホース２４に接続されている。

本例では、第１ドレンホース２４および第２ドレンホース２６は、ゴムのような柔軟性を有する材料で形成されており、ジョイント部材２７は樹脂で形成されている。第１ドレンホース２４および第２ドレンホース２６の代わりに、樹脂製のパイプ部材が設けられていてもよい。

図２に示す冷却水回路４０は、熱媒体としての冷却水が循環する熱媒体回路である。冷却水回路４０では、ヒータコア１３とエンジン４１とが冷却水配管によって接続されている。冷却水回路４０の冷却水は、エンジン４１の廃熱によって加熱される。エンジン４１は、冷却水回路４０の冷却水を加熱する熱源である。

冷却水回路４０には冷却水ポンプ４２、ラジエータ４３、サーモスタット４４、タンク４５、開閉弁４６および２つの三方弁４７が配置されている。

冷却水ポンプ４２は、冷却水回路４０の冷却水を吸入して吐出することによって、冷却水回路４０に冷却水を循環させる冷却水循環部である。冷却水ポンプ４２は、エンジン４１により回転駆動される水ポンプである。冷却水ポンプ４２は、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数（換言すれば冷却水循環流量）が制御される電動式の水ポンプであってもよい。

冷却水ポンプ４２およびエンジン４１は、冷却水回路４０の循環流路４０ａに配置されている。循環流路４０ａは、冷却水が循環する閉じた冷却水流路である。

ラジエータ４３およびサーモスタット４４は、冷却水回路４０のラジエータ流路４０ｂに配置されている。ラジエータ流路４０ｂは、その両端が循環流路４０ａに接続された冷却水流路である。

ラジエータ４３は、冷却水回路４０の冷却水と外気とを熱交換させる熱交換器である。サーモスタット４４は冷却水温度応動弁である。冷却水温度応動弁は、温度によって体積変化するサーモワックスによって弁体を変位させて冷却水流路を開閉する機械的機構を備える弁である。

サーモスタット４４は、冷却水の温度が所定温度を下回っている場合、ラジエータ流路４０ｂを閉じてラジエータ４３への冷却水の流れを遮断し、冷却水の温度が所定温度を上回っている場合、ラジエータ流路４０ｂを開いてラジエータ４３へ冷却水を流通させる。

ヒータコア１３は、冷却水回路４０のヒータコア流路４０ｃに配置されている。ヒータコア流路４０ｃは、その両端が循環流路４０ａに接続された冷却水流路である。

三方弁４７は、ヒータコア流路４０ｃと循環流路４０ａとの接続部に配置されている。三方弁４７は、ヒータコア流路４０ｃが循環流路４０ａから遮断される状態と、ヒータコア流路４０ｃと循環流路４０ａとが連通する状態とを切り替える切替弁である。三方弁４７は、ヒータコア１３とエンジン４１との間における冷却水の循環を遮断する遮断部である。

図２は、ヒータコア流路４０ｃが循環流路４０ａから遮断された状態を示している。図５は、ヒータコア流路４０ｃと循環流路４０ａとが連通している状態を示している。図５に示すように、ヒータコア流路４０ｃと循環流路４０ａとが連通している状態では、循環流路４０ａのうち２つの三方弁４７同士の間の冷却水流れが遮断されるように三方弁４７が作動する。

タンク４５および開閉弁４６は、冷却水回路４０のタンク流路４０ｄに配置されている。タンク流路４０ｄは、その両端がヒータコア流路４０ｃに接続された冷却水流路である。

タンク４５は、冷却水を貯留する冷却水貯留部材である。開閉弁４６は、タンク流路４０ｄを開閉する弁である。図２は、開閉弁４６がタンク流路４０ｄを開けた状態を示している。図５は、開閉弁４６がタンク流路４０ｄを閉じた状態を示している。

タンク４５は、図６に示すタンク移動機構４８によって上下に移動可能になっている。タンク移動機構４８は、ヒータコア１３に対するタンク４５の車両上下方向（換言すれば重力方向）における相対位置を移動させる移動機構である。

図６中、タンク４５の実線位置は、タンク移動機構４８がタンク４５を最上方まで移動させた状態を示している。図６中、タンク４５の二点鎖線位置は、タンク移動機構４８がタンク４５を最下方まで移動させた状態を示している。

タンク移動機構４８は、ボールねじ４８ａと電動アクチュエータ４８ｂとを有している。タンク４５はボールねじ４８ａに連結されている。電動アクチュエータ４８ｂがボールねじ４８ａを回転駆動することによって、タンク４５が上下に移動する。ボールねじ駆動用（すなわちタンク移動用）の電動アクチュエータ４８ｂの作動は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

タンク流路４０ｄは、タンク４５の上下移動に追従するように、ゴムホース等の柔軟性のある部材によって形成されている。

タンク移動機構４８がタンク４５を最上方まで移動させた状態では、タンク４５の下端はヒータコア１３の上端よりも上方に位置している。タンク移動機構４８がタンク４５を最下方まで移動させた状態では、タンク４５の上端はヒータコア１３の下端よりも下方に位置している。

図２、図５および図６において、ファイヤーウォール２は、車室内空間とエンジンルームとを仕切る隔壁である。ラジエータ４３、サーモスタット４４、タンク４５、開閉弁４６、２つの三方弁４７およびタンク移動機構４８は、車両のエンジンルームに配置されている。

図３に示す空調制御装置５０およびエンジン制御装置６０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、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機器の作動を制御する。空調制御装置５０は、空調を制御する空調制御部である。エンジン制御装置６０は、エンジン４１の作動を制御するエンジン制御部である。

エンジン制御装置６０の出力側には、エンジン４１を構成する図示しない各種エンジン構成機器が接続されている。各種エンジン構成機器は、スタータおよび燃料噴射弁の駆動回路等である。スタータは、エンジン４１を始動させる始動部である。燃料噴射弁は、エンジン４１に燃料を供給する燃料供給部である。

エンジン制御装置６０の入力側には、種々のエンジン制御用の図示しないセンサ群が接続されている。種々のエンジン制御用のセンサ群は、アクセル開度センサ、エンジン回転数センサおよび車速センサ等である。

アクセル開度センサは、アクセル開度を検出するアクセル開度検出部である。エンジン回転数センサは、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出部である。車速センサは、車速を検出する車速検出部である。

空調制御装置５０の出力側には、室外送風機３４、冷却水ポンプ４２、各種電動アクチュエータ４８ｂ、５１、５４、５５、室内送風機５２、圧縮機１１の電磁クラッチ５３等が接続されている。

空調制御装置５０の入力側には、種々の空調制御用のセンサ群６１〜６６が接続されている。種々の空調制御用のセンサ群６１〜６６は、内気センサ６１、外気センサ６２、日射センサ６３、蒸発器温度センサ６４、エンジン冷却水温度センサ６５、およびタンク冷却水温度センサ６６等である。

内気センサ６１は、車室内温度Ｔｒを検出する車室内温度検出部である。外気センサ６２は、外気温Ｔａｍを検出する外気温検出部である。日射センサ６３は、車室内の日射量Ｔｓを検出する日射量検出部である。

蒸発器温度センサ６４は、蒸発器温度ＴＥを検出する蒸発器温度検出部である。蒸発器温度ＴＥは、蒸発器１２からの吹出空気温度である。

蒸発器温度センサ６４は、蒸発器１２の熱交換フィン温度を検出するフィン温度センサである。蒸発器温度センサ６４は、蒸発器１２のその他の部位の温度を検出する温度センサであってもよい。蒸発器温度センサ６４は、蒸発器１２を流通する冷媒自体の温度を直接検出する冷媒温度センサであってもよい。

エンジン冷却水温度センサ６５は、エンジン４１から流出した冷却水の温度Ｔｗを検出する冷却水温度検出部である。タンク冷却水温度センサ６６は、タンク４５における冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部である。

空調制御装置５０の入力側には、各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。各種空調操作スイッチは空調操作パネル７０に設けられている。空調操作パネル７０は、車室内前部の計器盤付近に配置されている。

操作パネル７０の各種空調操作スイッチは、車両用空調装置の作動スイッチ、オートスイッチ、運転モード切替スイッチ、吹出口モード切替スイッチ、風量設定スイッチ、車室内温度設定スイッチ等である。

オートスイッチは、乗員の操作によって車両用空調装置の自動制御を設定あるいは解除する自動制御設定部である。風量設定スイッチは、室内送風機５２が送風する風量を調整する風量調整部である。車室内温度設定スイッチは、乗員の操作によって車室内目標温度Ｔｓｅｔを設定する目標温度設定部である。

空調制御装置５０およびエンジン制御装置６０は、電気的に接続されて通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号あるいは操作信号に基づいて、他方の制御装置が出力側に接続された各種機器の作動を制御することもできる。

例えば、空調制御装置５０がエンジン制御装置６０へエンジン４１の作動を要求する信号を出力することによって、エンジン４１の作動を要求することが可能となっている。エンジン制御装置６０では、空調制御装置５０からのエンジン４１の作動を要求する信号を受信すると、エンジン４１の作動の要否を判定し、その判定結果に応じてエンジン４１の作動を制御する。

例えば、暖房のためにエンジン４１の廃熱が必要である場合、空調制御装置５０は、エンジン制御装置６０へエンジン４１の作動を要求する信号を出力する。

空調制御装置５０およびエンジン制御装置６０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御するハードウェアおよびソフトウェアを有している。

空調制御装置５０およびエンジン制御装置６０のうち、各種制御対象機器を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。

エンジン制御装置６０は、エンジン４１がアイドリング状態となった際にエンジン４１を停止させるアイドルストップ制御を実施する。エンジン制御装置６０のうちアイドルストップ制御を実施するハードウェアおよびソフトウェアは、アイドルストップ制御部である。

空調制御装置５０のうち、タンク移動機構４８の電動アクチュエータ４８ｂの作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、タンク４５の上下位置を制御するタンク位置制御部である。

空調制御装置５０のうち、エアミックスドア１７用の電動アクチュエータ５４の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、ヒータコア通路１４を通過する空気とバイパス通路１５を通過する空気との風量割合を制御する風量割合制御部である。

空調制御装置５０のうち、三方弁４７の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、ヒータコア流路４０ｃと循環流路４０ａとの連通・遮断状態の切り替えを制御する流路切替制御部である。

空調制御装置５０のうち、開閉弁４６の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、タンク流路４０ｄの開閉を制御する流路開閉制御部である。

空調制御装置５０のうち、エンジン制御装置６０に制御信号を出力するハードウェアおよびソフトウェアは、制御信号出力部である。制御信号出力部は、アイドルストップ禁止要求信号およびアイドルストップ許可信号をエンジン制御装置６０に出力する。アイドルストップ禁止要求は、アイドルストップ制御を禁止してエンジン４１を作動させることをエンジン制御装置６０に要求する信号である。アイドルストップ許可要求は、エンジン制御装置６０に対してアイドルストップ制御を許可する信号である。

エンジン制御装置６０のうち、空調制御装置５０からの出力信号等に応じてエンジン４１の作動の要否を決定するハードウェアおよびソフトウェアは、エンジン作動要否決定部である。

上記構成における本実施形態の車両用空調装置の作動を説明する。空調制御装置５０は、図７のフローチャートに示す制御処理を、空調制御プログラムのメインルーチンに対するサブルーチンとして実行する。

まずステップＳ１００では、センサ群６１〜６６の検出信号に基づいて、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。目標吹出温度ＴＡＯは、以下の数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
Ｔｓｅｔは、車室内温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Ｔｒは、内気センサ６１によって検出された車室内温度である。Ｔａｍは、外気センサ６２によって検出された外気温である。Ｔｓは、日射センサ６３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインである。Ｃは補正用の定数である。

目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を所望の温度に保つために車両用空調装置が生じさせる必要のある熱量に相当するものである。目標吹出温度ＴＡＯは、車両用空調装置に要求される空調熱負荷である。

ステップＳ１１０では、目標吹出温度ＴＡＯが冷房領域内にあるか否かを判定する。例えば、目標吹出温度ＴＡＯが外気温Ｔａｍよりも低い場合、目標吹出温度ＴＡＯが冷房領域内にあると判定する。

ステップＳ１１０にて目標吹出温度ＴＡＯが冷房領域内にないと判定した場合、暖房運転を行う必要があると判断してステップＳ１２０へ進み暖房運転を行う。

暖房運転時には、ヒータコア流路４０ｃと循環流路４０ａとが連通するように三方弁４７を制御し、タンク流路４０ｄが閉じられるように開閉弁４６を制御し、ヒータコア通路１４を通過する空気とバイパス通路１５を通過する空気との風量割合が目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器温度ＴＥおよびエンジン冷却水温度Ｔｗに応じて調整されるようにエアミックスドア１７用の電動アクチュエータ５４を制御する。

これにより、エンジン４１の廃熱によって加熱された冷却水がヒータコア１３を循環し、蒸発器１２通過後の空気がヒータコア１３を流れるので、蒸発器１２通過後の空気がヒータコア１３で加熱されて車室内に吹き出される。したがって、車室内が暖房される。

一方、ステップＳ１１０にて目標吹出温度ＴＡＯが冷房領域内にあると判定した場合、冷房運転を行う必要があると判断してステップＳ１３０へ進み、クールダウンが完了したか否かを判定する。クールダウンとは、夏期の炎天下において乗車した直後等、冷房負荷が高いために高い冷房能力で急速に冷房を行うことをいう。

例えば、目標吹出温度ＴＡＯがクールダウン閾値以下である場合、クールダウンが完了していないと判定し、目標吹出温度ＴＡＯがクールダウン閾値を上回った場合、クールダウンが完了したと判定する。

ステップＳ１３０にてクールダウンが完了していないと判定した場合、ステップＳ１４０へ進みクールダウンモードを実行する。クールダウンモードでは、ヒータコア通路１４が全閉されバイパス通路１５が全開されるようにエアミックスドア１７用の電動アクチュエータ５４を制御する。

これにより、蒸発器１２通過後の空気がヒータコア１３をバイパスして流れるので、蒸発器１２通過後の空気がヒータコア１３で加熱されることなく車室内に吹き出される。クールダウンモードでは、エンジン４１が稼動して圧縮機３１が駆動されるので、蒸発器１２で空気が冷却される。したがって、高い冷房能力で急速に冷房が行われる。

蒸発器１２では空気が露点温度以下に冷却されるので、蒸発器１２の表面に凝縮水が発生する。蒸発器１２の表面で発生した凝縮水は、蒸発器１２からケース１１の底部側へ流下して、第１排水口２３および第１ドレンホース２４を通じて車外に排出される。

一方、ステップＳ１３０にてクールダウンが完了したと判定した場合、ステップＳ１５０へ進み、アイドルストップ中であるか否かを判定する。例えば、エンジン制御装置６０からの出力信号に基づいてアイドルストップ中であるか否かを判定する。

ステップＳ１５０にてアイドルストップ中でないと判定した場合、ステップＳ１６０へ進み、蓄冷モードを実行する。

蓄冷モードでは、ヒータコア流路４０ｃが循環流路４０ａから遮断されるように三方弁４７を制御し、タンク流路４０ｄが開かれるように開閉弁４６を制御し、ヒータコア通路１４が全開されバイパス通路１５が全閉されるようにエアミックスドア１７用の電動アクチュエータ５４を制御し、タンク４５が最下方まで移動するようにタンク移動機構４８の電動アクチュエータ４８ｂを制御する。

これにより、エンジン４１の廃熱によって加熱された冷却水がヒータコア１３を循環せず、蒸発器１２通過後の空気がヒータコア１３を流れるので、ヒータコア１３内の冷却水が冷却される。タンク４５がヒータコア１３よりも下方に位置しているので、ヒータコア１３で冷却された冷却水がヒートサイフォン効果によってタンク４５に移動するとともにタンク４５内の温かい冷却水がヒータコア１３に移動する。すなわち、ヒータコア１３とタンク４５との間で冷却水が自然対流によって循環する。

したがって、タンク４５内の冷却水に蓄冷されるとともに、クールダウンモードと比較して低い冷房能力で冷房が行われる。

続くステップＳ１７０では、蓄冷が完了したか否かを判定する。例えば、タンク４５内の冷却水の温度に基づいて蓄冷が完了したか否かを判定する。

ステップＳ１７０にて蓄冷が完了したと判定した場合、ステップＳ１８０へ進み、アイドルストップ許可信号をエンジン制御装置６０へ出力する。すなわち、アイドルストップが行われて圧縮機１１が停止してもタンク４５内の冷却水に蓄えられた冷熱を利用して冷房を行うことが可能であることからアイドルストップを許可する。

一方、ステップＳ１７０にて蓄冷が完了していないと判定した場合、ステップＳ１８０へ進み、アイドルストップ禁止要求信号をエンジン制御装置６０へ出力する。すなわち、アイドルストップが行われて圧縮機１１が停止するとタンク４５内の冷却水に蓄えられた冷熱が不足して冷房を十分に行うことができないことからアイドルストップの禁止を要求する。

一方、ステップＳ１５０にてアイドルストップ中であると判定した場合、ステップＳ２００へ進み、放冷モードを実行する。放冷モードでは、ヒータコア流路４０ｃが循環流路４０ａから遮断されるように三方弁４７を制御し、タンク流路４０ｄが開かれるように開閉弁４６を制御し、ヒータコア通路１４が全開されバイパス通路１５が全閉されるようにエアミックスドア１７用の電動アクチュエータ５４を制御し、タンク４５が最上方まで移動するようにタンク移動機構４８の電動アクチュエータ４８ｂを制御する。

これにより、エンジン４１の廃熱によって加熱された冷却水がヒータコア１３を循環せず、蒸発器１２通過後の空気がヒータコア１３を流れるので、ヒータコア１３において、蒸発器１２通過後の空気が、蓄冷モードで蓄冷された冷却水によって冷却される。タンク４５がヒータコア１３よりも上方に位置しているので、ヒータコア１３で蒸発器１２通過後の空気から吸熱した冷却水がヒートサイフォン効果によってタンク４５に移動し、タンク４５内の冷たい冷却水がヒータコア１３に移動する。すなわち、ヒータコア１３とタンク４５との間で冷却水が自然対流によって循環する。

したがって、タンク４５内の冷却水によって冷却された空気が車室内に吹き出されるので、冷房が行われる。

放冷モードでは、ヒータコア１３で空気が露点温度以下に冷却されるので、ヒータコア１３の表面に凝縮水が発生する。ヒータコア１３の表面で発生した凝縮水は、ヒータコア１３からケース１１の底部側へ流下して、第２排水口２５、第２ドレンホース２６および第１ドレンホース２４を通じて車外に排出される。

第１排水口２３から第１ドレンホース２４へと流れる空気の流速によるベンチュリー効果によって、第２ドレンホース２６の空気が吸い出される。そのため、ヒータコア１３の表面で発生した凝縮水を車外に良好に排出できる。

本実施形態では、タンク移動機構４８は、蓄冷モード時にヒータコア１３に対するタンク４５の相対位置を放冷モード時と比較して下方に移動させ、放冷モード時にヒータコア１３に対するタンク４５の相対位置を蓄冷モード時と比較して上方に移動させる。

これによると、蓄冷モード時および放冷モード時に、ヒートサイフォン効果によってヒータコア１３とタンク４５との間で冷却水を循環させることができるので、ヒータコア１３とタンク４５との間の冷却水の循環を省動力化できる。

本実施形態では、タンク移動機構４８は、蓄冷モード時に、タンク４５の上端がヒータコア１３の下端よりも下方に位置するようにヒータコア１３に対するタンク４５の相対位置を移動させ、放冷モード時に、タンク４５の下端がヒータコア１３の上端よりも上方に位置するようにヒータコア１３に対するタンク４５の相対位置を移動させる。

これによると、蓄冷モードおよび放冷モードのいずれにおいてもヒートサイフォン効果によってヒータコア１３とタンク４５との間で冷却水を確実に循環させることができるので、ヒータコア１３とタンク４５との間の冷却水の循環を確実に省動力化できる。

本実施形態では、タンク移動機構４８は、蓄冷モード時にタンク４５を放冷モード時と比較して下方に移動させ、放冷モード時にタンク４５を蓄冷モード時と比較して上方に移動させる。これにより、ヒータコア１３に対するタンク４５の相対位置を容易に移動させることができる。

本実施形態では、ケース１１内において、ヒータコア１３のコア面が車両上下方向（換言すれば重力方向）に対して斜めになっている。これによると、ヒータコア１３のコア面が車両上下方向（換言すれば重力方向）と平行になっている場合と比較して、ヒータコア１３の上端から下端までの距離を短くできる。そのため、蓄冷モード時にタンク４５の上端をヒータコア１３の下端よりも下方に位置させ、放冷モード時に、タンク４５の下端をヒータコア１３の上端よりも上方に位置させるために必要なタンク４５の移動距離を小さくできるので、タンク移動機構４８を簡素化できる。

本実施形態では、ケース１１には、蒸発器１２の表面で発生した凝縮水を排出する第１排水口２３と、ヒータコア１３の表面で発生した凝縮水を排出する第２排水口２５とが形成されている。

これによると、蒸発器１２の表面で発生した凝縮水のみならず、放冷モード時にヒータコア１３の表面で発生した凝縮水もケース１１から排出できるので、凝縮水が車室内に漏れることを抑制できる。

本実施形態では、第２ドレンホース２６は、ヒータコア１３の表面で発生した凝縮水を第２排水口２５から第１ドレンホース２４へ導く。

これによると、ヒータコア１３の表面で発生した凝縮水を、蒸発器１２の表面で発生した凝縮水とともに車室外へ排出できるので、ヒータコア１３の表面で発生した凝縮水を効率良く車室外へ排出できる。

本実施形態では、ヒータコア１３の表面に親水処理が施されている。これにより、ヒータコア１３の表面で発生した凝縮水を確実に流下させることができるので、ヒータコア１３の表面で発生した凝縮水を確実に排出できる。

（他の実施形態）
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）上記実施形態では、蓄冷モード時にタンク４５を下方に移動させ、放冷モード時にタンク４５を上方に移動させるタンク移動機構４８を備えるが、蓄冷モード時にヒータコア１３を上方に移動させ、放冷モード時にヒータコア１３を下方に移動させるヒータコア移動機構を備えてもよい。

（２）上記実施形態では、蒸発器１２のコア面が車両上下方向と略平行になっており、蒸発器１２およびヒータコア１３が略水平方向に並んで配置されているが、蒸発器１２のコア面およびヒータコア１３のコア面が水平方向と略平行になっていて、蒸発器１２およびヒータコア１３が車両上下方向に並んで配置されていてもよい。

これによると、蒸発器１２で発生した凝縮水とヒータコア１３で発生した凝縮水とを共通の排水口に流下させて排水することができる。

（３）上記実施形態の冷凍サイクル３０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。

また、上記実施形態の冷凍サイクル３０は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。

（４）上記実施形態では、冷却水回路４０の冷却水を加熱する熱源がエンジン４１であるが、冷却水回路４０の冷却水を加熱する熱源は電気ヒータ等であってもよい。

（５）上記実施形態では、車両用空調装置は、エンジン４１から車両走行用の駆動力を得る車両に搭載されているが、車両用空調装置は、エンジンおよび走行用電動モータの双方から駆動力を得て走行可能なハイブリッド車両に搭載されていてもよい。

上記実施形態の車両用空調装置がハイブリッド車両に搭載されている場合、ＥＶ走行モード時に、車室内に吹き出す空気を、蓄冷されたエンジン冷却水によって長時間冷却することができる。ＥＶ走行モードは、エンジンが停止して走行用電動モータから駆動力を得て走行する走行モードである。

１１ ケース
１２ 蒸発器（冷却用熱交換器）
１３ ヒータコア（加熱用熱交換器）
２３ 第１排水口
２４ 第１ドレンホース（第１排水部材）
２５ 第２排水口
２６ 第２ドレンホース（第２排水部材）
４０ 冷却水回路（熱媒体回路）
４５ タンク
４７ 三方弁（遮断部）
４８ タンク移動機構（移動機構）

Claims (6)

1. 車室内へ送風される空気を冷却する冷却用熱交換器（１２）と、
   前記冷却用熱交換器を通過した前記空気と熱媒体とを熱交換させて前記空気を加熱する加熱用熱交換器（１３）と、
   前記熱媒体を加熱する熱源（４１）と、
   前記熱媒体を前記加熱用熱交換器と前記熱源との間で循環させる熱媒体回路（４０）と、
   前記冷却用熱交換器で冷却された前記空気の冷熱を前記熱媒体に蓄える蓄冷モード時、および前記熱媒体に蓄えられた前記冷熱を利用して前記加熱用熱交換器で前記空気を冷却する放冷モード時に、前記加熱用熱交換器と前記熱源との間における前記熱媒体の循環を遮断する遮断部（４７）と、
   前記蓄冷モード時に、前記加熱用熱交換器で冷却された前記熱媒体を貯えるタンク（４５）と、
   前記蓄冷モード時に前記加熱用熱交換器に対する前記タンクの相対位置を前記放冷モード時と比較して下方に移動させ、前記放冷モード時に前記加熱用熱交換器に対する前記タンクの相対位置を前記蓄冷モード時と比較して上方に移動させる移動機構（４８）とを備える車両用空調装置。
2. 前記移動機構は、前記蓄冷モード時に、前記タンクの上端が前記加熱用熱交換器の下端よりも下方に位置するように前記加熱用熱交換器に対する前記タンクの相対位置を移動させ、前記放冷モード時に、前記タンクの下端が前記加熱用熱交換器の上端よりも上方に位置するように前記加熱用熱交換器に対する前記タンクの相対位置を移動させる請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記冷却用熱交換器および前記加熱用熱交換器を収容し、前記空気が流れる空気通路を形成するケース（１１）を備え、
   前記ケースには、前記冷却用熱交換器の表面で発生した凝縮水を排出する第１排水口（２３）と、前記加熱用熱交換器の表面で発生した凝縮水を排出する第２排水口（２５）とが形成されている請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記冷却用熱交換器の表面で発生した凝縮水を前記第１排水口から車室外へ導く第１排水部材（２４）と、
   前記加熱用熱交換器の表面で発生した凝縮水を前記第２排水口から前記第１排水部材（２４）へ導く第２排水部材（２６）とを備える請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 前記加熱用熱交換器の表面に親水処理が施されている請求項３または４に記載の車両用空調装置。
6. 前記移動機構は、前記蓄冷モード時に前記タンクを前記放冷モード時と比較して下方に移動させ、前記放冷モード時に前記タンクを前記蓄冷モード時と比較して上方に移動させる請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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