JP6897185B2

JP6897185B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP6897185B2
Application number: JP2017048942A
Authority: JP
Inventors: 祐一加見
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: JP2018149986A

Description

本発明は、空調対象空間を暖房可能な空調装置に関する。

従来、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの高圧冷媒を利用して室内の暖房と、冷凍サイクルとは別の熱源（例えば、内燃機関の排熱）を利用して室内の暖房とを切替可能な車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の車両用空調装置は、内燃機関の冷却水が高温となる場合に、当該冷却水を利用した車室内の暖房を行い、冷却水が低温となる場合に、冷凍サイクルの高圧冷媒を利用した車室内の暖房に切り替えるようになっている。なお、特許文献１では、冷却水を室内への送風空気へ放熱させるヒータコアが、高圧冷媒を送風空気へ放熱させる凝縮器に対して、空気流れ上流側に配置される例が開示されている。

特開平０５−２２１２３３号公報

ところで、冷凍サイクルとは別の熱源を利用した室内暖房から冷凍サイクルの高圧冷媒を利用した室内暖房へ切り替える際には、室内へ吹き出す空気の温度が低下することがある。

この点について、本発明者らが鋭意検討した。この結果、冷凍サイクルの起動直後は、凝縮器を流れる冷媒の温度がヒータコアを通過した送風空気よりも温度が低くなることがあり、凝縮器を流れる冷媒が送風空気から吸熱してしまうことが要因であることを見出した。

本発明は上記点に鑑みて、冷凍サイクルとは別の熱源を利用した暖房から冷凍サイクルの高圧冷媒を利用した暖房に切り替える際に、空調対象空間へ吹き出す空気の温度低下を抑制可能な空調装置を提供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に記載の発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された高圧冷媒を空調対象空間に吹き出す送風空気と熱交換させる放熱器（１２）を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０）と、冷凍サイクルとは別の熱源（４２）により加熱された熱媒体との熱交換により送風空気を加熱する加熱機器（４１）と、加熱機器への熱媒体の流れを制御するポンプ（４５）と、圧縮機を停止した状態で加熱機器により送風空気を加熱する第１の暖房モード、および圧縮機を稼働した状態で少なくとも放熱器により送風空気を加熱する第２の暖房モードを切り替える暖房切替部（５０ａ）と、空調対象空間に吹き出す送風空気の目標吹出温度を算出する目標温度算出部（５０ｃ）と、暖房切替部を制御する運転制御部（５０ｂ）と、を備え、運転制御部は、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度未満に設定された判定基準温度以上であるか否かを判定する温度判定部（Ｓ１１０）と、第１の暖房モードの実行中に、ポンプの動作状態を判定する動作状態判定部（Ｓ１１２）と、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度未満であると判定された場合、または、動作状態判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定され、かつ、動作状態判定部により、第１の暖房モードの実行中に、ポンプが停止したと判定された場合、暖房切替部を制御して第２の暖房モードに切り替えるモード切替部（Ｓ１１４、Ｓ１１６）と、を備える。

これによれば、モード切替部は、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度未満であると判定された場合、暖房切替部を制御して第２の暖房モードに切り替える。したがって、加熱機器の温度が目標吹出温度を下回る前に、冷凍サイクルとは別の熱源を利用した暖房から冷凍サイクルの高圧冷媒を利用した暖房に切り替える構成となる。このため、第１の暖房モードから第２の暖房モードに切り替える際に、放熱器において高圧冷媒が加熱機器で加熱された送風空気から吸熱したしても、空調対象空間へ吹き出す空気の温度低下を抑えることができる。

さらに、モード切替部は、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定され、かつ、動作状態判定部により、第１の暖房モードの実行中に、ポンプが停止したと判定された場合、暖房切替部を制御して第２の暖房モードに切り替える。したがって、第１の暖房モードから第２の暖房モードに切り替える際に、速やかに圧縮機を稼働して放熱器により送風空気を加熱する第２の暖房モードに切り替わるので、空調対象空間へ吹き出す空気の温度低下を抑えることができる。この結果、乗員の快適性を確保することが可能となる。

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。

第１実施形態の空調装置の概略構成図である。第１実施形態の空調装置における空調制御装置のブロック図である。第１実施形態の空調装置の空調制御装置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。第１実施形態の空調装置における各運転モードにおける低圧側開閉弁の開閉状態を示す図表である。比較例に係る空調装置において、温水暖房からＨＰ暖房に切り替えた際の吹出空気温度の変化を示す図表である。比較例に係る空調装置において、ウォータポンプがオフした際の吹出空気温度の変化を示す図表である。第１実施形態の空調装置の空調制御装置が実行する暖房モード時の制御処理の流れを示すフローチャートである。第１実施形態の空調装置において、温水暖房からＨＰ暖房に切り替えた際の吹出空気温度の変化を示す図表である。第１実施形態の空調装置における各運転モードにおける各膨張弁の開度を示す図表である。第１実施形態の空調装置の温水暖房時における冷媒の流れを示す模式的な構成図である。第１実施形態の空調装置のＨＰ暖房時における冷媒の流れを示す模式的な構成図である。本発明の空調装置において、温水暖房からＨＰ暖房に切り替えた際の吹出空気温度の変化を示す図表である。本発明の空調装置において、ウォータポンプがオフした際の吹出空気温度の変化を示す図表である。

以下、発明を実施する形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図１３を参照して説明する。本実施形態では、本発明の空調装置１を内燃機関であるエンジン４２および図示しない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自動車に適用した例について説明する。

本実施形態の空調装置１は、空調対象空間である車室内を冷房する冷房モード、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モード、車室内を暖房する暖房モードに切替可能に構成されている。

また、本実施形態の空調装置１は、暖房モードとして、温水暖房およびヒートポンプ暖房を切替可能となっている。温水暖房は、後述するヒートポンプサイクル１０とは別の熱源であるエンジン４２を利用して室内への送風空気を加熱する暖房モードである。また、ヒートポンプ暖房は、後述するヒートポンプサイクル１０の室内凝縮器１２により送風空気を加熱する暖房モードである。本実施形態では、温水暖房が第１の暖房モードを構成し、ヒートポンプ暖房が第２の暖房モードを構成している。なお、説明の便宜上、以下、ヒートポンプ暖房をＨＰ暖房と呼ぶことがある。

本実施形態の空調装置１は、図１に示すように、主たる構成要素として、ヒートポンプサイクル１０、および室内空調ユニット３０を備えている。

ヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１、室内凝縮器１２、第１膨張弁１３、室外熱交換器１４、第２膨張弁１８、室内蒸発器１９、およびアキュムレータ２２を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクルで構成されている。

本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ）を採用しており、サイクル内の高圧側の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。なお、勿論、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）、二酸化炭素等が採用されていてもよい。

ヒートポンプサイクル１０の冷媒には、圧縮機１１内部の各種構成要素を潤滑するための潤滑油である冷凍機油が混入されている。潤滑油は、その一部が冷媒とともにサイクルを循環する。

ヒートポンプサイクル１０の構成機器である圧縮機１１は、車両のエンジンルーム内に配置されている。圧縮機１１は、ヒートポンプサイクル１０において、吸入した冷媒を圧縮して吐出する機能を果たす。

圧縮機１１は、図示しない圧縮機構を図示しない電動モータにて駆動する電動圧縮機である。圧縮機構としては、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。圧縮機１１の電動モータは、後述するインバータ８０から出力される交流電流によってその作動が制御される交流モータである。

本実施形態の圧縮機１１は、図２に示すように、インバータ８０を介して空調制御装置５０に接続されている。インバータ８０は、空調制御装置５０からの制御信号に応じて圧縮機１１の電動モータを制御する装置である。インバータ８０は、圧縮機１１の電動モータを制御することで、室内凝縮器１２へ流入する高圧冷媒の流量を調整可能に構成されている。そして、インバータ８０は、室内凝縮器１２へ流入する高圧冷媒の流量を変化させることで、室内凝縮器１２における高圧冷媒と送風空気との熱交換量を調整することが可能となっている。

図１に戻り、圧縮機１１の冷媒吐出口側には、室内凝縮器１２が接続されている。室内凝縮器１２は、後述する室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。室内凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を送風空気と熱交換させて、室内蒸発器１９を通過した後の送風空気を加熱する放熱器である。

室内凝縮器１２の冷媒出口側には、第１膨張弁１３が接続されている。第１膨張弁１３は、室内凝縮器１２から流出した冷媒を減圧する減圧機構である。第１膨張弁１３は、絞り開度が変更可能に構成された弁体、および弁体を駆動するアクチュエータを有する。

本実施形態の第１膨張弁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な可変絞り機構で構成されている。また、第１膨張弁１３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電気式の可変絞り機構で構成されている。

第１膨張弁１３の冷媒出口側には、室外熱交換器１４が接続されている。室外熱交換器１４は、エンジンルーム内に配置されて、第１膨張弁１３を通過した冷媒と車室外空気（すなわち、外気）とを熱交換させる熱交換器である。

室外熱交換器１４は、暖房モード時に低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器として機能する。また、室外熱交換器１４は、少なくとも冷房モード時に、高圧冷媒を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１４の冷媒出口側には、室外熱交換器１４から流出した冷媒の流れを分岐する低圧側分岐部１５が接続されている。低圧側分岐部１５は、３つの出入口のうち、１つを冷媒流入口とし、残りの２つを冷媒流出口とする三方継手で構成されている。

低圧側分岐部１５には、一方の冷媒流出口に低圧冷媒通路１６が接続され、他方の冷媒流出口に低圧バイパス通路１７が接続されている。低圧冷媒通路１６は、第２膨張弁１８、および室内蒸発器１９を介して後述するアキュムレータ２２へ冷媒を導く冷媒通路である。

第２膨張弁１８は、室外熱交換器１４から流出した冷媒を減圧する減圧機構である。本実施形態の第２膨張弁１８は、減圧作用を発揮する絞り状態と、冷媒の流れを遮断する全閉状態とに設定可能な可変絞り機構で構成されている。また、第２膨張弁１８は、第１膨張弁１３と同様に、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電気式の可変絞り機構で構成されている。

室内蒸発器１９は、後述する室内空調ユニット３０の空調ケース３１内のうち、室内凝縮器１２の空気流れ上流側に配置されている。室内蒸発器１９は、第２膨張弁１８を通過した低圧冷媒を、室内凝縮器１２を通過する前の送風空気と熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させることにより、送風空気を冷却する蒸発器である。

一方、低圧バイパス通路１７は、第２膨張弁１８、および室内蒸発器１９を迂回して後述するアキュムレータ２２へ冷媒を導く冷媒通路である。低圧バイパス通路１７には、低圧バイパス通路１７を開閉する低圧側開閉弁２０が設けられている。

ここで、室外熱交換器１４から流出した冷媒は、低圧側開閉弁２０が開き、第２膨張弁１８が全閉状態となっている場合に、低圧バイパス通路１７へ流れる。また、室外熱交換器１４から流出した冷媒は、低圧側開閉弁２０が閉じ、第２膨張弁１８が絞り状態となっている場合に、低圧冷媒通路１６へ流れる。従って、本実施形態では、低圧側開閉弁２０および第２膨張弁１８が、室外熱交換器１４から流出した冷媒の冷媒通路を、低圧冷媒通路１６および低圧バイパス通路１７のいずれかに切り替える通路切替部として機能する。なお、低圧側開閉弁２０は、流路切替弁で構成してもよい。低圧側開閉弁２０を流路切替弁で構成する場合、当該流路切替弁を低圧側分岐部１５や低圧側合流部２１に配置すればよい。

室内蒸発器１９および低圧側開閉弁２０の冷媒流れ下流側には、低圧冷媒通路１６と低圧バイパス通路１７とを合流させる低圧側合流部２１が設けられている。低圧側合流部２１は、３つの出入口のうち、１つを冷媒流出口とし、残りの２つを冷媒流入口とする三方継手で構成されている。

低圧側合流部２１の冷媒流出口側には、アキュムレータ２２が接続されている。アキュムレータ２２は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒、および冷媒中に含まれる潤滑油を圧縮機１１の冷媒吸入口側に流出させるものである。

また、アキュムレータ２２は、その内部で分離された液相冷媒を、サイクル内の余剰冷媒を一時的に貯留する貯留部としても機能する。従って、アキュムレータ２２は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されることを抑制して、圧縮機１１における液圧縮を防止する機能を果たす。

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。室内空調ユニット３０は、その外殻を形成するとともに、車室内への送風空気の空気通路を形成する空調ケース３１を有する。

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３２が配置されている。内外気切替装置３２は、内気の導入口および外気の導入口の開口面積を、内外気切替ドアで調整することで、空調ケース３１内への内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる装置である。

内外気切替装置３２の空気流れ下流側には、内外気切替装置３２から導入される空気を車室内へ向けて送風する送風機３３が配置されている。送風機３３は、シロッコファン等の遠心ファン３３ａを電動モータ３３ｂにて駆動する電動送風機である。送風機３３は、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって送風能力（例えば、回転数）が制御される。

送風機３３の空気流れ下流側には、室内蒸発器１９が配置されている。また、室内蒸発器１９の空気流れ下流側には、ヒータコア４１および室内凝縮器１２が、送風空気の流れに対して、ヒータコア４１、室内凝縮器１２の順に配置されている。すなわち、ヒータコア４１は、室内凝縮器１２に対して空気流れ上流側に配置されている。

ここで、ヒータコア４１は、車両走行用の駆動力を出力するエンジン４２の冷却水が循環する温水回路４０に配置されている。ヒータコア４１は、エンジン４２から流出した冷却水を送風空気と熱交換させて、送風空気を加熱する熱交換器である。本実施形態では、ヒータコア４１が、ヒートポンプサイクル１０とは別の熱源を利用して、室内凝縮器１２を通過する前の送風空気を加熱する加熱機器を構成している。なお、ヒータコア４１には、エンジン４２を通過した後の温水が流入するように、温水回路４０におけるエンジン４２の冷却水流れ下流側に配置されている。

温水回路４０には、エンジン４２の冷却水を循環させるウォータポンプ４５が設けられている。ウォータポンプ４５は、エンジン４２の駆動力により制御される。具体的には、ウォータポンプ４５は、図示しない電磁クラッチ、エンジンベルト等を介してエンジン４２により回転駆動される。したがって、ウォータポンプ４５は、エンジン４２が停止すると動作を停止する。

温水回路４０には、ラジエータ４３および開閉弁４４が配置されている。ラジエータ４３は、エンジン４２の冷却水と車両内に送風される空調風との熱交換を行う熱交換器である。ラジエータ４３は、例えば、エンジンルーム内など車室外に、室外熱交換器１４および室外送風機１５と共に配置されている。

開閉弁４４は、エンジン４２を通過した後の温水がラジエータ４３に流入する流量を調整する。開閉弁４４が閉じた状態では、エンジン４２を通過した後の温水の全量がヒータコア４１へ流入する。開閉弁４４が開くと、エンジン４２を通過した後の温水の一部は、ラジエータ４３を通ってウォータポンプ４５へ流入し、エンジン４２を通過した後の温水の残りの一部は、ラジエータ４３を通ってウォータポンプ４５へ流入する。

本実施形態の空調ケース３１は、室内蒸発器１９の空気流れ下流側に設けられた仕切板３１ａによって、温風通路３４および冷風バイパス通路３５が形成されている。温風通路３４には、ヒータコア４１および室内凝縮器１２が配置されており、ヒータコア４１および室内凝縮器１２に送風空気を流す通路となっている。また、冷風バイパス通路３５は、ヒータコア４１および室内凝縮器１２を迂回して送風空気を流す通路である。

また、空調ケース３１内には、室内蒸発器１９の空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア４１および室内凝縮器１２の空気流れ上流側にエアミックスドア３６が配置されている。

エアミックスドア３６は、温風通路３４に流す送風空気の風量と冷風バイパス通路３５に流す送風空気との風量割合を調整する部材である。車室内へ吹き出す空気の温度は、温風通路３４に流す送風空気の風量と冷風バイパス通路３５に流す送風空気との風量割合に応じて変化する。このため、エアミックスドア３６は、車室内へ吹き出す空気の温度を調整する温度調整部として機能する。なお、エアミックスドア３６は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって作動が制御される。

また、温風通路３４および冷風バイパス通路３５の空気流れ下流側には、温風通路３４を通過した温風、並びに、冷風バイパス通路３５を通過した冷風を合流させる図示しない合流空間が形成されている。

空調ケース３１の空気流れ最下流部には、合流空間にて合流した送風空気を、車室内へ吹き出す複数の開口穴が形成されている。図示しないが、空調ケース３１には、開口穴として、車両前面の窓ガラスの内面に向けて空気を吹き出すデフロスタ開口穴、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、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴が形成されている。

また、図示しないが、各開口穴の空気流れ上流側には、各開口穴の開口面積を調整する吹出モードドアとして、デフロスタドア、フェイスドア、フットドアが配置されている。これら吹出モードドアは、図示しないリンク機構等を介して、空調制御装置５０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アクチュエータにより駆動される。

さらに、図示しないが、各開口穴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、図２を参照して説明する。空調制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶部を含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。空調制御装置５０は、記憶部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空調用の制御機器の作動を制御する。なお、空調制御装置５０の記憶部は、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。

空調制御装置５０の入力側には、図示しない空調制御用のセンサ群が接続されている。具体的には、空調制御装置５０には、空調制御用のセンサ群として、内気温を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内への日射量を検出する日射センサ等が接続されている。

また、空調制御装置５０には、ヒートポンプサイクル１０の作動状態を検出するセンサが接続されている。具体的には、空調制御装置５０には、室内蒸発器１９通過後の空気温度を検出する第１温度センサ５１、室内凝縮器１２に流入する高圧冷媒の温度を検出する第２温度センサ５２、室内凝縮器１２通過後の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサ５３等が接続されている。

説明の便宜上、本実施形態では、室内蒸発器１９通過後の空気温度を蒸発器温度Ｔｅと呼ぶことがある。また、本実施形態では、圧縮機１１から吐出されて室内凝縮器１２に流入する高圧冷媒の温度を吐出冷媒温度Ｔｈと呼ぶことがある。さらに、本実施形態では、室内凝縮器１２通過後の冷媒圧力を高圧冷媒圧力Ｐｈと呼ぶことがある。なお、吐出冷媒温度Ｔｈは、放熱器を構成する室内凝縮器１２の冷媒温度として解釈することができる。

第１温度センサ５１としては、室内蒸発器１９の熱交換フィンの温度を蒸発器温度Ｔｅとして直接的に検出するセンサや、室内蒸発器１９を流れる冷媒の温度を蒸発器温度Ｔｅとして間接的に検出するセンサ等が考えられるが、いずれのセンサを用いてもよい。

また、第２温度センサ５２としては、圧縮機１１の吐出冷媒温度Ｔｈを直接的に検出するセンサや、室内凝縮器１２の熱交換フィンの温度を吐出冷媒温度Ｔｈとして間接的に検出するセンサ等が考えられるが、いずれのセンサを用いてもよい。

さらに、空調制御装置５０には、ヒータコア４１に流入する冷却水の温度を検出する第３温度センサ５４が接続されている。第３温度センサ５４は、ヒータコア４１に流入する冷却水の温度からヒータコア４１で加熱された送風空気の空気温度を算出するためのセンサである。本実施形態では、第３温度センサ５４がヒータコア４１の温度、すなわち、加熱機器の温度を検出する温度センサを構成している。なお、説明の便宜上、本実施形態では、ヒータコア４１に流入する冷却水の温度をヒータコア水温度Ｔｗｈと呼ぶことがある。また、本実施形態では、ヒータコア４１で加熱された送風空気の空気温度をヒータコア温度Ｔｃａと呼ぶことがある。

ここで、ヒータコア温度Ｔｃａは、ヒータコア４１の熱交換効率に従って、ヒータコア４１に流入するヒータコア水温度Ｔｗｈよりも若干低い温度となる。このため、本実施形態の空調制御装置５０は、ヒータコア水温度Ｔｗｈから所定の補正温度を減算した温度をヒータコア温度Ｔｃａとして算出する。

さらに、空調制御装置５０には、ウォータポンプ４５から作動状態を示す信号が入力される。空調制御装置５０は、このウォータポンプ４５から入力される信号に基づいてウォータポンプ４５から作動中であるか否かを判定する。

空調制御装置５０には、各種空調操作スイッチが配置された操作パネル６０が接続されている。空調制御装置５０には、操作パネル６０の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６０には、各種空調操作スイッチとして、空調装置１の作動スイッチ、車室内の目標温度を設定する温度設定スイッチ、室内蒸発器１９で送風空気を冷却するか否かを設定するＡ／Ｃスイッチ等が設けられている。

また、空調制御装置５０には、車両全体の制御を司る車両制御装置７０に対して双方向通信可能に接続されている。空調制御装置５０には、車両制御装置７０からエンジン４２の作動状態や、車両の走行状態等の各種車両情報が入力される。

本実施形態の空調制御装置５０は、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアで構成される制御部を集約した装置である。

空調制御装置５０には、例えば、ヒートポンプサイクル１０の運転モードを切り替えるモード切替部５０ａ、モード切替部５０ａを制御する運転制御部５０ｂ、車室内へ吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する目標温度算出部５０ｃが集約されている。

また、空調制御装置５０には、後述する判定基準温度を設定する基準温度設定部５０ｄ、後述する吸熱補正温度ΔＴを算出する吸熱温度算出部５０ｅ、エアミックスドア３６の作動を制御するドア制御部５０ｆ等の制御部が集約されている。

本実施形態では、モード切替部５０ａが、圧縮機１１を停止した状態でヒータコア４１により送風空気を加熱する温水暖房、および圧縮機１１を稼働した状態で少なくとも室内凝縮器１２により送風空気を加熱するＨＰ暖房を切り替える暖房切替部を構成している。

次に、上記構成における空調装置１の作動について説明する。本実施形態の空調装置１は、冷房モード、暖房モード、および除湿暖房モードに切り替え可能となっている。これら運転モードは、空調制御装置５０が実行する空調制御処理により切り替え可能となっている。

空調制御装置５０が実行する空調制御処理については、図３に示すフローチャートを参照して説明する。空調制御処理は、車両のスタートスイッチが投入されることで開始される。なお、図３に示すフローチャートの各ステップは、空調制御装置５０により実現されるものであり、各ステップで実現される機能それぞれを機能実現部として解釈することができる。

図３に示すように、空調制御装置５０は、空調ＯＮ、すなわち、空調装置１の作動スイッチが投入されたか否かを判定する（Ｓ１）。この際、空調装置１の作動スイッチが投入されたと判定されると、空調制御装置５０は、記憶部に記憶されたフラグ、タイマ等の初期化や、各種制御機器の初期位置を合わせる初期化処理を行う（Ｓ２）。この初期化処理では、前回の空調装置１の運転停止時に記憶部に記憶された値に合わせることもある。

続いて、空調制御装置５０は、操作パネル６０の操作信号を読み込む（Ｓ３）。また、空調制御装置５０は、空調制御用のセンサ群の各センサ信号を読み込む（Ｓ４）。そして、空調制御装置５０は、ステップＳ３、Ｓ４の処理で読み込んだ各種信号に基づいて、車室内へ吹き出す送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する（Ｓ５）。

具体的には、空調制御装置５０は、ステップＳ５の処理において、以下の数式Ｆ１を用いて目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチで設定された車室内の設定温度、Ｔｒは内気センサで検出された検出信号、Ｔａｍは外気センサで検出された検出信号、Ａｓは日射センサで検出された検出信号を示している。なお、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、およびＫｓは、制御ゲインであり、Ｃは、補正用の定数である。

続いて、空調制御装置５０は、送風機３３の送風能力を決定する（Ｓ６）。ステップＳ６の処理では、ステップＳ５で算出した目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して、送風機３３の送風能力を決定する。

本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域、および極高温域となる場合に、送風機３３の送風量が多くなるように、送風能力を最大能力付近に決定する。また、本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域から中間温度域へ上昇したり、極高温域から中間温度域へ低下したりする場合に、送風機３３の送風量が減少するように、送風能力を最大付近よりも低い能力に決定する。

続いて、空調制御装置５０は、内外気切替装置３２の切替状態を示す吸込口モードを決定する（Ｓ７）。ステップＳ７の処理では、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して吸込口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、基本的には、外気を導入する外気モードに吸込口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域となって高い冷房性能が要求される状況や、目標吹出温度ＴＡＯが極高温域となって高い暖房性能が要求される状況等に内気を導入する内気モードに吸込口モードを決定する。

続いて、空調制御装置５０は、吹出口モードを決定する（Ｓ８）。ステップＳ８の処理では、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して吹出口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが高温域から低温域へと低下するに伴って、フットモード→バイレベルモード→フェイスモードへと移行するように吹出口モードを決定する。

続いて、空調制御装置５０は、ステップＳ３、Ｓ４で読み込んだ各種信号、およびステップＳ５で算出した目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、空調装置１の運転モードを決定する（Ｓ９）。

ステップＳ９の処理では、例えば、Ａ／Ｃスイッチがオンされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた値よりも低くなっている場合に、室内冷房を行う冷房モードに決定する。また、ステップＳ９の処理では、例えば、Ａ／Ｃスイッチがオンされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが暖房基準値以上となっている場合に、室内の除湿暖房を行う除湿暖房モードに決定する。さらに、ステップＳ９の処理では、例えば、Ａ／Ｃスイッチがオフされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが暖房基準値以上となっている場合に、室内暖房を行う暖房モードに決定する。

続いて、空調制御装置５０は、ステップＳ９で決定した運転モードに基づいて、低圧側開閉弁２０の開閉状態を決定する（Ｓ１０）。ステップＳ１０の処理では、図４に示すように、ステップＳ９の処理で冷房モードおよび除湿暖房モードに決定された場合に、低圧側開閉弁２０を閉状態に決定する。また、ステップＳ１０の処理では、ステップＳ９の処理で暖房モードに決定された場合に、低圧側開閉弁２０を開状態に決定する。

続いて、空調制御装置５０は、ステップＳ３、Ｓ４で読み込んだ各種信号、ステップＳ５で算出した目標吹出温度ＴＡＯ、およびステップＳ９で決定した運転モードに基づいて、圧縮機１１の回転数を決定する（Ｓ１１）。

ステップＳ１１の処理では、ステップＳ９の処理で冷房モードおよび除湿暖房モードに決定された場合、圧縮機１１の回転数を以下のように決定する。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器１９の目標蒸発器温度ＴＥＯを決定する。この際、目標蒸発器温度ＴＥＯは、室内蒸発器１９の着霜（すなわち、フロスト）を防止するため、着霜温度（例えば、０℃）よりも高い温度（例えば、１℃）以上となるように決定される。

そして、空調制御装置５０は、目標蒸発器温度ＴＥＯと第１温度センサ５１で検出した蒸発器温度Ｔｅとの偏差に基づいて、蒸発器温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の回転数を決定する。

また、ステップＳ１１の処理では、ステップＳ９の処理で暖房モードに決定された場合、ヒータコア温度Ｔｃａ、高圧冷媒圧力Ｐｄ、目標吹出温度ＴＡＯ、吐出冷媒温度Ｔｈに基づいて、圧縮機１１の回転数を決定する。

ここで、本実施形態の空調装置１は、暖房モードとして温水暖房とＨＰ暖房とが切替可能となっている。温水暖房は、ヒータコア温度Ｔｃａが目標吹出温度ＴＡＯよりも高い場合に選択可能であり、ヒータコア温度Ｔｃａが目標吹出温度ＴＡＯ以下の場合には、室内空調ユニット３０から車室内へ吹き出す空気の温度である吹出空気温度ＴＡＶが低下してしまう。

これに対して、暖房モード時においてヒータコア温度Ｔｃａが目標吹出温度ＴＡＯ以下となった際に、温水暖房からＨＰ暖房に切り替えることが考えられる。

しかしながら、温水暖房の実行中にヒータコア温度Ｔｃａが目標吹出温度ＴＡＯ以下となった際に、温水暖房からＨＰ暖房に切り替えたとしても、室内空調ユニット３０から車室内へ吹き出す空気の温度である吹出空気温度ＴＡＶが低下することがある。

この点について、図５を参照して説明する。なお、図５は、ヒータコア温度Ｔｃａが目標吹出温度ＴＡＯ以下となった際に、温水暖房からＨＰ暖房に切り替える構成（比較例）における吹出空気温度ＴＡＶ、目標吹出温度ＴＡＯ、ヒータコア温度Ｔｃａ、吐出冷媒温度Ｔｈの変化の一例を示している。

図５に示すように、ヒータコア温度Ｔｃａが目標吹出温度ＴＡＯ以下となった際に、温水暖房からＨＰ暖房に切り替えると、ヒートポンプサイクル１０の圧縮機１１が稼働することで、吐出冷媒温度Ｔｈが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように、徐々に上昇する。そして、ヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１の回転数が安定した定常状態において、吐出冷媒温度Ｔｈが、ヒータコア温度Ｔｃａよりも高くなるようにバランスする。

ところが、ヒートポンプサイクル１０の起動時には、サイクル内の冷媒が、その周囲の雰囲気温度相当の温度や圧力となっている。このため、吐出冷媒温度Ｔｈが、ヒータコア温度Ｔｃａよりも低い温度になることがある。

サイクル内の冷媒の温度がヒータコア温度Ｔｃａよりも低い状態で圧縮機１１が稼働すると、ヒータコア温度Ｔｃａよりも低温の冷媒がサイクル内を循環する。この際、室内凝縮器１２には、ヒータコア温度Ｔｃａよりも低温の冷媒が流入し続けることになる。このため、室内凝縮器１２では、吐出冷媒温度Ｔｈがヒータコア温度Ｔｃａよりも高くなるまでの期間、室内凝縮器１２を流れる冷媒が、ヒータコア４１通過後の空気から吸熱する状態が継続される。これにより、吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯよりも低い温度に低下してしまう。

また、ハイブリッド自動車では、エンジン４２の駆動力で走行するエンジン走行と、走行用電動モータの駆動力で走行を行うＥＶ走行を切り替えて走行する。このような車両では、エンジン走行からＥＶ走行に切り替わり、エンジン４２が作動を停止した際に、室内空調ユニット３０から車室内へ吹き出す空気の温度である吹出空気温度ＴＡＶが低下することがある。

この点について、図６を参照して説明する。なお、図６は、エンジン走行からＥＶ走行に切り替わり、エンジン４２が作動を停止し、これによりウォータポンプ４５が作動を停止した際における吹出空気温度ＴＡＶ、目標吹出温度ＴＡＯ、ヒータコア温度Ｔｃａ、吐出冷媒温度Ｔｈの変化の一例を示している。

図６に示すように、エンジン走行からＥＶ走行に切り替わると、エンジン４２が作動を停止する。これにより、ウォータポンプ４５が作動を停止し、エンジン４２からヒータコア４１への冷却水の流入がなくなる。

この際、ヒータコア４１には、送風空気が当たるためヒータコア温度Ｔａｃが急速に低下する。したがって、ヒータコア温度Ｔｃａが目標吹出温度ＴＡＯ以下となった際に、温水暖房からＨＰ暖房に切り替える構成では、室内空調ユニット３０から車室内へ吹き出す空気の温度である吹出空気温度ＴＡＶが低下してしまう。

これらの点を考慮して、本実施形態の空調制御装置５０では、ステップＳ１１の処理にて、温水暖房の実行中に、ヒータコア温度Ｔｃａが、目標吹出温度ＴＡＯよりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定された場合、または、温水暖房の実行中に、ウォータポンプ４５が停止したと判定された場合、暖房切替部５０ａを制御してＨＰ暖房に切り替える切替制御処理を実施する。

以下、ステップＳ９の処理で暖房モードに決定された場合におけるステップＳ１１の処理の詳細について、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、図７に示す制御ルーチンは、ステップＳ９の処理で暖房モードに決定された場合にステップＳ１１で処理する処理内容を示している。

図７に示すように、空調制御装置５０は、第３温度センサ５４の検出値から算出したヒータ温度Ｔｃａが、目標吹出温度ＴＡＯよりも高い温度に設定された判定基準温度（ＴＡＯ＋ΔＴ）以上であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。

具体的には、ステップＳ１１０の処理では、目標吹出温度ＴＡＯに対して、室内凝縮器１２を通過した際の送風空気の温度変化量（すなわち、吸熱量）に相当する吸熱補正温度ΔＴを加算した温度を判定基準温度に設定する。

ここで、室内凝縮器１２における送風空気の温度変化量は、温水暖房時におけるヒータコア４１の温度（すなわち、ヒータコア温度Ｔｃａ）と室内凝縮器１２の冷媒温度（すなわち、吐出冷媒温度Ｔｈ）との温度差（＝Ｔｃａ−Ｔｈ）が大きい程大きくなる。

この点を鑑み、本実施形態の空調制御装置５０は、温水暖房時におけるヒータコア温度Ｔｃａと吐出冷媒温度Ｔｈとの温度差（＝Ｔｃａ−Ｔｈ）が大きい程、吸熱補正温度ΔＴを高い温度に補正している。

具体的には、本実施形態の空調制御装置５０には、ヒータコア温度Ｔｃａと吐出冷媒温度Ｔｈとの温度差、および吸熱補正温度ΔＴの関係が規定された図８に示す制御マップを参照して、吸熱補正温度ΔＴを算出する。なお、図８では、ヒータコア温度Ｔｃａと吐出冷媒温度Ｔｈとの温度差の増加に比例して吸熱補正温度ΔＴが大きくなる制御マップを例示しているが、これに限定されない。例えば、ヒータコア温度Ｔｃａと吐出冷媒温度Ｔｈとの温度差の増加に応じて、吸熱補正温度ΔＴが段階的に高くなる制御マップを用いて、吸熱補正温度ΔＴを算出してもよい。

ステップＳ１１０の判定処理の結果、ヒータコア温度Ｔｃａが判定基準温度（ＴＡＯ＋ΔＴ）以上であると判定された場合、次に、ウォータポンプ４５が作動中であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。ここで、ウォータポンプ４５が作動中であるか否かを判定は、ウォータポンプ４５からの作動状態を示す信号に基づいて行うことができる。

ここで、車両がエンジン走行中で、ウォータポンプ４５が作動している場合には、運転モードをエンジン４２の排熱を利用した温水暖房に決定する（Ｓ１１４）。つまり、空調制御装置５０は、圧縮機１１を停止した状態でエンジン４２を熱源として送風空気を加熱する温水暖房に決定する。

一方、ステップＳ１１０の判定処理の結果、ヒータコア温度Ｔｃａが判定基準温度（ＴＡＯ＋ΔＴ）未満であると判定された場合、エンジン４２の排熱を利用した温水暖房を継続すると、ＨＰ暖房に切り替えた際に吹出空気温度ＴＡＶが低下する可能性がある。

このため、空調制御装置５０は、ヒータコア温度Ｔｃａが判定基準温度（ＴＡＯ＋ΔＴ）未満である場合、運転モードをＨＰ暖房に決定する（Ｓ１１６）。つまり、空調制御装置５０は、圧縮機１１を稼働して室内凝縮器１２を流れる高圧冷媒により送風空気を加熱するＨＰ暖房に切り替える。

具体的には、ステップＳ１１６の処理では、圧縮機１１の回転数を決定する。すなわち、空調制御装置５０は、室内凝縮器１２の空気流れ下流側の温度が目標吹出温度ＴＡＯに近づくよう圧縮機１１の回転数を決定する。室内凝縮器１２の空気流れ下流側の温度は、冷媒圧力センサ５３で検出した高圧冷媒圧力Ｐｈ、あるいは室内凝縮器１２から流出する冷媒温度から推定してもよい。また、室内凝縮器１２の空気流れ下流側の温度を検出する温度センサを備え、この温度センサにより室内凝縮器１２の空気流れ下流側の温度を直接検出してもよい。

また、ステップＳ１１０の判定処理の結果、ヒータコア温度Ｔｃａが判定基準温度（ＴＡＯ＋ΔＴ）以上であると判定された場合でも、Ｓ１１２の判定処理の結果、ウォータポンプ４５が作動中でないと判定された場合、運転モードをＨＰ暖房に決定する（Ｓ１１６）。

例えば、車両がエンジン走行からＥＶ走行に切り替わり、エンジン４２が作動を停止し、これによりウォータポンプ４５が作動を停止した場合、空調制御装置５０は、圧縮機１１を稼働して室内凝縮器１２を流れる高圧冷媒により送風空気を加熱するＨＰ暖房に切り替える。

図３に戻り、ステップＳ１１にて圧縮機１１の回転数を決定した後、空調制御装置５０は、各膨張弁１３、１８の開度を決定する（Ｓ１２）。ステップＳ１２の処理では、ステップＳ９の処理で冷房モードおよび除湿暖房モードに決定された場合、図９に示すように、第１膨張弁１３を全開状態とし、第２膨張弁１８を絞り状態に決定する。第２膨張弁１８の絞り開度は、第２膨張弁１８へ流入する冷媒の過冷却度が、目標過冷却温度に近づくように決定する。目標過冷却度は、外気センサで検出した外気温等に基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して決定すればよい。

また、ステップＳ１２の処理では、ステップＳ９の処理で暖房モードに決定された場合、図９に示すように、第１膨張弁１３を絞り状態とし、第２膨張弁１８を全閉状態に決定する。第１膨張弁１３の絞り開度は、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が、目標過冷却温度に近づくように決定する。目標過冷却度は、冷房モード等と同様に、外気温センサの検出値等に基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して決定すればよい。

図３に戻り、空調制御装置５０は、エアミックスドア３６の開度を決定する（Ｓ１３）。ステップＳ１３の処理では、冷房モード時に、温風通路３４が閉塞されて、室内蒸発器１９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、エアミックスドア３６の開度を決定する。

また、ステップＳ１３の処理では、除湿暖房モード時および暖房モード時に、目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器温度Ｔｅ、温風通路３４における室内凝縮器１２通過後の空気温度ＴＣ等に応じて、エアミックスドア３６のドア開度ＳＷを決定する。

具体的には、ドア開度ＳＷは、以下の数式Ｆ２を用いて算出する。

ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−｛Ｔｅ＋α｝）／Ｍａｘ［１０、ＴＣ−｛Ｔｅ＋α｝］｝×１００［％］・・・（Ｆ２）
ここで、数式Ｆ２に示す「α」は、補正係数であり、例えば、「２」に設定される。また、ＳＷ≦０［％］は、冷風バイパス通路３５を全開状態にするエアミックスドア３６の最大冷房位置（すなわち、ＭａｘＣｏｏｌ）である。これに対して、ＳＷ≧１００［％］は、温風通路３４を全開状態にするエアミックスドア３６の最大暖房位置（すなわち、ＭａｘＨｏｔ）である。

数式Ｆ２に示す「ＴＣ」は、温風通路３４における室内凝縮器１２通過後の空気温度である。この室内凝縮器１２通過後の空気温度を温度センサで検出することも考えられるが、部品点数が増加することから好ましくない。

このため、本実施形態では、部品点数を抑えるために、既存のセンサの検出値等から室内凝縮器１２通過後の空気温度ＴＣを算出している。具体的には、温水暖房時には、ヒータコア温度Ｔｃａを室内凝縮器１２通過後の空気温度ＴＣ（＝Ｔｃａ）として、エアミックスドア３６のドア開度を決定する。

また、ＨＰ暖房時においてヒータコア温度Ｔｃａが吐出冷媒温度Ｔｈ以下の場合には、吐出冷媒温度Ｔｈを室内凝縮器１２通過後の空気温度ＴＣ（＝Ｔｈ）として、エアミックスドア３６のドア開度を決定する。

ここで、ＨＰ暖房時においてヒータコア温度Ｔｃａが吐出冷媒温度Ｔｈよりも高い場合、室内凝縮器１２を流れる高圧冷媒がヒータコア４１を通過した空気から吸熱する。これにより、室内凝縮器１２通過後の空気温度ＴＣは、ヒータコア温度Ｔｃａよりも低い温度となってしまう。

そこで、ＨＰ暖房時にてヒータコア温度Ｔｃａが吐出冷媒温度Ｔｈよりも高い場合には、ヒータコア温度Ｔｃａから吸熱補正温度ΔＴを減算した温度を室内凝縮器１２通過後の空気温度ＴＣ（＝Ｔｃａ−ΔＴ）として、エアミックスドア３６のドア開度を決定する。

これにより、ＨＰ暖房時においてヒータコア温度Ｔｃａが吐出冷媒温度Ｔｈよりも高い場合には、吸熱補正温度ΔＴを減算する分、数式Ｆ２における分母の値が大きくなるので、吸熱補正温度ΔＴが大きい程、エアミックスドア３６の開度が大きくなる。つまり、本実施形態の空調制御装置５０は、ＨＰ暖房時においてヒータコア温度Ｔｃａが吐出冷媒温度Ｔｈよりも高い場合、吸熱補正温度ΔＴが大きい程、温風通路３４に流す送風空気の風量が多くなるようにエアミックスドア３６を制御する。

続いて、空調制御装置５０は、ステップＳ６〜Ｓ１３にて決定された制御信号等を各種制御機器へ出力する（Ｓ１４）。その後、空調制御装置５０は、操作パネル６０により空調装置１の作動停止が要求されるまで、所定の周期でステップＳ３〜Ｓ１３の制御処理を繰り返す。

ここで、圧縮機１１の回転数に関する制御信号については、空調制御装置５０がインバータ８０へ出力する。インバータ８０は、空調制御装置５０から出力された制御信号に応じて、圧縮機１１の回転数を制御する。

本実施形態の空調装置１は、以上の如く制御される。このため、空調装置１は、ステップＳ９で選択された運転モードに応じて、以下のように作動する。

（Ａ）冷房モード
冷房モードでは、空調制御装置５０が、低圧側開閉弁２０を閉状態、第１膨張弁１３を全開状態、および第２膨張弁１８を絞り状態とした状態で、圧縮機１１を稼働させる。このため、冷房モード時には、圧縮機１１からの吐出冷媒が、室内凝縮器１２→第１膨張弁１３→室外熱交換器１４→第２膨張弁１８→室内蒸発器１９→アキュムレータ２２の順に流れ、再び圧縮機１１に吸入される。

具体的には、冷房モード時には、圧縮機１１からの吐出冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア３６が温風通路３４を閉塞しているので、室内凝縮器１２へ流入した冷媒は殆ど送風空気へ放熱することなく、室内凝縮器１２から流出する。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３が全開状態となっているので、第１膨張弁１３にて殆ど減圧されることなく、室外熱交換器１４へ流入する。室外熱交換器１４へ流入した冷媒は、外気と熱交換して放熱し、目標過冷却度となるまで冷却される。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、低圧側開閉弁２０が閉じ、かつ、第２膨張弁１８が絞り状態となっているので、第２膨張弁１８に流入して低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第２膨張弁１８から流出した低圧冷媒は、室内蒸発器１９へ流入し、送風機３３から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却および除湿される。

室内蒸発器１９から流出した冷媒は、アキュムレータ２２へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒が圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

ここで、アキュムレータ２２で分離された液相冷媒は、ヒートポンプサイクル１０が要求される冷凍能力を発揮するために不要な余剰冷媒として、アキュムレータ２２の内部に貯留される。このことは、除湿暖房モードや暖房モードにおいても同様である。

以上の如く、冷房モードでは、室外熱交換器１４にて冷媒を放熱させ、室内蒸発器１９にて冷媒を蒸発させることで、車室内へ送風する送風空気が冷却される。これにより、車室内の冷房を実現することができる。

（Ｂ）除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、空調制御装置５０が、低圧側開閉弁２０を閉状態、第１膨張弁１３を全開状態、および第２膨張弁１８を絞り状態とした状態で、圧縮機１１を稼働させる。このため、除湿暖房モード時には、冷房モード時と同様に、冷媒が流れる。

具体的には、除湿暖房モード時には、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア３６は、目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器温度Ｔｅ、温風通路３４における室内凝縮器１２通過後の空気温度ＴＣ等に応じたドア開度ＳＷとなる。このため、室内蒸発器１９を通過した送風空気は、適切な風量割合で温風通路３４および冷風バイパス通路３５に分配される。これにより、送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように調整される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、第１膨張弁１３を介して室外熱交換器１４へ流入する。そして、室外熱交換器１４に流入した冷媒は、外気と熱交換して放熱し、目標過冷却度となるまで冷却される。さらに、室外熱交換器１４を流出した冷媒は、冷房モードと同様に、第２膨張弁１８→室内蒸発器１９→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に流れる。

以上の如く、除湿暖房モードでは、室内凝縮器１２および室外熱交換器１４にて冷媒を放熱させ、室内蒸発器１９にて冷媒を蒸発させることで、室内蒸発器１９にて冷却および除湿された送風空気が室内凝縮器１２にて加熱される。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

（Ｃ）暖房モード
暖房モードでは、空調制御装置５０が、低圧側開閉弁２０を開状態、第１膨張弁１３を絞り状態、および第２膨張弁１８を全閉状態とする。この状態で、ヒータコア温度Ｔｃａおよび判定基準温度（ＴＡＯ＋ΔＴ）に応じて、エンジン４２を熱源として送風空気を加熱する温水暖房と、室内凝縮器１２により送風空気を加熱するＨＰ暖房とを切り替える。

（温水暖房）
空調制御装置５０は、ヒータコア温度Ｔｃａが判定基準温度（ＴＡＯ＋ΔＴ）以上となる条件が成立すると、圧縮機１１を停止した状態で、エンジン４２の排熱を熱源とする温水暖房を実施する。この温水暖房では、図１０の矢印で示すように、エンジン４２からの冷却水が、ヒータコア４１→ウォータポンプ４５の順に流れ、再びエンジン４２に流入する。この温水暖房では、ヒータコア４１にてエンジン４２の冷却水を送風空気と熱交換させることで、送風空気が加熱される。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

（ＨＰ暖房）
空調制御装置５０は、ヒータコア温度Ｔｃａが判定基準温度（ＴＡＯ＋ΔＴ）未満となる条件が成立すると、圧縮機１１を稼働して温水暖房からＨＰ暖房に切り替える。ＨＰ暖房時には、図１１の矢印で示すように、圧縮機１１からの吐出冷媒が、室内凝縮器１２→第１膨張弁１３→室外熱交換器１４→アキュムレータ２２の順に流れ、再び圧縮機１１に吸入される。

具体的には、ＨＰ暖房時には、圧縮機１１からの吐出冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、ヒータコア温度Ｔｃａが目標吹出温度ＴＡＯ以下、且つ、ヒータコア温度Ｔｃａが吐出冷媒温度Ｔｈ以上となると、室内凝縮器１２を流れる冷媒がヒータコア４１を通過した送風空気から吸熱することで、車室内への吹出空気温度ＴＡＶが低下する。

これに対して、本実施形態では、温水暖房からＨＰ暖房に切り替える際の判定基準温度を目標吹出温度ＴＡＯよりも高い温度に設定している。このため、図１２に示すように、本実施形態の空調装置１では、図５に示す比較例に比べて、室内凝縮器１２における送風空気からの吸熱による車室内への吹出空気温度ＴＡＶの大幅な低下を抑えることができる。

また、本実施形態では、空調制御装置５０が、温水暖房の実行中に、ウォータポンプ４５が停止したと判定した場合、暖房切替部５０ａを制御してＨＰ暖房に切り替えている。すなわち、図１３に示すように、本実施形態の空調装置１では、図６に示す比較例に比べて、速やかに圧縮機１１を稼働させるので、室内凝縮器１２における送風空気からの吸熱による車室内への吹出空気温度ＴＡＶの大幅な低下を抑えることができる。

特に、ＨＰ暖房時には、エアミックスドア３６が、目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器温度Ｔｅ、温風通路３４における室内凝縮器１２通過後の空気温度ＴＣ、吸熱補正温度ΔＴ等に応じたドア開度ＳＷとなる。具体的には、エアミックスドア３６は、ＨＰ暖房時においてヒータコア温度Ｔｃａが吐出冷媒温度Ｔｈよりも高い場合、吸熱補正温度ΔＴが大きい程、温風通路３４に流す送風空気の風量が多くなるようにドア開度が制御される。このため、本実施形態の空調装置１では、室内凝縮器１２における送風空気からの吸熱による車室内への吹出空気温度ＴＡＶの低下を抑えることができる。

図１０に戻り、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３が絞り状態となっているので、第１膨張弁１３に流入して低圧冷媒となるまで減圧される。第１膨張弁１３から流出した低圧冷媒は、室外熱交換器１４へ流入する。室外熱交換器１４へ流入した冷媒は、外気と熱交換して吸熱して蒸発する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、低圧側開閉弁２０が開き、かつ、第２膨張弁１８が全閉状態となっているので、アキュムレータ２２へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒が圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

以上説明した本実施形態の空調装置１は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１１と、圧縮機から吐出された高圧冷媒を空調対象空間に吹き出す送風空気と熱交換させる放熱器１２を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクル１０と、を備える。また、冷凍サイクルとは別の熱源４２により加熱された熱媒体との熱交換により送風空気を加熱する加熱機器４１と、加熱機器への熱媒体の流れを制御するポンプ４５と、を備える。また、圧縮機を停止した状態で加熱機器により送風空気を加熱する第１の暖房モード、および圧縮機を稼働した状態で少なくとも放熱器により送風空気を加熱する第２の暖房モードを切り替える暖房切替部５０ａを備える。また、空調対象空間に吹き出す送風空気の目標吹出温度を算出する目標温度算出部５０ｃと、暖房切替部を制御する運転制御部５０ｂと、を備える。そして、運転制御部は、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であるか否かを判定する温度判定部（Ｓ１１０）と、第１の暖房モードの実行中に、ポンプの動作状態を判定する動作状態判定部（Ｓ１１２）と、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度未満であると判定された場合、または、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定され、かつ、動作状態判定部により、第１の暖房モードの実行中に、ポンプが停止したと判定された場合、暖房切替部を制御して第２の暖房モードに切り替えるモード切替部（Ｓ１１４、Ｓ１１６）と、を備える。

また、本実施形態の空調装置１では、モード切替部は、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定され、かつ、動作状態判定部により、第１の暖房モードの実行中に、ポンプが動作していると判定された場合、暖房切替部を制御して第１の暖房モードに切り替える。

したがって、圧縮機を停止した状態で第１の暖房モードによる暖房を行うことができ、圧縮機で消費される電力を抑制することができる。

なお、熱媒体は、車両走行用の駆動力を出力する内燃機関（４２）を冷却する冷却水とし、ポンプは、内燃機関の駆動力により制御されるものとすることができる。

ここで、本実施形態では、第３温度センサ５４で検出したヒータコア水温度Ｔｗｈからヒータコア温度Ｔｃａを算出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ヒータコア４１の熱交換フィンの温度を検出する温度センサを設け、当該温度センサにより、ヒータコア温度Ｔｃａを直接的に検出してもよい。また、第３温度センサ５４で検出したヒータコア水温度Ｔｗｈを、ヒータコア温度Ｔｃａとして検出してもよい。このように、ヒータコア４１の温度（加熱機器の温度）は、ヒータコア４１の温度に相関性を有する物理量（ヒータコア４１を通過する送風空気や、ヒータコア４１を流れる冷却水の温度）から検出してもよい。

また、本実施形態では、第２温度センサ５２により室内凝縮器１２の冷媒温度（吐出冷媒温度Ｔｈ）を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、冷媒圧力センサ５３で検出した高圧冷媒圧力Ｐｈに基づいて、室内凝縮器１２における飽和冷媒温度を算出し、当該飽和冷媒温度を室内凝縮器１２の冷媒温度（吐出冷媒温度Ｔｈ）として用いてもよい。

ここで、温水暖房時における室内凝縮器１２の冷媒温度（吐出冷媒温度Ｔｈ）は、圧縮機１１が稼働していないので、外気温度と同程度の温度となる。すなわち、温水暖房時には、外気センサの検出値を吐出冷媒温度Ｔｈとして検出することができる。このため、例えば、判定基準温度を算出する際には、外気センサの検出値を室内凝縮器１２の冷媒温度とし、ヒータコア温度Ｔｃａと外気センサの検出値との温度差に基づいて、吸熱補正温度ΔＴを補正するようにしてもよい。このように、室内凝縮器１２の冷媒温度は、実際の室内凝縮器の冷媒温度に限らず、室内凝縮器１２の冷媒温度に相関性を有する物理量（高圧冷媒の圧力や、外気温度）から検出してもよい。

なお、本実施形態では、ＨＰ暖房時に、ヒータコア温度Ｔｃａと吐出冷媒温度Ｔｈとの温度差に応じて設定した吸熱補正温度ΔＴを目標吹出温度ＴＡＯに加算した温度を判定基準温度とする例について説明したが、これに限定されない。例えば、ＨＰ暖房時には、予め定めた固定値を目標吹出温度ＴＡＯに加算した温度を判定基準温度としてもよい。

また、本実施形態では、ＨＰ暖房時には、吸熱補正温度ΔＴが大きい程、エアミックスドア３６のドア開度を大きくする例について説明したが、これに限定されない。例えば、ＨＰ暖房時には、エアミックスドア３６のドア開度を最大暖房位置（すなわち、ＭａｘＨｏｔ）に制御するようにしてもよい。

（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、上記数式Ｆ１を用いて目標吹出温度ＴＡＯを算出したが、このような数式に限定されない。例えば、ダクトでの熱損失を考慮して、上記数式Ｆ１に一定温度を加えるようにして目標吹出温度ＴＡＯを算出してもよい。

（２）上記実施形態では、空調制御装置５０は、Ｓ１１２にて、ウォータポンプ４５からの作動状態を示す信号に基づいてウォータポンプ４５が作動中であるか否かを判定したが、例えば、エンジン４２の作動状態を示す車両情報に基づいてウォータポンプ４５が作動中であるか否かを判定してもよい。例えば、エンジン４２の作動状態を示す車両情報に基づいてエンジン４２が作動停止中の場合には、ウォータポンプ４５も作動停止中であると判定してもよい。

（３）上記実施形態では、本発明の空調装置１をハイブリッド自動車に適用した例について説明したが、このような車両に限定されるものではなく、例えば、車両の走行停止時に内燃機関の動作を停止させるアイドルストップ機能を備えた車両に適用してもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、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、上記各実施形態において、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、上記各実施形態において、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。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、空調装置１は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された高圧冷媒を空調対象空間に吹き出す送風空気と熱交換させる放熱器（１２）を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０）と、を備える。また、冷凍サイクルとは別の熱源（４２）により加熱された熱媒体との熱交換により送風空気を加熱する加熱機器（４１）と、加熱機器への熱媒体の流れを制御するポンプ（４５）と、を備える。また、圧縮機を停止した状態で加熱機器により送風空気を加熱する第１の暖房モード、および圧縮機を稼働した状態で少なくとも放熱器により送風空気を加熱する第２の暖房モードを切り替える暖房切替部（５０ａ）と、空調対象空間に吹き出す送風空気の目標吹出温度を算出する目標温度算出部（５０ｃ）と、を備える。さらに、暖房切替部を制御する運転制御部（５０ｂ）を備える。そして、運転制御部は、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であるか否かを判定する温度判定部（Ｓ１１０）と、第１の暖房モードの実行中に、ポンプの動作状態を判定する動作状態判定部（Ｓ１１２）と、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度未満であると判定された場合、または、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定され、かつ、動作状態判定部により、第１の暖房モードの実行中に、ポンプが停止したと判定された場合、第２の暖房モードに切り替えるモード切替部（Ｓ１１４、Ｓ１１６）と、を備える。

また、第２の観点によれば、モード切替部は、温度判定部により、第１の暖房モードの実行中に、加熱機器の温度が、目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定され、かつ、動作状態判定部により、第１の暖房モードの実行中に、ポンプが動作していると判定された場合、暖房切替部を制御して第１の暖房モードに切り替える。

また、第３の観点によれば、熱媒体は、車両走行用の駆動力を出力する内燃機関（４２）を冷却する冷却水であり、ポンプは、内燃機関の駆動力により制御される。

このように、熱媒体は、車両走行用の駆動力を出力する内燃機関（４２）を冷却する冷却水とし、ポンプは、内燃機関の駆動力により制御されるものとすることができる。

１０ヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）
１１圧縮機
１２室内凝縮器（放熱器）
４１ヒータコア（加熱機器、加熱用熱交換器）
４２エンジン
５０ａ暖房切替部
５０ｂ運転制御部
５０ｃ目標温度算出部

Claims

冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機から吐出された高圧冷媒を空調対象空間に吹き出す送風空気と熱交換させる放熱器（１２）を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０）と、
前記冷凍サイクルとは別の熱源（４２）により加熱された熱媒体との熱交換により前記送風空気を加熱する加熱機器（４１）と、
前記加熱機器への前記熱媒体の流れを制御するポンプ（４５）と、
前記圧縮機を停止した状態で前記加熱機器により前記送風空気を加熱する第１の暖房モード、および前記圧縮機を稼働した状態で少なくとも前記放熱器により前記送風空気を加熱する第２の暖房モードを切り替える暖房切替部（５０ａ）と、
前記空調対象空間に吹き出す前記送風空気の目標吹出温度を算出する目標温度算出部（５０ｃ）と、
前記暖房切替部を制御する運転制御部（５０ｂ）と、を備え、
前記運転制御部は、前記第１の暖房モードの実行中に、前記加熱機器の温度が、前記目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であるか否かを判定する温度判定部（Ｓ１１０）と、
前記第１の暖房モードの実行中に、前記ポンプの動作状態を判定する動作状態判定部（Ｓ１１２）と、
前記温度判定部により、前記第１の暖房モードの実行中に、前記加熱機器の温度が、前記目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度未満であると判定された場合、または、前記第１の暖房モードの実行中に、前記加熱機器の温度が、前記目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定され、かつ、前記動作状態判定部により、前記第１の暖房モードの実行中に、前記ポンプが停止したと判定された場合、前記暖房切替部を制御して前記第２の暖房モードに切り替えるモード切替部（Ｓ１１４、Ｓ１１６）と、を備えた空調装置。
前記モード切替部は、前記温度判定部により、前記第２の暖房モードの実行中に、前記加熱機器の温度が、前記目標吹出温度よりも高い温度に設定された判定基準温度以上であると判定され、かつ、前記動作状態判定部により、前記第２の暖房モードの実行中に、前記ポンプが動作していると判定された場合、前記暖房切替部を制御して前記第１の暖房モードに切り替える請求項１に記載の空調装置。
前記熱媒体は、車両走行用の駆動力を出力する内燃機関（４２）を冷却する冷却水であり、
前記ポンプは、前記内燃機関の駆動力により制御される請求項１または２に記載の空調装置。