WO2020095637A1 - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

ハイブリッド車両に適用される車両用空調装置であって、内燃機関（ＥＧ）の排熱によって加熱された第１熱媒体を循環させる第１熱媒体回路（２０）と、加熱能力を調整可能な加熱部（３３）によって加熱された第２熱媒体を循環させる第２熱媒体回路（３０）と、を備える。第１空調モードでは、第１熱媒体回路（２０）に配置された第１加熱用熱交換部（２１）で加熱された送風空気を車室内へ吹き出す。第２空調モードでは、第２熱媒体回路（３０）に配置された第２加熱用熱交換部（３１）で加熱された送風空気を車室内へ吹き出す。第３空調モードでは、第１加熱用熱交換部（２１）および第２加熱用熱交換部（３１）の双方で加熱された送風空気を車室内へ吹き出す。

Description

車両用空調装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１８年１１月８日に出願された日本特許出願２０１８－２１０３０７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、送風空気を加熱する車両用空調装置に関する。

　従来、特許文献１に、ハイブリッド車両に適用されて、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を加熱する車両用空調装置が開示されている。ここで、ハイブリッド車両は、エンジンおよび走行用電動モータの双方から走行用の駆動力を得る車両である。特許文献１の車両用空調装置では、車室内の暖房を行う際に、エンジンの冷却水を熱源として送風空気を加熱している。

　より具体的には、特許文献１の車両用空調装置は、エンジンとヒータコアとの間で冷却水を循環させる熱媒体回路を有している。ヒータコアは、冷却水と送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換部である。さらに、熱媒体回路には、エンジンの停止時等に冷却水を加熱する電気ヒータが配置されている。

　そして、特許文献１の車両用空調装置では、エンジンの作動状態に応じて、熱媒体回路の回路構成を切り替えている。具体的には、エンジンの作動時には、エンジンおよび電気ヒータで加熱された冷却水をヒータコアへ流入させる通常暖房運転の回路に切り替える。また、エンジンの停止時には、エンジンを迂回させて電気ヒータで加熱された冷却水をヒータコアへ流入させるバイパス暖房運転の回路に切り替える。

特開２０１５－５８８８６号公報

　しかしながら、特許文献１のように熱媒体回路の回路構成を切り替えると、ヒータコアへ流入する冷却水の温度を適切に調整することができなくなってしまうことがある。その結果、送風空気を適切に加熱することができなくなり、車室内の快適な空調を実現できなくなってしまう可能性がある。

　例えば、エンジンの作動時であって、エンジンの排熱によって加熱された冷却水の温度がヒータコアへ流入する冷却水の温度よりも高くなっている際に、熱媒体回路をバイパス暖房運転の回路から通常暖房運転の回路へ切り替える。このような切り替えを行うと、ヒータコアへ流入する冷却水の温度が急上昇してしまう。その結果、車室内へ送風される送風空気の温度が不必要に上昇してしまう。

　また、エンジンの始動直後のように、エンジンの排熱によって加熱された冷却水の温度がヒータコアへ流入する冷却水の温度よりも低くなっている際に、熱媒体回路をバイパス暖房運転の回路から通常暖房運転の回路へ切り替える。このような切り替えを行うと、ヒータコアへ流入する冷却水の温度が低下してしまう。その結果、車室内へ送風される送風空気の温度が低下してしまう。

　さらに、熱媒体回路をバイパス暖房運転の回路から通常暖房運転の回路へ切り替えると、冷却水の循環経路が長くなる。このため、電気ヒータが加熱しなければならない冷却水の量が増加する。従って、電気ヒータの加熱能力を増加させても、ヒータコアへ流入する
冷却水の温度を速やかに上昇させることができなくなってしまう。その結果、車室内へ送風される送風空気の温度を速やかに上昇させることができなくなってしまう。

　本開示は、上記点に鑑み、ハイブリッド車両に適用されて、車室内の快適な空調を実現可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

　本開示の一態様の車両用空調装置は、走行用の駆動力を内燃機関および走行用電動モータから得るハイブリッド車両に適用される。車両用空調装置は、第１熱媒体回路と、第１加熱用熱交換部と、第１ポンプと、第１水圧送能力制御部と、第２熱媒体回路と、第２加熱用熱交換部と、第２ポンプと、第２水圧送能力制御部と、を備える。

　第１熱媒体回路は、内燃機関の排熱によって加熱された第１熱媒体を循環させる。第１加熱用熱交換部は、第１熱媒体回路に配置されて第１熱媒体と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する。第１ポンプは、第１熱媒体回路に配置されて第１熱媒体を第１加熱用熱交換部側へ圧送する。第１水圧送能力制御部は、第１ポンプの作動を制御する。第２熱媒体回路は、加熱能力を調整可能な加熱部によって加熱された第２熱媒体を循環させる。第２加熱用熱交換部は、第２熱媒体回路に配置されて第２熱媒体と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する。第２ポンプは、第２熱媒体回路に配置されて第２熱媒体を第２加熱用熱交換部側へ圧送する。第２水圧送能力制御部は、第２ポンプの作動を制御する。第１熱媒体回路と第２熱媒体回路は、互いに独立した熱媒体回路である。

　そして、第１空調モードでは、第１水圧送能力制御部が第１ポンプを作動させるとともに第２水圧送能力制御部が第２ポンプを停止させて、第１加熱用熱交換部にて加熱された送風空気を前記車室内へ送風する。第２空調モードでは、第２水圧送能力制御部が第２ポンプを作動させるとともに第１水圧送能力制御部が第１ポンプを停止させて、第２加熱用熱交換部にて加熱された送風空気を車室内へ送風する。第３空調モードでは、第１水圧送能力制御部が第１ポンプを作動させるとともに第２水圧送能力制御部が第２ポンプを作動させて、第１加熱用熱交換部および第２加熱用熱交換部にて加熱された送風空気を車室内へ送風する。

　これによれば、第１熱媒体回路と第２熱媒体回路が、第１熱媒体と第２熱媒体を混合させることのない互いに独立した熱媒体回路になっている。従って、内燃機関の作動状態等に応じて、第１～第３空調モードを切り替えることによって、車室内の快適な空調を実現することができる。

　より詳細には、内燃機関が停止している際には、第２空調モードを実行することができる。第２空調モードでは、加熱部にて第２熱媒体の温度を適切に調整することで、車室内の快適な空調を実現することができる。

　また、第２空調モードの実行中に、内燃機関が作動した際には、第３空調モードへ切り替えることができる。第３空調モードでは、第１熱媒体の温度上昇に応じて、加熱部にて第２熱媒体の温度を適切に調整することで、車室内の快適な空調を実現することができる。

　また、第３空調モードの実行中に、第１熱媒体の温度が適切な温度となった際には、第１空調モードへ切り替えることができる。第１空調モードでは、第１熱媒体を熱源として、車室内の快適な空調を実現することができる。

　つまり、いずれの空調モードに切り替えた際にも、第１熱媒体と第２熱媒体が混ざり合うことがなく、それぞれの熱媒体の不適切な温度変化を招くことがない。従って、ハイブリッド車両に適用した際に、車室内へ吹き出される送風空気の温度変化を抑制することができ、車室内の快適な空調を実現可能な車両用空調装置を提供することができる。

一実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。 一実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 一実施形態の第１温度および第２温度の温度変化を示すタイムチャートである。 一実施形態の冷媒回収準備制御の制御処理を示すフローチャートである。

　図１～図４を用いて、本開示に係る車両用空調装置１の一実施形態を説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、走行用の駆動力をエンジン（すなわち、内燃機関）ＥＧおよび走行用電動モータＭＧから得るハイブリッド車両に適用されている。さらに、ハイブリッド車両は、車両停止時に外部電源（例えば、商用電源）から供給された電力をバッテリ５０に充電することのできるプラグインハイブリッド車両である。

　プラグインハイブリッド車両では、走行モードを切り替えることができる。具体的には、バッテリ５０の蓄電残量ＳＯＣが予め定めた基準残量ＫＳＯＣ以上になっているときには、主に走行用電動モータの駆動力によって走行するＥＶ走行モードとなる。一方、蓄電残量ＳＯＣが基準残量ＫＳＯＣよりも低くなっているときには、主にエンジンＥＧの駆動力によって走行するＨＶ走行モードとなる。

　もちろん、ＥＶ走行モードであっても、車両走行負荷が高負荷となった際には、走行用電動モータＭＧを補助するためにエンジンＥＧを作動させる。また、ＨＶ走行モードであっても、車両走行負荷が高負荷となった際には、エンジンＥＧを補助するために走行用電動モータＭＧを作動させる。

　プラグインハイブリッド車両では、このようにＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジンＥＧのみから得る通常の車両に対して、車両燃費を向上させることができる。ＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとの切り替えは、駆動力制御装置７０によって制御される。

　車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０、第１熱媒体回路２０、第２熱媒体回路３０、室内空調ユニット４０等を有している。

　冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置１において、車室内へ送風される送風空気を冷却する。冷凍サイクル装置１０は、図１の全体構成図に示すように、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、および蒸発器１４を、冷媒配管を介して環状に接続したものである。

　冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）を採用している。冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒の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。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いる。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、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。圧縮機１１は、内燃機関や走行用電動モータ等が収容される駆動装置室内に配置されている。駆動装置室は、車室の前方側に配置されている。圧縮機１１は、空調制御装置６０から出力される制御信号によって、回転数（すなわち、冷媒吐出能力）が制御される電動圧縮機である。

　圧縮機１１の吐出口には、凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒と、室外送風機から送風された外気とを熱交換させて、冷媒を凝縮させる凝縮用熱交換部である。凝縮器１２は、駆動装置室内の前方側に配置されている。従って、車両走行時には、凝縮器１２に走行風を当てることができる。

　凝縮器１２の冷媒出口には、レシーバ１２ａの入口側が接続されている。レシーバ１２ａは、気液分離機能を有する貯液部である。すなわち、レシーバ１２ａは、凝縮器１２から流出した冷媒の気液を分離する。そして、分離された液相冷媒の一部をサイクルの余剰冷媒として貯える。

　レシーバ１２ａの液相冷媒出口には、膨張弁１３の入口側が接続されている。膨張弁１３は、レシーバ１２ａから流出した冷媒を減圧させる減圧部である。

　膨張弁１３は、絞り開度を調整する弁体部、および弁体部を変位させる感温部を有する温度式膨張弁である。感温部は、蒸発器１４出口側冷媒の温度および圧力に応じて変形する変形部材であるダイヤフラムを有している。そして、膨張弁１３では、ダイヤフラムの変形を弁体部に伝達することによって、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定値に近づくように弁開度（すなわち、絞り開度）が調整される。

　膨張弁１３の出口には、蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。蒸発器１４は、室内空調ユニット４０の空調ケース４１内に配置されている。蒸発器１４は、膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させる。さらに、蒸発器１４は、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって、送風空気を冷却する吸熱用熱交換部である。蒸発器１４の冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

　次に、第１熱媒体回路２０は、エンジンＥＧの冷却水通路と第１ヒータコア２１との間で、エンジンＥＧの排熱によって加熱された第１熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。第１熱媒体回路２０は、主にＨＶ走行モード時に、車室内へ送風される送風空気を加熱する。第１熱媒体としては、エチレングリコール、ジメチルポリシロキサン、あるいはナノ流体等を含む溶液、不凍液等を採用することができる。

　第１熱媒体回路２０には、エンジンＥＧの冷却水通路、第１ヒータコア２１、第１ポンプ２２、ラジエータ２３、サーモスタット２４が配置されている。

　第１ヒータコア２１は、室内空調ユニット４０の空調ケース４１内に配置されている。第１ヒータコア２１は、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する第１加熱用熱交換部である。

　第１ヒータコア２１の熱媒体出口には、第１ポンプ２２の吸入口側が接続されている。第１ポンプ２２は、第１ヒータコア２１から流出した第１熱媒体を、エンジンＥＧの冷却水通路側へ圧送する水ポンプである。従って、第１ポンプ２２を作動させると、第１熱媒体をエンジンＥＧの冷却水通路と第１ヒータコア２１との間で循環させることができる。

　第１ポンプ２２は、駆動力制御装置７０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。駆動力制御装置７０は、ＨＶ走行モードのように、エンジンＥＧが作動している際には、予め定めた水圧送能力を発揮するように、第１ポンプ２２を作動させる。

　さらに、第１熱媒体回路２０には、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体を第１ヒータコア２１を迂回させて、第１ポンプ２２の吸入口側へ導く迂回通路２５が設けられている。迂回通路２５には、ラジエータ２３が接続されている。つまり、ラジエータ２３と第１ヒータコア２１は、第１ポンプ２２およびエンジンＥＧの冷却水通路に対して、並列的に接続されている。

　ラジエータ２３は、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体と室外送風機から送風された外気とを熱交換させて、第１熱媒体を冷却する放熱用熱交換部である。ラジエータ２３は、駆動装置室内の前方側に配置されている。従って、車両走行時には、ラジエータ２３に走行風を当てることができる。

　サーモスタット２４は、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体の温度に応じて、ラジエータ２３の熱媒体入口を開閉する開閉弁である。サーモスタット２４は、第１熱媒体の温度変化に応じ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る機械的機構である。

　本実施形態のサーモスタット２４では、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体の温度が予め定めた基準温度ＫＴｗ以上となっている際に、ラジエータ２３の熱媒体入口を開く。また、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体の温度が基準温度ＫＴｗより低くなっている際に、ラジエータ２３の熱媒体入口を閉じる。

　このため、エンジンＥＧが作動していても、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体の温度が基準温度ＫＴｗより低くなっている際には、第１熱媒体がラジエータ２３へ流入して冷却されることはない。従って、第１熱媒体回路２０を循環する第１熱媒体の温度は、基準温度ＫＴｗに近づくように上昇する。

　そして、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体の温度が上昇して基準温度ＫＴｗ以上になると、第１ポンプ２２から圧送された第１熱媒体の一部がラジエータ２３へ流入して冷却される。このため、エンジンＥＧの冷却水通路から流出した第１熱媒体の温度、すなわち第１ヒータコア２１へ流入する第１熱媒体の温度は、基準温度ＫＴｗに近づく。

　次に、第２熱媒体回路３０は、水加熱ヒータ３３と第２ヒータコア３１との間で第２熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。第２熱媒体回路３０は、主にＥＶ走行モード時に、車室内へ送風される送風空気を加熱する。第２熱媒体としては、第１熱媒体と同様の流体を採用することができる。

　第２熱媒体回路３０には、第２ヒータコア３１、第２ポンプ３２、水加熱ヒータ３３が配置されている。

　第２ヒータコア３１は、室内空調ユニット４０の空調ケース４１内に配置されている。第２ヒータコア３１は、水加熱ヒータ３３によって加熱された第２熱媒体と送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する第２加熱用熱交換部である。第２ヒータコア３１の基本的構成は、第１ヒータコア２１と同様である。

　第２ヒータコア３１の熱媒体出口には、第２ポンプ３２の吸入口側が接続されている。第２ポンプ３２は、第２ヒータコア３１から流出した第２熱媒体を、水加熱ヒータ３３の入口側へ圧送する水ポンプである。従って、第２ポンプ３２を作動させると、第２熱媒体を水加熱ヒータ３３と第２ヒータコア３１との間で循環させることができる。

　第２ポンプ３２の基本的構成は、第１ポンプ２２と同様である。第２ポンプ３２は、空調制御装置６０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。

　水加熱ヒータ３３は、電力を供給されることによって発熱して第２熱媒体を加熱する電気ヒータを有する加熱部である。水加熱ヒータ３３は、空調制御装置６０から出力される制御電圧によって、その加熱能力が調整される。

　以上の説明から明かなように、第１熱媒体回路２０と第２熱媒体回路３０は、第１熱媒体および第２熱媒体が混ざり合うことのない互いに独立した熱媒体回路として形成されている。

　次に、室内空調ユニット４０について説明する。室内空調ユニット４０は、車室内の空調のために適切な温度に調整された送風空気を車室内の適切な箇所へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット４０は、車室内の最前部であって、計器盤（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４０は、図１に示すように、送風空気の空気通路を形成する空調ケース４１内に、室内送風機４２、蒸発器１４、第１ヒータコア２１、第２ヒータコア３１等を収容したものである。空調ケース４１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）にて成形されている。

　空調ケース４１の送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置４３が配置されている。内外気切替装置４３は、空調ケース４１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する。内外気切替装置４３の駆動用の電動アクチュエータは、空調制御装置６０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。

　内外気切替装置４３の送風空気流れ下流側には、室内送風機４２が配置されている。室内送風機４２は、内外気切替装置４３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する。室内送風機４２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４２は、空調制御装置６０から出力される制御電圧によって、回転数（すなわち、送風能力）が制御される。

　室内送風機４２の送風空気流れ下流側には、蒸発器１４、第１ヒータコア２１、第２ヒータコア３１が、送風空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、蒸発器１４は、第１ヒータコア２１よりも、送風空気流れ上流側に配置されている。第１ヒータコア２１は、第２ヒータコア３１よりも、送風空気流れ上流側に配置されている。換言すると、第２ヒータコア３１は、空調ケース４１内に形成された空気通路において、第１ヒータコア２１を通過した送風空気を加熱するように配置されている。

　空調ケース４１内には、蒸発器１４通過後の送風空気を、第１ヒータコア２１および第２ヒータコア３１を迂回させて流す冷風バイパス通路４５ａが設けられている。第１ヒータコア２１および第２ヒータコア３１は、加熱側通路４５ｂに配置されている。さらに、空調ケース４１内の蒸発器１４の送風空気流れ下流側であって、かつ、第１ヒータコア２１および第２ヒータコア３１の上流側には、エアミックスドア４４が配置されている。

　エアミックスドア４４は、蒸発器１４通過後の送風空気のうち、冷風バイパス通路４５ａを通過させる送風空気の風量と、加熱側通路４５ｂを通過させる送風空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。エアミックスドア４４の駆動用の電動アクチュエータは、空調制御装置６０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。

　空調ケース４１内の冷風バイパス通路４５ａおよび加熱側通路４５ｂの送風空気流れ下流側には、混合空間４６が形成されている。混合空間４６は、加熱側通路４５ｂを通過する際に加熱された送風空気と、冷風バイパス通路４５ａを通過して加熱されていない送風空気とを混合させる空間である。

　さらに、空調ケース４１の送風空気流れ下流部には、混合空間４６にて混合されて温度調整された送風空気を、車室内へ吹き出すための開口穴が配置されている。

　開口穴としては、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴（いずれも図示せず）が設けられている。フェイス開口穴は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。フット開口穴は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。

　従って、エアミックスドア４４が、冷風バイパス通路４５ａを通過させる風量と加熱側通路４５ｂを通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間４６にて混合される空調風の温度が調整される。そして、各吹出口から車室内へ吹き出される送風空気（空調風）の温度が調整される。

　また、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の送風空気流れ上流側には、フェイスドア、フットドア、およびデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。フェイスドア、フットドア、およびデフロスタドアは、対応する開口穴を開閉する開閉部である。

　これらのドアは、リンク機構等を介して、共通する駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。これらのドアの駆動用の電動アクチュエータは、空調制御装置６０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。

　次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。空調制御装置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ている。そして、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、その出力側に接続された各種制御対象機器１１、３２、３３、４２等の作動を制御する。

　また、空調制御装置６０の入力側には、図２のブロック図に示すように、内気温センサ６１、外気温センサ６２、日射センサ６３、蒸発器温度センサ６４、第１熱媒体温度センサ６５ａ、第２熱媒体温度センサ６５ｂ等が接続されている。そして、空調制御装置６０には、これらの空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。

　内気温センサ６１は、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出部である。外気温センサ６２は、車室外温度（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、車室内へ照射される日射量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１４における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ６４は、具体的に、蒸発器１４の熱交換フィンの温度を検出している。

　第１熱媒体温度センサ６５ａは、第１ヒータコア２１へ流入する第１熱媒体の第１温度Ｔｗ１を検出する第１熱媒体温度検出部である。第２熱媒体温度センサ６５ｂは、第２ヒータコア３１へ流入する第２熱媒体の第２温度Ｔｗ２を検出する第２熱媒体温度検出部である。

　また、空調制御装置６０の入力側には、図２に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル６９が接続され、操作パネル６９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。

　操作パネル６９に設けられた各種操作スイッチとしては、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等がある。オートスイッチは、車両用空調装置１の自動制御運転を設定あるいは解除する空調運転設定部である。エアコンスイッチは、蒸発器１４で送風空気の冷却を行うことを要求する冷却要求部である。風量設定スイッチは、室内送風機４２の風量をマニュアル設定する風量設定部である。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する温度設定部である。吹出モード切替スイッチは、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード設定部である。

　また、空調制御装置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制御部が一体的に構成されたものである。従って、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（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部となっている。

　例えば、空調制御装置６０のうち、圧縮機１１の作動を制御する構成は、吐出能力制御部６０ａである。第２ポンプ３２の作動を制御する構成は、第２水圧送能力制御部６０ｂである。水加熱ヒータ３３の作動を制御する構成は、加熱能力制御部６０ｃである。

　また、空調制御装置６０には、駆動力制御装置７０が電気的に接続されている。空調制御装置６０と駆動力制御装置７０は、互いに通信可能に接続されている。このため、空調制御装置６０では、駆動力制御装置７０から送信された通信信号に基づいて、現在の車両の走行モードが、ＥＶ走行モードであるかＨＶ走行モードであるかを検知することができる。

　駆動力制御装置７０の基本的構成は、空調制御装置６０と同様である。駆動力制御装置７０のうち、第１ポンプ２２の作動を制御する構成は、第１水圧送能力制御部７０ａである。もちろん、空調制御装置６０および駆動力制御装置７０が、１つの制御装置として、一体的に形成されていてもよい。

　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。車両用空調装置１では、操作パネル６９のオートスイッチが投入されると、空調制御装置６０が予め記憶している空調制御プログラムを実行する。

　空調制御プログラムでは、空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネル６９の操作信号を読み込む。そして、読み込まれた検出信号および操作信号に基づいて、車室内へ吹き出される送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算定する。

　具体的には、目標吹出温度ＴＡＯは、以下数式Ｆ１によって算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
　ここで、Ｔｓｅｔは、温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度である。Ｔｒは、内気温センサ６１によって検出された内気温である。Ｔａｍは、外気温センサ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。

　さらに、空調制御プログラムでは、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、車室内へ吹き出される送風空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように、出力側に接続された各種制御対象機器へ出力される制御信号を適宜決定する。

　例えば、圧縮機１１へ出力される制御信号については、蒸発器温度センサ６４によって検出された蒸発器温度Ｔｅｆｉｎが、目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように決定される。目標蒸発器温度ＴＥＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置６０に記憶された制御マップを参照して決定される。制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って目標蒸発器温度ＴＥＯを上昇させる。

　また、室内送風機４２へ出力される制御電圧については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置６０に記憶された制御マップを参照して決定される。制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの極低温域（すなわち、最大冷房域）および極高温域（すなわち、最大暖房域）で室内送風機４２の送風量を最大とし、中間温度域に近づくに伴って送風量を減少させる。

　また、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエ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４４の開度が目標開度ＳＷに近づくように決定される。

　具体的には、目標開度ＳＷは、以下数式Ｆ２、Ｆ３によって算出される。
ＳＷ＝［（ＴＡＯ－Ｔｅｆｉｎ）／（Ｔｗ－Ｔｅｆｉｎ）］×１００（％）…（Ｆ２）
Ｔｗ＝ｍａｘ｛Ｔｗ１，Ｔｗ２｝…（Ｆ３）
　ここで、Ｔｗ１は、第１熱媒体温度センサ６５ａによって検出された第１熱媒体の第１温度である。Ｔｗ２は、第２熱媒体温度センサ６５ｂによって検出された第２熱媒体の第２温度である。数式Ｆ３では、Ｔｗとして、Ｔｗ１およびＴｗ２のうち高い方の値が採用される。

　数式Ｆ２のＳＷ＝１００％は、最大暖房開度である。最大暖房開度では、エアミックスドア４４が、冷風バイパス通路４５ａを全閉とし、加熱側通路４５ｂを全開させるように制御信号が決定される。数式Ｆ２のＳＷ＝０％は、最大冷房開度である。最大冷房開度では、エアミックスドア４４が、冷風バイパス通路４５ａを全開させ、加熱側通路４５ｂを全閉とするように制御信号が決定される。

　また、第２ポンプ３２へ出力される制御信号については、駆動力制御装置７０から取得した通信信号に基づいて、少なくとも走行モードがＥＶ走行モードに切り替えられている際には、予め定めた水圧送能力を発揮するように決定される。

　また、水加熱ヒータ３３へ出力される制御電圧については、少なくとも走行モードがＥＶ走行モードに切り替えられている際には、フィードバック制御手法を用いて、第２温度Ｔｗ２が、基準温度ＫＴｗに近づくように制御電圧が決定される。

　さらに、空調制御プログラムでは、上記の如く決定された制御信号等を、各種制御対象機器へ出力する。その後、空調制御プログラムでは、車両用空調装置１の停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、検出信号および操作信号の読み込み→各種制御対象機器へ出力される制御信号等の決定→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。

　従って、冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒が、凝縮器１２へ流入する。凝縮器１２へ流入した冷媒が、室外送風機から送風された外気と熱交換して凝縮する。凝縮器１２から流出した冷媒は、レシーバ１２ａにて気液分離される。レシーバ１２ａにて分離された液相冷媒は、膨張弁１３で減圧される。

　膨張弁１３で減圧された低圧冷媒は、蒸発器１４へ流入する。蒸発器１４へ流入した冷媒は、室内送風機４２から送風された送風空気と熱交換して蒸発する。これにより、送風空が冷却される。室内送風機４２から流出した冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて、再び圧縮される。

　室内空調ユニット４０では、蒸発器１４にて冷却された送風空気が、エアミックスドア４４の開度に応じて、冷風バイパス通路４５ａおよび加熱側通路４５ｂへ配風される。加熱側通路４５ｂへ流入した送風空気は、第１ヒータコア２１→第２ヒータコア３１の順に通過して加熱される。

　加熱側通路４５ｂを通過する際に加熱された送風空気は、混合空間４６にて冷風バイパス通路４５ａを通過した送風空気と混合される。これにより、混合空間４６にて混合された送風空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯに近づく。混合空間４６にて適切な温度に調整された送風空気は、開口している吹出口を介して、車室内の適切な箇所へ向けて吹き出される。

　これにより、内気温Ｔｒが外気温Ｔａｍよりも低い温度に維持される場合には、車室内の冷房が実現される。一方、内気温Ｔｒが外気温Ｔａｍよりも高い温度に維持される場合には、車室内の暖房が実現される。

　さらに、本実施形態の車両用空調装置１では、走行モードに応じて、第１～第３空調モードの３つの空調モードを切り替える。

　第１空調モードは、第１ポンプ２２を作動させるとともに第２ポンプ３２を停止させて、第１ヒータコア２１にて加熱された送風空気を車室内へ送風するモードである。

　第２空調モードは、第２ポンプ３２を作動させるとともに第１ポンプ２２を停止させて、第２ヒータコア３１にて加熱された送風空気を車室内へ送風するモードである。

　第３空調モードは、第１ポンプ２２を作動させるとともに第２ポンプ３２を作動させて、第１ヒータコア２１および第２ヒータコア３１にて加熱された送風空気を車室内へ送風するモードである。

　これらの空調モードの切り替えについては、図３、図４を用いて説明する。前述の如く、プラグインハイブリッド車両では、バッテリ５０の蓄電残量ＳＯＣが基準残量ＫＳＯＣ以上になっているときは、駆動力制御装置７０が、走行モードをＥＶ走行モードに切り替える。

　ＥＶ走行モードでは、駆動力制御装置７０が、第１ポンプ２２を停止させる。さらに、空調制御装置６０が、第２ポンプ３２を作動させるとともに、水加熱ヒータ３３へ電力を供給する。従って、ＥＶ走行モードでは、第２熱媒体が水加熱ヒータ３３によって加熱される。

　このため、図３の太実線に示すように、第２ヒータコア３１へ流入する第２熱媒体の温度Ｔｗ２が基準温度ＫＴｗに近づくように上昇する。一方、第１ヒータコア２１へ流入する第１熱媒体の温度Ｔｗ１の温度は、エンジンＥＧが停止しているので上昇しない。従って、ＥＶ走行モードでは、第２空調モードでの空調が実行される。換言すると、第２空調モードは、エンジンＥＧが停止している際に実行される。

　その後、蓄電残量ＳＯＣが低下して、基準残量ＫＳＯＣより低くなると、駆動力制御装置７０が、走行モードをＨＶ走行モードに切り替える。ＨＶ走行モードでは、エンジンＥＧが作動する。さらに、ＨＶ走行モードでは、駆動力制御装置７０が、第１ポンプ２２を作動させる。従って、ＨＶ走行モードでは、第１熱媒体が、エンジンＥＧの冷却水通路を流通する際に、エンジンＥＧの排熱によって加熱される。

　そして、図３の太破線に示すように、第１ヒータコア２１へ流入する第１熱媒体の温度Ｔｗ１が基準温度ＫＴｗに近づくように上昇する。さらに、空調制御装置６０は、走行モードがＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへ切り替えられた際に、図４に示す制御フローを実行する。図４に示す制御フローは、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される。

　図４に示す制御フローのステップＳ１０では、第１熱媒体の温度Ｔｗ１および第２熱媒体の温度Ｔｗ２を読み込む。そして、ステップＳ２０にて、温度Ｔｗ２から温度Ｔｗ１を減算した温度差ΔＴｗ（Ｔｗ２－Ｔｗ１）が予め定めた基準温度差ΔＫＴｗ（本実施形態では、３℃）以下となっているか否かを判定する。ステップＳ２０にて、温度差ΔＴｗが基準温度差ΔＫＴｗ以下となっていると判定された場合は、ステップＳ３０へ進む。

　ステップＳ２０にて、温度差ΔＴｗが基準温度差ΔＫＴｗよりも大きいと判定された場合は、所定の制御周期の経過を待って、ステップＳ１０へ戻る。つまり、ステップＳ１０へ戻る場合は、第３空調モードでの空調が実行される。換言すると、第３空調モードは、第２空調モードの実行中に、エンジンＥＧが作動した際に実行される。

　ステップＳ３０では、第２ポンプ３２を停止させるとともに、水加熱ヒータ３３への電力を供給を停止して、メインルーチンへ戻る。これにより、第１空調モードでの空調が実行される。換言すると、第１空調モードは、第３空調モードの実行中に、温度差ΔＴｗが基準温度差ΔＫＴｗ以下となった際に実行される空調モードである。

　そして、第１空調モードでは、図３に示すように、エンジンＥＧの排熱によって、第１ヒータコア２１へ流入する第１熱媒体の温度Ｔｗ１が基準温度ＫＴｗとなるように維持される。一方、水加熱ヒータ３３への電力を供給が停止されるので、第２ヒータコア３１へ流入する第２熱媒体の温度Ｔｗ２が低下する。

　以上の如く、本実施形態の車両用空調装置１では、第１～第３空調モードの３つの空調モードを切り替えることができる。この際、第１熱媒体と第２熱媒体を混合させることのない互いに独立した熱媒体回路になっているので、車室内の快適な空調を実現することができる。

　より詳細には、エンジンＥＧが停止しているＥＶ走行モードでは、第２空調モードを実行することができる。第２空調モードでは、水加熱ヒータ３３の加熱能力を調整することによって、第２ヒータコア３１へ流入する第２熱媒体の温度を、車室内の空調を行うために適切な温度に調整することができる。

　従って、エンジンＥＧの排熱によって第１ヒータコア２１へ流入する第１熱媒体を加熱することができない運転条件であっても、第２ヒータコア３１にて送風空気を適切な温度に加熱して、車室内の快適な空調を実現することができる。

　そして、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへ切り替えられて、第２空調モードの実行中にエンジンＥＧが作動した際には、第３空調モードへ切り替えることができる。第３空調モードでは、第１熱媒体の温度上昇に応じて、水加熱ヒータ３３が第２熱媒体の温度を、車室内の空調を行うために適切な温度に調整することができる。

　従って、第１ヒータコア２１および第２ヒータコア３１にて送風空気を適切な温度に加熱して、車室内の快適な空調を実現することができる。つまり、第１ヒータコア２１へ流入する第１熱媒体の温度が充分に上昇していなくても、第２ヒータコア３１にて送風空気を適切な温度に加熱することができる。その結果、空調モードを切り替えても、送風空気の温度変動を招くことなく、車室内の快適な空調を実現することができる。

　そして、第３空調モードの実行中に、第１熱媒体の温度が、車室内の空調を行うために適切な温度に上昇した際には、第１空調モードへ切り替えることができる。第１空調モードでは、第１ヒータコア２１にて送風空気を適切な温度に加熱して、車室内の快適な空調を実現することができる。

　つまり、いずれの空調モードに切り替えた際にも、第１熱媒体と第２熱媒体が混ざり合うことがなく、それぞれの熱媒体に不適切な温度変化を招いてしまうことがない。従って、本実施形態の車両用空調装置１によれば、ハイブリッド車両に適用した際に、車室内へ吹き出される送風空気の温度変化を抑制することができ、車室内の快適な空調を実現することができる。

　また、本実施形態の車両用空調装置１では、第３空調モードに切り替えることができる。これによれば、第１熱媒体の温度を上昇させるために、空調制御装置６０が駆動力制御装置７０に対してエンジンＥＧの出力を増加させることを要求する要求信号を出力する必要がない。従って、車両燃費の悪化を抑制することができる。

　また、本実施形態の車両用空調装置１では、図４のステップＳ２０を用いて説明したように、第３空調モードの実行中に、温度差ΔＴｗが基準温度差ΔＫＴｗ以下となった際に、第１空調モードへ移行させる。これによれば、車室内へ送風される送風空気の温度の急変を招くことなく、第３空調モードから第１空調モードへ移行させることができる。

　また、本実施形態の車両用空調装置１では、第２ヒータコア３１が、第１ヒータコア２１を通過した送風空気を加熱するように配置されている。これによれば、送風空気流れ下流側に配置される第２ヒータコア３１にて、第１熱媒体よりも温度調整が容易な第２熱媒体を熱源として送風空気を加熱することができる。従って、より一層、送風空気を適切な温度に加熱しやすい。

　ところで、第１空調モードでは、第２温度Ｔｗ２が第１温度Ｔｗ１よりも低下してしまうことがある。しかしながら、第１空調モードでは、第２ポンプ３２が停止している。さらに、第１ヒータコア２１にて充分に加熱された送風空気が第２ヒータコア３１を通過する。このため、第２ヒータコア３１内に滞留している第２熱媒体の温度低下は小さい。

　従って、第２ヒータコア３１が、第１ヒータコア２１を通過した送風空気を加熱するように配置されていても、第３空調モード時に送風空気の温度調整に悪影響を与えてしまう度合は少ない。

　また、第１空調モード時にエンジンＥＧが起動して、第１熱媒体の第１温度Ｔｗ１が基準温度ＫＴｗに近づいた場合は、第３空調モードへ移行させてもよい。さらに、第１熱媒体および第２熱媒体の両方の温度を利用しながら、第２空調モードへ移行させてもよい。これによれば、空調モードの変化時に第１熱媒体および第２熱媒体の有する熱の有効利用を図ることができる。

　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

　上述の実施形態では、本開示に係る車両用空調装置１を、プラグインハイブリッド車両に適用した例を説明したが、車両用空調装置１の適用はこれに限定されない。例えば、車両走行負荷に応じて、エンジンＥＧから出力される駆動力と走行用電動モータＭＧから出力される駆動力との駆動力比を調整する通常のハイブリッド車両に適用してもよい。

　さらに、車両用空調装置１は、エンジンＥＧのみから得る通常の車両に適用することができる。この場合は、常に第１温度Ｔｗ１が第２温度Ｔｗ２よりも高くなるので、第１空調モードで車室内の空調を行うことができる。同様に、車両用空調装置１は、走行用電動モータＭＧのみから得るから電気自動車に適用することができる。この場合は、常に第２温度Ｔｗ２が第１温度Ｔｗ１よりも高くなるので、第２空調モードで車室内の空調を行うことができる。

　つまり、本開示に係る車両用空調装置１は、プラグインハイブリッド車両に限定されず、幅広い車種に適用することができる。その結果、幅広い車種に対して共通仕様の設計（いわゆる、シリーズ設計）が可能となる。

　車両用空調装置１の各構成は、上述の実施形態に開示されてものに限定されない。

　例えば、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０の圧縮機１１として、電動圧縮機を採用した例を説明したが、エンジン駆動式の圧縮機を採用してもよい。さらに、エンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量を変化させることによって冷媒吐出能力を調整可能に構成された可変容量型圧縮機を採用してもよい。

　また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０の膨張弁１３として温度式膨張弁を採用した例を説明したが、電気式膨張弁を採用してもよい。電気式膨張弁は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、弁体の開度を変化させ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。電気式膨張弁は、空調制御装置６０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ようになっていればよい。

　また、上述の実施形態では、冷媒としてＲ１２３４ｙｆを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。

　また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０を採用した例を説明したが、車両用空調装置１を暖房専用機として利用する場合は、冷凍サイクル装置１０を廃止してもよい。

　また、上述の実施形態では、第２熱媒体回路３０の加熱部として、水加熱ヒータ３３を採用した例を説明したが、加熱部としてヒートポンプサイクルを採用してもよい。例えば、上述の実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０に、圧縮機１１吐出冷媒と第２熱媒体とを熱交換させて第２熱媒体を加熱する水－冷媒熱交換器を設けてもよい。

　また、上述の実施形態では、凝縮器１２とラジエータ２３の詳細構成について言及していないが、凝縮器１２とラジエータ２３は、一体的に形成されていてもよい。そして、共通する外気送風機から送風された外気が、凝縮器１２およびラジエータ２３の双方に吹き付けられるようになっていてもよい。

　上述の実施形態では、図４のステップＳ２０で説明したように、温度差ΔＴｗが基準温度差ΔＫＴｗ以下となった際、第３空調モードから第１空調モードへ切り替えるようにした例を説明したが、空調モードの切り替えはこれに限定されない。例えば、基準温度ＫＴｗから第２温度Ｔｗ２を減算した値が、基準温度差ΔＫＴｗ以下となった際、第３空調モードから第１空調モードへ切り替えるようになっていてもよい。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。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。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (5)

1. 　走行用の駆動力を内燃機関（ＥＧ）および走行用電動モータ（ＭＧ）から得るハイブリッド車両に適用される車両用空調装置であって、
   　前記内燃機関の排熱によって加熱された第１熱媒体を循環させる第１熱媒体回路（２０）と、
   　前記第１熱媒体回路に配置されて前記第１熱媒体と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させて前記送風空気を加熱する第１加熱用熱交換部（２１）と、
   　前記第１熱媒体回路に配置されて前記第１熱媒体を前記第１加熱用熱交換部側へ圧送する第１ポンプ（２２）と、
   　前記第１ポンプの作動を制御する第１水圧送能力制御部（７０ａ）と、
   　加熱能力を調整可能な加熱部（３３）によって加熱された第２熱媒体を循環させる第２熱媒体回路（３０）と、
   　前記第２熱媒体回路に配置されて前記第２熱媒体と前記送風空気とを熱交換させて前記送風空気を加熱する第２加熱用熱交換部（３１）と、
   　前記第２熱媒体回路に配置されて前記第２熱媒体を前記第２加熱用熱交換部側へ圧送する第２ポンプ（３２）と、
   　前記第２ポンプの作動を制御する第２水圧送能力制御部（６０ｂ）と、を備え、
   　前記第１熱媒体回路と前記第２熱媒体回路は、互いに独立した熱媒体回路であり、
   　第１空調モードでは、前記第１水圧送能力制御部が前記第１ポンプを作動させるとともに前記第２水圧送能力制御部が前記第２ポンプを停止させて、前記第１加熱用熱交換部にて加熱された前記送風空気を前記車室内へ送風し、
   　第２空調モードでは、前記第２水圧送能力制御部が前記第２ポンプを作動させるとともに前記第１水圧送能力制御部が前記第１ポンプを停止させて、前記第２加熱用熱交換部にて加熱された前記送風空気を前記車室内へ送風し、
   　第３空調モードでは、前記第１水圧送能力制御部が前記第１ポンプを作動させるとともに前記第２水圧送能力制御部が前記第２ポンプを作動させて、前記第１加熱用熱交換部および前記第２加熱用熱交換部にて加熱された前記送風空気を前記車室内へ送風する車両用空調装置。
2. 　前記第２空調モードは、前記内燃機関が停止している際に実行される空調モードである請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 　前記第３空調モードは、前記第２空調モードの実行中に、前記内燃機関が作動した際に実行される空調モードである請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 　前記第１空調モードは、前記第３空調モードの実行中に、前記第２加熱用熱交換部へ流入する前記第２熱媒体の第２温度（Ｔｗ２）から前記第１加熱用熱交換部へ流入する前記第１熱媒体の第１温度（Ｔｗ１）を減算した温度差（ΔＴｗ）が予め定めた基準温度差（ΔＫＴｗ）以下となった際に実行される空調モードである請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 　前記第２加熱用熱交換部は、前記第１加熱用熱交換部を通過した前記送風空気を加熱するように配置されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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