特開 2025-27645 車両用空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025027645

(43)【公開日】2025-02-28

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20250220BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20250220BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 651C

F25B1/00 341C

F25B1/00 341U

F25B1/00 341S

F25B1/00 101Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023132604

(22)【出願日】2023-08-16

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】張 洪銘

(72)【発明者】

【氏名】黄 雲生

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 靖則

(72)【発明者】

【氏名】都丸 高洋

(72)【発明者】

【氏名】馮 興文

(72)【発明者】

【氏名】間島 裕大

(72)【発明者】

【氏名】東宮 武史

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA02

3L211BA22

3L211BA23

3L211DA26

3L211DA27

3L211EA50

3L211EA51

3L211EA56

3L211FB02

3L211FB05

3L211GA34

(57)【要約】

【課題】ホットガス暖房運転を安定的かつ効果的に継続させると共に、圧縮機の耐久性を向上させる。
【解決手段】圧縮機と、室内熱交換部と、外部熱交換部と、圧縮機で圧縮した冷媒の少なくとも一部を室内熱交換部及び外部熱交換部を経由することなく減圧して圧縮機に戻すホットガスバイパスと、を含む冷媒回路と、冷媒回路を制御し、圧縮機で圧縮した冷媒の一部を室内熱交換部に流すと共に残りをホットガスバイパスに流すホットガス暖房モードを実行可能である制御装置と、を備え、制御装置は、ホットガス暖房モードの実行時に、圧縮機に対して、吸入冷媒圧力に基づく第１目標回転数と吸入冷媒温度に基づく第２目標回転数をそれぞれ算出し、吸入冷媒圧力が第１閾値圧力を超える場合、又は、吸入冷媒温度が第１閾値温度を超える場合に、第１目標回転数又は第２目標回転数の何れか小さい方を目標回転数として圧縮機を制御する、車両用空調装置を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機と、室内熱交換部と、外部熱交換部と、前記圧縮機で圧縮した冷媒の少なくとも一部を前記室内熱交換部及び前記外部熱交換部を経由することなく減圧して前記圧縮機に戻すホットガスバイパスと、を含む冷媒回路と、
前記冷媒回路を制御し、前記圧縮機で圧縮した冷媒の一部を前記室内熱交換部に流すと共に残りを前記ホットガスバイパスに流すホットガス暖房モードを実行可能である制御装置と、を備えた車両用空調装置において、
前記制御装置は、前記ホットガス暖房モードの実行時に、
前記圧縮機に対して、吸入冷媒圧力に基づく第１目標回転数と、吸入冷媒温度に基づく第２目標回転数をそれぞれ算出し、
吸入冷媒圧力が第１閾値圧力を超える場合、又は、吸入冷媒温度が第１閾値温度を超える場合に、第１目標回転数又は第２目標回転数の何れか小さい方を目標回転数として前記圧縮機を制御する、車両用空調装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第１閾値圧力及び前記第１閾値温度を外気温に基づいて変更可能であり、外気温が下がるほど前記第１閾値圧力及び前記第１閾値温度を下げるように調整する、請求項１記載の車両用空調装置。

【請求項3】

前記制御装置は、吸入冷媒圧力が前記第１閾値圧力よりも大きい第２閾値圧力を超える場合、又は、吸入冷媒温度が前記第１閾値温度よりも大きい第２閾値温度を超える場合に、前記圧縮機の駆動を停止させる、請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。

【請求項4】

前記制御装置は、吸入冷媒圧力が前記第２閾値圧力を下回り、かつ、吸入冷媒温度が前記第２閾値温度を下回った場合に、前記圧縮機を再度駆動させる、請求項３記載の車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用空調装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、車両に搭載されたバッテリから供給される電力によって走行用モータを駆動するハイブリッド自動車や電気自動車等の車両が普及している。このような車両に搭載される車両用空調装置として、ヒートポンプ（冷媒回路）を熱源とするものが知られている。

【0003】

ヒートポンプを利用した車両用空調装置は、暖房運転時に、外部熱交換器を吸熱器として機能させ、外気から暖房熱源を得ている。このため、外気温が極低温になると、外気からの吸熱が難しくなり、暖房能力が大きく低下することになる。これに対し、極低温環境下で有効な暖房として、外気等から吸熱を行わずに、圧縮機から吐出された高温高圧冷媒を利用するホットガス暖房が知られている。

【0004】

例えば、特許文献１の車両用空調装置では、ヒートポンプにおいて、次のように冷媒を循環させてホットガス暖房運転を行っている。すなわち、ヒートポンプでは、圧縮機から吐出した高温高圧冷媒のうち、一部をバイパス流路に流して減圧した後に圧縮機に戻し、残りを室内熱交換器において車室内への送風空気と熱交換させた後に減圧させ、外部熱交換器を経由させることなく圧縮機に戻している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２３－４６６０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述のような車両用空調装置では、外気等から吸熱する吸熱暖房運転はもちろん、前述のホットガス暖房運転においても、安定的かつ効果的な運転を継続するために、圧縮機における吸入側及び吐出側の圧力や温度が目標値を含む所定範囲に収まるように、冷媒回路の各構成機器を制御している。特に、吸入冷媒圧力が低下すると、圧縮比が増大して吐出冷媒温度が上昇し、体積効率の低下を招くことから、吸熱暖房運転においては、吸入冷媒圧力が予め定められた下限値を下回らないように各構成機器を制御している。

【0007】

一方、ホットガス暖房運転では、圧縮機から吐出した高温高圧冷媒の一部をバイパス流路に流して圧縮機に戻すため、圧縮機への吸入冷媒圧力が吸熱暖房運転に比して高圧になりやすく、吸入冷媒圧力が所定の上限値を超えてしまう場合がある。このような場合、車両用空調装置では、冷媒回路の各構成機器を制御、例えば、膨張弁の開度や室内熱交換器における放熱量など制御して吸入冷媒圧力を調整するが、そのような調整を行っても吸入冷媒圧力が上限値を超えてしまう場合がある。吸入冷媒圧力が上限値を超えると、安定したホットガス運転の継続が困難になったり、圧縮機の耐久性が低下したりするなどの不具合が生じてしまう。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ホットガス暖房運転を安定的かつ効果的に継続させると共に、圧縮機の耐久性を向上させること、などを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、圧縮機と、室内熱交換部と、外部熱交換部と、前記圧縮機で圧縮した冷媒の少なくとも一部を前記室内熱交換部及び前記外部熱交換部を経由することなく減圧して前記圧縮機に戻すホットガスバイパスと、を含む冷媒回路と、前記冷媒回路を制御し、前記圧縮機で圧縮した冷媒の一部を前記室内熱交換部に流すと共に残りを前記ホットガスバイパスに流すホットガス暖房モードを実行可能である制御装置と、を備えた車両用空調装置において、前記制御装置は、前記ホットガス暖房モードの実行時に、前記圧縮機に対して、吸入冷媒圧力に基づく第１目標回転数と、吸入冷媒温度に基づく第２目標回転数をそれぞれ算出し、吸入冷媒圧力が第１閾値圧力を超える場合、又は、吸入冷媒温度が第１閾値温度を超える場合に、第１目標回転数又は第２目標回転数の何れか小さい方を目標回転数として前記圧縮機を制御する、車両用空調装置を提供する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ホットガス暖房運転を安定的かつ効果的に継続させると共に、圧縮機の耐久性を向上させること、ができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る車両用空調装置のシステム構成例を示した説明図。

【図2】本発明の実施形態に係る車両用空調装置の制御装置を示した説明図。

【図3】本発明の実施形態に係る電動車両（ＥＶ）における制御装置等の構成を示す図。

【図4】本発明の実施形態に係る車両用空調装置におけるホットガス暖房運転時の冷媒回路の動作を示した説明図。

【図5】本発明の実施形態に係る車両用空調装置の制御装置による圧縮機の制御ブロック図である。

【図6】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、ホットガス暖房運転じの制御装置による圧縮機の制御の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。なお、図中の冷媒回路１０における黒太線は、高圧冷媒が流れる冷媒流路を示し、白抜き線は減圧後の冷媒が流れる冷媒流路を示す。また、冷媒回路１０における破線は、冷媒が流れない冷媒流路を示す。

【0013】

［冷媒回路等の構成］
図１に、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１の構成例を示す。ここに示す構成例は一例であり、具体的な構成に特に限定されるものでは無い。

【0014】

車両用空調装置１は、冷媒回路１０と空調ユニット２０を備えている。冷媒回路１０は、圧縮機２と、空調ユニット２０の内部に設けられる室内熱交換器２１，２２と、車室外に設けられる外部熱交換器１１を含み、これらが冷媒流路に沿って配備されている。室内熱交換器２１，２２は、空調ユニット２０内を流れる空気と冷媒が熱交換するために設けられ、外部熱交換器１１は、車室外にて外気と冷媒が熱交換するために設けられる。室内熱交換器２１は空気の加熱用であり、室内熱交換器２２は空気の冷却用である。室内熱交換器２１の直ぐ下流側には、室内熱交換器２１から出た出口冷媒圧力Ｐｃｉ（高圧側冷媒圧力）を検出する冷媒圧力センサ４４Ｂと出口冷媒温度Ｔｃ（高圧側冷媒温度）を検出する冷媒温度センサ４３Ｂが設けられている。

【0015】

圧縮機２は、冷媒を圧縮して冷媒回路１０内を循環させる。圧縮機２にて圧縮された冷媒は、適宜選択される冷媒流路において、例えば膨張弁である、第１減圧部Ｖ１、第２減圧部Ｖ２、第３減圧部Ｖ３、第４減圧部Ｖ４を経由することで必要な圧力に減圧される。冷媒回路１０には、冷媒流路を切り替えるための流路切替弁１２，１３と、冷媒の流通方向を規制するための逆止弁１４，１５が設けられている。冷媒回路１０における圧縮機２の直ぐ上流側には、液状冷媒を回収して冷媒を気液分離するアキュムレータ１６が設けられている。アキュムレータ１６と圧縮機２との間には、圧縮機２に吸入される吸入冷媒圧力Ｐｓ（低圧側冷媒圧力）を検出する冷媒圧力センサ４４Ａと吸入冷媒温度Ｔｓ（低圧側冷媒温度）を検出する冷媒温度センサ４３Ａが設けられている。

【0016】

空調ユニット２０は、前述したように、室内熱交換器２１，２２を内部に備えており、送風機２３によって室内又は室外から導入された空気が、室内熱交換器２１，２２を通過して室内に吹き出される。空調ユニット２０には、エアダンパ２４が設けられている。図１に示したエアダンパ２４の全開時には、送風機２３によって導入された空気は、室内熱交換器２１，２２の両方を通過して室内に吹き出される。

【0017】

また、エアダンパ２４の全閉時には室内熱交換器２１の流入側を塞ぎ、送風機２３によって導入された空気は、室内熱交換器２２のみを通過して室内に吹き出される。空調ユニット２０に設けられるもう一つのエアダンパ２５は、送風機２３に導入する空気を室内外で切り替える。エアダンパ２５は、室外に繋がる空気導入口２５Ａと室内に繋がる空気導入口２５Ｂを選択的に閉止してどちらか一方から空気を取り入れることができる。また、エアダンパ２５を中間位置にする等により、空気導入口２５Ａと空気導入口２５Ｂの両方から空気を取り入れることもできる。

【0018】

なお、前述した外部熱交換器１１及び室内熱交換器２１，２２では、冷媒と空気とが直接熱交換する例について説明したが、冷媒と熱交換した熱媒体を介して冷媒と空気とが間接的に熱交換してもよい。すなわち、熱媒体を介して空気の熱を冷媒に吸熱させたり、熱媒体を介して冷媒の熱を空気に放熱したりする構成としてもよい。

【0019】

図１に示すように、車両用空調装置１は、熱媒体回路３０を備えている。熱媒体回路３０は、循環ポンプ３１により熱媒体を循環させ、ヒータ（ＥＣＨ：Electric Coolant Heater）３２で熱媒体を加熱したり、温調対象熱交換器３３でバッテリ等の温調対象物から廃熱回収を行ったりする。そして、冷媒回路１０と熱媒体回路３０には、冷媒が流れる流路３４Ａと熱媒体が流れる流路３４Ｂで冷媒と熱媒体との熱交換を行う冷媒熱媒体熱交換器３４が設けられている。熱媒体回路３０は必要に応じて設けられる。

【0020】

［制御装置］
車両用空調装置１は、図２に示す制御装置１００を備える。制御装置１００は、各種の入力信号（空調指示信号や充電機接続信号など）とセンサ部４０からの検出信号に基づいて、前述した、冷媒回路１０と空調ユニット２０、熱媒体回路３０を制御する。

【0021】

制御装置１００に検出信号を入力するセンサ部４０は、例えば、外気温度や外気湿度等の外気状態を検出する外気センサ４１、圧縮機２の消費電力（消費エネルギー）を検出するため圧縮機電流センサ４２、冷媒の状態を検出する冷媒温度センサ４３と冷媒圧力センサ４４、車室内の乗員の有無を検出する乗員センサ４５、空調ユニット２０の送風温度を検出する送風温度センサ４６などを備えている。

【0022】

特に、冷媒温度センサ４３には、圧縮機２に吸入される吸入冷媒温度Ｔｓ（低圧側冷媒温度）を検出する冷媒温度センサ４３Ａと、室内熱交換器２１の出口冷媒温度Ｔｃ（高圧側冷媒温度）を検出する冷媒温度センサ４３Ｂとが含まれるが含まれる（図１参照）。

【0023】

また、冷媒圧力センサ４４には、圧縮機２に吸入される吸入冷媒圧力Ｐｓ（低圧側冷媒圧力）を検出する冷媒圧力センサ４４Ａと、室内熱交換器２１の出口冷媒圧力Ｐｃｉ（高圧側冷媒圧力）を検出する冷媒圧力センサ４４Ｂとが含まれる（図１参照）。これらのセンサは、一例であり、センサ部４０として、制御装置１００が各種制御を行う際に必要な情報を検出する各種のセンサが備えられている。

【0024】

制御装置１００の制御対象は、冷媒回路１０においては、圧縮機２、第１減圧部Ｖ１、第２減圧部Ｖ２、第３減圧部Ｖ３、第４減圧部Ｖ４、流路切替弁１２，１３などであり、空調ユニット２０においては、送風機２３、エアダンパ２４，２５などであり、熱媒体回路３０においては、循環ポンプ３１などである。また、制御装置１００は、制御装置１００の処理結果に従って、車両用空調装置１を制御する。車両用空調装置１では、制御装置１００により、外部熱交換器１１で冷媒に吸熱させる吸熱暖房運転と、外部熱交換器１１で冷媒に吸熱させずに圧縮機２で圧縮した冷媒を室内熱交換器２１で放熱させて車室内を暖房するホットガス暖房運転を、切り替えて実行可能である。

【0025】

［電動車両（ＥＶ）における制御装置の構成］
車両用空調装置１が備える制御装置１００は、図３に示すように、電動車両ＥＶの制御を行う各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）に車載ネットワークＬを介して接続された一つのＥＣＵとして構成される。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、入出力用のＩ／Ｆ（Interface）１０４、車内通信用のＩ／Ｆ（Interface）１０５などを備え、各ハードウェアは、バス１０６を介して相互に接続されている。

【0026】

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されている各種プログラムを実行することにより、制御装置１００の制御を実行する。ＲＯＭ１０２は、不揮発性メモリである。例えば、ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１により実行されるプログラム、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。ＲＡＭ１０３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の主記憶装置である。

【0027】

例えば、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行する際に利用する作業領域として機能する。入出力用のＩ／Ｆ１０４は、ＥＶに設置される各種センサやモニタに接続され、ＣＰＵ１０１にデータを入力すると共に、ＣＰＵ１０１が演算処理したデータを出力する。車内通信用のＩ／Ｆ１０５は、車載ネットワークＬに接続されることで、ＥＶに設定された他のＥＣＵとのデータ送受信を制御する。

【0028】

制御装置１００は、入出力用のＩ／Ｆ１０４や車内通用のＩ／Ｆ１０５を介して、周辺の環境情報関するデータ或いはＥＶの運転状況に関するデータが入力されることで、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムによって、前述した車両用空調装置１の制御を実行する。

【0029】

ＥＶには、バッテリＢが搭載されている。バッテリＢには、バッテリプラグＢＰに充電機のプラグＰＳを接続することで充電が行われ、バッテリＢを介して車両用空調装置１への給電が行われる。バッテリプラグＢＰにプラグＰＳが接続されている状態は、充電機接続信号として、車載ネットワークＬを介して制御装置１００に送信される。

【0030】

［ホットガス暖房運転］
極低温時には外部熱交換器１１による吸熱が難しいため、ホットガス暖房を用いる。ホットガス暖房運転は、外部熱交換器１１において冷媒に吸熱させず、圧縮機２で圧縮した冷媒の一部又は全部を室内熱交換器２１で放熱させて車室内を暖房する。

【0031】

図４にて、ホットガス暖房運転における冷媒回路１０の動作を説明する。この動作では、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒の一部は、室内熱交換器２１と流路切替弁１２を通り、第３減圧部Ｖ３にて減圧されて低圧冷媒になり、冷媒熱媒体熱交換器３４を通り、アキュムレータ１６にて気液分離がなされて、圧縮機２に戻る。この際、冷媒回路１０では、第１減圧部Ｖ１を全閉にすることで、外部熱交換器１１には冷媒を流さない。また、第４減圧部Ｖ４を全閉にして、室内熱交換器２２には冷媒を流さない。

【0032】

冷媒回路１０は、圧縮機２で圧縮した冷媒の少なくとも一部を、室内熱交換器２１及び外部熱交換器１１を経由することなく減圧して圧縮機２に戻すホットガスバイパス１０Ｖを有する。ホットガスバイパス１０Ｖでは、圧縮機２の直ぐ下流の分岐点Ｐ１で高温高圧の冷媒の一部を分岐し、第２減圧部Ｖ２で減圧して、アキュムレータ１６の直ぐ上流側の合流点Ｐ２で、第３減圧部Ｖ３で減圧された低圧冷媒に合流させる。

【0033】

このようなホットガスバイパス１０Ｖを設けることで、室内熱交換器２１での放熱で凝縮した液冷媒に、ホットガスバイパス１０Ｖを経由したガス冷媒を混合させて、ガスリッチの冷媒にしてから圧縮機２に戻すことができるようになる。また、ホットガスバイパス１０Ｖを流れる冷媒流量を増やすことで、室内熱交換器２１での放熱量を抑制することができ、第２減圧部Ｖ２の開閉で、ホットガスバイパス１０Ｖを流れる冷媒流量を調整することで、冷媒回路１０の放熱量と圧縮機２への入熱量のバランスを維持させることができる。つまり、第２減圧部Ｖ２がホットガスバイパス１０Ｖを流通する冷媒の流量を調整する流量調整部として機能する。

【0034】

ホットガス暖房運転時の冷媒の流れは、室内熱交換器２１を経由する流路では、第３減圧部Ｖ３で減圧されるので、それより上流側は高圧冷媒になり、それより下流側は低圧冷媒になる。この際、低圧側流路における冷媒熱媒体熱交換器３４では熱交換がなされないことが、暖房能力を維持する上で重要になる。そして、空調ユニット２０においては、送風機２３にて導入された空気が、室内熱交換器２１での放熱で加熱されて、車室内に吹き出される。

【0035】

なお、吸熱暖房運転における冷媒回路１０の冷媒の流れについては図示を省略するが、吸熱暖房運転時の冷媒回路１０では、第２減圧部Ｖ２、第３減圧部Ｖ３、第４減圧部Ｖ４、流路切替弁１２は、全閉になる。一方、流路切替弁１３は全開であり、第１減圧部Ｖ１は開いている。

【0036】

そして、吸熱暖房運転では、圧縮機２から吐出された高温高圧冷媒は、空調ユニット２０内の室内熱交換器２１を通過し、第１減圧部Ｖ１にて減圧され、低圧冷媒が外部熱交換器１１を通過し、流路切替弁１３、逆止弁１４、アキュムレータ１６を経由して、圧縮機２に戻される。この際、圧縮機２から出た高圧冷媒は、室内熱交換器２１にて凝縮・放熱し、第１減圧部Ｖ１で減圧され低圧冷媒になり、外部熱交換器１１にて吸熱・蒸発して、圧縮機２に戻る。そして、空調ユニット２０においては、送風機２３にて導入された空気が、室内熱交換器２１での放熱で加熱されて、車室内に吹き出される。

【0037】

［制御装置による圧縮機の制御］
以下、本実施形態に係る車両用空調装置における圧縮機の制御について説明する。図５は、制御装置１００による圧縮機２の制御ブロック図である。
制御装置１００では、所定の周期で、高圧側冷媒圧力として室内熱交換器２１を出た出口冷媒圧力Ｐｃｉ、低圧側冷媒圧力として圧縮機２の吸入冷媒圧力Ｐｓ、及び、圧縮機２の吸入冷媒温度Ｔｓを取得し、これらに基づいて圧縮機２を制御する。

【0038】

すなわち、制御装置１００では、出口冷媒圧力Ｐｃｉ、吸入冷媒圧力Ｐｓ及び吸入冷媒温度Ｔｓに基づいて、制限判定部２００により圧縮機２の目標回転数の制限を要するかの判定を行うと共に（図５の下段）、保護判定部３００により圧縮機２に対する保護を要するかの判定を行う（図５の上段）。

【0039】

制限判定部２００及び保護判定部３００による判定の結果はセレクタ４００に入力され、セレクタ４００からの出力に従って圧縮機２が制御される。なお、制限判定部２００、保護判定部３００及びセレクタ４００は、制御装置１００に備えられたＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されたプログラムをＲＡＭ１０３に読み込んで実行することで実現される。

【0040】

制限判定部２００には、Ｐｃｉ制限判定部２０１、Ｐｓ制限判定部２０２、Ｐｓｕ制限判定部２０３、Ｔｓ制限判定部２０４及び最小値選択部２０５が含まれている。制限判定部２００には、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥ、出口冷媒圧力Ｐｃｉ、吸入冷媒圧力Ｐｓ及び吸入冷媒温度Ｔｓが入力され、これらに基づいて圧縮機２の目標回転数の制限を要するか否かの判定が行われると共に、目標回転数ＴＧＮＣが算出される。

【0041】

Ｐｃｉ制限判定部２０１では、入力された出口冷媒圧力Ｐｃｉが所定の上限値を超える場合に、出口冷媒圧力Ｐｃｉに基づいて算出された目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｃｉを最小値選択部２０５に出力する。出口冷媒圧力Ｐｃｉが所定の上限値を超えない場合には、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥを目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｃｉとして最小値選択部２０５に出力する。

【0042】

Ｐｓ制限判定部２０２では、入力された吸入冷媒圧力Ｐｓが所定の下限値を下回る場合に、吸入冷媒圧力Ｐｓに基づいて算出された目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓを最小値選択部２０５に出力する。吸入冷媒圧力Ｐｓが所定の下回らない場合には、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥを目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓとして最小値選択部２０５に出力する。

【0043】

Ｐｓｕ制限判定部２０３では、入力された吸入冷媒圧力Ｐｓが所定の上限値を超える場合に、吸入冷媒圧力Ｐｓに基づいて算出された目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕを最小値選択部２０５に出力する。吸入冷媒圧力Ｐｓが所定の上限値を超えない場合には、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥを目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕとして最小値選択部２０５に出力する。

【0044】

同様に、Ｔｓ制限判定部２０４では、入力された吸入冷媒温度Ｔｓが所定の上限値を超える場合に、吸入冷媒温度Ｔｓに基づいて算出された目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓを最小値選択部２０５に出力する。吸入冷媒温度Ｔｓが所定の上限値を超えない場合には、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥを目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓとして最小値選択部２０５に出力する。

【0045】

最小値選択部２０５には、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥ、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｃｉ、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓ、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕ、及び、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓが入力され、これらのうち最小値が目標回転数ＴＧＮＣとして出力される。

【0046】

保護判定部３００は、Ｐｃｉ保護判定部３０１、Ｐｓ保護判定部３０２、Ｐｓｕ保護判定部３０３、Ｔｓ保護判定部３０４及びＯＲ回路３０５が含まれている。保護判定部３００には、出口冷媒圧力Ｐｃｉ、吸入冷媒圧力Ｐｓ及び吸入冷媒温度Ｔｓが入力され、これらに基づいて圧縮機２の保護の要否が判定される。

【0047】

Ｐｃｉ保護判定部３０１では、入力された出口冷媒圧力Ｐｃｉが前述の上限値よりも大きい値であり、圧縮機２を保護すべきとして予め定めた保護値を超える場合に、保護信号をＯＲ回路３０５に出力する。出口冷媒圧力Ｐｃｉが保護値を超えない場合には、ＯＲ回路３０５への信号出力は行われない。

【0048】

Ｐｓ保護判定部３０２では、入力された吸入冷媒圧力Ｐｓが前述の下限値よりも小さい値であり、圧縮機２を保護すべきとして予め定めた保護値を下回る場合に、保護信号をＯＲ回路３０５に出力する。吸入冷媒圧力Ｐｓが保護値を下回らない場合には、ＯＲ回路３０５への信号出力は行われない。

【0049】

Ｐｓｕ保護判定部３０３では、入力された吸入冷媒圧力Ｐｓが前述の上限値よりも大きい値であり、圧縮機２を保護すべきとして予め定めた保護値を超える場合に、保護信号をＯＲ回路３０５に出力する。吸入冷媒圧力Ｐｓが保護値を超えない場合には、ＯＲ回路３０５への信号出力は行われない。

【0050】

同様に、Ｔｓ制限判定部２０４では、入力された吸入冷媒温度Ｔｓが前述の上限値よりも大きい値であり、圧縮機２を保護すべきとして予め定めた保護値を超える場合に、保護信号をＯＲ回路３０５に出力する。吸入冷媒温度Ｔｓが保護値を超えない場合には、ＯＲ回路３０５への信号出力は行われない。

【0051】

ＯＲ回路３０５は、Ｐｃｉ保護判定部３０１、Ｐｓ保護判定部３０２、Ｐｓｕ保護判定部３０３及びＴｓ保護判定部３０４からの保護信号の入力を受け付け、何れか１つ以上の保護信号が入力された場合には圧縮機２に対する保護を要すると判定し、保護信号をセレクタ４００に出力する。また、ＯＲ回路３０５は、Ｐｃｉ保護判定部３０１、Ｐｓ保護判定部３０２、Ｐｓｕ保護判定部３０３及びＴｓ保護判定部３０４のいずれからも保護信号が入力されない場合には、圧縮機２に対する保護を要しないと判定し、セレクタ４００への保護信号を出力しない。

【0052】

セレクタ４００には、制限判定部２００から目標回転数が入力されると共に、保護判定部３００において圧縮機２の保護を要する場合にのみ保護信号が入力される。保護判定部３００から保護信号を受け付けなかった場合には、制限判定部２００によって算出された目標回転数ＴＧＮＣに従って圧縮機２を制御し、保護判定部３００によって圧縮機２の保護信号が出力された場合には、圧縮機２を保護、すなわち圧縮機２の駆動を停止させる。

【0053】

車両用空調装置１の暖房運転において、制御装置１００では、冷媒回路１０の吸入冷媒圧力Ｐｓが低下すると、圧縮比が増大して吐出冷媒温度が上昇し、体積効率の低下を招いてしまうため、通常は、吸入冷媒圧力が予め定められた下限値を下回らないように圧縮機２を含む各構成機器を制御している。

【0054】

従って、車両用空調装置１の暖房運転において、特に、吸熱暖房運転においては、主として、Ｐｃｉ制限判定部２０１及びＰｓ制限判定部２０２によって圧縮機２の制限の要否及び制限時の目標回転数ＴＧＮＣを算出し、Ｐｃｉ保護判定部３０１及びＰｓ保護判定部３０２によって圧縮機２の保護の要否を判定する。

【0055】

一方、前述のように、ホットガス暖房運転では、圧縮機２から吐出した高温高圧冷媒の一部がホットガスバイパス１０Ｖを介して圧縮機２に戻るため、圧縮機２への吸入冷媒圧力が吸熱暖房運転に比して高圧になりやすい。吸入冷媒圧力が上限値（後述する閾値圧力）を超える場合には、ホットガス暖房運転の安定的かつ効果的な継続が困難になったり、圧縮機２の耐久性が低下したりするなどの不具合が生じかねない。

【0056】

そこで、制御装置１００は、ホットガス暖房運転において、主として、Ｐｓｕ制限判定部２０３及びＴｓ制限判定部２０４によって圧縮機の制限の要否及び制限時の目標回転数ＴＧＮＣを算出し、Ｐｓｕ保護判定部３０３及びＴｓ保護判定部３０４によって圧縮機２の保護の要否を判定する。

【0057】

つまり、ホットガス暖房運転においては、Ｐｓｕ制限判定部２０３は、入力された吸入冷媒圧力Ｐｓが所定の上限値である第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１を超える場合に、吸入冷媒圧力Ｐｓに基づいて算出された目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕを最小値選択部２０５に出力する。

【0058】

また、Ｔｓ制限判定部２０４は、入力された吸入冷媒温度Ｔｓが所定の上限値である第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を超える場合に、吸入冷媒温度Ｔｓに基づいて算出された目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓを最小値選択部２０５に出力する。

【0059】

最小値選択部２０５では、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥ、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｃｉ、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓ、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕ、及び、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓが入力され、これらのうち最小値が目標回転数ＴＧＮＣとして出力される。

【0060】

ここで、第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１は、例えば、圧縮機２の仕様によって定められる最大吸入冷媒圧力ＵＬ＿Ｐｓｕと外気温度に基づいて決定される値ＬＯＮ＿Ｐｓｕに基づいて、以下の式（１）によって定めることができる。
Ｐｓ＿ｔｈ１＝ＵＬ＿Ｐｓｕ－ＬＯＮ＿Ｐｓｕ・・・（１）

【0061】

そして、Ｐｓｕ制限判定部２０３では、吸入冷媒圧力Ｐｓが、第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１を超える場合には、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥと、第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１と、吸入冷媒圧力Ｐｓと、圧縮機２に対するゲインに基づいて、すなわち、以下の式（２）に従って目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕを算出する。

【0062】

ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕ＝ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥ＋
（（ＵＬ＿Ｐｓｕ－ＬＯＮ＿Ｐｓｕ）－Ｐｓ）＊ＧＵＬ＿Ｐｓｕ
・・・（２）

【0063】

なお、Ｐｓｕ制限判定部２０３では、吸入冷媒圧力Ｐｓが、第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１を超えない場合には、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕを圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥとする。

【0064】

同様に、第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１は、例えば、圧縮機２の仕様によって定められる最大吸入冷媒温度ＵＬ＿Ｔｓと外気温度に基づいて決定される値ＬＯＮ＿Ｔｓｕに基づいて、以下の式（３）によって定めることができる。
Ｔｓ＿ｔｈ１＝ＵＬ＿Ｔｓ－ＬＯＮ＿Ｔｓ・・・（３）

【0065】

つまり、第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１及び第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１は、外気温度に基づいて変更可能であり、外気温が下がるほど第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１及び第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を下げ、外気温が上がるほど第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１及び第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を上げることが好ましい。

【0066】

外気温の変動に伴って室内熱交換器２１における放熱量が変動し、吸入冷媒圧力Ｐｓも変動するが、第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１及び第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を外気温度に基づいて変更することで、外気温の変動に起因する吸入冷媒圧力Ｐｓの変動に対応したより適切な第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１及び第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を決定することができる。

【0067】

そして、Ｔｓ制限判定部２０４では、吸入冷媒温度Ｔｓが、第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を超える場合には、圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥと、第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１と、吸入冷媒温度Ｔｓと、圧縮機２に対するゲインに基づいて、すなわち、以下の式（４）に従って目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓを算出する。

【0068】

ＴＧＮＣ＿ＬＴｓ＝ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥ＋
（（ＵＬ＿Ｔｓ－ＬＯＮ＿Ｔｓ）－Ｔｓ）＊ＧＵＬ＿Ｔｓ
・・・（４）

【0069】

なお、Ｔｓ制限判定部２０４では、吸入冷媒温度Ｔｓが、第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を超えない場合には、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓを圧縮機２の現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥとする。

【0070】

一方、Ｐｓｕ保護判定部３０３は、入力された吸入冷媒圧力Ｐｓが第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１よりも大きい第２閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ２を超える場合に、保護信号をＯＲ回路３０５に出力する。同様に、Ｔｓ保護判定部３０４では、入力された吸入冷媒温度Ｔｓが第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１よりも大きい第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２を超える場合に、保護信号をＯＲ回路３０５に出力する。

【0071】

ＯＲ回路３０５は、Ｐｓｕ保護判定部３０３及びＴｓ保護判定部３０４からの保護信号の入力を受け付け、何れか一方から保護信号が入力された場合に圧縮機２に対する保護を要すると判定し、Ｐｓｕ保護判定部３０３及びＴｓ保護判定部３０４のいずれからも保護信号が入力されない場合には、圧縮機２に対する保護を要しないと判定する。

【0072】

ここで、第２閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ２は、第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１よりも大きい値であって、圧縮機２を保護すべきとして予め定めた保護値であり、例えば、圧縮機２の仕様によって定められる最大吸入冷媒圧力ＵＬ＿Ｐｓｕとヒステリシスを考慮した値ＨＹＳ＿Ｐｓｕに基づいて、以下の式（５）によって定めることができる。
Ｐｓ＿ｔｈ２＝ＵＬ＿Ｐｓｕ－ＨＹＳ＿Ｐｓｕ・・・（５）

【0073】

同様に、第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２は、第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１よりも大きい値であって、圧縮機２を保護すべきとして予め定めた保護値であり、例えば、圧縮機２の仕様によって定められる最大吸入冷媒温度ＵＬ＿Ｔｓとヒステリシスを考慮した値ＨＹＳ＿Ｔｓに基づいて、以下の式（６）によって定めることができる。
Ｔｓ＿ｔｈ２＝ＵＬ＿Ｔｓ－ＨＹＳ＿Ｔｓ・・・（６）

【0074】

このように構成された車両用空調装置におけるホットガス暖房運転の、制御装置１００による圧縮機２の制御について、図６のフローチャートに従って説明する。

【0075】

図６に示すように、車両用空調装置１において、ホットガス暖房運転が実行されると（ステップＳ１１）、制御装置１００は、圧縮機２の吸入側に設けられた冷媒圧力センサ４４Ａから吸入冷媒圧力Ｐｓを取得すると共に、冷媒温度センサ４３Ａから吸入冷媒温度Ｔｓを所定の周期で取得する（ステップＳ１２）。

【0076】

制御装置１００では、入力された吸入冷媒圧力Ｐｓが第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１以下（ステップＳ１３のＮｏ）であり、吸入冷媒温度Ｔｓも第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１以下である場合（ステップＳ１４のＮｏ）には、圧縮機２は現在の目標回転数ＴＧＮＣ＿ＢＡＳＥに基づいて制御される（ステップＳ１５）。

【0077】

一方、吸入冷媒圧力Ｐｓが第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１以下（ステップＳ１３のＮｏ）であっても吸入冷媒温度Ｔｓが第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１より大きい（ステップＳ１４のＹｅｓ）場合は、ステップＳ１７に進み、圧縮機２の目標回転数を制限するか（ステップＳ１８に進むか）、あるいは、圧縮機２を保護するか（ステップＳ２１に進むか）、を吸入冷媒温度Ｔｓによって判断する。

【0078】

これは、吸入冷媒圧力Ｐｓが第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１以下（ステップＳ１３のＮｏ）であっても、吸入冷媒温度Ｔｓが飽和温度より上昇した過熱状態となる場合があることから、安全性を担保するために吸入冷媒温度Ｔｓと第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１や第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２との関係も勘案して圧縮機２を制御することが好ましいためである。

【0079】

また、吸入冷媒圧力Ｐｓが第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１より大きく（ステップＳ１３のＹｅｓ）、かつ、第２閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ２以下である場合（ステップＳ１６のＮｏ）は、ステップＳ１７に進み、圧縮機２の目標回転数を制限するか（ステップＳ１８に進むか）、あるいは、圧縮機２を保護するか（ステップＳ２１に進むか）、を吸入冷媒温度Ｔｓによって判断する。

【0080】

ステップＳ１７では、吸入冷媒温度Ｔｓが第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１より大きく（ステップＳ１４のＹｅｓ）、第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２以下である場合（ステップＳ１７のＮｏ）には、目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕ及び目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓを取得し（ステップＳ１８、ステップＳ１９）、何れか小さい方を目標回転数ＴＧＮＣとして圧縮機２を制御する（ステップＳ２０）。

【0081】

吸入冷媒圧力Ｐｓが第２閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ２を超える場合（ステップＳ１６のＹｅｓ）、及び、吸入冷媒温度Ｔｓが第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２を超える場合（ステップＳ１７のＹｅｓ）は、いずれも圧縮機２を保護、すなわち、圧縮機２の駆動を停止する（ステップＳ２１）。

【0082】

制御装置１００は、圧縮機２を停止させた後、吸入冷媒圧力Ｐｓが第２閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ２を下回るかを監視すると共に（ステップＳ２２）、吸入冷媒温度Ｔｓが第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２を下回るかを監視する（ステップＳ２３）。制御装置１００は、吸入冷媒圧力Ｐｓ及び吸入冷媒温度Ｔｓが第２閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ２を下回り（ステップＳ２２のＹｅｓ）、かつ、第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２を下回った場合に（ステップＳ２３のＹｅｓ）、圧縮機２を再起動させ（ステップＳ２４）、ホットガス暖房運転が終了するまで上記処理を繰り返す（ステップＳ２５）。

【0083】

このように、本実施形態に係る車両用空調装置１では、ホットガス暖房運転の際に、圧縮機２に対して、吸入冷媒圧力Ｐｓに基づく第１目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕと、吸入冷媒温度に基づく第２目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓをそれぞれ算出している。そして、吸入冷媒圧力Ｐｓが第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１を超える場合、又は、吸入冷媒温度Ｔｓが第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を超える場合に、第１目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＰｓｕ又は第２目標回転数ＴＧＮＣ＿ＬＴｓの何れか小さい方を目標回転数ＴＧＮＣとして圧縮機２を制御する。

【0084】

また、制御装置１００において、第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１及び第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を、外気温の変動に対応させて変更するので、外気温の変動に起因する吸入冷媒圧力Ｐｓの変動に応じた第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１及び第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を定めることができ、外気温の変動に拘わらず、最適な目標回転数ＴＧＮＣで圧縮機２を制御することができる。

【0085】

特に、外気温が低下すると吸入冷媒圧力Ｐｓも低下するが、これに伴って第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１及び第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１を下げることで、外気温に応じた最適な目標回転数ＴＧＮＣで圧縮機２を制御することができ、ホットガス暖房運転が用いられる極低温下の厳しい環境においてもより安定的かつ効果的に継続させることができる。

【0086】

このように吸入冷媒圧力Ｐｓ及び吸入冷媒温度Ｔｓをそれらの目標値を含む所定範囲に収まるように制御して、ホットガス暖房運転を安定的かつ効果的に継続させると共に、圧縮機の耐久性を向上させることができる。

【0087】

そして、制御装置１００では、上述のような制御を行った場合であっても、吸入冷媒圧力Ｐｓが第１閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ１よりも大きい第２閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ２を超える場合、又は、吸入冷媒温度Ｔｓが第１閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ１よりも大きい第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２を超える場合には、圧縮機２の駆動を停止させるので、圧縮機２の耐久性を確保すると共に、安全性を担保することができる。

【0088】

その後、制御装置１００は、吸入冷媒圧力Ｐｓが第２閾値圧力Ｐｓ＿ｔｈ２を下回り、かつ、吸入冷媒温度Ｔｓが第２閾値温度Ｔｓ＿ｔｈ２を下回った場合に、圧縮機２を再度駆動させるので、圧縮機２の耐久性を確保し、中断したホットガス暖房運転を安定的かつ効果的に継続可能な条件で再度運転することができる。

【0089】

以上述べた如く、本実施形態によれば、ホットガス暖房運転において、ホットガス暖房運転を安定的かつ効果的に継続させると共に、圧縮機の耐久性を向上させることができる。

【0090】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれら実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0091】

１：車両用空調装置、２：圧縮機、１０：冷媒回路、１０Ｖ：ホットガスバイパス
１１：外部熱交換器、１２，１３：流路切替弁、１４，１５：逆止弁
１６：アキュムレータ、２０：空調ユニット、２１，２２：室内熱交換器
２３：送風機、２４，２５：エアダンパ、２５Ａ，２５Ｂ：空気導入口
３０：熱媒体回路、３１：循環ポンプ、３３：温調対象熱交換器
３４：冷媒熱媒体熱交換器、３４Ａ，３４Ｂ：流路、４０：センサ部
４１：外気センサ、４２：圧縮機電流センサ、４３，４３Ａ：冷媒温度センサ
４４，４４Ａ，４４Ｂ：冷媒圧力センサ、４５：乗員センサ、４６：送風温度センサ
１００：制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】