特許 7312617 車両の空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-12

(45)【発行日】2023-07-21

(54)【発明の名称】車両の空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20230713BHJP

   B60H 1/00 20060101ALI20230713BHJP

   B60H 1/32 20060101ALI20230713BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20230713BHJP

   F25B 5/02 20060101ALI20230713BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 651C

B60H1/00 101C

B60H1/32 624A

B60H1/32 613A

B60H1/22 651A

B60H1/32 623G

B60H1/32 623B

B60H1/32 623S

F25B1/00 391

F25B1/00 397C

F25B5/02 510H

F25B1/00 361A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019112984

(22)【出願日】2019-06-18

(65)【公開番号】P2020203615

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100099793

【弁理士】

【氏名又は名称】川北 喜十郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154586

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 正広

(74)【代理人】

【識別番号】100182051

【弁理士】

【氏名又は名称】松川 直宏

(74)【代理人】

【識別番号】100179280

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 育郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180747

【弁理士】

【氏名又は名称】小森 剛彦

(72)【発明者】

【氏名】池尾 真彦

(72)【発明者】

【氏名】水野 多香子

(72)【発明者】

【氏名】青木 克宏

(72)【発明者】

【氏名】市原 祐飛

【審査官】嶋田 研司

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５０－１４１３３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０６－０６４４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１５１９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９４６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２１２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１５３３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１１４３６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－０３２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８３８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７９３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００１１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１５６６４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｈ １／２２

Ｂ６０Ｈ １／００

Ｂ６０Ｈ １／３２

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のエンジンの熱を熱媒によりヒータコアへ供給する熱媒サイクルと、
コンプレッサにより冷媒を圧縮する冷媒サイクルと、
前記熱媒サイクルに設けられ、前記冷媒サイクルの前記コンプレッサの熱または前記コンプレッサの排気管の熱を前記熱媒に伝える伝熱器と、
前記冷媒サイクルの前記冷媒を貯蔵するタンクと、
前記冷媒サイクルを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記ヒータコアへ熱媒を供給する場合、前記冷媒サイクルの前記冷媒を前記タンクへ貯蔵して過少冷媒状態にして前記コンプレッサを動作させる、
車両の空調装置。

【請求項2】

前記タンクは、前記冷媒サイクルの前記冷媒の半分以上を貯蔵可能である、
請求項１記載の車両の空調装置。

【請求項3】

前記伝熱器は、前記コンプレッサおよび前記排気管の少なくとも一部を収容する、
請求項１または２記載の車両の空調装置。

【請求項4】

前記伝熱器から出力される前記熱媒の温度を検出する熱媒温度センサ、を有し、
前記制御部は、前記熱媒温度センサにより検出される前記熱媒の温度に応じて、前記コンプレッサの回転数を制御する、
請求項１から３のいずれか一項記載の車両の空調装置。

【請求項5】

前記車両の外気温を検出する外気温センサ、を有し、
前記制御部は、前記外気温センサにより検出される車両の外気温が低くなると、前記冷媒サイクルの前記冷媒を前記タンクへ貯蔵する、
請求項１から４のいずれか一項記載の車両の空調装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記外気温センサにより検出される外気温が高くなると、前記タンクから、前記タンクに貯蔵している前記冷媒を排出する、
請求項５記載の車両の空調装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記車両のエンジンの発熱が低下する状態になると、前記冷媒サイクルの前記冷媒を前記タンクへ貯蔵している状態で前記コンプレッサを動作させる、
請求項１から６のいずれか一項記載の車両の空調装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記車両のエンジンが発熱を生じ得る状態になると、前記コンプレッサを停止する、
請求項１から７のいずれか一項記載の車両の空調装置。

【請求項9】

前記冷媒サイクルは、前記コンプレッサへのオイル循環を確保するようにオイルセパレータ方式により前記冷媒を循環する、
請求項１から８のいずれか一項記載の車両の空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両では、室内の温度を調整するために空調装置が用いられる。空調装置は、基本的に、たとえば特許文献１のように走行中の車両のエンジンの熱を熱媒サイクルの熱媒を用いてヒータコアへ供給し、冷媒サイクルで冷却した冷媒をエバボレータへ供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０８－０４００５０号公報

【文献】特開２０１２－００１１４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ハイブリッド自動車などでは、停車中や走行中においてもエンジンが停止することがあり、エンジンの発熱を常に期待できるわけではなく、熱量不足が生じやすい。また、電気自動車では、エンジンを搭載していない。
そこで、車両では、最近、エンジンの不備や作動停止にかかわらず動作可能なヒートポンプ方式のサイクルを用いて、空調に利用する熱媒または冷媒を生成することがある。
しかしながら、ヒートポンプ方式のサイクルでは、そのサイクルが複雑であり、その結果として車両の重量が増加しやすい。車両の重量は、燃費にダイレクトに影響する。また、エンジンが停止している場合でも空調のためにモータなどの動力源を常に作動させることになり、走行用のバッテリの蓄電電力を使用してしまう。その結果、空調を作動させた状態での走行可能距離は低下する。

【0005】

そこで、特許文献２のように、冷房用の冷媒サイクルにコンプレッサを含むようにバイパス回路を追加し、このバイパス回路の冷媒と熱媒サイクルの熱媒との間で熱交換をすることが考えられる。これにより、エンジンが動作している場合にはエンジンの熱をヒータコアへ供給しつつ、下り坂などでエンジンが停止している場合には冷媒の熱を熱媒へ熱交換することが可能になる。重量があって複雑なヒートポンプ方式のサイクルを用いることなく、エンジンが停止している場合であっても、冷媒との熱交換により熱媒を温めることが期待できる。
しかしながら、特許文献２のように単に冷媒の循環経路を通常の冷媒サイクルからバイパス回路へ切り替えてコンプレッサを動作させるとしても、熱媒を冷媒との熱交換により有効に温めることができるとは限らない。たとえば直前まで動作していない場合の冷媒は、外気温と同様に冷却された状態にある。

【0006】

このように車両の空調装置には改善が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る車両の空調装置は、車両のエンジンの熱を熱媒によりヒータコアへ供給する熱媒サイクルと、コンプレッサにより冷媒を圧縮する冷媒サイクルと、前記熱媒サイクルに設けられ、前記冷媒サイクルの前記コンプレッサの熱または前記コンプレッサの排気管の熱を前記熱媒に伝える伝熱器と、前記冷媒サイクルの前記冷媒を貯蔵するタンクと、前記冷媒サイクルを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記ヒータコアへ熱媒を供給する場合、前記冷媒サイクルの前記冷媒を前記タンクへ貯蔵して過少冷媒状態にして前記コンプレッサを動作させる。

【0008】

好適には、前記タンクは、前記冷媒サイクルの前記冷媒の半分以上を貯蔵可能である、とよい。

【0009】

好適には、前記伝熱器は、前記コンプレッサおよび前記排気管の少なくとも一部を収容する、とよい。

【0010】

好適には、前記伝熱器から出力される前記熱媒の温度を検出する熱媒温度センサ、を有し、前記制御部は、前記熱媒温度センサにより検出される前記熱媒の温度に応じて、前記コンプレッサの回転数を制御する、とよい。

【0011】

好適には、前記車両の外気温を検出する外気温センサ、を有し、前記制御部は、前記外気温センサにより検出される車両の外気温が低くなると、前記冷媒サイクルの前記冷媒を前記タンクへ貯蔵する、とよい。
好適には、前記制御部は、前記外気温センサにより検出される外気温が高くなると、前記タンクから、前記タンクに貯蔵している前記冷媒を排出する、とよい。

【0012】

好適には、前記制御部は、前記車両のエンジンの発熱が低下する状態になると、前記冷媒サイクルの前記冷媒を前記タンクへ貯蔵している状態で前記コンプレッサを動作させる、とよい。

【0013】

好適には、前記制御部は、前記車両のエンジンが発熱を生じ得る状態になると、前記コンプレッサを停止する、とよい。

【0015】

好適には、前記冷媒サイクルは、前記コンプレッサへのオイル循環を確保するようにオイルセパレータ方式により前記冷媒を循環する、とよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明では、熱媒サイクルのヒータコアへ熱媒を供給する場合、冷媒サイクルの冷媒をタンクへ貯蔵する。これにより、冷媒サイクルは、過少冷媒状態となることができる。過少冷媒状態でコンプレッサを動作させることにより、コンプレッサは、過少冷媒状態でない通常の場合より高く発熱する。伝熱器は、コンプレッサおよび排気管の少なくとも一部を収容し、過少冷媒状態で動作して高温になるコンプレッサの熱、または高温のコンプレッサの排気管の熱を熱媒へ伝える。熱媒は、発熱するコンプレッサまたは排気管の熱により加熱される。その結果、本発明では、過少冷媒状態で動作するコンプレッサの熱を、熱媒サイクルのヒータコアを通じて、車両の室内へ供給することができる。
これに対し、仮にたとえば過少冷媒状態とすることなくコンプレッサを動作させた場合、コンプレッサはあまり多く発熱しない。冷媒の温度もあまり上がらない。しかも、コンプレッサや冷媒の温度が上がるまでに時間がかかる。この場合、熱媒の熱量が不足する際にコンプレッサを作動させて、その作動開始直後から即時的に高い温度にして、その熱を熱媒サイクルのヒータコアを通じて車両の室内へ供給することは、容易でない。
しかも、本発明では、冷媒サイクルと熱媒サイクルとの組み合わせで構成されている。したがって、本発明では、重量があって複雑なヒートポンプ方式のサイクルを用いることなく、エンジンが停止する場合において熱媒を良好に温めて車両の室内の加温に用いることが可能である。その結果、本発明では、たとえば調温のためだけに走行には不要な状態においてエンジンを動作させる必要が少なくできる。また、本発明では、コンプレッサを作動させる単位エネルギー当たりの発熱量を増やすことができるので、高い発熱効率により車両の燃費を改善できる。
このように本発明では、車両の空調装置を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る車両の空調装置の説明図である。

【図2】図２は、図１の空調ＥＣＵによる冷媒のタンクへの貯蔵制御のフローチャートである。

【図3】図３は、図１の空調ＥＣＵによるコンプレッサの作動制御のフローチャートである。

【図4】図４は、図１の車両の空調装置による熱媒の制御例の模式的なタイミングチャートである。横軸は、時間である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

【0019】

図１は、本発明の実施形態に係る車両の空調装置１の説明図である。
図１の車両の空調装置１は、冷媒サイクル１０、熱媒サイクル２０、および、これらの作動を制御する制御部としての空調ＥＣＵ３１、を有する。冷媒サイクル１０、および熱媒サイクル２０は、たとえば車両のエンジン２２とともに、車両のエンジン室に設けられる。

【0020】

冷媒サイクル１０は、冷媒を循環させるために、コンプレッサ１１、オイルセパレータ１２、コンデンサ１３、膨張弁１４、およびエバボレータ１５が、その順番で耐圧チューブにより連結される。エバボレータ１５は、車両の室内に通じる空調ダクト２に設けられる。
冷媒は、たとえばＲ１２、ｒ１３４ａなどでよい。
コンプレッサ１１は、冷媒を圧縮し、オイルセパレータ１２を通じてコンデンサ１３へ供給する。コンデンサ１３は、圧縮された冷媒を凝集して液化する。膨張弁１４は、凝集により液化している冷媒をエバボレータ１５へ向けて噴霧する。噴霧された冷媒は、エバボレータ１５において気化する。液状の冷媒が気化することにより、エバボレータ１５は、その周囲から気化熱を吸収する。空調ダクト２内の空気は、エバボレータ１５により冷却される。
気化した冷媒は、エバボレータ１５からコンプレッサ１１へ供給され、再び圧縮される。このようにして冷媒サイクル１０は、冷媒を循環させて、空調ダクト２内の空気を冷却し続けることができる。
オイルセパレータ１２は、冷媒に混ざるオイルを分離し、コンプレッサ１１へ戻す。これにより、コンプレッサ１１は、コンプレッサ１１へのオイル循環を確保できる。

【0021】

熱媒サイクル２０は、熱媒を循環させるために、ウォータポンプ２１、車両のエンジン２２、伝熱器２３、およびヒータコア２４が、その順番で耐圧チューブにより連結される。ヒータコア２４は、車両の室内に通じる空調ダクト２に設けられる。なお、熱媒サイクル２０は、この他にも、ヒータコア２４および伝熱器２３と並列的に連結される図示外のラジエタを備えてよい。ラジエタは、熱媒を外気により冷却する。
熱媒は、たとえば冷却水でよい。熱媒は、この他にもたとえば冷却用のオイルでよい。
ウォータポンプ２１は、熱媒としての冷却水を、熱媒サイクル２０において強制循環させる。エンジン２２を通過した熱媒は、作動するエンジン２２の排熱により温められ、伝熱器２３を通過し、ヒータコア２４へ循環する。ヒータコア２４は、車両のエンジン２２の熱が熱媒により供給されることにより加熱され、空調ダクト２内の空気を温める。空調ダクト２内の空気は、ヒータコア２４により加温される。
ヒータコア２４を通過した熱媒は、再びウォータポンプ２１へ供給される。このようにして熱媒サイクル２０は、熱媒を循環させて、空調ダクト２内の空気を加温し続けることができる。

【0022】

空調ＥＣＵ３１は、車両に設けられる車載ネットワーク３０に接続される。車載ネットワーク３０には、この他にもたとえばエンジンＥＣＵ３２、走行制御ＥＣＵ３３、ユーザインタフェースＥＣＵ３４、などが接続される。
空調ＥＣＵ３１は、ユーザインタフェースＥＣＵ３４からの温度設定に基づいて、車室の温度が設定温度となるように、冷媒サイクル１０および熱媒サイクル２０の作動を制御する。

【0023】

ところで、車両のエンジンＥＣＵ３２は、停車中や走行中などにおいてエンジン２２の駆動力が不要である場合、エンジン２２を停止する制御を実行する。また、車両がエンジン２２以外の動力源としてたとえばモータなどを有する場合、エンジンＥＣＵ３２は、エンジン２２を停止してモータの駆動で車両を走行させることがある。このように走行中などにおいてエンジン２２が停止制御される場合、走行中などにおいてエンジン２２が停止することなく継続的に作動している場合と比べて、エンジン２２の発熱量が減ることがある。この場合、熱媒サイクル２０は、エンジン２２の発熱を常に期待することができず、エンジン２２の停止制御中には熱量不足が生じやすい。熱量不足が生じると、空調ＥＣＵ３１は、熱媒サイクル２０を作動させても、車室を設定温度まで温めたり、車室を設定温度に維持したりできなくなる。

【0024】

そこで、車両には、最近、エンジン２２の作動停止にかかわらず作動可能なヒートポンプ方式のサイクルを用いて、空調に利用する熱媒体を加熱または冷却するものが増えている。
しかしながら、ヒートポンプ方式のサイクルでは、熱媒体を加熱し且つ冷却できるようにするためにサイクルが複雑化し、空調装置１の重量が増加する。車両の重量は、燃費にダイレクトに影響する。
しかも、ヒートポンプ方式のサイクルでは、エンジン２２が作動している場合でも、空調のためのモータを作動させ続ける。これにより、走行用のバッテリの蓄電電力は、空調のために消費され続ける。空調を作動させた状態での走行可能距離は、格段に低下する。

【0025】

このように車両の空調装置１では、改善することが求められている。

【0026】

そこで、本実施形態では、熱媒サイクル２０のたとえばエンジン２２とヒータコア２４との間に、伝熱器２３を設ける。伝熱器２３は、冷媒サイクル１０のコンプレッサ１１と、コンプレッサ１１の排気管１６とを収容する容器である。伝熱器２３は、伝熱器２３からの放熱を抑制するために断熱構造に形成されてもよい。これにより、伝熱器２３は、冷媒サイクル１０のコンプレッサ１１の熱またはコンプレッサ１１の排気管１６の熱を、熱媒に伝えることができる。

【0027】

また、冷媒サイクル１０には、冷媒を貯蔵するタンク１７を設ける。タンク１７は、冷媒サイクル１０の冷媒の７～８割以上を貯蔵できるサイズに形成する。タンク１７は、冷媒サイクル１０の冷媒の半分以上を貯蔵できるサイズに形成されてもよい。タンク１７は、冷媒サイクル１０において、たとえば膨張弁１４に対して並列に接続される。タンク１７へ冷媒を分岐する分岐管には、開閉制御可能な流入弁１８が設けられる。タンク１７から冷媒を戻す戻し管には、開閉制御可能な流出弁１９が設けられる。

【0028】

また、制御部としての空調ＥＣＵ３１には、外気温センサ３５、熱媒温度センサ３６、が接続される。
外気温センサ３５は、車両の外気温を検出する。
熱媒温度センサ３６は、伝熱器２３から出力される熱媒の温度を検出する。

【0029】

そして、空調ＥＣＵ３１は、これらの温度センサ３５，３６により検出される温度を用いて、冷媒サイクル１０での冷媒の循環、および熱媒サイクル２０での熱媒の循環を制御する。具体的には、空調ＥＣＵ３１は、流入弁１８の開閉、流出弁１９の開閉、コンプレッサ１１の作動停止、ウォータポンプ２１の作動停止、を制御する。たとえばヒータコア２４へ熱媒を供給して車室の温度を上げる場合、空調ＥＣＵ３１は、ウォータポンプ２１を作動させて、熱媒サイクル２０で熱媒を循環する。エバボレータ１５へ冷媒を供給して車室の温度を下げる場合、空調ＥＣＵ３１は、流入弁１８および流出弁１９をともに閉じた状態でコンプレッサ１１を作動させて、冷媒サイクル１０で冷媒を循環する。

【0030】

図２は、図１の空調ＥＣＵ３１による冷媒の貯蔵制御のフローチャートである。
空調ＥＣＵ３１は、たとえば車両に乗員が乗車している場合に、図２の処理を繰り返し実行する。

【0031】

ステップＳＴ１において、空調ＥＣＵ３１は、外気温センサ３５により検出される車両の外気温を、加温要温度と比較する。加温要温度は、たとえば車室の加温が必要となると考えられる最高の温度でよい。車両の外気温が加温要温度以下である場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ３へ進める。車両の外気温が加温要温度より高い場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ２へ進める。

【0032】

ステップＳＴ２において、空調ＥＣＵ３１は、車内加温の要否を判断する。空調ＥＣＵ３１は、たとえばユーザインタフェースＥＣＵ３４からの車内加温の指示がある場合、車内加温が必要と判断し、処理をステップＳＴ２へ進める。ユーザインタフェースＥＣＵ３４から車内加温の指示がない場合、空調ＥＣＵ３１は、車内加温を不要と判断し、処理をステップＳＴ４へ進める。

【0033】

ステップＳＴ３において、空調ＥＣＵ３１は、冷媒サイクル１０の冷媒をタンク１７へ貯蔵する。空調ＥＣＵ３１は、流出弁１９を閉じたまま流入弁１８を開き、コンプレッサ１１を作動させる。これにより、冷媒サイクル１０の冷媒は、タンク１７に流入して圧縮して蓄積される。空調ＥＣＵ３１は、たとえば図示外の圧力センサによりタンク１７の内圧を繰り返し計測し、または図示外のタイマにより経過時間を計測し、冷媒サイクル１０の冷媒の７～８割以上がタンク１７に蓄積されていると考えられる状態になると、流出弁１９を閉じたまま流入弁１８を閉じる。これにより、冷媒サイクル１０は、過少冷媒状態となる。

【0034】

ステップＳＴ４において、空調ＥＣＵ３１は、タンク１７に貯蔵されている冷媒を冷媒サイクル１０へ戻す。空調ＥＣＵ３１は、流入弁１８を閉じたまま流出弁１９を開き、コンプレッサ１１を作動させる。これにより、タンク１７の冷媒は、冷媒サイクル１０へ戻る。空調ＥＣＵ３１は、たとえば図示外の圧力センサによりタンク１７の内圧を繰り返し計測し、または図示外のタイマにより経過時間を計測し、タンク１７の冷媒がほぼ無くなると考えられる状態になると、流入弁１８を閉じたまま流出弁１９を閉じる。これにより、タンク１７は、冷媒サイクル１０から分離される。冷媒サイクル１０は、通常量の冷媒が存在する状態になる。空調ＥＣＵ３１は、外気温センサ３５により検出される外気温が車内加温を不要とする程度に高い場合、タンク１７から、タンク１７に貯蔵している冷媒を排出する。

【0035】

このように、本実施形態では、ステップＳＴ２の判断によりステップＳＴ３へ進むことにより、ステップＳＴ２の判断によりステップＳＴ３へ進んでいなくとも、冷媒サイクル１０の冷媒をタンク１７へ貯蔵することができる。
また、ステップＳＴ２の判断にかかわらずステップＳＴ１の判断によりステップＳＴ３へ進むことになり、走行途中においてエンジン２２が停止している状態で車内加温が操作されたとしても、冷媒サイクル１０を予め過少冷媒状態に準備しておいて即時的にコンプレッサ１１を作動させて発熱させることが可能になる。

【0036】

図３は、図１の空調ＥＣＵ３１によるコンプレッサ１１の作動制御のフローチャートである。
空調ＥＣＵ３１は、たとえば車両に乗員が乗車している場合に、図３の処理を繰り返し実行する。

【0037】

ステップＳＴ１１において、空調ＥＣＵ３１は、図２のステップＳＴ３による冷媒のタンク１７への貯蔵が完了したか否かを判断する。冷媒のタンク１７への貯蔵が完了している場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ１２へ進める。冷媒のタンク１７への貯蔵が完了していない場合、空調ＥＣＵ３１は、図３の処理を終了する。冷媒のタンク１７への貯蔵が完了している場合、冷媒サイクル１０は、過少冷媒状態になる。

【0038】

ステップＳＴ１２において、空調ＥＣＵ３１は、車内加温の要否を判断する。空調ＥＣＵ３１は、たとえばユーザインタフェースＥＣＵ３４からの車内加温の開始指示があった場合、車内加温が必要と判断し、処理をステップＳＴ１３へ進める。ユーザインタフェースＥＣＵ３４から車内加温の開始指示がない場合、空調ＥＣＵ３１は、車内加温を不要と判断し、図３の処理を終了する。なお、ユーザインタフェースＥＣＵ３４からの車内加温の開始指示があった場合、空調ＥＣＵ３１は、すでに熱媒サイクル２０において熱媒を循環させて、車室の加温を開始している。したがって、空調ＥＣＵ３１は、車内加温の指示により熱媒サイクル２０を用いた加温を開始した後に、処理をステップＳＴ１３へ進めることになる。

【0039】

ステップＳＴ１３において、空調ＥＣＵ３１は、車両のエンジン２２の発熱が低下する状態を、エンジン２２の停止の有無により判断する。エンジンＥＣＵ３２は、たとえば走行制御ＥＣＵ３３からの指示により、たとえば長い下り坂を走行する場合、アイドリングでの停車が生じる場合、エンジン２２への燃料供給を停止する。空調ＥＣＵ３１は、たとえばこの走行制御ＥＣＵ３３からエンジンＥＣＵ３２への指示を取得すると、エンジン２２が停止すると判断し、処理をステップＳＴ１４へ進める。エンジン２２が停止していないと判断する場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ１８へ進める。

【0040】

ステップＳＴ１４において、空調ＥＣＵ３１は、熱媒温度センサ３６により検出される伝熱器２３から出力される熱媒の温度が、所定の補助開始温度以下であるか否かを判断する。補助開始温度は、たとえばエンジン２２が冬季に通常負荷で連続的に作動している場合での熱媒の定常温度より低い温度であればよい。また、補助開始温度は、後述するように、熱媒の温度として熱量が不足して車室を良好に温めることができなくなる熱量不足温度より高い温度とするとよい。熱媒の検出温度が補助開始温度以下である場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ１６へ進める。熱媒の検出温度が補助開始温度より高い場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ１５へ進める。

【0041】

ステップＳＴ１５において、空調ＥＣＵ３１は、熱媒の検出温度が、所定の補助停止温度以上であるか否かを判断する。補助停止温度は、補助開始温度より高く、かつ、たとえばエンジン２２が冬季に通常負荷で連続的に作動している場合での熱媒の定常温度より低い温度であればよい。また、補助停止温度は、補助開始温度より高く、かつ、コンプレッサ１１の耐熱温度より低い温度であればよい。熱媒の検出温度が補助停止温度以上である場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ１８へ進める。熱媒の検出温度が補助停止温度より低い場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ１６へ進める。

【0042】

ステップＳＴ１６において、空調ＥＣＵ３１は、熱媒温度センサ３６により検出される伝熱器２３から出力される熱媒の温度に応じたコンプレッサ１１の回転数を取得する。空調ＥＣＵ３１は、取得可能なコンプレッサ１１の回転数として、過少冷媒状態で作動するコンプレッサ１１がその耐熱温度を上回ることがない回転数の範囲から取得する。空調ＥＣＵ３１は、その回転数の範囲において、熱媒の温度が高いほど高い回転数を取得してよい。必要以上の回転数としないことにより、コンプレッサ１１を回転させるために消費するエネルギーを最適化できる。

【0043】

ステップＳＴ１７において、空調ＥＣＵ３１は、取得した回転数で、コンプレッサ１１を作動する。これにより、コンプレッサ１１は、エンジン２２が停止する場合に過少冷媒状態で作動し、コンプレッサ１１の発熱により熱媒を加熱することができる。熱媒は、エンジン２２が停止しているにもかかわらず、コンプレッサ１１により加温されて、たとえばエンジン２２の停止前と同様に高い温度に維持されるようになり得る。また、エンジン２２の停止前よりも温度が低下する場合であっても、冷媒の温度の低下割合を低くすることができる。その後、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ１９へ進める。

【0044】

ステップＳＴ１８において、空調ＥＣＵ３１は、コンプレッサ１１を停止する。これにより、過少冷媒状態でのコンプレッサ１１の作動を停止することができる。これにより、エンジン２２が作動する場合において、コンプレッサ１１を過少冷媒状態で作動させないようできる。

【0045】

ステップＳＴ１９において、空調ＥＣＵ３１は、室内加温が終了するか否かを判断する。空調ＥＣＵ３１は、たとえば乗員の降車やユーザインタフェースＥＣＵ３４からの車内加温の終了指示があった場合、室内加温の終了と判断し、処理をステップＳＴ２０へ進める。車内加温の終了指示がない場合、空調ＥＣＵ３１は、処理をステップＳＴ３へ戻す。空調ＥＣＵ３１は、車内加温の終了指示があるまで、ステップＳＴ３からステップＳＴ１９までの処理を繰り返す。この間に、熱媒の検出温度が補助停止温度より低い場合、ステップＳＴ１６およびステップＳＴ１７の処理により、コンプレッサ１１が過少冷媒状態で作動する。熱媒の検出温度が補助停止温度以上である場合、ステップＳＴ１８の処理により、コンプレッサ１１の過少冷媒状態での作動が停止する。

【0046】

ステップＳＴ２０において、空調ＥＣＵ３１は、作動中のコンプレッサ１１を停止する。その後、空調ＥＣＵ３１は、図３の処理を終了する。

【0047】

図４は、図１の車両の空調装置１による熱媒の制御例の模式的なタイミングチャートである。横軸は、時間である。
図４（Ａ）は、走行中のエンジン２２の作動状態である。たとえば走行中に長い下り坂を走行する場合、または走行中において長い期間で減速または停止する場合、エンジン２２が停止する。
図４（Ｂ）は、コンプレッサ１１の作動状態である。コンプレッサ１１は、図４（Ａ）においてエンジン２２が停止する期間において連続的に作動し続ける。

【0048】

図４（Ｃ）は、熱媒の検出温度である。熱媒の検出温度は、走行中にエンジン２２が停止すると、温度が低下し始める。しかしながら、過少冷媒状態で作動して発熱するコンプレッサ１１の熱により、熱媒が加熱されているため、図４（Ｃ）の実線で示すように、熱媒の温度低下が抑制される。その後、エンジン２２が作動を再開すると、熱媒の温度は停止前と同様の温度に回復する。図４（Ｃ）の破線は、エンジン２２の停止中にコンプレッサ１１を作動させなかった場合での熱媒の検出温度である。この場合、エンジン２２の停止期間が長くなると、ヒータコア２４により熱を奪われる熱媒の温度は、熱量不足となり、車室を良好に温めることができる下限温度より低くなる。熱量不足になると、空調ＥＣＵ３１は、エンジンＥＣＵ３２へ、エンジン２２の始動指示を出力する。これにより、図４（Ａ）に破線で示すように、エンジン２２が始動する。エンジン２２は、エンジン２２が停止可能な期間より早く始動してしまう。エンジン２２が実際に停止している期間は、エンジン２２が停止可能な期間より短くなる。
これに対し、図４（Ｃ）の実線では、エンジン２２の停止期間が長くなっても熱媒の温度は下限温度より低くなることはない。車室を良好に温め続けることができる。エンジン２２は、エンジン２２が停止可能な期間におい実際に停止することが可能になる。

【0049】

以上のように、本実施形態では、熱媒サイクル２０のヒータコア２４へ熱媒を供給する場合、冷媒サイクル１０の冷媒をタンク１７へ貯蔵する。タンク１７は、たとえば冷媒サイクル１０の冷媒の半分以上、好ましくは７～８割以上を貯蔵してよい。これにより、冷媒サイクル１０は、過少冷媒状態となる。この過少冷媒状態でコンプレッサ１１を作動させることにより、コンプレッサ１１は、過少冷媒状態でない通常の場合より高い温度に発熱する。伝熱器２３は、コンプレッサ１１および排気管１６を収容する容器である。伝熱器２３は、過少冷媒状態で作動して高温になるコンプレッサ１１の熱、または高温のコンプレッサ１１の排気管１６の熱を熱媒へ伝える。熱媒は、発熱するコンプレッサ１１または排気管１６の熱により良好に加熱され得る。その結果、本実施形態では、過少冷媒状態で作動するコンプレッサ１１の熱を、熱媒サイクル２０のヒータコア２４を通じて、車両の室内へ供給することができる。
これに対し、仮にたとえば過少冷媒状態とすることなくコンプレッサ１１を作動させた場合、コンプレッサ１１はあまり多くの発熱をすることなく、しかも、その少ない発熱が得られるまでに時間がかかる。コンプレッサ１１を作動開始直後から即時的に高い温度へ発熱させることはできない。
しかも、本実施形態では、重量があって複雑なヒートポンプ方式のサイクルを用いることなく、エンジン２２が停止している場合において、熱媒を良好に温めて車両の室内の加温に用いることが可能である。その結果、本実施形態では、たとえば調温のためだけに走行には不要な状態においてエンジン２２を作動させる必要がなくなる。また、本実施形態では、コンプレッサ１１を作動させるための単位エネルギー当たりの発熱が増えているので、高い発熱効率を得て、車両の燃費を改善することができる。本実施形態では、車両の空調装置１を改善することができる。

【0050】

本実施形態では、熱媒温度センサ３６により検出される熱媒の温度に応じて、コンプレッサ１１の回転数を制御する。よって、過少冷媒状態で作動するコンプレッサ１１が、その耐熱温度以上にならないように、コンプレッサ１１の回転数を制御することができる。

【0051】

本実施形態では、外気温センサ３５により検出される車両の外気温が低くなると、冷媒サイクル１０の冷媒をタンク１７へ貯蔵する。よって、外気温が低くなって、車両の室内の加温が必要となりそうな場合には、コンプレッサ１１を過少冷媒状態で作動させることが可能になる。そして、実際に車両のエンジン２２の発熱が低下する状態になると、冷媒サイクル１０の冷媒をタンク１７へ貯蔵している状態でコンプレッサ１１を作動させる。たとえば、走行中の車両が下り坂にさしかかったり、エンジン２２への燃料供給を停止したりする状態では、冷媒サイクル１０の冷媒をタンク１７へ貯蔵している状態でコンプレッサ１１を作動させる。よって、本実施形態では、過少冷媒状態で作動するコンプレッサ１１の熱または排気管１６の熱により、熱媒を有効に温めて、車両の室内の加温に用いることができる。本実施形態では、温調のためだけにエンジン２２を始動させる機会を減らし、燃費を改善できる。

【0052】

本実施形態では、車両のエンジン２２が発熱を生じ得る状態になると、コンプレッサ１１を停止する。たとえば、走行中の車両が下り坂から平地へ移行したり、エンジン２２への燃料供給を再開したりする状態では、コンプレッサ１１を停止する。よって、車両のエンジン２２の発熱により熱媒が温められることになる状態においてコンプレッサ１１を過少冷媒状態で作動させ続けて、コンプレッサ１１が過剰な加熱などにより不具合を生じてしまう可能性を減らすことができる。

【0053】

本実施形態では、外気温センサ３５により検出される外気温が高くなると、タンク１７から、タンク１７に貯蔵している冷媒を排出する。これにより、冷媒サイクル１０は、外気温が高く場合には通常通り、冷媒によりエバボレータ１５を冷却することができる。

【0054】

本実施形態では、冷媒サイクル１０は、タンク１７に冷媒を貯蔵した状態においてコンプレッサ１１へのオイル循環を確保するようにオイルセパレータ１２方式により冷媒を循環する。これにより、コンプレッサ１１は、過少冷媒状態で作動する際にもオイルによる潤滑を確保でき、焼き付きを効果的に抑制できる。

【0055】

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるのもではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

【0056】

たとえば上記実施形態において、伝熱器２３は、コンプレッサ１１および排気管１６の全体を収容する容器である。
この他にもたとえば、伝熱器２３は、コンプレッサ１１および排気管１６の一部を収容してもよい。

【符号の説明】

【0057】

１…車両の空調装置、２…空調ダクト、１０…冷媒サイクル、１１…コンプレッサ、１２…オイルセパレータ、１３…コンデンサ、１４…膨張弁、１５…エバボレータ、１６…排気管、１７…タンク、２０…熱媒サイクル、２２…エンジン、２３…伝熱器、２４…ヒータコア、３１…空調ＥＣＵ、３５…外気温センサ、３６…熱媒温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】