(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】2024-05-24
(45)【発行日】2024-06-03
(54)【発明の名称】車両用空調装置
(51)【国際特許分類】
B60H 1/22 20060101AFI20240527BHJP
【ＦＩ】
B60H1/22 651C
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021050560
(22)【出願日】2021-03-24
(65)【公開番号】P2022148755
(43)【公開日】2022-10-06
【審査請求日】2023-12-28
(73)【特許権者】
【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】清水 宣伯
【審査官】塩田 匠
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０５０１５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１４０７２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１０５１５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１８２２０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－３４２２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２０９９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０６９９２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｈ １／２２
Ｆ２５Ｂ １／００
Ｆ２５Ｂ ２７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器、車室内に供給される空気を加熱する放熱器、前記室外熱交換器の冷媒入口側に設けられる第１電子膨張弁、冷媒－熱媒体熱交換器、及び、前記冷媒－熱媒体熱交換器の冷媒入口側に設けられる第２電子膨張弁を含む冷媒回路と、熱媒体を循環させて前記冷媒－熱媒体熱交換器において冷媒と熱媒体との間で熱交換を行わせる熱媒体回路と、
前記冷媒回路及び前記熱媒体回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記放熱器を用いて前記車室内を暖房する暖房運転において、
前記圧縮機から吐出し前記放熱器において放熱した冷媒に、
前記室外熱交換器から吸熱させる外気吸熱暖房モードと、
前記冷媒－熱媒体熱交換器から吸熱させる廃熱回収暖房モードと、を有し、
前記外気吸熱暖房モードから前記廃熱回収暖房モードへの切替時に、前記第１電子膨張弁を閉じるように制御するとともに、前記冷媒－熱媒体熱交換器の下流側の冷媒過熱度を上昇させるように制御する、車両用空調装置。
【請求項2】
前記制御装置は、前記第２電子膨張弁の開度を制御することにより、前記冷媒－熱媒体熱交換器の下流側の冷媒過熱度を上昇させる請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項3】
前記制御装置は、前記廃熱回収暖房モードへ切替開始から所定時間経過後に、前記第２電子膨張弁の開度を制御することにより、前記冷媒－熱媒体熱交換器の下流側の冷媒過熱度を下降させる請求項１または請求項２記載の車両用空調装置。
【請求項4】
前記熱媒体回路に、前記熱媒体を循環させるポンプが設けられ、前記制御装置は、前記外気吸熱暖房モードから前記廃熱回収暖房モードへの切替時に、前記ポンプの回転数を制御することにより前記熱媒体の循環量を減少させる請求項１から請求項３の何れか１項記載の車両用空調装置。
【請求項5】
前記室外熱交換器の冷媒出口に冷媒貯留部を設けた請求項１から請求項４のいずれか１項記載の車両用空調装置。
【請求項6】
前記冷媒回路において、前記放熱器から前記室外熱交換器の冷媒入口までの冷媒配管に、他の冷媒配管に比して、長く、太径の冷媒配管を用いる請求項１から請求項４のいずれか１項記載の車両用空調装置。
【請求項7】
前記熱媒体回路は、機器温度調整回路であって、前記機器温度調整回路に熱媒体を循環させて車両に搭載される被温調対象から前記冷媒－熱媒体熱交換器によって熱を回収する、請求項１から請求項６のいずれか１項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、車両に適用されるヒートポンプ式の車両用空調装置であって、特に、冷媒回路に接続された熱媒体回路を循環する熱媒体から吸熱して車室内の暖房に利用する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器、及び膨張弁が接続された冷媒回路を備え、室内熱交換器において冷媒と熱交換した空気を車室内に供給して車室内の空調を行うヒートポンプ式の車両用空調装置が知られている。
【0003】
このような車両用空調装置において、例えば、冷媒回路に冷媒－熱媒体熱交換器を介して熱媒体回路としてのバッテリ温度調整装置を設け、バッテリの熱を回収して暖房運転に利用するものがある。例えば、特許文献１の車両用空調装置では、暖房運転時の冷媒の吸熱を、室外熱交換器で行う外気吸熱モードと冷媒－熱媒体熱交換器で行う廃熱回収モードと、を含む複数のモードを必要に応じて切り替えて実行している。これらのモード間の切り替えは、室外熱交換器の冷媒入口側に設けた電子膨張弁と、冷媒－熱媒体熱交換器の冷媒入口前に設けた電子膨張弁とを用いて冷媒を分流させたり分流量を調整したりすることにより実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－１８４１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、暖房運転時の外気吸熱モードから廃熱回収モードへの切替の際に、バッテリ温度調整装置を循環する熱媒体の温度が外気温度に比して高温である場合には、冷媒回路を循環する低圧側の冷媒、すなわち、冷媒－熱媒体熱交換器を通過する冷媒の圧力（温度）が急激に上昇してしまう。このとき、圧縮機の回転数を制御しても十分でなく、室内熱交換器から吹き出されて車室内へ供給される空気の温度が乱れてしまうことがある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、暖房モードの切替時において、車室内へ供給される空気の温度の乱れを抑制し、温度を一定に保つこと、などを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一形態は、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器、車室内に供給される空気を加熱する放熱器、前記室外熱交換器の冷媒入口側に設けられる第１電子膨張弁、冷媒－熱媒体熱交換器、及び、前記冷媒－熱媒体熱交換器の冷媒入口側に設けられる第２電子膨張弁を含む冷媒回路と、熱媒体を循環させて前記冷媒－熱媒体熱交換器において冷媒と熱媒体との間で熱交換を行わせる熱媒体回路と、前記冷媒回路及び前記熱媒体回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記放熱器を用いて前記車室内を暖房する暖房運転において、前記圧縮機から吐出し前記放熱器において放熱した冷媒に、前記室外熱交換器から吸熱させる外気吸熱暖房モードと、前記冷媒－熱媒体熱交換器から吸熱させる廃熱回収暖房モードと、を有し、前記外気吸熱暖房モードから前記廃熱回収暖房モードへの切替時に、前記第１電子膨張弁を閉じるように制御するとともに、前記冷媒－熱媒体熱交換器の下流側の冷媒過熱度を上昇させるように制御する、車両用空調装置を提供する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、暖房モードの切替時において、車室内に供給させる空気の温度の乱れを抑制し、温度を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒの概略構成を示す図である。
【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としてのヒートポンプＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、外気吸熱暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れを示す図である。
【図4】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、廃熱回収暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路においてバッテリの温度を調整する場合の熱媒体の流れを示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、廃熱回収暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路においてモータユニットの温度を調整する場合の熱媒体の流れを示す図である。
【図6】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、廃熱回収暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路においてバッテリ及びモータユニットの温度を調整する場合の熱媒体の流れを示す図である。
【図7】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、併用暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路においてバッテリの温度を調整する場合の熱媒体の流れを示す図である。
【図8】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、併用暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路においてモータユニットの温度を調整する場合の熱媒体の流れを示す図である。
【図9】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、併用暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路においてバッテリ及びモータユニットの温度を調整する場合の熱媒体の流れを示す図である。
【図10】本発明の実施形態に係る車両用空調装置において、外気吸熱暖房モード（ＭＯＤＥ１）から廃熱回収暖房モード（ＭＯＤＥ３）への切替時の制御に関し、圧縮機、室外膨張弁、チラー膨張弁、第１循環ポンプ及び第２循環ポンプに対する制御と、その結果を示すグラフである。
【図11】本発明の実施形態の変形例１に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ１の概略構成を示す。
【図12】本発明の実施形態の変形例２に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ２の概略構成を示す。
【図13】本発明の実施形態の変形例３に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ３の概略構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一の符号は同一の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。
【0011】
図１に、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１の概略構成を示す。車両用空調装置１は、例えば、エンジン（内燃機関）が搭載されていない電気自動車（ＥＶ）やエンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車などの車両に適用することができる。このような車両は、バッテリ（例えば、リチウム電池）が搭載され、外部電源からバッテリに充電された電力を、走行用のモータを含むモータユニットに供給することで駆動し、走行する。車両用空調装置１も、バッテリから供給される電力によって駆動する。
【0012】
本実施形態に係る車両用空調装置１は、冷媒回路Ｒを備え、冷媒回路Ｒを用いたヒートポンプ運転を行うことにより車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び除霜）を行う。また、冷媒回路Ｒに接続される熱媒体回路としての機器温度調整回路６１を用いてバッテリ５５やモータユニット６５等の電装機器に対する冷却や暖機を行う。なお、以下の説明において、冷媒とは、ヒートポンプ（圧縮・凝縮・膨張・蒸発）における状態変化を伴う冷媒回路Ｒの循環媒体であり、熱媒体とは、このような状態変化を伴わずに熱の吸収と放熱を行う媒体である。
【0013】
冷媒回路Ｒは、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機２と、車室内の空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられ、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱する室内熱交換器としての室内コンデンサ（放熱器）４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる室外膨張弁６と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器（凝縮器）として機能し、暖房時には冷媒を吸熱させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させて車室内に供給する空気を冷却する室内熱交換器としての吸熱器９と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３Ａ～１３Ｈにより接続されて構成されている。
【0014】
室外膨張弁６及び室内膨張弁８は、いずれも図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに加えられるパルス数によって全閉から全開までの間で開度が適宜制御される。室外膨張弁６は、室内コンデンサ４から流出し室外熱交換器７に流入する冷媒を減圧膨張させる。また、室外膨張弁６は、室外熱交換器７を用いた暖房運転時に、室内コンデンサ４の冷媒出口における過冷却の達成度合いの指標となるＳＣ（サブクール）値が予め定めた目標値となるように、後述するヒートポンプＥＣＵ１１により開度が制御される（ＳＣ制御）。室内膨張弁８は、吸熱器９に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、吸熱器９における冷媒の吸熱量を調整する。
【0015】
室外熱交換器７には、室外送風機１５が設けられている。室外送風機１５は、室外熱交換器７に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させ、停車中にも室外熱交換器７に外気が通風されるようになっている。
【0016】
室外熱交換器７の冷媒出口と吸熱器９の冷媒入口とは冷媒配管１３Ａにより接続されている。冷媒配管１３Ａには、室外熱交換器７側から順に、逆止弁１８と室内膨張弁８とが設けられている。逆止弁１８は、吸熱器９に向かう方向が順方向となるように冷媒配管１３Ａに設けられる。冷媒配管１３Ａは、逆止弁１８よりも室外熱交換器７側の位置で冷媒配管１３Ｂに分岐している。
【0017】
冷媒配管１３Ａから分岐した冷媒配管１３Ｂは、アキュムレータ１２の冷媒入口に接続されている。冷媒配管１３Ｂには、室外熱交換器７側から順に、暖房時に開放される電磁弁２１及び逆止弁２０が設けられている。逆止弁２０は、アキュムレータ１２に向かう方向が順方向となるように接続されている。冷媒配管１３Ｂの電磁弁２１と逆止弁２０との間は冷媒配管１３Ｃに分岐している。冷媒配管１３Ｂから分岐した冷媒配管１３Ｃは、吸熱器９の冷媒出口に接続されている。アキュムレータ１２の冷媒出口と圧縮機２とは、冷媒配管１３Ｄにより接続されている。
【0018】
圧縮機２の冷媒出口と室内コンデンサ４の冷媒入口とは、冷媒配管１３Ｅにより接続されている。室内コンデンサ４の冷媒出口には冷媒配管１３Ｆの一端が接続され、冷媒配管１３Ｆの他端側は室外膨張弁６の手前（冷媒上流側）で冷媒配管１３Ｇと冷媒配管１３Ｈに分岐している。分岐した一方の冷媒配管１３Ｈが室外膨張弁６を介して室外熱交換器７の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管１３Ｇは、冷媒配管Ａの逆止弁１８と室内膨張弁８との間に接続されている。冷媒配管１３Ｇの冷媒配管Ａとの接続点より冷媒上流側には、電磁弁２２が設けられている。
【0019】
これにより、冷媒配管１３Ｇは室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８の直列回路に対して並列に接続され、室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８をバイパスする回路となる。
【0020】
吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されている（図１では吸込口２５として代表して示す）。吸込口２５には吸込切換ダンパ２６が設けられている。吸込切換ダンパ２６により、車室内の空気である内気（内気循環）と、車室外の空気である外気（外気導入）とを適宜切り換えて吸込口２５から空気流通路３内に導入する。吸込切換ダンパ２６の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路３に送給するための室内送風機（ブロワファン）２７が設けられている。
【0021】
空気流通路３の空気の流れに対して、室内コンデンサ４の空気下流側となる空気流通路３内には、補助ヒータ（図示せず）が設けられている。補助ヒータは、例えば、ＰＴＣヒータ（電気ヒータ）から構成され、補助ヒータが通電されて発熱することにより車室内の暖房を補完する。
【0022】
室内コンデンサ４の空気上流側における空気流通路３内には、空気流通路３内に流入し、吸熱器９を通過した後の空気流通路３内の空気（内気や外気）を室内コンデンサ４及び補助ヒータに通風する割合を調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。
なお、補助暖房手段として、例えば、圧縮機廃熱によって加熱した温水を空気流通路３に配置したヒータコアに循環させることにより、送風空気を加熱する形態とすることもできる。
なお、補助暖房手段として、例えば、圧縮機廃熱によって加熱した温水を空気流通路３に配置したヒータコアに循環させることにより、送風空気を加熱する形態とすることもできる。
【0023】
冷媒回路Ｒには、冷媒－熱媒体熱交換器６４が接続されている。冷媒－熱媒体熱交換器６４は、冷媒流路６４Ａと熱媒体流路６４Ｂとを備え、冷媒回路Ｒの一部を構成すると同時に、熱媒体回路としての機器温度調整回路６１の一部を構成する。
【0024】
具体的には、冷媒－熱媒体熱交換器６４は冷媒回路Ｒに以下のように接続される。
冷媒回路Ｒにおいて、冷媒配管１３Ａに設けられた逆止弁１８の下流側であって、室内膨張弁８の冷媒上流側には、分岐回路としての冷媒配管７２の一端が接続されている。冷媒配管７２の他端は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａの入口に接続されている。冷媒配管７２にはチラー膨張弁７３が設けられている。
冷媒回路Ｒにおいて、冷媒配管１３Ａに設けられた逆止弁１８の下流側であって、室内膨張弁８の冷媒上流側には、分岐回路としての冷媒配管７２の一端が接続されている。冷媒配管７２の他端は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａの入口に接続されている。冷媒配管７２にはチラー膨張弁７３が設けられている。
【0025】
チラー膨張弁７３は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに加えられるパルス数によって全閉から全開までの間で開度が適宜制御される。チラー膨張弁７３は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａに流入する冷媒を減圧膨張させると共に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａの下流側における冷媒の過熱度を調整する。
【0026】
冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａの出口には冷媒配管７５の一端が接続されている。冷媒配管７５の他端は冷媒配管１３Ｂにおいて逆止弁２０とアキュムレータ１２との間に接続されている。このように、これらのチラー膨張弁７３、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａ等も冷媒回路Ｒの一部を構成する。
【0027】
冷媒回路Ｒを循環する冷媒は、冷媒－熱媒体熱交換器６４によって、機器温度調整回路６１を循環する熱媒体と熱交換を行う。機器温度調整回路６１は、バッテリ５５やモータユニット６５等の被温調対象に熱媒体を循環させてバッテリ５５やモータユニット６５の温度を調整する。なお、モータユニット６５には、走行用の電動モータと電動モータを駆動するインバータ回路等の発熱機器も含まれる。被温調対象として、バッテリ５５やモータユニット６５の他に、車両に搭載されて発熱する機器を適用することができる。
【0028】
機器温度調整回路６１は、バッテリ５５やモータユニット６５に熱媒体を循環させるための循環装置としての第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３と、空気－熱媒体熱交換器６７と、流路切換装置としての三方弁８１，８２，８３とを備え、これらが熱媒体配管６８Ａ～６８Ｄにより接続されて構成されている。
【0029】
冷媒－熱媒体熱交換器６４において、熱媒体流路６４Ｂの冷媒吐出側に熱媒体配管６８Ａの一端が接続され、熱媒体入口に熱媒体配管６８Ａの他端が接続されている。熱媒体配管６８Ａには、冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体吐出側から順に、三方弁８３、バッテリ５５、三方弁８２、空気－熱媒体熱交換器６７、三方弁８１、第１循環ポンプ６２が設けられている。このように、冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂは機器温度調整回路６１の一部を構成する。
熱媒体配管６８Ａにおいて、三方弁８３の熱媒体下流側には、バッテリ５５をバイパスする熱媒体配管６８Ｂの一端が接続され、熱媒体配管６８Ｂの他端は、熱媒体配管６８Ａの三方弁８２よりも熱媒体下流側に接続される。
熱媒体配管６８Ａにおいて、三方弁８３の熱媒体下流側には、バッテリ５５をバイパスする熱媒体配管６８Ｂの一端が接続され、熱媒体配管６８Ｂの他端は、熱媒体配管６８Ａの三方弁８２よりも熱媒体下流側に接続される。
【0030】
三方弁８２の、熱媒体配管６８Ｂの反対側には、熱媒体配管６８Ｃの一端が設けられ、熱媒体配管６８Ｃの他端は、熱媒体配管６８Ａの第１循環ポンプ６２と三方弁８１との間に接続されている。
【0031】
熱媒体配管６８Ａの三方弁８２と空気－熱媒体熱交換器６７との間には熱媒体配管６８Ｄの一端が設けられ、熱媒体配管６８Ｄの他端は、熱媒体配管６８Ａの第１循環ポンプ６２よりも熱媒体上流側に接続される。熱媒体配管６８Ｄには、熱媒体上流側から順にモータユニット６５及び第２循環ポンプ６３が設けられている。
機器温度調整回路６１をこのような構成とすることで、三方弁８１，８２，８３を制御して、機器温度調整回路６１においてバッテリ５５のみ、モータユニット６５のみ、または、バッテリ５５及びモータユニット６５の双方に熱媒体を循環させて、これらの温度を調整することができる。
機器温度調整回路６１をこのような構成とすることで、三方弁８１，８２，８３を制御して、機器温度調整回路６１においてバッテリ５５のみ、モータユニット６５のみ、または、バッテリ５５及びモータユニット６５の双方に熱媒体を循環させて、これらの温度を調整することができる。
【0032】
機器温度調整回路６１で使用される熱媒体としては、例えば水、ＨＦＯ－１２３４ｙｆのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、本実施形態ではクーラントを熱媒体として採用している。また、バッテリ５５やモータユニット６５の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ５５やモータユニット６５と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。
【0033】
チラー膨張弁７３が開いている場合、冷媒配管１３Ｇや室外熱交換器７から流出した冷媒の一部又は全部は、冷媒配管７２に流入しチラー膨張弁７３で減圧された後、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａに流入して蒸発する。一方、冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂには、機器温度調整回路６１を循環し、バッテリ５５やモータユニット６５から吸熱した熱媒体が流入する。冷媒は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａを流れる過程で熱媒体流路６４Ｂを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる。
【0034】
図２に、車両用空調装置１の制御装置としてのヒートポンプＥＣＵ１１の概略構成を示す。ヒートポンプＥＣＵ１１は、走行を含む車両全般の制御を司る車両コントローラ３５とＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ(Local Interconnect Network)等の車載ネットワークにより相互に通信可能に接続され、情報の送受信を行う。ヒートポンプＥＣＵ１１及び車両コントローラ３５には何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例としてのマイクロコンピュータを適用することができる。
【0035】
ヒートポンプＥＣＵ１１には、以下の各センサや検出器が接続され、これらの各センサや検出器等の出力が入力される。
具体的には、ヒートポンプＥＣＵ１１には、車両の外気温度Ｔａｍを検出する外気温度センサ３３、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる空気の温度を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６、車室内の空気の温度Ｔｉｎを検出する内気温度センサ３７、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１、圧縮機２の吐出冷媒圧力（吐出圧力Ｐｄ）を検出する吐出圧力センサ４２、圧縮機２の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ４３、圧縮機２の吸込冷媒温度Ｔｓを検出する吸込温度センサ４４、室内コンデンサ４の温度ＴＣＩを検出する室内コンデンサ温度センサ４６、室内コンデンサ４の圧力（室内コンデンサ４を出た直後の冷媒圧力：室内コンデンサ出口圧力Ｐｃｉ）を検出する室内コンデンサ圧力センサ４７と、吸熱器９の温度Ｔｅを検出する吸熱器温度センサ４８、吸熱器９の冷媒圧力を検出する吸熱器圧力センサ４９、設定温度や空調運転の切り換えを設定するための空調操作部５３、室外熱交換器７の温度ＴＸＯを検出する室外熱交換器温度センサ５４、室外熱交換器７の冷媒圧力ＰＸＯを検出する室外熱交換器圧力センサ５６、及び、ヒートポンプＥＣＵ１１には、冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂを出て熱媒体回路を循環する熱媒体の温度Ｔｗ（以下、「チラー水温」という）を検出する熱媒体温度センサ７９、が接続されている。
具体的には、ヒートポンプＥＣＵ１１には、車両の外気温度Ｔａｍを検出する外気温度センサ３３、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる空気の温度を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６、車室内の空気の温度Ｔｉｎを検出する内気温度センサ３７、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１、圧縮機２の吐出冷媒圧力（吐出圧力Ｐｄ）を検出する吐出圧力センサ４２、圧縮機２の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ４３、圧縮機２の吸込冷媒温度Ｔｓを検出する吸込温度センサ４４、室内コンデンサ４の温度ＴＣＩを検出する室内コンデンサ温度センサ４６、室内コンデンサ４の圧力（室内コンデンサ４を出た直後の冷媒圧力：室内コンデンサ出口圧力Ｐｃｉ）を検出する室内コンデンサ圧力センサ４７と、吸熱器９の温度Ｔｅを検出する吸熱器温度センサ４８、吸熱器９の冷媒圧力を検出する吸熱器圧力センサ４９、設定温度や空調運転の切り換えを設定するための空調操作部５３、室外熱交換器７の温度ＴＸＯを検出する室外熱交換器温度センサ５４、室外熱交換器７の冷媒圧力ＰＸＯを検出する室外熱交換器圧力センサ５６、及び、ヒートポンプＥＣＵ１１には、冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂを出て熱媒体回路を循環する熱媒体の温度Ｔｗ（以下、「チラー水温」という）を検出する熱媒体温度センサ７９、が接続されている。
【0036】
一方、ヒートポンプＥＣＵ１１の出力には、圧縮機２、室外送風機１５、室内送風機（ブロワファン）２７、吸込切換ダンパ２６、エアミックスダンパ２８、室外膨張弁６、室内膨張弁８と、電磁弁２１,２２、三方弁８１，８２，８３、チラー膨張弁７３、第１循環ポンプ６２、第２循環ポンプ６３が接続されている。ヒートポンプＥＣＵ１１は各センサの出力と空調操作部５３にて入力された設定、車両コントローラ３５からの情報に基づいてこれらを制御する。
【0037】
以下、このように構成された車両用空調装置１における暖房運転時の動作について説明する。本実施形態におけるヒートポンプＥＣＵ１１（制御装置）は、暖房運転において、室外熱交換器７のみによって吸熱を行う外気吸熱暖房モードと、冷媒－熱媒体熱交換器６４のみによって吸熱を行う廃熱回収熱暖房モードとを切り替えて実行する。また、暖房モードと廃熱回収モードとの切替時には、室外熱交換器７及び冷媒－熱媒体熱交換器６４の双方によって吸熱を行うことになる。したがって、本実施形態における車両用空調装置では、外気吸熱暖房モード、廃熱回収暖房モード、及び、併用暖房モードを含む３つの暖房モードを実行することができる。
以下、各暖房モードについて説明する。
以下、各暖房モードについて説明する。
【0038】
（１）外気吸熱暖房モード（ＭＯＤＥ１）
図３は、外気吸熱暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（矢印）を示している。ヒートポンプＥＣＵ１１により（オートモード）、或いは、空調操作部５３へのマニュアル操作（マニュアルモード）により暖房運転が選択され、ヒートポンプＥＣＵ１１が外気吸熱暖房モードを実行する場合、電磁弁２１を開放し、室内膨張弁８を全閉とする。また、チラー膨張弁７３及び電磁弁２２を全閉とする。
図３は、外気吸熱暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（矢印）を示している。ヒートポンプＥＣＵ１１により（オートモード）、或いは、空調操作部５３へのマニュアル操作（マニュアルモード）により暖房運転が選択され、ヒートポンプＥＣＵ１１が外気吸熱暖房モードを実行する場合、電磁弁２１を開放し、室内膨張弁８を全閉とする。また、チラー膨張弁７３及び電磁弁２２を全閉とする。
【0039】
圧縮機２、及び、室内送風機２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が室内コンデンサ４及び補助ヒータ（図示せず）に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は室内コンデンサ４に流入する。室内コンデンサ４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は室内コンデンサ４内の高温冷媒により加熱され、一方、室内コンデンサ４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
【0040】
室内コンデンサ４で液化した冷媒は室内コンデンサ４を出た後、冷媒配管１３Ｆ、１３Ｈを経て室外膨張弁６に至る。冷媒は、室外膨張弁６で減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、車両の走行により流入する外気、或いは、室外送風機１５にて通風される外気から吸熱する。即ち、冷媒回路Ｒがヒートポンプとなる。
【0041】
そして、室外熱交換器７を出た低温低圧の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び冷媒配管１３Ｂ、電磁弁２１、逆止弁２０を経てアキュムレータ１２に流入する。冷媒はアキュムレータ１２で気液分離された後、ガス冷媒が冷媒配管１３Ｄを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。室内コンデンサ４にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出される。これにより、車室内の暖房が行われることとなる。
【0042】
ヒートポンプＥＣＵ１１は、目標吹出温度ＴＡＯから目標室内コンデンサ圧力ＰＣＯ（室内コンデンサ４の圧力ＰＣＩの目標値）を算出し、この目標室内コンデンサ圧力ＰＣＯと、室内コンデンサ圧力センサ４７が検出する室内コンデンサ４の冷媒圧力（室内コンデンサ圧力ＰＣＩ、すなわち、冷媒回路Ｒの高圧側圧力）に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、室内コンデンサ温度センサ４６が検出する室内コンデンサ４の温度（室内コンデンサ温度ＴＣＩ）及び室内コンデンサ圧力センサ４７が検出する室内コンデンサ圧力ＰＣＩに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、室内コンデンサ４の出口における冷媒の過冷却度を制御する。また、室内コンデンサ４による暖房能力が不足する場合には補助ヒータ（図示せず）に通電して発熱させ、暖房を補完する。
【0043】
（２）廃熱回収暖房モード（ＭＯＤＥ２）
図４～図６は、廃熱回収暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路６１の熱媒体の流れを示している。
廃熱回収暖房モードでは、ヒートポンプＥＣＵ１１は電磁弁２１を閉じ、室外膨張弁６と室内膨張弁８を全閉とし、電磁弁２２を開く。また、チラー膨張弁７３を開いてその弁開度を制御する状態とする。圧縮機２及び室内送風機２７を運転する。
図４～図６は、廃熱回収暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路６１の熱媒体の流れを示している。
廃熱回収暖房モードでは、ヒートポンプＥＣＵ１１は電磁弁２１を閉じ、室外膨張弁６と室内膨張弁８を全閉とし、電磁弁２２を開く。また、チラー膨張弁７３を開いてその弁開度を制御する状態とする。圧縮機２及び室内送風機２７を運転する。
【0044】
これにより、室内コンデンサ４から出た全ての冷媒が電磁弁２２に流れ、冷媒配管１３Ｇを経て冷媒配管７２に流入する。冷媒は、冷媒配管７２を通過してチラー膨張弁７３で減圧された後、冷媒配管７２を経て冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。冷媒流路６４Ａで蒸発した冷媒は、冷媒配管７５を経て冷媒配管１３Ｂの逆止弁２０の下流側に流入し、アキュムレータ１２、冷媒配管１３Ｄを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。
【0045】
一方、機器温度調整回路６１では、バッテリ５５の温度を調整してバッテリ５５から熱を回収する場合（図４）、モータユニット６５の温度を調整してモータユニット６５から熱を回収する場合（図５）、バッテリ５５及びモータユニット６５の温度を調整して、両者から熱回収する場合（図６）の３つの場合がある。
【0046】
図４に示すバッテリ５５から熱を回収する場合には、熱媒体は、第１循環ポンプ６２により循環され、三方弁８３を経て流入したバッテリ５５において熱交換した後、三方弁８２を経て熱媒体配管６８Ｃに流入し、熱媒体配管６８Ａを経て冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂに至る。熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａ内で蒸発する冷媒により吸熱されて冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４を出て第１循環ポンプ６２により再びバッテリ５５に流入する循環を繰り返す。
【0047】
図５に示すモータユニット６５から熱を回収する場合には、熱媒体は、第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３により循環され、三方弁８３を経て流入したモータユニット６５において熱交換した後、熱媒体配管６８Ｄから三方弁８１及び熱媒体配管６８Ａを経て冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂに至る。熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａ内で蒸発する冷媒により吸熱されて冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４を出て第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３により熱媒体配管６８Ａ、三方弁８３、熱媒体配管６８Ｂ及び熱媒体配管６８Ｄを経て再びモータユニット６５に流入する循環を繰り返す。
【0048】
図６に示すバッテリ５５及びモータユニット６５の両者から熱を回収する場合には、熱媒体は、第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３により循環され、三方弁８３を経て、バッテリ５５において熱交換した後、三方弁８２及び熱媒体配管６８Ｄを経て更にモータユニット６５において熱交換する。
【0049】
その後、熱媒体配管６８Ｄにおいて第２循環ポンプ６３に吸い込まれ、三方弁８１及び熱媒体配管６８Ａを経て冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂに至る。熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａ内で蒸発する冷媒により吸熱されて冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４を出て第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３により熱媒体配管６８Ａ、三方弁８３を経て再びバッテリ５５に流入する循環を繰り返す。
【0050】
このように廃熱回収単独モードでは、冷媒回路Ｒの冷媒が冷媒－熱媒体熱交換器６４にて蒸発し、機器温度調整回路６１の熱媒体のみから吸熱する。即ち、冷媒は室外熱交換器７に流入して蒸発することは無く、冷媒は熱媒体を介してバッテリ５５、モータユニット６５、またはバッテリ５５とモータユニット６５から熱を汲み上げることになるので、室外熱交換器７への着霜の問題を解消しながら、バッテリ５５及びモータユニット６５を冷却し、バッテリ５５及びモータユニット６５（被温調対象）から汲み上げた熱を室内コンデンサ４に搬送して車室内を暖房することができる。
【0051】
（３）併用暖房モード（廃熱回収並列モード）
図７～図９は、併用暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路６１の熱媒体の流れを示している。
併用暖房モードでは、ヒートポンプＥＣＵ１１は図３に示した冷媒回路Ｒの暖房運転における外気吸熱暖房モードの状態で、更に電磁弁２２を開き、チラー膨張弁７３も開いてその弁開度を制御する状態とする。これにより、室内コンデンサ４から出た冷媒の一部が室外膨張弁６の冷媒上流側で分流され、冷媒配管１３Ｇを経て冷媒配管７２に流入する。
図７～図９は、併用暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ及び機器温度調整回路６１の熱媒体の流れを示している。
併用暖房モードでは、ヒートポンプＥＣＵ１１は図３に示した冷媒回路Ｒの暖房運転における外気吸熱暖房モードの状態で、更に電磁弁２２を開き、チラー膨張弁７３も開いてその弁開度を制御する状態とする。これにより、室内コンデンサ４から出た冷媒の一部が室外膨張弁６の冷媒上流側で分流され、冷媒配管１３Ｇを経て冷媒配管７２に流入する。
【0052】
冷媒配管７２に流入した冷媒は、チラー膨張弁７３で減圧された後、冷媒配管７２を経て冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。冷媒流路６４Ａで蒸発した冷媒は、冷媒配管７４を経て冷媒配管１３Ｂの逆止弁２０下流側に入り、アキュムレータ１２、冷媒配管１３Ｄを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。
【0053】
一方、機器温度調整回路６１における熱媒体は、上述した廃熱回収暖房モードと同様に、バッテリ５５の温度を調整してバッテリ５５から熱を回収する場合（図７）、モータユニット６５の温度を調整してモータユニット６５から熱を回収する場合（図８）、バッテリ５５及びモータユニット６５の温度を調整して、両者から熱回収する場合（図９）の３つの場合がある。
【0054】
図７に示すバッテリ５５から熱を回収する場合には、熱媒体は、第１循環ポンプ６２により循環され、三方弁８３を経て流入したバッテリ５５において熱交換した後、三方弁８２を経て熱媒体配管６８Ｃに流入し、熱媒体配管６８Ａを経て冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂに至る。熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａ内で蒸発する冷媒により吸熱されて冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４を出て第１循環ポンプ６２により再びバッテリ５５に流入する循環を繰り返す。
【0055】
図８に示すモータユニット６５から熱を回収する場合には、熱媒体は、第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３により循環され、三方弁８３を経て流入したモータユニット６５において熱交換した後、熱媒体配管６８Ｄから三方弁８１及び熱媒体配管６８Ａを経て冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂに至る。熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａ内で蒸発する冷媒により吸熱されて冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４を出て第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３により熱媒体配管６８Ａ、三方弁８３、熱媒体配管６８Ｂ及び熱媒体配管６８Ｄを経て再びモータユニット６５に流入する循環を繰り返す。
【0056】
図９に示すバッテリ５５及びモータユニット６５の両者から熱を回収する場合には、熱媒体は、第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３により循環され、三方弁８３を経て、バッテリ５５において熱交換した後、三方弁８２及び熱媒体配管６８Ｄを経て更にモータユニット６５において熱交換する。その後、熱媒体配管６８Ｄにおいて第２循環ポンプ６３に吸い込まれ、三方弁８１及び熱媒体配管６８Ａを経て冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂに至る。熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ａ内で蒸発する冷媒により吸熱されて冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒－熱媒体熱交換器６４を出て第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３により熱媒体配管６８Ａ、三方弁８３を経て再びバッテリ５５に流入する循環を繰り返す。
【0057】
このように、併用暖房モードでは、冷媒回路Ｒの冷媒の流れに対して室外熱交換器７と冷媒－熱媒体熱交換器６４が並列に接続されているので、冷媒が室外熱交換器７と冷媒－熱媒体熱交換器６４に流れてそれぞれで蒸発する。従って、室外熱交換器７によって外気から吸熱すると共に、冷媒－熱媒体熱交換器４によって熱媒体からも吸熱することになる。これにより、熱媒体を介してバッテリ５５及びモータユニット６５から熱を汲み上げ、バッテリ５５及びモータユニット６５を冷却しながら、汲み上げた熱を室内コンデンサ４に搬送し、車室内の暖房に利用することができるようになる。
【0058】
（暖房運転のモード切替）
以下、図１０を用いて、外気吸熱暖房モード（ＭＯＤＥ１）から廃熱回収暖房モード（ＭＯＤＥ３）への切替時の制御について説明する。
図１０は、ヒートポンプＥＣＵ３２による圧縮機２、室外膨張弁６、チラー膨張弁７３、第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３に対する制御と、その結果を示すグラフであり、上段にヒートポンプＥＣＵ３２による制御（Input）、下段に上段に示す制御の結果（Output）を示す。また、図１０において、破線は参考（従来）例について、実線は本実施形態における車両用空調装置１についての制御及び制御結果を示す。
以下、図１０を用いて、外気吸熱暖房モード（ＭＯＤＥ１）から廃熱回収暖房モード（ＭＯＤＥ３）への切替時の制御について説明する。
図１０は、ヒートポンプＥＣＵ３２による圧縮機２、室外膨張弁６、チラー膨張弁７３、第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３に対する制御と、その結果を示すグラフであり、上段にヒートポンプＥＣＵ３２による制御（Input）、下段に上段に示す制御の結果（Output）を示す。また、図１０において、破線は参考（従来）例について、実線は本実施形態における車両用空調装置１についての制御及び制御結果を示す。
【0059】
（１）参考例におけるモード切替制御
参考例に係る車両用空調装置では、外気吸熱暖房モードから排熱回収暖房モードへの切替時に、ヒートポンプＥＣＵ１１により、冷媒－熱媒体熱交換器６４において冷媒と熱媒体とを熱交換させるために、チラー膨張弁７３を一定の速度で開度が狙い値となるように制御する。
参考例に係る車両用空調装置では、外気吸熱暖房モードから排熱回収暖房モードへの切替時に、ヒートポンプＥＣＵ１１により、冷媒－熱媒体熱交換器６４において冷媒と熱媒体とを熱交換させるために、チラー膨張弁７３を一定の速度で開度が狙い値となるように制御する。
【0060】
本参考例では、室外膨張弁６が全閉となるまでの間に、すなわち、外気吸熱暖房モードから廃熱回収暖房モードへの切替開始から切替完了までの間（併用暖房モードによる運転期間）に、チラー膨張弁７３の開度が狙い値となるように制御する。また、チラー膨張弁７３の開度制御に伴って、冷媒回路Ｒの高圧側圧力、すなわち、吹出口２９から車室内に供給される空気の温度に基づいて圧縮機２の回転数を減少させるように制御する。第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３の動作は変化させないため、冷媒－熱媒体熱交換器６４を循環する熱媒体の流量も変化しない。
【0061】
この場合、図１０に示すように、室外膨張弁６が閉じたときにチラー膨張弁７３の開度が狙い値となるので、熱媒体からの吸熱を早期に行うことができるが、熱媒体の温度が外気温に比して高温の場合は、冷媒回路Ｒの低圧側圧力、特に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側の冷媒の圧力が急激に上昇してしまう。このとき、圧縮機２の回転数が減少しているものの、回転数を減少させるだけでは不十分であり、吹出口２９から車室内へ供給される空気の温度が乱れてしまい、乗員に不快感を与えるおそれがある。
【0062】
（２）本実施形態におけるモード切替制御
本実施形態においては、ヒートポンプＥＣＵ１１は、外気吸熱暖房モードから廃熱回収暖房モードへの切替時に、室外膨張弁６を閉じるように制御し、同時に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側（冷媒出口側）の冷媒の圧力の過熱度を一時的に上昇させるように制御する。
本実施形態においては、ヒートポンプＥＣＵ１１は、外気吸熱暖房モードから廃熱回収暖房モードへの切替時に、室外膨張弁６を閉じるように制御し、同時に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側（冷媒出口側）の冷媒の圧力の過熱度を一時的に上昇させるように制御する。
【0063】
具体的には、ヒートポンプＥＣＵ１１は、室外膨張弁６を閉じるように制御し、室外膨張弁６が全閉となるまでの間に、すなわち、外気吸熱暖房モードから廃熱回収暖房モードへの切替開始から切替完了までの間（併用暖房モードによる運転期間）に、チラー膨張弁７３を緩やかに所定の開度まで開くように制御する。
【0064】
また、チラー膨張弁７３の開度制御に伴って、冷媒回路Ｒの高圧側圧力、すなわち、吹出口２９から車室内に供給される空気の温度に基づいて圧縮機２の回転数を減少させるように制御する。このとき、チラー膨張弁７３は、所定の開度まで緩やかに開き、全開とならないことから、圧縮機２の回転数は上述の参考例よりも緩やかに減少する。さらに、第１循環ポンプ６２及び第２循環ポンプ６３を制御して、機器温度調整回路６１を循環する熱媒体の流量（循環量）を一時的に減少させ、再び熱媒体の流量を増加させて室外膨張弁６が全閉となるまでに元の流量に戻す。なお、廃熱回収暖房モードへの切替は、室外膨張弁６が全閉となり室外熱交換器７における外気と冷媒との熱交換が行われなくなると完了する。
【0065】
併用暖房モードによる運転期間は、チラー膨張弁７３が所定の開度に絞られており（全開でない）、かつ、熱媒体の流量が一時的に減少する。このため、上述の参考例に比して、併用暖房モードによる運転期間における熱媒体の温度が高く、つまり、冷媒－熱媒体熱交換器６４での冷媒による熱媒体からの吸熱量が小さい。このように制御することで、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側（冷媒出口側）の過熱度を上昇させて、冷媒回路Ｒの低圧側圧力、特に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側の冷媒圧力の急上昇を抑制することができる。
【0066】
また、ヒートポンプＥＣＵ１１は、外気吸熱暖房モードから廃熱回収暖房モードへの切替開始から所定時間経過後、例えば、廃熱回収暖房モードへの切替完了時に、チラー膨張弁７３の開度をさらに大きくなるよう制御する。これにより、冷媒－熱媒体熱交換器６４において冷媒による熱媒体からの吸熱量が増加し、冷媒の冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側（冷媒出口側）の過熱度が徐々に低下し、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側の冷媒圧力も低下する。
【0067】
このように、本実施形態に係る車両用空調装置１によれば、外気吸熱暖房モードから廃熱回収暖房モードへの切替時において、冷媒の冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側（冷媒出口側）の過熱度を上昇させて、冷媒回路Ｒの低圧側圧力、特に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側の冷媒圧力の急上昇を抑制する。これにより、室内コンデンサ４からの吹出空気温度、ひいては車室内に供給する空気の温度の乱れを抑制し、一定に保つことができる。
【0068】
なお、冷媒回路Ｒの室内コンデンサ４から室外熱交換器７入口までの冷媒配管１３Ｆに、他の冷媒配管に比して、長く、太径の冷媒配管を用いることで、暖房時の冷媒量を増加させることができる。また、冷媒回路Ｒの冷媒高圧側、例えば、室外熱交換器７の冷媒出口に冷媒貯留部としてレシーバを配置してレシーバサイクルとしてもよい。
【0069】
（変形例１）
図１１に、上述した実施形態の変形例１に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ１の概略構成を示す。変形例１に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ１には、冷媒－熱媒体交換器９１の冷媒流路９１Ａが接続され、冷媒－熱媒体交換器９１の熱媒体流路９１Ｂに熱媒体回路９０が接続されている。冷媒－熱媒体交換器９１の冷媒流路９１Ａは、冷媒回路Ｒ１の一部を構成し、冷媒－熱媒体交換器９１の熱媒体流路９１Ｂは熱媒体回路９０の一部を構成する。熱媒体回路９０には、室内コンデンサ４が設けられている。
図１１に、上述した実施形態の変形例１に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ１の概略構成を示す。変形例１に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ１には、冷媒－熱媒体交換器９１の冷媒流路９１Ａが接続され、冷媒－熱媒体交換器９１の熱媒体流路９１Ｂに熱媒体回路９０が接続されている。冷媒－熱媒体交換器９１の冷媒流路９１Ａは、冷媒回路Ｒ１の一部を構成し、冷媒－熱媒体交換器９１の熱媒体流路９１Ｂは熱媒体回路９０の一部を構成する。熱媒体回路９０には、室内コンデンサ４が設けられている。
【0070】
したがって、圧縮機２から吐出した高温高圧の冷媒は、冷媒－熱媒体交換器９１において熱媒体回路９０を循環ポンプ９４によって循環させられる熱媒体と熱交換し、熱媒体に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。熱媒体回路９０における熱媒体は高温となり、室内コンデンサ４に通風される空気流通路３内の空気が室内コンデンサ４を循環する高温の熱媒体により加熱される。
【0071】
（変形例２）
図１２に、上述した実施形態の変形例２に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ２の概略構成を示す。変形例２に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ１には、冷媒－熱媒体交換器９３の冷媒流路９３Ａが接続され、冷媒－熱媒体交換器９３の熱媒体流路９３Ｂに熱媒体回路９２が接続されている。冷媒－熱媒体交換器９３の冷媒流路９３Ａは、冷媒回路Ｒ２の一部を構成し、冷媒－熱媒体交換器９３の熱媒体流路９３Ｂは熱媒体回路９２の一部を構成する。熱媒体回路９２には、室外熱交換器７が設けられている。
図１２に、上述した実施形態の変形例２に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ２の概略構成を示す。変形例２に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ１には、冷媒－熱媒体交換器９３の冷媒流路９３Ａが接続され、冷媒－熱媒体交換器９３の熱媒体流路９３Ｂに熱媒体回路９２が接続されている。冷媒－熱媒体交換器９３の冷媒流路９３Ａは、冷媒回路Ｒ２の一部を構成し、冷媒－熱媒体交換器９３の熱媒体流路９３Ｂは熱媒体回路９２の一部を構成する。熱媒体回路９２には、室外熱交換器７が設けられている。
【0072】
熱媒体回路９２では、熱媒体と、車両の走行により流入する外気、或いは、室外送風機１５にて通風される外気とが熱交換する。室内コンデンサ４で液化した冷媒は室内コンデンサ４を出た後、冷媒配管１３Ｆ、１３Ｈを経て室外膨張弁６に至る。冷媒は、室外膨張弁６で減圧された後、冷媒－熱媒体交換器９３に流入する。冷媒は、冷媒－熱媒体交換器９３において熱媒体回路９２を循環ポンプ９５によって循環させられる熱媒体と熱交換する。冷媒－熱媒体交換器９３を出た低温低圧の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び冷媒配管１３Ｂ、電磁弁２１、逆止弁２０を経てアキュムレータ１２に流入する。
【0073】
（変形例３）
図１３に、上述した実施形態の変形例３に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ３の概略構成を示す。変形例３に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ３には、冷媒－熱媒体交換器９１の冷媒流路９１Ａ及び、冷媒－熱媒体交換器９３の冷媒流路９３Ａが接続されている。また、冷媒－熱媒体交換器９１の熱媒体流路９１Ｂに熱媒体回路９０が接続され、冷媒－熱媒体交換器９３の熱媒体流路９３Ｂには熱媒体回路９２が接続されている。
図１３に、上述した実施形態の変形例３に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ３の概略構成を示す。変形例３に係る車両用空調装置の冷媒回路Ｒ３には、冷媒－熱媒体交換器９１の冷媒流路９１Ａ及び、冷媒－熱媒体交換器９３の冷媒流路９３Ａが接続されている。また、冷媒－熱媒体交換器９１の熱媒体流路９１Ｂに熱媒体回路９０が接続され、冷媒－熱媒体交換器９３の熱媒体流路９３Ｂには熱媒体回路９２が接続されている。
【0074】
冷媒－熱媒体交換器９１の冷媒流路９１Ａは、冷媒回路Ｒ３の一部を構成し、冷媒－熱媒体交換器９１の熱媒体流路９１Ｂは熱媒体回路９０の一部を構成する。冷媒－熱媒体交換器９３の冷媒流路９３Ａは、冷媒回路Ｒ３の一部を構成し、冷媒－熱媒体交換器９３の熱媒体流路９３Ｂは熱媒体回路９２の一部を構成する。室内コンデンサ４は熱媒体回路９０に設けられ、室外熱交換器７は熱媒体回路９２に設けられている。
【0075】
圧縮機２から吐出した高温高圧の冷媒は、冷媒－熱媒体交換器８１において熱媒体回路９０を循環ポンプ９４によって循環させられる熱媒体と熱交換し、熱媒体に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。一方、熱媒体回路９０における熱媒体は高温となり、室内コンデンサ４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は室内コンデンサ４を循環する高温の熱媒体により加熱される。
【0076】
熱媒体回路９２では、熱媒体と、車両の走行により流入する外気、或いは、室外送風機１５にて通風される外気とが熱交換する。室内コンデンサ４で液化した冷媒は室内コンデンサ４を出た後、冷媒配管１３Ｆ、１３Ｈを経て室外膨張弁６に至る。冷媒は、室外膨張弁６で減圧された後、冷媒－熱媒体交換器９３に流入する。冷媒は、冷媒－熱媒体交換器９３において熱媒体回路９２を循環ポンプ９５によって循環させられる熱媒体と熱交換する。冷媒－熱媒体交換器９３を出た低温低圧の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び冷媒配管１３Ｂ、電磁弁２１、逆止弁２０を経てアキュムレータ１２に流入する。
【0077】
変形例１～変形例３に係る車両用空調装置においても、外気吸熱暖房モード、廃熱回収暖房モード、及び、併用暖房モードを含む３つの暖房モードを実行することができる。そして、外気吸熱暖房モード（ＭＯＤＥ１）から廃熱回収暖房モード（ＭＯＤＥ３）への切替時に、室外膨張弁６を閉じるように制御し、同時に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側（冷媒出口側）の冷媒の圧力の過熱度を一時的に上昇させるように制御する（図１０参照）。具体的には、ヒートポンプＥＣＵ１１は、室外膨張弁６を閉じるように制御し、室外膨張弁６が全閉となるまでの間に、すなわち、外気吸熱暖房モードから廃熱回収暖房モードへの切替開始から切替完了までの間（併用暖房モードによる運転期間）に、チラー膨張弁７３を緩やかに所定の開度まで開くように制御する。
【0078】
このように制御することにより、変形例１～変形例３に係る車両用空調装置においても、外気吸熱暖房モードから廃熱回収暖房モードへの切替時に、冷媒の冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側（冷媒出口側）の過熱度を上昇させて、冷媒回路Ｒの低圧側圧力、特に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の下流側の冷媒圧力の急上昇を抑制する。これにより、室内コンデンサ４からの吹出空気温度、ひいては車室内に供給する空気の温度の乱れを抑制し、一定に保つことができる。
【0079】
以上、本発明の実施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の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】
【0080】
１：車両用空調装置，２：圧縮機，３：空気流通路，４：室内コンデンサ、６：室外膨張弁，７：室外熱交換器，８：室内膨張弁，９：吸熱器，１１：ヒートポンプＥＣＵ（制御装置），６１：機器温度調整回路，６２：第１循環ポンプ，６３：第２循環ポンプ，６４，９１，９３：冷媒－熱媒体熱交換器，７３：チラー膨張弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
