車両用ヒートポンプ式冷暖房装置
【目的】 冷媒の流れを冷暖房時に逆転せずに、暖房運転時に車室内に吹き出される空気の急激な温度変化を回避して、乗員の快適感を向上する。
【構成】 暖房運転時には、冷媒流路切り換え手段としての三方弁３２が実線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→車室内コンデンサ３３→膨張弁３４→エバポレータ３５→レシーバ３６→コンプレッサ３１と循環し、冷房運転時には、三方弁３２が点線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→車室外コンデンサ３８→車室内コンデンサ３３→膨張弁３４→エバポレータ３５→レシーバ３６→コンプレッサ３１と循環する。そして、制御装置４３が検出熱環境情報により暖房運転を判別すると、インテークドア４２やリターンドア５４を開閉制御して、エバポレータ３５への吸い込み空気の熱負荷を調整する。
【構成】 暖房運転時には、冷媒流路切り換え手段としての三方弁３２が実線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→車室内コンデンサ３３→膨張弁３４→エバポレータ３５→レシーバ３６→コンプレッサ３１と循環し、冷房運転時には、三方弁３２が点線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→車室外コンデンサ３８→車室内コンデンサ３３→膨張弁３４→エバポレータ３５→レシーバ３６→コンプレッサ３１と循環する。そして、制御装置４３が検出熱環境情報により暖房運転を判別すると、インテークドア４２やリターンドア５４を開閉制御して、エバポレータ３５への吸い込み空気の熱負荷を調整する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンプレッサの駆動により冷媒を車室外熱交換器や車室内熱交換器に循環させる蒸気圧縮サイクルを備えた車両用ヒートポンプ式冷暖房装置であって、特に、その暖房運転時に吹き出し空気の急激な温度変化を回避して、乗員の快適感を向上させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置としては、特開平２−２９０４７５号公報や実開平２−１３０８０８号公報などに開示されているように、四方弁で冷媒の流れを暖房運転時と冷媒運転時とで逆転させ、暖房運転時には、車室外熱交換器を吸熱器として使用し、車室内熱交換器を放熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器を放熱器として使用し、車室内熱交換器を吸熱器として使用するようにしたものが知られている。
【０００３】具体的には、上記特開平２−２９０４７５号公報に開示された冷暖房装置を、図１１に図示して説明する。つまり、暖房運転時には、四方弁２が実線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ１→四方弁２→第１車室内熱交換器３→加熱用熱交換器４→第２車室内熱交換器５→膨張弁６→車室外熱交換器７→四方弁２→レシーバ８→コンプレッサ１と循環し、第１車室内熱交換器３がコンプレッサ１から吐出された高温なる冷媒の熱をブロワファン９で導入された空気に放熱して車室内暖房用の温風を作り、加熱用熱交換器４がエンジン１０からの廃熱を冷媒に吸熱し、この冷媒の熱を第２車室内熱交換器５がブロワファン１１で導入された空気に放熱して車室内暖房用の温風を作り、車室外熱交換器７がファン１２で導入された外気の熱を冷媒に吸熱する。冷房運転時には、四方弁２が点線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ１→車室外熱交換器７→膨張弁６→第２車室内熱交換器５→第１車室内熱交換器３→四方弁２→レシーバ８→コンプレッサ１と循環し、車室外熱交換器７がコンプレッサ１から吐出された高温なる冷媒の熱を外気に放熱し、第１，第２車室内熱交換器３，５がブロワファン９，１１で導入された空気の熱を冷媒に放熱して車室内冷房用の冷風を作る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来例にあっては、四方弁２で冷媒の流れを暖房運転時と冷媒運転時とで逆転させ、暖房運転時には、車室外熱交換器７を吸熱器として使用し、車室内熱交換器３，５を放熱器として使用して車室内暖房用の温風を作り、冷房運転時には、車室外熱交換器７を放熱器として使用し、車室内熱交換器３，５を吸熱器として使用して車室内冷房用の冷風を作るようになっているので、外気温が低い時や走行時あるいは降雨時、さらに降雪時などのような気候条件において、暖房運転を行うと、車室外熱交換器７での吸熱量が減少する。そして、コンプレッサ１の仕事量が一定であると仮定すると、車室外熱交換器７からの吸熱量とコンプレッサ１の仕事量との合計熱量を放熱する車室内熱交換器３，５での放熱量が減少し、暖房能力が低下する。しかも、暖房能力が低下すると、着霜現象が生じ易くなる。そして、着霜現象の発生回数が増えると、デフロスト運転の回数が増加し、安定した暖房運転が得られなくなる。また、低外気温時に暖房運転を行って車室外熱交換器７が凍結すると、デフロスト運転が困難となり、暖房運転を連続的に行うことができなかった。
【０００５】このような問題を解決するために、本出願人は、流路切り換え手段の流路切り換え動作により、冷媒が逆流することなく、暖房運転時には、第１車室内熱交換器を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器のみ、または車室外熱交換器と第１車室内熱交換器との両方を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用する車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を提案した。しかし、この車両用ヒートポンプ式冷暖房装置において、コンプレッサに可変容量コンプレッサを用いて実験を行った結果、暖房運転時に、コンプレッサの容量を固定して、第２車室内熱交換器に導入される空気の熱負荷を変化させると、ある熱負荷状態で冷暖房装置の作動状態（能力）が急激に変化するポイントが有ることがわかった。このことから、暖房運転時に、第２車室内熱交換器の熱負荷が上記ポイントになると、作動状態が不安定となり車室内への吹き出し空気温度の変化が大きくなって、温度性能が低下する可能性がある。
【０００６】そこで本発明にあっては、冷媒の流れを暖房運転時と冷房運転時とで逆転せずに、暖房運転時に吹き出し空気の急激な温度変化を回避して、乗員の快適感を向上することを課題にしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され冷媒の熱を送風手段によって導入された空気に放熱して温風を作る放熱タイプの第１車室内熱交換器と、この車室内第１熱交換器の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の冷媒流出側に接続され送風手段によって導入された空気の熱を前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプの第２車室内熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けられコンプレッサから吐出される冷媒を冷房運転時には前記車室外熱交換器に導入し暖房運転時には前記車室外熱交換器を迂回させて前記第１車室内熱交換器に導入する冷媒流路切り換え手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を調整する熱負荷調整温調手段と、前記車室内の熱環境情報を検出する熱環境検出手段と、この熱環境検出手段からの熱環境情報により暖房運転を判別しこの判別結果により前記熱負荷調整手段に前記熱負荷検出手段の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段と、を備えている。
【０００８】第２の発明は、冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され冷媒の熱を送風手段によって導入された空気に放熱して温風を作る放熱タイプの第１車室内熱交換器と、この第１車室内熱交換器の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の冷媒流出側に接続され送風手段によって導入された空気の熱を前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプの第２車室内熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けられコンプレッサから吐出される冷媒を冷房運転時には前記車室外熱交換器に導入し暖房運転時には前記車室外熱交換器を迂回させて前記第１車室内熱交換器に導入する冷媒流路切り換え手段と、前記コンプレッサの仕事量を検出する仕事量検出手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を調整する熱負荷調整手段と、前記車室内の熱環境情報を検出する熱環境検出手段と、この熱環境検出手段からの熱環境情報により暖房運転を判別しこの判別結果により前記熱負荷調整手段に前記仕事量検出手段の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段と、を備えている。
【０００９】
【作用】第１，第２の両発明において、暖房運転時には、コンプレッサの駆動により、冷媒がコンプレッサから流路切り換え手段，第１車室内熱交換器，膨張手段，第２車室内熱交換器を順に経由してコンプレッサに循環し、第１車室内熱交換器がコンプレッサから吐出された高温なる冷媒の熱を送風手段で導入された空気に放熱して温風を作り、第２車室内熱交換器が送風手段で導入された空気の熱を冷媒に放熱して冷風を作る。
【００１０】冷房運転時には、コンプレッサの駆動により、冷媒がコンプレッサから流路切り換え手段，車室外熱交換器のみ、または車室外熱交換器と第１車室内熱交換器との両方，膨張手段，第２車室内熱交換器を順に経由してコンプレッサに循環し、車室外熱交換器がコンプレッサから吐出された高温なる冷媒の熱を外気に放熱し、第２車室内熱交換器が送風手段で導入された空気の熱を冷媒に放熱して冷風を作る。
【００１１】要するに、流路切り換え手段の流路切り換え動作により、冷媒が逆流することなく、暖房運転時には、第１車室内熱交換器を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器のみ、または車室外熱交換器と第１車室内熱交換器との両方を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用する。
【００１２】そして、第１の発明では、冷暖房運転時に、熱環境検出手段が車室内の熱環境情報を検出し、熱負荷検出手段が第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を検出し、制御手段が、検出熱環境情報により暖房運転を判別すると、熱負荷調整手段を駆動して、第２車室内熱交換器に導入される吸い込み空気の熱負荷を調整し、車室内に吹き出される空気の温度の急激な変化を回避する。
【００１３】また、第２の発明では、冷暖房運転時に、熱環境検出手段が車室内の熱環境情報を検出し、仕事量検出手段がコンプレッサの仕事量を検出し、制御手段が、検出熱環境情報により暖房運転を判別すると、熱負荷調整手段を駆動して、第２車室内熱交換器に導入される吸い込み空気の熱負荷を調整し、車室内に吹き出される空気の温度の急激な変化を回避する。
【００１４】
【実施例】
第１実施例図１は、第１実施例の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を示している。
【００１５】図１において、コンプレッサ３１は、エンジンルームのような車室外に設けられ、斜板式の容量可変コンプレッサになっている。具体的には、コンプレッサ３１は、斜板が配置されるケーシング内に吸入圧力Ｐｓまたは吐出圧力Ｐｄを導き、これによってピストン前後の圧力差（シリンダ室とケーシング室との圧力差）を調整することによって、斜板の傾き角度を変えて、吐出容量を変更することができる。この傾き角度制御のために、コンプレッサ３１は、電磁アクチュエータを備えたコントロールバルブを有し、ソレノイド電流値ＩSOLによって、コントロールバルブが作動する設定圧力Ｐｒを変更できるようになっている。このコンプレッサ３１の吐出側には、車室外熱交換器３８と第１車室内熱交換器３３とが流路切り換え手段としての三方弁３２を介して接続されている。車室外熱交換器３８は、車室外に設けられ、コンプレッサ３１から吐出される冷媒の熱を外気に放熱する車室外コンデンサになっている。第１車室内熱交換器３３は、インストルメントパネルの裏側のような車室内前部に配置された装置本体としてのダクト３９内に設けられ、コンプレッサ３１から吐出される冷媒の熱を送風手段としてのブロワファン３７によって導入された空気に放熱する放熱タイプの車室内コンデンサになっている。三方弁３２は、暖房運転時には、実線示のような流路切り換え状態となり、コンプレッサ３１の吐出側を第１車室内熱交換器３３の冷媒流入側に接続する一方、冷房運転時には、点線示のような流路切り換え状態となり、コンプレッサ３１の吐出側を車室外熱交換器３８の冷媒流出側に設けられた逆止弁７０を迂回して第１車室内熱交換器３３の冷媒流入側に接続するようになっている。逆止弁７０は、車室外熱交換器３８側から第１車室内熱交換器３３側への冷媒の流れを許容し、第１車室内熱交換器３３側から車室外熱交換器３８への冷媒の流れを阻止するようになっている。第１車室内熱交換器３３の冷媒流出側には、ダクト３９内の第１車室内熱交換器３３よりも上流側に設けられた第２車室内熱交換器３５の冷媒流入側が、車室外に設けられた膨張手段として液体冷媒を断熱膨張して霧状にする膨張弁３４を介して接続されている。第２車室内熱交換器３５は、ブロワファン３７によって導入された空気の熱を、車室外熱交換器３８および第１車室内熱交換器３３の少なくとも一方から膨張弁３４を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプのエバポレータになっている。第２車室内熱交換器３５の冷媒流出側には、コンプレッサ３１の冷媒吸入側が、車室外に設けられたレシーバ３６を介して接続されている。
【００１６】ダクト３９の第２車室内熱交換器３５よりも上流側には、車室内空気を導入する内気導入口４０と、走行風圧を受けて外気を導入する外気導入口４１とが設けられている。この内気導入口４０と外気導入口４１とが分岐する部分のダクト３９内には、内気導入口４０と外気導入口４１とを任意の比率で開閉するインテークドア４２が設けられている。内気導入口４０と外気導入口４１との空気導出側（空気流の下流側）と第２車室内熱交換器３５との間に位置するダクト３９内には、制御装置４３で駆動されるブロワファンモータ４４で回転駆動されるブロワファン３７が設けられている。
【００１７】ダクト３９の第１車室内熱交換器３３よりも上流側には、エアミックスドア４６が設けられている。このエアミックスドア４６は、制御装置４３で駆動される図外のエアミックスドアアクチュエータにより、第２車室内熱交換器３５を通過して冷えている空気が第１車室内熱交換器３３を迂回して冷えたままの冷風と、第２車室内熱交換器３５を通過して冷えている空気が第１車室内熱交換器３３を通過して暖められた温風との割合（冷風と温風との風量配分）を調整するように開閉する。エアミックスドア４６の開度たるエアミックスドア開度Ｘｄｓｃは、エアミックスドア４６が一点鎖線示の位置となり、冷風と温風との風量配分が冷風１００％となるときを、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝０％（全閉）と設定し、エアミックスドア４６が二点鎖線示の位置となり、冷風と温風との風量配分が温風１００％となるときを、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝１００％（全開）と設定してある。
【００１８】ダクト３９の第１車室内熱交換器３３よりも下流側には、上記冷風と温風との混合を良くすることにより、温度調整された空調風を作る部屋としてのエアミックスチャンバ４７が設けられている。エアミックスチャンバ４７における第１車室内熱交換器３３の空気導出側と対応する部分には、空調風を内気導入口４０側に再循環するため空調風導入口４８が設けられている。この空調風導入口４８には、内気導入口４０側のダクト３９に設けられた空調風導出口４９に連通する再循環用ダクト５０が接続されている。また、エアミックスチャンバ４７には、図外の対象乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すベンチレータ吹き出し口５１と、対象乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹き出し口５２と、図外のフロントウインドガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹き出し口５３とが連設されている。エアミックスチャンバ４７内には、リターンドア５４とベンチレータドア５５とフットドア５６とデフロスタドア５７とが設けられている。リターンドア５４は、制御装置４３で駆動される図外のリターンドアアクチュエータにより、空調風導入口４８を開閉する。ベンチレータドア５５は、制御装置４３で駆動される図外のベンチレータドアアクチュエータにより、ベンチレータ吹き出し口５１を開閉する。フットドア５６は、制御装置４３で駆動される図外のフットドアアクチュエータにより、フット吹き出し口５２を開閉する。デフロスタドア５７は、制御装置４３で駆動される図外のデフロスタドアアクチュエータにより、デフロスタ吹き出し口５３を開閉する。
【００１９】前記インテークドア４２と空調風導入口４８と空調風導出口４９と再循環ダクト５０とリターンドア５４とが、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の熱負荷たる吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを調整する熱負荷調整手段になっている。
【００２０】制御装置４３には、第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８に構成された熱負荷検出手段と第２車室内熱交換器吹き出し風温センサ５９とベンチレータ吹き出し口風温センサ６０と日射量センサ６１と外気温センサ６２と室温センサ６３と室温設定器６４と吹き出し口モードスイッチ６５とブロワファンスイッチ６６などの熱環境情報入力手段からの第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃたる熱負荷情報、および、第２車室内熱交換器３５の吹き出し空気温度Ｔｏｕｔとベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔと車両の日射量Ｑｓｕｎと車室外の外気温Ｔａｍｂと車室内の検出室温Ｔｒｏｏｍと車室内の設定室温Ｔｐｔｃなどの熱環境情報が入力される。制御装置４３は、入力された熱負荷情報および入力された熱環境情報から、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃとインテークドア開度Ｘｄｓｕｃとコンプレッサ３１の入力値に相当するソレノイド電流値ＩSOLと第２車室内熱交換器３５を通過する通過風量Ｖｅｖａと目標空調風温度Ｔｏｆなどの目標冷暖房条件を演算する。そして、制御装置４３は、車室内の冷暖房条件が上記演算された目標冷暖房条件を維持するように、コンプレッサ３１とブロワファンモータ４４とエアミックスドアアクチュエータとリターンドアアクチュエータとベンチレータドアアクチュエータとフットドアアクチュエータとデフロスタドアアクチュエータなどを駆動する。特に、制御装置４３は、前記熱環境検出手段からの熱環境情報により、暖房定常運転なる暖房運転が安定した暖房温調運転を判別し、この暖房温調運転なる判別結果により、前記熱負荷調整手段中のインテークドア４２のインテークドアアクチュエータとリターンドア５４のリターンドアアクチュエータとに、第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段としての機能を持っている。
【００２１】なお、図１中において、Ａ→Ａは、冷媒管路が連通していることを示し、Ｂ→Ｂは、ベンチレータ吹き出し口風温センサ６０の出力端が制御装置４３の入力端に接続していることを示している。
【００２２】図２は、コンプレッサ３１の容量、つまりソレノイド電流値ＩSOLを固定し、エアミックスドア４６を全開（エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝１００％）とし、ベンチレータドア５５を全開とし、フットドア５６とデフロスタドア５７とを全閉とし、第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを変化させた場合におけるベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔの変化を調べた実験結果を示している。この図２を考察すると、第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを低温から徐々に上げていくと、ベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔが急激に上昇する温度Ｔｓｕｃ″が存在することがわかった。これは、第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度ＴｓｕｃがＴｓｕｃ″以下では、コンプレッサ３１の吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐｒよりも小さく、コントロールバルブが作動せず、コンプレッサ３１の吐出圧力Ｐｄも低く、コンプレッサ３１の入力が小さいために、ベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔは、あまり上昇しない。ところが、車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度ＴｓｕｃがＴｓｕｃ″を越えることにより、コントロールバルブが作動すると、コンプレッサ３１の吐出冷媒量が急増し、吐出圧力Ｐｄも高くなり、コンプレッサ３１の入力も増えるので、結果的に、ベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔが高くなるからであると考えられる。また、実験結果では、温度Ｔｓｕｃ″に再現性があり、この温度Ｔｓｕｃ″は、ソレノイド電流値ＩSOLに対して、特有な温度（特異点温度）であることがわかった。
【００２３】そして、コンプレッサ３１のソレノイド電流値ＩSOLを変化させ、その時の特異点温度Ｔｓｕｃ″をプロットすると、図３のようになる。この図３の結果は、冷暖房装置に固有な特性で、冷暖房装置の構成要素が決まれば、予備実験によって得ることができる。
【００２４】図４〜図８は、制御装置４３における暖房時のフローチャートを示している。これらのフローチャートは、車両の図外のメインスイッチをオン動作し、制御装置４３が起動することにより、処理の実行が始まる。
【００２５】図４および図５は、暖房温調制御のフローチャートを示している。暖房温調制御の処理が始まると（ステップ１０１）、ステップ１０２において、暖房温調制御直後か否かを判断する。暖房温調制御直後（ステップ１０２がＹＥＳ）であれば、ステップ１０３に進む。逆に、暖房温調制御直後でない（ステップ１０２がＮＯ）場合には、ステップ１０５に進む。
【００２６】ステップ１０３では、エアミックスドア４６の初期設定を行う。このエアミックスドア４６の初期設定は、通常、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝１００％に設定され、第２車室内熱交換器３５の吹き出し空気の全部が、第１車室内熱交換器３３に流入するようになる。
【００２７】ステップ１０４では、外気温センサ６２で検出される外気温Ｔａｍｂに対して、第２車室内熱交換器３５の目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′を決める。具体的には外気温Ｔａｍｂが設定値Ｔａｍｂ1よりも低い場合には、第２車室内熱交換器３５で凍結が起こらないように、目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′を設定値Ｔｏｕｔ1′に固定し、外気温Ｔａｍｂが設定値Ｔａｍｂ1から設定値Ｔａｍｂ2までの間では、「防曇性」を確保できる範囲で、目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′を徐々に上昇させて、コンプレッサ３１の入力を小さく抑え、外気温Ｔａｍｂが設定値Ｔａｍｂ2を越えた場合には、コンプレッサ３１の吐出圧力Ｐｄの上昇を抑えるために、目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′を設定値Ｔｏｕｔ2′に固定する。
【００２８】ステップ１０５では、外気温センサ６２で検出される外気温Ｔａｍｂと室温設定器６４からの設定室温Ｔｐｔｃと日射センサ６１で検出される日射量Ｑｓｕｎと第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８で検出される第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃとブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎに相当する第２車室内熱交換器３５の通過風量Ｖｅｖａと室温センサ６３で検出される検出室温Ｔｒｏｏｍと第２車室内熱交換器吹き出し風温センサ５９で検出される第２車室内熱交換器３５の吹き出し空気温度Ｔｏｕｔとベンチレータ吹き出し口風温センサ６０で検出されるベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔなどの熱環境情報を基にして、目標吹き出し温度Ｔｏｆを算出する。
【００２９】ステップ１０６では、第２車室内熱交換器吹き出し風温センサ５９で検出した吹き出し空気温度Ｔｏｕｔを読み込む。
【００３０】ステップ１０７では、ステップ１０６で検出した吹き出し空気温度Ｔｏｕｔと、ステップ１０４で設定した目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′との偏差ΔＴ1が基準値±β0になるように、コンプレッサ３１の吐出容量、つまりソレノイド電流値ＩSOLを制御する。
【００３１】ステップ１０８では、ステップ１０５で算出した目標吹き出し温度Ｔｏｆに応じて、ブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎを設定する。つまり、目標吹き出し温度Ｔｏｆが設定値Ｔｏｆ1よりも低ければ、ブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎを低レベル電圧ＶLOに設定し、目標吹き出し温度Ｔｏｆが設定値Ｔｏｆ1から設定値Ｔｏｆ2までの間では、目標吹き出し温度Ｔｏｆに応じて、ブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎを低レベル電圧ＶLOから高レベル電圧ＶHIまで徐々に上昇し、目標吹き出し温度Ｔｏｆが設定値Ｔｏｆ2よりも高ければ、ブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎを高レベル電圧ＶHIに設定する。
【００３２】ステップ１０９では、ステップ１０５で算出した目標吹き出し温度Ｔｏｆに応じて、バイレベルモードかフットモードかの吹き出し口モードの設定を行う。
【００３３】ステップ１１０では、図６に示す第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御を行う。
【００３４】ステップ１１１では、図７に示すソレノイド電流値ＩSOL制御を行う。
【００３５】図６は、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御のフローチャートを示している。温度制御の処理が始まる（ステップ２０１）と、ステップ２０２にてベンチレータ吹き出し口風温センサ６０で検出した吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔを読み込む。
【００３６】ステップ２０３では、ステップ１０５と同様に、目標吹き出し温度Ｔｏｆを算出する。
【００３７】ステップ２０４では、ステップ２０２で検出した吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔとステップ２０３で算出した目標吹き出し温度Ｔｏｆとの偏差ΔＴ2を算出する。
【００３８】ステップ２０５では、ステップ２０４で算出したΔＴ2の大小を基準値αに基づいて判定する。ΔＴ2＜−αの場合（温か過ぎる）には、ステップ２０６にて、インテークドア開度ＸｄｓｕｃをΔＸｄｓｕｃだけ大きくし、インテークドア４２を内気導入口４０側にΔＸｄｓｕｃだけ回動し、外気導入口４１の開度量をΔＸｄｓｕｃだけ多く開いて、外気導入量を増やす。ΔＴ2が±αの範囲内にある場合（ちょうど良い）には、ステップ２０７にて、インテークドア開度Ｘｄｓｕｃをそのままとし、ΔＴ2＜αの場合（寒い）には、ステップ２０８に進む。
【００３９】ステップ２０８では、インテークドア開度Ｘｄｓｕｃが０、すなわち、インテークドア４２が外気導入口４１を完全に閉じて、内気循環モードに１００％なっているかを判断する。内気循環モードになっている（ステップ２０８がＹＥＳ）場合には、ステップ２０９に進んで、リターンドア５７を開いて第１車室内熱交換器３３で暖められた温風の一部を再循環ダクト５０を通して内気導入口４０に供給し、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを高める制御を行い、内気循環モードになっていない（ステップ２０８がＮＯ）場合には、ステップ２１０に進んでリターンドア５７を閉じる。
【００４０】ステップ２１１では、インテークドア開度ＸｄｓｕｃをΔＸｄｓｕｃだけ小さくし、インテークドア４２を外気導入口４１側にΔＸｄｓｕｃだけ回動し、内気導入口４０の開度量をΔＸｄｓｕｃだけ多く開いて、内気循環率を大きくする。
【００４１】図７は、コンプレッサ流量切り替えのためのソレノイド電流値ＩSOL制御のフローチャートを示している。ソレノイド電流値ＩSOL制御の処理が始まる（ステップ３０１）と、ステップ３０２にて、ベンチレータ吹き出し口風温センサ６０で検出したベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔを読み込み、ステップ３０３にて、第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８で検出した第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを読み込み、ステップ３０４にて、ソレノイド電流値ＩSOLを読み込む。
【００４２】ステップ３０５では、図３に示す実験結果を用いて、予め求めておいた特異点温度Ｔｓｕｃ″とソレノイド電流値ＩSOLとの関係から、ステップ３０４で検出したソレノイド電流値ＩSOLに対する特異点温度Ｔｓｕｃ″を算出する。
【００４３】ステップ３０６では、ステップ３０２で検出した吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔとステップ３０５で算出した特異点温度Ｔｓｕｃ″との偏差ΔＴ3を計算し、この偏差ΔＴ3がΔＴ3＜±βの範囲外（ステップ３０６がＹＥＳ）の場合には、ステップ３０７に進む。
【００４４】ステップ３０７では、ステップ３０２で検出した吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔとステップ３０３で検出した吸い込み空気温度Ｔｓｕｃとの差ΔＴ4を計算し、この差ΔＴ4が基準値θよりも大きい場合（ステップ３０７がＹＥＳ）には、高レベルの暖房運転中であると判断し、この高レベルの暖房運転を維持するために、ステップ３０８に進んで、ソレノイド電流値ＩSOLをΔＩだけ小さくして、コンプレッサ３１の冷媒吐出量を多くする。逆に、上記差ΔＴ4が基準値θ未満（ステップ３０７がＮＯ）であれば、低レベルの暖房運転中であると判断し、この低レベルの暖房運転を維持するために、ステップ３０９に進んで、ソレノイド電流値ＩSOLをΔＩだけ大きくして、コンプレッサ３１の冷媒吐出量を少なくする。
【００４５】この第１実施例によれば、暖房運転時には、三方弁３２が図１の実線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→第１車室内熱交換器３３→膨張弁３４→第２車室内熱交換器３５→レシーバ３６→コンプレッサ３１と循環し、第１車室内熱交換器３３がコンプレッサ３１から吐出された高温なる冷媒の熱をブロワファン３７で導入された空気または車両走行時のラム圧によって導入された空気に放熱して温風を作り、第２車室内熱交換器３５がブロワファン３７で導入された空気または車両走行時のラム圧によって導入された空気の熱を冷媒に放熱して冷風を作る。また、冷房運転時には、三方弁３２が図１の点線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→車室外熱交換器３８→逆止弁７０→第１車室内熱交換器３３→膨張弁３４→第２車室内熱交換器３５→レシーバ３６→コンプレッサ３１と循環し、車室外熱交換器３８がコンプレッサ３１から吐出された高温なる冷媒の熱を外気に放熱し、残りの熱を第１車室内熱交換器３３がブロワファン３７で導入された空気または車両走行時のラム圧によって導入された空気に放熱して温風を作り、第２車室内熱交換器３５がブロワファン３７で導入された空気または車両走行時のラム圧によって導入された空気の熱を冷媒に放熱して冷風を作る。
【００４６】要するに、この第１実施例での暖房運転時には、コンプレッサ３１が始動すると、第２車室内熱交換器３５の吸熱量と、コンプレッサ３１のソレノイド電流値ＩSOLに相当する仕事量とを、第１車室内熱交換器３３において放熱するので、車室内には第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃよりも高温の空気が吹き出され、運転時間の経過とともに、車室内温度、すなわち、ベンチレータ吹き出し口５１からの吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔは上昇し、車室内は加速度的に暖められる。また、第２車室内熱交換器３５で除湿され、その後、第１車室内熱交換器３３で加熱されるので、除湿を必要とする暖房運転時に、暖房能力が低下することはなく、デフロスト運転の必要もないので、連続運転が可能となる。しかも、インテークドア４２やリターンドア５４の開閉制御を行ったり、あるいは、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃとコンプレッサ３１のソレノイド電流値ＩSOLとを検出し、暖房運転モードが遷移する可能性がある場合に、ソレノイド電流値ＩSOLを変更したりすることにより、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを調整し、暖房温調運転時に特異点温度Ｔｓｕｃ″を回避して、車室内への吹き出し空気温度を安定させることがきる。
【００４７】なお、この第１実施例において、熱負荷調整手段中の空調風導入口４８と空調風導出口４９と再循環ダクト５０とに代えて、第２車室内熱交換器３５の上流側に位置するダクト３９内に、電気ヒータやエンジン排熱ヒータなどを設けて、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の熱負荷を調整することも可能である。また、検出室温Ｔｒｏｏｍと設定室温Ｔｐｔｃとの偏差を基にして、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の熱負荷を調整してもよい。
【００４８】第２実施例図８は、第２実施例の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を示している。
【００４９】図８に示す車両用ヒートポンプ式冷暖房装置は、第１実施例の図１に示す車両用ヒートポンプ式冷暖房装置に、仕事量検出手段としての冷媒温度センサ６８をコンプレッサ３１の冷媒吐出側に設け、この冷媒温度センサ６８が、コンプレッサ３１の吐出冷媒温度Ｔｄを検出して制御装置４３Ａに入力し、制御装置４３Ａが、入力された吐出冷媒温度Ｔｄに基づいて、ソレノイド電流値ＩSOLを不安定域から外すように制御するとともに、インテークドア４２やリターンドア５４などの開閉を制御することにより、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御を行うようにした点に特徴がある。
【００５０】図９および図１０は、制御装置４３Ａにおける暖房時のフローチャートを示している。この第２実施例のフローチャートは、第１実施例のフローチャートと同様に、車両の図外のメインスイッチをオン動作し、制御装置４３Ａが起動することにより、処理の実行が始まる。
【００５１】図９は、コンプレッサ吐出冷媒温度Ｔｄを使用した暖房運転制御のフローチャートを示している。暖房運転制御の処理が始まると（ステップ４０１）、ステップ４０２にて、冷媒温度センサ６８で検出したコンプレッサ３１の吐出冷媒温度Ｔｄを読み込む。
【００５２】ステップ４０３では、ステップ４０２で検出した吐出冷媒温度ＴｄをＴｄｎとして制御装置４３Ａ中の図外のメモリに一時記憶しておく。
【００５３】ステップ４０４では、図外のメインスイッチがオン動作された直後の初期化において検出されてメモリに一時記憶された吐出冷媒温度Ｔｄｂとステップ４０３で一時記憶した吐出冷媒温度Ｔｄｎとの差ΔＴ5を基準値θｄと比較し、この差ΔＴ5が基準値θｄ以上の場合（ステップ４０４がＹＥＳ）には、暖房運転モードが遷移しないと判断して、ステップ４０５に進む。逆に、上記差ΔＴ5が基準値θｄ未満の場合（ステップ４０４がＮＯ）には、暖房運転モードが遷移する可能性があると判断して、ステップ４０６に進む。
【００５４】ステップ４０５では、図６に示した第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御を行う。
【００５５】ステップ４０６では、ステップ４０３で一時記憶した吐出冷媒温度Ｔｄｎが設定温度Ｔｄ1よりも大きいかを判断する。Ｔｄｎ＞Ｔｄ1の場合（ステップ４０６がＹＥＳ）には、ステップ４０７にて、インテークドア４２をΔＸｄｓｕｃだけ外気導入口４１側に回動し、内気導入口４０の開度量をΔＸｄｓｕｃだけ多く開いて、内気導入量を増やして、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを高める制御を行う。逆に、Ｔｄｎ≦Ｔｄ1の場合（ステップ４０６がＮＯ）には、ステップ４０８にて、図１０に示す回復制御を行う。
【００５６】図１０は、回復制御のフローチャートを示している。回復制御の処理が始まると（ステップ５０１）、ステップ５０２にて、回復制御に入る直前のインテークドア開度ＸｄｓｕｃをＸｄｓｕｃｏｒｇとしてメモリに一時記憶し、ステップ５０３にて、回復制御に入る直前のソレノイド電流値ＩSOLをＩSOLORGとしてメモリに一時記憶する。
【００５７】ステップ５０４では、第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８で検出した吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを読み込む。
【００５８】ステップ５０５では、インテークドア開度Ｘｄｓｕｃ＝０に設定し、インテークドア４２で外気導入口４１を完全に閉じて、１００％の内気循環モードに設定する。
【００５９】ステップ５０６では、図３に示す実験結果を用いて、予め求めておいた特異点温度Ｔｓｕｃ″とソレノイド電流値ＩSOL′との関係から、ステップ５０５で検出した吸い込み空気温度Ｔｓｕｃが特異点温度Ｔｓｕｃ″となるときのソレノイド電流値ＩSOL′を算出する。
【００６０】ステップ５０７では、ソレノイド電流値ＩSOLをステップ５０６で算出したソレノイド電流値ＩSOL′に設定する。これによって、冷暖房装置が高レベルの暖房運転モードで作動し、ベンチレータ吹き出し口５１からの吹き出し空気の温度を即座に上昇させることができる。
【００６１】ステップ５０８では、室温センサ６３で検出した検出室温Ｔｒｏｏｍを読み込む。
【００６２】ステップ５０９では、ステップ５０８で検出した検出室温Ｔｒｏｏｍが設定温度θｒｏｏｍより高いかを判断する。Ｔｒｏｏｍ≦θｒｏｏｍの場合（ステップ５０９がＮＯ）には、ステップ５１０に進み、逆に、Ｔｒｏｏｍ＞θｒｏｏｍの場合（ステップ５０９がＹＥＳ）には、ステップ５１１に進む。
【００６３】ステップ５１０では、車室内の温度を上昇させて、乗員の快適性を確保するために図６に示した吹き出し空気の温度制御を行った後、ステップ５０８に戻る。
【００６４】ステップ５１１では、インテークドア開度Ｘｄｓｕｃをステップ５０２で一時記憶したＸｄｓｕｃｏｒｇに書き換える。
【００６５】ステップ５１２では、ソレノイド電流値ＩSOLをステップ５０３で一時記憶したＩSOLORGに書き換える。
【００６６】したがって、この第２実施例によれば、吐出冷媒温度Ｔｄのようなコンプレッサ３１の仕事量に対して直接的な制御条件を用いて、ソレノイド電流値ＩSOLを不安定域から外すとともに、熱負荷手段中のインテークドア４２やリターンドア５４などの開閉を制御し、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御を行っているので、第１実施例のように、吸い込み空気温度Ｔｓｕｃのようなコンプレッサ３１の仕事量に対して間接的な制御条件を用いた場合に比べて、制御精度が一層高くなる。
【００６７】なお、この第２実施例において、コンプレッサ３１の仕事量に対する直接的な制御条件としては、吐出冷媒温度Ｔｄ以外に、吐出冷媒圧力，吸入冷媒温度，吸入冷媒圧力および入力電力なども適用可能である。
【００６８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、流路切り換え手段の流路切り換え動作により、冷媒が逆流することなく、暖房運転時には、第１車室内熱交換器を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器のみ、または車室外熱交換器と第１車室内熱交換器との両方を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用しているので、暖房運転時において、第２車室内熱交換器の吸熱量とコンプレッサの仕事熱量とを第１車室内熱交換器で放熱し、暖房能力が向上する。しかも、第２車室内熱交換器で除湿した後、第１車室内熱交換器で加熱するので、除湿を必要とする暖房運転時に、暖房能力が低下することはなく、デフロスト運転の必要もないので、連続運転が可能となる。また、冷房運転時と暖房運転時で、冷媒の流れ方向が変わらないので、配管の耐圧性向上や管径を変更することなく、現行の冷房装置の配管や冷媒をそのまま使用できる。
【００６９】また、本発明によれば、冷暖房運転時に、熱環境検出手段で車室内の熱環境情報を検出し、熱負荷検出手段で第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を検出するか、または、仕事量検出手段でコンプレッサの仕事量を検出するかし、制御手段が、検出熱環境情報により暖房運転を判別すると、熱負荷調整手段を駆動して、第２車室内熱交換器に導入される吸い込み空気の熱負荷を調整しているので、車室内に吹き出される空気の温度の急激な変化を回避して、乗員の快適性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の全体を示す構成図。
【図２】第１実施例の特異点温度とベンチレータ吹き出し口からの吹き出し空気温度との関係を調べた実験結果図。
【図３】第１実施例の特異点温度とソレノイド電流値との関係を示す実験結果図。
【図４】第１実施例の暖房温調時のフローチャート。
【図５】第１実施例の暖房温調時のフローチャート。
【図６】第１実施例の吸い込み空気の温度制御のフローチャート。
【図７】第１実施例のソレノイド電流値制御のフローチャート。
【図８】第２実施例の全体を示す構成図。
【図９】第２実施例の暖房時のフローチャート。
【図１０】第２実施例の回復制御のフローチャート。
【図１１】従来例を示す構成図。
【符号の説明】
３１…コンプレッサ
３２…流路切り換え手段
３３…第１車室内熱交換器
３５…第２車室内熱交換器
３７…ブロワファン（送風手段）
３８…車室外熱交換器
４０…内気導入口
４１…外気導入口
４２…インテークドア（熱負荷調整手段）
４３，４３Ａ…制御装置
４６…エアミックスドア
４８…空調風導入口（熱負荷調整手段）
４９…空調風導出口（熱負荷調整手段）
５０…再循環ダクト（熱負荷調整手段）
５４…リターンドア（熱負荷調整手段）
５８…第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ（熱負荷検出手段）
６８…冷媒温度センサ（仕事量検出手段）
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンプレッサの駆動により冷媒を車室外熱交換器や車室内熱交換器に循環させる蒸気圧縮サイクルを備えた車両用ヒートポンプ式冷暖房装置であって、特に、その暖房運転時に吹き出し空気の急激な温度変化を回避して、乗員の快適感を向上させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置としては、特開平２−２９０４７５号公報や実開平２−１３０８０８号公報などに開示されているように、四方弁で冷媒の流れを暖房運転時と冷媒運転時とで逆転させ、暖房運転時には、車室外熱交換器を吸熱器として使用し、車室内熱交換器を放熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器を放熱器として使用し、車室内熱交換器を吸熱器として使用するようにしたものが知られている。
【０００３】具体的には、上記特開平２−２９０４７５号公報に開示された冷暖房装置を、図１１に図示して説明する。つまり、暖房運転時には、四方弁２が実線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ１→四方弁２→第１車室内熱交換器３→加熱用熱交換器４→第２車室内熱交換器５→膨張弁６→車室外熱交換器７→四方弁２→レシーバ８→コンプレッサ１と循環し、第１車室内熱交換器３がコンプレッサ１から吐出された高温なる冷媒の熱をブロワファン９で導入された空気に放熱して車室内暖房用の温風を作り、加熱用熱交換器４がエンジン１０からの廃熱を冷媒に吸熱し、この冷媒の熱を第２車室内熱交換器５がブロワファン１１で導入された空気に放熱して車室内暖房用の温風を作り、車室外熱交換器７がファン１２で導入された外気の熱を冷媒に吸熱する。冷房運転時には、四方弁２が点線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ１→車室外熱交換器７→膨張弁６→第２車室内熱交換器５→第１車室内熱交換器３→四方弁２→レシーバ８→コンプレッサ１と循環し、車室外熱交換器７がコンプレッサ１から吐出された高温なる冷媒の熱を外気に放熱し、第１，第２車室内熱交換器３，５がブロワファン９，１１で導入された空気の熱を冷媒に放熱して車室内冷房用の冷風を作る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来例にあっては、四方弁２で冷媒の流れを暖房運転時と冷媒運転時とで逆転させ、暖房運転時には、車室外熱交換器７を吸熱器として使用し、車室内熱交換器３，５を放熱器として使用して車室内暖房用の温風を作り、冷房運転時には、車室外熱交換器７を放熱器として使用し、車室内熱交換器３，５を吸熱器として使用して車室内冷房用の冷風を作るようになっているので、外気温が低い時や走行時あるいは降雨時、さらに降雪時などのような気候条件において、暖房運転を行うと、車室外熱交換器７での吸熱量が減少する。そして、コンプレッサ１の仕事量が一定であると仮定すると、車室外熱交換器７からの吸熱量とコンプレッサ１の仕事量との合計熱量を放熱する車室内熱交換器３，５での放熱量が減少し、暖房能力が低下する。しかも、暖房能力が低下すると、着霜現象が生じ易くなる。そして、着霜現象の発生回数が増えると、デフロスト運転の回数が増加し、安定した暖房運転が得られなくなる。また、低外気温時に暖房運転を行って車室外熱交換器７が凍結すると、デフロスト運転が困難となり、暖房運転を連続的に行うことができなかった。
【０００５】このような問題を解決するために、本出願人は、流路切り換え手段の流路切り換え動作により、冷媒が逆流することなく、暖房運転時には、第１車室内熱交換器を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器のみ、または車室外熱交換器と第１車室内熱交換器との両方を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用する車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を提案した。しかし、この車両用ヒートポンプ式冷暖房装置において、コンプレッサに可変容量コンプレッサを用いて実験を行った結果、暖房運転時に、コンプレッサの容量を固定して、第２車室内熱交換器に導入される空気の熱負荷を変化させると、ある熱負荷状態で冷暖房装置の作動状態（能力）が急激に変化するポイントが有ることがわかった。このことから、暖房運転時に、第２車室内熱交換器の熱負荷が上記ポイントになると、作動状態が不安定となり車室内への吹き出し空気温度の変化が大きくなって、温度性能が低下する可能性がある。
【０００６】そこで本発明にあっては、冷媒の流れを暖房運転時と冷房運転時とで逆転せずに、暖房運転時に吹き出し空気の急激な温度変化を回避して、乗員の快適感を向上することを課題にしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され冷媒の熱を送風手段によって導入された空気に放熱して温風を作る放熱タイプの第１車室内熱交換器と、この車室内第１熱交換器の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の冷媒流出側に接続され送風手段によって導入された空気の熱を前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプの第２車室内熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けられコンプレッサから吐出される冷媒を冷房運転時には前記車室外熱交換器に導入し暖房運転時には前記車室外熱交換器を迂回させて前記第１車室内熱交換器に導入する冷媒流路切り換え手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を調整する熱負荷調整温調手段と、前記車室内の熱環境情報を検出する熱環境検出手段と、この熱環境検出手段からの熱環境情報により暖房運転を判別しこの判別結果により前記熱負荷調整手段に前記熱負荷検出手段の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段と、を備えている。
【０００８】第２の発明は、冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され冷媒の熱を送風手段によって導入された空気に放熱して温風を作る放熱タイプの第１車室内熱交換器と、この第１車室内熱交換器の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の冷媒流出側に接続され送風手段によって導入された空気の熱を前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプの第２車室内熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けられコンプレッサから吐出される冷媒を冷房運転時には前記車室外熱交換器に導入し暖房運転時には前記車室外熱交換器を迂回させて前記第１車室内熱交換器に導入する冷媒流路切り換え手段と、前記コンプレッサの仕事量を検出する仕事量検出手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を調整する熱負荷調整手段と、前記車室内の熱環境情報を検出する熱環境検出手段と、この熱環境検出手段からの熱環境情報により暖房運転を判別しこの判別結果により前記熱負荷調整手段に前記仕事量検出手段の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段と、を備えている。
【０００９】
【作用】第１，第２の両発明において、暖房運転時には、コンプレッサの駆動により、冷媒がコンプレッサから流路切り換え手段，第１車室内熱交換器，膨張手段，第２車室内熱交換器を順に経由してコンプレッサに循環し、第１車室内熱交換器がコンプレッサから吐出された高温なる冷媒の熱を送風手段で導入された空気に放熱して温風を作り、第２車室内熱交換器が送風手段で導入された空気の熱を冷媒に放熱して冷風を作る。
【００１０】冷房運転時には、コンプレッサの駆動により、冷媒がコンプレッサから流路切り換え手段，車室外熱交換器のみ、または車室外熱交換器と第１車室内熱交換器との両方，膨張手段，第２車室内熱交換器を順に経由してコンプレッサに循環し、車室外熱交換器がコンプレッサから吐出された高温なる冷媒の熱を外気に放熱し、第２車室内熱交換器が送風手段で導入された空気の熱を冷媒に放熱して冷風を作る。
【００１１】要するに、流路切り換え手段の流路切り換え動作により、冷媒が逆流することなく、暖房運転時には、第１車室内熱交換器を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器のみ、または車室外熱交換器と第１車室内熱交換器との両方を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用する。
【００１２】そして、第１の発明では、冷暖房運転時に、熱環境検出手段が車室内の熱環境情報を検出し、熱負荷検出手段が第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を検出し、制御手段が、検出熱環境情報により暖房運転を判別すると、熱負荷調整手段を駆動して、第２車室内熱交換器に導入される吸い込み空気の熱負荷を調整し、車室内に吹き出される空気の温度の急激な変化を回避する。
【００１３】また、第２の発明では、冷暖房運転時に、熱環境検出手段が車室内の熱環境情報を検出し、仕事量検出手段がコンプレッサの仕事量を検出し、制御手段が、検出熱環境情報により暖房運転を判別すると、熱負荷調整手段を駆動して、第２車室内熱交換器に導入される吸い込み空気の熱負荷を調整し、車室内に吹き出される空気の温度の急激な変化を回避する。
【００１４】
【実施例】
第１実施例図１は、第１実施例の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を示している。
【００１５】図１において、コンプレッサ３１は、エンジンルームのような車室外に設けられ、斜板式の容量可変コンプレッサになっている。具体的には、コンプレッサ３１は、斜板が配置されるケーシング内に吸入圧力Ｐｓまたは吐出圧力Ｐｄを導き、これによってピストン前後の圧力差（シリンダ室とケーシング室との圧力差）を調整することによって、斜板の傾き角度を変えて、吐出容量を変更することができる。この傾き角度制御のために、コンプレッサ３１は、電磁アクチュエータを備えたコントロールバルブを有し、ソレノイド電流値ＩSOLによって、コントロールバルブが作動する設定圧力Ｐｒを変更できるようになっている。このコンプレッサ３１の吐出側には、車室外熱交換器３８と第１車室内熱交換器３３とが流路切り換え手段としての三方弁３２を介して接続されている。車室外熱交換器３８は、車室外に設けられ、コンプレッサ３１から吐出される冷媒の熱を外気に放熱する車室外コンデンサになっている。第１車室内熱交換器３３は、インストルメントパネルの裏側のような車室内前部に配置された装置本体としてのダクト３９内に設けられ、コンプレッサ３１から吐出される冷媒の熱を送風手段としてのブロワファン３７によって導入された空気に放熱する放熱タイプの車室内コンデンサになっている。三方弁３２は、暖房運転時には、実線示のような流路切り換え状態となり、コンプレッサ３１の吐出側を第１車室内熱交換器３３の冷媒流入側に接続する一方、冷房運転時には、点線示のような流路切り換え状態となり、コンプレッサ３１の吐出側を車室外熱交換器３８の冷媒流出側に設けられた逆止弁７０を迂回して第１車室内熱交換器３３の冷媒流入側に接続するようになっている。逆止弁７０は、車室外熱交換器３８側から第１車室内熱交換器３３側への冷媒の流れを許容し、第１車室内熱交換器３３側から車室外熱交換器３８への冷媒の流れを阻止するようになっている。第１車室内熱交換器３３の冷媒流出側には、ダクト３９内の第１車室内熱交換器３３よりも上流側に設けられた第２車室内熱交換器３５の冷媒流入側が、車室外に設けられた膨張手段として液体冷媒を断熱膨張して霧状にする膨張弁３４を介して接続されている。第２車室内熱交換器３５は、ブロワファン３７によって導入された空気の熱を、車室外熱交換器３８および第１車室内熱交換器３３の少なくとも一方から膨張弁３４を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプのエバポレータになっている。第２車室内熱交換器３５の冷媒流出側には、コンプレッサ３１の冷媒吸入側が、車室外に設けられたレシーバ３６を介して接続されている。
【００１６】ダクト３９の第２車室内熱交換器３５よりも上流側には、車室内空気を導入する内気導入口４０と、走行風圧を受けて外気を導入する外気導入口４１とが設けられている。この内気導入口４０と外気導入口４１とが分岐する部分のダクト３９内には、内気導入口４０と外気導入口４１とを任意の比率で開閉するインテークドア４２が設けられている。内気導入口４０と外気導入口４１との空気導出側（空気流の下流側）と第２車室内熱交換器３５との間に位置するダクト３９内には、制御装置４３で駆動されるブロワファンモータ４４で回転駆動されるブロワファン３７が設けられている。
【００１７】ダクト３９の第１車室内熱交換器３３よりも上流側には、エアミックスドア４６が設けられている。このエアミックスドア４６は、制御装置４３で駆動される図外のエアミックスドアアクチュエータにより、第２車室内熱交換器３５を通過して冷えている空気が第１車室内熱交換器３３を迂回して冷えたままの冷風と、第２車室内熱交換器３５を通過して冷えている空気が第１車室内熱交換器３３を通過して暖められた温風との割合（冷風と温風との風量配分）を調整するように開閉する。エアミックスドア４６の開度たるエアミックスドア開度Ｘｄｓｃは、エアミックスドア４６が一点鎖線示の位置となり、冷風と温風との風量配分が冷風１００％となるときを、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝０％（全閉）と設定し、エアミックスドア４６が二点鎖線示の位置となり、冷風と温風との風量配分が温風１００％となるときを、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝１００％（全開）と設定してある。
【００１８】ダクト３９の第１車室内熱交換器３３よりも下流側には、上記冷風と温風との混合を良くすることにより、温度調整された空調風を作る部屋としてのエアミックスチャンバ４７が設けられている。エアミックスチャンバ４７における第１車室内熱交換器３３の空気導出側と対応する部分には、空調風を内気導入口４０側に再循環するため空調風導入口４８が設けられている。この空調風導入口４８には、内気導入口４０側のダクト３９に設けられた空調風導出口４９に連通する再循環用ダクト５０が接続されている。また、エアミックスチャンバ４７には、図外の対象乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すベンチレータ吹き出し口５１と、対象乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹き出し口５２と、図外のフロントウインドガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹き出し口５３とが連設されている。エアミックスチャンバ４７内には、リターンドア５４とベンチレータドア５５とフットドア５６とデフロスタドア５７とが設けられている。リターンドア５４は、制御装置４３で駆動される図外のリターンドアアクチュエータにより、空調風導入口４８を開閉する。ベンチレータドア５５は、制御装置４３で駆動される図外のベンチレータドアアクチュエータにより、ベンチレータ吹き出し口５１を開閉する。フットドア５６は、制御装置４３で駆動される図外のフットドアアクチュエータにより、フット吹き出し口５２を開閉する。デフロスタドア５７は、制御装置４３で駆動される図外のデフロスタドアアクチュエータにより、デフロスタ吹き出し口５３を開閉する。
【００１９】前記インテークドア４２と空調風導入口４８と空調風導出口４９と再循環ダクト５０とリターンドア５４とが、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の熱負荷たる吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを調整する熱負荷調整手段になっている。
【００２０】制御装置４３には、第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８に構成された熱負荷検出手段と第２車室内熱交換器吹き出し風温センサ５９とベンチレータ吹き出し口風温センサ６０と日射量センサ６１と外気温センサ６２と室温センサ６３と室温設定器６４と吹き出し口モードスイッチ６５とブロワファンスイッチ６６などの熱環境情報入力手段からの第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃたる熱負荷情報、および、第２車室内熱交換器３５の吹き出し空気温度Ｔｏｕｔとベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔと車両の日射量Ｑｓｕｎと車室外の外気温Ｔａｍｂと車室内の検出室温Ｔｒｏｏｍと車室内の設定室温Ｔｐｔｃなどの熱環境情報が入力される。制御装置４３は、入力された熱負荷情報および入力された熱環境情報から、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃとインテークドア開度Ｘｄｓｕｃとコンプレッサ３１の入力値に相当するソレノイド電流値ＩSOLと第２車室内熱交換器３５を通過する通過風量Ｖｅｖａと目標空調風温度Ｔｏｆなどの目標冷暖房条件を演算する。そして、制御装置４３は、車室内の冷暖房条件が上記演算された目標冷暖房条件を維持するように、コンプレッサ３１とブロワファンモータ４４とエアミックスドアアクチュエータとリターンドアアクチュエータとベンチレータドアアクチュエータとフットドアアクチュエータとデフロスタドアアクチュエータなどを駆動する。特に、制御装置４３は、前記熱環境検出手段からの熱環境情報により、暖房定常運転なる暖房運転が安定した暖房温調運転を判別し、この暖房温調運転なる判別結果により、前記熱負荷調整手段中のインテークドア４２のインテークドアアクチュエータとリターンドア５４のリターンドアアクチュエータとに、第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段としての機能を持っている。
【００２１】なお、図１中において、Ａ→Ａは、冷媒管路が連通していることを示し、Ｂ→Ｂは、ベンチレータ吹き出し口風温センサ６０の出力端が制御装置４３の入力端に接続していることを示している。
【００２２】図２は、コンプレッサ３１の容量、つまりソレノイド電流値ＩSOLを固定し、エアミックスドア４６を全開（エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝１００％）とし、ベンチレータドア５５を全開とし、フットドア５６とデフロスタドア５７とを全閉とし、第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを変化させた場合におけるベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔの変化を調べた実験結果を示している。この図２を考察すると、第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを低温から徐々に上げていくと、ベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔが急激に上昇する温度Ｔｓｕｃ″が存在することがわかった。これは、第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度ＴｓｕｃがＴｓｕｃ″以下では、コンプレッサ３１の吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐｒよりも小さく、コントロールバルブが作動せず、コンプレッサ３１の吐出圧力Ｐｄも低く、コンプレッサ３１の入力が小さいために、ベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔは、あまり上昇しない。ところが、車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度ＴｓｕｃがＴｓｕｃ″を越えることにより、コントロールバルブが作動すると、コンプレッサ３１の吐出冷媒量が急増し、吐出圧力Ｐｄも高くなり、コンプレッサ３１の入力も増えるので、結果的に、ベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔが高くなるからであると考えられる。また、実験結果では、温度Ｔｓｕｃ″に再現性があり、この温度Ｔｓｕｃ″は、ソレノイド電流値ＩSOLに対して、特有な温度（特異点温度）であることがわかった。
【００２３】そして、コンプレッサ３１のソレノイド電流値ＩSOLを変化させ、その時の特異点温度Ｔｓｕｃ″をプロットすると、図３のようになる。この図３の結果は、冷暖房装置に固有な特性で、冷暖房装置の構成要素が決まれば、予備実験によって得ることができる。
【００２４】図４〜図８は、制御装置４３における暖房時のフローチャートを示している。これらのフローチャートは、車両の図外のメインスイッチをオン動作し、制御装置４３が起動することにより、処理の実行が始まる。
【００２５】図４および図５は、暖房温調制御のフローチャートを示している。暖房温調制御の処理が始まると（ステップ１０１）、ステップ１０２において、暖房温調制御直後か否かを判断する。暖房温調制御直後（ステップ１０２がＹＥＳ）であれば、ステップ１０３に進む。逆に、暖房温調制御直後でない（ステップ１０２がＮＯ）場合には、ステップ１０５に進む。
【００２６】ステップ１０３では、エアミックスドア４６の初期設定を行う。このエアミックスドア４６の初期設定は、通常、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝１００％に設定され、第２車室内熱交換器３５の吹き出し空気の全部が、第１車室内熱交換器３３に流入するようになる。
【００２７】ステップ１０４では、外気温センサ６２で検出される外気温Ｔａｍｂに対して、第２車室内熱交換器３５の目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′を決める。具体的には外気温Ｔａｍｂが設定値Ｔａｍｂ1よりも低い場合には、第２車室内熱交換器３５で凍結が起こらないように、目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′を設定値Ｔｏｕｔ1′に固定し、外気温Ｔａｍｂが設定値Ｔａｍｂ1から設定値Ｔａｍｂ2までの間では、「防曇性」を確保できる範囲で、目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′を徐々に上昇させて、コンプレッサ３１の入力を小さく抑え、外気温Ｔａｍｂが設定値Ｔａｍｂ2を越えた場合には、コンプレッサ３１の吐出圧力Ｐｄの上昇を抑えるために、目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′を設定値Ｔｏｕｔ2′に固定する。
【００２８】ステップ１０５では、外気温センサ６２で検出される外気温Ｔａｍｂと室温設定器６４からの設定室温Ｔｐｔｃと日射センサ６１で検出される日射量Ｑｓｕｎと第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８で検出される第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃとブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎに相当する第２車室内熱交換器３５の通過風量Ｖｅｖａと室温センサ６３で検出される検出室温Ｔｒｏｏｍと第２車室内熱交換器吹き出し風温センサ５９で検出される第２車室内熱交換器３５の吹き出し空気温度Ｔｏｕｔとベンチレータ吹き出し口風温センサ６０で検出されるベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔなどの熱環境情報を基にして、目標吹き出し温度Ｔｏｆを算出する。
【００２９】ステップ１０６では、第２車室内熱交換器吹き出し風温センサ５９で検出した吹き出し空気温度Ｔｏｕｔを読み込む。
【００３０】ステップ１０７では、ステップ１０６で検出した吹き出し空気温度Ｔｏｕｔと、ステップ１０４で設定した目標吹き出し空気温度Ｔｏｕｔ′との偏差ΔＴ1が基準値±β0になるように、コンプレッサ３１の吐出容量、つまりソレノイド電流値ＩSOLを制御する。
【００３１】ステップ１０８では、ステップ１０５で算出した目標吹き出し温度Ｔｏｆに応じて、ブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎを設定する。つまり、目標吹き出し温度Ｔｏｆが設定値Ｔｏｆ1よりも低ければ、ブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎを低レベル電圧ＶLOに設定し、目標吹き出し温度Ｔｏｆが設定値Ｔｏｆ1から設定値Ｔｏｆ2までの間では、目標吹き出し温度Ｔｏｆに応じて、ブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎを低レベル電圧ＶLOから高レベル電圧ＶHIまで徐々に上昇し、目標吹き出し温度Ｔｏｆが設定値Ｔｏｆ2よりも高ければ、ブロワファンモータ印加電圧Ｖｆａｎを高レベル電圧ＶHIに設定する。
【００３２】ステップ１０９では、ステップ１０５で算出した目標吹き出し温度Ｔｏｆに応じて、バイレベルモードかフットモードかの吹き出し口モードの設定を行う。
【００３３】ステップ１１０では、図６に示す第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御を行う。
【００３４】ステップ１１１では、図７に示すソレノイド電流値ＩSOL制御を行う。
【００３５】図６は、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御のフローチャートを示している。温度制御の処理が始まる（ステップ２０１）と、ステップ２０２にてベンチレータ吹き出し口風温センサ６０で検出した吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔを読み込む。
【００３６】ステップ２０３では、ステップ１０５と同様に、目標吹き出し温度Ｔｏｆを算出する。
【００３７】ステップ２０４では、ステップ２０２で検出した吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔとステップ２０３で算出した目標吹き出し温度Ｔｏｆとの偏差ΔＴ2を算出する。
【００３８】ステップ２０５では、ステップ２０４で算出したΔＴ2の大小を基準値αに基づいて判定する。ΔＴ2＜−αの場合（温か過ぎる）には、ステップ２０６にて、インテークドア開度ＸｄｓｕｃをΔＸｄｓｕｃだけ大きくし、インテークドア４２を内気導入口４０側にΔＸｄｓｕｃだけ回動し、外気導入口４１の開度量をΔＸｄｓｕｃだけ多く開いて、外気導入量を増やす。ΔＴ2が±αの範囲内にある場合（ちょうど良い）には、ステップ２０７にて、インテークドア開度Ｘｄｓｕｃをそのままとし、ΔＴ2＜αの場合（寒い）には、ステップ２０８に進む。
【００３９】ステップ２０８では、インテークドア開度Ｘｄｓｕｃが０、すなわち、インテークドア４２が外気導入口４１を完全に閉じて、内気循環モードに１００％なっているかを判断する。内気循環モードになっている（ステップ２０８がＹＥＳ）場合には、ステップ２０９に進んで、リターンドア５７を開いて第１車室内熱交換器３３で暖められた温風の一部を再循環ダクト５０を通して内気導入口４０に供給し、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを高める制御を行い、内気循環モードになっていない（ステップ２０８がＮＯ）場合には、ステップ２１０に進んでリターンドア５７を閉じる。
【００４０】ステップ２１１では、インテークドア開度ＸｄｓｕｃをΔＸｄｓｕｃだけ小さくし、インテークドア４２を外気導入口４１側にΔＸｄｓｕｃだけ回動し、内気導入口４０の開度量をΔＸｄｓｕｃだけ多く開いて、内気循環率を大きくする。
【００４１】図７は、コンプレッサ流量切り替えのためのソレノイド電流値ＩSOL制御のフローチャートを示している。ソレノイド電流値ＩSOL制御の処理が始まる（ステップ３０１）と、ステップ３０２にて、ベンチレータ吹き出し口風温センサ６０で検出したベンチレータ吹き出し口５１の吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔを読み込み、ステップ３０３にて、第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８で検出した第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを読み込み、ステップ３０４にて、ソレノイド電流値ＩSOLを読み込む。
【００４２】ステップ３０５では、図３に示す実験結果を用いて、予め求めておいた特異点温度Ｔｓｕｃ″とソレノイド電流値ＩSOLとの関係から、ステップ３０４で検出したソレノイド電流値ＩSOLに対する特異点温度Ｔｓｕｃ″を算出する。
【００４３】ステップ３０６では、ステップ３０２で検出した吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔとステップ３０５で算出した特異点温度Ｔｓｕｃ″との偏差ΔＴ3を計算し、この偏差ΔＴ3がΔＴ3＜±βの範囲外（ステップ３０６がＹＥＳ）の場合には、ステップ３０７に進む。
【００４４】ステップ３０７では、ステップ３０２で検出した吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔとステップ３０３で検出した吸い込み空気温度Ｔｓｕｃとの差ΔＴ4を計算し、この差ΔＴ4が基準値θよりも大きい場合（ステップ３０７がＹＥＳ）には、高レベルの暖房運転中であると判断し、この高レベルの暖房運転を維持するために、ステップ３０８に進んで、ソレノイド電流値ＩSOLをΔＩだけ小さくして、コンプレッサ３１の冷媒吐出量を多くする。逆に、上記差ΔＴ4が基準値θ未満（ステップ３０７がＮＯ）であれば、低レベルの暖房運転中であると判断し、この低レベルの暖房運転を維持するために、ステップ３０９に進んで、ソレノイド電流値ＩSOLをΔＩだけ大きくして、コンプレッサ３１の冷媒吐出量を少なくする。
【００４５】この第１実施例によれば、暖房運転時には、三方弁３２が図１の実線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→第１車室内熱交換器３３→膨張弁３４→第２車室内熱交換器３５→レシーバ３６→コンプレッサ３１と循環し、第１車室内熱交換器３３がコンプレッサ３１から吐出された高温なる冷媒の熱をブロワファン３７で導入された空気または車両走行時のラム圧によって導入された空気に放熱して温風を作り、第２車室内熱交換器３５がブロワファン３７で導入された空気または車両走行時のラム圧によって導入された空気の熱を冷媒に放熱して冷風を作る。また、冷房運転時には、三方弁３２が図１の点線示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→車室外熱交換器３８→逆止弁７０→第１車室内熱交換器３３→膨張弁３４→第２車室内熱交換器３５→レシーバ３６→コンプレッサ３１と循環し、車室外熱交換器３８がコンプレッサ３１から吐出された高温なる冷媒の熱を外気に放熱し、残りの熱を第１車室内熱交換器３３がブロワファン３７で導入された空気または車両走行時のラム圧によって導入された空気に放熱して温風を作り、第２車室内熱交換器３５がブロワファン３７で導入された空気または車両走行時のラム圧によって導入された空気の熱を冷媒に放熱して冷風を作る。
【００４６】要するに、この第１実施例での暖房運転時には、コンプレッサ３１が始動すると、第２車室内熱交換器３５の吸熱量と、コンプレッサ３１のソレノイド電流値ＩSOLに相当する仕事量とを、第１車室内熱交換器３３において放熱するので、車室内には第２車室内熱交換器３５の吸い込み空気温度Ｔｓｕｃよりも高温の空気が吹き出され、運転時間の経過とともに、車室内温度、すなわち、ベンチレータ吹き出し口５１からの吹き出し空気温度Ｔｖｅｎｔは上昇し、車室内は加速度的に暖められる。また、第２車室内熱交換器３５で除湿され、その後、第１車室内熱交換器３３で加熱されるので、除湿を必要とする暖房運転時に、暖房能力が低下することはなく、デフロスト運転の必要もないので、連続運転が可能となる。しかも、インテークドア４２やリターンドア５４の開閉制御を行ったり、あるいは、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃとコンプレッサ３１のソレノイド電流値ＩSOLとを検出し、暖房運転モードが遷移する可能性がある場合に、ソレノイド電流値ＩSOLを変更したりすることにより、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを調整し、暖房温調運転時に特異点温度Ｔｓｕｃ″を回避して、車室内への吹き出し空気温度を安定させることがきる。
【００４７】なお、この第１実施例において、熱負荷調整手段中の空調風導入口４８と空調風導出口４９と再循環ダクト５０とに代えて、第２車室内熱交換器３５の上流側に位置するダクト３９内に、電気ヒータやエンジン排熱ヒータなどを設けて、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の熱負荷を調整することも可能である。また、検出室温Ｔｒｏｏｍと設定室温Ｔｐｔｃとの偏差を基にして、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の熱負荷を調整してもよい。
【００４８】第２実施例図８は、第２実施例の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を示している。
【００４９】図８に示す車両用ヒートポンプ式冷暖房装置は、第１実施例の図１に示す車両用ヒートポンプ式冷暖房装置に、仕事量検出手段としての冷媒温度センサ６８をコンプレッサ３１の冷媒吐出側に設け、この冷媒温度センサ６８が、コンプレッサ３１の吐出冷媒温度Ｔｄを検出して制御装置４３Ａに入力し、制御装置４３Ａが、入力された吐出冷媒温度Ｔｄに基づいて、ソレノイド電流値ＩSOLを不安定域から外すように制御するとともに、インテークドア４２やリターンドア５４などの開閉を制御することにより、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御を行うようにした点に特徴がある。
【００５０】図９および図１０は、制御装置４３Ａにおける暖房時のフローチャートを示している。この第２実施例のフローチャートは、第１実施例のフローチャートと同様に、車両の図外のメインスイッチをオン動作し、制御装置４３Ａが起動することにより、処理の実行が始まる。
【００５１】図９は、コンプレッサ吐出冷媒温度Ｔｄを使用した暖房運転制御のフローチャートを示している。暖房運転制御の処理が始まると（ステップ４０１）、ステップ４０２にて、冷媒温度センサ６８で検出したコンプレッサ３１の吐出冷媒温度Ｔｄを読み込む。
【００５２】ステップ４０３では、ステップ４０２で検出した吐出冷媒温度ＴｄをＴｄｎとして制御装置４３Ａ中の図外のメモリに一時記憶しておく。
【００５３】ステップ４０４では、図外のメインスイッチがオン動作された直後の初期化において検出されてメモリに一時記憶された吐出冷媒温度Ｔｄｂとステップ４０３で一時記憶した吐出冷媒温度Ｔｄｎとの差ΔＴ5を基準値θｄと比較し、この差ΔＴ5が基準値θｄ以上の場合（ステップ４０４がＹＥＳ）には、暖房運転モードが遷移しないと判断して、ステップ４０５に進む。逆に、上記差ΔＴ5が基準値θｄ未満の場合（ステップ４０４がＮＯ）には、暖房運転モードが遷移する可能性があると判断して、ステップ４０６に進む。
【００５４】ステップ４０５では、図６に示した第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御を行う。
【００５５】ステップ４０６では、ステップ４０３で一時記憶した吐出冷媒温度Ｔｄｎが設定温度Ｔｄ1よりも大きいかを判断する。Ｔｄｎ＞Ｔｄ1の場合（ステップ４０６がＹＥＳ）には、ステップ４０７にて、インテークドア４２をΔＸｄｓｕｃだけ外気導入口４１側に回動し、内気導入口４０の開度量をΔＸｄｓｕｃだけ多く開いて、内気導入量を増やして、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを高める制御を行う。逆に、Ｔｄｎ≦Ｔｄ1の場合（ステップ４０６がＮＯ）には、ステップ４０８にて、図１０に示す回復制御を行う。
【００５６】図１０は、回復制御のフローチャートを示している。回復制御の処理が始まると（ステップ５０１）、ステップ５０２にて、回復制御に入る直前のインテークドア開度ＸｄｓｕｃをＸｄｓｕｃｏｒｇとしてメモリに一時記憶し、ステップ５０３にて、回復制御に入る直前のソレノイド電流値ＩSOLをＩSOLORGとしてメモリに一時記憶する。
【００５７】ステップ５０４では、第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ５８で検出した吸い込み空気温度Ｔｓｕｃを読み込む。
【００５８】ステップ５０５では、インテークドア開度Ｘｄｓｕｃ＝０に設定し、インテークドア４２で外気導入口４１を完全に閉じて、１００％の内気循環モードに設定する。
【００５９】ステップ５０６では、図３に示す実験結果を用いて、予め求めておいた特異点温度Ｔｓｕｃ″とソレノイド電流値ＩSOL′との関係から、ステップ５０５で検出した吸い込み空気温度Ｔｓｕｃが特異点温度Ｔｓｕｃ″となるときのソレノイド電流値ＩSOL′を算出する。
【００６０】ステップ５０７では、ソレノイド電流値ＩSOLをステップ５０６で算出したソレノイド電流値ＩSOL′に設定する。これによって、冷暖房装置が高レベルの暖房運転モードで作動し、ベンチレータ吹き出し口５１からの吹き出し空気の温度を即座に上昇させることができる。
【００６１】ステップ５０８では、室温センサ６３で検出した検出室温Ｔｒｏｏｍを読み込む。
【００６２】ステップ５０９では、ステップ５０８で検出した検出室温Ｔｒｏｏｍが設定温度θｒｏｏｍより高いかを判断する。Ｔｒｏｏｍ≦θｒｏｏｍの場合（ステップ５０９がＮＯ）には、ステップ５１０に進み、逆に、Ｔｒｏｏｍ＞θｒｏｏｍの場合（ステップ５０９がＹＥＳ）には、ステップ５１１に進む。
【００６３】ステップ５１０では、車室内の温度を上昇させて、乗員の快適性を確保するために図６に示した吹き出し空気の温度制御を行った後、ステップ５０８に戻る。
【００６４】ステップ５１１では、インテークドア開度Ｘｄｓｕｃをステップ５０２で一時記憶したＸｄｓｕｃｏｒｇに書き換える。
【００６５】ステップ５１２では、ソレノイド電流値ＩSOLをステップ５０３で一時記憶したＩSOLORGに書き換える。
【００６６】したがって、この第２実施例によれば、吐出冷媒温度Ｔｄのようなコンプレッサ３１の仕事量に対して直接的な制御条件を用いて、ソレノイド電流値ＩSOLを不安定域から外すとともに、熱負荷手段中のインテークドア４２やリターンドア５４などの開閉を制御し、第２車室内熱交換器３５への吸い込み空気の温度制御を行っているので、第１実施例のように、吸い込み空気温度Ｔｓｕｃのようなコンプレッサ３１の仕事量に対して間接的な制御条件を用いた場合に比べて、制御精度が一層高くなる。
【００６７】なお、この第２実施例において、コンプレッサ３１の仕事量に対する直接的な制御条件としては、吐出冷媒温度Ｔｄ以外に、吐出冷媒圧力，吸入冷媒温度，吸入冷媒圧力および入力電力なども適用可能である。
【００６８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、流路切り換え手段の流路切り換え動作により、冷媒が逆流することなく、暖房運転時には、第１車室内熱交換器を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器のみ、または車室外熱交換器と第１車室内熱交換器との両方を放熱器として使用し、第２車室内熱交換器を吸熱器として使用しているので、暖房運転時において、第２車室内熱交換器の吸熱量とコンプレッサの仕事熱量とを第１車室内熱交換器で放熱し、暖房能力が向上する。しかも、第２車室内熱交換器で除湿した後、第１車室内熱交換器で加熱するので、除湿を必要とする暖房運転時に、暖房能力が低下することはなく、デフロスト運転の必要もないので、連続運転が可能となる。また、冷房運転時と暖房運転時で、冷媒の流れ方向が変わらないので、配管の耐圧性向上や管径を変更することなく、現行の冷房装置の配管や冷媒をそのまま使用できる。
【００６９】また、本発明によれば、冷暖房運転時に、熱環境検出手段で車室内の熱環境情報を検出し、熱負荷検出手段で第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を検出するか、または、仕事量検出手段でコンプレッサの仕事量を検出するかし、制御手段が、検出熱環境情報により暖房運転を判別すると、熱負荷調整手段を駆動して、第２車室内熱交換器に導入される吸い込み空気の熱負荷を調整しているので、車室内に吹き出される空気の温度の急激な変化を回避して、乗員の快適性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の全体を示す構成図。
【図２】第１実施例の特異点温度とベンチレータ吹き出し口からの吹き出し空気温度との関係を調べた実験結果図。
【図３】第１実施例の特異点温度とソレノイド電流値との関係を示す実験結果図。
【図４】第１実施例の暖房温調時のフローチャート。
【図５】第１実施例の暖房温調時のフローチャート。
【図６】第１実施例の吸い込み空気の温度制御のフローチャート。
【図７】第１実施例のソレノイド電流値制御のフローチャート。
【図８】第２実施例の全体を示す構成図。
【図９】第２実施例の暖房時のフローチャート。
【図１０】第２実施例の回復制御のフローチャート。
【図１１】従来例を示す構成図。
【符号の説明】
３１…コンプレッサ
３２…流路切り換え手段
３３…第１車室内熱交換器
３５…第２車室内熱交換器
３７…ブロワファン（送風手段）
３８…車室外熱交換器
４０…内気導入口
４１…外気導入口
４２…インテークドア（熱負荷調整手段）
４３，４３Ａ…制御装置
４６…エアミックスドア
４８…空調風導入口（熱負荷調整手段）
４９…空調風導出口（熱負荷調整手段）
５０…再循環ダクト（熱負荷調整手段）
５４…リターンドア（熱負荷調整手段）
５８…第２車室内熱交換器吸い込み風温センサ（熱負荷検出手段）
６８…冷媒温度センサ（仕事量検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】 冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を送風手段によって導入された空気に放熱して温風を作る放熱タイプの第１車室内熱交換器と、この第１車室内熱交換器の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の冷媒流出側に接続され、送風手段によって導入された空気の熱を前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプの第２車室内熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けられ、コンプレッサから吐出される冷媒を、冷房運転時には前記車室外熱交換器に導入し、暖房運転時には前記車室外熱交換器を迂回させて前記第１車室内熱交換器に導入する冷媒流路切り換え手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を調整する熱負荷調整手段と、前記車室内の熱環境情報を検出する熱環境検出手段と、この熱環境検出手段からの熱環境情報により暖房運転を判別し、この判別結果により前記熱負荷調整手段に前記熱負荷検出手段の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする車両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
【請求項２】 冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を送風手段によって導入された空気に放熱して温風を作る放熱タイプの第１車室内熱交換器と、この第１車室内熱交換器の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の冷媒流出側に接続され、送風手段によって導入された空気の熱を前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプの第２車室内熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けられ、コンプレッサから吐出される冷媒を、冷房運転時には前記車室外熱交換器に導入し、暖房運転時には前記車室外熱交換器を迂回させて前記第１車室内熱交換器に導入する冷媒流路切り換え手段と、前記コンプレッサの仕事量を検出する仕事量検出手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を調整する熱負荷調整手段と、前記車室内の熱環境情報を検出する熱環境検出手段と、この熱環境検出手段からの熱環境情報により暖房運転を判別し、この判別結果により前記熱負荷調整手段に前記仕事量検出手段の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする前記請求項１に記載した車両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
【請求項１】 冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を送風手段によって導入された空気に放熱して温風を作る放熱タイプの第１車室内熱交換器と、この第１車室内熱交換器の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の冷媒流出側に接続され、送風手段によって導入された空気の熱を前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプの第２車室内熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けられ、コンプレッサから吐出される冷媒を、冷房運転時には前記車室外熱交換器に導入し、暖房運転時には前記車室外熱交換器を迂回させて前記第１車室内熱交換器に導入する冷媒流路切り換え手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を調整する熱負荷調整手段と、前記車室内の熱環境情報を検出する熱環境検出手段と、この熱環境検出手段からの熱環境情報により暖房運転を判別し、この判別結果により前記熱負荷調整手段に前記熱負荷検出手段の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする車両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
【請求項２】 冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を送風手段によって導入された空気に放熱して温風を作る放熱タイプの第１車室内熱交換器と、この第１車室内熱交換器の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の冷媒流出側に接続され、送風手段によって導入された空気の熱を前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された冷媒に放熱して冷風を作る吸熱タイプの第２車室内熱交換器と、前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前記第１車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けられ、コンプレッサから吐出される冷媒を、冷房運転時には前記車室外熱交換器に導入し、暖房運転時には前記車室外熱交換器を迂回させて前記第１車室内熱交換器に導入する冷媒流路切り換え手段と、前記コンプレッサの仕事量を検出する仕事量検出手段と、前記第２車室内熱交換器への吸い込み空気の熱負荷を調整する熱負荷調整手段と、前記車室内の熱環境情報を検出する熱環境検出手段と、この熱環境検出手段からの熱環境情報により暖房運転を判別し、この判別結果により前記熱負荷調整手段に前記仕事量検出手段の出力を不安定域から外す制御信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする前記請求項１に記載した車両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開平５−２０１２４３
【公開日】平成５年（１９９３）８月１０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１２４７８
【出願日】平成４年（１９９２）１月２８日
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【公開日】平成５年（１９９３）８月１０日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）１月２８日
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
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