車両用空調装置
【課題】車両で発電した電力のうち従来まで余剰電力となっていた電力を有効に活用して、車室内の空調を行う。
【解決手段】車両に搭載された発電機（車両走行用モータ２）にて発電された電力によって、車両走行用モータ２に電力を供給するためのバッテリ３を充電可能な車両に適用される車両用空調装置であって、発電機、およびバッテリ３の少なくとも一方から供給される電力によって、冷媒を圧縮して吐出する電動式の圧縮機２１、圧縮機２１から吐出された高圧冷媒を減圧する膨張弁２４、および膨張弁２４にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器１３を含んで構成される冷凍サイクル２０と、低圧冷媒の冷熱を吸熱して冷熱を蓄冷剤Ｓに蓄積すると共に、蓄冷剤Ｓに蓄積された冷熱にて車室内に吹き出す空気を冷却する蓄冷手段（蒸発器１３）と、を備える。
【解決手段】車両に搭載された発電機（車両走行用モータ２）にて発電された電力によって、車両走行用モータ２に電力を供給するためのバッテリ３を充電可能な車両に適用される車両用空調装置であって、発電機、およびバッテリ３の少なくとも一方から供給される電力によって、冷媒を圧縮して吐出する電動式の圧縮機２１、圧縮機２１から吐出された高圧冷媒を減圧する膨張弁２４、および膨張弁２４にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器１３を含んで構成される冷凍サイクル２０と、低圧冷媒の冷熱を吸熱して冷熱を蓄冷剤Ｓに蓄積すると共に、蓄冷剤Ｓに蓄積された冷熱にて車室内に吹き出す空気を冷却する蓄冷手段（蒸発器１３）と、を備える。
【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。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車では、車両用空調装置の電気負荷（電動圧縮機等）と走行用電動機に共通のバッテリから電力を供給するようになっている。そして、電気自動車等では、車両減速時の回生等によって得られる電気エネルギを利用してバッテリの充電を効率よく行う構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７９９８９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、従来の技術では、バッテリの充電容量が充分に確保されている状況（例えば、満充電状態）において、回生等によって発電可能であっても、発電した電力にてバッテリに充電することができず、発電によって得られた電力が余剰電力となってしまう。
【０００５】
この場合、例えば、発電によって得られた電力を車両用空調装置の電気負荷（電動圧縮機）にて消費することが考えられるが、外気温度が低い場合や車室内が充分に冷えている場合には、依然として発電によって得られた電力が余剰電力となってしまう。
【０００６】
上記点に鑑みて、本発明では、車両で発電した電力のうち従来まで余剰電力となっていた電力を有効に活用して、車室内の空調を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両に搭載された発電手段（２、５）にて発電された電力によって、車両走行用モータ（２）に電力を供給するためのバッテリ（３）を充電可能な車両に適用される車両用空調装置であって、発電手段（２、５）、およびバッテリ（３）の少なくとも一方から供給される電力によって、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機（２１）、電動圧縮機（２１）から吐出された高圧冷媒を減圧する減圧手段（２４）、および減圧手段（２４）にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器（１３）を含んで構成される冷凍サイクル（２０）と、低圧冷媒の冷熱を吸熱して冷熱を蓄冷剤（Ｓ）に蓄積すると共に、蓄冷剤（Ｓ）に蓄積された冷熱にて車室内に吹き出す空気を冷却する蓄冷手段（１３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、車両に搭載されたバッテリ（３）の充電容量が充分に確保されている状況において、発電手段（２、５）にて発電した電力が余剰電力となる場合には、当該余剰電力にて冷凍サイクル（２０）の電動圧縮機（２１）を駆動して蓄冷手段（１３）の蓄冷剤（Ｓ）に冷熱を蓄積することができる。そして、蓄冷剤（Ｓ）に蓄積した冷熱を、バッテリ（３）の充電容量が少なくなった場合に放熱することで、従来まで余剰電力となっていた電力を有効に活用して、車室内の空調を行うことが可能となる。
【０００９】
具体的には、請求項２に記載の発明の如く、請求項１に記載の車両用空調装置において、電動圧縮機（２１）の吐出能力を制御する容量制御手段（３０ａ）を備え、バッテリ（３）の充電容量が所定の第１基準容量以上である場合に、容量制御手段（３０ａ）にて、電動圧縮機（２１）の吐出能力を、車室内の空調熱負荷に応じて設定される基準吐出能力よりも増大させて、蓄冷剤（Ｓ）にて低圧冷媒から吸熱する熱量を増大させるようにすればよい。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明の如く、請求項２に記載の車両用空調装置において、バッテリ（３）の充電容量が第１基準容量よりも小さい容量に設定された第２基準容量以下である場合に、容量制御手段（３０ａ）にて、電動圧縮機（２１）の吐出能力を基準吐出能力よりも低下させて、蓄冷剤（Ｓ）に蓄積された冷熱にて車室内に吹き出す空気を冷却するようにすればよい。
【００１１】
これによれば、バッテリ（３）の充電容量が少ない場合において、電動圧縮機（２１）にて消費する消費電力を抑えたとしても、蓄冷剤（Ｓ）の冷熱を放冷して、車室内の空調を充分に行うことができる。この結果、発電手段（２、５）にて発電した電力をバッテリ（３）の充電や車両走行用モータ（２）にて有効に活用することが可能となり、燃費の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明の如く、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、発電手段（２、５）を、車両減速時の運動エネルギを電気エネルギに回生する発電機（２）としてもよい。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明の如く、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、発電手段（２、５）を、太陽光線を受光することにより受光量に応じた発電電力を出力する太陽電池（５）としてもよい。
【００１４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る車両用空調装置の模式図である。
【図２】第１実施形態に係る圧縮機の容量制御処理を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る車両用空調装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態の車両用空調装置１および車両を図１に基づいて説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る車両用空調装置１の模式図である。
【００１８】
本実施形態の車両用空調装置１は、エンジン（図示略）および車両走行用モータ２から車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に搭載されている。
【００１９】
本実施形態のハイブリッド車両は、車両の走行負荷等に応じてエンジンを作動あるいは停止させて、エンジンおよび車両走行用モータ２の双方から駆動力を得て走行する走行状態や、エンジンを停止させて車両走行用モータ２のみから駆動力を得て走行する走行状態等を切り替えることができる。これにより、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対して車両燃費を向上させている。なお、このようなエンジンの作動あるいは停止といったエンジンの作動は、車両制御装置（図示略）によって制御される。
【００２０】
ここで、本実施形態の車両走行用モータ２は、発電機を兼ねるモータジェネレータであり、充電可能な車載バッテリ３から電力が供給された場合に電動機として機能する一方、動力切替機構（図示略）により駆動輪側から機械的エネルギ、つまり車両が走行時に保有する運動エネルギを、車両の減速時に電気エネルギに回生する発電機（回生ブレーキ）として機能する。このモータジェネレータ（車両走行用モータ２）にて発電された電力は、バッテリ３に蓄えることができると共に、車両用空調装置１を構成する各構成機器をはじめとする各種車載機器に供給することができる。なお、動力切替機構は、エンジンおよび車両走行用モータと車軸（図示略）との間の動力の伝達を切替える機能を有するものである。
【００２１】
次に、本実施形態の車両用空調装置１について説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、室内空調ユニット１０、冷凍サイクル２０、空調制御装置３０等を備えている。
【００２２】
室内空調ユニット１０は、車室内最前部の計器盤の内側に配置されて、その外殻をなすケーシング１１内に送風機１２、蒸発器１３、ヒータコアやＰＴＣヒータといった加熱器（図示略）等を収容したものである。
【００２３】
ケーシング１１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ケーシング１１内の空気流れ最上流側には、車室内空気と車室外空気とを切替導入するための内外気切替箱が配置されている。
【００２４】
ケーシング１１における内外気切替箱の空気流れ下流側には、内外気切替箱を介して吸入した空気を車室内に向けて送風する送風機１２が配置されている。この送風機１２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置３０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。
【００２５】
送風機１２の空気流れ下流側には、蒸発器１３が配置されている。この蒸発器１３は、内部を流通する冷媒（低圧冷媒）を蒸発させて、送風機１２から送風された送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能するものである。
【００２６】
ここで、本実施形態の蒸発器１３では、冷却用熱交換器としての機能に加えて、冷媒の冷熱を吸熱して蓄積する蓄熱機能を付加した蓄熱用熱交換器としても機能する構成としている。
【００２７】
具体的には、本実施形態の蒸発器１３は、例えば、特開２０００−２０５７７７号公報に示す蓄熱機能が付加された蒸発器を用いることができる。すなわち、本実施形態の蒸発器１３は、複数本の二重管構造のチューブ、各チューブの外表面に接合された熱交換フィン、各チューブにおける内管の長手方向の両端部に接続された一対のタンクを有する構成とする。そして、二重管構造のチューブにおける内管の内部に、冷媒が流通する冷媒流通路を構成し、チューブの内管と外管との間の隙間に、内管を流通する冷媒の冷熱を吸熱して蓄積する蓄冷剤Ｓ（例えば、パラフィン）を充填した蓄熱室を構成すればよい。なお、説明の便宜のため、図１では蓄冷剤Ｓを模式的に図示している。
【００２８】
これにより、蒸発器１３では、チューブ内を冷媒が通過する際に、送風空気を冷却することができると共に、蓄冷剤Ｓに低圧冷媒の冷熱を蓄積することができる。なお、本実施形態では、蒸発器１３が本発明の蓄冷手段を構成している。
【００２９】
また、本実施形態の蒸発器１３は、圧縮機２１、凝縮器２２、膨張弁２４等とともに、蒸気圧縮式の冷凍サイクル２０を構成している。
【００３０】
圧縮機２１は、エンジンルーム内に配置され、冷凍サイクル２０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものであり、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構２１ａを電動モータ２１ｂにて駆動する電動圧縮機として構成されている。電動モータ２１ｂは、インバータ２５から出力される交流電圧によって、その作動（回転数）が制御される交流モータである。
【００３１】
また、インバータ２５は、後述する空調制御装置３０から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。そして、この回転数制御によって、圧縮機２１の冷媒吐出能力が変更される。なお、本実施形態では、圧縮機２１の冷媒吐出能力を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）を容量制御手段３０ａとする。
【００３２】
凝縮器２２は、エンジンルーム内に配置されて、内部を流通する冷媒と、室外送風機としての送風ファン２２ａから送風された車室外空気（外気）とを熱交換させることにより、圧縮機２１から吐出された高圧冷媒を凝縮させるものである。送風ファン２２ａは、冷凍サイクル２０の作動時に、空調制御装置３０から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち、回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。
【００３３】
膨張弁２４は、凝縮器２２にて凝縮された高圧冷媒（液相冷媒）を減圧膨張させる減圧手段である。蒸発器１３は、膨張弁２４にて減圧膨張された低圧冷媒を蒸発させて、送風機１２からの送風空気を冷却するものである。上述したように、本実施形態の蒸発器１３は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能すると共に、低圧冷媒の冷熱を蓄冷剤に蓄積する蓄冷用熱交換器として機能する。
【００３４】
また、ケーシング１１内において蒸発器１３の空気流れ下流側には、蒸発器１３通過後の空気を再加熱して温度調節するための加熱器（図示略）が配置されている。さらに、ケーシング１１の送風空気流れ最下流部には、加熱器にて温度調節された空気を車室内に吹き出す吹出口（図示略）が設けられている。なお、吹出口としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口等が設けられている。
【００３５】
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。本実施形態の電気制御部は、主にエンジンの作動を制御する車両制御装置（図示略）、車室内の空調を制御する空調制御装置３０等で構成されている。
【００３６】
車両制御装置および空調制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶されたエンジン制御プログラムや空調制御プログラム等の各種プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御する。
【００３７】
車両制御装置の出力側には、エンジンを構成する各種エンジン構成機器やバッテリ等が接続されている。具体的には、エンジンを始動させるスタータ（図示略）、エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁（インジェクタ）の駆動回路（図示略）等が接続されている。そして、車両制御装置の入力側には、アクセル開度Ａｃｃを検出するアクセル開度センサ（図示略）、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ（図示略）等のエンジン制御用のセンサ群が接続されている。
【００３８】
また、本実施形態の車両制御装置（図示略）は、エンジンの作動を制御すると共に、バッテリ３の充電容量（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出し、検出したバッテリ３の充電容量に応じて車両走行用モータ２を制御して、バッテリ３の充電容量を管理している。
【００３９】
バッテリ３の充電容量の管理としては、例えば、車両の減速時において、車両の減速手段である油圧ブレーキおよび回生ブレーキのうち回生ブレーキを優先的に利用するように制御する。このようにバッテリ３を効率よく充電することで、エンジンの作動頻度の低減（省燃費）を図ることが可能となる。
【００４０】
なお、車両制御装置によるバッテリの充電容量の検出方法としては、バッテリ３の電解液の比重変化を検出するセンサを設け、当該センサの検出信号に基づいて充電容量を検出する方法や、バッテリ３の充放電時の電流値と、充放電時間とを積算することにより充電容量を検出（推定）する方法を採用することができる。
【００４１】
空調制御装置３０の出力側には、送風機１２、圧縮機２１の電動モータ２１ｂ用のインバータ２５、送風ファン２２ａ、各種電動アクチュエータ等が接続されている。そして、空調制御装置３０の入力側には、車室内温度Ｔｒを検出する内気センサ３１、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ３２（外気温検出手段）、車室内の日射量Ｔｓを検出する日射センサ３３、蒸発器１３における冷媒蒸発温度ＴＥを検出する蒸発器温度センサ３４（蒸発器温度検出手段）の空調制御用のセンサ群が接続されている。
【００４２】
本実施形態の蒸発器温度センサ３４は、具体的に蒸発器１３の熱交換フィンの温度を検出している。もちろん、蒸発器温度センサ３４として、蒸発器１３における他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、蒸発器１３を流通する冷媒自体の温度を直接検出する温度検出手段を採用してもよい。なお、冷媒蒸発温度ＴＥは、蒸発器１３の熱交換フィン温度、蒸発器１３における他の部位の温度、蒸発器１３を流通する冷媒自体の温度を意味するだけでなく、蒸発器１３を通過直後の送風空気の吹出空気温度を意味している。
【００４３】
本実施形態の空調制御装置３０は、車室内を冷房する際の冷房運転として、空調熱負荷に応じて車室内の空調を行う通常運転、蓄冷剤Ｓに蓄積する冷熱の蓄積量を増大させる蓄冷運転、および蓄冷剤Ｓに蓄積した冷熱を放冷する放冷運転のいずれかを実行するように構成されている。
【００４４】
なお、空調制御装置３０は、エンジンの作動を制御する車両制御装置（図示略）に電気的接続されており、空調制御装置３０および車両制御装置は互いに電気的に通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号や操作信号等に基づいて、他方の制御装置が出力側に接続された各種機器の作動を制御することもできる。
【００４５】
次に、本実施形態の空調制御装置３０にて実行する圧縮機２１の容量制御処理について図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る圧縮機２１の容量制御処理を示すフローチャートである。この圧縮機２１の容量制御処理は、車室内の計器盤に設けられたコントロールパネル（図示略）に設けられたエアコンスイッチがオンされることでスタートする。
【００４６】
まず、各種センサ３１〜３４のセンサ信号、乗員が設定した車室内設定温度Ｔｓｅｔを読み込むと共に、車両制御装置にて検出したバッテリ３の充電容量等を読み込む（Ｓ１０）。
【００４７】
そして、各種センサ３１〜３４のセンサ信号に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標温度ＴＡＯを算出する（Ｓ２０）。この目標温度ＴＡＯは、次に示す数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、数式Ｆ１におけるＴｓｅｔは乗員が設定した車室内設定温度、Ｔｒは内気センサ３１によって検出された車室内温度、Ｔａｍは外気センサ３２によって検出された外気温、Ｔｓは日射センサ３３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。
【００４８】
次に、車室内吹出空気の目標温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置３０のＲＯＭに記憶された制御マップ等を参照して、蒸発器１３における冷媒蒸発温度ＴＥの目標冷媒蒸発温度ＴＥＯを決定する。そして、目標冷媒蒸発温度ＴＥＯと冷媒蒸発温度ＴＥとの温度差ΔＴに基づいて、圧縮機２１の第１目標回転数（目標吐出能力）を算出する（Ｓ３０）。この第１目標回転数は、温度差ΔＴの増加に応じて、高回転数に設定され、温度差ΔＴの減少に応じて、低回転数に設定される。
【００４９】
ここで、目標冷媒蒸発温度ＴＥＯと冷媒蒸発温度ＴＥとの温度差ΔＴは、空調熱負荷（車室内温度Ｔｒを車室内設定温度Ｔｓｅｔに維持するために必要となる熱量）に相関するものであり、上述の第１目標回転数は、空調熱負荷に応じて設定されることとなる。なお、本実施形態における第１目標回転数は、本発明の圧縮機の基準吐出能力に相当している。
【００５０】
次に、車両制御装置にて検出したバッテリ３の充電容量が、バッテリ３の上限充電容量付近に設定された第１基準容量以上であるか否かを判定する（Ｓ４０）。
【００５１】
ここで、バッテリ３の充電容量が上限充電容量付近となる場合には、回生ブレーキによる発電が可能であるにも関わらず、バッテリ３を充電することができないので、発電によって得られる電気エネルギが余剰電力となる場合がある。
【００５２】
このため、バッテリ３の充電容量が第１基準容量以上であると判定された場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）には、空調熱負荷に応じて設定した第１目標回転数よりも大きい第２目標回転数を圧縮機２１の目標回転数（目標吐出能力）に決定する（Ｓ５０）。すなわち、回生ブレーキによって発電した電気エネルギが余剰電力となるような状況では、圧縮機２１の回転数を空調熱負荷に応じて設定した目標回転数（第１目標回転数）よりも増大させる。
【００５３】
一方、バッテリ３の充電容量が第１基準容量より小さいと判定された場合（Ｓ４０：ＮＯ）には、さらに、バッテリ３の充電容量が下限充電容量付近に設定された第２基準容量以下であるか否かを判定する（Ｓ６０）。なお、第２基準容量は、第１基準容量よりも小さい容量に設定されている。
【００５４】
この結果、バッテリ３の充電容量が第２基準容量以下であると判定された場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）には、空調熱負荷に応じて設定した第１目標回転数よりも小さい第３目標回転数を圧縮機２１の目標回転数（目標吐出能力）に決定する（Ｓ７０）。すなわち、バッテリ３の充電容量が少ない状況では、圧縮機２１の回転数を空調熱負荷に応じて設定した目標回転数（第１目標回転数）よりも減少させる。
【００５５】
また、Ｓ６０の判定処理の結果、バッテリ３の充電容量が第２基準容量以下であると判定された場合（Ｓ６０：ＮＯ）には、空調熱負荷に応じて算出した第１目標回転数を今回の圧縮機２１の目標回転数に決定する（Ｓ８０）。
【００５６】
そして、Ｓ５０の処理、Ｓ７０の処理、およびＳ８０の処理にて決定した圧縮機２１の目標回転数（目標吐出能力）となるように、インバータ２５に制御信号を出力し、インバータ２５を介して、電動モータ２１ｂに制御信号に応じた周波数の交流電圧が出力される。
【００５７】
ここで、バッテリ３の充電容量が第１基準容量以上である場合には、圧縮機２１の回転数（吐出能力）を、空調熱負荷に応じて設定する圧縮機２１の回転数（吐出能力）よりも増大させるので、蒸発器１３における冷媒蒸発温度ＴＥが低下する。このため、バッテリ３の充電容量が第１基準容量以上である場合には、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓが凝固しやすくなるので、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに蓄積される冷熱の蓄積量を増大させることが可能となる。すなわち、バッテリ３の充電容量が充分に確保されている状況では、蓄冷剤Ｓに蓄積する冷熱の蓄積量を増大させる蓄冷運転を実行することとなる。
【００５８】
一方、バッテリ３の充電容量が第２基準容量以下である場合には、圧縮機２１の回転数（吐出能力）を、空調熱負荷に応じて設定する圧縮機２１の回転数（吐出能力）よりも減少させるので、蒸発器１３における冷媒蒸発温度ＴＥが上昇する。このため、バッテリ３の充電容量が第１基準容量以上である場合には、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓが融解しやすくなるので、蓄冷剤Ｓに蓄積された冷熱（融解潜熱）にて送風機１２から送風される空気を冷却することができる。すなわち、バッテリ３の充電容量が少ない状況では、蓄冷剤Ｓに蓄積する冷熱を放冷させる放冷運転を実行することとなる。
【００５９】
なお、バッテリ３の充電容量が第１基準容量より小さく、第２基準容量よりも大きい容量である場合には、圧縮機２１の回転数を空調熱負荷に応じて設定するので、通常の冷房運転（通常運転）を実行することとなる。
【００６０】
以上説明した本実施形態によれば、蒸発器１３に蓄冷熱交換器としての機能を付加しているので、車両に搭載されたバッテリ３の充電容量が充分に確保されている状況において、発電手段である回生ブレーキ（車両走行用モータ２）にて発電した電力が余剰電力となる場合には、当該余剰電力にて圧縮機２１を駆動して、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに低圧冷媒の冷熱を蓄積することができる。そして、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに蓄積した冷熱を、バッテリ３の充電容量が少なくなった場合に放熱することができる。
【００６１】
従って、本実施形態では、車両に搭載された発電手段にて生ずる余剰電力を、車室内を空調するための冷熱に変換して有効に活用することができ、従来まで余剰電力となっていた電力を有効に活用して、車室内の空調を行うことが可能となる。
【００６２】
また、バッテリ３の充電容量が少ない場合において、圧縮機２１の吐出能力を低下させ、圧縮機２１にて消費する消費電力を抑えることができるので、回生ブレーキ（車両走行用モータ２）にて発電した電力をバッテリ３の充電や車両走行用モータ２へと供給することができ、燃費の向上を図ることが可能となる。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。ここで、図３は、本実施形態の車両用空調装置１の模式図である。
【００６４】
本実施形態では、車両に太陽電池５を搭載している点が第１実施形態と異なっている。なお、本実施形態では、主に上記第１実施形態と異なる点について説明し、上記第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略する。
【００６５】
車両に搭載された太陽電池５は、例えば、車両のルーフの上面、トランクリッドの上面、ウインドガラスの表面などで、乗員の視界を妨げることがなく、かつ、太陽光線が照射される任意の部位に取り付けられるものであってよい。
【００６６】
太陽電池５は、太陽光線を受光すると、受光した太陽光線の光エネルギを電力に変換して出力する。このときに、太陽電池５は、太陽光線の受光量に応じた電力を出力するようになっている。なお、このような太陽電池５は、公知の一般的構成を適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の太陽電池５における発電電力は、バッテリ３に蓄えることができると共に、車両用空調装置１を構成する各構成機器をはじめとする各種車載機器に供給することが可能となっている。このため、本実施形態では、太陽電池５の発電電力を利用して、車両用空調装置１が作動可能となっている。
【００６８】
太陽電池５を搭載している車両では、車両の駆動時に加えて、車両の駐車中にも発電可能となるが、バッテリ３の充電容量が充分に確保されていると、太陽電池５にて発電可能であっても、発電によって得られた電力を有効に活用することができない場合がある。特に車両の駐車中においては、車両駆動時に比べて、各種車載機器にて電力を消費することが少ないので、太陽電池５にて発電した電力が余剰電力となってしまうことがある。
【００６９】
そこで、本実施形態では、車両の駐車中において、バッテリ３の充電容量が充分に確保されている状況となる場合に、太陽電池５の余剰電力を利用して、冷凍サイクル２０の圧縮機２１を駆動することで、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに冷熱を蓄積することとしている。そして、車両の駐車時に蓄冷剤Ｓに蓄積した冷熱を、車両の駆動時に放熱するようにしている。
【００７０】
具体的には、車両の駐車中において、車両制御装置にてバッテリ３の充電容量を検出し、検出したバッテリ３の充電容量が所定の基準容量（例えば、上限充電容量付近に設定された容量）以上となる場合に、冷凍サイクル２０の圧縮機２１を駆動して、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに冷熱を蓄積すればよい。そして、車両の駆動時に、送風機１２を作動させて、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓの冷熱にて送風空気を冷却するようにすればよい。
【００７１】
本実施形態によれば、車両の駐車中においても、太陽電池５にて発電した電力を利用して蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに冷熱を蓄積することができるので、従来まで余剰電力となっていた電力を充分に有効に活用して、車室内の空調を行うことが可能となる。この結果、車両の駆動時に車両用空調装置１にて消費する消費電力を抑えることができるので、太陽電池５等にて発電した電力をバッテリ３の充電や車両走行用モータに供給することができ、燃費の向上を図ることが可能となる。
【００７２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
【００７３】
例えば、上述の各実施形態では、蒸発器１３に蓄冷剤Ｓを設け、蒸発器１３を蓄冷用熱交換器として機能させる構成としているが、これに限定されず、蒸発器１３とは別体の蓄冷器（蓄冷用熱交換器）を設ける構成としてもよい。例えば、特許文献２００９−２２９０１４に記載された蓄冷器付き冷凍サイクル装置の如く、冷凍サイクル２０において、蓄冷器を蒸発器１３に対して並列に設ける構成を採用したり、蓄冷器を蒸発器の冷媒流れ下流側に設ける構成を採用したりしてもよい。
【００７４】
また、上述の各実施形態では、本発明をハイブリッド車両に適用した例を説明しているが、本発明の適用はこれに限定されず、電気自動車（燃料電池自動車を含む）等に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１ 車両用空調装置
２ 車両走行用モータ（発電手段）
５ 太陽電池（発電手段）
１０ 冷凍サイクル
１３ 蒸発器（蓄冷手段）
２０ 冷凍サイクル
２１ 圧縮機（電動圧縮機）
２３ 膨張弁（減圧手段）
３０ａ 容量制御手段
Ｓ 蓄冷剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車では、車両用空調装置の電気負荷（電動圧縮機等）と走行用電動機に共通のバッテリから電力を供給するようになっている。そして、電気自動車等では、車両減速時の回生等によって得られる電気エネルギを利用してバッテリの充電を効率よく行う構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７９９８９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、従来の技術では、バッテリの充電容量が充分に確保されている状況（例えば、満充電状態）において、回生等によって発電可能であっても、発電した電力にてバッテリに充電することができず、発電によって得られた電力が余剰電力となってしまう。
【０００５】
この場合、例えば、発電によって得られた電力を車両用空調装置の電気負荷（電動圧縮機）にて消費することが考えられるが、外気温度が低い場合や車室内が充分に冷えている場合には、依然として発電によって得られた電力が余剰電力となってしまう。
【０００６】
上記点に鑑みて、本発明では、車両で発電した電力のうち従来まで余剰電力となっていた電力を有効に活用して、車室内の空調を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両に搭載された発電手段（２、５）にて発電された電力によって、車両走行用モータ（２）に電力を供給するためのバッテリ（３）を充電可能な車両に適用される車両用空調装置であって、発電手段（２、５）、およびバッテリ（３）の少なくとも一方から供給される電力によって、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機（２１）、電動圧縮機（２１）から吐出された高圧冷媒を減圧する減圧手段（２４）、および減圧手段（２４）にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器（１３）を含んで構成される冷凍サイクル（２０）と、低圧冷媒の冷熱を吸熱して冷熱を蓄冷剤（Ｓ）に蓄積すると共に、蓄冷剤（Ｓ）に蓄積された冷熱にて車室内に吹き出す空気を冷却する蓄冷手段（１３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、車両に搭載されたバッテリ（３）の充電容量が充分に確保されている状況において、発電手段（２、５）にて発電した電力が余剰電力となる場合には、当該余剰電力にて冷凍サイクル（２０）の電動圧縮機（２１）を駆動して蓄冷手段（１３）の蓄冷剤（Ｓ）に冷熱を蓄積することができる。そして、蓄冷剤（Ｓ）に蓄積した冷熱を、バッテリ（３）の充電容量が少なくなった場合に放熱することで、従来まで余剰電力となっていた電力を有効に活用して、車室内の空調を行うことが可能となる。
【０００９】
具体的には、請求項２に記載の発明の如く、請求項１に記載の車両用空調装置において、電動圧縮機（２１）の吐出能力を制御する容量制御手段（３０ａ）を備え、バッテリ（３）の充電容量が所定の第１基準容量以上である場合に、容量制御手段（３０ａ）にて、電動圧縮機（２１）の吐出能力を、車室内の空調熱負荷に応じて設定される基準吐出能力よりも増大させて、蓄冷剤（Ｓ）にて低圧冷媒から吸熱する熱量を増大させるようにすればよい。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明の如く、請求項２に記載の車両用空調装置において、バッテリ（３）の充電容量が第１基準容量よりも小さい容量に設定された第２基準容量以下である場合に、容量制御手段（３０ａ）にて、電動圧縮機（２１）の吐出能力を基準吐出能力よりも低下させて、蓄冷剤（Ｓ）に蓄積された冷熱にて車室内に吹き出す空気を冷却するようにすればよい。
【００１１】
これによれば、バッテリ（３）の充電容量が少ない場合において、電動圧縮機（２１）にて消費する消費電力を抑えたとしても、蓄冷剤（Ｓ）の冷熱を放冷して、車室内の空調を充分に行うことができる。この結果、発電手段（２、５）にて発電した電力をバッテリ（３）の充電や車両走行用モータ（２）にて有効に活用することが可能となり、燃費の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明の如く、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、発電手段（２、５）を、車両減速時の運動エネルギを電気エネルギに回生する発電機（２）としてもよい。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明の如く、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、発電手段（２、５）を、太陽光線を受光することにより受光量に応じた発電電力を出力する太陽電池（５）としてもよい。
【００１４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る車両用空調装置の模式図である。
【図２】第１実施形態に係る圧縮機の容量制御処理を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る車両用空調装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態の車両用空調装置１および車両を図１に基づいて説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る車両用空調装置１の模式図である。
【００１８】
本実施形態の車両用空調装置１は、エンジン（図示略）および車両走行用モータ２から車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に搭載されている。
【００１９】
本実施形態のハイブリッド車両は、車両の走行負荷等に応じてエンジンを作動あるいは停止させて、エンジンおよび車両走行用モータ２の双方から駆動力を得て走行する走行状態や、エンジンを停止させて車両走行用モータ２のみから駆動力を得て走行する走行状態等を切り替えることができる。これにより、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対して車両燃費を向上させている。なお、このようなエンジンの作動あるいは停止といったエンジンの作動は、車両制御装置（図示略）によって制御される。
【００２０】
ここで、本実施形態の車両走行用モータ２は、発電機を兼ねるモータジェネレータであり、充電可能な車載バッテリ３から電力が供給された場合に電動機として機能する一方、動力切替機構（図示略）により駆動輪側から機械的エネルギ、つまり車両が走行時に保有する運動エネルギを、車両の減速時に電気エネルギに回生する発電機（回生ブレーキ）として機能する。このモータジェネレータ（車両走行用モータ２）にて発電された電力は、バッテリ３に蓄えることができると共に、車両用空調装置１を構成する各構成機器をはじめとする各種車載機器に供給することができる。なお、動力切替機構は、エンジンおよび車両走行用モータと車軸（図示略）との間の動力の伝達を切替える機能を有するものである。
【００２１】
次に、本実施形態の車両用空調装置１について説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、室内空調ユニット１０、冷凍サイクル２０、空調制御装置３０等を備えている。
【００２２】
室内空調ユニット１０は、車室内最前部の計器盤の内側に配置されて、その外殻をなすケーシング１１内に送風機１２、蒸発器１３、ヒータコアやＰＴＣヒータといった加熱器（図示略）等を収容したものである。
【００２３】
ケーシング１１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ケーシング１１内の空気流れ最上流側には、車室内空気と車室外空気とを切替導入するための内外気切替箱が配置されている。
【００２４】
ケーシング１１における内外気切替箱の空気流れ下流側には、内外気切替箱を介して吸入した空気を車室内に向けて送風する送風機１２が配置されている。この送風機１２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置３０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。
【００２５】
送風機１２の空気流れ下流側には、蒸発器１３が配置されている。この蒸発器１３は、内部を流通する冷媒（低圧冷媒）を蒸発させて、送風機１２から送風された送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能するものである。
【００２６】
ここで、本実施形態の蒸発器１３では、冷却用熱交換器としての機能に加えて、冷媒の冷熱を吸熱して蓄積する蓄熱機能を付加した蓄熱用熱交換器としても機能する構成としている。
【００２７】
具体的には、本実施形態の蒸発器１３は、例えば、特開２０００−２０５７７７号公報に示す蓄熱機能が付加された蒸発器を用いることができる。すなわち、本実施形態の蒸発器１３は、複数本の二重管構造のチューブ、各チューブの外表面に接合された熱交換フィン、各チューブにおける内管の長手方向の両端部に接続された一対のタンクを有する構成とする。そして、二重管構造のチューブにおける内管の内部に、冷媒が流通する冷媒流通路を構成し、チューブの内管と外管との間の隙間に、内管を流通する冷媒の冷熱を吸熱して蓄積する蓄冷剤Ｓ（例えば、パラフィン）を充填した蓄熱室を構成すればよい。なお、説明の便宜のため、図１では蓄冷剤Ｓを模式的に図示している。
【００２８】
これにより、蒸発器１３では、チューブ内を冷媒が通過する際に、送風空気を冷却することができると共に、蓄冷剤Ｓに低圧冷媒の冷熱を蓄積することができる。なお、本実施形態では、蒸発器１３が本発明の蓄冷手段を構成している。
【００２９】
また、本実施形態の蒸発器１３は、圧縮機２１、凝縮器２２、膨張弁２４等とともに、蒸気圧縮式の冷凍サイクル２０を構成している。
【００３０】
圧縮機２１は、エンジンルーム内に配置され、冷凍サイクル２０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものであり、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構２１ａを電動モータ２１ｂにて駆動する電動圧縮機として構成されている。電動モータ２１ｂは、インバータ２５から出力される交流電圧によって、その作動（回転数）が制御される交流モータである。
【００３１】
また、インバータ２５は、後述する空調制御装置３０から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。そして、この回転数制御によって、圧縮機２１の冷媒吐出能力が変更される。なお、本実施形態では、圧縮機２１の冷媒吐出能力を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）を容量制御手段３０ａとする。
【００３２】
凝縮器２２は、エンジンルーム内に配置されて、内部を流通する冷媒と、室外送風機としての送風ファン２２ａから送風された車室外空気（外気）とを熱交換させることにより、圧縮機２１から吐出された高圧冷媒を凝縮させるものである。送風ファン２２ａは、冷凍サイクル２０の作動時に、空調制御装置３０から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち、回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。
【００３３】
膨張弁２４は、凝縮器２２にて凝縮された高圧冷媒（液相冷媒）を減圧膨張させる減圧手段である。蒸発器１３は、膨張弁２４にて減圧膨張された低圧冷媒を蒸発させて、送風機１２からの送風空気を冷却するものである。上述したように、本実施形態の蒸発器１３は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能すると共に、低圧冷媒の冷熱を蓄冷剤に蓄積する蓄冷用熱交換器として機能する。
【００３４】
また、ケーシング１１内において蒸発器１３の空気流れ下流側には、蒸発器１３通過後の空気を再加熱して温度調節するための加熱器（図示略）が配置されている。さらに、ケーシング１１の送風空気流れ最下流部には、加熱器にて温度調節された空気を車室内に吹き出す吹出口（図示略）が設けられている。なお、吹出口としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口等が設けられている。
【００３５】
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。本実施形態の電気制御部は、主にエンジンの作動を制御する車両制御装置（図示略）、車室内の空調を制御する空調制御装置３０等で構成されている。
【００３６】
車両制御装置および空調制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶されたエンジン制御プログラムや空調制御プログラム等の各種プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御する。
【００３７】
車両制御装置の出力側には、エンジンを構成する各種エンジン構成機器やバッテリ等が接続されている。具体的には、エンジンを始動させるスタータ（図示略）、エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁（インジェクタ）の駆動回路（図示略）等が接続されている。そして、車両制御装置の入力側には、アクセル開度Ａｃｃを検出するアクセル開度センサ（図示略）、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ（図示略）等のエンジン制御用のセンサ群が接続されている。
【００３８】
また、本実施形態の車両制御装置（図示略）は、エンジンの作動を制御すると共に、バッテリ３の充電容量（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出し、検出したバッテリ３の充電容量に応じて車両走行用モータ２を制御して、バッテリ３の充電容量を管理している。
【００３９】
バッテリ３の充電容量の管理としては、例えば、車両の減速時において、車両の減速手段である油圧ブレーキおよび回生ブレーキのうち回生ブレーキを優先的に利用するように制御する。このようにバッテリ３を効率よく充電することで、エンジンの作動頻度の低減（省燃費）を図ることが可能となる。
【００４０】
なお、車両制御装置によるバッテリの充電容量の検出方法としては、バッテリ３の電解液の比重変化を検出するセンサを設け、当該センサの検出信号に基づいて充電容量を検出する方法や、バッテリ３の充放電時の電流値と、充放電時間とを積算することにより充電容量を検出（推定）する方法を採用することができる。
【００４１】
空調制御装置３０の出力側には、送風機１２、圧縮機２１の電動モータ２１ｂ用のインバータ２５、送風ファン２２ａ、各種電動アクチュエータ等が接続されている。そして、空調制御装置３０の入力側には、車室内温度Ｔｒを検出する内気センサ３１、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ３２（外気温検出手段）、車室内の日射量Ｔｓを検出する日射センサ３３、蒸発器１３における冷媒蒸発温度ＴＥを検出する蒸発器温度センサ３４（蒸発器温度検出手段）の空調制御用のセンサ群が接続されている。
【００４２】
本実施形態の蒸発器温度センサ３４は、具体的に蒸発器１３の熱交換フィンの温度を検出している。もちろん、蒸発器温度センサ３４として、蒸発器１３における他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、蒸発器１３を流通する冷媒自体の温度を直接検出する温度検出手段を採用してもよい。なお、冷媒蒸発温度ＴＥは、蒸発器１３の熱交換フィン温度、蒸発器１３における他の部位の温度、蒸発器１３を流通する冷媒自体の温度を意味するだけでなく、蒸発器１３を通過直後の送風空気の吹出空気温度を意味している。
【００４３】
本実施形態の空調制御装置３０は、車室内を冷房する際の冷房運転として、空調熱負荷に応じて車室内の空調を行う通常運転、蓄冷剤Ｓに蓄積する冷熱の蓄積量を増大させる蓄冷運転、および蓄冷剤Ｓに蓄積した冷熱を放冷する放冷運転のいずれかを実行するように構成されている。
【００４４】
なお、空調制御装置３０は、エンジンの作動を制御する車両制御装置（図示略）に電気的接続されており、空調制御装置３０および車両制御装置は互いに電気的に通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号や操作信号等に基づいて、他方の制御装置が出力側に接続された各種機器の作動を制御することもできる。
【００４５】
次に、本実施形態の空調制御装置３０にて実行する圧縮機２１の容量制御処理について図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る圧縮機２１の容量制御処理を示すフローチャートである。この圧縮機２１の容量制御処理は、車室内の計器盤に設けられたコントロールパネル（図示略）に設けられたエアコンスイッチがオンされることでスタートする。
【００４６】
まず、各種センサ３１〜３４のセンサ信号、乗員が設定した車室内設定温度Ｔｓｅｔを読み込むと共に、車両制御装置にて検出したバッテリ３の充電容量等を読み込む（Ｓ１０）。
【００４７】
そして、各種センサ３１〜３４のセンサ信号に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標温度ＴＡＯを算出する（Ｓ２０）。この目標温度ＴＡＯは、次に示す数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、数式Ｆ１におけるＴｓｅｔは乗員が設定した車室内設定温度、Ｔｒは内気センサ３１によって検出された車室内温度、Ｔａｍは外気センサ３２によって検出された外気温、Ｔｓは日射センサ３３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。
【００４８】
次に、車室内吹出空気の目標温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置３０のＲＯＭに記憶された制御マップ等を参照して、蒸発器１３における冷媒蒸発温度ＴＥの目標冷媒蒸発温度ＴＥＯを決定する。そして、目標冷媒蒸発温度ＴＥＯと冷媒蒸発温度ＴＥとの温度差ΔＴに基づいて、圧縮機２１の第１目標回転数（目標吐出能力）を算出する（Ｓ３０）。この第１目標回転数は、温度差ΔＴの増加に応じて、高回転数に設定され、温度差ΔＴの減少に応じて、低回転数に設定される。
【００４９】
ここで、目標冷媒蒸発温度ＴＥＯと冷媒蒸発温度ＴＥとの温度差ΔＴは、空調熱負荷（車室内温度Ｔｒを車室内設定温度Ｔｓｅｔに維持するために必要となる熱量）に相関するものであり、上述の第１目標回転数は、空調熱負荷に応じて設定されることとなる。なお、本実施形態における第１目標回転数は、本発明の圧縮機の基準吐出能力に相当している。
【００５０】
次に、車両制御装置にて検出したバッテリ３の充電容量が、バッテリ３の上限充電容量付近に設定された第１基準容量以上であるか否かを判定する（Ｓ４０）。
【００５１】
ここで、バッテリ３の充電容量が上限充電容量付近となる場合には、回生ブレーキによる発電が可能であるにも関わらず、バッテリ３を充電することができないので、発電によって得られる電気エネルギが余剰電力となる場合がある。
【００５２】
このため、バッテリ３の充電容量が第１基準容量以上であると判定された場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）には、空調熱負荷に応じて設定した第１目標回転数よりも大きい第２目標回転数を圧縮機２１の目標回転数（目標吐出能力）に決定する（Ｓ５０）。すなわち、回生ブレーキによって発電した電気エネルギが余剰電力となるような状況では、圧縮機２１の回転数を空調熱負荷に応じて設定した目標回転数（第１目標回転数）よりも増大させる。
【００５３】
一方、バッテリ３の充電容量が第１基準容量より小さいと判定された場合（Ｓ４０：ＮＯ）には、さらに、バッテリ３の充電容量が下限充電容量付近に設定された第２基準容量以下であるか否かを判定する（Ｓ６０）。なお、第２基準容量は、第１基準容量よりも小さい容量に設定されている。
【００５４】
この結果、バッテリ３の充電容量が第２基準容量以下であると判定された場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）には、空調熱負荷に応じて設定した第１目標回転数よりも小さい第３目標回転数を圧縮機２１の目標回転数（目標吐出能力）に決定する（Ｓ７０）。すなわち、バッテリ３の充電容量が少ない状況では、圧縮機２１の回転数を空調熱負荷に応じて設定した目標回転数（第１目標回転数）よりも減少させる。
【００５５】
また、Ｓ６０の判定処理の結果、バッテリ３の充電容量が第２基準容量以下であると判定された場合（Ｓ６０：ＮＯ）には、空調熱負荷に応じて算出した第１目標回転数を今回の圧縮機２１の目標回転数に決定する（Ｓ８０）。
【００５６】
そして、Ｓ５０の処理、Ｓ７０の処理、およびＳ８０の処理にて決定した圧縮機２１の目標回転数（目標吐出能力）となるように、インバータ２５に制御信号を出力し、インバータ２５を介して、電動モータ２１ｂに制御信号に応じた周波数の交流電圧が出力される。
【００５７】
ここで、バッテリ３の充電容量が第１基準容量以上である場合には、圧縮機２１の回転数（吐出能力）を、空調熱負荷に応じて設定する圧縮機２１の回転数（吐出能力）よりも増大させるので、蒸発器１３における冷媒蒸発温度ＴＥが低下する。このため、バッテリ３の充電容量が第１基準容量以上である場合には、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓが凝固しやすくなるので、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに蓄積される冷熱の蓄積量を増大させることが可能となる。すなわち、バッテリ３の充電容量が充分に確保されている状況では、蓄冷剤Ｓに蓄積する冷熱の蓄積量を増大させる蓄冷運転を実行することとなる。
【００５８】
一方、バッテリ３の充電容量が第２基準容量以下である場合には、圧縮機２１の回転数（吐出能力）を、空調熱負荷に応じて設定する圧縮機２１の回転数（吐出能力）よりも減少させるので、蒸発器１３における冷媒蒸発温度ＴＥが上昇する。このため、バッテリ３の充電容量が第１基準容量以上である場合には、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓが融解しやすくなるので、蓄冷剤Ｓに蓄積された冷熱（融解潜熱）にて送風機１２から送風される空気を冷却することができる。すなわち、バッテリ３の充電容量が少ない状況では、蓄冷剤Ｓに蓄積する冷熱を放冷させる放冷運転を実行することとなる。
【００５９】
なお、バッテリ３の充電容量が第１基準容量より小さく、第２基準容量よりも大きい容量である場合には、圧縮機２１の回転数を空調熱負荷に応じて設定するので、通常の冷房運転（通常運転）を実行することとなる。
【００６０】
以上説明した本実施形態によれば、蒸発器１３に蓄冷熱交換器としての機能を付加しているので、車両に搭載されたバッテリ３の充電容量が充分に確保されている状況において、発電手段である回生ブレーキ（車両走行用モータ２）にて発電した電力が余剰電力となる場合には、当該余剰電力にて圧縮機２１を駆動して、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに低圧冷媒の冷熱を蓄積することができる。そして、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに蓄積した冷熱を、バッテリ３の充電容量が少なくなった場合に放熱することができる。
【００６１】
従って、本実施形態では、車両に搭載された発電手段にて生ずる余剰電力を、車室内を空調するための冷熱に変換して有効に活用することができ、従来まで余剰電力となっていた電力を有効に活用して、車室内の空調を行うことが可能となる。
【００６２】
また、バッテリ３の充電容量が少ない場合において、圧縮機２１の吐出能力を低下させ、圧縮機２１にて消費する消費電力を抑えることができるので、回生ブレーキ（車両走行用モータ２）にて発電した電力をバッテリ３の充電や車両走行用モータ２へと供給することができ、燃費の向上を図ることが可能となる。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。ここで、図３は、本実施形態の車両用空調装置１の模式図である。
【００６４】
本実施形態では、車両に太陽電池５を搭載している点が第１実施形態と異なっている。なお、本実施形態では、主に上記第１実施形態と異なる点について説明し、上記第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略する。
【００６５】
車両に搭載された太陽電池５は、例えば、車両のルーフの上面、トランクリッドの上面、ウインドガラスの表面などで、乗員の視界を妨げることがなく、かつ、太陽光線が照射される任意の部位に取り付けられるものであってよい。
【００６６】
太陽電池５は、太陽光線を受光すると、受光した太陽光線の光エネルギを電力に変換して出力する。このときに、太陽電池５は、太陽光線の受光量に応じた電力を出力するようになっている。なお、このような太陽電池５は、公知の一般的構成を適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の太陽電池５における発電電力は、バッテリ３に蓄えることができると共に、車両用空調装置１を構成する各構成機器をはじめとする各種車載機器に供給することが可能となっている。このため、本実施形態では、太陽電池５の発電電力を利用して、車両用空調装置１が作動可能となっている。
【００６８】
太陽電池５を搭載している車両では、車両の駆動時に加えて、車両の駐車中にも発電可能となるが、バッテリ３の充電容量が充分に確保されていると、太陽電池５にて発電可能であっても、発電によって得られた電力を有効に活用することができない場合がある。特に車両の駐車中においては、車両駆動時に比べて、各種車載機器にて電力を消費することが少ないので、太陽電池５にて発電した電力が余剰電力となってしまうことがある。
【００６９】
そこで、本実施形態では、車両の駐車中において、バッテリ３の充電容量が充分に確保されている状況となる場合に、太陽電池５の余剰電力を利用して、冷凍サイクル２０の圧縮機２１を駆動することで、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに冷熱を蓄積することとしている。そして、車両の駐車時に蓄冷剤Ｓに蓄積した冷熱を、車両の駆動時に放熱するようにしている。
【００７０】
具体的には、車両の駐車中において、車両制御装置にてバッテリ３の充電容量を検出し、検出したバッテリ３の充電容量が所定の基準容量（例えば、上限充電容量付近に設定された容量）以上となる場合に、冷凍サイクル２０の圧縮機２１を駆動して、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに冷熱を蓄積すればよい。そして、車両の駆動時に、送風機１２を作動させて、蒸発器１３の蓄冷剤Ｓの冷熱にて送風空気を冷却するようにすればよい。
【００７１】
本実施形態によれば、車両の駐車中においても、太陽電池５にて発電した電力を利用して蒸発器１３の蓄冷剤Ｓに冷熱を蓄積することができるので、従来まで余剰電力となっていた電力を充分に有効に活用して、車室内の空調を行うことが可能となる。この結果、車両の駆動時に車両用空調装置１にて消費する消費電力を抑えることができるので、太陽電池５等にて発電した電力をバッテリ３の充電や車両走行用モータに供給することができ、燃費の向上を図ることが可能となる。
【００７２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。
【００７３】
例えば、上述の各実施形態では、蒸発器１３に蓄冷剤Ｓを設け、蒸発器１３を蓄冷用熱交換器として機能させる構成としているが、これに限定されず、蒸発器１３とは別体の蓄冷器（蓄冷用熱交換器）を設ける構成としてもよい。例えば、特許文献２００９−２２９０１４に記載された蓄冷器付き冷凍サイクル装置の如く、冷凍サイクル２０において、蓄冷器を蒸発器１３に対して並列に設ける構成を採用したり、蓄冷器を蒸発器の冷媒流れ下流側に設ける構成を採用したりしてもよい。
【００７４】
また、上述の各実施形態では、本発明をハイブリッド車両に適用した例を説明しているが、本発明の適用はこれに限定されず、電気自動車（燃料電池自動車を含む）等に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１ 車両用空調装置
２ 車両走行用モータ（発電手段）
５ 太陽電池（発電手段）
１０ 冷凍サイクル
１３ 蒸発器（蓄冷手段）
２０ 冷凍サイクル
２１ 圧縮機（電動圧縮機）
２３ 膨張弁（減圧手段）
３０ａ 容量制御手段
Ｓ 蓄冷剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された発電手段（２、５）にて発電された電力によって、車両走行用モータ（２）に電力を供給するためのバッテリ（３）を充電可能な車両に適用される車両用空調装置であって、
前記発電手段（２、５）、および前記バッテリ（３）の少なくとも一方から供給される電力によって、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機（２１）、前記電動圧縮機（２１）から吐出された高圧冷媒を減圧する減圧手段（２４）、および前記減圧手段（２４）にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器（１３）を含んで構成される冷凍サイクル（２０）と、
前記低圧冷媒の冷熱を吸熱して前記冷熱を蓄冷剤（Ｓ）に蓄積すると共に、前記蓄冷剤（Ｓ）に蓄積された冷熱にて前記車室内に吹き出す空気を冷却する蓄冷手段（１３）と、
を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記電動圧縮機（２１）の吐出能力を制御する容量制御手段（３０ａ）を備え、
前記容量制御手段（３０ａ）は、前記バッテリ（３）の充電容量が所定の第１基準容量以上である場合に、前記電動圧縮機（２１）の吐出能力を、車室内の空調熱負荷に応じて設定される基準吐出能力よりも増大させて、前記蓄冷剤（Ｓ）にて前記低圧冷媒から吸熱する熱量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記容量制御手段（３０ａ）は、前記バッテリ（３）の充電容量が前記第１基準容量より小さい容量に設定された第２基準容量以下の場合には、前記電動圧縮機（２１）の吐出能力を前記基準容量よりも低下させて、前記蓄冷剤（Ｓ）に蓄積された冷熱にて前記車室内に吹き出す空気を冷却することを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記発電手段（２、５）は、前記車両の減速時の運動エネルギを電気エネルギに回生する発電機（２）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記発電手段（２、５）は、太陽光線を受光することにより受光量に応じた発電電力を出力する太陽電池（５）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項１】
車両に搭載された発電手段（２、５）にて発電された電力によって、車両走行用モータ（２）に電力を供給するためのバッテリ（３）を充電可能な車両に適用される車両用空調装置であって、
前記発電手段（２、５）、および前記バッテリ（３）の少なくとも一方から供給される電力によって、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機（２１）、前記電動圧縮機（２１）から吐出された高圧冷媒を減圧する減圧手段（２４）、および前記減圧手段（２４）にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器（１３）を含んで構成される冷凍サイクル（２０）と、
前記低圧冷媒の冷熱を吸熱して前記冷熱を蓄冷剤（Ｓ）に蓄積すると共に、前記蓄冷剤（Ｓ）に蓄積された冷熱にて前記車室内に吹き出す空気を冷却する蓄冷手段（１３）と、
を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記電動圧縮機（２１）の吐出能力を制御する容量制御手段（３０ａ）を備え、
前記容量制御手段（３０ａ）は、前記バッテリ（３）の充電容量が所定の第１基準容量以上である場合に、前記電動圧縮機（２１）の吐出能力を、車室内の空調熱負荷に応じて設定される基準吐出能力よりも増大させて、前記蓄冷剤（Ｓ）にて前記低圧冷媒から吸熱する熱量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記容量制御手段（３０ａ）は、前記バッテリ（３）の充電容量が前記第１基準容量より小さい容量に設定された第２基準容量以下の場合には、前記電動圧縮機（２１）の吐出能力を前記基準容量よりも低下させて、前記蓄冷剤（Ｓ）に蓄積された冷熱にて前記車室内に吹き出す空気を冷却することを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記発電手段（２、５）は、前記車両の減速時の運動エネルギを電気エネルギに回生する発電機（２）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記発電手段（２、５）は、太陽光線を受光することにより受光量に応じた発電電力を出力する太陽電池（５）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１７８３０９（Ｐ２０１１−１７８３０９Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４５４６０（Ｐ２０１０−４５４６０）
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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