車両用空調装置
【課題】内燃機関の運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１は、作動流体をエンジン５０の廃熱と熱交換させて蒸気化させる蒸気発生器１１と、空気流路２１上に設置され、通過する空調空気と蒸気発生器１１にて蒸気化された作動流体とを熱交換させる第１ヒータコア２６と、空気流路２１上に設置され、通過する空調空気とエンジン５０の冷却水とを熱交換させる第２ヒータコア２７と、水温センサ３１およびクランク角センサ３２の検出結果に基づいて、第１ヒータコア２６を通過させる空調空気量と第２ヒータコア２７を通過させる空調空気量との比率を設定する設定手段と、設定手段の設定結果に基づいて空調空気量の比率を調節する切替ダンパ２８と、を備える。
【解決手段】車両用空調装置１は、作動流体をエンジン５０の廃熱と熱交換させて蒸気化させる蒸気発生器１１と、空気流路２１上に設置され、通過する空調空気と蒸気発生器１１にて蒸気化された作動流体とを熱交換させる第１ヒータコア２６と、空気流路２１上に設置され、通過する空調空気とエンジン５０の冷却水とを熱交換させる第２ヒータコア２７と、水温センサ３１およびクランク角センサ３２の検出結果に基づいて、第１ヒータコア２６を通過させる空調空気量と第２ヒータコア２７を通過させる空調空気量との比率を設定する設定手段と、設定手段の設定結果に基づいて空調空気量の比率を調節する切替ダンパ２８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】
従来、内燃機関の稼動に伴って排出される排ガスの熱を回収し車両の空調の熱源として利用する車両用空調装置が知られている。このような車両用空調装置としては、例えば、排気管に組付けられた蒸気発生器にて蒸気化された作動流体と内燃機関の冷却水とを熱交換させることで内燃機関の廃熱の回収効率を向上させる装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、その他本発明と関連性があると考えられる技術が特許文献２〜５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５６３１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１１１３６５号公報
【特許文献３】特開平１１−１７０８４８号公報
【特許文献４】特開２００４−１４２５９６号公報
【特許文献５】特開２０１０−１５５５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の空調の熱源として排ガスの熱を用いる場合、内燃機関の運転状態（負荷）に応じて排ガスから回収される熱量が大きく変化するため、車両の空調空気に安定した熱量を供給することが困難である。
【０００６】
一方、水冷式内燃機関の冷却水の熱を回収し車両の空調の熱源として利用する車両用空調装置が広く知られている。このような車両用空調装置では、内燃機関の冷却水が比較的高温（例えば高負荷運転中）のときには空調空気に充分な熱量を供給することができるが、冷却水が比較的低温（例えば暖機運転中）のときには空調空気に充分な熱量を供給することができない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、水冷式内燃機関を搭載する車両に適用される車両用空調装置であって、作動流体を前記水冷式内燃機関の廃熱と熱交換させて蒸気化させる蒸気発生器と、前記車両の空調空気の流路上に設置され、空調空気と前記蒸気発生器にて蒸気化された作動流体とを熱交換させる第１熱交換器と、前記車両の空調空気の流路上に設置され、空調空気と前記水冷式内燃機関の冷却水とを熱交換させる第２熱交換器と、前記水冷式内燃機関の排ガス熱量を検出する排ガス熱量検出手段と、前記水冷式内燃機関の冷却水の温度を検出する水温検出手段と、前記排ガス熱量検出手段および前記水温検出手段の検出結果に基づいて、前記第１熱交換器を通過させる空調空気量と前記第２熱交換器を通過させる空調空気量との比率を設定する設定手段と、前記設定手段の設定結果に基づいて空調空気量の前記比率を調節する調節手段と、を備えることを特徴とする。
上記の構成により、水冷式内燃機関の排ガス熱量および冷却水温に基づいて、空調空気の熱源として利用する排ガスの熱と冷却水の熱との比率を調節することができる。よって、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【０００９】
特に、本発明の車両用空調装置は、前記設定手段が、前記排ガス熱量検出手段が検出した前記水冷式内燃機関の排ガス熱量が増大状態にある場合、または前記水温検出手段が検出した前記冷却水の温度がしきい値未満である場合に、前記車両の空調空気を前記第１熱交換器を通過させるように空調空気量の前記比率を増大させる構成とすることができる。
例えば、加速運転中で水冷式内燃機関の排ガスの熱エネルギが比較的高いとき、または、例えば暖機運転中で冷却水が比較的低温のときには、排ガスから回収される熱量の方が大きい。このような場合に、排ガスの熱を空調空気の熱源として利用するように設定することができることから、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【００１０】
また、本発明の車両用空調装置は、前記設定手段が、前記排ガス熱量検出手段が検出した前記水冷式内燃機関の排ガス熱量が減少状態にある場合、かつ前記水温検出手段が検出した前記冷却水の温度がしきい値以上である場合に、前記車両の空調空気を前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を通過させるように空調空気量の前記比率を設定する構成とすることができる。
例えば、水冷式内燃機関が減速状態にあるときには排ガスから回収される熱量が大きく変化するが、冷却水から回収される熱量は安定している。このような場合に、排ガスの熱と冷却水の熱とを空調空気の熱源として利用するように設定することができることから、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。また、排ガスの熱と冷却水の熱とを空調空気の熱源として利用することで、冷却水の過剰な温度低下に基づく内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。
【００１１】
そして、本発明の車両用空調装置は、前記調節手段が、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とを開閉自在に設けられたダンパであって、前記設定手段の設定結果に基づいて前記ダンパの開度を調節することで、空調空気量の前記比率を調節する構成とすることができる。
上記の構成により、第１熱交換器と第２熱交換器との間に設けられたダンパの開度を調節することで、第１熱交換器を通過させる空調空気量と第２熱交換器を通過させる空調空気量との比率を容易に調節することができる。よって、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両用空調装置によれば、内燃機関の運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例の車両用空調装置の一構成例を示した図である。
【図２】図２（ａ）は空調空気の目標吹出温度と切替ダンパの開度との相関例を示しており、図２（ｂ）は切替ダンパの開放タイミング例を示している。
【図３】ＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】実施例の車両用空調装置におけるヒータコア周辺の構成を示した図である。
【図６】ＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の車両用空調装置１の一構成例を示した図である。
【００１６】
図１に示す車両用空調装置１は、空調空気が流通する空気流路２１上にエアフィルタ２２、ブロワ２３、エバポレータ２４、エアミックスダンパ２５を備えている。また、車両用空調装置１は、エンジン５０の排気通路に組み付けられた蒸気発生器１１を備えており、作動流体循環流路１２を介して蒸気発生器１１と連通する第１ヒータコア２６を空気流路２１上に備えている。そして、車両用空調装置１は、冷却水循環流路１３を介してエンジン５０のウォータジャケットと連通する第２ヒータコア２７を空気流路２１上に備えている。更に、車両用空調装置１は、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７との間に切替ダンパ２８を備えている。また、車両用空調装置１は、装置の運転動作を総括的に制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０を備えている。
【００１７】
エンジン５０は、車両に搭載される多気筒の水冷式内燃機関であって、その燃焼室の周辺に設けられたウォータジャケットの内部を冷却水が循環している。本実施例の冷却水として、例えば、エチレングリコール水溶液からなる一般的なＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を用いることができるが、その他の冷媒を使用してもよい。ウォータジャケットには冷却水循環流路１３が接続している。冷却水循環流路１３の他方は第２ヒータコア２７と接続しており、それによってエンジン５０と第２ヒータコア２７とを冷却水が循環するサイクルが形成されている。冷却水は、ウォータジャケットを循環する間にエンジン５０と熱交換されることでエンジン５０を冷却する。そして、エンジン５０との熱交換で加熱された冷却水は、第２ヒータコア２７を循環する間に空調空気と熱交換されることで空調空気を加熱する。空調空気との熱交換で冷却された冷却水は、再びウォータジャケットを循環してエンジン５０を冷却する。
【００１８】
エンジン５０のウォータジャケットには、冷却水の温度を測定するための水温センサ３１が設けられており、ウォータジャケット内部の冷却水温の検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。それにより、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の冷却水の温度を認識する。この場合、水温センサ３１は、エンジン５０内部を循環する冷却水の温度を検出可能な任意の位置に設けることができる。また、ＥＣＵ１０は、水温センサ３１の検出結果に代えて、排ガス温度等の他の検出温度から冷却水温を認識してもよいし、エンジン５０の運転履歴から冷却水温を推定する構成であってもよい。
なお、水温センサ３１は、本発明の水温検出手段の一構成例である。
【００１９】
エンジン５０のクランクシャフト軸の近傍には、クランク角センサ３２が設けられている。クランク角センサ３２は、クランクシャフト軸の回転角度を検出するように構成されており、検出結果をＥＣＵ１０に送信する。それにより、ＥＣＵ１０は、運転時のクランクシャフト軸の回転数や回転角速度など、クランク角に関する情報を取得する。そして、ＥＣＵ１０は、取得したクランクシャフト軸の回転数や回転角速度に基づきエンジン回転数やエンジントルクを算出してエンジン５０の運転状態、すなわち排ガス熱量を算出する。
なお、クランク角センサ３２は、本発明の排ガス熱量検出手段の一構成例である。
【００２０】
蒸気発生器１１は、エンジン５０の排気浄化触媒の下流側の排気通路に設置された過熱機である。蒸気発生器１１は、その内部を作動流体が循環している。本実施例の作動流体としては、冷却水と同様のＬＬＣを用いることができるが、その他の流体を使用してもよい。蒸気発生器１１には、作動流体循環流路１２が接続されている。作動流体循環流路１２の他方は第１ヒータコア２６と接続しており、それによって蒸気発生器１１と第１ヒータコア２６とを作動流体が循環するサイクルが形成されている。作動流体は、蒸気発生器１１を循環する間にエンジン５０の排気通路を流通する排ガスと熱交換されることで蒸気化する。そして、蒸気化した作動流体は、第１ヒータコア２６を循環する間に空調空気と熱交換されることで空調空気を加熱する。空調空気との熱交換で冷却された作動流体は液体に戻り、再び蒸気発生器１１を循環して蒸気化される。
【００２１】
空気流路２１は、エンジン５０を搭載する車両の内部に形成された空調空気の流路である。空気流路２１は、車室外へ開口された空気導入口２１１と、運転席側の車室内へ開口された空気吹出口２１２とを有している。空気流路２１には、空気導入口２１１側から順にエアフィルタ２２、ブロワ２３、エバポレータ２４、エアミックスダンパ２５、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７、切替ダンパ２８が設けられている。
【００２２】
ブロワ２３は、アクチュエータおよびファンから成る送風機である。ブロワ２３は、ＥＣＵ１０の指令に応じてファンを回転させ、その回転力によって車室外から空調空気を吸引し、吸引した空調空気を空気吹出口２１２側へ送風する。
【００２３】
エバポレータ２４は、空気導入口２１１から導入された空調空気を冷却する冷却機である。エバポレータ２４はその内部を冷媒が循環しており、ブロワ２３によって吸引された空調空気と冷媒とを熱交換させることで空調空気を冷却する。空調空気との熱交換によって蒸気化した冷媒は、コンプレッサによって圧縮された後にコンデンサにて冷却されて液化する。液化した冷媒は、再びエバポレータ２４を循環して空調空気を冷却する。
【００２４】
エアミックスダンパ２５は、エバポレータ２４を通過した空調空気をヒータコア側とヒータコアを迂回する側とに分流するダンパである。エアミックスダンパ２５は、ＥＣＵ１０の指令に基づきダンパ開度を調節することで、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７を通過する空調空気の量と、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７を迂回する空調空気の量と、を制御する。エアミックスダンパ２５にて分流された空調空気は、空気流路２１内で混合して所望の温度となった後に空気吹出口２１２から車室内に放出される。すなわち、ＥＣＵ１０は、空調空気の設定温度に基づきエアミックスダンパ２５の開度を調節することで、車室内に放出される空調空気の温度を車両のユーザが所望する温度に調節する。
【００２５】
第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７は、エアミックスダンパ２５の下流側（空気吹出口２１２側）に設けられている。第１ヒータコア２６は、作動流体循環流路１２を介して蒸気発生器１１と連通しており、その内部を蒸気発生器１１にて蒸気化された作動流体が循環する。第２ヒータコア２７は、冷却水循環流路１３を介してエンジン５０のウォータジャケットと連通しており、その内部をエンジン５０の冷却水が循環する。エアミックスダンパ２５にてヒータコア側に分流された空調空気は、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７を通過する際に、作動流体および冷却水と熱交換することで加熱される。
なお、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７は、本発明の第１熱交換器および第２熱交換器の一構成例である。
【００２６】
第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７は、エバポレータ２４側から空気吹出口２１２側の方向に対して、すなわち、空調空気の流れ方向に対して略直角方向に並列に設置されている。そして、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７との間には切替ダンパ２８が設けられている。切替ダンパ２８は、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７との間を軸とする開閉自在なダンパであって、第１ヒータコア２６または第２ヒータコア２７を下流側（空気吹出口２１２側）から開閉する。切替ダンパ２８は、ＥＣＵ１０の指令に基づきダンパ開度を調節することで、ヒータコア側に分流された空調空気のうち第１ヒータコア２６を通過する空調空気の量と第２ヒータコア２７を通過する空調空気の量とを制御する。この場合、切替ダンパ２８は、第１ヒータコア２６または第２ヒータコア２７を上流側（エバポレータ２４側）から開閉する構成であってもよい。
切替ダンパ２８にはダンパ開度センサ３３が設けられている。ダンパ開度センサ３３は、第２ヒータコア２７に対する切替ダンパ２８の開放角度を検出するように構成されており、検出結果をＥＣＵ１０に送信する。それにより、ＥＣＵ１０は、現在の切替ダンパ２８の開度（％）を認識する。
【００２７】
切替ダンパ２８の開閉制御に基づく空調空気の流れ変化について説明する。切替ダンパ２８が第２ヒータコア２７の下流側を全閉する場合、ヒータコア側に分流された空調空気は第１ヒータコア２６を通過し、蒸気発生器１１にて蒸気化された作動流体と熱交換する。この場合、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７とが並列に設置されているため、第１ヒータコア２６を通過後の空調空気は第２ヒータコア２７を循環する冷却水とは熱交換しない。一方、切替ダンパ２８が開放されると、ヒータコア側に分流された空調空気の一部が第２ヒータコア２７を通過し、エンジン５０の冷却水と熱交換する。この場合、第１ヒータコア２６を通過した空調空気と第２ヒータコア２７を通過した空調空気とがヒータコアの下流側で混合して所定の温度になる。そして、切替ダンパ２８の開度が大きくなるほど、第２ヒータコア２７を通過する空調空気の量が増大してゆく。切替ダンパ２８が全開になると、第１ヒータコア２６を通過する空調空気の量と第２ヒータコア２７を通過する空調空気の量とがおよそ１対１となる。一方、切替ダンパ２８が第１ヒータコア２６の下流側を閉鎖する場合、ヒータコア側に分流された空調空気は第２ヒータコア２７を通過し、エンジン５０の冷却水と熱交換する。この場合、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７とが並列に設置されているため、第２ヒータコア２７を通過後の空調空気は第１ヒータコア２６を循環する作動流体とは熱交換しない。
なお、切替ダンパ２８は、本発明の調節手段の一構成例である。
【００２８】
ＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）と、を備えるコンピュータである。本実施例のＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転動作を統合的に制御するエンジンＥＣＵと兼ねているが、別途設けてもよい。
【００２９】
ＥＣＵ１０は、エンジン５０の排ガス熱量および冷却水の温度に基づいて、第１ヒータコア２６を通過させる空調空気量と第２ヒータコア２７を通過させる空調空気量との比率を設定する。そして、ＥＣＵ１０は、設定結果に基づいて各ヒータコアを通過する空調空気量の比率を調節する制御を実行する。以下に、ＥＣＵ１０が実行する車両用空調装置１の制御について説明する。
【００３０】
まず、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転中（イグニッションスイッチＯＮ中）に、水温センサ３１が検出する冷却水温が所定のしきい値未満であるか否かを判断する。ここで、冷却水温のしきい値とは、エンジン５０の暖機運転が完了したと判断できる任意の冷却水温を適用し、例えば７０℃とすることができる。エンジン５０の冷却水温がしきい値未満でない（しきい値以上である）場合、ＥＣＵ１０は、更に、水温センサ３１が検出する冷却水温がラジエータサーモの開放温度（例えば８０℃）以上であるか否かを判断する。
【００３１】
冷却水温がラジエータサーモの開放温度以上である場合、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の冷却水温が充分に高いと判断し、空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定する。つづいて、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開放しつつ第１ヒータコア２６を閉鎖するよう指令する。
エンジン冷却水の温度が充分に高い場合には、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いることで、運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる。また、高温の冷却水を空調空気と熱交換させることで、冷却水を効率よく冷却することができる。
【００３２】
冷却水温がラジエータサーモの開放温度未満である場合は、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の排ガス熱量を判断する。本実施例においては、クランク角センサ３２が検出するエンジン５０の運転負荷（運転状態）から排ガス熱量を認識する。すなわち、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン５０を搭載する車両の運転状態が減速状態に、または停止状態（エンジン５０がアイドル運転状態）にあるか否かを判断する。車両の運転状態が減速状態または停止状態にある場合、ＥＣＵ１０は、大量の空調空気が第１ヒータコア２６を通過し、少量の空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定する。つづいて、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を所定のタイミングで角度ηぶんだけ開放するよう指令する。なお、切替ダンパ２８の開放タイミングおよびダンパ開度ηの算出例については後述する（図２参照）。車両の運転状態が減速状態または停止状態にない（すなわち定常運転状態または加速状態にある）場合は、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定する。つづいて、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。
冷却水の温度が暖機運転完了の温度以上であって、かつ車両の運転状態が減速状態または停止状態にある場合には、空調空気の熱源として排ガスの熱と冷却水の熱とを併用することで、運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる。また、空調空気の熱源として排ガスの熱と冷却水の熱とを併用することで、空調空気との熱交換による冷却水の過剰な温度低下を抑制することができることから、内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。
【００３３】
一方、エンジン５０の冷却水温が所定のしきい値（暖機運転の完了温度）未満である場合、ＥＣＵ１０は、車両のユーザが要求する暖房の設定温度が高いか否かを判断する。ここで、暖房の設定温度の高低は、車両空調の標準温度（例えば２５℃）からの乖離の大きさに基づいて判断することができる。ユーザが要求する暖房の設定温度が高くない（低い）場合、ＥＣＵ１０は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定する。つづいて、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。
冷却水が比較的低温のときには、排ガスから回収される熱量の方が大きいため、排ガスの熱を空調空気の熱源として用いることで、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。また、空調空気との熱交換による冷却水の過剰な温度低下を抑制することができることから、内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。
【００３４】
ユーザが要求する暖房の設定温度が高い場合、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいてエンジン５０を搭載する車両の運転状態が停止状態（エンジン５０がアイドル運転状態）にあるか否かを判断する。車両の運転状態が停止状態にある場合、ＥＣＵ１０は、つづいて冷却水の熱を空調空気の熱源として用いない場合の燃費の悪化（Ｆ１）が、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いた場合の燃費の悪化（Ｆ２）よりも大きいか否かを判断する。ここで、それぞれの燃費の悪化ぶんについては、エンジン５０の冷却水温と燃費との相関関係を予め台上試験等で求めてマップを作成し、ＥＣＵ１０のＲＯＭ等に記憶しておくことが望ましい。上記の判断結果に基づき、ＥＣＵ１０は、よりエンジン５０の燃費の悪化が抑制されるように空調空気量の比率を設定する。即ち、ＥＣＵ１０は、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いない場合の燃費の悪化（Ｆ１）がより大きい場合は、空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように比率を設定し、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開放しつつ第１ヒータコア２６を閉鎖するよう指令する。また、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いた場合の燃費の悪化（Ｆ２）がより大きい場合は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。
このように空調空気量の比率を調節することによって、内燃機関の燃費の悪化を抑制しつつ空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【００３５】
車両の運転状態が停止状態にない（エンジン５０がアイドル運転状態にない）場合、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて車両の運転状態が加速状態にあるか否かを判断する。この場合、例えばエンジン５０の単位時間あたりにおける回転角速度の変化量が所定値以上であるときに車両が加速状態にあると判断することができる。車両の運転状態が加速状態にある場合、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。車両の運転状態が加速状態にない場合、ＥＣＵ１０は、更に、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて車両の運転状態が高速状態にあるか否かを判断する。この場合、例えばエンジン５０を搭載する車両が所定の速度（例えば７０ｋｍ／ｈ）以上にあるときに高速状態にあると判断することができる。
【００３６】
車両の運転状態が高速状態にある場合、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。車両の運転状態が高速状態にない（低速状態にある）場合、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７を閉鎖させつつ、エンジン５０にアイドルストップ等の間欠運転の実行を禁止させて、排ガスからの回収熱量が減少することを抑制する。
ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチＯＮの期間に上記の制御を繰り返す。
【００３７】
また、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の排ガスの熱と冷却水の熱との両方を空調空気の熱源として利用する場合に、冷却水の熱を利用する割合を調節して冷却水の温度が過剰に低下することを抑制することができる。すなわち、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転状態および冷却水温に基づいて第２ヒータコア２７を開放する切替ダンパ２８の開度ηを調節することで、冷却水の過剰な温度低下に基づくエンジン５０の燃費の悪化を抑制することができる。
【００３８】
ここで、切替ダンパ２８の開放タイミングおよびダンパ開度ηの算出について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、空調空気の目標吹出温度と切替ダンパ２８の開度との相関例を示している。図２（ａ）に示す相関関係は、予め台上試験等にて求めることができる。ＥＣＵ１０は、ユーザが設定する空調空気の温度に基づいて目標吹出温度を算出する。つづいて、ＥＣＵ１０は、算出した目標吹出温度から図２（ａ）に基づき第２ヒータコア２７を開放する切替ダンパ２８のダンパ開度ηを求める。
図２（ｂ）は、切替ダンパ２８の開放タイミング例を示している。車両用空調装置１において、冷却水の熱を空調空気の熱源として利用するタイミングを遅らせるほど、エンジン５０の燃費の悪化を効果的に抑制することができる。一方、車両の運転状態が加速状態または定常状態から減速状態や停止状態に変化すると、排ガスから回収される熱量が大きく変化する。そこで、ＥＣＵ１０は、車両の運転状態と現在のダンパ開度から適切な開放タイミングを判断し、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開度ηぶん開放するよう指令する。例えば、現在のダンパ開度が小さい場合は車両が減速を開始してすぐに切替ダンパ２８を開放させる（すなわち開放タイミングを早める）。一方、現在のダンパ開度が大きい場合には車両が減速を開始してから停止状態に近づいてから切替ダンパ２８を開放させる（すなわち開放タイミングを遅らせる）。これによって、空調空気に安定した熱量を供給しつつエンジン５０の燃費の悪化を抑制することができる。
【００３９】
上記のＥＣＵ１０の制御をまとめて表１に示す。
【表１】
表１に示すように、切替ダンパ２８の開度調節に加えてブロワ２３の出力を制御するとより効果的である。
【００４０】
このように、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転状態および冷却水温に基づいて空調空気量の比率を設定し切替ダンパ２８の開閉を調節することで、空調空気の熱源をエンジン５０の排ガスの熱と冷却水の熱との間で切り替える制御を実行する。これによって、エンジン５０の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
また、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転状態が加速状態にある場合、または冷却水の温度が所定のしきい値未満である場合に、空調空気を第１ヒータコア２６と熱交換させることで、より回収熱量の大きい排ガスの熱を空調空気の熱源として利用することができる。更に、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転状態が減速状態（またはアイドル運転状態）にある場合、かつ冷却水の温度が所定のしきい値以上である場合に、空調空気を第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７と熱交換させることで、空調空気に安定した熱量を供給しつつ、冷却水の過剰な温度低下に基づくエンジン５０の燃費の悪化を抑制することができる。
なお、ＥＣＵ１０は、本発明の設定手段の一構成例である。
【００４１】
つづいて、ＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両用空調装置１の動作を説明する。図３および４は、ＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両用空調装置１は、エンジン５０の運転状態および冷却水温に基づいて空調空気量の比率を設定し切替ダンパ２８の開閉を調節することで、空調空気の熱源をエンジン５０の排ガスの熱と冷却水の熱との間で切り替える制御を実行する。
【００４２】
ＥＣＵ１０の制御は、イグニッションスイッチがＯＮされてエンジン５０が始動されると開始し、エンジン５０の運転中に以下の制御の処理を繰り返す。また、ＥＣＵ１０は、その制御の処理中、水温センサ３１、クランク角センサ３２、ダンパ開度センサ３３の検出結果を常に受信する。
【００４３】
まず、ＥＣＵ１０はステップＳ１で、水温センサ３１の検出結果に基づきエンジン５０の冷却水温が所定のしきい値未満であるか否かを判断する。なお、冷却水温のしきい値については前述したために、その詳細な説明は省略する。エンジン５０の冷却水温がしきい値未満である場合（ステップＳ１／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。冷却水温がしきい値未満でない（しきい値以上である）場合（ステップＳ１／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は次のステップＳ２へ進む。
【００４４】
ステップＳ２で、ＥＣＵ１０は、水温センサ３１の検出結果に基づきエンジン５０の冷却水温がラジエータサーモの開放温度以上であるか否かを判断する。エンジン５０の冷却水温がラジエータサーモの開放温度以上でない（開放温度未満である）場合（ステップＳ２／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ４へ進む。冷却水温がラジエータサーモの開放温度以上である場合（ステップＳ２／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の冷却水温が充分に高いと判断し、次のステップＳ３へ進む。
【００４５】
ステップＳ３で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開放しつつ第１ヒータコア２６を閉鎖するよう指令する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ２の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ４へ進む。ステップＳ４で、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づきエンジン５０を搭載する車両の運転状態が減速状態または停止状態にあるか否かを判断する。なお、車両が減速状態または停止状態にあるか否かの判断手法については前述したために、その詳細な説明は省略する。車両の運転状態が減速状態または停止状態にない（すなわち定常運転状態または加速状態にある）場合（ステップＳ４／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、ステップＳ７へ進む。車両の運転状態が減速状態または停止状態にある場合（ステップＳ４／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ５へ進む。
【００４７】
ステップＳ５で、ＥＣＵ１０は、大量の空調空気が第１ヒータコア２６を通過し、少量の空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定する。そして、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を所定のタイミングで角度ηぶんだけ開放するよう指令する。なお、切替ダンパ２８の開放タイミングおよびダンパ開度ηについては前述したために、その詳細な説明は省略する（図２参照）。ＥＣＵ１０は、ステップＳ５の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ１の判断がＹＥＳである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。ステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、車両のユーザが設定する空調空気の温度が高いか否かを判断する。ここで、空調空気の設定温度の高低判断については前述したために、その詳細な説明は省略する。空調空気の設定温度が高い場合（ステップＳ６／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は図４のＡへ進む。空調空気の設定温度が高くない（低い）場合（ステップＳ６／ＮＯ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ７へ進む。
【００４９】
ステップＳ４の判断、またはステップＳ６の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ７へ進む。ステップＳ７で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ７の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００５０】
続いて、図４のＡ以降の処理について説明する。ステップＳ６の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ８へ進む。ステップＳ８で、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン５０を搭載する車両の運転状態が停止状態（エンジン５０がアイドル運転状態）にあるか否かを判断する。車両の運転状態が停止状態にない場合（ステップＳ８／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ１１へ進む。車両の運転状態が停止状態にある場合（ステップＳ８／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ９へ進む。
【００５１】
ステップＳ９で、ＥＣＵ１０は、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いない場合の燃費の悪化（Ｆ１）が、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いた場合の燃費の悪化（Ｆ２）よりも大きいか否かを判断する。ここで、それぞれの燃費の悪化ぶんの認識方法については前述したために、その詳細な説明は省略する。Ｆ１がＦ２よりも大きくない（小さい）場合（ステップＳ９／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、冷却水を熱源として利用しない方が低燃費であると判断し、ステップＳ１４へ進む。Ｆ１がＦ２よりも大きい場合（ステップＳ９／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、冷却水を熱源として利用する方が低燃費であると判断し、次のステップＳ１０へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開放しつつ第１ヒータコア２６を閉鎖するよう指令する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ８の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１で、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン５０を搭載する車両の運転状態が加速状態にあるか否かを判断する。なお、車両が加速状態にあるか否かの判断方法は前述したために、その詳細な説明は省略する。車両の運転状態が加速状態にある場合（ステップＳ１１／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、ステップＳ１４へ進む。車両の運転状態が加速状態にない場合（ステップＳ１１／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は次のステップＳ１２へ進む。
【００５４】
ステップＳ１２で、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン５０を搭載する車両の運転状態が高速状態にあるか否かを判断する。なお、車両が高速状態にあるか否かの判断方法は前述したために、その詳細な説明は省略する。車両の運転状態が高速状態にある場合（ステップＳ１２／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、ステップＳ１４へ進む。車両の運転状態が高速状態にない（低速状態にある）場合（ステップＳ１２／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は次のステップＳ１３へ進む。
【００５５】
ステップＳ１３で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。加えて、ＥＣＵ１０は、エンジン５０にアイドルストップ等の間欠運転の実行を禁止させて、排ガスからの回収熱量が減少することを抑制する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００５６】
ステップＳ９の判断がＮＯである場合、またはステップＳ１１の判断およびステップＳ１２の判断がＹＥＳである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００５７】
上記の制御を実行することで、エンジン５０の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。更に、冷却水の過剰な温度低下に基づくエンジン５０の燃費の悪化を抑制することができる。
【００５８】
以上のように、本実施例の車両用空調装置は、作動流体をエンジンの廃熱と熱交換させて蒸気化させる蒸気発生器と、空気流路上に設置され、空調空気と蒸気発生器にて蒸気化された作動流体とを熱交換させる第１ヒータコアと、空気流路上に設置され、空調空気とエンジンの冷却水とを熱交換させる第２ヒータコアと、水温センサおよびクランク角センサの検出結果に基づいて、第１ヒータコアを通過させる空調空気量と第２ヒータコアを通過させる空調空気量との比率を設定する設定手段と、設定手段の設定結果に基づいて空調空気量の比率を調節する切替ダンパと、を備えることで、エンジンの運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【００５９】
更に、本実施例の車両用空調装置は、エンジンの運転状態が加速状態にある場合、または冷却水の温度が所定のしきい値未満である場合に、空調空気を第１ヒータコアと熱交換させることで、より回収熱量の大きい排ガスの熱を空調空気の熱源として利用することができる。更に、本実施例の車両用空調装置は、エンジンの運転状態が減速状態（またはアイドル運転状態）にある場合、かつ冷却水の温度が所定のしきい値以上である場合に、空調空気を第１ヒータコアおよび第２ヒータコアと熱交換させることで、空調空気に安定した熱量を供給しつつ、冷却水の過剰な温度低下に基づくエンジンの燃費の悪化を抑制することができる。
【実施例２】
【００６０】
つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の車両用空調装置２は、第２ヒータコア２７の上流側に空気温センサ３４と、第１ヒータコア２６の下流側に第１吹出温センサ３５と、を有しており、空気温センサ３４および第１吹出温センサ３５の検出結果に基づいて切替ダンパ２８の開度ηを算出する点で車両用空調装置１と相違している。
【００６１】
車両用空調装置２の第２ヒータコア２７周辺の構造について詳細に説明する。図５は、実施例２の車両用空調装置２におけるヒータコア周辺の構成を示した図である。なお、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
第２ヒータコア２７の上流側（エバポレータ２４側）には空気温センサ３４が設けられている。空気温センサ３４は、エバポレータ２４を通過した後にエアミックスダンパ２５によってヒータコア側に分流された空調空気の温度を検出し、検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。ＥＣＵ１０は、受信した空気温センサ３４の検出結果からエンジン５０の冷却水と熱交換する前の空調空気の温度（Ｔｒ）を認識する。
また、第１ヒータコア２６の下流側（空気吹出口２１２側）には第１吹出温センサ３５が設けられている。第１吹出温センサ３５は、エアミックスダンパ２５によってヒータコア側に分流されて第１ヒータコア２６を通過した後の空調空気の温度（蒸気側吹出温度：Ｔａ１）を検出し、検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。ＥＣＵ１０は、受信した第１吹出温センサ３５の検出結果から蒸気化された作動流体と熱交換した後の空調空気の温度（Ｔａ１）を認識する。
【００６３】
ＥＣＵ１０は、空気温センサ３４の検出結果に基づいて以下の（１）式より第２ヒータコア２７を通過した後の空調空気の温度（水側吹出温度：Ｔａ２）を算出する。
［水側吹出温度の算出式］
Ｔａ２＝Ｔｒ＋Ｃｗ・ρｗ・Ｖｗ（Ｔｗ２−Ｔｗ１）／（Ｃａ・ρａ・Ｖａ・η） ・・・（１）
（Ｔｒ：第２ヒータコア通過前の空調空気温度，Ｃｗ：冷却水比熱，ρｗ：冷却水密度，Ｖｗ：冷却水流量，Ｔｗ２：冷却水出口側温度，Ｔｗ１：冷却水入口側温度，Ｃａ：空調空気比熱，ρａ：空調空気密度，Ｖａ：空調空気流量，η：現在ダンパ開度）
【００６４】
ＥＣＵ１０は、上記（１）式から算出した水側吹出温度Ｔａ２と、第１吹出温センサ３５が検出した蒸気側吹出温度Ｔａ１と、に基づいて、以下の（２）式より現在の空調空気の吹出温度Ｔｎを算出する。
［空調空気の吹出温度の算出式］
Ｔｎ＝Ｔａ１（１−η）＋Ｔａ２・η ・・・（２）
【００６５】
そして、ＥＣＵ１０は、上記（２）式から算出した現在の空調空気の吹出温度Ｔｎに基づいて、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（すなわちダンパ開度η）を算出する制御を実行する。以下に、ＥＣＵ１０が実行する車両用空調装置２のダンパ開度制御について説明する。
【００６６】
図６は、ＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ１０の制御は、イグニッションスイッチがＯＮされてエンジン５０が始動されると開始し、エンジン５０の運転中に以下の制御の処理を繰り返す。また、ＥＣＵ１０は、その制御の処理中、ダンパ開度センサ３３、空気温センサ３４、第１吹出温センサ３５の検出結果を常に受信する。
【００６７】
まず、ＥＣＵ１０はステップＳ１５で、上記（２）式から算出した現在の空調空気の吹出温度Ｔｎが、ユーザが設定する空調空気の温度に基づいて算出した目標吹出温度よりも大きいか否かを判断する。吹出温度Ｔｎが目標吹出温度よりも大きくない（小さい）場合（ステップＳ１５／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、吹出温度Ｔｎをより上昇させる必要があると判断し、ステップＳ１９へ進む。吹出温度Ｔｎが目標吹出温度よりも大きい場合（ステップＳ１５／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、吹出温度Ｔｎが充分に高温であると判断し、次のステップＳ１６へ進む。
【００６８】
ステップＳ１６で、ＥＣＵ１０は、第１吹出温センサ３５が検出した蒸気側吹出温度Ｔａ１が上記（１）式から算出した水側吹出温度Ｔａ２よりも大きいか否かを判断する。蒸気側吹出温度Ｔａ１が水側吹出温度Ｔａ２よりも大きくない（小さい）場合（ステップＳ１６／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ１８へ進む。蒸気側吹出温度Ｔａ１が水側吹出温度Ｔａ２よりも大きい場合（ステップＳ１６／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ１７へ進む。
【００６９】
ステップＳ１７で、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（ダンパ開度η）を現在の開度よりも小さく設定して、第２ヒータコア２７を通過する空調空気量を減少させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１７の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００７０】
ステップＳ１６の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８で、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（ダンパ開度η）を現在の開度よりも大きく設定して、第２ヒータコア２７を通過する空調空気量を増大させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１８の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００７１】
ステップＳ１５の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９で、ＥＣＵ１０は、第１吹出温センサ３５が検出した蒸気側吹出温度Ｔａ１が上記（１）式から算出した水側吹出温度Ｔａ２よりも大きいか否かを判断する。蒸気側吹出温度Ｔａ１が水側吹出温度Ｔａ２よりも大きくない（小さい）場合（ステップＳ１９／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ２１へ進む。蒸気側吹出温度Ｔａ１が水側吹出温度Ｔａ２よりも大きい場合（ステップＳ１９／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ２０へ進む。
【００７２】
ステップＳ２０で、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（ダンパ開度η）を現在の開度よりも大きく設定して、第２ヒータコア２７を通過する空調空気量を増大させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００７３】
ステップＳ１９の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１で、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（ダンパ開度η）を現在の開度よりも小さく設定して、第２ヒータコア２７を通過する空調空気量を減少させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２１の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００７４】
この制御を実行することで、状況に応じて適切な切替ダンパ２８の開度を設定することができることから、エンジンの運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【００７５】
なお、本実施例においては第１ヒータコア２６の下流側にのみ吹出温センサ（第１吹出温センサ３５）を設ける構成としたが、第２ヒータコア２７の下流側にも吹出温センサ（第２吹出温センサ３６）を設けてもよい。この場合、上記（１）式から算出した水側吹出温度Ｔａ２に代えて、第２吹出温センサ３６が検出する水側吹出温度Ｔａ２を用いてダンパ開度ηを算出してもよい。
【００７６】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７７】
例えば、クランク角センサ３２が検出するエンジン５０の運転状態に代えて、排気温センサおよび排ガス流量からエンジン５０の排ガス熱量を認識する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１，２ 車両用空調装置
１０ ＥＣＵ（設定手段）
１１ 蒸気発生器
２１ 空気流路
２５ エアミックスダンパ
２６ 第１ヒータコア
２７ 第２ヒータコア
２８ 切替ダンパ（調節手段）
３１ 水温センサ（水温検出手段）
３２ クランク角センサ（排ガス熱量検出手段）
５０ エンジン
【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】
従来、内燃機関の稼動に伴って排出される排ガスの熱を回収し車両の空調の熱源として利用する車両用空調装置が知られている。このような車両用空調装置としては、例えば、排気管に組付けられた蒸気発生器にて蒸気化された作動流体と内燃機関の冷却水とを熱交換させることで内燃機関の廃熱の回収効率を向上させる装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、その他本発明と関連性があると考えられる技術が特許文献２〜５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５６３１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１１１３６５号公報
【特許文献３】特開平１１−１７０８４８号公報
【特許文献４】特開２００４−１４２５９６号公報
【特許文献５】特開２０１０−１５５５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の空調の熱源として排ガスの熱を用いる場合、内燃機関の運転状態（負荷）に応じて排ガスから回収される熱量が大きく変化するため、車両の空調空気に安定した熱量を供給することが困難である。
【０００６】
一方、水冷式内燃機関の冷却水の熱を回収し車両の空調の熱源として利用する車両用空調装置が広く知られている。このような車両用空調装置では、内燃機関の冷却水が比較的高温（例えば高負荷運転中）のときには空調空気に充分な熱量を供給することができるが、冷却水が比較的低温（例えば暖機運転中）のときには空調空気に充分な熱量を供給することができない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、水冷式内燃機関を搭載する車両に適用される車両用空調装置であって、作動流体を前記水冷式内燃機関の廃熱と熱交換させて蒸気化させる蒸気発生器と、前記車両の空調空気の流路上に設置され、空調空気と前記蒸気発生器にて蒸気化された作動流体とを熱交換させる第１熱交換器と、前記車両の空調空気の流路上に設置され、空調空気と前記水冷式内燃機関の冷却水とを熱交換させる第２熱交換器と、前記水冷式内燃機関の排ガス熱量を検出する排ガス熱量検出手段と、前記水冷式内燃機関の冷却水の温度を検出する水温検出手段と、前記排ガス熱量検出手段および前記水温検出手段の検出結果に基づいて、前記第１熱交換器を通過させる空調空気量と前記第２熱交換器を通過させる空調空気量との比率を設定する設定手段と、前記設定手段の設定結果に基づいて空調空気量の前記比率を調節する調節手段と、を備えることを特徴とする。
上記の構成により、水冷式内燃機関の排ガス熱量および冷却水温に基づいて、空調空気の熱源として利用する排ガスの熱と冷却水の熱との比率を調節することができる。よって、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【０００９】
特に、本発明の車両用空調装置は、前記設定手段が、前記排ガス熱量検出手段が検出した前記水冷式内燃機関の排ガス熱量が増大状態にある場合、または前記水温検出手段が検出した前記冷却水の温度がしきい値未満である場合に、前記車両の空調空気を前記第１熱交換器を通過させるように空調空気量の前記比率を増大させる構成とすることができる。
例えば、加速運転中で水冷式内燃機関の排ガスの熱エネルギが比較的高いとき、または、例えば暖機運転中で冷却水が比較的低温のときには、排ガスから回収される熱量の方が大きい。このような場合に、排ガスの熱を空調空気の熱源として利用するように設定することができることから、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【００１０】
また、本発明の車両用空調装置は、前記設定手段が、前記排ガス熱量検出手段が検出した前記水冷式内燃機関の排ガス熱量が減少状態にある場合、かつ前記水温検出手段が検出した前記冷却水の温度がしきい値以上である場合に、前記車両の空調空気を前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を通過させるように空調空気量の前記比率を設定する構成とすることができる。
例えば、水冷式内燃機関が減速状態にあるときには排ガスから回収される熱量が大きく変化するが、冷却水から回収される熱量は安定している。このような場合に、排ガスの熱と冷却水の熱とを空調空気の熱源として利用するように設定することができることから、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。また、排ガスの熱と冷却水の熱とを空調空気の熱源として利用することで、冷却水の過剰な温度低下に基づく内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。
【００１１】
そして、本発明の車両用空調装置は、前記調節手段が、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とを開閉自在に設けられたダンパであって、前記設定手段の設定結果に基づいて前記ダンパの開度を調節することで、空調空気量の前記比率を調節する構成とすることができる。
上記の構成により、第１熱交換器と第２熱交換器との間に設けられたダンパの開度を調節することで、第１熱交換器を通過させる空調空気量と第２熱交換器を通過させる空調空気量との比率を容易に調節することができる。よって、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両用空調装置によれば、内燃機関の運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例の車両用空調装置の一構成例を示した図である。
【図２】図２（ａ）は空調空気の目標吹出温度と切替ダンパの開度との相関例を示しており、図２（ｂ）は切替ダンパの開放タイミング例を示している。
【図３】ＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】実施例の車両用空調装置におけるヒータコア周辺の構成を示した図である。
【図６】ＥＣＵの処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の車両用空調装置１の一構成例を示した図である。
【００１６】
図１に示す車両用空調装置１は、空調空気が流通する空気流路２１上にエアフィルタ２２、ブロワ２３、エバポレータ２４、エアミックスダンパ２５を備えている。また、車両用空調装置１は、エンジン５０の排気通路に組み付けられた蒸気発生器１１を備えており、作動流体循環流路１２を介して蒸気発生器１１と連通する第１ヒータコア２６を空気流路２１上に備えている。そして、車両用空調装置１は、冷却水循環流路１３を介してエンジン５０のウォータジャケットと連通する第２ヒータコア２７を空気流路２１上に備えている。更に、車両用空調装置１は、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７との間に切替ダンパ２８を備えている。また、車両用空調装置１は、装置の運転動作を総括的に制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０を備えている。
【００１７】
エンジン５０は、車両に搭載される多気筒の水冷式内燃機関であって、その燃焼室の周辺に設けられたウォータジャケットの内部を冷却水が循環している。本実施例の冷却水として、例えば、エチレングリコール水溶液からなる一般的なＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を用いることができるが、その他の冷媒を使用してもよい。ウォータジャケットには冷却水循環流路１３が接続している。冷却水循環流路１３の他方は第２ヒータコア２７と接続しており、それによってエンジン５０と第２ヒータコア２７とを冷却水が循環するサイクルが形成されている。冷却水は、ウォータジャケットを循環する間にエンジン５０と熱交換されることでエンジン５０を冷却する。そして、エンジン５０との熱交換で加熱された冷却水は、第２ヒータコア２７を循環する間に空調空気と熱交換されることで空調空気を加熱する。空調空気との熱交換で冷却された冷却水は、再びウォータジャケットを循環してエンジン５０を冷却する。
【００１８】
エンジン５０のウォータジャケットには、冷却水の温度を測定するための水温センサ３１が設けられており、ウォータジャケット内部の冷却水温の検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。それにより、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の冷却水の温度を認識する。この場合、水温センサ３１は、エンジン５０内部を循環する冷却水の温度を検出可能な任意の位置に設けることができる。また、ＥＣＵ１０は、水温センサ３１の検出結果に代えて、排ガス温度等の他の検出温度から冷却水温を認識してもよいし、エンジン５０の運転履歴から冷却水温を推定する構成であってもよい。
なお、水温センサ３１は、本発明の水温検出手段の一構成例である。
【００１９】
エンジン５０のクランクシャフト軸の近傍には、クランク角センサ３２が設けられている。クランク角センサ３２は、クランクシャフト軸の回転角度を検出するように構成されており、検出結果をＥＣＵ１０に送信する。それにより、ＥＣＵ１０は、運転時のクランクシャフト軸の回転数や回転角速度など、クランク角に関する情報を取得する。そして、ＥＣＵ１０は、取得したクランクシャフト軸の回転数や回転角速度に基づきエンジン回転数やエンジントルクを算出してエンジン５０の運転状態、すなわち排ガス熱量を算出する。
なお、クランク角センサ３２は、本発明の排ガス熱量検出手段の一構成例である。
【００２０】
蒸気発生器１１は、エンジン５０の排気浄化触媒の下流側の排気通路に設置された過熱機である。蒸気発生器１１は、その内部を作動流体が循環している。本実施例の作動流体としては、冷却水と同様のＬＬＣを用いることができるが、その他の流体を使用してもよい。蒸気発生器１１には、作動流体循環流路１２が接続されている。作動流体循環流路１２の他方は第１ヒータコア２６と接続しており、それによって蒸気発生器１１と第１ヒータコア２６とを作動流体が循環するサイクルが形成されている。作動流体は、蒸気発生器１１を循環する間にエンジン５０の排気通路を流通する排ガスと熱交換されることで蒸気化する。そして、蒸気化した作動流体は、第１ヒータコア２６を循環する間に空調空気と熱交換されることで空調空気を加熱する。空調空気との熱交換で冷却された作動流体は液体に戻り、再び蒸気発生器１１を循環して蒸気化される。
【００２１】
空気流路２１は、エンジン５０を搭載する車両の内部に形成された空調空気の流路である。空気流路２１は、車室外へ開口された空気導入口２１１と、運転席側の車室内へ開口された空気吹出口２１２とを有している。空気流路２１には、空気導入口２１１側から順にエアフィルタ２２、ブロワ２３、エバポレータ２４、エアミックスダンパ２５、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７、切替ダンパ２８が設けられている。
【００２２】
ブロワ２３は、アクチュエータおよびファンから成る送風機である。ブロワ２３は、ＥＣＵ１０の指令に応じてファンを回転させ、その回転力によって車室外から空調空気を吸引し、吸引した空調空気を空気吹出口２１２側へ送風する。
【００２３】
エバポレータ２４は、空気導入口２１１から導入された空調空気を冷却する冷却機である。エバポレータ２４はその内部を冷媒が循環しており、ブロワ２３によって吸引された空調空気と冷媒とを熱交換させることで空調空気を冷却する。空調空気との熱交換によって蒸気化した冷媒は、コンプレッサによって圧縮された後にコンデンサにて冷却されて液化する。液化した冷媒は、再びエバポレータ２４を循環して空調空気を冷却する。
【００２４】
エアミックスダンパ２５は、エバポレータ２４を通過した空調空気をヒータコア側とヒータコアを迂回する側とに分流するダンパである。エアミックスダンパ２５は、ＥＣＵ１０の指令に基づきダンパ開度を調節することで、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７を通過する空調空気の量と、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７を迂回する空調空気の量と、を制御する。エアミックスダンパ２５にて分流された空調空気は、空気流路２１内で混合して所望の温度となった後に空気吹出口２１２から車室内に放出される。すなわち、ＥＣＵ１０は、空調空気の設定温度に基づきエアミックスダンパ２５の開度を調節することで、車室内に放出される空調空気の温度を車両のユーザが所望する温度に調節する。
【００２５】
第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７は、エアミックスダンパ２５の下流側（空気吹出口２１２側）に設けられている。第１ヒータコア２６は、作動流体循環流路１２を介して蒸気発生器１１と連通しており、その内部を蒸気発生器１１にて蒸気化された作動流体が循環する。第２ヒータコア２７は、冷却水循環流路１３を介してエンジン５０のウォータジャケットと連通しており、その内部をエンジン５０の冷却水が循環する。エアミックスダンパ２５にてヒータコア側に分流された空調空気は、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７を通過する際に、作動流体および冷却水と熱交換することで加熱される。
なお、第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７は、本発明の第１熱交換器および第２熱交換器の一構成例である。
【００２６】
第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７は、エバポレータ２４側から空気吹出口２１２側の方向に対して、すなわち、空調空気の流れ方向に対して略直角方向に並列に設置されている。そして、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７との間には切替ダンパ２８が設けられている。切替ダンパ２８は、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７との間を軸とする開閉自在なダンパであって、第１ヒータコア２６または第２ヒータコア２７を下流側（空気吹出口２１２側）から開閉する。切替ダンパ２８は、ＥＣＵ１０の指令に基づきダンパ開度を調節することで、ヒータコア側に分流された空調空気のうち第１ヒータコア２６を通過する空調空気の量と第２ヒータコア２７を通過する空調空気の量とを制御する。この場合、切替ダンパ２８は、第１ヒータコア２６または第２ヒータコア２７を上流側（エバポレータ２４側）から開閉する構成であってもよい。
切替ダンパ２８にはダンパ開度センサ３３が設けられている。ダンパ開度センサ３３は、第２ヒータコア２７に対する切替ダンパ２８の開放角度を検出するように構成されており、検出結果をＥＣＵ１０に送信する。それにより、ＥＣＵ１０は、現在の切替ダンパ２８の開度（％）を認識する。
【００２７】
切替ダンパ２８の開閉制御に基づく空調空気の流れ変化について説明する。切替ダンパ２８が第２ヒータコア２７の下流側を全閉する場合、ヒータコア側に分流された空調空気は第１ヒータコア２６を通過し、蒸気発生器１１にて蒸気化された作動流体と熱交換する。この場合、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７とが並列に設置されているため、第１ヒータコア２６を通過後の空調空気は第２ヒータコア２７を循環する冷却水とは熱交換しない。一方、切替ダンパ２８が開放されると、ヒータコア側に分流された空調空気の一部が第２ヒータコア２７を通過し、エンジン５０の冷却水と熱交換する。この場合、第１ヒータコア２６を通過した空調空気と第２ヒータコア２７を通過した空調空気とがヒータコアの下流側で混合して所定の温度になる。そして、切替ダンパ２８の開度が大きくなるほど、第２ヒータコア２７を通過する空調空気の量が増大してゆく。切替ダンパ２８が全開になると、第１ヒータコア２６を通過する空調空気の量と第２ヒータコア２７を通過する空調空気の量とがおよそ１対１となる。一方、切替ダンパ２８が第１ヒータコア２６の下流側を閉鎖する場合、ヒータコア側に分流された空調空気は第２ヒータコア２７を通過し、エンジン５０の冷却水と熱交換する。この場合、第１ヒータコア２６と第２ヒータコア２７とが並列に設置されているため、第２ヒータコア２７を通過後の空調空気は第１ヒータコア２６を循環する作動流体とは熱交換しない。
なお、切替ダンパ２８は、本発明の調節手段の一構成例である。
【００２８】
ＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）と、を備えるコンピュータである。本実施例のＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転動作を統合的に制御するエンジンＥＣＵと兼ねているが、別途設けてもよい。
【００２９】
ＥＣＵ１０は、エンジン５０の排ガス熱量および冷却水の温度に基づいて、第１ヒータコア２６を通過させる空調空気量と第２ヒータコア２７を通過させる空調空気量との比率を設定する。そして、ＥＣＵ１０は、設定結果に基づいて各ヒータコアを通過する空調空気量の比率を調節する制御を実行する。以下に、ＥＣＵ１０が実行する車両用空調装置１の制御について説明する。
【００３０】
まず、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転中（イグニッションスイッチＯＮ中）に、水温センサ３１が検出する冷却水温が所定のしきい値未満であるか否かを判断する。ここで、冷却水温のしきい値とは、エンジン５０の暖機運転が完了したと判断できる任意の冷却水温を適用し、例えば７０℃とすることができる。エンジン５０の冷却水温がしきい値未満でない（しきい値以上である）場合、ＥＣＵ１０は、更に、水温センサ３１が検出する冷却水温がラジエータサーモの開放温度（例えば８０℃）以上であるか否かを判断する。
【００３１】
冷却水温がラジエータサーモの開放温度以上である場合、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の冷却水温が充分に高いと判断し、空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定する。つづいて、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開放しつつ第１ヒータコア２６を閉鎖するよう指令する。
エンジン冷却水の温度が充分に高い場合には、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いることで、運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる。また、高温の冷却水を空調空気と熱交換させることで、冷却水を効率よく冷却することができる。
【００３２】
冷却水温がラジエータサーモの開放温度未満である場合は、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の排ガス熱量を判断する。本実施例においては、クランク角センサ３２が検出するエンジン５０の運転負荷（運転状態）から排ガス熱量を認識する。すなわち、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン５０を搭載する車両の運転状態が減速状態に、または停止状態（エンジン５０がアイドル運転状態）にあるか否かを判断する。車両の運転状態が減速状態または停止状態にある場合、ＥＣＵ１０は、大量の空調空気が第１ヒータコア２６を通過し、少量の空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定する。つづいて、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を所定のタイミングで角度ηぶんだけ開放するよう指令する。なお、切替ダンパ２８の開放タイミングおよびダンパ開度ηの算出例については後述する（図２参照）。車両の運転状態が減速状態または停止状態にない（すなわち定常運転状態または加速状態にある）場合は、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定する。つづいて、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。
冷却水の温度が暖機運転完了の温度以上であって、かつ車両の運転状態が減速状態または停止状態にある場合には、空調空気の熱源として排ガスの熱と冷却水の熱とを併用することで、運転状態に関わらずに空調空気に安定した熱量を供給することができる。また、空調空気の熱源として排ガスの熱と冷却水の熱とを併用することで、空調空気との熱交換による冷却水の過剰な温度低下を抑制することができることから、内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。
【００３３】
一方、エンジン５０の冷却水温が所定のしきい値（暖機運転の完了温度）未満である場合、ＥＣＵ１０は、車両のユーザが要求する暖房の設定温度が高いか否かを判断する。ここで、暖房の設定温度の高低は、車両空調の標準温度（例えば２５℃）からの乖離の大きさに基づいて判断することができる。ユーザが要求する暖房の設定温度が高くない（低い）場合、ＥＣＵ１０は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定する。つづいて、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。
冷却水が比較的低温のときには、排ガスから回収される熱量の方が大きいため、排ガスの熱を空調空気の熱源として用いることで、内燃機関の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。また、空調空気との熱交換による冷却水の過剰な温度低下を抑制することができることから、内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。
【００３４】
ユーザが要求する暖房の設定温度が高い場合、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいてエンジン５０を搭載する車両の運転状態が停止状態（エンジン５０がアイドル運転状態）にあるか否かを判断する。車両の運転状態が停止状態にある場合、ＥＣＵ１０は、つづいて冷却水の熱を空調空気の熱源として用いない場合の燃費の悪化（Ｆ１）が、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いた場合の燃費の悪化（Ｆ２）よりも大きいか否かを判断する。ここで、それぞれの燃費の悪化ぶんについては、エンジン５０の冷却水温と燃費との相関関係を予め台上試験等で求めてマップを作成し、ＥＣＵ１０のＲＯＭ等に記憶しておくことが望ましい。上記の判断結果に基づき、ＥＣＵ１０は、よりエンジン５０の燃費の悪化が抑制されるように空調空気量の比率を設定する。即ち、ＥＣＵ１０は、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いない場合の燃費の悪化（Ｆ１）がより大きい場合は、空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように比率を設定し、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開放しつつ第１ヒータコア２６を閉鎖するよう指令する。また、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いた場合の燃費の悪化（Ｆ２）がより大きい場合は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。
このように空調空気量の比率を調節することによって、内燃機関の燃費の悪化を抑制しつつ空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【００３５】
車両の運転状態が停止状態にない（エンジン５０がアイドル運転状態にない）場合、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて車両の運転状態が加速状態にあるか否かを判断する。この場合、例えばエンジン５０の単位時間あたりにおける回転角速度の変化量が所定値以上であるときに車両が加速状態にあると判断することができる。車両の運転状態が加速状態にある場合、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。車両の運転状態が加速状態にない場合、ＥＣＵ１０は、更に、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて車両の運転状態が高速状態にあるか否かを判断する。この場合、例えばエンジン５０を搭載する車両が所定の速度（例えば７０ｋｍ／ｈ）以上にあるときに高速状態にあると判断することができる。
【００３６】
車両の運転状態が高速状態にある場合、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。車両の運転状態が高速状態にない（低速状態にある）場合、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７を閉鎖させつつ、エンジン５０にアイドルストップ等の間欠運転の実行を禁止させて、排ガスからの回収熱量が減少することを抑制する。
ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチＯＮの期間に上記の制御を繰り返す。
【００３７】
また、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の排ガスの熱と冷却水の熱との両方を空調空気の熱源として利用する場合に、冷却水の熱を利用する割合を調節して冷却水の温度が過剰に低下することを抑制することができる。すなわち、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転状態および冷却水温に基づいて第２ヒータコア２７を開放する切替ダンパ２８の開度ηを調節することで、冷却水の過剰な温度低下に基づくエンジン５０の燃費の悪化を抑制することができる。
【００３８】
ここで、切替ダンパ２８の開放タイミングおよびダンパ開度ηの算出について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、空調空気の目標吹出温度と切替ダンパ２８の開度との相関例を示している。図２（ａ）に示す相関関係は、予め台上試験等にて求めることができる。ＥＣＵ１０は、ユーザが設定する空調空気の温度に基づいて目標吹出温度を算出する。つづいて、ＥＣＵ１０は、算出した目標吹出温度から図２（ａ）に基づき第２ヒータコア２７を開放する切替ダンパ２８のダンパ開度ηを求める。
図２（ｂ）は、切替ダンパ２８の開放タイミング例を示している。車両用空調装置１において、冷却水の熱を空調空気の熱源として利用するタイミングを遅らせるほど、エンジン５０の燃費の悪化を効果的に抑制することができる。一方、車両の運転状態が加速状態または定常状態から減速状態や停止状態に変化すると、排ガスから回収される熱量が大きく変化する。そこで、ＥＣＵ１０は、車両の運転状態と現在のダンパ開度から適切な開放タイミングを判断し、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開度ηぶん開放するよう指令する。例えば、現在のダンパ開度が小さい場合は車両が減速を開始してすぐに切替ダンパ２８を開放させる（すなわち開放タイミングを早める）。一方、現在のダンパ開度が大きい場合には車両が減速を開始してから停止状態に近づいてから切替ダンパ２８を開放させる（すなわち開放タイミングを遅らせる）。これによって、空調空気に安定した熱量を供給しつつエンジン５０の燃費の悪化を抑制することができる。
【００３９】
上記のＥＣＵ１０の制御をまとめて表１に示す。
【表１】
表１に示すように、切替ダンパ２８の開度調節に加えてブロワ２３の出力を制御するとより効果的である。
【００４０】
このように、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転状態および冷却水温に基づいて空調空気量の比率を設定し切替ダンパ２８の開閉を調節することで、空調空気の熱源をエンジン５０の排ガスの熱と冷却水の熱との間で切り替える制御を実行する。これによって、エンジン５０の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
また、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転状態が加速状態にある場合、または冷却水の温度が所定のしきい値未満である場合に、空調空気を第１ヒータコア２６と熱交換させることで、より回収熱量の大きい排ガスの熱を空調空気の熱源として利用することができる。更に、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の運転状態が減速状態（またはアイドル運転状態）にある場合、かつ冷却水の温度が所定のしきい値以上である場合に、空調空気を第１ヒータコア２６および第２ヒータコア２７と熱交換させることで、空調空気に安定した熱量を供給しつつ、冷却水の過剰な温度低下に基づくエンジン５０の燃費の悪化を抑制することができる。
なお、ＥＣＵ１０は、本発明の設定手段の一構成例である。
【００４１】
つづいて、ＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両用空調装置１の動作を説明する。図３および４は、ＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両用空調装置１は、エンジン５０の運転状態および冷却水温に基づいて空調空気量の比率を設定し切替ダンパ２８の開閉を調節することで、空調空気の熱源をエンジン５０の排ガスの熱と冷却水の熱との間で切り替える制御を実行する。
【００４２】
ＥＣＵ１０の制御は、イグニッションスイッチがＯＮされてエンジン５０が始動されると開始し、エンジン５０の運転中に以下の制御の処理を繰り返す。また、ＥＣＵ１０は、その制御の処理中、水温センサ３１、クランク角センサ３２、ダンパ開度センサ３３の検出結果を常に受信する。
【００４３】
まず、ＥＣＵ１０はステップＳ１で、水温センサ３１の検出結果に基づきエンジン５０の冷却水温が所定のしきい値未満であるか否かを判断する。なお、冷却水温のしきい値については前述したために、その詳細な説明は省略する。エンジン５０の冷却水温がしきい値未満である場合（ステップＳ１／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。冷却水温がしきい値未満でない（しきい値以上である）場合（ステップＳ１／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は次のステップＳ２へ進む。
【００４４】
ステップＳ２で、ＥＣＵ１０は、水温センサ３１の検出結果に基づきエンジン５０の冷却水温がラジエータサーモの開放温度以上であるか否かを判断する。エンジン５０の冷却水温がラジエータサーモの開放温度以上でない（開放温度未満である）場合（ステップＳ２／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ４へ進む。冷却水温がラジエータサーモの開放温度以上である場合（ステップＳ２／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、エンジン５０の冷却水温が充分に高いと判断し、次のステップＳ３へ進む。
【００４５】
ステップＳ３で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開放しつつ第１ヒータコア２６を閉鎖するよう指令する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ２の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ４へ進む。ステップＳ４で、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づきエンジン５０を搭載する車両の運転状態が減速状態または停止状態にあるか否かを判断する。なお、車両が減速状態または停止状態にあるか否かの判断手法については前述したために、その詳細な説明は省略する。車両の運転状態が減速状態または停止状態にない（すなわち定常運転状態または加速状態にある）場合（ステップＳ４／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、ステップＳ７へ進む。車両の運転状態が減速状態または停止状態にある場合（ステップＳ４／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ５へ進む。
【００４７】
ステップＳ５で、ＥＣＵ１０は、大量の空調空気が第１ヒータコア２６を通過し、少量の空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定する。そして、ＥＣＵ１０は、設定した比率に基づいて、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を所定のタイミングで角度ηぶんだけ開放するよう指令する。なお、切替ダンパ２８の開放タイミングおよびダンパ開度ηについては前述したために、その詳細な説明は省略する（図２参照）。ＥＣＵ１０は、ステップＳ５の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ１の判断がＹＥＳである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。ステップＳ６で、ＥＣＵ１０は、車両のユーザが設定する空調空気の温度が高いか否かを判断する。ここで、空調空気の設定温度の高低判断については前述したために、その詳細な説明は省略する。空調空気の設定温度が高い場合（ステップＳ６／ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は図４のＡへ進む。空調空気の設定温度が高くない（低い）場合（ステップＳ６／ＮＯ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ７へ進む。
【００４９】
ステップＳ４の判断、またはステップＳ６の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ７へ進む。ステップＳ７で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ７の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００５０】
続いて、図４のＡ以降の処理について説明する。ステップＳ６の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ８へ進む。ステップＳ８で、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン５０を搭載する車両の運転状態が停止状態（エンジン５０がアイドル運転状態）にあるか否かを判断する。車両の運転状態が停止状態にない場合（ステップＳ８／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ１１へ進む。車両の運転状態が停止状態にある場合（ステップＳ８／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ９へ進む。
【００５１】
ステップＳ９で、ＥＣＵ１０は、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いない場合の燃費の悪化（Ｆ１）が、冷却水の熱を空調空気の熱源として用いた場合の燃費の悪化（Ｆ２）よりも大きいか否かを判断する。ここで、それぞれの燃費の悪化ぶんの認識方法については前述したために、その詳細な説明は省略する。Ｆ１がＦ２よりも大きくない（小さい）場合（ステップＳ９／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、冷却水を熱源として利用しない方が低燃費であると判断し、ステップＳ１４へ進む。Ｆ１がＦ２よりも大きい場合（ステップＳ９／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、冷却水を熱源として利用する方が低燃費であると判断し、次のステップＳ１０へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第２ヒータコア２７を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第２ヒータコア２７を開放しつつ第１ヒータコア２６を閉鎖するよう指令する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ８の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１で、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン５０を搭載する車両の運転状態が加速状態にあるか否かを判断する。なお、車両が加速状態にあるか否かの判断方法は前述したために、その詳細な説明は省略する。車両の運転状態が加速状態にある場合（ステップＳ１１／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、ステップＳ１４へ進む。車両の運転状態が加速状態にない場合（ステップＳ１１／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は次のステップＳ１２へ進む。
【００５４】
ステップＳ１２で、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ３２の検出結果に基づいて、エンジン５０を搭載する車両の運転状態が高速状態にあるか否かを判断する。なお、車両が高速状態にあるか否かの判断方法は前述したために、その詳細な説明は省略する。車両の運転状態が高速状態にある場合（ステップＳ１２／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、排ガスから回収される熱量が充分に大きいと判断し、ステップＳ１４へ進む。車両の運転状態が高速状態にない（低速状態にある）場合（ステップＳ１２／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は次のステップＳ１３へ進む。
【００５５】
ステップＳ１３で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。加えて、ＥＣＵ１０は、エンジン５０にアイドルストップ等の間欠運転の実行を禁止させて、排ガスからの回収熱量が減少することを抑制する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００５６】
ステップＳ９の判断がＮＯである場合、またはステップＳ１１の判断およびステップＳ１２の判断がＹＥＳである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４で、ＥＣＵ１０は、空調空気が第１ヒータコア２６を通過するように空調空気量の比率を設定し、切替ダンパ２８に第１ヒータコア２６を開放しつつ第２ヒータコア２７を閉鎖するよう指令する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００５７】
上記の制御を実行することで、エンジン５０の運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。更に、冷却水の過剰な温度低下に基づくエンジン５０の燃費の悪化を抑制することができる。
【００５８】
以上のように、本実施例の車両用空調装置は、作動流体をエンジンの廃熱と熱交換させて蒸気化させる蒸気発生器と、空気流路上に設置され、空調空気と蒸気発生器にて蒸気化された作動流体とを熱交換させる第１ヒータコアと、空気流路上に設置され、空調空気とエンジンの冷却水とを熱交換させる第２ヒータコアと、水温センサおよびクランク角センサの検出結果に基づいて、第１ヒータコアを通過させる空調空気量と第２ヒータコアを通過させる空調空気量との比率を設定する設定手段と、設定手段の設定結果に基づいて空調空気量の比率を調節する切替ダンパと、を備えることで、エンジンの運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【００５９】
更に、本実施例の車両用空調装置は、エンジンの運転状態が加速状態にある場合、または冷却水の温度が所定のしきい値未満である場合に、空調空気を第１ヒータコアと熱交換させることで、より回収熱量の大きい排ガスの熱を空調空気の熱源として利用することができる。更に、本実施例の車両用空調装置は、エンジンの運転状態が減速状態（またはアイドル運転状態）にある場合、かつ冷却水の温度が所定のしきい値以上である場合に、空調空気を第１ヒータコアおよび第２ヒータコアと熱交換させることで、空調空気に安定した熱量を供給しつつ、冷却水の過剰な温度低下に基づくエンジンの燃費の悪化を抑制することができる。
【実施例２】
【００６０】
つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の車両用空調装置２は、第２ヒータコア２７の上流側に空気温センサ３４と、第１ヒータコア２６の下流側に第１吹出温センサ３５と、を有しており、空気温センサ３４および第１吹出温センサ３５の検出結果に基づいて切替ダンパ２８の開度ηを算出する点で車両用空調装置１と相違している。
【００６１】
車両用空調装置２の第２ヒータコア２７周辺の構造について詳細に説明する。図５は、実施例２の車両用空調装置２におけるヒータコア周辺の構成を示した図である。なお、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
第２ヒータコア２７の上流側（エバポレータ２４側）には空気温センサ３４が設けられている。空気温センサ３４は、エバポレータ２４を通過した後にエアミックスダンパ２５によってヒータコア側に分流された空調空気の温度を検出し、検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。ＥＣＵ１０は、受信した空気温センサ３４の検出結果からエンジン５０の冷却水と熱交換する前の空調空気の温度（Ｔｒ）を認識する。
また、第１ヒータコア２６の下流側（空気吹出口２１２側）には第１吹出温センサ３５が設けられている。第１吹出温センサ３５は、エアミックスダンパ２５によってヒータコア側に分流されて第１ヒータコア２６を通過した後の空調空気の温度（蒸気側吹出温度：Ｔａ１）を検出し、検出結果をＥＣＵ１０へ送信する。ＥＣＵ１０は、受信した第１吹出温センサ３５の検出結果から蒸気化された作動流体と熱交換した後の空調空気の温度（Ｔａ１）を認識する。
【００６３】
ＥＣＵ１０は、空気温センサ３４の検出結果に基づいて以下の（１）式より第２ヒータコア２７を通過した後の空調空気の温度（水側吹出温度：Ｔａ２）を算出する。
［水側吹出温度の算出式］
Ｔａ２＝Ｔｒ＋Ｃｗ・ρｗ・Ｖｗ（Ｔｗ２−Ｔｗ１）／（Ｃａ・ρａ・Ｖａ・η） ・・・（１）
（Ｔｒ：第２ヒータコア通過前の空調空気温度，Ｃｗ：冷却水比熱，ρｗ：冷却水密度，Ｖｗ：冷却水流量，Ｔｗ２：冷却水出口側温度，Ｔｗ１：冷却水入口側温度，Ｃａ：空調空気比熱，ρａ：空調空気密度，Ｖａ：空調空気流量，η：現在ダンパ開度）
【００６４】
ＥＣＵ１０は、上記（１）式から算出した水側吹出温度Ｔａ２と、第１吹出温センサ３５が検出した蒸気側吹出温度Ｔａ１と、に基づいて、以下の（２）式より現在の空調空気の吹出温度Ｔｎを算出する。
［空調空気の吹出温度の算出式］
Ｔｎ＝Ｔａ１（１−η）＋Ｔａ２・η ・・・（２）
【００６５】
そして、ＥＣＵ１０は、上記（２）式から算出した現在の空調空気の吹出温度Ｔｎに基づいて、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（すなわちダンパ開度η）を算出する制御を実行する。以下に、ＥＣＵ１０が実行する車両用空調装置２のダンパ開度制御について説明する。
【００６６】
図６は、ＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。ＥＣＵ１０の制御は、イグニッションスイッチがＯＮされてエンジン５０が始動されると開始し、エンジン５０の運転中に以下の制御の処理を繰り返す。また、ＥＣＵ１０は、その制御の処理中、ダンパ開度センサ３３、空気温センサ３４、第１吹出温センサ３５の検出結果を常に受信する。
【００６７】
まず、ＥＣＵ１０はステップＳ１５で、上記（２）式から算出した現在の空調空気の吹出温度Ｔｎが、ユーザが設定する空調空気の温度に基づいて算出した目標吹出温度よりも大きいか否かを判断する。吹出温度Ｔｎが目標吹出温度よりも大きくない（小さい）場合（ステップＳ１５／ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、吹出温度Ｔｎをより上昇させる必要があると判断し、ステップＳ１９へ進む。吹出温度Ｔｎが目標吹出温度よりも大きい場合（ステップＳ１５／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は、吹出温度Ｔｎが充分に高温であると判断し、次のステップＳ１６へ進む。
【００６８】
ステップＳ１６で、ＥＣＵ１０は、第１吹出温センサ３５が検出した蒸気側吹出温度Ｔａ１が上記（１）式から算出した水側吹出温度Ｔａ２よりも大きいか否かを判断する。蒸気側吹出温度Ｔａ１が水側吹出温度Ｔａ２よりも大きくない（小さい）場合（ステップＳ１６／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ１８へ進む。蒸気側吹出温度Ｔａ１が水側吹出温度Ｔａ２よりも大きい場合（ステップＳ１６／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ１７へ進む。
【００６９】
ステップＳ１７で、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（ダンパ開度η）を現在の開度よりも小さく設定して、第２ヒータコア２７を通過する空調空気量を減少させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１７の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００７０】
ステップＳ１６の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８で、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（ダンパ開度η）を現在の開度よりも大きく設定して、第２ヒータコア２７を通過する空調空気量を増大させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１８の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００７１】
ステップＳ１５の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９で、ＥＣＵ１０は、第１吹出温センサ３５が検出した蒸気側吹出温度Ｔａ１が上記（１）式から算出した水側吹出温度Ｔａ２よりも大きいか否かを判断する。蒸気側吹出温度Ｔａ１が水側吹出温度Ｔａ２よりも大きくない（小さい）場合（ステップＳ１９／ＮＯ）、ＥＣＵ１０はステップＳ２１へ進む。蒸気側吹出温度Ｔａ１が水側吹出温度Ｔａ２よりも大きい場合（ステップＳ１９／ＹＥＳ）は、ＥＣＵ１０は次のステップＳ２０へ進む。
【００７２】
ステップＳ２０で、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（ダンパ開度η）を現在の開度よりも大きく設定して、第２ヒータコア２７を通過する空調空気量を増大させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００７３】
ステップＳ１９の判断がＮＯである場合、ＥＣＵ１０はステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１で、ＥＣＵ１０は、第２ヒータコア２７と切替ダンパ２８とのなす角度（ダンパ開度η）を現在の開度よりも小さく設定して、第２ヒータコア２７を通過する空調空気量を減少させる。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２１の処理を終えると、制御の処理を終了する。
【００７４】
この制御を実行することで、状況に応じて適切な切替ダンパ２８の開度を設定することができることから、エンジンの運転状態に関わらずに車両の空調空気に安定した熱量を供給することができる。
【００７５】
なお、本実施例においては第１ヒータコア２６の下流側にのみ吹出温センサ（第１吹出温センサ３５）を設ける構成としたが、第２ヒータコア２７の下流側にも吹出温センサ（第２吹出温センサ３６）を設けてもよい。この場合、上記（１）式から算出した水側吹出温度Ｔａ２に代えて、第２吹出温センサ３６が検出する水側吹出温度Ｔａ２を用いてダンパ開度ηを算出してもよい。
【００７６】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７７】
例えば、クランク角センサ３２が検出するエンジン５０の運転状態に代えて、排気温センサおよび排ガス流量からエンジン５０の排ガス熱量を認識する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１，２ 車両用空調装置
１０ ＥＣＵ（設定手段）
１１ 蒸気発生器
２１ 空気流路
２５ エアミックスダンパ
２６ 第１ヒータコア
２７ 第２ヒータコア
２８ 切替ダンパ（調節手段）
３１ 水温センサ（水温検出手段）
３２ クランク角センサ（排ガス熱量検出手段）
５０ エンジン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式内燃機関を搭載する車両に適用される車両用空調装置であって、
作動流体を前記水冷式内燃機関の廃熱と熱交換させて蒸気化させる蒸気発生器と、
前記車両の空調空気の流路上に設置され、空調空気と前記蒸気発生器にて蒸気化された作動流体とを熱交換させる第１熱交換器と、
前記車両の空調空気の流路上に設置され、空調空気と前記水冷式内燃機関の冷却水とを熱交換させる第２熱交換器と、
前記水冷式内燃機関の排ガス熱量を検出する排ガス熱量検出手段と、
前記水冷式内燃機関の冷却水の温度を検出する水温検出手段と、
前記排ガス熱量検出手段および前記水温検出手段の検出結果に基づいて、前記第１熱交換器を通過させる空調空気量と前記第２熱交換器を通過させる空調空気量との比率を設定する設定手段と、
前記設定手段の設定結果に基づいて空調空気量の前記比率を調節する調節手段と、
を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記排ガス熱量検出手段が検出した前記水冷式内燃機関の排ガス熱量が増大状態にある場合、または前記水温検出手段が検出した前記冷却水の温度がしきい値未満である場合に、前記車両の空調空気を前記第１熱交換器を通過させるように空調空気量の前記比率を増大させることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記排ガス熱量検出手段が検出した前記水冷式内燃機関の排ガス熱量が減少状態にある場合、かつ前記水温検出手段が検出した前記冷却水の温度がしきい値以上である場合に、前記車両の空調空気を前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を通過させるように空調空気量の前記比率を設定することを特徴とする請求項１または２記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記調節手段は、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とを開閉自在に設けられたダンパであって、前記設定手段の設定結果に基づいて前記ダンパの開度を調節することで、空調空気量の前記比率を調節することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の車両用空調装置。
【請求項１】
水冷式内燃機関を搭載する車両に適用される車両用空調装置であって、
作動流体を前記水冷式内燃機関の廃熱と熱交換させて蒸気化させる蒸気発生器と、
前記車両の空調空気の流路上に設置され、空調空気と前記蒸気発生器にて蒸気化された作動流体とを熱交換させる第１熱交換器と、
前記車両の空調空気の流路上に設置され、空調空気と前記水冷式内燃機関の冷却水とを熱交換させる第２熱交換器と、
前記水冷式内燃機関の排ガス熱量を検出する排ガス熱量検出手段と、
前記水冷式内燃機関の冷却水の温度を検出する水温検出手段と、
前記排ガス熱量検出手段および前記水温検出手段の検出結果に基づいて、前記第１熱交換器を通過させる空調空気量と前記第２熱交換器を通過させる空調空気量との比率を設定する設定手段と、
前記設定手段の設定結果に基づいて空調空気量の前記比率を調節する調節手段と、
を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記排ガス熱量検出手段が検出した前記水冷式内燃機関の排ガス熱量が増大状態にある場合、または前記水温検出手段が検出した前記冷却水の温度がしきい値未満である場合に、前記車両の空調空気を前記第１熱交換器を通過させるように空調空気量の前記比率を増大させることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記排ガス熱量検出手段が検出した前記水冷式内燃機関の排ガス熱量が減少状態にある場合、かつ前記水温検出手段が検出した前記冷却水の温度がしきい値以上である場合に、前記車両の空調空気を前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を通過させるように空調空気量の前記比率を設定することを特徴とする請求項１または２記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記調節手段は、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とを開閉自在に設けられたダンパであって、前記設定手段の設定結果に基づいて前記ダンパの開度を調節することで、空調空気量の前記比率を調節することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１８３９６３（Ｐ２０１２−１８３９６３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９６６７（Ｐ２０１１−４９６６７）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]