車両用空調装置
【課題】燃料電池、あるいはハイブリッド車用エンジンにおける少ない廃熱を有効に利用しつつ、簡素な構成で好適な空調を可能とし、燃料電池あるいはエンジンの温度を一定に保つことのできる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置において、燃料電池車の燃料電池１１１、あるいはハイブリッド車のエンジンを冷却する冷却回路１１０の冷却水を加熱源として空調用空気を加熱するヒータコア１１６と、ヒータコア１１６に対して、空調用空気の流れ方向の上流側に配設されて、ヒートポンプサイクル１２０を循環する冷媒を加熱源として空調用空気を加熱する加熱用熱交換器１２２と、冷却水の温度ＴＦＣに応じて、加熱用熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度目標値として設定される目標加熱温度ＴＡＶＯを変化させるようにヒートポンプサイクル１２０の作動を制御する制御部１４０とを設ける。
【解決手段】車両用空調装置において、燃料電池車の燃料電池１１１、あるいはハイブリッド車のエンジンを冷却する冷却回路１１０の冷却水を加熱源として空調用空気を加熱するヒータコア１１６と、ヒータコア１１６に対して、空調用空気の流れ方向の上流側に配設されて、ヒートポンプサイクル１２０を循環する冷媒を加熱源として空調用空気を加熱する加熱用熱交換器１２２と、冷却水の温度ＴＦＣに応じて、加熱用熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度目標値として設定される目標加熱温度ＴＡＶＯを変化させるようにヒートポンプサイクル１２０の作動を制御する制御部１４０とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料電池車やハイブリッド車の廃熱を空調装置の暖房に活用する車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、燃料電池には、燃料電池自身の特性に応じた最適な動作温度（例えば、最大発電効率を発揮する温度）の範囲があり、燃料電池の動作温度を最適な動作温度の範囲内に制御するために、燃料電池の冷却液の温度を所定の範囲内に制御することが望まれている。
【０００３】
このことから、例えば特許文献１の燃料電池システムでは、車両の暖房に際して、燃料電池冷却回路を空調用回路に接続して、燃料電池冷却回路の冷却水を暖房に利用するときには、燃料電池システムにおける発熱量と放熱量とがバランスされるように制御している。例えば、発熱量が少ない場合であれば電気ヒータを作動させて、発熱量の不足分を電気ヒータによって補い、燃料電池冷却回路の冷却水温度が大きく変動（大きく低下）しないようにしている。更に、燃料電池出口側の冷却水温度を検出し、この出口温度に基づいて、燃料電池システムにおける発熱量の調整、あるいは燃料電池冷却回路と空調用回路の接続、断続を制御し、燃料電池冷却回路の冷却水の温度が所定の範囲内に制御されるようにしている。
【０００４】
また、従来の車両用空調装置として、例えば特許文献２に示されたものが知られている。特許文献２の車両用空調装置は、燃料電池を走行用駆動源とする車両に適用されており、燃料電池の冷却水を加熱源として空調用空気を加熱するヒータコアと、ヒートポンプ装置の高温冷媒を加熱源として空調用空気を加熱する第１加熱用室内器、および第２加熱用室内器とを備えている。ヒータコア、第１加熱用室内器、および第２加熱用室内器は、空調ケース内において空調用空気の上流側から下流側に向けて、第２加熱用室内器、ヒータコア、第１加熱用室内器の順に配設されている。
【０００５】
燃料電池の冷却水温度が基準冷却水温度より高く、車室内の暖房を行うときには（暖房運転モード）、以下のように空調空気の加熱を行うようにしている。即ち、冷却水温度が車室内吹出空気の目標吹出温度＋５℃を上回っていると、ヒートポンプ装置を停止し、ヒータコアのみで空調用空気を加熱するようにしている。
【０００６】
一方、冷却水温度が車室内吹出空気の目標吹出温度＋５℃を下回っていると、ヒートポンプ装置を作動させて、第１、第２加熱用室内器、およびヒータコアを用いて空調用空気を加熱するようにしている。この場合では、ヒータコアにより加熱された空調用空気を第１加熱用室内器によって更に加熱することができ、冷却水温度が低い場合でも、冷却水を暖房用熱源として利用できるようにしている。
【０００７】
また、燃料電池の冷却水温度が基準冷却水温度よりも低く、燃料電池の暖機を行うときには（暖機運転モード）、第２加熱用室内器に高温の冷媒を流すことで、下流側のヒータコア、つまり燃料電池用の冷却水を加熱するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２８２８０８号公報
【特許文献２】特開２００９−５１４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池システムにおける発熱量に不足がある場合は、電気ヒータによって補うようにしているので、効率が悪く、また燃料電池の電力を使用することから車両の航続距離が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２の車両用空調装置では、加熱用室内器を２つ必要としており、空調ケース内に搭載することが困難であるという問題があった。
【００１１】
また、特許文献２の車両用空調装置では、燃料電池の冷却水の温度を所定の範囲内に制御するという思想は無く、車室内吹出空気の目標吹出温度を満たすように、ヒータコアと第１、第２加熱用室内器との組み合わせを決定しつつ、ヒータコアから放熱させるようにしているので、ヒータコアにおける過度な放熱を伴う場合には、冷却水の温度を一定に保つことができない。
【００１２】
また、特許文献２の車両用空調装置における暖機運転モードでは、第２加熱用室内器によるヒータコアの冷却水の加熱は可能となるものの、空調空気は、第２加熱用室内器によって加熱された後に、ヒータコアを通過して温度低下してしまうので、冷えた空調空気が車室内に吹出されることとなり、乗員に対する快適性を阻害してしまう。
【００１３】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、燃料電池、あるいはハイブリッド車用エンジンにおける少ない廃熱を有効に利用しつつ、簡素な構成で好適な空調を可能とし、燃料電池あるいはエンジンの温度を一定に保つことのできる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【００１５】
請求項１に記載の発明では、車両用空調装置において、燃料電池車の燃料電池（１１１）、あるいはハイブリッド車のエンジンを冷却する冷却回路（１１０）の冷却水を加熱源として空調用空気を加熱するヒータコア（１１６）と、
ヒータコア（１１６）に対して、空調用空気の流れ方向の上流側に配設されて、ヒートポンプサイクル（１２０）を循環する冷媒を加熱源として空調用空気を加熱する加熱用熱交換器（１２２）と、
冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱される空調用空気の温度目標値として設定される目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させるようにヒートポンプサイクル（１２０）の作動を制御する制御部（１４０）とを備えることを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、空調用空気を加熱する加熱手段として、ヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）とが設けられている。そして、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて、加熱用熱交換器（１２２）における目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させるようにヒートポンプサイクル（１２０）の作動を制御するようにしている。制御部（１４０）は、例えば冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて得られるヒータコア（１１６）の加熱能力に対して、加熱用熱交換器（１２２）における目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させることで、ヒータコア（１１６）の加熱能力不足分を加熱用熱交換器（１２２）によって補うことができ、必要とされる暖房性能をヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）とによって確保することが可能となる。
【００１７】
よって、ヒータコア（１１６）においては、冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じた分の空調用空気の加熱をすれば良いので、暖房のために過度の熱量を冷却水から放出することがなく、冷却水の温度（ＴＦＣ）を一定に保つことができる。つまり、燃料電池（１１１）あるいはエンジンの温度を一定に保つことができる。
【００１８】
尚、例えば冷却水の温度（ＴＦＣ）によっては、ヒータコア（１１６）による加熱能力が充分に得られない場合であっても、加熱用熱交換器（１２２）における目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させることで、ヒータコア（１１６）内の冷却水を、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱された空調用空気によって加熱しつつ、暖房性能を確保することができる。
【００１９】
このように、冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させることで、ヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）との２つの加熱手段によって必要とされる暖房性能を確保することができるので、３つの加熱手段（２つの加熱用室内器と１つのヒータコア）を必要とする特許文献２と比べて、簡素な構成とすることができる。
【００２０】
よって、燃料電池（１１１）、あるいはハイブリッド車のエンジンにおける少ない廃熱を有効に利用しつつ、簡素な構成で好適な空調を可能とし、燃料電池（１１１）あるいはエンジンの温度を一定に保つことのできる車両用空調装置を提供することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、冷却回路（１１０）には、冷却水がヒータコア（１１６）をバイパスするバイパス流路（１１７）が設けられており、
制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、冷却水をバイパス流路（１１７）に流すことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、冷却回路（１１０）内において冷却水をバイパス流路（１１７）に流すことで、ヒータコア（１１６）には、冷却水が流れない形とすることができる。よって、空調用空気の加熱は加熱用熱交換器（１２２）のみによって行われることとなり、ヒータコア（１１６）から冷却水の熱が空調用空気に放出されることがなく、冷却水の温度を一定に保つことができる。つまり、燃料電池（１１１）あるいはエンジンの温度を一定に保つことができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明では、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）がヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より高いときに、少なくとも冷却水の第１所定温度範囲（β）において、冷却水の温度（ＴＦＣ）が高くなるほど、目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより低く設定すると共に、冷却水の温度（ＴＦＣ）が暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、少なくとも冷却水の第２所定温度範囲（−β）において、冷却水の温度（ＴＦＣ）が低くなるほど、目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより高く設定することを特徴としている。
【００２４】
この発明によれば、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より高いときに、少なくとも第１所定温度範囲（β）において冷却水の温度（ＴＦＣ）が高くなるほど目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより低く設定することにより、主にヒータコア（１１６）による加熱能力を活用して、不足分のみを加熱用熱交換器（１２２）によって補うことで、必要とされる暖房性能をヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）とによって確保することが可能となる。
【００２５】
逆に、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、少なくとも第２所定温度範囲（−β）において冷却水の温度（ＴＦＣ）が低くなるほど目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより高く設定することにより、ヒータコア（１１６）によって得られる加熱能力をそのまま活用しつつも、不足となる分については加熱用熱交換器（１２２）によって補うことで、必要とされる暖房性能をヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）とによって確保することが可能となる。
【００２６】
請求項４に記載の発明では、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を冷却水の温度（ＴＦＣ）と同じ値に設定することを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱される空調用空気の温度と、ヒータコア（１１６）における冷却水の温度（ＴＦＣ）との間における温度差を無くすことができる。よって、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低い場合に、ヒータコア（１１６）における冷却水の熱が空調用空気に放出されることがなく、冷却水の熱を冷却回路（１１０）内に維持することができる。つまり、燃料電池（１１１）あるいはエンジンの温度を一定に保つことができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明では、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を冷却水の温度（ＴＦＣ）よりも高い値に設定することを特徴としている。
【００２９】
この発明によれば、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱される空調用空気の温度は、常に冷却水の温度（ＴＦＣ）よりも高い値に加熱される。よって、加熱用熱交換器（１２２）よりも空調用空気流れの下流側となるヒータコア（１１６）内の冷却水を、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱された空調用空気によって加熱することができる。つまり、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低い場合に、この低温の冷却水を積極的に暖機することができる。
【００３０】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】
【００３１】
【図１】第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】暖房運転時に制御装置が実行する制御フローチャートである。
【図３】冷却水の暖房可能判定を行うための判定マップである。
【図４】強調制御運転を実行する際に吹出し温度目標値を決定するための決定マップである。
【図５】暖機運転時の吹出し温度目標値を決定するための決定マップである。
【図６】第２実施形態における吹出し温度目標値を決定するための決定マップである。
【図７】第３実施形態における吹出し温度目標値を決定するための決定マップである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００３３】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態における車両用空調装置１００について、図１〜図４を用いて説明する。図１は車両用空調装置１００の全体構成を示す構成図、図２は暖房運転時に制御装置１４０が実行する制御フローチャート、図３は冷却水の暖房可能判定を行うための判定マップ、図４は強調制御運転を実行する際に吹出し温度目標値ＴＡＶＯを決定するための決定マップである。
【００３４】
図１に示すように、車両用空調装置１００は、例えば走行用モータを走行用駆動源とし、走行用モータに対する電力供給手段として燃料電池１１１を備える燃料電池車（電気自動車ＥＶ）に搭載される空調装置である。車両用空調装置１００は、燃料電池１１１を冷却する冷却回路１１０内に設けられるヒータコア１１６、ヒートポンプサイクル１２０、室内ユニット１３０、および制御装置１４０等を備えている。
【００３５】
冷却回路１１０は、燃料電池１１１を冷却するための回路であり、冷却水が循環する循環流路１１０ａに、燃料電池１１１、ポンプ１１２、ラジエータ１１３、バイパス流路１１４、切替え弁１１５、ヒータコア１１６、バイパス流路１１７、切替え弁１１８、および水温センサ１１９等が設けられて形成されている。
【００３６】
燃料電池１１１は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する電池である。燃料電池１１１は、プラス極とマイナス極との間に高分子電解質膜が挟まれて成るセルが複数直列に接続されて形成される燃料電池スタックが、外部ケーシング内に収容されて形成されている。燃料電池１１１は、発電効率確保のために運転中において一定温度（例えば８０℃以下）に維持される必要がある。燃料電池１１１の外部ケーシング内には冷却媒体としての冷却水が流通できるようになっており、流通する冷却水によって、燃料電池１１１の運転中の温度が一定温度以下に調節（冷却）されるようになっている。
【００３７】
ポンプ１１２は、図示しない電動モータによって駆動される電動式の流体機械である。ポンプ１１２は、循環流路１１０ａにおけるラジエータ１１３あるいはバイパス流路１１４、更にヒータコア１１６あるいはバイパス流路１１７に、冷却水を循環させるようになっている。
【００３８】
ラジエータ１１３は、燃料電池１１１によって温度上昇した冷却水を冷却する放熱用熱交換器であり、例えば、グリルの後方となるエンジンルーム内の前方に配設されている。ラジエータ１１３には、図示しない送風ファンが設けられている。ラジエータ１１３は、この送風ファンによって供給される冷却用空気によって、冷却水を冷却するようになっている。
【００３９】
バイパス流路１１４は、循環流路１１０ａにおいて、ラジエータ１１３をバイパスする流路となっている。バイパス流路１１４は、ラジエータ１１３の冷却水入口側で循環流路１１０ａから分岐して、ラジエータ１１３の冷却水出口側で循環流路１１０ａに合流するように形成されている。
【００４０】
切替弁１１５は、冷却回路１１０における冷却水の流路をラジエータ１１３側、あるいはバイパス流路１１４側に切替える流路切替え手段であり、循環流路１１０ａからバイパス流路１１４が分岐する分岐点に設けられている。切替弁１１５は、内部に設けられたバルブによって、ラジエータ１１３側を開きバイパス流路１１４側を閉じることで冷却水がラジエータ１１３を流通する場合と、バイパス流路１１４側を開きラジエータ１１３側を閉じることで冷却水がバイパス流路１１４を流通する場合とに切替えることができるようになっている。切替弁１１５の内部バルブの開閉は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。尚、切替弁１１５は、冷却水の温度に応じて内部バルブの開度が変化するサーモスタットとしても良い。
【００４１】
ヒータコア１１６は、冷却水を加熱源として空調ケース１３１内を流通する空調用空気を加熱する暖房用の加熱手段（加熱用熱交換器）である。ヒータコア１１６は、空調ケース１３１内において空調用空気流れの下流側に配設されている。ヒータコア１１６の内部には冷却水流路が形成されており、冷却水流路に冷却水が流れると、ヒータコア１１６は、冷却水の熱をヒータコア１１６自身を通過する空調用空気に放出して、空調用空気を加熱するようになっている。
【００４２】
バイパス流路１１７は、循環流路１１０ａにおいて、ヒータコア１１６をバイパスする流路となっている。バイパス流路１１７は、ヒータコア１１６の冷却水入口側で循環流路１１０ａから分岐して、ヒータコア１１６の冷却水出口側で循環流路１１０ａに合流するように形成されている。
【００４３】
切替弁１１８は、冷却回路１１０における冷却水の流路をヒータコア１１６側、あるいはバイパス流路１１７側に切替える流路切替え手段であり、循環流路１１０ａからバイパス流路１１７が分岐する分岐点に設けられている。切替弁１１８は、上記の切替弁１１５と同様に、内部に設けられたバルブによって、ヒータコア１１６側を開きバイパス流路１１７側を閉じることで冷却水がヒータコア１１６を流通する場合と、バイパス流路１１７側を開きヒータコア１１６側を閉じることで冷却水がバイパス流路１１７を流通する場合とに切替えることができるようになっている。切替弁１１８の内部バルブの開閉は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００４４】
水温センサ１１９は、冷却回路１１０における冷却水の温度を検出する温度検出手段である。水温センサ１１９は、バイパス流路１１７の循環流路１１０ａの合流部と、燃料電池１１１との間に配設されており、ヒータコア１１６あるいはバイパス流路１１７から流出される冷却水の温度を検出するようになっている。水温センサ１１９によって検出された冷却水の温度信号（以下、冷却水温）ＴＦＣは、制御装置１４０に出力されるようになっている。
【００４５】
次に、ヒートポンプサイクル１２０は、車室内の暖房あるいは冷房を行うための熱サイクルであり、冷媒が循環する冷媒流路１２０ａに圧縮機１２１、室内熱交換器１２２、第１絞り１２３、室外熱交換器１２４、第２絞り１２５、蒸発器１２６、およびアキュムレータ１２７等が設けられ、また、分岐流路１２８にシャット弁１２９が設けられて形成されている。
【００４６】
上記ヒートポンプサイクル１２０を構成する各機器１２１〜１２９のうち、室内熱交換器１２２、および蒸発器１２８は、後述する室内ユニット１３０の構成部品として車室内（インストルメントパネル内）に配設され、他の機器（１２１、１２３〜１２７、１２９）は車両の走行用モータの収容されるエンジンルーム内に配設されている。
【００４７】
圧縮機１２１は、図示しない電動モータによって駆動されて、ヒートポンプサイクル１２０内の冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する電動式の流体機械であり、作動回転数に応じて冷媒の吐出量が調節されるようになっている。バッテリ１２１ｂから供給される電力がインバータ１２１ａによって調整されることで、圧縮機１２１の作動回転数および冷媒吐出量が制御されるようになっている。インバータ１２１ａによる電力調整の作動は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００４８】
室内熱交換器１２２は、圧縮機１２１から吐出される高温高圧の冷媒を加熱源として空調ケース１３１内を流通する空調用空気を加熱する暖房用の加熱手段（加熱用熱交換器）である。室内熱交換器１２２は、空調ケース１３１内において、ヒータコア１１６に対して空調用空気流れの上流側に隣接するように配設されている。室内熱交換器１２２の内部には冷媒流路が形成されており、冷媒流路に冷媒が流れると、室内熱交換器１２２は、冷媒の熱を室内熱交換器１２２自身を通過する空調用空気に放出して、空調用空気を加熱するようになっている。
【００４９】
第１絞り１２３は、絞り開度が、冷媒流路１２０ａの流路断面積と同等となる全開開度から、所定の絞り開度まで調節可能とする絞り部である。第１絞り１２３の絞り開度は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００５０】
室外熱交換器１２４は、第１絞り１２３から流出される冷媒と、外部の熱交換用空気との間で熱交換する熱交換器である。室外熱交換器１２４は、例えばエンジンルーム内においてラジエータ１１３の後方に隣接して配設されている。尚、室外熱交換器１２４の車両後方側には、ラジエータ１１３および室外熱交換器１２４に熱交換用空気を供給する電動ファン１２４ａ、１２４ｂが設けられている。
【００５１】
ヒートポンプサイクル１２０による冷房運転時においては、第１絞り１２３の絞り開度は、全開開度に制御されて、室内熱交換器１２２から流出される冷媒は減圧されずに高温高圧のまま室外熱交換器１２４に流入されるようになっている。よって、室外熱交換器１２４は熱交換用空気によって冷媒を冷却する冷却用熱交換器として機能する。また、ヒートポンプサイクル１２０による暖房運転時においては、第１絞り１２３の絞り開度は、所定の絞り開度に制御されて、室内熱交換器１２２から流出される冷媒は低温低圧に減圧されて室外熱交換器１２４に流入されるようになっている。よって、室外熱交換器１２４は熱交換用空気から吸熱する吸熱用熱交換器として機能する。
【００５２】
第２絞り１２５は、絞り開度が調節され、室外熱交換器１２４から流出される冷媒を減圧する減圧手段である。第２絞り１２３の絞り開度は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００５３】
蒸発器１２６は、第２絞り１２５によって減圧された冷媒と空調ケース１３１内を流通する空調用空気との間で熱交換して、空調用空気を冷却する熱交換器である。蒸発器１２６は、空調ケース１３１内で流路全体を横断するように配設されている。蒸発器１２６は、空調ケース１３１内で室内熱交換器１２２よりも空調用空気流れの上流側に配設されている。
【００５４】
アキュムレータ１２７は、気液分離手段であり、蒸発器１２６から流出される冷媒、あるいは後述する分岐流路１２８を流通する冷媒を受け入れ、冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機１２１へ吸入させるようになっている。
【００５５】
分岐流路１２８は、室外熱交換器１２４と第２絞り１２５との間と、蒸発器１２６とアキュムレータ１２７との間とを接続する流路である。分岐流路１２８の途中部位には、分岐流路１２８を開閉可能とするシャット弁１２９が設けられている。シャット弁１２９による分岐流路１２８の開閉は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００５６】
次に、室内ユニット１３０は、空調用空気の温度を、乗員が設定する設定温度に調節して、選択された吹出し口１３１ｃ〜１３１ｅのいずれかから車室内に吹出すユニットである。室内ユニット１３０は、空調ケース１３１内に送風機１３２、蒸発器１２６、室内熱交換器１２２、ヒータコア１１６およびエアミックスドア１３４等が設けられて形成されている。
【００５７】
送風機１３２は、空調ケース１３１に形成された内気吸入口１３１ａ、あるいは外気吸入口１３１ｂから空調用空気を空調ケース１３１内に取り入れて、最下流側となる吹出し口１３１ｃ〜１３１ｅから車室内へ吹出す送風手段である。送風機１３２の作動回転数、即ち送風量は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。送風機１３２の空調用空気流れ下流側には、上記で説明した蒸発器１２６、室内熱交換器１２２、およびヒータコア１１６が配設されている。また、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６と、空調ケース１３１との間には、空調用空気が室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６をバイパスして流通可能となるバイパス流路１３３が形成されている。
【００５８】
エアミックスドア１３４は、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６と、バイパス流路１３３とを通過する空調用空気量を調節する調節手段である。エアミックスドア１３４は、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６の空調用空気流通部、あるいはバイパス流路１３３を開閉する回動式のドアである。エアミックスドア１３４の開度に応じて、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６を流通する加熱空気と、蒸発器１２６で冷却されてバイパス流路１３３を流通する冷却空気との流量割合が調節されて、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６の下流側の空調用空気温度が調節されるようになっている。エアミックスドア１３４の開度は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００５９】
室内ユニット１３０において室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６の下流側は、車室内に向かう複数の吹出し口、即ち、フェイス吹出し口１３１ｃ、フット吹出し口１３１ｄ、デフロスタ吹出し口１３１ｅへ接続されており、上記エアミックスドア１３４によって温度調節された空調空気は、吹出し口１３１ｃ〜１３１ｅのうち、選択された吹出し口から車室内に吹出されるようになっている。
【００６０】
制御装置１４０は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成される制御部である。制御装置１４０は、予め設定されたプログラムに従って、水温センサ１１９、外気温センサ１４１、および内気温センサ１４２からの各種温度信号、日射センサ１４３からの日射信号、および図示しない操作パネルで乗員が設定する設定温度信号等に対する演算処理を行う。更に、制御装置１４０は演算結果に基づいて、切替え弁１１５、切替え弁１１８、インバータ１２１ａ（圧縮機１２１）、第１絞り１２３、電動ファン１２４ａ、１２４ｂ、第２絞り１２５、シャット弁１２９、送風機１３２、エアミックスドア１３４等の制御を行うことで、以下説明する冷房運転、暖房運転、および暖機運転を行う。
【００６１】
次に、上記構成に基づく作動について、図２〜図５を加えて説明する。
【００６２】
１．冷房運転
制御装置１４０は、外気温センサ１４１から得られる外気温度、内気温センサ１４２から得られる内気温度、日射センサ１４３から得られる日射量、および乗員が設定する設定温度をもとに、必要吹出し温度ＴＡＯを算出する。そして、制御装置１４０は、車室内に吹出される空調用空気の温度が乗員の設定する設定温度となるように、必要吹出し温度ＴＡＯに応じて、空調ケース１３１内に取り入れるべき空調用空気の選択（内気か外気か）、送風機１３２の回転数（送風量）設定、エアミックスドア１３４の開度の設定、吹出口１３１ｃ〜１３１ｅの選択（フェイスかフットかデフロスタか）等を行う。
【００６３】
次に、制御装置１４０は、冷却回路１１０において、切替弁１１８によってヒータコア１１６側を閉じ、バイパス流路１１７側を開く。また、冷却水温ＴＦＣに応じて切替弁１１５による流路切替えを行う。また、ヒートポンプサイクル１２０において、第１絞り１２３の絞り開度を全開開度にし、シャット弁１２９を閉じ、圧縮機１２１および電動ファン１２４ａ、１２４ｂを作動させる。
【００６４】
すると、冷却回路１１０においては、冷却水は、燃料電池１１１、ポンプ１１２、ラジエータ１１３（切替弁１１５の操作によってはバイパス流路１１４）、バイパス流路１１７、燃料電池１１１の順に循環する。よって、冷却水はラジエータ１１３によって冷却され、燃料電池１１１は一定温度に冷却維持される。このとき、ヒータコア１１６には冷却水は流れない形となる。
【００６５】
一方、ヒートポンプサイクル１２０においては、冷媒は、圧縮機１２１、室内熱交換器１２２、第１絞り１２３、室外熱交換器１２４、第２絞り１２５、蒸発器１２６、アキュムレータ１２７、圧縮機１２１の順に循環する。
【００６６】
冷房運転時においては、エアミックスドア１３４が主に室内熱交換器１２２を閉じる側に回動されて、空調用空気の大半はバイパス流路１３３を流れるため、室内熱交換器１２２内を流れる冷媒は、空調用空気にほとんど放熱することなく、高温高圧のまま室内熱交換器１２２から流出される形となる。また、第１絞り１２３が全開開度とされているので、室内熱交換器１２２から流出された高温高圧の冷媒は、第１絞り１２３において減圧されることなく、室外熱交換器１２４内に流入して、熱交換用空気によって冷却されることになる。
【００６７】
更に、冷却されて室外熱交換器１２４から流出される冷媒は、第２絞り１２５によって低温低圧に減圧されて、蒸発器１２６に流入される。室内ユニット１３０内の空調用空気は、蒸発器１２６内を流れる冷媒によって冷却され、冷却空気となってバイパス流路１３３を通り、選択された吹出口から車室内に吹出される。このとき、空調用空気の温度は、主に、エアミックスドア１３４の開度制御により調整される。
【００６８】
２．暖房運転
制御装置１４０は、上記冷房運転時と同様に、必要吹出し温度ＴＡＯを算出する。そして、制御装置１４０は、車室内に吹出される空調用空気の温度が乗員の設定する設定温度となるように、必要吹出し温度ＴＡＯに応じて、空調ケース１３１内に取り入れるべき空調用空気の選択（内気か外気か）、送風機１３２の回転数（送風量）設定、エアミックスドア１３４の開度の設定、吹出口１３１ｃ〜１３１ｅの選択（フェイスかフットかデフロスタか）を行う。
【００６９】
次に、制御装置１４０は、図２に示す制御フローチャートに基づき、暖房運転制御を実行していく。即ち、制御装置１４０は、ステップＳ１００で、水温センサ１１９から出力される冷却水温ＴＦＣを取得する。次に、制御装置１４０は、ステップＳ１１０で、冷却水温ＴＦＣをもとに、ヒータコア１１６による暖房が可能か否かを図３に示す判定マップに基づき判定する。
【００７０】
ここで、判定マップは、変化する冷却水温ＴＦＣに対して、予め定めた所定の温度（以下、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ、あるいは暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−α）をもって、ヒータコア１１６による暖房が可能か否かを判定するものである。つまり、判定マップでは、冷却水温ＴＦＣが低温側から上昇していく際に、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ以上となったときに暖房可能と判定する（判定値１とする）と共に、冷却水温ＴＦＣが高温側から下降していく際に、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−αに以下になったときに暖房不可と判定する（判定値０とする）ものとなっている。αは、判定値１と判定値０との間でハンチングを起さないために予め定めた定数である。暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴは例えば６５℃であり、定数αは例えば５℃である（暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−α＝６０℃）。
【００７１】
制御装置１４０は、ステップＳ１１０で冷却水による暖房が可能（判定値１）と判定すると、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では、制御装置１４０は、冷却回路１１０において、切替弁１１８によってヒータコア１１６側を開き、バイパス流路１１７側を閉じる。また、冷却水温ＴＦＣに応じて切替弁１１５による流路切替えを行う。
【００７２】
すると、冷却回路１１０においては、冷却水は、燃料電池１１１、ポンプ１１２、バイパス流路１１４（切替弁１１５の操作によってはラジエータ１１３）、ヒータコア１１６、燃料電池１１１の順に循環する。ここでは、冷却水の熱は主にヒータコア１１６で空調用空気に放出されることで、燃料電池１１１は一定温度に冷却維持される。
【００７３】
そして、制御装置１４０は、ステップＳ１３０で、ヒートポンプ（室内熱交換器１２２）とヒータコア１１６との両者による協調運転制御を実行する。即ち、制御装置１４０は、ヒートポンプサイクル１２０において、第１絞り１２３の絞り開度を所定の絞り開度にし、シャット弁１２９を開き、圧縮機１２１および電動ファン１２４ａ、１２４ｂを作動させる。
【００７４】
更に、制御装置１４０は、ステップＳ１３０において、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の吹出し温度目標値（本発明の目標加熱温度に対応）ＴＡＶＯを、図４に示す決定マップに基づいて決定するようにしている。
【００７５】
ここで、吹出し温度目標値ＴＡＶＯとは、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度を何度にするかという目標値である。決定マップは、変化する冷却水温ＴＦＣに対して、予め吹出し温度目標値ＴＡＶＯを対応付けしたものとなっている。吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、冷却水温ＴＦＣが低温側から上昇していき暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴに至る間においては、一定の値となるように設定されている（図４中のａ）。一定の値は、吹出し温度目標値ＴＡＶＯにおいて、最大値として設定される最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸとなっている。ここでは、最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸの値は、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴの値（６５℃）と等しくなるように設定されている。
【００７６】
そして、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高くなると、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（β）で、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは冷却水温ＴＦＣが高くなるに従ってより低くなるように設定されている（図４中のｂ）。所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（β）は、本発明の第１所定温度範囲（β）に対応する。そして、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ＋β以上となる範囲では、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、再び一定の値となるように設定されている。一定の値は、吹出し温度目標値ＴＡＶＯにおいて、最低値として設定される最低吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＩＮとなっている（図４中のｃ）。
【００７７】
また、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、冷却水温ＴＦＣが高温側から下降していき暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴに至る間においては、最低吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＩＮ一定となるように設定されている（図４中のｃ、ｄ）。
【００７８】
そして、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低くなると、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（−β）で、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、冷却水温ＴＦＣが低くなるに従ってより高くなるように設定されている（図４中のｅ）。所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（−β）は、本発明の第２所定温度範囲（−β）に対応する。そして、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ−β以下となる範囲では、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸ一定となるように設定されている（図４中のａ）。βは、冷却水温ＴＦＣの上昇時と下降時とでハンチングを起さないために予め定めた定数である。定数βは、判定マップにおける定数αに対して小さい値となるように設定されている（α＞β）。
【００７９】
尚、制御装置１４０は、室内熱交換器１２２を通過した空調用空気の温度が、決定マップによって設定した吹出し温度目標値ＴＡＶＯに近づくように、圧縮機１２１による吐出冷媒の圧力、あるいは吐出冷媒の流量を調整する。
【００８０】
制御装置１４０は、上記のような決定マップを用いて、冷却水温ＴＦＣに応じて吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸを設定しながら、ヒータコア１１６と室内熱交換器１２２との両者を用いた協調運転制御を実行する。例えば、冷却水温ＴＦＣが上昇していき暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高くなると、制御装置１４０は、ヒータコア１１６内を流れる冷却水によって空調用空気を加熱すると共に、ヒータコア１１６の加熱では足りない分を、室内熱交換器１２２の加熱によって補うようにする。つまり、冷却水温ＴＦＣが高くなるほどヒータコア１１６による加熱能力は大きくなるので、その分、室内熱交換器１２２における吹出し温度目標値ＴＡＶＯがより低くなるように設定することで、室内熱交換器１２２によって補われる分を小さくし、ヒータポンプサイクル１２０の負荷（圧縮機１２１の負荷）を小さくして空調用空気を加熱する。このとき、空調用空気の温度は、エアミックスドア１３４の開度制御により調整される。
【００８１】
逆に、冷却水温ＴＦＣが下降していき暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低くなり、更に暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−αに至るまでの間においては、ヒータコア１１６による空調用空気の加熱能力は小さくなっていくので、制御装置１４０は、ヒータコア１１６の加熱では足りない分を、室内熱交換器１２２の加熱によって補うようにする。つまり、冷却水温ＴＦＣが低くなるほどヒータコア１１６による加熱能力は小さくなるので、その分、室内熱交換器１２２における吹出し温度目標値ＴＡＶＯがより高くなるように設定することで、室内熱交換器１２２によって補われる分を大きくし、ヒートポンプサイクル１２０の能力を充分に活用して空調用空気を加熱する。このとき、空調用空気の温度は、エアミックスドア１３４の開度制御により調整される。
【００８２】
一方、制御装置１４０は、ステップＳ１１０で冷却水による暖房が不可（判定値０）と判定すると、ステップＳ１４０へ進む。ステップＳ１４０では、制御装置１４０は、冷却回路１１０において、切替弁１１８によってヒータコア１１６側を閉じ、バイパス流路１１７側を開く。また、冷却水温ＴＦＣに応じて切替弁１１５による流路切替えを行う。
【００８３】
すると、冷却回路１１０においては、冷却水は、燃料電池１１１、ポンプ１１２、バイパス流路１１４（切替弁１１５の操作によってはラジエータ１１３）、バイパス流路１１７、燃料電池１１１の順に循環し、燃料電池１１１は一定温度に冷却維持される。
【００８４】
そして、制御装置１４０は、ステップＳ１５０で、ヒートポンプサイクル１２０（室内熱交換器１２２）のみによる単独運転制御を実行する。即ち、制御装置１４０は、ヒートポンプサイクル１２０において、第１絞り１２３の絞り開度を所定の絞り開度にし、シャット弁１２９を開き、圧縮機１２１および電動ファン１２４ａ、１２４ｂを作動させる。
【００８５】
すると、ヒートポンプサイクル１２０においては、冷媒は、圧縮機１２１、室内熱交換器１２２、第１絞り１２３、室外熱交換器１２４、シャット弁１２９、アキュムレータ１２７、圧縮機１２１の順に循環する。
【００８６】
ステップＳ１５０の単独運転時においては、エアミックスドア１３４が主にバイパス流路１３３を閉じる側に回動されて、空調用空気の大半は室内熱交換器１２２を通過する形となり、室内熱交換器１２２内を流れる高温高圧の冷媒によって空調用空気が加熱される。室内熱交換器１２２においては、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、最大噴出し目標値ＴＡＶＯＭＡＸに設定されて、空調用空気は加熱される。また、室内熱交換器１２２から流出されて、第１絞り１２３によって減圧された冷媒は、室外熱交換器１２４において熱交換用空気から吸熱する形となる。このように、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低い場合であると、ヒータコア１１６と室内熱交換器１２２のうち、室内熱交換器１２２のみによって暖房運転が行われることになる。このとき、空調用空気の温度は、エアミックスドア１３４の開度制御により調整される。
【００８７】
３．暖機運転
制御装置１４０は、上記暖房運転時において、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴよりも低い場合であっても、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ−αに至る間においては、冷却水がヒータコア１１６に流れるようにしている。このとき、決定マップにおいて、図５中の２重線で示すように、吹出し温度目標値ＴＡＶＯが冷却水温ＴＦＣより高くなる領域（ＴＡＶＯ＝ＴＦＣとなる破線よりも上側となる領域）が形成されている。この領域においては、室内熱交換器１２２によって加熱された空調用空気の温度は、冷却水温ＴＦＣより高くなる領域であり、この場合であると、室内熱交換器１２２に加熱された空調用空気によって冷却水が加熱されることになる。つまり、ヒータコア１１６の冷却水が室内熱交換器１２２によって積極的に暖機されることになる。
【００８８】
以上のように、本実施形態では、暖房運転時において、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣに応じて、吹出し温度目標値ＴＡＶＯを変化させるようにしている。具体的には、制御装置部１４０は、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高いときに、冷却水温ＴＦＣが高くなるほど、吹出し温度目標値ＴＡＶＯをより低く設定すると共に、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低いときに、冷却水温ＴＦＣが低くなるほど、吹出し温度目標値ＴＡＶＯをより高く設定するようにしている。
【００８９】
これにより、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高いときに、冷却水温ＴＦＣが高くなるほど吹出し温度目標値ＴＡＶＯをより低く設定することにより、主にヒータコア１１６による加熱能力を活用して、不足分のみを室内熱交換器１２２によって補うことで、必要とされる暖房性能をヒータコア１１６と室内熱交換器１２２とによって確保することが可能となる。
【００９０】
逆に、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低いときに、冷却水温ＴＦＣが低くなるほど吹出し温度目標値ＴＡＶＯをより高く設定することにより、ヒータコア１１６によって得られる加熱能力をそのまま活用しつつも、不足となる分については室内熱交換器１２２によって補うことで、必要とされる暖房性能をヒータコア１１６と室内熱交換器１２２とによって確保することが可能となる。
【００９１】
よって、ヒータコア１１６においては、冷却水温ＴＦＣに応じた分の空調用空気の加熱をすれば良いので、暖房のために過度の熱量を冷却水から放出することがなく、冷却水温ＴＦＣを一定に保つことができる。つまり、燃料電池１１１の温度を一定に保つことができる。
【００９２】
このように、冷却水温ＴＦＣに応じて吹出し温度目標値ＴＡＶＯを変化させることで、ヒータコア１１６と室内熱交換器１２２との２つの加熱手段によって必要とされる暖房性能を確保することができるので、３つの加熱手段（２つの加熱用室内器と１つのヒータコア）を必要とする特許文献２と比べて、簡素な構成とすることができる。
【００９３】
よって、燃料電池１１１における少ない廃熱を有効に利用しつつ、簡素な構成で好適な空調を可能とし、燃料電池１１１の温度を一定に保つことのできる車両用空調装置１００を提供することができる。
【００９４】
また、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ（あるいは暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−α）より低いときに、冷却水をバイパス流路１１７に流し、ヒートポンプサイクル１２０（室内熱交換器１２２）のみによる単独運転制御を実行するようにしている。
【００９５】
これにより、ヒータコア１１６には、冷却水が流れない形とすることができるので、空調用空気の加熱は加熱用熱交換器１２２のみによって行われることとなり、ヒータコア１１６から冷却水の熱が空調用空気に放出されることがなく、冷却水の温度を一定に保つことができる。つまり、燃料電池１１１の温度を一定に保つことができる。
【００９６】
また、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低いときに、吹出し温度目標値ＴＡＶＯを冷却水温ＴＦＣよりも高い値に設定するようにしている（図５中の２重線部）。
【００９７】
これにより、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度は、常に冷却水温ＴＦＣよりも高い値に加熱される。よって、室内熱交換器１２２よりも空調用空気流れの下流側となるヒータコア１１６内の冷却水を、室内熱交換器１２２によって加熱された空調用空気によって加熱することができる。つまり、冷却水温度ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低い場合に、暖房性能を確保しつつ、低温の冷却水を積極的に暖機することができる。
【００９８】
尚、図４で説明した決定マップにおいて、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高くなると、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（β）で、冷却水温ＴＦＣが高くなるに従って吹出し温度目標値ＴＡＶＯがより低くなるように設定し、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ＋β以上となる範囲では、吹出し温度目標値ＴＡＶＯが最低吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＩＮ一定となるように設定した。また、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低くなると、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（−β）で、冷却水温ＴＦＣが低くなるに従って吹出し温度目標値ＴＡＶＯがより高くなるように設定し、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ−β以下となる範囲では、吹出し温度目標値ＴＡＶＯが最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸ一定となるように設定した。
【００９９】
しかしながら、これに限定されることなく、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（β、−β）を設けずに、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高くなると、冷却水温ＴＦＣが高くなるに従って吹出し温度目標値ＴＡＶＯが最低吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＩＮに向けてより低くなるように設定し、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低くなると、冷却水温ＴＦＣが低くなるに従って吹出し温度目標値ＴＡＶＯが最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸに向けてより高くなるように設定するようにしても良い。
【０１００】
（第２実施形態）
第２実施形態の決定マップを図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して決定マップの内容を変更したものである。
【０１０１】
図６に示すように、決定マップは、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴよりも低くなると、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、制御装置１４０によって、冷却水温ＴＦＣと同じ値に設定されるようになっている。
【０１０２】
これにより、冷却水温ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低い場合に、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度と、ヒータコア１１６における冷却水温ＴＦＣとの間における温度差を無くすことができる。よって、ヒータコア１１６における冷却水の熱が空調用空気に放出されることがなく、冷却水の熱を冷却回路１１０内に維持することができる。つまり、燃料電池１１１の温度を一定に保つことができる。
【０１０３】
（第３実施形態）
第３実施形態の決定マップを図７に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して決定マップの内容を変更したものである。
【０１０４】
図７に示すように、決定マップは、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴよりも低くなると、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、制御装置１４０によって、冷却水温ＴＦＣよりも高い値に設定されるようになっている。具体的には、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、図７中の斜線で示した範囲の値に設定されるようになっている。
【０１０５】
これにより、上記第１実施形態の図７で説明した２重線部と同様に、冷却水温ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低い場合に、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度は、常に冷却水温ＴＦＣよりも高い値に加熱される。よって、室内熱交換器１２２よりも空調用空気流れの下流側となるヒータコア１１６内の冷却水を、室内熱交換器１２２によって加熱された空調用空気によって加熱することができ、低温の冷却水を積極的に暖機することができる。
【０１０６】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、冷却回路１１０は、燃料電池１１１を冷却する回路を例として説明したが、これに限らず、ハイブリッド車のエンジンを冷却する回路としても良い。
【符号の説明】
【０１０７】
１００ 車両用空調装置
１１０ 冷却回路
１１１ 燃料電池
１１６ ヒータコア
１１７ バイパス流路
１２０ ヒートポンプサイクル
１２２ 室内熱交換器（加熱用熱交換器）
１４０ 制御装置（制御部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料電池車やハイブリッド車の廃熱を空調装置の暖房に活用する車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、燃料電池には、燃料電池自身の特性に応じた最適な動作温度（例えば、最大発電効率を発揮する温度）の範囲があり、燃料電池の動作温度を最適な動作温度の範囲内に制御するために、燃料電池の冷却液の温度を所定の範囲内に制御することが望まれている。
【０００３】
このことから、例えば特許文献１の燃料電池システムでは、車両の暖房に際して、燃料電池冷却回路を空調用回路に接続して、燃料電池冷却回路の冷却水を暖房に利用するときには、燃料電池システムにおける発熱量と放熱量とがバランスされるように制御している。例えば、発熱量が少ない場合であれば電気ヒータを作動させて、発熱量の不足分を電気ヒータによって補い、燃料電池冷却回路の冷却水温度が大きく変動（大きく低下）しないようにしている。更に、燃料電池出口側の冷却水温度を検出し、この出口温度に基づいて、燃料電池システムにおける発熱量の調整、あるいは燃料電池冷却回路と空調用回路の接続、断続を制御し、燃料電池冷却回路の冷却水の温度が所定の範囲内に制御されるようにしている。
【０００４】
また、従来の車両用空調装置として、例えば特許文献２に示されたものが知られている。特許文献２の車両用空調装置は、燃料電池を走行用駆動源とする車両に適用されており、燃料電池の冷却水を加熱源として空調用空気を加熱するヒータコアと、ヒートポンプ装置の高温冷媒を加熱源として空調用空気を加熱する第１加熱用室内器、および第２加熱用室内器とを備えている。ヒータコア、第１加熱用室内器、および第２加熱用室内器は、空調ケース内において空調用空気の上流側から下流側に向けて、第２加熱用室内器、ヒータコア、第１加熱用室内器の順に配設されている。
【０００５】
燃料電池の冷却水温度が基準冷却水温度より高く、車室内の暖房を行うときには（暖房運転モード）、以下のように空調空気の加熱を行うようにしている。即ち、冷却水温度が車室内吹出空気の目標吹出温度＋５℃を上回っていると、ヒートポンプ装置を停止し、ヒータコアのみで空調用空気を加熱するようにしている。
【０００６】
一方、冷却水温度が車室内吹出空気の目標吹出温度＋５℃を下回っていると、ヒートポンプ装置を作動させて、第１、第２加熱用室内器、およびヒータコアを用いて空調用空気を加熱するようにしている。この場合では、ヒータコアにより加熱された空調用空気を第１加熱用室内器によって更に加熱することができ、冷却水温度が低い場合でも、冷却水を暖房用熱源として利用できるようにしている。
【０００７】
また、燃料電池の冷却水温度が基準冷却水温度よりも低く、燃料電池の暖機を行うときには（暖機運転モード）、第２加熱用室内器に高温の冷媒を流すことで、下流側のヒータコア、つまり燃料電池用の冷却水を加熱するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２８２８０８号公報
【特許文献２】特開２００９−５１４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池システムにおける発熱量に不足がある場合は、電気ヒータによって補うようにしているので、効率が悪く、また燃料電池の電力を使用することから車両の航続距離が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２の車両用空調装置では、加熱用室内器を２つ必要としており、空調ケース内に搭載することが困難であるという問題があった。
【００１１】
また、特許文献２の車両用空調装置では、燃料電池の冷却水の温度を所定の範囲内に制御するという思想は無く、車室内吹出空気の目標吹出温度を満たすように、ヒータコアと第１、第２加熱用室内器との組み合わせを決定しつつ、ヒータコアから放熱させるようにしているので、ヒータコアにおける過度な放熱を伴う場合には、冷却水の温度を一定に保つことができない。
【００１２】
また、特許文献２の車両用空調装置における暖機運転モードでは、第２加熱用室内器によるヒータコアの冷却水の加熱は可能となるものの、空調空気は、第２加熱用室内器によって加熱された後に、ヒータコアを通過して温度低下してしまうので、冷えた空調空気が車室内に吹出されることとなり、乗員に対する快適性を阻害してしまう。
【００１３】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、燃料電池、あるいはハイブリッド車用エンジンにおける少ない廃熱を有効に利用しつつ、簡素な構成で好適な空調を可能とし、燃料電池あるいはエンジンの温度を一定に保つことのできる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【００１５】
請求項１に記載の発明では、車両用空調装置において、燃料電池車の燃料電池（１１１）、あるいはハイブリッド車のエンジンを冷却する冷却回路（１１０）の冷却水を加熱源として空調用空気を加熱するヒータコア（１１６）と、
ヒータコア（１１６）に対して、空調用空気の流れ方向の上流側に配設されて、ヒートポンプサイクル（１２０）を循環する冷媒を加熱源として空調用空気を加熱する加熱用熱交換器（１２２）と、
冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱される空調用空気の温度目標値として設定される目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させるようにヒートポンプサイクル（１２０）の作動を制御する制御部（１４０）とを備えることを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、空調用空気を加熱する加熱手段として、ヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）とが設けられている。そして、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて、加熱用熱交換器（１２２）における目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させるようにヒートポンプサイクル（１２０）の作動を制御するようにしている。制御部（１４０）は、例えば冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて得られるヒータコア（１１６）の加熱能力に対して、加熱用熱交換器（１２２）における目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させることで、ヒータコア（１１６）の加熱能力不足分を加熱用熱交換器（１２２）によって補うことができ、必要とされる暖房性能をヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）とによって確保することが可能となる。
【００１７】
よって、ヒータコア（１１６）においては、冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じた分の空調用空気の加熱をすれば良いので、暖房のために過度の熱量を冷却水から放出することがなく、冷却水の温度（ＴＦＣ）を一定に保つことができる。つまり、燃料電池（１１１）あるいはエンジンの温度を一定に保つことができる。
【００１８】
尚、例えば冷却水の温度（ＴＦＣ）によっては、ヒータコア（１１６）による加熱能力が充分に得られない場合であっても、加熱用熱交換器（１２２）における目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させることで、ヒータコア（１１６）内の冷却水を、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱された空調用空気によって加熱しつつ、暖房性能を確保することができる。
【００１９】
このように、冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させることで、ヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）との２つの加熱手段によって必要とされる暖房性能を確保することができるので、３つの加熱手段（２つの加熱用室内器と１つのヒータコア）を必要とする特許文献２と比べて、簡素な構成とすることができる。
【００２０】
よって、燃料電池（１１１）、あるいはハイブリッド車のエンジンにおける少ない廃熱を有効に利用しつつ、簡素な構成で好適な空調を可能とし、燃料電池（１１１）あるいはエンジンの温度を一定に保つことのできる車両用空調装置を提供することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、冷却回路（１１０）には、冷却水がヒータコア（１１６）をバイパスするバイパス流路（１１７）が設けられており、
制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、冷却水をバイパス流路（１１７）に流すことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、冷却回路（１１０）内において冷却水をバイパス流路（１１７）に流すことで、ヒータコア（１１６）には、冷却水が流れない形とすることができる。よって、空調用空気の加熱は加熱用熱交換器（１２２）のみによって行われることとなり、ヒータコア（１１６）から冷却水の熱が空調用空気に放出されることがなく、冷却水の温度を一定に保つことができる。つまり、燃料電池（１１１）あるいはエンジンの温度を一定に保つことができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明では、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）がヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より高いときに、少なくとも冷却水の第１所定温度範囲（β）において、冷却水の温度（ＴＦＣ）が高くなるほど、目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより低く設定すると共に、冷却水の温度（ＴＦＣ）が暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、少なくとも冷却水の第２所定温度範囲（−β）において、冷却水の温度（ＴＦＣ）が低くなるほど、目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより高く設定することを特徴としている。
【００２４】
この発明によれば、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より高いときに、少なくとも第１所定温度範囲（β）において冷却水の温度（ＴＦＣ）が高くなるほど目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより低く設定することにより、主にヒータコア（１１６）による加熱能力を活用して、不足分のみを加熱用熱交換器（１２２）によって補うことで、必要とされる暖房性能をヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）とによって確保することが可能となる。
【００２５】
逆に、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、少なくとも第２所定温度範囲（−β）において冷却水の温度（ＴＦＣ）が低くなるほど目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより高く設定することにより、ヒータコア（１１６）によって得られる加熱能力をそのまま活用しつつも、不足となる分については加熱用熱交換器（１２２）によって補うことで、必要とされる暖房性能をヒータコア（１１６）と加熱用熱交換器（１２２）とによって確保することが可能となる。
【００２６】
請求項４に記載の発明では、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を冷却水の温度（ＴＦＣ）と同じ値に設定することを特徴としている。
【００２７】
この発明によれば、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱される空調用空気の温度と、ヒータコア（１１６）における冷却水の温度（ＴＦＣ）との間における温度差を無くすことができる。よって、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低い場合に、ヒータコア（１１６）における冷却水の熱が空調用空気に放出されることがなく、冷却水の熱を冷却回路（１１０）内に維持することができる。つまり、燃料電池（１１１）あるいはエンジンの温度を一定に保つことができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明では、制御部（１４０）は、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を冷却水の温度（ＴＦＣ）よりも高い値に設定することを特徴としている。
【００２９】
この発明によれば、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱される空調用空気の温度は、常に冷却水の温度（ＴＦＣ）よりも高い値に加熱される。よって、加熱用熱交換器（１２２）よりも空調用空気流れの下流側となるヒータコア（１１６）内の冷却水を、加熱用熱交換器（１２２）によって加熱された空調用空気によって加熱することができる。つまり、冷却水の温度（ＴＦＣ）が、暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低い場合に、この低温の冷却水を積極的に暖機することができる。
【００３０】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】
【００３１】
【図１】第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】暖房運転時に制御装置が実行する制御フローチャートである。
【図３】冷却水の暖房可能判定を行うための判定マップである。
【図４】強調制御運転を実行する際に吹出し温度目標値を決定するための決定マップである。
【図５】暖機運転時の吹出し温度目標値を決定するための決定マップである。
【図６】第２実施形態における吹出し温度目標値を決定するための決定マップである。
【図７】第３実施形態における吹出し温度目標値を決定するための決定マップである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００３３】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態における車両用空調装置１００について、図１〜図４を用いて説明する。図１は車両用空調装置１００の全体構成を示す構成図、図２は暖房運転時に制御装置１４０が実行する制御フローチャート、図３は冷却水の暖房可能判定を行うための判定マップ、図４は強調制御運転を実行する際に吹出し温度目標値ＴＡＶＯを決定するための決定マップである。
【００３４】
図１に示すように、車両用空調装置１００は、例えば走行用モータを走行用駆動源とし、走行用モータに対する電力供給手段として燃料電池１１１を備える燃料電池車（電気自動車ＥＶ）に搭載される空調装置である。車両用空調装置１００は、燃料電池１１１を冷却する冷却回路１１０内に設けられるヒータコア１１６、ヒートポンプサイクル１２０、室内ユニット１３０、および制御装置１４０等を備えている。
【００３５】
冷却回路１１０は、燃料電池１１１を冷却するための回路であり、冷却水が循環する循環流路１１０ａに、燃料電池１１１、ポンプ１１２、ラジエータ１１３、バイパス流路１１４、切替え弁１１５、ヒータコア１１６、バイパス流路１１７、切替え弁１１８、および水温センサ１１９等が設けられて形成されている。
【００３６】
燃料電池１１１は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する電池である。燃料電池１１１は、プラス極とマイナス極との間に高分子電解質膜が挟まれて成るセルが複数直列に接続されて形成される燃料電池スタックが、外部ケーシング内に収容されて形成されている。燃料電池１１１は、発電効率確保のために運転中において一定温度（例えば８０℃以下）に維持される必要がある。燃料電池１１１の外部ケーシング内には冷却媒体としての冷却水が流通できるようになっており、流通する冷却水によって、燃料電池１１１の運転中の温度が一定温度以下に調節（冷却）されるようになっている。
【００３７】
ポンプ１１２は、図示しない電動モータによって駆動される電動式の流体機械である。ポンプ１１２は、循環流路１１０ａにおけるラジエータ１１３あるいはバイパス流路１１４、更にヒータコア１１６あるいはバイパス流路１１７に、冷却水を循環させるようになっている。
【００３８】
ラジエータ１１３は、燃料電池１１１によって温度上昇した冷却水を冷却する放熱用熱交換器であり、例えば、グリルの後方となるエンジンルーム内の前方に配設されている。ラジエータ１１３には、図示しない送風ファンが設けられている。ラジエータ１１３は、この送風ファンによって供給される冷却用空気によって、冷却水を冷却するようになっている。
【００３９】
バイパス流路１１４は、循環流路１１０ａにおいて、ラジエータ１１３をバイパスする流路となっている。バイパス流路１１４は、ラジエータ１１３の冷却水入口側で循環流路１１０ａから分岐して、ラジエータ１１３の冷却水出口側で循環流路１１０ａに合流するように形成されている。
【００４０】
切替弁１１５は、冷却回路１１０における冷却水の流路をラジエータ１１３側、あるいはバイパス流路１１４側に切替える流路切替え手段であり、循環流路１１０ａからバイパス流路１１４が分岐する分岐点に設けられている。切替弁１１５は、内部に設けられたバルブによって、ラジエータ１１３側を開きバイパス流路１１４側を閉じることで冷却水がラジエータ１１３を流通する場合と、バイパス流路１１４側を開きラジエータ１１３側を閉じることで冷却水がバイパス流路１１４を流通する場合とに切替えることができるようになっている。切替弁１１５の内部バルブの開閉は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。尚、切替弁１１５は、冷却水の温度に応じて内部バルブの開度が変化するサーモスタットとしても良い。
【００４１】
ヒータコア１１６は、冷却水を加熱源として空調ケース１３１内を流通する空調用空気を加熱する暖房用の加熱手段（加熱用熱交換器）である。ヒータコア１１６は、空調ケース１３１内において空調用空気流れの下流側に配設されている。ヒータコア１１６の内部には冷却水流路が形成されており、冷却水流路に冷却水が流れると、ヒータコア１１６は、冷却水の熱をヒータコア１１６自身を通過する空調用空気に放出して、空調用空気を加熱するようになっている。
【００４２】
バイパス流路１１７は、循環流路１１０ａにおいて、ヒータコア１１６をバイパスする流路となっている。バイパス流路１１７は、ヒータコア１１６の冷却水入口側で循環流路１１０ａから分岐して、ヒータコア１１６の冷却水出口側で循環流路１１０ａに合流するように形成されている。
【００４３】
切替弁１１８は、冷却回路１１０における冷却水の流路をヒータコア１１６側、あるいはバイパス流路１１７側に切替える流路切替え手段であり、循環流路１１０ａからバイパス流路１１７が分岐する分岐点に設けられている。切替弁１１８は、上記の切替弁１１５と同様に、内部に設けられたバルブによって、ヒータコア１１６側を開きバイパス流路１１７側を閉じることで冷却水がヒータコア１１６を流通する場合と、バイパス流路１１７側を開きヒータコア１１６側を閉じることで冷却水がバイパス流路１１７を流通する場合とに切替えることができるようになっている。切替弁１１８の内部バルブの開閉は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００４４】
水温センサ１１９は、冷却回路１１０における冷却水の温度を検出する温度検出手段である。水温センサ１１９は、バイパス流路１１７の循環流路１１０ａの合流部と、燃料電池１１１との間に配設されており、ヒータコア１１６あるいはバイパス流路１１７から流出される冷却水の温度を検出するようになっている。水温センサ１１９によって検出された冷却水の温度信号（以下、冷却水温）ＴＦＣは、制御装置１４０に出力されるようになっている。
【００４５】
次に、ヒートポンプサイクル１２０は、車室内の暖房あるいは冷房を行うための熱サイクルであり、冷媒が循環する冷媒流路１２０ａに圧縮機１２１、室内熱交換器１２２、第１絞り１２３、室外熱交換器１２４、第２絞り１２５、蒸発器１２６、およびアキュムレータ１２７等が設けられ、また、分岐流路１２８にシャット弁１２９が設けられて形成されている。
【００４６】
上記ヒートポンプサイクル１２０を構成する各機器１２１〜１２９のうち、室内熱交換器１２２、および蒸発器１２８は、後述する室内ユニット１３０の構成部品として車室内（インストルメントパネル内）に配設され、他の機器（１２１、１２３〜１２７、１２９）は車両の走行用モータの収容されるエンジンルーム内に配設されている。
【００４７】
圧縮機１２１は、図示しない電動モータによって駆動されて、ヒートポンプサイクル１２０内の冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する電動式の流体機械であり、作動回転数に応じて冷媒の吐出量が調節されるようになっている。バッテリ１２１ｂから供給される電力がインバータ１２１ａによって調整されることで、圧縮機１２１の作動回転数および冷媒吐出量が制御されるようになっている。インバータ１２１ａによる電力調整の作動は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００４８】
室内熱交換器１２２は、圧縮機１２１から吐出される高温高圧の冷媒を加熱源として空調ケース１３１内を流通する空調用空気を加熱する暖房用の加熱手段（加熱用熱交換器）である。室内熱交換器１２２は、空調ケース１３１内において、ヒータコア１１６に対して空調用空気流れの上流側に隣接するように配設されている。室内熱交換器１２２の内部には冷媒流路が形成されており、冷媒流路に冷媒が流れると、室内熱交換器１２２は、冷媒の熱を室内熱交換器１２２自身を通過する空調用空気に放出して、空調用空気を加熱するようになっている。
【００４９】
第１絞り１２３は、絞り開度が、冷媒流路１２０ａの流路断面積と同等となる全開開度から、所定の絞り開度まで調節可能とする絞り部である。第１絞り１２３の絞り開度は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００５０】
室外熱交換器１２４は、第１絞り１２３から流出される冷媒と、外部の熱交換用空気との間で熱交換する熱交換器である。室外熱交換器１２４は、例えばエンジンルーム内においてラジエータ１１３の後方に隣接して配設されている。尚、室外熱交換器１２４の車両後方側には、ラジエータ１１３および室外熱交換器１２４に熱交換用空気を供給する電動ファン１２４ａ、１２４ｂが設けられている。
【００５１】
ヒートポンプサイクル１２０による冷房運転時においては、第１絞り１２３の絞り開度は、全開開度に制御されて、室内熱交換器１２２から流出される冷媒は減圧されずに高温高圧のまま室外熱交換器１２４に流入されるようになっている。よって、室外熱交換器１２４は熱交換用空気によって冷媒を冷却する冷却用熱交換器として機能する。また、ヒートポンプサイクル１２０による暖房運転時においては、第１絞り１２３の絞り開度は、所定の絞り開度に制御されて、室内熱交換器１２２から流出される冷媒は低温低圧に減圧されて室外熱交換器１２４に流入されるようになっている。よって、室外熱交換器１２４は熱交換用空気から吸熱する吸熱用熱交換器として機能する。
【００５２】
第２絞り１２５は、絞り開度が調節され、室外熱交換器１２４から流出される冷媒を減圧する減圧手段である。第２絞り１２３の絞り開度は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００５３】
蒸発器１２６は、第２絞り１２５によって減圧された冷媒と空調ケース１３１内を流通する空調用空気との間で熱交換して、空調用空気を冷却する熱交換器である。蒸発器１２６は、空調ケース１３１内で流路全体を横断するように配設されている。蒸発器１２６は、空調ケース１３１内で室内熱交換器１２２よりも空調用空気流れの上流側に配設されている。
【００５４】
アキュムレータ１２７は、気液分離手段であり、蒸発器１２６から流出される冷媒、あるいは後述する分岐流路１２８を流通する冷媒を受け入れ、冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機１２１へ吸入させるようになっている。
【００５５】
分岐流路１２８は、室外熱交換器１２４と第２絞り１２５との間と、蒸発器１２６とアキュムレータ１２７との間とを接続する流路である。分岐流路１２８の途中部位には、分岐流路１２８を開閉可能とするシャット弁１２９が設けられている。シャット弁１２９による分岐流路１２８の開閉は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００５６】
次に、室内ユニット１３０は、空調用空気の温度を、乗員が設定する設定温度に調節して、選択された吹出し口１３１ｃ〜１３１ｅのいずれかから車室内に吹出すユニットである。室内ユニット１３０は、空調ケース１３１内に送風機１３２、蒸発器１２６、室内熱交換器１２２、ヒータコア１１６およびエアミックスドア１３４等が設けられて形成されている。
【００５７】
送風機１３２は、空調ケース１３１に形成された内気吸入口１３１ａ、あるいは外気吸入口１３１ｂから空調用空気を空調ケース１３１内に取り入れて、最下流側となる吹出し口１３１ｃ〜１３１ｅから車室内へ吹出す送風手段である。送風機１３２の作動回転数、即ち送風量は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。送風機１３２の空調用空気流れ下流側には、上記で説明した蒸発器１２６、室内熱交換器１２２、およびヒータコア１１６が配設されている。また、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６と、空調ケース１３１との間には、空調用空気が室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６をバイパスして流通可能となるバイパス流路１３３が形成されている。
【００５８】
エアミックスドア１３４は、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６と、バイパス流路１３３とを通過する空調用空気量を調節する調節手段である。エアミックスドア１３４は、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６の空調用空気流通部、あるいはバイパス流路１３３を開閉する回動式のドアである。エアミックスドア１３４の開度に応じて、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６を流通する加熱空気と、蒸発器１２６で冷却されてバイパス流路１３３を流通する冷却空気との流量割合が調節されて、室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６の下流側の空調用空気温度が調節されるようになっている。エアミックスドア１３４の開度は、制御装置１４０によって制御されるようになっている。
【００５９】
室内ユニット１３０において室内熱交換器１２２およびヒータコア１１６の下流側は、車室内に向かう複数の吹出し口、即ち、フェイス吹出し口１３１ｃ、フット吹出し口１３１ｄ、デフロスタ吹出し口１３１ｅへ接続されており、上記エアミックスドア１３４によって温度調節された空調空気は、吹出し口１３１ｃ〜１３１ｅのうち、選択された吹出し口から車室内に吹出されるようになっている。
【００６０】
制御装置１４０は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成される制御部である。制御装置１４０は、予め設定されたプログラムに従って、水温センサ１１９、外気温センサ１４１、および内気温センサ１４２からの各種温度信号、日射センサ１４３からの日射信号、および図示しない操作パネルで乗員が設定する設定温度信号等に対する演算処理を行う。更に、制御装置１４０は演算結果に基づいて、切替え弁１１５、切替え弁１１８、インバータ１２１ａ（圧縮機１２１）、第１絞り１２３、電動ファン１２４ａ、１２４ｂ、第２絞り１２５、シャット弁１２９、送風機１３２、エアミックスドア１３４等の制御を行うことで、以下説明する冷房運転、暖房運転、および暖機運転を行う。
【００６１】
次に、上記構成に基づく作動について、図２〜図５を加えて説明する。
【００６２】
１．冷房運転
制御装置１４０は、外気温センサ１４１から得られる外気温度、内気温センサ１４２から得られる内気温度、日射センサ１４３から得られる日射量、および乗員が設定する設定温度をもとに、必要吹出し温度ＴＡＯを算出する。そして、制御装置１４０は、車室内に吹出される空調用空気の温度が乗員の設定する設定温度となるように、必要吹出し温度ＴＡＯに応じて、空調ケース１３１内に取り入れるべき空調用空気の選択（内気か外気か）、送風機１３２の回転数（送風量）設定、エアミックスドア１３４の開度の設定、吹出口１３１ｃ〜１３１ｅの選択（フェイスかフットかデフロスタか）等を行う。
【００６３】
次に、制御装置１４０は、冷却回路１１０において、切替弁１１８によってヒータコア１１６側を閉じ、バイパス流路１１７側を開く。また、冷却水温ＴＦＣに応じて切替弁１１５による流路切替えを行う。また、ヒートポンプサイクル１２０において、第１絞り１２３の絞り開度を全開開度にし、シャット弁１２９を閉じ、圧縮機１２１および電動ファン１２４ａ、１２４ｂを作動させる。
【００６４】
すると、冷却回路１１０においては、冷却水は、燃料電池１１１、ポンプ１１２、ラジエータ１１３（切替弁１１５の操作によってはバイパス流路１１４）、バイパス流路１１７、燃料電池１１１の順に循環する。よって、冷却水はラジエータ１１３によって冷却され、燃料電池１１１は一定温度に冷却維持される。このとき、ヒータコア１１６には冷却水は流れない形となる。
【００６５】
一方、ヒートポンプサイクル１２０においては、冷媒は、圧縮機１２１、室内熱交換器１２２、第１絞り１２３、室外熱交換器１２４、第２絞り１２５、蒸発器１２６、アキュムレータ１２７、圧縮機１２１の順に循環する。
【００６６】
冷房運転時においては、エアミックスドア１３４が主に室内熱交換器１２２を閉じる側に回動されて、空調用空気の大半はバイパス流路１３３を流れるため、室内熱交換器１２２内を流れる冷媒は、空調用空気にほとんど放熱することなく、高温高圧のまま室内熱交換器１２２から流出される形となる。また、第１絞り１２３が全開開度とされているので、室内熱交換器１２２から流出された高温高圧の冷媒は、第１絞り１２３において減圧されることなく、室外熱交換器１２４内に流入して、熱交換用空気によって冷却されることになる。
【００６７】
更に、冷却されて室外熱交換器１２４から流出される冷媒は、第２絞り１２５によって低温低圧に減圧されて、蒸発器１２６に流入される。室内ユニット１３０内の空調用空気は、蒸発器１２６内を流れる冷媒によって冷却され、冷却空気となってバイパス流路１３３を通り、選択された吹出口から車室内に吹出される。このとき、空調用空気の温度は、主に、エアミックスドア１３４の開度制御により調整される。
【００６８】
２．暖房運転
制御装置１４０は、上記冷房運転時と同様に、必要吹出し温度ＴＡＯを算出する。そして、制御装置１４０は、車室内に吹出される空調用空気の温度が乗員の設定する設定温度となるように、必要吹出し温度ＴＡＯに応じて、空調ケース１３１内に取り入れるべき空調用空気の選択（内気か外気か）、送風機１３２の回転数（送風量）設定、エアミックスドア１３４の開度の設定、吹出口１３１ｃ〜１３１ｅの選択（フェイスかフットかデフロスタか）を行う。
【００６９】
次に、制御装置１４０は、図２に示す制御フローチャートに基づき、暖房運転制御を実行していく。即ち、制御装置１４０は、ステップＳ１００で、水温センサ１１９から出力される冷却水温ＴＦＣを取得する。次に、制御装置１４０は、ステップＳ１１０で、冷却水温ＴＦＣをもとに、ヒータコア１１６による暖房が可能か否かを図３に示す判定マップに基づき判定する。
【００７０】
ここで、判定マップは、変化する冷却水温ＴＦＣに対して、予め定めた所定の温度（以下、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ、あるいは暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−α）をもって、ヒータコア１１６による暖房が可能か否かを判定するものである。つまり、判定マップでは、冷却水温ＴＦＣが低温側から上昇していく際に、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ以上となったときに暖房可能と判定する（判定値１とする）と共に、冷却水温ＴＦＣが高温側から下降していく際に、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−αに以下になったときに暖房不可と判定する（判定値０とする）ものとなっている。αは、判定値１と判定値０との間でハンチングを起さないために予め定めた定数である。暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴは例えば６５℃であり、定数αは例えば５℃である（暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−α＝６０℃）。
【００７１】
制御装置１４０は、ステップＳ１１０で冷却水による暖房が可能（判定値１）と判定すると、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では、制御装置１４０は、冷却回路１１０において、切替弁１１８によってヒータコア１１６側を開き、バイパス流路１１７側を閉じる。また、冷却水温ＴＦＣに応じて切替弁１１５による流路切替えを行う。
【００７２】
すると、冷却回路１１０においては、冷却水は、燃料電池１１１、ポンプ１１２、バイパス流路１１４（切替弁１１５の操作によってはラジエータ１１３）、ヒータコア１１６、燃料電池１１１の順に循環する。ここでは、冷却水の熱は主にヒータコア１１６で空調用空気に放出されることで、燃料電池１１１は一定温度に冷却維持される。
【００７３】
そして、制御装置１４０は、ステップＳ１３０で、ヒートポンプ（室内熱交換器１２２）とヒータコア１１６との両者による協調運転制御を実行する。即ち、制御装置１４０は、ヒートポンプサイクル１２０において、第１絞り１２３の絞り開度を所定の絞り開度にし、シャット弁１２９を開き、圧縮機１２１および電動ファン１２４ａ、１２４ｂを作動させる。
【００７４】
更に、制御装置１４０は、ステップＳ１３０において、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の吹出し温度目標値（本発明の目標加熱温度に対応）ＴＡＶＯを、図４に示す決定マップに基づいて決定するようにしている。
【００７５】
ここで、吹出し温度目標値ＴＡＶＯとは、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度を何度にするかという目標値である。決定マップは、変化する冷却水温ＴＦＣに対して、予め吹出し温度目標値ＴＡＶＯを対応付けしたものとなっている。吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、冷却水温ＴＦＣが低温側から上昇していき暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴに至る間においては、一定の値となるように設定されている（図４中のａ）。一定の値は、吹出し温度目標値ＴＡＶＯにおいて、最大値として設定される最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸとなっている。ここでは、最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸの値は、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴの値（６５℃）と等しくなるように設定されている。
【００７６】
そして、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高くなると、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（β）で、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは冷却水温ＴＦＣが高くなるに従ってより低くなるように設定されている（図４中のｂ）。所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（β）は、本発明の第１所定温度範囲（β）に対応する。そして、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ＋β以上となる範囲では、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、再び一定の値となるように設定されている。一定の値は、吹出し温度目標値ＴＡＶＯにおいて、最低値として設定される最低吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＩＮとなっている（図４中のｃ）。
【００７７】
また、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、冷却水温ＴＦＣが高温側から下降していき暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴに至る間においては、最低吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＩＮ一定となるように設定されている（図４中のｃ、ｄ）。
【００７８】
そして、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低くなると、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（−β）で、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、冷却水温ＴＦＣが低くなるに従ってより高くなるように設定されている（図４中のｅ）。所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（−β）は、本発明の第２所定温度範囲（−β）に対応する。そして、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ−β以下となる範囲では、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸ一定となるように設定されている（図４中のａ）。βは、冷却水温ＴＦＣの上昇時と下降時とでハンチングを起さないために予め定めた定数である。定数βは、判定マップにおける定数αに対して小さい値となるように設定されている（α＞β）。
【００７９】
尚、制御装置１４０は、室内熱交換器１２２を通過した空調用空気の温度が、決定マップによって設定した吹出し温度目標値ＴＡＶＯに近づくように、圧縮機１２１による吐出冷媒の圧力、あるいは吐出冷媒の流量を調整する。
【００８０】
制御装置１４０は、上記のような決定マップを用いて、冷却水温ＴＦＣに応じて吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸを設定しながら、ヒータコア１１６と室内熱交換器１２２との両者を用いた協調運転制御を実行する。例えば、冷却水温ＴＦＣが上昇していき暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高くなると、制御装置１４０は、ヒータコア１１６内を流れる冷却水によって空調用空気を加熱すると共に、ヒータコア１１６の加熱では足りない分を、室内熱交換器１２２の加熱によって補うようにする。つまり、冷却水温ＴＦＣが高くなるほどヒータコア１１６による加熱能力は大きくなるので、その分、室内熱交換器１２２における吹出し温度目標値ＴＡＶＯがより低くなるように設定することで、室内熱交換器１２２によって補われる分を小さくし、ヒータポンプサイクル１２０の負荷（圧縮機１２１の負荷）を小さくして空調用空気を加熱する。このとき、空調用空気の温度は、エアミックスドア１３４の開度制御により調整される。
【００８１】
逆に、冷却水温ＴＦＣが下降していき暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低くなり、更に暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−αに至るまでの間においては、ヒータコア１１６による空調用空気の加熱能力は小さくなっていくので、制御装置１４０は、ヒータコア１１６の加熱では足りない分を、室内熱交換器１２２の加熱によって補うようにする。つまり、冷却水温ＴＦＣが低くなるほどヒータコア１１６による加熱能力は小さくなるので、その分、室内熱交換器１２２における吹出し温度目標値ＴＡＶＯがより高くなるように設定することで、室内熱交換器１２２によって補われる分を大きくし、ヒートポンプサイクル１２０の能力を充分に活用して空調用空気を加熱する。このとき、空調用空気の温度は、エアミックスドア１３４の開度制御により調整される。
【００８２】
一方、制御装置１４０は、ステップＳ１１０で冷却水による暖房が不可（判定値０）と判定すると、ステップＳ１４０へ進む。ステップＳ１４０では、制御装置１４０は、冷却回路１１０において、切替弁１１８によってヒータコア１１６側を閉じ、バイパス流路１１７側を開く。また、冷却水温ＴＦＣに応じて切替弁１１５による流路切替えを行う。
【００８３】
すると、冷却回路１１０においては、冷却水は、燃料電池１１１、ポンプ１１２、バイパス流路１１４（切替弁１１５の操作によってはラジエータ１１３）、バイパス流路１１７、燃料電池１１１の順に循環し、燃料電池１１１は一定温度に冷却維持される。
【００８４】
そして、制御装置１４０は、ステップＳ１５０で、ヒートポンプサイクル１２０（室内熱交換器１２２）のみによる単独運転制御を実行する。即ち、制御装置１４０は、ヒートポンプサイクル１２０において、第１絞り１２３の絞り開度を所定の絞り開度にし、シャット弁１２９を開き、圧縮機１２１および電動ファン１２４ａ、１２４ｂを作動させる。
【００８５】
すると、ヒートポンプサイクル１２０においては、冷媒は、圧縮機１２１、室内熱交換器１２２、第１絞り１２３、室外熱交換器１２４、シャット弁１２９、アキュムレータ１２７、圧縮機１２１の順に循環する。
【００８６】
ステップＳ１５０の単独運転時においては、エアミックスドア１３４が主にバイパス流路１３３を閉じる側に回動されて、空調用空気の大半は室内熱交換器１２２を通過する形となり、室内熱交換器１２２内を流れる高温高圧の冷媒によって空調用空気が加熱される。室内熱交換器１２２においては、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、最大噴出し目標値ＴＡＶＯＭＡＸに設定されて、空調用空気は加熱される。また、室内熱交換器１２２から流出されて、第１絞り１２３によって減圧された冷媒は、室外熱交換器１２４において熱交換用空気から吸熱する形となる。このように、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低い場合であると、ヒータコア１１６と室内熱交換器１２２のうち、室内熱交換器１２２のみによって暖房運転が行われることになる。このとき、空調用空気の温度は、エアミックスドア１３４の開度制御により調整される。
【００８７】
３．暖機運転
制御装置１４０は、上記暖房運転時において、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴよりも低い場合であっても、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ−αに至る間においては、冷却水がヒータコア１１６に流れるようにしている。このとき、決定マップにおいて、図５中の２重線で示すように、吹出し温度目標値ＴＡＶＯが冷却水温ＴＦＣより高くなる領域（ＴＡＶＯ＝ＴＦＣとなる破線よりも上側となる領域）が形成されている。この領域においては、室内熱交換器１２２によって加熱された空調用空気の温度は、冷却水温ＴＦＣより高くなる領域であり、この場合であると、室内熱交換器１２２に加熱された空調用空気によって冷却水が加熱されることになる。つまり、ヒータコア１１６の冷却水が室内熱交換器１２２によって積極的に暖機されることになる。
【００８８】
以上のように、本実施形態では、暖房運転時において、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣに応じて、吹出し温度目標値ＴＡＶＯを変化させるようにしている。具体的には、制御装置部１４０は、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高いときに、冷却水温ＴＦＣが高くなるほど、吹出し温度目標値ＴＡＶＯをより低く設定すると共に、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低いときに、冷却水温ＴＦＣが低くなるほど、吹出し温度目標値ＴＡＶＯをより高く設定するようにしている。
【００８９】
これにより、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高いときに、冷却水温ＴＦＣが高くなるほど吹出し温度目標値ＴＡＶＯをより低く設定することにより、主にヒータコア１１６による加熱能力を活用して、不足分のみを室内熱交換器１２２によって補うことで、必要とされる暖房性能をヒータコア１１６と室内熱交換器１２２とによって確保することが可能となる。
【００９０】
逆に、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低いときに、冷却水温ＴＦＣが低くなるほど吹出し温度目標値ＴＡＶＯをより高く設定することにより、ヒータコア１１６によって得られる加熱能力をそのまま活用しつつも、不足となる分については室内熱交換器１２２によって補うことで、必要とされる暖房性能をヒータコア１１６と室内熱交換器１２２とによって確保することが可能となる。
【００９１】
よって、ヒータコア１１６においては、冷却水温ＴＦＣに応じた分の空調用空気の加熱をすれば良いので、暖房のために過度の熱量を冷却水から放出することがなく、冷却水温ＴＦＣを一定に保つことができる。つまり、燃料電池１１１の温度を一定に保つことができる。
【００９２】
このように、冷却水温ＴＦＣに応じて吹出し温度目標値ＴＡＶＯを変化させることで、ヒータコア１１６と室内熱交換器１２２との２つの加熱手段によって必要とされる暖房性能を確保することができるので、３つの加熱手段（２つの加熱用室内器と１つのヒータコア）を必要とする特許文献２と比べて、簡素な構成とすることができる。
【００９３】
よって、燃料電池１１１における少ない廃熱を有効に利用しつつ、簡素な構成で好適な空調を可能とし、燃料電池１１１の温度を一定に保つことのできる車両用空調装置１００を提供することができる。
【００９４】
また、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ（あるいは暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴ−α）より低いときに、冷却水をバイパス流路１１７に流し、ヒートポンプサイクル１２０（室内熱交換器１２２）のみによる単独運転制御を実行するようにしている。
【００９５】
これにより、ヒータコア１１６には、冷却水が流れない形とすることができるので、空調用空気の加熱は加熱用熱交換器１２２のみによって行われることとなり、ヒータコア１１６から冷却水の熱が空調用空気に放出されることがなく、冷却水の温度を一定に保つことができる。つまり、燃料電池１１１の温度を一定に保つことができる。
【００９６】
また、制御装置１４０は、冷却水温ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低いときに、吹出し温度目標値ＴＡＶＯを冷却水温ＴＦＣよりも高い値に設定するようにしている（図５中の２重線部）。
【００９７】
これにより、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度は、常に冷却水温ＴＦＣよりも高い値に加熱される。よって、室内熱交換器１２２よりも空調用空気流れの下流側となるヒータコア１１６内の冷却水を、室内熱交換器１２２によって加熱された空調用空気によって加熱することができる。つまり、冷却水温度ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低い場合に、暖房性能を確保しつつ、低温の冷却水を積極的に暖機することができる。
【００９８】
尚、図４で説明した決定マップにおいて、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高くなると、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（β）で、冷却水温ＴＦＣが高くなるに従って吹出し温度目標値ＴＡＶＯがより低くなるように設定し、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ＋β以上となる範囲では、吹出し温度目標値ＴＡＶＯが最低吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＩＮ一定となるように設定した。また、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低くなると、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（−β）で、冷却水温ＴＦＣが低くなるに従って吹出し温度目標値ＴＡＶＯがより高くなるように設定し、冷却水温ＴＦＣ ＳＥＴ−β以下となる範囲では、吹出し温度目標値ＴＡＶＯが最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸ一定となるように設定した。
【００９９】
しかしながら、これに限定されることなく、所定の冷却水温ＴＦＣの範囲（β、−β）を設けずに、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより高くなると、冷却水温ＴＦＣが高くなるに従って吹出し温度目標値ＴＡＶＯが最低吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＩＮに向けてより低くなるように設定し、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低くなると、冷却水温ＴＦＣが低くなるに従って吹出し温度目標値ＴＡＶＯが最大吹出し温度目標値ＴＡＶＯＭＡＸに向けてより高くなるように設定するようにしても良い。
【０１００】
（第２実施形態）
第２実施形態の決定マップを図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して決定マップの内容を変更したものである。
【０１０１】
図６に示すように、決定マップは、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴよりも低くなると、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、制御装置１４０によって、冷却水温ＴＦＣと同じ値に設定されるようになっている。
【０１０２】
これにより、冷却水温ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低い場合に、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度と、ヒータコア１１６における冷却水温ＴＦＣとの間における温度差を無くすことができる。よって、ヒータコア１１６における冷却水の熱が空調用空気に放出されることがなく、冷却水の熱を冷却回路１１０内に維持することができる。つまり、燃料電池１１１の温度を一定に保つことができる。
【０１０３】
（第３実施形態）
第３実施形態の決定マップを図７に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して決定マップの内容を変更したものである。
【０１０４】
図７に示すように、決定マップは、冷却水温ＴＦＣが暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴよりも低くなると、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、制御装置１４０によって、冷却水温ＴＦＣよりも高い値に設定されるようになっている。具体的には、吹出し温度目標値ＴＡＶＯは、図７中の斜線で示した範囲の値に設定されるようになっている。
【０１０５】
これにより、上記第１実施形態の図７で説明した２重線部と同様に、冷却水温ＴＦＣが、暖房可能温度ＴＦＣ ＳＥＴより低い場合に、室内熱交換器１２２によって加熱される空調用空気の温度は、常に冷却水温ＴＦＣよりも高い値に加熱される。よって、室内熱交換器１２２よりも空調用空気流れの下流側となるヒータコア１１６内の冷却水を、室内熱交換器１２２によって加熱された空調用空気によって加熱することができ、低温の冷却水を積極的に暖機することができる。
【０１０６】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、冷却回路１１０は、燃料電池１１１を冷却する回路を例として説明したが、これに限らず、ハイブリッド車のエンジンを冷却する回路としても良い。
【符号の説明】
【０１０７】
１００ 車両用空調装置
１１０ 冷却回路
１１１ 燃料電池
１１６ ヒータコア
１１７ バイパス流路
１２０ ヒートポンプサイクル
１２２ 室内熱交換器（加熱用熱交換器）
１４０ 制御装置（制御部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車の燃料電池（１１１）、あるいはハイブリッド車のエンジンを冷却する冷却回路（１１０）の冷却水を加熱源として空調用空気を加熱するヒータコア（１１６）と、
前記ヒータコア（１１６）に対して、前記空調用空気の流れ方向の上流側に配設されて、ヒートポンプサイクル（１２０）を循環する冷媒を加熱源として前記空調用空気を加熱する加熱用熱交換器（１２２）と、
前記冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて、前記加熱用熱交換器（１２２）によって加熱される前記空調用空気の温度目標値として設定される目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させるように前記ヒートポンプサイクル（１２０）の作動を制御する制御部（１４０）とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記冷却回路（１１０）には、前記冷却水が前記ヒータコア（１１６）をバイパスするバイパス流路（１１７）が設けられており、
前記制御部（１４０）は、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が、前記ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、前記冷却水を前記バイパス流路（１１７）に流す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】
前記制御部（１４０）は、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が前記ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より高いときに、少なくとも前記冷却水の第１所定温度範囲（β）において、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が高くなるほど、前記目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより低く設定すると共に、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が前記暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、少なくとも前記冷却水の第２所定温度範囲（−β）において、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が低くなるほど、前記目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより高く設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御部（１４０）は、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が、前記ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、前記目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を前記冷却水の温度（ＴＦＣ）と同じ値に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記制御部（１４０）は、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が、前記ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、前記目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を前記冷却水の温度（ＴＦＣ）よりも高い値に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項１】
燃料電池車の燃料電池（１１１）、あるいはハイブリッド車のエンジンを冷却する冷却回路（１１０）の冷却水を加熱源として空調用空気を加熱するヒータコア（１１６）と、
前記ヒータコア（１１６）に対して、前記空調用空気の流れ方向の上流側に配設されて、ヒートポンプサイクル（１２０）を循環する冷媒を加熱源として前記空調用空気を加熱する加熱用熱交換器（１２２）と、
前記冷却水の温度（ＴＦＣ）に応じて、前記加熱用熱交換器（１２２）によって加熱される前記空調用空気の温度目標値として設定される目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を変化させるように前記ヒートポンプサイクル（１２０）の作動を制御する制御部（１４０）とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記冷却回路（１１０）には、前記冷却水が前記ヒータコア（１１６）をバイパスするバイパス流路（１１７）が設けられており、
前記制御部（１４０）は、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が、前記ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、前記冷却水を前記バイパス流路（１１７）に流す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】
前記制御部（１４０）は、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が前記ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より高いときに、少なくとも前記冷却水の第１所定温度範囲（β）において、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が高くなるほど、前記目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより低く設定すると共に、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が前記暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、少なくとも前記冷却水の第２所定温度範囲（−β）において、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が低くなるほど、前記目標加熱温度（ＴＡＶＯ）をより高く設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御部（１４０）は、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が、前記ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、前記目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を前記冷却水の温度（ＴＦＣ）と同じ値に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記制御部（１４０）は、前記冷却水の温度（ＴＦＣ）が、前記ヒータコア（１１６）による暖房が可能となる暖房可能温度（ＴＦＣ ＳＥＴ）より低いときに、前記目標加熱温度（ＴＡＶＯ）を前記冷却水の温度（ＴＦＣ）よりも高い値に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１４２６８（Ｐ２０１３−１４２６８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９４８３（Ｐ２０１１−１４９４８３）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【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２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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