以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る空調装置100について説明する。
まず、図1から図3を参照して、空調装置100の構成について説明する。
図1に示すように、空調装置100は、冷媒が循環する冷凍サイクル2と、熱媒体としての温水が循環する温水サイクル4と、空調に利用される空気が通過するHVAC(Heating Ventilation and Air Conditioning)ユニット5と、空調装置100の動作を制御する制御部としてのコントローラ10と、を備える。
空調装置100は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。空調装置100は、車両(図示省略)に搭載されて車室(図示省略)内の空調を行う。例えば、冷媒にはHFO−1234yfが用いられ、温水には不凍液が用いられる。
冷凍サイクル2は、圧縮機としてのコンプレッサ21と、冷媒−熱媒体熱交換器としての水冷コンデンサ22と、室外熱交換器23と、受液器24と、内部熱交換器30と、蒸発器としてのエバポレータ25と、膨張弁としての温度式膨張弁26と、固定絞り27と、固定絞り27をバイパスする冷媒が流れるバイパス路20aと、バイパス路20aを開閉する流路切換弁としての第2流路切換弁29と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路20と、を備える。冷媒流路20には、第1流路切換弁28が設けられる。
コンプレッサ21は、ガス状(気相)冷媒を吸入し圧縮する。これにより、ガス状冷媒は高温高圧になる。
水冷コンデンサ22は、暖房運転時に、コンプレッサ21を通過した後の冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。水冷コンデンサ22は、コンプレッサ21によって高温高圧となった冷媒と温水サイクル4を循環する温水との間で熱交換を行い、冷媒の熱によって温水を加熱する。水冷コンデンサ22にて凝縮した冷媒は、固定絞り27へと流れる。
水冷コンデンサ22は、コンプレッサ21にて圧縮された冷媒の熱を用いて、温水サイクル4を循環する温水を介して、車室内に導かれて空調に用いられる空気を加熱する。ここでは、水冷コンデンサ22と温水サイクル4とが、車室内に導かれる空気を加熱する室内熱交換器に相当する。これに代えて、図3に示すように、温水サイクル4を設けずに、コンプレッサ21にて圧縮された冷媒がヒータコア42に直接導かれるようにしてもよい。この場合、ヒータコア42が室内熱交換器に相当する。
室外熱交換器23は、例えば車両のエンジンルーム(電気自動車においてはモータルーム)内に配置され、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器23は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。室外熱交換器23には、車両の走行や室外ファン6の回転によって、外気が導入される。
受液器24は、室外熱交換器23の下流に位置し、室外熱交換器23からの冷媒を導入し、液状(液相)冷媒とガス状冷媒とに気液分離させる。受液器24は、液状冷媒を貯留する貯液部24aと、液状冷媒をエバポレータ25に導く出口と、ガス状冷媒をコンプレッサ21に導く出口と、を有する。図1では、概念図のため省略しているが、ガス状冷媒をコンプレッサ21に導く通路は、回路内に含まれるオイルの戻りが可能なように構成されている。
受液器24は、暖房運転時には、室外熱交換器23から流入するガス状冷媒をコンプレッサ21に導く。受液器24からコンプレッサ21へは、分離したガス状冷媒のみが流れる。受液器24は、冷房運転時には、室外熱交換器23から流入する液状冷媒を貯留し、液状冷媒の一部を内部熱交換器30と温度式膨張弁26とを介してエバポレータ25に導く。受液器24からエバポレータ25へは、分離した液状冷媒のみが流れる。
受液器24と温度式膨張弁26との間には、差圧弁31が設けられる。差圧弁31は、内部熱交換器30の上流に設けられる。差圧弁31は、差圧弁31の上流側の圧力が設定圧力を超えると開く。この設定圧力は、暖房運転時には差圧弁31が開かず、冷房運転時にのみ差圧弁31が開くような圧力に予め設定される。差圧弁31が設けられることによって、暖房運転時に受液器24から温度式膨張弁26を介してエバポレータ25に冷媒が流れることを防止できる。よって、エバポレータ25が凍結することや、冷媒流路20内を流れる潤滑用オイルがエバポレータ25に貯留されることが防止される。なお、差圧弁31を、内部熱交換器30と温度式膨張弁26との間に設けてもよい。
エバポレータ25は、HVACユニット5内に配置される。エバポレータ25は、冷凍サイクル2の運転モードが冷房モードである場合に、車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させて冷媒を蒸発させる。エバポレータ25にて蒸発した冷媒は、内部熱交換器30を介してコンプレッサ21へと流れる。
温度式膨張弁26は、内部熱交換器30とエバポレータ25との間に配置され、室外熱交換器23から受液器24及び内部熱交換器30を介して導かれた液状冷媒を減圧膨張させる。温度式膨張弁26は、エバポレータ25を通過した冷媒の温度、即ちガス状冷媒の過熱度に応じて開度を自動的に調節する。
エバポレータ25の負荷が増加した場合には、ガス状冷媒の過熱度が増加する。そうすると温度式膨張弁26の開度が大きくなって過熱度を調節する様に冷媒量が増加する。一方、エバポレータ25の負荷が減少した場合には、ガス状冷媒の過熱度が減少する。そうすると温度式膨張弁26の開度が小さくなって過熱度を調節する様に冷媒量が減少する。このように、温度式膨張弁26は、エバポレータ25を通過したガス状冷媒の温度をフィードバックして、ガス状冷媒が適切な過熱度となるように開度を調節する。
内部熱交換器30は、温度式膨張弁26の上流の冷媒とエバポレータ25の下流の冷媒との間で、温度差を利用して熱交換させる。
固定絞り27は、水冷コンデンサ22と室外熱交換器23との間に配置され、コンプレッサ21にて圧縮されて水冷コンデンサ22にて凝縮した冷媒を減圧膨張させる。固定絞り27には、例えば、オリフィスやキャピラリーチューブが用いられる。固定絞り27の絞り量は、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように設定される。本実施形態では、固定絞り27,バイパス路20a,及び第1流路切換弁28が絞り機構に該当する。
固定絞り27に代えて、例えば、図3に示す変形例のように、少なくとも全開と所定の絞り状態とを有し、段階的に又は無段階に開度を調節できる電気式絞り機構としての電磁絞り弁127を可変絞り(絞り機構)として用いてもよい。この場合、バイパス路20aを設ける必要はない。電磁絞り弁127は、冷房運転時には、冷媒の流れを絞らないように調節され、暖房運転時には、冷媒の流れを絞るように調節される。
第1流路切換弁28は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第1流路切換弁28は、コントローラ10によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。
冷房運転時には、第1流路切換弁28が閉じられる。これにより、室外熱交換器23にて凝縮した冷媒は、受液器24に流入し、差圧弁31の上流側の圧力が設定圧力を超えて、液状冷媒が内部熱交換器30,温度式膨張弁26,及びエバポレータ25を通過してコンプレッサ21に導かれる。一方、暖房運転時には、第1流路切換弁28が開かれる。これにより、室外熱交換器23にて蒸発した冷媒は、受液器24に流入し、第1流路切換弁28を通過してコンプレッサ21に導かれる。よって、暖房運転時には、冷媒は、内部熱交換器30,温度式膨張弁26,及びエバポレータ25をバイパスして流れる。
第2流路切換弁29は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第2流路切換弁29は、コントローラ10によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。
冷房運転時には、第2流路切換弁29が開かれる。これにより、コンプレッサ21によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ22を通過した後、固定絞り27をバイパスして室外熱交換器23へ流入する。一方、暖房運転時には、第2流路切換弁29が閉じられる。これにより、コンプレッサ21によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ22及び固定絞り27を通過して室外熱交換器23へ流入する。
温水サイクル4は、ポンプとしてのウォータポンプ41と、ヒータコア42と、補助加熱器としての温水ヒータ43と、水冷コンデンサ22と、これらを温水が循環可能となるように接続する温水流路40と、を備える。
ウォータポンプ41は、温水流路40内の温水を循環させる。
ヒータコア42は、HVACユニット5内に配置され、暖房運転時に、ヒータコア42を通過する空気と温水との熱交換によって、空調に用いられる空気を加熱する。
温水ヒータ43は、車室に導かれる空気の加熱を補助する。温水ヒータ43は、内部にヒータ(図示省略)を有し、外部動力を用いて温水を加熱する。ヒータには、例えば、シーズヒータやPTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータが用いられる。
温水ヒータ43に代えて、例えば、車室に導かれる空気を直接加熱する空気式ヒータ(図示省略)、又は車両の内燃機関としてのエンジン(図示省略)の排熱を使用して車室に導かれる空気を加熱する温水式熱交換器(図示省略)を用いてもよい。また、温水ヒータ43、空気式ヒータ、及び温水式熱交換器のいずれか一つを単体で用いてもよく、これらを任意に組み合わせて用いてもよい。
HVACユニット5は、空調に利用する空気を冷却又は加熱する。HVACユニット5は、ブロワ52と、エアミックスドア53と、これらを空調に利用する空気が通過可能となるように囲うケース51と、を備える。HVACユニット5内には、エバポレータ25とヒータコア42とが配置される。ブロワ52から送風された空気は、エバポレータ25内を流れる冷媒との間、及びヒータコア42内を流れる温水との間で熱交換を行う。
ブロワ52は、HVACユニット5内に空気を送風する送風機である。
エアミックスドア53は、HVACユニット5内に配置されたヒータコア42を通過する空気の量を調整する。エアミックスドア53は、ヒータコア42のブロワ52側に設置される。エアミックスドア53は、暖房運転時にヒータコア42側を開き、冷房運転時にヒータコア42側を閉じる。エアミックスドア53の開度によって、空気とヒータコア42内の温水との間の熱交換量が調節される。
空調装置100には、冷媒圧力検出器としての吐出圧センサ11と、冷媒温度検出器としての室外熱交換器出口温センサ12と、蒸発器温度検出器としてのエバポレータ温度センサ13と、外気温度検出器としての外気温センサ15と、熱媒体温度検出器としての水温センサ16と、が設置されている。
吐出圧センサ11は、コンプレッサ21の吐出側の冷媒流路20に設置され、コンプレッサ21にて圧縮されたガス状冷媒の吐出圧Pd[Pa]を検出する。
室外熱交換器出口温センサ12は、室外熱交換器23の出口に設けられて冷媒流路20内の冷媒の温度を検出する。室外熱交換器出口温センサ12は、室外熱交換器23を通過した冷媒の温度を検出する。
エバポレータ温度センサ13は、HVACユニット5内におけるエバポレータ25の空気流れ下流側に設置され、エバポレータ25を通過した空気の温度を検出する。なお、エバポレータ温度センサ13は、エバポレータ25に直接設置されてもよい。
外気温センサ15は、室外熱交換器23に取り込まれて通過する前の外気の温度を検出する。
水温センサ16は、温水ヒータ43の出口近傍の温水流路40に設置される。水温センサ16を温水ヒータ43内に設けてもよい。水温センサ16は、ヒータコア42に導かれる温水の温度Tw[℃]を検出する。
コントローラ10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などによって構成されるマイクロコンピュータである。コントローラ10を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ10は、ROMに記憶されたプログラムをCPUによって読み出すことで、空調装置100に各種機能を発揮させる。
コントローラ10は、空調装置100の制御を実行するようにプログラムされている。図2に示すように、コントローラ10には、吐出圧センサ11と、室外熱交換器出口温センサ12と、エバポレータ温度センサ13と、外気温センサ15と、水温センサ16と、からの信号が入力される。なお、コントローラ10には、図示しない他のセンサからの信号が入力されてもよい。
コントローラ10は、入力された信号に基づいて、冷凍サイクル2の制御を実行する。即ち、コントローラ10は、図1に破線で示すように、コンプレッサ21の回転数(回転速度)D[rpm]を設定すると共に、第1流路切換弁28及び第2流路切換弁29の開閉制御を実行する。また、コントローラ10は、図示しない出力信号を送信することで、温水サイクル4及びHVACユニット5の制御を実行する。
コントローラ10は、以下のようにコンプレッサ21の回転数Dを制御する。
コントローラ10には、車室内温度センサ(図示省略)によって検出された車室内温度,外気温センサ15によって検出された外気温度,車室内の操作スイッチ(図示省略)を用いて設定された設定温度,及び日射センサ(図示省略)によって検出された日射量が入力される。コントローラ10は、これらの入力値から、車室内に導かれる空気の目標温度である目標吹出温度To[℃]を演算する。
コントローラ10は、車室内に導かれる空気を目標吹出温度Toにするためにヒータコア42に供給する必要のある温水の目標温度である目標熱媒体温度としての目標温水温度Two[℃]を演算する。目標温水温度Twoは、Two=To+αによって演算される。αは定数であり、例えばα=2[℃]である。
コントローラ10は、ヒータコア42に供給する温水の温度Twを目標温水温度Twoにするための冷媒の目標温度である目標冷媒温度Tc[℃]を演算する。目標冷媒温度Tcは、Tc=Tw+βによって演算される。βは定数であり、例えばβ=1[℃]である。
コントローラ10は、目標冷媒温度Tcのときのコンプレッサ21の吐出圧Pdの目標値である目標冷媒圧力Pc[Pa]を演算する。冷媒の飽和圧力と温度とには相関があるため、目標冷媒温度Tcから目標冷媒圧力Pcを演算することができる。
コントローラ10は、吐出圧センサ11が検出した冷媒の圧力が、車室内への空気の目標吹出温度Toに対応する目標冷媒圧力Pcに近付くように、コンプレッサ21の回転数DをPI制御する。このように、コントローラ10は、目標吹出温度Toが決まれば目標冷媒圧力Pcを演算できるので、当該目標吹出温度Toに基づいてコンプレッサ21の回転数Dを制御することができる。
次に、図4及び図5を参照して、空調装置100の各空調運転モードについて説明する。
<冷房運転>
冷房運転時には、冷凍サイクル2は、冷房モードに切り換えられる。冷房モードでは、冷凍サイクル2内の冷媒は、図4に太実線で示すように循環する。
コントローラ10は、第1流路切換弁28を閉じた状態にすると共に、第2流路切換弁29を開いた状態にする。
コンプレッサ21で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、水冷コンデンサ22及び第2流路切換弁29を通って、室外熱交換器23へと流れる。このとき、温水サイクル4内の温水は循環していないので、水冷コンデンサ22では、殆ど熱交換は行われない。また、冷媒は、固定絞り27をバイパスしてバイパス路20aを通過する。固定絞り27に代えて電磁絞り弁127(図2参照)を設ける場合には、電磁絞り弁127は、冷媒の流れを絞らないように調節される。
室外熱交換器23へ流れた冷媒は、室外熱交換器23に導入される外気と熱交換を行い冷却された後、受液器24にて気液分離される。これにより、受液器24に液状冷媒が貯留される。受液器24の下流側に接続される温度式膨張弁26には、受液器24から液状冷媒の一部が内部熱交換器30を介して流通する。
その後、液状冷媒は、温度式膨張弁26で減圧膨張してエバポレータ25へ流通し、エバポレータ25を通過する際に空調に利用する空気の熱を吸収することで蒸発する。エバポレータ25にて蒸発したガス状冷媒は、内部熱交換器30を通過し再びコンプレッサ21へと流れる。
ここで、受液器24から内部熱交換器30に流通する液状冷媒は、高圧の流体であり、受液器24にて気液分離されることで、過冷却度がほぼ0℃の略飽和液状態となっている。一方、エバポレータ25から内部熱交換器30に流通するガス状冷媒は、温度式膨張弁26を通過する際に減圧膨張して低温の流体になっている。そのため、液状冷媒は、内部熱交換器30を流通する際に低温のガス状冷媒との間で熱交換を行い、ガス状冷媒により過度に冷却されて飽和液状態から過冷却度をもった過冷却状態となる。また、ガス状冷媒は、内部熱交換器30を流通する際に、液状冷媒によって加熱されることで過熱度を持った加熱状態となる。
エバポレータ25にて冷媒によって冷却された空気は、HVACユニット5の下流に流されて冷房風として用いられる。
<暖房運転>
暖房運転時には、冷凍サイクル2は、ヒートポンプ暖房モードに切り換えられる。暖房運転時には、いわゆる外気吸熱ヒートポンプ運転が実行される。ヒートポンプ暖房モードでは、冷凍サイクル2内の冷媒及び温水サイクル4内の温水は、図5に太実線で示すように循環する。
コントローラ10は、第1流路切換弁28を開いた状態にすると共に、第2流路切換弁29を閉じた状態にする。
コンプレッサ21で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ22へと流れる。水冷コンデンサ22へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ22の内部で温水を加熱し、固定絞り27を通って減圧膨張することで低温となって、室外熱交換器23へと流れる。
室外熱交換器23へ流れた冷媒は、室外熱交換器23に導入される外気との間で熱交換した後、受液器24へと流れて気液分離される。そして、受液器24で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、第1流路切換弁28を通って再びコンプレッサ21へと流れる。このように、ヒートポンプ暖房モードでは、受液器24には液状冷媒が貯留されて、ガス状冷媒がコンプレッサ21に導かれる。
一方、水冷コンデンサ22で冷媒によって加熱された温水は、循環してヒータコア42に流れ、ヒータコア42の周囲の空気を加熱する。加熱された空気は、HVACユニット5の下流側に流されることで、暖房風として用いられる。
なお、水冷コンデンサ22で冷媒が充分に温水を加熱できない場合には、外気吸熱ヒートポンプ運転と併用して又は独立して温水ヒータ43を運転させることによって温水を加熱してもよい。
次に、図6及び図7を参照して、暖房運転時のコンプレッサ21の運転モードの切り換えについて説明する。コントローラ10は、図6に示すルーチンを、例えば10ミリ秒ごとの一定時間隔で繰り返し実行する。
ステップS11では、コントローラ10は、吐出圧センサ11からの電気信号に基づき、コンプレッサ21の吐出圧Pdを検出する。
ステップS12では、コントローラ10は、目標冷媒圧力Pcと吐出圧Pdとの差である冷媒圧力差ΔP[Pa]を演算する。
ステップS13では、コントローラ10は、冷媒圧力差ΔPに基づいてPI(Proportional Integral:比例積分)制御を実行し、コンプレッサ21の回転数Dを演算する。
ステップS14では、コントローラ10は、現状のコンプレッサ21の運転モードを検出する。コンプレッサ21は、第1運転モード,第2運転モード,又は第3運転モードにて運転されている。
第1運転モードは、コントローラ10が、目標冷媒圧力Pcに吐出圧センサ11が検出した冷媒の吐出圧Pdが近付くようにコンプレッサ21の回転数DをPI制御する運転モードである。第1運転モードでは、演算されたコンプレッサ21の回転数Dが最低回転数(最低回転速度)Dmin[rpm]を下回っても、コントローラ10はコンプレッサ21を停止させずに最低回転数Dminにて運転を継続する。第2運転モードは、コントローラ10が、コンプレッサ21を最低回転数Dminに固定して運転させる運転モードである。第3運転モードは、コントローラ10は、コンプレッサ21の運転(回転)を停止させる運転モードである。
ステップS15では、水温センサ16からの電気信号に基づき、温水の温度Twを検出する。
ステップS16では、コントローラ10は、現状のコンプレッサ21の運転モードと温水の温度Twとに基づいて、コンプレッサ21をどの運転モードで運転するか判定する。
具体的には、コントローラ10は、図7の遷移図に基づいて、コンプレッサ21をどの運転モードで運転するか判定する。図7では、横軸が、温水の温度Twであり、縦軸が、コンプレッサ21の運転モードである。
図7の横軸において、第1目標温水温度Two1,第2目標温水温度Two2,及び第3目標温水温度Two3が設定される。これらは、水温センサ16が検出した温水の温度Twから目標吹出温度Toに対応する目標温水温度Twoを減じた熱媒体温度差としての温水温度差ΔTwが、それぞれ第1設定温度Tw1,第2設定温度Tw2,及び第3設定温度Tw3の場合の温度である。ここでは、第1設定温度Tw1は4[℃]に設定され、第2設定温度Tw2は、2[℃]に設定され、第3設定温度Tw3は0[℃]に設定される。即ち、第3目標温水温度Two3は、目標温水温度Twoと一致している。
図7に示すように、空調装置100にて暖房運転を開始して、車室内の空気が充分に温まっていない状態では、コントローラ10は、第1運転モードにて、目標冷媒圧力Pcに吐出圧センサ11が検出した冷媒の吐出圧Pdが近付くようにコンプレッサ21の回転数DをPI制御する。
第1運転モードにて、吐出圧Pdが目標冷媒圧力Pcを超えると、演算上、コンプレッサ21の回転数Dは、最低回転数Dminを下回った値になる。しかしながら、空調装置100では、温水の温度Twが目標温水温度Twoを超えても、温水温度差ΔTwが第1設定温度Tw1より低い場合には、コンプレッサ21の回転を停止させずに、最低回転数Dminにて運転を継続させる。
このように、空調装置100では、コンプレッサ21にて圧縮された冷媒の吐出圧Pdが目標冷媒圧力Pcより高くなっても、目標冷媒圧力Pcとの圧力差が設定圧力より小さい場合には、コンプレッサ21を停止させずに最低回転数Dminで運転させる。そのため、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させている間だけコンプレッサ21はオフに切り換えられない。また、コンプレッサ21の停止時の冷媒の圧力は、目標冷媒圧力Pcよりも設定圧力だけ高くなっている。そのため、コンプレッサ21がオフに切り換えられた後に、すぐにオンに切り換えられることが抑制される。したがって、空調装置100におけるコンプレッサ21のオン/オフの繰り返し頻度を低減させることができる。
なお、図3に示す変形例でも同様に、コントローラ10は、吐出圧センサ11が検出した吐出圧Pdが目標冷媒圧力Pcより高くなっても、目標冷媒圧力Pcとの冷媒圧力差ΔPが設定圧力より小さい場合に、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させる、このとき、設定圧力は、温水の温度Twが第1目標温水温度Two1であるときの冷媒の圧力である。この場合にも同様の効果を奏する。
コントローラ10は、第1運転モードにて、温水の温度Twが上昇して第1目標温水温度Two1より高くなった場合、即ち温水温度差ΔTwが第1設定温度Tw1より高くなった場合に、第3運転モードに切り換えて、コンプレッサ21の回転を停止させる。
コントローラ10は、第3運転モードにて、温水の温度Twが第2目標温水温度Two2より低くなった場合、即ち温水温度差ΔTwが第2設定温度Tw2より低くなった場合に、第2運転モードに切り換えて、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転する。
コントローラ10は、第2運転モードにて、温水の温度Twが第3目標温水温度Two3より低くなった場合、即ち温水温度差ΔTwが第3設定温度Tw3より低くなった場合に、第1運転モードに切り換えて、再びコンプレッサ21の回転数DをPI制御する。
ここで、コンプレッサ21が停止した状態から通常のPI制御に移行する場合には、吐出圧Pdが室内熱交換器の温度との関係よりも低くなっているため、目標冷媒圧力Pcとの差が大きくなっており、コンプレッサ21の回転数Dを高くする必要がある。そして、吐出圧Pdがオーバーシュートすると、コンプレッサ21の回転数Dを急に下げる必要がある。そのため、コンプレッサ21の回転数Dがハンチングするおそれがある。
これに対して、空調装置100では、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させている状態から、通常のPI制御に移行するので、吐出圧Pdが運転状態のため、コンプレッサ21の回転数Dを急に上昇させる必要がない。したがって、コンプレッサ21の回転数Dがハンチングすることを抑制できる。
また、空調装置100では、コンプレッサ21にて圧縮された冷媒が水冷コンデンサ22にて温水を加熱し、加熱された温水をヒータコア42に流通させて空気を加熱している。温水の温度Twの変化の応答性は、冷媒の吐出圧Pdの変化と比較して悪い。そのため、仮に、コンプレッサ21が停止した状態で、温水の温度Twが第3目標温水温度Two3より低くなるまで待ってからコンプレッサ21の運転を行う場合には、すぐに温水の温度Twを上昇させることができない。
これに対して、空調装置100では、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させている状態から、通常のPI制御に移行するので、速やかに温水の温度Twを上昇させることができる。
コントローラ10は、第2運転モードにて、温水の温度Twが第1目標温水温度Two1より高くなった場合、即ち温水温度差ΔTwが第1設定温度Tw1より高くなった場合に、第3運転モードに切り換えて、コンプレッサ21の回転を停止させる。
ステップS16にて、コンプレッサ21を第1運転モードにて運転すると判定した場合には、ステップS17に移行する。ステップS16にて、コンプレッサ21を第2運転モードにて運転すると判定した場合には、ステップS20に移行する。ステップS16にて、コンプレッサ21を第3運転モードにて運転すると判定した場合には、ステップS22に移行する。
ステップS17では、コンプレッサ21をオンにする。既にコンプレッサ21がオンである場合にはそのまま運転を継続する。
ステップS18では、ステップS13にて演算されたコンプレッサ21の回転数Dが最低回転数Dminより大きいか否かを判定する。ステップS18にて、ステップS13にて演算されたコンプレッサ21の回転数Dが最低回転数Dminより大きいと判定された場合には、ステップS19に移行して、回転数Dにてコンプレッサ21を運転する。一方、ステップS18にて、ステップS13にて演算されたコンプレッサ21の回転数Dが最低回転数Dminより大きくない、即ち最低回転数Dmin以下であると判定された場合には、ステップS21に移行して、最低回転数Dminにてコンプレッサ21を回転させる。
ステップS20では、コンプレッサ21をオンにする。既にコンプレッサ21がオンである場合にはそのまま運転を継続する。
ステップS21では、回転数Dを最低回転数Dminに固定してコンプレッサ21を回転させる。これにより、第3運転モードから第2運転モードに切り換えられた場合に、コンプレッサ21を最低回転数Dminにて回転させることができる。
ステップS22では、コンプレッサ21の回転を停止させる。これにより、第1運転モードから第3運転モードに切り換えられた場合、及び第2運転モードから再び第3運転モードに切り換えられた場合に、コンプレッサ21の回転を停止させることができる。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
空調装置100は、冷媒を圧縮するコンプレッサ21と、車両の車室に導かれる空気をコンプレッサ21にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する水冷コンデンサ22及び温水サイクル4と、コンプレッサ21にて圧縮された冷媒の圧力を検出する吐出圧センサ11と、車室内への空気の目標吹出温度Toに対応する目標冷媒圧力Pcに吐出圧センサ11が検出した吐出圧Pdが近付くようにコンプレッサ21の回転数Dを制御するコントローラ10と、を備え、コントローラ10は、吐出圧センサ11が検出した吐出圧Pdが目標冷媒圧力Pcより高くなっても、目標冷媒圧力Pcとの圧力差が設定圧力より小さい場合に、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させる。
また、空調装置100は、ヒータコア42に流通する温水を、コンプレッサ21にて圧縮された冷媒の熱によって加熱する水冷コンデンサ22と、ヒータコア42に導かれる温水の温度を検出する水温センサ16と、を更に備え、コントローラ10は、水温センサ16が検出した温度Twから目標吹出温度Toに対応する目標温水温度Twoを減じた温水温度差ΔTwが、設定圧力の場合の温水の温度差である第1設定温度Tw1より低い場合に、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させる。
これらの構成では、コンプレッサ21にて圧縮された冷媒の吐出圧Pdが目標冷媒圧力Pcより高くなっても、目標冷媒圧力Pcとの圧力差が設定圧力より小さい場合には、コンプレッサ21を停止させずに最低回転数Dminで運転させる。そのため、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させている間だけコンプレッサ21はオフに切り換えられない。また、コンプレッサ21の停止時の冷媒の圧力は、目標冷媒圧力Pcよりも設定圧力だけ高くなっている。そのため、コンプレッサ21がオフに切り換えられた後に、すぐにオンに切り換えられることが抑制される。したがって、空調装置100におけるコンプレッサ21のオン/オフの繰り返し頻度を低減させることができる。
また、コントローラ10は、温水温度差ΔTwが第1設定温度Tw1より高くなった場合に、コンプレッサ21の回転を停止させる。
この構成によれば、空調装置100におけるコンプレッサ21のオン/オフの繰り返し頻度を低減させると共に、必要以上にコンプレッサ21の運転を行うことを防止できる。
また、コントローラ10は、コンプレッサ21の回転が停止した状態で、温水温度差ΔTwが第1設定温度Tw1よりも低く設定される第2設定温度Tw2より低くなった場合に、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させる。
また、コントローラ10は、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させている状態で、温水温度差ΔTwが第2設定温度Tw2よりも低く設定される第3設定温度Tw3より低くなった場合に、目標冷媒圧力Pcに吐出圧センサ11が検出した吐出圧Pdが近付くようにコンプレッサ21の回転数Dを上昇させる。
これらの構成によれば、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させている状態から、通常のPI制御に移行するので、コンプレッサ21の回転数Dを急に上昇させる必要がない。したがって、コンプレッサ21の回転数Dがハンチングすることを抑制できる。また、空調装置100では、コンプレッサ21を最低回転数Dminで運転させている状態から、通常のPI制御に移行するので、速やかに温水の温度Twを上昇させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。