JP2014061854A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプサイクルの室外熱交換器に外気を送風する電動送風機を備える車両用空調装置において、電動送風機の焼損を抑制する。
【解決手段】暖房用冷媒回路に切り替えられた際には、暖房用冷媒回路以外の冷媒回路に切り替えられた際よりも、送風ファン１６ａへ供給される電力を低下させる。これにより、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が高い場合に、送風ファン１６ａに流れる電流を制限することができるので、送風ファン１６ａの焼損を抑制できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルを備える車両用空調装置に関する。

従来、特許文献１に、ヒートポンプサイクルの室外熱交換器に外気を送風する電動送風機を備える車両用空調装置が開示されている。そして、例えば、車室内の暖房を行う暖房モード時に、電動送風機を稼働させることによって、室外熱交換器に外気を供給する。

特開平９−３１５１３７号公報

ところで、特許文献１の車両用空調装置では、暖房モード時において、室外熱交換器はヒートポンプサイクルにて冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。このとき、室外熱交換器に着霜が生じ、その氷が電動送風機に接触する位まで成長すると、電動送風機のファンがロックする可能性がある。電動送風機のファンがロックした状態で、電動送風機の電動モータに高い電圧が印可されると、電動モータに過電流が流れ、電動モータが焼損、つまりヒューズが切れたり、コイル（巻き線）が焼損したりするおそれがある。

本発明は上記点に鑑みて、ヒートポンプサイクルの室外熱交換器に外気を送風する電動送風機を備える車両用空調装置において、電動送風機の焼損を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）、冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させる室内熱交換器（１３）、および冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１６）とを有するヒートポンプサイクル（１０）と、室外熱交換器（１６）へ向けて外気を送風する電動送風機（１６ａ）と、電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を制御する送風機制御手段（５０ａ）とを備え、送風機制御手段（５０ａ）は、室外熱交換器（１６）の温度が０℃以下となっている際には、室外熱交換器（１６）の温度（Ｔｏｕｔ）が０℃より高くなっている際よりも、電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させることを特徴とする。

これによれば、室外熱交換器（１６）の温度（Ｔｏｕｔ）が０℃以下となっている際には、室外熱交換器（１６）に着霜が生じている可能性が高いと判断し、室外熱交換器（１６）の温度（Ｔｏｕｔ）が０℃より高くなっている際、つまり室外熱交換器（１６）に着霜が生じている可能性が低い場合よりも、電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させることができる。つまり、室外熱交換器（１６）に着霜が生じている可能性が高い場合に、電動送風機（１６ａ）に流れる電流を制限することができるので、電動送風機（１６ａ）の焼損を抑制できる。

また、請求項２に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）、冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させる室内熱交換器（１３）、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１６）、および冷媒が循環する冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段（１５ａ、２０）を有するヒートポンプサイクル（１０）と、室外熱交換器（１６）へ向けて外気を送風する電動送風機（１６ａ）と、電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を制御する送風機制御手段（５０ａ）とを備え、冷媒回路切替手段（１５ａ、２０）は、少なくとも車室内の暖房を行う際には、圧縮機（１１）から吐出された冷媒を室内熱交換器（１３）にて放熱させ、室外熱交換器（１６）にて蒸発した冷媒を圧縮機（１１）へ吸入させる暖房用冷媒回路に切り替え、送風機制御手段（５０ａ）は、暖房用冷媒回路に切り替えられた際には、暖房用冷媒回路以外の冷媒回路に切り替えられた際よりも、電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させることを特徴としている。

これによれば、暖房用冷媒回路に切り替えられた際には、室外熱交換器（１６）に着霜が生じている可能性が高いと判断し、暖房用冷媒回路以外の冷媒回路に切り替えられた際、つまり室外熱交換器（１６）に着霜が生じている可能性が低い場合よりも、電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させることができる。つまり、室外熱交換器（１６）に着霜が生じている可能性が高い場合に、電動送風機（１６ａ）に流れる電流を制限することができるので、電動送風機（１６ａ）の焼損を抑制できる。

なお、本発明における「電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させる」とは、電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を０にする、つまり電動送風機（１６ａ）へ電力を供給しないことをも含む意味である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。 第１実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、運転モードを決定するためのフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、送風機電圧を決定するためのフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、圧縮機の回転数を決定するためのフローチャートである。 第１実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、送風ファンに印加する送風ファン電圧を決定するためのフローチャートである。 第１実施形態に係る車両用空調装置の送風ファンの回路構成図である。 送風ファンがロックした際の送風ファン電圧と電動モータの焼損時間との関係を示す特性図である。 第２実施形態の車両用空調装置の制御処理のうち、送風ファンに印加する送風ファン電圧を決定するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、図１〜図９により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、車両走行用の駆動力を走行用電動モータから得る電気自動車に適用されている。この電気自動車では、車両停止時に外部電源（商用電源）から供給される電力を蓄電手段であるバッテリＢに充電し、車両走行時にバッテリＢに蓄えられた電力を走行用電動モータへ供給することによって走行する。

さらに、本実施形態の電気自動車では、バッテリＢに蓄えられた電力（電気エネルギ）を、後述する空調制御装置５０を介して車両用空調装置１の各種電動式構成機器へ供給することによって、車両用空調装置１を作動させている。換言すると、本実施形態の車両用空調装置１は、バッテリＢに蓄えられた電力を供給されることによって作動する。

次に、図１、図２を用いて車両用空調装置１の詳細構成を説明する。車両用空調装置１は、車室内へ送風される送風空気の温度を調整する温度調整手段としてのヒートポンプサイクル（蒸気圧縮式の冷凍サイクル）１０、ヒートポンプサイクル１０によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すための室内空調ユニット３０、および車両用空調装置１の各種電動式の構成機器の作動を制御する空調制御装置５０等を備えている。

まず、ヒートポンプサイクル１０は、送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房モードの冷媒回路、送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房モードの冷媒回路、さらに、暖房モード時にヒートポンプサイクル１０にて冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する室外熱交換器１６に着霜が生じた際に、これを除霜する除霜モードの冷媒回路を切替可能に構成されている。

なお、図１では、暖房モードにおける冷媒の流れを白抜き矢印で示し、冷房モードにおける冷媒の流れを黒塗り矢印で示し、さらに、除霜モードにおける冷媒の流れを網掛けハッチング付き矢印で示している。

ヒートポンプサイクル１０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１１、送風空気を加熱あるいは冷却する室内熱交換器としての室内凝縮器１３および室内蒸発器１８、冷媒を減圧膨張させる減圧手段としての暖房用固定絞り１４および冷房用固定絞り１７、並びに、冷媒回路切替手段としての開閉弁１５ａおよび三方弁２０等を備えている。

また、このヒートポンプサイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。さらに、冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

圧縮機１１は、車室外となる車両ボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構１１ａを電動モータ１１ｂにて駆動する電動圧縮機として構成されている。固定容量型圧縮機構１１ａとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。

電動モータ１１ｂは、インバータ６１から出力される交流電圧によって、その作動（回転数）が制御される交流モータである。また、インバータ６１は、空調制御装置５０から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。そして、この周波数（回転数）制御によって、圧縮機１１の冷媒吐出能力が変更される。従って、電動モータ１１ｂは、圧縮機１１の吐出能力変更手段を構成している。

圧縮機１１の吐出口側には、室内凝縮器１３の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１３は、室内空調ユニット３０において車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成するケーシング３１内に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させることで送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。

室内凝縮器１３の冷媒出口側には、暖房モード時に冷媒を減圧させる暖房用固定絞り１４を介して室外熱交換器１６の冷媒入口側が接続されている。この暖房用固定絞り１４としては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用できる。もちろん、暖房モード時に冷媒を減圧させる機能を発揮できれば、固定絞りに限定されることなく全開機能付き電気式膨張弁等の可変絞り機構を採用してもよい。

さらに、本実施形態では、室内凝縮器１３から流出した冷媒を、暖房用固定絞り１４を迂回させて室外熱交換器１６の冷媒入口側へ導くバイパス通路１５が設けられている。このバイパス通路１５には、バイパス通路１５を開閉する開閉弁１５ａが配置されている。

開閉弁１５ａは、冷房モードにおける冷媒回路、暖房モードにおける冷媒回路、および除霜モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段を構成するもので、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動が制御される電磁弁である。具体的には、本実施形態の開閉弁１５ａは、冷房モード時および除霜モード時に開き、暖房モード時に閉じる。

なお、開閉弁１５ａが開いた状態で冷媒がバイパス通路１５を通過する際に生じる圧力損失は、開閉弁１５ａが閉じた状態で冷媒が暖房用固定絞り１４を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、開閉弁１５ａが開いた状態では、室外熱交換器１６から流出した冷媒のほぼ全流量がバイパス通路１５を介して室外熱交換器１６の冷媒入口側へ流れる。

室外熱交換器１６は、車両ボンネット内に配置されて、内部を流通する室内凝縮器１３下流側の冷媒と送風ファン１６ａから送風された車室外空気（外気）とを熱交換させるものである。この送風ファン１６ａは、例えば軸流ファンを電動モータ１６ｂ（図８参照）にて駆動する電動送風機であって、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数（送風能力）が制御される。

室外熱交換器１６の冷媒出口側には、三方弁２０が接続されている。この三方弁２０は、開閉弁１５ａとともに上述した各運転モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段を構成しており、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動が制御される電気式の三方弁である。

具体的には、本実施形態の三方弁２０は、冷房モード時には室外熱交換器１６の冷媒出口側と冷房用固定絞り１７とを接続する冷媒回路に切り替え、暖房モード時および除霜モード時には室外熱交換器１６の冷媒出口側と圧縮機１１の吸入口側に配置されたアキュムレータ１９の冷媒入口側とを接続する冷媒回路に切り替える。

冷房用固定絞り１７は、暖房用固定絞り１４と同様の構成の減圧手段である。室内蒸発器１８は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内のうち、室内凝縮器１３の送風空気流れ上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器であり、特許請求の範囲に記載された室内側熱交換器を構成している。

室内蒸発器１８の冷媒出口側には、アキュムレータ１９の入口側が接続されている。アキュムレータ１９は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。さらに、アキュムレータ１９の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置され、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、前述の室内蒸発器１８、室内凝縮器１３、エアミックスドア３４等を収容して構成されたものである。

ケーシング３１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されており、その内部に車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成している。このケーシング３１の送風空気流れ最上流側には、ケーシング３１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する内外気切替手段としての内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３は、ケーシング３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータ６２によって駆動され、この電動アクチュエータ６２は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機（ブロワ）３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

送風機３２の空気流れ下流側には、前述の室内蒸発器１８および室内凝縮器１３が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器１８→室内凝縮器１３の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器１８は、室内凝縮器１３に対して、空気流れ上流側に配置されている。

また、ケーシング３１内には、室内蒸発器１８通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１３を通過させる風量と室内凝縮器１３を通過させない風量との風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。エアミックスドア３４は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータ６３によって駆動され、この電動アクチュエータ６３は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

さらに、ケーシング３１の空気流れ最下流部には、室内凝縮器１３を通過した送風空気あるいは室内凝縮器１３を迂回させる冷風バイパス通路を通過した送風空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口穴が設けられている。この開口穴としては、具体的に、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴３７ａ、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴３７ｂ、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴３７ｃが設けられている。

これらのデフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびフット開口穴３７ｃの空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。

従って、冷房モード時には、エアミックスドア３４の開度が調整されることによって、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気のうち室内凝縮器１３にて再加熱される温風と室内凝縮器を迂回する冷風との風量割合が調整される。そして、この風量割合の調整によって、温風と冷風とを混合させた混合空気、すなわち車室内へ吹き出される送風空気の温度が調整される。

なお、冷房モード時には、室内蒸発器１８通過後の送風空気の全風量を室内凝縮器１３を迂回させて冷風バイパス通路側へ流す位置に、エアミックスドア３４を変位させるようにしてもよい。

また、デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびフット開口穴３７ｃの空気流れ上流側には、それぞれ、デフロスタ開口穴３７ａの開口面積を調整するデフロスタドア３８ａ、フェイス開口穴３７ｂの開口面積を調整するフェイスドア３８ｂ、フット開口穴３７ｃの開口面積を調整するフットドア３８ｃが配置されている。

これらのデフロスタドア３８ａ、フェイスドア３８ｂおよびフットドア３８ｃは、吹出口モードを切替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータ６４に連結されて連動して回転操作される。なお、この電動アクチュエータ６４も、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

また、吹出口モード切替手段によって切り替えられる吹出口モードとしては、フェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモード、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出すフットモード、およびフット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出すフットデフロスタモードがある。

さらに、乗員が操作パネルに設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。図２に示す空調制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された圧縮機１１用のインバータ、冷媒回路切替手段を構成する開閉弁１５ａおよび三方弁２０、送風ファン１６ａ、送風機３２、前述した各種電動アクチュエータ６２〜６５といった各種空調用構成機器の作動を制御する。

また、空調制御装置５０の入力側には、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出手段としての内気センサ５１、車室外温度（外気温）Ｔａｍを検出する外気温検出手段としての外気センサ５２、車室内へ照射される日射量Ｔｓを検出する日射量検出手段としての日射センサ５３、圧縮機１１吐出冷媒の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ５４、圧縮機１１吐出冷媒の吐出冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ５５、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ５６、室外熱交換器１６の室外器温度Ｔｏｕｔを検出する室外熱交換器温度センサ５７等の空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。

なお、本実施形態の吐出冷媒圧力Ｐｄは、冷房モードでは、圧縮機１１の冷媒吐出口側から冷房用固定絞り１７入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力となり、暖房モードでは、圧縮機１１の冷媒吐出口側から暖房用固定絞り１７入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力となる。

また、本実施形態の蒸発器温度センサ５６は、具体的には、室内蒸発器１８の熱交換フィン温度を検出している。もちろん、蒸発器温度センサ５６として、室内蒸発器１８のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、室内蒸発器１８を流通する冷媒自体の温度を直接検出する温度検出手段を採用してもよい。このことは室外熱交換器温度センサ５７についても同様である。

さらに、空調制御装置５０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置１の作動スイッチ、車両用空調装置１の自動制御を設定あるいは解除するオートスイッチ、運転モードを切り替える運転モード選択手段としての運転モード切替スイッチ６０ａ、吹出口モードを切り替える吹出モード切替スイッチ、送風機３２の風量設定スイッチ、車室内の目標温度である車室内目標温度Ｔｓｅｔを設定する温度設定手段としての温度設定スイッチ６０ｂ、空調のために消費されるエネルギの低減を要求する省エネルギ化要求手段であるエコノミースイッチ等がある。

ここで、乗員が温度設定スイッチ６０ｂを操作して車室内目標温度Ｔｓｅｔを上昇させることは、乗員が車室内温度の上昇を要求していることを意味している。従って、本実施形態の温度設定スイッチ６０ｂは、乗員の操作によって前記車室内の温度を上昇させることを要求する温度上昇要求手段としての機能を果たす。

なお、この空調制御装置５０は、その出力側に接続された各種空調用構成機器を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれの空調用構成機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの空調用構成機器の作動を制御する制御手段を構成している。

例えば、本実施形態では、空調制御装置５０のうち、電動送風機である送風ファン１６ａの作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、送風機制御手段５０ａを構成している。また、本実施形態では、空調制御装置５０のうち、冷媒回路切替手段を構成する開閉弁１５ａおよび三方弁２０の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が冷媒回路制御手段５０ｂを構成している。もちろん、送風機制御手段５０ａおよび冷媒回路制御手段５０ｂを、空調制御装置５０に対して別体で構成してもよい。

次に、図３〜図７のフローチャートを用いて、上記構成における本実施形態の作動を説明する。この制御処理は、車両停止時であっても、バッテリから空調制御装置５０に電力が供給されていれば実行される。なお、図３〜図７の各制御ステップは、空調制御装置５０が有する各種の機能実現手段を構成している。

まず、ステップＳ１では、フラグ、タイマー等の初期化、および上述した電動アクチュエータを構成するステッピングモータの初期位置合わせ等のイニシャライズが行われる。なお、このイニシャライズでは、フラグや演算値のうち、前回の車両用空調装置１の作動終了時あるいは車両システムの停止時に記憶された値が維持されるものもある。

次に、ステップＳ２では、操作パネル６０の操作信号等を読み込んでステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、空調制御に用いられる車両環境状態の信号、すなわち上述の空調制御用のセンサ群５１〜５７等の検出信号を読み込んでステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。目標吹出温度ＴＡＯは、内気温Ｔｒを速やかに乗員の所望の車室内目標温度Ｔｓｅｔに近づけるために決定される値であって、下記数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｓｅｔは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内目標温度であり、Ｔｒは内気センサ５１によって検出された車室内温度（内気温）であり、Ｔａｍは外気センサ５２によって検出された車室外温度（外気温）であり、Ｔｓは日射センサ５３によって検出された日射量である。また、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

なお、目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を所望の温度に保つために車両用空調装置１に要求される空調熱負荷を示す指標であると表現することもできる。また、上記数式Ｆ１にて算出された目標吹出温度ＴＡＯは、冷房モード時および暖房モード時の双方において用いることのできる制御目標値であるが、暖房モード時には消費電力の抑制のために上記数式Ｆ１にて算出された目標吹出温度ＴＡＯよりも若干低い値とする補正を行ってもよい。

次に、ステップＳ５では、ヒートポンプサイクル１０の運転モードが決定される。ステップＳ５の詳細な制御内容については、図４を用いて説明する。まず、ステップＳ５１では、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置５０のＲＯＭ内に記憶された制御マップを参照して、仮の運転モードを決定する。

具体的には、図４のステップＳ５１に記載された制御特性図に示すように、目標吹出温度ＴＡＯが上昇過程にあるときは、目標吹出温度ＴＡＯ≧基準温度ＫＴＡＯ（具体的には、３０℃）であれば仮の運転モードを冷房モードから暖房モードへ切り替え、目標吹出温度ＴＡＯが下降過程にあるときは、基準温度ＫＴＡＯ−α≧目標吹出温度ＴＡＯ（具体的には、α＝５℃）であれば仮の運転モードを暖房モードから冷房モードへ切り替える。なお、αは、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅として設定されている。

次のステップＳ５２では、ステップＳ５１にて決定された仮の運転モードが冷房モードから暖房モードへ切り替えられたか否かが判定される。ステップＳ５２にて、仮の運転モードが冷房モードから暖房モードへ切り替えられていないと判定された場合は、ステップＳ５４へ進む。一方、ステップＳ５２にて、仮の運転モードが冷房モードから暖房モードへ切り替えられたと判定された場合は、ステップＳ５３へ進む。

ステップＳ５３では、乗員が車室内目標温度Ｔｓｅｔを上昇させたか否かが判定される。より具体的には、ステップＳ２で読み込まれた今回の車室内目標温度Ｔｓｅｔが、前回読み込まれた前回の車室内目標温度Ｔｓｅｔよりも上昇しているか否かが判定される。ステップＳ５３にて、乗員が車室内目標温度Ｔｓｅｔを上昇させたと判定された場合には、乗員が車室内の温度を上昇させることを要求しているものとして、ステップＳ５４へ進む。

ステップＳ５４では、ステップＳ５１にて決定された仮の運転モードを、ヒートポンプサイクル１０の運転モードに決定してステップＳ６へ進む。一方、ステップＳ５３にて、乗員が車室内目標温度Ｔｓｅｔを上昇させていないと判定された場合には、ステップＳ５５へ進み、ヒートポンプサイクル１０の運転モードを変更することなく現状の運転モードを維持して、ステップＳ６へ進む。

なお、図４には図示していないが、このステップＳ５では、暖房モード時に室外熱交換器１６に着霜が生じた際に、運転モードを除霜モードへ切り替える。このような着霜の判定は、室外熱交換器温度センサ５７によって検出された室外器温度Ｔｏｕｔが予め０℃以下に定めた着霜基準温度（例えば、−１０℃）以下となった際に、室外熱交換器１６に着霜が生じていると判定するようにすればよい。

続くステップＳ６〜Ｓ１２では、空調制御装置５０の出力側に接続された各種空調用構成機器の制御状態が決定される。まず、ステップＳ６では、送風機３２により送風される空気の目標送風量、すなわち送風機３２の電動モータに印加するブロワモータ電圧を決定する。

ステップＳ６の詳細な制御内容については、図５を用いて説明する。まず、ステップＳ６１では、操作パネル６０のオートスイッチが投入されているか否かが判定される。ステップＳ６１にて、オートスイッチが投入されていないと判定された場合は、ステップＳ６２へ進み、操作パネル６０の風量設定スイッチによって設定された乗員の所望の風量となるブロワモータ電圧が決定されて、ステップＳ７へ進む。

具体的には、本実施形態の風量設定スイッチは、Ｌｏ→Ｍ１→Ｍ２→Ｍ３→Ｈｉの５段階の風量を設定することができ、それぞれ４Ｖ→６Ｖ→８Ｖ→１０Ｖ→１２Ｖの順にブロワモータ電圧が高くなるように決定される。

一方、ステップＳ６１にてオートスイッチが投入されていると判定された場合は、ステップＳ６３へ進み、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、ステップＳ４で決定された目標吹出温度ＴＡＯに基づいて仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を決定する。

より詳細には、図５のステップＳ６３に記載された制御特性図に示すように、目標吹出温度ＴＡＯの極低温域（本実施形態では、−３０℃以下）および極高温域（本実施形態では、８０℃以上）で仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を最大値付近として、送風機３２の風量を最大値に近づける。

また、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域から中間温度域（本実施形態では、１０℃〜４０℃）に向かって上昇するに伴って、仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を減少させ、さらに、目標吹出温度ＴＡＯが極高温域から中間温度域に向かって低下するに伴って、仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を減少させて送風機３２の風量を減少させる。また、目標吹出温度ＴＡＯが中間温度域内に入ると、仮のブロワレベルｆ（ＴＡＯ）を最小値付近にして送風機３２の風量を最小値に近づける。

ステップＳ６４では、ステップＳ６３にて決定されたブロワレベルに基づいて、予め空調制御装置５０のＲＯＭ内に記憶された制御マップを参照して、実際に送風機３２の電動モータに印加されるブロワモータ電圧を決定して、ステップＳ７へ進む。

次に、図３に示すステップＳ７では、吸込口モード、すなわち内外気切替ドア駆動用の電動アクチュエータ６２に出力される制御信号を決定する。この吸込口モードも目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して決定する。本実施形態では、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域となって高い冷房性能を得たい場合等には内気を導入する内気モードが選択される。

ステップＳ８では、吹出口モード、すなわち吹出モードドア駆動用の電動アクチュエータ６３に出力される制御信号を決定する。この吹出口モードも目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して決定する。本実施形態では、目標吹出温度ＴＡＯが低温域から高温域へと上昇するに伴って吹出口モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードへと順次切り替える。

従って、目標吹出温度ＴＡＯが低温域となりやすい夏季は主にフェイスモード、目標吹出温度ＴＡＯが中温域となりやすい春秋季は主にバイレベルモード、そして、目標吹出温度ＴＡＯが高温域となりやすい冬季は主にフットモードが選択される。

さらに、車両窓ガラス近傍の相対湿度を検出する湿度検出手段を設け、湿度検出手段の検出値から算出される窓ガラス表面の相対湿度ＲＨＷに基づいて、窓ガラスに曇りが発生する可能性が高いと判定された場合に、フットデフロスタモードあるいはデフロスタモードを選択するようにしてもよい。

ステップＳ９では、エアミックスドア３４の開度、すなわちエアミックスドア駆動用の電動アクチュエータ６３に出力される制御信号を決定する。本実施形態では、暖房モード時には、室内蒸発器１８通過後の送風空気の全風量が室内凝縮器１３へ流入するようにエアミックスドア３４を変位させる。

また、除霜モード時には、室内蒸発器１８通過後の送風空気の全風量が室内凝縮器１３を迂回するようにエアミックスドア３４を変位させる。さらに、冷房モード時には、室内へ送風される送風空気の温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくようにエアミックスドア３４を変位させる。

なお、本実施形態では、送風空気の温度ＴＡＶとして、蒸発器温度Ｔｅおよび吐出冷媒温度Ｔｄから算出された値を用いている。もちろん、車室内へ吹き出される送風空気の温度を検出する送風空気温度検出手段を設け、これによって検出された値を送風空気温度ＴＡＶとしてもよい。

ステップＳ１０では、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の回転数を決定する。ここで、圧縮機１１の基本的な回転数の決定手法を説明する。例えば、冷房モードでは、ステップＳ５で決定した目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め空調制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅの目標吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、この目標吹出温度ＴＥＯと吹出空気温度Ｔｅの偏差Ｅｎ（ＴＥＯ−Ｔｅ）を算出し、今回算出された偏差Ｅｎから前回算出された偏差Ｅｎ−１を減算した偏差変化率Ｅｄｏｔ（Ｅｎ−（Ｅｎ−１））とを用いて、予め空調制御装置５０に記憶されたメンバシップ関数とルールとに基づいたファジー推論に基づいて、前回の圧縮機回転数ｆＣｎ−１に対する回転数変化量Δｆ＿Ｃを求める。

また、暖房モードでは、ステップＳ５で決定した目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め空調制御装置５０に記憶されている制御マップを参照して、吐出側冷媒圧力（高圧側冷媒圧力）Ｐｄの目標高圧ＰＤＯを決定する。

そして、この目標高圧ＰＤＯと吐出側冷媒圧力Ｐｄの偏差Ｐｎ（ＰＤＯ−Ｐｄ）を算出し、今回算出された偏差Ｐｎから前回算出された偏差Ｐｎ−１を減算した偏差変化率Ｐｄｏｔ（Ｐｎ−（Ｐｎ−１））とを用いて、予め空調制御装置５０に記憶されたメンバシップ関数とルールとに基づいたファジー推論に基づいて、前回の圧縮機回転数ｆＨｎ−１に対する回転数変化量Δｆ＿Ｈを求める。

このステップＳ１０のより詳細な制御内容については、図６を用いて説明する。まず、ステップＳ１０１では、冷房モード時の回転数変化量Δｆ＿Ｃを求める。図６のステップＳ１０１には、ルールとして用いるファジールール表を記載している。このルール表では、上述の偏差Ｅｎと偏差変化率Ｅｄｏｔに基づいて室内蒸発器２６の着霜が防止されるようにΔｆ＿Ｃが決定される。

ステップＳ１０２では、暖房モード時および除湿モード時の回転数変化量Δｆ＿Ｈを求める。図６のステップＳ１０２には、ルールとして用いるファジールール表を記載している。このルール表では、上述の偏差Ｐｎと偏差変化率Ｐｄｏｔに基づいて高圧側冷媒圧力Ｐｄの異常上昇が防止されるようにΔｆ＿Ｈが決定される。

次に、ステップＳ１０３では、ステップＳ５で決定された運転モードが冷房モードであるか否かが判定される。ステップＳ１０３にて、ステップＳ５で決定された運転モードが冷房モードであると判定された場合は、ステップＳ１０４へ進み、Δｆ＿Ｃを圧縮機１１の回転数変化量Δｆに決定して、ステップＳ１０６へ進む。

一方、ステップＳ１０３にてステップＳ５で決定された運転モードが冷房モードでないと判定された場合は、ステップＳ１０５へ進み、Δｆ＿Ｈを圧縮機１１の回転数変化量Δｆに決定して、ステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、操作パネル６０のエコノミースイッチが投入されているか否かが判定される。

ステップＳ１０６にて、エコノミースイッチが投入されていない場合は、ステップＳ１０７へ進み、圧縮機１１の回転数の上限値（ＭＡＸ回転数）を１００００ｒｐｍとし、エコノミースイッチが投入されている場合は、ステップＳ１０８へ進み、圧縮機１１の回転数の上限値（ＭＡＸ回転数）を７０００ｒｐｍとする。

つまり、エコノミースイッチが投入されている場合は、投入されていない場合よりも圧縮機１１の回転数の上限値を低下させて車室内の空調を行うために消費されるエネルギ（電気エネルギ）を低減させている。

次のステップＳ１３１では、前回の圧縮機回転数ｆｎ−１に回転数変化量Δｆを加えた値と圧縮機１１の回転数の上限値（ＭＡＸ回転数）とを比較して、小さい方の値を、今回の圧縮機回転数ｆｎと決定して、ステップＳ１１へ進む。なお、ステップＳ１０における圧縮機回転数ｆｎの決定は、図７のメインルーチンが繰り返される制御周期τ毎に行われるものではなく、所定の制御間隔（本実施形態では１秒）毎に行われる。

次に、図３に示すステップＳ１１では、冷媒回路切替手段の作動状態、すなわち開閉弁１５ａおよび三方弁２０の作動状態が決定される。具体的には、前述の如く、本実施形態の開閉弁１５ａは、冷房モード時および除霜モード時に開き、暖房モード時に閉じる。

また、三方弁２０は、冷房モード時には室外熱交換器１６の冷媒出口側と冷房用固定絞り１７とを接続する冷媒回路に切り替え、暖房モード時および除霜モード時には室外熱交換器１６の冷媒出口側と圧縮機１１の吸入口側に配置されたアキュムレータ１９の冷媒入口側とを接続する冷媒回路に切り替える。

次に、ステップＳ１２では、送風ファン１６ａにより送風される空気の目標送風能力、すなわち送風ファン１６ａの電動モータ１６ｂに印加する送風ファン電圧を決定する。ステップＳ１２の詳細な制御内容については、図７を用いて説明する。まず、ステップＳ１２１では、現状の運転モードが、冷房モード、暖房モード、除霜モードのいずれであるかが判定される。

ステップＳ１２１にて、現状の運転モードが冷房モードであると判定された場合は、ステップＳ１２２へ進む。ステップＳ１２２では、圧縮機１１吐出冷媒の吐出冷媒圧力Ｐｄに基づいて、予め空調制御装置５０のＲＯＭ内に記憶された制御マップを参照して、送風ファン電圧を決定する。

具体的には、図７のステップＳ１２２に記載された制御特性図に示すように、吐出冷媒圧力Ｐｄが上昇過程にあるときは、吐出冷媒圧力Ｐｄ≧基準圧力ＫＰｄ（具体的には、１．６ＭＰａ）であれば送風ファン電圧を高電圧（具体的には、１２Ｖ）に設定し、吐出冷媒圧力Ｐｄが下降過程にあるときは、基準圧力ＫＰｄ−α≧吐出冷媒圧力Ｐｄ（具体的には、α＝０．２Ｍｐａ）であれば送風ファン電圧を低電圧（具体的には、６Ｖ）に設定して、ステップＳ１３へ進む。なお、αは、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅として設定されている。

一方、ステップＳ１２１にて、現状の運転モードが暖房モードであると判定された場合は、ステップＳ１２３へ進む。ステップＳ１２３では、送風ファン電圧を、低電圧（具体的には、６Ｖ）に設定して、ステップＳ１３へ進む。

一方、ステップＳ１２１にて、現状の運転モードが除湿モードであると判定された場合は、ステップＳ１２４へ進む。ステップＳ１２４では、送風ファン電圧を０Ｖに設定して、ステップＳ１３へ進む。

ところで、送風ファン１６ａは、図８に示すように、複数（本実施形態では、２つ）の電動モータ１６ｂを有している。第１電動モータ１６１ｂの一方端子は、第１リレー１６ｃを介してバッテリＢ側に接続されており、第１電動モータ１６１ｂの他方端子はグランド側へ接続されている。また、第２電動モータ１６２ｂの一方端子は、第２リレー１６ｄを介してバッテリＢ側に接続されており、第２電動モータ１６２ｂの他方端子は第３リレー１６ｅを介してグランド側へ接続されている。

第１リレー１６ｃは、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、第１電動モータ１６１ｂの通電状態（ＯＮ状態）と非通電状態（ＯＦＦ状態）とを切り替えるものである。第２リレー１６ｄは、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、第２電動モータ１６２ｂの通電状態（ＯＮ状態）と非通電状態（ＯＦＦ状態）とを切り替えるものである。第３リレー１６ｅは、空調制御装置５０から出力される制御信号によって、共通接点ｃとａ接点ａ、または、共通接点ｃとｂ接点ｂのいずれかと電気的に接続させるものである。

第１リレー１６ｃおよび第２リレー１６をともにＯＮ状態にし、第３リレー１６ｅの共通接点ｃとａ接点ａとを接続することで、２つの電動モータ１６１ｂ、１６２ｂが並列的に接続される。一方、第１リレー１６ｃをＯＦＦ状態にし、第２リレー１６をＯＮ状態にし、第３リレー１６ｅの共通接点ｃとｂ接点ｂとを接続することで、２つの電動モータ１６１ｂ、１６２ｂが直列的に接続される。そして、本実施形態では、ステップＳ１２にて送風ファン電圧が高電圧に設定された際には、２つの電動モータ１６ｂを並列的に接続し、ステップＳ１２にて送風ファン電圧が低電圧に設定された場合には、２つの電動モータ１６ｂを直列的に接続している。

ステップＳ１３では、上述のステップＳ６〜Ｓ１２で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置５０より各種空調用構成機器１１（６１）、１５ａ、２０、１６ａ、３２、６２〜６４に対して制御信号および制御電圧が出力される。続くステップＳ１４では、制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ３へ戻る。

本実施形態の車両用空調装置１は、以上の如く制御処理が実行されるので、運転モードに応じて以下のように作動する。

（ａ）暖房モード
暖房モードでは、ヒートポンプサイクル１０の冷媒回路が、図１の白抜き矢印で示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１３→暖房用固定絞り１４→室外熱交換器１６（→三方弁２０）→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内凝縮器１３を放熱器として機能させ、室外熱交換器１６を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。

従って、暖房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮された冷媒は、室内凝縮器１３にて送風機３２から送風された送風空気に放熱する。これにより、室内凝縮器１３を通過する送風空気が加熱され、車室内の暖房が実現される。また、室内凝縮器１３から流出した冷媒は、暖房用固定絞り１４にて減圧されて室外熱交換器１６へ流入する。

室外熱交換器１６へ流入した冷媒は、送風ファン１６ａから送風された車室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１６から流出した冷媒は、三方弁２０を介してアキュムレータ１９へ流入する。アキュムレータ１９にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

上記の如く、本実施形態の暖房モードでは、室内側熱交換器に対応する室内蒸発器１８へ冷媒が流入しないので、室内蒸発器１８にて送風空気が冷却されることはない。従って、本実施形態の暖房モードは、特許請求の範囲に記載された非冷却モードに対応する運転モードとなる。

（ｂ）冷房モード
冷房モードでは、ヒートポンプサイクル１０の冷媒回路が、図１の黒塗り矢印で示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１３（→バイパス通路１５）→室外熱交換器１６（→三方弁２０）→冷房用固定絞り１７→室内蒸発器１８→アキュムレータ１９→圧縮機１１順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内凝縮器１３および室外熱交換器１６を冷媒に放熱させる放熱器として機能させ、室内蒸発器１８を冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。

従って、冷房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮された高圧高温冷媒が、室内凝縮器１３にて室内蒸発器１８通過後の送風空気の一部と熱交換して送風空気の一部が加熱される。さらに、室内蒸発器１８から流出した冷媒は、バイパス通路１５を介して室外熱交換器１６へ流入し、室外熱交換器１６にて送風ファン１６ａから送風された外気と熱交換して放熱する。

室外熱交換器１６から流出した冷媒は、三方弁２０を介して冷房用固定絞り１７へ流入し、冷房用固定絞り１７にて減圧膨張される。冷房用固定絞り１７にて減圧された低圧冷媒は室内蒸発器１８へ流入し、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。この冷媒の吸熱作用により、室内蒸発器１８を通過する送風空気が冷却される。

そして、前述の如く、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気の一部が室内凝縮器１３にて加熱されることによって、車室内へ送風される送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように調整され、車室内の冷房が実現される。また、室内蒸発器１８から流出した冷媒は、アキュムレータ１９へ流入する。アキュムレータ１９にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

上記の如く、本実施形態の冷房モードでは、室内側熱交換器に対応する室内蒸発器１８にて冷媒を蒸発させることによって送風空気が冷却される。従って、本実施形態の冷房モードは、特許請求の範囲に記載された冷却モードに対応する運転モードとなる。

（ｃ）除霜モード
除霜モードは、暖房モード時に室外熱交換器１６に着霜が生じたことが判定された際に実行される。なお、本実施形態では、一旦、除霜モードに切り替えられると、予め定めた所定時間（本実施形態では、５分間）が経過するまでは他の運転モードに切り替えられることはない。

除霜モードでは、ヒートポンプサイクル１０の冷媒回路が、図１の網掛けハッチング付き矢印で示すように、圧縮機１１（→室内凝縮器１３→バイパス通路１５）→室外熱交換器１６（→三方弁２０）→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。

なお、除霜モードでは、送風空気の全風量が室内凝縮器１３を迂回するようにエアミックスドア３４の作動が制御されているので、室内凝縮器１３では冷媒は殆ど放熱しない。従って、室内凝縮器１３にて送風空気が加熱されて車室内の暖房が実現されることもない。

従って、除霜モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮された高圧高温冷媒が、室外熱交換器１６へ流入して放熱する。これにより、室外熱交換器１６が加熱されて室外熱交換器１６の除霜が実現される。室外熱交換器１６から流出した冷媒は、三方弁２０を介してアキュムレータ１９へ流入する。アキュムレータ１９にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機１１に吸入される。

上記の如く、本実施形態の除湿モードでは、室内側熱交換器に対応する室内蒸発器１８へ冷媒が流入しないので、室内蒸発器１８にて送風空気が冷却されることはない。従って、本実施形態の除湿モードは、特許請求の範囲に記載された非冷却モードに対応する運転モードとなる。

本実施形態の車両用空調装置１は、以上の如く作動して、車室内の冷房、暖房を実現することができるとともに、室外熱交換器１６に着霜が生じた際には、除霜モードでの運転を実行することで室外熱交換器１６を除霜することもできる。

さらに、本実施形態の車両用空調装置１では、制御ステップＳ１２にて説明したように、運転モードが暖房モードとなっている際は、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が高いと判断し、送風ファン電圧を低電圧に設定している。一方、運転モードが冷房モードとなっている際は、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が低いと判断し、送風ファン電圧を高電圧または低電圧のいずれかに設定している。つまり、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が高い暖房モード時は、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が低い冷房モード時よりも、送風ファン電圧を低く設定し、電動送風機１６ａへ供給される電力を低下させている。

したがって、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が高い場合に、電動送風機１６ａの電動モータ１６ｂに流れる電流を制限することができるので、電動モータ１６ｂの焼損を抑制できる。

ところで、本実施形態では、制御ステップＳ１２にて説明したように、送風ファン電圧として、高電圧を１２Ｖに設定し、低電圧を６Ｖに設定しているが、これらの電圧は、以下に説明する送風ファン１６ａがロックした際の送風ファン電圧と電動モータ１６ｂの焼損時間との関係に基づいて得られたものである。

ここで、本発明者の実験結果より、図９に示すように、一般的な自動車に搭載される電動モータに１２Ｖの電圧を印可した場合、数分（具体的には、５分以下）で電動モータに焼損、発煙が生じてしまうことがわかった。一方、上記電動モータに６Ｖの電圧を印可した場合は、数時間（具体的には、１５０分以上）電圧を印可し続けても、電動モータに焼損、発煙が生じないこともわかった。

一般的に、ユーザの通勤時間は最大でも６０分程度であるので、電動モータに印可する電圧を６Ｖに設定すれば、たいていの場合において電動モータに焼損、発煙が生じることを防止できる。したがって、本実施形態では、制御ステップＳ１２において、低電圧を６Ｖに設定している。

また、制御ステップＳ１２において、高電圧を低電圧の２倍である１２Ｖに設定することで、高電圧から低電圧への切り替えを、２つの電動モータ１６ｂの接続を切り替えることにより行うことができる。具体的には、上述したように、２つの電動モータ１６ｂを並列的に接続している場合から、２つの電動モータ１６ｂを直列的に接続している場合に切り替えることにより、１つの電動モータ１６ｂに供給される電圧を、高電圧（１２Ｖ）から低電圧（６Ｖ）に切り替えることができる。したがって、送風ファン電圧の切り替えを行うために、抵抗等を別途設ける必要がないので、部品点数低減によるコスト削減を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、図７の制御ステップＳ１２に示す送風ファン電圧の決定処理が第１実施形態と異なっている。

本実施形態では、室外器温度Ｔｏｕｔが０℃以下になると室外熱交換器１６に着霜がより生じやすくなることに着眼し、運転モードが暖房モードであって、且つ、室外器温度Ｔｏｕｔが０℃以下となっている際には、送風ファン電圧を低電圧に設定している。

本実施形態のステップＳ１２の詳細については、図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０に示すように、ステップＳ１２１にて、現状の運転モードが暖房モードであると判定された場合には、ステップＳ１２１１へ進む。ステップＳ１２１１では、室外熱交換器温度センサ５７によって検出された室外器温度Ｔｏｕｔが０℃以下となっているか否かを判定する。

ステップＳ１２１１にて、室外器温度Ｔｏｕｔが０℃以下となっていると判定された場合には、ステップＳ１２３へ進む。ステップＳ１２３では、送風ファン電圧を低電圧（具体的には、６Ｖ）に設定して、ステップＳ１３へ進む。一方、ステップＳ１２１１にて、室外器温度Ｔｏｕｔが０℃以下となっていないと判定された場合には、ステップＳ１２２へ進み、圧縮機１１吐出冷媒の吐出冷媒圧力Ｐｄに基づいて、予め空調制御装置５０のＲＯＭ内に記憶された制御マップを参照して、送風ファン電圧を決定する。

なお、運転モードが冷房モード、または、除霜モードになっている際の送風ファン電圧の決定は、第１実施形態と同様であるため、本実施形態での説明を省略する。

以上説明した本実施形態では、運転モードが暖房モードであって、且つ、室外器温度Ｔｏｕｔが０℃以下となっている際に、送風ファン電圧を低電圧に設定しているので、室外熱交換器１６に着霜が生じる可能性がより高い場合にのみ、電動送風機１６ａの電動モータ１６ｂに流れる電流を制限することができるので、電動モータ１６ｂの焼損を確実に抑制しつつ、不必要な場合に電動送風機１６ａの稼働率が低下することを抑制できる。
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の第１実施形態では、制御ステップＳ１２にて、運転モードが暖房モードとなっている際に、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が高いと判断して、送風ファン電圧を低電圧に設定した例について説明したが、着霜可能性の判断はこれに限定されない。

例えば、室外熱交換器温度センサ５７によって検出された室外器温度Ｔｏｕｔが０℃以下となっている際に、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が高いと判断して、送風ファン電圧を低電圧に設定してもよい。また、室外器温度Ｔｏｕｔが予め０℃以下に設定された着霜基準温度ＫＴｏｕｔ以下となっている際に、室外熱交換器１６に着霜が生じている可能性が高いと判断して、送風ファン電圧を低電圧に設定してもよい。

また、外気温Ｔａｍから室外器温度Ｔｏｕｔを引いた温度差が予め定めた所定値（例えば１０℃）を上回った際に、送風ファン電圧を低電圧に設定してもよい。外気温Ｔａｍから室外器温度Ｔｏｕｔを引いた温度差が大きい程、着霜が進行しやすいので、外気温Ｔａｍからと室外器温度Ｔｏｕｔを引いた温度差が所定値を上回った際にのみ送風ファン電圧を低電圧とすることで、室外熱交換器１６に生じた着霜が進行して送風ファン１６ａと接触する可能性が高い場合にのみ送風ファン電圧を低下させて、不必要な場合に送風ファン電圧を下げる必要がなくなる。したがって、電動送風機１６ａの電動モータ１６ｂの焼損を確実に抑制しつつ、不必要な場合に電動送風機１６ａの稼働率が低下することを抑制できる。

（２）圧縮機１１として電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機１１の形式はこれに限定されない。例えば、ベルトおよび電磁クラッチ等を介してエンジンから駆動力を得る圧縮機１１を採用してもよい。従って、本発明の車両用空調装置１の適用は電気自動車に限定されない。

例えば、内燃機関（エンジン）から走行用の駆動力を得て走行する通常の車両、内燃機関および走行用電動モータの双方から車両走行用の駆動力を得るいわゆるハイブリッド車両、さらに、車両停車時に外部電源（商用電源）から供給される電力をバッテリＢに充電することのできる、いわゆるプラグインハイブリッド車両に適用してもよい。

また、エンジンを備える車両では、送風空気の補助加熱手段として、室内凝縮器１３に加えて、エンジン冷却水を熱源として送風空気を加熱する加熱用熱交換器（ヒーターコア）を設けてもよい。

（３）上述の実施形態では、冷房モード時には、室内側熱交換器（室内蒸発器１８）にて低圧冷媒を蒸発される冷媒回路に切り替え、暖房モード時には、室内側熱交換器（室内蒸発器１８）にて冷媒を流入させない冷媒回路に切り替えるヒートポンプサイクル１０を採用した例を説明したが、ヒートポンプサイクルはこれに限定されない。

例えば、冷房モード時には、室内側熱交換器（室内蒸発器１８）にて低圧冷媒を蒸発される冷媒回路に切り替え、さらに、暖房モード時に室内側熱交換器（室内蒸発器１８）へ圧縮機１１吐出冷媒を流入させて送風空気を加熱する冷媒回路に切り替えるヒートポンプサイクルを採用してもよい。

１０ ヒートポンプサイクル
１６ 室外熱交換器
１６ａ 電動送風機
１６ｂ 電動モータ
５０ａ 送風機制御手段

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）、前記冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させる室内熱交換器（１３）、および前記冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１６）を有するヒートポンプサイクル（１０）と、
   前記室外熱交換器（１６）へ向けて前記外気を送風する電動送風機（１６ａ）と、
   前記電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を制御する送風機制御手段（５０ａ）とを備え、
   前記送風機制御手段（５０ａ）は、前記室外熱交換器（１６）の温度（Ｔｏｕｔ）が０℃以下となっている際には、前記室外熱交換器（１６）の温度（Ｔｏｕｔ）が０℃より高くなっている際よりも、前記電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させることを特徴とする車両用空調装置。
2. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）、前記冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させる室内熱交換器（１３）、前記冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１６）、および前記冷媒が循環する冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段（１５ａ、２０）を有するヒートポンプサイクル（１０）と、
   前記室外熱交換器（１６）へ向けて前記外気を送風する電動送風機（１６ａ）と、
   前記電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を制御する送風機制御手段（５０ａ）とを備え、
   前記冷媒回路切替手段（１５ａ、２０）は、少なくとも前記車室内の暖房を行う際には、前記圧縮機（１１）から吐出された前記冷媒を前記室内熱交換器（１３）にて放熱させ、前記室外熱交換器（１６）にて蒸発した前記冷媒を前記圧縮機（１１）へ吸入させる暖房用冷媒回路に切り替え、
   前記送風機制御手段（５０ａ）は、前記暖房用冷媒回路に切り替えられた際には、前記暖房用冷媒回路以外の冷媒回路に切り替えられた際よりも、前記電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させることを特徴とする車両用空調装置。
3. 前記送風機制御手段（５０ａ）は、外気温（Ｔａｍ）から前記室外熱交換器（１６）の温度（Ｔｏｕｔ）を引いた温度差が予め定めた所定値を上回った際には、前記温度差が前記所定値以下になった際よりも、前記電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
4. 前記電動式送風機（１６ａ）は、前記外気の流れを発生させるファンを回転駆動する複数の電動モータ（１６ｂ）を有しており、
   前記送風機制御手段（５０ａ）は、前記複数の電動モータ（１６ｂ）を並列的に接続している場合から、前記複数の電動モータ（１６ｂ）を直列的に接続している場合に切り替えることにより、前記電動送風機（１６ａ）へ供給される電力を低下させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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