JP2014163628A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除湿暖房モードにおいて、より高い吹出温度を得ることのできる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】圧縮機１１、放熱器１２、第１減圧手段１３、室外熱交換器１５、第２減圧手段１８、蒸発器１６、圧縮機１１の順に冷媒が流れる第１モードの冷媒回路と、圧縮機１１、放熱器１２、第１減圧手段１３、蒸発器１６、第２減圧手段１８、室外熱交換器１５、圧縮機１１の順に冷媒が流れる第２モードの冷媒回路とを切り替える切替手段１４、５０を備え、第１減圧手段１３および第２減圧手段１８は、第１モードおよび第２モードにおいて、室外熱交換器１５および蒸発器１６で冷媒が蒸発するように絞り開度を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調対象空間に送風する送風空気を冷却して除湿し、除湿した送風空気を加熱する空調装置に適用される冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１には、除湿暖房モードの冷媒循環回路に切替可能に構成された冷凍サイクルが記載されている。除湿暖房モードの冷媒循環回路では、圧縮機より吐出された冷媒を第１室内熱交換器・第１可変絞り弁・室外熱交換器・第２可変絞り弁・第２室内熱交換器・圧縮機の経路で循環させる。

さらに、除湿暖房モードでは、第１可変絞り弁の絞り開度が大きくされるとともに第２可変絞り弁の絞り開度が小さくされることによって、室外熱交換器において冷媒が外気に放熱するとともに第２室内熱交換器において冷媒が吸熱する。

特許第４１９６６８１号公報

しかしながら、上記従来技術によると、除湿暖房モードにおいてより高い吹出温度を得るために第２可変絞り弁の絞り開度を大きくするが、第２室内熱交換器における冷媒蒸発温度がフロスト限界温度（氷点）以下となってフロスト（着霜）が生じることを防止するために冷媒流量(圧縮器の回転数)を制限する必要があり、結果として吹出温度が制限される。

本発明は上記点に鑑みて、除湿暖房モードにおいて、より高い吹出温度を得ることのできる冷凍サイクル装置を提供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、
冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１１）と、
冷媒が持つ熱を空調対象空間への送風空気に放熱させる放熱器（１２）と、
絞り開度を変更可能に構成され、冷媒を減圧させる第１減圧手段（１３）および第２減圧手段（１８）と、
冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１５）と、
冷媒と送風空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、
圧縮機（１１）、放熱器（１２）、第１減圧手段（１３）、室外熱交換器（１５）、第２減圧手段（１８）、蒸発器（１６）、圧縮機（１１）の順に冷媒が流れる第１除湿暖房モードの冷媒回路と、
圧縮機（１１）、放熱器（１２）、第１減圧手段（１３）、蒸発器（１６）、第２減圧手段（１８）、室外熱交換器（１５）、圧縮機（１１）の順に冷媒が流れる第２除湿暖房モードの冷媒回路とを切り替える切替手段（１４、５０）とを備え、
第１減圧手段（１３）および第２減圧手段（１８）は、第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードにおいて、室外熱交換器（１５）および蒸発器（１６）で冷媒が吸熱するように絞り開度を調整することを特徴とする。

これによると、第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードにおいて、室外熱交換器（１５）および蒸発器（１６）で冷媒が吸熱するので、室外熱交換器（１５）で冷媒が吸熱せず外気に放熱する場合と比較して、放熱器（１２、３４）から吹き出される吹出空気の温度（吹出温度）を上昇させることができる。

さらに、第１除湿暖房モードでは、室外熱交換器（１５）、第２減圧手段（１８）、蒸発器（１６）の順に冷媒が流れるのに対し、第２除湿暖房モードでは、第１除湿暖房モードとは逆に、蒸発器（１６）、第２減圧手段（１８）、室外熱交換器（１５）の順に冷媒が流れる。

このため、第２除湿暖房モードでは、蒸発器（１６）における冷媒蒸発温度がフロスト限界温度以上となるように第１減圧手段（１３）の絞り開度を調整するとともに、第２減圧手段（１８）の絞り開度を小さくして室外熱交換器（１５）での吸熱量を多くすることができるので、蒸発器（１６）における着霜を防止しつつ、第１除湿暖房モードよりも高い吹出温度を得ることができる。

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実施形態における車両用空調装置の全体構成図である。 第１実施形態における車両用空調装置の制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態における第１除湿暖房モードの第１モードでの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態における第１除湿暖房モードの第２モードでの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態における第１除湿暖房モードの第３モードでの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態における第１除湿暖房モードの第４モードおよび第２除湿暖房モードの第１モードでの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態における第２除湿暖房モードの第２モードでの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態における第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードの吹出空気温度調整可能範囲を示すグラフである。 第２実施形態における車両用空調装置の制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態における車両用空調装置の全体構成図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。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同一符号を付してある。

（第１実施形態）
第１実施形態について図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る車両用空調装置１の概略構成図である。

本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を内燃機関（エンジン）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両の車両用空調装置１に適用している。この冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置１において、空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。

このため、冷凍サイクル装置１０は、車室内を冷房する冷房モード（冷房運転）の冷媒流路、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モード（除湿運転）の冷媒流路、車室内を暖房する暖房モード（暖房運転）の冷媒流路を切替可能に構成されている。

さらに、この冷凍サイクル装置１０では、除湿暖房モードとして、通常時に実行される第１除湿暖房モード、および外気温が極低温時等に実行される第２除湿暖房モードの冷媒流路を切替可能に構成されている。

本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。この冷媒には、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、車両のエンジンルーム内に配置されて、冷凍サイクル装置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の圧縮機構１１ａを電動モータ１１ｂにて駆動する電動圧縮機である。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することができる。

電動モータ１１ｂは、制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機構１１ａの冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータ１１ｂが圧縮機構１１ａの吐出能力変更手段を構成する。

圧縮機１１の吐出口側には、凝縮器１２の入口側が接続されている。凝縮器１２は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されて、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒（高圧冷媒）を放熱させて、蒸発器１６を通過した車室内送風空気を加熱する放熱器である。

凝縮器１２の出口側には第１膨張弁１３（第１減圧手段）の入口側が接続されている。第１膨張弁１３は、冷媒を減圧させる減圧手段であり、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体を変位させて絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。

第１膨張弁１３は、絞り開度を全開する全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第１膨張弁１３は、絞り開度を全開することで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第１膨張弁１３は、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。

第１膨張弁１３の出口側には、四方弁１４の第１出入口が接続されている。四方弁１４は、制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御される電気式四方弁である。

四方弁１４の第２出入口には、室外熱交換器１５の一方の出入口側が接続されている。四方弁１４の第３出入口には、蒸発器１６の一方の出入口側が接続されている。四方弁１４の第４出入口には、アキュムレータ１７の入口側が接続されている。

四方弁１４は、第１膨張弁１３の出口側と室外熱交換器１５の一方の出入口側と接続すると同時に蒸発器１６の一方の出入口側とアキュムレータ１７の入口側とを接続する冷媒流路、および第１膨張弁１３の出口側と蒸発器１６の一方の出入口側とを接続すると同時に室外熱交換器１５の一方の出入口側とアキュムレータ１７の入口側とを接続する冷媒流路を切り替える機能を果たす。

従って、四方弁１４は、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える切替手段（冷媒流路切替手段）を構成している。

室外熱交換器１５は、その内部を流通する冷媒と送風ファン（図示略）から送風された外気とを熱交換させるものである。この室外熱交換器１５は、暖房モード時等には、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房モード時等には、冷媒を放熱させる放熱器として機能する。

室外熱交換器１５の他方の出入口側には、第２膨張弁１８（第２減圧手段）の一方の出入口側が接続されている。第２膨張弁１８は、冷媒を減圧させる減圧手段であり、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体を変位させて絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。

第２膨張弁１８は、絞り開度を全開する全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第２膨張弁１８は、絞り開度を全開することで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第２膨張弁１８は、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。

第２膨張弁１８の他方の出入口側には、蒸発器１６の他方の出入口側が接続されている。蒸発器１６は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内のうち、凝縮器１２の車室内送風空気流れ上流側に配置され、冷房モード時および除湿暖房モード時等にその内部を流通する冷媒を、凝縮器１２通過前の車室内送風空気と熱交換させて蒸発させ、吸熱作用を発揮させることにより車室内送風空気を冷却する蒸発器である。

室外熱交換器１５の他方の出入口側と第２膨張弁１８との間には、三方弁１９が接続されている。三方弁１９は、室外熱交換器１５の他方の出入口側と第２膨張弁１８とを接続する冷媒流路と、室外熱交換器１５の他方の出入口側と四方弁１４の第３出入口（蒸発器１６側の出入口）とを接続する冷媒流路とを切り替える電磁弁であり、制御装置から出力される制御信号により、その作動が制御される。

アキュムレータ１７は、その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。アキュムレータ１７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。従って、アキュムレータ１７は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機１１における液圧縮を防止する機能を果たす。

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）の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、凝縮器１２および蒸発器１６等を収容したものである。

ケーシング３１は、車室内送風空気の空気通路を形成しており、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）にて成形されている。ケーシング３１内の送風空気流れ最上流側には、車室内空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３には、ケーシング３１内に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が形成されている。さらに、内外気切替装置３３の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。

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を介して導入された空気を車室内に向けて送風する送風機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）３２ａを電動モータ３２ｂにて駆動する電動送風機であって、制御装置５０から出力される制御信号（制御電圧）によって回転数（送風量）が制御される。なお、遠心式多翼ファン３２ａは、車室内へ空気を送風する送風手段としての機能を果たす。

送風機３２の空気流れ下流側には、蒸発器１６、ヒータコア３４および凝縮器１２が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、蒸発器１６は、凝縮器１２およびヒータコア３４に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。

ここで、ヒータコア３４は、車両走行用の駆動力を出力するエンジンの冷却水と車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器（冷却水空気熱交換器）である。なお、本実施形態のヒータコア３４は、凝縮器１２に対して車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。

ケーシング３１内には、蒸発器１６を通過した空気を、凝縮器１２およびヒータコア３４を迂回させて流す冷風バイパス通路３５が形成されている。

蒸発器１６の空気流れ下流側かつ凝縮器１２およびヒータコア３４の空気流れ上流側には、蒸発器１６通過後の空気のうち、凝縮器１２を通過させる空気と冷風バイパス通路３５を通過させる空気との風量割合を調整するエアミックスドア３６が配置されている。

凝縮器１２および冷風バイパス通路３５の空気流れ下流側には、凝縮器１２を通過した空気と冷風バイパス通路３５を通過した空気とを混合させる混合空間が設けられている。

ケーシング３１の送風空気流れ最下流側には、混合空間にて混合された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出す吹出口（図示略）が配置されている。具体的には、吹出口としては、車室内の乗員の上半身へ空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元へ空調風を吹き出すフット吹出口、および車両前面窓ガラス内側面へ空調風を吹き出すデフロスタ吹出口が設けられている。

従って、エアミックスドア３６が凝縮器１２およびヒータコア３４を通過させる空気と冷風バイパス通路３５を通過させる空気との風量割合を調整することで、混合空間にて混合された空調風の温度が調整され、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。なお、エアミックスドア３６は、制御装置５０から出力される制御信号によって作動するサーボモータ（図示略）によって駆動される。

フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の送風空気流れ上流側には、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア（図示略）、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア（図示略）、およびデフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア（図示略）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、およびデフロスタドアは、吹出口モードを切り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、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サーボモータ（図示略）によって駆動される。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する。

制御装置５０の入力側には、車室内温度Ｔｒを検出する内気センサ、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ、車室内の日射量Ｔｓを検出する日射センサ、室外熱交換器１５における冷媒温度（室外熱交換器温度）ＴＯを検出する室外熱交換器冷媒温度検出手段としての室外熱交換器温度センサ５１、蒸発器１６における冷媒温度（蒸発器温度）ＴＥを検出する蒸発器冷媒温度検出手段としての蒸発器温度センサ５２、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサＴｄ、車室内へ吹き出す吹出空気温度（車室内吹出空気温度）ＴＡＶを検出する吹出温度検出手段としての吹出空気温度センサ等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。

図１の例では、室外熱交換器温度センサ５１として、室外熱交換器１５出口側冷媒の温度を検出する温度センサが設けられ、蒸発器温度センサ５２として、蒸発器１６の表面温度（フィン温度）を検出する温度センサが設けられている。

室外熱交換器温度センサ５１として、室外熱交換器１５の表面温度（フィン温度）を検出する温度センサが設けられていてもよい。蒸発器温度センサ５２として、蒸発器１６出口側冷媒の温度を検出する温度センサが設けられていてもよい。

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（図示略）が接続され、操作パネルに設けられた各種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操作スイッチとしては、具体的に、室内空調ユニット３０にて車室内送風空気の冷却を行うか否かを設定するエアコンスイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）、車室内の設定温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられている。

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

例えば、圧縮機１１の電動モータを制御する構成が吐出能力制御手段を構成し、第１膨張弁１３を制御する構成が第１絞り制御手段を構成し、第２膨張弁１８を制御する構成が第２絞り制御手段を構成し、四方弁１４を制御する構成が流路切替制御手段を構成している。

制御装置５０のうち四方弁１４を制御する構成は、四方弁１４とともに、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える切替手段（冷媒流路切替手段）を構成している。

次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置１の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置１では、車室内を冷房する冷房モード、車室内を暖房する暖房モード、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードに切り替えることができる。

各運転モードの切替制御処理について図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態の車両用空調装置１の制御装置５０が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図２のフローチャートは図示しない空調制御のメインルーチンのサブルーチンとして実行される。また、図２の各制御ステップは、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、制御装置５０が上述のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み（Ｓ１０）、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下の数式Ｆ１に基づいて算出する（Ｓ２０）。従って、本実施形態の制御ステップＳ２０は、目標吹出温度決定手段を構成している。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気センサによって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサによって検出された外気温、Ｔｓは日射センサによって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

次に、操作パネルのＡ／Ｃスイッチがオンされているか否かを判定する（Ｓ３０）。その結果、Ａ／Ｃスイッチがオフと判定された場合（Ｓ３０：ＮＯ）には、運転モードを、室内空調ユニット３０にて車室内送風空気を冷却しない暖房モード（非冷却モード）に決定し（Ｓ４０）、Ａ／Ｃスイッチがオンと判定された場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）には、運転モードを、室内空調ユニット３０にて車室内送風空気を冷却する冷房モードおよび除湿暖房モードのいずれか（冷却モード）に決定すべくステップＳ５０へ移行する。

ステップＳ５０では、目標吹出温度ＴＡＯが予め定められた冷房基準温度αより小さいか否かを判定する。この結果、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度αよりも低いと判定された場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）には、車室内の冷房を実行するために、運転モードを冷房モードに決定し（Ｓ６０）、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上であると判定された場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）には、ステップＳ７０へ移行する。

ステップＳ７０では、室外熱交換器温度センサの検出値（室外熱交換器温度ＴＯ）から蒸発器温度センサの検出値（蒸発器温度ＴＥ）を減じた温度差（＝ＴＯ−ＴＥ）が予め定めた基準値β１（以下、閾値β１という。）を下回っているか否かを判定する。この結果、室外熱交換器温度ＴＯと蒸発器温度ＴＥとの温度差が閾値β１以上と判定された場合（Ｓ７０：ＮＯ）には、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が低温域から高温域の広範囲となる通常時の除湿暖房モードである第１除湿暖房モードに決定し（Ｓ８０）、室外熱交換器温度ＴＯと蒸発器温度ＴＥとの温度差が閾値β１を下回っていると判定された場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）には、ステップＳ９０へ移行する。

ステップＳ９０では、目標吹出温度ＴＡＯから吹出空気温度センサの検出値（車室内吹出空気温度ＴＡＶ）を減じた温度差（＝ＴＡＯ−ＴＡＶ）が予め定めた基準値γ１（以下、閾値γ１という。）を上回っているか否かを判定する。

ステップＳ９０の判定処理の結果、目標吹出温度ＴＡＯと車室内吹出空気温度ＴＡＶとの温度差が閾値γ１以下と判定された場合（Ｓ９０：ＮＯ）には、第１除湿暖房モードに決定し（Ｓ８０）、目標吹出温度ＴＡＯと車室内吹出空気温度ＴＡＶとの温度差が閾値γ１を上回っていると判定された場合（Ｓ９０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１００へ移行する。

ステップＳ１００では、蒸発器温度ＴＥから室外熱交換器温度ＴＯを減じた温度差（＝ＴＥ−ＴＯ）が予め定めた基準値β２（以下、閾値β２という。）を下回っているか否かを判定する。この結果、室外熱交換器温度ＴＯと蒸発器温度ＴＥとの温度差が閾値β２以上と判定された場合（Ｓ１００：ＮＯ）には、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が第１除湿暖房モードに比べて高温域となる第２除湿暖房モードに決定し（Ｓ１１０）、室外熱交換器温度ＴＯと蒸発器温度ＴＥとの温度差が閾値β２を下回っていると判定された場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２０へ移行する。

ステップＳ１２０では、車室内吹出空気温度ＴＡＶから目標吹出温度ＴＡＯを減じた温度差（＝ＴＡＶ−ＴＡＯ）が予め定めた基準値γ２（以下、閾値γ２という。）を上回っているか否かを判定する。

ステップＳ１２０の判定処理の結果、車室内吹出空気温度ＴＡＶと目標吹出温度ＴＡＯとの温度差が閾値γ２を上回っていると判定された場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）には、第１除湿暖房モードに決定し（Ｓ８０）、車室内吹出空気温度ＴＡＶと目標吹出温度ＴＡＯとの温度差が閾値γ２以下と判定された場合（Ｓ１２０：ＮＯ）には、第２除湿暖房モードに決定する（Ｓ１１０）。

このようにして、各運転モードを、車両用空調装置１の運転環境に応じて、暖房モード、冷房モード、第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードを適切に切り替えることができる。

次に、冷房モード、暖房モード、第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードにおける作動について説明する。

（Ａ）暖房モード
暖房モードでは、制御装置５０が、四方弁１４にて第１膨張弁１３の出口側と室外熱交換器１５の一方の出入口側と接続すると同時に蒸発器１６の一方の出入口側とアキュムレータ１７の入口側とを接続する。さらに、制御装置５０が、三方弁１９にて室外熱交換器１５の他方の出入口側と四方弁１４の第３出入口（蒸発器１６側の出入口）とを接続する。これにより、冷凍サイクル装置１０では、図１の白抜斜線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。

この冷媒回路の構成で、制御装置５０が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置５０に接続された各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータ１１ｂに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、凝縮器１２の目標凝縮器温度ＴＣＯを決定する。

そして、この目標凝縮器温度ＴＣＯと吐出温度センサの検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、車室内へ吹き出される吹出空気温度が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように圧縮機１１の電動モータ１１ｂに出力される制御信号が決定される。

第１膨張弁１３へ出力される制御信号については、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。

エアミックスドア３６のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３６が冷風バイパス通路３５を閉塞し、蒸発器１６を通過後の送風空気の全流量がヒータコア３４および凝縮器１２の空気通路を通過するように決定される。

そして、上記の如く決定された制御信号等を各種制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置１の作動停止が要求されるまで、所定の周期毎に運転モードの決定処理→各種制御機器の作動状態の決定→制御信号等の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。

従って、暖房モード時の冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が凝縮器１２に流入する。凝縮器１２に流入した冷媒は、送風機３２から送風されて蒸発器１６を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。

凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、第１膨張弁１３にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。そして、第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２膨張弁１８および蒸発器１６をバイパスして、アキュムレータ１７へ流入して気液分離される。

そして、アキュムレータ１７にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入側から吸入されて再び圧縮機１１にて圧縮される。なお、アキュムレータ１７にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ１７の内部に蓄えられる。

以上の如く、暖房モードでは、凝縮器１２にて圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させるとともに、ヒータコア３４にて冷却水が有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

（Ｂ）冷房モード
冷房モードでは、制御装置５０が、四方弁１４にて第１膨張弁１３の出口側と室外熱交換器１５の一方の出入口側と接続すると同時に蒸発器１６の一方の出入口側とアキュムレータ１７の入口側とを接続する。そして、制御装置５０が、三方弁１９にて室外熱交換器１５の他方の出入口側と第２膨張弁１８とを接続する。さらに、第１膨張弁１３の絞り開度を全開状態とする。これにより、冷凍サイクル装置１０は、図１の白抜矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。

この冷媒回路の構成で、制御装置５０が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置５０に接続された各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータ１１ｂに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、蒸発器１６から吹き出される送風空気の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサの検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて蒸発器１６を通過した空気の温度が、目標吹出温度ＴＡＯに近づくように圧縮機１１の電動モータ１１ｂに出力される制御信号が決定される。

第２膨張弁１８へ出力される制御信号については、第２膨張弁１８へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を最大値に近づくように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。

エアミックスドア３６のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３６がヒータコア３４および凝縮器１２の空気通路を閉塞し、蒸発器１６を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路３５を通過するように決定される。

従って、冷房モード時の冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が凝縮器１２に流入する。この際、エアミックスドア３６がヒータコア３４および凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、凝縮器１２に流入した冷媒は、殆ど車室内送風空気と熱交換することなく、凝縮器１２から流出する。

凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入する。この際、第１膨張弁１３の絞り開度を全開状態としているので、凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３にて減圧されることなく、室外熱交換器１５に流入する。そして、室外熱交換器１５に流入した冷媒は、室外熱交換器１５にて送風ファンから送風された外気へ放熱する。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２膨張弁１８へ流入して、第２膨張弁１８にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第２膨張弁１８にて減圧された低圧冷媒は、蒸発器１６に流入し、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気が冷却される。

蒸発器１６から流出した冷媒は、アキュムレータ１７へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ１７にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入側から吸入されて再び圧縮機１１にて圧縮される。なお、アキュムレータ１７にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ１７の内部に蓄えられる。

以上の如く、冷房モードでは、エアミックスドア３６にてヒータコア３４および凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、蒸発器１６にて冷却された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。

（Ｃ）第１除湿暖房モード
第１除湿暖房モードでは、制御装置５０が四方弁１４にて第１膨張弁１３の出口側と室外熱交換器１５の一方の出入口側と接続すると同時に蒸発器１６の一方の出入口側とアキュムレータ１７の入口側とを接続する。そして、制御装置５０が、三方弁１９にて室外熱交換器１５の他方の出入口側と第２膨張弁１８とを接続する。さらに、第１、第２膨張弁１３、１８を絞り状態または全開状態とする。これにより、冷凍サイクル装置１０は、冷房モードと同様に、図１の白抜矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。なお、第１除湿暖房モード（第１冷媒流路）では、室外熱交換器１５、第２膨張弁１８、蒸発器１６の順に冷媒が流れることとなる。

この冷媒回路の構成で、制御装置５０が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置５０に接続された各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータ１１ｂに出力される制御信号については、冷房モードと同様に決定される。また、エアミックスドア３６のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３６が冷風バイパス通路３５を閉塞し、蒸発器１６を通過後の送風空気の全流量がヒータコア３４および凝縮器１２の空気通路を通過するように決定される。

また、第１膨張弁１３および第２膨張弁１８については、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯに応じて変更している。具体的には、制御装置５０は、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１３の絞り開度を減少させるとともに、第２膨張弁１８の絞り開度を増大させる。これにより、第１除湿暖房モードでは、第１モードから第４モードの４段階のモードを実行する。

（Ｃ−１）第１モード
第１モードは、第１除湿暖房モード時に、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上、かつ予め定めた第１基準温度以下となった場合に実行される。

第１モードでは、第１膨張弁１３の絞り開度を全開状態とし、第２膨張弁１８を絞り状態とする。従って、サイクル構成（冷媒流路）については、冷房モードと全く同じ冷媒流路となるものの、エアミックスドア３６が凝縮器１２およびヒータコア３４側の空気通路を全開状態としているので、サイクルを循環する冷媒の状態については、図３のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図３に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ａ１点）は、凝縮器１２へ流入して、蒸発器１６にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図３のａ１点→ａ２点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入する。この際、第１膨張弁１３の絞り開度を全開状態としているので、凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３にて減圧されることなく、室外熱交換器１５に流入する。そして、室外熱交換器１５に流入した冷媒は、室外熱交換器１５にて送風ファンから送風された外気へ放熱する（図３のａ２点→ａ３点）。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２膨張弁１８へ流入して、第２膨張弁１８にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図３のａ３点→ａ４点）。第２膨張弁１８にて減圧された低圧冷媒は、蒸発器１６に流入し、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図３のａ４点→ａ５点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、蒸発器１６から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ１７→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第１除湿暖房モードの第１モード時には、蒸発器１６にて冷却され除湿された車室内送風空気を、ヒータコア３４および凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

なお、図３中、圧力Ｐ１は、蒸発器１６における冷媒蒸発温度がフロスト限界温度になるときの蒸発器１６における冷媒圧力（フロスト限界圧力）である。第１モードでは、蒸発器１６における冷媒圧力がフロスト限界圧力Ｐ１を下回らないように圧縮機１１の回転数が決定される。

（Ｃ−２）第２モード
第２モードは、第１除湿暖房モード時に、目標吹出温度ＴＡＯが第１基準温度より高く、かつ予め定めた第２基準温度以下となった場合に実行される。第２モードでは、第１膨張弁１３を絞り状態とし、第２膨張弁１８の絞り開度を第１モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第２モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図４のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図４に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｂ１点）は、凝縮器１２へ流入して、蒸発器１６にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図４のｂ１点→ｂ２点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、中間圧冷媒となるまで減圧される（図４のｂ２点→ｂ３点）。そして、第１膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気へ放熱する（図４のｂ３点→ｂ４点）。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２膨張弁１８へ流入して、第２膨張弁１８にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図４のｂ４点→ｂ５点）。第２膨張弁１８にて減圧された低圧冷媒は、蒸発器１６に流入し、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図４のｂ５点→ｂ６点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、蒸発器１６から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ１７→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第１除湿暖房モードの第２モード時には、第１モードと同様に、蒸発器１６にて冷却され除湿された車室内送風空気を、凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

この際、第２モードでは、第１膨張弁１３を絞り状態としているので、第１モードに対して、室外熱交換器１５へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。従って、室外熱交換器１５における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器１５における冷媒の放熱量を減少させることができる。

この結果、第１モード時に対して、凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、第１モードよりも凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

なお、第２モードでは、蒸発器１６における冷媒圧力がフロスト限界圧力Ｐ１を下回らないように圧縮機１１の回転数が決定される。

（Ｃ−３）第３モード
第３モードは、第１除湿暖房モード時に、目標吹出温度ＴＡＯが第２基準温度より高く、かつ予め定めた第３基準温度以下となった場合に実行される。第３モードでは、第１膨張弁１３の絞り開度を第２モード時よりも減少させた絞り状態とし、第２膨張弁１８の絞り開度を第２モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第３モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図５のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図５に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｃ１点）は、凝縮器１２へ流入して、蒸発器１６にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図５のｃ１点→ｃ２点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで減圧される（図５のｃ２点→ｃ３点）。そして、第１膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する（図５のｃ３点→ｃ４点）。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２膨張弁１８へ流入して、第２膨張弁１８にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図５のｃ４点→ｃ５点）。第２膨張弁１８にて減圧された低圧冷媒は、蒸発器１６に流入し、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図５のｃ５点→ｃ６点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、蒸発器１６から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ１７→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第１除湿暖房モードの第３モード時には、第１、第２モードと同様に、蒸発器１６にて冷却され除湿された車室内送風空気を、凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

この際、第３モードでは、第２膨張弁１８の絞り開度を増加させることによって、室外熱交換器１５を吸熱器（蒸発器）として機能させているので、第２モードよりも凝縮器１２から吹き出される温度を上昇させることができる。

この結果、第２モードに対して、凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、第２モードよりも凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

なお、第３モードでは、蒸発器１６における冷媒圧力がフロスト限界圧力Ｐ１を下回らないように圧縮機１１の回転数が決定される。

（Ｃ−４）第４モード
第４モードは、第１除湿暖房モード時に、目標吹出温度ＴＡＯが第３基準温度より高くなった場合に実行される。第４モードでは、第１膨張弁１３の絞り開度を第３モード時よりも減少させた絞り状態とし、第２膨張弁１８の絞り開度を全開状態とする。従って、第４モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図６のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図６に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｄ１点）は、凝縮器１２へ流入して、蒸発器１６にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図６のｄ１点→ｄ２点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される（図６のｄ２点→ｄ３点）。そして、第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する（図６のｄ３点→ｄ４点）。

室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２膨張弁１８へ流入する。この際、第２膨張弁１８の絞り開度を全開状態としているので、室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第２膨張弁１８にて減圧されることなく、蒸発器１６に流入する。

蒸発器１６に流入した低圧冷媒は、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図６のｄ４点→ｄ５点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、蒸発器１６から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ１７→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第１除湿暖房モードの第４モード時には、第１〜第３モードと同様に、蒸発器１６にて冷却され除湿された車室内送風空気を、凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

この際、第４モードでは、第３モードと同様に、室外熱交換器１５を吸熱器（蒸発器）として機能させることができるとともに、第３モードよりも第２膨張弁１８の絞り開度を増加（全開状態）させているので、室外熱交換器１５における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第３モードよりも室外熱交換器１５における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器１５における冷媒の吸熱量を増加させることができる。

この結果、第３モードに対して、凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、第３モードよりも凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

なお、第４モードでは、蒸発器１６における冷媒圧力がフロスト限界圧力Ｐ１を下回らないように圧縮機１１の回転数が決定される。

このように、第１除湿暖房モードの第１〜第４モードでは、目標吹出温度ＴＡＯに応じて第１膨張弁１３、第２膨張弁１８の絞り開度を変更することで、車室内へ吹き出す吹出空気の温度を低温域から高温域までの広範囲に亘って調整することができる。

換言すると、第１除湿暖房モードでは、室外熱交換器１５を、冷媒を放熱させる放熱器として機能させる状態から冷媒に吸熱させる蒸発器として機能させる状態へ切り替えながら、室外熱交換器１５における冷媒の放熱量あるいは吸熱量を調整することができる。

従って、室外熱交換器１５を放熱器あるいは蒸発器のいずれか一方として機能させるサイクル構成よりも、凝縮器１２における冷媒の放熱量を幅広い範囲で調整することができ、除湿運転時に空調対象空間へ吹き出される吹出空気の温度調整範囲を拡大させることができる。

（Ｄ）第２除湿暖房モード
第２除湿暖房モードでは、制御装置５０が四方弁１４にて第１膨張弁１３の出口側と蒸発器１６の一方の出入口側とを接続すると同時に室外熱交換器１５の一方の出入口側とアキュムレータ１７の入口側とを接続する。そして、制御装置５０が、三方弁１９にて室外熱交換器１５の他方の出入口側と第２膨張弁１８とを接続する。さらに、第１、第２膨張弁１３、１８を絞り状態または全開状態とする。従って、冷凍サイクル装置１０は、図１の黒塗矢印に示すように冷媒が流れる第２冷媒流路に切り替えられる。なお、第２除湿暖房モード（第２冷媒流路）では、第１除湿暖房モード（第１冷媒流路）とは逆に、蒸発器１６、第２膨張弁１８、室外熱交換器１５の順に冷媒が流れることとなる。

この冷媒流路の構成で、制御装置５０が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置５０に接続された各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータ１１ｂに出力される制御信号については、冷房モードと同様に決定される。また、エアミックスドア３６のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３６が冷風バイパス通路３５を閉塞し、蒸発器１６を通過後の送風空気の全流量がヒータコア３４および凝縮器１２の空気通路を通過するように決定される。

また、第１膨張弁１３および第２膨張弁１８については、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯに応じて変更している。具体的には、制御装置５０は、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１３の絞り開度を増大させるとともに、第２膨張弁１８の絞り開度を減少させる。これにより、第２除湿暖房モードでは、第１モードから第２モードの２段階のモードを実行する。

（Ｄ−１）第１モード
第１モードは、第２除湿暖房モード時に、目標吹出温度ＴＡＯが第４基準温度より高くなった場合に実行される。第１モードでは、第１膨張弁１３の絞り開度を第１除湿暖房モードの第４モード時と同じとし、第２膨張弁１８の絞り開度を全開状態とする。従って、第１モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図６のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図６に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｄ１点）は、凝縮器１２へ流入して、蒸発器１６にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図６のｄ１点→ｄ２点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される（図６のｄ２点→ｄ３点）。そして、第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、蒸発器１６に流入して、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図６のｄ３点→ｄ４点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。

蒸発器１６から流出した冷媒は、第２膨張弁１８へ流入する。この際、第２膨張弁１８の絞り開度を全開状態としているので、蒸発器１６から流出した冷媒は、第２膨張弁１８にて減圧されることなく、室外熱交換器１５に流入する。

室外熱交換器１５に流入した低圧冷媒は、送風ファンから送風された外気から吸熱する（図６のｄ４点→ｄ５点）。そして、室外熱交換器１５から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ１７→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第２除湿暖房モードの第１モード時には、第１除湿暖房モードと同様に、蒸発器１６にて冷却され除湿された車室内送風空気を、ヒータコア３４および凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

この際、第１モードでは、第１除湿暖房モードの第４モードと同様に、室外熱交換器１５を吸熱器（蒸発器）として機能させることができるとともに、第１除湿暖房モードの第３モードよりも第１膨張弁１３の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器１５における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第１除湿暖房モードの第３モードよりも室外熱交換器１５における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器１５における冷媒の吸熱量を増加させることができる。

この結果、第１除湿暖房モードの第３モードに対して、凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、第１除湿暖房モードの第３モードよりも凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。すなわち、第１除湿暖房モードの第４モードと同等に、凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

なお、第１モードでは、蒸発器１６における冷媒圧力がフロスト限界圧力Ｐ１を下回らないように圧縮機１１の回転数が決定される。

（Ｄ−２）第２モード
第２モードは、第２除湿暖房モード時に、目標吹出温度ＴＡＯが第５基準温度より高くなった場合に実行される。第２モードでは、第１膨張弁１３の絞り開度を第１モード時と比較して同等あるいは増加させ、第２膨張弁１８を絞り状態とする。従って、第２モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図７のモリエル線図に示すように変化する。

すなわち、図７に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（ｅ１点）は、凝縮器１２へ流入して、蒸発器１６にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する（図７のｅ１点→ｅ２点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、送風機３２から送風された車室内送風空気よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで減圧される（図７のｅ２点→ｅ３点）。そして、第１膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、蒸発器１６に流入して、送風機３２から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図７のｅ３点→ｅ４点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。

蒸発器１６から流出した冷媒は、第２膨張弁１８へ流入して、第２膨張弁１８にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図７のｅ４点→ｅ５点）。第２膨張弁１８にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１５に流入し、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する（図７のｅ５点→ｅ６点）
そして、蒸発器１６から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ１７→圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、第２除湿暖房モードの第２モード時には、第１モードと同様に、蒸発器１６にて冷却され除湿された車室内送風空気を、ヒータコア３４および凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

この際、第２モードでは、第１モードと同様に、室外熱交換器１５を吸熱器（蒸発器）として機能させることができるとともに、第１モードよりも第２膨張弁１８の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器１５における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第１モードよりも室外熱交換器１５における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器１５における冷媒の吸熱量を増加させることができる。

この結果、第１モードに対して、凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、第１モードよりも凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

なお、第２モードでは、蒸発器１６における冷媒圧力がフロスト限界圧力Ｐ１を下回らないように圧縮機１１の回転数が決定される。

このように、第２除湿暖房モード時には、第１除湿暖房モード時とは逆に、室外熱交換器１５が蒸発器１６よりも冷媒流れ下流側になるので、蒸発器１６における冷媒蒸発温度をフロスト限界温度以上に維持しつつ、室外熱交換器１５における冷媒蒸発温度をフロスト限界温度以下に低下させることができる。

このため、蒸発器１６におけるフロスト（着霜）の発生を防止しつつ、第１除湿暖房モードよりも室外熱交換器１５における冷媒の吸熱量を増加させることができ、ひいては凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

以上説明した本実施形態の車両用空調装置１では、上記の如く、冷凍サイクル装置１０の冷媒流路を切り替えることによって、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実行することで、車室内の快適な空調を実現することができる。

特に、本実施形態の車両用空調装置１では、除湿暖房モードとして、室外熱交換器１５における熱交換能力（放熱能力および吸熱能力）を調整して車室内へ吹き出す吹出空気を低温域から高温域に亘る広範囲で温度調整可能な第１除湿暖房モードと、第１除湿暖房モードよりも車室内へ吹き出す吹出空気を高温域で温度調整可能な第２除湿暖房モードとを切り替えることできる。

従って、空調対象空間である車室内への吹出空気の温度調整可能範囲を拡大させることができる。

本実施形態によると、第１除湿暖房モードの第３、第４モードおよび第２除湿暖房モードの第１、第２モードにおいて、室外熱交換器１５および蒸発器１６で冷媒が吸熱するので、第１除湿暖房モードの第１、第２モードのように室外熱交換器１５で冷媒が吸熱せず外気に放熱する場合と比較して、凝縮器１２から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。

しかも、第１除湿暖房モードでは、室外熱交換器１５、第２膨張弁１８、蒸発器１６の順に冷媒が流れるのに対し、第２除湿暖房モードでは、第１モードとは逆に、蒸発器１６、第２膨張弁１８、室外熱交換器１５の順に冷媒が流れる。

このため、第２除湿暖房モードでは、蒸発器１６における冷媒蒸発温度がフロスト限界温度以上となるように第１膨張弁１３の絞り開度を調整するとともに、第２膨張弁１８の絞り開度を小さくして室外熱交換器１５での吸熱量を多くすることができるので、蒸発器１６における着霜を防止しつつ、第１除湿暖房モードよりも高い吹出温度を得ることができる。

本実施形態によると、ステップＳ７０、Ｓ１００で説明したように、室外熱交換器温度ＴＯと蒸発器温度ＴＥとの温度差に基づいて第１除湿暖房モードと第２除湿暖房モードとを切り替える。換言すれば、室外熱交換器１５における冷媒圧力と蒸発器１６における冷媒圧力との圧力差に基づいて第１除湿暖房モードと第２除湿暖房モードとを切り替える。このため、吹出空気温度の連続性を極力保つことができる。

以下、その理由を説明する。冷凍サイクルにおける暖房能力は、以下の数式Ｆ２で表される。
室外熱交換器の暖房能力＝室内蒸発器の吸熱能力（除湿能力）＋圧縮動力＋室外熱交換器の熱交換量…（Ｆ２）
そうすると、必要な除湿能力を維持させたとき、所望の暖房能力に制御させるためには室外熱交換器の熱交換量を調整する必要がある。

図８は、必要な除湿能力を維持させたときの第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードの吹出温度（すなわち暖房能力）の制御可能領域を示すグラフである。

蒸発器１６における冷媒蒸発温度をフロスト限界温度（例えば１℃）に制御した場合、第１除湿暖房モードのうち暖房能力が最も高い第４モードと、第２除湿暖房モードのうち暖房能力が最も低い第１モードとでは、室外熱交換器１５における冷媒圧力が同じになるので、吹出温度も同じになる。

したがって、第１除湿暖房モードの吹出温度上限および第２除湿暖房モードの吹出下限温度となる限界線ＬＬが存在する。

一方、第１除湿暖房モードの第４モードでは、第２膨張弁１８の絞り開度を全開状態とするので、室外熱交換器１５における冷媒圧力と蒸発器１６における冷媒圧力とが同じになり、第２除湿暖房モードの第１モードでも、第２膨張弁１８の絞り開度を全開状態とするので、室外熱交換器１５における冷媒圧力と蒸発器１６における冷媒圧力とが同じになる。

そのため、室外熱交換器１５における冷媒圧力と蒸発器１６における冷媒圧力との圧力差が小さい場合に第１除湿暖房モードと第２除湿暖房モードとを切り替えることによって、限界線ＬＬに近い制御状態のときに第１除湿暖房モードと第２除湿暖房モードとを切り替えることができ、ひいては第１除湿暖房モードと第２除湿暖房モードとの切り替え時に吹出空気温度が急変することを抑制することができる。

さらに、本実施形態によると、ステップＳ８０、Ｓ１１０で説明したように、目標吹出温度ＴＡＯと車室内吹出空気温度ＴＡＶとの温度差、すなわち暖房負荷に対する暖房能力の過不足量に基づいて、第１除湿暖房モードと、第除湿暖房１モードよりも暖房能力の高い第２除湿暖房モードとを切り替えるので、暖房負荷に応じて暖房能力を調整して、車室内の快適な除湿暖房を実現することができる。

また、四方弁１４といった簡易な構成によって、第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードを切り替えることができるので、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲を拡大させる構成を容易に実現することができる。

（第２実施形態）
本第２実施形態では、図９に示すように、上記第１実施形態のステップＳ７０、Ｓ１００を、ステップＳ７１、Ｓ１０１に変更している。

ステップＳ７１では、第２膨張弁１８の絞り開度が予め定めた基準値δ１（以下、閾値δ１という。）を上回っているか否かを判定する。この結果、第２膨張弁１８の絞り開度が閾値δ１以下と判定された場合（Ｓ７１：ＮＯ）には、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が低温域から高温域の広範囲となる通常時の除湿暖房モードである第１除湿暖房モードに決定し（Ｓ８０）、第２膨張弁１８の絞り開度が閾値δ１を上回っていると判定された場合（Ｓ７１：ＹＥＳ）には、ステップＳ９０へ移行する。

ステップＳ１０１では、第２膨張弁１８の絞り開度が予め定めた基準値δ２（以下、閾値δ２という。）を上回っているか否かを判定する。この結果、第２膨張弁１８の絞り開度が閾値δ２以下と判定された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）には、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が第１除湿暖房モードに比べて高温域となる第２除湿暖房モードに決定し（Ｓ１１０）、第２膨張弁１８の絞り開度が閾値δ２を上回っていると判定された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２０へ移行する。

本実施形態によると、第２膨張弁１８の絞り開度に基づいて第１除湿暖房モードと第２除湿暖房モードとを切り替える。換言すれば、室外熱交換器１５における冷媒圧力と蒸発器１６における冷媒圧力との圧力差に基づいて第１除湿暖房モードと第２除湿暖房モードとを切り替える。このため、上記第１実施形態と同様に吹出空気温度の連続性を極力保つことができる。

（第３実施形態）
上記実施形態では、凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒（高圧冷媒）と、蒸発器１６を通過した車室内送風空気とを熱交換することによって車室内送風空気を加熱する冷媒空気熱交換器であるが、本第３実施形態では、図１０に示すように、凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒（高圧冷媒）と、車両走行用の駆動力を出力するエンジンの冷却水（熱媒体）とを熱交換することによって冷却水を加熱する冷媒冷却水熱交換器（冷媒熱媒体熱交換器）である。

さらに、凝縮器１２で加熱された冷却水は、ヒータコア３４（冷却水熱媒体熱交換器）を循環するようになっている。これにより、ヒータコア３４において、凝縮器１２で加熱された冷却水と蒸発器１６を通過した車室内送風空気とが熱交換されることによって車室内送風空気が加熱されるようになっている。

本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせることができる。上記実施形態を、例えば以下のように種々変形可能である。

（１）上記実施形態では、冷房モードおよび除湿暖房モード（冷却モード）と、暖房モード（非冷却モード）とをＡ／Ｃスイッチの操作信号によって切り替える例について説明したが、これに限定されない。例えば、操作パネルに各運転モードを設定する運転モード設定スイッチを設け、当該運転モード設定スイッチの操作信号に応じて、暖房モードと冷房モードおよび除湿暖房モードを切り替えるようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、暖房モード、冷房モードおよび除湿暖房モードの各運転モード時に、制御装置５０が、室内凝縮器１２およびヒータコア３４の空気通路、および冷風バイパス通路３５のいずれか一方を閉塞するようにエアミックスドア３６を作動させる例について説明したが、エアミックスドア３６の作動はこれに限定されない。

例えば、エアミックスドア３６が室内凝縮器１２およびヒータコア３４の空気通路、ならびに冷風バイパス通路３５の双方を開放するようにしてもよい。そして、室内凝縮器１２およびヒータコア３４の空気通路を通過させる風量と冷風バイパス通路３５を通過させる風量との風量割合を調整することで、車室内への吹出空気の温度を調整するようにしてもよい。このような、温度調整は、車室内送風空気の温度を微調整し易い点で有効である。

（３）上記第１、第２実施形態では、室内空調ユニット３０の内部にヒータコア３４を配置する構成としているが、エンジン等の外部熱源が不足するような場合には、ヒータコア３４を廃止したり、ヒータコア３４を電気ヒータ等へ置き換えたりしてもよい。

（４）上記実施形態では、ヒータコア３４は、エンジンの冷却水と車室内送風空気とを熱交換させるようになっているが、ヒータコア３４は、走行用電動モータやインバータ等の発熱機器の冷却水と車室内送風空気とを熱交換させるようになっていてもよい。

（５）上述の各実施形態では、車両用空調装置１に冷凍サイクル装置１０を適用する例を説明したが、これに限定されず、例えば、冷凍サイクル装置１０を据え置き型の空調装置等に適用してもよい。

１１ 圧縮機
１２ 凝縮器（放熱器）
１３ 第１膨張弁（第１減圧手段）
１４ 第２膨張弁（第２減圧手段）
１５ 室外熱交換器
１６ 蒸発器
１４ 四方弁（切替手段）
５０ 制御装置（切替手段）

Claims (6)

1. 冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記冷媒が持つ熱を空調対象空間への送風空気に放熱させる放熱器（１２、３４）と、
   絞り開度を変更可能に構成され、前記冷媒を減圧させる第１減圧手段（１３）および第２減圧手段（１８）と、
   前記冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１５）と、
   前記冷媒と前記送風空気とを熱交換させて前記冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、
   前記圧縮機（１１）、前記放熱器（１２）、前記第１減圧手段（１３）、前記室外熱交換器（１５）、前記第２減圧手段（１８）、前記蒸発器（１６）、前記圧縮機（１１）の順に前記冷媒が流れる第１除湿暖房モードの冷媒回路と、
   前記圧縮機（１１）、前記放熱器（１２）、前記第１減圧手段（１３）、前記蒸発器（１６）、前記第２減圧手段（１８）、前記室外熱交換器（１５）、前記圧縮機（１１）の順に前記冷媒が流れる第２除湿暖房モードの冷媒回路とを切り替える切替手段（１４、５０）とを備え、
   前記第１減圧手段（１３）および前記第２減圧手段（１８）は、前記第１除湿暖房モードおよび前記第２除湿暖房モードにおいて、前記室外熱交換器（１５）および前記蒸発器（１６）で前記冷媒が吸熱するように前記絞り開度を調整することを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記切替手段（１４、５０）は、前記室外熱交換器（１５）における冷媒圧力と前記蒸発器（１６）における冷媒圧力との圧力差、および暖房負荷に対する暖房能力の過不足量に基づいて前記第１除湿暖房モードと前記第２除湿暖房モードとを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記切替手段（１４、５０）は、
   前記第１除湿暖房モードにおいて、前記室外熱交換器（１５）における冷媒温度（ＴＯ）から前記蒸発器（１６）における冷媒温度（ＴＥ）を減じた温度差（ＴＯ−ＴＥ）が第１の値（β１）を下回り、かつ目標吹出温度（ＴＡＯ)から吹出空気温度（ＴＡＶ）を減じた温度差（ＴＡＯ−ＴＡＶ）が第２の値（γ１）を上回った場合、前記第２除湿暖房モードに切り替え、
   前記第２除湿暖房モードにおいて、前記蒸発器（１６）における冷媒温度（ＴＥ）から前記室外熱交換器（１５）における冷媒温度（ＴＯ）を減じた温度差（ＴＥ−ＴＯ）が第３の値（β２）を下回り、かつ吹出空気温度（ＴＡＶ）から目標吹出温度（ＴＡＯ)を減じた温度差（ＴＡＶ−ＴＡＯ）が第４の値（γ２）を上回った場合、前記第１除湿暖房モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記切替手段（１４、５０）は、
   前記第１除湿暖房モードにおいて、前記第２減圧手段（１８）の絞り開度（ＥＶＣ）が第１の値（δ１）を上回り、かつ目標吹出温度（ＴＡＯ)から吹出空気温度（ＴＡＶ）を減じた温度差（ＴＡＯ−ＴＡＶ）が第２の値（γ１）を上回った場合、前記第２除湿暖房モードに切り替え、
   前記第２除湿暖房モードにおいて、前記第２減圧手段（１８）の絞り開度（ＥＶＣ）が第３の値（δ２）を上回り、かつ吹出空気温度（ＴＡＶ）から目標吹出温度（ＴＡＯ)を減じた温度差（ＴＡＶ−ＴＡＯ）が第４の値（γ２）を上回った場合、前記第１除湿暖房モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記放熱器（１２）は、前記送風空気が流れるケース（３１）内に配置され、前記冷媒が持つ熱を前記送風空気に放熱させて前記冷媒を凝縮させる凝縮器であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記放熱器は、前記圧縮機（１１）から吐出された前記冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器（１２）と、前記冷媒熱媒体熱交換器（１２）で熱交換された前記熱媒体と前記送風空気とを熱交換させるヒータコア（３４）とを有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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