JP2014196017A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房から暖房まで空調の快適性を維持しながら、空調に要するエネルギ消費をトータルとして抑制する。
【解決手段】車室外熱交換器３３の吸熱量が低下している場合に、電動コンプレッサ３０から吐出した冷媒を、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に流した後、車室外熱交換器３３をバイパスさせ、減圧してから電動コンプレッサ３０に吸入させる第１ホットガス暖房運転モードとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される車両用空調装置に関し、特にヒートポンプ装置を備えたものに関する。

従来より、電気自動車等に搭載される空調装置として、ヒートポンプ装置を備えた空調装置が知られている。これら車両用のヒートポンプ装置は、電動コンプレッサ、車室外に配設される車室外熱交換器、減圧弁、及び車室内に配設される車室内熱交換器を冷媒配管によって順に接続して構成されている（例えば、特許文献１参照）。

ヒートポンプ装置が暖房運転モードにあるときには、車室内熱交換器を放熱器とし、車室外熱交換器を吸熱器として作用させるように冷媒を流し、また、冷房運転モードにあるときには、車室内熱交換器を吸熱器とし、車室外熱交換器を放熱器として作用させるように冷媒を流す。

また、例えば、特許文献２の車両用空調装置は、空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器と、下流側に配設される下流側車室内熱交換器とを備えている。冷媒配管には四方弁が設けられており、この四方弁を切り替えることによって暖房運転モードや冷房運転モード等の運転モード切替が行われる。

また、例えば、特許文献３の車両用空調装置は、車室内熱交換器として、空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器と、下流側に配設される下流側車室内熱交換器とを備えている。下流側車室内熱交換器は、暖房運転モード及び冷房運転モードの両モードで放熱器として作用する。また、上流側車室内熱交換器は、暖房運転モード及び冷房運転モードの両モードで吸熱器として作用する。

特開２０１１−５９８３号公報 特開２０１１−２５５７３５号公報 特開平９−２４０２６６号公報

ところで、ヒートポンプ装置は暖房時に車室外熱交換器を吸熱器として作用させることによって外気から暖房熱源を得るのであるが、例えば、外気温が−２０℃くらいまで低下している状況では車室外熱交換器による吸熱が難しく、暖房能力が大きく低下してしまう。

このことに対し、例えばＰＴＣヒータ等の電気式加熱器を用いて熱源を確保することが考えられるが、電気自動車の場合、電気式加熱器を使用することで走行用バッテリの消費量が増大して航続可能距離が短くなってしまう。また、電気自動車以外においても電力の消費はできるだけ抑制したいという要求がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷房から暖房まで空調の快適性を維持しながら、空調に要するエネルギ消費をトータルとして抑制することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、車室外熱交換器の吸熱量が低下している場合に、冷媒を、車室外熱交換器をバイパスして流すホットガス暖房運転モードとし、このホットガス暖房運転モードでは、冷媒を第１車室内熱交換器及び第２車室内熱交換器の両方に流すモードにした。

第１の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第１車室内熱交換器と、車室内において該第１車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第２車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第１及び第２車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるとともに、冷媒を、上記車室外熱交換器をバイパスさせて流すためのバイパス配管を有しており、複数の運転モードに切り替えられるヒートポンプ装置と、
上記第１及び第２車室内熱交換器を収容するとともに、該第１及び第２車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
暖房時における上記車室外熱交換器による吸熱量が低下しているか否かを検出する吸熱量低下検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記吸熱量低下検出手段により上記車室外熱交換器の吸熱量が第１の所定値以下であることが検出された場合には、上記圧縮機から吐出した冷媒を、上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器に流し、これら両車室内熱交換器を放熱器とした後、上記減圧弁により減圧して上記車室外熱交換器をバイパスさせ、上記圧縮機に吸入させる第１ホットガス暖房運転モードを含むホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とするものである。

この構成によれば、例えば外気温が−２０℃以下のように、車室外熱交換器の吸熱量が低下している場合に、冷媒を、車室外熱交換器をバイパスさせて流すホットガス暖房運転モードとすることで、電気式加熱器を用いることなく、暖房能力を得ることが可能になる。そして、第１ホットガス暖房運転モードでは、圧縮機から吐出した高温の冷媒を、第１車室内熱交換器及び第２車室内熱交換器の両方に流すので車室内の暖房能力が高まる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記空調制御装置は、上記圧縮機から吐出した冷媒を、上記第１車室内熱交換器に流した後、上記第２車室内熱交換器をバイパスさせ、上記減圧弁により減圧してから上記車室外熱交換器をバイパスさせた後、上記圧縮機に吸入させる第２ホットガス暖房運転モードを含むホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とする。

この構成によれば、高い暖房能力を得たい場合には第１ホットガス暖房運転モードで運転し、低い暖房能力でよい場合には第２ホットガス暖房運転モードで運転すればよいので、状況に応じた能力で車室内を暖房することが可能になる。

第３の発明は、第２の発明において、
暖房供給度合いを検出する暖房要求度合い検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記暖房要求度合い検出手段により暖房要求度合いが高いことが検出された場合には、第１ホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させ、一方、上記暖房要求度合い検出手段により暖房要求度合いが低いことが検出された場合には、第２ホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とするものである。

この構成によれば、暖房要求度合いに応じて適切なホットガス暖房運転モードを選択することが可能になる。

第４の発明は、第２の発明において、
上記圧縮機に吸入される冷媒の乾き度を検出する乾き度検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記乾き度検出手段により検出された吸入冷媒の乾き度に基づいて、第１ホットガス暖房運転モードと第２ホットガス暖房運転モードとの切替を行うことを特徴とするものである。

この構成によれば、吸入冷媒の乾き度に応じて第１ホットガス暖房運転モードと第２ホットガス暖房運転モードとを切り替えることで、圧縮機の湿り運転を防止することが可能になるので、ヒートポンプ装置の信頼性が向上する。

第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、
上記ヒートポンプ装置は、上記減圧弁と上記圧縮機との間に配設される冷媒加熱器を備え、
上記空調制御装置は、上記吸熱量低下検出手段により上記車室外熱交換器の吸熱量が上記第１の所定値よりも低い第２の所定値以下であることが検出された場合には、上記冷媒加熱器を作動させてホットガス暖房運転モードで上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とするものである。

この構成によれば、外気温が更に低く、外気からの吸熱が全く不可能な場合に、冷媒加熱器を作動させることで、暖房能力を確保することが可能になる。

第６の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、
上記吸熱量低下検出手段は、車室外の空気温度を検出する外気温度センサであることを特徴とするものである。

この構成によれば、吸熱量の低下を確実に、かつ、低コストで検出することが可能になる。

第７の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、
上記吸熱量低下検出手段は、上記車室外熱交換器の着霜状態を検出する着霜検出手段であることを特徴とするものである。

すなわち、車室外熱交換器が着霜すると熱交換効率が低下して暖房時の吸熱量が低下することになる。この発明では、車室外熱交換器の着霜を検出することによって吸熱量が低下しているか否かを得ることができるので、車室外熱交換器の状態に応じた制御が可能になる。

第８の発明は、第５の発明において、
上記冷媒加熱器は、車両に搭載されたバッテリからの電力供給によって発熱する電気式加熱器であることを特徴とするものである。

この構成によれば、本発明に係る車両用空調装置を例えば電気自動車に搭載して作動させることが可能になる。

第９の発明は、第８の発明において、
上記バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記バッテリ残量検出手段により検出されたバッテリの残量が所定値以下である場合には、上記冷媒加熱器の作動を禁止することを特徴とするものである。

この構成によれば、バッテリ残量が少ない場合に暖房のために使用される電力を抑制することが可能になる。

第１０の発明は、第８の発明において、
上記バッテリが充電中であるか否かを検出する充電検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記充電検出手段によりバッテリが充電中であると検出された場合には、上記冷媒加熱器を作動させることを特徴とするものである。

この構成によれば、バッテリの充電中、即ち、走行前に車室内の暖房の準備をすることが可能になる。このとき冷媒加熱器を用いて冷媒に吸熱させることで、車室外熱交換器に霜が付着することはなく、その後の走行時の暖房能力を確保することが可能になる。また、充電中であるため、車両の航続距離に影響を与えない。

第１１の発明は、第３の発明において、
上記車室内空調ユニットは、電気式の空気加熱器を備え、
上記空調制御装置は、車室内の空調状態が上記暖房要求度合い検出手段により検出された暖房要求度合いに達するか否かを判定し、暖房要求度合いに達しないと判定される場合には、上記空気加熱器を作動させることを特徴とするものである。

この構成によれば、例えばホットガス暖房運転を行っても要求されている暖房を実現できない場合には、電気式の空気加熱器を作動させることで、暖房能力を補うことが可能になる。

第１２の発明は、第１から１１のいずれか１つの発明において、
上記空調制御装置は、暖房開始時には、第２ホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とするものである。

この構成によれば、暖房開始時には第２ホットガス暖房運転モードとすることで、サイクル内の配管容積を小さくでき、冷媒循環量を増加することで、早期に高圧上昇させることが可能となり、速暖性を向上させることができる。

第１の発明によれば、車室外熱交換器の吸熱量が低下している場合に、圧縮機から吐出した冷媒を、第１車室内熱交換器及び第２車室内熱交換器に流した後、車室外熱交換器をバイパスさせるとともに減圧してから圧縮機に吸入させる第１ホットガス暖房運転モードとすることで、冷房から暖房まで空調の快適性を維持しながら、空調に要するエネルギ消費をトータルとして抑制できる。

第２の発明によれば、高い暖房能力を得たい場合には第１ホットガス暖房運転モードで運転し、低い暖房能力でよい場合には第２ホットガス暖房運転モードで運転すればよいので、状況に応じた能力で車室内を暖房することができる。

第３の発明によれば、暖房要求度合いが高い場合に第１ホットガス暖房運転モードとし、暖房要求度合いが低い場合に第２ホットガス暖房運転モードとすることで、車室内の快適性を向上させることができる。

第４の発明によれば、圧縮機に吸入される冷媒の乾き度に基づいて、第１ホットガス暖房運転モードと第２ホットガス暖房運転モードとを切り替えるようにしたので、圧縮機の湿り運転を防止してヒートポンプ装置の信頼性を向上させることができる。

第５の発明によれば、車室外熱交換器の吸熱量が更に低い場合に、冷媒加熱器を作動させてホットガス暖房運転モードとすることで、暖房能力を確保することができる。

第６の発明によれば、外気温度センサを用いて車室外熱交換器の吸熱量の低下を検出できるので、吸熱量の低下を確実に、かつ、低コストで検出できる。

第７の発明によれば、車室外熱交換器の着霜検出手段を用いて車室外熱交換器の吸熱量の低下を検出できるので、車室外熱交換器の状態に応じた制御を行うことができる。

第８の発明によれば、冷媒加熱器を電気式加熱器としたので、本発明に係る車両用空調装置を例えば電気自動車に搭載することができる。

第９の発明によれば、車両のバッテリ残量が少ない場合に冷媒加熱器の作動を禁止するようにしたので、本発明に係る車両用空調装置を電気自動車に搭載する場合に航続距離を伸ばすことができる。

第１０の発明によれば、バッテリが充電中である場合に冷媒加熱器を作動させるようにしたので、走行前及び走行後で暖房能力を得ることができ、乗員の快適性を向上させることができる。また、電気自動車に搭載する場合に航続距離に影響を与えないようにすることができる。

第１１の発明によれば、ホットガス暖房運転を行っても暖房要求度合いに達しないと判定される場合に空気加熱器を作動させるようにしたので、乗員の快適性を向上できる。

第１２の発明によれば、暖房開始時に第２ホットガス暖房運転モードとすることで速暖性を向上させることができる。

実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 車両用空調装置のブロック図である。 上流側車室内熱交換器を空気流れ方向上流側から見た斜視図である。 冷房運転モードにある場合の図１相当図である。 通常暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 第１ホットガス暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 第２ホットガス暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 冷媒加熱暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 強除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 中間除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 弱除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 第１暖房優先除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 第２暖房優先除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 暖房運転サブルーチン制御を示すフローチャートである。 除霜運転サブルーチン制御を示すフローチャートである。 着霜量に応じて除霜運転モードを選択する制御を示すフローチャートである。 変形例に係る車両用空調装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１の概略構成図である。車両用空調装置１が搭載された車両は、走行用バッテリＢ（図２に示す）及び走行用モーター（図示せず）を備えた電気自動車である。

車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置２０と、車室内空調ユニット２１と、ヒートポンプ装置２０及び車室内空調ユニット２１を制御する空調制御装置２２（図２に示す）とを備えている。

ヒートポンプ装置２０は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサ３０と、車室内に配設される下流側車室内熱交換器（第１車室内熱交換器）３１と、車室内において下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器（第２車室内熱交換器）３２と、車室外に配設される車室外熱交換器３３と、アキュムレータ３４と、これら機器３０〜３４を接続する第１〜第４主冷媒配管４０〜４３と、第１〜第３分岐冷媒配管４４〜４６と、バイパス配管ＢＰとを備えている。さらに、ヒートポンプ装置２０は、冷媒加熱器３５も備えている。

電動コンプレッサ３０は、従来から周知の車載用のものであり、電動モーターによって駆動される。電動コンプレッサ３０の回転数を変更することによって単位時間当たりの吐出量を変化させることができる。電動コンプレッサ３０は、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。電動コンプレッサ３０には、走行用バッテリＢから電力が供給される。

上流側車室内熱交換器３２は、図３に示すように、上側ヘッダタンク４７と、下側ヘッダタンク４８と、コア４９とを備えている。コア４９は、上下方向に延びるチューブ４９ａとフィン４９ｂとを交互に左右方向（図３の左右方向）に配列して一体化したものであり、空調用空気がチューブ４９ａ間を通過するようになっている。空調用空気の流れ方向を白抜きの矢印で示している。チューブ４９ａは、外部空気の流れ方向に２列並んでいる。

空気流れ上流側のチューブ４９ａ及び下流側のチューブ４９ａの上端部は、上側ヘッダタンク４７に接続されて連通している。上側ヘッダタンク４７の内部には、該上側ヘッダタンク４７を空気流れ方向上流側と下流側とに仕切る第１仕切部４７ａが設けられている。第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側の空間が上流側のチューブ４９ａの上端に連通し、第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側の空間が下流側のチューブ４９ａの上端に連通している。

また、上側ヘッダタンク４７の内部には、該上側ヘッダタンク４７を左右方向に仕切る第２仕切部４７ｂが設けられている。第１仕切部４７ａにおける第２仕切部４７ｂよりも右側には、連通孔４７ｅが形成されている。

上側ヘッダタンク４７の左側面の空気流れ下流側には冷媒の流入口４７ｃが形成され、また、上流側には冷媒の流出口４７ｄが形成されている。

下側ヘッダタンク４８の内部には、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａと同様に、空気流れ方向上流側と下流側とに仕切る仕切部４８ａが設けられている。仕切部４８ａよりも空気流れ方向上流側の空間が上流側のチューブ４９ａの下端に連通し、仕切部４８ａよりも空気流れ方向下流側の空間が下流側のチューブ４９ａの下端に連通している。

この下流側車室内熱交換器３１は、上記のように構成したことで合計４つのパスを有している。すなわち、流入口４７ｃから流入した冷媒は、まず、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも左側の空間Ｒ１に流入し、空間Ｒ１に連通するチューブ４９ａ内を下へ向かって流れる。

その後、下側ヘッダタンク４８の仕切部４８ａよりも空気流れ方向下流側の空間Ｓ１に流入して右側へ流れてチューブ４９ａ内を上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも右側の空間Ｒ２に流入する。

次いで、空間Ｒ２内の冷媒は第１仕切部４７ａの連通孔４７ｅを通り、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも右側の空間Ｒ３に流入し、空間Ｒ３に連通するチューブ４９ａ内を下へ向かって流れる。

しかる後、下側ヘッダタンク４８の仕切部４８ａよりも空気流れ方向上流側の空間Ｓ２に流入して左側へ流れてチューブ４９ａ内を上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも左側の空間Ｒ４に流入し、流出口４７ｄから外部へ流出する。

上流側車室内熱交換器３２の空気流れ方向上流側のパスによって風上側パスＰ１が構成され、また、空気流れ方向下流側のパスによって風下側パスＰ２が構成される。

下流側車室内熱交換器３１は、大きさが上記上流側車室内熱交換器３２よりも小さいだけであり、上流側車室内熱交換器３２と同様な構造を有しているので詳細な説明は省略する。尚、下流側車室内熱交換器３１と上流側車室内熱交換器３２との構造は異なっていてもよい。

車室外熱交換器３３は、車両の前部に設けられたモータルーム（エンジン駆動車両におけるエンジンルームに相当）において該モータルームの前端近傍に配設され、走行風が当たるようになっている。図示しないが、車室外熱交換器３３も、上側ヘッダタンクと、下側ヘッダタンクと、コアとを備えている。コアは、上下方向に延びるチューブを有している。

図１に示すように、車両にはクーリングファン３７が設けられている。このクーリングファン３７は、ファンモーター３８によって駆動され、車室外熱交換器３３に空気を送風するように構成されている。ファンモーター３８は、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。ファンモーター３８にも走行用バッテリＢから電力が供給される。尚、クーリングファン３７は、例えば走行用インバータ等を冷却するためのラジエータに空気を送風することもできるものであり、空調の要求時以外にも作動させることが可能である。

アキュムレータ３４は、第４主冷媒配管４３の中途部において電動コンプレッサ３０の吸入口近傍に配設されている。

一方、第１主冷媒配管４０は、電動コンプレッサ３０の吐出口と下流側車室内熱交換器３１の冷媒流入口とを接続するものである。また、第２主冷媒配管４１は、下流側車室内熱交換器３１の冷媒流出口と車室外熱交換器３３の冷媒流入口とを接続するものである。第３主冷媒配管４２は、車室外熱交換器３３の冷媒流出口と上流側車室内熱交換器３２の冷媒流入口とを接続するものである。第４主冷媒配管４３は、上流側車室内熱交換器３２の冷媒流出口と電動コンプレッサ３０の吸入口とを接続するものである。

また、第１分岐冷媒配管４４は、第２主冷媒配管４１から分岐しており、第３主冷媒配管４２に接続されている。第２分岐冷媒配管４５は、第２主冷媒配管４１から分岐しており、第４主冷媒配管４３に接続されている。第３分岐冷媒配管４６は、第３主冷媒配管４２から分岐しており、第４主冷媒配管４３に接続されている。

バイパス配管ＢＰは、第２主冷媒配管４１を流れる冷媒を、車室外熱交換器３３をバイパスさせて第３主冷媒配管４２に流すための配管である。バイパス配管ＢＰは、第２主冷媒配管４１の車室外熱交換器３３よりも上流側と、第３主冷媒配管４２の車室外熱交換器３３よりも下流側とに接続されている。

また、ヒートポンプ装置２０は、第１流路切替弁５０、第２流路切替弁５１、第１減圧弁５２、第２減圧弁５３、第１逆止弁５４、第２逆止弁５５及びバイパス切替弁５６を備えている。

第１流路切替弁５０、第２流路切替弁５１及びバイパス切替弁５６は電動タイプの三方弁で構成されており、空調制御装置２２によって制御される。第１流路切替弁５０は、第２主冷媒配管４１の中途部に設けられており、第１分岐冷媒配管４４が接続されている。第２流路切替弁５１は、第４主冷媒配管４３の中途部に設けられており、第３分岐冷媒配管４６が接続されている。バイパス切替弁５６は、第２主冷媒配管４１の中途部において第１流路切替弁５０よりも冷媒流れ方向下流側に設けられており、バイパス配管ＢＰの上流側が接続されている。バイパス切替弁５６は、空調制御装置２２による切替操作により、第２主冷媒配管４１の冷媒を車室外熱交換器３３にのみ流すこと、第２主冷媒配管４１の冷媒をバイパス配管ＢＰにのみ流すこと、第２主冷媒配管４１の冷媒を車室外熱交換器３３及びバイパス配管ＢＰの両方に流すことができるようになっている。車室外熱交換器３３及びバイパス配管ＢＰの冷媒流量割合は、任意に変更することができる。

第１減圧弁５２及び第２減圧弁５３は、空調制御装置２２によって制御される電動タイプのものであり、減圧作用を発揮する閉方向と、減圧作用を発揮させない開方向に制御される。第１減圧弁５２及び第２減圧弁５３の開度は、通常、空調負荷の状態に応じて設定されるが、空調負荷に関わらず、任意の開度に設定することもできるようになっている。

第１減圧弁５２は、第３主冷媒配管４２の第１分岐冷媒配管４４との接続部位よりも上流側車室内熱交換器３２側、即ち、上流側車室内熱交換器３２の冷媒入口側の冷媒配管に配設されている。一方、第２減圧弁５３は、第２主冷媒配管４１の第１流路切替弁５０とバイパス切替弁５６との間に配設されている。つまり、第２減圧弁５３は、第２主冷媒配管４１において、バイパス配管ＢＰの接続部と下流側車室内熱交換器３１との間に配設されている。

第１逆止弁５４は、第３主冷媒配管４２に配設されており、第３主冷媒配管４２の車室外熱交換器３３側から上流側車室内熱交換器３２側へ向けての冷媒の流れを許容し、逆方向への冷媒の流れを阻止するように構成されている。

第２逆止弁５５は、第２分岐冷媒配管４５に配設されており、第２分岐冷媒配管４５の第４主冷媒配管４３側から第２主冷媒配管４１側へ向けての冷媒の流れを許容し、逆方向への冷媒の流れを阻止するように構成されている。

冷媒加熱器３５は、第２主冷媒配管４１において第２減圧弁５３とバイパス切替弁５６との間、即ち、第２減圧弁５３と電動コンプレッサ３０との間に配設されている。冷媒加熱器３５は、第２主冷媒配管４１を流通する冷媒を加熱する電気式加熱器で構成されており、空調制御装置２２によりＯＮ、ＯＦＦの切替と加熱量の調整とが行われるようになっている。また、冷媒加熱器３５には、走行用バッテリＢから電力が供給されるようになっている。

また、車室内空調ユニット２１は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を収容するケーシング６０と、エアミックスドア（温度調節ドア）６２と、エアミックスドア６２を駆動するエアミックスドアアクチュエータ６３と、吹出モード切替ドア６４と、送風機６５と、ＰＴＣヒータ（電気式の空気加熱器）６７とを備えている。

送風機６５は、車室内の空気（内気）と車室外の空気（外気）との一方を選択してケーシング６０内に空調用空気として送風するためのものである。送風機６５は、シロッコファン６５ａと、シロッコファン６５ａを回転駆動する送風モーター６５ｂとを備えている。送風モーター６５ｂは、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。送風モーター６５ｂにも走行用バッテリＢから電力が供給される。

送風機６５には、内気を導入するための内気導入口６５ｃと、外気を導入するための外気導入口６５ｄとが形成されている。送風機６５の内部には、内気導入口６５ｃと外気導入口６５ｄとの一方を開いて他方を閉じる内外気切替ドア６５ｅが設けられている。さらに、送風機６５には、内外気切替ドア６５ｅを駆動する内外気切替ドアアクチュエータ６１が設けられている。この内外気切替ドアアクチュエータ６１は、空調制御装置２２により制御される。送風機６５の空気導入モードは、内気導入口６５ｃを全開にして外気導入口６５ｄを全閉にする内気導入モードと、内気導入口６５ｃを全閉にして外気導入口６５ｄを全開にする外気導入モードとに切り替えられるようになっている。内気導入モードと外気導入モードとの切り替えは、乗員によるスイッチ操作で行うことができるようになっているが、所定の条件下では、空調制御装置２２が自動的に切り替えることができるようになっている。

ケーシング６０は、車室内においてインストルメントパネル（図示せず）の内部に配設されている。ケーシング６０には、デフロスタ吹出口６０ａ、ベント吹出口６０ｂ及びヒート吹出口６０ｃが形成されている。デフロスタ吹出口６０ａは、車室のフロントウインド内面に空調風を供給するためのものである。ベント吹出口６０ｂは、車室の乗員の主に上半身に空調風を供給するためのものである。ヒート吹出口６０ｃは、車室の乗員の足下に空調風を供給するためのものである。

これら吹出口６０ａ〜６０ｃはそれぞれ吹出モード切替ドア６４によって開閉される。吹出モード切替ドア６４は、図示しないが、空調制御装置２２に接続されたアクチュエータによって動作するようになっている。

吹出モードとしては、例えば、デフロスタ吹出口６０ａに空調風を流すデフロスタ吹出モード、ベント吹出口６０ｂに空調風を流すベント吹出モード、ヒート吹出口６０ｃに空調風を流すヒート吹出モード、デフロスタ吹出口６０ａ及びヒート吹出口６０ｃに空調風を流すデフ／ヒートモード、ベント吹出口６０ｂ及びヒート吹出口６０ｃに空調風を流すバイレベルモード等である。

ケーシング６０内に導入された空調用空気は、全量が上流側車室内熱交換器３２を通過するようになっている。

エアミックスドア６２は、ケーシング６０内において、上流側車室内熱交換器３２と下流側車室内熱交換器３１との間に収容されている。エアミックスドア６２は、上流側車室内熱交換器３２を通過した空気のうち、下流側車室内熱交換器３１を通過する空気量を変更することによって、上流側車室内熱交換器３２を通過した空気と、下流側車室内熱交換器３１を通過した空気との混合割合を決定して空調風の温度調節を行うためのものである。

ＰＴＣヒータ６７は、ケーシング６０内において下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向下流側に配設されており、ケーシング６０内を流れる空調用空気を加熱するためのものである。ＰＴＣヒータ６７は、空調制御装置２２により制御され、ＯＮ、ＯＦＦの切替及び加熱量の変更が可能となっている。ＰＴＣヒータ６７には走行用バッテリＢから電力が供給されるようになっている。

車両用空調装置１は、外気温度センサ７０と、車室外熱交換器温度センサ７１と、車室内熱交換器温度センサ７３と、内気温度センサ７５と、乾き度検出センサ（乾き度検出手段）８０と、バッテリ残量検出センサ８１（図２に示す）と、充電状態検出センサ８２（図２に示す）とを備えている。これらセンサは空調制御装置２２に接続されている。

外気温度センサ７０は、車室外熱交換器３３よりも空気流れ方向上流側に配設されており、車室外熱交換器３３に流入する前の外部空気の温度（外気温度ＴＧ）を検出するためのものである。一方、車室外熱交換器温度センサ７１は、車室外熱交換器３３の空気流れ方向下流側の面に配設されており、車室外熱交換器３３の表面温度を検出するためのものである。

車室内熱交換器温度センサ７３は、上流側車室内熱交換器３２の空気流れ方向下流側に配設されており、上流側車室内熱交換器３２の表面温度を検出するためのものである。車室内熱交換器温度センサ７３により検出される上流側車室内熱交換器３２の空気流れ方向下流側の温度に基づいて、上流側車室内熱交換器３２にフロストが発生しているか否かを検出することができる。

内気温度センサ７５は、車室内の温度（内気温度ＴＲ）を検出するためのものであり、車室内の所定箇所に配設されている。内気温度センサ７５は、従来から周知のものなので、詳細な説明は省略する。

乾き度検出センサ８０は、電動コンプレッサ３０に吸入される冷媒の乾き度を検出するためのセンサであり、車室外熱交換器３３の冷媒出口部近傍における冷媒の圧力及び温度に基づいて乾き度を検出することができるようになっている。

バッテリ残量検出センサ８１は、本発明のバッテリ残量検出手段に相当するものであり、走行用バッテリＢの残量を検出することができる。バッテリ残量検出センサ８１は、周知のものである。

充電状態検出センサ８２は、本発明の充電検出手段に相当するものであり、走行用バッテリＢが外部電源から充電されている状態にあるか否かを検出することができる。外部電源とは、車両の発電機以外の電源であり、例えば家庭用コンセントや駐車場の充電設備等である。この充電状態検出センサ８２も周知のものである。

また、図示しないが、車両用空調装置１には、日射量を検出するセンサ等も設けられている。

空調制御装置２２は、例えば、乗員による設定温度や外気温、車室内温度、日射量等の複数の情報に基づいてヒートポンプ装置２０等を制御するものであり、周知の中央演算装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。また、空調の負荷に応じて電動コンプレッサ３０やファンモーター３８も制御する。

空調制御装置２２は、通常のオートエアコン制御と同様に後述するメインルーチンにおいて、ヒートポンプ装置２０の運転モードの切り替え、送風機６５の風量、エアミックスドア６２の開度、吹出モードの切り替え、電動コンプレッサ３０、送風モーター６５ｂの制御を行い、例えば、ファンモーター３８は、基本的には電動コンプレッサ３０の作動中には作動するが、電動コンプレッサ３０が停止状態であっても、走行用インバーター等の冷却が必要な場合には作動するようになっている。

ヒートポンプ装置２０の運転モードは、冷房運転モード、通常暖房運転モード、第１ホットガス暖房運転モード、第２ホットガス暖房運転モード、冷媒加熱暖房運転モード、強除霜運転モード、中間除霜運転モード、弱除霜運転モード、第１暖房優先除霜運転モード、第２暖房除霜運転モードがある。

図４に示す冷房運転モードは、例えば外気温度が２５℃よりも高い場合に選択される運転モードである。冷房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器とし、車室外熱交換器３３を放熱器として作用させる。

すなわち、第１流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入しないように、第２減圧弁５３側へ流すように流路を切り替える。また、第２流路切替弁５１は、上流側車室内熱交換器３２から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。バイパス切替弁５６は、第２主冷媒配管４１の冷媒が車室外熱交換器３３にのみ流れるように流路を切り替える。第１減圧弁５２は膨張状態にし、第２減圧弁５３は非膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が第１主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、第２主冷媒配管４１を通って膨張することなく、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は放熱して第３主冷媒配管４２を通って第１減圧弁５２を通過することで膨張し、上流側車室内熱交換器３２に流入する。上流側車室内熱交換器３２に流入した冷媒は、上流側車室内熱交換器３２を循環して空調用空気から吸熱する。上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３を通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

また、図５に示す通常暖房運転モードは、例えば外気温度が０℃よりも低い場合（極低外気時）に選択される運転モードである。通常暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器とし、車室外熱交換器３３を吸熱器として作用させる。

すなわち、第１流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入させるように流路を切り替える。また、第２流路切替弁５１は、車室外熱交換器３３から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。バイパス切替弁５６は、第２主冷媒配管４１の冷媒が車室外熱交換器３３にのみ流れるように流路を切り替える。第１減圧弁５２は非膨張状態にし、第２減圧弁５３は膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が第１主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、第２主冷媒配管４１から第１分岐冷媒配管４４を流れて上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環する。つまり、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に高温状態の冷媒が流入するので、空調用空気は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方によって加熱されることになり、よって、高い暖房能力が得られる。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、第２減圧弁５３を通過することで膨張し、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は、外部空気から吸熱して第３主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管４６を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図６に示す第１ホットガス暖房運転モードは、車室外熱交換器３３での吸熱が難しい場合に選択される運転モードである。第１ホットガス暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器として作用させる。また、冷媒は、車室外熱交換器３３をバイパスして流す。

すなわち、第１流路切替弁５０、第２流路切替弁５１、第１減圧弁５２、第２減圧弁５３は、通常暖房モードと同じ状態にしておく。バイパス切替弁５６は、第２主冷媒配管４１の冷媒がバイパス配管ＢＰにのみ流れるように流路を切り替える。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が第１主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、第２主冷媒配管４１から第１分岐冷媒配管４４を流れて上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環する。つまり、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に電動コンプレッサ３０から吐出された冷媒が流入するので、空調用空気は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方によって加熱されることになる。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、第２減圧弁５３を通過することで膨張し、バイパス配管ＢＰを流れ、第３主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管４６を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。この第１ホットガス暖房運転モードでは、冷媒が車室外熱交換器３３をバイパスして流れることになる。

図７に示す第２ホットガス暖房運転モードは、車室外熱交換器３３での吸熱が難しい場合で、かつ、図６に示す第１ホットガス暖房運転モードに比べて暖房能力が低くてもよい場合に選択される運転モードである。第２ホットガス暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器として作用させる。また、冷媒は、車室外熱交換器３３及び上流側車室内熱交換器３２をバイパスして流す。

すなわち、第１流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入しないように、第２減圧弁５３側へ流すように流路を切り替える。第２流路切替弁５１及び第２減圧弁５３は通常暖房運転モードと同じ状態にしておく。バイパス切替弁５６は、第２主冷媒配管４１の冷媒がバイパス配管ＢＰにのみ流れるように流路を切り替える。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が第１主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、第２減圧弁５３を通過することで膨張し、バイパス配管ＢＰを流れ、第３主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管４６を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。電動コンプレッサ３０から吐出した冷媒が上流側車室内熱交換器３２を流れないので、図６に示す第１ホットガス暖房運転モードに比べて暖房能力が低くなる。

図８に示す冷媒加熱暖房運転モードは、車室外熱交換器３３での吸熱がより一層困難な場合（外気吸熱がほぼ不可能な場合）に選択される運転モードである。冷媒加熱暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器として作用させる。また、冷媒は、車室外熱交換器３３をバイパスして流し、冷媒加熱器３５をＯＮにする。

すなわち、第１流路切替弁５０、第２流路切替弁５１、第１減圧弁５２、第２減圧弁５３、バイパス切替弁５６は、第１ホットガス暖房運転モードと同じ状態にしておく。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された冷媒が、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を順に循環した後、第４主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、第２減圧弁５３を通過することで膨張した後、冷媒加熱器３５によって加熱される。その後、バイパス配管ＢＰを流れ、第３主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管４６を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図９に示す強除霜運転モードは、暖房中に車室外熱交換器３３が着霜した場合に、車室外熱交換器３３の霜を溶かすために選択される運転モードである。強除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び車室外熱交換器３３を放熱器として作用させる。また、冷媒は、上流側車室内熱交換器３２をバイパスして流す。

すなわち、第１流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入しないように、第２減圧弁５３側へ流すように流路を切り替える。また、第２流路切替弁５１は、車室外熱交換器３３から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。バイパス切替弁５６は、第２主冷媒配管４１の冷媒が車室外熱交換器３３にのみ流れるように流路を切り替える。第２減圧弁５３は非膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された冷媒が、下流側車室内熱交換器３１を循環した後、第２主冷媒配管４１を通って膨張することなく、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は放熱して霜を溶かす。その後、第３主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管４６を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図１０に示す中間除霜運転モードは、暖房中に車室外熱交換器３３が着霜した場合に、車室外熱交換器３３の霜を溶かすために選択される運転モードであり、図９に示す強除霜運転モードに比べて除霜能力が低く設定される。中間除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び車室外熱交換器３３を放熱器として作用させ、一部の冷媒はバイパス配管ＢＰに流す。また、冷媒は、上流側車室内熱交換器３２をバイパスさせる。

すなわち、第１流路切替弁５０、第２流路切替弁５１、第１減圧弁５２、第２減圧弁５３は、強除霜運転モードと同じ状態にしておく。バイパス切替弁５６は、第２主冷媒配管４１の冷媒が車室外熱交換器３３及びバイパス配管ＢＰの両方に流れるように流路を切り替える。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された冷媒が、下流側車室内熱交換器３１を循環した後、第２主冷媒配管４１を通って膨張することなく、車室外熱交換器３３及びバイパス配管ＢＰに流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は放熱して霜を溶かす一方、バイパス配管ＢＰに流入した冷媒は、殆ど放熱することなく、第３主冷媒配管４２に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒と、バイパス配管ＢＰを流れた冷媒とは、第３主冷媒配管４２で集合し、第３分岐冷媒配管４６を通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。第２主冷媒配管４１の冷媒の一部がバイパス配管ＢＰを流れるので、強除霜運転モードに比べて除霜能力が低くなる。

図１１に示す弱除霜運転モードは、外気温が比較的高い（０℃よりも高い）ときの暖房中に車室外熱交換器３３が着霜した場合に、車室外熱交換器３３の霜を溶かすために選択される運転モードであり、図１０に示す中間除霜運転モードに比べて除霜能力が低く設定される。弱除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器として作用させる。また、冷媒は、車室外熱交換器３３をバイパスさせる。

すなわち、第１流路切替弁５０、第２流路切替弁５１、第１減圧弁５２、第２減圧弁５３及びバイパス切替弁５６は、第１ホットガス暖房運転モードと同じ状態にしておく。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を順に循環する。空調用空気は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方によって加熱されることになるので、強除霜運転モード及び中間除霜運転モードに比べて暖房能力が高まる。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、第２減圧弁５３を通過することで膨張し、バイパス配管ＢＰを流れ、第３主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管４６を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。車室外熱交換器３３には冷媒が流れないが、この弱除霜運転モードは、外気温が比較的高めのときに選択されるので、走行風や周囲の空気から吸熱することで霜が溶ける。

図１２に示す第１暖房優先除霜運転モードは、暖房中に車室外熱交換器３３が着霜した場合に、車室外熱交換器３３の霜を溶かしながら、所定能力以上の暖房も行えるようにすために選択される運転モードである。第１暖房優先除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１、上流側車室内熱交換器３２及び車室外熱交換器３３を放熱器として作用させる。

すなわち、第１流路切替弁５０、第２流路切替弁５１、第１減圧弁５２、バイパス切替弁５６は、通常暖房運転モードと同じ状態にしておく。第２減圧弁５３は、非膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を順に循環する。空調用空気は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方によって加熱されることになるので暖房能力が高まる。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、膨張することなく車室外熱交換器３３に流入するので、車室外熱交換器３３の霜が溶ける。

図１３に示す第２暖房優先除霜運転モードは、暖房中に車室外熱交換器３３が着霜した場合に、車室外熱交換器３３の霜を溶かしながら、所定能力以上の暖房も行えるようにすために選択される運転モードであり、暖房能力は第１暖房優先除霜運転モードよりも低く設定される。第２暖房優先除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１、上流側車室内熱交換器３２及び車室外熱交換器３３を放熱器として作用させる。第２主冷媒配管４１を流れる冷媒の一部をバイパス配管ＢＰに流す。

すなわち、第１流路切替弁５０、第２流路切替弁５１、第１減圧弁５２、第２減圧弁５３は、第１暖房優先除霜運転モードと同じ状態にしておく。バイパス切替弁５６は、第２主冷媒配管４１の冷媒が車室外熱交換器３３及びバイパス配管ＢＰの両方に流れるように流路を切り替える。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を順に循環する。空調用空気は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方によって加熱されることになる。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、膨張することなく車室外熱交換器３３及びバイパス配管ＢＰに流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒によって霜が溶ける。全ての冷媒を車室外熱交換器３３に流さないので、暖房能力が第１暖房優先除霜運転モードよりも高まる。

図２に示すように、空調制御装置２２は、車室外熱交換器３３に霜が付着しているか否か、及び霜が付着している場合にその着霜量を検出する着霜検出部（着霜検出手段）２２ａを有している。着霜検出部２２ａは、外気温度センサ７０で検出された外気温度（ＴＧ）から、車室外熱交換器温度センサ７１で検出された車室外熱交換器３３の表面温度を差し引いて、その値が例えば２０（℃）よりも大きな値である場合には、着霜を検出したとする。すなわち、車室外熱交換器３３に霜が付着していると、車室外熱交換器３３において冷媒が吸熱できず、冷媒温度が上昇しないことを利用して着霜検出を行っている。従って、上記の２０という値は、車室外熱交換器３３が着霜しているか否かを判断できる値であればよく、他の値であってもよい。また、霜の付着を直接検出するようにしてもよい。また、着霜量の検出は、外気温度センサ７０で検出された外気温度（ＴＧ）と車室外熱交換器温度センサ７１で検出された温度との差で検出でき、両者の差が大きいほど、着霜量が多いとする。

また、着霜検出部２２ａは、暖房時における車室外熱交換器３３の吸熱量が低下しているか否かを検出する吸熱量低下検出手段となる。上記のように車室外熱交換器３３が着霜すると、外気からの吸熱量が低下することになるが、この着霜量と吸熱量の低下とは相関関係があるので、着霜検出部２２ａによって車室外熱交換器３３の吸熱量低下を検出できる。つまり、車室外熱交換器３３の吸熱量低下度合いは、車室外熱交換器３３の着霜量から検出できる。

この実施形態では、着霜検出部２２ａによって車室外熱交換器３３の着霜量が第１の所定値以下であるか否か、及び第１の所定値よりも低い第２の所定値以下であるか否かを検出することができるようになっている。第１の所定値とは、車室外熱交換器３３の吸熱が困難で暖房能力が著しく低下してしまうような値に設定しており、また、第２の所定値とは、車室外熱交換器３３の吸熱がほとんど不可能な状態で暖房を行うことができないような値に設定している。

また、車室外熱交換器３３の吸熱量低下度合いは、上記着霜検出部２２ａで行うこともできるし、後述のフローチャートで示すように外気温度センサ７０を用いて検出することもできる。この場合、外気温度センサ７０が吸熱量低下検出手段となる。すなわち、外気温が例えば−１５℃（第１の所定値）以下である場合には、車室外熱交換器３３の吸熱が困難で暖房能力が著しく低下しているものとし、また、例えば−２０℃（第２の所定値）以下である場合には、車室外熱交換器３３の吸熱がほとんど不可能な状態で暖房を行うことができないとする。

また、空調制御装置２２は、暖房要求度合い検出部２２ｂを有している。暖房要求度合い検出部２２ｂは、暖房運転を行う場合に、どの程度の強さの暖房が要求されているかを検出するためのものである。暖房要求度合いの検出を行う際には、例えば、車室内空調ユニット２１から吹き出す空調風の目標温度と、実際に吹き出している実温度とを比較し、実温度が低ければ低いほど暖房要求度合いが高いとし、実温度と目標温度とが近いほど暖房要求度合いが低いと判断する。ここで、目標温度は、乗員の設定温度や外気温等に基づいて空調制御装置２２で演算される温度であり、また、実温度は、例えば空調風の吹出部近傍の温度を温度センサによって測定することで得ることができる。その他にも、乗員の設定温度が高ければ高いほど暖房要求度合いが強いとすることもできる。

次に、空調制御装置２２による制御手順を説明する。メインルーチンでは、図示しないが、外気温度センサ７０で検出された外気温度（ＴＧ）が０℃よりも低い場合には、ヒートポンプ装置２０を暖房運転モードに切り替える。暖房運転モードでは、車室内空調ユニット２１の吹出モードは主にヒートモードが選択される。また、吹出空気の温度が目標温度となるように、エアミックスドア６２を動作させる。暖房運転モードは、通常暖房運転モード、第１ホットガス暖房運転モード、第２ホットガス暖房運転モード、冷媒加熱暖房運転モードが含まれる。

外気温度（ＴＧ）が０℃以上２５℃以下である場合には、除湿を行いながら暖房が行えるようにする。また、外気温度（ＴＧ）が２５℃よりも高い場合には、ヒートポンプ装置２０を冷房運転モードに切り替える。

メインルーチンで暖房運転モードが選択された場合には、図１４に示す暖房運転サブルーチン制御を行う。暖房運転サブルーチン制御では、冷媒加熱器３５はＯＦＦにしておき、まず、ステップＳＡ１において外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧを読み込む。そして、ステップＳＡ２に進み、車室外熱交換器３３の吸熱量が低下しているか否かを判定する。この実施形態では、外気温度センサ７０を用いて車室外熱交換器３３の吸熱量を検出する。外気温が−１５℃（第１の所定値）以下である場合には、車室外熱交換器３３の吸熱量が低下していて、外気からの吸熱による暖房能力が著しく低下してしまうので、ステップＳＡ３に進んでホットガス暖房運転モード選択処理を行う。

尚、車室外熱交換器３３の吸熱量が低下しているか否かは、着霜検出部２２ａを用いて行うことができ、この場合は、ステップＳＡ２において車室外熱交換器３３の着霜量に基づいて判断する。

ステップＳＡ３では、まず、暖房要求度合い検出部２２ｂによって暖房要求度合いが高いが低いかを判定し、暖房要求度合いが高い場合には、ステップＳＡ４に進んでヒートポンプ装置２０の運転モードを第１ホットガス暖房運転モードに切り替える。これにより、外気吸熱によらずに暖房運転が可能となる。

その後、ステップＳＡ５に進んで内気温度センサ７５で検出された内気温度ＴＲを読み込む。続くステップＳＡ６では、内気温度ＴＲが２０℃よりも高いか否かを判定する。内気温度ＴＲが２０℃よりも高い場合は、車室内の空調状態として暖房が進んでいるということであり、ステップＳＡ３に戻って再び暖房要求度合いに基づいてホットガス暖房運転モードの選択を行う。

ステップＳＡ６で内気温度ＴＲが２０℃よりも低い場合には、ステップＳＡ７に進んで外気温度ＴＧが−２０℃以下であるか否かを判定する。ステップＳＡ７で外気温度ＴＧが−２０℃以下であると判定された場合には、車室外熱交換器３３の吸熱がほとんど不可能な状態で外気吸熱による暖房を行うことができない状態である。この場合には、ステップＳＡ８に進んで冷媒加熱器３５をＯＮにしてヒートポンプ装置２０の運転モードを冷媒加熱暖房運転モードに切り替え、その後、エンドに進む。

一方、ステップＳＡ７で外気温度ＴＧが−２０℃よりも高いと判定された場合には、外気吸熱が若干可能であるため、冷媒加熱器３５はＯＦＦにしたまま、ステップＳＡ３に戻る。

ステップＳＡ３におけるホットガス暖房運転モードの選択で暖房要求度合いが低い場合には、ステップＳＡ９に進んでヒートポンプ装置２０の運転モードを第２ホットガス暖房運転モードに切り替えた後、エンドに進む。

また、ステップＳＡ２でＮＯと判定されて外気温度ＴＧが−１５℃よりも高い場合には、ホットガス暖房運転を行わなくても外気吸熱による暖房が可能である。この場合には、まず、ステップＳＡ１０に進んで着霜判定を行う。この着霜判定は、着霜検出部２２ａでで検出された車室外熱交換器３３の着霜度合いに基づいて行い、車室外熱交換器３３の着霜度合いが高いか低いかを判定する。ステップＳＡ１０で車室外熱交換器３３の着霜度合いが高いと判定された場合には、ステップＳＡ１１に進んでヒートポンプ装置２０の運転モードを除霜運転モードに切り替える。この除霜運転モードについては後述する。

除霜運転モードで運転を行った後、ステップＳＡ１２に進んで除霜判定を行う。除霜判定は、車室外熱交換器３３の霜が溶けたか否かを判定するものであり、着霜検出部２２ａを用いて行うことができる。ステップＳＡ１２で車室外熱交換器３３の除霜が完了している場合にはエンドに進む。ステップＳＡ１２で車室外熱交換器３３の除霜が完了していない場合にはステップＳＡ１０に戻る。

また、ステップＳＡ１０で着霜度合いが低いと判定された場合には、通常暖房運転モードとする。

以上が暖房運転サブルーチン制御であり、ステップＳＡ１１で除霜運転モードに切り替えた場合には、図１５に示すサブルーチン制御が行われる。図１５に示すフローチャートのステップＳＢ１では、外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧが０℃よりも低いか否かを判定する。ステップＳＢ１でＮＯと判定されて外気温度ＴＧが０℃よりも高い場合には、ステップＳＢ２に進んで暖房要求度合い判定を行う。すなわち、暖房要求度合い検出部２２ｂによって暖房要求度合いが高いが低いかを判定し、暖房要求度合いが高い場合には、ステップＳＢ３に進んでヒートポンプ装置２０の運転モードを弱除霜運転モードに切り替える。この弱除霜運転モードでは、車室外熱交換器３３に冷媒が流れないが、外気温が０℃よりも高いので、外気からの吸熱によって車室外熱交換器３３の霜を溶かすことができる。ステップＳＢ２において暖房要求度合いが低いと判定された場合には、ステップＳＢ４に進み、ヒートポンプ装置２０の運転モードを強除霜運転モードに切り替える。強除霜運転モードでは、弱除霜運転モードに比べて暖房能力が低下するが、暖房要求度合いが低い場合なので乗員の快適性が損なわれることはない。

その後、ステップＳＢ５に進んで冷媒加熱器３５が必要な否かを判定する。この判定は、暖房要求度合い検出部２２ｂで行うことができる。暖房要求度合い検出部２２ｂで暖房要求度合いがより一層高い場合には、ステップＳＢ６に進んで冷媒加熱器３５をＯＮにし、エンドに進む。暖房要求度合い検出部２２ｂで暖房要求度合いがそれほど高くない場合には、エンドに進む。尚、ステップＳＢ２は省略してもよく、この場合、ステップＳＢ１で外気温が０℃よりも高いと判定されたときに弱除霜運転モードとする。

一方、ステップＳＢ１でＹＥＳと判定されて外気温度ＴＧが０℃以下の場合には、ステップＳＢ７に進んでステップＳＢ２と同様な暖房要求度合い判定を行う。ステップＳＢ７において暖房要求度合いが高いと判定された場合には、ステップＳＢ８に進み、暖房要求度合いに基づいて、ヒートポンプ装置２０の運転モードを中間除霜運転モード、第１暖房優先除霜運転モード、第２暖房優先除霜運転モードのいずれかに切り替える。暖房要求度合いがより一層高い場合には、第１暖房優先除霜運転モード、第２暖房優先除霜運転モードに切り替える。ステップＳＢ７において暖房要求度合いが低いと判定された場合には、ステップＳＢ９に進んでヒートポンプ装置２０の運転モードを強除霜運転モードに切り替える。そして、ステップＳＢ５を経てエンドに進む。

また、図１４に示すフローチャートのステップＳＡ１１の除霜運転モードにおける弱除霜運転モードと強除霜運転モードとの切り替えに際しては、図１６に示すフローチャートに基づく制御を行うこともできる。このフローチャートのステップＳＣ１では、外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧを読み込む。そして、ステップＳＣ２に進み、着霜判定を行う。着霜判定は、着霜検出部２２ａを使用して行うことができ、着霜量が所定未満であるか、所定以上であるかを判定する。着霜量が所定未満である場合には、ステップＳＣ３に進んでヒートポンプ装置２０の運転モードを弱除霜運転モードとし、所定以上である場合には、ステップＳＣ４に進んでヒートポンプ装置２０の運転モードを強除霜運転モードとする。つまり、着霜量が所定未満というのは、弱除霜運転モードでも霜を十分に溶かすことができる程度の着霜量であり、着霜量が所定以上というのは、弱除霜運転モードでは霜を十分に溶かすことができない着霜量である。

また、空調制御装置２２は、乾き度検出センサ８０で検出した冷媒の乾き度に基づいてホットガス暖房運転モードを選択するように構成することもできる。すなわち、電動コンプレッサ３０が湿り運転とならないように、強除霜運転モードと弱除霜運転モードとのいずれの運転モードで運転するか選択する。

また、空調制御装置２２は、バッテリ残量検出センサ８１により検出された走行用バッテリＢの残量が所定値以下である場合に、冷媒加熱器３５の作動を禁止するように構成することもできる。この所定値とは、例えばバッテリ全容量の３０％の残量とすることができる。

また、空調制御装置２２は、暖房が必要な状況で、かつ、充電状態検出センサ８２により走行用バッテリＢが充電中であると検出された場合に、冷媒加熱器３５の作動を許可するように構成することもできる。

また、空調制御装置２２は、車室の空調状態が暖房要求度合い検出部２２ｂにより検出された暖房要求度合いに達するか否かをステップＳＡ６で判定することができる。そして、車室の空調状態が暖房要求度合いに達しないと判定される場合には、ステップＳＡ８で冷媒加熱器３５を作動させることができる。

また、空調制御装置２２は、例えば外気吸熱が困難な場合における暖房開始時に第１ホットガス暖房運転モードを選択するようにヒートポンプ装置２０を作動させることもできる。

また、空調制御装置２２は、弱除霜運転モード時には、第２減圧弁５３を減圧作用を発揮する閉方向に制御し、一方、強除霜運転モード時には、第２減圧弁５３を弱除霜運転モード時よりも開方向に制御するようにしてもよい。これにより、強除霜運転モード時に第２減圧弁５３を開方向に制御することで冷媒の圧力損失が低減されて高温高圧の冷媒を車室外熱交換器３３に流して霜を溶かすことが可能になる。また、弱除霜運転モード時に減圧作用を発揮させることで、ホットガス暖房運転が行えるので、車室外熱交換器３３を用いることなく暖房能力が得られる。

また、空調制御装置２２は、除霜運転時に暖房運転時に比べて送風量が低下するように送風機６５の制御を行うこともできる。

また、空調制御装置２２は、車室の空調状態が暖房要求度合い検出部２２ｂにより検出された暖房要求度合いに達しないと判定される場合には、ＰＴＣヒータ６７を作動させることもできる。

以上説明したように、この実施形態に係る車両用空調装置１によれば、車室外熱交換器３３の吸熱量が低下している場合に、電動コンプレッサ３０から吐出した冷媒を、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に流した後、車室外熱交換器３３をバイパスさせ、減圧してから電動コンプレッサ３０に吸入させる第１ホットガス暖房運転モードと、電動コンプレッサ３０から吐出した冷媒を、下流側車室内熱交換器３１に流した後、上流側車室内熱交換器３２をバイパスさせ、更に車室外熱交換器３３をバイパスさせ、減圧してから電動コンプレッサ３０に吸入させる第２ホットガス暖房運転モードとに切り替えることができる。これにより、暖房要求時に車室外熱交換器３３からの吸熱が難しい場合に、エネルギ消費を抑制しながら、状況に応じた能力で車室内を暖房できる。

また、暖房要求度合いが高い場合に第１ホットガス暖房運転モードとし、暖房要求度合いが低い場合に第２ホットガス暖房運転モードとすることで、車室内の快適性を向上させることができる。

また、電動コンプレッサ３０に吸入される冷媒の乾き度に基づいて、第１ホットガス暖房運転モードと第２ホットガス暖房運転モードとを切り替えるようにした場合には、電動コンプレッサ３０の湿り運転を防止してヒートポンプ装置２０の信頼性を向上させることができる。

また、車室外熱交換器３３の吸熱量が更に低い場合に、冷媒加熱器３５を作動させてホットガス暖房運転モードとすることで、暖房能力を確保することができる。

また、外気温度センサ７０を用いて車室外熱交換器３３の吸熱量の低下を検出できるので、吸熱量の低下を確実に、かつ、低コストで検出できる。

また、車室外熱交換器３３の着霜検出部２２ａを用いて車室外熱交換器３３の吸熱量の低下を検出できるので、車室外熱交換器３３の状態に応じた制御を行うことができる。

また、冷媒加熱器３５を電気式加熱器としたので、車両用空調装置１を電気自動車に搭載して快適な空調を行うことができる。

また、車両の走行用バッテリＢの残量が少ない場合に冷媒加熱器３５の作動を禁止するようにしたので、電気自動車に搭載する場合に航続距離を伸ばすことができる。

また、走行用バッテリＢが充電中である場合に冷媒加熱器３５を作動させるようにしたので、走行前及び走行後で暖房能力を得ることができ、乗員の快適性を向上させることができる。また、電気自動車に搭載する場合に航続距離に影響を与えないようにすることができる。

また、ホットガス暖房運転を行っても暖房要求度合いに達しないと判定される場合にＰＴＣヒータ６７を作動させるようにしたので、乗員の快適性を向上できる。

また、暖房開始時に第２ホットガス暖房運転モードとする場合には、暖房の立ち上がりを早めて乗員の快適性を向上できる。

尚、上記実施形態では、上記ヒートポンプ装置２０のバイパス切替弁５６を三方弁で構成しているが、図１７に示す変形例のように、２つの開閉弁７７、７８を組み合わせて構成してもよく、バイパス配管ＢＰの切替手段は特に限定されない。

また、上記実施形態では、上記ヒートポンプ装置２０の第１流路切替弁５０及び第２流路切替弁５１の両方を三方弁で構成しているが、これらのいずれか一方または両方を、２つの開閉弁を組み合わせて構成してもよく、流路の切替手段は特に限定されない。

また、上記実施形態では、車両用空調装置１を電気自動車に搭載する場合について説明したが、これに限らず、例えばエンジン及び走行用モーターを備えたハイブリッド自動車等、様々なタイプの自動車に車両用空調装置１を搭載することが可能である。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置は、例えば電気自動車やハイブリッド車に搭載することができる。

１ 車両用空調装置
２０ ヒートポンプ装置
２１ 車室内空調ユニット
２２ 空調制御装置
２２ａ 着霜検出部（着霜検出手段）
２２ｂ 暖房要求度合い検出部（暖房要求度合い検出手段）
３０ 電動コンプレッサ（圧縮機）
３１ 下流側車室内熱交換器（第１車室内熱交換器）
３２ 上流側車室内熱交換器（第２車室内熱交換器）
３３ 車室外熱交換器
３５ 冷媒加熱器
４０〜４３ 第１〜第４主冷媒配管（冷媒配管）
４４〜４６ 第１〜第３分岐冷媒配管（冷媒配管）
５２ 第１減圧弁
５３ 第２減圧弁
５６ バイパス切替弁
６２ エアミックスドア
６５ 送風機
６７ ＰＴＣヒータ（空気加熱器）
７０ 外気温度センサ
７３ 車室内熱交換器温度センサ
７５ 内気温度センサ
８０ 乾き度検出センサ（乾き度検出手段）
８１ バッテリ残量検出センサ（バッテリ残量検出手段）
８２ 充電状態検出センサ（充電検出手段）
Ｂ 走行用バッテリ
ＢＰ バイパス配管

Claims (12)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第１車室内熱交換器と、車室内において該第１車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第２車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第１及び第２車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるとともに、冷媒を、上記車室外熱交換器をバイパスさせて流すためのバイパス配管を有しており、複数の運転モードに切り替えられるヒートポンプ装置と、
   上記第１及び第２車室内熱交換器を収容するとともに、該第１及び第２車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
   上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
   暖房時における上記車室外熱交換器による吸熱量が低下しているか否かを検出する吸熱量低下検出手段を備え、
   上記空調制御装置は、上記吸熱量低下検出手段により上記車室外熱交換器の吸熱量が第１の所定値以下であることが検出された場合には、上記圧縮機から吐出した冷媒を、上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器に流し、これら両車室内熱交換器を放熱器とした後、上記減圧弁により減圧して上記車室外熱交換器をバイパスさせ、上記圧縮機に吸入させる第１ホットガス暖房運転モードを含むホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   上記空調制御装置は、上記圧縮機から吐出した冷媒を、上記第１車室内熱交換器に流した後、上記第２車室内熱交換器をバイパスさせ、上記減圧弁により減圧してから上記車室外熱交換器をバイパスさせた後、上記圧縮機に吸入させる第２ホットガス暖房運転モードを含むホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項２に記載の車両用空調装置において、
   暖房供給度合いを検出する暖房要求度合い検出手段を備え、
   上記空調制御装置は、上記暖房要求度合い検出手段により暖房要求度合いが高いことが検出された場合には、第１ホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させ、一方、上記暖房要求度合い検出手段により暖房要求度合いが低いことが検出された場合には、第２ホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項２に記載の車両用空調装置において、
   上記圧縮機に吸入される冷媒の乾き度を検出する乾き度検出手段を備え、
   上記空調制御装置は、上記乾き度検出手段により検出された吸入冷媒の乾き度に基づいて、第１ホットガス暖房運転モードと第２ホットガス暖房運転モードとの切替を行うことを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   上記ヒートポンプ装置は、上記減圧弁と上記圧縮機との間に配設される冷媒加熱器を備え、
   上記空調制御装置は、上記吸熱量低下検出手段により上記車室外熱交換器の吸熱量が上記第１の所定値よりも低い第２の所定値以下であることが検出された場合には、上記冷媒加熱器を作動させてホットガス暖房運転モードで上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   上記吸熱量低下検出手段は、車室外の空気温度を検出する外気温度センサであることを特徴とする車両用空調装置。
7. 請求項１から５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   上記吸熱量低下検出手段は、上記車室外熱交換器の着霜状態を検出する着霜検出手段であることを特徴とする車両用空調装置。
8. 請求項５に記載の車両用空調装置において、
   上記冷媒加熱器は、車両に搭載されたバッテリからの電力供給によって発熱する電気式加熱器であることを特徴とする車両用空調装置。
9. 請求項８に記載の車両用空調装置において、
   上記バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段を備え、
   上記空調制御装置は、上記バッテリ残量検出手段により検出されたバッテリの残量が所定値以下である場合には、上記冷媒加熱器の作動を禁止することを特徴とする車両用空調装置。
10. 請求項８に記載の車両用空調装置において、
    上記バッテリが充電中であるか否かを検出する充電検出手段を備え、
    上記空調制御装置は、上記充電検出手段によりバッテリが充電中であると検出された場合には、上記冷媒加熱器を作動させることを特徴とする車両用空調装置。
11. 請求項３に記載の車両用空調装置において、
    上記車室内空調ユニットは、電気式の空気加熱器を備え、
    上記空調制御装置は、車室内の空調状態が上記暖房要求度合い検出手段により検出された暖房要求度合いに達するか否かを判定し、暖房要求度合いに達しないと判定される場合には、上記空気加熱器を作動させることを特徴とする車両用空調装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
    上記空調制御装置は、暖房開始時には、第２ホットガス暖房運転モードとなるように上記ヒートポンプ装置を作動させることを特徴とする車両用空調装置。

Images