JP2014226979A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室外熱交換器への着霜に伴う車室内暖房能力の低下を防止、若しくは、抑制することができる車両用空気調和装置を提供する。
【解決手段】圧縮機２と、空気流通路３と、放熱器４と、吸熱器９と、室外熱交換器７を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードを実行する。圧縮機の吸込側に設けられたアキュムレータ１２と、放熱器の冷媒出口側からアキュムレータの入口側に渡って設けられたバイパス回路２４Ｂを備える。コントローラは放熱器を出た冷媒をバイパス回路に流し、室外熱交換器を経ること無くアキュムレータに流入させるモードを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車室内を空調する所謂ヒートポンプ方式の空気調和装置、特にハイブリッド自動車や電気自動車に適用可能な空気調和装置に関するものである。

近年の環境問題の顕在化から、ハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱した冷媒を吸熱器のみ、又は、この吸熱器と室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる冷房運転と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる除湿冷房運転の各運転モードを実行するものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１７６６６０号公報

ここで、暖房運転では室外熱交換器が外気から吸熱するため、当該室外熱交換器には霜が生じる。そして、この室外熱交換器に霜が成長すると、外気からの吸熱能力が著しく低下するため、車室内に吹き出される空気温度が低下し、快適性が損なわれるという問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、室外熱交換器への着霜に伴う車室内暖房能力の低下を防止、若しくは、抑制することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、この空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、制御手段とを備え、少なくともこの制御手段により、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードを実行するものであって、放熱器の冷媒出口側から圧縮機の吸込側に渡って設けられたバイパス回路とを備え、制御手段は、放熱器を出た冷媒の全て、又は、一部をバイパス回路に流し、室外熱交換器を経ること無く圧縮機の吸込側に戻すモードを有することを特徴とする。

請求項２の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御手段は、室外熱交換器への着霜状態を推定する着霜状態推定手段を有し、この着霜状態推定手段の推定に基づき、室外熱交換器へ霜が生じた場合、若しくは、室外熱交換器への着霜が予測される場合、バイパス回路に冷媒を流すことを特徴とする。

請求項３の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御手段は、外部電源から圧縮機、若しくは、当該圧縮機を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されている場合、バイパス回路に冷媒を流すことを特徴とする。

請求項４の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明においてバイパス回路に流れる冷媒を減圧する減圧手段、又は、それに加えて当該減圧手段で減圧された冷媒を圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器を備えたことを特徴とする。

請求項５の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御手段は、バイパス回路に冷媒を流すとき、減圧手段により放熱器の出口における冷媒の過冷却度を制御することを特徴とする。

請求項６の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御手段は、放熱器を出た冷媒を室外熱交換器及びバイパス回路に流すモードを有することを特徴とする。

請求項７の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において放熱器を出た冷媒の一部を分流して圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路を備えたことを特徴とする。

請求項８の発明の車両用空気調和装置は、上記発明においてインジェクション回路に流れる冷媒を減圧する減圧手段、及び、この減圧手段で減圧された冷媒を圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器を備えたことを特徴とする。

請求項９の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御手段は、インジェクション回路に冷媒を流すとき、減圧手段により圧縮機に戻る冷媒の過熱度を制御することを特徴とする。

請求項１０の発明の車両用空気調和装置は、請求項７乃至請求項９の発明においてバイパス回路とインジェクション回路とは冷媒の上流側で共通回路とされており、この共通回路に冷媒を減圧する減圧手段、及び、この減圧手段で減圧された冷媒を圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器とが設けられ、この吐出側熱交換器の下流側に位置する分流用の弁装置にてバイパス回路とインジェクション回路とが分岐していることを特徴とする。

請求項１１の発明の車両用空気調和装置は、請求項７乃至請求項１０の発明において制御手段は、放熱器を出た冷媒をバイパス回路及びインジェクション回路に流すモードを有することを特徴とする。

請求項１２の発明の車両用空気調和装置は、請求項７乃至請求項１１の発明において制御手段は、放熱器を出た冷媒を室外熱交換器、バイパス回路、及び、インジェクション回路に流すモードを有することを特徴とする。

本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、この空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、制御手段とを備え、少なくともこの制御手段により、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードを実行する車両用空気調和装置において、放熱器の冷媒出口側から圧縮機の吸込側に渡って設けられたバイパス回路とを備え、制御手段が、放熱器を出た冷媒の全て、又は、一部をバイパス回路に流し、室外熱交換器を経ること無く圧縮機の吸込側に戻すモードを有するので、このバイパス回路を用いて放熱器を出た冷媒を圧縮機の吸込側に戻すことにより、室外熱交換器に流入する冷媒を阻止、若しくは、室外熱交換器に流れる冷媒量を低減することができる。

これにより、室外熱交換器への着霜を防止若しくは抑制することができると共に、圧縮機の吸込側に戻された冷媒は圧縮機により再度圧縮されて放熱器に吐出されるので、放熱器による暖房能力の低下も防止若しくは抑制することが可能となるものである。

特に、請求項２の発明の如く制御手段が、室外熱交換器への着霜状態を推定する着霜状態推定手段を有し、この着霜状態推定手段の推定に基づき、室外熱交換器へ霜が生じた場合、若しくは、室外熱交換器への着霜が予測される場合、バイパス回路に冷媒を流すことにより、的確に室外熱交換器への着霜を防止若しくは抑制することができるようになる。

また、外部電源からバッテリへ充電する所謂プラグインが可能なハイブリッド自動車や電気自動車においては、請求項３の発明の如く外部電源から圧縮機、若しくは、当該圧縮機を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されている場合、制御手段がバイパス回路に冷媒を流すことにより、外部電源により、或いは、外部電源から充電されるバッテリからの給電により圧縮機を運転してバイパス回路に冷媒を流し、出車する前の予備暖房を行うことができるようになると共に、その際における室外熱交換器への着霜を防止若しくは抑制することが可能となる。

また、請求項４の発明の如くバイパス回路に流れる冷媒を減圧する減圧手段、又は、それに加えて当該減圧手段で減圧された冷媒を圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器を設ければ、例えば圧縮機の吸込側に接続されるアキュムレータにおいて、又は、吐出側熱交換器においてバイパス回路を流れる冷媒を蒸発させることができるようになり、圧縮機における液圧縮を防止することが可能となる。

特に、請求項５の発明の如くバイパス回路に冷媒を流すとき、制御手段が減圧手段により放熱器の出口における冷媒の過冷却度を制御することにより、バイパス回路に冷媒を流すときの放熱器における暖房能力を支障無く確保することが可能となる。

また、請求項６の発明の如く制御手段が、放熱器を出た冷媒を室外熱交換器及びバイパス回路に流すモードを有するものとすれば、室外熱交換器にて外気から吸熱しながら、当該室外熱交換器への着霜を抑制することができるようになり、バイパス回路を流れて圧縮機により圧縮された冷媒による暖房に加えて外気から汲み上げた熱による暖房も実現することが可能となる。

請求項７の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において放熱器を出た冷媒の一部を分流して圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路を備えているので、着霜が予測される場合にインジェクション回路により圧縮機にガスインジェクションを行うことで、室外熱交換器への着霜を抑制することが可能となる。これにより、着霜による車室内空調の悪化を回避し、放熱器による暖房能力の向上を図ることが可能となる。

この場合、請求項８の発明の如くインジェクション回路に流れる冷媒を減圧する減圧手段、及び、この減圧手段で減圧された冷媒を圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器を設ければ、インジェクション回路により圧縮機の圧縮途中に戻される冷媒を、放熱器を出た冷媒より高温となる圧縮機の吐出冷媒と熱交換させて蒸発させることができるようになる。これにより、圧縮機へのガスインジェクション量を十分に確保し、圧縮機の吐出冷媒量を増大させて暖房能力の向上を図ることができるようになる。

このとき、請求項９の発明の如く制御手段が、インジェクション回路に冷媒を流すとき、減圧手段により圧縮機に戻る冷媒の過熱度を制御することにより、圧縮機の圧縮途中への液冷媒の流入を回避し、ガスインジェクションを安全に実現することが可能となる。

また、請求項１０の発明の如くバイパス回路とインジェクション回路とを冷媒の上流側で共通回路とし、この共通回路に冷媒を減圧する減圧手段、及び、この減圧手段で減圧された冷媒を圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器とを設け、この吐出側熱交換器の下流側に位置する分流用の弁装置にてバイパス回路とインジェクション回路とに分岐させることにより、減圧手段や吐出側熱交換器をバイパス回路とインジェクション回路とで兼用することができるようになり、部品点数の削減を図ることが可能となる。

また、請求項１１の発明の如く制御手段が、放熱器を出た冷媒をバイパス回路及びインジェクション回路に流すモードを有するようにすれば、放熱器から出た冷媒をバイパス回路に流しながらインジェクション回路にも流してガスインジェクションすることが可能となり、室外熱交換器への着霜防止若しくは抑制と放熱器の暖房能力の向上の双方を効果的に実現することが可能となる。

更に、請求項１２の発明の如く制御手段が、放熱器を出た冷媒を室外熱交換器、バイパス回路、及び、インジェクション回路に流すモードを有するようにすることにより、上記に加えて外気から汲み上げた熱も暖房に利用することができるようになるものである。

本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である。 図１の車両用空気調和装置のコントローラの電気回路のブロック図である。 図１の車両用空気調和装置のｐ−ｈ線図である。 図２のコントローラの制御ブロック図である。 図２のコントローラによる目標吹出温度の決定を説明する図である。 図２のコントローラによるインジェクション実行可否判断の一例を示すフローチャートである。 インジェクション回路によるガスインジェクション時の図１の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 図２のコントローラによる室外熱交換器の着霜状態推定動作を説明するタイミングチャートである。 バイパス回路によるバイパス時の図１の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 本発明を適用した他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。 インジェクション回路によるガスインジェクション時の図１０の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 インジェクション回路によるガスインジェクションとバイパス回路によるバイパスを同時に行うときの図１０の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 本発明を適用したもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。 インジェクション回路によるガスインジェクション時の図１３の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 インジェクション回路によるガスインジェクションとバイパス回路によるバイパスを同時に行うときの図１３の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 インジェクション回路によるガスインジェクションとバイパス回路によるバイパスと室外熱交換器への冷媒の供給を同時に行うときの図１３の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 本発明を適用した更にもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。 本発明を適用した更にまたもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。 本発明を適用した更にまたもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。 室外熱交換器に冷媒を流す通常の暖房時の図１９の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 バイパス回路によるバイパス時の図１９の車両用空気調和装置の冷媒の流れを説明する図である。 本発明を適用した更にまたもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例の車両用空気調和装置１の構成図を示している。この場合、本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）を有さない電気自動車（ＥＶ）であって、バッテリに充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり（何れも図示せず）、本発明の車両用空気調和装置１も、バッテリの電力で駆動されるものとする。即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房を行い、更に、除湿暖房や冷房除湿、冷房等の各運転モードを選択的に実行するものである。

尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。

実施例の車両用空気調和装置１は、電気自動車の車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び、換気）を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられて圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる減圧手段としての電動弁から成る室外膨張弁６と、冷房時には放熱器（冷媒を放熱）として機能し、暖房時には蒸発器（冷媒に吸熱）として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる減圧手段としての電動弁から成る室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器９と、吸熱器９における蒸発能力を調整する蒸発能力制御弁１１と、一定の容積を有し、圧縮機２の吸込側に接続されて冷媒液溜め（気液分離）として機能するアキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。尚、室外熱交換器７には、外気と冷媒とを熱交換させるための室外送風機１５が設けられている。

また、室外熱交換器７は冷媒下流側にレシーバドライヤ部１４と過冷却部１６を順次有し、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは冷房時に開放される電磁弁（開閉弁）１７を介してレシーバドライヤ部１４に接続され、過冷却部１６の出口が逆止弁１８を介して室内膨張弁８に接続されている。尚、レシーバドライヤ部１４及び過冷却部１６は構造的に室外熱交換器７の一部を構成しており、逆止弁１８は室内膨張弁８側が順方向とされている。

また、逆止弁１８と室内膨張弁８間の冷媒配管１３Ｂは、吸熱器９の出口側に位置する蒸発能力制御弁１１を出た冷媒配管１３Ｃと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器１９を構成している。これにより、冷媒配管１３Ｂを経て室内膨張弁８に流入する冷媒は、吸熱器９を出て蒸発能力制御弁１１を経た低温の冷媒により冷却（過冷却）される構成とされている。

また、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｄは、暖房時に開放される電磁弁（開閉弁）２１を介して内部熱交換器１９の下流側における冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。更に、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅは室外膨張弁６の手前で分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｆは除湿時に開放される電磁弁（開閉弁）２２を介して逆止弁１８の下流側の冷媒配管１３Ｂに連通接続されている。また、室外膨張弁６には並列にバイパス配管１３Ｊが接続されており、このバイパス配管１３Ｊには、冷房モードにおいて開放され、室外膨張弁６をバイパスして冷媒を流すための電磁弁（開閉弁）２０が介設されている。

更に、放熱器４を出た直後（冷媒配管１３Ｆ、１３Ｉに分岐する手前）の冷媒配管１３Ｅは分岐しており、この分岐した冷媒配管は共通回路２４Ｃとされている。この共通回路２４Ｃには後述するバイパスとガスインジェクションを制御する減圧手段としての電動弁から成る戻し膨張弁３０が接続されており、この戻し膨張弁３０の出口側の共通回路２４Ｃは、圧縮機２の吐出側に位置する冷媒配管１３Ｇと熱交換関係に設けられ、両者で吐出側熱交換器３５を構成している。

この吐出側熱交換器３５の下流側において共通回路２４Ｃは分流用の弁装置としての三方弁２３に接続されている。そして、この三方弁２３にはインジェクション回路２４Ｉの一端が分岐して接続され、このインジェクション回路２４Ｉの他端は圧縮機２の圧縮途中に連通接続されている。また、三方弁２３にはバイパス回路２４Ｂの一端が分岐して接続され、このバイパス回路２４Ｂの他端は圧縮機２の吸込側に位置するアキュムレータ１２の入口に接続されている。

この実施例ではこれら共通回路２４Ｃ、戻し膨張弁３０、吐出側熱交換器３５、三方弁２３、インジェクション回路２４Ｉ、バイパス回路２４Ｂにより戻し回路４０が構成される。また、この戻し回路４０のうち、共通回路２４Ｃ、戻し膨張弁３０、吐出側熱交換器３５、三方弁２３、及び、インジェクション回路２４Ｉにより本発明におけるインジェクション回路が構成され、共通回路２４Ｃ、戻し膨張弁３０、吐出側熱交換器３５、三方弁２３、及び、バイパス回路２４Ｂにより、放熱器４の冷媒出口側からアキュムレータ１２を経て圧縮機２の吸込側に渡る本発明のバイパス回路が構成されている。

本発明における上記インジェクション回路は、放熱器４から出た冷媒の一部を分流して圧縮機２の圧縮途中に戻す（ガスインジェクション）ための回路であり、戻し膨張弁３０は共通回路２４Ｃに流入した冷媒を減圧した後、吐出側熱交換器３５に流入させる。吐出側熱交換器３５に流入した冷媒は、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出され、放熱器４に流入する前の冷媒と熱交換し、冷媒配管１３Ｇを流れる冷媒から吸熱して蒸発する構成とされている。吐出側熱交換器３５で共通回路２４Ｃに分流された冷媒が蒸発した後、三方弁２３からインジェクション回路２４Ｉを経て圧縮機２の圧縮途中に戻されることで、圧縮機２へのガスインジェクションが行われることになる。

本発明における上記バイパス回路は、放熱器４から出た冷媒の全部（後述する如く一部の場合もある）を、室外熱交換器７を経ること無く、アキュムレータ１２に流入させる（バイパス）ための回路であり、戻し膨張弁３０は共通回路２４Ｃに流入した冷媒を同様に減圧した後、吐出側熱交換器３５に流入させる。吐出側熱交換器３５に流入した冷媒は、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出され、放熱器４に流入する前の冷媒と熱交換し、冷媒配管１３Ｇを流れる冷媒から吸熱して蒸発する構成とされている。吐出側熱交換器３５で共通回路２４Ｃに分流された冷媒が蒸発した後、三方弁２３からバイパス回路２４Ｂを経て圧縮機２の吸込側のアキュムレータ１２に戻されることで、室外熱交換器７のバイパスが行われることになる。

また、吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており（図１では吸込口２５で代表して示す）、この吸込口２５には空気流通路３内に導入する空気を車室内の空気である内気（内気循環モード）と、車室外の空気である外気（外気導入モード）とに切り換える吸込切換ダンパ２６が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ２６の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路３に送給するための室内送風機（ブロワファン）２７が設けられている。

また、放熱器４の空気上流側における空気流通路３内には、内気や外気の放熱器４への流通度合いを調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。更に、放熱器４の空気下流側における空気流通路３には、フット、ベント、デフの各吹出口（図１では代表して吹出口２９で示す）が形成されており、この吹出口２９には上記各吹出口から空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ３１が設けられている。

次に、図２において３２はマイクロコンピュータから構成された制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）であり、このコントローラ３２の入力には車両の外気温度を検出する外気温度センサ３３と、外気湿度を検出する外気湿度センサ３４と、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる空気の温度を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６と、車室内の空気（内気）の温度を検出する内気温度センサ３７と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ３８と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内ＣＯ₂濃度センサ３９と、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１と、圧縮機２の吐出冷媒圧力を検出する吐出圧力センサ４２と、圧縮機２の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ４３と、圧縮機２の吸込冷媒圧力を検出する吸込圧力センサ４４と、放熱器４の温度（放熱器４から出た直後の冷媒の温度、又は、放熱器４自体の温度、又は、放熱器４にて加熱された直後の空気の温度）を検出する放熱器温度センサ４６と、放熱器４の冷媒圧力（放熱器４内、又は、放熱器４を出た直後の冷媒の圧力）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の温度（吸熱器９から出た直後の冷媒の温度、又は、吸熱器９自体、又は、吸熱器９にて冷却された直後の空気の温度）を検出する吸熱器温度センサ４８と、吸熱器９の冷媒圧力（吸熱器９内、又は、吸熱器９を出た直後の冷媒の圧力）を検出する吸熱器圧力センサ４９と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ５１と、車両の移動速度（車速）を検出するための車速センサ５２と、設定温度や運転モードの切り換えを設定するための空調（エアコン）操作部５３と、室外熱交換器７の温度（室外熱交換器７から出た直後の冷媒の温度、又は、室外熱交換器７自体の温度）を検出する室外熱交換器温度センサ５４と、室外熱交換器７の冷媒圧力（室外熱交換器７内、又は、室外熱交換器７から出た直後の冷媒の圧力）を検出する室外熱交換器圧力センサ５６の各出力が接続されている。

また、コントローラ３２の入力には更に、三方弁２３からインジェクション回路２４Ｉに流れて圧縮機２の圧縮途中に戻るインジェクション冷媒の圧力を検出するインジェクション圧力センサ５０と、該インジェクション冷媒の温度を検出するインジェクション温度センサ５５の各出力も接続されている。更に、コントローラ３２の入力には、三方弁２３からバイパス回路２４Ｂに流れてアキュムレータ１２に戻るバイパス冷媒の温度を検出するバイパス温度センサ７０出力も接続されている。

一方、コントローラ３２の出力には、前記圧縮機２と、室外送風機１５と、室内送風機（ブロワファン）２７と、吸込切換ダンパ２６と、エアミックスダンパ２８と、吹出口切換ダンパ３１と、室外膨張弁６、室内膨張弁８と、各電磁弁１７、２０、２１、２２と、三方弁２３と、戻し膨張弁３０と、蒸発能力制御弁１１が接続されている。そして、コントローラ３２は各センサの出力と空調操作部５３にて入力された設定に基づいてこれらを制御する。

以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。コントローラ３２は実施例では大きく分けて暖房モードと、除湿暖房モードと、内部サイクルモードと、除湿冷房モードと、冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する。先ず、各運転モードにおける冷媒の流れについて説明する。

（１）暖房モードの冷媒の流れ
コントローラ３２により或いは空調操作部５３へのマニュアル操作により暖房モードが選択されると、コントローラ３２は電磁弁２１を開放し、電磁弁１７、電磁弁２２及び電磁弁２０を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４に通風される状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は吐出側熱交換器３５を経た後、放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。

放熱器４内で液化した冷媒は放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。尚、戻し回路４０の機能作用については後述する。室外膨張弁６に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる（ヒートポンプ）。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ｄ及び電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃからアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器４にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。

コントローラ３２は吐出圧力センサ４２又は放熱器圧力センサ４７が検出する冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度及び放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器４の冷媒圧力に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度を制御する。

（２）除湿暖房モードの冷媒の流れ
次に、除湿暖房モードでは、コントローラ３２は上記暖房モードの状態において電磁弁２２を開放する。これにより、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆ及び１３Ｂより内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至るようになる。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃにて冷媒配管１３Ｄからの冷媒と合流した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。コントローラ３２は吐出圧力センサ４２又は放熱器圧力センサ４７が検出する冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（３）内部サイクルモードの冷媒の流れ
次に、内部サイクルモードでは、コントローラ３２は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁６を全閉とする（全閉位置）と共に、電磁弁２１も閉じる。この室外膨張弁６と電磁弁２１が閉じられることにより、室外熱交換器７への冷媒の流入、及び、室外熱交換器７からの冷媒の流出は阻止されることになるので、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒は電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆに全て流れるようになる。そして、冷媒配管１３Ｆを流れる冷媒は冷媒配管１３Ｂより内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを流れ、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクルモードでは室内側の空気流通路３内にある放熱器４（放熱）と吸熱器９（吸熱）の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機２の消費動力分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器９には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房モードに比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。

コントローラ３２は吸熱器９の温度、又は、前述した冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。このとき、コントローラ３２は吸熱器９の温度によるか高圧圧力によるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方を選択して圧縮機２を制御する。

（４）除湿冷房モードの冷媒の流れ
次に、除湿冷房モードでは、コントローラ３２は電磁弁１７を開放し、電磁弁２１、電磁弁２２、及び、電磁弁２０を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４に通風される状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は吐出側熱交換器３５を経て放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。

放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、開き気味で制御される室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てレシーバドライヤ部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。

室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱（暖房時よりも放熱能力は低い）されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、前述した冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ）を制御する。

（５）冷房モードの冷媒の流れ
次に、冷房モードでは、コントローラ３２は上記除湿冷房モードの状態において電磁弁２０を開き（この場合、室外膨張弁６は全開（弁開度を制御上限）を含む何れの弁開度でもよい）、エアミックスダンパ２８は放熱器４に空気が通風されない状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は吐出側熱交換器３５を経て放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気は通風されないので、ここは通過するのみとなり、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て電磁弁２０及び室外膨張弁６に至る。

このとき電磁弁２０は開放されているので冷媒は室外膨張弁６を迂回してバイパス配管１３Ｊを通過し、そのまま室外熱交換器７に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てレシーバドライヤ部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。

室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過すること無く吹出口２９から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

（６）暖房モードにおけるガスインジェクション
次に、前記暖房モードにおけるガスインジェクションについて説明する。このガスインジェクション時には、コントローラ３２は冷媒がインジェクション回路２４Ｉに流れるように三方弁２３を切り換える。図３は暖房モードにおける本発明の車両用空気調和装置１のｐ−ｈ線図を示している。放熱器４を出て冷媒配管１３Ｅに入った冷媒は、図７に矢印で示すように、その後一部が分流されて戻し回路４０の共通回路２４Ｃに流入し、戻し膨張弁３０で減圧された後、吐出側熱交換器３５に入り、そこで圧縮機２の吐出冷媒（圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の冷媒）と熱交換し、吸熱して蒸発する。

吐出側熱交換器３５内で蒸発したガス冷媒はその後、三方弁２３に至り、この三方弁２３からインジェクション回路２４Ｉに流れて圧縮機２の圧縮途中に戻り、アキュムレータ１２から吸い込まれて圧縮されている冷媒と共に更に圧縮された後、再度圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出されることになる（図７に矢印で示す）。

図３において３５で示す二箇所及びそれらの間の矢印が上記吐出側熱交換器３５での熱交換を示している。戻し回路４０のインジェクション回路２４Ｉから圧縮機２の圧縮途中に冷媒を戻すことにより、圧縮機２から吐出される冷媒量が増大するので、放熱器４における暖房能力が向上するものであるが、圧縮機２に液冷媒が戻ると液圧縮を引き起こしてしまうので、インジェクション回路２４Ｉから圧縮機２に戻す冷媒はガスでなければならない。

そのためにコントローラ３２は、後述する如くインジェクション圧力センサ５０及びインジェクション温度センサ５５がそれぞれ検出する吐出側熱交換器３５後の冷媒の圧力及び温度から圧縮機２の圧縮途中に向かう冷媒の過熱度（ＳＨ）を監視しており、吐出冷媒との熱交換で所定の過熱度が付くように戻し膨張弁３０の弁開度を制御するものであるが、実施例では吐出側熱交換器３５において、圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の極めて高温の冷媒と戻し回路４０の共通回路２４Ｃを流れる冷媒とを熱交換させているので、大きな熱交換量が得られる。従って、戻し膨張弁３０の弁開度を大きくしてインジェクション量を増やしても、冷媒は吐出側熱交換器３５において十分に蒸発することができ、必要な過熱度が得られることになる。

これにより、実施例によれば従来の如く放熱器後の冷媒とインジェクション冷媒とを熱交換させる場合に比して、圧縮機２へのガスインジェクション量を十分に確保し、圧縮機２の吐出冷媒量を増大させて暖房能力の向上を図ることができるようになる。

次に、図４乃至図７を参照しながら前記暖房モードにおける戻し回路４０（この場合のインジェクション回路）のガスインジェクション制御について説明する。

（６−１）圧縮機、室外膨張弁及び戻し膨張弁の制御ブロック
図４は前記暖房モードにおけるコントローラ３２による圧縮機２と室外膨張弁６と戻し膨張弁３０の制御ブロック図を示す。コントローラ３２は目標吹出温度ＴＡＯを目標放熱器温度演算部５７と目標放熱器過冷却度演算部５８と目標インジェクション冷媒過熱度演算部５９に入力させる。この目標吹出温度ＴＡＯは、吹出口２９から車室内に吹き出される空気温度の目標値であり、下記式（Ｉ）からコントローラ３２が算出する。

ＴＡＯ＝（Ｔｓｅｔ−Ｔｉｎ）×Ｋ＋Ｔｂａｌ（ｆ（Ｔｓｅｔ、ＳＵＮ、Ｔａｍ））
・・（Ｉ）
ここで、Ｔｓｅｔは空調操作部５３で設定された車室内の設定温度、Ｔｉｎは内気温度センサ３７が検出する車室内空気の温度、Ｋは係数、Ｔｂａｌは設定温度Ｔｓｅｔや、日射センサ５１が検出する日射量ＳＵＮ、外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度ＴＡＯは図５に示すように外気温度Ｔａｍが低い程高く、外気温度Ｔａｍが上昇するに伴って低下する。

コントローラ３２の目標放熱器温度演算部５７にて目標吹出温度ＴＡＯから目標放熱器温度ＴＣＯを算出し、次に、この目標放熱器温度ＴＣＯに基づき、コントローラ３２は目標放熱器圧力演算部６１にて目標放熱器圧力ＰＣＯを算出する。そして、この目標放熱器圧力ＰＣＯと、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器４の圧力（放熱器圧力）Ｐｃｉとに基づき、コントローラ３２は圧縮機回転数演算部６２にて圧縮機２の回転数Ｎｃを算出し、この回転数Ｎｃにて圧縮機２を運転する。即ち、コントローラ３２は圧縮機２の回転数Ｎｃにより放熱器４の圧力Ｐｃｉを制御する。

また、コントローラ３２は目標放熱器過冷却度演算部５８にて目標吹出温度ＴＡＯに基づき、放熱器４の目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣを算出する。一方、コントローラ３２は、放熱器圧力Ｐｃｉと放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度（放熱器温度Ｔｃｉ）に基づき、放熱器過冷却度演算部６３にて放熱器４における冷媒の過冷却度（放熱器過冷却度ＳＣ）を算出する。そして、この放熱器過冷却度ＳＣと目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣに基づき、目標室外膨張弁開度演算部６４にて室外膨張弁６の目標弁開度（目標室外膨張弁開度ＴＧＥＣＣＶ）を算出する。そして、コントローラ３２はこの目標室外膨張弁開度ＴＧＥＣＶＶに室外膨張弁６の弁開度を制御する。

コントローラ３２の放熱器過冷却度演算部６３は目標吹出温度ＴＡＯが高い程、目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣを上げる方向に演算を行うが、それに限らず、後述する要求暖房能力Ｑｔｇｔと暖房能力Ｑｈｐの差（能力差）や放熱器圧力Ｐｃｉ、目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉの差（圧力差）に基づいて算出してもよい。その場合コントローラ３２は、能力差が小さい程、圧力差が小さい程、室内送風機２７の風量が小さい程、又は、放熱器圧力Ｐｃｉが小さい程、目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣを下げることになる。

更に、コントローラ３２は目標インジェクション冷媒過熱度演算部５９にて目標吹出温度ＴＡＯに基づき、戻し回路４０のインジェクション回路２４Ｉから圧縮機２の圧縮途中に戻されるインジェクション冷媒の過熱度の目標値（目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨ）を算出する。一方、コントローラ３２は、インジェクション圧力センサ５０が検出するインジェクション冷媒の圧力（インジェクション冷媒圧力Ｐｉｎｊ）とインジェクション温度センサ５５が検出するインジェクション冷媒の温度（インジェクション冷媒温度Ｔｉｎｊ）に基づき、インジェクション冷媒過熱度演算部６６にてインジェクション冷媒の過熱度ＩＮＪＳＨを算出する。

そして、このインジェクション冷媒過熱度ＩＮＪＳＨと目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨに基づき、目標戻し膨張弁開度演算部６７にてインジェクション膨張弁３０の目標弁開度（目標戻し膨張弁開度ＴＧＩＮＪＣＶ）を算出する。そして、コントローラ３２はこの目標戻し膨張弁開度ＴＧＩＮＪＣＶに戻し膨張弁３０の弁開度を制御する。

目標インジェクション冷媒過熱度演算部５９は目標吹出温度ＴＡＯが高くなるに従って目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを低くする（ヒステリシス有り）。目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを低くするということは、戻し膨張弁３０の弁開度を拡張してインジェクション量を増大させることである。即ち、コントローラ３２は目標吹出温度ＴＡＯが高くなる程、戻し膨張弁３０により、圧縮機２に戻すインジェクション量を増やし、圧縮機２の吐出冷媒量を増やして暖房能力を増大させる。

尚、目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨはこれに限らず、或いは、それに加えて、後述する要求暖房能力Ｑｔｇｔと暖房能力Ｑｈｐの差（能力差）や、目標放熱器温度ＴＣＯと放熱器温度Ｔｃｉ（放熱器４直後の空気温度の検出値、又は、放熱器４直後の空気温度の推定値）との差（温度差）、目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉの差（圧力差）に基づき、或いは、それらを組み合わせて算出してもよい。その場合コントローラ３２は、能力差が大きい程、目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを小さくし、温度差が大きい程、目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを小さくし（ヒステリシス有り）、圧力差が大きい程、目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを小さくする（ヒステリシス有り）。

或いは、予め各目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨで制御したときの放熱器４による暖房能力Ｑｈｐの限界ラインを外気温度Ｔａｍに応じて測定、又は、推定し、後述する要求暖房能力Ｑｔｇｔである場合に、何れの目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨであるときの暖房能力Ｑｈｐであればそれを満足するか否かを判断して、目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを決定するようにしてもよい。

（６−２）インジェクション実行可否判断
次に、図６に基づいて戻し回路４０のインジェクション回路２４Ｉを用いたガスインジェクションの実行可否判断の一実施例について説明する。先ず、コントローラ３２は式（ＩＩ）、式（ＩＩＩ）を用いて要求される放熱器４の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと、戻し回路４０のインジェクション回路２４Ｉに冷媒を流していないとき、即ち、ガスインジェクションを行っていないときに放熱器４が発生可能な暖房能力Ｑｈｐ（即ち、暖房能力の限界値）を算出する。

Ｑｔｇｔ＝（ＴＣＯ−Ｔｅ）×Ｃｐａ×ρ×Ｑａｉｒ ・・（ＩＩ）
Ｑｈｐ＝ｆ（Ｔａｍ、Ｎｃ、ＢＬＶ、ＶＳＰ、Ｔｅ） ・・（ＩＩＩ）
ここで、Ｔｅは吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度、Ｃｐａは放熱器４に流入する空気の比熱［ｋｊ／ｋｇ・Ｋ］、ρは放熱器４に流入する空気の密度（比体積）［ｋｇ／ｍ³］、Ｑａｉｒは放熱器４を通過する風量［ｍ³／ｈ］（室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶ等から推定）、ＶＳＰは車速センサ５２から得られる車速である。

尚、式（ＩＩ）においてはＱａｉｒに代えて、或いは、それに加えて、放熱器４に流入する空気の温度、又は、放熱器４から流出する空気の温度を採用してもよい。また、式（ＩＩＩ）の圧縮機２の回転数Ｎｃは冷媒流量を示す指標の一例であり、ブロワ電圧ＢＬＶは空気流通路３内の風量を示す指標の一例であり、暖房能力Ｑｈｐはこれらの関数から算出される。また、Ｑｈｐはそれらと放熱器４の出口冷媒圧力、放熱器４の出口冷媒温度、放熱器４の入口冷媒圧力、及び、放熱器４の入口冷媒温度のうちの何れか、若しくは、組み合わせから算出してもよい。

コントローラ３２は図６のフローチャートのステップＳ１で各センサからデータを読み込み、ステップＳ２で上記式（ＩＩ）を用い、要求暖房能力Ｑｔｇｔを算出する。次に、ステップＳ３で上記式（ＩＩＩ）を用い、ガスインジェクションを行っていないときの暖房能力Ｑｈｐを算出し、ステップＳ４で要求暖房能力Ｑｔｇｔが暖房能力Ｑｈｐより大きいか否か判断する。

要求暖房能力Ｑｔｇｔが暖房能力Ｑｈｐ以下の場合、即ち、放熱器４の暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔを満たす場合はステップＳ６に進み、インジェクション無し制御（ガスインジェクション否）とし、要求暖房能力Ｑｔｇｔが暖房能力Ｑｈｐより大きい場合、即ち、放熱器４の暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔに対して不足する場合は、ステップＳ５に進み、インジェクション制御（ガスインジェクション可）とする。ステップＳ６でインジェクション無し制御としたときは、コントローラ３２は戻し膨張弁３０を全閉（全閉位置）として戻し回路４０に冷媒を流さない。一方、ステップＳ５でインジェクション制御としたときは、戻し膨張弁３０の弁開度を所定の値として開き、圧縮機２にガスインジェクションを行う。

実施例の場合、コントローラ３２は車両用空気調和装置１の起動後、暖房能力Ｑｈｐより要求暖房能力Ｑｔｇｔが高い場合はインジェクション制御とし、戻し膨張弁３０の制御により目標インジェクション過熱度ＴＧＳＨを低くして圧縮機２の圧縮途中に戻すインジェクション量を増やす（ＩＮＪＳＨ小）。尚、起動直後圧縮機２の吐出圧力Ｐｄが低い間はガスインジェクションを禁止してもよい。そして、起動から時間が経過し、運転状態が安定していくに従ってインジェクション量を減らしていき（ＩＮＪＳＨを大に）、最終的に要求暖房能力Ｑｔｇｔを暖房能力Ｑｈｐが満たすようになれば、インジェクション無しの制御とすることになる。

このようにコントローラ３２が、要求される放熱器４の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと当該放熱器４が発生する暖房能力Ｑｈｐとを比較し、この暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、戻し膨張弁３０と三方弁２３により戻し回路４０のインジェクション回路２４Ｉに冷媒を流すようにすれば、圧縮機２へのガスインジェクションを適切に制御し、圧縮機２の吐出冷媒により共通回路２４Ｃを流れる冷媒を蒸発させる際の効率の低下を抑制し、ガスインジェクションによる暖房能力の改善を高効率で実現することができるようになる。

尚、上記に限定されず、コントローラ３２が放熱器４に流入する空気の温度、この放熱器４から流出する空気の温度、及び、この放熱器４を通過する風量のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、放熱器４に流入する空気の比熱Ｃｐａ、及び、この空気の密度ρを示す指標とに基づいて要求暖房能力Ｑｔｇｔを算出すると共に、外気温度Ｔａｍ、冷媒流量、空気流通路３内の風量、車速、及び、吸熱器９の温度Ｔｅのそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づいて暖房能力Ｑｈｐを算出することで、圧縮機２へのガスインジェクションをより的確に制御することが可能となる。

更に、上記のようにコントローラ３２が要求される放熱器４の要求暖房能力Ｑｔｇｔと当該放熱器の暖房能力Ｑｈｐとの差、目標放熱器温度ＴＣＯと放熱器温度Ｔｃｉ（放熱器４直後の空気温度の検出値、又は、放熱器４直後の空気温度の推定値）との差、目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉの差、車室内への目標吹出温度のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づき、戻し膨張弁３０により戻し回路４０のインジェクション回路２４Ｉから圧縮機２に戻る冷媒量を制御することで、ガスインジェクションにより圧縮機２に戻す冷媒の量も的確に調整することができるようになる。

（７）バイパス回路２４Ｂを用いた暖房モードにおけるノンフロストモード
次に、前記暖房モードにおける戻し回路４０のバイパス回路２４Ｂを用いたノンフロストモードについて説明する。前述した如く暖房モードでは室外熱交換器７で冷媒が蒸発するため、室外熱交換器７には霜が生じる。この着霜により室外熱交換器７と外気との熱交換が悪化するため、コントローラ３２は以下に説明するノンフロストモードを実行する。このノンフロストモードでは、コントローラ３２は室外膨張弁６を全閉とし、電磁弁１７、２０、２１、及び、２２を閉じる。また、冷媒がバイパス回路２４Ｂに流れるように三方弁２３を切り換える。そして、コントローラ３２は戻し膨張弁３０の弁開度を制御する。

このように室外膨張弁６、電磁弁２０、２２が閉じられることで、放熱器４を出て冷媒配管１３Ｅに入った冷媒は、図９に矢印で示すように、その全部が戻し回路４０の共通回路２４Ｃに流入し、戻し膨張弁３０で減圧された後、吐出側熱交換器３５に入り、そこで圧縮機２の吐出冷媒（圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の冷媒）と熱交換し、吸熱して蒸発する。

吐出側熱交換器３５内で蒸発したガス冷媒はその後、三方弁２３に至り、この三方弁２３からバイパス回路２４Ｂに流れてアキュムレータ１２に流入する。アキュムレータ１２内に戻った冷媒は、そこで未蒸発のものが気液分離された後、圧縮機２に吸い込まれ、再度圧縮された後、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出されることになる（図９に矢印で示す）。

即ち、この場合には圧縮機２から吐出された高温冷媒が放熱器４で放熱した後、吐出側熱交換器３５で蒸発してアキュムレータ１２から圧縮機２に吸い込まれるショートサイクルとなるので、室外熱交換器７での冷媒の蒸発による外気から熱の汲み上げも無くなる。従って、この場合には圧縮機２そのものが冷媒を加熱するヒータの役割を果たすことになる。

コントローラ３２は吐出圧力センサ４２又は放熱器圧力センサ４７が検出する冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度及び放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器４の冷媒圧力に基づいて戻し膨張弁３０の弁開度を制御し、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度を制御する。これにより、この場合における放熱器４における暖房能力が確保されることになる。そして、このノンフロストモードでは、放熱器４を出た全ての冷媒を戻し回路４０のバイパス回路２４Ｂからアキュムレータ１２に戻すので、室外熱交換器７への着霜が発生しなくなる。

（７−１）ノンフロストモード実行可否判断１
次に、図８に基づいて戻し回路４０のバイパス回路２４Ｂを用いて室外熱交換器７をバイパスするノンフロストモードの実行可否判断の一実施例について説明する。暖房モードでは、前述したように室外熱交換器７は外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器７には外気中の水分が霜となって付着する。この霜が成長すると室外熱交換器７と通風される外気との間の熱交換が著しく阻害され、空調性能が悪化する。室外熱交換器７に霜が成長した場合、コントローラ３２はノンフロストモードを実行し、室外熱交換器７への冷媒の流入を中止して、それ以上の霜の成長を阻止する。

具体的には、コントローラ３２は先ず、室外熱交換器７の着霜状態を推定する。次に、図８を用いて室外熱交換器７の着霜状態の推定例を説明する。コントローラ３２は最初に下記の着霜状態推定許可条件のうちの（ｉ）が成り立ち、且つ、（ｉｉ）〜（ｉｖ）のうちの何れか一つが成り立つ場合、室外熱交換器７の着霜状態の推定を許可する。

［着霜状態推定許可条件］
（ｉ） 運転モードが暖房モードであること。
（ｉｉ） 高圧圧力が目標値に収束していること。これは具体的には、例えば目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力ＰＣＩの差（ＰＣＯ−ＰＣＩ）の絶対値が所定値Ａ以下である状態が所定時間ｔ１（ｓｅｃ）継続していることがあげられる。
（ｉｉｉ）暖房モードへの移行後、所定時間ｔ２（ｓｅｃ）が経過していること。
（ｉｖ） 車速変動が所定値以下（車両の加減速度が所定値以下）であること。車両の加減速度とは、例えば現在の車速ＶＳＰとその一秒前の車速ＶＳＰｚの差（ＶＳＰ−ＶＳＰｚ）である。
前記条件（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）は運転状態の過渡期に発生する誤推定を排除するための条件である。また、車速変動が大きい場合にも誤推定が発生するため、上記条件（ｉｖ）が加えられている。

上記着霜状態推定許可条件が成立して着霜状態推定が許可となった場合、コントローラ３２は室外熱交換器圧力センサ５６から得られる室外熱交換器７の現在の冷媒蒸発温度ＴＸＯと、外気が低湿環境で室外熱交換器７に着霜していない無着霜時における当該室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅとに基づき、室外熱交換器７の着霜状態を推定する。この場合のコントローラ３２は、無着霜時における室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅを、次式（ＩＶ）を用いて決定する。

ＴＸＯｂａｓｅ＝ｆ（Ｔａｍ、ＮＣ、ＢＬＶ、ＶＳＰ）
＝ｋ１×Ｔａｍ＋ｋ２×ＮＣ＋ｋ３×ＢＬＶ＋ｋ４×ＶＳＰ・・（ＩＶ）

ここで、式（ＩＶ）のパラメータであるＴａｍは外気温度センサ３３から得られる外気温度、ＮＣは圧縮機２の回転数、ＢＬＶは室内送風機２７のブロワ電圧、ＶＳＰは車速センサ５２から得られる車速であり、ｋ１〜ｋ４は係数で、予め実験により求めておく。

上記外気温度Ｔａｍは室外熱交換器７の吸込空気温度を示す指標であり、外気温度Ｔａｍ（室外熱交換器７の吸込空気温度）が低くなる程、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ１は正の値となる。尚、室外熱交換器７の吸込空気温度を示す指標としては外気温度Ｔａｍに限られない。

また、上記圧縮機２の回転数ＮＣは冷媒回路Ｒ内の冷媒流量を示す指標であり、回転数ＮＣが高い程（冷媒流量が多い程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ２は負の値となる。

また、上記ブロワ電圧ＢＬＶは放熱器４の通過風量を示す指標であり、ブロワ電圧ＢＬＶが高い程（放熱器４の通過風量が大きい程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ３は負の値となる。尚、放熱器４の通過風量を示す指標としてはこれに限らず、室内送風機２７のブロワ風量やエアミックスダンパ２８開度ＳＷでもよい。

また、上記車速ＶＳＰは室外熱交換器７の通過風速を示す指標であり、車速ＶＳＰが低い程（室外熱交換器７の通過風速が低い程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ４は正の値となる。尚、室外熱交換器７の通過風速を示す指標としてはこれに限らず、室外送風機１５の電圧でもよい。

尚、実施例では式（ＩＶ）のパラメータとして外気温度Ｔａｍ、圧縮機２の回転数ＮＣ、室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶ、及び、車速ＶＳＰを用いているが、これらに車両用室外熱交換器１の負荷をパラメータとして加えてもよい。この負荷を示す指標としては、目標吹出温度ＴＡＯ、圧縮機２の回転数ＮＣ、室内送風機２７のブロワ風量、放熱器４の入口空気温度、放熱器４の放熱器温度Ｔｃｉが考えられ、負荷が大きい程、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。更に、車両の経年劣化（運転年数や運転回数）をパラメータに加えてもよい。また、式（ＩＶ）のパラメータとしては、上記全てに限らず、それらのうちの何れか一つ、若しくは、それらの組み合わせでもよい。

次にコントローラ３２は、式（ＩＶ）に現在の各パラメータの値を代入することで得られる無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅと現在の冷媒蒸発温度ＴＸＯとの差ΔＴＸＯ（ΔＴＸＯ＝ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）を算出し、冷媒蒸発温度ＴＸＯが無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅより低下して、その差ΔＴＸＯが所定の着霜検知閾値１以上となった状態が所定時間ｔ１（ｓｅｃ）以上継続した場合、室外熱交換器７に霜が生じようとしているものと判定する。

図８の実線は室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯの変化を示し、破線は無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅの変化を示している。運転開始当初は室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯは高く、無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅを上回っている。暖房モードの進行に伴って車室内の温度は暖められ、車両用空気調和装置１の負荷は低下してくるので、前述した冷媒流量や放熱器４の通過風量も低下し、式（ＩＶ）で算出されるＴＸＯｂａｓｅ（図８の破線）は上昇してくる。一方、室外熱交換器７に霜が生じ始めると外気との熱交換性能が少しずつ悪化してくるので、冷媒蒸発温度ＴＸＯ（実線）は徐々に低下していき、やがてＴＸＯｂａｓｅを下回る。そして冷媒蒸発温度ＴＸＯの低下が更に進行して、その差ΔＴＸＯ（ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）が着霜検知閾値１以上となり、その状態が所定時間ｔ１以上継続した場合、コントローラ３２は着霜推定第一段階と判定する。

コントローラ３２は室外熱交換器７の着霜状態が着霜状態推定第一段階であると判定すると、今後室外熱交換器７に霜が生じる危険性が高いと判断し、所定の着霜抑制運転を実行する。この着霜抑制運転とは、圧縮機２の回転数の低下、室内送風機２７による放熱器４の通過風量の低下、室外膨張弁６の弁開度の縮小による放熱器４の冷媒過冷却度の上昇等、及び、それらの組み合わせが考えられる。これらにより、低圧側圧力である室外熱交換器７の冷媒蒸発圧力が上昇するので、室外熱交換器７への着霜が抑制されることになる。

係る着霜抑制運転によっても室外熱交換器７への着霜が進行し、差ΔＴＸＯ（ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）が着霜検知閾値１よりも大きい着霜検知閾値２以上となり、その状態が所定時間ｔ２以上継続した場合、コントローラ３２は着霜状態推定第二段階と判定する。コントローラ３２は室外熱交換器７の着霜状態が着霜状態推定第二段階であると判定した場合、室外熱交換器７への着霜が予測されるものと判断し、室外膨張弁６を全閉とし、電磁弁２０、２２他の各電磁弁を閉じ、三方弁２３をバイパス回路２４Ｂ側に流れるように切り換えてノンフロストモードを実行する。その後の戻し膨張弁３０の弁開度制御は前述した通りである。

係る室外熱交換器７のバイパスにより、室外熱交換器７への着霜、若しくは、それ以上の着霜の成長が防止されると共に、アキュムレータ１２に戻された冷媒により車室内の暖房能力も支障無く行われることになる。

尚、上記実施例では室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯを採り上げて着霜状態の推定を行ったが、それに限らず、室外熱交換器温度センサ５４から得られる室外熱交換器７の現在の冷媒蒸発圧力ＰＸＯと、外気が低湿環境で室外熱交換器７に着霜していない無着霜時における当該室外熱交換器７の冷媒蒸発圧力ＰＸＯｂａｓｅとに基づき、室外熱交換器７の着霜状態を推定してもよい。

また、着霜状態推定手段としては、それらに限らず、外気温度センサ３３と外気湿度センサ３４が検出する露点温度と室外熱交換器７の冷媒蒸発温度に基づいてコントローラ３２が室外熱交換器７の着霜状態を推定するものであってもよい。

このように室外熱交換器７の着霜状態を推定し、着霜が予測される場合や着霜した場合に、戻し回路４０のバイパス回路２４Ｂにより室外熱交換器７をバイパスしてアキュムレータ１２に冷媒を戻すことで、室外熱交換器７への着霜を阻止することが可能となる。これにより、着霜による車室内空調の悪化を回避し、放熱器４による暖房能力の向上を図ることが可能となる。

また、バイパス回路２４Ｂを動作させる以前の段階で、コントローラ３２は室外熱交換器７の着霜を抑制する運転を実行するので、可能な限り除霜を回避し、車室内空調の悪化を効果的に回避することができるようになる。

（７−２）ノンフロストモード実行可否判断２
また、コントローラ３２は外部電源（充電器）が当該自動車に接続されている場合であって、予備暖房運転を指示された場合に、ノンフロストモードを実行する。電気自動車やプラグイン機能を有するハイブリッド自動車では、停車中に外部電源からバッテリに充電が可能であり、その場合、利用者から出車前の予備暖房が指示された場合、コントローラ３２は圧縮機２を運転（バッテリからの給電、若しくは、外部電源からの直接の給電で圧縮機２は動作）する機能を備えている。

係る場合、コントローラ３２は前記ノンフロストモードを実行し、放熱器４を出た冷媒の全てを戻し回路４０に流し、バイパス回路２４Ｂからアキュムレータ１２に流入させる。これにより、係る予備運転中における室外熱交換器７への着霜が防止されるようになる。

この実施例によれば、コントローラ３２は放熱器４を出た冷媒を戻し回路４０のバイパス回路２４Ｂに流し、室外熱交換器７を経ること無くアキュムレータ１２に流入させるノンフロストモードを有するので、このバイパス回路２４Ｂを用いて放熱器４を出た冷媒をアキュムレータ１２に流すことにより、室外熱交換器７に流入する冷媒を阻止することができる。

これにより、室外熱交換器７への着霜を防止することができると共に、アキュムレータ１２に流入した冷媒は圧縮機２により再度圧縮されて放熱器４に吐出されるので、放熱器４による暖房能力の低下も防止若しくは抑制することが可能となる。

特に、コントローラ３２は、室外熱交換器７への着霜状態を推定し、室外熱交換器７へ霜が生じた場合、若しくは、室外熱交換器７への着霜が予測される場合、戻し回路４０のバイパス回路２４Ｂに冷媒を流すことにより、的確に室外熱交換器７への着霜を防止若しくは抑制することができるようになる。

また、外部電源からバッテリへ充電する所謂プラグインが可能なハイブリッド自動車や電気自動車においては、外部電源から圧縮機２、若しくは、当該圧縮機２を駆動するバッテリに給電されている場合、コントローラ３２は戻し回路４０のバイパス回路２４Ｂに冷媒を流すので、外部電源により、或いは、外部電源から充電されるバッテリにより圧縮機２を運転してバイパス回路２４Ｂに冷媒を流し、出車する前の予備暖房を行うことができるようになると共に、その際における室外熱交換器７への着霜を防止若しくは抑制することが可能となる。

また、バイパス回路２４Ｂに流れる冷媒を減圧する戻し膨張弁３０と当該戻し膨張弁３０で減圧された冷媒を圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器３５を設けているので、吐出側熱交換器３５においてバイパス回路２４Ｂを流れる冷媒を蒸発させることができるようになり、圧縮機２における液圧縮を防止することが可能となる。

特に、バイパス回路２４Ｂに冷媒を流すとき、コントローラ３２は戻し膨張弁３０により放熱器４の出口における冷媒の過冷却度を制御するので、バイパス回路２４Ｂに冷媒を流すときの放熱器４における暖房能力を支障無く確保することが可能となる。

また、実施例の車両用空気調和装置１は、放熱器４を出た冷媒の一部を分流して圧縮機２の圧縮途中に戻す戻し回路４０のインジェクション回路２４Ｉを備えているので、着霜が予測される場合にインジェクション回路２４Ｉにより圧縮機２にガスインジェクションを行うことで、室外熱交換器７への着霜を抑制することが可能となる。これにより、着霜による車室内空調の悪化を回避し、放熱器４による暖房能力の向上を図ることが可能となる。

この場合、インジェクション回路２４Ｉに流れる冷媒を減圧する戻し膨張弁３０、及び、この戻し膨張弁３０で減圧された冷媒を圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器３５を設けているので、インジェクション回路２４Ｉにより圧縮機２の圧縮途中に戻される冷媒を、放熱器４を出た冷媒より高温となる圧縮機２の吐出冷媒と熱交換させて蒸発させることができるようになる。これにより、圧縮機２へのガスインジェクション量を十分に確保し、圧縮機２の吐出冷媒量を増大させて暖房能力の向上を図ることができるようになる。

また、コントローラ３２はインジェクション回路２４Ｉに冷媒を流すとき、戻し膨張弁３０により圧縮機２に戻る冷媒の過熱度を制御するので、圧縮機２の圧縮途中への液冷媒の流入を回避し、ガスインジェクションを安全に実現することが可能となる。

また、この実施例ではバイパス回路２４Ｂとインジェクション回路２４Ｉとを冷媒の上流側で共通回路２４Ｃとし、この共通回路２４Ｃに戻し膨張弁３０、及び、吐出側熱交換器３５とを設け、この吐出側熱交換器３５の下流側に位置する三方弁２３にてバイパス回路２４Ｂとインジェクション回路２４Ｉとに分岐させているので、戻し膨張弁３０や吐出側熱交換器３５をバイパス回路２４Ｂとインジェクション回路２４Ｉとで兼用することができるようになり、部品点数の削減を図ることが可能となる。

（８−１）戻し回路の他の例１
次に、図１０〜図１２は本発明の車両用空気調和装置１の他の構成図を示している。この実施例では図１における三方弁２３は設けられず、戻し膨張弁３０が設けられた共通回路２４Ｃが先ずインジェクション回路２４Ｉの一端とバイパス回路２４Ｂの一端とに分岐しており、インジェクション２４Ｉに吐出側熱交換器３５が設けられ、バイパス回路２４Ｂには電磁弁７３が取り付けられた構成とされている。そして、バイパス回路２４Ｂの他端が図１同様にアキュムレータ１２の入口に接続され、インジェクション回路２４Ｉの他端は圧縮機２の圧縮途中に連通接続されている。他の構成は図１の場合と同様であり、同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。

この実施例ではこれら共通回路２４Ｃ、戻し膨張弁３０、吐出側熱交換器３５、インジェクション回路２４Ｉ、電磁弁７３、バイパス回路２４Ｂにより戻し回路４０が構成される。また、この戻し回路４０のうち、共通回路２４Ｃ、戻し膨張弁３０、吐出側熱交換器３５、及び、インジェクション回路２４Ｉにより本発明におけるインジェクション回路が構成され、共通回路２４Ｃ、戻し膨張弁３０、電磁弁７３、及び、バイパス回路２４Ｂにより、放熱器４の冷媒出口側からアキュムレータ１２の入口側に渡る本発明のバイパス回路が構成されている。

係る構成によれば、前述した如き三方弁を用いずに戻し回路４０を構成できるので、コスト的に安価となる。また、インジェクション回路２４Ｉによりガスインジェクションを行う際には電磁弁７３を閉じる。そして、図１１に矢印で示すように戻し膨張弁３０により放熱器４を出た冷媒の一部を減圧し、吐出側熱交換器３５で蒸発させた後、圧縮機２の圧縮途中に戻す。このときの戻し膨張弁３０の弁開度制御は前述と同様である。

また、バイパス回路２４Ｂを用いて室外熱交換器７をバイパスし、放熱器４から出た冷媒をアキュムレータ１２に戻すノンフロストモードを実行する場合には、前述同様に室外膨張弁６及び電磁弁２０、２２を閉じる。そして、電磁弁７３を開く。これにより、放熱器４を出た全ての冷媒は図１２に矢印で示すように戻し膨張弁３０で減圧された後、電磁弁７３を経てバイパス回路２４Ｂを流れ、アキュムレータ１２に流入する。この場合、バイパス回路２４Ｂを経てアキュムレータ１２内に流入した冷媒は、アキュムレータ１２内で蒸発することになる。

そして、アキュムレータ１２内に戻った冷媒は、そこで未蒸発のものが気液分離された後、圧縮機２に吸い込まれ、再度圧縮された後、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出されることになる。また、この実施例では戻し膨張弁３０が開いている限り図１２に示すようにインジェクション回路２４Ｉにも冷媒は流れるので、アキュムレータ１２へのバイパスと同時にガスインジェクションも行われることになる。

このような、放熱器４を出た冷媒をバイパス回路２４Ｂ及びインジェクション回路２４Ｉの双方に流すモードをコントローラ３２に設ければ、放熱器４から出た冷媒をバイパス回路２４Ｂに流しながらインジェクション回路２４Ｉにも流してガスインジェクションすることが可能となり、室外熱交換器７への着霜防止若しくは抑制と放熱器４の暖房能力の向上の双方を効果的に実現することが可能となる。

（８−２）戻し回路の他の例２
次に、図１３〜図１６は本発明の車両用空気調和装置１の更に他の構成図を示している。この実施例では前記実施例における共通回路２４Ｃや戻し膨張弁３０は設けられず、インジェクション回路２４Ｉの一端とバイパス回路２４Ｂの一端が放熱器４を出た直後（冷媒配管１３Ｆ、１３Ｉに分岐する手前）の冷媒配管１３Ｅからそれぞれ分岐している。そして、インジェクション回路２４Ｉには電磁弁７１と機械式の膨張弁８０が取り付けられ、この膨張弁８０の感温部８０Ｓは吐出側熱交換器３５の出口側におけるインジェクション回路２４Ｉに取り付けられている。

また、バイパス回路２４Ｂには電磁弁７４が取り付けられる。この場合の電磁弁７４としては小径のものを採用する。そして、バイパス回路２４Ｂの他端が同様にアキュムレータ１２の入口に接続され、インジェクション回路２４Ｉの他端は圧縮機２の圧縮途中に連通接続されている。他の構成は図１の場合と同様であり、同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。

この実施例ではこれら電磁弁７１、膨張弁８０、吐出側熱交換器３５、インジェクション回路２４Ｉ、電磁弁７４、バイパス回路２４Ｂにより戻し回路４０が構成される。また、この戻し回路４０のうち、電磁弁７１、膨張弁８０、及び、吐出側熱交換器３５を有するインジェクション回路２４Ｉにより本発明におけるインジェクション回路が構成され、電磁弁７４を有するバイパス回路２４Ｂにより、放熱器４の冷媒出口側からアキュムレータ１２の入口側に渡る本発明のバイパス回路が構成されている。

係る構成によれば、前述した如き電動膨張弁（膨張弁３０）を用いずに戻し回路４０を構成できるので、コスト的に安価となる。また、インジェクション回路２４Ｉによりガスインジェクションを行う際には電磁弁７１を開き、電磁弁７４を閉じる。そして、図１４に矢印で示すように膨張弁８０により放熱器４を出た冷媒の一部を減圧し、吐出側熱交換器３５で蒸発させた後、圧縮機２の圧縮途中に戻す。このときの膨張弁８０は感温部８０Ｓが検出する吐出側熱交換器３５を出た冷媒の過熱度を一定とするように動作する。

また、バイパス回路２４Ｂを用いて室外熱交換器７をバイパスし、放熱器４から出た冷媒をアキュムレータ１２に戻すノンフロストモードを実行する場合には、前述同様に室外膨張弁６及び電磁弁２０、２２を閉じる。そして電磁弁７４を開き、電磁弁７１を閉じる。これにより、放熱器４を出た全ての冷媒は図１５に矢印で示すように電磁弁７４を経てバイパス回路２４Ｂを流れ、アキュムレータ１２に流入する。この場合、電磁弁７４は小径とされているので、冷媒は電磁弁７４を通過する過程で絞られ、アキュムレータ１２内で蒸発することになる。

そして、アキュムレータ１２内に戻った冷媒は、そこで未蒸発のものが気液分離された後、圧縮機２に吸い込まれ、再度圧縮された後、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出されることになる。また、この実施例では電磁弁７１を開けばインジェクション回路２４Ｉにも冷媒は流れるので、アキュムレータ１２へのバイパスと同時にガスインジェクションも行うことが可能である。

更に、この実施例では電磁弁７４は小径のものを用いているので、室外膨張弁６を開くことにより、室外熱交換器７にも冷媒は流れる。即ち、図１６に矢印で示すように、放熱器４から出た冷媒を室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流しながら、バイパス回路２４Ｂに流し、インジェクション回路２４Ｉにも流すことができる。

このような放熱器４を出た冷媒を室外熱交換器７、バイパス回路２４Ｂ、及び、インジェクション回路２４Ｉに流すモードをコントローラ３２に設ければ、バイパス回路２４Ｂとインジェクション回路２４Ｉの双方に流すのに加えて外気から汲み上げた熱も暖房に利用することができるようになる。

（８−３）戻し回路の他の例３
次に、図１７は本発明の車両用空気調和装置１の更に他の構成図を示している。この実施例では図１３の実施例におけるバイパス回路２４Ｂに電磁弁７４に加えて電動弁から成るバイパス膨張弁８１が取り付けられている。従って、この場合の電磁弁７４としては通常の径のもので差し支えない。

また、このバイパス膨張弁８１の下流側のバイパス回路２４Ｂは、放熱器４を出た直後の冷媒配管１３Ｅと熱交換関係に設けられ、両者でバイパス熱交換器８２を構成している。その他は図１３の場合と同様である。

従って、この実施例ではこれら電磁弁７１、膨張弁８０、吐出側熱交換器３５、インジェクション回路２４Ｉ、電磁弁７４、バイパス膨張弁８１、バイパス熱交換器８２、バイパス回路２４Ｂにより戻し回路４０が構成される。また、この戻し回路４０のうち、電磁弁７１、膨張弁８０、及び、吐出側熱交換器３５を有するインジェクション回路２４Ｉにより本発明におけるインジェクション回路が構成され、電磁弁７４、バイパス膨張弁８１、バイパス熱交換器８２を有するバイパス回路２４Ｂにより、放熱器４の冷媒出口側からアキュムレータ１２の入口側に渡る本発明のバイパス回路が構成されている。

係る構成によれば、図１３の効果に加えて、バイパス回路２４Ｂを用いて室外熱交換器７に冷媒を流しながら一部をバイパスし、放熱器４から出た冷媒をアキュムレータ１２に戻すノンフロストモードを実行する場合には、バイパス回路２４Ｂに流入した冷媒がバイパス膨張弁８１で絞られ、バイパス熱交換器８２で冷媒配管１３Ｅを流れる冷媒と熱交換して蒸発した後、アキュムレータ１２に流入するようになるので、圧縮機２の液圧縮が防止されると共に、室外膨張弁６に向かう冷媒を過冷却することも可能となる。

（８−４）戻し回路の他の例４
次に、図１８は本発明の車両用空気調和装置１の更に他の構成図を示している。この実施例は、図１０の実施例における戻し膨張弁３０を、図１３における機械式の膨張弁８０と電磁弁７１とに置き換えたものである。その他の構成は図１０と同様である。このように、電動弁から成る膨張弁を機械式の膨張弁と電磁弁に置き換えることで、ガスインジェクション時の過熱度を一定に保ちながら、コストの削減を図ることが可能となる。

（８−５）戻し回路の他の例５
尚、本出願の請求項１乃至請求項６の発明では、上記図１、図１０、図１３、図１７、図１８の例において、インジェクション回路２４Ｉを削除しても良い。図１９乃至図２１は図１の例においてインジェクション回路２４Ｉを削除した場合を示している。この場合には、放熱器４の直後の冷媒配管１３Ｅからバイパス回路２４Ｂの一端のみが分岐している。そして、このバイパス回路２４Ｂに戻し膨張弁３０、吐出側熱交換器３５が設けられ、その他端はアキュムレータ１２の入口に接続されている。

従って、この実施例ではこれらバイパス回路、戻し膨張弁３０、吐出側熱交換器３５を有するバイパス回路２４Ｂが戻し回路４０を構成する。そして、通常の暖房モードでは戻し膨張弁３０を閉じ、図２０に矢印で示すように冷媒を流すと共に、ノンフロストモードでは室外膨張弁６、電磁弁２０、２２を閉じ、戻し膨張弁３０を開いて図２１に矢印で示すようにバイパス回路２４Ｂに全ての冷媒を流す。バイパス回路２４Ｂに流れた冷媒は、戻し膨張弁３０で絞られた後、吐出側熱交換器３５で蒸発し、アキュムレータ１２に戻るので、係る構成によっても、バイパス回路２４Ｂによる効果を享受することができるものである。

（８−６）戻し回路の他の例６
尚、図２２はインジェクション回路の無い構成の他の例を示している。この場合は吐出側熱交換器３５も削除しているが、戻し回路４０を構成するバイパス回路２４Ｂを、できるだけ室外膨張弁６の近傍の冷媒配管１３Ｅ、即ち、冷媒配管１３Ｊや１３Ｆに分岐する直前の冷媒配管１３Ｅから分岐させている。係る構成によれば、バイパス回路２４Ｂの管長を縮小することが可能となる。

また、この場合にも室外膨張弁６を閉じて戻し膨張弁３０を開き、放熱器４から出た冷媒を全てバイパス回路２４Ｂに流す場合の他、室外膨張弁６を開きながら戻し膨張弁３０も開くことで、室外熱交換器７とバイパス回路２４Ｂの双方に冷媒を流して、室外熱交換器７への着霜を抑制しながら外気から熱を汲み上げ、バイパス回路２４Ｂで所要の暖房能力を維持することが可能となる。

ここで、上記各実施例では圧縮機２の吸込側に接続されたアキュムレータ１２の入口側にバイパス回路２４Ｂにより冷媒を戻すようにしたが、吐出側熱交換器３５やその他の手段により圧縮機２に戻る冷媒をガス冷媒とすることができれば、バイパス回路２４Ｂを圧縮機２の吸込側に接続して直接圧縮機２に冷媒を戻すことも可能である。

また、実施例では暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する車両用空気調和装置１について本発明を適用したが、それに限らず、暖房モードのみ行うものにも本発明は有効である。

また、実施例の着霜抑制でも室外熱交換器７の霜が成長した場合、例えば、高温冷媒ガスを室外熱交換器７に流して室外熱交換器７を除霜すると良い。この除霜手段としては、それ以外にも、冷媒の流れを逆転することにより、又は、電気ヒータ等を用い、若しくは、単に通風することによるものも有効である。

更に、各実施例で説明した冷媒回路Ｒの構成や各数値はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。

１ 車両用空気調和装置
２ 圧縮機
３ 空気流通路
４ 放熱器
６ 室外膨張弁
７ 室外熱交換器
８ 室内膨張弁
９ 吸熱器
１１ 蒸発能力制御弁
１２ アキュムレータ
１７、２０、２１、２２、７３、７４ 電磁弁
２３ 三方弁
２４Ｂ バイパス回路
２４Ｉ インジェクション回路
２７ 室内送風機（ブロワファン）
２８ エアミックスダンパ
３０ 戻し膨張弁
３２ コントローラ（制御手段）
３５ 吐出側熱交換器
４０ 戻し回路
８０ 膨張弁
Ｒ 冷媒回路

Claims (12)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
   該空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、
   前記空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、
   前記車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、
   制御手段とを備え、
   少なくとも該制御手段により、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードを実行する車両用空気調和装置において、
   前記放熱器の冷媒出口側から前記圧縮機の吸込側に渡って設けられたバイパス回路とを備え、
   前記制御手段は、前記放熱器を出た冷媒の全て、又は、一部を前記バイパス回路に流し、前記室外熱交換器を経ること無く前記圧縮機の吸込側に戻すモードを有することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記制御手段は、前記室外熱交換器への着霜状態を推定する着霜状態推定手段を有し、該着霜状態推定手段の推定に基づき、前記室外熱交換器へ霜が生じた場合、若しくは、前記室外熱交換器への着霜が予測される場合、前記バイパス回路に冷媒を流すことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 前記制御手段は、外部電源から前記圧縮機、若しくは、当該圧縮機を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されている場合、前記バイパス回路に冷媒を流すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記バイパス回路に流れる冷媒を減圧する減圧手段、又は、それに加えて当該減圧手段で減圧された冷媒を前記圧縮機から吐出されて前記放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
5. 前記制御手段は、前記バイパス回路に冷媒を流すとき、前記減圧手段により前記放熱器の出口における冷媒の過冷却度を制御することを特徴とする請求項４に記載の車両用空気調和装置。
6. 前記制御手段は、前記放熱器を出た冷媒を前記室外熱交換器及び前記バイパス回路に流すモードを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
7. 前記放熱器を出た冷媒の一部を分流して前記圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
8. 前記インジェクション回路に流れる冷媒を減圧する減圧手段、及び、該減圧手段で減圧された冷媒を前記圧縮機から吐出されて前記放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器を備えたことを特徴とする請求項７に記載の車両用空気調和装置。
9. 前記制御手段は、前記インジェクション回路に冷媒を流すとき、前記減圧手段により前記圧縮機に戻る冷媒の過熱度を制御することを特徴とする請求項８に記載の車両用空気調和装置。
10. 前記バイパス回路と前記インジェクション回路とは冷媒の上流側で共通回路とされており、該共通回路に冷媒を減圧する減圧手段、及び、該減圧手段で減圧された冷媒を前記圧縮機から吐出されて前記放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器とが設けられ、該吐出側熱交換器の下流側に位置する分流用の弁装置にて前記バイパス回路とインジェクション回路とが分岐していることを特徴とする請求項７乃至請求項９のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
11. 前記制御手段は、前記放熱器を出た冷媒を前記バイパス回路及び前記インジェクション回路に流すモードを有することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
12. 前記制御手段は、前記放熱器を出た冷媒を前記室外熱交換器、前記バイパス回路、及び、前記インジェクション回路に流すモードを有することを特徴とする請求項７乃至請求項１１のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。

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