JP2018069876A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ装置や補助加熱装置が制御不能に陥った場合にも、車室内の暖房を可能な限り継続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】ヒートポンプコントローラにより、圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて放熱させることにより、及び／又は、補助ヒータ２３を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置１において、ヒートポンプコントローラは、ヒートポンプ装置ＨＰと補助ヒータ２３のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて車室内の暖房を継続する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ式の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、車室外側に設けられて冷媒を吸熱させる室外熱交換器を有するヒートポンプ装置を備え、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ことで車室内を暖房すると共に、電気ヒータを用いた補助加熱手段を設けて、車室内の暖房に寄与させるものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−２１３７６５号公報

ここで、係る車両用空気調和装置においては、ヒートポンプ装置に機器の故障が発生して制御不能に陥った場合、従来では運転を停止していた。そのため、車室内の暖房が停止し、乗員に不快感を与えてしまう問題があった。

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、ヒートポンプ装置や補助加熱装置が制御不能に陥った場合にも、車室内の暖房を可能な限り継続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、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を圧縮する圧縮機及び冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器を有するヒートポンプ装置と、空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための補助加熱装置と、制御装置とを備え、この制御装置により、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させることにより、及び／又は、補助加熱装置を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされたものであって、制御装置は、ヒートポンプ装置と補助加熱装置のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて車室内の暖房を継続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、上記発明においてヒートポンプ装置は、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器を更に有し、制御装置は、放熱器に冷媒を流す第１の運転モードと、放熱器に冷媒を流さない第２の運転モードを切り換えて実行すると共に、補助加熱装置が制御不能に陥ったときに第２の運転モードを実行している場合は、第１の運転モードに切り換えることを特徴とする。

請求項３の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、第１の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流して放熱させ、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と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器から室外熱交換器に流して当該放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有し、外気温度が低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合、暖房モードを実行すると共に、外気温度が高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行することを特徴とする。

請求項４の発明の車両用空気調和装置は、請求項２又は請求項３の発明において制御装置は、第２の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させ、補助加熱装置を発熱させる除湿暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる最大冷房モードのうちの何れか一方、若しくは、双方を有することを特徴とする。

請求項５の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、ヒートポンプ装置と補助加熱装置の双方が制御不能に陥った場合、運転を停止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装置は、ヒートポンプ装置、及び／又は、補助加熱装置に、機器の故障、センサの故障、通信異常のうちの何れか一つが発生した場合、制御不能と判断することを特徴とする。

本発明によれば、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を圧縮する圧縮機及び冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器を有するヒートポンプ装置と、空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための補助加熱装置と、制御装置とを備え、この制御装置により、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させることにより、及び／又は、補助加熱装置を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置において、制御装置が、ヒートポンプ装置と補助加熱装置のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて車室内の暖房を継続するようにしたので、例えば、請求項６の発明の如く制御装置が、ヒートポンプ装置か補助加熱装置の一方に、機器の故障、センサの故障、通信異常のうちの何れか一つが発生し、制御不能と判断した場合にも、他方により車室内の暖房を継続することができるようになる。これにより、ヒートポンプ装置又は補助加熱装置の何れかが制御不能となる異常時にも、可能な限り車室内の暖房を行って乗員の不快感を低減することが可能となる。

ここで、ヒートポンプ装置が、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器を更に有し、制御装置が、放熱器に冷媒を流す第１の運転モードと、放熱器に冷媒を流さない第２の運転モードを切り換えて実行する場合に、補助加熱装置が制御不能に陥ったときに第２の運転モードを実行している場合には、第１の運転モードに切り換えるようにすることで、補助加熱装置の異常時にも放熱器からの放熱で支障無く車室内を暖房することができるようになる。

尚、制御装置が実行する第２の運転モードは、例えば請求項４の発明の如き、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させ、補助加熱装置を発熱させる除湿暖房モード、或いは、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流さずに室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる最大冷房モードである。

また、請求項３の発明の如く制御装置が実行する第１の運転モードとして、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器に流して放熱させ、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と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器から室外熱交換器に流して当該放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有するとき、外気温度が低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合は暖房モードを実行すると共に、外気温度が高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行するようにすれば、補助加熱装置の異常時にも、車室内の暖房と除湿を支障無く行うことができるようになる。

更に、ヒートポンプ装置と補助加熱装置の双方が制御不能に陥った場合には、請求項５の発明の如く制御装置により運転を停止することで、それ以上機器に損傷が生じる危惧も解消されるものである。

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（実施例１）。 図１の車両用空気調和装置の制御装置のブロック図である。 図１の車両用空気調和装置の空気流通路の模式図である。 図２のヒートポンプコントローラの暖房モードにおける圧縮機制御に関する制御ブロック図である。 図２のヒートポンプコントローラの除湿暖房モードにおける圧縮機制御に関する制御ブロック図である。 図２のヒートポンプコントローラの除湿暖房モードにおける補助ヒータ（補助加熱装置）制御に関する制御ブロック図である。 図１の実施例のヒートポンプ装置に関する運転モードの切換制御を説明する図である。 本発明の他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である（実施例２）。 図８の実施例のヒートポンプ装置に関する運転モードの切換制御を説明する図である。

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。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）が搭載されていない電気自動車（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モードを行い、更に、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、ＭＡＸ冷房モード（最大冷房モード）及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを選択的に実行するものである。

尚、上記暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードが後述する放熱器４に冷媒を流す本発明での第１の運転モードであり、除湿暖房モード、ＭＡＸ冷房モード、補助ヒータ単独モードが放熱器４に冷媒を流さない本発明での第２の運転モードとなる。また、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、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管１３Ｇを介して流入し、この冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するためのヒータとしての放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁６（減圧装置）と、車室外に設けられて冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器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電動弁から成る室内膨張弁８（減圧装置）と、空気流通路３内に設けられ、冷房時及び除湿時に冷媒を吸熱させて車室内外から吸い込んで車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器９と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、ヒートポンプ装置ＨＰの冷媒回路が構成されている。

そして、このヒートポンプ装置ＨＰの冷媒回路には所定量の冷媒と潤滑用のオイルが充填されている。尚、室外熱交換器７には、室外送風機１５が設けられている。この室外送風機１５は、室外熱交換器７に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中（即ち、車速が０ｋｍ／ｈ）にも室外熱交換器７に外気が通風されるよう構成されている。

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の出口側の冷媒配管１３Ｂは室内膨張弁８介して吸熱器９の入口側に接続されている。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の一部を構成している。

また、過冷却部１６と室内膨張弁８間の冷媒配管１３Ｂは、吸熱器９の出口側の冷媒配管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は冷媒配管１３Ｄに分岐しており、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。この冷媒配管１３Ｃがアキュムレータ１２に接続され、アキュムレータ１２は圧縮機２の冷媒吸込側に接続されている。更に、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅは室外膨張弁６を介して室外熱交換器７の入口側に接続されている。

また、圧縮機２の吐出側と放熱器４の入口側の間の冷媒配管１３Ｇには後述する除湿暖房とＭＡＸ冷房時に閉じられる電磁弁３０（流路切換装置を構成する）が介設されている。この場合、冷媒配管１３Ｇは電磁弁３０の上流側でバイパス配管３５に分岐しており、このバイパス配管３５は除湿暖房とＭＡＸ冷房時に開放される電磁弁４０（これも流路切換装置を構成する）を介して室外膨張弁６の下流側の冷媒配管１３Ｅに連通接続されている。これらバイパス配管３５、電磁弁３０及び電磁弁４０によりバイパス装置４５が構成される。

このようなバイパス配管３５、電磁弁３０及び電磁弁４０によりバイパス装置４５を構成したことで、後述する如く圧縮機２から吐出された冷媒を室外熱交換器７に直接流入させる除湿暖房モードやＭＡＸ冷房モードと、圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４に流入させる暖房モードや除湿冷房モード、冷房モードとの切り換えを円滑に行うことができるようになる。

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、図１において２３は実施例の車両用空気調和装置１に設けられた補助加熱装置（もう一つのヒータ）としての補助ヒータである。実施例の補助ヒータ２３は電気ヒータであるＰＴＣヒータにて構成されており、空気流通路３の空気の流れに対して、放熱器４の風上側（空気上流側）となる空気流通路３内に設けられている。そして、補助ヒータ２３に通電されて発熱すると、吸熱器９を経て放熱器４に流入する空気流通路３内の空気が加熱される。即ち、この補助ヒータ２３が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を行い、或いは、それを補完する。この実施例では前述した放熱器４とこの補助ヒータ２３がヒータとなる。

ここで、ＨＶＡＣユニット１０の吸熱器９より風下側（空気下流側）の空気流通路３は仕切壁１０Ａにより区画され、暖房用熱交換通路３Ａとそれをバイパスするバイパス通路３Ｂとが形成されており、前述した放熱器４と補助ヒータ２３は暖房用熱交換通路３Ａに配置されている。

また、補助ヒータ２３の風上側における空気流通路３内には、当該空気流通路３内に流入し、吸熱器９を通過した後の空気流通路３内の空気（内気や外気）を、補助ヒータ２３及び放熱器４が配置された暖房用熱交換通路３Ａに通風する割合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の風下側におけるＨＶＡＣユニット１０には、ＦＯＯＴ（フット）吹出口２９Ａ（第１の吹出口）、ＶＥＮＴ（ベント）吹出口２９Ｂ（ＦＯＯＴ吹出口２９Ａに対しては第２の吹出口、ＤＥＦ吹出口２９Ｃに対しては第１の吹出口）、ＤＥＦ（デフ）吹出口２９Ｃ（第２の吹出口）の各吹出口が形成されている。ＦＯＯＴ吹出口２９Ａは車室内の足下に空気を吹き出すための吹出口で、最も低い位置にある。また、ＶＥＮＴ吹出口２９Ｂは車室内の運転者の胸や顔付近に空気を吹き出すための吹出口で、ＦＯＯＴ吹出口２９Ａより上方にある。そして、ＤＥＦ吹出口２９Ｃは車両のフロントガラス内面に空気を吹き出すための吹出口で、他の吹出口２９Ａ、２９Ｂよりも上方の最も高い位置にある。

そして、ＦＯＯＴ吹出口２９Ａ、ＶＥＮＴ吹出口２９Ｂ、及び、ＤＥＦ吹出口２９Ｃには、空気の吹き出し量を制御するＦＯＯＴ吹出口ダンパ３１Ａ、ＶＥＮＴ吹出口ダンパ３１Ｂ、及び、ＤＥＦ吹出口ダンパ３１Ｃがそれぞれ設けられている。

次に、図２は実施例の車両用空気調和装置１の制御装置１１のブロック図を示している。制御装置１１は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ２０及びヒートポンプコントローラ３２から構成されており、これらがＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成する車両通信バス６５に接続されている。また、圧縮機２と補助ヒータ２３も車両通信バス６５に接続され、これら空調コントローラ２０、ヒートポンプコントローラ３２、圧縮機２及び補助ヒータ２３が車両通信バス６５を介してデータの送受信を行うように構成されている。

空調コントローラ２０は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ２０の入力には、車両の外気温度（Ｔａｍ）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に吸い込まれて吸熱器９に流入する空気の温度（吸込空気温度Ｔａｓ）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（室内温度Ｔｉｎ）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、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（吐出圧力Ｐｄ）を検出する吐出圧力センサ４２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の各出力と、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が接続されている。

また、空調コントローラ２０の出力には、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、各吹出口ダンパ３１Ａ〜３１Ｃが接続され、それらは空調コントローラ２０により制御される。

ヒートポンプコントローラ３２は、主にヒートポンプ装置ＨＰの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ３２の入力には、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、圧縮機２の吸込冷媒温度Ｔｓを検出する吸込温度センサ５５と、放熱器４の冷媒温度（放熱器温度ＴＣＩ）を検出する放熱器温度センサ４６と、放熱器４の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の冷媒温度（吸熱器温度Ｔｅ）を検出する吸熱器温度センサ４８と、吸熱器９の冷媒圧力を検出する吸熱器圧力センサ４９と、補助ヒータ２３の温度（補助ヒータ温度Ｔｐｔｃ）を検出する補助ヒータ温度センサ５０と、室外熱交換器７の出口の冷媒温度（室外熱交換器温度ＴＸＯ）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の出口の冷媒圧力（室外熱交換器圧力ＰＸＯ）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、ヒートポンプコントローラ３２の出力には、室外膨張弁６、室内膨張弁８と、電磁弁３０（リヒート用）、電磁弁１７（冷房用）、電磁弁２１（暖房用）、電磁弁４０（バイパス用）の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ３２により制御される。尚、圧縮機２と補助ヒータ２３はそれぞれコントローラを内蔵しており、圧縮機２と補助ヒータ２３のコントローラは車両通信バス６５を介してヒートポンプコントローラ３２とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ３２によって制御される。

ヒートポンプコントローラ３２と空調コントローラ２０は車両通信バス６５を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部５３にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ３３、吐出圧力センサ４２、車速センサ５２、空気流通路３に流入した空気の体積風量Ｇａ（空調コントローラ２０が算出）、エアミックスダンパ２８による風量割合ＳＷ（空調コントローラ２０が算出）、空調操作部５３の出力は空調コントローラ２０から車両通信バス６５を介してヒートポンプコントローラ３２に送信され、ヒートポンプコントローラ３２による制御に供される構成とされている。

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。この実施例では制御装置１１（空調コントローラ２０、ヒートポンプコントローラ３２）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、ＭＡＸ冷房モード（最大冷房モード）及び補助ヒータ単独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と制御の概略について説明する。

（１）暖房モード
ヒートポンプコントローラ３２により（オートモード）或いは空調操作部５３へのマニュアル操作（マニュアルモード）により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ３２は電磁弁２１（暖房用）を開放し、電磁弁１７（冷房用）を閉じる。また、電磁弁３０（リヒート用）を開放し、電磁弁４０（バイパス用）を閉じる。そして、圧縮機２を運転する。空調コントローラ２０は各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は、基本的には室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全て空気を暖房用熱交換通路３Ａの補助ヒータ２３及び放熱器４に通風する状態とするが、風量を調整してもよい。

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電磁弁３０を経て冷媒配管１３Ｇから放熱器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（補助ヒータ２３が動作するときは当該補助ヒータ２３及び放熱器４）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当該放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。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。即ち、ヒートポンプ装置ＨＰの冷媒回路がヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び電磁弁２１及び冷媒配管１３Ｄ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（補助ヒータ２３が動作するときは当該補助ヒータ２３及び放熱器４）にて加熱された空気は各吹出口２９Ａ〜２９Ｃ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。

ヒートポンプコントローラ３２は、空調コントローラ２０が目標吹出温度ＴＡＯから算出する目標ヒータ温度ＴＣＯ（放熱器温度ＴＣＩの目標値）から目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器圧力ＰＣＩの目標値）を算出し、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の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ。ヒートポンプＨＰの冷媒回路の高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御し、放熱器４による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ３２は、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の冷媒温度（放熱器温度ＴＣＩ）及び放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ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ＳＣを制御する。

また、ヒートポンプコントローラ３２はこの暖房モードにおいては、車室内空調に要求される暖房能力に対して放熱器４による暖房能力が不足する場合、その不足する分を補助ヒータ２３の発熱で補完するように補助ヒータ２３の通電を制御する。即ち、ヒートポンプ装置ＨＰと補助ヒータ２３との協調運転を実行することにより、快適な車室内暖房を実現し、且つ、室外熱交換器７の着霜も抑制する。このとき、補助ヒータ２３は放熱器４の空気上流側に配置されているので、空気流通路３を流通する空気は放熱器４の前に補助ヒータ２３に通風されることになる。

ここで、補助ヒータ２３が放熱器４の空気下流側に配置されていると、実施例の如くＰＴＣヒータで補助ヒータ２３を構成した場合には、補助ヒータ２３に流入する空気の温度が放熱器４によって上昇するため、ＰＴＣヒータの抵抗値が大きくなり、電流値も低くなって発熱量が低下してしまうが、放熱器４の空気上流側に補助ヒータ２３を配置することで、実施例の如くＰＴＣヒータから構成される補助ヒータ２３の能力を十分に発揮させることができるようになる。

（２）除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ３２は電磁弁１７を開放し、電磁弁２１を閉じる。また、電磁弁３０を閉じ、電磁弁４０を開放すると共に、室外膨張弁６の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機２を運転する。空調コントローラ２０は各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は、基本的には室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全て空気を暖房用熱交換通路３Ａの補助ヒータ２３及び放熱器４に通風する状態とするが、風量の調整も行う。

これにより、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器４に向かうこと無くバイパス配管３５に流入し、電磁弁４０を経て室外膨張弁６の下流側の冷媒配管１３Ｅに至るようになる。このとき、室外膨張弁６は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器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は冷却され、且つ、当該空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気流通路３内の空気は冷却され、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。

このとき、室外膨張弁６の弁開度は全閉とされているので、圧縮機２から吐出された冷媒が室外膨張弁６から放熱器４に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。更に、この除湿暖房モードにおいてヒートポンプコントローラ３２は、補助ヒータ２３に通電して発熱させる。これにより、吸熱器９にて冷却され、且つ、除湿された空気は補助ヒータ２３を通過する過程で更に加熱され、温度が上昇するので車室内の除湿暖房が行われることになる。

ヒートポンプコントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）と、空調コントローラ２０が算出する吸熱器温度Ｔｅの目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御すると共に、補助ヒータ温度センサ５０が検出する補助ヒータ温度Ｔｐｔｃと前述した目標ヒータ温度ＴＣＯ（この場合、補助ヒータ温度Ｔｐｔｃの目標値となる）に基づいて補助ヒータ２３の通電（発熱による加熱）を制御することで、吸熱器９での空気の冷却と除湿を適切に行いながら、補助ヒータ２３による加熱で各吹出口２９Ａ〜２９Ｃから車室内に吹き出される空気温度の低下を的確に防止する。これにより、車室内に吹き出される空気を除湿しながら、その温度を適切な暖房温度に制御することが可能となり、車室内の快適且つ効率的な除湿暖房を実現することができるようになる。

尚、補助ヒータ２３は放熱器４の空気上流側に配置されているので、補助ヒータ２３で加熱された空気は放熱器４を通過することになるが、この除湿暖房モードでは放熱器４に冷媒は流されないので、補助ヒータ２３にて加熱された空気から放熱器４が吸熱してしまう不都合も解消される。即ち、放熱器４によって車室内に吹き出される空気の温度が低下してしまうことが抑制され、ＣＯＰも向上することになる。

（３）除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ３２は電磁弁１７を開放し、電磁弁２１を閉じる。また、電磁弁３０を開放し、電磁弁４０を閉じる。そして、圧縮機２を運転する。空調コントローラ２０は各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は、基本的には室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全て空気を暖房用熱交換通路３Ａの補助ヒータ２３及び放熱器４に通風する状態とするが、風量の調整も行う。

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電磁弁３０を経て冷媒配管１３Ｇから放熱器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。この除湿冷房モードではヒートポンプコントローラ３２は補助ヒータ２３に通電しないので、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。これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。

ヒートポンプコントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）とその目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯ（空調コントローラ２０から送信される）に基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御する。また、ヒートポンプコントローラ３２は前述した目標ヒータ温度ＴＣＯから目標放熱器圧力ＰＣＯを算出し、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の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ。ヒートポンプ装置ＨＰの冷媒回路の高圧圧力）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４による加熱を制御する。

（４）冷房モード
次に、冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ３２は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁６の弁開度を全開とする。そして、圧縮機２を運転し、補助ヒータ２３には通電しない。空調コントローラ２０は各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は、室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の空気が、暖房用熱交換通路３Ａの補助ヒータ２３及び放熱器４に通風される割合を調整する状態とする。

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電磁弁３０を経て冷媒配管１３Ｇから放熱器４に流入すると共に、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。このとき室外膨張弁６は全開とされているので冷媒はそれを通過し、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は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器９に凝結して付着する。

吸熱器９で蒸発した冷媒は内部熱交換器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、除湿された空気が各吹出口２９Ａ〜２９Ｃから車室内に吹き出されるので（一部は放熱器４を通過して熱交換する）、これにより車室内の冷房が行われることになる。また、この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）とその目標値である前述した目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御する。

（５）ＭＡＸ冷房モード（最大冷房モード）
次に、最大冷房モードとしてのＭＡＸ冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ３２は電磁弁１７を開放し、電磁弁２１を閉じる。また、電磁弁３０を閉じ、電磁弁４０を開放すると共に、室外膨張弁６の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機２を運転し、補助ヒータ２３には通電しない。空調コントローラ２０は、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は暖房用熱交換通路３Ａの補助ヒータ２３及び放熱器４に空気流通路３内の空気が通風されない状態とする。但し、多少通風されても支障はない。

これにより、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器４に向かうこと無くバイパス配管３５に流入し、電磁弁４０を経て室外膨張弁６の下流側の冷媒配管１３Ｅに至るようになる。このとき、室外膨張弁６は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器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は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器９に凝結して付着するので、空気流通路３内の空気は除湿される。吸熱器９で蒸発した冷媒は内部熱交換器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。このとき、室外膨張弁６は全閉とされているので、同様に圧縮機２から吐出された冷媒が室外膨張弁６から放熱器４に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。

ここで、前述した冷房モードでは放熱器４に高温の冷媒が流れているため、放熱器４からＨＶＡＣユニット１０への直接の熱伝導が少なからず生じるが、このＭＡＸ冷房モードでは放熱器４に冷媒が流れないため、放熱器４からＨＶＡＣユニット１０に伝達される熱で吸熱器９からの空気流通路３内の空気が加熱されることも無くなる。そのため、車室内の強力な冷房が行われ、特に外気温度Ｔａｍが高いような環境下では、迅速に車室内を冷房して快適な車室内空調を実現することができるようになる。また、このＭＡＸ冷房モードにおいても、ヒートポンプコントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）とその目標値である前述した目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御する。

（６）補助ヒータ単独モード
尚、実施例の制御装置１１は室外熱交換器７に過着霜が生じた場合などに、ヒートポンプ装置ＨＰの圧縮機２と室外送風機１５を停止し、補助ヒータ２３に通電してこの補助ヒータ２３のみで車室内を暖房する補助ヒータ単独モードを有している。この場合にも、ヒートポンプコントローラ３２は補助ヒータ温度センサ５０が検出する補助ヒータ温度Ｔｐｔｃと前述した目標ヒータ温度ＴＣＯに基づいて補助ヒータ２３の通電（発熱）を制御する。

また、空調コントローラ２０は室内送風機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流通路３内の空気を暖房用熱交換通路３Ａの補助ヒータ２３に通風し、風量を調整する状態とする。補助ヒータ２３にて加熱された空気が各吹出口２９Ａ〜２９Ｃから車室内に吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。

（７）運転モードの切換
空調コントローラ２０は、下記式（Ｉ）から前述した目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは、車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
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が検出する室内温度、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。

ヒートポンプコントローラ３２は、起動時には空調コントローラ２０から車両通信バス６５を介して送信される外気温度Ｔａｍ（外気温度センサ３３が検出する）と目標吹出温度ＴＡＯとに基づいて上記各運転モードのうちの何れかの運転モードを選択すると共に、各運転モードを車両通信バス６５を介して空調コントローラ２０に送信する。また、起動後は外気温度Ｔａｍ、車室内の湿度、目標吹出温度ＴＡＯ、後述する加熱温度ＴＨ（放熱器４の風下側の空気の温度。推定値）、目標ヒータ温度ＴＣＯ、吸熱器温度Ｔｅ、目標吸熱器温度ＴＥＯ、車室内の除湿要求の有無、等のパラメータに基づいて各運転モードの切り換えを行うことで、環境条件や除湿の要否に応じて的確に暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、ＭＡＸ冷房モード及び補助ヒータ単独モードを切り換えて車室内に吹き出される空気の温度を目標吹出温度ＴＡＯに制御し、快適且つ効率的な車室内空調を実現する。

図７は上記ヒートポンプコントローラ３２によるヒートポンプ装置ＨＰに関する運転モードの切換制御を説明する図である。補助ヒータ２３が制御不能となる異常が発生していない場合であって、除湿要求が無いとき、ヒートポンプ装置ＨＰの運転モードは暖房モードとなる。一方、補助ヒータ２３に異常が無く、除湿要求がある場合には上記除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、ＭＡＸ冷房モードの何れかが選択されることになる。尚、除湿要求はヒートポンプコントローラ３２が判断する場合の他、空調操作部５３へのマニュアル操作に基づき、空調コントローラ２０から送信されてくる場合もある。また、補助ヒータ２３に異常がある場合については後に詳述する。

（８）ヒートポンプコントローラ３２による暖房モードでの圧縮機２の制御
次に、図４を用いて前述した暖房モードにおける圧縮機２の制御について詳述する。図４は暖房モード用の圧縮機２の目標回転数（圧縮機目標回転数）ＴＧＮＣｈを決定するヒートポンプコントローラ３２の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ３２のＦ／Ｆ（フィードフォワード）操作量演算部５８は外気温度センサ３３から得られる外気温度Ｔａｍと、室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶと、ＳＷ＝（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（ＴＨ−Ｔｅ）で得られるエアミックスダンパ２８による風量割合ＳＷと、放熱器４の出口における過冷却度ＳＣの目標値である目標過冷却度ＴＧＳＣと、放熱器４の温度の目標値である前述した目標ヒータ温度ＴＣＯ（空調コントローラ２０から送信される）と、放熱器４の圧力の目標値である目標放熱器圧力ＰＣＯに基づいて圧縮機目標回転数のＦ／Ｆ操作量ＴＧＮＣｈｆｆを演算する。

ここで、風量割合ＳＷを算出する上記ＴＨは、放熱器４の風下側の空気の温度（以下、加熱温度と云う）であり、ヒートポンプコントローラ３２が下記に示す一次遅れ演算の式（ＩＩ）から推定する。
ＴＨ＝（ＩＮＴＬ×ＴＨ０＋Ｔａｕ×ＴＨｚ）／（Ｔａｕ＋ＩＮＴＬ） ・・（ＩＩ）
ここで、ＩＮＴＬは演算周期（定数）、Ｔａｕは一次遅れの時定数、ＴＨ０は一次遅れ演算前の定常状態における加熱温度ＴＨの定常値、ＴＨｚは加熱温度ＴＨの前回値である。このように加熱温度ＴＨを推定することで、格別な温度センサを設ける必要がなくなる。

尚、ヒートポンプコントローラ３２は前述した運転モードによって上記時定数Ｔａｕ及び定常値ＴＨ０を変更することにより、上述した推定式（ＩＩ）を運転モードによって異なるものとし、加熱温度ＴＨを推定する。そして、この加熱温度ＴＨは車両通信バス６５を介して空調コントローラ２０に送信される。

前記目標放熱器圧力ＰＣＯは上記目標過冷却度ＴＧＳＣと目標ヒータ温度ＴＣＯに基づいて目標値演算部５９が演算する。更に、Ｆ／Ｂ（フィードバック）操作量演算部６０はこの目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器４の冷媒圧力である放熱器圧力ＰＣＩに基づいて圧縮機目標回転数のＦ／Ｂ操作量ＴＧＮＣｈｆｂを演算する。そして、Ｆ／Ｆ操作量演算部５８が演算したＦ／Ｆ操作量ＴＧＮＣｎｆｆとＦ／Ｂ操作量演算部６０が演算したＴＧＮＣｈｆｂは加算器６１で加算され、リミット設定部６２で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｈとして決定される。前記暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ３２はこの圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｈに基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御する。

（９）ヒートポンプコントローラ３２による除湿暖房モードでの圧縮機２及び補助ヒータ２３の制御
一方、図５は前記除湿暖房モード用の圧縮機２の目標回転数（圧縮機目標回転数）ＴＧＮＣｃを決定するヒートポンプコントローラ３２の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ３２のＦ／Ｆ操作量演算部６３は外気温度Ｔａｍと、空気流通路３に流入した空気の体積風量Ｇａと、放熱器４の圧力（放熱器圧力ＰＣＩ）の目標値である目標放熱器圧力ＰＣＯと、吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）の目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいて圧縮機目標回転数のＦ／Ｆ操作量ＴＧＮＣｃｆｆを演算する。

また、Ｆ／Ｂ操作量演算部６４は目標吸熱器温度ＴＥＯ（空調コントローラ２０から送信される）と吸熱器温度Ｔｅに基づいて圧縮機目標回転数のＦ／Ｂ操作量ＴＧＮＣｃｆｂを演算する。そして、Ｆ／Ｆ操作量演算部６３が演算したＦ／Ｆ操作量ＴＧＮＣｃｆｆとＦ／Ｂ操作量演算部６４が演算したＦ／Ｂ操作量ＴＧＮＣｃｆｂは加算器６６で加算され、リミット設定部６７で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｃとして決定される。除湿暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ３２はこの圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｃに基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御する。

また、図６は除湿暖房モードにおける補助ヒータ２３の補助ヒータ要求能力ＴＧＱＰＴＣを決定するヒートポンプコントローラ３２の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ３２の減算器７３には目標ヒータ温度ＴＣＯと補助ヒータ温度Ｔｐｔｃが入力され、目標ヒータ温度ＴＣＯと補助ヒータ温度Ｔｐｔｃの偏差（ＴＣＯ−Ｔｐｔｃ）が算出される。この偏差（ＴＣＯ−Ｔｐｔｃ）はＦ／Ｂ制御部７４に入力され、このＦ／Ｂ制御部７４は偏差（ＴＣＯ−Ｔｐｔｃ）を無くして補助ヒータ温度Ｔｐｔｃが目標ヒータ温度ＴＣＯとなるように補助ヒータ要求能力Ｆ／Ｂ操作量を演算する。

このＦ／Ｂ制御部７４で算出された補助ヒータ要求能力Ｆ／Ｂ操作量はリミット設定部７６で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、補助ヒータ要求能力ＴＧＱＰＴＣとして決定される。除湿暖房モードにおいては、コントローラ３２はこの補助ヒータ要求能力ＴＧＱＰＴＣに基づいて補助ヒータ２３の通電を制御することにより、補助ヒータ温度Ｔｐｔｃが目標ヒータ温度ＴＣＯとなるように補助ヒータ２３の発熱（加熱）を制御する。

このようにしてヒートポンプコントローラ３２は、除湿暖房モードでは吸熱器温度Ｔｅと目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいて圧縮機の運転を制御すると共に、目標ヒータ温度ＴＣＯに基づいて補助ヒータ２３の発熱を制御することで、除湿暖房モードにおける吸熱器９による冷却と除湿、並びに、補助ヒータ２３による加熱を的確に制御する。これにより、車室内に吹き出される空気をより適切に除湿しながら、その温度をより正確な暖房温度に制御することが可能となり、より一層快適且つ効率的な車室内の除湿暖房を実現することができるようになる。

（１０）エアミックスダンパ２８の制御
次に、図３を参照しながら空調コントローラ２０によるエアミックスダンパ２８の制御について説明する。図３においてＧａは前述した空気流通路３に流入した空気の体積風量、Ｔｅは吸熱器温度、ＴＨは前述した加熱温度（放熱器４の風下側の空気の温度）である。

空調コントローラ２０は、前述した如き式（下記式（ＩＩＩ））により算出される暖房用熱交換通路３Ａの放熱器４と補助ヒータ２３に通風する風量割合ＳＷに基づき、当該割合の風量となるようにエアミックスダンパ２８を制御することで放熱器４（及び補助ヒータ２３）への通風量を調整する。
ＳＷ＝（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（ＴＨ−Ｔｅ） ・・（ＩＩＩ）

即ち、暖房用熱交換通路３Ａの放熱器４と補助ヒータ２３に通風する風量割合ＳＷは０≦ＳＷ≦１の範囲で変化し、「０」で暖房用熱交換通路３Ａへの通風をせず、空気流通路３内の全ての空気をバイパス通路３Ｂに通風するエアミックス全閉状態、「１」で空気流通路３内の全ての空気を暖房用熱交換通路３Ａに通風するエアミックス全開状態となる。即ち、放熱器４への風量はＧａ×ＳＷとなる。

（１１）ヒートポンプ装置ＨＰ、補助ヒータ２３の制御不能時のフェールセーフ制御
次に、本発明の車両用空気調和装置１のヒートポンプ装置ＨＰと補助ヒータ２３が制御不能に陥った場合のフェールセーフ制御について説明する。

（１１−１）補助ヒータ２３の制御不能時のフェールセーフ制御
前述した如くこの実施例で補助ヒータ２３は暖房モードと除湿暖房モード、補助ヒータ単独モードで通電されることになるが、補助ヒータ２３が制御不能に陥る異常が発生した場合、ヒートポンプコントローラ３２は補助ヒータ２３を正常に制御することができなくなる。そこで、ヒートポンプコントローラ３２は例えば、
・補助ヒータ２３自体が故障（断線、短絡）した場合、又は、
・補助ヒータ温度センサ５０が故障（断線、短絡）した場合、或いは、
・車両通信バス６５を介した補助ヒータ２３とのデータ通信が異常／途絶となった場合、
補助ヒータ２３を制御不能と判断する。尚、断線や短絡は異常な電圧値等に基づいて検知する。

ヒートポンプコントローラ３２は、暖房モード、除湿暖房モード及び補助ヒータ単独モードにおいて上記の如き補助ヒータ２３の異常を検知し、当該補助ヒータ２３が制御不能に陥ったものと判断した場合、補助ヒータ２３の通電制御を停止する。そして、ヒートポンプ装置ＨＰに異常が無く、現在暖房モード（第１の運転モード）を実行している場合には、ヒートポンプ装置ＨＰのみを運転し、当該暖房モードを継続する。

一方、ヒートポンプ装置ＨＰに異常が無く、現在除湿暖房モード又は補助ヒータ単独モード（第２の運転モード）を実行している場合には、ヒートポンプ装置ＨＰのみを運転し、外気温度Ｔａｍが所定の値より低い場合（低外気温時）、又は、除湿要求が無い場合はヒートポンプ装置ＨＰを暖房モード（第１の運転モード）に切り換え、放熱器４からの放熱で車室内の暖房を継続する。また、外気温度Ｔａｍが高く、且つ、除湿要求がある場合は除湿冷房モード（第１の運転モード）に切り換える（何れも図７）。除湿冷房モードでも放熱器４には冷媒が流れるため、車室内の設定温度との関係で或る程度の暖房は可能である。

尚、補助ヒータ２３を通電しない前記除湿冷房モード、冷房モード及びＭＡＸ冷房モードにおいて補助ヒータ２３の異常を検知した場合には、ヒートポンプコントローラ３２は当該運転モードでヒートポンプ装置ＨＰの運転を継続するものである。

（１１−２）ヒートポンプ装置ＨＰの制御不能時のフェールセーフ制御
他方、ヒートポンプ装置ＨＰが制御不能に陥る異常が発生した場合、ヒートポンプコントローラ３２はヒートポンプ装置ＨＰを正常に制御することができなくなる。そこで、ヒートポンプコントローラ３２は例えば、
・室外膨張弁６が故障（断線、短絡、脱調、室外膨張弁６のコントローラの異常）した場合、又は、
・各電磁弁が故障（断線、短絡）した場合、又は、
・各温度センサ、圧力センサが故障（断線、短絡）した場合、或いは、
・車両通信バス６５を介した圧縮機２や空調コントローラ２０とヒートポンプコントローラ３２とのデータ通信が異常／途絶となった場合、
ヒートポンプ装置ＨＰを制御不能と判断する。尚、断線や短絡は異常な電圧値等に基づいて検知する。

ヒートポンプコントローラ３２は、ヒートポンプ装置ＨＰを運転している状態において、上記の如きヒートポンプ装置ＨＰの異常を検知し、当該ヒートポンプ装置ＨＰが制御不能に陥ったものと判断した場合、ヒートポンプ装置ＨＰの運転を停止する。そして、補助ヒータ２３のみに通電する補助ヒータ単独モードに切り換える。尚、実際には現在が暖房モードや除湿暖房モード、除湿冷房モードであったときに補助ヒータ２３に通電され、車室内の暖房を継続するかたちとなる。

（１１−３）ヒートポンプ装置ＨＰと補助ヒータ２３の双方が制御不能の場合
尚、ヒートポンプ装置ＨＰと補助ヒータ２３の双方が制御不能に陥った場合には、ヒートポンプコントローラ３２及び空調コントローラ２０は車両用空気調和装置１の運転を停止し、それ以上機器に損傷が生じることを防止する。そして、上記何れの異常の場合にも空調操作部５３に所定の異常報知を行う。

以上の如くヒートポンプコントローラ３２によって圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて放熱させることにより、及び／又は、補助ヒータ２３を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置１において、ヒートポンプコントローラ３２は、ヒートポンプ装置ＨＰと補助ヒータ２３のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて車室内の暖房を継続するようにしたので、ヒートポンプ装置ＨＰか補助ヒータ２３の一方に、機器の故障、センサの故障、通信異常等が発生し、制御不能と判断した場合にも、他方により車室内の暖房を継続することができるようになる。これにより、ヒートポンプ装置ＨＰ又は補助ヒータ２３の何れかが制御不能となる異常時にも、可能な限り車室内の暖房を行って乗員の不快感を低減することが可能となる。

そして、ヒートポンプ装置ＨＰは補助ヒータ２３が制御不能に陥ったときに放熱器４に冷媒を流さない除湿暖房モードやＭＡＸ冷房モード、補助ヒータ単独モード（第２の運転モード）を実行している場合には、放熱器４に冷媒を流す暖房モードや除湿冷房モード（第１の運転モード）に切り換えるので、補助ヒータ２３の異常時にも放熱器４からの放熱で支障無く車室内を暖房することができるようになる。

この場合、ヒートポンプコントローラ３２は、外気温度Ｔａｍが低い場合、若しくは、車室内を除湿する必要が無い場合は暖房モードを実行すると共に、外気温度Ｔａｍが高く、車室内を除湿する必要がある場合は、除湿冷房モードを実行するので、補助ヒータ２３の異常時にも、車室内の暖房と除湿を支障無く行うことができるようになる。

次に、図８は本発明を適用した他の実施例の車両用空気調和装置１の構成図を示している。尚、この図において図１と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である。この実施例の場合、過冷却部１６の出口は逆止弁１８に接続され、この逆止弁１８の出口が冷媒配管１３Ｂに接続されている。尚、逆止弁１８は冷媒配管１３Ｂ（室内膨張弁８）側が順方向とされている。

また、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（以下、第２のバイパス配管と称する）１３Ｆは電磁弁２２（除湿用）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。そして、電磁弁２２もヒートポンプコントローラ３２の出力に接続されているものとする。また、前述の実施例の図１中のバイパス配管３５、電磁弁３０及び電磁弁４０から成るバイパス装置４５は設けられていない。その他は図１と同様であるので説明を省略する。

以上の構成で、この実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。ヒートポンプコントローラ３２はこの実施例では、暖房モード、除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モード及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する（ＭＡＸ冷房モードはこの実施例では存在しない）。尚、暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードが選択されたときの動作及び冷媒の流れと、補助ヒータ単独モードは前述の実施例（実施例１）の場合と同様であるので説明を省略する。但し、この実施例（実施例２）ではこれら暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードにおいては電磁弁２２を閉じるものとする。また、この実施例では補助ヒータ単独モード以外は全て本発明における第１の運転モードとなる。

（１２）図８の車両用空気調和装置１の除湿暖房モード
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例（実施例２）ではヒートポンプコントローラ３２は電磁弁２１（暖房用）を開放し、電磁弁１７（冷房用）を閉じる。また、電磁弁２２（除湿用）を開放する。そして、圧縮機２を運転する。空調コントローラ２０は各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は、基本的には室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全て空気を暖房用熱交換通路３Ａの補助ヒータ２３及び放熱器４に通風する状態とするが、風量の調整も行う。

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冷媒配管１３Ｇから放熱器４に流入する。放熱器４には暖房用熱交換通路３Ａに流入した空気流通路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当該放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。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。即ち、ヒートポンプ装置ＨＰの冷媒回路がヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ａ、電磁弁２１及び冷媒配管１３Ｄ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。

また、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒の一部は分流され、電磁弁２２を経て第２のバイパス配管１３Ｆ及び冷媒配管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、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。

空調コントローラ２０は、目標吹出温度ＴＡＯから算出される目標ヒータ温度ＴＣＯ（放熱器出口温度ＴＣＩの目標値）をヒートポンプコントローラ３２に送信する。ヒートポンプコントローラ３２は、この目標ヒータ温度ＴＣＯから目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器圧力ＰＣＩの目標値）を算出し、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の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ。ヒートポンプ装置ＨＰの冷媒回路の高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御し、放熱器４による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ３２は、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度Ｔｅと、空調コントローラ２０から送信された目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（１３）図８の車両用空気調和装置１の内部サイクルモード
また、内部サイクルモードでは、ヒートポンプコントローラ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を閉じる。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を経て第２のバイパス配管１３Ｆに全て流れるようになる。そして、第２のバイパス配管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、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。

空調コントローラ２０は目標吹出温度ＴＡＯから算出される目標ヒータ温度ＴＣＯ（放熱器出口温度ＴＣＩの目標値）をヒートポンプコントローラ３２に送信する。ヒートポンプコントローラ３２は送信された目標ヒータ温度ＴＣＯから目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器圧力ＰＣＩの目標値）を算出し、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の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ。ヒートポンプ装置ＨＰの冷媒回路の高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数ＮＣを制御し、放熱器４による加熱を制御する。

そして、図９はこの実施例の場合のヒートポンプコントローラ３２によるヒートポンプ装置ＨＰに関する運転モードの切換制御を説明する図である。補助ヒータ２３が制御不能となる異常が発生していない場合であって、除湿要求が無いとき、ヒートポンプ装置ＨＰの運転モードは暖房モードとなる。一方、補助ヒータ２３に異常が無く、除湿要求がある場合には上記除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モードの何れかが選択されることになる。

（１４）図８の実施例でのフェールセーフ制御
そして、ヒートポンプ装置ＨＰが制御不能に陥る異常が発生した場合は、前述の（１１−２）と同様に補助ヒータ２３によるフェールセーフを実行する。但し、この実施例の場合には電磁弁２２の故障も判断基礎に加えられる。また、ヒートポンプ装置ＨＰと補助ヒータ２３の双方が異常となった場合も前述した（１１−３）と同様である。更に、この実施例においても補助ヒータ２３が制御不能に陥った場合には、前述の（１１−２）と同様の判断で暖房モードか除湿冷房モードを実行することで、車室内の暖房を継続するものである。

尚、各実施例で示した数値等はそれに限られるものでは無く、適用する装置に応じて適宜設定すべきものである。また、補助加熱装置は実施例で示した補助ヒータ２３に限られるものでは無く、ヒータで加熱された熱媒体を循環させて空気流通路３内の空気を加熱する熱媒体循環回路や、エンジンで加熱されたラジエター水を循環するヒータコア等を利用してもよい。

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
１０ ＨＶＡＣユニット
１１ 制御装置
２０ 空調コントローラ
２３ 補助ヒータ（補助加熱装置）
２７ 室内送風機（ブロワファン）
２８ エアミックスダンパ
３２ ヒートポンプコントローラ
６５ 車両通信バス
ＨＰ ヒートポンプ装置

Claims (6)

1. 車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
   冷媒を圧縮する圧縮機、及び、冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器を有するヒートポンプ装置と、
   前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための補助加熱装置と、
   制御装置とを備え、
   該制御装置により、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ることにより、及び／又は、前記補助加熱装置を発熱させることにより、車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置において、
   前記制御装置は、前記ヒートポンプ装置と前記補助加熱装置のうちの何れか一方が制御不能に陥った場合、他方を用いて前記車室内の暖房を継続することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記ヒートポンプ装置は、冷媒を吸熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器を更に有し、
   前記制御装置は、前記放熱器に冷媒を流す第１の運転モードと、前記放熱器に冷媒を流さない第２の運転モードを切り換えて実行すると共に、前記補助加熱装置が制御不能に陥ったときに前記第２の運転モードを実行している場合は、前記第１の運転モードに切り換える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. 前記制御装置は、前記第１の運転モードとして、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器に流して放熱させ、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と、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器から前記室外熱交換器に流して当該放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有し、
   外気温度が低い場合、若しくは、前記車室内を除湿する必要が無い場合、前記暖房モードを実行すると共に、
   外気温度が高く、前記車室内を除湿する必要がある場合は、前記除湿冷房モードを実行することを特徴とする請求項２に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記制御装置は、前記第２の運転モードとして、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器に流さずに前記室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させ、前記補助加熱装置を発熱させる除湿暖房モードと、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器に流さずに前記室外熱交換器に流して放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる最大冷房モードのうちの何れか一方、若しくは、双方を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用空気調和装置。
5. 前記制御装置は、前記ヒートポンプ装置と前記補助加熱装置の双方が制御不能に陥った場合、運転を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
6. 前記制御装置は、前記ヒートポンプ装置、及び／又は、前記補助加熱装置に、機器の故障、センサの故障、通信異常のうちの何れか一つが発生した場合、制御不能と判断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。

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