JP2020050155A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被温調対象の熱を車室内の暖房に有効利用しながら、循環冷媒量の減少も解消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】車両用空気調和装置１は暖房運転において、圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて放熱させ、減圧した後、室外熱交換器７にて吸熱させることで車室内を暖房する外気吸熱暖房モードと、冷媒−熱媒体熱交換器６４にて冷媒を吸熱させることで車室内を暖房する被温調対象吸熱暖房モードを有し、それらを切り換えて実行する。暖房運転での起動時には、外気吸熱暖房モードにて起動する。【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ式の車両用空気調和装置であって、特に、車両に搭載されたバッテリ等の被温調対象から吸熱して車室内の暖房を行うことができるものに関する。

近年の環境問題の顕在化から、バッテリから供給される電力で走行用モータを駆動する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（室内熱交換器）と、車室外側に設けられて外気が通風されると共に、冷媒を吸熱又は放熱させる室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、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モード（暖房運転）実行するものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、車両に搭載されたバッテリは充電中、或いは、放電中の自己発熱で高温となる。このような状態で充放電を行うと、劣化が進行し、やがては作動不良を起こして破損する危険性がある。そこで、冷媒回路を循環する冷媒により冷却された空気（熱媒体）をバッテリに循環させることで二次電池（バッテリ）の温度を調整することができるようにしたものも開発されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４−２１３７６５号公報 特開２０１６−９０２０１号公報

ここで、冷媒を用いてバッテリ等の車両に搭載された被温調対象を冷却する被温調対象用熱交換器を冷媒回路に設け、この被温調対象用熱交換器にて冷媒を被温調対象（バッテリ等）から間接的（熱媒体を介在させる）若しくは直接的に吸熱させ、その熱を放熱器に搬送して車室内を暖房することができるようにすれば、室外熱交換器の着霜を抑制して暖房運転時間を延長することが可能となる。

しかしながら、被温調対象用熱交換器のみにて冷媒を吸熱させる運転を行う場合、室外熱交換器には冷媒が流れず、被温調対象用熱交換器のみに冷媒が流れることになる。そして、その場合には被温調対象の温度の影響で圧縮機の吸込圧力は外気飽和圧力よりも高くなる。

即ち、室外熱交換器内を含む冷媒回路の領域の圧力は、被温調対象用熱交換器のみにて冷媒を吸熱させる運転中の圧縮機の吸込圧力（外気飽和圧力より高い）よりも低くなるため、室外熱交換器内を含む冷媒回路の領域に冷媒が溜まっていた場合、この溜まった冷媒を、圧縮機を含む冷媒回路の冷媒循環領域に回収することができなくなり、循環冷媒量が減少して十分な暖房性能を発揮できなくなるという問題が発生する。

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、被温調対象の熱を車室内の暖房に有効利用しながら、循環冷媒量の減少も解消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。

請求項１の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と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、制御装置を備えて車室内を空調するものであって、冷媒を用いて車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための被温調対象用熱交換器を備え、制御装置は、室内熱交換器を用いて車室内を暖房する暖房運転を有し、この暖房運転において、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、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ことで車室内を暖房する外気吸熱暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで車室内を暖房する被温調対象吸熱暖房モードを有し、それらを切り換えて実行すると共に、暖房運転での起動時には、外気吸熱暖房モードにて起動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装置は、暖房運転において、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器及び被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで車室内を暖房する併用暖房モードを更に有し、外気吸熱暖房モードと、併用暖房モードと、被温調対象吸熱暖房モードを切り換えて実行すると共に、暖房運転での起動時には、外気吸熱暖房モード又は併用暖房モードにて起動す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、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、制御装置を備えて車室内を空調するものであって、冷媒を用いて車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための被温調対象用熱交換器を備え、制御装置は、室内熱交換器を用いて車室内を暖房する暖房運転を有し、この暖房運転において、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで車室内を暖房する被温調対象吸熱暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器及び被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで車室内を暖房する併用暖房モードを有し、それらを切り換えて実行すると共に、暖房運転での起動時には、併用暖房モードにて起動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、上記各発明において制御装置は、被温調対象用熱交換器に要求される要求被温調対象冷却能力に基づき、各モードを切り換えて実行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、上記発明において制御装置は、外気吸熱暖房モード、若しくは、当該外気吸熱暖房モード又は併用暖房モード、或いは、当該併用暖房モードで起動した後、所定の起動条件が成立した場合、要求被温調対象冷却能力に基づいて選択された何れかのモードを実行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、上記発明において起動条件が、起動から所定時間経過したこと、圧縮機の吸込冷媒圧力が所定値以下に低下し、且つ、所定時間経過したこと、圧縮機の吸込冷媒温度が所定値以下に低下し、且つ、所定時間経過したこと、のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、制御装置を備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、冷媒を用いて車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための被温調対象用熱交換器を備え、制御装置が、室内熱交換器を用いて車室内を暖房する暖房運転を有し、この暖房運転において、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、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ことで車室内を暖房する外気吸熱暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで車室内を暖房する被温調対象吸熱暖房モードを有し、それらを切り換えて実行するようにしたので、通常は外気吸熱暖房モードにより外気から熱を汲み上げて車室内を暖房し、例えば被温調対象の冷却が必要となり、被温調対象の熱で車室内の暖房を賄える場合には、被温調対象吸熱暖房モードとして被温調対象から熱を汲み上げ、当該被温調対象を冷却しながら車室内を暖房することができるようになる。これにより、被温調対象の熱を有効に利用して効率良く車室内の暖房を行い、室外熱交換器への着霜を抑制しながら、適切に被温調対象の冷却を行うことが可能となる。

特に、暖房運転での起動時には、制御装置は外気吸熱暖房モードにて起動するようにしたので、室外熱交換器内等に冷媒が溜まっている場合にも、起動時に外気吸熱暖房モードを実行してこの溜まった冷媒を回収することができるようになる。これにより、室外熱交換器内等に冷媒が溜まり込み、被温調対象吸熱暖房モードを実行する際の循環冷媒量が減少して暖房能力が低下する不都合を解消し、低外気温環境での運転範囲を拡大することができるようになる。

請求項２の発明によれば、上記発明に加えて制御装置は、暖房運転において、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器及び被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで車室内を暖房する併用暖房モードを更に有し、外気吸熱暖房モードと、併用暖房モードと、被温調対象吸熱暖房モードを切り換えて実行するようにしたので、例えば被温調対象の発熱量が比較的小さいときは併用暖房モードにより外気と被温調対象から熱を汲み上げ、被温調対象を冷却しながら車室内の暖房を支障無く行うことができるようになる。

そして、この場合には暖房運転での起動時には、制御装置は外気吸熱暖房モード又は併用暖房モードにて起動するようにしたので、室外熱交換器内等に溜まっている冷媒を、起動時に支障無く回収することができるようになる。

請求項３の発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気と冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、制御装置を備えて車室内を空調する車両用空気調和装置において、冷媒を用いて車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための被温調対象用熱交換器を備え、制御装置が、室内熱交換器を用いて車室内を暖房する暖房運転を有し、この暖房運転において、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで車室内を暖房する被温調対象吸熱暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器及び被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで車室内を暖房する併用暖房モードを有し、それらを切り換えて実行するようにしたので、例えば被温調対象の熱で車室内の暖房を賄える場合には、被温調対象吸熱暖房モードとして被温調対象から熱を汲み上げ、当該被温調対象を冷却しながら車室内を暖房し、例えば被温調対象の発熱量が比較的小さいときは併用暖房モードにより外気と被温調対象から熱を汲み上げ、被温調対象を冷却しながら車室内の暖房を支障無く行うことができるようになる。これにより、被温調対象の熱を有効に利用して効率良く車室内の暖房を行い、室外熱交換器への着霜を抑制しながら、適切に被温調対象の冷却を行うことが可能となる。

特に、暖房運転での起動時には、制御装置は併用暖房モードにて起動するようにしたので、室外熱交換器内等に冷媒が溜まっている場合にも、起動時に併用暖房モードを実行してこの溜まった冷媒を回収することができるようになる。これにより、室外熱交換器内等に冷媒が溜まり込み、被温調対象吸熱暖房モードを実行する際の循環冷媒量が減少して暖房能力が低下する不都合を解消し、低外気温環境での運転範囲を拡大することができるようになる。

また、請求項４の発明の如く制御装置が、被温調対象用熱交換器に要求される要求被温調対象冷却能力に基づき、各モードを切り換えて実行することで、車室内の暖房と被温調対象の冷却を適切に両立させることが可能となる。

また、請求項５の発明の如く制御装置が、外気吸熱暖房モードや併用暖房モードで起動した後、所定の起動条件が成立した場合に、要求被温調対象冷却能力に基づいて選択された何れかのモードを実行することで、室外熱交換器内等に溜まっている冷媒を、起動時に支障無く回収した後、要求被温調対象冷却能力に基づいて選択される適切なモードに円滑に移行することができるようになる。

例えば、請求項６の発明の如く上記発明の起動条件を、起動から所定時間経過したことや、圧縮機の吸込冷媒圧力が所定値以下に低下し、且つ、所定時間経過したことや、圧縮機の吸込冷媒温度が所定値以下に低下し、且つ、所定時間経過したこととすれば、室外熱交換器内等に溜まっている冷媒を確実に回収した後、適切なモードに移行することができるようになる。

本発明を適用した車両用空気調和装置の一実施例の構成図である。 図１の車両用空気調和装置の制御装置としての空調コントローラのブロック図である。 図２の空調コントローラによる暖房運転（外気吸熱暖房モード）を説明する図である。 図２の空調コントローラによる除湿暖房運転を説明する図である。 図２の空調コントローラによる内部サイクル運転を説明する図である。 図２の空調コントローラによる除湿冷房運転／冷房運転を説明する図である。 図２の空調コントローラによる暖房運転での併用暖房モードを説明する図である。 図２の空調コントローラによる暖房運転での被温調対象吸熱暖房モードを説明する図である。 図２の空調コントローラによる冷房／被温調対象温調モードを説明する図である。 図２の空調コントローラによる暖房運転での起動時の制御を説明するフローチャートである。

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は本発明を適用した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、車両にバッテリ５５（例えば、リチウム電池）が搭載され、急速充電器等の外部電源からバッテリ５５に充電された電力を走行用モータ（電動モータ）に供給することで駆動し、走行するものである。そして、車両用空気調和装置１も、バッテリ５５から給電されて駆動されるものである。

即ち、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Ｒを用いたヒートポンプ運転により暖房運転を行い、更に、除湿暖房運転や内部サイクル運転、除湿冷房運転、冷房運転の各空調運転を選択的に実行することで車室内の空調を行うものである。尚、車両として係る電気自動車に限らず、エンジンと走行用モータを供用する所謂ハイブリッド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（電動圧縮機）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（冷媒から熱を放出）させて車室内に供給する空気を加熱するための室内熱交換器としての放熱器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と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房時には冷媒を吸熱（冷媒に熱を吸収）させる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ための室外熱交換器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（冷媒に熱を吸収）させて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、冷媒回路Ｒが構成されている。

尚、室外膨張弁６や室内膨張弁８は、冷媒を減圧膨張させると共に、全開や全閉も可能とされている。また、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の冷媒出口側に接続された冷媒配管１３Ａは、逆止弁１８を介して冷媒配管１３Ｂに接続されている。尚、逆止弁１８は冷媒配管１３Ｂ側が順方向とされ、この冷媒配管１３Ｂは室内膨張弁８に接続されている。

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開閉弁としての電磁弁２１を介して吸熱器９の出口側に位置する冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。そして、この冷媒配管１３Ｄの接続点より下流側の冷媒配管１３Ｃに逆止弁２０が接続され、この逆止弁２０より下流側の冷媒配管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。尚、逆止弁２０はアキュムレータ１２側が順方向とされている。

更に、放熱器４の冷媒出口側の冷媒配管１３Ｅは室外膨張弁６の手前（冷媒上流側）で冷媒配管１３Ｊと冷媒配管１３Ｆに分岐しており、分岐した一方の冷媒配管１３Ｊが室外膨張弁６を介して室外熱交換器７の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管１３Ｆは、除湿時に開放される電磁弁２２を介して逆止弁１８の冷媒下流側であって、室内膨張弁８の冷媒上流側に位置する冷媒配管１３Ｂに連通接続されている。

これにより、冷媒配管１３Ｆは室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８をバイパスする回路となる。

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）と、車室外の空気である外気（外気導入）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は補助加熱装置としての補助ヒータである。この補助ヒータ２３は実施例ではＰＴＣヒータ（電気ヒータ）から構成されており、空気流通路３の空気の流れに対して、放熱器４の空気下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が通電されて発熱すると、これが所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房補助を行うように構成されている。

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、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、放熱器４及び補助ヒータ２３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の空気下流側における空気流通路３には、ＦＯＯＴ（フット）、ＶＥＮＴ（ベント）、ＤＥＦ（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。

更に、車両用空気調和装置１は、バッテリ５５（被温調対象）に熱媒体を循環させてバッテリ５５の温度を調整するための機器温度調整装置６１を備えている。即ち、実施例においてはバッテリ５５が車両に搭載された被温調対象となる。尚、被温調対象とは実施例のバッテリ５５に限らず、走行用モータやそれを駆動するためのインバータ回路等の発熱機器も含む概念とする。

実施例の機器温度調整装置６１は、バッテリ５５に熱媒体を循環させるための循環装置としての循環ポンプ６２と、加熱装置としての熱媒体加熱ヒータ６６と、被温調対象用熱交換器としての冷媒−熱媒体熱交換器６４を備え、それらとバッテリ５５が熱媒体配管６８にて接続されている。

この実施例の場合、循環ポンプ６２の吐出側にバッテリ５５の入口が接続され、このバッテリ５５の出口に冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａの入口が接続されている。この熱媒体流路６４Ａの出口は熱媒体加熱ヒータ６６の入口に接続され、熱媒体加熱ヒータ６６の出口が循環ポンプ６２の吸込側に接続されている。

この機器温度調整装置６１で使用される熱媒体としては、例えば、水、クーラント等の液体、ＨＦＯ−１２３４ｙｆのような冷媒、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、熱媒体加熱ヒータ６６はＰＴＣヒータ等の電気ヒータから構成されている。更に、バッテリ５５の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ５５と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。

そして、循環ポンプ６２が運転されると、循環ポンプ６２から吐出された熱媒体はバッテリ５５に至り、熱媒体はそこでバッテリ５５と熱交換する。バッテリ５５と熱交換した熱媒体は、次に冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流入する。この冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを出た熱媒体は熱媒体加熱ヒータ６６に至り、当該熱媒体加熱ヒータ６６が発熱されている場合にはそこで加熱された後、循環ポンプ６２に吸い込まれることで熱媒体配管６８内を循環される。

一方、冷媒回路Ｒの冷媒配管１３Ｆと冷媒配管１３Ｂとの接続部の冷媒下流側であって、室内膨張弁８の冷媒上流側に位置する冷媒配管１３Ｂには分岐回路としての分岐配管７２の一端が接続されている。この分岐配管７２には電動弁から構成された補助膨張弁７３が設けられている。この補助膨張弁７３は冷媒−熱媒体熱交換器６４の後述する冷媒流路６４Ｂに流入する冷媒を減圧膨張させると共に、全閉も可能とされている。

そして、分岐配管７２の他端は冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに接続されており、この冷媒流路６４Ｂの出口には冷媒配管７４の一端が接続され、冷媒配管７４の他端は逆止弁２０の冷媒下流側であって、アキュムレータ１２の手前（冷媒上流側）の冷媒配管１３Ｃに接続されている。そして、これら補助膨張弁７３等も冷媒回路Ｒの一部を構成すると同時に、機器温度調整装置６１の一部をも構成することになる。

補助膨張弁７３が開いている場合、冷媒配管１３Ｆや室外熱交換器７から出た冷媒（一部又は全ての冷媒）は分岐配管２７に流入し、補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入して、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路６４Ｂを流れる過程で熱媒体流路６４Ａを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれることになる。

次に、図２において、３２は車両用空気調和装置１の制御を司る制御装置としての空調コントローラ３２である。この空調コントローラ３２は、プロセッサを備えたコンピュータの一例としてのマイクロコンピュータから構成されている。

空調コントローラ３２（制御装置）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、車両の外気湿度（Ｈａｍ）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（吐出圧力Ｐｄ）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の吸込冷媒温度を検出する吸込温度センサ４４と、放熱器４の温度（放熱器４を経た空気の温度、又は、放熱器４自体の温度：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４内、又は、放熱器４を出た直後の冷媒の圧力：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の温度（吸熱器９を経た空気の温度、又は、吸熱器９自体の温度：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（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、設定温度や空調運転の切り換えを設定するための空調操作部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：室外熱交換器温度ＴＸＯ。室外熱交換器７が蒸発器として機能するとき、室外熱交換器温度ＴＸＯは室外熱交換器７における冷媒の蒸発温度となる）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、空調コントローラ３２の入力には更に、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを出た熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ７６と、熱媒体加熱ヒータ６６の温度を検出する熱媒体加熱ヒータ温度センサ７７の各出力も接続されている。ここで、熱媒体温度センサ７６が検出する熱媒体の温度は、バッテリ５５（被温調対象）の温度を示す指標となるので、実施例ではこの熱媒体の温度をバッテリ５５の温度（バッテリ温度Ｔｂ）として扱うものとする。

一方、空調コントローラ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、電磁弁２２（除湿）及び電磁弁２１（暖房）の各電磁弁と、補助ヒータ２３と、循環ポンプ６２と、熱媒体加熱ヒータ６６と、補助膨張弁７３が接続されている。そして、空調コントローラ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ものである。

以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作について説明する。空調コントローラ３２（制御装置）は実施例では暖房運転と、除湿暖房運転と、内部サイクル運転と、除湿冷房運転と、冷房運転の各空調運転を切り換えて実行すると共に、バッテリ５５（被温調対象）の温度を所定の適温範囲内に調整する。尚、空調コントローラ３２は運転中、機器温度調整装置６１の循環ポンプ６２を運転して各図に破線で示す如く熱媒体を熱媒体配管６８内に循環させるものとする。

（１）暖房運転（外気吸熱暖房モード）
最初に、暖房運転について説明する。実施例の空調コントローラ３２は、この暖房運転において、外気吸熱暖房モードと、併用暖房モードと、被温調対象吸熱暖房モードの三つのモードを実行可能とされている。このうち、外気吸熱暖房モードは室外熱交換器７で外気から吸熱する通常の暖房運転である。一方、併用暖房モードと被温調対象吸熱暖房モードは、バッテリ５５の温度調整を行いながら当該バッテリ５５（被温調対象）から吸熱し、暖房に供するモードであるので、後に纏めて詳述することとし、ここでは先ず図３を用いて暖房運転における外気吸熱暖房モードについて説明する。

図３はこの外気吸熱暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ方（実線矢印）を示している。空調コントローラ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）により暖房運転が選択され、空調コントローラ３２が外気吸熱暖房モードを実行する場合、電磁弁２１（暖房用）を開放し、室内膨張弁８を全閉とする。また、補助膨張弁７３を全閉とし、電磁弁２２（除湿用）も閉じる。

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及び補助ヒータ２３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、１３Ｊ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、走行により流入する外気、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（吸熱）。即ち、冷媒回路Ｒ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及び冷媒配管１３Ｄ、電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃに入り、逆止弁２０を経てアキュムレータ１２に流入する。冷媒は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。

空調コントローラ３２は、後述する目標吹出温度ＴＡＯから算出される目標ヒータ温度ＴＣＯ（放熱器４の風下側の空気温度の目標値）から目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器４の圧力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。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（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を制御する。前記目標ヒータ温度ＴＣＯは基本的にはＴＣＯ＝ＴＡＯとされるが、制御上の所定の制限が設けられる。また、放熱器４による暖房能力が不足する場合には補助ヒータ２３に通電して発熱させ、暖房能力を補助（補完）する。

（２）除湿暖房運転
次に、図４を参照しながら除湿運転の一つである除湿暖房運転について説明する。図４は除湿暖房運転における冷媒回路Ｒの冷媒の流れ方（実線矢印）を示している。除湿暖房運転では、空調コントローラ３２は上記暖房運転の外気吸熱暖房モードの状態において電磁弁２２を開放し、室内膨張弁８を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とする。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、この分流された冷媒が電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆに流入し、冷媒配管１３Ｂから室内膨張弁８に流れ、残りの冷媒が室外膨張弁６に流れるようになる。即ち、分流された一部の冷媒が室内膨張弁８にて減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。

空調コントローラ３２は吸熱器９の出口における冷媒の過熱度（ＳＨ）を所定値に維持するように室内膨張弁８の弁開度を制御するが、このときに吸熱器９で生じる冷媒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。分流されて冷媒配管１３Ｊに流入した残りの冷媒は、室外膨張弁６で減圧された後、室外熱交換器７で蒸発することになる。

吸熱器９で蒸発した冷媒は、冷媒配管１３Ｃに出て冷媒配管１３Ｄからの冷媒（室外熱交換器７からの冷媒）と合流した後、逆止弁２０及びアキュムレータ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３２は目標ヒータ温度ＴＣＯから算出される目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ（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（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（３）内部サイクル運転
次に、図５を参照しながらこれも除湿運転の一つとしての内部サイクル運転について説明する。図５は内部サイクル運転における冷媒回路Ｒの冷媒の流れ方（実線矢印）を示している。内部サイクル運転では、空調コントローラ３２は上記除湿暖房運転の状態において室外膨張弁６を全閉とする（全閉位置）。但し、電磁弁２１は開いた状態を維持し、室外熱交換器７の冷媒出口は圧縮機２の冷媒吸込側に連通させておく。即ち、この内部サイクル運転は除湿暖房運転における室外膨張弁６の制御で当該室外膨張弁６を全閉とした状態であるので、この内部サイクル運転も除湿暖房運転の一部と捉えることができる。

但し、室外膨張弁６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で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃを流れ、逆止弁２０及びアキュムレータ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、この内部サイクル運転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、上記除湿暖房運転に比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。

また、室外膨張弁６は閉じられるものの、電磁弁２１は開いており、室外熱交換器７の冷媒出口は圧縮機２の冷媒吸込側に連通しているので、室外熱交換器７内の液冷媒は冷媒配管１３Ａ、冷媒配管１３Ｄ及び電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃに流出し、アキュムレータ１２に回収され、室外熱交換器７内はガス冷媒の状態となる。これにより、電磁弁２１を閉じたときに比して、冷媒回路Ｒ内を循環する冷媒量が増え、放熱器４における暖房能力と吸熱器９における除湿能力を向上させることができるようになる。

空調コントローラ３２は吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）、又は、前述した放熱器圧力ＰＣＩ（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、空調コントローラ３２は吸熱器温度Ｔｅによるか、放熱器圧力ＰＣＩ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）除湿冷房運転
次に、図６を参照しながらこれも除湿運転の一つとしての除湿冷房運転について説明する。図６は除湿冷房運転における冷媒回路Ｒの冷媒の流れ方（実線矢印）を示している。除湿冷房運転では、空調コントローラ３２は室内膨張弁８を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とし、電磁弁２１と電磁弁２２を閉じる。また、補助膨張弁７３は全閉とする。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及び補助ヒータ２３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（暖房運転等に比して大きい弁開度）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流入する外気、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、逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、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で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃ及び逆止弁２０を経てアキュムレータ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を通過する過程でリヒート（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。

空調コントローラ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に基づき、吸熱器温度Ｔｅを目標吸熱器温度ＴＥＯにするように圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）と目標ヒータ温度ＴＣＯから算出される目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器圧力ＰＣＩの目標値）に基づき、放熱器圧力ＰＣＩを目標放熱器圧力ＰＣＯにするように室外膨張弁６の弁開度を制御することで放熱器４による必要なリヒート量を得る。

（５）冷房運転
次に、冷房運転について説明する。冷媒回路Ｒの流れ方は図６の除湿冷房運転と同様である。冷房運転では、空調コントローラ３２は上記除湿冷房運転の状態において室外膨張弁６の弁開度を全開とする。尚、エアミックスダンパ２８は放熱器４及び補助ヒータ２３に空気が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るものの、その割合は小さくなるので（冷房時のリヒートのみのため）、ここは殆ど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のまま室外膨張弁６を経て冷媒配管１３Ｊを通過し、室外熱交換器７に流入し、そこで走行により流入する外気、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、逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、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に凝結して付着し、空気は冷却される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃ及び逆止弁２０を経てアキュムレータ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。この冷房運転においては、空調コントローラ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）に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

（６）空調運転の切り換え
空調コントローラ３２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、吹出口２９から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。

そして、空調コントローラ３２は起動時には外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍと目標吹出温度ＴＡＯとに基づいて上記各空調運転のうちの何れかの空調運転を選択する。また、起動後は外気温度Ｔａｍや目標吹出温度ＴＡＯ、バッテリ温度Ｔｂ等、環境や設定、運転条件の変化に応じて前記各空調運転を選択し、切り換えていくものである。

（７）暖房運転におけるバッテリ５５（被温調対象）の温度調整
次に、図７〜図９を参照しながら空調コントローラ３２によるバッテリ５５（被温調対象）の温度調整制御について説明する。前述した如くバッテリ５５は自己発熱等により温度が高くなった状態で充放電を行うと、劣化が進行する。そこで、実施例の車両用空気調和装置１の空調コントローラ３２は、前述した如き空調運転を実行しながら、機器温度調整装置６１により、バッテリ５５（被温調対象）の温度を適温範囲内に冷却する。このバッテリ５５の適温範囲は一般的には＋２５℃以上＋４５℃以下とされているため、実施例ではこの適温範囲内にバッテリ５５の温度（バッテリ温度Ｔｂ）の目標値である目標バッテリ温度ＴＢＯ（例えば、＋３５℃）を設定するものとする。

先ず空調コントローラ３２は暖房運転において、例えば下記式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）を用いて放熱器４に要求される車室内の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと、放熱器４が発生可能な暖房能力Ｑｈｐを算出している。
Ｑｔｇｔ＝（ＴＣＯ−Ｔｅ）×Ｃｐａ×ρ×Ｑａｉｒ ・・（ＩＩ）
Ｑｈｐ＝ｆ（Ｔａｍ、ＮＣ、ＢＬＶ、ＶＳＰ、ＦＡＮＶｏｕｔ、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などから推定）、ＶＳＰは車速センサ５２から得られる車速、ＦＡＮＶｏｕｔは室外送風機１５の電圧である。

また、空調コントローラ３２は、熱媒体温度センサ７６が検出するバッテリ温度Ｔｂ（バッテリ５５の温度の指標である熱媒体の温度）と、上述した目標バッテリ温度ＴＢＯに基づき、例えば下記式（ＩＶ）を用いて機器温度調整装置６１の冷媒−熱媒体熱交換器６４（被温調対象用熱交換器）に要求されるバッテリ（被温調対象）５５の冷却能力である要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔを算出している。
Ｑｂａｔ＝（Ｔｂ−ＴＢＯ）×ｋ１×ｋ２ ・・（ＩＶ）
ここで、ｋ１は機器温度調整装置６１内を循環する熱媒体の比熱［ｋｊ／ｋｇ・Ｋ］、ｋ２は熱媒体の流量［ｍ³／ｈ］である。尚、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔを算出する式は上記に限られるものでは無く、上記以外のバッテリ冷却に関連する他のファクターを加味して算出してもよい。

バッテリ温度Ｔｂが目標バッテリ温度ＴＢＯより低い場合（Ｔｂ＜ＴＢＯ）は、上記式（ＩＶ）で算出される要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔはマイナスとなるため、実施例では空調コントローラ３２は補助膨張弁７３を全閉として、前述した暖房運転での外気吸熱暖房モードを実行する（図３）。

一方、充放電等によりバッテリ温度Ｔｂが上昇し、目標バッテリ温度ＴＢＯより高くなった場合（ＴＢＯ＜Ｔｂ）、即ち、バッテリ５５の冷却が必要となった場合、式（ＩＶ）で算出される要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔがプラスに転じるので、実施例では空調コントローラ３２は補助膨張弁７３を開き、機器温度調整装置６１によるバッテリ５５の冷却を開始する。

即ち、実施例の空調コントローラ３２は要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔがマイナスとなる場合は前述した外気吸熱暖房モードを実行する。一方、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔがプラスとなる場合には、以下に説明する併用暖房モードと被温調対象吸熱暖房モードを実行する状態に切り換わり、要求暖房能力Ｑｔｇｔと要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔを比較して併用暖房モードと被温調対象吸熱暖房モードを切り換えていく。従って、空調コントローラ３２は、暖房運転ではバッテリ温度Ｔｂから求められる要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔに基づき、外気吸熱暖房モードと、併用暖房モードと、被温調対象吸熱暖房モードを切り換えて実行することになる。

（７−１）併用暖房モード
先ず、車室内の暖房負荷が大きく（例えば内気の温度が低く）、且つ、バッテリ５５の発熱量が比較的小さい（冷却負荷が小さい）状況で、要求暖房能力Ｑｔｇｔが要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔよりも大きい場合（Ｑｔｇｔ＞Ｑｂａｔ）、空調コントローラ３２は併用暖房モードを実行する。図７はこの併用暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ方（実線矢印）を示している。

この併用暖房モードでは、空調コントローラ３２は図３に示した冷媒回路Ｒの暖房運転における外気吸熱暖房モードの状態で、更に電磁弁２２を開き、補助膨張弁７３も開いてその弁開度を制御する状態とする。これにより、放熱器４から出た冷媒の一部が室外膨張弁６の冷媒上流側で分流され、冷媒配管１３Ｆを経て冷媒配管１３Ｂに流入する。冷媒は次に分岐配管７２に入り、補助膨張弁７３で減圧された後、分岐配管７２を経て冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路６４Ｂで蒸発した冷媒は、冷媒配管７４を経て逆止弁２０の下流側の冷媒配管１３Ｃに入り、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。

一方、循環ポンプ６２から熱媒体配管６８に吐出された熱媒体はバッテリ５５に至り、そこでバッテリ５５と熱交換した後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに至り、そこで冷媒流路６４Ｂ内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器６４を出て熱媒体加熱ヒータ６６に至り、そこで熱媒体加熱ヒータ６６と熱交換した後、循環ポンプ６２に吸い込まれる循環を繰り返す（図７に破線矢印で示す）。

このようにして併用暖房モードでは、冷媒回路Ｒの冷媒の流れに対して室外熱交換器７と冷媒−熱媒体熱交換器６４が並列に接続されたかたちとなり、冷媒が室外熱交換器７と冷媒−熱媒体熱交換器６４に流れてそれぞれで蒸発し、外気から吸熱すると共に機器温度調整装置６１の熱媒体（バッテリ５５）からも吸熱することになる。これにより、熱媒体を介してバッテリ５５（被温調対象）から熱を汲み上げ、バッテリ５５を冷却しながら、汲み上げた熱を放熱器４に搬送し、車室内の暖房に利用することができるようになる。

この併用暖房モードにおいて、上記のように外気からの吸熱とバッテリ５５（被温調対象）から吸熱によっても前述した放熱器４の暖房能力Ｑｈｐにより要求暖房能力Ｑｔｇｔを達成できない場合（Ｑｔｇｔ＞Ｑｈｐ）、空調コントローラ３２は熱媒体加熱ヒータ６６を発熱させる（通電）。

熱媒体加熱ヒータ６６が発熱すると、機器温度調整装置６１の循環ポンプ６２に吸い込まれる熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ６６で加熱された後、循環ポンプ６２からバッテリ５５と冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに順次流入するようになる。これによって、熱媒体加熱ヒータ６６の熱も冷媒流路６４Ｂで蒸発する冷媒により汲み上げられるようになり、放熱器４による暖房能力Ｑｈｐが増大して要求暖房能力Ｑｔｇｔを達成することができるようになる。尚、空調コントローラ３２は暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔを達成できるようになった時点で熱媒体加熱ヒータ６６の発熱を停止する（非通電）。

（７−２）被温調対象吸熱暖房モード
次に、車室内の暖房負荷とバッテリ５５の冷却負荷が略同じであり、バッテリ５５の熱で車室内の暖房を賄える場合、即ち、要求暖房能力Ｑｔｇｔと要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔが等しいか、近似する場合（Ｑｔｇｔ≒Ｑｂａｔ）、バッテリ５５の熱で車室内の暖房を賄えるようになる。また、車室内の暖房負荷が小さく（例えば内気の温度が比較的高く）、バッテリ５５の発熱量が大きい（冷却負荷が大きい）場合、即ち、要求バッテリ冷却能力Ｑｂａｔが要求暖房能力Ｑｔｇｔより大きい場合（Ｑｔｇｔ＜Ｑｂａｔ）もバッテリ５５の熱で車室内の暖房を賄える。そのような場合、空調コントローラ３２は被温調対象吸熱暖房モードを実行する。図８はこの被温調対象吸熱暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ方（実線矢印）を示している。

この被温調対象暖房モードでは、空調コントローラ３２は電磁弁２１を閉じ（逆止弁２０があるので開いていてもよい）、室外膨張弁６と室内膨張弁８を全閉とし、電磁弁２２を開き、補助膨張弁７３も開いてその弁開度を制御する状態とする。そして、圧縮機２及び室内送風機２７を運転する（熱媒体加熱ヒータ６６は非通電）。これにより、放熱器４から出た全ての冷媒が電磁弁２２に流れ、冷媒配管１３Ｆを経て冷媒配管１３Ｂに流入するようになる。冷媒は次に分岐配管７２に入り、補助膨張弁７３で減圧された後、分岐配管７２を経て冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路６４Ｂで蒸発した冷媒は、冷媒配管７４を経て逆止弁２０の下流側の冷媒配管１３Ｃに流入し、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。

一方、循環ポンプ６２から熱媒体配管６８に吐出された熱媒体はバッテリ５５に至り、そこでバッテリ５５と熱交換した後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに至り、そこで冷媒流路６４Ｂ内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は、冷媒−熱媒体熱交換器６４を出て熱媒体加熱ヒータ６６に至り、そこを経て循環ポンプ６２に吸い込まれる循環を繰り返す（図８に破線矢印で示す）。

このようにして被温調対象吸熱暖房モードでは、冷媒回路Ｒの冷媒が冷媒−熱媒体熱交換器６４にて蒸発し、機器温度調整装置６１の熱媒体（バッテリ５５）のみから吸熱する。即ち、冷媒は室外熱交換器７に流入して蒸発することは無く、冷媒は熱媒体を介してバッテリ５５のみから熱を汲み上げることになるので、室外熱交換器７への着霜の問題を解消しながら、バッテリ５５を冷却し、当該バッテリ５５（被温調対象）から汲み上げた熱を放熱器４に搬送して車室内を暖房することができるようになる。

（７−３）暖房運転での起動時の制御
ここで、図８の被温調対象吸熱暖房モードでは、室外膨張弁６が閉じられるので室外熱交換器７には冷媒が流れず、機器温度調整装置６１の冷媒−熱媒体熱交換器６４のみに冷媒が流れることになる。また、被温調対象吸熱暖房モードでは、熱媒体の温度（バッテリ温度Ｔｂ）の影響で圧縮機２の吸込圧力は外気飽和圧力よりも高くなる。

このような状況で、室外膨張弁６から逆止弁２０までの領域（室外膨張弁６−冷媒配管１３Ｊ−室外熱交換器７−冷媒配管１３Ａ−冷媒配管１３Ｄ−電磁弁２１−冷媒配管１３Ｃ−逆止弁２０の領域）内に冷媒が溜まっていた場合、この領域の圧力は被温調対象吸熱暖房モードでは圧縮機２の吸込圧力よりも低くなるため、圧縮機２を含む冷媒回路Ｒの冷媒循環領域に、この溜まった冷媒を回収することができなくなり、被温調対象吸熱暖房モードにおける循環冷媒量が減少して、十分な暖房性能を発揮できなくなる。

そこで、空調コントローラ３２は起動時に暖房運転が選択され、暖房運転で圧縮機２を起動する際には、前述した外気吸熱暖房モード（図３）か、併用暖房モード（図７）の何れかで起動する。以下、図１０のフローチャートを参照しながら空調コントローラ３２による暖房運転での起動時の制御を説明する。

空調コントローラ３２は、図１０のステップＳ１で運転を開始し（起動）、前述した如く何れかの空調運転を選択する。次に、ステップＳ２で暖房運転が選択されたか否か判断し、暖房運転以外の空調運転が選択された場合にはステップＳ９に進み、当該空調運転を開始する。

一方、ステップＳ２で暖房運転が選択された場合、空調コントローラ３２はステップＳ３に進み、前述した外気吸熱暖房モード（図３）か、併用暖房モード（図７）の何れかで圧縮機２を起動する。このように外気吸熱暖房モードか併用暖房モードで起動することにより、起動時には必ず室外熱交換器７に冷媒が流れることになる。これにより、圧縮機２の吸込圧力は外気飽和圧力よりも低くなるので、室外熱交換器７内等に溜まっている冷媒は圧縮機２に回収されることになる。

このように暖房運転を起動した後、空調コントローラ３２はステップＳ４で所定の起動条件が成立したか否か判断する。実施例の起動条件とは下記の通りである。
（ａ）暖房運転の起動から所定時間が経過したこと。
（ｂ）圧縮機２の吸込冷媒圧力が所定値以下に低下し、且つ、その状態が所定時間経過したこと。
（ｃ）圧縮機２の吸込冷媒温度が所定値以下に低下し、且つ、その状態が所定時間経過したこと。
尚、上記吸込冷媒温度は吸込温度センサ４４が検出する温度であり、吸込冷媒圧力は吸込冷媒温度から算出される圧力である。また、起動条件としては上記ａ〜ｃのうちの何れかでもよく、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てでもよい。

上記の如き起動条件が成立した場合には、室外熱交換器７内等に溜まっている冷媒を圧縮機２に回収できたものと判断することができる。空調コントローラ３２はステップＳ４で起動条件が成立するまで待ち、成立した場合にはステップＳ５に進み、前述した如く要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔに基づいて何れかの外気吸熱暖房モード、併用暖房モード、被温調対象吸熱暖房モードのうちの何れかのモードを選択して実行する。

即ち、この実施例ではステップＳ５において、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔがマイナスである場合はステップＳ８に進んで外気吸熱暖房モードを実行し、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔがプラスで、且つ、Ｑｔｇｔ＞Ｑｂａｔである場合はステップＳ７に進んで併用暖房モードを実行する。また、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔがプラスで、且つ、Ｑｔｇｔ≒ＱｂａｔかＱｔｇｔ＜Ｑｂａｔである場合はステップＳ６に進んで被温調対象吸熱暖房モードを実行する。

ここで、上記実施例では暖房運転において外気吸熱暖房モード、併用暖房モード及び被温調対象吸熱暖房モードの三つのモードを実行することができるものとしたが、外気吸熱暖房モードと被温調対象吸熱暖房モードのみを実行することができる車両用空気調和装置の場合には、暖房運転での起動時には図１０のステップＳ３において外気吸熱暖房モードで起動する。更に、併用暖房モードと被温調対象吸熱暖房モードのみを実行することができる車両用空気調和装置の場合には、暖房運転での起動時には図１０のステップＳ３において併用暖房モードで起動するものとする。

（７−４）モード選択の他の例
尚、ステップＳ５におけるモード選択において、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔがプラスに転じた後、被温調対象吸熱暖房モードと併用暖房モードの何れを選択するかについては前述した例に限らず、例えば、以下の条件（ｄ）〜（ｇ）のうちの何れかが成立するときに被温調対象吸熱暖房モードを選択し、それ以外の場合には併用暖房モードを選択するようにしてもよい。
（ｄ）要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔが所定値Ｑｂａｔ１以上で、且つ、外気温度Ｔａｍが所定値Ｔａｍ１以下であること。
又は、
（ｅ）条件（ｄ）に加えて、バッテリ温度Ｔｂ（熱媒体の温度）が所定値Ｔｂ１以上であること。
（ｆ）外気温度Ｔａｍが所定値Ｔａｍ１以下であること。
（ｇ）室外熱交換器温度ＴＸＯが所定値ＴＸＯ１以上であること。
理由としては、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔが大きいときやバッテリ温度Ｔｂが高いときにはバッテリ５５の熱で車室内の暖房を賄うことができると考えられるからであり、外気温度Ｔａｍが低いときや室外熱交換器温度ＴＸＯが高いときには外気から吸熱し難く、逆に室外熱交換器７の着霜が懸念されるからである。

（８）その他の空調運転におけるバッテリ５５（被温調対象）の温度調整
ここで、暖房運転以外の空調運転中に、充放電等によりバッテリ温度Ｔｂが上昇し、目標バッテリ温度ＴＢＯより高くなった場合にも（ＴＢＯ＜Ｔｂ）、空調コントローラ３２は補助膨張弁７３を開き、機器温度調整装置６１によりバッテリ５５を冷却する。一例として例えば冷房運転中にバッテリ５５を冷却する冷房／被温調対象温調モードを示す。

この冷房／被温調対象温調モードでは、空調コントローラ３２は前述した図６の冷房運転（除湿冷房運転と同じ）の冷媒回路Ｒの状態において、補助膨張弁７３を開いてその弁開度を制御し、冷媒−熱媒体熱交換器６４において冷媒と熱媒体とを熱交換させる状態とする。尚、熱媒体加熱ヒータ６６には通電しない。図９はこの冷房／被温調対象温調モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ方（実線矢印）を示している。

これにより、圧縮機２から吐出された高温の冷媒は、放熱器４、室外膨張弁６を順次経て室外熱交換器７に流入し、そこで走行により流入する外気は、室外送風機１５により通風される外気と熱交換して放熱し、凝縮する。室外熱交換器７で凝縮した冷媒の一部は冷媒配管１３Ｂから室内膨張弁８に至り、そこで減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で空気流通路３内の空気が冷却されるので、車室内は冷房される。

室外熱交換器７で凝縮して冷媒配管１３Ｂに流入した冷媒の残りは分岐配管７２に分流され、補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂで蒸発する。冷媒はここで機器温度調整装置６１内を循環する熱媒体から吸熱するのでバッテリ５５は前述同様に冷却される。尚、吸熱器９から出た冷媒は冷媒配管１３Ｃ、逆止弁２０、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれ、冷媒−熱媒体熱交換器６４を出た冷媒も冷媒配管７４、冷媒配管１３Ｃ、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれることになる。

以上詳述した如く暖房運転において、室外熱交換器７にて冷媒を吸熱させることで車室内を暖房する外気吸熱暖房モードと、冷媒−熱媒体熱交換器６４にて冷媒を吸熱させることで車室内を暖房する被温調対象吸熱暖房モードと、室外熱交換器７及び冷媒−熱媒体熱交換器６４にて冷媒を吸熱させることで車室内を暖房する併用暖房モードを設けて、それらを切り換えて実行するようにしたので、通常は外気吸熱暖房モードにより外気から熱を汲み上げて車室内を暖房し、例えばバッテリ５５の冷却が必要となり、バッテリ５５の熱で車室内の暖房を賄える場合には、被温調対象吸熱暖房モードとしてバッテリ５５から熱を汲み上げ、当該バッテリ５５を冷却しながら車室内を暖房することができるようになる。また、例えばバッテリ５５の発熱量が比較的小さいときは併用暖房モードにより外気とバッテリ５５から熱を汲み上げ、バッテリ５５を冷却しながら車室内の暖房を支障無く行うことができるようになる。これにより、バッテリ５５の熱を有効に利用して効率良く車室内の暖房を行い、室外熱交換器７への着霜を抑制しながら、適切にバッテリ５５の冷却を行うことが可能となる。

特に、暖房運転での起動時には、空調コントローラ３２は外気吸熱暖房モード又は併用暖房モードにて起動するようにしたので、室外熱交換器７内等に冷媒が溜まっている場合にも、起動時に外気吸熱暖房モード又は併用暖房モードを実行してこの溜まった冷媒を回収することができるようになる。これにより、室外熱交換器７内等に冷媒が溜まり込み、被温調対象吸熱暖房モードを実行する際の循環冷媒量が減少して暖房能力が低下する不都合を解消し、低外気温環境での運転範囲を拡大することができるようになる。

また、実施例では空調コントローラ３２が、冷媒−熱媒体熱交換器６４に要求される要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔに基づき、各モードを切り換えて実行するようにしているので、車室内の暖房とバッテリ５５の冷却を適切に両立させることが可能となる。

また、実施例では空調コントローラ３２が、外気吸熱暖房モードや併用暖房モードで起動した後、所定の起動条件が成立した場合に、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔに基づいて選択された何れかのモードを実行することで、室外熱交換器７内等に溜まっている冷媒を、起動時に支障無く回収した後、要求被温調対象冷却能力Ｑｂａｔに基づいて選択される適切なモードに円滑に移行することができるようになる。

特に、実施例では起動条件を、起動から所定時間経過したことや、圧縮機２の吸込冷媒圧力が所定値以下に低下し、且つ、所定時間経過したことや、圧縮機２の吸込冷媒温度が所定値以下に低下し、且つ、所定時間経過したこととしているので、室外熱交換器７内等に溜まっている冷媒を確実に回収した後、適切なモードに移行することができるようになる。

尚、実施例では暖房運転において、外気吸熱暖房モードと、併用暖房モードと、被温調対象吸熱暖房モードの三つのモードを実行することができる車両用空気調和装置１を採り上げて説明したが、請求項１の発明は外気吸熱暖房モードと被温調対象吸熱暖房モードの二つのモードを実行することができる車両用空気調和装置にも有効であり、請求項３の発明は併用暖房モードと被温調対象吸熱暖房モードの二つのモードを実行することができる車両用空気調和装置にも有効である。

また、実施例で説明した空調コントローラ３２の構成、車両用空気調和装置１の冷媒回路Ｒの構成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。特に、実施例では車両に搭載された被温調対象としてバッテリ５５を採り上げて説明したが、それに限らず、走行用モータ等を被温調対象としてもよい。

また、実施例で冷媒−熱媒体熱交換器６４を用いて冷媒により熱媒体を冷却し、この熱媒体を被温調対象であるバッテリ５５に循環させて冷却する機器温度調整装置６１により本発明を説明したが、それに限らず、冷媒により被温調対象（バッテリ５５等）を直接冷却するようにしてもよい。その場合には、被温調対象（実施例ではバッテリ５５）の温度を検出する温度センサを設けて被温調対象の温度を直接検出することになる。

１ 車両用空気調和装置
２ 圧縮機
４ 放熱器（室内熱交換器）
６ 室外膨張弁
７ 室外熱交換器
８ 室内膨張弁
９ 吸熱器
３２ 空調コントローラ（制御装置）
５５ バッテリ（被温調対象）
６１ 機器温度調整装置
６２ 循環ポンプ
６４ 冷媒−熱媒体熱交換器（被温調対象用熱交換器）
７３ 補助膨張弁

Claims (6)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   車室内に供給する空気と前記冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、
   車室外に設けられた室外熱交換器と、
   制御装置を備えて前記車室内を空調する車両用空気調和装置において、
   前記冷媒を用いて車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための被温調対象用熱交換器を備え、
   前記制御装置は、前記室内熱交換器を用いて前記車室内を暖房する暖房運転を有し、
   該暖房運転において、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させることで前記車室内を暖房する外気吸熱暖房モードと、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで前記車室内を暖房する被温調対象吸熱暖房モードを有し、それらを切り換えて実行すると共に、
   前記暖房運転での起動時には、前記外気吸熱暖房モードにて起動することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記制御装置は、前記暖房運転において、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器及び前記被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで前記車室内を暖房する併用暖房モードを更に有し、
   前記外気吸熱暖房モードと、前記併用暖房モードと、前記被温調対象吸熱暖房モードを切り換えて実行すると共に、
   前記暖房運転での起動時には、前記外気吸熱暖房モード又は前記併用暖房モードにて起動す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. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   車室内に供給する空気と前記冷媒を熱交換させるための室内熱交換器と、
   車室外に設けられた室外熱交換器と、
   制御装置を備えて前記車室内を空調する車両用空気調和装置において、
   前記冷媒を用いて車両に搭載された被温調対象の温度を調整するための被温調対象用熱交換器を備え、
   前記制御装置は、前記室内熱交換器を用いて前記車室内を暖房する暖房運転を有し、
   該暖房運転において、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで前記車室内を暖房する被温調対象吸熱暖房モードと、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室内熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器及び前記被温調対象用熱交換器にて吸熱させることで前記車室内を暖房する併用暖房モードを有し、それらを切り換えて実行すると共に、
   前記暖房運転での起動時には、前記併用暖房モードにて起動することを特徴とする車両用空気調和装置。
4. 前記制御装置は、前記被温調対象用熱交換器に要求される要求被温調対象冷却能力に基づき、前記各モードを切り換えて実行する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. 前記制御装置は、前記外気吸熱暖房モード、若しくは、当該外気吸熱暖房モード又は前記併用暖房モード、或いは、当該併用暖房モードで起動した後、所定の起動条件が成立した場合、前記要求被温調対象冷却能力に基づいて選択された前記何れかのモードを実行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. 前記起動条件は、起動から所定時間経過したこと、前記圧縮機の吸込冷媒圧力が所定値以下に低下し、且つ、所定時間経過したこと、前記圧縮機の吸込冷媒温度が所定値以下に低下し、且つ、所定時間経過したこと、のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、或いは、それらの全てであることを特徴とする請求項５に記載の車両用空気調和装置。

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