JP4465903B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水を熱源とする温水式暖房装置と、ヒートポンプ装置とを併用して車室内の暖房を行う車両用空調装置において、特に、ヒートポンプ装置の暖房運転時に室内熱交換器で凝縮水が再蒸発して窓ガラスが曇ることを防止するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置では冬期暖房時に温水（エンジン冷却水）を暖房用ヒータコアに循環させ、このヒータコアにて温水を熱源として空調空気を加熱する温水式暖房装置を備えている。この場合、温水温度が低いときには車室内への吹出空気温度が低下して必要な暖房能力が得られない。
【０００３】
そこで、特公平５−３９８０７号公報においては、上記の温水式暖房装置に更にヒートポンプ装置を組み合わせ、温水式ヒータコアの吹出空気温度あるいは温水温度が所定温度以下のときにはヒートポンプ装置を暖房運転させ、温水式ヒータコアを通過した空気をヒートポンプ装置の室内熱交換器で加熱することにより、暖房能力の向上を図ることが提案されている。
【０００４】
ところで、車両用空調装置では冬期暖房時に汚染外気の導入防止のため内気モードを設定する場合がある。この場合は、窓ガラスの曇り止めのために、空調空気を冷却、除湿する必要が生じるので、外気温が０°Ｃ付近に低下するまで、ヒートポンプ装置の室内熱交換器を蒸発器として作動させ、ヒートポンプ装置を冷房運転させることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、外気温＝０°Ｃ付近において、窓ガラスの曇り止めのために、ヒートポンプ装置を冷房運転させた後に、暖房能力の不足から、ヒートポンプ装置を暖房運転させる場合が生じる。また、ヒートポンプ装置の前回の冷房運転後、ヒートポンプ装置を一旦停止し、その後、短時間でヒートポンプ装置を今度は暖房運転で起動する場合がある。
【０００６】
上記のような場合には、ヒートポンプ装置の冷房運転時に発生した凝縮水が室内熱交換器の表面に残存しているので、ヒートポンプ装置を暖房運転で起動すると、室内熱交換器が高圧側熱交換器（冷媒ガスの放熱器）として放熱作用を果たすので、室内熱交換器の温度が急上昇する。このため、室内熱交換器表面の凝縮水が再蒸発して車室内へ吹出し、車両窓ガラスを曇らせるという不具合が発生する。
【０００７】
また、冷房運転により室内熱交換器で一度発生した凝縮水は冬期の低外気温時では蒸発しにくく、長期間残存することがあるので、冷房運転からの切替直後でなくても、ヒートポンプ装置の暖房運転の起動により車両窓ガラスの曇りを発生させることがある。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、温水を熱源とする温水式暖房装置とヒートポンプ装置とを併用して車室内の暖房を行う車両用空調装置において、ヒートポンプ装置の暖房運転時に室内熱交換器で凝縮水が再蒸発して窓ガラスが曇ることを防止することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ヒートポンプ装置（１０）の冷房運転時に低圧側熱交換器として作用し、ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時には高圧側熱交換器として作用する室内熱交換器（１５）と、
室内熱交換器（１５）の下流側に配置され、温水を熱源として空気を加熱するヒータコア（２１）と、
車両の窓ガラスの室内空気湿度に関連する物理量に基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）とを備え、
判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）は、窓ガラス付近の室内空気湿度に関連する物理量として温水の温度を用い、温水の温度が所定温水温度（Ｔｗｏ）より低いときを窓ガラスが曇る状態であると判定するようになっており、
所定温水温度（Ｔｗｏ）は外気温の低下により高温側に補正するようになっており、
ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時に、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により窓ガラスが曇る状態であると判定されたときに室内熱交換器（１５）の温度が第１所定温度（Ｔｅ１）以下となるように室内熱交換器（１５）の暖房能力を制限することを特徴とする。
【００１３】
これによると、暖房運転時に室内熱交換器（１５）の温度が第１所定温度（Ｔｅ１）以下に維持される。従って、この第１所定温度（Ｔｅ１）を室内熱交換器（１５）の表面に付着した凝縮水が再蒸発しにくい低温域（具体的には請求項４のように１０℃）に設定することにより、暖房運転時に室内熱交換器（１５）の表面の凝縮水が再蒸発することを抑制して、高湿度空気の吹出に起因する、窓ガラスの曇り発生を抑えることができる。
【００１４】
なお、請求項１において、ヒータコア（２１）への温水の供給源としては、車両エンジンの他に燃料電池等であってもよい。
【００１６】
また、請求項１に記載の発明では、ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時に、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により窓ガラスが曇る状態であると判定されたときに室内熱交換器（１５）の温度が第１所定温度（Ｔｅ１）以下となるように室内熱交換器（１５）の暖房能力を制限するから、暖房運転時に窓ガラスが曇る状態であると判定した場合に高湿度空気の吹出を抑制して、窓ガラスの曇り発生をより確実に抑えることができる。
【００１７】
また、窓ガラスが曇る状態でないときは、暖房能力の制限を解除することにより、ヒートポンプ装置（１０）による暖房能力を増大することができる。
【００１８】
請求項１に記載の発明において、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）は、窓ガラス付近の室内空気湿度に関連する物理量に基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定することができる。
【００１９】
ここで、窓ガラス付近の室内空気湿度は、湿度センサを用いて直接検出する他に、車両環境条件や空調運転条件等から算出（推定）できる。例えば、窓ガラス付近の室内空気湿度は窓ガラスの温度に関連する物理量に基づいて算出（推定）できる。そして、窓ガラスの温度に関連する物理量も、窓ガラスの温度自身の他に、これと相関のある外気温、車速等等の物理量から算出（推定）できる。
【００２０】
また、窓ガラス付近の室内空気湿度は窓ガラス付近の室内空気温度との相関性が高い（温度が高ければ、相対湿度が低下する）ので、窓ガラス付近の室内空気温度から推定できる。そして、窓ガラス付近の室内空気温度は空調吹出温度から推定できる。
【００２１】
そこで、請求項１に記載の発明では、上記の窓ガラス付近の室内空気湿度に関連する物理量として、ヒータコア（２１）を循環する温水の温度を用いており、この温水の温度が所定温水温度（Ｔｗｏ）より低いときを窓ガラスが曇る状態であると判定することができる。つまり、室内への空調吹出温度はヒータコア（２１）を循環する温水の温度に応じて変化するので、温水温度に基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定できる。
【００２２】
さらに、請求項１に記載の発明においては、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）によって、温水の温度が所定温水温度（Ｔｗｏ）より低いときを窓ガラスが曇る状態であると判定するとともに、この所定温水温度（Ｔｗｏ）を外気温の低下により高温側に補正しているから、窓ガラスの温度との相関性が強い外気温の変化に応じて温水温度の判定レベル（Ｔｗｏ）を可変して、窓ガラスの曇り状態の判定をより的確に行うことができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用空調装置において、室内熱交換器（１５）が低圧側熱交換器として作用するときの耐圧保証圧力（Ｐ０）に相当する室内熱交換器（１５）の温度を第２所定温度（Ｔｅ２）とし、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により窓ガラスが曇らない状態であると判定されたときに、室内熱交換器（１５）の温度が、第１所定温度（Ｔｅ１）より高く、且つ第２所定温度（Ｔｅ２）より低い温度となるように室内熱交換器（１５）の暖房能力を制御することを特徴とする。
【００２５】
これにより、窓ガラスが曇らない状態であるときは、室内熱交換器（１５）の温度を第１所定温度（Ｔｅ１）より高くすることにより、ヒートポンプ装置（１０）による暖房能力を増大することができる。また、室内熱交換器（１５）の温度を低圧側熱交換器として作用するときの耐圧保証圧力（Ｐ０）に相当する第２所定温度（Ｔｅ２）より低く抑えることにより、耐圧性向上のための設計変更なしで、低圧側熱交換器として設計された室内熱交換器（１５）をそのまま高圧側熱交換器として利用でき、実用上極めて好都合である。
【００２６】
請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の車両用空調装置において、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により窓ガラスが曇らない状態であると判定されたときに、ヒートポンプ装置（１０）の運転を停止するようにしてもよい。
【００２７】
請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、ヒートポンプ装置（１０）の圧縮機（１１）の作動制御により室内熱交換器（１５）の暖房能力を制御することができる。
【００３７】
請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、ヒートポンプ装置（１０）の冷媒としてＣＯ2を用いれば、ＣＯ2冷媒の特性に基づいて暖房運転時の高圧圧力（高圧冷媒温度）を高めてヒートポンプ装置（１０）の暖房能力を確保しやすい。
【００４８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００４９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態による車両用空調装置の全体構成を例示するもので、冷凍サイクルは冷房運転と暖房運転を切替可能なヒートポンプ装置１０として構成されている。なお、本例のヒートポンプ装置１０は冷媒としてＣＯ2（２酸化炭素）を用いた超臨界冷凍サイクルにて構成してある。この超臨界冷凍サイクルは、特表平３−５０３２６号公報等により公知であり、高圧側冷媒が臨界圧力よりも高い圧力状態で使用される場合があり、その場合は高圧側冷媒が凝縮せずガス状態のまま放熱する。
【００５０】
圧縮機１１はモータにより駆動される電動圧縮機であって、モータ回転数を制御（例えば、インバータ制御等）することにより吐出能力（吐出冷媒流量）を調整できる。四方弁１２は図示しない弁体の位置を電気アクチュエータ機構により制御して圧縮機１１の吐出側および吸入側の冷媒流れ方向を切り替えるものであり、図中、実線矢印Ａは冷房時の冷媒流れ方向を示し、破線矢印Ｂは暖房時の冷媒流れ方向を示す。
【００５１】
室外熱交換器１３は圧縮機１１等とともに車両エンジンルームに配置され、電動式の冷却ファン１３ａにより送風される外気（冷却空気）と熱交換するもので、冷房運転時は高圧側熱交換器（ガス放熱器）となり、暖房運転時は低圧側熱交換器（蒸発器）となる。減圧装置１４は室外熱交換器１３と室内熱交換器１５との間に配置され、ヒートポンプ装置の高圧側冷媒を低圧圧力に減圧、膨張させる。この減圧装置１４は可変絞りから構成されるもので、例えば、電気的に絞り開度が調整される電気膨張弁から構成される。
【００５２】
アキュームレータ１６は四方弁１２と圧縮機１１の吸入側との間に配置され、このアキュームレータ１６は蒸発器（室内熱交換器１５または室外熱交換器１３）の出口からの冷媒を受け入れ、そして、冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機１１側へ吸入させる。
【００５３】
車両用空調装置の室内ユニット１７は空調ケース１８を有し、この空調ケース１８は車室内へ向かって空気が流れる空気通路１９を構成するもので、この空調ケース１８内を電動式の空調用送風機２０により空気が送風される。空調用送風機２０の吸入側には図示しない内外気切替箱が設置され、内気（車室内空気）または外気（車室外空気）が切替導入される。冬期暖房時には窓ガラスの曇り止めのために通常、外気を内外気切替箱に導入する。
【００５４】
室内熱交換器１５は送風機２０の下流側に配置され、冷房運転時には冷凍サイクルの低圧冷媒が流入する低圧側熱交換器（蒸発器）となり、低圧冷媒が室内熱交換器１５で空気から吸熱して蒸発することにより空調用送風機２３の送風空気を冷却する。また、暖房運転時には、室内熱交換器１５は圧縮機１１の吐出側の高圧冷媒ガスが直接流入する高圧側熱交換器（ガス冷媒放熱器）となり、高圧冷媒ガスが送風空気に放熱することにより送風空気を加熱する。
【００５５】
空調ケース１８内において、室内熱交換器１５の空気下流側にはヒータコア２１が設置されており、このヒータコア２１は水冷式車両エンジン２２から循環する温水（エンジン冷却水）を熱源として送風空気を加熱する温水式暖房用熱交換器である。
【００５６】
なお、本例の適用車種は、走行用駆動源として電動モータを備えるハイブリッド車であり、従って、車両エンジン２２は走行用駆動源または車載発電機等の補機駆動用として運転される。
【００５７】
エアミックスドア２３は車室内への吹出空気の温度調整手段であって、ヒータコア２１のバイパス通路２４を通過する冷風とヒータコア２１を通過する温風との風量割合を調整して吹出空気の温度を調整する。エアミックスドア２３はサーボモータからなる駆動装置２３ａにより開閉される。
【００５８】
空調ケース１８においてヒータコア２１の下流側には車室内へ空調空気を吹き出す吹出口（図示せず）が設けられている。この吹出口としては周知のごとく乗員足元へ空気を吹き出すフット吹出口、乗員顔部側へ空気を吹き出すフェイス吹出口、および車両窓ガラス内面へ空気を吹き出すデフロスタ吹出口が設けられ、これらの吹出口を図示しない吹出モード切替ドアにより開閉して吹出モードを切り替えるようになっている。
【００５９】
空調用電子制御装置（以下ＥＣＵという）２５は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設定されたプログラムに従って入力信号に対する演算処理を行って、圧縮機１１の回転数制御、四方弁１２の切替およびその他の電気機器（１３ａ、１４、２０、２３ａ等）の作動を制御する。
【００６０】
ＥＣＵ２５には、車両エンジン２２の温水温度Ｔｗを検出する水温センサ２６、外気温センサ２７、内気温センサ２８、日射センサ２９、室内熱交換器１５の温度検出手段をなす吹出温度センサ３０等のセンサ群から検出信号が入力される。
【００６１】
また、車室内計器盤付近に設置される空調操作パネル３１の操作スイッチからの操作信号がＥＣＵ２５に入力される。この操作スイッチとしては、冷凍サイクルの圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２をヒートポンプ装置１０の冷房運転の状態に切り替えるエアコンスイッチ３２、冷凍サイクルの圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２をヒートポンプ装置１０の暖房運転の状態に切り替える暖房スイッチ３３、車室内の希望温度を設定する温度設定スイッチ３４、風量切替スイッチ３５、吹出モード切替スイッチ３６、内外気切替スイッチ３７等が備えられている。
【００６２】
次に、上記構成において第１実施形態の作動を説明する。まず、最初に、ヒートポンプ装置１０を構成する冷凍サイクル部分の作動を説明すると、冷房時には、ＥＣＵ２５により四方弁１２が図１の実線状態に操作され、圧縮機１１の吐出ガス冷媒はまず四方弁１２を通過して室外熱交換器１３に流入する。
【００６３】
室外熱交換器１３では、冷却ファン１３ａにより送風される外気にてガス冷媒が冷却されて放熱する。サイクル熱負荷が大きいときには室外熱交換器１３を通過する高圧冷媒の圧力は臨界圧力より高い超臨界状態となり、ガス状態のまま放熱する。一方、サイクル熱負荷が小さいときには高圧冷媒は臨界圧力より低い圧力状態となり、室外熱交換器１３で凝縮する。
【００６４】
そして、室外熱交換器１３通過後の冷媒は電気膨張弁から構成される減圧装置１４にて減圧されて、低温低圧の気液２相状態となる。
【００６５】
次に、この低圧冷媒は室内熱交換器１５内に流入して送風機２０の送風する空調空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器１５で冷却された空調空気は車室内へ吹き出して車室内を冷房する。室内熱交換器１５で蒸発したガス冷媒は四方弁１２を通過しアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。
【００６６】
冬期の暖房モード時には、ＥＣＵ２５により四方弁１２が図１の破線状態に操作され、圧縮機１１の吐出ガス冷媒はまず四方弁１２を通過して室内熱交換器１５に流入する。このため、圧縮機１１の高温吐出ガス冷媒（過熱ガス冷媒）が室内熱交換器１５にて送風空気に放熱して、送風空気を加熱する。
【００６７】
そして、室内熱交換器１５通過後の冷媒は減圧装置１４にて減圧されて、低温低圧の気液２相状態となる。この低圧冷媒は次に室外熱交換器１３で冷却ファン１３ａにより送風される外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１３で蒸発したガス冷媒は四方弁１２を通過しアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。
【００６８】
なお、室内熱交換器１５にてガス冷媒から空気に放出される熱量は、室外熱交換器１３での吸熱量と圧縮機１１の圧縮仕事量に相当する熱量の合計である。
【００６９】
そして、エンジン２２にて加熱され温度上昇した温水を温水式ヒータコア２１に循環させることにより、室内熱交換器１５にて加熱された送風空気をヒータコア２１においてさらに加熱することができ、車室内へ温風を吹き出すことができる。
【００７０】
ところで、冬期において内気吸入モード等では窓ガラスの曇り止めのために除湿暖房を行う場合がある。この除湿暖房時にはヒートポンプ装置１０を冷房運転させて、室内熱交換器１５にて送風空気を一旦、冷却除湿し、この除湿空気をヒータコア２１で加熱して除湿温風を車室内へ吹き出す。
【００７１】
この除湿暖房時には室内熱交換器１５表面に凝縮水が発生するので、室内熱交換器１５表面に凝縮水が付着した状態のまま、ヒートポンプ装置１０を暖房運転すると、凝縮水が再蒸発して窓ガラスの曇りの原因となる。
【００７２】
そこで、次に、ヒートポンプ装置１０の冷房運転から暖房運転への切替に起因する窓ガラスの曇りを防止するための暖房能力制御を図２により詳述する。図２の制御ルーチンは、例えば、車両エンジン２２のイグニッションスイッチ（図示せず）の投入によりスタートし、ステップＳ１００にて各センサ２６〜３０および空調操作パネル３１の操作スイッチ群３２〜３７からの信号を読み込む。
【００７３】
次に、ステップＳ１１０にてエアコンスイッチ３２の投入有無により冷房運転が設定されているか判定する。冷房運転の設定時（エアコンスイッチ３２の投入時）は次のステップＳ１２０に進み、圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２を図１実線の冷房状態に切り替えて、前述の冷房運転を行う。
【００７４】
一方、冷房運転が設定されていないときはステップＳ１１０からステップＳ１３０に進み、暖房スイッチ３３の投入有無により暖房運転が設定されているか判定する。暖房運転の設定時（暖房スイッチ３３の投入時）は次のステップＳ１４０に進み、圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２を図１破線の暖房状状態に切り替えて、前述の暖房運転を行う。
【００７５】
次に、ステップＳ１５０にて水温センサ２６により検出される温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ以下であるか判定する。ここで、所定温度Ｔｗｏは例えば６０℃であり、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇すると、ヒータコア２１で加熱されて車室内の乗員足元部および窓ガラス内面へ吹き出す温風の温度が窓ガラスの曇りにくいレベルまで上昇する。つまり、温風温度の上昇により窓ガラス付近の空気が露点に達するまで温度低下しない状態となる。
【００７６】
このように、温水温度Ｔｗは窓ガラス付近の空気湿度との相関性が高い物理量ということができる。そこで、本例では、ステップＳ１５０において、温水温度Ｔｗが６０℃以上であるときは窓ガラスが曇らない状態であると判定し、これに反し、温水温度Ｔｗが６０℃未満であるときは窓ガラスが曇る状態であると判定する。
【００７７】
そして、温水温度Ｔｗが６０℃未満であるときはステップＳ１６０に進み、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。ここで、第１所定温度Ｔｅ１は、室内熱交換器１５が放熱器として作用しても室内熱交換器１５表面で凝縮水が再蒸発することを抑制する温度であって、本発明者らの実験検討によると、第１所定温度Ｔｅ１＝１０℃に設定し、吹出空気温度Ｔｅを１０℃以下に制限することにより凝縮水の再蒸発を抑制して、寒冷時（外気温＝−２０℃程度）でも窓ガラスの曇りを防止できることが分かった。
【００７８】
なお、室内熱交換器１５でガス冷媒が超臨界状態で放熱するときは冷媒の相変化がないので、室内熱交換器１５の冷媒入口部から冷媒出口部に向かって次第に冷媒温度が低下する。それに伴って、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅも冷媒入口部から冷媒出口部に向かって次第に低下する。そこで、温度センサ３０は室内熱交換器１５の冷媒入口部と冷媒出口部の中間部に設置して、室内熱交換器１５の平均的吹出空気温度を検出するようにしてある。
【００７９】
ステップＳ１６０における圧縮機１１の回転数制御の具体例としては、吹出空気温度Ｔｅが１０℃まで上昇すると、圧縮機１１の回転数を所定量低下させ、これにより、吹出空気温度Ｔｅが低下して例えば、８℃まで低下すると、圧縮機１１の回転数を所定量上昇させる。このように吹出空気温度Ｔｅに基づいて圧縮機回転数をフィードバック制御する。
【００８０】
一方、ステップＳ１５０にて温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ（６０℃）より高いときは、窓ガラスが曇らない状態であるので、ステップＳ１７０にて室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第２所定温度Ｔｅ２以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。ここで、第２所定温度Ｔｅ２は上記第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）より高い温度（４０℃）であるから、室内熱交換器１５の暖房能力をステップＳ１６０による圧縮機回転数制御時より増大できる。
【００８１】
但し、この第２所定温度Ｔｅ２は室内熱交換器１５の耐圧保証圧力Ｐ０を考慮して次のように設定している。室内熱交換器１５は本来冷房運転時に低圧側熱交換器（蒸発器）として作用するものであって、その低圧側熱交換器としての耐圧保証圧力Ｐ０は例えば１０ＭＰａである。そこで、暖房運転時にこの耐圧保証圧力Ｐ０（１０ＭＰａ）に相当する温度以下に、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅを制御すれば、室内熱交換器１５の耐圧性を高めるための設計変更を特別にしなくても、低圧側熱交換器（蒸発器）として設計された室内熱交換器１５をそのまま高圧側熱交換器として使用できる。
【００８２】
ＣＯ2冷媒の場合、耐圧保証圧力Ｐ０（１０ＭＰａ）に相当する、室内熱交換器１５の冷媒出入口間の平均的冷媒温度は略４０℃である。従って、第２所定温度Ｔｅ２＝４０℃に設定して、暖房運転時に室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅをこの第２所定温度Ｔｅ２以下となるように制御すれば、室内熱交換器１５の冷媒圧力を耐圧保証圧力Ｐ０以下に維持できる。
【００８３】
一方、ステップＳ１３０にて暖房運転が設定されていないと判定したときは、ステップＳ１８０にて圧縮機１１を停止状態としてヒートポンプ装置１０を停止状態とする。
【００８４】
ところで、第１実施形態では窓ガラスが曇る状態なのか否かを判定する温水温度Ｔｗの判定温度Ｔｗｏを６０℃一定としているが、窓ガラスの温度は外気温Ｔａｍの低下に伴って低下し、それにより、窓ガラスが曇り易くなる。そこで、この点を考慮して、図３のように、判定温度Ｔｗｏを外気温Ｔａｍの低下に伴って高温側へ補正する。これにより、窓ガラスの曇り止めをより確実に行うことができる。
【００８５】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態によるヒートポンプ装置１０の制御を示すもので、第１実施形態の図２との相違点はステップＳ１５０にて温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ（６０℃）より高いとき（窓ガラスが曇らない状態であるとき）はステップＳ１８０に進み、ヒートポンプ装置１０を停止状態とする点である。
【００８６】
つまり、車両（車種）によっては、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇すれば、温水熱源によるヒータコア２１の暖房能力だけで車室内の暖房をほぼ満足できるレベルに到達できる場合がある。そこで、第２実施形態では、温水温度Ｔｗが６０℃以上へ上昇すると直ちにヒートポンプ装置１０を停止させて車両エンジン２２の省動力を図る。
【００８７】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態によるヒートポンプ装置１０の制御を示すもので、第１実施形態ではステップＳ１７０にて室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）より高い第２所定温度Ｔｅ２（４０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御しているが、第３実施形態では、ステップＳ１７０にて室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）より低い第３所定温度Ｔｅ３（０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。
【００８８】
つまり、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇したときに、第２実施形態のごとくヒートポンプ装置１０を停止させると暖房能力が不足する場合がある。例えば、外気温度＝−２０℃〜−３０℃のような極く寒冷地で外気導入により車室内を暖房する場合等では、ヒータコア２１の暖房能力だけでは暖房熱負荷が過大となり、暖房能力不足が生じることがある。
【００８９】
そこで、第３実施形態では、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇した後に、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）より低い第３所定温度Ｔｅ３（０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。これにより、−２０℃〜−３０℃の極く低温の外気を室内熱交換器１５で一旦０℃近傍まで上昇させる。その後、ヒータコア２１にて温水熱源により外気を再度加熱して車室内の暖房を行うことができるので、第２実施形態に比較して暖房能力を向上できる。
【００９０】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態によるヒートポンプ装置１０の制御を示すもので、第１〜第３実施形態では温水温度Ｔｗに基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定しているが、第４実施形態ではヒートポンプ装置１０の冷房運転履歴に基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定する。
【００９１】
図６の制御フローのうち図４、図５との相違点を説明すると、図６の制御フローでは、まず、ステップＳ１９０でフラグＦ＝０に初期化する。そして、ステップＳ１２０で冷房運転を実行すると、ステップＳ２００でフラグＦ＝１にする。
【００９２】
一方、ステップＳ１５０では温水温度Ｔｗの判定温度Ｔｗｏを、ヒータコア２１による暖房能力を十分確保できるレベルの温度（８０℃）に高めている。そのため、第４実施形態では、温水温度Ｔｗが判定温度Ｔｗｏを上回ると、ステップＳ１８０に進み、ヒートポンプ装置１０を停止状態とする。
【００９３】
そして、温水温度Ｔｗが判定温度Ｔｗｏ（８０℃）未満であるときはステップＳ２１０にてフラグＦ＝０であるか判定する。この判定は車両エンジン２２の起動後（イグニッションスイッチＯＮ後）一度でも冷房運転を実行したかどうかの判定である。
【００９４】
すなわち、車両エンジン２２の起動後（イグニッションスイッチＯＮ後）一度も冷房運転を実行していないときは、フラグＦ＝０の初期化状態がそのまま維持されている。従って、この場合はヒートポンプ装置１０の暖房運転直前での冷房運転の履歴がないので、室内熱交換器１５表面での凝縮水保持量がないとか、少ない場合である。そこで、この場合は窓ガラスが曇らない状態であると判定できるので、ステップＳ１７０に進み、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第２所定温度Ｔｅ２（４０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。
【００９５】
一方、ステップＳ２１０にてフラグＦ＝０でないと判定されたときは、ヒートポンプ装置１０の暖房運転前に冷房運転の履歴があることになり、室内熱交換器１５表面で凝縮水が保持されており、窓ガラスが曇る状態であると判定できる。そこで、この場合はステップＳ１６０に進み、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。
【００９６】
（第５実施形態）
図７は第５実施形態によるヒートポンプ装置１０の制御を示すもので、ステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１８０の処理は第１〜第４実施形態と同じであり、また、ステップＳ１５０の処理は第４実施形態（図６）と同じである。
【００９７】
第５実施形態では、室内熱交換器１５の冷媒圧力Ｐｅを検出する圧力センサ（図示せず）を追加設置し、その検出信号をＥＣＵ２５に入力する。
【００９８】
第５実施形態では、暖房運転時に温水温度Ｔｗが判定温度Ｔｗｏ（８０℃）未満であるときはステップＳ２２０に進み、室内熱交換器１５の冷媒圧力Ｐｅが室内熱交換器１５の耐圧保証圧力Ｐ０（１０ＭＰａ）未満であるか判定する。ここで、耐圧保証圧力Ｐ０は第１実施形態で既述したように室内熱交換器１５が低圧側熱交換器（蒸発器）として作用する際の耐圧保証圧力である。
【００９９】
冷媒圧力ＰｅがＰ０に上昇するとステップＳ１８０に進み、ヒートポンプ装置１０を停止させ、冷媒圧力ＰｅがＰ０を超過しないよう制御する。一方、冷媒圧力ＰｅがＰ０より低いときはステップＳ２３０に進み、外気温Ｔａｍが０℃より高いか判定する。
【０１００】
外気温Ｔａｍが０℃より高いときはステップＳ２４０にて室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅが外気温Ｔａｍ＋若干量αの範囲内に維持されるように圧縮機１１の回転数を制御する。より具体的に説明すると、吹出温度Ｔｅが外気温Ｔａｍ＋５°Ｃまで上昇すると、圧縮機１１の回転数を所定量減少させ、これにより、吹出温度Ｔｅが外気温Ｔａｍ＋３°Ｃまで低下すると、圧縮機１１の回転数を所定量増加させる。
【０１０１】
このような圧縮機１１の回転数制御によって、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを外気温Ｔａｍ＋若干量αの範囲内に維持することができ、これにより、以下の理由から車両窓ガラスでの曇りを良好に防止できる。
【０１０２】
すなわち、冬期暖房時には、窓ガラスの曇り止めのために、通常、外気が空調ケース１８内に導入され、外気が室内熱交換器１５を通過するのであるが、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを外気温Ｔａｍより少し高めの温度（Ｔａｍ＋α）以下に制御することにより、導入外気は室内熱交換器１５にて若干量α（＋５°Ｃ）の温度だけ上昇することになり、従って、導入外気の相対湿度低下は僅少である。そのため、室内熱交換器１５にて凝縮水が再蒸発するのを抑制できる。
【０１０３】
そして、車両窓ガラスは外気に直接接しているので、窓ガラス内面の温度は外気温Ｔａｍより若干高めの温度になっている。従って、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを外気温Ｔａｍより少し高めの温度（Ｔａｍ＋α）に制御すれば、ヒータコア２１の下流側に設けられたデフロスタ吹出口（図示せず）から車両窓ガラスに向かって吹き出した空気が車両窓ガラス内面に接触して車両窓ガラス内面と同程度の温度まで冷却されても飽和状態に到達せず、車両窓ガラスの内面で結露することはない。
【０１０４】
また、空調ケース１８内に外気を導入して暖房モードを実行する場合に、外気温が０°Ｃ以上に上昇することに伴って、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを外気温Ｔａｍ＋５°Ｃに制御することにより、この＋５°Ｃの温度上昇分だけ、ヒータコア２１の暖房負荷を低減でき、車室内暖房効果を向上できる。
【０１０５】
一方、外気温Ｔａｍが０℃以下であるときはステップＳ２３０からステップＳ２５０に進み、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅが０℃近傍の所定範囲に維持されるように圧縮機１１の回転数を制御する。より具体的に説明すると、吹出温度Ｔｅが０°Ｃまで上昇すると、圧縮機１１の回転数を所定量減少させ、これにより、吹出温度Ｔｅが−２°Ｃまで低下すると、圧縮機１１の回転数を所定量増加させる。
【０１０６】
このような圧縮機１１の回転数制御によって、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを０℃近傍の所定範囲（−２°Ｃ〜０℃）に維持することができる。
【０１０７】
従って、室内熱交換器１５で凍結した凝縮水が融解し、蒸発するのを防止できるので、凝縮水の蒸発による車両窓ガラスの曇り発生を防止できる。また、寒冷地では外気温度＝−３０°Ｃ〜−２０°Ｃ程度の極低温時に暖房モードが使用されるので、このような場合には、ヒートポンプ装置１０の暖房運転により空調ケース１８内への導入外気を−３０°Ｃ〜−２０°Ｃから室内熱交換器１５におけるガス冷媒の放熱により０°Ｃ近傍まで温度上昇するので、この温度上昇分だけ、車室内暖房効果を向上できる。
【０１０８】
（第６実施形態）
最初に第６実施形態の課題について説明すると、上記の各実施形態ではヒートポンプ装置１０の暖房運転時に車両の窓ガラスが曇る状態であることを判定すると、室内熱交換器１５の温度が第１所定温度Ｔｅ１以下となるように室内熱交換器１５の暖房能力を制限し、これにより、車両の窓ガラスの曇り防止を行うようにしている。
【０１０９】
ところが、ヒートポンプ装置１０では、暖房運転時に室外熱交換器１３での吸熱量と圧縮仕事量に相当する熱量の合計を室内熱交換器１５で放熱するので、効率（ＣＯＰ）が高く、圧縮機動力が比較的小さいので、車両エンジン２２の駆動負荷が小さくなる。
【０１１０】
その結果、エンジン２２の温水温度の上昇が遅くなるので、上記の各実施形態のように温水温度が所定温度Ｔｗｏ（例えば、６０℃）以下であるときを窓ガラスが曇る状態であるとして判定し、室内熱交換器１５の暖房能力を制限する制御（窓ガラスの曇り防止制御）を行うと、この制御期間が長くなってしまい、ヒートポンプ装置１０の暖房能力を車室内暖房のために有効発揮できない。
【０１１１】
そこで、第６実施形態では、ヒートポンプ装置１０と、ヒートポンプ装置１０よりも圧縮機動力が大きい暖房方式（ホットガスヒータサイクル）とを切替可能として、温水温度の低いときはホットガスヒータサイクルを運転することにより、車両エンジン２２の駆動負荷を増大させる。これにより、温水温度の上昇を促進し、暖房性能の早期向上を図るものである。
【０１１２】
図８は第６実施形態であり、圧縮機１１は電磁クラッチ１１ａを介して車両エンジン２２により駆動するようになっている。
【０１１３】
第６実施形態では、実線矢印Ａで示す冷房モードの冷媒経路において、四方弁１２と室外熱交換器１３の入口側との間の冷媒通路を室内熱交換器１５の入口側に直接連通するホットガスバイパス通路４０を設けている。このホットガスバイパス通路４０は圧縮機１１の吐出ガス冷媒を室内熱交換器１５に直接導入して、高温の吐出ガス冷媒により空気を加熱するホットガスヒータサイクルを設定するためのものである。
【０１１４】
そして、室外熱交換器１３側流路とホットガスバイパス通路４０との分岐部に、ＥＣＵ２５により開閉制御される電気式切替弁４１を設けており、この電気式切替弁４１によりホットガスバイパス通路４０への冷媒流れと室外熱交換器１３への冷媒流れを切り替えるようになっている。
【０１１５】
この電気式切替弁４１は、具体的には室外熱交換器１３側流路の電磁弁とホットガスバイパス通路４０側流路の電磁弁との２個の電磁弁を組み合わせて構成することができる。また、室外熱交換器１３側流路の電磁弁とホットガスバイパス通路４０側流路の差圧弁とを組み合わせて構成することもできる。また、電気式切替弁４１を三方切替型の１個の弁で構成することもできる。
【０１１６】
ホットガスバイパス通路４０には減圧装置４２を設けて、圧縮機１１の吐出ガス冷媒を減圧装置４２により所定量減圧した後に室内熱交換器１５に直接導入する。減圧装置４２は固定絞りで構成することができ、そのため、電気式切替弁４１の通路部に減圧装置４２を一体に構成することができる。
【０１１７】
なお、第６実施形態においても、ヒートポンプ装置１０の冷媒としてＣＯ2を用いている。これにより、ＣＯ2冷媒の特性に基づいて暖房運転時の高圧圧力（高圧冷媒温度）を高めてヒートポンプ装置１５の暖房能力を確保しやすい。
【０１１８】
ヒートポンプ装置１０の暖房運転では、室外熱交換器１３での吸熱量と圧縮仕事量に相当する熱量の合計を室内熱交換器１５で放熱するのに対して、ホットガスヒータサイクルでは、ホットガスバイパス通路４０を通して圧縮機１１の吐出ガス冷媒を室内熱交換器１５に直接導入するのて、圧縮機１１の圧縮仕事量に相当する熱量だけを室内熱交換器１５で放熱することになる。従って、ホットガスヒータサイクルはヒートポンプ装置１０の暖房運転に比較して効率（暖房性能／圧縮機動力）が低下する。
【０１１９】
このため、ホットガスヒータサイクルでは暖房性能確保のために、ヒートポンプ装置１０の暖房運転より圧縮機１１の吐出圧を高くする必要がある。その結果、図９に示すようにホットガスヒータサイクルでは、室内熱交換器１５での放熱量を同一にする条件において、圧縮機動力がヒートポンプ装置１０の２〜３倍に増える。
【０１２０】
第６実施形態では、このようにホットガスヒータサイクルでは圧縮機動力が増えるという特性に着目して、エンジン水温の低温時にホットガスヒータサイクルを選択することにより、圧縮機１１の動力を強制的に増加させてエンジン水温の上昇を促進させる。
【０１２１】
図１０は第６実施形態による作動を示すフローチャートであり、図１０の制御ルーチンは暖房スイッチ３３の投入により暖房モードが設定されるとスタートし、まず、ステップＳ３００にて水温センサ２６により検出される温水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１より低いか判定する。ここで、第１所定温度Ｔｗ１は例えば６０℃であり、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇すると、温水熱源によるヒータコア２１の暖房能力だけで車室内の暖房をほぼ満足できる場合がある。
【０１２２】
そこで、温水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１（＝６０℃）より高いときはステップＳ３１０に進み、電磁クラッチ１１ａをオフして圧縮機１１を停止し、ヒートポンプ装置１０を停止状態とする。これにより、車室内の暖房は、温水熱源によるヒータコア２１の暖房能力だけで行う。
【０１２３】
一方、温水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１より低いときはステップＳ３２０に進み、温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２より低いか判定する。ここで、第２所定温度Ｔｗ２は第１所定温度Ｔｗ１より低い温度であって、例えば４０℃である。
【０１２４】
温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２より高いときは、ステップＳ３３０に進み、通常のヒートポンプ暖房運転を行う。すなわち、図８において、四方弁１２を破線で示す暖房モード時の状態に操作し、かつ、電磁クラッチ１１ａをオンして圧縮機１１を車両エンジン２２により駆動する。これと同時に、電気式切替弁４１を、ホットガスバイパス通路４０側の流路を閉塞し、室外熱交換器１３側の流路を開放する状態に切り替える。
【０１２５】
これにより、ヒートポンプ装置１０において、圧縮機１１の作動により冷媒が破線矢印Ｂの経路で循環し、圧縮機１１の吐出冷媒ガスが直接室内熱交換器１５に流入して送風空気（暖房時は通常、外気）を加熱する。なお、ヒートポンプ装置１０の暖房運転を必要とする条件（Ｔｗ＜Ｔｗ１）では、エアミックスドア２３は通常ヒータコア２１の通風路を全開する位置（最大暖房位置）にある。そのため、室内熱交換器１５で加熱された空気はヒータコア２１で更に加熱された後に車室内へ吹き出す。
【０１２６】
これに対し、温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２より低いときは、ステップＳ３２０からステップＳ３４０に進み、ヒートポンプ装置１０をホットガスヒータサイクルにて運転する。
【０１２７】
すなわち、図８において、四方弁１２を実線で示す冷房モード時の状態に操作し、かつ、電磁クラッチ１１ａをオンして圧縮機１１を車両エンジン２２により駆動する。これと同時に、電気式切替弁４１を、ホットガスバイパス通路４０側の流路を開放し、室外熱交換器１３側の流路を閉塞する状態に切り替える。
【０１２８】
これにより、圧縮機１１の吐出冷媒ガスが実線矢印Ａのように電気式切替弁４１へ向かって流れ、この電気式切替弁４１を通過してホットガスバイパス通路４０へ高温冷媒ガスが流入する。この高温冷媒ガスは、ホットガスバイパス通路４０の減圧装置（固定絞り）４２で所定量減圧された後、室内熱交換器１５に直接導入される。
【０１２９】
この室内熱交換器１５では、送風機２０により送風される空気（暖房時は通常外気）を高温冷媒ガスと熱交換させて加熱する。そして、室内熱交換器１５で加熱された空気はヒータコア２１で更に加熱された後に車室内へ吹き出す。室内熱交換器１５で放熱した冷媒ガスはその後、四方弁１２とアキュムレータ１６を通過して圧縮機１１に吸入され、再度圧縮される。
【０１３０】
上記のごとくステップＳ３４０にてホットガスヒータ運転を設定した後に、次に、ステップＳ３５０にて室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ１以上であるか判定する。ここで、所定温度Ｔｅ１は、前述の各実施形態と同様に、室内熱交換器１５が放熱器として作用しても室内熱交換器１５表面で凝縮水が再蒸発することを抑制する温度であって、具体的には所定温度Ｔｅ１＝１０℃程度が好ましい。
【０１３１】
吹出空気温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ１（１０℃）以上であるときは、ステップＳ３６０に進み、ホットガスヒータの能力制御運転を行う。具体的一例としては、Ｔｅ≧１０℃で電磁クラッチ１１ａ（圧縮機１１）をオフし、Ｔｅ≦８℃で電磁クラッチ１１ａ（圧縮機１１）をオンするという、圧縮機１１作動の断続（オンオフ）制御を行って、ホットガスヒータの能力制御（能力制限）を行う。
【０１３２】
これにより、室内熱交換器１５が放熱器として作用するときに凝縮水の再蒸発を抑制して、寒冷時でも窓ガラスの曇りを防止できる。
【０１３３】
吹出空気温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ１（１０℃）より低い時は、ホットガスヒータ運転の能力制御を行わない。
【０１３４】
ところで、ホットガスヒータ運転では、前述の図９に示すようにヒートポンプ運転に比して圧縮機動力が２〜３倍に増加するから、温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２（４０℃）より低いときに、ホットガスヒータ運転（圧縮機動力の強制増加状態）を設定することにより、車両エンジン２２の駆動負荷増大により、温水温度の上昇を促進することができる。その結果、ヒータコア２１での温水暖房性能を早期に向上できる。
【０１３５】
（第７実施形態）
上記の第６実施形態では温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２に上昇するまでの間は、ホットガスヒータ運転を選択し、これにより、圧縮機１１の動力を強制的に増加させるようにしているが、第７実施形態では、ヒートポンプ装置１０の暖房運転時に、室内熱交換器１５を通過した高圧冷媒を低圧に減圧する電気膨張弁１４に着目して、この電気膨張弁１４の開度を強制的に全開状態または全開状態に近い所定開度以上に保持する。
【０１３６】
具体的には、図１０の制御ルーチンにおいて、ステップＳ３４０において、ホットガスヒータ運転の代わりに、電気膨張弁１４の開度を強制的に全開状態または全開状態に近い所定開度以上に保持するヒートポンプ運転を行えばよい。
【０１３７】
これにより、温水温度の低温時にはヒートポンプ装置１０の冷媒循環量を強制的に増加させて、圧縮機１１の動力を強制的に増加させることができるため、車両エンジン２２の駆動負荷が増加して、温水温度を早期に上昇させることができる。
【０１３８】
（第８実施形態）
第８実施形態は通常の冷凍サイクルによる冷房運転と、ホットガスヒータサイクルの暖房運転とを切替可能な冷凍サイクル装置を備えた車両用空調装置に関するものであり、ホットガスヒータサイクルの暖房運転に伴う窓ガラスの曇りを、ホットガスヒータサイクルの暖房能力の制限により防止するととともに、この暖房能力の制限を極力減らすことができるようにしている。
【０１３９】
図１１は第８実施形態による車両用空調装置の全体構成図であり、図１１のホットガスヒータサイクルＨは図８の第６実施形態で説明したホットガスヒータサイクルと基本的には同一機能を果たすものであり、図８と同一もしくは均等部分には同一符号を付してある。
【０１４０】
空調用冷凍サイクルＲは後述のように通常の冷房用冷凍サイクルＣとホットガスヒータサイクルＨを切替設定できるものであり、圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａを介して水冷式の車両エンジン２２により駆動される。圧縮機１１の吐出側冷媒通路には圧縮機１１の吐出圧を検出する圧力センサ４３が設けてある。
【０１４１】
圧縮機１１の吐出側は冷房用電磁弁４１ａを介して室外熱交換器（凝縮器）１３に接続され、この室外熱交換器１３の出口側は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める受液器４４に接続される。室外熱交換器１３は圧縮機１１等とともに車両エンジンルームに配置され、電動式の冷却ファン１３ａにより送風される外気（冷却空気）と熱交換する。
【０１４２】
そして、受液器４４の出口側は温度式膨張弁からなる第１減圧装置１４に接続されている。この第１減圧装置１４の出口側は逆止弁４５を介して室内熱交換器（蒸発器）１５に接続されている。室内熱交換器１５の出口側はアキュームレータ１６を介して圧縮機１１の吸入側に接続されている。
【０１４３】
上記した圧縮機１１の吐出側から冷房用電磁弁４１ａ→室外熱交換器１３→受液器４４→第１減圧装置１４→逆止弁４５→室内熱交換器１５→アキュームレータ１６を経て圧縮機１１の吸入側に戻る閉回路により通常の冷房用冷凍サイクルＣが構成される。
【０１４４】
一方、圧縮機１１の吐出側と室内熱交換器１５の入口側との間に、室外熱交換器１３等をバイパスするホットガスバイパス通路４０が設けてあり、このバイパス通路４０には暖房用電磁弁４１ｂおよび第２減圧装置４２が直列に設けてある。この第２減圧装置４２はオリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りで構成することができる。圧縮機１１の吐出側から暖房用電磁弁４１ｂ→第２減圧装置４２→室内熱交換器１５→アキュームレータ１６を経て圧縮機１１の吸入側に戻る閉回路により暖房用のホットガスヒータサイクルＨが構成される。
【０１４５】
室内ユニット１７は、車室内へ向かって空気が流れる空気通路１９を構成する空調ケース１８を有し、この空調ケース１８において空調用送風機２０の上流部には、内気吸入口４６からの内気吸入と外気吸入口４７からの外気吸入を切り替える内外気切替ドア４８が設けられている。なお、内外気切替ドア４８は、図示しないリンク機構を介してモータ４８ａ（図１２）により駆動される。
【０１４６】
一方、空調ケース１８の最も空気下流側には、車両フロント窓ガラスの内面に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口４９、車両乗員の頭胸部に向けて空調風（主に冷風）を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口５０、車両乗員の足元部に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口５１、およびこれらの各吹出口を選択的に開閉する複数個のモード切替ドア５２〜５４が回動可能に設けられている。
【０１４７】
なお、このモード切替ドア５２〜５４は、図示しないリンク機構を介してモータ５５（図１２）により駆動される。このモード切替ドア５２〜５４により、フェイス吹出口５０のみを開放するフェイス（ＦＡＣＥ）モードと、フェイス吹出口５０とフット吹出口５１の両方を開放するバイレベル（Ｂ／Ｌ）モードと、フット吹出口５１を開放するフット（ＦＯＯＴ）モードと、フット吹出口５１とデフロスタ吹出口４９を両方とも開放するフットデフ（Ｆ／Ｄ）モードと、デフロスタ吹出口４９を開放するデフロスタ（ＤＥＦ）モードとを切り替えることができる。
【０１４８】
なお、送風機２０は、図示の簡略化のために軸流式で示しているが、実際は、遠心式ファンを持つ送風機であり、この遠心式送風機２０はブロワモータ２０ａにより回転駆動される。なお、本実施形態の遠心式送風機２０の送風量は、ブロワモータ２０ａに印加するブロワ制御電圧を調整することにより、０段階（ＯＦＦ）から３２段階まで連続的または段階的に切り替え可能になっている。
【０１４９】
次に、室内熱交換器（蒸発器）１５を通過した空気を再加熱する温水式ヒータコア２１および温水弁５６は、エンジン２２により駆動されるウォータポンプ（図示せず）により温水（冷却水）が循環する温水循環回路５７の途中に設置され、これらのエンジン２２、温水式ヒータコア２１、温水循環回路５７および温水弁５６によって温水式暖房装置（主暖房装置）が構成される。
【０１５０】
温水弁５６は冷房モードの最大冷房時には閉弁するが、それ以外の時には温水弁５６は常に開弁する。そして、温水弁５６の開度の調整により温水式ヒータコア２１への温水流量を調整して車室内への吹出空気温度を調整できる。本実施形態では、車室内への吹出空気の温度調整手段として、温水式ヒータコア２１への温水流量を調整する温水弁５６を用いているが、第１実施形態のように冷温風の風量割合を調整して車室内への吹出空気温度を調整するエアミックスドア２３を本実施形態の温度調整手段として用いてもよいことはもちろんである。温水弁５６はモータ５６ａ（図１２）により駆動される。
【０１５１】
図１２は本実施形態の電気制御ブロック図であり、エアコンＥＣＵ２５はマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、車室内前部の計器盤周辺に設けられた空調操作パネル３１上の各種操作スイッチ３２〜３７からのスイッチ操作信号、およびセンサ群２６〜３０、４３からのセンサ検出信号が入力される。そして、ＥＣＵ２５はこれらの入力信号に基づいて所定の演算処理を行い、空調用の各種機器１１ａ、１３ｂ、２０ａ、４１ａ、４１ｂ、４８ａ、５５、５６ａの作動を制御する。
【０１５２】
なお、空調操作パネル３１のエアコンスイッチ３２は、冷凍サイクルの圧縮機１１の起動または停止を指令するスイッチであり、このエアコンスイッチ３２は冷凍サイクルの冷房モードを設定する冷房スイッチの役割を果たす。また、ホットガススイッチ３３は、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを設定する暖房スイッチの役割を果たす。
【０１５３】
次に、上記構成において第８実施形態の作動を説明する。まず、最初に、冷凍サイクル部分の作動を説明すると、冷房モード時には、ＥＣＵ２５により冷房用電磁弁４１ａが開状態とされ、暖房用電磁弁４１ｂが閉状態とされる。従って、電磁クラッチ１１ａが接続状態となり、圧縮機１１が車両エンジン２２にて駆動されると、圧縮機１１の吐出ガス冷媒は開状態の冷房用電磁弁４１ａを通過して室外熱交換器１３に流入する。
【０１５４】
室外熱交換器１３では、冷却ファン１３ａにより送風される外気にて冷媒が冷却されて凝縮する。そして、室外熱交換器１３通過後の冷媒は受液器４４で気液分離され、液冷媒のみが第１減圧装置１４で減圧されて、低温低圧の気液２相状態となる。
【０１５５】
次に、この低圧冷媒は逆止弁４５を通過して室内熱交換器１５内に流入して送風機２０の送風する空調空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器１５で冷却された空調空気は車室内へ吹き出して車室内を冷房する。室内熱交換器１５で蒸発したガス冷媒はアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。
【０１５６】
冬期の暖房モード時には、ＥＣＵ２５により冷房用電磁弁４１ａが閉状態とされ、暖房用電磁弁４１ｂが開状態とされ、ホットガスバイパス通路４０が開通する。このため、圧縮機１１の高温吐出ガス冷媒（過熱ガス冷媒）が開状態の暖房用電磁弁４１ｂを通って第２減圧装置４２で減圧された後、室内熱交換器１５に流入する。
【０１５７】
このとき、逆止弁４５はホットガスバイパス通路４０からのガス冷媒が第１減圧装置１４側へ流れるのを防止する。従って、冷凍サイクルは、圧縮機１１の吐出側→暖房用電磁弁４１ｂ→第２減圧装置４２→室内熱交換器１５→アキュームレータ１６→圧縮機１１の吸入側に戻る閉回路（ホットガスヒータサイクルＨ）にて運転される。
【０１５８】
そして、第２減圧装置４２で減圧された後の過熱ガス冷媒が室内熱交換器１５にて送風空気に放熱して、送風空気を加熱する。ここで、室内熱交換器１５にてガス冷媒から放出される熱量は、圧縮機１１の圧縮仕事量に相当するものである。このとき、温水式のヒータコア２１に温水弁５６を介して温水を流すことにより、送風空気をヒータコア２１においてさらに加熱することができ、車室内へ温風を吹き出すことができる。室内熱交換器１５で放熱したガス冷媒はアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。
【０１５９】
次に、第８実施形態による冷凍サイクル制御の具体例を説明する。この冷凍サイクル制御には、冬期の低外気温時における冷房モードと暖房モードとの切替に起因する窓ガラスの曇り止めのための、ホットガスヒータサイクルＨの暖房能力制限の制御を含んでいる。
【０１６０】
図１３の制御ルーチンは、例えば、車両エンジン２２のイグニッションスイッチ（図示せず）の投入によりスタートするものであり、ステップＳ４００にてセンサ群２６〜３０、４３および空調操作パネル３１の操作スイッチ群３２〜３７からの信号を読み込む。また、前回の車両エンジン２２の運転時における冷房運転フラグＪを読み込む。
【０１６１】
ここで、冷房運転フラグＪは、前回の空調運転時（前回の車両エンジン２２の運転時）に冷凍サイクルＲが冷房運転したまま停止されるとＪ＝１となり、一方、前回の空調運転時に冷凍サイクルＲが冷房運転していない時はＪ＝０となる。また、前回の空調運転時に冷凍サイクルＲが冷房運転しても、その後に、ホットガスヒータサイクルによる暖房運転を所定時間ｔ０以上継続して、室内熱交換器１５の表面の凝縮水が蒸発した判定されるときは後述のステップＳ４９０によりＪ＝０となる。この冷房運転フラグＪの信号は、車両エンジン２２が停止されてもＥＣＵ２５にて記憶保持され、次回の空調運転時（次回の車両エンジン運転時）にステップＳ４００にて読み込まれるようになっている。
【０１６２】
次に、ステップＳ４１０にて冷房モードが設定されているか判定する。具体的には、空調操作パネル３１のエアコンスイッチ３２の投入有無により冷房モードの設定有無を判定し、同スイッチ３２の投入時はステップＳ４１０の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ４２０にて冷凍サイクルＲを通常の冷房用冷凍サイクルＣにて運転させる。すなわち、電磁クラッチ１１ａをＯＮし、圧縮機１１を作動させ、かつ、冷房用電磁弁４１ａを開、暖房用電磁弁４１ｂを閉の状態にして、前述の冷房モード状態で冷凍サイクルＲを運転させる。これにより、室内熱交換器１５が蒸発器となって、送風空気を冷却する。次のステップＳ４３０では冷房モードの設定によりフラグＪ＝１にする。
【０１６３】
一方、冷房モードを設定していないとき（エアコンスイッチ３２のオフ時）はステップＳ４１０の判定がＮＯとなり、ステップＳ４４０に進み、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードが設定されているか判定する。この判定は具体的にはホットガススイッチ３３の投入有無により行う。同スイッチ３３の投入時はステップＳ４４０の判定がＹＥＳとなり、次のステップＳ４５０にて冷房運転フラグＪ＝０か判定する。
【０１６４】
冷房運転フラグＪ＝０であるときは、前回の空調運転時に冷房運転をしていないとき、あるいは、冷房運転をしてもその後のホットガスヒータサイクルＨによる暖房運転のために、室内熱交換器１５表面に凝縮水が付着していない状態であるから、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房運転をしても室内熱交換器１５表面での凝縮水の再蒸発が発生せず、窓ガラスの曇りの心配がないことを意味する。
【０１６５】
そこで、冷房運転フラグＪ＝０であるときは、窓ガラスの曇りの心配がないため、次のステップ４６０に進み、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを最大能力にて運転する。
【０１６６】
図１４は上記ステップ４６０によるホットガスヒータ暖房モードの最大能力運転の具体例を示すもので、先ず、ステップＳ４６００にてフラグＩ＝０に初期化する。次に、ステップＳ４６０１にて外気温が第１所定値（例えば、１０°Ｃ）以下であるか判定する。外気温が第１所定値以下のときは、ステップＳ４６０２にてエンジン水温が所定値（例えば、８０°Ｃ）以下であるか判定する。
【０１６７】
エンジン水温が所定値以下のときは、次に、ステップＳ４６０３にて冷房用冷房用電磁弁４１ａを閉、暖房用暖房用電磁弁４１ｂを開の状態（暖房モードの状態）にする。次に、ステップＳ４６０４にてフラグＩ＝０か判定する。ホットガススイッチ３３の投入後の最初（１回目）の判定であれば、フラグＩ＝０であるので、ステップＳ４６０５に進み、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第１所定値（例えば、２０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）以下であるか判定する。
【０１６８】
吐出圧Ｐｄが第１所定値以下であれば、ステップＳ４６０６に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮし、圧縮機１１を作動させる。これに対し、上記ステップＳ４６０５において圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第１所定値より高いときはステップＳ４６０７に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして、圧縮機１１を停止するとともに、フラグＩ＝１にする。
【０１６９】
ここで、本例においては、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄに基づいて圧縮機１１の作動を断続することにより、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードの能力を制御するようになっている。そこで、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第１所定値を越えると暖房能力の制御およびサイクル高圧の異常上昇防止のために圧縮機１１を停止する。
【０１７０】
そして、ステップＳ４６０７にてフラグＩ＝１にするので、次回のステップＳ４６０４における判定がＮＯとなって、ステップＳ４６０８に進み、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第２所定値（例えば、２ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）以下であるか判定する。圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第２所定値以下に低下するまでは、ステップＳ４６０８からステップＳ４６０９に進み、電磁クラッチ１１ａのＯＦＦ状態（圧縮機１１の停止状態）を保持する。
【０１７１】
そして、圧縮機１１の停止により吐出圧Ｐｄが第２所定値以下に低下すると、ステップＳ４６０８からステップＳ４６１０に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮして圧縮機１１を作動状態に復帰させるとともに、フラグＩ＝０にする。これにより、ステップＳ４６０４からステップＳ４６０５、Ｓ４６０６に進み、吐出圧Ｐｄが第１所定値を越えるまで、圧縮機１１の作動状態を保持する。
【０１７２】
なお、ステップＳ４６０１の判定で外気温が１０°Ｃを上回るとき、およびステップＳ４６０２でエンジン水温が８０°Ｃを上回るときは、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードの必要がないときであるので、ステップＳ４６１１に進み、暖房用電磁弁４１ｂを閉の状態にし、ステップＳ４６１２にて電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして、圧縮機１１を停止する。
【０１７３】
また、ホットガスヒータサイクルによる暖房モード時には外気温が１０°Ｃ以下の低温域にあるため、圧縮機１１の停止により吐出圧Ｐｄが急速に低下するので、吐出圧Ｐｄに対する圧縮機停止用の第１所定値（例えば、２０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）と、圧縮機作動復帰用の第２所定値（例えば、２ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）との間に大きな圧力差（ヒステリシス）を設定して、圧縮機１１の頻繁な断続（ハンチング）を抑えるようにしている。
【０１７４】
次に、図１３の制御ルーチンにおいてステップＳ４５０の判定がＮＯである時（冷房運転フラグＪ＝１である時）は、前回の空調運転時に冷房運転をしているので、室内熱交換器１５表面に凝縮水が付着しており、従って、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房運転でもって、室内熱交換器１５表面での凝縮水の再蒸発が起こり、窓ガラスの曇りが発生する可能性がある。
【０１７５】
この場合は先ず、ステップＳ４５５に進み、ホットガス暖房モードの起動後の経過時間ｔが所定時間ｔ０以上経過したか判定する。
【０１７６】
ここで、所定時間ｔ０は、ホットガス暖房モードにおいて室内熱交換器１５の放熱により室内熱交換器１５表面の凝縮水の蒸発を完了させるに必要なホットガス暖房作動時間であり、予め、実験等により求めた一定値とすることができる。しかし、室内熱交換器１５表面の凝縮水の付着量は実際には前回の冷房運転時間が長い程多くなり、また、前回の冷房運転停止から今回のホットガス暖房モードの起動（車両エンジン２２の起動）までの時間が短い程多くなる。それ故、上記のホットガス暖房必要作動時間ｔ０は、前回の冷房運転時間が長い程、また、前回の冷房運転停止から今回のホットガス暖房モードの起動（車両エンジン２２の起動）までの時間が短い程、長くなるように決定することが好ましい。
【０１７７】
図１５はホットガス暖房必要作動時間ｔ０を決定する特性図であり、▲１▼は前回の冷房運転停止から今回のホットガス暖房モードの起動までの時間ｔ１が２時間以下の特性であり、▲２▼は時間ｔ１が２時間を超えて５時間以下の特性であり、▲３▼は時間ｔ１が５時間を超えて１０時間以下の特性である。
【０１７８】
図１３のステップＳ４５５にて、ホットガス暖房モードの起動後の経過時間ｔが所定時間ｔ０未満であると判定されると、ステップＳ４７０に進みホットガス暖房モードの運転を行う。このステップＳ４７０によるホットガス暖房モードは、窓ガラスの曇り発生の可能性があるため、曇り止めのための暖房能力制限の制御を含むものである。
【０１７９】
図１６は上記ステップＳ４７０による具体的制御例を示すものであり、先ず、ステップＳ４７００にてフラグＩ＝０に初期化する。次に、ステップＳ４７０１にて外気温が第１所定値（例えば、１０°Ｃ）以下であるか判定する。外気温が第１所定値以下のときは、ステップＳ４７０２にて冷房用冷房用電磁弁４１ａを閉、暖房用暖房用電磁弁４１ｂを開の状態（暖房モードの状態）にする。次に、ステップＳ４７０３にてエンジン水温が所定値（例えば、４０°Ｃ）以下であるか判定する。
【０１８０】
このステップＳ４７０３の判定は、窓ガラスが曇る状況にあるかどうかを判定する。すなわち、車両の窓ガラスの温度が低くなる程、車室内空気が窓ガラスに触れたときに露点温度に達する絶対湿度が小さくなり、曇りやすくなる。このことから、窓ガラスの温度の高低に基づいて窓ガラスが曇るかどうかを判定することができる。
【０１８１】
車両用空調装置では、温水式ヒータコア２１に導入されるエンジン水温により車室内への吹出空気温度（デフロスタ吹出空気温度）が変動するので、エンジン水温と窓ガラスの温度との間には相関関係がある。そこで、本例では、エンジン水温ＴＷが所定値（例えば、４０°Ｃ）未満であれば、窓ガラス温度が低いため、窓ガラスが曇ると判定し、これに反し、エンジン水温ＴＷが所定値（例えば、４０°Ｃ）以上になれば、車室内への吹出空気温度の上昇、ひいては窓ガラス温度の上昇により窓ガラスが曇らないと判定する。
【０１８２】
上記ステップＳ４７０３にてエンジン水温ＴＷが所定値（例えば、４０°Ｃ）未満であると判定されたときは窓ガラスが曇る状況にあるので、以下に述べる曇り止めのための暖房能力制限の制御を行う。
【０１８３】
先ず、ステップＳ４７０４にてフラグＩ＝０か判定する。ホットガススイッチ３３の投入後の最初（１回目）の判定であれば、フラグＩ＝０であるので、ステップＳ４７０５に進み、圧縮機１０の吐出圧Ｐｄが第１所定値（例えば、２０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）以下であるか判定する。
【０１８４】
吐出圧Ｐｄが第１所定値以下であれば、ステップＳ４７０６に進み、外気温が第２所定値（例えば、０°Ｃ）以上であるか判定する。外気温が第２所定値以上であるときは、ステップＳ４７０７にて室内熱交換器（蒸発器）１５の温度（具体的には室内熱交換器吹出温度）Ｔｅが第１所定値より低いか判定する。ここで、第１所定値は、本例では、外気温＋５°Ｃに設定している。
【０１８５】
そして、室内熱交換器温度Ｔｅが第１所定値より低いときはステップＳ４７０８に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮし、圧縮機１１を作動させる。これに対し、室内熱交換器温度Ｔｅが第１所定値より高いときはステップＳ４７０７に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦし、圧縮機１１を停止させる。これと同時に、フラグＩ＝１にする。
【０１８６】
また、上記のステップＳ４７０６にて外気温が第２所定値より低いときはステップＳ４７１０に進み、室内熱交換器温度Ｔｅが第２所定値より低いか判定する。ここで、第２所定値は、本例では、０°Ｃに設定している。そして、室内熱交換器温度Ｔｅが第２所定値より低いときはステップＳ４７１１に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮし、圧縮機１１を作動させる。これに対し、室内熱交換器温度Ｔｅが第２所定値より高いときはステップＳ４７１２に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦし、圧縮機１１を停止させる。
【０１８７】
一方、上記ステップＳ４７０５において圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第１所定値より高いときはステップＳ４７０９に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして、圧縮機１１を停止するとともに、フラグＩ＝１にする。
【０１８８】
そして、ステップＳ４７０９にてフラグＩ＝１になると、次回のステップＳ４７０４における判定がＮＯとなって、ステップＳ４７１３に進み、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第２所定値（例えば、２ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）以下であるか判定する。圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第２所定値以下に低下するまでは、ステップＳ４７１３からステップＳ４７１４に進み、電磁クラッチ１１ａのＯＦＦ（圧縮機１１の停止）状態を保持する。
【０１８９】
そして、圧縮機１１の停止により吐出圧Ｐｄが第２所定値以下に低下すると、ステップＳ４７１３からステップＳ４７１５に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮして圧縮機１１を作動状態に復帰させるとともに、フラグＩ＝０にする。これにより、ステップＳ４７０４からステップＳ４７０５に進み、吐出圧Ｐｄが第１所定値を越えるまで、圧縮機１１の作動状態を保持する。
【０１９０】
なお、ステップＳ４７０１の判定で外気温が１０°Ｃを上回るときは、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードの必要がないときであるので、ステップＳ４７１６に進み、暖房用電磁弁４１ｂを閉状態にし、ステップＳ４７１４にて電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして、圧縮機１１を停止する。
【０１９１】
一方、ステップＳ４７０３において、エンジン水温が４０℃を超えるときは窓ガラスが曇らない状況にあるので、図１４と同様に、ホットガス暖房モードを最大能力で運転する。すなわち、エンジン水温が４０℃を超えるときはステップＳ４７０３の判定がＮＯとなり、ステップＳ４７１７〜Ｓ４７２３にて、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄのみに応じて、圧縮機１１の作動を断続して、暖房モードの能力を制御する。
【０１９２】
この暖房モードの能力制御は、図１４のステップＳ４６０５〜Ｓ４６１０の能力制御と同じであり、室内熱交換器温度Ｔｅを制限する制御を行わないので、ホットガス暖房モードを最大能力で運転することになる。
【０１９３】
以上のように、図１６では、暖房モード時に圧縮機１１の作動を断続制御して室内熱交換器１５の温度を制限する能力制限の制御と、室内熱交換器温度Ｔｅを制限しない最大能力運転の制御とを包含しており、これをまとめると次のようになる。
【０１９４】
（１）エンジン水温が４０℃以下であり、窓ガラスが曇る可能性がある時
▲１▼０°Ｃ≦外気温≦１０°Ｃであるとき
このときは、ステップＳ４７０７、Ｓ４７０８、Ｓ４７０９により、室内熱交換器温度が外気温＋５°Ｃとなるように圧縮機１１の作動を断続制御している。これにより、以下の理由から車両窓ガラスでの曇り発生を良好に防止できる。
【０１９５】
すなわち、冬期暖房時には、窓ガラスの曇り止めのために、通常、外気が空調ケース１８内に導入され、外気が室内熱交換器１５を通過するのであるが、室内熱交換器１５の温度を外気温より少し高めの温度（外気温＋５°Ｃ）以下に制御することにより、導入外気は室内熱交換器１５にて若干量（＋５°Ｃ）の温度だけ上昇することになり、従って、導入外気の相対湿度低下は僅少である。そのため、室内熱交換器１５にて凝縮水が再蒸発するのを抑制できる。
【０１９６】
そして、車両窓ガラスは外気に直接接しているので、その温度は外気温と同等ないしは若干高めの温度になっている。従って、室内熱交換器１５の温度を外気温より少し高めの温度（外気温＋５°Ｃ）に制御すれば、暖房用ヒータコア２１の下流側に設けられたデフロスタ吹出口４９から車両窓ガラスに向かって吹き出した空気が車両窓ガラスに接触して車両窓ガラスと同程度の温度まで冷却されても飽和状態に到達せず、車両窓ガラスの表面で結露することはない。
【０１９７】
また、空調ケース１８内に外気を導入して暖房モードを実行する場合に、外気温が０°Ｃ以上に上昇することに伴って、室内熱交換器１５の温度を外気温＋５°Ｃに制御することにより、この＋５°Ｃの温度上昇分だけ、暖房用ヒータコア２１の暖房負荷を低減でき、車室内暖房効果を向上できる。
【０１９８】
▲２▼外気温≦０°Ｃであるとき
このときは、ステップＳ４７１０、Ｓ４７１１、Ｓ４７１２により、室内熱交換器温度が０°Ｃとなるように圧縮機１１の作動を断続制御している。従って、室内熱交換器１５で凍結した凝縮水が融解し、蒸発するのを防止できるので、凝縮水の蒸発による車両窓ガラスの曇り発生を防止できる。
【０１９９】
また、寒冷地では外気温度＝−３０°Ｃ〜−２０°Ｃ程度の極低温時に暖房モードが使用されるので、このような場合には、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードの実行により、空調ケース１８内への導入外気を−３０°Ｃ〜−２０°Ｃから室内熱交換器１５におけるガス冷媒の放熱により０°Ｃまで温度上昇するので、この温度上昇分だけ、車室内暖房効果を向上できる。
【０２００】
（２）エンジン水温が４０℃を超え、窓ガラスが曇らない時
ステップＳ４７１７〜Ｓ４７２３にて、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄのみに応じて、圧縮機１１の作動を断続して、暖房モードの能力を制御する。これにより、室内熱交換器温度Ｔｅを制限しない最大能力の暖房モード運転を行う。
【０２０１】
再び、図１３において、ステップＳ４５５にてホットガス暖房モードの起動後の経過時間ｔが所定時間ｔ０以上経過したと判定されると、ステップＳ４９０に進み、冷房運転フラグＪ＝０にする。これにより、以後、ステップＳ４５０の判定が常にＹＥＳとなり、ステップＳ４６０によるホットガス暖房モードの最大能力運転を行う。
【０２０２】
なお、ホットガス暖房モードを設定していないときはステップＳ４４０の判定がＮＯとなり、ステップＳ５００にてホットガス暖房モードを停止状態、すなわち、暖房用電磁弁４１ｂを閉状態とし、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして圧縮機１１を停止状態とする。
【０２０３】
第８実施形態において、ホットガス暖房モードの経過時間ｔ１が所定時間ｔ０に達する前に車両エンジン２２が停止した場合には、室内熱交換器１５の凝縮水が完全に蒸発する前にホットガス暖房モードが強制的に停止される。従って、この場合は、ホットガス暖房モードの経過時間ｔ１が短い程、所定時間ｔ０を長くするように補正してもよい。
【０２０４】
（他の実施形態）
なお、上記第１〜第５実施形態では、圧縮機１１を電動圧縮機として、圧縮機１１の回転数制御により室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅを制御する例を説明したが、第６、第７実施形態と同様に圧縮機１１を電磁クラッチを介して車両エンジン２２により駆動し、圧縮機１１の作動を電磁クラッチにより断続することにより室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅを制御してもよい。
【０２０５】
また、圧縮機１１がその吐出容量を変更可能な可変容量型圧縮機である場合には圧縮機１１の吐出容量制御により室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅを制御してもよい。
【０２０６】
また、減圧装置１４の開度を電気的に制御し、この減圧装置１４の開度制御により暖房時の高圧側圧力を調整して室内熱交換器４４の冷媒温度を調整し、これにより、室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅを制御してもよい。
【０２０７】
また、室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅの代わりに室内熱交換器４４のフィン表面温度等を検出して、室内熱交換器４４の温度を制御するようにしてもよい。
【０２０８】
また、第１〜第５施形態では、ヒータコア２１に車両エンジン２１からの温水が循環する場合について説明したが、燃料電池搭載車において燃料電池の冷却水（温水）をヒータコア２１に循環させてもよい。
【０２０９】
なお、上記の各実施形態では、エアコン（冷房）スイッチ３２（図１）の投入により冷房モードを設定し、暖房スイッチ３３（図１）の投入により暖房モードを設定するマニュアル設定方式について説明したが、空調用電子制御装置２５により車室内温度を自動制御する場合には、車室の熱負荷条件と設定温度に基づいて目標吹出温度を算出し、車室内への吹出空気温度が目標吹出温度となるようにエアミックスドア２３等の温度調整手段を制御する。従って、上記目標吹出温度が所定温度以上である領域で暖房モードを自動設定し、上記目標吹出温度が所定温度以下である領域で冷房モードを自動設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成図である。
【図２】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図３】第１実施形態において温水温度の判定温度を外気温補正する場合の特性図である。
【図４】第２実施形態の制御フローチャートである。
【図５】第３実施形態の制御フローチャートである。
【図６】第４実施形態の制御フローチャートである。
【図７】第５実施形態の制御フローチャートである。
【図８】第６実施形態の全体構成図である。
【図９】第６実施形態で用いるホットガスヒータサイクルとヒートポンプ装置による圧縮機動力の説明図である。
【図１０】第６実施形態の制御フローチャートである。
【図１１】第８実施形態の全体構成図である。
【図１２】第８実施形態の電気制御ブロック図である。
【図１３】第８実施形態の制御フローチャートである。
【図１４】図１３のステップ４６０の具体例を示す制御フローチャートである。
【図１５】第８実施形態の制御特性図である。
【図１６】図１３のステップ４７０の具体例を示す制御フローチャートである。
【符号の説明】
１０…ヒートポンプ装置、１５…室内熱交換器、１８…空調ケース、
２１…ヒータコア。
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水を熱源とする温水式暖房装置と、ヒートポンプ装置とを併用して車室内の暖房を行う車両用空調装置において、特に、ヒートポンプ装置の暖房運転時に室内熱交換器で凝縮水が再蒸発して窓ガラスが曇ることを防止するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置では冬期暖房時に温水（エンジン冷却水）を暖房用ヒータコアに循環させ、このヒータコアにて温水を熱源として空調空気を加熱する温水式暖房装置を備えている。この場合、温水温度が低いときには車室内への吹出空気温度が低下して必要な暖房能力が得られない。
【０００３】
そこで、特公平５−３９８０７号公報においては、上記の温水式暖房装置に更にヒートポンプ装置を組み合わせ、温水式ヒータコアの吹出空気温度あるいは温水温度が所定温度以下のときにはヒートポンプ装置を暖房運転させ、温水式ヒータコアを通過した空気をヒートポンプ装置の室内熱交換器で加熱することにより、暖房能力の向上を図ることが提案されている。
【０００４】
ところで、車両用空調装置では冬期暖房時に汚染外気の導入防止のため内気モードを設定する場合がある。この場合は、窓ガラスの曇り止めのために、空調空気を冷却、除湿する必要が生じるので、外気温が０°Ｃ付近に低下するまで、ヒートポンプ装置の室内熱交換器を蒸発器として作動させ、ヒートポンプ装置を冷房運転させることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、外気温＝０°Ｃ付近において、窓ガラスの曇り止めのために、ヒートポンプ装置を冷房運転させた後に、暖房能力の不足から、ヒートポンプ装置を暖房運転させる場合が生じる。また、ヒートポンプ装置の前回の冷房運転後、ヒートポンプ装置を一旦停止し、その後、短時間でヒートポンプ装置を今度は暖房運転で起動する場合がある。
【０００６】
上記のような場合には、ヒートポンプ装置の冷房運転時に発生した凝縮水が室内熱交換器の表面に残存しているので、ヒートポンプ装置を暖房運転で起動すると、室内熱交換器が高圧側熱交換器（冷媒ガスの放熱器）として放熱作用を果たすので、室内熱交換器の温度が急上昇する。このため、室内熱交換器表面の凝縮水が再蒸発して車室内へ吹出し、車両窓ガラスを曇らせるという不具合が発生する。
【０００７】
また、冷房運転により室内熱交換器で一度発生した凝縮水は冬期の低外気温時では蒸発しにくく、長期間残存することがあるので、冷房運転からの切替直後でなくても、ヒートポンプ装置の暖房運転の起動により車両窓ガラスの曇りを発生させることがある。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、温水を熱源とする温水式暖房装置とヒートポンプ装置とを併用して車室内の暖房を行う車両用空調装置において、ヒートポンプ装置の暖房運転時に室内熱交換器で凝縮水が再蒸発して窓ガラスが曇ることを防止することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ヒートポンプ装置（１０）の冷房運転時に低圧側熱交換器として作用し、ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時には高圧側熱交換器として作用する室内熱交換器（１５）と、
室内熱交換器（１５）の下流側に配置され、温水を熱源として空気を加熱するヒータコア（２１）と、
車両の窓ガラスの室内空気湿度に関連する物理量に基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）とを備え、
判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）は、窓ガラス付近の室内空気湿度に関連する物理量として温水の温度を用い、温水の温度が所定温水温度（Ｔｗｏ）より低いときを窓ガラスが曇る状態であると判定するようになっており、
所定温水温度（Ｔｗｏ）は外気温の低下により高温側に補正するようになっており、
ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時に、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により窓ガラスが曇る状態であると判定されたときに室内熱交換器（１５）の温度が第１所定温度（Ｔｅ１）以下となるように室内熱交換器（１５）の暖房能力を制限することを特徴とする。
【００１３】
これによると、暖房運転時に室内熱交換器（１５）の温度が第１所定温度（Ｔｅ１）以下に維持される。従って、この第１所定温度（Ｔｅ１）を室内熱交換器（１５）の表面に付着した凝縮水が再蒸発しにくい低温域（具体的には請求項４のように１０℃）に設定することにより、暖房運転時に室内熱交換器（１５）の表面の凝縮水が再蒸発することを抑制して、高湿度空気の吹出に起因する、窓ガラスの曇り発生を抑えることができる。
【００１４】
なお、請求項１において、ヒータコア（２１）への温水の供給源としては、車両エンジンの他に燃料電池等であってもよい。
【００１６】
また、請求項１に記載の発明では、ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時に、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により窓ガラスが曇る状態であると判定されたときに室内熱交換器（１５）の温度が第１所定温度（Ｔｅ１）以下となるように室内熱交換器（１５）の暖房能力を制限するから、暖房運転時に窓ガラスが曇る状態であると判定した場合に高湿度空気の吹出を抑制して、窓ガラスの曇り発生をより確実に抑えることができる。
【００１７】
また、窓ガラスが曇る状態でないときは、暖房能力の制限を解除することにより、ヒートポンプ装置（１０）による暖房能力を増大することができる。
【００１８】
請求項１に記載の発明において、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）は、窓ガラス付近の室内空気湿度に関連する物理量に基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定することができる。
【００１９】
ここで、窓ガラス付近の室内空気湿度は、湿度センサを用いて直接検出する他に、車両環境条件や空調運転条件等から算出（推定）できる。例えば、窓ガラス付近の室内空気湿度は窓ガラスの温度に関連する物理量に基づいて算出（推定）できる。そして、窓ガラスの温度に関連する物理量も、窓ガラスの温度自身の他に、これと相関のある外気温、車速等等の物理量から算出（推定）できる。
【００２０】
また、窓ガラス付近の室内空気湿度は窓ガラス付近の室内空気温度との相関性が高い（温度が高ければ、相対湿度が低下する）ので、窓ガラス付近の室内空気温度から推定できる。そして、窓ガラス付近の室内空気温度は空調吹出温度から推定できる。
【００２１】
そこで、請求項１に記載の発明では、上記の窓ガラス付近の室内空気湿度に関連する物理量として、ヒータコア（２１）を循環する温水の温度を用いており、この温水の温度が所定温水温度（Ｔｗｏ）より低いときを窓ガラスが曇る状態であると判定することができる。つまり、室内への空調吹出温度はヒータコア（２１）を循環する温水の温度に応じて変化するので、温水温度に基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定できる。
【００２２】
さらに、請求項１に記載の発明においては、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）によって、温水の温度が所定温水温度（Ｔｗｏ）より低いときを窓ガラスが曇る状態であると判定するとともに、この所定温水温度（Ｔｗｏ）を外気温の低下により高温側に補正しているから、窓ガラスの温度との相関性が強い外気温の変化に応じて温水温度の判定レベル（Ｔｗｏ）を可変して、窓ガラスの曇り状態の判定をより的確に行うことができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用空調装置において、室内熱交換器（１５）が低圧側熱交換器として作用するときの耐圧保証圧力（Ｐ０）に相当する室内熱交換器（１５）の温度を第２所定温度（Ｔｅ２）とし、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により窓ガラスが曇らない状態であると判定されたときに、室内熱交換器（１５）の温度が、第１所定温度（Ｔｅ１）より高く、且つ第２所定温度（Ｔｅ２）より低い温度となるように室内熱交換器（１５）の暖房能力を制御することを特徴とする。
【００２５】
これにより、窓ガラスが曇らない状態であるときは、室内熱交換器（１５）の温度を第１所定温度（Ｔｅ１）より高くすることにより、ヒートポンプ装置（１０）による暖房能力を増大することができる。また、室内熱交換器（１５）の温度を低圧側熱交換器として作用するときの耐圧保証圧力（Ｐ０）に相当する第２所定温度（Ｔｅ２）より低く抑えることにより、耐圧性向上のための設計変更なしで、低圧側熱交換器として設計された室内熱交換器（１５）をそのまま高圧側熱交換器として利用でき、実用上極めて好都合である。
【００２６】
請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の車両用空調装置において、判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により窓ガラスが曇らない状態であると判定されたときに、ヒートポンプ装置（１０）の運転を停止するようにしてもよい。
【００２７】
請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、ヒートポンプ装置（１０）の圧縮機（１１）の作動制御により室内熱交換器（１５）の暖房能力を制御することができる。
【００３７】
請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、ヒートポンプ装置（１０）の冷媒としてＣＯ2を用いれば、ＣＯ2冷媒の特性に基づいて暖房運転時の高圧圧力（高圧冷媒温度）を高めてヒートポンプ装置（１０）の暖房能力を確保しやすい。
【００４８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００４９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態による車両用空調装置の全体構成を例示するもので、冷凍サイクルは冷房運転と暖房運転を切替可能なヒートポンプ装置１０として構成されている。なお、本例のヒートポンプ装置１０は冷媒としてＣＯ2（２酸化炭素）を用いた超臨界冷凍サイクルにて構成してある。この超臨界冷凍サイクルは、特表平３−５０３２６号公報等により公知であり、高圧側冷媒が臨界圧力よりも高い圧力状態で使用される場合があり、その場合は高圧側冷媒が凝縮せずガス状態のまま放熱する。
【００５０】
圧縮機１１はモータにより駆動される電動圧縮機であって、モータ回転数を制御（例えば、インバータ制御等）することにより吐出能力（吐出冷媒流量）を調整できる。四方弁１２は図示しない弁体の位置を電気アクチュエータ機構により制御して圧縮機１１の吐出側および吸入側の冷媒流れ方向を切り替えるものであり、図中、実線矢印Ａは冷房時の冷媒流れ方向を示し、破線矢印Ｂは暖房時の冷媒流れ方向を示す。
【００５１】
室外熱交換器１３は圧縮機１１等とともに車両エンジンルームに配置され、電動式の冷却ファン１３ａにより送風される外気（冷却空気）と熱交換するもので、冷房運転時は高圧側熱交換器（ガス放熱器）となり、暖房運転時は低圧側熱交換器（蒸発器）となる。減圧装置１４は室外熱交換器１３と室内熱交換器１５との間に配置され、ヒートポンプ装置の高圧側冷媒を低圧圧力に減圧、膨張させる。この減圧装置１４は可変絞りから構成されるもので、例えば、電気的に絞り開度が調整される電気膨張弁から構成される。
【００５２】
アキュームレータ１６は四方弁１２と圧縮機１１の吸入側との間に配置され、このアキュームレータ１６は蒸発器（室内熱交換器１５または室外熱交換器１３）の出口からの冷媒を受け入れ、そして、冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機１１側へ吸入させる。
【００５３】
車両用空調装置の室内ユニット１７は空調ケース１８を有し、この空調ケース１８は車室内へ向かって空気が流れる空気通路１９を構成するもので、この空調ケース１８内を電動式の空調用送風機２０により空気が送風される。空調用送風機２０の吸入側には図示しない内外気切替箱が設置され、内気（車室内空気）または外気（車室外空気）が切替導入される。冬期暖房時には窓ガラスの曇り止めのために通常、外気を内外気切替箱に導入する。
【００５４】
室内熱交換器１５は送風機２０の下流側に配置され、冷房運転時には冷凍サイクルの低圧冷媒が流入する低圧側熱交換器（蒸発器）となり、低圧冷媒が室内熱交換器１５で空気から吸熱して蒸発することにより空調用送風機２３の送風空気を冷却する。また、暖房運転時には、室内熱交換器１５は圧縮機１１の吐出側の高圧冷媒ガスが直接流入する高圧側熱交換器（ガス冷媒放熱器）となり、高圧冷媒ガスが送風空気に放熱することにより送風空気を加熱する。
【００５５】
空調ケース１８内において、室内熱交換器１５の空気下流側にはヒータコア２１が設置されており、このヒータコア２１は水冷式車両エンジン２２から循環する温水（エンジン冷却水）を熱源として送風空気を加熱する温水式暖房用熱交換器である。
【００５６】
なお、本例の適用車種は、走行用駆動源として電動モータを備えるハイブリッド車であり、従って、車両エンジン２２は走行用駆動源または車載発電機等の補機駆動用として運転される。
【００５７】
エアミックスドア２３は車室内への吹出空気の温度調整手段であって、ヒータコア２１のバイパス通路２４を通過する冷風とヒータコア２１を通過する温風との風量割合を調整して吹出空気の温度を調整する。エアミックスドア２３はサーボモータからなる駆動装置２３ａにより開閉される。
【００５８】
空調ケース１８においてヒータコア２１の下流側には車室内へ空調空気を吹き出す吹出口（図示せず）が設けられている。この吹出口としては周知のごとく乗員足元へ空気を吹き出すフット吹出口、乗員顔部側へ空気を吹き出すフェイス吹出口、および車両窓ガラス内面へ空気を吹き出すデフロスタ吹出口が設けられ、これらの吹出口を図示しない吹出モード切替ドアにより開閉して吹出モードを切り替えるようになっている。
【００５９】
空調用電子制御装置（以下ＥＣＵという）２５は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設定されたプログラムに従って入力信号に対する演算処理を行って、圧縮機１１の回転数制御、四方弁１２の切替およびその他の電気機器（１３ａ、１４、２０、２３ａ等）の作動を制御する。
【００６０】
ＥＣＵ２５には、車両エンジン２２の温水温度Ｔｗを検出する水温センサ２６、外気温センサ２７、内気温センサ２８、日射センサ２９、室内熱交換器１５の温度検出手段をなす吹出温度センサ３０等のセンサ群から検出信号が入力される。
【００６１】
また、車室内計器盤付近に設置される空調操作パネル３１の操作スイッチからの操作信号がＥＣＵ２５に入力される。この操作スイッチとしては、冷凍サイクルの圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２をヒートポンプ装置１０の冷房運転の状態に切り替えるエアコンスイッチ３２、冷凍サイクルの圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２をヒートポンプ装置１０の暖房運転の状態に切り替える暖房スイッチ３３、車室内の希望温度を設定する温度設定スイッチ３４、風量切替スイッチ３５、吹出モード切替スイッチ３６、内外気切替スイッチ３７等が備えられている。
【００６２】
次に、上記構成において第１実施形態の作動を説明する。まず、最初に、ヒートポンプ装置１０を構成する冷凍サイクル部分の作動を説明すると、冷房時には、ＥＣＵ２５により四方弁１２が図１の実線状態に操作され、圧縮機１１の吐出ガス冷媒はまず四方弁１２を通過して室外熱交換器１３に流入する。
【００６３】
室外熱交換器１３では、冷却ファン１３ａにより送風される外気にてガス冷媒が冷却されて放熱する。サイクル熱負荷が大きいときには室外熱交換器１３を通過する高圧冷媒の圧力は臨界圧力より高い超臨界状態となり、ガス状態のまま放熱する。一方、サイクル熱負荷が小さいときには高圧冷媒は臨界圧力より低い圧力状態となり、室外熱交換器１３で凝縮する。
【００６４】
そして、室外熱交換器１３通過後の冷媒は電気膨張弁から構成される減圧装置１４にて減圧されて、低温低圧の気液２相状態となる。
【００６５】
次に、この低圧冷媒は室内熱交換器１５内に流入して送風機２０の送風する空調空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器１５で冷却された空調空気は車室内へ吹き出して車室内を冷房する。室内熱交換器１５で蒸発したガス冷媒は四方弁１２を通過しアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。
【００６６】
冬期の暖房モード時には、ＥＣＵ２５により四方弁１２が図１の破線状態に操作され、圧縮機１１の吐出ガス冷媒はまず四方弁１２を通過して室内熱交換器１５に流入する。このため、圧縮機１１の高温吐出ガス冷媒（過熱ガス冷媒）が室内熱交換器１５にて送風空気に放熱して、送風空気を加熱する。
【００６７】
そして、室内熱交換器１５通過後の冷媒は減圧装置１４にて減圧されて、低温低圧の気液２相状態となる。この低圧冷媒は次に室外熱交換器１３で冷却ファン１３ａにより送風される外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１３で蒸発したガス冷媒は四方弁１２を通過しアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。
【００６８】
なお、室内熱交換器１５にてガス冷媒から空気に放出される熱量は、室外熱交換器１３での吸熱量と圧縮機１１の圧縮仕事量に相当する熱量の合計である。
【００６９】
そして、エンジン２２にて加熱され温度上昇した温水を温水式ヒータコア２１に循環させることにより、室内熱交換器１５にて加熱された送風空気をヒータコア２１においてさらに加熱することができ、車室内へ温風を吹き出すことができる。
【００７０】
ところで、冬期において内気吸入モード等では窓ガラスの曇り止めのために除湿暖房を行う場合がある。この除湿暖房時にはヒートポンプ装置１０を冷房運転させて、室内熱交換器１５にて送風空気を一旦、冷却除湿し、この除湿空気をヒータコア２１で加熱して除湿温風を車室内へ吹き出す。
【００７１】
この除湿暖房時には室内熱交換器１５表面に凝縮水が発生するので、室内熱交換器１５表面に凝縮水が付着した状態のまま、ヒートポンプ装置１０を暖房運転すると、凝縮水が再蒸発して窓ガラスの曇りの原因となる。
【００７２】
そこで、次に、ヒートポンプ装置１０の冷房運転から暖房運転への切替に起因する窓ガラスの曇りを防止するための暖房能力制御を図２により詳述する。図２の制御ルーチンは、例えば、車両エンジン２２のイグニッションスイッチ（図示せず）の投入によりスタートし、ステップＳ１００にて各センサ２６〜３０および空調操作パネル３１の操作スイッチ群３２〜３７からの信号を読み込む。
【００７３】
次に、ステップＳ１１０にてエアコンスイッチ３２の投入有無により冷房運転が設定されているか判定する。冷房運転の設定時（エアコンスイッチ３２の投入時）は次のステップＳ１２０に進み、圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２を図１実線の冷房状態に切り替えて、前述の冷房運転を行う。
【００７４】
一方、冷房運転が設定されていないときはステップＳ１１０からステップＳ１３０に進み、暖房スイッチ３３の投入有無により暖房運転が設定されているか判定する。暖房運転の設定時（暖房スイッチ３３の投入時）は次のステップＳ１４０に進み、圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２を図１破線の暖房状状態に切り替えて、前述の暖房運転を行う。
【００７５】
次に、ステップＳ１５０にて水温センサ２６により検出される温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ以下であるか判定する。ここで、所定温度Ｔｗｏは例えば６０℃であり、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇すると、ヒータコア２１で加熱されて車室内の乗員足元部および窓ガラス内面へ吹き出す温風の温度が窓ガラスの曇りにくいレベルまで上昇する。つまり、温風温度の上昇により窓ガラス付近の空気が露点に達するまで温度低下しない状態となる。
【００７６】
このように、温水温度Ｔｗは窓ガラス付近の空気湿度との相関性が高い物理量ということができる。そこで、本例では、ステップＳ１５０において、温水温度Ｔｗが６０℃以上であるときは窓ガラスが曇らない状態であると判定し、これに反し、温水温度Ｔｗが６０℃未満であるときは窓ガラスが曇る状態であると判定する。
【００７７】
そして、温水温度Ｔｗが６０℃未満であるときはステップＳ１６０に進み、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。ここで、第１所定温度Ｔｅ１は、室内熱交換器１５が放熱器として作用しても室内熱交換器１５表面で凝縮水が再蒸発することを抑制する温度であって、本発明者らの実験検討によると、第１所定温度Ｔｅ１＝１０℃に設定し、吹出空気温度Ｔｅを１０℃以下に制限することにより凝縮水の再蒸発を抑制して、寒冷時（外気温＝−２０℃程度）でも窓ガラスの曇りを防止できることが分かった。
【００７８】
なお、室内熱交換器１５でガス冷媒が超臨界状態で放熱するときは冷媒の相変化がないので、室内熱交換器１５の冷媒入口部から冷媒出口部に向かって次第に冷媒温度が低下する。それに伴って、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅも冷媒入口部から冷媒出口部に向かって次第に低下する。そこで、温度センサ３０は室内熱交換器１５の冷媒入口部と冷媒出口部の中間部に設置して、室内熱交換器１５の平均的吹出空気温度を検出するようにしてある。
【００７９】
ステップＳ１６０における圧縮機１１の回転数制御の具体例としては、吹出空気温度Ｔｅが１０℃まで上昇すると、圧縮機１１の回転数を所定量低下させ、これにより、吹出空気温度Ｔｅが低下して例えば、８℃まで低下すると、圧縮機１１の回転数を所定量上昇させる。このように吹出空気温度Ｔｅに基づいて圧縮機回転数をフィードバック制御する。
【００８０】
一方、ステップＳ１５０にて温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ（６０℃）より高いときは、窓ガラスが曇らない状態であるので、ステップＳ１７０にて室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第２所定温度Ｔｅ２以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。ここで、第２所定温度Ｔｅ２は上記第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）より高い温度（４０℃）であるから、室内熱交換器１５の暖房能力をステップＳ１６０による圧縮機回転数制御時より増大できる。
【００８１】
但し、この第２所定温度Ｔｅ２は室内熱交換器１５の耐圧保証圧力Ｐ０を考慮して次のように設定している。室内熱交換器１５は本来冷房運転時に低圧側熱交換器（蒸発器）として作用するものであって、その低圧側熱交換器としての耐圧保証圧力Ｐ０は例えば１０ＭＰａである。そこで、暖房運転時にこの耐圧保証圧力Ｐ０（１０ＭＰａ）に相当する温度以下に、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅを制御すれば、室内熱交換器１５の耐圧性を高めるための設計変更を特別にしなくても、低圧側熱交換器（蒸発器）として設計された室内熱交換器１５をそのまま高圧側熱交換器として使用できる。
【００８２】
ＣＯ2冷媒の場合、耐圧保証圧力Ｐ０（１０ＭＰａ）に相当する、室内熱交換器１５の冷媒出入口間の平均的冷媒温度は略４０℃である。従って、第２所定温度Ｔｅ２＝４０℃に設定して、暖房運転時に室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅをこの第２所定温度Ｔｅ２以下となるように制御すれば、室内熱交換器１５の冷媒圧力を耐圧保証圧力Ｐ０以下に維持できる。
【００８３】
一方、ステップＳ１３０にて暖房運転が設定されていないと判定したときは、ステップＳ１８０にて圧縮機１１を停止状態としてヒートポンプ装置１０を停止状態とする。
【００８４】
ところで、第１実施形態では窓ガラスが曇る状態なのか否かを判定する温水温度Ｔｗの判定温度Ｔｗｏを６０℃一定としているが、窓ガラスの温度は外気温Ｔａｍの低下に伴って低下し、それにより、窓ガラスが曇り易くなる。そこで、この点を考慮して、図３のように、判定温度Ｔｗｏを外気温Ｔａｍの低下に伴って高温側へ補正する。これにより、窓ガラスの曇り止めをより確実に行うことができる。
【００８５】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態によるヒートポンプ装置１０の制御を示すもので、第１実施形態の図２との相違点はステップＳ１５０にて温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ（６０℃）より高いとき（窓ガラスが曇らない状態であるとき）はステップＳ１８０に進み、ヒートポンプ装置１０を停止状態とする点である。
【００８６】
つまり、車両（車種）によっては、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇すれば、温水熱源によるヒータコア２１の暖房能力だけで車室内の暖房をほぼ満足できるレベルに到達できる場合がある。そこで、第２実施形態では、温水温度Ｔｗが６０℃以上へ上昇すると直ちにヒートポンプ装置１０を停止させて車両エンジン２２の省動力を図る。
【００８７】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態によるヒートポンプ装置１０の制御を示すもので、第１実施形態ではステップＳ１７０にて室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）より高い第２所定温度Ｔｅ２（４０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御しているが、第３実施形態では、ステップＳ１７０にて室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）より低い第３所定温度Ｔｅ３（０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。
【００８８】
つまり、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇したときに、第２実施形態のごとくヒートポンプ装置１０を停止させると暖房能力が不足する場合がある。例えば、外気温度＝−２０℃〜−３０℃のような極く寒冷地で外気導入により車室内を暖房する場合等では、ヒータコア２１の暖房能力だけでは暖房熱負荷が過大となり、暖房能力不足が生じることがある。
【００８９】
そこで、第３実施形態では、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇した後に、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）より低い第３所定温度Ｔｅ３（０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。これにより、−２０℃〜−３０℃の極く低温の外気を室内熱交換器１５で一旦０℃近傍まで上昇させる。その後、ヒータコア２１にて温水熱源により外気を再度加熱して車室内の暖房を行うことができるので、第２実施形態に比較して暖房能力を向上できる。
【００９０】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態によるヒートポンプ装置１０の制御を示すもので、第１〜第３実施形態では温水温度Ｔｗに基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定しているが、第４実施形態ではヒートポンプ装置１０の冷房運転履歴に基づいて窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定する。
【００９１】
図６の制御フローのうち図４、図５との相違点を説明すると、図６の制御フローでは、まず、ステップＳ１９０でフラグＦ＝０に初期化する。そして、ステップＳ１２０で冷房運転を実行すると、ステップＳ２００でフラグＦ＝１にする。
【００９２】
一方、ステップＳ１５０では温水温度Ｔｗの判定温度Ｔｗｏを、ヒータコア２１による暖房能力を十分確保できるレベルの温度（８０℃）に高めている。そのため、第４実施形態では、温水温度Ｔｗが判定温度Ｔｗｏを上回ると、ステップＳ１８０に進み、ヒートポンプ装置１０を停止状態とする。
【００９３】
そして、温水温度Ｔｗが判定温度Ｔｗｏ（８０℃）未満であるときはステップＳ２１０にてフラグＦ＝０であるか判定する。この判定は車両エンジン２２の起動後（イグニッションスイッチＯＮ後）一度でも冷房運転を実行したかどうかの判定である。
【００９４】
すなわち、車両エンジン２２の起動後（イグニッションスイッチＯＮ後）一度も冷房運転を実行していないときは、フラグＦ＝０の初期化状態がそのまま維持されている。従って、この場合はヒートポンプ装置１０の暖房運転直前での冷房運転の履歴がないので、室内熱交換器１５表面での凝縮水保持量がないとか、少ない場合である。そこで、この場合は窓ガラスが曇らない状態であると判定できるので、ステップＳ１７０に進み、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第２所定温度Ｔｅ２（４０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。
【００９５】
一方、ステップＳ２１０にてフラグＦ＝０でないと判定されたときは、ヒートポンプ装置１０の暖房運転前に冷房運転の履歴があることになり、室内熱交換器１５表面で凝縮水が保持されており、窓ガラスが曇る状態であると判定できる。そこで、この場合はステップＳ１６０に進み、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが第１所定温度Ｔｅ１（１０℃）以下となるように圧縮機１１の回転数を制御する。
【００９６】
（第５実施形態）
図７は第５実施形態によるヒートポンプ装置１０の制御を示すもので、ステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１８０の処理は第１〜第４実施形態と同じであり、また、ステップＳ１５０の処理は第４実施形態（図６）と同じである。
【００９７】
第５実施形態では、室内熱交換器１５の冷媒圧力Ｐｅを検出する圧力センサ（図示せず）を追加設置し、その検出信号をＥＣＵ２５に入力する。
【００９８】
第５実施形態では、暖房運転時に温水温度Ｔｗが判定温度Ｔｗｏ（８０℃）未満であるときはステップＳ２２０に進み、室内熱交換器１５の冷媒圧力Ｐｅが室内熱交換器１５の耐圧保証圧力Ｐ０（１０ＭＰａ）未満であるか判定する。ここで、耐圧保証圧力Ｐ０は第１実施形態で既述したように室内熱交換器１５が低圧側熱交換器（蒸発器）として作用する際の耐圧保証圧力である。
【００９９】
冷媒圧力ＰｅがＰ０に上昇するとステップＳ１８０に進み、ヒートポンプ装置１０を停止させ、冷媒圧力ＰｅがＰ０を超過しないよう制御する。一方、冷媒圧力ＰｅがＰ０より低いときはステップＳ２３０に進み、外気温Ｔａｍが０℃より高いか判定する。
【０１００】
外気温Ｔａｍが０℃より高いときはステップＳ２４０にて室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅが外気温Ｔａｍ＋若干量αの範囲内に維持されるように圧縮機１１の回転数を制御する。より具体的に説明すると、吹出温度Ｔｅが外気温Ｔａｍ＋５°Ｃまで上昇すると、圧縮機１１の回転数を所定量減少させ、これにより、吹出温度Ｔｅが外気温Ｔａｍ＋３°Ｃまで低下すると、圧縮機１１の回転数を所定量増加させる。
【０１０１】
このような圧縮機１１の回転数制御によって、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを外気温Ｔａｍ＋若干量αの範囲内に維持することができ、これにより、以下の理由から車両窓ガラスでの曇りを良好に防止できる。
【０１０２】
すなわち、冬期暖房時には、窓ガラスの曇り止めのために、通常、外気が空調ケース１８内に導入され、外気が室内熱交換器１５を通過するのであるが、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを外気温Ｔａｍより少し高めの温度（Ｔａｍ＋α）以下に制御することにより、導入外気は室内熱交換器１５にて若干量α（＋５°Ｃ）の温度だけ上昇することになり、従って、導入外気の相対湿度低下は僅少である。そのため、室内熱交換器１５にて凝縮水が再蒸発するのを抑制できる。
【０１０３】
そして、車両窓ガラスは外気に直接接しているので、窓ガラス内面の温度は外気温Ｔａｍより若干高めの温度になっている。従って、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを外気温Ｔａｍより少し高めの温度（Ｔａｍ＋α）に制御すれば、ヒータコア２１の下流側に設けられたデフロスタ吹出口（図示せず）から車両窓ガラスに向かって吹き出した空気が車両窓ガラス内面に接触して車両窓ガラス内面と同程度の温度まで冷却されても飽和状態に到達せず、車両窓ガラスの内面で結露することはない。
【０１０４】
また、空調ケース１８内に外気を導入して暖房モードを実行する場合に、外気温が０°Ｃ以上に上昇することに伴って、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを外気温Ｔａｍ＋５°Ｃに制御することにより、この＋５°Ｃの温度上昇分だけ、ヒータコア２１の暖房負荷を低減でき、車室内暖房効果を向上できる。
【０１０５】
一方、外気温Ｔａｍが０℃以下であるときはステップＳ２３０からステップＳ２５０に進み、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅが０℃近傍の所定範囲に維持されるように圧縮機１１の回転数を制御する。より具体的に説明すると、吹出温度Ｔｅが０°Ｃまで上昇すると、圧縮機１１の回転数を所定量減少させ、これにより、吹出温度Ｔｅが−２°Ｃまで低下すると、圧縮機１１の回転数を所定量増加させる。
【０１０６】
このような圧縮機１１の回転数制御によって、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを０℃近傍の所定範囲（−２°Ｃ〜０℃）に維持することができる。
【０１０７】
従って、室内熱交換器１５で凍結した凝縮水が融解し、蒸発するのを防止できるので、凝縮水の蒸発による車両窓ガラスの曇り発生を防止できる。また、寒冷地では外気温度＝−３０°Ｃ〜−２０°Ｃ程度の極低温時に暖房モードが使用されるので、このような場合には、ヒートポンプ装置１０の暖房運転により空調ケース１８内への導入外気を−３０°Ｃ〜−２０°Ｃから室内熱交換器１５におけるガス冷媒の放熱により０°Ｃ近傍まで温度上昇するので、この温度上昇分だけ、車室内暖房効果を向上できる。
【０１０８】
（第６実施形態）
最初に第６実施形態の課題について説明すると、上記の各実施形態ではヒートポンプ装置１０の暖房運転時に車両の窓ガラスが曇る状態であることを判定すると、室内熱交換器１５の温度が第１所定温度Ｔｅ１以下となるように室内熱交換器１５の暖房能力を制限し、これにより、車両の窓ガラスの曇り防止を行うようにしている。
【０１０９】
ところが、ヒートポンプ装置１０では、暖房運転時に室外熱交換器１３での吸熱量と圧縮仕事量に相当する熱量の合計を室内熱交換器１５で放熱するので、効率（ＣＯＰ）が高く、圧縮機動力が比較的小さいので、車両エンジン２２の駆動負荷が小さくなる。
【０１１０】
その結果、エンジン２２の温水温度の上昇が遅くなるので、上記の各実施形態のように温水温度が所定温度Ｔｗｏ（例えば、６０℃）以下であるときを窓ガラスが曇る状態であるとして判定し、室内熱交換器１５の暖房能力を制限する制御（窓ガラスの曇り防止制御）を行うと、この制御期間が長くなってしまい、ヒートポンプ装置１０の暖房能力を車室内暖房のために有効発揮できない。
【０１１１】
そこで、第６実施形態では、ヒートポンプ装置１０と、ヒートポンプ装置１０よりも圧縮機動力が大きい暖房方式（ホットガスヒータサイクル）とを切替可能として、温水温度の低いときはホットガスヒータサイクルを運転することにより、車両エンジン２２の駆動負荷を増大させる。これにより、温水温度の上昇を促進し、暖房性能の早期向上を図るものである。
【０１１２】
図８は第６実施形態であり、圧縮機１１は電磁クラッチ１１ａを介して車両エンジン２２により駆動するようになっている。
【０１１３】
第６実施形態では、実線矢印Ａで示す冷房モードの冷媒経路において、四方弁１２と室外熱交換器１３の入口側との間の冷媒通路を室内熱交換器１５の入口側に直接連通するホットガスバイパス通路４０を設けている。このホットガスバイパス通路４０は圧縮機１１の吐出ガス冷媒を室内熱交換器１５に直接導入して、高温の吐出ガス冷媒により空気を加熱するホットガスヒータサイクルを設定するためのものである。
【０１１４】
そして、室外熱交換器１３側流路とホットガスバイパス通路４０との分岐部に、ＥＣＵ２５により開閉制御される電気式切替弁４１を設けており、この電気式切替弁４１によりホットガスバイパス通路４０への冷媒流れと室外熱交換器１３への冷媒流れを切り替えるようになっている。
【０１１５】
この電気式切替弁４１は、具体的には室外熱交換器１３側流路の電磁弁とホットガスバイパス通路４０側流路の電磁弁との２個の電磁弁を組み合わせて構成することができる。また、室外熱交換器１３側流路の電磁弁とホットガスバイパス通路４０側流路の差圧弁とを組み合わせて構成することもできる。また、電気式切替弁４１を三方切替型の１個の弁で構成することもできる。
【０１１６】
ホットガスバイパス通路４０には減圧装置４２を設けて、圧縮機１１の吐出ガス冷媒を減圧装置４２により所定量減圧した後に室内熱交換器１５に直接導入する。減圧装置４２は固定絞りで構成することができ、そのため、電気式切替弁４１の通路部に減圧装置４２を一体に構成することができる。
【０１１７】
なお、第６実施形態においても、ヒートポンプ装置１０の冷媒としてＣＯ2を用いている。これにより、ＣＯ2冷媒の特性に基づいて暖房運転時の高圧圧力（高圧冷媒温度）を高めてヒートポンプ装置１５の暖房能力を確保しやすい。
【０１１８】
ヒートポンプ装置１０の暖房運転では、室外熱交換器１３での吸熱量と圧縮仕事量に相当する熱量の合計を室内熱交換器１５で放熱するのに対して、ホットガスヒータサイクルでは、ホットガスバイパス通路４０を通して圧縮機１１の吐出ガス冷媒を室内熱交換器１５に直接導入するのて、圧縮機１１の圧縮仕事量に相当する熱量だけを室内熱交換器１５で放熱することになる。従って、ホットガスヒータサイクルはヒートポンプ装置１０の暖房運転に比較して効率（暖房性能／圧縮機動力）が低下する。
【０１１９】
このため、ホットガスヒータサイクルでは暖房性能確保のために、ヒートポンプ装置１０の暖房運転より圧縮機１１の吐出圧を高くする必要がある。その結果、図９に示すようにホットガスヒータサイクルでは、室内熱交換器１５での放熱量を同一にする条件において、圧縮機動力がヒートポンプ装置１０の２〜３倍に増える。
【０１２０】
第６実施形態では、このようにホットガスヒータサイクルでは圧縮機動力が増えるという特性に着目して、エンジン水温の低温時にホットガスヒータサイクルを選択することにより、圧縮機１１の動力を強制的に増加させてエンジン水温の上昇を促進させる。
【０１２１】
図１０は第６実施形態による作動を示すフローチャートであり、図１０の制御ルーチンは暖房スイッチ３３の投入により暖房モードが設定されるとスタートし、まず、ステップＳ３００にて水温センサ２６により検出される温水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１より低いか判定する。ここで、第１所定温度Ｔｗ１は例えば６０℃であり、温水温度Ｔｗが６０℃以上に上昇すると、温水熱源によるヒータコア２１の暖房能力だけで車室内の暖房をほぼ満足できる場合がある。
【０１２２】
そこで、温水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１（＝６０℃）より高いときはステップＳ３１０に進み、電磁クラッチ１１ａをオフして圧縮機１１を停止し、ヒートポンプ装置１０を停止状態とする。これにより、車室内の暖房は、温水熱源によるヒータコア２１の暖房能力だけで行う。
【０１２３】
一方、温水温度Ｔｗが第１所定温度Ｔｗ１より低いときはステップＳ３２０に進み、温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２より低いか判定する。ここで、第２所定温度Ｔｗ２は第１所定温度Ｔｗ１より低い温度であって、例えば４０℃である。
【０１２４】
温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２より高いときは、ステップＳ３３０に進み、通常のヒートポンプ暖房運転を行う。すなわち、図８において、四方弁１２を破線で示す暖房モード時の状態に操作し、かつ、電磁クラッチ１１ａをオンして圧縮機１１を車両エンジン２２により駆動する。これと同時に、電気式切替弁４１を、ホットガスバイパス通路４０側の流路を閉塞し、室外熱交換器１３側の流路を開放する状態に切り替える。
【０１２５】
これにより、ヒートポンプ装置１０において、圧縮機１１の作動により冷媒が破線矢印Ｂの経路で循環し、圧縮機１１の吐出冷媒ガスが直接室内熱交換器１５に流入して送風空気（暖房時は通常、外気）を加熱する。なお、ヒートポンプ装置１０の暖房運転を必要とする条件（Ｔｗ＜Ｔｗ１）では、エアミックスドア２３は通常ヒータコア２１の通風路を全開する位置（最大暖房位置）にある。そのため、室内熱交換器１５で加熱された空気はヒータコア２１で更に加熱された後に車室内へ吹き出す。
【０１２６】
これに対し、温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２より低いときは、ステップＳ３２０からステップＳ３４０に進み、ヒートポンプ装置１０をホットガスヒータサイクルにて運転する。
【０１２７】
すなわち、図８において、四方弁１２を実線で示す冷房モード時の状態に操作し、かつ、電磁クラッチ１１ａをオンして圧縮機１１を車両エンジン２２により駆動する。これと同時に、電気式切替弁４１を、ホットガスバイパス通路４０側の流路を開放し、室外熱交換器１３側の流路を閉塞する状態に切り替える。
【０１２８】
これにより、圧縮機１１の吐出冷媒ガスが実線矢印Ａのように電気式切替弁４１へ向かって流れ、この電気式切替弁４１を通過してホットガスバイパス通路４０へ高温冷媒ガスが流入する。この高温冷媒ガスは、ホットガスバイパス通路４０の減圧装置（固定絞り）４２で所定量減圧された後、室内熱交換器１５に直接導入される。
【０１２９】
この室内熱交換器１５では、送風機２０により送風される空気（暖房時は通常外気）を高温冷媒ガスと熱交換させて加熱する。そして、室内熱交換器１５で加熱された空気はヒータコア２１で更に加熱された後に車室内へ吹き出す。室内熱交換器１５で放熱した冷媒ガスはその後、四方弁１２とアキュムレータ１６を通過して圧縮機１１に吸入され、再度圧縮される。
【０１３０】
上記のごとくステップＳ３４０にてホットガスヒータ運転を設定した後に、次に、ステップＳ３５０にて室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ１以上であるか判定する。ここで、所定温度Ｔｅ１は、前述の各実施形態と同様に、室内熱交換器１５が放熱器として作用しても室内熱交換器１５表面で凝縮水が再蒸発することを抑制する温度であって、具体的には所定温度Ｔｅ１＝１０℃程度が好ましい。
【０１３１】
吹出空気温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ１（１０℃）以上であるときは、ステップＳ３６０に進み、ホットガスヒータの能力制御運転を行う。具体的一例としては、Ｔｅ≧１０℃で電磁クラッチ１１ａ（圧縮機１１）をオフし、Ｔｅ≦８℃で電磁クラッチ１１ａ（圧縮機１１）をオンするという、圧縮機１１作動の断続（オンオフ）制御を行って、ホットガスヒータの能力制御（能力制限）を行う。
【０１３２】
これにより、室内熱交換器１５が放熱器として作用するときに凝縮水の再蒸発を抑制して、寒冷時でも窓ガラスの曇りを防止できる。
【０１３３】
吹出空気温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ１（１０℃）より低い時は、ホットガスヒータ運転の能力制御を行わない。
【０１３４】
ところで、ホットガスヒータ運転では、前述の図９に示すようにヒートポンプ運転に比して圧縮機動力が２〜３倍に増加するから、温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２（４０℃）より低いときに、ホットガスヒータ運転（圧縮機動力の強制増加状態）を設定することにより、車両エンジン２２の駆動負荷増大により、温水温度の上昇を促進することができる。その結果、ヒータコア２１での温水暖房性能を早期に向上できる。
【０１３５】
（第７実施形態）
上記の第６実施形態では温水温度Ｔｗが第２所定温度Ｔｗ２に上昇するまでの間は、ホットガスヒータ運転を選択し、これにより、圧縮機１１の動力を強制的に増加させるようにしているが、第７実施形態では、ヒートポンプ装置１０の暖房運転時に、室内熱交換器１５を通過した高圧冷媒を低圧に減圧する電気膨張弁１４に着目して、この電気膨張弁１４の開度を強制的に全開状態または全開状態に近い所定開度以上に保持する。
【０１３６】
具体的には、図１０の制御ルーチンにおいて、ステップＳ３４０において、ホットガスヒータ運転の代わりに、電気膨張弁１４の開度を強制的に全開状態または全開状態に近い所定開度以上に保持するヒートポンプ運転を行えばよい。
【０１３７】
これにより、温水温度の低温時にはヒートポンプ装置１０の冷媒循環量を強制的に増加させて、圧縮機１１の動力を強制的に増加させることができるため、車両エンジン２２の駆動負荷が増加して、温水温度を早期に上昇させることができる。
【０１３８】
（第８実施形態）
第８実施形態は通常の冷凍サイクルによる冷房運転と、ホットガスヒータサイクルの暖房運転とを切替可能な冷凍サイクル装置を備えた車両用空調装置に関するものであり、ホットガスヒータサイクルの暖房運転に伴う窓ガラスの曇りを、ホットガスヒータサイクルの暖房能力の制限により防止するととともに、この暖房能力の制限を極力減らすことができるようにしている。
【０１３９】
図１１は第８実施形態による車両用空調装置の全体構成図であり、図１１のホットガスヒータサイクルＨは図８の第６実施形態で説明したホットガスヒータサイクルと基本的には同一機能を果たすものであり、図８と同一もしくは均等部分には同一符号を付してある。
【０１４０】
空調用冷凍サイクルＲは後述のように通常の冷房用冷凍サイクルＣとホットガスヒータサイクルＨを切替設定できるものであり、圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａを介して水冷式の車両エンジン２２により駆動される。圧縮機１１の吐出側冷媒通路には圧縮機１１の吐出圧を検出する圧力センサ４３が設けてある。
【０１４１】
圧縮機１１の吐出側は冷房用電磁弁４１ａを介して室外熱交換器（凝縮器）１３に接続され、この室外熱交換器１３の出口側は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める受液器４４に接続される。室外熱交換器１３は圧縮機１１等とともに車両エンジンルームに配置され、電動式の冷却ファン１３ａにより送風される外気（冷却空気）と熱交換する。
【０１４２】
そして、受液器４４の出口側は温度式膨張弁からなる第１減圧装置１４に接続されている。この第１減圧装置１４の出口側は逆止弁４５を介して室内熱交換器（蒸発器）１５に接続されている。室内熱交換器１５の出口側はアキュームレータ１６を介して圧縮機１１の吸入側に接続されている。
【０１４３】
上記した圧縮機１１の吐出側から冷房用電磁弁４１ａ→室外熱交換器１３→受液器４４→第１減圧装置１４→逆止弁４５→室内熱交換器１５→アキュームレータ１６を経て圧縮機１１の吸入側に戻る閉回路により通常の冷房用冷凍サイクルＣが構成される。
【０１４４】
一方、圧縮機１１の吐出側と室内熱交換器１５の入口側との間に、室外熱交換器１３等をバイパスするホットガスバイパス通路４０が設けてあり、このバイパス通路４０には暖房用電磁弁４１ｂおよび第２減圧装置４２が直列に設けてある。この第２減圧装置４２はオリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りで構成することができる。圧縮機１１の吐出側から暖房用電磁弁４１ｂ→第２減圧装置４２→室内熱交換器１５→アキュームレータ１６を経て圧縮機１１の吸入側に戻る閉回路により暖房用のホットガスヒータサイクルＨが構成される。
【０１４５】
室内ユニット１７は、車室内へ向かって空気が流れる空気通路１９を構成する空調ケース１８を有し、この空調ケース１８において空調用送風機２０の上流部には、内気吸入口４６からの内気吸入と外気吸入口４７からの外気吸入を切り替える内外気切替ドア４８が設けられている。なお、内外気切替ドア４８は、図示しないリンク機構を介してモータ４８ａ（図１２）により駆動される。
【０１４６】
一方、空調ケース１８の最も空気下流側には、車両フロント窓ガラスの内面に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口４９、車両乗員の頭胸部に向けて空調風（主に冷風）を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口５０、車両乗員の足元部に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口５１、およびこれらの各吹出口を選択的に開閉する複数個のモード切替ドア５２〜５４が回動可能に設けられている。
【０１４７】
なお、このモード切替ドア５２〜５４は、図示しないリンク機構を介してモータ５５（図１２）により駆動される。このモード切替ドア５２〜５４により、フェイス吹出口５０のみを開放するフェイス（ＦＡＣＥ）モードと、フェイス吹出口５０とフット吹出口５１の両方を開放するバイレベル（Ｂ／Ｌ）モードと、フット吹出口５１を開放するフット（ＦＯＯＴ）モードと、フット吹出口５１とデフロスタ吹出口４９を両方とも開放するフットデフ（Ｆ／Ｄ）モードと、デフロスタ吹出口４９を開放するデフロスタ（ＤＥＦ）モードとを切り替えることができる。
【０１４８】
なお、送風機２０は、図示の簡略化のために軸流式で示しているが、実際は、遠心式ファンを持つ送風機であり、この遠心式送風機２０はブロワモータ２０ａにより回転駆動される。なお、本実施形態の遠心式送風機２０の送風量は、ブロワモータ２０ａに印加するブロワ制御電圧を調整することにより、０段階（ＯＦＦ）から３２段階まで連続的または段階的に切り替え可能になっている。
【０１４９】
次に、室内熱交換器（蒸発器）１５を通過した空気を再加熱する温水式ヒータコア２１および温水弁５６は、エンジン２２により駆動されるウォータポンプ（図示せず）により温水（冷却水）が循環する温水循環回路５７の途中に設置され、これらのエンジン２２、温水式ヒータコア２１、温水循環回路５７および温水弁５６によって温水式暖房装置（主暖房装置）が構成される。
【０１５０】
温水弁５６は冷房モードの最大冷房時には閉弁するが、それ以外の時には温水弁５６は常に開弁する。そして、温水弁５６の開度の調整により温水式ヒータコア２１への温水流量を調整して車室内への吹出空気温度を調整できる。本実施形態では、車室内への吹出空気の温度調整手段として、温水式ヒータコア２１への温水流量を調整する温水弁５６を用いているが、第１実施形態のように冷温風の風量割合を調整して車室内への吹出空気温度を調整するエアミックスドア２３を本実施形態の温度調整手段として用いてもよいことはもちろんである。温水弁５６はモータ５６ａ（図１２）により駆動される。
【０１５１】
図１２は本実施形態の電気制御ブロック図であり、エアコンＥＣＵ２５はマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、車室内前部の計器盤周辺に設けられた空調操作パネル３１上の各種操作スイッチ３２〜３７からのスイッチ操作信号、およびセンサ群２６〜３０、４３からのセンサ検出信号が入力される。そして、ＥＣＵ２５はこれらの入力信号に基づいて所定の演算処理を行い、空調用の各種機器１１ａ、１３ｂ、２０ａ、４１ａ、４１ｂ、４８ａ、５５、５６ａの作動を制御する。
【０１５２】
なお、空調操作パネル３１のエアコンスイッチ３２は、冷凍サイクルの圧縮機１１の起動または停止を指令するスイッチであり、このエアコンスイッチ３２は冷凍サイクルの冷房モードを設定する冷房スイッチの役割を果たす。また、ホットガススイッチ３３は、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを設定する暖房スイッチの役割を果たす。
【０１５３】
次に、上記構成において第８実施形態の作動を説明する。まず、最初に、冷凍サイクル部分の作動を説明すると、冷房モード時には、ＥＣＵ２５により冷房用電磁弁４１ａが開状態とされ、暖房用電磁弁４１ｂが閉状態とされる。従って、電磁クラッチ１１ａが接続状態となり、圧縮機１１が車両エンジン２２にて駆動されると、圧縮機１１の吐出ガス冷媒は開状態の冷房用電磁弁４１ａを通過して室外熱交換器１３に流入する。
【０１５４】
室外熱交換器１３では、冷却ファン１３ａにより送風される外気にて冷媒が冷却されて凝縮する。そして、室外熱交換器１３通過後の冷媒は受液器４４で気液分離され、液冷媒のみが第１減圧装置１４で減圧されて、低温低圧の気液２相状態となる。
【０１５５】
次に、この低圧冷媒は逆止弁４５を通過して室内熱交換器１５内に流入して送風機２０の送風する空調空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器１５で冷却された空調空気は車室内へ吹き出して車室内を冷房する。室内熱交換器１５で蒸発したガス冷媒はアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。
【０１５６】
冬期の暖房モード時には、ＥＣＵ２５により冷房用電磁弁４１ａが閉状態とされ、暖房用電磁弁４１ｂが開状態とされ、ホットガスバイパス通路４０が開通する。このため、圧縮機１１の高温吐出ガス冷媒（過熱ガス冷媒）が開状態の暖房用電磁弁４１ｂを通って第２減圧装置４２で減圧された後、室内熱交換器１５に流入する。
【０１５７】
このとき、逆止弁４５はホットガスバイパス通路４０からのガス冷媒が第１減圧装置１４側へ流れるのを防止する。従って、冷凍サイクルは、圧縮機１１の吐出側→暖房用電磁弁４１ｂ→第２減圧装置４２→室内熱交換器１５→アキュームレータ１６→圧縮機１１の吸入側に戻る閉回路（ホットガスヒータサイクルＨ）にて運転される。
【０１５８】
そして、第２減圧装置４２で減圧された後の過熱ガス冷媒が室内熱交換器１５にて送風空気に放熱して、送風空気を加熱する。ここで、室内熱交換器１５にてガス冷媒から放出される熱量は、圧縮機１１の圧縮仕事量に相当するものである。このとき、温水式のヒータコア２１に温水弁５６を介して温水を流すことにより、送風空気をヒータコア２１においてさらに加熱することができ、車室内へ温風を吹き出すことができる。室内熱交換器１５で放熱したガス冷媒はアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。
【０１５９】
次に、第８実施形態による冷凍サイクル制御の具体例を説明する。この冷凍サイクル制御には、冬期の低外気温時における冷房モードと暖房モードとの切替に起因する窓ガラスの曇り止めのための、ホットガスヒータサイクルＨの暖房能力制限の制御を含んでいる。
【０１６０】
図１３の制御ルーチンは、例えば、車両エンジン２２のイグニッションスイッチ（図示せず）の投入によりスタートするものであり、ステップＳ４００にてセンサ群２６〜３０、４３および空調操作パネル３１の操作スイッチ群３２〜３７からの信号を読み込む。また、前回の車両エンジン２２の運転時における冷房運転フラグＪを読み込む。
【０１６１】
ここで、冷房運転フラグＪは、前回の空調運転時（前回の車両エンジン２２の運転時）に冷凍サイクルＲが冷房運転したまま停止されるとＪ＝１となり、一方、前回の空調運転時に冷凍サイクルＲが冷房運転していない時はＪ＝０となる。また、前回の空調運転時に冷凍サイクルＲが冷房運転しても、その後に、ホットガスヒータサイクルによる暖房運転を所定時間ｔ０以上継続して、室内熱交換器１５の表面の凝縮水が蒸発した判定されるときは後述のステップＳ４９０によりＪ＝０となる。この冷房運転フラグＪの信号は、車両エンジン２２が停止されてもＥＣＵ２５にて記憶保持され、次回の空調運転時（次回の車両エンジン運転時）にステップＳ４００にて読み込まれるようになっている。
【０１６２】
次に、ステップＳ４１０にて冷房モードが設定されているか判定する。具体的には、空調操作パネル３１のエアコンスイッチ３２の投入有無により冷房モードの設定有無を判定し、同スイッチ３２の投入時はステップＳ４１０の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ４２０にて冷凍サイクルＲを通常の冷房用冷凍サイクルＣにて運転させる。すなわち、電磁クラッチ１１ａをＯＮし、圧縮機１１を作動させ、かつ、冷房用電磁弁４１ａを開、暖房用電磁弁４１ｂを閉の状態にして、前述の冷房モード状態で冷凍サイクルＲを運転させる。これにより、室内熱交換器１５が蒸発器となって、送風空気を冷却する。次のステップＳ４３０では冷房モードの設定によりフラグＪ＝１にする。
【０１６３】
一方、冷房モードを設定していないとき（エアコンスイッチ３２のオフ時）はステップＳ４１０の判定がＮＯとなり、ステップＳ４４０に進み、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードが設定されているか判定する。この判定は具体的にはホットガススイッチ３３の投入有無により行う。同スイッチ３３の投入時はステップＳ４４０の判定がＹＥＳとなり、次のステップＳ４５０にて冷房運転フラグＪ＝０か判定する。
【０１６４】
冷房運転フラグＪ＝０であるときは、前回の空調運転時に冷房運転をしていないとき、あるいは、冷房運転をしてもその後のホットガスヒータサイクルＨによる暖房運転のために、室内熱交換器１５表面に凝縮水が付着していない状態であるから、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房運転をしても室内熱交換器１５表面での凝縮水の再蒸発が発生せず、窓ガラスの曇りの心配がないことを意味する。
【０１６５】
そこで、冷房運転フラグＪ＝０であるときは、窓ガラスの曇りの心配がないため、次のステップ４６０に進み、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを最大能力にて運転する。
【０１６６】
図１４は上記ステップ４６０によるホットガスヒータ暖房モードの最大能力運転の具体例を示すもので、先ず、ステップＳ４６００にてフラグＩ＝０に初期化する。次に、ステップＳ４６０１にて外気温が第１所定値（例えば、１０°Ｃ）以下であるか判定する。外気温が第１所定値以下のときは、ステップＳ４６０２にてエンジン水温が所定値（例えば、８０°Ｃ）以下であるか判定する。
【０１６７】
エンジン水温が所定値以下のときは、次に、ステップＳ４６０３にて冷房用冷房用電磁弁４１ａを閉、暖房用暖房用電磁弁４１ｂを開の状態（暖房モードの状態）にする。次に、ステップＳ４６０４にてフラグＩ＝０か判定する。ホットガススイッチ３３の投入後の最初（１回目）の判定であれば、フラグＩ＝０であるので、ステップＳ４６０５に進み、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第１所定値（例えば、２０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）以下であるか判定する。
【０１６８】
吐出圧Ｐｄが第１所定値以下であれば、ステップＳ４６０６に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮし、圧縮機１１を作動させる。これに対し、上記ステップＳ４６０５において圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第１所定値より高いときはステップＳ４６０７に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして、圧縮機１１を停止するとともに、フラグＩ＝１にする。
【０１６９】
ここで、本例においては、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄに基づいて圧縮機１１の作動を断続することにより、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードの能力を制御するようになっている。そこで、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第１所定値を越えると暖房能力の制御およびサイクル高圧の異常上昇防止のために圧縮機１１を停止する。
【０１７０】
そして、ステップＳ４６０７にてフラグＩ＝１にするので、次回のステップＳ４６０４における判定がＮＯとなって、ステップＳ４６０８に進み、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第２所定値（例えば、２ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）以下であるか判定する。圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第２所定値以下に低下するまでは、ステップＳ４６０８からステップＳ４６０９に進み、電磁クラッチ１１ａのＯＦＦ状態（圧縮機１１の停止状態）を保持する。
【０１７１】
そして、圧縮機１１の停止により吐出圧Ｐｄが第２所定値以下に低下すると、ステップＳ４６０８からステップＳ４６１０に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮして圧縮機１１を作動状態に復帰させるとともに、フラグＩ＝０にする。これにより、ステップＳ４６０４からステップＳ４６０５、Ｓ４６０６に進み、吐出圧Ｐｄが第１所定値を越えるまで、圧縮機１１の作動状態を保持する。
【０１７２】
なお、ステップＳ４６０１の判定で外気温が１０°Ｃを上回るとき、およびステップＳ４６０２でエンジン水温が８０°Ｃを上回るときは、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードの必要がないときであるので、ステップＳ４６１１に進み、暖房用電磁弁４１ｂを閉の状態にし、ステップＳ４６１２にて電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして、圧縮機１１を停止する。
【０１７３】
また、ホットガスヒータサイクルによる暖房モード時には外気温が１０°Ｃ以下の低温域にあるため、圧縮機１１の停止により吐出圧Ｐｄが急速に低下するので、吐出圧Ｐｄに対する圧縮機停止用の第１所定値（例えば、２０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）と、圧縮機作動復帰用の第２所定値（例えば、２ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）との間に大きな圧力差（ヒステリシス）を設定して、圧縮機１１の頻繁な断続（ハンチング）を抑えるようにしている。
【０１７４】
次に、図１３の制御ルーチンにおいてステップＳ４５０の判定がＮＯである時（冷房運転フラグＪ＝１である時）は、前回の空調運転時に冷房運転をしているので、室内熱交換器１５表面に凝縮水が付着しており、従って、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房運転でもって、室内熱交換器１５表面での凝縮水の再蒸発が起こり、窓ガラスの曇りが発生する可能性がある。
【０１７５】
この場合は先ず、ステップＳ４５５に進み、ホットガス暖房モードの起動後の経過時間ｔが所定時間ｔ０以上経過したか判定する。
【０１７６】
ここで、所定時間ｔ０は、ホットガス暖房モードにおいて室内熱交換器１５の放熱により室内熱交換器１５表面の凝縮水の蒸発を完了させるに必要なホットガス暖房作動時間であり、予め、実験等により求めた一定値とすることができる。しかし、室内熱交換器１５表面の凝縮水の付着量は実際には前回の冷房運転時間が長い程多くなり、また、前回の冷房運転停止から今回のホットガス暖房モードの起動（車両エンジン２２の起動）までの時間が短い程多くなる。それ故、上記のホットガス暖房必要作動時間ｔ０は、前回の冷房運転時間が長い程、また、前回の冷房運転停止から今回のホットガス暖房モードの起動（車両エンジン２２の起動）までの時間が短い程、長くなるように決定することが好ましい。
【０１７７】
図１５はホットガス暖房必要作動時間ｔ０を決定する特性図であり、▲１▼は前回の冷房運転停止から今回のホットガス暖房モードの起動までの時間ｔ１が２時間以下の特性であり、▲２▼は時間ｔ１が２時間を超えて５時間以下の特性であり、▲３▼は時間ｔ１が５時間を超えて１０時間以下の特性である。
【０１７８】
図１３のステップＳ４５５にて、ホットガス暖房モードの起動後の経過時間ｔが所定時間ｔ０未満であると判定されると、ステップＳ４７０に進みホットガス暖房モードの運転を行う。このステップＳ４７０によるホットガス暖房モードは、窓ガラスの曇り発生の可能性があるため、曇り止めのための暖房能力制限の制御を含むものである。
【０１７９】
図１６は上記ステップＳ４７０による具体的制御例を示すものであり、先ず、ステップＳ４７００にてフラグＩ＝０に初期化する。次に、ステップＳ４７０１にて外気温が第１所定値（例えば、１０°Ｃ）以下であるか判定する。外気温が第１所定値以下のときは、ステップＳ４７０２にて冷房用冷房用電磁弁４１ａを閉、暖房用暖房用電磁弁４１ｂを開の状態（暖房モードの状態）にする。次に、ステップＳ４７０３にてエンジン水温が所定値（例えば、４０°Ｃ）以下であるか判定する。
【０１８０】
このステップＳ４７０３の判定は、窓ガラスが曇る状況にあるかどうかを判定する。すなわち、車両の窓ガラスの温度が低くなる程、車室内空気が窓ガラスに触れたときに露点温度に達する絶対湿度が小さくなり、曇りやすくなる。このことから、窓ガラスの温度の高低に基づいて窓ガラスが曇るかどうかを判定することができる。
【０１８１】
車両用空調装置では、温水式ヒータコア２１に導入されるエンジン水温により車室内への吹出空気温度（デフロスタ吹出空気温度）が変動するので、エンジン水温と窓ガラスの温度との間には相関関係がある。そこで、本例では、エンジン水温ＴＷが所定値（例えば、４０°Ｃ）未満であれば、窓ガラス温度が低いため、窓ガラスが曇ると判定し、これに反し、エンジン水温ＴＷが所定値（例えば、４０°Ｃ）以上になれば、車室内への吹出空気温度の上昇、ひいては窓ガラス温度の上昇により窓ガラスが曇らないと判定する。
【０１８２】
上記ステップＳ４７０３にてエンジン水温ＴＷが所定値（例えば、４０°Ｃ）未満であると判定されたときは窓ガラスが曇る状況にあるので、以下に述べる曇り止めのための暖房能力制限の制御を行う。
【０１８３】
先ず、ステップＳ４７０４にてフラグＩ＝０か判定する。ホットガススイッチ３３の投入後の最初（１回目）の判定であれば、フラグＩ＝０であるので、ステップＳ４７０５に進み、圧縮機１０の吐出圧Ｐｄが第１所定値（例えば、２０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）以下であるか判定する。
【０１８４】
吐出圧Ｐｄが第１所定値以下であれば、ステップＳ４７０６に進み、外気温が第２所定値（例えば、０°Ｃ）以上であるか判定する。外気温が第２所定値以上であるときは、ステップＳ４７０７にて室内熱交換器（蒸発器）１５の温度（具体的には室内熱交換器吹出温度）Ｔｅが第１所定値より低いか判定する。ここで、第１所定値は、本例では、外気温＋５°Ｃに設定している。
【０１８５】
そして、室内熱交換器温度Ｔｅが第１所定値より低いときはステップＳ４７０８に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮし、圧縮機１１を作動させる。これに対し、室内熱交換器温度Ｔｅが第１所定値より高いときはステップＳ４７０７に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦし、圧縮機１１を停止させる。これと同時に、フラグＩ＝１にする。
【０１８６】
また、上記のステップＳ４７０６にて外気温が第２所定値より低いときはステップＳ４７１０に進み、室内熱交換器温度Ｔｅが第２所定値より低いか判定する。ここで、第２所定値は、本例では、０°Ｃに設定している。そして、室内熱交換器温度Ｔｅが第２所定値より低いときはステップＳ４７１１に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮし、圧縮機１１を作動させる。これに対し、室内熱交換器温度Ｔｅが第２所定値より高いときはステップＳ４７１２に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦし、圧縮機１１を停止させる。
【０１８７】
一方、上記ステップＳ４７０５において圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第１所定値より高いときはステップＳ４７０９に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして、圧縮機１１を停止するとともに、フラグＩ＝１にする。
【０１８８】
そして、ステップＳ４７０９にてフラグＩ＝１になると、次回のステップＳ４７０４における判定がＮＯとなって、ステップＳ４７１３に進み、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第２所定値（例えば、２ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）以下であるか判定する。圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが第２所定値以下に低下するまでは、ステップＳ４７１３からステップＳ４７１４に進み、電磁クラッチ１１ａのＯＦＦ（圧縮機１１の停止）状態を保持する。
【０１８９】
そして、圧縮機１１の停止により吐出圧Ｐｄが第２所定値以下に低下すると、ステップＳ４７１３からステップＳ４７１５に進み、電磁クラッチ１１ａをＯＮして圧縮機１１を作動状態に復帰させるとともに、フラグＩ＝０にする。これにより、ステップＳ４７０４からステップＳ４７０５に進み、吐出圧Ｐｄが第１所定値を越えるまで、圧縮機１１の作動状態を保持する。
【０１９０】
なお、ステップＳ４７０１の判定で外気温が１０°Ｃを上回るときは、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードの必要がないときであるので、ステップＳ４７１６に進み、暖房用電磁弁４１ｂを閉状態にし、ステップＳ４７１４にて電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして、圧縮機１１を停止する。
【０１９１】
一方、ステップＳ４７０３において、エンジン水温が４０℃を超えるときは窓ガラスが曇らない状況にあるので、図１４と同様に、ホットガス暖房モードを最大能力で運転する。すなわち、エンジン水温が４０℃を超えるときはステップＳ４７０３の判定がＮＯとなり、ステップＳ４７１７〜Ｓ４７２３にて、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄのみに応じて、圧縮機１１の作動を断続して、暖房モードの能力を制御する。
【０１９２】
この暖房モードの能力制御は、図１４のステップＳ４６０５〜Ｓ４６１０の能力制御と同じであり、室内熱交換器温度Ｔｅを制限する制御を行わないので、ホットガス暖房モードを最大能力で運転することになる。
【０１９３】
以上のように、図１６では、暖房モード時に圧縮機１１の作動を断続制御して室内熱交換器１５の温度を制限する能力制限の制御と、室内熱交換器温度Ｔｅを制限しない最大能力運転の制御とを包含しており、これをまとめると次のようになる。
【０１９４】
（１）エンジン水温が４０℃以下であり、窓ガラスが曇る可能性がある時
▲１▼０°Ｃ≦外気温≦１０°Ｃであるとき
このときは、ステップＳ４７０７、Ｓ４７０８、Ｓ４７０９により、室内熱交換器温度が外気温＋５°Ｃとなるように圧縮機１１の作動を断続制御している。これにより、以下の理由から車両窓ガラスでの曇り発生を良好に防止できる。
【０１９５】
すなわち、冬期暖房時には、窓ガラスの曇り止めのために、通常、外気が空調ケース１８内に導入され、外気が室内熱交換器１５を通過するのであるが、室内熱交換器１５の温度を外気温より少し高めの温度（外気温＋５°Ｃ）以下に制御することにより、導入外気は室内熱交換器１５にて若干量（＋５°Ｃ）の温度だけ上昇することになり、従って、導入外気の相対湿度低下は僅少である。そのため、室内熱交換器１５にて凝縮水が再蒸発するのを抑制できる。
【０１９６】
そして、車両窓ガラスは外気に直接接しているので、その温度は外気温と同等ないしは若干高めの温度になっている。従って、室内熱交換器１５の温度を外気温より少し高めの温度（外気温＋５°Ｃ）に制御すれば、暖房用ヒータコア２１の下流側に設けられたデフロスタ吹出口４９から車両窓ガラスに向かって吹き出した空気が車両窓ガラスに接触して車両窓ガラスと同程度の温度まで冷却されても飽和状態に到達せず、車両窓ガラスの表面で結露することはない。
【０１９７】
また、空調ケース１８内に外気を導入して暖房モードを実行する場合に、外気温が０°Ｃ以上に上昇することに伴って、室内熱交換器１５の温度を外気温＋５°Ｃに制御することにより、この＋５°Ｃの温度上昇分だけ、暖房用ヒータコア２１の暖房負荷を低減でき、車室内暖房効果を向上できる。
【０１９８】
▲２▼外気温≦０°Ｃであるとき
このときは、ステップＳ４７１０、Ｓ４７１１、Ｓ４７１２により、室内熱交換器温度が０°Ｃとなるように圧縮機１１の作動を断続制御している。従って、室内熱交換器１５で凍結した凝縮水が融解し、蒸発するのを防止できるので、凝縮水の蒸発による車両窓ガラスの曇り発生を防止できる。
【０１９９】
また、寒冷地では外気温度＝−３０°Ｃ〜−２０°Ｃ程度の極低温時に暖房モードが使用されるので、このような場合には、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードの実行により、空調ケース１８内への導入外気を−３０°Ｃ〜−２０°Ｃから室内熱交換器１５におけるガス冷媒の放熱により０°Ｃまで温度上昇するので、この温度上昇分だけ、車室内暖房効果を向上できる。
【０２００】
（２）エンジン水温が４０℃を超え、窓ガラスが曇らない時
ステップＳ４７１７〜Ｓ４７２３にて、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄのみに応じて、圧縮機１１の作動を断続して、暖房モードの能力を制御する。これにより、室内熱交換器温度Ｔｅを制限しない最大能力の暖房モード運転を行う。
【０２０１】
再び、図１３において、ステップＳ４５５にてホットガス暖房モードの起動後の経過時間ｔが所定時間ｔ０以上経過したと判定されると、ステップＳ４９０に進み、冷房運転フラグＪ＝０にする。これにより、以後、ステップＳ４５０の判定が常にＹＥＳとなり、ステップＳ４６０によるホットガス暖房モードの最大能力運転を行う。
【０２０２】
なお、ホットガス暖房モードを設定していないときはステップＳ４４０の判定がＮＯとなり、ステップＳ５００にてホットガス暖房モードを停止状態、すなわち、暖房用電磁弁４１ｂを閉状態とし、電磁クラッチ１１ａをＯＦＦして圧縮機１１を停止状態とする。
【０２０３】
第８実施形態において、ホットガス暖房モードの経過時間ｔ１が所定時間ｔ０に達する前に車両エンジン２２が停止した場合には、室内熱交換器１５の凝縮水が完全に蒸発する前にホットガス暖房モードが強制的に停止される。従って、この場合は、ホットガス暖房モードの経過時間ｔ１が短い程、所定時間ｔ０を長くするように補正してもよい。
【０２０４】
（他の実施形態）
なお、上記第１〜第５実施形態では、圧縮機１１を電動圧縮機として、圧縮機１１の回転数制御により室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅを制御する例を説明したが、第６、第７実施形態と同様に圧縮機１１を電磁クラッチを介して車両エンジン２２により駆動し、圧縮機１１の作動を電磁クラッチにより断続することにより室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅを制御してもよい。
【０２０５】
また、圧縮機１１がその吐出容量を変更可能な可変容量型圧縮機である場合には圧縮機１１の吐出容量制御により室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅを制御してもよい。
【０２０６】
また、減圧装置１４の開度を電気的に制御し、この減圧装置１４の開度制御により暖房時の高圧側圧力を調整して室内熱交換器４４の冷媒温度を調整し、これにより、室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅを制御してもよい。
【０２０７】
また、室内熱交換器４４の吹出温度Ｔｅの代わりに室内熱交換器４４のフィン表面温度等を検出して、室内熱交換器４４の温度を制御するようにしてもよい。
【０２０８】
また、第１〜第５施形態では、ヒータコア２１に車両エンジン２１からの温水が循環する場合について説明したが、燃料電池搭載車において燃料電池の冷却水（温水）をヒータコア２１に循環させてもよい。
【０２０９】
なお、上記の各実施形態では、エアコン（冷房）スイッチ３２（図１）の投入により冷房モードを設定し、暖房スイッチ３３（図１）の投入により暖房モードを設定するマニュアル設定方式について説明したが、空調用電子制御装置２５により車室内温度を自動制御する場合には、車室の熱負荷条件と設定温度に基づいて目標吹出温度を算出し、車室内への吹出空気温度が目標吹出温度となるようにエアミックスドア２３等の温度調整手段を制御する。従って、上記目標吹出温度が所定温度以上である領域で暖房モードを自動設定し、上記目標吹出温度が所定温度以下である領域で冷房モードを自動設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成図である。
【図２】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図３】第１実施形態において温水温度の判定温度を外気温補正する場合の特性図である。
【図４】第２実施形態の制御フローチャートである。
【図５】第３実施形態の制御フローチャートである。
【図６】第４実施形態の制御フローチャートである。
【図７】第５実施形態の制御フローチャートである。
【図８】第６実施形態の全体構成図である。
【図９】第６実施形態で用いるホットガスヒータサイクルとヒートポンプ装置による圧縮機動力の説明図である。
【図１０】第６実施形態の制御フローチャートである。
【図１１】第８実施形態の全体構成図である。
【図１２】第８実施形態の電気制御ブロック図である。
【図１３】第８実施形態の制御フローチャートである。
【図１４】図１３のステップ４６０の具体例を示す制御フローチャートである。
【図１５】第８実施形態の制御特性図である。
【図１６】図１３のステップ４７０の具体例を示す制御フローチャートである。
【符号の説明】
１０…ヒートポンプ装置、１５…室内熱交換器、１８…空調ケース、
２１…ヒータコア。
Claims (6)
- 車室内へ向かって空気が流れる空調ケース（１８）と、
前記空調ケース（１８）内に設けられ、ヒートポンプ装置（１０）の冷房運転時に低圧側熱交換器として作用し、前記ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時には高圧側熱交換器として作用する室内熱交換器（１５）と、
前記空調ケース（１８）内で前記室内熱交換器（１５）の下流側に配置され、温水を熱源として前記空気を加熱するヒータコア（２１）と、
車両の窓ガラスの室内空気湿度に関連する物理量に基づいて前記窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）とを備え、
前記判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）は、前記窓ガラス付近の室内空気湿度に関連する物理量として前記温水の温度を用い、前記温水の温度が所定温水温度（Ｔｗｏ）より低いときを前記窓ガラスが曇る状態であると判定するようになっており、
前記所定温水温度（Ｔｗｏ）は外気温の低下により高温側に補正するようになっており、
前記ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時に、前記判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により前記窓ガラスが曇る状態であると判定されたときに前記室内熱交換器（１５）の温度が第１所定温度（Ｔｅ１）以下となるように前記室内熱交換器（１５）の暖房能力を制限することを特徴とする車両用空調装置。 - 前記室内熱交換器（１５）が低圧側熱交換器として作用するときの耐圧保証圧力（Ｐ０）に相当する前記室内熱交換器（１５）の温度を第２所定温度（Ｔｅ２）とし、
前記判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により前記窓ガラスが曇らない状態であると判定されたときに、前記室内熱交換器（１５）の温度が、前記第１所定温度（Ｔｅ１）より高く、且つ前記第２所定温度（Ｔｅ２）より低い温度となるように前記室内熱交換器（１５）の暖房能力を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。 - 前記判定手段（Ｓ１５０、Ｓ２１０）により前記窓ガラスが曇らない状態であると判定されたときに、前記ヒートポンプ装置（１０）の運転を停止することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
- 前記第１所定温度（Ｔｅ１）は１０℃であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
- 前記ヒートポンプ装置（１０）の圧縮機（１１）の作動制御により前記室内熱交換器（１５）の暖房能力を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
- 前記ヒートポンプ装置（１０）の冷媒はＣＯ2であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
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