JP5948101B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車両用空調装置に関するものである。

従来から、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等に搭載される空調装置として、ヒートポンプ装置を備えた空調装置が知られている。これら車両用のヒートポンプ装置は、電動コンプレッサと、車室外に配設される車室外熱交換器と、膨張弁と、車室内に配設される車室内熱交換器とを冷媒配管によって順に接続して構成されている。

例えば、特許文献１の車両用空調装置は、車室内熱交換器として、空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器と、下流側に配設される下流側車室内熱交換器とを備えている。下流側車室内熱交換器は、暖房運転モード及び冷房運転モードの両モードで放熱器として作用する。また、上流側車室内熱交換器は、暖房運転モード及び冷房運転モードの両モードで吸熱器として作用する。

暖房運転モードでは、特に低外気時に強い暖房が要求されるが、特許文献１のように暖房運転モードで上流側車室内熱交換器を吸熱器として作用させると暖房能力が不十分になることが考えられる。

そこで、例えば特許文献２に開示されているように、暖房運転モードで上流側車室内熱交換器も放熱器として作用させることが考えられる。すなわち、コンプレッサから吐出した冷媒を下流側車室内熱交換器に流した後、上流側車室内熱交換器に流すように冷媒配管を接続する。これにより、上流側車室内熱交換器によって加熱した空気を下流側車室内熱交換器で再加熱することができるので、暖房能力を向上させることが可能になるという利点がある。一方、冷房運転モードでは、減圧後の冷媒を上流側車室内熱交換器に供給することによって上流側車室内熱交換器を吸熱器として作用させるようにしているので、冷房も行うことができる。

特開平９−２４０２６６号公報 特開２０１１−２５５７３５号公報

上記特許文献２の車両用空調装置の場合、冷房運転モードに限ってみれば、コンプレッサから吐出した高圧冷媒が減圧されてから上流側車室内熱交換器に流入するので、上流側車室内熱交換器の耐圧強度及び繰り返し加圧強度は、下流側車室内熱交換器に比べて低くて済む。

ところが、この特許文献２では、暖房運転モードで暖房能力の向上を図るために上流側車室内熱交換器を放熱器として作用させるようにしている。従って、コンプレッサから吐出した高圧冷媒が上流側車室内熱交換器に流入することになるので、上流側車室内熱交換器の耐圧強度等を向上させる必要が生じ、その結果、コスト高になるという問題が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車室内に配設する２つの熱交換器を暖房運転モード時には共に放熱器とし、冷房運転モード時には一方を吸熱器とする場合に、冷房運転モード時に吸熱器となる熱交換器の耐圧強度及び繰り返し加圧強度が低くて済むようにし、もって、低コスト化を図ることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、冷房運転モード時に吸熱器となる熱交換器に対し、暖房運転モード時に放熱器として作用可能な程度に減圧した冷媒を流入させるようにした。

第１の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第１車室内熱交換器と、車室内において該第１車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第２車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、膨張弁とを含み、上記圧縮機、上記第１及び第２車室内熱交換器、上記膨張弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第１及び第２車室内熱交換器を収容するとともに、該第１及び第２車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記ヒートポンプ装置には、上記第１車室内熱交換器と上記第２車室内熱交換器との間に配設されて上記第２車室内熱交換器に流入する冷媒圧力を減圧するための減圧装置が設けられ、
上記空調制御装置は、上記ヒートポンプ装置の運転モードを、上記第２車室内熱交換器を吸熱器とし、上記第１車室内熱交換器及び上記車室外熱交換器を放熱器とする冷房運転モードと、上記第１及び第２車室内熱交換器を放熱器とし、上記車室外熱交換器を吸熱器とする暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えるように構成され、
上記減圧装置は、暖房運転モードにあるときに減圧状態とされ、減圧状態では、上記第２車室内熱交換器が放熱器として作用するように減圧度合いが設定され、
上記空調制御装置は、更に、上記減圧装置による減圧度合いが最低である状態のときに上記第２車室内熱交換器に流入する冷媒圧力が上昇した場合には、上記ヒートポンプ装置の圧縮機の吐出量を低下させるように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、暖房運転モード時には、減圧装置によって減圧された冷媒が第２車室内熱交換器に流入することになるが、このときの減圧度合いは第２車室内熱交換器が放熱器として作用するように設定されているので、第１及び第２車室内熱交換器の両方が放熱器として作用する。これにより、暖房運転モード時の暖房能力が十分に得られる。

このように、減圧装置により減圧した冷媒を第２車室内熱交換器に流入させるようにしたので、第２車室内熱交換器の耐圧強度や繰り返し加圧強度が低くて済む。

さらに、減圧装置による減圧度合いが調整された後、更に第２車室内熱交換器に流入する冷媒圧力が上昇した場合には、圧縮機の吐出量が低下させるようにしたことで、圧縮機が消費するエネルギ量の変動を抑制することが可能になる。加えて、第２車室内熱交換器の内圧上昇を抑制することも可能になる。

第２の発明は、第１の発明において、上記冷媒配管は、上記第１車室内熱交換器の冷媒出口側と上記第２車室内熱交換器の冷媒入口側とを接続する接続配管を備え、
上記接続配管には、上記減圧装置が設けられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、圧縮機から吐出した高圧冷媒が第１車室内熱交換器に流入した後、接続配管を流通して第２車室内熱交換器に流入することになるので、第１車室内熱交換器の表面温度の方が高くなる。そして、暖房運転モード時には、空調用空気が第２車室内熱交換器を通過した後、第１車室内熱交換器を通過することになるが、第１車室内熱交換器の方が温度が高いので、空調用空気を空気流れ方向下流側において十分に加熱することが可能になる。この場合に、接続配管に設けた減圧装置によって減圧した冷媒を第２車室内熱交換器に流入させることが可能になる。

第３の発明は、第１の発明において、上記冷媒配管は、上記第２車室内熱交換器の冷媒入口側に接続され、高圧冷媒が流れる高圧側冷媒配管及び低圧冷媒が流れる低圧側冷媒配管を備え、
上記ヒートポンプ装置は、上記高圧側冷媒配管と上記低圧側冷媒配管とのうち、一方から上記第２車室内熱交換器に冷媒が流れるように冷媒配管を選択する冷媒流路切替装置を備え、
上記冷媒流路切替装置は、上記高圧側冷媒配管を開閉する高圧側開閉弁と、上記低圧側冷媒配管を開閉する低圧側開閉弁とを備え、
上記高圧側開閉弁に上記減圧装置が内蔵されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、高圧側冷媒配管と低圧側冷媒配管とを選択するための冷媒流路切替装置を構成する高圧側開閉弁に減圧装置を内蔵したので、部品点数を削減することが可能になるとともに、冷媒配管のジョイント部分を少なくすることが可能になる。

第４の発明は、第１の発明において、上記減圧装置は、上記第２車室内熱交換器に流入する冷媒の圧力に応じて減圧度合いを変更するように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第２車室内熱交換器の内部の圧力を一定以下にすることが可能になるので、第２車室内熱交換器の信頼性を高めることが可能になるとともに、第２車室内熱交換器による暖房能力を安定させることが可能になる。

第１の発明によれば、第１車室内熱交換器と第２車室内熱交換器との間に第２車室内熱交換器に流入する冷媒を減圧するための減圧装置を設け、暖房運転モードにあるときに減圧装置を減圧状態にし、第２車室内熱交換器を放熱器として作用させるようにしている。これにより、暖房運転モード時の暖房能力を十分に高めることができ、また、冷房運転モード時に吸熱器として作用する第２車室内熱交換器の耐圧強度及び繰り返し加圧強度が低くて済むようになり、よって、低コスト化を図ることができる。

また、減圧装置による減圧度合いが最低である状態のときに第２車室内熱交換器に流入する冷媒圧力が上昇した場合に圧縮機の吐出量を低下させるようにしたので、圧縮機が消費するエネルギ量の変動を抑制できるとともに、第２車室内熱交換器の内圧上昇を抑制することができる。

第２の発明によれば、第１車室内熱交換器の冷媒出口側と第２車室内熱交換器の冷媒入口側とを接続する接続配管を設けたことで、暖房運転モード時に空気流れ方向下流側に位置する第１車室内熱交換器の表面温度を高くすることができ、暖房効率を向上させることができる。そして、この接続配管に減圧装置を設けて第２車室内熱交換器に流入する冷媒を減圧させることができる。

第３の発明によれば、高圧側冷媒配管と低圧側冷媒配管との一方を選択する冷媒流路切替装置を構成する高圧側開閉弁に減圧装置を内蔵したので、ヒートポンプ装置の部品点数及びジョイント部分を少なくすることができ、より一層低コスト化を図ることができる。

第４の発明によれば、第２車室内熱交換器に流入する冷媒の圧力に応じて減圧装置の減圧度合いを変更するようにしたので、第２車室内熱交換器の信頼性を高めることができるとともに、第２車室内熱交換器による暖房能力を安定させることができる。

実施形態にかかる車両用空調装置の概略構成図である。 車両用空調装置のブロック図である。 下流側車室内熱交換器を空気流れ方向上流側から見た斜視図である。 車室外熱交換器の正面図である。 暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 除湿暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 冷房運転モードにある場合の図１相当図である。 極低外気時除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 低外気時除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 空調制御装置による制御手順を示すフローチャートである。 暖房運転モードが選択された場合の制御手順を示すフローチャートである。 除湿暖房運転モードが選択された場合の制御手順を示すフローチャートである。 変形例にかかる図１相当図である。

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

図１は、本発明の実施形態にかかる車両用空調装置１の概略構成図である。車両用空調装置１が搭載された車両は、走行用蓄電池及び走行用モーターを備えた電気自動車である。

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

ヒートポンプ装置２０は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサ３０と、車室内に配設される下流側車室内熱交換器３１と、車室内において下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器３２と、車室外に配設される車室外熱交換器３３と、アキュムレータ３４と、これら機器３０〜３４を接続する主冷媒配管４０〜４３と、低温冷媒専用配管４２ａと、高温冷媒専用配管４４と、第１及び第２分岐冷媒配管４５、４６とを備えている。さらに、ヒートポンプ装置２０は、上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の圧力を低下させるための減圧装置３９も備えている。

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

下流側車室内熱交換器３１は、図３に示すように、上側ヘッダタンク４７と、下側ヘッダタンク４８と、コア４９とを備えている。コア４９は、上下方向に延びるチューブ４９ａとフィン４９ｂとを交互に左右方向（図３の左右方向）に配列して一体化したものであり、空調用空気がチューブ４９ａ間を通過するようになっている。空調用空気の流れ方向を白抜きの矢印で示している。チューブ４９ａは、空気流れ方向に２列並んでいる。

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

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

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

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

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

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

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

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

上流側車室内熱交換器３２は、大きさが下流側車室内熱交換器３１よりも大きいだけであり、下流側車室内熱交換器３１と同様な構造を有しているので詳細な説明は省略する。

車室外熱交換器３３は、車両の前部に設けられたモータルーム（エンジン駆動車両におけるエンジンルームに相当）において該モータルームの前端近傍に配設され、走行風が当たるようになっている。車室外熱交換器３３は、図４に示すように、上側ヘッダタンク５７と、下側ヘッダタンク５８と、コア５９とを備えている。コア５９は、上下方向に延びるチューブ５９ａとフィン５９ｂとを交互に左右方向に配列して一体化したものであり、空調用空気がチューブ５９ａ間を通過するようになっている。

チューブ５９ａの上端部は上側ヘッダタンク５７に接続されて連通している。また、チューブ５９ａの下端部は下側ヘッダタンク５８に接続されて連通している。

下側ヘッダタンク５８の内部には、該下側ヘッダタンク５８の内部を左右方向に仕切る仕切部５８ａが設けられている。下側ヘッダタンク５８の左側には冷媒が流入する流入管（冷媒流入部）５８ｂが設けられ、右側には冷媒が流出する流出管５８ｃが設けられている。

従って、この車室外熱交換器３３では、流入管５８ｂから流入した冷媒は、下側ヘッダタンク５８の仕切部５８ａよりも左側の空間Ｔ１に流入した後、該空間Ｔ１に連通するチューブ５９ａを上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク５７に流入して右側へ流れてからチューブ５９ａを下へ向かって流れる。その後、下側ヘッダタンク５８の仕切部５８ａよりも右側の空間Ｔ２に流入した後、流出管５８ｃから外部へ流出する。

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

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

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

主冷媒配管４２は、車室外熱交換器３３の冷媒流出口と上流側車室内熱交換器３２の冷媒流入口とを接続するものである。主冷媒配管４３は、上流側車室内熱交換器３２の冷媒流出口と電動コンプレッサ３０の吸入口とを接続するものである。

また、第１分岐冷媒配管４５は、主冷媒配管４１から分岐しており、主冷媒配管４３に接続されている。第２分岐冷媒配管４６は、主冷媒配管４２の低温冷媒専用配管４２ａよりも車室外熱交換器３３側から分岐しており、主冷媒配管４３に接続されている。

高温冷媒専用配管４４は、主冷媒配管４１から分岐しており、上流側車室内熱交換器３２の一部を構成する流入配管に対し接続部材を介して接続されている。高温冷媒専用配管４４は、高温冷媒（高圧冷媒）のみを上流側車室内熱交換器３２に供給するための配管であり、本発明の高圧側冷媒配管を構成している。

また、高温冷媒専用配管４４は、上記のように下流側車室内熱交換器３１の冷媒出口側に接続された主冷媒配管４１から分岐して上流側車室内熱交換器３２の流入配管に接続されているので、下流側車室内熱交換器３１の冷媒出口側と上流側車室内熱交換器３２の冷媒入口側とを接続する接続配管を構成している。

高温冷媒専用配管４４には 上記減圧装置３９が設けられている。減圧装置３９は、上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒圧力を減圧するための電動減圧弁を有するものである。減圧装置３９は、図２に示すように空調制御装置２２に接続されており、空調制御装置２２によって開度（減圧度合い）が制御されるようになっている。

減圧装置３９は、上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の圧力を検出するセンサ（図示せず）を有しており、このセンサで検出された冷媒圧力が空調制御装置２２に入力される。空調制御装置２２は、センサから入力された圧力値に基づいて減圧装置３９の減圧度合いを変更する。

具体的には、ヒートポンプ装置２０が後述する暖房運転モードにあるときには、減圧装置３９を減圧状態、即ち、電動減圧弁を開放状態から絞り方向に制御する。減圧装置３９が減圧状態にあるときは、上流側車室内熱交換器３２の外部を流れる空調用空気の温度よりも高い温度の冷媒が上流側車室内熱交換器３２に流入するように絞り量を調整する。こうすることで、暖房運転モード時には上流側車室内熱交換器３２が放熱器として作用することになる。また、減圧装置３９を設けているので、暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の圧力を低下させることができる。

また、空調制御装置２２は、上流側車室内熱交換器３２の内部の圧力が一定の値以下となるように減圧装置３９を制御する。これにより、上流側車室内熱交換器３２の内部の圧力が上昇しすぎるのを防止するとともに、上流側車室内熱交換器３２の暖房能力を安定させることができる。

尚、後述する極低外気時除霜運転モード時にも、暖房運転モード時と同様に減圧装置３９を減圧状態にする。

低温冷媒専用配管４２ａは、主冷媒配管４２における上流側車室内熱交換器３２側の部分で構成されており、低温冷媒（低圧冷媒）のみを上流側車室内熱交換器３２に供給するための配管であり、本発明の低圧側冷媒配管を構成している。

また、ヒートポンプ装置２０は、高圧側流路切替弁（高圧側開閉弁）５０、低圧側流路切替弁（低圧側開閉弁）５１、第１膨張弁５２、第２膨張弁５３、第１逆止弁５４及び第２逆止弁５５を備えている。高圧側流路切替弁５０及び低圧側流路切替弁５１は、高温冷媒専用配管４４と低温冷媒専用配管４２ａとのうち、一方から上流側車室内熱交換器３２に冷媒が流れるように冷媒配管を選択する冷媒流路切替装置８０である。

高圧側流路切替弁５０及び低圧側流路切替弁５１は電動タイプの三方弁で構成されており、空調制御装置２２によって制御される。高圧側流路切替弁５０は、主冷媒配管４１の中途部に設けられており、高温冷媒専用配管４４が接続されている。低圧側流路切替弁５１は、主冷媒配管４３の中途部に設けられており、第２分岐冷媒配管４６が接続されている。

第１膨張弁５２及び第２膨張弁５３は、電動タイプのものであり、流路を絞って冷媒を膨張させる膨張状態と、流路を開放して冷媒を膨張させずに流す非膨張状態とに切り替えられるようになっている。第１膨張弁５２及び第２膨張弁５３は空調制御装置２２によって制御される。膨張状態では、空調負荷の状態に応じて開度が設定される。

第１膨張弁５２は、主冷媒配管４１の高圧側流路切替弁５０よりも車室外熱交換器３３側に配設されている。第２膨張弁５３は、主冷媒配管４２の中途部に配設されている。低温冷媒専用配管４２ａは、主冷媒配管４２における第２膨張弁５３から上流側車室内熱交換器３２の流入配管までの部位である。

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

第２逆止弁５５は、第１分岐冷媒配管４５の中途部に配設されており、第１分岐冷媒配管４５の主冷媒配管４３側から主冷媒配管４１側へ向けての冷媒を流れを許容し、逆方向への冷媒の流れを阻止するように構成されている。

また、車室内空調ユニット２１は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を収容するケーシング６０と、ケーシング６０に収容される空気加熱器６１と、エアミックスドア（温度調節ドア）６２と、エアミックスドア６２を駆動するエアミックスドアアクチュエータ６３と、吹出モード切替ドア６４と、送風機６５とを備えている。

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

ケーシング６０は、車室内においてインストルメントパネル（図示せず）の内部に配設されている。ケーシング６０には、デフロスタ吹出口６０ａ、ベント吹出口６０ｂ及びヒート吹出口６０ｃが形成されている。これら吹出口６０ａ〜６０ｃはそれぞれ吹出モード切替ドア６４によって開閉される。吹出モード切替ドア６４は、図示しないが、空調制御装置２２に接続されたアクチュエータによって動作するようになっている。吹出モードとしては、例えば、デフロスタ吹出口６０ａに空調風を流すデフロスタモード、ベント吹出口６０ｂに空調風を流すベントモード、ヒート吹出口６０ｃに空調風を流すヒートモード、デフロスタ吹出口６０ａ及びヒート吹出口６０ｃに空調風を流すデフ／ヒートモード、ベント吹出口６０ｂ及びヒート吹出口６０ｃに空調風を流すバイレベルモード等である。

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

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

ケーシング６０における下流側車室内熱交換器３１の下流側には、上記空気加熱器６１が収容されている。空気加熱器６１は、例えば電流を流すことによって発熱するＰＴＣ素子を用いたＰＴＣヒータで構成することができる。空気加熱器６１は空調制御装置２２に接続され、ＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、発熱量（電力供給量）が制御されるようになっている。空気加熱器６１にも走行用蓄電池から電力が供給される。

さらに、車両用空調装置１は、外気温度センサ７０と、車室外熱交換器温度センサ７１と、高圧側冷媒圧力検出センサ７２と、上流側車室内熱交換器温度検出センサ７３と、下流側車室内熱交換器温度検出センサ７４と、吹出空気温度センサ７５とを備えている。これらセンサ７０〜７５は空調制御装置２２に接続されている。

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

高圧側冷媒圧力検出センサ７２は、主冷媒配管４０における電動コンプレッサ３０の吐出口側に配設されており、ヒートポンプ装置２０の高圧側の冷媒圧力を検出するためのものである。

上流側車室内熱交換器温度検出センサ７３は、上流側車室内熱交換器３２の空気流れ方向下流側に配設されており、上流側車室内熱交換器３２の表面温度を検出するためのものである。下流側車室内熱交換器温度検出センサ７４は、下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向下流側に配設されており、下流側車室内熱交換器３１の表面温度を検出するためのものである。

吹出空気温度センサ７５は、ケーシング６０から吹き出す吹出空気の温度を検出するためのものであり、車室の所定箇所に配設されている。

空調制御装置２２は、例えば、乗員による設定温度や外気温、車室内温度、日射量等の情報に基づいてヒートポンプ装置２０の運転モードを設定し、送風機６５の風量やエアミックスドア６２の開度を設定する。そして、その設定した運転モードとなるようにヒートポンプ装置２０を制御し、さらに、設定風量や設定開度となるように送風機６５及びエアミックスドアアクチュエータ６３を制御するものであり、周知の中央演算装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。また、空調の負荷に応じて電動コンプレッサ３０やファンモーター３８を制御し、また、必要に応じて空気加熱器６１も制御する。

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

ヒートポンプ装置２０の運転モードは、暖房運転モード、除湿暖房運転モード、冷房運転モード、極低外気時除霜運転モード、低外気時除霜運転モードの５種類ある。

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

すなわち、図５に示すように、高圧側流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入させるように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁５１は、車室外熱交換器３３から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。第１膨張弁５２は膨張状態にし、第２膨張弁５３は非膨張状態にする。また、減圧装置３９は、減圧状態とする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、主冷媒配管４１から高温冷媒専用配管４４に流入した後、減圧装置３９を通過して減圧される。その後、上流側車室内熱交換器３２の流入配管を流れて上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環する。

減圧装置３９の減圧度合いは、上記のように上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度が空調用空気の温度よりも高くなるように設定されている。これにより、上流側車室内熱交換器３２の表面温度が空調用空気の温度よりも高まり、上流側車室内熱交換器３２を通過する空調用空気が加熱されることになる。

つまり、暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に高温状態の冷媒が流入するので、空調用空気は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方によって加熱されることになり、よって、高い暖房能力が得られる。

また、上流側車室内熱交換器３２に減圧された冷媒が流入することになるので、上流側車室内熱交換器３２の耐圧強度及び繰り返し加圧強度が低くて済む。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、主冷媒配管４３から第１分岐冷媒配管４５を通って主冷媒配管４１に流入する。主冷媒配管４１に流入した冷媒は、第１膨張弁５２を通過することで膨張し、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は、外部空気から吸熱して主冷媒配管４２、第２分岐冷媒配管４６を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図６に示すように、除湿暖房運転モードは、例えば外気温度が０℃以上２５℃以下の場合に選択される運転モードである。除湿暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、上流側車室内熱交換器３２及び車室外熱交換器３３を吸熱器として作用させる。

すなわち、高圧側流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入しないように、第１膨張弁５２側へ流すように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁５１は、上流側車室内熱交換器３２から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。第１膨張弁５２は膨張状態にし、第２膨張弁５３は非膨張状態にする。

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

図７に示すように、冷房運転モードは、例えば外気温度が２５℃よりも高い場合に選択される運転モードである。冷房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器とし、車室外熱交換器３３を放熱器として作用させる。

すなわち、高圧側流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入しないように、第１膨張弁５２側へ流すように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁５１は、上流側車室内熱交換器３２から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。第１膨張弁５２は非膨張状態にし、第２膨張弁５３は膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、主冷媒配管４１を通って膨張することなく、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は放熱して主冷媒配管４２を通って第２膨張弁５３を通過することで膨張する。そして、低温冷媒専用配管４２ａを通って上流側車室内熱交換器３２に流入する。このように、冷房運転モード時には上流側車室内熱交換器３２に低圧の冷媒が流入するので、上流側車室内熱交換器３２の耐圧強度及び繰り返し加圧強度が低くて済む。

図示しないが、上流側車室内熱交換器３２の内圧を検出する圧力センサを設け、この圧力センサから出力される圧力値に基づいて減圧装置３９の減圧度合いを制御するようにしてもよい。すなわち、上流側車室内熱交換器３２の内圧が高めである場合には、減圧装置３９の減圧度合いを高くして上流側車室内熱交換器３２の内圧を低め、一方、上流側車室内熱交換器３２の内圧が十分に低い場合には、減圧装置３９の減圧度合いを低くする。

さらに、空調制御装置２２は、減圧装置３９による減圧度合いを得て、減圧度合いが減圧装置３９の持つ下限（最低）であるか否かを検出し、最低である状態のときに上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒圧力が上昇した場合には、ヒートポンプ装置２０の電動コンプレッサ３０の吐出量を低下させるように構成してもよい。これにより、電動コンプレッサ３０が消費するエネルギ量の変動を抑制することが可能になるのに加えて、上流側車室内熱交換器３２の内圧上昇を抑制することも可能になる。

上流側車室内熱交換器３２に流入した冷媒は、上流側車室内熱交換器３２を循環して空調用空気から吸熱する。上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、主冷媒配管４３を通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図８に示すように、極低外気時除霜運転モードは、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３に霜が付着した場合に選択される運転モードである。暖房運転モードでは、上述のように下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２が放熱器となっている。極低外気時除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、高圧側流路切替弁５０及び低圧側流路切替弁５１は、暖房運転モードと同じ状態にしておき、第１膨張弁５２を非膨張状態にし、第２膨張弁５３を膨張状態にする。

第１膨張弁５２を非膨張状態にすることで、下流側車室内熱交換器３１から流出した高温の冷媒はそのまま車室外熱交換器３３に流入することになるので、車室外熱交換器３３の表面温度が上昇して霜が溶ける。

この極低外気時除霜運転モードにおいても、下流側車室内熱交換器３１から流出した高圧冷媒が減圧装置３９を通過して減圧されてから上流側車室内熱交換器３２に流入するので、上流側車室内熱交換器３２の耐圧強度及び繰り返し加圧強度が低くて済む。また、上流側車室内熱交換器３２により空調用空気を加熱することができる。

図９に示すように、低外気時除霜運転モードは、除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器３３に霜が付着した場合に選択される運転モードである。除湿暖房運転モードでは、上述のように下流側車室内熱交換器３１が放熱器となり、上流側車室内熱交換器３２が吸熱器となっている。低外気時除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、かつ、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、高圧側流路切替弁５０及び低圧側流路切替弁５１は、除湿暖房運転モードと同じ状態にしておき、第１膨張弁５２を非膨張状態にし、第２膨張弁５３を膨張状態にする。

第１膨張弁５２を非膨張状態にすることで、下流側車室内熱交換器３１から流出した高温の冷媒はそのまま車室外熱交換器３３に流入することになるので、車室外熱交換器３３の表面温度が上昇して霜が溶ける。

暖房運転モード、除湿暖房運転モード、冷房運転モード、極低外気時除霜運転モード、低外気時除霜運転モードのいずれの運転モードであっても、下流側車室内熱交換器３１は放熱器として作用する。

従って、いずれの運転モードであっても下流側車室内熱交換器３１から流出する冷媒は高温冷媒であり、高圧側流路切替弁５０から高温冷媒専用配管４４に流入する冷媒は高温冷媒となる。

また、いずれの運転モードであっても、主冷媒配管４２の第２膨張弁５３よりも上流側車室内熱交換器３２側の低温冷媒専用配管４２ａには、低温冷媒が流れることになる。

また、いずれの運転モードであっても、車室外熱交換器３３に対して冷媒を流入させる冷媒配管は主冷媒配管４１であり、また、車室外熱交換器３３から冷媒を流出させる冷媒配管は主冷媒配管４２である。従って、車室外熱交換器３３では、常に同一方向に冷媒が流れることなり、冷媒が逆方向にも流れる構成のヒートポンプ装置と比較した場合に、冷媒の分流性について同方向の分流性をのみを考慮した車室外熱交換器３３とすればよく、車室外熱交換器３３の熱交換性能を比較的容易に高めることができる。

また、いずれの運転モードであっても、下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向下流側のチューブ４９ａに冷媒を流通させた後、上流側のチューブ４９ａに冷媒を流通させてから排出するようにできる。これにより、下流側車室内熱交換器３１の冷媒の流れを外部空気の流れ方向と対向させる、対向流配置となるように下流側車室内熱交換器３１を配置することができる。また、いずれの運転モードであっても、同様に、上流側車室内熱交換器３２の空気流れ方向下流側のチューブ（図示せず）に冷媒を流通させた後、上流側のチューブ（図示せず）に冷媒を流通させてから排出するようにできるので、上流側車室内熱交換器３２も対向流配置が可能となる。

下流側車室内熱交換器３１を対向流配置とすることで、特に暖房モードにおいてより高温の冷媒が下流側車室内熱交換器３１における空気流れ方向下流側を流れることになるので、効率よく暖房を行うことができ、暖房性能が向上する。

また、上流側車室内熱交換器３２を対向流配置とすることで、特に冷房モードにおいてより低温の冷媒が上流側車室内熱交換器３２における空気流れ方向下流側を流れることになるので、効率よく冷房を行うことができ、冷房性能が向上する。同様に、暖房運転モード時にも冷媒を対向流とすることができるので、暖房性能が向上する。

図２に示すように、空調制御装置２２は、車室外熱交換器３３に霜が付着しているか否かを判定する着霜判定部２２ａを有している。着霜判定部２２ａは、外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧから、車室外熱交換器温度センサ７１で検出された車室外熱交換器３３の表面温度を差し引いて、その値が例えば２０（℃）よりも大きな値である場合には、着霜していると判定する。すなわち、車室外熱交換器３３に霜が付着していると、車室外熱交換器３３において冷媒が吸熱できず、冷媒温度が上昇しないことを利用して着霜判定を行っている。従って、上記の２０という値は、車室外熱交換器３３が着霜しているか否かを判定できる値であればよく、他の値であってもよい。

次に、図１０〜図１２に基づいて空調制御装置２２による制御手順を説明する。図１０はメインルーチンを示すものである。スタート後のステップＳＡ１では外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧを読み込む。ステップＳＡ１に続くステップＳＡ２では、外気温度ＴＧが０℃よりも低いか、０℃以上２５℃以下であるか、２５℃よりも高いか判定する。

ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが０℃よりも低いと判定された場合には、ステップＳＡ３に進み、ヒートポンプ装置２０を暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。暖房運転モードでは、車室内空調ユニット２１の吹出モードは主にヒートモードが選択される。また、吹出空気の温度が目標温度となるように、エアミックスドア６２を動作させる。

ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが０℃以上２５℃以下と判定された場合には、ステップＳＡ４に進み、ヒートポンプ装置２０を除湿暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが２５℃よりも高いと判定された場合には、ステップＳＡ５に進み、ヒートポンプ装置２０を冷房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。

ステップＳＡ３では、図１１に示す暖房運転モード選択時のサブルーチン制御が行われる。この制御は、ステップＳＢ１において車室外熱交換器３３に霜が付着しているか否かを判定する。これは着霜判定部２２ａで行われ、外気温度ＴＧから車室外熱交換器３３の表面温度を差し引いたときの値が２０よりも大きな値である場合には着霜していると判定してステップＳＢ２に進む。一方、外気温度ＴＧから車室外熱交換器３３の表面温度を差し引いたときの値が２０以下である場合には着霜していないと判定してメインルーチンに戻る。

ステップＳＢ２では、極低外気時除霜運転モードに切り替える。電動コンプレッサ３０は作動させたまま運転モードを切り替える。

暖房運転モード（図５に示す）から極低外気時除霜運転モード（図８に示す）に切り替える際には、ヒートポンプ装置２０の第１膨張弁５２を膨張状態から非膨張状態に切り替える。これにより、車室外熱交換器３３に高圧冷媒が供給されて放熱器として作用するので車室外熱交換器３３の表面温度が上昇し、車室外熱交換器３３の表面の霜が溶けていく。

また、極低外気時除霜運転モードに切り替える際に第１膨張弁５２を非膨張状態に切り替えるだけなので、暖房運転モード時に冷媒が流れている冷媒配管と同じ冷媒配管に冷媒を流したまま極低外気時除霜運転モードを行うことができる。よって、冷媒配管が変わることに起因する冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらない。

極低外気時除霜運転モードに切り替えると、車室外熱交換器３３が放熱器となるので、下流側車室内熱交換器３１や上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度が低下する懸念がある。

そこで、本実施形態では、ステップＳＢ２で極低外気時除霜運転モードに切り替えた後、ステップＳＢ３に進み、車室内空調ユニット２１から車室内へ吹き出す吹出空気の温度を補正する吹出空気補正制御を行う。

具体的には、エアミックスドア制御、コンプレッサ制御、空気加熱器制御、送風機制御の４つが行われる。

エアミックスドア制御は、エアミックスドア６２の動作を、吹出空気の温度が上昇する側に補正する制御である。すなわち、下流側車室内熱交換器３１が上流側車室内熱交換器３２よりも冷媒流れ方向で上流側に位置しているので、下流側車室内熱交換器３１には、上流側車室内熱交換器３２に比べて高温の冷媒が流通しており、下流側車室内熱交換器３１の表面温度の方が高くなっている。この下流側車室内熱交換器３１を通過する空気量が増えるようにエアミックスドア６２を動作させる。

コンプレッサ制御は、極低外気時除霜運転モードにおける電動コンプレッサ３０の吐出量を暖房運転モード時の吐出量に比べて増加させる制御である。電動コンプレッサ３０の吐出量を増加させることによって下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度が上昇するので、吹出空気の温度低下を抑制できる。

コンプレッサ制御では、高圧側冷媒圧力検出センサ７２で検出されたヒートポンプ装置２０の高圧側の冷媒圧力に基づいて電動コンプレッサ３０の吐出量の上限を設定する。具体的には、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２内の圧力が異常に上昇しないように、高圧側の冷媒圧力が所定値まで高まった場合に電動コンプレッサ３０の吐出量を抑制する。

空気加熱器制御は、空気加熱器６１を作動させて空調用空気を暖める制御である。空気加熱器６１の発熱量は、外気温度、上流側車室内熱交換器温度検出センサ７３で検出された上流側車室内熱交換器３２の表面温度、下流側車室内熱交換器温度検出センサ７４で検出された下流側車室内熱交換器３１の表面温度等によって変更することが可能である。

送風機制御では、送風量が減少するように送風機６５を制御する。具体的には、極低外気時除霜運転モードにおける送風機６５の送風量を、暖房運転モード時の送風量よりも減少させる。これにより、吹出空気の温度低下を抑制することが可能になる。

上記エアミックスドア制御、コンプレッサ制御、空気加熱器制御、送風機制御は、この順に時間的に優先順位を付けて行われるが、例えば、エアミックスドア制御のみで吹出空気の温度低下を抑制できる場合には、エアミックスドア制御のみ行ってもよい。

また、同様に、エアミックスドア制御とコンプレッサ制御のみ行ってもよいし、エアミックスドア制御、コンプレッサ制御及び空気加熱器制御のみ行ってもよい。

エアミックスドア６２の制御は消費電力が少ないという利点がある。エアミックスドア制御を最優先させているので、車両の電力消費が抑制される。

また、コンプレッサ制御の優先順位を高めているので、電動コンプレッサ３０の吐出量を変化させることによる吹出空気温度の調整をきめ細かく行うことが可能になる。さらに、空気加熱器制御の優先順位を下げていることで、空気加熱器６１を作動させることによる電力消費を抑制することが可能になる。また、送風機制御の優先順位を最も下げていることで、吹出空気温度が多少低下した場合にも乗員が違和感を感じにくくなるという利点がある。このように時間的に優先順位をつけているので、消費電力を抑制しながら、乗員が違和感を感じにくくすることができる。

尚、エアミックスドア制御、コンプレッサ制御、空気加熱器制御、送風機制御のうち、任意の２つ以上の制御を行うように構成してもよい。この場合も優先順位は上記したとおりに設定するのが好ましい。

上記のようにして吹出空気補正制御を行った後、ステップＳＢ４に進み、車室外熱交換器３３の除霜が完了したか否かを判定する。この除霜判定としては、例えばタイマを用い、極低外気時除霜運転モードが開始されてから経過した時間が所定時間（例えば１分）経過した場合に、除霜が完了したと判定してもよいし、上記した外気温度ＴＧと車室外熱交換器３３の表面温度との差に基づいて判定してもよい。

ステップＳＢ４においてＮＯと判定されて除霜が完了していない場合には、ステップＳＢ２に戻って極低外気時除霜運転を継続るステップＳＢ４においてＹＥＳと判定されて除霜が完了している（完了していると推定される）場合には、ステップＳＢ５に進む。

ステップＳＢ５では、暖房運転モードに復帰する。すなわち、ヒートポンプ装置２０の非膨張状態にある第１膨張弁５２を膨張状態に切り替える。このとき、電動コンプレッサ３０は作動させたままにしておく。

極低外気時除霜運転モードから暖房運転モードに切り替える際に第１膨張弁５２を膨張状態に切り替えるだけなので、極低外気時除霜運転モード時に冷媒が流れている冷媒配管と同じ冷媒配管に冷媒を流したまま暖房運転モードに復帰できる。よって、冷媒配管が変わることに起因する冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらない。

暖房モードに復帰した後、ステップＳＢ６に進み、ステップＳＢ３で行った吹出空気温度補正制御を終了させる。このステップＳＢ６では、送風機制御の終了、空気加熱器制御の終了、コンプレッサ制御の終了、エアミックスドア制御の終了の順で時間的に優先順位を付けて行う。

送風機制御の終了を最優先で行うことで、吹出空気温度が多少低下している場合に早期に終了させることが可能になり、乗員が違和感を感じにくくなる。また、空気加熱器制御の終了の優先順位を高めているので、電力消費を抑制することが可能になる。また、エアミックスドア制御の終了の優先順位を最も下げていることで、消費電力を抑制しながら乗員の快適性を維持することが可能になる。

ステップＳＢ６を経た後、メインルーチンに戻る。

また、図１０に示すメインルーチンにおいてステップＳＡ４に進んで除湿暖房運転モードが選択された場合には、図１２に示す除湿暖房運転モードのサブルーチン制御が行われる。この制御は、ステップＳＣ１において着霜判定を行う。これは暖房運転モードのステップＳＢ１と同じである。車室外熱交換器３３に霜が付着していない場合にはメインルーチンに戻り、霜が付着している場合には、ステップＳＣ２に進み、低外気時除霜運転モードに切り替える。このとき、電動コンプレッサ３０は作動させたままにしておく。

除湿暖房運転モード（図６に示す）から低外気時除霜運転モード（図９に示す）に切り替える際には、ヒートポンプ装置２０の第１膨張弁５２を膨張状態から非膨張状態に切り替える。これにより、車室外熱交換器３３に高圧冷媒が供給されて放熱器として作用するので車室外熱交換器３３の表面温度が上昇し、車室外熱交換器３３の表面の霜が溶けていく。

また、低外気時除霜運転モードに切り替える際に第１膨張弁５２を非膨張状態に切り替えるだけなので、除湿暖房運転モード時に冷媒が流れている冷媒配管と同じ冷媒配管に冷媒を流したまま低外気時除霜運転モードを行うことができる。よって、冷媒配管が変わることに起因する冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらない。

低外気時除霜運転モードに切り替えると、車室外熱交換器３３が放熱器となるので、下流側車室内熱交換器３１や上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度が低下する懸念がある。

そこで、本実施形態では、ステップＳＣ３において極低外気時除霜運転モードのステップＳＢ３と同様に吹出空気補正制御を行う。

吹出空気補正制御を行った後、ステップＳＣ４に進み、車室外熱交換器３３の除霜が完了したか否かを判定する。ステップＳＣ４では、極低外気時除霜運転モードのステップＳＢ４と同様である。

ステップＳＣ４においてＮＯと判定されて除霜が完了していない場合には、ステップＳＣ２に戻る。ステップＳＣ４においてＹＥＳと判定されて除霜が完了している（完了していると推定される）場合には、ステップＳＣ５に進む。

ステップＳＣ５では、除湿暖房運転モードに復帰する。すなわち、ヒートポンプ装置２０の非膨張状態にある第１膨張弁５２を膨張状態に切り替える。このとき、電動コンプレッサ３０は作動させたままにしておく。

低外気時除霜運転モードから除湿暖房運転モードに切り替える際に第１膨張弁５２を膨張状態に切り替えるだけなので、低外気時除霜運転モード時に冷媒が流れている冷媒配管と同じ冷媒配管に冷媒を流したまま除湿暖房運転モードに復帰できる。よって、冷媒配管が変わることに起因する冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらない。

除湿暖房モードに復帰した後、ステップＳＣ６に進み、ステップＳＣ３で行った吹出空気温度補正制御を終了させる。このステップＳＣ６では、極低外気時除霜運転モードのステップＳＢ６と同様な制御を行う。ステップＳＣ６を経た後、メインルーチンに戻る。

以上説明したように、この実施形態にかかる車両用空調装置１によれば、暖房運転モード時には、減圧装置３９によって減圧された冷媒が上流側車室内熱交換器３２に流入することになる。このときの減圧装置３９の減圧度合いは、上流側車室内熱交換器３２が放熱器として作用するように設定されているので、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方を放熱器として作用させることができる。これにより、暖房運転モード時の暖房能力が十分に得られる。

このように、減圧装置３９により減圧した冷媒を上流側車室内熱交換器３２に流入させるようにしたので、上流側車室内熱交換器３２の内部の圧力が低くなる。従って、上流側車室内熱交換器３２の耐圧強度や繰り返し加圧強度が低くて済むようになり、上流側車室内熱交換器３２の低コスト化を図ることができる。

また、下流側車室内熱交換器３１の冷媒出口側と上流側車室内熱交換器３２の冷媒入口部とを高温冷媒専用配管４４で接続し、暖房運転モード時に高温冷媒を下流側車室内熱交換器３１、上流側車室内熱交換器３２の順に流すようにしている。これにより、下流側車室内熱交換器３１の表面温度が上流側車室内熱交換器３２の表面温度よりも高くなる。そして、暖房運転モード時には、空調用空気が上流側車室内熱交換器３２を通過した後、下流側車室内熱交換器３１を通過することになるが、下流側車室内熱交換器３１の方が表面温度が高いので、空調用空気をケーシング６０内の空気流れ方向下流側において十分に加熱することが可能になり、よって、暖房効率を向上させることができる。

また、上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の圧力に応じて減圧装置３９の減圧度合いを変更するようにしたので、上流側車室内熱交換器３２の内部の圧力を一定以下にすることができる。これにより、上流側車室内熱交換器３２の内部の圧力が上昇しすぎるのを防止して上流側車室内熱交換器３２の信頼性を高めることができるとともに、上流側車室内熱交換器３２による暖房能力を安定させることができる。

また、上記実施形態では、暖房運転モード時には、高温冷媒が高温冷媒専用配管４４から上流側車室内熱交換器３２に供給されることになる。一方、冷房運転モード時には、低温冷媒が低温冷媒専用配管４２ａから上流側車室内熱交換器３２に供給されることになる。

従って、暖房運転モードから冷房運転モードに切り替えると、それまで高温の冷媒が流れていた高温冷媒専用配管４４に低温冷媒を流すことなく上流側車室内熱交換器３２に供給することが可能になるので、熱的なロスの発生が抑制される。また、冷房運転モードから暖房運転モードに切り替える場合にも、それまで低温の冷媒が流れていた低温冷媒専用配管４２ａに高温冷媒を流すことなく上流側車室内熱交換器３２に供給することが可能になるので、熱的なロスの発生が抑制される。

これにより、省エネルギ化を図ることができるとともに、乗員の快適性を向上させることができる。

尚、除湿暖房運転モード、極低外気時除霜運転モード、低外気時除霜運転モードでも同様に熱的なロスの発生を抑制できる。

また、暖房運転モード時と冷房運転モード時との両方で車室外熱交換器３３の流入管５８ｂに冷媒を流入させるようにしている。

これにより、暖房運転モード時と冷房運転モード時との両方で、車室外熱交換器３３の流入管５８ｂに冷媒が供給されることになる。したがって、例えば暖房運転モード時に吸熱器として作用させるのに最適な冷媒の分流構造を車室外熱交換器３３に設けた場合に、冷房運転モード時にも車室外熱交換器３３内部で冷媒を同じ方向に流すことができるので、上記分流構造を利用して冷媒の分流性を良好にすることが可能になる。

その結果、暖房運転モード及び冷房運転モードのいずれのモードであっても車室外熱交換器３３の冷媒の分流性を良好にして高い熱交換性能を得ることができる。

また、除霜暖房運転モード、第１除霜運転モード、第２除霜運転モードの各運転モードでも同様に車室外熱交換器３３の冷媒の分流性を良好にすることができる。

また、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３が着霜した場合に、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に高圧冷媒を導くようにし、また、除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器３３が着霜した場合には、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、かつ、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器としたまま、車室外熱交換器３３に高圧冷媒を導くことができる。これにより、除霜運転に切り替わったときに車室に吹き出す吹出空気の温度変化を小さくすることができ、乗員が違和感を感じにくくすることができる。

また、冷媒配管を変えることなく暖房運転モードと極低外気時除霜運転モードとの切り替え、除湿暖房運転モードと低外気時除霜運転モードとの切り替えを行うができるので、冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらず、除霜運転を効率よく行うことができる。

また、電動コンプレッサ３０を作動させたまま、暖房運転モードと極低外気時除霜運転モードとの切り替え、除湿暖房運転モードと低外気時除霜運転モードとの切り替えを行うができるので、各運転モードへの切替後に直ちに運転を開始でき、乗員の快適性をより一層向上できる。

また、ステップＳＢ３及びステップＳＣ３において吹出空気温度補正制御を行うようにしたことで、極低外気時除霜運転モード及び低外気時除霜運転モードへ切り替わった際に車室への吹出空気温度の低下を抑制できるので、乗員の快適性をより一層向上できる。

また、極低外気時除霜運転モード及び低外気時除霜運転モードへ切り替える場合に電動コンプレッサ３０の吐出量の上限を設定することで、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２内の過剰な圧力上昇を抑制でき、ヒートポンプ装置２０の信頼性を高めることができる。

また、極低外気時除霜運転モード及び低外気時除霜運転モードへ切り替える場合に電動コンプレッサ３０の吐出量を制御することで、下流側車室内熱交換器３１内の過剰な圧力上昇を抑制してヒートポンプ装置２０の信頼性を高めることができるとともに、上流側車室内熱交換器３２に霜が発生しないようにして高い空調性能を得ることができる。

尚、上記実施形態では、ステップＳＢ３及びステップＳＣ３において吹出空気温度補正制御を行うようにしているが、吹出空気温度補正制御は省略してもよい。

また、ステップＳＢ１及びステップＳＣ１の着霜判定は、霜を直接検出するセンサを用いて行ってもよい。

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

上記実施形態では、減圧装置３９を高温冷媒専用配管４４の中途部に設けているが、これに限らず、図１３に示す変形例のように、高圧側流路切替弁５０に減圧装置３９を内蔵してもよい。こうすることで、高圧側流路切替弁５０とは別に減圧装置３９を設ける場合に比べて部品点数を削減することが可能になる。さらに、高圧側流路切替弁５０のジョイント部分と、減圧装置３９のジョイント部分とを設けることなく、高圧側流路切替弁５０のジョイント部分だけで済むため、ヒートポンプ装置２０の冷媒配管のジョイント部分を少なくすることが可能になる。よって、より一層低コスト化を図ることができる。

また、上記実施形態では、減圧装置３９が電動減圧弁（可変絞り）を有するものである場合について説明したが、例えばオリフィス等の固定絞りによって減圧装置３９を構成してもよい。

また、上記実施形態では、ヒートポンプ装置２０の運転モードが、暖房運転モード、除湿暖房運転モード、冷房運転モード、極低外気時除霜運転モード、低外気時除霜運転モードの５種類に切り替え可能な場合について説明したが、これに限らず、少なくとも暖房運転モードと冷房運転モードとの２種類に切り替え可能であればよい。

また、上記実施形態では、車両用空調装置１を電気自動車に搭載する場合について説明したが、これに限らず、例えばエンジンと走行用モーターとを備えたハイブリッド自動車に車両用空調装置１を搭載することも可能である。

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

１ 車両用空調装置
２０ ヒートポンプ装置
２１ 車室内空調ユニット
２２ 空調制御装置
２２ａ 着霜判定部
３０ 電動コンプレッサ（圧縮機）
３１ 下流側車室内熱交換器
３２ 上流側車室内熱交換器
３３ 車室外熱交換器
３９ 減圧装置
４０〜４３ 主冷媒配管
４２ａ 低温冷媒専用配管（低圧側冷媒配管）
４４ 高温冷媒専用配管（高圧側冷媒配管）
４５ 第１分岐冷媒配管
４６ 第２分岐冷媒配管
５０ 高圧側流路切替弁（高圧側開閉弁）
５１ 低圧側流路切替弁（低圧側開閉弁）
５８ｂ 流入管
６１ 空気加熱器
６２ エアミックスドア
６５ 送風機
７０ 外気温度センサ
７２ 高圧側冷媒圧力検出センサ
７３ 上流側車室内熱交換器温度検出センサ
７４ 下流側車室内熱交換器温度検出センサ
８０ 流路切替装置

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第１車室内熱交換器と、車室内において該第１車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第２車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、膨張弁とを含み、上記圧縮機、上記第１及び第２車室内熱交換器、上記膨張弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
   上記第１及び第２車室内熱交換器を収容するとともに、該第１及び第２車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
   上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
   上記ヒートポンプ装置には、上記第１車室内熱交換器と上記第２車室内熱交換器との間に配設されて上記第２車室内熱交換器に流入する冷媒圧力を減圧するための減圧装置が設けられ、
   上記空調制御装置は、上記ヒートポンプ装置の運転モードを、上記第２車室内熱交換器を吸熱器とし、上記第１車室内熱交換器及び上記車室外熱交換器を放熱器とする冷房運転モードと、上記第１及び第２車室内熱交換器を放熱器とし、上記車室外熱交換器を吸熱器とする暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えるように構成され、
   上記減圧装置は、暖房運転モードにあるときに減圧状態とされ、減圧状態では、上記第２車室内熱交換器が放熱器として作用するように減圧度合いが設定され、
   上記空調制御装置は、更に、上記減圧装置による減圧度合いが最低である状態のときに上記第２車室内熱交換器に流入する冷媒圧力が上昇した場合には、上記ヒートポンプ装置の圧縮機の吐出量を低下させるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   上記冷媒配管は、上記第１車室内熱交換器の冷媒出口側と上記第２車室内熱交換器の冷媒入口側とを接続する接続配管を備え、
   上記接続配管には、上記減圧装置が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   上記冷媒配管は、上記第２車室内熱交換器の冷媒入口側に接続され、高圧冷媒が流れる高圧側冷媒配管及び低圧冷媒が流れる低圧側冷媒配管を備え、
   上記ヒートポンプ装置は、上記高圧側冷媒配管と上記低圧側冷媒配管とのうち、一方から上記第２車室内熱交換器に冷媒が流れるように冷媒配管を選択する冷媒流路切替装置を備え、
   上記冷媒流路切替装置は、上記高圧側冷媒配管を開閉する高圧側開閉弁と、上記低圧側冷媒配管を開閉する低圧側開閉弁とを備え、
   上記高圧側開閉弁に上記減圧装置が内蔵されていることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   上記減圧装置は、上記第２車室内熱交換器に流入する冷媒の圧力に応じて減圧度合いを変更するように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。

Images