JP6009391B2 - 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し、特にヒートポンプ装置を備えたものに関する。

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、車室外に配設される車室外熱交換器、減圧弁、及び車室内に配設される車室内熱交換器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１参照）。

ヒートポンプ装置が暖房運転モードにあるときには、車室内熱交換器を放熱器とし、車室外熱交換器を吸熱器として作用させるように冷媒を流し、また、冷房運転モードにあるときには、車室内熱交換器を吸熱器とし、車室外熱交換器を放熱器として作用させるように冷媒を流す。

また、例えば、特許文献２の車両用空調装置は、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。冷媒配管には四方弁が設けられており、この四方弁を切り替えることによって暖房運転モードや冷房運転モード等の運転モード切替が行われる。

また、例えば、特許文献３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。

特開２０１１−５９８３号公報 特開２０１１−２５５７３５号公報 特開平９−２４０２６６号公報

ところで、車室内の空調を想定したとき、車室内の湿度を低下させながら暖房を行う、いわゆる除湿暖房運転が必要な場合がある。そして、除湿暖房運転を行う際、車室内環境を考慮すると、例えば外気温が低温である場合のように湿度が低いときには低い除湿能力で済み、また、外気温が比較的高い場合のように湿度が高いときには高い除湿能力が要求される。除湿能力は、車室内熱交換器に供給する冷媒の圧力及び温度状態で調節可能であるので、高い除湿能力を得るためには低温の冷媒を車室内熱交換器に供給すればよい。

ところが、除湿暖房運転時には暖房能力が要求されるため、除湿能力を高めようとして一律に低温の冷媒を車室内熱交換器に供給したのでは、十分な暖房能力を確保できない恐れがある。

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、除湿暖房運転時に十分な暖房能力を確保しつつ、除湿能力を適切に制御できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、圧縮機から吐出した冷媒を空調用空気の流れ方向下流側の車室内熱交換器に供給して下流側の熱交換器を放熱器として作用させ、この下流側の熱交換器から流出した冷媒を減圧して空気流れ方向上流側の車室内熱交換器に供給して吸熱器とするようにした。

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、第１及び第２減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第１及び第２車室内熱交換器、上記減圧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、
上記空調制御装置は、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第１車室内熱交換器、上記第１減圧弁、上記第２車室内熱交換器及び上記車室外熱交換器に順に流通させて上記第１車室内熱交換器を放熱器とし、上記第２車室内熱交換器を吸熱器とする第１除湿暖房運転モードと、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第１車室内熱交換器、上記第２減圧弁、上記車室外熱交換器及び上記第２車室内熱交換器に順に流通させて上記第１車室内熱交換器を放熱器とし、上記第２車室内熱交換器を吸熱器とする第２除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。

この構成によれば、第１除湿暖房運転モードでは、圧縮機から吐出した高温高圧の冷媒が第１車室内熱交換器に供給されて第１車室内熱交換器が放熱器となる。一方、第２車室内熱交換器には第１減圧弁によって減圧された冷媒が供給されて第２車室内熱交換器が吸熱器となる。第２車室内熱交換器は車室内空調ユニットにおいて空気流れ方向上流側に配置され、第１車室内熱交換器はその下流側に配置されるので、第２車室内熱交換器によって除湿された空気が第１車室内熱交換器によって加熱されて車室に供給されることになる。よって、除湿暖房運転が実現される。

第２除湿暖房運転モードでは、同様に第１車室内熱交換器が放熱器となり、第２車室内熱交換器が吸熱器となるが、第２車室内熱交換器には車室外熱交換器を流通した冷媒が供給されるので、車室外熱交換器の蒸発圧力よりも第２車室内熱交換器の蒸発圧力が低くなることから、第１除湿暖房運転モードに比べて吸熱量が多くなる。従って、第２除湿暖房運転モードでは第１除湿暖房運転モードよりも除湿能力が高まる。

一方、第１除湿暖房運転モード及び第２除湿暖房運転モードの両モードで、圧縮機から吐出した高温高圧の冷媒を第１車室内熱交換器に供給し、この第１車室内熱交換器を空気流れ方向下流側に配置しているので、第２車室内熱交換器で除湿された空調用空気を十分に加熱することが可能になり、高い暖房能力が得られる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記車室外熱交換器の着霜を検出する着霜検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記着霜検出手段により上記車室外熱交換器が着霜していると検出されたときに、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第１車室内熱交換器、上記第１減圧弁及び上記第２車室内熱交換器の順に流通させ、上記車室外熱交換器をバイパスさせて流す除霜除湿運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。

すなわち、除湿暖房運転モードでは、例えば暖房運転モード時等に比べて外気温がそれほど低くないので、車室外熱交換器が着霜した場合に、車室外熱交換器への冷媒の流れを遮断することで、外気を利用して車室外熱交換器の霜を確実に溶かすことが可能になる。

尚、車室外熱交換器が着霜している場合に、圧縮機から吐出する高温高圧の冷媒を車室外熱交換器に供給して霜を溶かす方法も考えられるが、このようにすると、第１車室内熱交換器に供給される冷媒の温度が低下して車室に供給する空調風の温度の低下を招く恐れがあるのに対し、本発明では圧縮機から吐出した高温高圧の冷媒が第１車室内熱交換器に供給されるので、空調風の温度の低下を抑制することが可能である。よって、乗員の快適性が損なわれない。

また、電気式加熱器（例えばＰＴＣヒータ）等の補助熱源を用いることなく、車室外熱交換器の霜を確実に溶かすことができるので、エネルギの消費量が少なくて済む。

第３の発明は、第１または２の発明において、
上記第１減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記第２車室内熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられ、
上記第２減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記車室外熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に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、第１除湿暖房運転モード時に、第２車室内熱交換器に流入する冷媒の圧力を調整して中間圧にすることが可能になる。また、第２除湿暖房運転モード時に、車室外熱交換器に流入する冷媒の圧力を調整して中間圧にすることが可能になる。

第４の発明は、第３の発明において、
上記第１減圧弁及び上記第２減圧弁は、上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、第１除湿暖房運転モード時には、上記第１減圧弁の減圧量により上記第２車室内熱交換器の作動圧力を調整する一方、第２除湿暖房運転モード時には、上記第２減圧弁の減圧量により上記車室外熱交換器の作動圧力を調整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１除湿暖房運転モード時に第２車室内熱交換器の作動圧力を中間圧にし、第２除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器の作動圧力を中間圧にすることが可能になる。

第５の発明は、第４の発明において、
上記第２車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度を検出する温度検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記温度検出手段により検出された上記第２車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度に基づいて、上記第１減圧弁及び上記第２減圧弁を制御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車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度が低ければ第２車室内熱交換器による除湿量が多くなり、この除湿量に応じて第１減圧弁及び第２減圧弁を的確に制御して第２車室内熱交換器及び車室外熱交換器の作動圧力を中間圧にすることが可能になる。

第６の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、
上記車室内空調ユニットは、車室のウインドガラスに空調風を供給するデフロスタ吹出モードを含む複数の吹出モードを有するように構成されており、
上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードにあるか否かを検出する吹出モード検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記吹出モード検出手段により上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードであることが検出された場合に、第２除湿暖房運転モードで上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。

この構成によれば、デフロスタ吹出モードが選択された場合には、ウインドガラスの曇りを晴らしたい場合である可能性が高く、この場合に、より強い除湿能力が得られる第２除湿暖房運転モードとすることで、ウインドガラスの曇りを早期に晴らすことが可能になる。

第１の発明によれば、圧縮機から吐出した冷媒を第１車室内熱交換器、第１減圧弁、第２車室内熱交換器及び車室外熱交換器に順に流通させて第１車室内熱交換器を放熱器とし、第２車室内熱交換器を吸熱器とする第１除湿暖房運転モードと、圧縮機から吐出した冷媒を第１車室内熱交換器、第２減圧弁、車室外熱交換器及び第２車室内熱交換器に順に流通させて第１車室内熱交換器を放熱器とし、第２車室内熱交換器を吸熱器とする第２除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて運転できるようにしている。これにより、除湿暖房運転時に十分な暖房能力を確保しつつ、除湿能力を適切に制御できる。

第２の発明によれば、車室外熱交換器が着霜している場合に、圧縮機から吐出した冷媒を、車室外熱交換器をバイパスさせて流すようにしたので、車室外熱交換器の霜を効率よく溶かすことができる。

第３の発明によれば、第１減圧弁を第２車室内熱交換器の冷媒入口側の配管に設け、第２減圧弁を車室外熱交換器の冷媒入口側の配管に設けたので、第１除湿暖房運転モード時に第２車室内熱交換器の冷媒を中間圧にすることができ、また、第２除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器の冷媒を中間圧にすることができる。これにより、除湿能力を細かく調整できる。

第４の発明によれば、第１減圧弁や第２減圧弁の減圧量の調整によって第２車室内熱交換器及び車室外熱交換器の作動圧力を調整することができるので、除湿能力を細かく調整できる。

第５の発明によれば、第２車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度に基づいて第１減圧弁及び第２減圧弁を制御することができるので、除湿能力を現在の除湿量に応じて的確に調整できる。

第６の発明によれば、車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードである場合に第２除湿暖房運転モードでヒートポンプ装置を動作させるようにしたので、ウインドガラスの曇りを早期に晴らすことができる。

実施形態に係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。 上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。 冷房運転モードにある場合の図１相当図である。 除霜除湿運転モードにある場合の図１相当図である。 弱除湿暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 第１フロスト抑制運転モードにある場合の図１相当図である。 第１フロスト抑制運転モード時のモリエル線図である。 強除湿暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 第２フロスト抑制運転モードにある場合の図１相当図である。 第１フロスト抑制運転モード時のモリエル線図である。 弱フロスト抑制運転モードにある場合の図１相当図である。 暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 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。 除霜運転を行う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を乗員によるボタンの操作によって切り替える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を車室内の湿度によって切り替える場合の制御手順を示すフローチャートである。 フロスト運転を外気温によって切り替える場合の制御手順を示すフローチャートである。 フロスト運転を切り替える場合の別の制御手順を示すフローチャートである。

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係る車両用空調装置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（第１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（第２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を接続する第１〜第４主冷媒配管４０〜４３と、第１〜第３分岐冷媒配管４４〜４６とを備えている。

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。

上流側車室内熱交換器３２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、外部空気の流れ方向に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の空気流れ方向上流側のパスによって風上側パスＰ１が構成され、また、空気流れ方向下流側のパスによって風下側パスＰ２が構成される。

下流側車室内熱交換器３１は、大きさが上記上流側車室内熱交換器３２よりも小さいだけであり、上流側車室内熱交換器３２と同様な構造を有しているので詳細な説明は省略する。尚、下流側車室内熱交換器３１と上流側車室内熱交換器３２との構造は異なっていてもよい。

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。図示しないが、車室外熱交換器３３も、上側ヘッダタンクと、下側ヘッダタンクと、コアとを備えている。コアは、上下方向に延びるチューブを有している。

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、第４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、第１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、第２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。第３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。第４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４４は、第２主冷媒配管４１から分岐しており、第３主冷媒配管４２に接続されている。第２分岐冷媒配管４５は、第２主冷媒配管４１から分岐しており、第４主冷媒配管４３に接続されている。第３分岐冷媒配管４６は、第３主冷媒配管４２から分岐しており、第４主冷媒配管４３に接続されている。

また、ヒートポンプ装置２０は、高圧側流路切替弁５０、低圧側流路切替弁５１、第１減圧弁５２、第２減圧弁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、第２主冷媒配管４１の中途部に設けられており、第１分岐冷媒配管４４が接続されている。低圧側流路切替弁５１は、第４主冷媒配管４３の中途部に設けられており、第３分岐冷媒配管４６が接続されている。

第１減圧弁５２及び第２減圧弁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減圧弁５２及び第２減圧弁５３は空調制御装置２２によって制御される。膨張状態では、通常、空調負荷の状態に応じて開度が設定される。第１減圧弁５２及び第２減圧弁５３の開度は、空調負荷に関わらず、後述する除湿暖房運転時に、上流側車室内熱交換器３２や車室外熱交換器３３の作動圧力を中間圧にすることもできるようになっている。

第１減圧弁５２は、第３主冷媒配管４２の第１分岐冷媒配管４４との接続部位よりも上流側車室内熱交換器３２側、即ち、上流側車室内熱交換器３２の冷媒入口側の冷媒配管に配設されている。一方、第２減圧弁５３は、第２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、即ち、車室外熱交換器３３の冷媒入口側の冷媒配管に配設されている。

第１逆止弁５４は、第３主冷媒配管４２に配設されており、第３主冷媒配管４２の車室外熱交換器３３側から上流側車室内熱交換器３２側へ向けての冷媒の流れを許容し、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２分岐冷媒配管４５に配設されており、第２分岐冷媒配管４５の第４主冷媒配管４３側から第２主冷媒配管４１側へ向けての冷媒の流れを許容し、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、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。尚、ケーシング６０には、ＰＴＣヒータ等の空気加熱器を配設することもできる。

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。

送風機６５には、内気を導入するための内気導入口６５ｃと、外気を導入するための外気導入口６５ｄとが形成されている。送風機６５の内部には、内気導入口６５ｃと外気導入口６５ｄとの一方を開いて他方を閉じる内外気切替ドア６５ｅが設けられている。さらに、送風機６５には、内外気切替ドア６５ｅを駆動する内外気切替ドアアクチュエータ６１が設けられている。この内外気切替ドアアクチュエータ６１は、空調制御装置２２により制御される。送風機６５の空気導入モードは、内気導入口６５ｃを全開にして外気導入口６５ｄを全閉にする内気導入モードと、内気導入口６５ｃを全閉にして外気導入口６５ｄを全開にする外気導入モードとに切り替えられるようになっている。内気導入モードと外気導入モードとの切り替えは、乗員によるスイッチ操作で行うことができるようになっているが、後述する所定の条件下では、内気導入モードが選択されていても、空調制御装置２２が外気導入モードに自動的に切り替えることができるようになっている。

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。デフロスタ吹出口６０ａは、車室のフロントウインド内面に空調風を供給するためのものである。ベント吹出口６０ｂは、車室の乗員の主に上半身に空調風を供給するためのものである。ヒート吹出口６０ｃは、車室の乗員の足下に空調風を供給するためのものである。

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吹出モード、ベント吹出口６０ｂに空調風を流すベント吹出モード、ヒート吹出口６０ｃに空調風を流すヒート吹出モード、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空調風の温度調節を行うためのものである。

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、車室内熱交換器温度センサ（温度検出手段）７３と、内気温度センサ７５と、湿度センサ７６とを備えている。これらセンサは空調制御装置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。一方、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。

車室内熱交換器温度センサ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。車室内熱交換器温度センサ７３により検出される上流側車室内熱交換器３２の空気流れ方向下流側の温度に基づいて、上流側車室内熱交換器３２にフロストが発生しているか否かを検出することができる。

内気温度センサ７５は、車室内の温度（内気温度ＴＲ）を検出するためのものであり、車室内の所定箇所に配設されている。湿度センサ７６は、車室内の湿度（車室内湿度ＲＨ）を検出するためのものであり、車室内の所定箇所に配設されている。内気温度センサ７５及び湿度センサ７６は、従来から周知のものなので、詳細な説明は省略する。

また、車両用空調装置１は、車室内に配設される操作ボタン８０（図２に示す）を備えており、この操作ボタン８０は、空調制御装置２２に接続されている。操作ボタン８０としては、吹出モードを変更するボタン、設定温度を変更するボタン、風量を変更するボタン等が含まれており、この車両では、吹出モードをデフロスタ吹出モードとするためのＤＥＦボタンも含まれている。また、図示しないが、車両用空調装置１には、日射量を検出するセンサ等も設けられている。

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、車室内湿度、日射量等の複数の情報に基づいてヒートポンプ装置２０等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、空気導入モードの切り替え、電動コンプレッサ３０、送風モーター６５ｂの制御を行い、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、冷房運転モード、除霜除湿運転モード、弱除湿暖房運転モード（第１除湿暖房運転モード）、第１フロスト抑制運転モード、強除湿暖房運転モード（第２除湿暖房運転モード）、第２フロスト抑制運転モード、弱フロスト抑制運転モード、暖房運転モードとがある。

図４に示す冷房運転モードは、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２減圧弁５３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減圧弁５２は膨張状態にし、第２減圧弁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第１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、第２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第３主冷媒配管４２を通って第１減圧弁５２を通過することで膨張し、上流側車室内熱交換器３２に流入する。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、第４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。

冷房運転モードでは、上流側車室内熱交換器３２を通過した空調用空気が下流側車室内熱交換器３１に殆ど流入しないようにエアミックスドア６２の開度を設定する。

また、図１１に示す暖房運転モードは、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、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減圧弁５２は非膨張状態にし、第２減圧弁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第１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、第２主冷媒配管４１から第１分岐冷媒配管４４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。つまり、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。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、第２減圧弁５３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第３主冷媒配管４２、第３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。

暖房運転モードでは、上流側車室内熱交換器３２を通過した空調用空気の殆どが下流側車室内熱交換器３１を通過するようにエアミックスドア６２の開度を設定する。

図５に示す除霜除湿運転モードは、除湿暖房運転中に車室外熱交換器３３に霜が付着した場合に選択される運転モードである。除霜除湿運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器としたまま、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器として作用させる。また、冷媒は、車室外熱交換器３３をバイパスして流す。

すなわち、高圧側流路切替弁５０は暖房運転モードと同じ状態にしておく。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減圧弁５２を膨張状態にする。尚、第２減圧弁５３には、冷媒が流れない。

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第１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、第２主冷媒配管４１から第１分岐冷媒配管４４を通って第１減圧弁５２に達する。第１減圧弁５２を通過して膨張した冷媒は上流側車室内熱交換器３２に流入する。上流側車室内熱交換器３２では冷媒が吸熱する。上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３を流れてアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。この運転モードでは、車室外熱交換器３３に低温の冷媒が流れないので、車室外熱交換器３３の周囲の空気や車室外熱交換器３３に当たる走行風の影響によって車室外熱交換器３３の表面温度が上昇していき、車室外熱交換器３３の霜が溶けて除霜される。また、上流側車室内熱交換器３２では冷媒が吸熱しているので、除湿を行うことができる。

図６に示す弱除湿暖房運転モードは、例えば外気温度が０℃以上で１０℃よりも低い場合に選択される運転モードである。弱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、車室外熱交換器３３及び上流側車室内熱交換器３２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。

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第１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、第２主冷媒配管４１から第１分岐冷媒配管４４を流れて第１減圧弁５２を通過することで膨張してから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。つまり、上流側車室内熱交換器３２では冷媒の吸熱によって空調用空気が冷却されることで除湿され、下流側車室内熱交換器３１では冷媒の放熱によって空調用空気が加熱されるので除湿暖房を行うことができる。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って第２主冷媒配管４１に流入する。第２主冷媒配管４１に流入した冷媒は、膨張して車室外熱交換器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第３主冷媒配管４２、第３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。

空調制御装置２２は、弱除湿暖房運転モード時には、第１減圧弁５２及び第２減圧弁５３の減圧量を変更して上流側車室内熱交換器３２の作動圧力を調整する。この場合、上流側車室内熱交換器３２の作動圧力が中間圧になるようにすることができる。

空調制御装置２２は、車室内熱交換器温度センサ７３により検出された上流側車室内熱交換器３２の空気流れ下流側の温度に基づいて、第１減圧弁５２を制御するように構成されている。車室内熱交換器温度センサ７３により検出された上流側車室内熱交換器３２の空気流れ下流側の温度によって除湿量を推定することができ、この除湿量を変更する場合に、車室内熱交換器温度センサ７３により検出された温度に基づいて第１減圧弁５２の減圧量を調整して、上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度を変化させることができる。また、車室外熱交換器温度センサ７１の検出温度に基づいて第２減圧弁５３を制御することもできる。

また、状況に応じて第１減圧弁５２を非膨張状態にし、第２減圧弁５３を膨張状態にすることもできる。

図７に示す第１フロスト抑制運転モードは、弱除湿暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器３２がフロストした場合のように、フロスト抑制運転を必要としている場合に選択されるものである。尚、フロストとは、上流側車室内熱交換器３２の表面で凝縮した凝縮水が氷点下まで冷却されて凍結する現象のことである。

第１フロスト抑制運転モードにおける冷媒の流れは、図６に示す弱除湿暖房運転モードと同じである。

空調制御装置２２は、第１フロスト抑制運転モード時には、弱除湿暖房運転モード時に比べて上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒温度が上昇するように第１減圧弁５２を、減圧量を小さくする側に制御する。これにより、フロスト抑制能力が高まる。更に、車室外熱交換器３３に流入する冷媒温度が低下するように第２減圧弁５３を、減圧量を大きくする側に制御する。これにより、システム全体の吸熱量を確保することができ、安定した運転が可能となる。

第１フロスト抑制運転モードでは、図８に示すモリエル線図のように、圧縮機３０から吐出した冷媒は、下流側車室内熱交換器３１に流入して放熱した後、第１膨張弁５２を経て上流側車室内熱交換器３２に流入して吸熱する。その後、車室外熱交換器３３に流入した後、圧縮機３０に吸入される。

図９に示す強除湿暖房運転モードは、例えば外気温度が１０℃以上２５℃以下の場合に選択される運転モードである。強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、車室外熱交換器３３及び上流側車室内熱交換器３２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２減圧弁５３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減圧弁５２及び第２減圧弁５３を共に膨張状態にする。

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第１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、第２主冷媒配管４１を通って第２減圧弁５３を通過して膨張し、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は吸熱して第３主冷媒配管４２を通って膨張して上流側車室内熱交換器３２に流入する。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、第４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。

つまり、上流側車室内熱交換器３２では冷媒の吸熱によって空調用空気が冷却されることで除湿され、下流側車室内熱交換器３１では冷媒の放熱によって空調用空気が加熱されるので除湿暖房を行うことができる。

強除湿暖房運転モードにおける上流側車室内熱交換器３２の吸熱量は、車室外熱交換器３３の蒸発圧力よりも上流側車室内熱交換器３２の蒸発圧力が低くなることから、弱除湿暖房運転モードのときに比べて多くなるので、強除湿暖房運転モードでは単位時間当たりの除湿量が弱除湿暖房運転モードに比べて増加する。よって、強除湿暖房運転モードとしている。

第１減圧弁５２は非膨張状態にし、第２減圧弁５３は膨張状態にすることもできる。

空調制御装置２２は、強除湿暖房運転モード時には、第２減圧弁５３の減圧量を変更して車室外熱交換器３３の作動圧力を調整する。この場合、車室外熱交換器３３の作動圧力が中間圧になるようにすることができる。

また、弱除湿暖房運転モード時と同様に、空調制御装置２２は、車室内熱交換器温度センサ７３により検出された温度に基づいて第１減圧弁５２及び第２減圧弁５３の減圧量を調整して、上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度を変化させる。

図１０に示す第２フロスト抑制運転モードは、強除湿暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器３２がフロストした場合のように、フロスト抑制運転を必要としている場合に選択されるものである。

第２フロスト抑制運転モードでは、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。

第２フロスト抑制運転モードでは、図１１に示すモリエル線図のように、圧縮機３０から吐出した冷媒は、下流側車室内熱交換器３１に流入して放熱した後、第２膨張弁５３を経て車室外熱交換器３３に流入して吸熱し、その後、上流側車室内熱交換器３２に流入して吸熱する。

上流側車室内熱交換器３２に流入した冷媒の温度は、車室外熱交換器３３での吸熱作用によって上昇しており、例えば０℃よりも高い温度となっていれば、上流側車室内熱交換器３２を循環してフロストを抑制できる。第１フロスト抑制運転モードと第２フロスト抑制運転モードとを比較した際、第１フロスト抑制運転モードの方がフロスト抑制能力が高い。そして、上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第４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。

また、第２フロスト抑制運転モード時には、第２除湿暖房運転モード時に比べて車室外熱交換器３３に流入する冷媒温度を低下させて車室外熱交換器３３が吸熱するように第２減圧弁５３を制御する。そして、上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒が過熱状態となるように第１減圧弁５２を、減圧量を大きくする側に制御する。これにより、フロスト抑制能力がより一層高まる。

図１２に示す弱フロスト抑制運転モードは、弱除湿暖房運転モード時や強除湿暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器３２がフロストした場合のように、フロスト抑制運転を必要としている場合に選択されるものであり、具体的には、後述するが、第１フロスト抑制運転モードや第２フロスト抑制運転モードよりもフロスト抑制能力が低くてもよい場合等に選択される。

弱フロスト抑制運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１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、冷媒は、上流側車室内熱交換器３２をバイパスさせて流す。

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２減圧弁５３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、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２減圧弁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第１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を循環するので、下流側車室内熱交換器３１によって空調用空気を加熱することができる。

下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、第２主冷媒配管４１を通って第２減圧弁５３を通過して膨張し、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は吸熱して第３主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管４６、第４主冷媒配管４３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。

この弱フロスト抑制運転モードでは、上流側車室内熱交換器３２に低温の冷媒が流れず、送風機６５から送風される空調用空気が当たる。この空調用空気の温度は、略外気温と等しいので、空調用空気によって上流側車室内熱交換器３２のフロストが抑制される。

上述のようにヒートポンプ装置２０が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。

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検出する着霜検出部２２ａを有している。着霜検出部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、着霜を検出したとする。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検出を行っている。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断できる値であればよく、他の値であってもよい。また、霜の付着を直接検出するようにしてもよい。

また、空調制御装置２２は、上流側車室内熱交換器３２がフロスト抑制運転を必要としているか否かを判定するフロスト判定部２２ｂも有している。フロスト判定部２２ｂは、車室内熱交換器温度センサ７３により検出された上流側車室内熱交換器３２の表面温度に基づいて、例えば表面温度が氷点下３℃（フロスト判定温度）以下である場合には、上流側車室内熱交換器３２がフロストしているとし、フロスト抑制運転が必要であると判定する一方、フロスト判定温度よりも高ければフロストしていないとし、フロスト抑制運転が必要でないと判定する。フロスト判定の手法はこれに限られるものではなく、周知の手法を利用して判定することができる。

次に、図１４〜図１９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１４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。尚、この判定温度は０℃、２５℃に限られるものではなく、本発明の目的を達成することが可能な任意の値に設定することができる。

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リターンに進む。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、除湿暖房運転モード選択処理を行う。除湿暖房運転モード選択処理とは、弱除湿暖房運転モードと強除湿暖房運転モードとのいずれにするかを選択する処理のことである。ステップＳＡ４では、外気温度（ＴＧ）が１０℃よりも低い場合には、ステップＳＡ５に進んでヒートポンプ装置２０を弱除湿暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのリターンに進む。ステップＳＡ４で外気温度（ＴＧ）が１０℃以上の場合には、ステップＳＡ６に進んでヒートポンプ装置２０を強除湿暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのリターンに進む。つまり、外気温度が１０℃よりも低い場合には、空調用空気の湿度も低めであって除湿能力が低くてもよいので、弱除湿暖房運転モードを選択し、一方、外気温度が１０℃以上の場合には、空調用空気の湿度が高めであって除湿能力が高い方がよいので、強除湿暖房運転モードを選択する。

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ＳＡ７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リターンに進む。

ステップＳＡ５またはステップＳＡ６に進んだ場合には、図１５に示すサブルーチン制御が行われる。この制御は、車室外熱交換器３３が着霜した場合に除霜除湿運転モードに切り替える制御である。

ステップＳＢ１では、図１４に示すフローチャートのステップＳＡ５の弱除湿暖房運転モード、ステップＳＡ６の強除湿暖房運転モードによる運転が継続して行われる。ステップＳＢ２では、着霜検出部２２ａによって車室外熱交換器３３が着霜しているか否かを判定する。ステップＳＢ２においてＮＯと判定されて車室外熱交換器３３が着霜していない場合には、ステップＳＢ１の除湿暖房運転を継続する。ステップＳＢ２においてＹＥＳと判定されて車室外熱交換器３３が着霜していると判定された場合には、ステップＳＢ３に進んでヒートポンプ装置２０を除霜除湿運転モードに切り替える。

ステップＳＢ４では、除霜判定を行う。除霜判定は、ステップＳＢ２と同様に着霜検出部２２ａによって車室外熱交換器３３が着霜しているか否かを判定し、着霜していない場合には、除霜が完了した判定してリターンに進み、着霜している場合には、除霜が未完了であるとして除霜が完了するまで除霜除湿運転を継続して行う。

図１４に示すステップＳＡ５で弱除湿暖房運転モードが選択された場合には、図１６に示すサブルーチン制御が行われる。この制御は除湿能力が弱除湿暖房運転モードのままでよい場合には、弱除湿暖房運転モードを継続し、除湿能力を高めたい場合には、強除湿暖房運転モードに自動的に切り替えることができる制御である。

ステップＳＣ１では、図１４に示すフローチャートのステップＳＡ５の弱除湿暖房運転モードによる運転が継続して行われる。続くステップＳＣ２では、デフロスタ吹出モードを選択するためのＤＥＦボタンがＯＮであるか否かを判定する。ＤＥＦボタンがＯＮであると、吹出モードがデフロスタ吹出モードになる。

ＤＥＦボタンがＯＮであるということは、乗員がフロントガラスの曇りを晴らしたい場合であり、強い除湿を乗員が要求しているということである。ステップＳＣ２でＮＯと判定されて乗員が強い除湿を要求していない場合には、弱除湿暖房運転を継続する。ステップＳＣ２でＹＥＳと判定されて乗員が強い除湿を要求している場合には、ステップＳＣ３に進んで空気導入モードを外気導入モードとする。これは、弱除湿暖房運転モードが選択される外気温度域では、湿度が低いと推定されるため、より湿度の低い空調用空気を導入するためである。

上記ステップＳＣ２は、車室内空調ユニット２１がデフロスタ吹出モードにあるか否かを検出する吹出モード検出手段である。

ステップＳＣ３に続くステップＳＣ４では、ヒートポンプ装置２０を強除湿暖房運転モードに切り替える。これにより、除湿能力が高まるので、フロントウインドの曇りを早期に晴らすことができる。

ステップＳＣ５では、ＤＥＦボタンがＯＦＦとされたか否かを判定する。ＤＥＦボタンがＯＮのままであれば、強除湿暖房運転を継続する。ＤＥＦボタンがＯＦＦとされると、リターンに進む。

尚、ステップＳＣ５の代わりに、タイマー処理を行ってもよい。すなわち、強除湿暖房運転モードに切り替えた後、所定時間経過後に、弱除湿暖房運転モードに復帰させることもできる。

図１４に示すステップＳＡ５で弱除湿暖房運転モードが選択された場合には、図１７に示すサブルーチン制御が行われる。この制御は、車室内の湿度に応じて除湿能力を自動的に切り替える制御である。

ステップＳＤ１では、図１４に示すフローチャートのステップＳＡ５の弱除湿暖房運転モードによる運転が継続して行われる。続くステップＳＤ２では、湿度センサ７６によって検出された車室内湿度（ＲＨ）を読み込む。

ステップＳＤ３では、車室内湿度（ＲＨ）が６０％以上であるか否かを判定する。ステップＳＤ３で車室内湿度（ＲＨ）が６０％未満であると判定されれば、車室内の湿度がそれほど高くないので、弱除湿暖房運転を継続する。一方、ステップＳＤ３で車室内湿度（ＲＨ）が６０％以上であると判定されれば、ステップＳＤ４に進んで空気導入モードを外気導入モードとする。これは、より湿度の低い空調用空気を導入するためである。

続くステップＳＤ５では、ヒートポンプ装置２０を強除湿暖房運転モードに切り替える。これにより、除湿能力が高まるので、車室内湿度を低下させることができる。

その後、ステップＳＤ６で車室内湿度（ＲＨ）を再度読み込む。続くステップＳＤ７では、車室内湿度（ＲＨ）が５０％よりも低いか否かを判定する。ステップＳＤ７で車室内湿度（ＲＨ）が５０％未満であると判定されれば、車室内の湿度が低下してとしてリターンに進む。一方、ステップＳＤ７で車室内湿度（ＲＨ）が５０％以上であると判定されれば、弱除湿暖房運転を継続する。

尚、上記判定値は５０％、６０％に限られるものではなく、本発明の目的を達成することが可能な任意の値に設定することができる。

また、図１４に示すメインルーチンにおいてステップＳＡ４に進んでいずれかの除湿暖房運転モードが選択される場合には、図１８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、上流側車室内熱交換器３２のフロストを抑制する制御である。

ステップＳＥ１では、図１４に示すフローチャートのステップＳＡ５の弱除湿暖房運転モード、ステップＳＡ６の強除湿暖房運転モードによる運転が継続して行われる。ステップＳＥ２では、フロスト判定部２２ｂによって上流側車室内熱交換器３２のフロスト抑制運転が必要か否かを判定する。ステップＳＥ２においてフロストしていないと判定されて上流側車室内熱交換器３２のフロスト抑制運転が必要ない場合には、ステップＳＥ１の除湿暖房運転を継続する。ステップＳＥ２においてフロストしている判定されて上流側車室内熱交換器３２のフロスト抑制運転が必要である場合には、ステップＳＥ３に進んで空気導入モードを外気導入モードに切り替える。そして、ステップＳＥ４に進んで外気温度（ＴＧ）を読み込む。その後、ステップＳＥ５に進んで外気温度（ＴＧ）が１０℃よりも低いか、１０℃以上であるかを判定する。

ステップＳＥ５で外気温度（ＴＧ）が１０℃よりも低いと判定された場合には、ステップＳＥ６に進み、現在の運転モードが弱除湿暖房運転モードであるか否かを判定する。ステップＳＥ６においてＹＥＳと判定された現在の運転モードが弱除湿暖房運転モードである場合には、ヒートポンプ装置２０を第１フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップＳＥ８に進んでステップＳＥ２と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器３２がまだフロストしている場合には、ステップＳＥ３に進む一方、上流側車室内熱交換器３２がフロストしていない場合にはリターンに進む。

また、ステップＳＥ６においてＮＯと判定されて現在の運転モードが強除湿暖房運転モードである場合には、ステップＳＥ９に進み、ヒートポンプ装置２０を第２フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップＳＥ８に進んでステップＳＥ２と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器３２がまだフロストしている場合には、第２フロスト抑制運転を継続して行う一方、上流側車室内熱交換器３２がフロストしていない場合にはリターンに進む。

また、ステップＳＥ５の外気温度判定において、外気温度（ＴＧ）が１０℃以上である場合には、ステップＳＥ１０に進んでヒートポンプ装置２０を弱フロスト抑制運転モードに切り替える。弱フロスト抑制運転モードでは、図１２に示すように上流側車室内熱交換器３２には冷媒が流れない状態となる。このとき、外気温度が１０℃以上で、かつ、外気導入モードとなっているので、略１０℃以上の空調用空気が上流側車室内熱交換器３２に送風されることになり、この空調用空気の温度によって上流側車室内熱交換器３２のフロストを抑制することができる。

尚、この判定温度は１０℃に限られるものではなく、本発明の目的を達成することが可能な任意の値に設定することができる。

そして、ステップＳＥ８に進んでステップＳＥ２と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器３２がまだフロストしている場合には、弱フロスト抑制運転を継続して行う一方、上流側車室内熱交換器３２がフロストしていない場合にはリターンに進む。

また、図１４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１８に示すサブルーチン制御に代えて、図１９に示す除湿暖房運転モードのサブルーチン制御を行うこともできる。この制御も上流側車室内熱交換器３２のフロストを抑制する制御である。

ステップＳＦ１〜ＳＦ３は、図１８に示すフローチャートのステップＳＥ１〜ＳＥ３と同じである。

ステップＳＦ４では、ヒートポンプ装置２０を弱フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップＳＦ１０に進んでタイマーをセットした後、ステップＳＦ５に進み、ヒートポンプ装置２０が弱フロスト抑制運転モードに切り替えられてから所定時間（例えば３〜５分間程度）経過したか否かを判定する。ステップＳＦ５でＹＥＳと判定されて所定時間が経過した場合には、ステップＳＦ６に進み、弱フロスト抑制運転モードに切り替えられる直前の運転モードが弱除湿暖房運転モードと強除湿暖房運転モードとのいずれであったかを判定する。

ステップＳＦ６において、弱フロスト抑制運転モードに切り替えられる直前の運転モードが弱除湿暖房運転モードであった場合には、ステップＳＦ７に進んでヒートポンプ装置２０を第１フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップＳＦ８に進んでステップＳＦ２と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器３２がまだフロストしている場合には、ステップＳＦ５に進む。一方、上流側車室内熱交換器３２がフロストしていない場合にはリターンに進む。

ステップＳＦ６において、弱フロスト抑制運転モードに切り替えられる直前の運転モードが強除湿暖房運転モードであった場合には、ステップＳＦ９に進んでヒートポンプ装置２０を第２フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップＳＦ８に進んでステップＳＦ２と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器３２がまだフロストしている場合には、第２フロスト抑制運転を継続して行う一方、上流側車室内熱交換器３２がフロストしていない場合にはリターンに進む。

すなわち、空調制御装置２２は、フロスト判定部２２ｂにより上流側車室内熱交換器３２がフロスト抑制運転を必要としていることが判定された場合、ヒートポンプ装置２０を弱フロスト抑制運転に切り替えて弱フロスト抑制運転を所定時間行い、その後、フロスト判定部２２ｂにより上流側車室内熱交換器３２がフロスト抑制運転を必要としていると継続して判定されている場合、弱フロスト抑制運転モード直前の運転モードが弱除湿暖房運転モードであったときには第１フロスト抑制運転モードに切り替える一方、弱フロスト抑制運転モード直前の運転モードが強除湿暖房運転モードであったときには第２フロスト抑制運転モードに切り替えるように構成されている。

以上説明したように、この実施形態に係る車両用空調装置１によれば、圧縮機３０から吐出した冷媒を下流側車室内熱交換器３１、第１減圧弁５２、上流側車室内熱交換器３２及び車室外熱交換器３３に順に流通させて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を吸熱器とする弱除湿暖房運転モードと、圧縮機３０から吐出した冷媒を下流側車室内熱交換器３１、第２減圧弁５３、車室外熱交換器３３及び上流側車室内熱交換器３２に順に流通させて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を吸熱器とする第２除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて運転できるようにしている。

すなわち、弱除湿暖房運転モードでは、圧縮機３０から吐出した高温高圧の冷媒が下流側車室内熱交換器３１に供給される一方、上流側車室内熱交換器３２には第１減圧弁５２によって減圧された冷媒が供給される。上流側車室内熱交換器３２は空気流れ方向上流側に配置され、下流側車室内熱交換器３１はその下流側に配置されるので、上流側車室内熱交換器３２によって除湿された空気が下流側車室内熱交換器３１によって加熱されて車室に供給されることになる。

また、強除湿暖房運転モードでは、同様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が吸熱器となるが、上流側車室内熱交換器３２には車室外熱交換器３３を流通した冷媒が供給されるので、車室外熱交換器３３の蒸発圧力よりも上流側車室内熱交換器３２の蒸発圧力が低くなることから、弱除湿暖房運転モードに比べて吸熱量が多くなる。従って、強除湿暖房運転モードでは除湿能力が高まる。

一方、弱除湿暖房運転モード及び強除湿暖房運転モードの両モードで、圧縮機３０から吐出した高温高圧の冷媒を下流側車室内熱交換器３１に供給し、この下流側車室内熱交換器３１を空気流れ方向下流側に配置しているので、空調用空気を十分に加熱することが可能になる。

したがって、除湿暖房運転時に十分な暖房能力を確保しつつ、除湿能力を適切に制御できる。

また、車室外熱交換器３３が着霜している場合に、除霜除湿運転モードに切り替えることで、圧縮機３０から吐出した冷媒を、車室外熱交換器３３をバイパスさせて流すようにしている。これにより、外気を利用して車室外熱交換器３３の霜を効率よく溶かすことができる。

また、第１減圧弁５２を上流側車室内熱交換器３２の冷媒入口側の配管に設け、第２減圧弁５３を車室外熱交換器３３の冷媒入口側の配管に設けたので、弱除湿暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器３２の冷媒を中間圧にすることができ、また、強除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器３３の冷媒を中間圧にすることができる。これにより、除湿能力を細かく調整できる。

また、第１減圧弁５２の減圧量や第２減圧弁５３の減圧量を空調制御装置２２によって変更可能にしているので、上流側車室内熱交換器３２や車室外熱交換器３３の作動圧力を調整することができる。これにより、除湿能力を細かく調整できる。

また、上流側車室内熱交換器３２の空気流れ下流側の温度に基づいて第１減圧弁５２及び第２減圧弁５３を制御することができるので、除湿能力を現在の除湿量に応じて的確に調整できる。

また、吹出モードがデフロスタ吹出モードである場合に強除湿暖房運転モードでヒートポンプ装置２０を動作させるようにしたので、ウインドガラスの曇りを早期に晴らすことができる。

尚、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。

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、例えばエンジン及び走行用モーターを備えたハイブリッド自動車等、様々なタイプの自動車に車両用空調装置１を搭載することが可能である。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係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 着霜検出部（着霜検出手段）
２２ｂ フロスト判定部
３０ 電動コンプレッサ（圧縮機）
３１ 下流側車室内熱交換器（第１車室内熱交換器）
３２ 上流側車室内熱交換器（第２車室内熱交換器）
３３ 車室外熱交換器
４０〜４３ 第１〜第４主冷媒配管（冷媒配管）
４４〜４６ 第１〜第３分岐冷媒配管（冷媒配管）
５２ 第１減圧弁
５３ 第２減圧弁
６２ エアミックスドア
６５ 送風機
７０ 外気温度センサ
７３ 車室内熱交換器温度センサ（温度検出手段）

Claims (6)

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、第１及び第２減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第１及び第２車室内熱交換器、上記減圧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、
   上記空調制御装置は、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第１車室内熱交換器、上記第１減圧弁、上記第２車室内熱交換器及び上記車室外熱交換器に順に流通させて上記第１車室内熱交換器を放熱器とし、上記第２車室内熱交換器を吸熱器とする第１除湿暖房運転モードと、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第１車室内熱交換器、上記第２減圧弁、上記車室外熱交換器及び上記第２車室内熱交換器に順に流通させて上記第１車室内熱交換器を放熱器とし、上記第２車室内熱交換器を吸熱器とする第２除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させ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、
   上記車室外熱交換器の着霜を検出する着霜検出手段を備え、
   上記空調制御装置は、上記着霜検出手段により上記車室外熱交換器が着霜していると検出されたときに、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第１車室内熱交換器、上記第１減圧弁及び上記第２車室内熱交換器の順に流通させ、上記車室外熱交換器をバイパスさせて流す除霜除湿運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用空調装置において、
   上記第１減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記第２車室内熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられ、
   上記第２減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記車室外熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項３に記載の車両用空調装置において、
   上記第１減圧弁及び上記第２減圧弁は、上記空調制御装置により制御され、
   上記空調制御装置は、第１除湿暖房運転モード時には、上記第１減圧弁の減圧量により上記第２車室内熱交換器の作動圧力を調整する一方、第２除湿暖房運転モード時には、上記第２減圧弁の減圧量により上記車室外熱交換器の作動圧力を調整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。
5. 請求項４に記載の車両用空調装置において、
   上記第２車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度を検出する温度検出手段を備え、
   上記空調制御装置は、上記温度検出手段により検出された上記第２車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度に基づいて、上記第１減圧弁及び上記第２減圧弁を制御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。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   上記車室内空調ユニットは、車室のウインドガラスに空調風を供給するデフロスタ吹出モードを含む複数の吹出モードを有するように構成されており、
   上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードにあるか否かを検出する吹出モード検出手段を備え、
   上記空調制御装置は、上記吹出モード検出手段により上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードであることが検出された場合に、第２除湿暖房運転モードで上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とする車両用空調装置。

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