JP6702147B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調装置に適用される冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１に、車両用空調装置に適用された蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置が開示されている。この特許文献１の冷凍サイクル装置は、室内凝縮器を備えている。室内凝縮器は、車室内の暖房を行う暖房運転時に、圧縮機から吐出された高圧冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。

さらに、特許文献１の冷凍サイクル装置では、暖房運転時に、室内凝縮器から流出する冷媒が所定の過冷却度を有する液相冷媒となるように、高圧冷媒を減圧させる減圧装置である膨張弁の作動を制御している。これにより、特許文献１の冷凍サイクル装置では、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させようとしている。

特開平６−３４７１２９号公報

しかし、特許文献１の冷凍サイクル装置のように、室内凝縮器から流出する冷媒が過冷却度を有する液相冷媒となるように膨張弁の作動を制御すると、室内凝縮器を流通する冷媒に温度変化が生じる。このため、室内凝縮器にて加熱された送風空気にも温度分布が生じてしまう。

さらに、冷凍サイクル装置を循環する循環冷媒流量が減少して、室内凝縮器の冷媒流れ上流側の部位で冷媒の過冷却化が開始されてしまうと、室内凝縮器にて加熱された送風空気の温度分布の生じる範囲が拡大してしまう。このような温度分布の生じる範囲の拡大は、乗員の快適な暖房感を損なう原因となる。

本発明は、上記点に鑑み、空調対象空間へ送風される送風空気の温度分布が生じる範囲が拡大してしまうことを抑制可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された高圧冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置（１４ａ）と、減圧装置にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（２０）と、減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部（４０ｂ）と、加熱用熱交換器から流出する冷媒の目標過冷却度（ＳＣＯ）を決定する目標過冷却度決定部（Ｓ９）と、サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量が予め定めた基準流量よりも低下した低流量運転になっていることを判定する低流量運転判定部（Ｓ４１〜Ｓ４３）と、を備え、
減圧装置制御部は、加熱用熱交換器から流出する冷媒が目標過冷却度（ＳＣＯ）に近づくように減圧装置の作動を制御するものであり、目標過冷却度決定部は、低流量運転判定部が低流量運転になっていることを判定した際に、目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させるものであり、低流量運転判定部（Ｓ４１）は、外気温（Ｔａｍ）が予め定めた基準外気温（ＫＴａｍ）以上になった際に、低流量運転になっていることを判定する冷凍サイクル装置である。

これによれば、低流量運転になっていることが判定された際に、目標過冷却度決定部（Ｓ９）が目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させるので、加熱用熱交換器（１２）の冷媒流れ上流側の部位で冷媒の過冷却化が開始されてしまうことを抑制することができる。従って、低流量運転時であっても加熱用熱交換器（１２）にて加熱された送風空気の温度分布が生じる範囲の拡大を抑制することができる。

さらに、低流量運転になっていると判定されていない際には、ＣＯＰを向上させるように目標過冷却度（ＳＣＯ）を決定することで、冷凍サイクル装置に高いＣＯＰを発揮させることができる。
また、請求項２に記載の発明は、車両用空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された高圧冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置（１４ａ）と、減圧装置にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（２０）と、減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部（４０ｂ）と、加熱用熱交換器から流出する冷媒の目標過冷却度（ＳＣＯ）を決定する目標過冷却度決定部（Ｓ９）と、サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量が予め定めた基準流量よりも低下した低流量運転になっていることを判定する低流量運転判定部（Ｓ４１〜Ｓ４３）と、加熱用熱交換器の熱交換部のうち、中間部よりも冷媒流れ上流側の部位にて加熱された送風空気を吹き出す第１吹出モードと加熱用熱交換器の熱交換部のうち中間部よりも冷媒流れ下流側の部位にて加熱された送風空気を吹き出す第２吹出モードとを切り替える吹出モード切替装置（３８ａ〜３８ｃ）と、を備え、
減圧装置制御部は、加熱用熱交換器から流出する冷媒が目標過冷却度（ＳＣＯ）に近づくように減圧装置の作動を制御するものであり、目標過冷却度決定部は、低流量運転判定部が低流量運転になっていることを判定した際に、目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させるものであり、目標過冷却度決定部は、低流量運転判定部が低流量運転になっていることを判定し、かつ、吹出モード切替装置が第２吹出モードに切り替えている際に、目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させる冷凍サイクル装置である。
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
また、請求項３に記載の発明は、空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された高圧冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置（１４ａ）と、減圧装置にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（２０）と、減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部（４０ｂ）と、加熱用熱交換器から流出する冷媒の目標過冷却度（ＳＣＯ）を決定する目標過冷却度決定部（Ｓ９）と、サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量が予め定めた基準流量よりも低下した低流量運転になっていることを判定する低流量運転判定部（Ｓ４１〜Ｓ４３）と、加熱用熱交換器へ送風空気を送風する送風機（３２）と、送風機の送風能力を制御する送風機制御部（４０ｅ）と、を備え、
減圧装置制御部は、加熱用熱交換器から流出する冷媒が目標過冷却度（ＳＣＯ）に近づくように減圧装置の作動を制御するものであり、目標過冷却度決定部は、低流量運転判定部が低流量運転になっていることを判定した際に、目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させるものであり、送風機制御部は、低流量運転判定部が低流量運転になっていることを判定した際に、送風機の送風能力を増加させる冷凍サイクル装置である。
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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一例である。

一実施形態の冷凍サイクル装置の冷房モード時および直列除湿暖房モード時の冷媒流れを示す全体構成図である。 一実施形態の冷凍サイクル装置の並列除湿暖房モード時の冷媒の流れを示す全体構成図である。 一実施形態の冷凍サイクル装置の暖房モード時の冷媒の流れを示す全体構成図である。 一実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 一実施形態の車両用空調装置の制御処理を示すフローチャートである。 一実施形態の車両用空調装置の制御処理の要部を示すフローチャートである。 通常暖房モード時に目標過冷却度を決定するための制御特性図である。 低流量暖房モード時に目標過冷却度を決定するための制御特性図である。

図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置１０を、内燃機関（すなわち、エンジン）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両の車両用空調装置１に適用している。この冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置１において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。

冷凍サイクル装置１０は、冷房モードの冷媒回路（図１参照）、直列除湿暖房モードの冷媒回路（図１参照）、並列除湿暖房モードの冷媒回路（図２参照）、および暖房モードの冷媒回路（図３参照）を切り替え可能に構成されている。図１〜図３では、それぞれの運転モードにおける冷媒の流れを太実線矢印で示している。

車両用空調装置１において、冷房モードは、送風空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。除湿暖房モードは、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。暖房モードは、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。

冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、圧縮機１１吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

冷凍サイクル装置１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、車両のボンネット内に配置されている。圧縮機１１は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機１１は、後述する空調制御装置４０から出力される制御信号によって、回転数（すなわち、冷媒吐出能力）が制御される。

圧縮機１１の吐出口には、室内凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１２は、後述する車両用空調装置１の室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。室内凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と、後述する室内蒸発器２３を通過した送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。

本実施形態では、室内凝縮器１２として、複数の冷媒チューブ、分配用タンク、集合用タンク等を有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器を採用している。

冷媒チューブは、内部に冷媒を流通させる管状部材である。複数の冷媒チューブは、集合用タンクおよび分配用タンクの長手方向に積層配置されている。隣り合う冷媒チューブの間には、送風空気を流通させる空気通路が形成されており、さらに、冷媒と送風空気との熱交換を促進するフィンが配置されている。これにより、冷媒と送風空気とを熱交換させる熱交換部が形成されている。

複数の冷媒チューブの両端部には、集合用タンクおよび分配用タンクが接続されている。分配用タンクには、冷媒入口が形成されている。従って、冷媒入口から分配用タンク内へ流入した冷媒は、複数の冷媒チューブに分配される。集合タンクには、冷媒出口が形成されている。従って、複数の冷媒チューブから集合用タンク内に集合した冷媒は、冷媒出口から流出する。

つまり、本実施形態の室内凝縮器１２では、冷媒が複数の冷媒チューブ内を分配用タンク側から集合用タンク側に向かって一方向へ流れる、いわゆるワンパスタイプの熱交換器として構成されている。また、本実施形態では、集合用タンクが分配用タンクよりも鉛直方向下方側に配置されている。

室内凝縮器１２の冷媒出口側には、互いに連通する３つの流入出口を有する第１三方継手１３ａの流入口側が接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。

さらに、冷凍サイクル装置１０では、後述するように、第２〜第４三方継手１３ｂ〜１３ｄ等の複数の三方継手を備えている。第２〜第４三方継手１３ｂ〜１３ｄ等の基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。

第１三方継手１３ａの一方の流出口には、第１膨張弁１４ａの入口側が接続されている。また、第１三方継手１３ａの他方の流出口には、第２三方継手１３ｂの一方の流入口側が接続されている。第１三方継手１３ａの他方の流出口側と第２三方継手１３ｂの一方の流入口側とを接続する第１冷媒通路１８ａには、第１開閉弁１５ａが配置されている。

第１開閉弁１５ａは、第１冷媒通路１８ａを開閉する電磁弁である。さらに、冷凍サイクル装置１０では、後述するように、第２開閉弁１５ｂを備えている。第２開閉弁１５ｂの基本的構成は、第１開閉弁１５ａと同様である。

第１、第２開閉弁１５ａ、１５ｂは、冷媒通路を開閉することで、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、第１、第２開閉弁１５ａ、１５ｂは、サイクルの冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置である。第１、第２開閉弁１５ａ、１５ｂは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。

第１膨張弁１４ａは、少なくとも暖房モード時に、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる減圧装置である。第１膨張弁１４ａは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。

さらに、冷凍サイクル装置１０では、後述するように、第２膨張弁１４ｂを備えている。第２膨張弁１４ｂの基本的構成は、第１膨張弁１４ａと同様である。これらの第１、第２膨張弁１４ａ、１４ｂは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能、および弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。

そして、この全開機能および全閉機能によって、第１、第２膨張弁１４ａ、１４ｂは、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、第１、第２膨張弁１４ａ、１４ｂは、冷媒回路切替装置としての機能を兼ね備えている。第１、第２膨張弁１４ａ、１４ｂは、空調制御装置４０から出力される制御信号（制御パルス）によって、その作動が制御される。

第１膨張弁１４ａの出口には、室外熱交換器２０の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器２０は、第１膨張弁１４ａから流出した冷媒と外気ファン２０ａから送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器２０は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。

室外熱交換器２０は、少なくとも冷房モード時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能し、少なくとも暖房モード時には、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。外気ファン２０ａは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって回転数（すなわち、送風能力）が制御される電動式の外気送風機である。

室外熱交換器２０の冷媒出口には、第３三方継手１３ｃの流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃの一方の流出口には、第２三方継手１３ｂの他方の流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃの他方の流出口には、第４三方継手１３ｄの一方の流入口側が接続されている。

第３三方継手１３ｃの他方の流出口側と第４三方継手１３ｄの一方の流入口側とを接続する第２冷媒通路１８ｂには、第２冷媒通路１８ｂを開閉する第２開閉弁１５ｂが配置されている。

第３三方継手１３ｃの一方の流出口側と第２三方継手１３ｂの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、逆止弁２１が配置されている。逆止弁２１は、第３三方継手１３ｃ側（すなわち、室外熱交換器２０側）から第２三方継手１３ｂ側（すなわち、第２膨張弁１４ｂ側）へ冷媒が流れることを許容し、第２三方継手１３ｂ側から第３三方継手１３ｃ側へ冷媒が流れることを禁止する機能を果たすものである。

第２三方継手１３ｂの流出口には、第２膨張弁１４ｂの入口側が接続されている。第２膨張弁１４ｂは、少なくとも冷房モード時に、室外熱交換器２０から流出した冷媒を減圧させる電気式の可変絞り機構である。第２膨張弁１４ｂの出口には、室内蒸発器２３の冷媒入口側が接続されている。

室内蒸発器２３は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。室内蒸発器２３は、少なくとも冷房モード時に、第２膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒と送風機３２から送風された送風空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

室内蒸発器２３の冷媒出口側には、蒸発圧力調整弁２６の入口側が接続されている。この蒸発圧力調整弁２６は、機械的機構で構成されており、室内蒸発器２３の着霜を抑制するために、室内蒸発器２３における冷媒蒸発圧力を、予め定めた基準圧力以上に調整する機能を果たす。換言すると、蒸発圧力調整弁２６は、室内蒸発器２３における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器２３の着霜を抑制可能な基準温度以上に調整する機能を果たす。

蒸発圧力調整弁２６の出口には、第４三方継手１３ｄの他方の流入口側が接続されている。第４三方継手１３ｄの流出口には、アキュムレータ２４の入口側が接続されている。アキュムレータ２４は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ２４の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。室内空調ユニット３０は、冷凍サイクル装置１０によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すために、その外殻を形成する空調ケース３１内に形成された空気通路内に送風機３２、室内蒸発器２３、ヒータコア３９、室内凝縮器１２等を収容したものである。

ヒータコア３９は、エンジン冷却水と室内蒸発器２３通過後の送風空気とを熱交換させることによって、送風空気を補助的に加熱する補助加熱用熱交換器である。ヒータコア３９は、エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水回路に接続されている。

空調ケース３１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成するもので、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。空調ケース３１の送風空気流れ最上流側には、空調ケース３１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

内外気切替装置３３の送風空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。送風機３２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機３２は、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、回転数（すなわち、送風能力）が制御される。

送風機３２の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器２３、ヒータコア３９、室内凝縮器１２が、送風空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、室内蒸発器２３は、ヒータコア３９および室内凝縮器１２よりも、送風空気流れ上流側に配置されている。

空調ケース３１内には、室内蒸発器２３通過後の送風空気を、ヒータコア３９および室内凝縮器１２を迂回して流すバイパス通路３５が設けられている。また、空調ケース３１内の室内蒸発器２３の送風空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア３９および室内凝縮器１２の送風空気流れ上流側には、エアミックスドア３４が配置されている。

エアミックスドア３４は、室内蒸発器２３通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１２側を通過する送風空気の風量とバイパス通路３５を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。エアミックスドア３４は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

室内凝縮器１２およびバイパス通路３５の送風空気流れ下流側には、ヒータコア３９および室内凝縮器１２にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気とバイパス通路３５を通過して加熱されていない送風空気が合流する合流空間３６が形成されている。このため、エアミックスドア３４が、風量割合を調整することによって、合流空間３６にて合流した送風空気の温度が調整される。

空調ケース３１の送風空気流れ最下流部には、合流空間３６にて温度調整された送風空気を、車室内へ吹き出す開口穴が配置されている。具体的には、この開口穴としては、フット開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂ、デフロスタ開口穴３７ｃが設けられている。

フット開口穴３７ａは、空調風を乗員の足元に向けて吹き出すための開口穴である。フェイス開口穴３７ｂは、空調風を車室内の乗員の上半身に向けて吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴３７ｃは、空調風を車両前面窓ガラス内側面に向けて吹き出すための開口穴である。

ここで、本実施形態の空調ケース３１では、フェイス開口穴３７ｂおよびデフロスタ開口穴３７ｃが、フット開口穴３７ａよりも鉛直方向上方側に配置されている。

このため、フェイス開口穴３７ｂおよびデフロスタ開口穴３７ｃから流出する送風空気は、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも上方側、すなわち分配用タンクに近い側の部位にて加熱された送風空気となりやすい。換言すると、フェイス開口穴３７ｂおよびデフロスタ開口穴３７ｃから流出する送風空気は、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ上流側の部位にて加熱された送風空気となる。

一方、フット開口穴３７ａから流出する送風空気は、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも下方側、すなわち集合用タンクに近い側の部位にて加熱された送風空気となりやすい。換言すると、フット開口穴３７ａから流出する送風空気は、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ下流側の部位にて加熱された送風空気となる。

さらに、フット開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂ、およびデフロスタ開口穴３７ｃの送風空気流れ上流側には、それぞれ、フット開口穴３７ａの開口面積を調整するフットドア３８ａ、フェイス開口穴３７ｂの開口面積を調整するフェイスドア３８ｂ、デフロスタ開口穴３７ｃの開口面積を調整するデフロスタドア３８ｃが配置されている。

フットドア３８ａ、フェイスドア３８ｂ、およびデフロスタドア３８ｃは、各開口穴３７ａ〜３７ｃを開閉して、吹出モードを切り替える吹出モードドアであり、吹出モード切替装置を構成している。各ドア３８ａ〜３８ｃは、リンク機構等を介して、吹出モードドア用の電動アクチュエータ６１によって回転操作される。この電動アクチュエータ６１は、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

フット開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびデフロスタ開口穴３７ｃの送風空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口に接続されている。

また、吹出モード切替装置によって切り替えられる吹出モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。

フェイスモードは、フェイス開口穴３７ｂを全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて送風空気を吹き出す吹出モードである。バイレベルモードは、フェイス開口穴３７ｂとフット開口穴３７ａの両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて送風空気を吹き出す吹出モードである。フットモードは、フット開口穴３７ａを全開するとともにデフロスタ開口穴３７ｃを小開度だけ開口して、主にフット吹出口から送風空気を吹き出す吹出モードである。

従って、本実施形態のフェイスモードは、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ上流側の部位にて加熱された送風空気を吹き出す第１吹出モードである。また、本実施形態のフットモードは、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ下流側の部位にて加熱された送風空気を吹き出す第２吹出モードである。

さらに、乗員が操作パネル５０に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ開口穴３７ｃを全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に送風空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

次に、図４を用いて、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種空調制御機器の作動を制御する。

空調制御装置４０の出力側には、圧縮機１１、第１、第２膨張弁１４ａ、１４ｂ、第１、第２開閉弁１５ａ、１５ｂ、外気ファン２０ａ、送風機３２、その他の電動アクチュエータ等が接続されている。

空調制御装置４０の入力側には、内気温センサ４１、外気温センサ４２、日射センサ４３、流入空気温度センサ４４、第１〜第３冷媒温度センサ４５ａ〜４５ｃ、高圧センサ４６ａ、室外器圧力センサ４６ｂ、蒸発器温度センサ４７、空調風温度センサ４８等が接続されている。そして、空調制御装置４０には、これらの空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。

内気温センサ４１は、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出部である。外気温センサ４２は、車室外温度（外気温）Ｔａｍを検出する外気温検出部である。日射センサ４３は、車室内へ照射される日射量Ａｓを検出する日射量検出部である。流入空気温度センサ４４は、室内凝縮器１２へ流入する送風空気の流入空気温度ＴＡｉｎを検出する流入空気温度検出部である。

第１冷媒温度センサ４５ａは、圧縮機１１から吐出されて室内凝縮器１２へ流入する冷媒の入口側冷媒温度Ｔｄを検出する第１冷媒温度検出部である。第２冷媒温度センサ４５ｂは、室内凝縮器１２から流出した冷媒の出口側冷媒温度Ｔｈを検出する第２冷媒温度検出部である。第３冷媒温度センサ４５ｃは、室外熱交換器２０から流出した冷媒の温度（室外熱交換器２０温度）Ｔｓを検出する第３冷媒温度検出部である。

高圧センサ４６ａは、圧縮機１１の吐出口側から第１膨張弁１４ａの入口側へ至る冷媒通路の高圧側冷媒圧力Ｐｈを検出する高圧冷媒圧力検出部である。室外器圧力センサ４６ｂは、室外熱交換器２０から流出した室外冷媒圧力Ｐｓを検出する室外器圧力検出部である。蒸発器温度センサ４７は、室内蒸発器２３における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度検出部である。空調風温度センサ４８は、合流空間３６から車室内へ送風される送風空気温度ＴＡＶを検出する空調風温度検出部である。

さらに、空調制御装置４０の入力側には、図４に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル５０が接続され、この操作パネル５０に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。

操作パネル５０に設けられた各種操作スイッチとしては、作動スイッチ、オートスイッチ、運転モード切替スイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等がある。

作動スイッチは、車両用空調装置１の作動を要求する作動要求設定部である。オートスイッチは、車両用空調装置１の自動制御を設定あるいは解除する自動制御設定部である。運転モード切替スイッチは、冷房モード等の運転モードを設定する運転モード設定部である。風量設定スイッチは、送風機３２の風量をマニュアル設定する風量設定部である。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Ｔｓｅｔをマニュアル設定する温度設定部である。吹出モード切替スイッチは、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード設定部である。

なお、本実施形態の空調制御装置４０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。

例えば、空調制御装置４０のうち、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、吐出能力制御部４０ａである。第１膨張弁１４ａの絞り開度を制御する構成は、減圧装置制御部４０ｂである。第１、第２開閉弁１５ａ、１５ｂ等の冷媒回路切替装置の作動を制御する構成は、冷媒回路制御部４０ｃである。外気ファン２０ａの送風能力を制御する構成は、外気ファン制御部４０ｄである。送風機３２の送風能力を制御する構成は、送風機制御部４０ｅである。吹出モードドア用の電動アクチュエータ６１の作動を制御する構成は、吹出モード制御部４０ｆである。

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置１では、車室内の冷房、除湿暖房、および暖房を行う。このため、冷凍サイクル装置１０では、冷房モードの運転、直列除湿暖房モードの運転、並列除湿暖房モードの運転、および暖房モードの運転を切り替えることができる。

これらの各運転モードの切り替えは、空調制御プログラムが実行されることによって行われる。空調制御プログラムは、操作パネル５０のオートスイッチが投入（ＯＮ）されて、自動制御が設定された際に実行される。図５のフローチャートを用いて、空調制御プログラムのメインルーチンについて説明する。なお、図５、図６のフローチャートに示す各制御ステップは、空調制御装置４０が有する各種の機能実現部である。

まず、図５のステップＳ１では、空調制御装置４０の記憶回路によって構成されるフラグ、タイマ等の初期化、上述した電動アクチュエータを構成するステッピングモータの初期位置合わせ等のイニシャライズが行われる。ステップＳ２では、空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネル５０の操作信号を読み込む。

ステップＳ３では、ステップＳ２で読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下数式１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気温センサ４１によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサ４２によって検出された外気温、Ａｓは日射センサ４３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

ステップＳ４では、運転モードを決定する。具体的には、操作パネル５０の運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた冷房基準温度αよりも低くなっている場合には、冷房モードに決定される。

また、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっており、かつ、外気温Ｔａｍが予め定めた除湿暖房基準温度βよりも高くなっている場合には、直列除湿暖房モードに決定される。

また、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっており、かつ、外気温Ｔａｍが除湿暖房基準温度β以下になっている場合には、並列除湿暖房モードでの運転に決定される。また、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定されていない場合には、暖房モードに決定される。

これにより、冷房モードは、主に夏季のように比較的外気温が高い場合に実行される。直列除湿暖房モードは、主に春季あるいは秋季に実行される。並列除湿暖房モードは、主に早春季あるいは晩秋季のように直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で送風空気を加熱する必要のある場合に実行される。暖房モードは、主に冬季の低外気温時に実行される。

さらに、ステップＳ４にて、運転モードが暖房モードに決定された際には、空調制御装置４０が、図６に示すサブルーチンを実行する。これにより、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、通常暖房モードと低流量暖房モードが切り替えられる。低流量暖房モードは、サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量が予め定めた基準流量よりも低下した低流量運転になった際に実行される暖房モードである。

図６のステップＳ４１では、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＴａｍ以上になっているか否かを判定する。暖房運転時に外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＴａｍ以上になっている際には、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が小さくなり、循環冷媒流量も少なくなりやすい。そこで、本実施形態では、暖房モード時に、循環冷媒流量が基準流量以下となり得る外気温を基準外気温ＫＴａｍに設定している。

ステップＳ４１にて、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＴａｍ以上になっていると判定された際には、ステップＳ４２へ進む。また、ステップＳ４１にて、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＴａｍ以上になっていないと判定された場合は、ステップＳ４５へ進む。

ステップＳ４２では、室内凝縮器１２へ流入する送風空気の流入空気温度ＴＡｉｎが基準流入温度ＫＴＡｉｎ以上になっているか否かを判定する。流入空気温度ＴＡｉｎが基準流入温度ＫＴＡｉｎ以上になっている際には、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が小さくなり、循環冷媒流量も少なくなりやすい。そこで、本実施形態では、暖房モード時に、循環冷媒流量が基準流量以下となり得る流入空気温度を基準流入温度ＫＴＡｉｎに設定している。

ステップＳ４２にて、流入空気温度ＴＡｉｎが基準流入温度ＫＴＡｉｎ以上になっていると判定された際には、ステップＳ４３へ進む。また、ステップＳ４２にて、流入空気温度ＴＡｉｎが基準流入温度ＫＴＡｉｎ以上になっていないと判定された場合は、ステップＳ４５へ進む。

ステップＳ４３では、圧縮機１１の冷媒吐出能力（具体的には、回転数Ｎｃ）が予め定めた基準吐出能力（具体的には、基準回転数ＫＮｃ）以下になっているか否かを判定する。本実施形態では、暖房モード時に、循環冷媒流量が基準流量以下となり得る回転数を基準回転数ＫＮｃに設定している。

ステップＳ４３にて、回転数Ｎｃが基準回転数ＫＮｃ以下になっていると判定された際には、ステップＳ４４へ進む。また、ステップＳ４３にて、回転数Ｎｃが基準回転数ＫＮｃ以下になっていないと判定された場合は、ステップＳ４５へ進む。

ステップＳ４４では、暖房モードとして、低流量暖房モードを実行することを決定してメインルーチンへ戻る。ステップＳ４５では、暖房モードとして、通常暖房モードを実行することを決定してメインルーチンへ戻る。従って、本実施形態の制御ステップＳ４１〜Ｓ４３は、循環冷媒流量が予め定めた基準流量よりも低下した低流量運転になっていることを判定する低流量運転判定部である。

次に、図５に示すステップＳ５〜Ｓ１２では、各種空調制御機器の制御状態が決定される。ステップＳ５では、各運転モードに応じて、送風機３２の送風能力、すなわち、送風機３２の電動モータに印可する制御電圧を決定する。送風機３２に出力される制御電圧は、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、低流量暖房モードを除く運転モードで、目標吹出温度ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）で風量を増加させ、目標吹出温度ＴＡＯが中間温度域に近づくに伴って風量を減少させるように制御電圧を決定する。

ステップＳ６では、各運転モードに応じて、外気ファン２０ａの送風能力、すなわち、外気ファン２０ａの電動モータに印可する制御電圧を決定する。外気ファン２０ａに出力される制御電圧は、外気温Ｔａｍに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、低流量運転モードを除く運転モードで、外気温Ｔａｍの低下に伴って、外気ファン２０ａの送風量を増加させるように制御電圧を決定する。

ステップＳ７では、吸込モード、すなわち内外気切替ドア用の電動アクチュエータに出力される制御信号を決定する。吸込モードは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域あるいは極高温域となっている場合には、内気を導入する内気モードが選択される。

ステップＳ８では、吹出モード、すなわち吹出モードドア用の電動アクチュエータ６１に出力される制御信号を決定する。吹出モードは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯが低温域から高温域へと上昇するに伴って、吹出モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードへと順次切り替える。従って、夏季は主にフェイスモード、春秋季は主にバイレベルモード、そして冬季は主にフットモードが選択されやすい。

ステップＳ９では、各運転モードに応じて、第１、第２膨張弁１４ａ、１４ｂの作動状態、すなわち第１、第２膨張弁１４ａ、１４ｂへ出力される制御信号（制御パルス）が決定される。

ステップＳ１０では、各運転モードに応じて、第１、第２開閉弁１５ａ、１５ｂの開閉状態、すなわち第１、第２開閉弁１５ａ、１５ｂへ出力される制御電圧が決定される。

ステップＳ１１では、各運転モードに応じて、エアミックスドア３４の開度、すなわちエアミックスドア用の電動アクチュエータへ出力される制御信号が決定される。

ステップＳ１２では、各運転モードに応じて、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号が決定される。

そして、ステップＳ１３では、上述のステップＳ６〜Ｓ１２で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置４０より各種空調制御機器に対して制御信号および制御電圧が出力される。続くステップＳ１４では、制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ２へ戻る。以下に、各運転モードの詳細作動について説明する。

（ａ）冷房モード
冷房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを全開状態とし、第２膨張弁１４ｂを減圧作用を発揮する絞り状態する。また、空調制御装置４０は、第１開閉弁１５ａを閉じ、第２開閉弁１５ｂを閉じる。また、空調制御装置４０は、ヒータコア３９および室内凝縮器１２側の通風路が全閉となり、バイパス通路３５側が全開となるようにエアミックスドア３４を変位させる。

これにより、冷房モードでは、図１の太実線矢印に示すように、圧縮機１１（→室内凝縮器１２→第１膨張弁１４ａ）→室外熱交換器２０→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器２３→蒸発圧力調整弁２６→アキュムレータ２４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち、圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号を決定する。具体的には、室内蒸発器２３から吹き出される送風空気が目標蒸発器温度ＴＥＯとなるように、圧縮機１１の作動を制御する。目標蒸発器温度ＴＥＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴って、目標蒸発器温度ＴＥＯが低下するように決定される。さらに、目標蒸発器温度ＴＥＯは、室内蒸発器２３の着霜を抑制可能な範囲（具体的には、１℃以上）で決定される。

また、空調制御装置４０は、第２膨張弁１４ｂへ流入する冷媒の過冷却度が冷房用の目標過冷却度となるように、第２膨張弁１４ｂの絞り開度を調整する。冷房用の目標過冷却度は、室外器圧力センサ４６ｂによって検出された室外冷媒圧力Ｐｓに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。この制御マップでは、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように冷房用の目標過冷却度を決定する。

このため、冷房モードの冷凍サイクル装置では、室外熱交換器２０が放熱器として機能し、室内蒸発器２３が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。そして、室内蒸発器２３にて冷媒が蒸発する際に送風空気から吸熱した熱を室外熱交換器２０にて外気に放熱させることができる。これにより、送風空気を冷却することができる。

従って、冷房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却された送風空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。

（ｂ）直列除湿暖房モード
直列除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを絞り状態とし、第２膨張弁１４ｂを絞り状態とし、第１開閉弁１５ａを閉じ、第２開閉弁１５ｂを閉じる。また、空調制御装置４０は、ヒータコア３９および室内凝縮器１２側の通風路が全開となり、バイパス通路３５側が全閉となるようにエアミックスドア３４を変位させる。

これにより、直列除湿暖房モードでは、図１の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第１膨張弁１４ａ→室外熱交換器２０→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器２３→蒸発圧力調整弁２６→アキュムレータ２４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、冷房モードと同様に圧縮機１１の作動を制御する。

また、空調制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め空調制御装置４０に記憶されている制御マップを参照して、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように第１膨張弁１４ａおよび第２膨張弁１４ｂの作動を制御する。より具体的には、空調制御装置は、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１４ａの絞り開度を減少させ、第２膨張弁１４ｂの絞り開度を増加させる。

このため、直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、室内凝縮器１２が放熱器として機能し、室内蒸発器２３が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。さらに、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度が外気温Ｔａｍよりも高い場合には、室外熱交換器２０は放熱器として機能し、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度が外気温Ｔａｍよりも低い場合には、室外熱交換器２０は蒸発器として機能する。

そして、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度が外気温Ｔａｍよりも高い場合には、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って室外熱交換器２０の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器２０における冷媒の放熱量を減少させることができる。これにより、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させて加熱能力を向上させることができる。

また、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度が外気温Ｔａｍよりも低い場合には、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って室外熱交換器２０の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器２０における冷媒の吸熱量を増加させることができる。これにより、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させて加熱能力を向上させることができる。

従って、直列除湿暖房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて再加熱して車室内に吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。さらに、第１膨張弁１４ａおよび第２膨張弁１４ｂの絞り開度を調整することによって、室内凝縮器１２における送風空気の加熱能力を調整することができる。

（ｃ）並列除湿暖房モード
並列除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを絞り状態とし、第２膨張弁１４ｂを絞り状態とし、第１開閉弁１５ａを開き、第２開閉弁１５ｂを開く。また、空調制御装置４０は、ヒータコア３９および室内凝縮器１２側の通風路が全開となり、バイパス通路３５側が全閉となるようにエアミックスドア３４を変位させる。

これにより、並列除湿暖房モードでは、図２の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第１膨張弁１４ａ→室外熱交換器２０→アキュムレータ２４→圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器２３→蒸発圧力調整弁２６→アキュムレータ２４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。すなわち、室外熱交換器２０と室内蒸発器２３が冷媒流れに対して並列的に接続される冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、冷房モードと同様に圧縮機１１の作動を制御する。

また、空調制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め空調制御装置４０に記憶されている制御マップを参照して、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように第１膨張弁１４ａおよび第２膨張弁１４ｂの作動を制御する。より具体的には、空調制御装置は、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１４ａの絞り開度を減少させる。

このため、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、室内凝縮器１２が放熱器として機能し、室外熱交換器２０および室内蒸発器２３が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。室外熱交換器２０および室内蒸発器２３にて冷媒が蒸発する際に吸熱した熱を室内凝縮器１２にて送風空気に放熱させることができる。これにより、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気を再加熱することができる。

従って、並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて再加熱して車室内に吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。さらに、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度（蒸発温度）を、室内蒸発器２３における冷媒の飽和温度（蒸発温度）よりも低下させることができるので、直列除湿暖房モードよりも送風空気の加熱能力を増加させることができる。

（ｄ）暖房モード
暖房モードでは、前述の如く、通常暖房モードと低流量暖房モードとの２つの暖房モードを切り替えることができる。

まず、通常暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを絞り状態とし、第２膨張弁１４ｂを全閉状態とし、第１開閉弁１５ａを閉じ、第２開閉弁１５ｂを開く。また、空調制御装置４０は、ヒータコア３９および室内凝縮器１２側の通風路が全開となり、バイパス通路３５側が全閉となるようにエアミックスドア３４を変位させる。

これにより、通常暖房モードでは、図３の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第１膨張弁１４ａ→室外熱交換器２０→アキュムレータ２４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち、圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号を決定する。具体的には、室内凝縮器１２へ流入する冷媒の圧力が目標凝縮圧力ＰＤＯとなるように、圧縮機１１の作動を制御する。目標凝縮圧力ＰＤＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標凝縮圧力ＰＤＯが上昇するように決定される。

また、空調制御装置４０は、室内凝縮器１２から流出して第１膨張弁１４ａへ流入する冷媒の過冷却度ＳＣが暖房用の目標過冷却度ＳＣＯに近づくように、第１膨張弁１４ａの絞り開度を調整する。暖房用の目標過冷却度ＳＣＯは、高圧センサ４６ａによって検出された高圧側冷媒圧力Ｐｈ、および吹出モードに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように暖房用の目標過冷却度ＳＣＯを決定する。さらに、通常暖房モードでは、図７の制御特性図に示すように、吹出モードが変化しても目標過冷却度ＳＣＯを変化させない。

このような、第１膨張弁１４ａの絞り開度の制御は、前述した空調制御プログラムのメインルーチンの制御ステップＳ９にて行われる。従って、制御ステップＳ９は、目標過冷却度ＳＣＯを決定する目標過冷却度決定部である。

このため、通常暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、室内凝縮器１２が放熱器として機能し、室外熱交換器２０が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。そして、室外熱交換器２０にて冷媒が蒸発する際に外気から吸熱した熱を室内凝縮器１２にて送風空気に放熱させることができる。これにより、送風空気を加熱することができる。

従って、通常暖房モードでは、室内凝縮器１２にて加熱された送風空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。さらに、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度ＳＣを目標過冷却度ＳＣＯに近づけることで、サイクルに高いＣＯＰを発揮させることができる。

次に、低流量暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを絞り状態とする。さらに、空調制御装置４０は、通常暖房モードと同様に、第２膨張弁１４ｂ、第１、第２開閉弁１５ａ、１５ｂ、およびエアミックスドア用の電動アクチュエータの作動を制御する。これにより、低流量暖房モードでは、図３の太実線矢印に示すように、通常暖房モードと同様に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、通常暖房モードと同様に圧縮機１１の作動を制御する。

また、空調制御装置４０は、室内凝縮器１２から流出して第１膨張弁１４ａへ流入する冷媒の過冷却度ＳＣが暖房用の目標過冷却度ＳＣＯとなるように、第１膨張弁１４ａの絞り開度を調整する。暖房用の目標過冷却度ＳＣＯは、高圧センサ４６ａによって検出された高圧側冷媒圧力Ｐｈ、および吹出モードに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、通常暖房モードと同様に、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように暖房用の目標過冷却度ＳＣＯを決定するものの、図８の制御特性図に示すように、吹出モードがフットモードとなっている際に、目標過冷却度ＳＣＯを低下させる。

また、空調制御装置４０は、送風機３２の送風能力、すなわち送風機３２の電動モータに印可される制御電圧を増加させる。具体的には、他の運転モードと同様に決定された制御電圧に対して予め定めた所定電圧を加える。また、空調制御装置４０は、外気ファン２０ａの送風能力、すなわち外気ファン２０ａの電動モータに印可される制御電圧を減少させる。具体的には、外気温Ｔａｍによらず、最低印可電圧に維持する。

その他の作動は、通常暖房モードと同様である。従って、低流量暖房モードでは、室内凝縮器１２にて加熱された送風空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。

以上の如く、本実施形態の車両用空調装置１によれば、車室内の冷房、除湿暖房、および暖房を行うことができる。

ここで、本実施形態の冷凍サイクル装置１０のように、通常暖房モード時に、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣＯに近づくように第１膨張弁１４ａの作動を制御すると、サイクルのＣＯＰを向上させることはできるものの、室内凝縮器１２を流通する冷媒に温度変化が生じる。このため、室内凝縮器１２にて加熱された送風空気にも温度分布が生じてしまう。

さらに、循環冷媒流量が減少して、室内凝縮器１２の冷媒流れ上流側の部位で冷媒の過冷却化が開始されてしまうと、室内凝縮器１２にて加熱された送風空気の温度分布の生じる範囲が拡大してしまう。

従って、循環冷媒流量が減少してしまうと、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ上流側の部位にて加熱された送風空気の温度と主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ下流側の部位にて加熱された送風空気の温度が大きく乖離してしまうことがある。そして、このような送風空気の温度の乖離は、乗員の快適な暖房感を損なう原因となる。

これに対して、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、車室内の暖房を行う際に、低流量運転になっていることが判定されると、低流量暖房モードへ移行し、目標過冷却度ＳＣＯを低下させる。従って、室内凝縮器１２の冷媒流れ上流側の部位で冷媒の過冷却化が開始されてしまうことを抑制することができる。

その結果、低流量運転時であっても室内凝縮器１２にて加熱された送風空気の温度分布が生じる範囲の拡大を抑制することができる。さらに、低流量運転になっていると判定されていない際には、ＣＯＰが極大値に近づくように目標過冷却度ＳＣＯを決定しているので、冷凍サイクル装置１０に高いＣＯＰを発揮させることができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、吹出モードがフットモードとなっている際に、目標過冷却度ＳＣＯを低下させている。これによれば、不必要に目標過冷却度ＳＣＯを低下させて、ＣＯＰを低下させてしまうことを抑制することができる。

このことをより詳細に説明すると、フットモードでは、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ下流側の部位にて加熱された送風空気が、フット開口穴３７ａを介して、乗員の足元に向けて吹き出される。前述の如く、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ下流側の部位にて加熱された送風空気は、低流量運転時に温度低下が大きくなりやすい。

これに対して、室内凝縮器１２の熱交換部のうち、主に鉛直方向の中間部よりも冷媒流れ上流側の部位にて加熱された送風空気は、低流量運転時であっても温度低下が小さい。従って、低流量運転時であっても、フェイスモード（すなわち、第１吹出モード）になっている際には、フットモード（すなわち、第２吹出モード）になっている際よりも、乗員の暖房感を悪化させ難い。

それゆえ、低流量運転時であって、かつ、乗員の暖房感が悪化しやすいフットモードとなっている際に、目標過冷却度ＳＣＯを低下させることで、低流量暖房モード時に不必要にＣＯＰを低下させてしまうことを抑制することができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、低流量暖房モード時に、送風機３２の送風能力を増加させる。これによれば、送風機３２の送風能力の増加によって、室内凝縮器１２における冷媒凝縮圧力が低下するので、室内凝縮器１２へ流入する冷媒の圧力が目標凝縮圧力ＰＤＯとなるように、空調制御装置４０が圧縮機１１の冷媒吐出能力（すなわち、回転数）を増加させる。

その結果、室内凝縮器１２にて加熱された送風空気の温度分布が生じる範囲を効果的に縮小させることができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、低流量暖房モード時に、外気ファン２０ａの送風能力を減少させる。これによれば、外気ファン２０ａの送風能力の減少によって、室外熱交換器２０における冷媒蒸発圧力が低下するので、室内凝縮器１２における冷媒凝縮圧力も低下する。従って、室内凝縮器１２へ流入する冷媒の圧力が目標凝縮圧力ＰＤＯとなるように、空調制御装置４０が圧縮機１１の冷媒吐出能力（すなわち、回転数）を増加させる。

その結果、室内凝縮器１２にて加熱された送風空気の温度分布が生じる範囲を効果的に縮小させることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置１０をハイブリッド車両の車両用空調装置に適用した例を説明したが、冷凍サイクル装置１０の適用はこれに限定されない。もちろん、エンジンから車両走行用の駆動力を得る通常のエンジン車両や、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車用の車両用空調装置に適用してもよいし、定置型の空調装置に適用してもよい。

（２）上述の実施形態では、低流量運転判定部として、制御ステップＳ４１〜Ｓ４３を採用し、制御ステップＳ４１〜Ｓ４３の全ての条件を満足した際に（判定がＹｅｓとなった際に）、低流量運転になっていると判定した例を説明したが、低流量運転判定部はこれに限定されない。例えば、制御ステップＳ４１〜Ｓ４３の少なくとも一つの条件を満足した際に、低流量運転になっていると判定してもよい。

（３）上述の実施形態では、低流量運転になっていることが判定され、かつ、吹出モードがフットモードとなっている際に、目標過冷却度ＳＣＯを低下させる例を説明したが、低流量運転になっていることが判定された際に、吹出モードによらず、目標過冷却度ＳＣＯを低下させてもよい。その理由は、室内凝縮器１２のパス構成等によっても、送風空気の温度の分布態様が変化するからである。

（４）上述の実施形態では、低流量運転になっていることが判定された際に、外気ファン２０ａの送風能力を減少させた例を説明したが、室外熱交換器２０へ流入する外気の流量を低減させることで同様の効果を得ることができる。従って、室外熱交換器２０へ外気を導く通風経路にシャッター装置（例えば、グリルシャッター）を配置し、低流量暖房モード時に、シャッターによって当該通風経路を閉塞させてもよい。

（５）冷凍サイクル装置１０は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、冷凍サイクル装置は、暖房モード（すなわち、通常暖房モードおよび低流量暖房モード）時に、ガスインジェクションサイクルを構成するものであってもよい。

この場合は、圧縮機１１として、冷媒を吸入する吸入ポート、圧縮した冷媒を吐出させる吐出ポート、サイクル内で生成された中間圧冷媒を圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポートを有する二段昇圧式のものを採用すればよい。

さらに、第１膨張弁１４ａにて減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離部を設ける。この気液分離部の気相冷媒出口側と圧縮機の中間圧ポート側とを接続し、気相冷媒出口側と圧縮機の中間圧ポート側とを接続する冷媒通路に、冷媒回路切替装置として上述の実施形態と同様の開閉弁を配置する。

気液分離部の液相冷媒出口側と室外熱交換器２０の入口側とを接続し、液相冷媒出口側と室外熱交換器２０の入口側とを接続する冷媒通路に、気液分離部から流出した液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる減圧装置として上述の実施形態と同様の膨張弁を配置すればよい。

また、上述の実施形態では、冷媒回路を切替可能に構成された冷凍サイクル装置１０について説明したが、冷媒回路の切り替えは必須ではない。少なくとも暖房モードでの運転が可能な冷凍サイクル装置であれば、上述した送風空気の温度分布の生じる範囲を縮小させる効果を得ることができる。

また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０の冷媒としてＲ１３４ａを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。

１１ 圧縮機
１２ 室内凝縮器（加熱用熱交換器）
１４ａ 第１膨張弁（減圧装置）
２０ 室外熱交換器
２０ａ 外気ファン
３２ 送風機
３８ａ〜３８ｃ 吹出モードドア（吹出モード切替装置）
４０ｂ 減圧装置制御部
４０ｄ 外気ファン制御部
４０ｅ 送風機制御部

Claims (7)

1. 空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された高圧冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させて、前記送風空気を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、
   前記加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置（１４ａ）と、
   前記減圧装置にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（２０）と、
   前記減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部（４０ｂ）と、
   前記加熱用熱交換器から流出する冷媒の目標過冷却度（ＳＣＯ）を決定する目標過冷却度決定部（Ｓ９）と、
   サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量が予め定めた基準流量よりも低下した低流量運転になっていることを判定する低流量運転判定部（Ｓ４１〜Ｓ４３）と、を備え、
   前記減圧装置制御部は、前記加熱用熱交換器から流出する冷媒が前記目標過冷却度（ＳＣＯ）に近づくように前記減圧装置の作動を制御するものであり、
   前記目標過冷却度決定部は、前記低流量運転判定部が前記低流量運転になっていることを判定した際に、前記目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させるものであり、
   前記低流量運転判定部（Ｓ４１）は、外気温（Ｔａｍ）が予め定めた基準外気温（ＫＴａｍ）以上になった際に、前記低流量運転になっていることを判定するものである冷凍サイクル装置。
2. 車両用空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された高圧冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させて、前記送風空気を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、
   前記加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置（１４ａ）と、
   前記減圧装置にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（２０）と、
   前記減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部（４０ｂ）と、
   前記加熱用熱交換器から流出する冷媒の目標過冷却度（ＳＣＯ）を決定する目標過冷却
   度決定部（Ｓ９）と、
   サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量が予め定めた基準流量よりも低下した低流量運転になっていることを判定する低流量運転判定部（Ｓ４１〜Ｓ４３）と、
   前記加熱用熱交換器の熱交換部のうち、中間部よりも冷媒流れ上流側の部位にて加熱された前記送風空気を吹き出す第１吹出モードと前記加熱用熱交換器の熱交換部のうち中間部よりも冷媒流れ下流側の部位にて加熱された前記送風空気を吹き出す第２吹出モードとを切り替える吹出モード切替装置（３８ａ〜３８ｃ）と、を備え、
   前記減圧装置制御部は、前記加熱用熱交換器から流出する冷媒が前記目標過冷却度（ＳＣＯ）に近づくように前記減圧装置の作動を制御するものであり、
   前記目標過冷却度決定部は、前記低流量運転判定部が前記低流量運転になっていることを判定した際に、前記目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させるものであり、
   前記目標過冷却度決定部は、前記低流量運転判定部が前記低流量運転になっていることを判定し、かつ、前記吹出モード切替装置が第２吹出モードに切り替えている際に、前記目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させるものである冷凍サイクル装置。
3. 空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された高圧冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させて、前記送風空気を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、
   前記加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置（１４ａ）と、
   前記減圧装置にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（２０）と、
   前記減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部（４０ｂ）と、
   前記加熱用熱交換器から流出する冷媒の目標過冷却度（ＳＣＯ）を決定する目標過冷却度決定部（Ｓ９）と、
   サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量が予め定めた基準流量よりも低下した低流量運転になっていることを判定する低流量運転判定部（Ｓ４１〜Ｓ４３）と、
   前記加熱用熱交換器へ前記送風空気を送風する送風機（３２）と、
   前記送風機の送風能力を制御する送風機制御部（４０ｅ）と、を備え、
   前記減圧装置制御部は、前記加熱用熱交換器から流出する冷媒が前記目標過冷却度（ＳＣＯ）に近づくように前記減圧装置の作動を制御するものであり、
   前記目標過冷却度決定部は、前記低流量運転判定部が前記低流量運転になっていることを判定した際に、前記目標過冷却度（ＳＣＯ）を低下させるものであり、
   前記送風機制御部は、前記低流量運転判定部が前記低流量運転になっていることを判定した際に、前記送風機の送風能力を増加させるものである冷凍サイクル装置。
4. 前記低流量運転判定部（Ｓ４１）は、外気温（Ｔａｍ）が予め定めた基準外気温（ＫＴａｍ）以上になった際に、前記低流量運転になっていることを判定するものである請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記室外熱交換器へ外気を送風する外気ファン（２０ａ）と、
   前記外気ファンの送風能力を制御する外気ファン制御部（４０ｄ）と、を備え、
   前記外気ファン制御部は、前記低流量運転判定部が前記低流量運転になっていることを判定した際に、前記外気ファンの送風能力を低下させるものである請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記低流量運転判定部（Ｓ４２）は、前記加熱用熱交換器へ流入する前記送風空気の流入空気温度（ＴＡｉｎ）が予め定めた基準流入温度（ＫＴＡｉｎ）以上になった際に、前記低流量運転になっていることを判定するものである請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記低流量運転判定部（Ｓ４３）は、前記圧縮機１１の冷媒吐出能力が予め定めた基準吐出能力以下になった際に、前記低流量運転になっていることを判定するものである請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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