JP6997567B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の空気調和装置、特にバッテリを備えたハイブリッド自動車や電気自動車に好適な車両用空気調和装置に関するものである。

近年の環境問題の顕在化から、バッテリ（発熱機器）から供給される電力で走行用モータを駆動するハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられて外気が通風されると共に、冷媒を吸熱又は放熱させる室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる冷房モード等の空調モードを切り換えて実行するものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

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

特開２０１４－２１３７６５号公報 特開２０１６－９０２０１号公報

ここで、特許文献１では冷房モードで室外熱交換器の冷媒出口に設けられた冷房用の電磁弁を開き、吸熱器に冷媒を流すものであるが、この電磁弁の冷媒下流側からバッテリ冷却用の熱交換器に冷媒を流す冷媒供給配管を分岐させた場合、バッテリを冷却する必要が無い場合には、冷媒供給配管に流入する冷媒量分、吸熱器に流れる冷媒量が減少して空調性能が低下するため、冷媒供給配管には弁装置（電磁弁等）を設けて当該配管への冷媒の流入を阻止する必要がある。

しかしながら、暖房モードでは冷房用の電磁弁は閉じられるので、弁装置を閉じると、冷媒供給配管内に冷媒とオイルが閉じ込められ、寝込んでしまうことになる。このような状態で暖房モードを実行すると、冷媒回路内のオイル循環率（ＯＣＲ）が低くなって、圧縮機の摺動部の摩耗が激しくなり、破損が生じる等、信頼性が低下する。

特に、冷媒回路は車両の前方側に配置され、バッテリはそれ以外の位置（後部座席下等、車両の後方側）に配置されることが多いため、冷媒供給配管の寸法は長くなり、多量のオイルの寝込みによって上記問題が発生し易くなる。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、発熱機器冷却用の冷媒供給配管内にオイルが寝込むことで生じる信頼性の低下を、防止若しくは抑制することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱又は放熱させるための室外熱交換器と、吸熱器に冷媒を流す際に開放される開閉弁と、制御装置を備え、この制御装置により、開閉弁を開いて冷媒を吸熱器に流す第１の空調モードと、開閉弁を閉じ吸熱器に冷媒を流さない第２の空調モードを実行するものであって、車両に搭載された発熱機器に熱媒体を循環させて当該発熱機器を冷却するための発熱機器冷却装置を備え、この発熱機器冷却装置は、冷媒と熱媒体とを熱交換させるための冷媒－熱媒体熱交換器と、開閉弁の冷媒下流側から分岐し、冷媒を冷媒－熱媒体熱交換器に供給する冷媒供給配管と、冷媒－熱媒体熱交換器の冷媒入口に設けられた弁装置を有し、制御装置は、開閉弁及び弁装置を開いて冷媒－熱媒体熱交換器に冷媒を供給し、吸熱させる発熱機器冷却モードを更に有し、第１の空調モードでは弁装置を閉じ、第２の空調モードでは弁装置を開く制御を実行することを特徴とする。

請求項２の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、第２の空調モード中、弁装置を開けておくことを特徴とする。

請求項３の発明の車両用空気調和装置は、請求項１の発明において制御装置は、第２の空調モードにおいて、圧縮機の吸込冷媒圧力Ｐｓが所定値以下に低下した場合、弁装置を開くことを特徴とする。

請求項４の発明の車両用空気調和装置は、請求項１の発明において制御装置は、第２の空調モードにおいて、圧縮機の吸込冷媒圧力Ｐｓと外気温度から求められる冷媒の飽和圧力Ｐａｖａｐとの差が所定値以上となった場合、弁装置を開くことを特徴とする。

請求項５の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において圧縮機、放熱器、吸熱器、室外熱交換器、及び、開閉弁は車両の前方側に配置され、弁装置、及び、冷媒－熱媒体熱交換器は車両の前方側以外の位置に配置されていることを特徴とする。

請求項６の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において第１の空調モードは、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器と室外熱交換器にて吸熱させる除湿暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる冷房モード、のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てであり、第２の空調モードは、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードであることを特徴とする。

請求項７の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において第２の空調モードには、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器にて放熱させ、当該室外熱交換器を除霜する除霜モードを含み、制御装置は、発熱機器冷却モードにおいて、室外熱交換器で放熱した冷媒を冷媒－熱媒体熱交換器に供給し、吸熱させると共に、この発熱機器冷却モードを実行した後は、除霜モードを実行しないことを特徴とする。

本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱又は放熱させるための室外熱交換器と、吸熱器に冷媒を流す際に開放される開閉弁と、制御装置を備え、この制御装置により、開閉弁を開いて冷媒を吸熱器に流す第１の空調モードと、開閉弁を閉じ吸熱器に冷媒を流さない第２の空調モードを実行する車両用空気調和装置において、車両に搭載された発熱機器に熱媒体を循環させて当該発熱機器を冷却するための発熱機器冷却装置を備え、この発熱機器冷却装置が、冷媒と熱媒体とを熱交換させるための冷媒－熱媒体熱交換器と、開閉弁の冷媒下流側から分岐し、冷媒を冷媒－熱媒体熱交換器に供給する冷媒供給配管と、冷媒－熱媒体熱交換器の冷媒入口に設けられた弁装置を有し、制御装置が、開閉弁及び弁装置を開いて冷媒－熱媒体熱交換器に冷媒を供給し、吸熱させる発熱機器冷却モードを更に有する場合に、第１の空調モードでは弁装置を閉じるようにしたので、請求項６の発明に示す除湿暖房モードや除湿冷房モード、冷房モードの如き第１の空調モードにおいて、冷媒－熱媒体熱交換器に流れる冷媒を弁装置で阻止し、吸熱器に流れる冷媒量の減少を防止して、空調性能の低下を回避することができるようになる。

特に、請求項６の発明に示す暖房モードの如き第２の空調モードでは、制御装置が弁装置を開く制御を実行するようにしたので、発熱機器冷却モードや第１の空調モードで冷媒供給配管内に流入し、その中に寝込んだ冷媒やオイルを、第２の空調モード中に回収して圧縮機に吸い込ませることができるようになる。これにより、冷媒供給配管内に冷媒とオイルが寝込むことで発生するオイル循環率の低下を防止若しくは抑制し、圧縮機の破損を防いで信頼性の改善を図ることができるようになる。

特に、請求項５の発明の如く圧縮機、放熱器、吸熱器、室外熱交換器、及び、開閉弁が車両の前方側に配置され、弁装置、及び、冷媒－熱媒体熱交換器が車両の前方側以外の位置に配置されている場合は、冷媒供給配管の寸法が長くなり、寝込む量も多くなるため、本発明は極めて有効となる。

この場合、請求項２の発明の如く制御装置により、第２の空調モード中、弁装置を開けておくようにすれば制御が簡素化される。

一方、請求項３の発明の如く制御装置が、第２の空調モードにおいて、圧縮機の吸込冷媒圧力Ｐｓが所定値以下に低下した場合、弁装置を開くようにすれば、圧縮機の吸込冷媒圧力Ｐｓが低下することで冷媒供給配管内に多量の冷媒とオイルが寝込んでいることを的確に判断し、弁装置を開けることができるようになる。

他方、冷媒供給配管内の冷媒やオイルの温度は外気温度と同じと考えられるので、請求項４の発明の如く制御装置が、第２の空調モードにおいて、圧縮機の吸込冷媒圧力Ｐｓと外気温度から求められる冷媒の飽和圧力Ｐａｖａｐとの差が所定値以上となった場合、弁装置を開くようにしても、冷媒供給配管内に多量の冷媒とオイルが寝込んでいることを的確認判断して、弁装置を開けることができるようになる。

また、発熱機器冷却モードでは室外熱交換器で冷媒が放熱するので、請求項７の発明の如く第２の空調モードとして制御装置が、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器にて放熱させ、当該室外熱交換器を除霜する除霜モードを有するとき、発熱機器冷却モードを実行した後は、除霜モードを実行しないようにすれば、不必要な除霜モードの実行を回避することができるようになる。

本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である。 図１の車両用空気調和装置の制御装置の電気回路のブロック図である。 図２の制御装置のヒートポンプコントローラによる発熱機器冷却モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図２の制御装置のヒートポンプコントローラによる暖房モード／除霜モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図２の制御装置のヒートポンプコントローラによる除湿暖房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。 図２の制御装置のヒートポンプコントローラによる除湿冷房モード／冷房モードを説明する車両用空気調和装置の構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例の車両用空気調和装置１の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）が搭載されていない電気自動車（ＥＶ）であって、車両にバッテリ（発熱機器）７５が搭載され、このバッテリ７５に充電された電力を走行用の電動モータ（図示せず）に供給することで駆動し、走行するものであり、本発明の車両用空気調和装置１も、バッテリ７５の電力で駆動されるものとする。

即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路Ｒを用いたヒートポンプ運転により暖房モード（第２の空調モード）と、除湿暖房モード（第１の空調モード）、除湿冷房モード（第１の空調モード）、冷房モード（第１の空調モード）の各空調モードを選択的に実行することで車室内の空調を行うものである。

尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明が有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。

また、以下の実施例では本発明における発熱機器の一例として車両に搭載されたバッテリ７５を採り上げて説明するが、発熱機器として走行用モータやそれを駆動するインバータ等も含まれるものとする。また、実施例では後述する圧縮機２、放熱器４、室外膨張弁６、室外熱交換器７、室内膨張弁８、吸熱器９、アキュムレータ１２、各電磁弁１７、２０、２１、２２、３０等の冷媒回路Ｒの殆どの部分は車両の前方側に配置され、バッテリ７５は車両の前方側以外の位置、例えば、車両の後方側に位置する後部座席の下やトランクルーム内等に配置されているものとする。

実施例の車両用空気調和装置１は、電気自動車の車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び、換気）を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられ、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管１３Ｇを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁（電子膨張弁）から成る室外膨張弁６と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房時には冷媒を吸熱させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる機械式膨張弁から成る室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器９と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。

そして、この冷媒回路Ｒ内に冷媒と圧縮機２の潤滑用のオイルが所定量封入されている。また、室外膨張弁６は放熱器４から出て室外熱交換器７に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、全閉も可能とされている。また、実施例では機械式膨張弁が使用された室内膨張弁８は、吸熱器９に流入する冷媒を減圧膨張させると共に、吸熱器９における冷媒の過熱度を調整する。

尚、室外熱交換器７には、室外送風機１５が設けられている。この室外送風機１５は、室外熱交換器７に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中（即ち、車速が０ｋｍ／ｈ）にも室外熱交換器７に外気が通風されるよう構成されている。

また、室外熱交換器７は冷媒下流側にレシーバドライヤ部１４と過冷却部１６を順次有し、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは、吸熱器９に冷媒を流す際に開放される開閉弁としての電磁弁１７（冷房用）を介してレシーバドライヤ部１４に接続され、過冷却部１６の出口側の冷媒配管１３Ｂは逆止弁１８、電磁弁（吸熱器前の開閉弁）３０、及び、室内膨張弁８を順次介して吸熱器９の入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部１４及び過冷却部１６は構造的に室外熱交換器７の一部を構成している。また、逆止弁１８は電磁弁３０の方向が順方向とされている。

過冷却部１６と逆止弁１８間の冷媒配管１３Ｂは、吸熱器９の出口側の冷媒配管１３Ｃと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器１９を構成している。これにより、冷媒配管１３Ｂを経て室内膨張弁８に流入する冷媒は、吸熱器９を出た低温の冷媒により冷却（過冷却）される構成とされている。

また、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは冷媒配管１３Ｄに分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｄは、暖房時に開放される開閉弁としての電磁弁２１（暖房用）を介して内部熱交換器１９の下流側における冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。この冷媒配管１３Ｃがアキュムレータ１２に接続され、アキュムレータ１２は圧縮機２の冷媒吸込側に接続されている。

更に、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅは室外膨張弁６の手前（冷媒上流側）で冷媒配管１３Ｊと冷媒配管１３Ｆに分岐しており、分岐した一方の冷媒配管１３Ｊが室外膨張弁６を介して室外熱交換器７の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管１３Ｆは除湿時に開放される開閉弁としての電磁弁２２（除湿用）を介して逆止弁１８の冷媒下流側であって、電磁弁３０の冷媒上流側に位置する冷媒配管１３Ｂに連通接続されている。

これにより、冷媒配管１３Ｆは室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８をバイパスするバイパス回路となる。また、室外膨張弁６にはバイパス用の開閉弁としての電磁弁２０が並列に接続されている。

また、吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており（図１では吸込口２５で代表して示す）、この吸込口２５には空気流通路３内に導入する空気を車室内の空気である内気（内気循環）と、車室外の空気である外気（外気導入）とに切り換える吸込切換ダンパ２６が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ２６の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路３に送給するための室内送風機（ブロワファン）２７が設けられている。

また、放熱器４の空気下流側における空気流通路３内には、実施例ではＰＴＣヒータから成る補助ヒータ２３が設けられている。更に、放熱器４の空気上流側における空気流通路３内には、当該空気流通路３内に流入し、吸熱器９を通過した後の空気流通路３内の空気（内気や外気）を放熱器４及び補助ヒータ２３に通風する割合を調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。

更にまた、放熱器４の空気下流側における空気流通路３には、ＦＯＯＴ（フット）、ＶＥＮＴ（ベント）、ＤＥＦ（デフ）の各吹出口（図１では代表して吹出口２９で示す）が形成されており、この吹出口２９には上記各吹出口から空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ３１が設けられている。

更に、本発明の車両用空気調和装置１は、バッテリ７５に熱媒体を循環させて当該バッテリ７５を冷却するための発熱機器冷却装置６１を備えている。実施例の発熱機器冷却装置６１は、バッテリ７５に熱媒体を循環させるための循環装置としての循環ポンプ６２と、冷媒－熱媒体熱交換器６４を備え、それらとバッテリ７５が熱媒体配管６８にて環状に接続されている。尚、前述した如くバッテリ７５が車両の後方側に配置されている関係上、発熱機器冷却装置６１もバッテリ７５周囲の車両の後方側に設けられる。

この実施例の場合、循環ポンプ６２の吐出側に冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａの入口が接続され、この熱媒体流路６４Ａの出口にバッテリ７５の入口が接続され、バッテリ７５の出口が循環ポンプ６２の吸込側に接続されている。

この発熱機器冷却装置６１で使用される熱媒体としては、例えば水、ＨＦＯ－１２３４ｆのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、バッテリ７５の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ７５と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。

そして、循環ポンプ６２が運転されると、循環ポンプ６２から吐出された熱媒体は冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流入する。この冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを出た熱媒体はバッテリ７５に至る。熱媒体はそこでバッテリ７５と熱交換した後、循環ポンプ６２に吸い込まれることで熱媒体配管６８内を循環される。

一方、冷媒回路Ｒの冷媒配管１３Ｆの出口、即ち、冷媒配管１３Ｆと冷媒配管１３Ｂとの接続部には、逆止弁１８の冷媒下流側（順方向側）であって、電磁弁３０の冷媒上流側に位置して分岐配管としての冷媒供給配管７２の一端が接続されている。従って、この冷媒供給配管７２は冷房用の電磁弁１７の冷媒下流側から分岐していることになる。

この冷媒供給配管７２は、車両の前方側から後方側まで渡った後、電磁弁４０（バッテリ用）及び機械式膨張弁から成る補助膨張弁７３を順次介して冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流６４Ｂの入口に接続されている。即ち、電磁弁４０及び補助膨張弁７３は冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒入口に接続されている。実施例ではこれら電磁弁４０及び補助膨張弁７３が本発明における弁装置を構成する。また、前述した如く発熱機器冷却装置６１及びバッテリ７５が車両の後方側に配置されている関係上、これら電磁弁４０及び補助膨張弁７３（弁装置）も車両の前方側以外の部分、即ち、後方側に配置される。

補助膨張弁７３は冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入する冷媒を減圧膨張させると共に、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂにおける冷媒の過熱度を調整する。そして、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂの出口には冷媒戻し配管７４の一端が接続され、この冷媒戻し配管７４は車両を後方側から前方側に渡った後、その他端はアキュムレータ１２の手前（冷媒上流側）の冷媒配管１３Ｃに接続されている。そして、これら冷媒供給配管７２、冷媒戻し配管７４、電磁弁４０、補助膨張弁７３、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂも冷媒回路Ｒの一部を構成すると同時に、発熱機器冷却装置６１の一部をも構成することになる。

上述の如く冷媒供給配管７２と冷媒戻し配管７４は車両を前後に渡っているため、それらの配管長は長くなる。そして、電磁弁４０が開いている場合、冷媒配管１３Ｆから出た冷媒は冷媒供給配管７２から電磁弁４０を経て補助膨張弁７３に至り、そこで減圧された後、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入し、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路６４Ｂを流れる過程で熱媒体流路６４Ａを流れる熱媒体から吸熱した後、冷媒戻し配管７４を経てアキュムレータ１２に流入し、圧縮機２に吸い込まれることになる。

次に、図２は実施例の車両用空気調和装置１の制御装置１１のブロック図を示している。制御装置１１は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ４５及びヒートポンプコントローラ３２から構成されており、これらがＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成する車両通信バス６５に接続されている。また、圧縮機２と補助ヒータ２３も車両通信バス６５に接続され、これら空調コントローラ４５、ヒートポンプコントローラ３２、圧縮機２及び補助ヒータ２３が車両通信バス６５を介してデータの送受信を行うように構成されている。

空調コントローラ４５は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ４５の入力には、車両の外気温度Ｔａｍを検出する外気温度センサ３３と、外気湿度を検出する外気湿度センサ３４と、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれて吸熱器９に流入する空気の温度（吸込空気温度Ｔａｓ）を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６と、車室内の空気（内気）の温度（室内温度Ｔｉｎ）を検出する内気温度センサ３７と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ３８と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内ＣＯ₂濃度センサ３９と、車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１と、圧縮機２の吐出冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ４２と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ５１と、車両の移動速度（車速）を検出するための車速センサ５２の各出力と、バッテリ７５の温度（バッテリ７５自体の温度、又は、バッテリ７５を出た熱媒体の温度、或いは、バッテリ７５に入る熱媒体の温度）を検出するバッテリ温度センサ７６と、設定温度や運転モードの切り換え等の車室内の空調設定操作を行うための空調操作部（エアコン操作部）５３が接続されている。

また、空調コントローラ４５の出力には、室外送風機１５と、室内送風機（ブロワファン）２７と、吸込切換ダンパ２６と、エアミックスダンパ２８と、吹出口切換ダンパ３１と、循環ポンプ６２が接続され、それらは空調コントローラ４５により制御される。尚、バッテリ７５はコントローラを内蔵しており、バッテリ７５のコントローラは車両通信バス６５を介して空調コントローラ４５とデータの送受信を行い、この空調コントローラ４５にバッテリ７５が充電中であるか否かの情報やバッテリ７５の残量（充電量）に関する情報が送信される構成とされている。

ヒートポンプコントローラ３２は、主に冷媒回路Ｒの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ３２の入力には、圧縮機２の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ４３と、圧縮機２の吸込冷媒圧力Ｐｓを検出する吸込圧力センサ４４と、圧縮機２の吸込冷媒温度Ｔｓを検出する吸込温度センサ５５と、放熱器４の冷媒入口側の冷媒温度（放熱器入口温度ＴＣＩｉｎ）を検出する放熱器入口温度センサ４６Ａと、放熱器４の冷媒出口側の冷媒温度（放熱器出口温度ＴＣＩｏｕｔ）を検出する放熱器出口温度センサ４６Ｂと、放熱器４の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の冷媒温度（吸熱器温度Ｔｅ）を検出する吸熱器温度センサ４８と、吸熱器９の冷媒圧力を検出する吸熱器圧力センサ４９と、補助ヒータ２３の温度（補助ヒータ温度Ｔｐｔｃ）を検出する補助ヒータ温度センサ５０と、室外熱交換器７の出口の冷媒温度（室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯ、室外熱交換器温度ＴＸＯ）を検出する室外熱交換器温度センサ５４と、室外熱交換器７の出口の冷媒圧力（室外熱交換器７の冷媒蒸発圧力ＰＸＯ、室外熱交換器圧力ＰＸＯ）を検出する室外熱交換器圧力センサ５６の各出力が接続されている。

また、ヒートポンプコントローラ３２の出力には、室外膨張弁６、電磁弁３０（吸熱器前）、電磁弁１７（冷房用）、電磁弁２１（暖房用）、電磁弁２０（バイパス用）、電磁弁２２（除湿用）、電磁弁４０（バッテリ用）の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ３２により制御される。尚、圧縮機２と補助ヒータ２３はそれぞれコントローラを内蔵しており、圧縮機２と補助ヒータ２３のコントローラは車両通信バス６５を介してヒートポンプコントローラ３２とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ３２によって制御される。

ヒートポンプコントローラ３２と空調コントローラ４５は車両通信バス６５を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部５３にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ３３、吐出圧力センサ４２、車速センサ５２、バッテリ温度センサ７６、空気流通路３に流入した空気の体積風量Ｇａ（空調コントローラ４５が算出）、エアミックスダンパ２８による風量割合ＳＷ（空調コントローラ４５が算出）、空調操作部５３の出力は空調コントローラ４５から車両通信バス６５を介してヒートポンプコントローラ３２に送信され、ヒートポンプコントローラ３２による制御に供される構成とされている。

以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。この実施例では制御装置１１（空調コントローラ４５、ヒートポンプコントローラ３２）は、暖房モードと、除湿暖房モードと、除湿冷房モードと、冷房モードの各空調モードを切り換えて実行すると共に、室外熱交換器７を除霜する除霜モードと、バッテリ７５を冷却する発熱機器冷却モードを切り換えて実行する。

（１）発熱機器冷却モード
先ず、図３を参照しながら冷媒回路Ｒと発熱機器冷却装置６１によりバッテリ７５を冷却する発熱機器冷却モードについて説明する。バッテリ７５の適温範囲は一般的には＋２５℃以上＋４５℃以下とされている。空調コントローラ４５は、バッテリ温度センサ７６が検出するバッテリ７５の温度が例えば上記＋４５℃（上限温度）以上に上昇した場合、バッテリ７５の冷却が必要と判断して発熱機器冷却モードの実行を要求する指示データ（バッテリ７５の冷却要求）をヒートポンプコントローラ３２に送信する。

ヒートポンプコントローラ３２は車両通信バス６５を介して係る空調コントローラ４５からの発熱機器冷却モードの実行要求指示データを受信すると、以下に説明する発熱機器冷却モードを実行する。この発熱機器冷却モードでは、ヒートポンプコントローラ３２は圧縮機２を運転し、室外送風機１５も運転する。また、電磁弁２０、電磁弁１７、及び、電磁弁４０を開き、電磁弁２１、電磁弁２２、及び、電磁弁３０を閉じ、室内送風機２７は停止する。

一方、空調コントローラ４５は発熱機器冷却装置６１の循環ポンプ６２を運転し、冷媒－熱媒体熱交換器６４において冷媒と熱媒体を熱交換させる状態とする。図３はこの発熱機器冷却モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）と発熱機器冷却装置６１の熱媒体の流れ（破線矢印）を示している。

これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅから室外膨張弁６に至る。このとき電磁弁２０は開放されているので冷媒は電磁弁２０を経てそのまま室外熱交換器７に流入し、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、放熱して凝縮液化する。尚、室外熱交換器７に着霜が成長していた場合は、このときの放熱作用で室外熱交換器７は除霜されることになる。

室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａに入り、電磁弁１７、レシーバドライヤ部１４、過冷却部１６を順次経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て逆止弁１８に至るが、このとき電磁弁３０、電磁弁２２は閉じているので、室外熱交換器７を出た全ての冷媒は冷媒供給配管７２に入り、電磁弁４０を経て補助膨張弁７３に至る。冷媒はこの補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入して蒸発する。このときに吸熱作用を発揮する。この冷媒流路６４Ｂで蒸発した冷媒は冷媒戻し配管７４、冷媒配管１３Ｃ、及び、アキュムレータ１２を順次経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す（図３に実線矢印で示す）。

一方、循環ポンプ６２から吐出された熱媒体は熱媒体配管６８内を冷媒－熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに至り、そこで冷媒流路６４Ｂ内で蒸発する冷媒により吸熱され、熱媒体は冷却される。冷媒の吸熱作用で冷却された熱媒体は冷媒－熱媒体熱交換器６４を出てバッテリ７５に至り、当該バッテリ７５を冷却した後、循環ポンプ６２に吸い込まれる循環を繰り返す。

このようにしてバッテリ７５は冷却される。そして、バッテリ７５の温度が例えば前記＋２５℃（下限温度）以下に低下した場合、空調コントローラ４５は循環ポンプ６２を停止し、ヒートポンプコントローラ３２には発熱機器冷却モードの停止を要求する指示データを送信する。ヒートポンプコントローラ３２は車両通信バス６５を介して係る空調コントローラ４５からの発熱機器冷却モードの停止要求指示データを受信すると、圧縮機２や室外送風機１５を停止し、発熱機器冷却モードを終了する。このようにして、制御装置１１（空調コントローラ４５、ヒートポンプコントローラ３２）はバッテリ７５の温度を前述した適温範囲に維持する。

次に、冷媒回路Ｒによる前述した各空調モードについて説明する。制御装置１１（空調コントローラ４５、ヒートポンプコントローラ３２）は上述した発熱機器冷却モードを実行する必要が無い状態（バッテリ７５の冷却要求が無い状態）において、以下に説明する各空調モードと除霜モードを実行する。

（２）冷房モード（第１の空調モード）
最初に、図４を参照しながら冷房モードについて説明する。図４は冷房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）を示している。ヒートポンプコントローラ３２により（オートモード）或いは空調コントローラ４５の空調操作部５３へのマニュアルの空調設定操作（マニュアルモード）により冷房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ３２は電磁弁１７、電磁弁３０、及び、電磁弁２０を開き、電磁弁２１、電磁弁２２、及び、電磁弁４０を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４に通風される割合を調整する状態とする。

これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので（冷房時のリヒートのみのため）、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て冷媒配管１３Ｊに至る。このとき電磁弁２０は開放されているので冷媒は電磁弁２０を通過し、そのまま室外熱交換器７に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。

室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａ、電磁弁１７、レシーバドライヤ部１４、過冷却部１６を経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９、逆止弁１８、電磁弁３０を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着し、空気は冷却される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は内部熱交換器１９、冷媒配管１３Ｃを経てアキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は吹出口２９から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

（３）除湿冷房モード（第１の空調モード）
次に、除湿冷房モードについて説明する。尚、冷媒の流れは図４の場合と殆ど同様であるが、この除湿冷房モードでは冷媒は後述する如く電磁弁２０では無く室外膨張弁６に流れることになる（破線矢印）。除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ３２は電磁弁１７、電磁弁３０を開き、電磁弁２０、電磁弁２１、電磁弁２２、及び、電磁弁４０を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４に通風される割合を調整する状態とする。

これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。

放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、開き気味で制御される室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入する（図４中に破線矢印で示す）。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａ、電磁弁１７、レシーバドライヤ部１４、過冷却部１６を経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９、逆止弁１８、電磁弁３０を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着し、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は内部熱交換器１９、冷媒配管１３Ｃを経てアキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過する過程でリヒート（再加熱：暖房時よりも放熱能力は低い）されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。

ヒートポンプコントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）とその目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯに基づき、吸熱器温度Ｔｅを目標吸熱器温度ＴＥＯにするように圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）と目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器圧力ＰＣＩの目標値）に基づき、放熱器圧力ＰＣＩを目標放熱器圧力ＰＣＯにするように室外膨張弁６の弁開度を制御することで放熱器４による必要なリヒート量を得る。

（４）除湿暖房モード（第１の空調モード）
次に、図５を参照しながら除湿暖房モードについて説明する。図５は除湿暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）を示している。除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ３２は電磁弁２１、電磁弁２２、及び、電磁弁３０を開き、電磁弁１７、電磁弁４０は閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４に通風される割合を調整する状態とする。

これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。

放熱器４内で液化した冷媒は放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅを経て一部は冷媒配管１３Ｊに入り、室外膨張弁６に至る。室外膨張弁６に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる（吸熱）。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び冷媒配管１３Ｄ、電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃからアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。

一方、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒の残りは分流され、この分流された冷媒が電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆに流入し、冷媒配管１３Ｂに至る。次に、冷媒は電磁弁３０を経て室内膨張弁８に至り、この室内膨張弁８にて減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときに吸熱器９で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は、冷媒配管１３Ｃに出て冷媒配管１３Ｄからの冷媒（室外熱交換器７からの冷媒）と合流した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。

ヒートポンプコントローラ３２は目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

以上の冷房モード、除湿冷房モード、及び、除湿暖房モードでは、発熱機器冷却装置６１の冷媒供給配管７２の分岐点に冷媒が流れることになるが、前述した如く電磁弁４０が閉じているので、冷媒が冷媒－熱媒体熱交換器６４に流通されることは無く、従って、吸熱器９における冷房／除湿能力が低下することも無い。

（５）暖房モード（第２の空調モード）
次に、図６を参照しながら暖房モードについて説明する。図６は暖房モードにおける冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）を示している。暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ３２は電磁弁２１を開き、電磁弁１７、電磁弁２０、電磁弁２２、電磁弁３０は閉じる。尚、電磁弁４０について後述する。

そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。

放熱器４内で液化した冷媒は放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅ、１３Ｊを経て室外膨張弁６に至る。室外膨張弁６に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる（吸熱）。即ち、冷媒回路Ｒがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び冷媒配管１３Ｄ、電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃからアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器４にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。

ヒートポンプコントローラ３２は、目標吹出温度ＴＡＯから算出される目標ヒータ温度ＴＣＯ（放熱器４の空気下流側の空気温度ＴＨの目標値）から目標放熱器圧力ＰＣＯを算出し、この目標放熱器圧力ＰＣＯと、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器４の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ。冷媒回路Ｒの高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器出口温度センサ４６Ａが検出する放熱器４の冷媒出口側の温度ＴＣＩｏｕｔ及び放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度を制御する。前記目標ヒータ温度ＴＣＯは基本的にはＴＣＯ＝ＴＡＯとされるが、制御上の所定の制限が設けられる。

また、ヒートポンプコントローラ３２は、放熱器４による暖房能力が不足する場合、この不足する分を補助ヒータ２３の発熱で補完する。これにより、低外気温時等にも車室内を支障無く暖房する。

（６）空調モードの切り換え
ヒートポンプコントローラ３２は下記式（Ｉ）から前述した目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
ＴＡＯ＝（Ｔｓｅｔ－Ｔｉｎ）×Ｋ＋Ｔｂａｌ（ｆ（Ｔｓｅｔ、ＳＵＮ、Ｔａｍ））
・・（Ｉ）
ここで、Ｔｓｅｔは空調操作部５３で設定された車室内の設定温度、Ｔｉｎは内気温度センサ３７が検出する車室内空気の温度、Ｋは係数、Ｔｂａｌは設定温度Ｔｓｅｔや、日射センサ５１が検出する日射量ＳＵＮ、外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度ＴＡＯは外気温度Ｔａｍが低い程高く、外気温度Ｔａｍが上昇するに伴って低下する。

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

（７）除霜モード
次に、室外熱交換器７の除霜モードについて説明する。上述した如く暖房モードでは、室外熱交換器７では冷媒が蒸発し、外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器７には外気中の水分が霜となって付着する。この着霜が成長すると、室外熱交換器７とそれに通風される外気との間の熱交換が阻害されるため、圧縮機２の運転効率が低下する。また、過着霜となれば室外送風機１５等の破損が発生する場合もある。そこで、ヒートポンプコントローラ３２は以下の如く室外熱交換器７への着霜の進行状態を判定する。

（７－１）室外熱交換器への着霜の進行状態の判定と圧縮機等の制御
この実施例では、ヒートポンプコントローラ３２は室外熱交換器温度センサ５４から得られる室外熱交換器７の現在の冷媒蒸発温度ＴＸＯと、外気が低湿環境で室外熱交換器７に着霜していない無着霜時における当該室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅとに基づき、室外熱交換器７への着霜の進行状態を判定する。

即ち、ヒートポンプコントローラ３２は無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅと現在の冷媒蒸発温度ＴＸＯとの差ΔＴＸＯ（ΔＴＸＯ＝ＴＸＯｂａｓｅ－ＴＸＯ）を演算（算出）する。この場合、ヒートポンプコントローラ３２は、無着霜時における室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅを、次式（ＩＩ）を用いて演算することで推定する。

ＴＸＯｂａｓｅ＝ｆ（Ｔａｍ、ＮＣ、Ｇａ＊ＳＷ、ＶＳＰ、ＰＣＩ）
＝ｋ１×Ｔａｍ＋ｋ２×ＮＣ＋ｋ３×Ｇａ＊ＳＷ＋ｋ４×ＶＳＰ＋ｋ５×ＰＣＩ
・・（ＩＩ）
ここで、式（ＩＩ）のパラメータであるＴａｍは外気温度センサ３３から得られる外気温度、ＮＣは圧縮機２の回転数、Ｇａ＊ＳＷは放熱器４への風量、ＶＳＰは車速センサ５２から得られる車速、ＰＣＩは放熱器圧力であり、ｋ１～ｋ５は係数で、予め実験により求めておく。

外気温度Ｔａｍは室外熱交換器７の吸込空気温度（環境条件）を示す指標であり、外気温度Ｔａｍ（室外熱交換器７の吸込空気温度）が低くなる程、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ１は正の値となる。尚、同様に室外熱交換器７の吸込空気温度を示す指標としては外気温度Ｔａｍに限られない。
また、圧縮機２の回転数ＮＣは冷媒回路Ｒ内の冷媒流量（運転状況）を示す指標であり、回転数ＮＣが高い程（冷媒流量が多い程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ２は負の値となる。
また、Ｇａ＊ＳＷは放熱器４の通過風量（運転状況）を示す指標であり、Ｇａ＊ＳＷが大きい程（放熱器４の通過風量が大きい程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ３は負の値となる。尚、放熱器４の通過風量を示す指標としてはこれに限らず、室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶでもよい。
また、車速ＶＳＰは室外熱交換器７の通過風速（運転状況）を示す指標であり、車速ＶＳＰが低い程（室外熱交換器７の通過風速が低い程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ４は正の値となる。尚、室外熱交換器７の通過風速を示す指標としてはこれに限らず、室外送風機１５の電圧でもよい。
また、放熱器圧力ＰＣＩは放熱器４の冷媒圧力（運転状況）を示す指標であり、放熱器圧力ＰＣＩが高い程、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ５は負の値となる。
尚、この実施例の式（ＩＩ）のパラメータとして外気温度Ｔａｍ、圧縮機２の回転数ＮＣ、放熱器４の通過風量Ｇａ＊ＳＷ、車速ＶＳＰ、放熱器圧力ＰＣＩを用いているが、式（ＩＩ）のパラメータとしては、上記全てに限らず、それらのうちの何れか一つ、若しくは、それらの組み合わせでもよい。

そして、ヒートポンプコントローラ３２は、式（ＩＩ）に現在の各パラメータの値を代入することで得られる無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅと現在の冷媒蒸発温度ＴＸＯとの差ΔＴＸＯ（ΔＴＸＯ＝ＴＸＯｂａｓｅ－ＴＸＯ）を算出する。次に、ヒートポンプコントローラ３２は冷媒蒸発温度ＴＸＯが無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅより低下して、その差ΔＴＸＯが所定の閾値（例えば、５ｄｅｇ等）より大きくなっているか否か判断する。

そして、ヒートポンプコントローラ３２は、冷媒蒸発温度ＴＸＯが無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅより低下し、その差ΔＴＸＯが上記閾値より大きくなっている場合、室外熱交換器７に着霜が成長して除霜が必要と判断して除霜要求フラグｆＤＦＳＴＲｅｑをセット（「１」）する。この除霜要求フラグｆＤＦＳＴＲｅｑがセット（「１」）されたことは除霜要求としてヒートポンプコントローラ３２から空調コントローラ４５に通知され、また、ヒートポンプコントローラ３２が有する不揮発性メモリ（ＥＥＰ－ＲＯＭ）８０に記憶される（図２）。

空調コントローラ４５は、ヒートポンプコントローラ３２から除霜要求フラグｆＤＦＳＴＲｅｑがセットされたことが除霜要求として通知された場合、現在の車両の状態が室外熱交換器７の除霜許可条件を満たしているか否か判断することで、室外熱交換器７の除霜の可否判断を行う。実施例の場合の除霜許可条件は、車室内の空調要求が無く、且つ、バッテリ７５が充電中（車両は停車）であるかバッテリ７５の残量が所定値以上あることである。

空調コントローラ４５は、現在の車両の状態が上記除霜許可条件を満たしている場合、除霜許可フラグｆＤＦＳＴＰｅｒｍをセット（「１」）する。この除霜許可フラグｆＤＦＳＴＰｅｒｍがセット（「１」）されたことは除霜許可として空調コントローラ４５からヒートポンプコントローラ３２に通知される（図２）。ヒートポンプコントローラ３２は空調コントローラ４５から除霜許可が通知された場合、室外熱交換器温度ＴＸＯが所定値（例えば、３℃等）以下であることを条件として室外熱交換器７の除霜モードを実行する。

（７－２）室外熱交換器７の除霜モード（第２の空調モード）
ヒートポンプコントローラ３２は除霜モードで、冷媒回路Ｒを図６の暖房モードの状態とした上で、室外膨張弁６の弁開度を全開とし、エアミックスダンパ２８による風量割合ＳＷを「０」として放熱器４に通風しない状態とする。これも本発明における第２の空調モードに含める。そして、圧縮機２を運転し、当該圧縮機２から吐出された高温の冷媒を放熱器４、室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入させ、当該室外膨張弁７の着霜を融解させる。

そして、ヒートポンプコントローラ３２は室外熱交換器温度センサ５４が検出する室外熱交換器７の温度（室外熱交換器温度ＴＸＯ）が所定の除霜終了温度（例えば、＋３℃等）より高くなった場合、室外熱交換器７の除霜が完了したものとし、前述した除霜要求フラグｆＤＦＳＴＲｅｑをリセット（「０」）する。

（８）暖房モード及び除霜モードにおける電磁弁４０を開く制御（その１）
次に、上述した暖房モード及び除霜モードにおける発熱機器冷却装置６１の電磁弁４０の制御について説明する。前述した冷房モード、除湿冷房モード、除湿暖房モード（第１の空調モード）では、室外熱交換器７の冷媒出口側に設けられた電磁弁１７を開き、電磁弁３０も開いて吸熱器９に冷媒を流すものであるが、電磁弁１７の冷媒下流側であって、電磁弁３０の冷媒上流側の分岐点から冷媒供給配管７２が分岐しているため、電磁弁４０を閉じていても、冷媒供給配管７２には冷媒とオイルが流入する。

また、前述した発熱機器冷却モードにおいては電磁弁４０が開放されて冷媒供給配管７２に冷媒が流通されるため、上記各モードから暖房モードや除霜モードに移行した場合、電磁弁１７や電磁弁３０は閉じられるので、電磁弁４０を閉じてしまうと、冷媒供給配管７２内に冷媒とオイルが閉じ込められ、寝込んでしまうことになる。そして、そのような状態で暖房モードや除霜モードを実行すると、冷媒回路Ｒ内のオイル循環率（ＯＣＲ）が低くなって、圧縮機２の摺動部の摩耗が激しくなり、破損が生じる等、信頼性が低下する。

特に、冷媒回路Ｒは車両の前方側に配置され、バッテリ７５や電磁弁４０はそれ以外の位置（後部座席下等、車両の後方側）に配置されているため、冷媒供給配管７２の寸法（配管長）は長くなり、多量のオイルの寝込みによって上記問題が発生し易くなる。

そこで、この実施例ではヒートポンプコントローラ３２は、前述した暖房モード及び除霜モードを実行している間、電磁弁４０を開放したままに維持する（この実施例での電磁弁４０を開く制御）。これにより、発熱機器冷却モードや冷房モード、除湿冷房モード、除湿暖房モード（第１の空調モード）で冷媒供給配管７２内に入った冷媒やオイルを、暖房モードや除霜モード中に、電磁弁４０、補助膨張弁７３、冷媒－熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂ、冷媒戻し配管７４を介して、アキュムレータ１２に回収し、圧縮機２に吸い込ませることができるようになる。

特に、実施例の如く圧縮機２、放熱器４、吸熱器９、室外熱交換器７、及び、電磁弁１７等が車両の前方側に配置され、電磁弁４０や冷媒－熱媒体熱交換器６４が車両の前方側以外の位置に配置されている場合は、冷媒供給配管７２の寸法が長くなり、寝込む量も多くなるが、本発明によれば簡単な制御で効果的にそれらをアキュムレータ１２に回収し、冷媒供給配管７２内に冷媒とオイルが寝込むことで発生するオイル循環率の低下を防止若しくは抑制し、圧縮機２の破損を防いで信頼性の改善を図ることができるようになる。

（９）発熱機器冷却モード後の除霜モード
尚、前述した発熱機器冷却モードでは室外熱交換器７で冷媒が放熱するので、室外熱交換器７の着霜は融解されることになる。また、ヒートポンプコントローラ３２は、前述した如く室外熱交換器温度ＴＸＯが所定値（３℃）以下であることを除霜モードの実行条件としている。そして、発熱機器冷却モード後は室外熱交換器温度ＴＸＯも所定値より高くなるため、ヒートポンプコントローラ３２は発熱機器冷却モードを実行した後は、除霜モードを実行しないようになる。

これにより、不必要な除霜モードの実行を回避することができるようになる。尚、発熱機器冷却モード後の除霜モードを禁止するため、発熱機器冷却モードを実行した場合は、前述した除霜要求フラグｆＤＦＳＴＲｅｑ及び除霜許可フラグｆＤＦＳＴＰｅｒｍをリセットするようにしてもよい。

（１０）暖房モード及び除霜モードにおける電磁弁４０を開く制御（その２）
尚、上記実施例では暖房モード及び除霜モード（第２の空調モード）を実行している間中、電磁弁４０を開くようにしたが、それに限らず、暖房モード及び除霜モードでは基本的には電磁弁４０を閉じるものの、暖房モード及び除霜モードを開始後、圧縮機２の吸込冷媒圧力Ｐｓが所定値Ｐｓｖａｐ以下になった場合、電磁弁４０を開くようにしてもよい（この実施例での電磁弁４０を開く制御）。そして、吸込冷媒圧力Ｐｓが（Ｐｓｖａｐ＋α）以上になったらヒートポンプコントローラ３２は電磁弁４０を閉じる。

この場合、吸込冷媒圧力Ｐｓは実施例の如く吸込圧力センサ４４がある場合はその検出値を、無い場合は吸込温度センサ５５が検出する吸込冷媒温度Ｔｓから算出した値を用いる。そして、冷媒供給配管７２内に多量の冷媒とオイルが寝込んでいる場合、圧縮機２の吸込冷媒圧力Ｐｓが低下して来るので、この実施例の如く吸込冷媒圧力Ｐｓが所定値Ｐｓｖａｐ以下になった場合、電磁弁４０を開くようにすれば、係る冷媒及びオイルの寝込みを的確に判断して電磁弁４０を開け、アキュムレータ１２に回収することができるようになる。

（１１）暖房モード及び除霜モードにおける電磁弁４０を開く制御（その３）
また、冷媒供給配管７２内の冷媒やオイルの温度は外気温度Ｔａｍと同じと考えられるので、ヒートポンプコントローラ３２が、暖房モード及び除霜モード（第２の空調モード）において、圧縮機２の吸込冷媒圧力Ｐｓと外気温度Ｔａｍから求められる冷媒の飽和圧力Ｐａｖａｐとの差ΔＰｓ（＝Ｐａｖａｐ－Ｐｓ）が所定値Ｘ１以上となった場合、電磁弁４０を開くようにしても、冷媒供給配管７２内に多量の冷媒とオイルが寝込んでいることを的確認判断して、電磁弁４０を開けることができるようになる（この実施例での電磁弁４０を開く制御）。この場合も、ヒートポンプコントローラ３２は、差ΔＰｓが（Ｘ１－β）以下となったら電磁弁４０を閉じるものである。

尚、上記各実施例では電磁弁４０と補助膨張弁７３で本発明における弁装置を構成したが、それに限らず、弁装置を全閉が可能な電動弁（電子膨張弁）で構成してもよい。また、上記各実施例で説明した冷媒回路Ｒや発熱機器冷却装置６１の構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。

１ 車両用空気調和装置
２ 圧縮機
３ 空気流通路
４ 放熱器
６ 室外膨張弁
７ 室外熱交換器
８ 室内膨張弁
９ 吸熱器
１１ 制御装置
１７、２０、２１、２２、３０ 電磁弁（開閉弁）
３２ ヒートポンプコントローラ（制御装置）
４０ 電磁弁（弁装置）
４５ 空調コントローラ（制御装置）
６１ 発熱機器冷却装置
６２ 循環ポンプ
６４ 冷媒－熱媒体熱交換器
７２ 冷媒供給配管
７３ 補助膨張弁
７４ 冷媒戻し配管
７５ バッテリ（発熱機器）
Ｒ 冷媒回路

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
   前記冷媒を吸熱させて前記車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、
   車室外に設けられて前記冷媒を吸熱又は放熱させるための室外熱交換器と、
   前記吸熱器に冷媒を流す際に開放される開閉弁と、
   制御装置を備え、
   該制御装置により、前記開閉弁を開いて前記冷媒を前記吸熱器に流す第１の空調モードと、前記開閉弁を閉じ前記吸熱器に冷媒を流さない第２の空調モードを実行する車両用空気調和装置において、
   車両に搭載された発熱機器に熱媒体を循環させて当該発熱機器を冷却するための発熱機器冷却装置を備え、
   該発熱機器冷却装置は、前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させるための冷媒－熱媒体熱交換器と、前記開閉弁の冷媒下流側から分岐し、前記冷媒を前記冷媒－熱媒体熱交換器に供給する冷媒供給配管と、前記冷媒－熱媒体熱交換器の冷媒入口に設けられた弁装置を有し、
   前記制御装置は、前記開閉弁及び前記弁装置を開いて前記冷媒－熱媒体熱交換器に冷媒を供給し、吸熱させる発熱機器冷却モードを更に有し、
   前記第１の空調モードでは前記弁装置を閉じ、前記第２の空調モードでは前記弁装置を開く制御を実行することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記制御装置は、前記第２の空調モード中、前記弁装置を開けておくことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 前記制御装置は、前記第２の空調モードにおいて、前記圧縮機の吸込冷媒圧力Ｐｓが所定値以下に低下した場合、前記弁装置を開くことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記制御装置は、前記第２の空調モードにおいて、前記圧縮機の吸込冷媒圧力Ｐｓと外気温度から求められる冷媒の飽和圧力Ｐａｖａｐとの差が所定値以上となった場合、前記弁装置を開くことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
5. 前記圧縮機、前記放熱器、前記吸熱器、前記室外熱交換器、及び、前記開閉弁は前記車両の前方側に配置され、前記弁装置、及び、前記冷媒－熱媒体熱交換器は前記車両の前方側以外の位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
6. 前記第１の空調モードは、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器と前記室外熱交換器にて吸熱させる除湿暖房モードと、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器及び前記室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードと、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる冷房モード、のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てであり、
   前記第２の空調モードは、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
7. 前記第２の空調モードには、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器にて放熱させ、当該室外熱交換器を除霜する除霜モードを含み、
   前記制御装置は、前記発熱機器冷却モードにおいて、前記室外熱交換器で放熱した冷媒を前記冷媒－熱媒体熱交換器に供給し、吸熱させると共に、該発熱機器冷却モードを実行した後は、前記除霜モードを実行しないことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。

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