JP7056777B2 - 車両用ヒートポンプ空調システム - Google Patents

Description

この開示は車両用空調装置に関する。この開示は、具体的には、車両用ヒートポンプ空調システムに関する。

一般的に、車両用のヒートポンプ空調システムは、中間季（即ち春と秋）には除湿暖房機能を提供する。除湿暖房は、車内に対して同時に放熱と除湿とを実施する。通常は、車両用ヒートポンプ空調システムの室外熱交換器の吸熱放熱量を調整することによって車内の温度を調整している。

ひとつの例では、車内の放熱量を増大させ、室外熱交換器の吸熱量を増やすために、室外熱交換器と室内蒸発器とを直列接続する直列運転状態が採用される。この直列運転状態では、室外熱交換器と連結されたバルブを調整することによって、室外熱交換器の吸熱量を調整している。吸熱量が不足する場合、室外熱交換器と室内蒸発器とを並列接続する並列運転状態が採用される。並列運転状態は、室外熱交換器の吸熱量を増やすことを可能とする。しかし、直列と並列の二種類の方式を使用しなければならないので、車両用ヒートポンプ空調システムの構造が複雑になってしまう。

他のひとつの例では、直列方式を採用している。この例では、温度が十分でない場合、暖房モードに直接切り換えることにより車両用ヒートポンプ空調システムを簡略化している。しかし、この例では、除湿機能を備えていないので、車窓が曇る場合がある。

上述の観点において、または言及されていない他の観点において、車両用ヒートポンプ空調システムにはさらなる改良が求められている。
この開示の目的は、比較的簡単な構成で、除湿暖房機能を実行する車両用ヒートポンプ空調システムを提供することにある。
この開示の追加的な目的は、エネルギを効率的に利用することにより、快適な空調を実行する車両用ヒートポンプ空調システムを提供することにある。エネルギを効率的に利用する特性は、以下の説明において、省エネ性とも呼ばれる。

開示される第１発明の車両用ヒートポンプ空調システムは、圧縮機（１）と、第１熱交換器（２、１２）と、第１膨張弁（３）と、第２熱交換器（４）と、第２膨張弁（５）と、第３熱交換器（６）と、液体タンク（７）と、第２膨張弁（５）及び第３熱交換器（６）と並列に設置された二方弁（８）とがこの順で連結されている直接的に、または、間接的に空気を加熱する冷媒回路（ＲＦＣＹ）と、直接的に、または、間接的に空気を加熱する補助ヒータ（１０、１３）と、第１膨張弁、第２膨張弁、および補助ヒータを含む複数の要素を制御する制御ユニット（２０）とを有し、制御ユニットは、空調のための目標吹出温度（Ｔ）を設定し、空調送風口部分の実際の吹出温度（Ｔ´）を取得し、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と、予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、第１温度閾値（ａ）は正の値であり、比較結果に基づいて第１膨張弁（３）の開度と第２膨張弁（５）の開度とを調節するとともに、補助ヒータ（１０、１３）を調節することにより、ヒートポンプ空調の異なるモードを実行して、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されており、制御ユニットは、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、比較結果に基づいて以下の異なるモードを実行し、差が第１温度閾値未満の場合（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、第１モードを実行し、この時には補助ヒータ（１０、１３）は活性化されず、第１膨張弁（３）の開度及び第２膨張弁（５）の開度が調節され、差が第１温度閾値以上の場合（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、第３モードを実行し、この時には補助ヒータ（１０、１３）が活性化され、第１膨張弁（３）の開度及び第２膨張弁（５）の開度が調節されるように構成されており、制御ユニットは、差が第１温度閾値未満であって（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、第１モードを実行する状況において、さらに目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）の大きさを比較し、目標吹出温度が実際の吹出温度をこえる場合（Ｔ＞Ｔ´）、第１膨張弁（３）の開度を小さくし、第２膨張弁（５）の開度を大きくして、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させ、目標吹出温度が実際の吹出温度以下の場合（Ｔ≦Ｔ´）、第１膨張弁（３）の開度を大きくし、第２膨張弁（５）の開度を小さくして、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させ、差が第１温度閾値以上であって（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、第３モードを実行する状況において、第１膨張弁（３）の開度を小さくし、第２膨張弁（５）の開度を大きくして、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されていることを特徴とする。
開示される第２発明の車両用ヒートポンプ空調システムは、圧縮機（１）と、第１熱交換器（２、１２）と、第１膨張弁（３）と、第２熱交換器（４）と、第２膨張弁（５）と、第３熱交換器（６）と、液体タンク（７）と、第２膨張弁（５）及び第３熱交換器（６）と並列に設置された二方弁（８）とがこの順で連結されている直接的に、または、間接的に空気を加熱する冷媒回路（ＲＦＣＹ）と、直接的に、または、間接的に空気を加熱する補助ヒータ（１０、１３）と、第１膨張弁、第２膨張弁、および補助ヒータを含む複数の要素を制御する制御ユニット（２０）とを有し、制御ユニットは、空調のための目標吹出温度（Ｔ）を設定し、空調送風口部分の実際の吹出温度（Ｔ´）を取得し、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と、予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、第１温度閾値（ａ）は正の値であり、比較結果に基づいて第１膨張弁（３）の開度と第２膨張弁（５）の開度とを調節するとともに、補助ヒータ（１０、１３）を調節することにより、ヒートポンプ空調の異なるモードを実行して、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されており、制御ユニットは、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、比較結果に基づいて以下の異なるモードを実行し、差が第１温度閾値未満の場合（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、第１モードを実行し、この時には補助ヒータ（１０、１３）は活性化されず、第１膨張弁（３）の開度及び第２膨張弁（５）の開度が調節され、差が第１温度閾値以上の場合（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、第３モードを実行し、この時には補助ヒータ（１０、１３）が活性化され、第１膨張弁（３）の開度及び第２膨張弁（５）の開度が調節されるように構成されており、制御ユニットは、第１モードを実行する状況において、第１膨張弁（３）と第２膨張弁（５）との開度モード（ＫＰＮ）を継続的にリアルタイムで測定し、測定された開度モード（ＫＰＮ）と予め設定されている開度閾値（ｄ）を比較し、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第２温度閾値（ｂ）の大きさを比較し、第２温度閾値（ｂ）は第１温度閾値（ａ）より小さい正の値であり、比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換え、開度モードが開度閾値以下であって（ＫＰＮ≦ｄ）、かつ差が第２温度閾値をこえる場合（Ｔ－Ｔ´＞ｂ）、第２モードに切り換え、この時、補助ヒータ（１０、１３）が活性化され、かつ第１膨張弁（３）の開度及び第２膨張弁（５）の開度が不変に保持されるように構成されていることを特徴とする。
この開示の車両用ヒートポンプ空調システムは、圧縮機（１）と、第１熱交換器（２、１２）と、第１膨張弁（３）と、第２熱交換器（４）と、第２膨張弁（５）と、第３熱交換器（６）と、液体タンク（７）と、第２膨張弁（５）及び第３熱交換器（６）と並列に設置された二方弁（８）とがこの順で連結されている直接的に、または、間接的に空気を加熱する冷媒回路（ＲＦＣＹ）を有する。車両用ヒートポンプ空調システムは、直接的に、または、間接的に空気を加熱する補助ヒータ（１０、１３）を有する。車両用ヒートポンプ空調システムは、第１膨張弁、第２膨張弁、および補助ヒータを含む複数の要素を制御する制御ユニット（２０）を有する。制御ユニットは、以下の方法を実行するように構成されている。制御ユニットは、空調のための目標吹出温度（Ｔ）を設定し、空調送風口部分の実際の吹出温度（Ｔ´）を取得する。制御ユニットは、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と、予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、第１温度閾値（ａ）は正の値である。制御ユニットは、比較結果に基づいて第１膨張弁（３）の開度と第２膨張弁（５）の開度とを調節するとともに、補助ヒータ（１０、１３）を調節することにより、ヒートポンプ空調の互いに異なる複数のモードを実行して、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されている。

この開示によると、補助ヒータを使用する。開示は、補助ヒータと膨張弁の連動制御を増加させることにより、除湿暖房機能を果たすことができる。この結果、車両用ヒートポンプ空調システム全体を簡略化し、かつ除湿暖房機能を果たすことができる。さらに、車両用ヒートポンプ空調システムは、省エネ性と快適性とを提供することができる。

この開示では、車両用ヒートポンプ空調システムは、冷却水回路（ＷＴＣＹ）をさらに含む。補助ヒータ（１０、１３）は冷却水回路内に設置され、冷却水を加熱するために用いられている。冷却水回路は、冷却水をポンプ輸送して循環させるための水ポンプ（９）と、車内に導入された空気と熱交換するための第４熱交換器（１１）とをさらに含む。第１熱交換器（２）において冷媒回路と冷却水回路とが熱交換を実現することにより冷媒を通して冷却水を加熱／冷却している。第４熱交換器（１１）内において加熱／冷却された冷却水が車内に導入された空気を加熱／冷却する。

この開示では、制御ユニットは、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、比較結果に基づいて以下の異なるモードを実行する。制御ユニットは、差が第１温度閾値未満の場合（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、第１モードを実行し、この時には補助ヒータ（１０、１３）は活性化されず、第１膨張弁（３）の開度及び第２膨張弁（５）の開度が調節されるように構成されている。制御ユニットは、差が第１温度閾値以上の場合（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、第３モードを実行し、この時には補助ヒータ（１０、１３）が活性化され、第１膨張弁（３）の開度及び第２膨張弁（５）の開度が調節されるように構成されている。

これにより、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大小関係に基づいて、第１モードまたは第３モードに切り換えることができる。

この開示では、制御ユニットは、差が第１温度閾値未満であって（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、第１モードを実行する状況において、さらに目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）の大きさを比較する。制御ユニットは、目標吹出温度が実際の吹出温度をこえる場合（Ｔ＞Ｔ´）、第１膨張弁（３）の開度を小さくし、第２膨張弁（５）の開度を大きくして、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されている。制御ユニットは、目標吹出温度が実際の吹出温度以下の場合（Ｔ≦Ｔ´）、第１膨張弁（３）の開度を大きくし、第２膨張弁（５）の開度を小さくして、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されている。制御ユニットは、差が第１温度閾値以上であって（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、第３モードを実行する状況において、第１膨張弁（３）の開度を小さくし、第２膨張弁（５）の開度を大きくして、実際の吹出温度（Ｔ´）を目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されている。

これにより、第１モードまたは第３モード下で２つの膨張弁の開度をさらに調節し、実際の吹出温度を目標吹出温度へと接近させ維持させることができる。

この開示では、制御ユニットは、第１モードを実行する状況において、第１膨張弁（３）と第２膨張弁（５）との開度モード（ＫＰＮ）を継続的にリアルタイムで測定する。制御ユニットは、測定された開度モード（ＫＰＮ）と予め設定されている開度閾値（ｄ）を比較する。制御ユニットは、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第２温度閾値（ｂ）の大きさを比較し、第２温度閾値（ｂ）は第１温度閾値（ａ）より小さい正の値である。制御ユニットは、比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換える。制御ユニットは、開度モードが開度閾値以下であって（ＫＰＮ≦ｄ）、かつ差が第２温度閾値をこえる場合（Ｔ－Ｔ´＞ｂ）、第２モードに切り換え、この時、補助ヒータ（１０、１３）が活性化され、かつ第１膨張弁（３）の開度及び第２膨張弁（５）の開度が不変に保持されるように構成されている。

これにより、第１モードの状況において、２つの膨張弁の開度モードと予め設定されている開度閾値との比較、及び目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第２温度閾値（ｂ）との大小関係に基づいて、第２モードに切り換えることができる。

この開示では、制御ユニットは、第２モードを実行する状況において、補助ヒータ（１０、１３）のその時点の出力パワー（Ｗ）を継続的にリアルタイムで測定するように構成されている。制御ユニットは、測定された出力パワー（Ｗ）を予め設定されているパワー閾値（ｃ）と比較するように構成されている。制御ユニットは、実際の吹出温度（Ｔ´）と目標吹出温度（Ｔ）との差（Ｔ´－Ｔ）と予め設定されている第２温度閾値（ｂ）の大きさを比較するように構成されている。制御ユニットは、比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換えるように構成されている。制御ユニットは、出力パワーがパワー閾値以下であって（Ｗ≦ｃ）、かつ、差が第２温度閾値をこえる場合（Ｔ´－Ｔ＞ｂ）、第１モードに切り換えるように構成されている。

これにより、第２モードの状況において、補助ヒータのその時点の出力パワーと予め設定されているパワー閾値との比較、及び実際の吹出温度（Ｔ´）と目標吹出温度（Ｔ）との差（Ｔ´－Ｔ）と予め設定されている第２温度閾値（ｂ）の大小関係に基づいて、第１モードに切り換えることができる。目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）は、第１の差と呼ぶことができる。実際の吹出温度（Ｔ´）と目標吹出温度（Ｔ）との差（Ｔ´－Ｔ）は、第２の差と呼ぶことができる。

この開示では、制御ユニットは、第１モードを実行する状況において、空調送風口部分の実際の吹出温度（Ｔ´）を継続的にリアルタイムで測定するように構成されている。制御ユニットは、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較するように構成されている。制御ユニットは、比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換えるように構成されている。制御ユニットは、差が第１温度閾値以上の場合（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、第３モードに切り換えるように構成されている。制御ユニットは、第３モードを実行する状況において、空調送風口部分の実際の吹出温度（Ｔ´）を継続的にリアルタイムで測定するように構成されている。制御ユニットは、目標吹出温度（Ｔ）と実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較するように構成されている。制御ユニットは、比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換えるように構成されている。制御ユニットは、差が第１温度閾値未満の場合（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、第１モードに切り換えるように構成されている。

これにより、第１モードと第３モードの間の相互切換を実現することができる。

この開示では、補助ヒータはＰＴＣ電熱器であってもよい。

この開示では、モードは第１モード、第２モード、第３モードであってよく、第１モードは省エネモード、第２モードは省エネ補助加熱モード、第３モードは速熱優先モードである

この開示によると、補助ヒータを使用し、該補助ヒータと膨張弁の連動制御を増やし、３種類のモード（省エネモード、省エネ補助加熱モード、速熱優先モード）を実行することにより、システム全体を簡略化し、除湿暖房機能を果たすことができると同時に、省エネ性と快適性を兼ね備えている。
この開示では、制御ユニットは、少なくともひとつのプロセッサ回路を備える。

第１実施形態に係る車両用ヒートポンプ空調システムを示すブロック図である。 車両用ヒートポンプ空調システムの制御方法を示すフローチャートである。 車両用ヒートポンプ空調システムの概略的な制御ブロック図である。 第１膨張弁及び第２膨張弁の開度制御特性を示すグラフである。 第２実施形態に係る車両用ヒートポンプ空調システムを示すブロック図である。

複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に、対応する部分および／または関連付けられる部分には、同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。以下では、図面と下記の実施形態を結び付けてこの開示についてさらに説明しているが、図面及び下記の実施形態はこの開示を説明しているにすぎず、この開示の範囲を限定するものではないことを理解しておかなければならない。

除湿暖房機能を兼ね備えた既存の車両用ヒートポンプ空調システムは、構造が複雑であるという問題を有している。この開示は、車両用ヒートポンプ空調システムの全体を簡略化する。この開示は、除湿暖房機能を果たすことができ、しかも省エネ性と快適性を兼ね備えている車両用ヒートポンプ空調システムを提供することを目的としている。いわゆる車両用ヒートポンプ空調システムとは、暖房と冷房との両方を行うことのできる車両用空調冷媒システムのことを指している。車両用ヒートポンプ空調システムは、暖房にはエンジンの廃熱を利用し、冷房には空調用冷媒システムを利用するというシステムとは異なっている。以下の説明において、車両用ヒートポンプ空調システムは、ヒートポンプ（ＨＰ）と略称することもできる。

（第１実施形態）
図１は、この開示の第１実施形態に基づく車両用ヒートポンプ空調システムの構造概略図を示している。図１に示すように、本実施形態の車両用ヒートポンプ空調システムは冷媒回路ＲＦＣＹを有している。冷媒回路ＲＦＣＹは、順に連結された圧縮機１と、第１熱交換器２と、第１膨張弁３と、第２熱交換器４と、第２膨張弁５と、第３熱交換器６と、液体タンク７と、第２膨張弁５及び第３熱交換器６と並列に設置された二方弁８とを含む。冷媒回路ＲＦＣＹは、直接的に、または、間接的に空調空気を少なくとも加熱し、空調空気を追加的に冷却する。また、車両用ヒートポンプ空調システムは、電気エネルギによって発熱する補助ヒータをさらに含む。補助ヒータは、直接的に、または、間接的に空調空気を加熱する。圧縮機１は電動圧縮機である。第１熱交換器２は、冷媒冷却水熱交換器である。第１熱交換器２は、本実施形態中では水冷コンデンサ２であり、エンジンルームに設けられている。第２熱交換器４及び第３熱交換器６は冷媒空気熱交換器である。第３熱交換器６は、室内蒸発器６として車内の空調ボックス内に位置している。第２熱交換器４は車外に位置している。第２熱交換器４は、以下の説明では室外熱交換器４と呼ばれる場合がある。第１膨張弁３及び第２膨張弁５は、電気信号により開度を制御可能な電子膨張弁（ＥＸＶ）である。

図１に示すように、本実施形態の車両用ヒートポンプ空調システムは冷却水回路ＷＴＣＹをさらに含む。補助ヒータとしての水ヒータ１０は冷却水回路ＷＴＣＹ内に設置され、冷却水を加熱するために用いられる。冷却水回路ＷＴＣＹはさらに、冷却水をポンプ輸送して循環させるための水ポンプ９と、車内に進入した空気と熱交換するための第４熱交換器１１とを含む。冷媒回路ＲＦＣＹと冷却水回路ＷＴＣＹは第１熱交換器２部分において熱交換を実現し、冷媒を通して冷却水を加熱／冷却し、加熱／冷却された冷却水が第４熱交換器１１内で車内に向けて導入される空気を加熱／冷却する。第４熱交換器１１は、冷却水空気熱交換器（Ｈ／Ｃ）１１である。冷却水空気熱交換器１１も、車内の空調ボックス内に位置している。

水ヒータ１０は電熱器であってよく、本実施形態中では、例えばＰＴＣ電熱器である。水ヒータ１０は、主に水冷コンデンサ２の熱量が不足している時に補助加熱を行うものである。例えば、車内の送風口の目標吹出温度が５５度である場合、目標吹出温度に到達させるためには、冷却水空気熱交換器１１の入口の水温は５６度でなければならない。しかし、水冷コンデンサ２の出口温度（即ちＨＰの能力）が５２度しかない場合、水ヒータ１０によって水温を５２度から５６度まで加熱する。この補助的な加熱により、室内に５５度の空気を吹き出すことができるようになる。本実施形態では、水ヒータ１０は冷却水空気熱交換器１１の上流に設置することができる。水ポンプ９は冷却水空気熱交換器１１の下流に設置され、水ポンプ９の動作によって冷却水回路中の冷却水を流動させることができる。

また、第２熱交換器４と第２膨張弁５との間には、さらに二方弁８を経由して液体タンク７に直接接続されているバイパスが形成されている。バイパスは通常、暖房回路である。

本車両用ヒートポンプ空調システムでは、室外熱交換器４と室内蒸発器６とを直列する形式で除湿モードを実行している。室外熱交換器４は車内に必要な吹出温度の高さに基づいて吸熱または放熱を行うことができる。具体的には、第１膨張弁３と第２膨張弁５の開度を制御することにより室外熱交換器４の吸熱量を制御することができる。第１膨張弁３の開度が小さくなり、第２膨張弁５の開度が大きくなると吸熱量は大きくなる。反対に、第１膨張弁３の開度が大きくなり、第２膨張弁５の開度が小さくなると吸熱量は小さくなる。車内の送風口部分の吹出温度（以下、吹出温度と略称する）は、吸熱量の調節によって、制御される。例えば、第１膨張弁３及び第２膨張弁５の開度は、任意の時点（例えば現在時点）の水温と目標水温との差に基づいて調節することができる。任意の時点の水温は、例えば水温センサによって測定することができる。また、送風口の吹出温度が不足する場合は、補助ヒータによって加熱することができる。例えば、ＰＴＣ電熱器については、任意の時点の水温と目標水温との差に基づいて、出力パワーを直線的または段階的に制御することができる。

本空調制御システムでは、第１膨張弁３および第２膨張弁３の開度（ＯＰＤＧ）は、開度モードＫＰＮと一対一で関数によって関連付けられている。開度モードＫＰＮは、２つの弁の開度（ＯＰＤＧ）の変化の違いを示すために導入されている概念である。例えば、第１膨張弁３（ＥＸＶ３）と第２膨張弁５（ＥＸＶ５）の開度関係は、図４に示すようなものであってよい。つまり、開度モードＫＰＮが０の時、ＥＸＶ３の開度は最小、ＥＸＶ５の開度は最大である。逆に、開度モードＫＰＮが１００の時、ＥＸＶ３の開度は最大、ＥＸＶ５の開度は最小である。具体的な開度の制限については、車両の違いによって整合させなければならない。車内からより多くの熱量を放出したい場合は、開度モードＫＰＮを小さくする。即ち、この場合、ＥＸＶ３の開度を小さくし、ＥＸＶ５の開度を大きくする。この操作により、室外熱交換器４により多くの熱量を吸収させ、室内に放出させることが可能となる。その逆の操作も可能である。

この開示の車両用ヒートポンプ空調システムは、需要に応じて膨張弁と補助ヒータの組み合わせ制御を行っている。具体的には後述の操作が実施される。この開示は、主として暖房量が不足する場合の対策に着目しており、以下の例では、暖房量を高めるために、室外熱交換器４が吸熱するサイクルを例に挙げて詳細に説明する。

直列接続で除湿を行う場合、空気はまず室内蒸発器６を通って除湿される。空気は、その後、冷却水空気熱交換器１１を通って加熱される。空気は、その後、車内に吹き込まれる。具体的には、直列接続の除湿サイクル（室外熱交換器４が吸熱する場合）は次の通りである。圧縮機１は、高温高圧のガス冷媒を吐出する。冷媒は、水冷コンデンサ２を通り、水冷コンデンサ２に対して放熱して中温高圧の液体冷媒に変わる。冷媒は、第１膨張弁３における第１段階の膨張により中温の気液混合の両相冷媒に変わる。冷媒は、室外熱交換器４を経由するときに対外的に吸熱し、温度がやや低い中温の両相冷媒に変わる。ここでは、圧力損失が作用する。冷媒は、室外熱交換器４から第２膨張弁５に流れる。冷媒は、第２膨張弁５における第２段階の膨張により低温低圧の両相冷媒に変わる。冷媒は、室内蒸発器６において車内空調のための空気に対して吸熱除湿を行って、低温低圧のガスに近い冷媒に変わる。冷媒は、液体タンク７を経由して、圧縮機１に戻る。

水冷コンデンサ２は熱量を冷却水に伝達し、車内に設けられた冷却水空気熱交換器１１を通して車内空調のための空気に放熱する。追加的に、冷却水回路内に設置された水ヒータ１０によって、冷却水回路を介して間接的に車内の加熱を行うことができる。例えば、冷却水空気熱交換器１１の上流にＰＴＣ電熱器を設置することで、まず電力を用いて熱量に変換し、その後、冷却水空気熱交換器１１を通して車内に対する加熱を行うことができる。補助ヒータは、水ヒータ１０に代えて、直接的に、車内空調のための空気を加熱するヒータを備えてもよい。

水ヒータ１０を使用しない場合は、車内に放出される熱エネルギを多くするために、室内蒸発器６により多く吸熱させなければならず、そのためには、第１膨張弁３の開度を小さくし、かつ第２膨張弁５の開度をできるだけ大きくすればよい。同時に、室内蒸発器６は、室内の結氷を防ぐために摂氏０度を下回ることができない。したがって、第１膨張弁３の開度に、室内蒸発器６が摂氏０度を下回ることを防止できる最小位置が設けられる。最小位置は、例えば実験値に基づいて設定することができる。

以上の構造に基づき、本実施形態の車両用ヒートポンプ空調システムは、補助ヒータを使用し、かつ補助ヒータと膨張弁の連動制御を増加させることにより、除湿暖房機能を果たすことができる。省エネ性と快適性とを同時に考慮するために、膨張弁の開度制御及び補助ヒータの出力制御については、以下の３種類のモードの組み合わせ制御を実行することができる。

モード１（ＭＯＤＥ１）は、省エネモード（ＥＣＯ）とも呼ばれる。モード１は、第１モードとも呼ばれる。モード１は、ヒートポンプの能力が十分である。よって、モード１は、ヒートポンプの単独動作（ＨＰ－Ｓ）によって提供される。モード１は、吹出温度に基づいて、開度モードＫＰＮを調整する。即ち、吹出温度に基づいて、第１膨張弁３と第２膨張弁５の開度が調整される。この時、補助ヒータは強制的に熱的な出力を下降させられている。具体的には、モード１では、ヒートポンプを動作させる。加えて、モード１では、吹出温度のみに基づいて、第１膨張弁３と第２膨張弁５の開度を調整する。例えば、現在の時点の吹出温度（即ち実際の吹出温度）と目標吹出温度との差に基づいて、各膨張弁の開度が調節される。このモード１では、できるだけヒートポンプによって暖房を行うことで、効率を高めることができる。

モード２（ＭＯＤＥ２）は、省エネ補助加熱モードとも呼ばれる。モード２は、第２モードとも呼ばれる。モード２は、ヒートポンプの能力が不十分である。よって、モード２は、省エネモード（ＥＣＯ）と、補助ヒータの動作による補助加熱（ＡＤＨＴ）との併用によって提供される。モード２は、第１膨張弁３と第２膨張弁５を所定の開度に保持した上で、補助ヒータを動作させる。このとき、第１膨張弁３と第２膨張弁５とは、例えば第１膨張弁３の開度を最小、第２膨張弁５の開度を最大に保持される。さらに、補助ヒータの出力パワーは、吹出温度に基づいて調節される。補助ヒータの出力パワーは、例えば、現在の時点の水温と目標水温の差に基づいて、直線的または段階的に制御される。このモード２では、ヒートポンプの暖房が最大の状況において、同時に補助ヒータでも補助的な加熱が実行される。

モード３（ＭＯＤＥ３）は、速熱優先モード（ＱＫＨＴ）とも呼ばれる。速熱優先モードは、速い加熱を、他の要求よりも優先して実現するように調節されたモードである。モード３は、第３モードとも呼ばれる。モード３は、膨張弁の可変制御と、補助ヒータの可変制御とを併用するモードである。モード３では、膨張弁３、５の開度と、補助ヒータの出力との両方が共に吹出温度に基づいて調節される。このモード３では、膨張弁、補助ヒータの併用により、室内の急速な加熱を実現することができる。

上記の３種類のモードの切換は、実際の吹出温度と目標吹出温度との差と、その時点の膨張弁３、５の開度とに基づいて決定される。

図２は、本実施形態の車両用ヒートポンプ空調システムの制御方法のフローチャートを示している。車両用ヒートポンプ空調システムは、単独冷房、単独暖房、直列接続除湿モード、および、空調のオフ状態などに切り換えられる。図２に示すように、ステップ１００において空調が起動される。図２は、ステップ１００の後、直列接続除湿モードに切り換えられた場合を示している。ステップ１１０では、まず目標吹出温度Ｔと、測定されたその時点の実際の吹出温度Ｔ´とを比較する。実際の吹出温度Ｔ´は、車内の送風口部分に設けられている吹出温度センサによって測定することができる。目標吹出温度Ｔは、例えば、ユーザが入力した設定温度Ｔｓｅｔや、室内温度センサからの室内温度Ｔｒ、外気温センサからの室外温度Ｔａｍなどに基づいて設定することができる。この開示では目標吹出温度Ｔの設定方法は限定されない。目標吹出温度Ｔと実際の吹出温度Ｔ´の差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値ａの大きさとが比較される。第１温度閾値ａは正の値である。比較結果に基づいて第１膨張弁３と第２膨張弁５との開度を調節するとともに、補助ヒータを調節することにより、ヒートポンプ空調の異なるモードを実行して、実際の吹出温度Ｔ´を目標吹出温度Ｔへと接近させ、維持するようにフィードバック制御が実行される。

具体的には、図２に示すように、ステップ１１０において、目標吹出温度Ｔと測定された実際の吹出温度Ｔ´との差（Ｔ－Ｔ´）が第１温度閾値ａを下回るか否かが判定される。第１温度閾値ａの値は、例えば摂氏１０～１５度など、実験値に基づいて設定することができる。Ｔ－Ｔ´＜ａの場合は、温度差が小さいと判定される。この場合、エネルギ消費を節約するために、ステップ１２０においてモード１に入る。ステップ１２０では、ヒートポンプ（ＨＰ）が単独で動作し、補助ヒータは活性化されない。Ｔ－Ｔ´≧ａの場合は、温度差が大きいと判定される。この場合、快適性を向上させるために、ステップ１３０においてモード３に入る。ステップ１３０では、膨張弁３、５、および、補助ヒータの両方が併用される。

上記において、Ｔ－Ｔ´＜ａが成立し、モード１が実行される状況では、さらに目標吹出温度Ｔと実際の吹出温度Ｔ´との大きさを比較することもできる。Ｔ＞Ｔ´であれば、第１膨張弁３の開度を小さくし、第２膨張弁５の開度を大きくすることで、実際の吹出温度Ｔ´を目標吹出温度Ｔへ接近させ一致させる。Ｔ≦Ｔ´であれば、第１膨張弁３の開度を大きくし、第２膨張弁５の開度を小さくすることで、実際の吹出温度Ｔ´を目標吹出温度Ｔへ接近させ一致させる。上記のＴ－Ｔ´≧ａが成立し、モード３が実行される状況においては、第１膨張弁３の開度を小さくし、第２膨張弁５の開度を大きくすることで、実際の吹出温度Ｔ´を目標吹出温度Ｔへ接近させ一致させる。

また、モード１の状況において、所定の条件が成立すると、ヒートポンプ空調のモードをモード２に切り換えることができる。所定の条件のひとつは、測定した開度モードＫＰＮと予め設定されている開度閾値ｄとを比較することで判定される。第１膨張弁３と第２膨張弁５の開度モードＫＰＮは、継続的にリアルタイムで測定される。所定の条件のひとつは、目標吹出温度Ｔと実際の吹出温度Ｔ´との差Ｔ－Ｔ´と予め設定されている第２温度閾値ｂの大きさを比較することで判定される。モードの切り換えは、２つの条件が同時に成立することに応答して、実施される。第２温度閾値ｂは第１温度閾値ａより小さい正の値である。ＫＰＮ≦ｄが成立し、かつ、Ｔ－Ｔ´＞ｂが成立する場合、モード１からモード２に切り換えられる。この結果、ステップ１４０において、モード２に入る。この時は補助ヒータが活性化され、かつ第１膨張弁３及び第２膨張弁５のその時点の開度が不変に保持される。

具体的には、図２に示すように、モード１の状況において、膨張弁の開度ＤＧＰＲがすでに限界ＤＧＬＭに達している場合、現在の弁開度ＤＧＰＲと弁開度限界ＤＧＬＭとの差が閾値ｄ以下となる（ＤＧＰＲ－ＤＧＬＭ≦ｄ）。この条件は、例えば、開度モードＫＰＮがすでに１００に達している場合に成立する。目標吹出温度Ｔと、測定されたその時点の実際の吹出温度Ｔ´との差が第２温度閾値ｂより大きい、即ちＴ－Ｔ´＞ｂであるか否か（Ｔ－Ｔ´＞ｂ）が判定される。ＤＧＰＲ－ＤＧＬＭ≦ｄ、かつ、Ｔ－Ｔ´＞ｂである場合は、ヒートポンプの能力が不十分なので、第２モードに切り換えられる。この結果、補助ヒータが活性化され、かつ、第１膨張弁３及び第２膨張弁５のその時点の開度は不変に保持される。第２温度閾値ｂの値は１～３度であってよく、実験値に基づいて設定することができる。開度閾値ｄも、実験値に基づいて設定することができる。

また、モード１の状況においては、空調送風口部分の実際の吹出温度Ｔ´が継続的にリアルタイムで測定される。加えて、目標吹出温度Ｔと実際の吹出温度Ｔ´との差Ｔ－Ｔ´と予め設定されている第１温度閾値ａの大きさが比較される。この場合、比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードが切り換えられる。Ｔ－Ｔ´≧ａが成立していると判定された場合、即ち温度差が大きいと判定された場合は、モード１からモード３への切り換えが実行される。

モード２の状況においては、補助ヒータのその時点の出力パワーＷが、継続的にリアルタイムで測定される。測定された出力パワーＷは、予め設定されているパワー閾値ｃと比較される。同時に、実際の吹出温度Ｔ´と目標吹出温度Ｔとの差Ｔ´－Ｔと予め設定されている第２温度閾値ｂの大きさとが比較される。これらの比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードが切り換えられる。具体的には、補助ヒータの出力パワーＷがパワー閾値ｃを超えているか否かが判定される。ここでは、Ｗ≦ｃが成立するか否かが判定される。測定されたその時点の実際の吹出温度Ｔ´と目標吹出温度Ｔとの差が第２温度閾値ｂより高いか否か、即ちＴ－Ｔ´＞ｂであるか否かが判定される。これらの複数の条件が同時に成立する場合は、ヒートポンプの能力が十分なので、モード１に切り換えられる。パワー閾値ｃの値は１００～５００ワットの間で設定することができる。パワー閾値ｃは、実験値に基づいて設定することができる。

モード３の状況において、空調送風口部分の実際の吹出温度Ｔ´が継続的にリアルタイムで測定される。さらに、目標吹出温度Ｔと実際の吹出温度Ｔ´との差Ｔ－Ｔ´と予め設定されている第１温度閾値ａとが比較される。この比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードが切り換えられる。具体的には、目標吹出温度Ｔと測定されたその時点の実際の吹出温度Ｔ´との差が第１温度閾値ａを下回る場合、即ちＴ－Ｔ´＜ａが成立する場合、モード３からモード１への切り換えが実行される。

以上に説明した複数の閾値は、例示的な値を有している。各温度閾値において、第１温度閾値ａは相対的に大きな値である。温度差がかなり大きい場合は、速熱性を実現するために、補助ヒータによる加算的な関与が実行される。第２温度閾値ｂは相対的に小さな値である。第２温度閾値ｂは、それ自体のシステム変動により生じる誤差を考慮し、かつ２つのモードの間での切換が頻繁に繰り返されないよう制御するために、ヒステリシス特性を付与するためのギャップ値が設定されている。
図２に示されたフローチャートにおいて、後述する制御ユニット２０は、起動された後に、第１モードまたは第３モードから運転を開始するように構成されている。制御ユニット２０は、継続的な運転状態において、第１モードと第３モードとの間を双方向に切り換え可能に構成されている。制御ユニット２０は、継続的な運転状態において、第１モードと第２モードとの間を双方向に切り換え可能に構成されている。制御ユニット２０は、継続的な運転状態において、第２モードと第３モードとの間に第１モードを経由するように構成されている。

上記の各モードにおける膨張弁３、５及び補助ヒータの動作は、車両用ヒートポンプ空調システムの制御ユニット２０によって制御することができる。図３は、本実施形態の車両用ヒートポンプ空調システムの概略的なブロック図を示している。図３に示すように、本実施形態の車両用ヒートポンプ空調システムは制御ユニット２０を含む。制御ユニット２０は、第１膨張弁３、第２膨張弁５、および補助ヒータを含む複数の要素を制御する。制御ユニット２０は、入力センサ群３０と、マイクロプロセッサ回路４０（ＭＰＲＣ）と、ドライバ回路を含むアクチュエータ群５０とを含む。入力センサ群３０は、車内温度センサ、外気温センサ、水温／吹出温度センサなどの温度検出ユニットを含む。水温／吹出温度センサは、吹出温度Ｔ´を直接的、または、間接的に示す温度データを提供する。入力センサ群３０は、さらにユーザが設定温度を設定するための温度設定器を含む。マイクロプロセッサ回路４０は、入力センサ群３０からの温度データを受け取ることができる。マイクロプロセッサ回路４０は、設定温度を示すデータを受け取ることもできる。マイクロプロセッサ回路４０は、設定温度Ｔｓｅｔ、室内温度Ｔｒ、室外温度Ｔａｍ、水温Ｔｗ、吹出温度Ｔ´などを入力する。マイクロプロセッサ回路４０は、入力されるデータに基づいて、目標吹出温度Ｔを設定することができる。マイクロプロセッサ回路４０は、目標吹出温度Ｔ、および、実際の吹出温度Ｔ´に基づいて、膨張弁３、５の駆動（ＥＸＶ－ＤＲＶ）、及び、補助ヒータ（ＰＴＣ電熱器）の駆動（ＰＴＣ－ＤＲＶ）を制御することができる。
マイクロプロセッサ回路４０は、電子的なコントローラである。制御ユニット２０は、少なくともひとつのプロセッサ回路を備える。プロセッサ回路のひとつの例は、複数のインストラクションの集合体としてのプログラムを実行するプロセッサ回路である。プロセッサ回路は、いわゆるマイクロプロセッサであって、チップとして提供される。コントローラは、プログラム、および、データを記録する非一時的で実体的な記録媒体を備える。プロセッサ回路は、プログラムを実行することにより、この開示に係る装置の機能を提供する。プロセッサ回路の他のひとつの例は、複数の論理回路、または、アナログ回路を含むプロセッサ回路である。複数の論理回路、または、アナログ回路は、この開示に係る装置の機能を提供するように、実体的な複数の素子、および、それらの電気的な接続が構成されている。プロセッサ回路は、アクセラレータ、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）など多様な呼び名を有する。コントローラは、マイクロコントローラ、または、マイクロコンピュータとも呼ばれる。

本実施形態では、制御ユニットは、例えば膨張弁と連結されたドライバによって膨張弁を駆動させることができる。また、制御ユニットは、ＰＴＣ電熱器のデューティ比を制御することにより、ＰＴＣ電熱器を駆動させることができる。現在、電熱器が主流としている制御方式はデューティ比（ｄｕｔｙ）による制御であり、電熱器の公称値及びその時点のデューティ比に基づいてその時点の出力を知ると同時に、デューティ比を調整することにより出力値を調整することができる。膨張弁３、５の駆動（ＥＸＶ－ＤＲＶ）は、ドライブ回路（ＤＲＶ－ＣＮＴ）を経由して実行される。補助ヒータの制御は、デューティドライブ回路（ＤＵＴＹ－ＣＮＴ）を経由して実行される。

膨張弁及びＰＴＣ電熱器の駆動制御は上記の手段に限られるものではない。例えば、水温と目標水温の差に基づいて、膨張弁の開度調節と、ＰＴＣ電熱器の出力パワーの調節とを実行することができる。これらの機能を提供する手法は、デューティ比制御などの方法には限定されない。

（第２実施形態）
図５は、この開示の第２実施形態に基づく車両用ヒートポンプ空調システムの構造概略図を示している。図５に示す第２実施形態は、図１に示す実施形態の簡単なシステムの変形である。図５に示す実施形態には水冷コンデンサ２は具備されていない。車両用ヒートポンプ空調システムは、水冷コンデンサ２に代えて、車内コンデンサ１２を備える。この実施形態では、車内の空調ボックス内に位置する車内コンデンサ１２を直接使用して車内の空気への放熱が実行される。室内コンデンサ１２は冷媒空気熱交換器である。

本実施形態の車両用ヒートポンプ空調システムは冷媒回路ＲＦＣＹを有している。冷媒回路ＲＦＣＹは、順に連結された圧縮機１と、室内コンデンサ１２と、第１膨張弁３と、室外熱交換器４と、第２膨張弁５と、室内蒸発器６と、液体タンク７と、第２膨張弁５及び室内蒸発器６と並列に設置された二方弁８とを含む。その他に、空調ボックス内には、補助ヒータとしてさらにエアヒータ１３が設けられている。本実施形態では、エアヒータ１３は室内コンデンサ１２の下流に設けられている。空気は、まず室内コンデンサ１２を通過し、温度が不十分である場合は、エアヒータ１３によって空気が再度加熱される。

本実施形態では、水ヒータ１０の代わりにエアヒータ１３が使用される。本実施形態で実行する補助ヒータと膨張弁の連動制御は第１実施形態と類似しているので、ここでは繰り返し述べない。

この開示の基本的特徴を逸脱しない範囲において、この開示は様々な形式で具体化することができる。この開示の中の実施形態は、限定的ではなく、説明のための例示としてだけ用いられる。この開示の範囲は、明細書ではなく請求項によって限定され、かつ請求項で画定される範囲に含まれており、請求項で画定される範囲と同等の範囲内のすべての変形は、いずれも請求項内に含まれると理解しなければならない。

１ 圧縮機、 ２ 水冷コンデンサ、 ３ 第１膨張弁（ＥＸＶ）、
４ 室外熱交換器、 ５ 第２膨張弁（ＥＸＶ）、 ６ 室内蒸発器、
７ 液体タンク、 ８ 二方弁、 ９ 水ポンプ、
１０ 水ヒータ（補助ヒータ）、 １１ 冷却水空気熱交換器（Ｈ／Ｃ）、
１２ 室内コンデンサ、 １３ エアヒータ（補助ヒータ）。

Claims (8)

1. 圧縮機（１）と、第１熱交換器（２、１２）と、第１膨張弁（３）と、第２熱交換器（４）と、第２膨張弁（５）と、第３熱交換器（６）と、液体タンク（７）と、前記第２膨張弁（５）及び第３熱交換器（６）と並列に設置された二方弁（８）とがこの順で連結されている直接的に、または、間接的に空気を加熱する冷媒回路（ＲＦＣＹ）と、
   直接的に、または、間接的に空気を加熱する補助ヒータ（１０、１３）と、
   前記第１膨張弁、前記第２膨張弁、および前記補助ヒータを含む複数の要素を制御する制御ユニット（２０）とを有し、
   前記制御ユニットは、
   空調のための目標吹出温度（Ｔ）を設定し、
   空調送風口部分の実際の吹出温度（Ｔ´）を取得し、
   前記目標吹出温度（Ｔ）と前記実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と、予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、前記第１温度閾値（ａ）は正の値であり、
   比較結果に基づいて前記第１膨張弁（３）の開度と前記第２膨張弁（５）の開度とを調節するとともに、前記補助ヒータ（１０、１３）を調節することにより、ヒートポンプ空調の異なるモードを実行して、前記実際の吹出温度（Ｔ´）を前記目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されており、
   前記制御ユニットは、
   前記目標吹出温度（Ｔ）と前記実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、
   比較結果に基づいて以下の異なるモードを実行し、
   前記差が前記第１温度閾値未満の場合（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、第１モードを実行し、この時には前記補助ヒータ（１０、１３）は活性化されず、前記第１膨張弁（３）の開度及び前記第２膨張弁（５）の開度が調節され、
   前記差が前記第１温度閾値以上の場合（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、第３モードを実行し、この時には前記補助ヒータ（１０、１３）が活性化され、前記第１膨張弁（３）の開度及び前記第２膨張弁（５）の開度が調節されるように構成されており、
   前記制御ユニットは、
   前記差が前記第１温度閾値未満であって（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、前記第１モードを実行する状況において、さらに前記目標吹出温度（Ｔ）と前記実際の吹出温度（Ｔ´）の大きさを比較し、
   前記目標吹出温度が前記実際の吹出温度をこえる場合（Ｔ＞Ｔ´）、前記第１膨張弁（３）の開度を小さくし、前記第２膨張弁（５）の開度を大きくして、前記実際の吹出温度（Ｔ´）を前記目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させ、
   前記目標吹出温度が前記実際の吹出温度以下の場合（Ｔ≦Ｔ´）、前記第１膨張弁（３）の開度を大きくし、前記第２膨張弁（５）の開度を小さくして、前記実際の吹出温度（Ｔ´）を前記目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させ、
   前記差が前記第１温度閾値以上であって（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、前記第３モードを実行する状況において、前記第１膨張弁（３）の開度を小さくし、前記第２膨張弁（５）の開度を大きくして、前記実際の吹出温度（Ｔ´）を前記目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されていることを特徴とする、
   車両用ヒートポンプ空調システム。
2. 前記制御ユニットは、
   前記第１モードを実行する状況において、前記空調送風口部分の前記実際の吹出温度（Ｔ´）を継続的にリアルタイムで測定し、
   前記目標吹出温度（Ｔ）と前記実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、
   比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換え、
   前記差が前記第１温度閾値以上の場合（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、前記第３モードに切り換え、
   前記第３モードを実行する状況において、前記空調送風口部分の前記実際の吹出温度（Ｔ´）を継続的にリアルタイムで測定し、
   前記目標吹出温度（Ｔ）と前記実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、
   比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換え、
   前記差が前記第１温度閾値未満の場合（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、前記第１モードに切り換えるように構成されていることを特徴とする、
   請求項１に記載の車両用ヒートポンプ空調システム。
3. 圧縮機（１）と、第１熱交換器（２、１２）と、第１膨張弁（３）と、第２熱交換器（４）と、第２膨張弁（５）と、第３熱交換器（６）と、液体タンク（７）と、前記第２膨張弁（５）及び第３熱交換器（６）と並列に設置された二方弁（８）とがこの順で連結されている直接的に、または、間接的に空気を加熱する冷媒回路（ＲＦＣＹ）と、
   直接的に、または、間接的に空気を加熱する補助ヒータ（１０、１３）と、
   前記第１膨張弁、前記第２膨張弁、および前記補助ヒータを含む複数の要素を制御する制御ユニット（２０）とを有し、
   前記制御ユニットは、
   空調のための目標吹出温度（Ｔ）を設定し、
   空調送風口部分の実際の吹出温度（Ｔ´）を取得し、
   前記目標吹出温度（Ｔ）と前記実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と、予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、前記第１温度閾値（ａ）は正の値であり、
   比較結果に基づいて前記第１膨張弁（３）の開度と前記第２膨張弁（５）の開度とを調節するとともに、前記補助ヒータ（１０、１３）を調節することにより、ヒートポンプ空調の異なるモードを実行して、前記実際の吹出温度（Ｔ´）を前記目標吹出温度（Ｔ）へと接近させ維持させるように構成されており、
   前記制御ユニットは、
   前記目標吹出温度（Ｔ）と前記実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第１温度閾値（ａ）の大きさを比較し、
   比較結果に基づいて以下の異なるモードを実行し、
   前記差が前記第１温度閾値未満の場合（Ｔ－Ｔ´＜ａ）、第１モードを実行し、この時には前記補助ヒータ（１０、１３）は活性化されず、前記第１膨張弁（３）の開度及び前記第２膨張弁（５）の開度が調節され、
   前記差が前記第１温度閾値以上の場合（Ｔ－Ｔ´≧ａ）、第３モードを実行し、この時には前記補助ヒータ（１０、１３）が活性化され、前記第１膨張弁（３）の開度及び前記第２膨張弁（５）の開度が調節されるように構成されており、
   前記制御ユニットは、
   前記第１モードを実行する状況において、前記第１膨張弁（３）と前記第２膨張弁（５）との開度モード（ＫＰＮ）を継続的にリアルタイムで測定し、
   測定された前記開度モード（ＫＰＮ）と予め設定されている開度閾値（ｄ）を比較し、
   前記目標吹出温度（Ｔ）と前記実際の吹出温度（Ｔ´）との差（Ｔ－Ｔ´）と予め設定されている第２温度閾値（ｂ）の大きさを比較し、前記第２温度閾値（ｂ）は前記第１温度閾値（ａ）より小さい正の値であり、
   比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換え、
   前記開度モードが前記開度閾値以下であって（ＫＰＮ≦ｄ）、かつ前記差が前記第２温度閾値をこえる場合（Ｔ－Ｔ´＞ｂ）、第２モードに切り換え、この時、前記補助ヒータ（１０、１３）が活性化され、かつ前記第１膨張弁（３）の開度及び前記第２膨張弁（５）の開度が不変に保持されるように構成されていることを特徴とする、
   車両用ヒートポンプ空調システム。
4. 前記制御ユニットは、
   前記第２モードを実行する状況において、前記補助ヒータ（１０、１３）のその時点の出力パワー（Ｗ）を継続的にリアルタイムで測定し、
   測定された出力パワー（Ｗ）を予め設定されているパワー閾値（ｃ）と比較し、
   前記実際の吹出温度（Ｔ´）と前記目標吹出温度（Ｔ）との差（Ｔ´－Ｔ）と予め設定されている第２温度閾値（ｂ）の大きさを比較し、
   比較結果に基づいてヒートポンプ空調のモードを切り換え、
   前記出力パワーが前記パワー閾値以下であって（Ｗ≦ｃ）、かつ、前記差が前記第２温度閾値をこえる場合（Ｔ´－Ｔ＞ｂ）、前記第１モードに切り換えるように構成されていることを特徴とする、
   請求項３に記載の車両用ヒートポンプ空調システム。
5. 前記補助ヒータ（１０、１３）がＰＴＣ電熱器であることを特徴とする、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用ヒートポンプ空調システム。
6. 前記モードは第１モード、第２モード、および、第３モードであり、
   前記第１モードは省エネモード、
   前記第２モードは省エネ補助加熱モード、
   前記第３モードは速熱優先モードであることを特徴とする、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用ヒートポンプ空調システム。
7. 前記制御ユニットは、
   前記第１モードと前記第３モードとの間を双方向に切り換え可能に構成され、
   前記第１モードと前記第２モードとの間を双方向に切り換え可能に構成され、
   前記第２モードと前記第３モードとの間に前記第１モードを経由するように構成されていることを特徴とする、
   請求項６に記載の車両用ヒートポンプ空調システム。
8. 冷却水回路（ＷＴＣＹ）をさらに含み、
   前記補助ヒータ（１０、１３）は前記冷却水回路内に設置され、冷却水を加熱するために用いられており、
   前記冷却水回路は、冷却水をポンプ輸送して循環させるための水ポンプ（９）と、
   車内に導入された空気と熱交換するための第４熱交換器（１１）とをさらに含み、
   前記第１熱交換器（２）において前記冷媒回路と前記冷却水回路とが熱交換を実現することにより冷媒を通して冷却水を加熱／冷却しており、
   前記第４熱交換器（１１）内において加熱／冷却された冷却水が車内に導入された空気を加熱／冷却することを特徴とする、
   請求項１から請求項７のいずれかに記載の車両用ヒートポンプ空調システム。

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