JP7095419B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル及び熱媒体回路を有する空調装置に関する。

従来、車両の車室内を空調する車両用空調装置に関し、種々の発明が為されている。これらの車両用空調装置に係る発明として、特許文献１に記載された発明が知られている。特許文献１に記載された車両用空調装置は、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）と、熱媒体回路（冷却水回路）とを有している。

特許文献１に係る車両用空調装置は、車室内に送風される送風空気を暖める為の暖房熱源として、冷凍サイクルにおける高温高圧冷媒と、熱媒体回路にて電気ヒータで加熱された熱媒体を利用している。

そして、特許文献１に記載された車両用空調装置は、効率の良い冷凍サイクル装置を電気ヒータよりも優先して利用し、電気ヒータを補助的に利用することで、暖房時における消費電力を抑制しようとしている。

特開２０１７－００７６２３号公報

ここで、特許文献１に記載された車両用空調装置において、冷凍サイクル装置の圧縮機は、騒音等の観点から冷媒吐出能力が制限され、状況に応じて変更されている。このような場合に、圧縮機の能力が変動すると、電気ヒータを補助的に利用する態様では、圧縮機の能力変動に対応できずに、送風空気の温度変動を招く虞がある。

又、圧縮機の能力変動に対応した結果、電気ヒータが主な暖房熱源となり、暖房時における消費電力を増加させてしまう場合も発生してしまう。

本発明は、これらの点に鑑みてなされており、冷凍サイクル及び熱媒体回路を有する空調装置に関し、暖房時における吹出温度の変動を抑制しつつ、暖房運転の効率を向上させることができる空調装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の空調装置は、
空調対象空間へ送風される送風空気と熱媒体とを熱交換させる加熱用熱交換器（３２）及び熱媒体を加熱する電気ヒータ（３１）を有する熱媒体回路（３０）と、
熱媒体回路の熱媒体と電動圧縮機（１１）から吐出された高温高圧冷媒とを熱交換させて熱媒体を加熱する冷凍サイクル装置（１０）と、
電動圧縮機の回転数を制御する吐出能力制御部（５０ａ）と、
電気ヒータの発熱量を制御する発熱量制御部（５０ｂ）と、
加熱用熱交換器へ流入する熱媒体の目標温度（ＴＷＯ）を決定する目標温度決定部（５０ｃ）と、
電動圧縮機の回転数の上限値（ＮｃＭＡＸ）を決定する上限値決定部（５０ｄ）と、を備え、
目標温度から加熱用熱交換器へ流入する熱媒体の温度（ＴＷ）を減算した値を温度差（ＴＷＯ－ＴＷ）と定義し、上限値から電動圧縮機の回転数（Ｎｃ）を減算した値を能力差（ＮｃＭＡＸ－Ｎｃ）と定義した場合に、
吐出能力制御部が回転数を上限値に近づけると共に、発熱量制御部が温度差の増加に伴って、発熱量を増加させるヒータ優先制御モードと、
発熱量制御部が電気ヒータの発熱量を低下させ、吐出能力制御部が発熱量制御部によって低下した発熱量を補うように電動圧縮機の回転数を増加させる圧縮機優先制御モードを切り替えて運転する。

即ち、当該空調装置は、冷凍サイクル装置と熱媒体回路の電気ヒータを熱源として、熱媒体を加熱することができ、加熱用熱交換器を介して、空調対象空間への送風空気を暖めることができる。つまり、当該空調装置は、冷凍サイクル装置と電気ヒータという複数の熱源を利用して送風空気を暖め、空調対象空間の快適性を向上させることができる。

そして、当該空調装置は、ヒータ優先制御モードと圧縮機優先制御モードとを切り替えることができ、複数の熱源を状況に応じて適切に利用することができる。

当該空調装置は、ヒータ優先制御モードでは、電動圧縮機の回転数を上限値に近づけると共に、温度差の増加に伴って、電気ヒータの発熱量を増加させる。この為、当該空調装置は、効率のよい冷凍サイクル装置を熱源として最大限利用して、不足分の熱量を電気ヒータにて補うことができ、空調対象空間に対する暖房運転を効率よく実現することができる。

又、当該空調装置は、圧縮機優先制御モードでは、電気ヒータの発熱量を低下させ、電動圧縮機の回転数を、電気ヒータにて低下した発熱量を補うように増加させる。この為、当該空調装置によれば、複数の熱源から熱媒体に加えられる熱の総量の変動を抑制することができる。

即ち、当該空調装置は、圧縮機優先制御モードで制御することで、加熱用熱交換器にて加熱される送風空気の吹出温度の変動を抑制することができる。又、この場合の空調装置によれば、冷凍サイクル装置の熱量を増加させつつ、電気ヒータの発熱量を低下させるので、暖房運転の効率を高めていくことができる。

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、後述する実施態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 第１実施形態に係る車両用空調装置の制御系を示すブロック図である。 第１実施形態において、目標吹出温度及び外気温と車両用空調装置の運転モードの関係性を示す説明図である。 第１実施形態における各モードの切替条件を示す説明図である。 圧縮機優先制御モードにてヒータ出力低下量を決定する際に用いる制御特性図である。 圧縮機優先制御モードにて回転数補正量を決定する際に用いる制御特性図である。 第２実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 第２実施形態において、目標吹出温度及び外気温と車両用空調装置の運転モードの関係性を示す説明図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１～図６に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用空調装置１の概略構成図である。

第１実施形態では、本発明に係る空調装置を、車両走行用の駆動力を電動モータから得る電気自動車に搭載された車両用空調装置１に適用している。当該車両用空調装置１は、電気自動車において、空調対象空間である車室内の空調を行うことで、車室内の快適性を向上させる。

図１に示すように、当該車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０と、熱媒体回路３０とを有している。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或いは加熱する機能を果たす。

この為、冷凍サイクル装置１０は、車室内を冷房する冷房モード（冷房運転）の冷媒流路、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モード（除湿運転）の冷媒流路、車室内を暖房する暖房モード（暖房運転）の冷媒流路を切替可能に構成されている。

更に、この冷凍サイクル装置１０では、後述するように除湿暖房モードとして、通常時に実行される直列除湿モード、および外気温が直列除湿モード時よりも低い場合に実行される並列除湿モードを実行することができる。

尚、当該冷凍サイクル装置１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。この冷媒には、後述する圧縮機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。

先ず、第１実施形態における冷凍サイクル装置１０の具体的構成をについて、図１を参照しつつ説明する。圧縮機１１は、エンジンルーム（図示略）内に配置されて、冷凍サイクル装置１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。

当該圧縮機１１は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構１１ｂを電動モータ１１ａにて駆動する電動圧縮機により構成されている。尚、圧縮機構１１ｂとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。

電動モータ１１ａは、後述する制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって圧縮機１１の冷媒吐出能力が変更される。即ち、圧縮機１１における電動モータ１１ａの回転数は、圧縮機１１の冷媒吐出能力を示す指標である。

圧縮機１１の吐出口側には、水－冷媒熱交換器１２の入口側が接続されている。水－冷媒熱交換器１２は、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒（高温高圧冷媒）と熱媒体回路３０を循環する熱媒体（例えば、冷却水）とを熱交換させて、熱媒体を加熱する熱交換器である。

尚、熱媒体回路３０には、熱媒体ヒータ３１及びヒータコア３２が配置されており、熱媒体に放熱された高温高圧冷媒の熱は、ヒータコア３２にて、車室内へ供給される送風空気の加熱に用いられる。これらの点については後述する。そして、熱媒体回路３０の熱媒体としては、エチレングリコールを含む溶液、不凍液等を採用することができる。

水－冷媒熱交換器１２の出口側には、第１冷媒通路１３が接続されている。当該第１冷媒通路１３は、水－冷媒熱交換器１２から流出した冷媒を後述する室外熱交換器１５へ導く。

そして、当該第１冷媒通路１３には、第１膨張弁１４が配置されている。第１膨張弁１４は、電気式の可変絞り機構であり、第１冷媒通路１３の通路開度（絞り開度）を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有している。

又、第１膨張弁１４は、絞り開度を全開した際に第１冷媒通路１３を全開する全開機能付きの可変絞り機構によって構成されている。つまり、第１膨張弁１４は、第１冷媒通路１３を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第１膨張弁１４は、制御装置５０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。

第１膨張弁１４の出口側には、室外熱交換器１５の入口側が接続されている。室外熱交換器１５は、その内部を流通する冷媒と送風ファン（図示せず）から送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。当該室外熱交換器１５は、後述する暖房モード時等には、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房モード時等には、冷媒を放熱させる放熱器として機能する。

室外熱交換器１５の出口側には、第２冷媒通路１６及び第３冷媒通路１８が分岐して接続されている。第２冷媒通路１６は、室外熱交換器１５から流出した冷媒を後述するアキュムレータ２２を介して圧縮機１１の吸入側へ導くように配置されている。第３冷媒通路１８は、室外熱交換器１５から流出した冷媒を後述する室内蒸発器２０及びアキュムレータ２２を介して圧縮機１１の吸入側へ導くように配置されている。

図１に示すように、第１実施形態に係る第２冷媒通路１６には、第１開閉弁１７が配置されている。第１開閉弁１７は、第２冷媒通路１６を開閉する電磁弁であり、制御装置５０から出力される制御信号により、第１開閉弁１７の作動が制御される。

尚、第１開閉弁１７が開いている場合、冷媒が第２冷媒通路１６を通過する際に生ずる圧力損失は、冷媒が第３冷媒通路１８を通過する際に生ずる圧力損失に対して小さい。その理由は、第３冷媒通路１８には、後述する逆止弁２５及び第２膨張弁１９が配置されているからである。

従って、室外熱交換器１５から流出した冷媒は、第１開閉弁１７が開いている場合は、第２冷媒通路１６側に流れ、第１開閉弁１７が閉じている場合には、第３冷媒通路１８側に流れる。

このように第１開閉弁１７は、第２冷媒通路１６を開閉することによって、サイクル構成（冷媒流路）を切り替える機能を果たす。従って、第１開閉弁１７は、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える冷媒流路切替部を構成する。

そして、第３冷媒通路１８には、第２膨張弁１９が配置されている。当該第２膨張弁１９は、第１膨張弁１４と同様に、第３冷媒通路１８の通路開度（絞り開度）を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからな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。

当該第２膨張弁１９の可変絞り機構は、絞り開度を全開した際に第３冷媒通路１８を全開する全開機能と、絞り開度を全閉した際に第３冷媒通路１８を閉鎖する全閉機能を有している。

つまり、第２膨張弁１９は、冷媒の減圧作用を発揮させないようにすること、及び第３冷媒通路１８を開閉することができる。そして、第２膨張弁１９は、制御装置５０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。

そして、第２膨張弁１９の出口側には、室内蒸発器２０の入口側が接続されている。図１に示すように、室内蒸発器２０は、室内空調ユニット４０のケーシング４１内のうち、後述するヒータコア３２の車室内送風空気流れ上流側に配置されている。

室内蒸発器２０は、冷房モード時及び除湿暖房モード時等において、その内部を流通する冷媒を、ヒータコア３２通過前の車室内送風空気と熱交換させて蒸発させ、吸熱作用を発揮させることにより送風空気を冷却する蒸発器である。

室内蒸発器２０の出口側には、蒸発圧力調整弁２１の入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁２１は、室内蒸発器２０の着霜（フロスト）を抑制するために、室内蒸発器２０における冷媒蒸発圧力（即ち、低圧側冷媒圧力）を着霜抑制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２１は、室内蒸発器２０における冷媒蒸発温度を予め定められた着霜抑制温度以上に調整する機能を果たす。

蒸発圧力調整弁２１の出口側には、アキュムレータ２２の入口側が接続されている。アキュムレータ２２は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ２２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。従って、アキュムレータ２２は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機１１における液圧縮を防止する機能を果たす。

図１に示すように、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、バイパス通路２３を有している。当該バイパス通路２３の一端部は、第１冷媒通路１３における水－冷媒熱交換器１２の出口側と第１膨張弁１４の入口側の間に接続されている。一方、バイパス通路２３の他端部は、第３冷媒通路１８における室外熱交換器１５の出口側と第２膨張弁１９の入口側との間に接続されている。

従って、バイパス通路２３は、第１冷媒通路１３における水－冷媒熱交換器１２の出口側から第１膨張弁１４の入口側へ至る範囲の冷媒を、第３冷媒通路１８における室外熱交換器１５の出口側から第２膨張弁１９の入口側へ至る範囲へ導くことができる。

換言すると、バイパス通路２３は、水－冷媒熱交換器１２から流出した冷媒を、第１膨張弁１４及び室外熱交換器１５を迂回させて第２膨張弁１９の入口側へ導く冷媒通路である。

そして、バイパス通路２３には、第２開閉弁２４が配置されている。当該第２開閉弁２４は、バイパス通路２３を開閉する電磁弁であり、制御装置５０から出力される制御信号により、その作動が制御される。

尚、第２開閉弁２４は、バイパス通路２３を開閉することによって、サイクル構成（冷媒流路）を切り替える機能を果たす。従って、第２開閉弁２４は、第１開閉弁１７と共にサイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える冷媒流路切替部を構成している。

更に、当該冷凍サイクル装置１０の第３冷媒通路１８には、逆止弁２５が配置されている。図１に示すように、逆止弁２５は、第３冷媒通路１８における室外熱交換器１５の出口側と、第３冷媒通路１８及びバイパス通路２３の合流部との間に配置されている。

当該逆止弁２５は、室外熱交換器１５の出口側から第２膨張弁１９の入口側への冷媒の流れを許容し、第２膨張弁１９の入口側から室外熱交換器１５の出口側への冷媒の流れを禁止する。逆止弁２５を配置することで、バイパス通路２３から第３冷媒通路１８に合流した冷媒が室外熱交換器１５側へ流れることを防止することができる。

次に、車両用空調装置１を構成する熱媒体回路３０について説明する。熱媒体回路３０は、熱媒体（例えば、冷却水）を循環させる回路である。当該熱媒体回路３０は、水－冷媒熱交換器１２の熱媒体通路を含む循環流路を有している。

従って、熱媒体回路３０の循環流路を循環する熱媒体は、水－冷媒熱交換器１２において、冷凍サイクル装置１０の高圧冷媒と熱交換することで加熱される。そして、当該熱媒体回路３０の循環流路には、熱媒体ヒータ３１、ヒータコア３２、熱媒体ポンプ３３が配置されている。

水－冷媒熱交換器１２における熱媒体通路の出口側には、熱媒体ヒータ３１における熱媒体通路の入口側が接続されている。熱媒体ヒータ３１は、電力が供給されることで発熱し、熱媒体回路３０を循環する熱媒体を加熱する加熱装置であり、所謂、電気ヒータにより構成される。そして、熱媒体ヒータ３１は、制御装置５０によって供給される電力に応じて、所望の発熱量で発熱するように制御される。熱媒体ヒータ３１は電気ヒータとして機能する。

熱媒体ヒータ３１における熱媒体通路の出口側には、ヒータコア３２の入口側が接続されている。当該ヒータコア３２は、後述するケーシング４１内に配置されている。当該ヒータコア３２は、熱媒体回路３０を循環する熱媒体と、ケーシング４１内を通過する送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する熱交換器である。従って、当該ヒータコア３２は、加熱用熱交換器に相当する。

ヒータコア３２における熱媒体通路の出口側には、熱媒体ポンプ３３の吸入口側が接続されている。当該熱媒体ポンプ３３は、熱媒体回路３０の循環流路にて熱媒体を循環させる為に、熱媒体を圧送する。当該熱媒体ポンプ３３は、制御装置５０から出力される制御電圧によって、回転数（即ち、熱媒体圧送能力）が制御される電動ポンプである。

又、当該熱媒体回路３０において、熱媒体ポンプ３３の吐出口側には、水－冷媒熱交換器１２における熱媒体通路の入口側が接続されている。従って、当該熱媒体回路３０の熱媒体は、熱媒体ポンプ３３の作動に伴って、熱媒体ポンプ３３→水－冷媒熱交換器１２→熱媒体ヒータ３１→ヒータコア３２→熱媒体ポンプ３３の順に流れて循環する。

当該車両用空調装置１において、熱媒体回路３０は、冷凍サイクル装置１０の高温高圧冷媒と、熱媒体ヒータ３１を熱源として、熱媒体を加熱可能に構成されている。そして、熱媒体回路３０は、熱媒体回路３０の熱媒体の熱によって、車室内へ供給される送風空気を加熱することができる。

即ち、当該車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０と、熱媒体ヒータ３１を熱源として利用して、送風空気を暖め、車室内の快適性を向上させることができる。

続いて、車両用空調装置１における室内空調ユニット４０について説明する。室内空調ユニット４０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。

当該室内空調ユニット４０は、その外殻を形成するケーシング４１内に送風機４２、上述したヒータコア３２、室内蒸発器２０等を収容して構成されている。そして、ケーシング４１は、或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）にて成形されており、車室内へ供給される送風空気の空気通路を構成している。

ケーシング４１内における送風空気流れの最上流側には、内外気切替装置４３が配置されている。内外気切替装置４３は、ケーシング４１内に対して車室内空気（内気）と外気とを切替導入する。

内外気切替装置４３には、ケーシング４１内に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が形成されている。更に、内外気切替装置４３の内部には、内外気切替ドアが配置されている。当該内外気切替ドアは、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる。

内外気切替装置４３の空気流れ下流側には、送風機４２が配置されている。当該送風機４２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）３２ａを電動モータ４２ｂにて駆動する電動送風機であり、内外気切替装置４３を介して導入された空気を車室内に向けて送風する。そして、送風機４２は、後述する制御装置５０から出力される制御信号（制御電圧）によって回転数（送風量）が制御される。

送風機４２の空気流れ下流側には、室内蒸発器２０及びヒータコア３２が、送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器２０は、ヒータコア３２に対して、送風空気の流れ方向における上流側に配置されている。又、ケーシング４１内には、冷風バイパス通路４４が形成されている。冷風バイパス通路４４は、室内蒸発器２０を通過した空気がヒータコア３２を迂回するように導く通路である。

室内蒸発器２０の空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア３２の空気流れ上流側には、エアミックスドア４５が配置されている。エアミックスドア４５は、室内蒸発器２０通過後の空気のうち、ヒータコア３２を通過させる空気と冷風バイパス通路４４を通過させる空気との風量割合を調整する。

そして、ヒータコア３２の空気流れ下流側及び冷風バイパス通路４４の空気流れ下流側には、混合空間が設けられている。当該混合空間において、ヒータコア３２を通過した空気と冷風バイパス通路４４を通過した空気が混合される。

従って、エアミックスドア４５がヒータコア３２を通過させる空気と冷風バイパス通路４４を通過させる空気との風量割合を調整することで、混合空間にて混合された空調風の温度が調整される。尚、エアミックスドア４５は、制御装置５０から出力される制御信号によって作動するサーボモータ（図示略）によって駆動される。

更に、ケーシング４１の送風空気流れ最下流側には、複数の吹出口（図示せず）が配置されている。各吹出口は、混合空間にて混合された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口部である。

具体的に、複数の吹出口としては、フェイス吹出口、フット吹出口、デフロスタ吹出口が配置されている。フェイス吹出口は、車室内の乗員の上半身へ空調風を吹き出す為の吹出口である。フット吹出口は、乗員の足元へ空調風を吹き出す為の吹出口であり、デフロスタ吹出口は、車両前面に配置された窓ガラスの内側面へ空調風を吹き出す為の吹出口である。

更に、フェイス吹出口、フット吹出口、及びデフロスタ吹出口の送風空気流れ上流側には、それぞれドアが配置されている。図示は省略するが、当該ドアとしては、フェイスドア、フットドア、デフロスタドアが含まれている。フェイスドアは、フェイス吹出口の開口面積を調整する為のドアである。そして、フットドアは、フット吹出口の開口面積を調整する為のドアであり、デフロスタドアは、デフロスタ吹出口の開口面積を調整する為のドアである。

これらのフェイスドア、フットドア、及びデフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、後述する制御装置５０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サーボモータ（図示略）によって駆動される。

次に、当該車両用空調装置１の制御系について、図２を参照しつつ説明する。当該車両用空調装置１は、その構成機器の作動を制御する為の制御装置５０を有している。当該制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、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、制御装置５０は、そのＲＯＭ内に記憶された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制御機器の作動を制御する。

図２に示すように、制御装置５０の入力側には、複数の空調制御用のセンサが接続されている。複数の空調制御用のセンサには、内気温センサ５２ａと、外気温センサ５２ｂと、日射センサ５２ｃと、高圧センサ５２ｄと、蒸発器温度センサ５２ｅと、空調風温度センサ５２ｆと、熱媒体温度センサ５２ｇが含まれている。

内気温センサ５２ａは、車室内温度Ｔｒを検出する為のセンサである。外気温センサ５２ｂは、外気温Ｔａｍを検出するセンサである。そして、日射センサ５２ｃは、車室内の日射量Ｔｓを検出するセンサであり、蒸発器温度センサ５２ｅは、室内蒸発器２０における冷媒の蒸発温度（蒸発器温度Ｔｅ）を検出するセンサである。

そして、空調風温度センサ５２ｆは、混合空間から車室内へ吹き出される送風空気の温度（吹出温度ＴＡＶ）を検出するセンサである。熱媒体温度センサ５２ｇは、熱媒体回路３０を循環する熱媒体の温度（熱媒体温度ＴＷ）を検出するセンサであり、ヒータコア３２の入口側にて、ヒータコア３２に流入する熱媒体の温度を検出する。

更に、制御装置５０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル５１が接続されている。制御装置５０には、操作パネル５１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５１に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、室内空調ユニット４０にて車室内送風空気の冷却を行うか否かを設定するエアコンスイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）、車室内の設定温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられている。

又、制御装置５０の出力側には、車両用空調装置１を構成する各種制御機器が接続されている。この制御機器には、圧縮機１１と、第１膨張弁１４と、第２膨張弁１９と、第１開閉弁１７と、第２開閉弁２４と、熱媒体ヒータ３１と、熱媒体ポンプ３３と、送風機４２が含まれている。

図２におけるその他の電動アクチュエータとしては、エアミックスドアの電動アクチュエータや、吹出口モードを切り替える為のフェイスドア等に係る電動アクチュエータが含まれている。

尚、当該制御装置５０は、その出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれ制御機器の作動を制御する構成（ソフトウェアおよびハードウェア）が、それぞれの制御機器の作動を制御する制御手段を構成している。

例えば、制御装置５０のうち、圧縮機１１の電動モータ１１ａの回転数を制御して、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する構成は、吐出能力制御部５０ａを構成する。そして、制御装置５０のうち、熱媒体ヒータ３１に供給する電力を制御して、熱媒体ヒータ３１の発熱量を制御する構成は、発熱量制御部５０ｂを構成する。

又、制御装置５０のうち、車両用空調装置１における運転モードの切替制御に際して、吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを決定する構成は、目標温度決定部５０ｃを構成する。

そして、制御装置５０のうち、車両用空調装置１を取り巻く環境に応じて、圧縮機１１における電動モータ１１ａの回転数の上限値（回転数上限値ＮｃＭＡＸ）を決定する構成は、上限値決定部５０ｄを構成する。

回転数上限値ＮｃＭＡＸは、圧縮機１１の動作制御を行う上で、制御的に定められた回転数の上限値を意味している。従って、回転数上限値ＮｃＭＡＸは、電動モータ１１ａの機械的要素から定められる回転数の許容限界値と一致する場合もあるが、状況に応じてそれ以下の値に定められる場合もある。

例えば、回転数上限値ＮｃＭＡＸは、当該車両用空調装置１が搭載された電気自動車の走行速度や送風機４２の送風量等に応じて決定される。電気自動車の走行速度が或る範囲（例えば、２０ｋｍ／ｈから８０ｋｍ／ｈ）にある場合には、回転数上限値ＮｃＭＡＸは、走行速度が大きくなるほど大きくなるように決定される。走行速度の増加に伴い、電気自動車の走行音が大きくなる為、圧縮機１１の作動音をよりマスキングすることができる為である。

そして、制御装置５０のうち、運転モードや後述する熱源連携モードにおける制御モードの切替に際して、圧縮機１１の冷媒吐出能力に関する判定を行う構成は、吐出能力判定部５０ｅを構成する。

又、制御装置５０のうち、運転モードや後述する熱源連携モードにおける制御モードの切替に際して、熱媒体回路３０における熱媒体温度に関する判定を行う構成は、熱媒体温度判定部５０ｆを構成する。

更に、制御装置５０のうち、運転モードや後述する熱源連携モードにおける制御モードの切替に際して、熱媒体ヒータ３１の発熱量に関する判定を行う構成は、発熱量判定部５０ｇを構成する。

続いて、上述のように構成された車両用空調装置１の作動について説明する。第１実施形態に係る車両用空調装置１は、車室内を冷房する冷房モード、車室内を暖房する暖房モード、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードに切り替えることができる。

そして、当該車両用空調装置１の除湿暖房モードには、直列除湿モードと、並列除湿モードが含まれており、これらも運転モードとして切り替えることができる。直列除湿モードは、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が低温域から高温域の広範囲となる除湿暖房モードである。又、並列除湿モードは、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が直列除湿モードに比べて高温域となる除湿暖房モードである。

又、当該車両用空調装置１における車室内の暖房は、暖房モードと、ヒータ暖房モードを含んでいる。暖房モードは、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を暖房熱源として利用し、二つの暖房熱源を連携させて車室内を暖房する暖房モードである。そして、ヒータ暖房モードは、熱媒体ヒータ３１を単独で暖房熱源として利用して、車室内を暖房する暖房モードである。

当該車両用空調装置１における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。この空調制御プログラムは、操作パネル５１のオートスイッチが投入（換言すればＯＮ）された際に実行される。

空調制御プログラムのメインルーチンでは、空調制御用のセンサ群の検出信号および各種空調操作スイッチからの操作信号を読み込む。そして、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を以下の数式Ｆ１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
尚、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５２ａによって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気温センサ５２ｂによって検出された外気温、Ｔｓは日射センサ５２ｃ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。

そして、当該制御装置５０は、算出された目標吹出温度ＴＡＯに加えて、操作パネル５１からの操作信号、外気温センサ５２ｂで検出された外気温Ｔａｍ等を用いて、上述した複数の運転モードから車両用空調装置１の状況に応じた運転モードに決定する。

操作パネル５１の冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが予め定められた冷房基準温度よりも低くなっている場合は、運転モードは冷房モードに決定される。又、操作パネル５１の冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度以上になっており、かつ、外気温Ｔａｍが予め定めた除湿暖房基準温度よりも高くなっている場合には、運転モードは直列除湿モードに決定される。

そして、操作パネル５１の冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度以上になっており、かつ、外気温Ｔａｍが除湿暖房基準温度以下になっている場合は、運転モードは並列除湿モードに決定される。

又、外気温Ｔａｍが予め定められた作動最低外気温Ｔａｍ１よりも高い状態で、冷房スイッチが投入されていない場合には、運転モードは暖房モードに決定される。そして、外気温Ｔａｍが予め定められた作動最低外気温Ｔａｍ１以下である場合には、運転モードはヒータ暖房モードに決定される。作動最低外気温Ｔａｍ１は、冷凍サイクル装置１０が暖房能力を発揮させることができる外気温の下限値を意味する。

当該車両用空調装置１においては、上述のように運転モードを決定することで、各運転モードと、目標吹出温度ＴＡＯ及び外気温Ｔａｍの関係性は、図３に示すように表現することができる。

図３に示すように、当該車両用空調装置１において、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。直列除湿モードは、主に春季或いは秋季に実行される。

並列除湿暖房モードは、主に早春季或いは晩秋季のように直列除湿モードよりも高い加熱能力で空気を加熱する必要のある場合に実行される。そして、暖房モードは、主に冬季の低外気温時に実行され、ヒータ暖房モードは、外気温が極端に低い場合（作動最低外気温Ｔａｍ１以下の極低温環境）において実行される。

このようにして、当該車両用空調装置１は、各運転モードを、車両用空調装置１の運転環境に応じて、暖房モード、冷房モード、直列除湿モード、並列除湿モード、ヒータ暖房モードを適切に切り替えることができる。

次に、暖房モード、冷房モード、直列除湿モード、並列除湿モード、ヒータ暖房モードにおける冷凍サイクル装置１０の作動について説明する。

（Ａ）暖房モード
先ず、暖房モードにおける冷凍サイクル装置１０の作動について説明する。暖房モードでは、上述したように、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を暖房熱源として利用し、これらの熱源を連携させる。

当該車両用空調装置１において、冷凍サイクル装置１０と熱媒体ヒータ３１を暖房熱源として連携させて利用する制御モードを熱源連携モードという。第１実施形態に係る暖房モードには、制御モードとして熱源連携モードが適用される。

当該暖房モードでは、制御装置５０が第１開閉弁１７にて第２冷媒通路１６を開くと共に、第２開閉弁２４にてバイパス通路２３を閉塞する。更に、第１膨張弁１４を絞り状態とし、第２膨張弁１９にて第３冷媒通路１８を全閉する。これにより、冷凍サイクル装置１０では、図１の黒塗矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

従って、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１→水－冷媒熱交換器１２→第１膨張弁１４→室外熱交換器１５→第１開閉弁１７→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。

このサイクル構成で、制御装置５０が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。例えば、第１膨張弁１４へ出力される制御信号については、第１膨張弁１４へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。

又、エアミックスドア４５のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア４５が冷風バイパス通路４４を閉塞し、室内蒸発器２０を通過後の送風空気の全流量がヒータコア３２側の空気通路を通過するように決定される。

尚、上述したように、暖房モードは熱源連携モードで作動する為、圧縮機１１の作動制御態様や、熱媒体ヒータ３１の作動制御態様は、熱源連携モードにおける制御モードにより定められる。これらの点についての説明は後に詳細に説明する。

暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水－冷媒熱交換器１２を熱媒体に対する放熱器として機能させ、室外熱交換器１５を蒸発器として機能させる。そして、室外熱交換器１５にて冷媒が蒸発する際に外気から吸熱した熱を水－冷媒熱交換器１２にて熱媒体に放熱する。これにより、熱媒体を介して、車室内に供給される送風空気を加熱することができる為、暖房モードの車両用空調装置１は、車室内の暖房を行うことができる。

（Ｂ）冷房モード
次に、冷房モードにおける冷凍サイクル装置１０の作動について説明する。冷房モードでは、冷凍サイクル装置１０で発生させた冷熱によって車室内への送風空気を冷却し、車室内の冷房を実現している。第１実施形態における冷房モードは、圧縮機単独制御モードに相当する。

冷房モードでは、制御装置５０が、第１開閉弁１７にて第２冷媒通路１６を閉じると共に、第２開閉弁２４にてバイパス通路２３を閉じる。更に、第１膨張弁１４にて第１冷媒通路１３を全開状態とし、第２膨張弁１９を絞り状態とする。これにより、冷凍サイクル装置１０では、図１の白抜矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

従って、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１→（水－冷媒熱交換器１２）→（第１膨張弁１４）→室外熱交換器１５→逆止弁２５→第２膨張弁１９→室内蒸発器２０→蒸発圧力調整弁２１→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。

このサイクル構成で、制御装置５０が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、冷房モードにおける圧縮機１１の冷媒吐出能力（即ち、圧縮機１１の電動モータ１１ａに出力される制御信号）については、以下のように決定される。先ず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２０から吹き出される送風空気の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサ５２ｅの検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器２０を通過した空気の温度が、目標吹出温度に近づくように圧縮機１１に出力される制御信号が決定される。

又、第２膨張弁１９へ出力される制御信号については、第２膨張弁１９へ流入する冷媒の過冷却度が、ＣＯＰを最大値とするように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。

又、エアミックスドア４５のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア４５がヒータコア３２側の空気通路を閉塞し、室内蒸発器２０を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路４４を通過するように決定される。従って、送風空気は、ヒータコア３２にて熱媒体回路３０の熱媒体と殆ど熱交換することはなく、室内蒸発器２０で冷却された状態で車室内に供給される。

冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、室外熱交換器１５を外気に対する放熱器として機能させ、室内蒸発器２０を蒸発器として機能させる。そして、室内蒸発器２０にて冷媒が蒸発する際に送風空気から吸熱することで、送風空気を冷却し、吸熱した熱を室外熱交換器１５にて外気に放熱する。これにより、車室内に供給される送風空気を冷却することができる為、冷房モードの車両用空調装置１は、車室内の冷房を実現できる。

（Ｃ）直列除湿モード
続いて、直列除湿モードにおける冷凍サイクル装置１０の作動について説明する。直列除湿モードは、冷凍サイクル装置１０で発生させた冷熱によって冷却された送風空気を再加熱して車室内へ供給する除湿暖房モードの一つである。

当該直列除湿モードは、除湿暖房に関して、吹出空気の温度調整可能範囲が低温域から高温域の広範囲に及ぶという特徴を有している。そして、第１実施形態における直列除湿モードは、圧縮機単独制御モードに相当する。

直列除湿モードでは、制御装置５０が、第１開閉弁１７にて第２冷媒通路１６を閉じると共に、第２開閉弁２４にてバイパス通路２３を閉じる。そして、第１膨張弁１４、第２膨張弁１９を絞り状態又は全開状態とする。これにより、冷凍サイクル装置１０は、図１の白抜横線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

従って、直列除湿モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１→水－冷媒熱交換器１２→第１膨張弁１４→室外熱交換器１５→逆止弁２５→第２膨張弁１９→室内蒸発器２０→蒸発圧力調整弁２１→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。即ち、直列除湿モードでは、冷媒の流れに対して、室外熱交換器１５と室内蒸発器２０が直列に接続された構成となる。

このサイクル構成で、制御装置５０は、冷房モードと同様に圧縮機１１の作動を制御する。又、制御装置５０は、ヒータコア３２側の空気通路が全開となるようにエアミックスドア４５を変位させる。

又、制御装置５０は、第１膨張弁１４へ流入する冷媒の圧力に基づいて、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように第１膨張弁１４及び第２膨張弁１９の作動を制御する。この際、制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１４の絞り開度を減少させ、第２膨張弁１９の絞り開度を増加させる。

直列除湿モードでは、水－冷媒熱交換器１２を放熱器として機能させ、室内蒸発器２０を蒸発器として機能させる。更に、室外熱交換器１５における冷媒の飽和温度が外気よりも高い場合には、室外熱交換器１５を放熱器として機能させ、室外熱交換器１５における冷媒の飽和温度が外気よりも低い場合は、室外熱交換器１５を蒸発器として機能させる。

この為、室外熱交換器１５における冷媒の飽和温度が外気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１５の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器１５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、水－冷媒熱交換器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。

又、室外熱交換器１５における冷媒の飽和温度が外気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１５の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器１５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、水－冷媒熱交換器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、直列除湿モードでは、室内蒸発器２０にて冷却されて除湿された空気を、水－冷媒熱交換器１２及び熱媒体回路３０を介して再加熱することができ、車室内の除湿暖房を行うことができる。更に、第１膨張弁１４及び第２膨張弁１９の絞り開度を調整することによって、水－冷媒熱交換器１２における放熱量を調整することができ、車室内へ吹き出す吹出空気の温度を低温域から高温域までの広範囲に亘って調整することができる。

従って、直列除湿モードによれば、室外熱交換器１５を放熱器或いは蒸発器の何れか一方として機能させるサイクル構成よりも、水－冷媒熱交換器１２における冷媒の放熱量を幅広い範囲で調整することができ、除湿運転時に空調対象空間へ吹き出される吹出空気の温度調整範囲を拡大させることができる。

（Ｄ）並列除湿モード
次に、並列除湿モードにおける冷凍サイクル装置１０の作動について説明する。並列除湿モードは、冷凍サイクル装置１０で発生させた冷熱によって冷却された送風空気を再加熱して車室内へ供給する除湿暖房モードの一つである。

当該並列除湿モードは、除湿暖房に関して、吹出空気の温度調整可能範囲が直列除湿モードに比べて高温域となるという特徴を有している。当該並列除湿モードでは、冷却された送風空気を再加熱する為の暖房熱源として、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を連携させて利用する。即ち、第１実施形態に係る並列除湿モードには、暖房モードと同様に、制御モードとして熱源連携モードが適用される。

並列除湿モードでは、制御装置５０が、第１開閉弁１７にて第２冷媒通路１６を開くと共に、第２開閉弁２４にてバイパス通路２３を開く。そして、第１膨張弁１４、第２膨張弁１９をそれぞれ絞り状態とする。これにより、冷凍サイクル装置１０は、図１の白抜斜線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

従って、並列除湿モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１→水－冷媒熱交換器１２→第１膨張弁１４→室外熱交換器１５→第１開閉弁１７→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に冷媒が循環すると共に、圧縮機１１→水－冷媒熱交換器１２→第２開閉弁２４→第２膨張弁１９→室内蒸発器２０→蒸発圧力調整弁２１→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。即ち、並列除湿モードでは、冷媒の流れに対して、室外熱交換器１５と室内蒸発器２０が並列に接続されたサイクルが構成される。

このサイクル構成で、制御装置５０が、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、第１膨張弁１４及び第２膨張弁１９については、制御装置５０は、第１膨張弁１４へ流入する冷媒の圧力に基づいて、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくようにその作動を制御する。

この際、制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１４の絞り開度を減少させ、第２膨張弁１９の絞り開度を増加させる。又、制御装置５０は、ヒータコア３２側の空気流路が全開となるようにエアミックスドア４５を変位させる。

尚、上述したように、並列除湿モードは、暖房モードと同様に、熱源連携モードで作動する為、圧縮機１１の作動制御態様や、熱媒体ヒータ３１の作動制御態様は、熱源連携モードにおける制御モードにより定められる。これらの点についての説明は後に詳細に説明する。

並列除湿モードでは、水－冷媒熱交換器１２を放熱器として機能させ、室外熱交換器１５及び室内蒸発器２０を蒸発器として機能させる。この為、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って室外熱交換器１５の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器１５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、水－冷媒熱交換器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、並列除湿モードでは、室内蒸発器２０にて冷却されて除湿された空気を、水－冷媒熱交換器１２及び熱媒体回路３０を介して、ヒータコア３２で再加熱することで、車室内の除湿暖房を行うことができる。

更に、室外熱交換器１５における冷媒の飽和温度（換言すれば蒸発温度）を、室内蒸発器２０における冷媒の飽和温度（換言すれば蒸発温度）よりも低下させることができるので、直列除湿モードよりも水－冷媒熱交換器１２における放熱量を増加させることができる。これにより、並列除湿モードは、直列除湿モードに比べて、送風空気の加熱能力を増加させることができる。

（Ｅ）ヒータ暖房モード
ここで、当該車両用空調装置１における運転モードの一つであるヒータ暖房モードについて説明する。外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１以下を示す極低温環境にある場合には、冷凍サイクル装置１０は、低圧側にて外気から十分に吸熱することができない為、高温高圧冷媒の熱を用いて効率よく暖房を行うことが困難になる。

この為、当該車両用空調装置１は、外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１以下である場合には、冷凍サイクル装置１０を用いずに、熱媒体回路３０の熱媒体ヒータ３１を熱源として、送風空気を加熱するヒータ暖房モードを実行する。当該ヒータ暖房モードは、ヒータ単独制御モードに相当する。

尚、外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１よりも高い場合には、上述したように車両用空調装置１の運転環境に応じた運転モードに切り替えられる。

ヒータ暖房モードでは、制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。具体的には、熱媒体ヒータ３１の出力（即ち、発熱量）は、目標熱媒体温度ＴＷＯと、ヒータコア３２に流入する熱媒体温度ＴＷに基づいて決定される。

ここで、目標熱媒体温度ＴＷＯは、上述した目標吹出温度ＴＡＯを用いて定められた制御マップを、制御装置５０のＲＯＭから読み出して参照することで決定される。

そして、熱媒体ヒータ３１の出力は、この目標熱媒体温度ＴＷＯと、熱媒体温度センサ５２ｇの検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて定められる。従って、熱媒体ヒータ３１の出力は、ヒータコア３２に流入する熱媒体の熱媒体温度ＴＷが目標熱媒体温度ＴＷＯに近づくように決定される。

これにより、ヒータ暖房モードに係る車両用空調装置１は、熱媒体ヒータ３１を熱源として熱媒体を加熱することができ、ヒータコア３２を介して、車室内の暖房を実現することができる。

続いて、第１実施形態の熱源連携モードにおける制御モードについて、図４等を参照しつつ説明する。上述したように、当該車両用空調装置１においては、暖房モード及び並列除湿モードで、暖房熱源として冷凍サイクル装置１０と熱媒体ヒータ３１を連携して利用する熱源連携モードが採用されている。

熱源連携モードには、併用制御モードと、圧縮機優先制御モードと、ヒータ優先制御モードが含まれており、それぞれのモードにおいて、冷凍サイクル装置１０における圧縮機１１の制御態様および熱媒体回路３０における熱媒体ヒータ３１の制御態様が異なっている。

（１）併用制御モード
先ず、併用制御モードの特徴について説明する。併用制御モードでは、暖房熱源としての冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１が同じように利用される。冷凍サイクル装置１０による熱媒体への放熱量は、圧縮機１１における電動モータ１１ａの回転数Ｎｃの制御によって実現される。

具体的には、併用制御モードにおける圧縮機１１の回転数Ｎｃは、上述した目標熱媒体温度ＴＷＯと、熱媒体温度センサ５２ｇの検出値で特定される熱媒体温度ＴＷとの偏差を用いた、フィードバック制御手法によって決定される。

従って、併用制御モードにおける圧縮機１１の回転数Ｎｃは、熱媒体温度ＴＷが目標熱媒体温度ＴＷＯに近づくように定められる。つまり、この場合における圧縮機１１の回転数Ｎｃは、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの差が大きい程、大きな値に決定される。

又、併用制御モードにおける熱媒体ヒータ３１の出力は、目標熱媒体温度ＴＷＯと、熱媒体温度センサ５２ｇの検出値で特定される熱媒体温度ＴＷとの偏差を用いた、フィードバック制御手法によって決定される。

従って、併用制御モードにおける熱媒体ヒータ３１の出力は、熱媒体温度ＴＷが目標熱媒体温度ＴＷＯに近づくように定められる。つまり、この場合における熱媒体ヒータ３１の出力は、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの差が大きい程、大きな値に決定される。

つまり、併用制御モードでは、冷凍サイクル装置１０の圧縮機１１及び熱媒体回路３０の熱媒体ヒータ３１の何れについても、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの偏差を用いたフィードバック制御手法により決定される。

これにより、併用制御モードでは、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を、熱媒体回路３０における熱媒体温度ＴＷができるだけ早く目標熱媒体温度ＴＷＯになるように制御することになる。この為、併用制御モードは、車両用空調装置１の暖房能力の立ち上がりを早くして、送風空気の暖房に関する即効性を担保した制御モードということができる。

（２）圧縮機優先制御モード
次に、圧縮機優先制御モードの特徴について説明する。圧縮機優先制御モードにおいては、冷凍サイクル装置１０における圧縮機１１の作動制御と、熱媒体回路３０における作動制御が併用制御モードとは異なる態様で行われる。

圧縮機優先制御モードでは、熱媒体ヒータ３１の出力を低下させ、熱媒体ヒータ３１の出力低下で低下した熱量を補うように、冷凍サイクル装置１０の圧縮機１１の駆動を制御する。

具体的に説明すると、圧縮機優先制御モードでは、制御装置５０は、図５に示す制御マップを用いて、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの偏差に基づいて、熱媒体ヒータ３１のヒータ出力低下量を特定する。

図５に示す制御マップにおいて、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの温度差を示す値の大きさは、０＜α＜βであり、ヒータ出力低下量の値の大きさは、０＜Ｈα＜Ｈβである。従って、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの差が小さいほど、ヒータ出力低下量は大きくなるように定められる。

ここで、制御装置５０は、目標熱媒体温度ＴＷＯと、熱媒体温度センサ５２ｇの検出値で特定される熱媒体温度ＴＷとの偏差を用いた、フィードバック制御手法による熱媒体ヒータ３１の出力増減量を算出する。

そして、圧縮機優先制御モードでは、制御装置５０は、図５の制御マップにより特定されたヒータ出力低下量と、フィードバック制御手法によるヒータ出力増減量に関し、最小値となる値を、実際のヒータ出力低下量に決定する。

当該車両用空調装置１の圧縮機優先制御モードによれば、図５の制御マップにより特定されたヒータ出力低下量と、フィードバック制御手法によるヒータ出力増減量における最小値を採用することで、ユーザの操作パネル５１の操作によって、目標吹出温度ＴＡＯが大幅に変更された場合に対応することができる。

続いて、圧縮機優先制御モードでは、制御装置５０は、目標熱媒体温度ＴＷＯと、熱媒体温度センサ５２ｇの検出値で特定される熱媒体温度ＴＷとの偏差を用いた、フィードバック制御手法による圧縮機１１の回転数Ｎｃの増減量を算出する。そして、制御装置５０は、フィードバック制御手法で特定した圧縮機１１の回転数Ｎｃの増減量の値を、上述したヒータ出力低下量に対応する回転数補正量をもって補正する。

具体的には、制御装置５０は、圧縮機１１の回転数補正量を決定する際に、既に決定されたヒータ出力低下量と、図６に示す制御マップを参照する。図６に示す制御マップにおいて、ヒータ出力低下量の値の大きさは、図５の場合と同様に、０＜Ｈα＜Ｈβである。そして、回転数補正量の値の大きさは、０＜Ｃα＜Ｃβである。

そして、図６の制御マップにおいて、各回転数補正量は、ヒータ出力低下量にて低下する熱媒体ヒータ３１の熱量を補うことができるように定められている。即ち、図６の制御マップでは、各回転数補正量で発生して熱媒体に加えられる熱量は、それぞれに対応するヒータ出力低下量で低下する熱媒体ヒータ３１の熱量低下分と等価になる。

そして、圧縮機優先制御モードでは、制御装置５０は、フィードバック制御手法による圧縮機１１の回転数Ｎｃの増減値に対して、図６の制御マップにより特定された回転数補正量の値を加算して、その値を実際の回転数増減量に決定する。上述した圧縮機優先制御モードにおける制御は、所定間隔で周期的に実行される。

即ち、圧縮機優先制御モードでは、図５、図６に示す制御マップを用いることで、熱媒体ヒータ３１における発熱量の低下量は、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの温度差の増加に伴って小さくなるように決定される。

これにより、当該車両用空調装置１は、圧縮機優先制御モードにおいて、熱媒体回路３０の熱媒体に加えられる熱量の総量を維持しつつ、冷凍サイクル装置１０の熱量と、熱媒体ヒータ３１の熱量のバランスを調整することができる。

この結果、圧縮機優先制御モードでは、熱媒体回路３０における熱媒体温度ＴＷの変動を抑制することができるので、暖房モードや並列除湿モードにおける吹出温度の変動を抑制することができる。

又、圧縮機優先制御モードでは、上述した制御を行うことで、車両用空調装置１の暖房能力において、冷凍サイクル装置１０の占める能力割合を高めつつ、熱媒体ヒータ３１の能力割合を低下させることができる。冷凍サイクル装置１０は、熱媒体ヒータ３１よりもＣＯＰが良好である為、車両用空調装置１の暖房、並列除湿に関する消費電力を低減させることができる。

そして、圧縮機優先制御モードでは、上述した制御を行うことで、送風機４２における送風量の変動等の負荷変動に対して、圧縮機１１の回転数Ｎｃに係るフィードバック制御手法の応答性を確保することができ、熱媒体回路３０の熱媒体の温度の制御性を良好に保つことができる。

尚、圧縮機優先制御モードにおいて、熱媒体温度ＴＷが低下傾向にある場合には、ヒータ出力低下量を小さくするように設定することができる。この場合においても、回転数増減量は、ヒータ出力低下量で低下した熱量を補うように定められる為、熱媒体温度及び吹出温度の変動を抑制することができる。

（３）ヒータ優先制御モード
続いて、ヒータ優先制御モードの特徴について説明する。ヒータ優先制御モードにおいては、冷凍サイクル装置１０の圧縮機１１の駆動を所定の状態を維持するように制御しつつ、熱媒体ヒータ３１の作動制御によって暖房能力の微調整が行われる。

具体的には、ヒータ優先制御モードでは、制御装置５０は、圧縮機１１の回転数Ｎｃが上限値決定部５０ｄで決定される回転数上限値ＮｃＭＡＸになるように、圧縮機１１の作動を制御する。この圧縮機１１の作動制御に際して、圧縮機１１の回転数Ｎｃを低下させることを禁止するように構成しても良い。

そして、ヒータ優先制御モードでは、制御装置５０は、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度センサ５２ｇの検出値で特定される熱媒体温度ＴＷとの偏差を用いた、フィードバック制御手法によって、熱媒体ヒータ３１の出力を決定する。

この時、制御装置５０は、熱媒体ヒータ３１の消費電力が電気自動車における空調使用許可電力から圧縮機１１の消費電力を減算した値以下になるように、熱媒体ヒータ３１の出力を調整する。

これにより、ヒータ優先制御モードでは、電気自動車の空調使用許可電力による制限のもとで、ＣＯＰに優れる冷凍サイクル装置１０を優先して最大限駆動させながら、熱媒体ヒータ３１の出力調整によって、必要な暖房能力を確保することができる。即ち、ヒータ優先制御モードにおいて、車両用空調装置１は、車両用空調装置１の運転環境にて、暖房効率を充分に高めることができる。

次に、熱源連携モードにおける各制御モードの切替条件等について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

上述したように熱源連携モードには、併用制御モードと、圧縮機優先制御モードと、ヒータ優先制御モードの３つの制御モードが含まれている。先ず、併用制御モードへの切替条件について説明する。

図４に示すように、併用制御モードへの切替条件としては、熱媒体温度差が予め定められた特定温度差Ｔ１以上であることである。当該熱媒体温度差は、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの温度差によって定義される。この場合の切替条件の充足を判定する制御装置５０は、熱媒体温度判定部５０ｆとして機能する。

従って、圧縮機優先制御モードにおいて、熱媒体温度差が特定温度差Ｔ１以上となった場合には、制御モードが併用制御モードに切り替えられる。同様に、ヒータ優先制御モードにおいて、熱媒体温度差が特定温度差Ｔ１以上となった場合には、制御モードが併用制御モードに切り替えられる。

この条件は、車両用空調装置１の総合的な暖房能力が目標熱媒体温度ＴＷＯで定められた所望の状態に対して大きく不足している状態を示している。この時、制御モードが併用制御モードに切り替えられることで、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１という複数の暖房熱源が熱媒体温度差に基づくフィードバック制御手法で作動制御される。

これにより、当該車両用空調装置１によれば、併用制御モードにて、複数の暖房熱源（冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１）を活用して、できるだけ早く、所望の状態に近づけることができ、車室内の快適性を迅速に向上させることができる。

併用制御モードへの切替条件が適用される具体的な場面としては、車両用空調装置１における暖房運転や並列除湿運転の初期段階が想定される。この場合に、併用制御モードで圧縮機１１及び熱媒体ヒータ３１の作動を制御することで、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を併用して、熱媒体温度ＴＷを早期に目標熱媒体温度ＴＷＯに近づけることができ、即効暖房の実現に貢献することができる。

次に、併用制御モードから圧縮機優先制御モードへ切り替える際の切替条件について説明する。併用制御モードにおいて、熱媒体温度差が予め定められた基準温度差Ｔ２以下である場合、熱源連携モードの制御モードは、圧縮機優先制御モードに切り替えられる。

ここで、基準温度差Ｔ２は、上述した特定温度差Ｔ１よりも小さな値を示す。そして、この場合の切替条件の充足を判定する制御装置５０は、熱媒体温度判定部５０ｆとして機能する。

この切替条件は、併用制御モードにて、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を併用して、目標熱媒体温度ＴＷＯによる所望の状態を或る程度達成しているか否かの基準を示している。

従って、所望の状態を或る程度達成した条件で、併用制御モードから圧縮機優先制御モードに移行すれば、車両用空調装置１における総熱量を維持しつつ、冷凍サイクル装置１０と熱媒体ヒータ３１の熱量バランスを調整することができる。

この時、圧縮機優先制御モードでは、熱媒体ヒータ３１の熱量を徐々に低下させつつ、効率のより冷凍サイクル装置１０の熱量を増やすことができるので、暖房運転や並列除湿運転の暖房効率を徐々に高めていくことができる。

続いて、ヒータ優先制御モードから圧縮機優先制御モードへ切り替える際の切替条件について説明する。

先ず、ヒータ優先制御モードにおいて、圧縮機能力差が予め定められた基準能力差Ｘ２以上である場合には、熱源連携モードの制御モードは、圧縮機優先制御モードに切り替えられる。当該圧縮機能力差は、圧縮機１１の回転数上限値ＮｃＭＡＸと現在の圧縮機１１の回転数との差によって定義される。

この切替条件は、ヒータ優先制御モードにおいて、圧縮機１１の作動に或る程度の余裕が生じていることを示している。そして、この場合の切替条件の充足を判定する制御装置５０は、吐出能力判定部５０ｅとして機能する。

上述したように、ヒータ優先制御モードにおいて、圧縮機１１は、その回転数Ｎｃが上限値決定部５０ｄで定められた回転数上限値ＮｃＭＡＸになるように制御されている。この条件のもとで、圧縮機能力差が基準能力差Ｘ２以上になる条件としては、上限値決定部５０ｄにて、圧縮機１１の回転数上限値ＮｃＭＡＸが増加するように変更された場合が想定される。

例えば、圧縮機１１の回転数上限値ＮｃＭＡＸを電動自動車の走行速度に応じて決定する場合、ヒータ優先制御モード時に走行速度が一定の速度まで上昇すると、回転数上限値ＮｃＭＡＸは、その数値が増加するように決定される。この場合、回転数上限値ＮｃＭＡＸの増加に伴って、上述した切替条件を満たす場合が想定される。

この状況では、圧縮機１１の作動に余裕があり、更に冷凍サイクル装置１０を暖房熱源として活用することで、暖房運転や並列除湿運転における暖房効率を向上させることができる為、制御モードを圧縮機優先制御モードに切り替える。

又、圧縮機優先制御モードでは、熱媒体ヒータ３１の出力を徐々に低下させると共に、低下した熱量を補うように、圧縮機１１の回転数を徐々に増加させる。この為、圧縮機１１の回転数が急激に増加して、圧縮機１１の圧力保護制御による作動停止が生じることはなく、結果として、暖房運転や並列除湿運転時における吹出温度の変動を抑制できる。

続いて、ヒータ優先制御モードから圧縮機優先制御モードへの切替条件に関し、もう一つの切替条件について説明する。当該切替条件は、ヒータ優先制御モードにおいて、熱媒体ヒータ３１の発熱量が基準値Ｙ１以下であることである。この切替条件の充足を判定する制御装置５０は、発熱量判定部５０ｇとして機能する。

この切替条件は、ヒータ優先制御モードにおいて、目標吹出温度ＴＡＯに基づく所望の状態にするための熱量の大部分を、冷凍サイクル装置１０の熱量で賄えている状態を意味している。

従って、この状況下において、熱媒体ヒータ３１の発熱量を更に下げて、その分の熱量を冷凍サイクル装置１０で補うことによって、ＣＯＰの良い冷凍サイクル装置１０を優先的に利用して、暖房運転や並列除湿運転における暖房効率を向上させることができる。

次に、併用制御モードからヒータ優先制御モードへの切替条件について説明する。併用制御モードにおいて、圧縮機能力差が予め定められた特定能力差Ｘ１以下である場合に、制御モードがヒータ優先制御モードに切り替えられる。ここで、特定能力差Ｘ１は、例えば、上述した基準能力差Ｘ２よりも小さな値を示している。

この為、当該切替条件は、併用制御モードにおいて、上限値決定部５０ｄで定められた範囲内で、冷凍サイクル装置１０の暖房能力を充分に発揮している状態であることを示している。

そして、この状況にてヒータ優先制御モードに切り替わると、圧縮機１１は回転数上限値ＮｃＭＡＸになるように作動制御され、不足する熱量に応じて熱媒体ヒータ３１の出力が制御される。

つまり、ＣＯＰの良い冷凍サイクル装置１０を最大限利用し、熱媒体ヒータ３１を補助的に利用することができるので、併用制御モードからヒータ優先制御モードに切り替えることで、車両用空調装置１の暖房効率を向上させることができる。

続いて、圧縮機優先制御モードからヒータ優先制御モードへの切替条件について説明する。圧縮機優先制御モードにおいて、圧縮機能力差が特定能力差Ｘ１以下で、且つ、熱媒体温度差が予め定められた所定値Ｔ３以上である場合には、制御モードは、ヒータ優先制御モードに切り替えられる。

上述したように、切替条件として、圧縮機能力差が特定能力差Ｘ１以下であることが含まれている為、冷凍サイクル装置１０は、その暖房能力が或る程度活用されている状態である。

そして、切替条件の一部には、熱媒体温度差が所定値Ｔ３以上であることが含まれている。ここで、所定値Ｔ３は、上述した特定温度差Ｔ１及び基準温度差Ｔ２よりも小さな値を示す。

即ち、熱媒体温度差に係る条件は、熱媒体温度ＴＷが目標熱媒体温度ＴＷＯに対して不足している状態を示し、圧縮機優先モードにおける暖房能力では要求を満たしていない状態を意味している。

このような状況において、ヒータ優先制御モードに切り替えることで、車両用空調装置１は、ＣＯＰの良い冷凍サイクル装置１０を最大限利用しつつ、熱媒体ヒータ３１を作動させて目標熱媒体温度ＴＷＯで要求される暖房能力を満足させることができる。これにより、車両用空調装置１は、目標吹出温度ＴＡＯに基づき要求される暖房能力を充足しながら、暖房効率を向上させることができる。

ここで、当該車両用空調装置１においては、暖房運転及び並列除湿運転を含む熱源連携モードと他の運転モードとの間における切替も行われる。図４に示すように、他の運転モードとしては、ヒータ暖房モードと、圧縮機単独制御モード（例えば、冷房モードや直列除湿モード）を挙げることができる。

熱源連携モードからヒータ暖房モードへの切替条件は、外気温センサ５２ｂで検出される外気温Ｔａｍが予め定められた作動最低外気温Ｔａｍ１以下であることである。作動最低外気温Ｔａｍ１とは、冷凍サイクル装置１０が暖房熱源として作動可能な外気温Ｔａｍの下限値を意味しており、冷凍サイクル装置１０の構成や採用されている冷媒の種類などによって定められる。

熱源連携モードにおいて、外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１以下である場合、暖房熱源として冷凍サイクル装置１０を利用することが困難な状況であるということができる。この為、車両用空調装置１は、ヒータ暖房モードに移行して、目標吹出温度ＴＡＯに基づき要求される暖房能力を、熱媒体ヒータ３１にて実現する。

そして、圧縮機単独制御モード（例えば、冷房モードや直列除湿モード）において、外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１以下である場合は、ヒータ暖房モードに移行する。この場合、冷凍サイクル装置１０を利用することが困難な状況である為、冷凍サイクル装置１０を作動させることなく、目標吹出温度ＴＡＯに応じて、車両用空調装置１の構成機器を作動させる。

又、ヒータ暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１より高い場合、図３に示す目標吹出温度ＴＡＯと外気温Ｔａｍとの関係性によって、運転モードが切り替えられる。目標吹出温度ＴＡＯ及び外気温Ｔａｍから暖房モード又は並列除湿モードが特定された場合には、ヒータ暖房モードから熱源連携モードに切り替えられる。

この場合、冷凍サイクル装置１０が暖房熱源として利用できる状態である為、暖房モード又は並列除湿モードにて、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を利用することができ、暖房効率を向上させることができる。

そして、外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１より高い場合、目標吹出温度ＴＡＯ及び外気温Ｔａｍから冷房モード又は直列除湿モードが特定された場合には、ヒータ暖房モードから冷房モード又は直列除湿モードに切り替えられる。

この場合、冷房モード又は直列除湿モードでは、冷凍サイクル装置１０等を利用して、目標吹出温度ＴＡＯで定められた送風空気となるように温度調整を行って、車室内の快適性を向上させることができる。

次に、熱源連携モードから圧縮機単独制御モードへの切替条件について説明する。圧縮機単独制御モードは、熱媒体ヒータ３１を作動させることなく、冷凍サイクル装置１０の作動にて送風空気の温度調整を行うモードである。従って、圧縮機単独モードには、上述した冷房モードや直列除湿モードが包含され、更に、熱媒体ヒータ３１の作動を停止した状態で、サイクル構成を暖房又は並列除湿として運転する場合も含まれる。

図４に示すように、この場合の切替条件は、外気温Ｔａｍが予め定められた基準外気温Ｔａｍ２以上であることを含んでいる。第１実施形態における基準外気温Ｔａｍ２は、目標吹出温度ＴＡＯと外気温センサ５２ｂで検出される外気温Ｔａｍによって定められ、上述した作動最低外気温Ｔａｍ１よりも大きな値を示す。

具体的には、熱源連携モードにおいて、外気温Ｔａｍが基準外気温Ｔａｍ２以上である場合、若しくは、目標吹出温度ＴＡＯ及び外気温Ｔａｍから冷房モード又は直列除湿モードに特定された場合には、圧縮機単独制御モードに切り替えられる。

これにより、当該車両用空調装置１は、圧縮機単独制御モードにおいて、冷凍サイクル装置１０を用いて、目標吹出温度ＴＡＯに応じて送風空気の温度を調整することでき、車室内の快適性を効率よく向上させることができる。

続いて、圧縮機単独制御モードから熱源連携モードへの切替条件について説明する。この場合の切替条件は、圧縮機単独制御モードにおいて、外気温Ｔａｍが基準外気温Ｔａｍ２よりも低く、目標吹出温度ＴＡＯ及び外気温Ｔａｍから暖房モード又は並列除湿モードに特定されることである。

このような場合に、熱源連携モードに切り替えることで、当該車両用空調装置１は、暖房モード又は並列除湿モードにおいて、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を暖房熱源として有効に活用することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０の冷媒流路の切替や熱媒体回路３０における構成機器の作動を制御することで、冷房モード、直列除湿モード、並列除湿モード、暖房モード、ヒータ暖房モードを実現し、車室内の快適な空調を実現することができる。

第１実施形態に係る車両用空調装置１は、暖房モード及び並列除湿モードにて、冷凍サイクル装置１０と熱媒体回路３０の熱媒体ヒータ３１を暖房熱源として、熱媒体を加熱することができ、ヒータコア３２を介して、車室内への送風空気を暖めることができる。つまり、当該車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０と熱媒体ヒータ３１という複数の暖房熱源を利用して送風空気を暖め、車室内の快適性を向上させることができる。

そして、当該車両用空調装置１は、暖房モード及び並列除湿モードにおいて、ヒータ優先制御モードと圧縮機優先制御モードとを切り替えることができ、複数の暖房熱源を状況に応じて適切に利用することができる。

当該車両用空調装置１は、ヒータ優先制御モードでは、圧縮機１１の回転数Ｎｃを回転数上限値ＮｃＭＡＸに近づけると共に、目標吹出温度ＴＡＯと熱媒体ヒータ３１の温度差に基づくフィードバック制御手法により熱媒体ヒータ３１の発熱量を増加させる。

これにより、当該車両用空調装置１は、ＣＯＰのよい冷凍サイクル装置１０を暖房熱源として最大限利用して、不足分の熱量を熱媒体ヒータ３１にて補うことができ、車室内の暖房又は並列除湿を効率よく実現することができる。

又、当該車両用空調装置１は、圧縮機優先制御モードにおいて、熱媒体ヒータ３１の発熱量を低下させ、圧縮機１１の回転数Ｎｃを、熱媒体ヒータ３１にて低下した発熱量を補うように増加させる。これにより、当該車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１という複数の熱源から熱媒体に加えられる熱の総量の変動を抑制することができる。

即ち、当該車両用空調装置１は、圧縮機優先制御モードで制御することで、ヒータコア３２にて熱媒体との熱交換で加熱される送風空気の吹出温度の変動を抑制することができる。又、当該車両用空調装置１によれば、冷凍サイクル装置１０の熱量を増加させつつ、熱媒体ヒータ３１の発熱量を低下させているので、暖房運転の効率を高めていくことができる。

そして、当該車両用空調装置１によれば、圧縮機優先制御モードにおいて、図５、図６に示すように、熱媒体ヒータ３１における発熱量の低下量は、目標熱媒体温度ＴＷＯと熱媒体温度ＴＷの温度差に伴って小さくなるように決定される。

従って、当該車両用空調装置１は、熱媒体回路３０における熱媒体の温度の状況に応じて、適切に熱媒体ヒータ３１の発熱量を低下させることができ、熱媒体ヒータ３１の発熱量の低下と、冷凍サイクル装置１０における発熱量の増加とを迅速に行うことができる。

これにより、熱媒体温度差が大きく吹出温度が不足している場合は、車両用空調装置１は、熱媒体ヒータ３１の発熱量の低下量を小さくしつつ、圧縮機１１の回転数をフィードバック制御にて増加させるよう作動する。即ち、不足する暖房能力をＣＯＰの良い冷凍サイクル装置１０を優先して作動させて賄うことができ、温度変動を抑制しつつ、暖房運転の効率を高めることができる。

図４に示すように、当該車両用空調装置１のヒータ優先制御モードにおいて、圧縮機能力差が基準能力差Ｘ２以上となっている場合には、圧縮機優先制御モードに切り替えられる。

この場合、圧縮機１１の回転数Ｎｃが回転数上限値ＮｃＭＡＸに対して十分に余裕がある状態を意味する為、圧縮機優先制御モードにて、熱媒体ヒータ３１の出力を低下させ、冷凍サイクル装置１０の熱量を増加させることで、吹出温度の変動を抑制しつつ、より効率の良い暖房等を実現することができる。

そして、当該車両用空調装置１のヒータ優先制御モードにおいて、熱媒体ヒータ３１の発熱量が基準値Ｙ１以下になっている場合には、圧縮機優先制御モードに切り替えて運転する。

この場合、目標熱媒体温度ＴＷＯに基づく状態に要求される熱量を、冷凍サイクル装置１０にて充分に賄えている状態である為、当該車両用空調装置１は、圧縮機優先制御モードに切り替えることで、吹出温度の変動を抑制しつつ、更に暖房効率の向上を図ることができる。

そして、当該車両用空調装置１の圧縮機優先制御モードにおいて、圧縮機１１の圧縮機能力差が特定能力差Ｘ１以下で、熱媒体温度差が所定値Ｔ３以上となっている場合には、ヒータ優先制御モードに切り替えて運転する。

即ち、当該車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０の暖房能力が或る程度活用されているが、圧縮機優先モードにおける暖房能力では要求を満たしていない状態において、ヒータ優先制御モードに切り替えることで、車両用空調装置１は、ＣＯＰの良い冷凍サイクル装置１０を最大限利用しつつ、熱媒体ヒータ３１を作動させて目標熱媒体温度ＴＷＯで要求される暖房能力を満足させることができる。これにより、車両用空調装置１は、目標吹出温度ＴＡＯに基づき要求される暖房能力を充足しながら、暖房効率を向上させることができる。

そして、当該車両用空調装置１は、熱源連携モードにおいて、熱媒体温度差が特定温度差Ｔ１以上となっている場合には、併用制御モードに切り替えて運転することができる。当該併用制御モードでは、圧縮機１１の回転数Ｎｃを熱媒体温度差の増加に伴って増加させると共に、熱媒体ヒータ３１の発熱量が熱媒体温度差の増加に伴って増加させるように制御される。

ここで、熱媒体温度差が特定温度差Ｔ１以上となっている場合は、車両用空調装置１の総合的な暖房能力が目標熱媒体温度ＴＷＯで定められた所望の状態に対して大きく不足している状態を意味する。当該車両用空調装置１は、この場合に併用制御モードに切り替えることで、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を併用しつつ、迅速に車両用空調装置１の暖房能力を向上させて、所望の状態に近づけることができる。

又、当該車両用空調装置１の併用制御モードにおいて、熱媒体温度差が基準温度差Ｔ２以下になっている場合には、圧縮機優先制御モードに切り替えて運転する。この条件を満たす場合、併用制御モードにて、車両用空調装置１の暖房能力が所望の状態を或る程度充足した状態を示す。

この状態にて、圧縮機優先制御モードに切り替えて運転することで、当該車両用空調装置１は、車両用空調装置１における総熱量を維持しつつ、冷凍サイクル装置１０と熱媒体ヒータ３１の熱量バランスを調整して、暖房効率を向上させることができる。

そして、当該車両用空調装置１の併用制御モードにおいて、圧縮機能力差が特定能力差Ｘ１以下になっている場合には、ヒータ優先制御モードに切り替えて運転する。この状況では、圧縮機１１は、上限値決定部５０ｄにて定められた範囲でその能力を充分に発揮している状態であり、冷凍サイクル装置１０の暖房能力が十分に活用されている状態を意味する。

この状態で、ヒータ優先制御モードに切り替えて運転することで、当該車両用空調装置１は、ＣＯＰの良い冷凍サイクル装置１０を最大限利用し、熱媒体ヒータ３１を補助的に利用することができ、車両用空調装置１の暖房効率を向上させることができる。

又、当該車両用空調装置１は、少なくとも外気温Ｔａｍが予め定められた基準外気温Ｔａｍ２以上である場合に、圧縮機単独制御モードで運転する。圧縮機単独制御モードでは、熱媒体ヒータ３１による熱媒体の加熱を停止させた状態で、圧縮機１１の作動を制御して、冷凍サイクル装置１０を用いて送風空気の温度が調整される。

これにより、当該車両用空調装置１は、圧縮機単独制御モードにおいて、冷凍サイクル装置１０を用いて、目標吹出温度ＴＡＯに応じて送風空気の温度を調整することでき、車室内の快適性を効率よく向上させることができる。

そして、当該車両用空調装置１は、外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１以下である場合には、ヒータ暖房モードに切り替えて運転する。当該ヒータ暖房モードでは、圧縮機１１の作動を停止させた状態で、熱媒体ヒータ３１にて熱媒体を加熱するように制御される。

従って、当該車両用空調装置１によれば、外気温との関係で冷凍サイクル装置１０が暖房熱源として利用できない場合でも、熱媒体ヒータ３１を用いて送風空気を暖めることができ、車室内を暖房することができる。

（第２実施形態）
続いて、上述した第１実施形態とは異なる第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。第２実施形態に係る車両用空調装置１は、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１０と、熱媒体回路３０と、室内空調ユニット４０と、制御装置５０等を有して構成されている。

第２実施形態に係る車両用空調装置１においては、第１実施形態に対して、冷凍サイクル装置１０のサイクル構成が相違している。第２実施形態におけるその他の点については、第１実施形態と同様である為、再度の説明を省略し、第１実施形態との相違点について詳細に説明する。そして、以下の説明において、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

図７に示すように、第２実施形態に係る車両用空調装置１の冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態と異なり、バイパス通路２３及び第２開閉弁２４を有していない。従って、第２実施形態では、室外熱交換器１５と室内蒸発器２０が冷媒流れに関して並列に接続されることはない。

又、第２実施形態における第１冷媒通路１３には、迂回通路２３ａ及び第３開閉弁２６が配置されている。迂回通路２３ａは、水－冷媒熱交換器１２の冷媒出口側から第１膨張弁１４の入口側との間で分岐するように接続され、第１膨張弁１４の出口側から室外熱交換器１５の入口側との間で合流するように接続されている。

即ち、迂回通路２３ａは、水－冷媒熱交換器１２からの冷媒を、第１膨張弁１４を迂回して室外熱交換器１５へ導く為の冷媒流路である。そして、第３開閉弁２６は、迂回通路２３ａを開閉する電磁弁であり、制御装置５０から出力される制御信号により、第３開閉弁２６の作動が制御される。

そして、室外熱交換器１５の出口側には、第１実施形態と異なり、三方弁２７の流入口側が接続されている。三方弁２７の出口側の一方には、第２冷媒通路１６が接続されており、三方弁２７の出口側の他方には、第３冷媒通路１８が接続されている。

当該三方弁２７は、制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動が制御され、室外熱交換器１５から流出した冷媒を、第２冷媒通路１６側と第３冷媒通路１８側の何れかに導くことができる。つまり、第２実施形態においては、全閉機能付きの第１膨張弁１４と、第３開閉弁２６と、三方弁２７によって、冷媒流路切替部が構成される。

尚、第２実施形態の第２冷媒通路１６には、第１開閉弁１７は配置されていない。又、第３冷媒通路１８には逆止弁２５が配置されていない。その他の点については、第１実施形態と同様の構成であり、既に説明している為、再度の説明は省略する。

図８に示すように、第２実施形態に係る車両用空調装置１は、運転モードとして、冷房モードと、暖房モードと、ヒータ暖房モードとを切り替えて実行することができる。具体的には、車両用空調装置１は、第１膨張弁１４、第３開閉弁２６、三方弁２７を制御することで、暖房モードと冷房モードを切り替えることができる。

先ず、第２実施形態に係る暖房モードでは、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を暖房熱源として利用し、これらの熱源を連携させる。

第２実施形態に係る暖房モードでは、制御装置５０が、第１膨張弁１４、第３開閉弁２６、三方弁２７の作動を制御することで、冷凍サイクル装置１０にて、図７の黒塗矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

第２実施形態に係る暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１→水－冷媒熱交換器１２→第１膨張弁１４→室外熱交換器１５→三方弁２７→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。この場合、水－冷媒熱交換器１２は熱媒体に対する放熱器として機能し、室外熱交換器１５は外気からの吸熱器として機能する。

そして、第２実施形態に係る暖房モードでは、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１０の圧縮機１１と、熱媒体ヒータ３１の作動が制御され、熱源連携モードが適用される。この熱源連携モードにおける制御モードは、併用制御モードと、圧縮機優先制御モードと、ヒータ優先制御モードを有しており、第１実施形態と同様の切替条件で切り替えられる。

第２実施形態に係る冷房モードでは、制御装置５０が、第１膨張弁１４、第３開閉弁２６、三方弁２７の作動を制御することで、冷凍サイクル装置１０にて、図７の白抜矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

第２実施形態に係る冷房モードの冷凍サイクル装置１０においては、圧縮機１１→水－冷媒熱交換器１２→第３開閉弁２６→室外熱交換器１５→三方弁２７→第２膨張弁１９→室内蒸発器２０→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。この場合、水－冷媒熱交換器１２及び室外熱交換器１５は熱媒体及び外気に対する放熱器として機能し、室外熱交換器１５は送風空気を冷却する為の吸熱器として機能する。

ここで、第２実施形態における冷房モードでは、第１実施形態と異なり、所定の条件を満たす場合に熱源連携モードが適用され、室内蒸発器２０にて冷却された送風空気を、ヒータコア３２で再加熱して吹出温度を調整する。

具体的には、第２実施形態においては、冷房モードにおける目標吹出温度ＴＡＯがサイクルで可能な吹出温度（即ち、外気温Ｔａｍ程度）よりも高い場合が挙げられる。この場合、当該目標吹出温度ＴＡＯに調整する為には、ヒータコア３２にて送風空気を加熱する必要がある。

従って、第２実施形態に係る冷房モードでは、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１を冷温熱源として連携させた熱源連携モードが適用され、車両用空調装置１は、熱媒体ヒータ３１の発熱量を制御して所望の目標吹出温度ＴＡＯに調整する。

そして、第２実施形態に係るヒータ暖房モードは、第１実施形態と同様に、外気温Ｔａｍが作動最低外気温Ｔａｍ１以下である場合に実行される。この場合は、第２実施形態においても冷凍サイクル装置１０を暖房熱源として活用できない為、熱媒体ヒータ３１の発熱量を制御することで、熱媒体温度ＴＷを目標熱媒体温度ＴＷＯに近づける。

以上説明したように、第２実施形態に係る車両用空調装置１によれば、上述の第１実施形態と共通の構成及び作動から奏される作用効果を、第１実施形態と同様に得ることができる。

特に、第２実施形態に係る車両用空調装置１によれば、冷凍サイクル装置１０におけるサイクル構成として、冷房モード、暖房モードを実現可能な単純な構成が採用された場合であっても、冷凍サイクル装置１０と熱媒体ヒータ３１を利用した熱源連携モードを適用することができる。

これにより、当該車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０及び熱媒体ヒータ３１の複数の熱源を利用することで、吹出温度の変動を抑制しつつ、暖房効率を向上させることができる。

（他の実施形態）
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。又、上述した実施形態を、例えば、以下のように種々変形することも可能である。

（１）上述した実施形態では、空調装置を車両用空調装置に適用していたが、この態様に限定されるものではない。空調装置として、冷凍サイクル装置１０と、熱媒体回路３０を有する構成であれば、種々の態様を採用することができる。

（２）又、空調装置を構成する冷凍サイクル装置は、上述した実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変形することができる。

（３）そして、熱媒体回路の構成は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではない。例えば、熱媒体回路３０に他の構成を追加しても良い。例えば、熱媒体回路３０にて、熱媒体の熱を外気に放熱する為のラジエータを追加し、当該ラジエータをヒータコア３２と並列に接続しても良い。

（４）又、熱媒体回路３０に追加する構成として、作動に伴い発熱する発熱機器を挙げることができる。例えば、電気自動車においては、インバータ、モータジェネレータ等を発熱機器として挙げることができる。

１ 車両用空調装置
１０ 冷凍サイクル装置
３０ 熱媒体回路
３１ 熱媒体ヒータ
３２ ヒータコア
５０ 制御装置
５０ａ 吐出能力制御部
５０ｂ 発熱量制御部
５０ｃ 目標温度決定部
５０ｄ 上限値決定部

Claims (10)

1. 空調対象空間へ送風される送風空気と熱媒体とを熱交換させる加熱用熱交換器（３２）及び前記熱媒体を加熱する電気ヒータ（３１）を有する熱媒体回路（３０）と、
   前記熱媒体回路の前記熱媒体と電動圧縮機（１１）から吐出された高温高圧冷媒とを熱交換させて前記熱媒体を加熱する冷凍サイクル装置（１０）と、
   前記電動圧縮機の回転数を制御する吐出能力制御部（５０ａ）と、
   前記電気ヒータの発熱量を制御する発熱量制御部（５０ｂ）と、
   前記加熱用熱交換器へ流入する前記熱媒体の目標温度（ＴＷＯ）を決定する目標温度決定部（５０ｃ）と、
   前記電動圧縮機の回転数の上限値（ＮｃＭＡＸ）を決定する上限値決定部（５０ｄ）と、を備え、
   前記目標温度から前記加熱用熱交換器へ流入する前記熱媒体の温度（ＴＷ）を減算した値を温度差（ＴＷＯ－ＴＷ）と定義し、前記上限値から前記電動圧縮機の回転数（Ｎｃ）を減算した能力差（ＮｃＭＡＸ－Ｎｃ）と定義した場合に、
   前記吐出能力制御部が前記回転数を前記上限値に近づけると共に、前記発熱量制御部が前記温度差の増加に伴って、前記発熱量を増加させるヒータ優先制御モードと、
   前記発熱量制御部が前記電気ヒータの発熱量を低下させ、前記吐出能力制御部が前記電動圧縮機の前記回転数を、前記発熱量制御部によって低下した発熱量を補うように増加させる圧縮機優先制御モードを切り替えて運転する空調装置。
2. 前記圧縮機優先制御モードにおいて、前記発熱量制御部による前記電気ヒータにおける発熱量の低下量は、前記温度差の増加に伴って小さくなるように決定される請求項１に記載の空調装置。
3. 前記ヒータ優先制御モードにおいて、前記能力差が予め定められた基準能力差（Ｘ２）以上となっている場合には、前記圧縮機優先制御モードに切り替えて運転する請求項１又は２に記載の空調装置。
4. 前記ヒータ優先制御モードにおいて、前記電気ヒータの発熱量が予め定められた基準値（Ｙ１）以下になっている場合には、前記圧縮機優先制御モードに切り替えて運転する請求項１ないし３の何れか１つに記載の空調装置。
5. 前記圧縮機優先制御モードにおいて、前記能力差が予め定められた特定能力差（Ｘ１）以下で、前記温度差が予め定められた所定値（Ｔ３）以上となっている場合には、前記ヒータ優先制御モードに切り替えて運転する請求項１ないし４の何れか１つに記載の空調装置。
6. 前記温度差が予め定められた特定温度差（Ｔ１）以上となっている場合には、前記吐出能力制御部が前記温度差の増加に伴って前記電動圧縮機の前記回転数を増加させると共に、前記発熱量制御部が前記温度差の増加に伴って前記電気ヒータの前記発熱量を増加させる併用制御モードで運転する請求項１ないし５の何れか１つに記載された空調装置。
7. 前記併用制御モードにおいて、前記温度差が予め定められた基準温度差（Ｔ２）以下になっている場合には、前記圧縮機優先制御モードに切り替えて運転する請求項６に記載の空調装置。
8. 前記併用制御モードにおいて、前記能力差が前記特定能力差（Ｘ１）以下になっている場合には、前記ヒータ優先制御モードに切り替えて運転する請求項６又は７に記載の空調装置。
9. 少なくとも外気温が予め定められた基準外気温（Ｔａｍ２）以上である場合に、前記電気ヒータによる熱媒体の加熱を停止させた状態で、前記電動圧縮機を作動させる圧縮機単独制御モードで運転する請求項１ないし８の何れか１つに記載の空調装置。
10. 外気温が予め定められた作動最低外気温（Ｔａｍ１）以下である場合には、前記電動圧縮機の作動を停止させた状態で、前記電気ヒータにて前記熱媒体を加熱するヒータ単独制御モードで運転する請求項１ないし９の何れか１つに記載の空調装置。
    

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