WO2019003694A1 - 空調装置 - Google Patents

Abstract

空調装置は、室内凝縮器（１２）、室外熱交換器（１６）、室内蒸発器（１８）、冷媒回路切替装置（１５ｂ、２１、２２）、補助加熱装置（７０）、空気通路形成部（３１）、および空気通路切替装置（３４）を備える。室内凝縮器、室内蒸発器及び補助加熱装置は、空気通路形成部により形成された空気通路内に配置されている。冷媒回路切替装置は、（ｉ）暖房モード時には、室内凝縮器にて放熱させた冷媒を減圧して室外熱交換器にて蒸発させる冷媒回路に切り替え、（ｉｉ）除霜モード時には、室外熱交換器にて放熱させた冷媒を減圧して室内蒸発器にて蒸発させる冷媒回路に切り替える。空気通路切替装置は、（ｉ）暖房モード時には、空気を室内蒸発器および室内凝縮器の順に通過させる第１空気通路に切り替え、（ｉｉ）除霜モード時には、空気を、室内凝縮器を迂回させると共に室内蒸発器および補助加熱装置の順に通過させる第２空気通路に切り替える。

Description

空調装置 関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１７年６月２８日に出願された日本特許出願２０１７－１２５９３４号を基にしている。

　本開示は、空調装置に関する。

　従来、特許文献１に、空調対象空間内の暖房を行う空調装置が開示されている。この空調装置は、空調対象空間へ送風される空気の温度を調整する蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置を備えている。そして、暖房運転時には、冷凍サイクル装置の回路構成を、室外熱交換器にて外気から吸熱した熱を室内凝縮器にて空気へ放熱するサイクル構成に切り替える。

　このようなサイクル構成では、室外熱交換器における冷媒蒸発温度が低下した際に、室外熱交換器に着霜が生じてしまうことがある。そして、外気熱交換器に着霜が生じてしまうと、室外熱交換器の熱交換性能が低下してしまうので、冷凍サイクル装置の暖房能力の低下を招いてしまう。

　そこで、特許文献１の空調装置では、空気を加熱する補助加熱装置として、電気ヒータで加熱された熱媒体を熱源として空気を加熱する熱媒体－空気熱交換器を備えている。

　また、特許文献２には、室外熱交換器に着霜が生じた際に、この霜を取り除く除霜運転を行う冷凍サイクル装置が開示されている。特許文献２の冷凍サイクル装置では、除霜運転時に、室内凝縮器にて空気から吸熱した熱を室外熱交換器にて放熱するサイクル構成に切り替える。

特許第６１２５３１２号公報 実開平６－６１５２６号公報

　ところで、特許文献１の空調装置では、暖房運転時に、室外熱交換器の着霜が進行してしまうと、熱媒体－空気熱交換器だけの加熱能力だけでは、空気を充分に加熱できなくなり、暖房能力が低下してしまう。このため、室外熱交換器に着霜が生じた際には、これを取り除くための除霜運転を行うことが望ましい。

　引用文献１の空調装置において、引用文献２と同様の除霜運転を行うことが考えられる。ところが、特許文献１の空調装置において、引用文献２の同様の除霜運転を行ったとしても、除霜運転中には室内凝縮器および熱媒体－空気熱交換器にて空気を加熱することができないので、除霜運転中に暖房能力を発揮することはできない。

　本開示は、これらの点に鑑みてなされており、室外熱交換器の除霜運転中であっても、暖房能力の低下を抑制可能な空調装置を提供することを目的とする。

　本開示の第１態様に係る空調装置は、室内凝縮器、室外熱交換器、室内蒸発器、冷媒回路切替装置、補助加熱装置、空気通路形成部、および空気通路切替装置を備える。室内凝縮器は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機から吐出された冷媒と空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させる。室外熱交換器は、室内凝縮器から流出した冷媒と外気とを熱交換させる。室内蒸発器は、室外熱交換器から流出した冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる。冷媒回路切替装置は、冷媒を循環させる冷媒回路を切り替える。補助加熱装置は、空気を加熱する。空気通路形成部は、空気を流通させる空気通路を形成する。空気通路切替装置は、空気通路を切り替える。室内凝縮器、室内蒸発器及び補助加熱装置は、空気通路内に配置されている。冷媒回路切替装置は、（ｉ）空調対象空間の暖房を行う暖房モード時には、室内凝縮器にて放熱させた冷媒を減圧して室外熱交換器にて蒸発させる冷媒回路に切り替え、（ｉｉ）室外熱交換器の除霜を行う除霜モード時には、室外熱交換器にて放熱させた冷媒を減圧して室内蒸発器にて蒸発させる冷媒回路に切り替える。空気通路切替装置は、（ｉ）暖房モード時には、空気を室内蒸発器および室内凝縮器の順に通過させる第１空気通路に切り替え、（ｉｉ）除霜モード時には、空気を、室内凝縮器を迂回させると共に室内蒸発器および補助加熱装置の順に通過させる第２空気通路に切り替える。

　これによれば、除霜モードに切り替えることによって室外熱交換器の除霜を行うことができる。更に、除霜モード時には、室内蒸発器において冷却された空気を補助加熱装置において加熱することができる。そして、加熱された空気を空調対象空間へ吹き出すことによって、除霜モードにおいて空調対象空間内の温度の低下を抑制することができる。この結果、室外熱交換器の除霜運転中であっても、暖房能力の低下を抑制可能な空調装置を提供することができる。

第１実施形態に係る空調装置の全体構成図である。 第１実施形態の空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 第２実施形態に係る空調装置の全体構成図である。 第３実施形態に係る空調装置の全体構成図である。

　（第１実施形態）
　図１及び図２を用いて、第１実施形態の空調装置１について説明する。本実施形態では、冷凍サイクル装置１０を、車両走行用の駆動力を走行用電動モータから得る電気自動車に搭載される車両用の空調装置１に適用している。この冷凍サイクル装置１０は、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空気（送風空気）を冷却或いは加熱する。従って、本実施形態の熱交換対象流体は、空気である。

　更に、冷凍サイクル装置１０は、暖房モードの冷媒回路、冷房モードの冷媒回路、直列除湿暖房モードの冷媒回路、並列除湿暖房モードの冷媒回路、及び除霜モードの冷媒回路を切り替え可能に構成されている。以下、直列除湿暖房モードおよび並列除湿暖房モードをそれぞれ、第１除湿暖房モードおよび第２除湿暖房モードと称する場合がある。

　空調装置１において、暖房モードは、空気を加熱して空調対象空間である車室内へ吹き出す運転モードである。直列除湿暖房モード及び並列除湿暖房モードは、冷却されて除湿された空気を再加熱して空調対象空間である車室内へ吹き出す運転モードである。冷房モードは、空気を冷却して空調対象空間である車室内へ吹き出す運転モードである。除霜モードは、空調対象空間の空気を吸熱して、室外熱交換器１６に放熱して、室外熱交換器１６に付着した霜を溶かして取り除く運転モードである。

　なお、図１では、暖房モードの冷媒回路における冷媒の流れを黒塗り矢印で示し、並列除湿暖房モードの冷媒回路における冷媒の流れを斜線ハッチング付き矢印で示し、更に、直列除湿モード及び冷房モードの冷媒回路における冷媒の流れを白抜き矢印で示している。

　また、この冷凍サイクル装置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、冷媒圧力Ｐｄ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。勿論、冷媒としてＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。更に、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の構成機器のうち、圧縮機１１は、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。圧縮機１１は、車両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駆動する電動圧縮機として構成されている。この圧縮機構としては、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、その作動（例えば回転数）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、空調制御装置４０が電動モータの回転数を制御することによって、圧縮機構の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータが圧縮機構の吐出能力変更部を構成している。

　圧縮機１１の吐出口は、室内凝縮器１２の冷媒入口と接続されている。室内凝縮器１２は、少なくとも暖房モード時に、圧縮機１１から吐出された高温高圧の吐出冷媒と後述する室内蒸発器１８を通過し空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱する加熱用熱交換器である。室内凝縮器１２は、後述する室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されている。

　室内凝縮器１２の冷媒出口は、第１三方継手１３ａの流入口と接続されている。このような三方継手は、複数の配管を接合して形成してもよいし、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けて形成してもよい。更に、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を備えている。第２～第４三方継手１３ｂ～１３ｄの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。

　これらの三方継手は、分岐部或いは合流部としての機能を果たす。例えば、並列除湿暖房モード時の第１三方継手１３ａでは、３つの開口のうち１つが流入口として用いられ、残りの２つが流出口として用いられる。従って、並列除湿暖房モード時の第１三方継手１３ａは、１つの流入口から流入した冷媒の流れを分岐して２つの流出口から流出させる分岐部としての機能を果たす。

　また、例えば、並列除湿暖房モード時の第４三方継手１３ｄでは、３つの開口のうち２つが流入口として用いられ、残りの１つが流出口として用いられる。従って、並列除湿暖房モード時の第４三方継手１３ｄは、２つの流入口から流入した冷媒を合流させて１つの流出口から流出させる合流部としての機能を果たす。

　第１三方継手１３ａの第１流出口は、室内凝縮器１２から流出した冷媒を、室外熱交換器１６の冷媒入口へ導く第１冷媒通路１４ａと接続されている。また、第１三方継手１３ａの第２流出口には、室内凝縮器１２から流出した冷媒を、後述する第３冷媒通路１４ｃに配置された第２膨張弁１５ｂの入口へ導く第２冷媒通路１４ｂが接続されている。より具体的には、第１三方継手１３ａの第２流出口は、第３三方継手１３ｃの第１流入口に接続している。

　第１冷媒通路１４ａには、第１膨張弁１５ａが配置されている。第１膨張弁１５ａは、少なくとも暖房モード時に、室内凝縮器１２から流出した冷媒を減圧させる第１減圧装置である。第１膨張弁１５ａは、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する可変絞り機構である。

　更に、第１膨張弁１５ａは、絞り開度を全開にすることによって、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付きの可変絞り機構として構成されている。第１膨張弁１５ａ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。制御信号とは、換言すれば制御パルスである。

　第１膨張弁１５ａの出口は、室外熱交換器１６の冷媒入口に接続されている。これにより、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１５ａを通過して室外熱交換器１６に流入する。室外熱交換器１６は、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。外気とは、換言すれば、空調対象空間、例えば車室、の外部の空気である。室外熱交換器１６は、車両ボンネット内のうち車両の前後方向における前方部分に配置されている。送風ファンは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって送風能力（例えば回転数）が制御される電動送風機である。

　室外熱交換器１６の冷媒出口は、第２三方継手１３ｂの流入口に接続されている。第２三方継手１３ｂの第１流出口は、室外熱交換器１６から流出した冷媒を、室内蒸発器１８の冷媒入口へ導く第３冷媒通路１４ｃと接続されている。また、第２三方継手１３ｂの第２流出口は、室外熱交換器１６から流出した冷媒を、後述するアキュムレータ２０の入口へ導く第４冷媒通路１４ｄと接続されている。より具体的には、第２三方継手１３ｂの第２流出口から流出した冷媒は、第４三方継手１３ｄの第１流入口から第４三方継手１３ｄへ流入し、第４三方継手１３ｄの流出口からアキュムレータ２０の入口へ流入する。

　第３冷媒通路１４ｃには、逆止弁１７、第３三方継手１３ｃ、並びに、第２膨張弁１５ｂが、冷媒流れに対してこの順に配置されている。逆止弁１７は、冷媒が第２三方継手１３ｂから室内蒸発器１８へ流れることのみを許容する。第３三方継手１３ｃには、前述した第２冷媒通路１４ｂが接続されている。

　第２膨張弁１５ｂは、室外熱交換器１６から流出して室内蒸発器１８へ流入する冷媒を減圧させる第２減圧装置である。第２膨張弁１５ｂの基本的構成は、第１膨張弁１５ａと同様である。更に、本実施形態の第２膨張弁１５ｂは、絞り開度を全閉した際に当該冷媒通路を閉塞する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。

　従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、第２膨張弁１５ｂを全閉として第３冷媒通路１４ｃを閉じることによって、冷媒回路を切り替えることができる。換言すると、第２膨張弁１５ｂは、冷媒減圧装置としての機能を果たすとともに、サイクルを循環する冷媒の冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置としての機能を兼ね備えている。

　室内蒸発器１８は、冷房モード時、直列除湿暖房モード、及び並列除湿暖房モードのそれぞれにおいて、室外熱交換器１６から流出した冷媒は第２膨張弁１５ｂを通過して室内蒸発器１８へ流入する。室内蒸発器１８は、当該冷媒と、室内凝縮器１２を通過する前の空気とを熱交換させる冷却用熱交換器である。室内蒸発器１８では、第２膨張弁１５ｂにて減圧された冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって空気を冷却する。室内蒸発器１８は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内のうち、室内凝縮器１２の空気流れ方向の上流に配置されている。

　室内蒸発器１８の冷媒出口は、蒸発圧力調整弁１９の流入口９１ａに接続されている。蒸発圧力調整弁１９は、室内蒸発器１８の着霜を抑制するために、室内蒸発器１８における冷媒蒸発圧力Ｐｅを着霜抑制圧力ＡＰｅ以上に調整する。換言すると、蒸発圧力調整弁１９は、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度Ｔｅを着霜抑制温度ＡＴｅ以上に調整する。

　本実施形態では、冷媒としてＲ１３４ａを採用し、着霜抑制温度ＡＴｅを０℃よりも僅かに高い値に設定している。従って、着霜抑制圧力ＡＰｅは、Ｒ１３４ａの０℃における飽和圧力である０．２９３ＭＰａよりも僅かに高い値に設定されている。

　蒸発圧力調整弁１９の出口は、第４三方継手１３ｄの第２流入口に接続されている。第４三方継手１３ｄの第１流出口は、前述した第４冷媒通路１４ｄと接続されている。第４三方継手１３ｄの流出口は、アキュムレータ２０の入口に接続されている。

　アキュムレータ２０は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ２０の気相冷媒出口は、圧縮機１１の吸入口に接続されている。従って、アキュムレータ２０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。

　第２三方継手１３ｂと第４三方継手１３ｄとを接続する第４冷媒通路１４ｄには、第１開閉弁２１が配置されている。第１開閉弁２１は、第４冷媒通路１４ｄを開閉することによって冷媒を循環させる冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置である。第１開閉弁２１は、例えば電磁弁である。第１開閉弁２１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。

　第１三方継手１３ａと第３三方継手１３ｃとを接続する第２冷媒通路１４ｂには、第２開閉弁２２が配置されている。第２開閉弁２２は、第２冷媒通路１４ｂを開閉することによって冷媒を循環させる冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置である。第２開閉弁２２は、例えば電磁弁である。第２開閉弁２２の基本的構成は、第１開閉弁２１と同様である。

　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、冷凍サイクル装置１０によって温度調整された空気を空調対象空間である車室内へ吹き出す。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、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、室内蒸発器１８、室内凝縮器１２、補助加熱装置７０等を収容することによって構成されている。

　ケーシング３１は、空調対象空間である車室内に送風される空気の空気通路を形成する空気通路形成部である。ケーシング３１は、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。ケーシング３１内における空気流れ方向の最上流部には、ケーシング３１内へ内気と外気とを切替導入する内外気切替部としての内外気切替装置３３が配置されている。内気とは、換言すれば、空調対象空間（車室）の内部の空気である。

　内外気切替装置３３には、ケーシング３１内へ内気を導入させる内気導入口３３ｂとケーシング３１内へ外気を導入させる外気導入口３３ｃが形成されている。また、内外気切替装置３３には、内外気切替ドア３３ａが揺動可能に設けられている。内外気切替ドア３３ａ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電動アクチュエータによって駆動される。

　内外気切替装置３３は、内外気切替ドア３３ａによって、外気モードと内気モードとを切り替える。外気モードは、内外気切替ドア３３ａによって内気導入口３３ｂが閉塞されるとともに外気導入口３３ｃが開放されて、ケーシング３１に空調対象空間外の空気である外気を導入されるモードである。内気モードは、内外気切替ドア３３ａによって外気導入口３３ｃが閉塞されるとともに内気導入口３３ｂが開放されて、ケーシング３１に空調対象空間内の空気である内気が導入されるモードである。

　また、内外気切替装置３３は、内気導入口３３ｂ及び外気導入口３３ｃの開口面積を、内外気切替ドア３３ａによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させことができる。

　内外気切替装置３３の空気流れ方向の下流には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を空調対象空間内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、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（送風量）が制御される。

　ケーシング３１内に形成された空気通路のうち、送風機３２の空気流れ方向の下流には室内蒸発器１８が配置されている。更に、ケーシング３１内に形成された空気通路のうち室内蒸発器１８の下流部分は二股に分岐されて、室内凝縮器流路３５と冷風バイパス通路３６とが並列に形成されている。

　室内凝縮器流路３５内には、室内凝縮器１２が配置されている。つまり、室内凝縮器流路３５は、室内凝縮器１２にて冷媒と熱交換する空気が流通する流路である。室内蒸発器１８と室内凝縮器１２が空気流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器１８は、室内凝縮器１２よりも空気流れ方向の上流に配置されている。室内凝縮器流路３５は、空気を室内蒸発器１８、室内凝縮器１２、および補助加熱装置７０の順に通過させる第１空気通路の一部を構成している。

　冷風バイパス通路３６は、室内蒸発器１８を通過した空気を、室内凝縮器１２を迂回させて下流へ流す流路である。冷風バイパス通路３６は、空気を室内凝縮器１２を迂回させると共に室内蒸発器１８および補助加熱装置７０の順に通過させる第２空気通路の一部を構成している。

　室内蒸発器１８の空気流れ方向の下流であって、かつ、室内凝縮器１２の空気流れ方向の上流には、空調制御装置４０から出力された制御信号によって、室内蒸発器１８通過後の空気のうち室内凝縮器１２を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。

　ケーシング３１内における室内凝縮器流路３５及び冷風バイパス通路３６の合流部の下流には、混合流路３７が形成されている。混合流路３７内において、室内凝縮器１２にて加熱された空気と冷風バイパス通路３６を通過して室内凝縮器１２にて加熱されていない空気とが混合される。

　混合流路３７内には、混合流路３７を流通する空気を加熱する補助加熱装置７０が配置されている。補助加熱装置７０は、後述する空調制御装置４０の加熱能力制御部４０ｄ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。本実施形態では、補助加熱装置７０は、PCTヒータ等の電気式のヒータである。補助加熱装置７０として、内燃機関の冷却水を熱源として空気を加熱するヒータコアを採用してもよい。

　更に、ケーシング３１の内部における空気流れ方向の最下流部には、混合空間にて混合された空気（空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための複数の開口穴が配置されている。

　これらの開口穴としては、具体的に、フェイス開口穴、フット開口穴、デフロスタ開口穴（いずれも図示せず）が設けられている。フェイス開口穴は、空調対象空間である車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。フット開口穴は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴は、前面窓ガラスの内面に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。

　更に、フェイス開口穴、フット開口穴及びデフロスタ開口穴の空気流れ方向の下流は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、空調対象空間である車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口及びデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。

　従って、エアミックスドア３４が、室内凝縮器１２を通過させる風量と冷風バイパス通路３６を通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合される空調風の温度が調整されて、各吹出口から空調対象空間である車室内へ吹き出される空調風の温度が調整される。

　つまり、エアミックスドア３４は、空調対象空間である車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整部としての機能を果たす。エアミックスドア３４は、エアミックスドア駆動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。

　また、エアミックスドア３４は、暖房モード時、直列除湿暖房モード時、及び並列除湿暖房モード時には、空気を室内蒸発器１８、室内凝縮器１２、および補助加熱装置７０の順に通過させる第１空気通路に切り替え、冷房モード時及び除霜モード時には、空気を室内凝縮器１２を迂回させると共に室内蒸発器１８および補助加熱装置７０の順に通過させる第２空気通路に切り替える空気通路切替装置としての役割を果たす。

　フェイス開口穴、フット開口穴、及びデフロスタ開口穴の空気流れ方向の上流には、それぞれ、フェイス開口穴の開口面積を調整するフェイスドア、フット開口穴の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

　これらのフェイスドア、フットドア、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ドアを構成する。フェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、それぞれリンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータも、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。

　吹出口モード切替ドアによって切り替えられる吹出口モードとしては、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、フェイス吹出口を全開にしてフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開にしてフット吹出口から車室内乗員の足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。

　更に、乗員が、図２に示す操作パネル６０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、デフロスタ吹出口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２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及び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、空調制御装置４０は、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、圧縮機１１、第１膨張弁１５ａ、第２膨張弁１５ｂ、第１開閉弁２１、第２開閉弁２２、送風機３２、補助加熱装置７０等の空調制御機器の作動を制御する。

　また、空調制御装置４０の入力側には、内気温センサ５１、外気温センサ５２、日射センサ５３、吐出温度センサ５４、高圧側圧力センサ５５、蒸発器温度センサ５６、空気温度センサ５８、室外熱交換器温度センサ５９等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５１は、内気温Ｔｒを検出する内気温検出部である。内気温とは、内気の温度である。外気温センサ５２は、外気温Ｔａｍを検出する外気温検出部である。外気温とは、外気の温度である。日射センサ５３は、空調対象空間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。吐出温度センサ５４は、圧縮機１１の吐出冷媒の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度検出部である。

　高圧側圧力センサ５５は、室内凝縮器１２の出口における冷媒圧力Ｐｄ（高圧側冷媒圧力）を検出する高圧側圧力検出部である。冷媒圧力Ｐｄは、暖房モード及び直列除湿暖房モードでは、圧縮機１１の吐出口から第１膨張弁１５ａの入口へ至る範囲の冷媒圧力となる。また、冷媒圧力Ｐｄは、並列除湿暖房モードでは、圧縮機１１の吐出口から第１膨張弁１５ａの入口及び第２膨張弁１５ｂの入口へ至る範囲の冷媒圧力となる。また、冷媒圧力Ｐｄは、冷房モード及び除霜モードでは、圧縮機１１の吐出口から第２膨張弁１５ｂの入口へ至る範囲の冷媒圧力となる。

　蒸発器温度センサ５６は、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度Ｔｅ（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ５６は、室内蒸発器１８の熱交換フィン温度を検出しているが、蒸発器温度センサ５６として、室内蒸発器１８のその他の部位の温度を検出する温度検出部を採用してもよい。また、室内蒸発器１８を流通する冷媒自体の温度を直接検出する温度検出部を採用してもよい。

　空気温度センサ５８は、混合空間から空調対象空間内へ送風される空気の温度である空気温度ＴＡＶを検出する空気温度検出部である。室外熱交換器温度センサ５９は、室外熱交換器１６内を流通する冷媒の温度を検出する。

　更に、空調制御装置４０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６０に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネル６０に設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、オートスイッチ、冷房スイッチ（或いはＡ／Ｃ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設けられている。

　オートスイッチは、空調装置１の自動制御運転を設定或いは解除するための入力部である。冷房スイッチは、空調対象空間内の冷房を行うことを要求するための入力部である。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ための入力部である。温度設定スイッチは、空調対象空間内の目標温度である空調対象空間内設定温度Ｔｓｅｔを設定するための入力部である。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ための入力部である。

　なお、空調制御装置４０は、その出力側に接続された各種空調制御機器を制御する制御部（換言すると、制御装置）が一体に構成されている。しかしながら、それぞれの空調制御機器の作動を制御する構成、例えばハードウェア及びソフトウェア、が、それぞれの空調制御機器の作動を制御する制御部を構成してもよい。

　例えば、本実施形態では、空調制御装置４０のうち、圧縮機１１の作動を制御する構成が吐出能力制御部４０ａを構成している。空調制御装置４０のうち、冷媒回路切替装置である第１開閉弁２１、第２開閉弁２２等の作動を制御する構成が冷媒回路制御部４０ｂを構成している。空調制御装置４０のうち、第１減圧装置である第１膨張弁１５ａ及び第２減圧装置である第２膨張弁１５ｂの作動を制御する構成が減圧装置制御部４０ｃを構成している。空調制御装置４０のうち、補助加熱装置７０の加熱能力を制御する構成が加熱能力制御部４０ｄを構成している。

　勿論、吐出能力制御部４０ａ、冷媒回路制御部４０ｂ、減圧装置制御部４０ｃ、及び加熱能力制御部４０ｄ等を空調制御装置４０に対して別体の制御部で構成してもよい。更に、本実施形態の空調制御装置４０は、室外熱交換器１６に着霜が生じているか否か、或いは、室外熱交換器１６に着霜が生じ得る運転条件になっているか否かを判定する着霜判定部４０ｅを有している。

　次に、本実施形態の空調装置１の作動について説明する。本実施形態の空調装置１では、暖房モード、冷房モード、直列除湿暖房モード、並列除湿暖房モード、及び除霜モードの運転を切り替えることができる。そして、これらの各運転モードの切り替えは、予め空調制御装置４０に記憶された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が実行されると、空調制御装置４０は、空調制御用のセンサ群５１～５８等の検出信号及び操作パネル６０の操作信号等を読み込む。次に、空調制御装置４０は、読み込まれた検出信号及び操作信号に基づいて、空調対象空間である車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

　具体的には、目標吹出温度ＴＡＯは、以下数式Ｆ１によって算出される。

　ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
　なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された空調対象空間内設定温度、Ｔｒは内気温センサ５１によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサ５２によって検出された外気温、Ａｓは日射センサ５３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、空調制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯを用いて運転モードを決定する。以下に各運転モードにおける作動を説明する。

　（ａ）暖房モード
　暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１開閉弁２１を開き、第２開閉弁２２を閉じ、第１膨張弁１５ａを減圧作用を発揮する絞り状態とし、第２膨張弁１５ｂを全閉状態とする。

　これにより、暖房モードでは、図１の黒塗り矢印に示すように、圧縮機１１、室内凝縮器１２、第１膨張弁１５ａ、室外熱交換器１６、（第１開閉弁２１）、アキュムレータ２０、および圧縮機１１の順に冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

　例えば、圧縮機１１の電動モータへ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。まず、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、室内凝縮器１２における目標凝縮圧力ＰＣＯを決定する。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ＰＣＯが上昇するように決定する。

　そして、目標凝縮圧力ＰＣＯと高圧側圧力センサ５５によって検出された冷媒圧力Ｐｄとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて冷媒圧力Ｐｄが目標凝縮圧力ＰＣＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

　また、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエ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３４が冷風バイパス通路３６を全閉とし、室内蒸発器１８通過後の空気の全流量が室内凝縮器流路３５を通過するように決定される。

　また、第１膨張弁１５ａへ出力される制御信号については、第１膨張弁１５ａへ流入する冷媒の過冷却度が、目標過冷却度に近づくように決定される。目標過冷却度は、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が極大値となるように決定された値である。

　また、送風機３２の電動モータへ出力される制御電圧については、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の極低温域（最大冷房域）及び極高温域（最大暖房域）で、送風量を最大風量とする。

　更に、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域から中間温度域へ向かって上昇するに伴って、送風量を減少させ、目標吹出温度ＴＡＯが極高温域から中間温度域へ向かって低下するに伴って、送風量を減少させる。そして、目標吹出温度ＴＡＯが中間温度域となっている際には、送風量を最小風量とする。

　また、内外気切替ドア３３ａ用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、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に決定される。そして、目標吹出温度ＴＡＯが極高温域となって高い暖房性能を得たい場合には、内気を導入する内気モードに決定される。

　また、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、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が高温域から低温域へと下降するに伴って、吹出口モードをフットモード、バイレベルモード、およびフェイスモードの順で切り替える。

　従って、暖房モード時の冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２に流入する。室内凝縮器１２に流入した冷媒は、エアミックスドア３４が室内凝縮器流路３５を開いているので、送風機３２から送風されて室内蒸発器１８を通過した空気と熱交換して放熱する。これにより、空気が加熱される。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第２開閉弁２２が閉じているので、第１三方継手１３ａから第１冷媒通路１４ａへ流出し、第１膨張弁１５ａにて低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第１膨張弁１５ａにて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１６へ流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。

　室外熱交換器１６から流出した冷媒は、第１開閉弁２１が開き、第２膨張弁１５ｂが全閉状態となっているので、第２三方継手１３ｂから第４冷媒通路１４ｄへ流出し、第４三方継手１３ｄを介してアキュムレータ２０へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２０にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入口から吸入されて再び圧縮機１１にて圧縮される。

　更に、暖房モード時に室内凝縮器１２のみの加熱能力では、ケーシング３１から吹き出される空気が目標吹出温度ＴＡＯに達しない場合には、加熱能力制御部４０ｄは補助加熱装置７０を稼働させて、空気温度センサ５８によって検出された空気温度ＴＡＶに基づいて、ケーシング３１から吹き出される空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、補助加熱装置７０をフィードバック制御する。

　以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器１２及び補助加熱装置７０の少なくとも一方にて加熱された空気を空調対象空間である車室内へ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。

　（ｂ）冷房モード
　冷房モードでは、空調制御装置４０が、第１開閉弁２１を閉じ、第２開閉弁２２を閉じ、第１膨張弁１５ａを全開状態とし、第２膨張弁１５ｂを絞り状態とする。

　これにより、冷房モードでは、図１の白抜き矢印に示すように、圧縮機１１、室内凝縮器１２、（第１膨張弁１５ａ、）室外熱交換器１６、（逆止弁１７、）第２膨張弁１５ｂ、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁１９、アキュムレータ２０、および圧縮機１１の順に冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

　例えば、圧縮機１１の電動モータへ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。まず、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、室内蒸発器１８における目標蒸発温度ＴＥＯを決定する。この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴って、目標蒸発温度ＴＥＯを低下させるように決定する。更に、目標蒸発温度ＴＥＯには、室内蒸発器１８の着霜を抑制するために下限値（本実施形態では、２℃）が設けられている。

　そして、目標蒸発温度ＴＥＯと蒸発器温度センサ５６によって検出された冷媒蒸発温度Ｔｅとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて冷媒蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

　また、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエ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３４が冷風バイパス通路３６を全開とし、室内蒸発器１８通過後の空気を、室内凝縮器１２を迂回させると共に室内蒸発器１８および補助加熱装置７０の順に通過させる第２空気通路に切り替わるように制御される。室内蒸発器１８通過後の空気の全流量が冷風バイパス通路３６を通過するように決定される。冷房モードでは、空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくようにエアミックスドア３４の開度を制御してもよい。

　また、第２膨張弁１５ｂへ出力される制御信号については、第２膨張弁１５ｂへ流入する冷媒の過冷却度が、目標過冷却度に近づくように決定される。目標過冷却度は、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が極大値となるように決定された値である。

　また、送風機３２の電動モータへ出力される制御電圧については、暖房モードと同様に決定される。内外気切替ドア３３ａ用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、暖房モードと同様に決定される。吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、暖房モードと同様に決定される。

　また、加熱能力制御部４０ｄは、補助加熱装置７０の加熱能力を停止させる。

　従って、冷房モード時の冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２に流入する。この際、エアミックスドア３４が室内凝縮器流路３５を全閉としているので、室内凝縮器１２に流入した冷媒は、殆ど空気と熱交換することなく、室内凝縮器１２から流出する。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第２開閉弁２２が閉じているので、第１三方継手１３ａから第１冷媒通路１４ａへ流出し、第１膨張弁１５ａに流入する。この際、第１膨張弁１５ａが全開状態となっているので、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１５ａにて減圧されることなく、室外熱交換器１６に流入する。

　室外熱交換器１６に流入した冷媒は、室外熱交換器１６にて送風ファンから送風された外気へ放熱する。室外熱交換器１６から流出した冷媒は、第１開閉弁２１が閉じているので、第２三方継手１３ｂを介して第３冷媒通路１４ｃへ流入し、第２膨張弁１５ｂにて低圧冷媒となるまで減圧される。

　第２膨張弁１５ｂにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器１８へ流入し、送風機３２から送風された空気から吸熱して蒸発する。これにより、空気が冷却される。室内蒸発器１８から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁１９を介してアキュムレータ２０へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２０にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入口から吸入されて再び圧縮機１１にて圧縮される。

　以上の如く、冷房モードでは、室内蒸発器１８にて冷却された空気を空調対象空間である車室内へ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。

　（ｃ）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開閉弁２１を閉じ、第２開閉弁２２を閉じ、第１膨張弁１５ａを絞り状態とし、第２膨張弁１５ｂを絞り状態とする。また、空調制御装置４０は、室内凝縮器流路３５が全開となり、冷風バイパス通路３６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の冷凍サイクル装置１０では、図１の白抜き矢印に示すように、圧縮機１１、室内凝縮器１２、第１膨張弁１５ａ、室外熱交換器１６、逆止弁１７、第２膨張弁１５ｂ、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁１９、アキュムレータ２０、および圧縮機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１６と室内蒸発器１８が冷媒流れに対して直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、サイクルの成績係数ＣＯＰｒが極大値に近づくように第１膨張弁１５ａ及び第２膨張弁１５ｂ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１５ａの絞り開度を減少させ、第２膨張弁１５ｂ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１８が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。更に、室外熱交換器１６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１６は放熱器として機能し、室外熱交換器１６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１６は蒸発器として機能する。

　そして、室外熱交換器１６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１６の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器１６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１６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１６の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器１６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。

　更に、直列除湿暖房モード時に室内凝縮器１２のみの加熱能力では、ケーシング３１から吹き出される空気が目標吹出温度ＴＡＯに達しない場合には、加熱能力制御部４０ｄは補助加熱装置７０を稼働させて、空気温度センサ５８によって検出された空気温度ＴＡＶに基づいて、ケーシング３１から吹き出される空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、補助加熱装置７０をフィードバック制御する。

　従って、直列除湿暖房モードでは、室内蒸発器１８にて冷却されて除湿された空気を、室内凝縮器１２や補助加熱装置７０にて再加熱して空調対象空間である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。更に、第１膨張弁１５ａ及び第２膨張弁１５ｂの絞り開度を調整することによって、室内凝縮器１２における空気の加熱能力を調整することができる。

　（ｄ）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開閉弁２１を開き、第２開閉弁２２を開き、第１膨張弁１５ａを絞り状態とし、第２膨張弁１５ｂを絞り状態とする。

　これにより、並列除湿暖房モードでは、図１の網掛けハッチング付き矢印に示すように、圧縮機１１、室内凝縮器１２、第１膨張弁１５ａ、室外熱交換器１６、（第１開閉弁２１、）アキュムレータ２０、および圧縮機１１の順に冷媒を循環させるとともに、圧縮機１１、室内凝縮器１２、（第２開閉弁２２、）第２膨張弁１５ｂ、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁１９、アキュムレータ２０、および圧縮機１１の順に冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

　つまり、並列除湿暖房モードでは、室内凝縮器１２から流出した冷媒の流れを第１三方継手１３ａにて分岐し、分岐された一方の冷媒を第１膨張弁１５ａ、室外熱交換器１６、および圧縮機１１の順に流すとともに、分岐された他方の冷媒を第２膨張弁１５ｂ、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁１９、および圧縮機１１の順に流す冷媒回路に切り替えられる。

　例えば、圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号については、暖房モードと同様に決定される。エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、暖房モードと同様に、エアミックスドア３４が冷風バイパス通路３６を全閉とし、室内蒸発器１８通過後の空気の全流量が室内凝縮器流路３５を通過するように決定される。

　また、第１膨張弁１５ａ及び第２膨張弁１５ｂへ出力される制御信号については、室内蒸発器１８に着霜が生じてしまうことを抑制するように決定される。

　また、送風機３２の電動モータへ出力される制御電圧については、暖房モードと同様に決定される。内外気切替ドア３３ａ用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、暖房モードと同様に決定される。吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、暖房モードと同様に決定される。

　従って、並列除湿暖房モード時の冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。室内凝縮器１２に流入した冷媒は、エアミックスドア３４が室内凝縮器流路３５を開いているので、暖房モードと同様に、送風機３２から送風されて室内蒸発器１８を通過した空気と熱交換して放熱する。これにより、空気が加熱される。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒の流れは、第２開閉弁２２が開いているので、第１三方継手１３ａにて分岐される。第１三方継手１３ａにて分岐された一方の冷媒は、第１冷媒通路１４ａへ流出し、第１膨張弁１５ａにて低圧冷媒となるまで減圧される。第１膨張弁１５ａにて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１６へ流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。

　一方、第１三方継手１３ａにて分岐された他方の冷媒は、第２冷媒通路１４ｂへ流出する。第２冷媒通路１４ｂへ流出した冷媒は、逆止弁１７の作用によって、室外熱交換器１６へ流出することはなく、第２開閉弁２２及び第３三方継手１３ｃを介して第２膨張弁１５ｂへ流入する。

　第２膨張弁１５ｂへ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第２膨張弁１５ｂにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器１８へ流入し、送風機３２から送風された空気から吸熱して蒸発する。これにより、空気が冷却される。室内蒸発器１８から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁１９にて減圧されて、室外熱交換器１６から流出した冷媒と同等の圧力となる。

　蒸発圧力調整弁１９から流出した冷媒は、第４三方継手１３ｄへ流入して、室外熱交換器１６から流出した冷媒と合流する。第４三方継手１３ｄにて合流した冷媒は、アキュムレータ２０へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２０にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入口から吸入されて再び圧縮機１１にて圧縮される。

　更に、並列除湿暖房モード時に室内凝縮器１２のみの加熱能力では、ケーシング３１から吹き出される空気が目標吹出温度ＴＡＯに達しない場合には、加熱能力制御部４０ｄは補助加熱装置７０を稼働させて、空気温度センサ５８によって検出された空気温度ＴＡＶに基づいて、ケーシング３１から吹き出される空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、補助加熱装置７０をフィードバック制御する。

　以上の如く、並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器１８にて冷却されて除湿された空気を、室内凝縮器１２や補助加熱装置７０にて再加熱して空調対象空間である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ことができる。

　更に、本実施形態の並列除湿暖房モードでは、室外熱交換器１６における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度よりも低下させることができる。従って、室外熱交換器１６における冷媒蒸発温度と外気との温度差を拡大させて、室外熱交換器１６における吸熱量を増加させることができる。

　これにより、室外熱交換器１６における冷媒蒸発温度が室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度と同等なる冷凍サイクル装置よりも、室内凝縮器１２における空気の加熱能力を増加させることができる。

　（ｅ）除霜モード
　空調制御装置４０の着霜判定部４０ｅが室外熱交換器１６に着霜が生じたと判定した場合には、以下に示す除霜モードが実行される。着霜判定部４０ｅは、例えば、外気温センサ５２によって検出された外気温Ｔａｍが０℃以下となっており、更に、外気温Ｔａｍから室外熱交換器温度センサ５９によって検出された室外熱交換器１６の温度を減算した値が予め定めた基準温度差以上となっている場合に、室外熱交換器１６に着霜が生じたと判定する。

　除霜モードでは、空調制御装置４０が、第１開閉弁２１を閉じ、第２開閉弁２２を閉じ、第１膨張弁１５ａを全開状態とし、第２膨張弁１５ｂを絞り状態とする。

　これにより、除霜モードでは、図１の白抜き矢印に示すように、圧縮機１１、室内凝縮器１２、（第１膨張弁１５ａ、）室外熱交換器１６、（逆止弁１７、）第２膨張弁１５ｂ、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁１９、アキュムレータ２０、および圧縮機１１の順に冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

　内外気切替装置３３は、内気モードに切り替える。これにより、ケーシング３１内に、空調対象空間の空気が導入される。エアミックスドア３４の電動アクチュエ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３４が冷風バイパス通路３６を全開とし、室内蒸発器１８通過後の空気の全流量が冷風バイパス通路３６を通過するように決定される。

　従って、除霜モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２に流入する。この際、エアミックスドア３４が室内凝縮器流路３５を全閉としているので、室内凝縮器１２に流入した冷媒は、殆ど空気と熱交換することなく、室内凝縮器１２から流出する。

　また、加熱能力制御部４０ｄは、補助加熱装置７０を稼働させて、空気温度センサ５８によって検出された空気温度ＴＡＶに基づいて、ケーシング３１から吹き出される空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、補助加熱装置７０をフィードバック制御する。これにより、冷風バイパス通路３６を通過した空気が補助加熱装置７０において加熱される。そして、加熱された空気が、空調対象空間である車室内へ吹き出されることによって、除霜モードにおいて車室内の温度が低下することが抑制される。

　なお、暖房モード時では補助加熱装置７０に流入する空気は、室内凝縮器１２によって加熱されるが、一方で、除霜モード時では、補助加熱装置７０に流入する空気は、室内蒸発器１８によって冷却される。そこで、加熱能力制御部４０ｄは、除霜モード時における補助加熱装置７０の加熱能力を、暖房モード時における加熱能力よりも高くしている。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第２開閉弁２２が閉じているので、第１三方継手１３ａから第１冷媒通路１４ａへ流出し、第１膨張弁１５ａに流入する。この際、第１膨張弁１５ａが全開状態となっているので、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１５ａにて減圧されることなく、室外熱交換器１６に流入する。

　室外熱交換器１６に流入した冷媒は、室外熱交換器１６にて送風ファンから送風された外気へ放熱する。室外熱交換器１６から流出した冷媒は、第１開閉弁２１が閉じているので、第２三方継手１３ｂを介して第３冷媒通路１４ｃへ流入し、第２膨張弁１５ｂにて低圧冷媒となるまで減圧される。

　第２膨張弁１５ｂにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器１８へ流入し、送風機３２から送風された空気から吸熱して蒸発する。これにより、空気が冷却される。室内蒸発器１８から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁１９を介してアキュムレータ２０へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２０にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入口から吸入されて再び圧縮機１１にて圧縮される。

　上記したように、エアミックスドア３４が室内凝縮器流路３５を全閉としているので、室内凝縮器１２に流入した冷媒は、殆ど空気と熱交換することなく、室内凝縮器１２から流出する。このため、室内蒸発器１８において送風機３２から送風された空気と熱交換して吸熱した冷媒が、室内凝縮器１２において温度が低下すること無く、室外熱交換器１６に供給される。この結果、室外熱交換器１６に付着した霜が溶解して、室外熱交換器１６から霜が取り除かれる。

　従って、本実施形態の空調装置１によれば、暖房モード、冷房モード、直列除湿暖房モード、並列除湿暖房モード、及び除霜モードの運転を切り替えることによって、空調対象空間である車室内の適切な空調を実現することができる。

　以上説明したように、空調装置１は、空気を加熱する補助加熱装置７０を有し、除霜モード時には、室外熱交換器１６にて放熱させた冷媒を減圧して室内蒸発器１８にて蒸発させる冷媒回路に切り替える。更に、除霜モードには、エアミックスドア３４が、空気を、室内凝縮器１２を迂回させると共に室内蒸発器１８および補助加熱装置７０の順に通過させる第２空気通路に切り替える。

　これにより、室内蒸発器１８を通過して、室内蒸発器１８において冷却された空気を補助加熱装置７０において加熱することができ、加熱された空調対象空間である車室内へ吹き出すことによって、除霜モードにおいて車室内の温度の低下を抑制することができる。この結果、室外熱交換器１６の除霜運転中であっても、空調装置１の暖房能力の低下を抑制することができる。

　また、暖房モード時には、エアミックスドア３４が、空気を室内蒸発器１８、室内凝縮器１２、および補助加熱装置７０の順に通過させる第１空気通路に切り替える。これにより、室内凝縮器１２のみの加熱能力では、ケーシング３１から吹き出される空気が目標吹出温度ＴＡＯに達しない場合には、補助加熱装置７０を稼働させることにより、ケーシング３１から吹き出される空気を目標吹出温度ＴＡＯにすることができる。

　また、加熱能力制御部４０ｄは、除霜モード時における補助加熱装置７０の加熱能力を、暖房モード時における補助加熱装置７０の加熱能力よりも高くする。これにより、除霜モード時に室内凝縮器１２にて空気を加熱することができなくても、補助加熱装置７０にて空気を充分に加熱することができる。そして、補助加熱装置７０にて充分に加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、除霜モードにおいて車室内の温度が低下することが確実に抑制される。

　また、加熱能力制御部４０ｄは、冷房モード時に、補助加熱装置７０の加熱能力を停止させる。これにより、冷房モード時に、空気が補助加熱装置７０によって無駄に加熱されることが防止され、補助加熱装置７０が電気式のヒータである場合に、無駄に電気エネルギーが消費されることが防止される。また、空気が補助加熱装置７０によって加熱されることによって、空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯよりも高くなってしまうことが防止される。

　除霜モード時には、内外気切替装置３３は、内気モードに切り替える。これにより、除霜モード時に空調対象空間に空調対象空間よりも低温の外気が進入することが防止される。このため、室内蒸発器１８と熱交換する空気が低温となることが防止され、室内蒸発器１８を流通する冷媒が送風機３２から送風された空気と効果的に熱交換されて効果的に吸熱する。この結果、より短時間に、室外熱交換器１６に付着した霜が溶解して、室外熱交換器１６から霜が取り除かれる。

　（第２実施形態）
　図３を用いて、第２実施形態の空調装置２について、以上説明した第１実施形態の空調装置１と異なる点について説明する。

　第２実施形態の空調装置２では、図３に示すように、ケーシング３１に、第３空気通路３８が形成されるともに、空気通路切替装置である風路切替ドア３９が設けられている。第３空気通路３８は、その入り口が冷風バイパス通路３６の入り口部分から分岐して、冷風バイパス通路３６と並列に形成され、その出口が補助加熱装置７０の下流と合流している。

　風路切替ドア３９は、第３空気通路３８の入り口のケーシング３１に揺動可能に設けられている。風路切替ドア３９は、空調制御装置４０から出力された制御信号によって、図３の破線で示すように、第３空気通路３８の入り口を閉塞するとともに冷風バイパス通路３６の途中部分を開放し、又は、図３の実線に示すように、第３空気通路３８の入り口を開放するとともに冷風バイパス通路３６の途中部分を閉塞する。

　第２実施形態の空調装置２では、冷房モード時において、図３に示すように、エアミックスドア３４が冷風バイパス通路３６の入り口を全開とし、風路切替ドア３９が第３空気通路３８の入り口を開放し、室内蒸発器１８を流通した空気を室内凝縮器１２及び補助加熱装置７０を迂回させる第３空気通路に切り替える。

　これにより、冷房モード時に、室内蒸発器１８を流通した空気が補助加熱装置７０を通過することによる通風抵抗の増大を防止することができ、冷房モード時における室内蒸発器１８を流通した空気が流れる流路の通風抵抗を低減することができる。このため、送風機３２の電動モータの消費電力を削減することができる。

　（第３実施形態）
　図４を用いて、第３実施形態の空調装置３について、以上説明した第１実施形態の空調装置１と異なる点について説明する。

　第３実施形態の空調装置３では、図４に示すように、補助加熱装置７０の上流であって、室内凝縮器流路３５および冷風バイパス通路３６の合流部分のケーシング３１内に、空気誘導ドア７１が設けられている。空気誘導ドア７１は、室内凝縮器流路３５と冷風バイパス通路３６のいずれか一方から流出した空気を補助加熱装置７０へ導く誘導部である。空気誘導ドア７１は、空調制御装置４０から出力された制御信号によって、室内凝縮器流路３５の出口を閉塞して、冷風バイパス通路３６を流通する空気を補助加熱装置７０の全面に導き（図４の実線示）、又は冷風バイパス通路３６の出口を閉塞して、室内凝縮器流路３５を流通する空気を補助加熱装置７０の全面に導く（図４の破線示）。

　除霜モード時には、空気誘導ドア７１は、室内凝縮器流路３５の出口を閉塞して、冷風バイパス通路３６を流通する空気を補助加熱装置７０の全面に導く（図４の実線示）。一方で、暖房モード時、直列除湿暖房モード時、及び並列除湿暖房モード時には、空気誘導ドア７１は、冷風バイパス通路３６の出口を閉塞して、室内凝縮器流路３５を流通する空気を補助加熱装置７０の全面に導く（図４の破線示）。

　これにより、空気が補助加熱装置７０の全面に導かれるので、空気が補助加熱装置７０の一部を通過する場合と比較して、空気が補助加熱装置７０によって効果的に加熱される。このため、ケーシング３１から吹き出される空気を目標吹出温度ＴＡＯに確実に加熱することができる。また、補助加熱装置７０が電気式のヒータである場合に、補助加熱装置７０の消費電力を低減、或いは補助加熱装置７０の小型化を図ることができる。

　（他の実施形態）
　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示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。

　上述の各実施形態では、本開示に係る空調装置を車両用に適用した例を説明したが、本開示は車両用に限定されず定置型の空調装置に適用してもよい。

　また、冷凍サイクル装置１０を構成する各構成機器は、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、上述の実施形態では、圧縮機１１として、電動圧縮機を採用した例を説明したが、車両走行用エンジンに適用される場合は、圧縮機１１として、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機を採用してもよい。

　また、上記各実施形態に開示された技術的特徴は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第２実施形態の空調装置２と第３実施形態の空調装置３とを組み合わせた空調装置であっても良い。

Claims (7)

1. 　冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）から吐出された前記冷媒と空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させる室内凝縮器（１２）と、
   　前記室内凝縮器（１２）から流出した前記冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１６）と、
   　前記室外熱交換器から流出した前記冷媒と前記空気とを熱交換させて前記冷媒を蒸発させる室内蒸発器（１８）と、
   　前記冷媒を循環させる冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置（１５ｂ、２１、２２）と、
   　前記空気を加熱する補助加熱装置（７０）と、
   　前記空気を流通させる空気通路を形成する空気通路形成部（３１）と、
   　前記空気通路を切り替える空気通路切替装置（３４）と、を有し、
   　前記室内凝縮器、前記室内蒸発器及び前記補助加熱装置は、前記空気通路内に配置されており、
   　前記冷媒回路切替装置は、
   　　前記空調対象空間の暖房を行う暖房モード時には、前記室内凝縮器にて放熱させた前記冷媒を減圧して前記室外熱交換器にて蒸発させる冷媒回路に切り替え、
   　　前記室外熱交換器の除霜を行う除霜モード時には、前記室外熱交換器にて放熱させた前記冷媒を減圧して前記室内蒸発器にて蒸発させる冷媒回路に切り替え、
   　前記空気通路切替装置は、
   　　前記暖房モード時には、前記空気を前記室内蒸発器および前記室内凝縮器の順に通過させる第１空気通路に切り替え、
   　　前記除霜モード時には、前記空気を、前記室内凝縮器を迂回させると共に前記室内蒸発器および前記補助加熱装置の順に通過させる第２空気通路に切り替える空調装置。
2. 　前記空気通路切替装置は、前記暖房モード時には、前記空気を前記室内蒸発器、前記室内凝縮器、および前記補助加熱装置の順に通過させる第１空気通路に切り替える請求項１に記載の空調装置。
3. 　前記補助加熱装置の加熱能力を制御する加熱能力制御部（４０ｄ）を更に有し、
   　前記加熱能力制御部は、前記除霜モード時における前記補助加熱装置の前記加熱能力を、前記暖房モード時における前記補助加熱装置の前記加熱能力よりも高くする請求項１又は２に記載の空調装置。
4. 　前記補助加熱装置の加熱能力を制御する加熱能力制御部（４０ｄ）を更に有し、
   　前記冷媒回路切替装置は、前記空調対象空間の冷房を行う冷房モード時には、前記室外熱交換器にて放熱させた前記冷媒を減圧して前記室内蒸発器にて蒸発させる冷媒回路に切り替え、
   　前記空気通路切替装置は、前記冷房モード時には、前記第２空気通路に切り替え、
   　前記加熱能力制御部は、前記冷房モード時に、前記補助加熱装置の加熱能力を停止させる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空調装置。
5. 　前記空気通路に外気を導入する外気モードと、前記空気通路に前記空調対象空間の内気を導入する内気モードと、を切り替える内外気切替装置（３３）を更に有し、
   　前記内外気切替装置は、前記除霜モード時には、前記内気モードに切り替える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空調装置。
6. 　前記冷媒回路切替装置は、前記空調対象空間の冷房を行う冷房モード時には、前記室外熱交換器にて放熱させた前記冷媒を減圧して前記室内蒸発器にて蒸発させる冷媒回路に切り替え、
   　前記空気通路切替装置は、前記冷房モード時には、前記空気を前記室内蒸発器を流通させて前記室内凝縮器及び前記補助加熱装置を迂回させる第３空気通路（３８）に切り替える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の空調装置。
7. 　前記空気通路形成部内には、
   　　前記室内凝縮器にて前記冷媒と熱交換する空気を流通させる室内凝縮器流路（３５）と、
   　　前記室内凝縮器を迂回する空気を流通させる冷風バイパス通路（３６）と、が形成されており、
   　前記空気通路切替装置は、前記室内凝縮器流路と前記冷風バイパス通路のいずれか一方から流出した空気を前記補助加熱装置へ導く誘導部（７１）を更に有する請求項２に記載の空調装置。
   
    

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