(57)【要約】【課題】ユーザの不快感を防ぎつつ、室外熱交換器の着霜を抑制することが可能な車両用空調装置を提供する。【解決手段】制御装置２は、車室内の温度を目標暖房温度に維持するようにヒートポンプサイクル１０に冷媒を循環する室温維持運転モード時に、室外熱交換器１３が所定着霜状態に到達したと判定したときには、室温維持着霜抑制運転を行う。このとき、所定着霜状態を判定した時点の状態に対して、送風機３２による送風量を維持しつつ、車室内への吹出温度を低下させないように圧縮機１１の回転数を上昇させる。これらとともに、室外熱交換器１３の温度が低下しないように暖房用膨張弁２１の開度を上昇させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）、空調ダクト（３１）内に配されて前記圧縮機が吐出した高温高圧の冷媒と前記空調ダクト内を流れる空気との熱交換により車室内へ吹き出す空気を加熱する室内熱交換器（１２）、前記室内熱交換器から流出した冷媒を減圧する減圧手段（２１）、および、前記減圧手段で減圧された冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器（１３）、を有するヒートポンプサイクル（１０）と、
前記空調ダクト内に前記車室内へ吹き出す空気流を発生させる送風手段（３２）と、
前記室外熱交換器の温度もしくはその関連物理量に基づいて、前記室外熱交換器に所定量の着霜がある所定着霜状態に到達したか否かを判定する着霜判定手段（２３２）と、
前記着霜判定手段の判定結果に基づいて、前記減圧手段の開度制御、前記圧縮機の回転数制御、および、前記送風手段の送風量制御を行う制御手段（２）と、を備え、
前記制御手段は、
前記室内熱交換器で前記空気を加熱して前記車室内を暖房するように、前記ヒートポンプサイクルに冷媒を循環している暖房運転中に、前記着霜判定手段が前記所定着霜状態に到達したと判定したときには、
前記判定された時点の状態に対して、前記送風手段による、予め決められた所定の送風量を維持しつつ、目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数に比して、前記圧縮機の回転数を高くするとともに、前記目標吹出温度に対応して決められる所定の開度に比して、前記減圧手段の開度を大とすることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記暖房運転のうち、前記車室内の温度を目標暖房温度に維持するように前記ヒートポンプサイクルに冷媒を循環する室温維持運転モード時に、前記着霜判定手段が前記所定着霜状態に到達したと判定したときには、
前記判定された時点の状態に対して、前記送風手段による、前記所定の送風量を維持しつつ、前記所定の回転数に比して、前記圧縮機の回転数を高くするとともに、前記所定の開度に比して、前記減圧手段の開度を大とする、室温維持着霜抑制運転を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記室温維持着霜抑制運転中に、前記圧縮機の回転数が許容最大回転数に到達した場合には、吹出温維持着霜抑制運転へ切り替えるものであって、
前記吹出温維持着霜抑制運転では、
前記許容最大回転数への到達時点の状態に対して、前記圧縮機の回転数を前記許容最大回転数に維持しつつ、前記室温維持着霜抑制運転で設定した開度に比して、前記減圧手段の開度を大とするとともに、前記室温維持着霜抑制運転で設定した送風量に比して、前記送風手段による送風量を小とすることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記暖房運転を開始した直後は、前記車室内の温度を前記目標暖房温度に向けて上昇させる室温上昇運転モードを設定し、前記車室内の温度が前記目標暖房温度へ到達した場合に、前記室温維持運転モードへ設定を切り替えるものであって、
前記室温維持運転モードへ設定を切り替えるときには、
前記目標暖房温度への到達時点の状態に対して、
前記送風手段による送風量を、前記室温上昇運転モード時の送風量に比して、前記所定の送風量にまで小とするとともに、前記室温上昇運転モード時の回転数に比して、前記圧縮機の回転数を前記所定の回転数にまで低くし、
前記室内熱交換器から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、前記室温上昇運転モード時の開度に比して、前記減圧手段の開度を前記所定の開度にまで小とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）、空調ダクト（３１）内に配されて前記圧縮機が吐出した高温高圧の冷媒と前記空調ダクト内を流れる空気との熱交換により車室内へ吹き出す空気を加熱する室内熱交換器（１２）、前記室内熱交換器から流出した冷媒を減圧する減圧手段（２１）、および、前記減圧手段で減圧された冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器（１３）、を有するヒートポンプサイクル（１０）と、
前記空調ダクト内に前記車室内へ吹き出す空気流を発生させる送風手段（３２）と、
前記室外熱交換器の温度もしくはその関連物理量に基づいて、前記室外熱交換器に所定量の着霜がある所定着霜状態に到達したか否かを判定する着霜判定手段（２３２）と、
前記着霜判定手段の判定結果に基づいて、前記減圧手段の開度制御、前記圧縮機の回転数制御、および、前記送風手段の送風量制御を行う制御手段（２）と、を備え、
前記制御手段は、
前記室内熱交換器で前記空気を加熱して前記車室内を暖房するように、前記ヒートポンプサイクルに冷媒を循環している暖房運転中に、前記着霜判定手段が前記所定着霜状態に到達したと判定したときには、
前記判定された時点の状態に対して、
前記送風手段による送風量を維持しつつ、前記車室内への吹出温度を低下させないように前記圧縮機の回転数を上昇させるとともに、前記室外熱交換器の温度が低下しないように前記減圧手段の開度を上昇させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記暖房運転のうち、前記車室内の温度を目標暖房温度に維持するように前記ヒートポンプサイクルに冷媒を循環する室温維持運転モード時に、前記着霜判定手段が前記所定着霜状態に到達したと判定したときには、
前記判定された時点の状態に対して、
前記送風手段による送風量を維持しつつ、前記車室内への吹出温度を低下させないように前記圧縮機の回転数を上昇させるとともに、前記室外熱交換器の温度が低下しないように前記減圧手段の開度を上昇させる、室温維持着霜抑制運転を行うことを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記室温維持着霜抑制運転中に、前記圧縮機の回転数が許容最大回転数に到達した場合には、吹出温維持着霜抑制運転へ切り替えるものであって、
前記吹出温維持着霜抑制運転では、
前記許容最大回転数への到達時点の状態に対して、
前記圧縮機の回転数を維持しつつ、前記室外熱交換器の温度が低下しないように前記減圧手段の開度を上昇させるとともに、前記車室内への吹出温度を低下させないように前記送風手段による送風量を低下させることを特徴とする請求項６に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記制御手段は、
前記暖房運転を開始した直後は、前記車室内の温度を前記目標暖房温度に向けて上昇させる室温上昇運転モードを設定し、前記車室内の温度が前記目標暖房温度へ到達した場合に、前記室温維持運転モードへ設定を切り替えるものであって、
前記室温維持運転モードへ設定を切り替えるときには、
前記目標暖房温度への到達時点の状態に対して、
前記送風手段による送風量を所定風量にまで低下させるとともに、前記吹出温度が所定温度となるように前記圧縮機の回転数を低下させ、
前記室内熱交換器から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、前記減圧手段の開度を下降させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記室外熱交換器は、
相互に間隔を空けて配列され、前記冷媒が内部を流通する複数の冷媒チューブ（１６ａ）と、
隣り合う前記冷媒チューブの間に形成された空気通路に設けられ、前記冷媒チューブに熱的に接合されたフィン（５０）と、を備え、
前記フィンは、前記空気通路の前記空気の流入側において、前記冷媒チューブよりも前記空気の流れの上流側に向けて突出する突出部（５０ｂ）を有することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項１０】
前記室外熱交換器は、
前記冷媒が内部を流通する冷媒チューブ（１６ａ）、および、前記冷媒へ熱を供給するための媒体が内部を流通する媒体チューブ（４３ａ）、を含む複数のチューブを備え、
隣り合う前記チューブの間に、前記冷媒チューブ内を流通する冷媒へ熱を供給する空気が流通する空気通路が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項１１】
前記室外熱交換器は、
前記冷媒が内部を流通する複数の冷媒チューブ（１６ａ）を相互に間隔を空けて配列した熱交換部（７１）を有し、
前記熱交換部は、前記冷媒チューブの配列方向の寸法が、前記冷媒チューブの延在方向の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室外熱交換器で外気から吸熱した熱量を室内熱交換器で車室内へ放熱して車室内を暖房可能な車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば下記特許文献１に開示された暖房装置がある。この暖房装置では、室外熱交換器が着霜しやすい状態となった場合には、膨張弁の開度を全開未満で、予め定めた開度分だけ開いて、室外熱交換器における冷媒温度を上昇させ、室外熱交換器における着霜を遅らせるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１９２５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術の装置では、室外熱交換器が着霜しやすい状態となった場合には、膨張弁の開度を大きくして暖房運転を続行するため、暖房性能が低下して室内温度が低下しやすく、ユーザが不快を感じやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、ユーザの不快感を防ぎつつ、室外熱交換器の着霜を抑制することが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、開示された発明の一つでは、
制御手段（２）は、
室内熱交換器（１２）で空気を加熱して車室内を暖房するように、ヒートポンプサイクル（１０）に冷媒を循環している暖房運転中に、着霜判定手段（２３２）が、室外熱交換器（１３）への着霜状態が所定着霜状態に到達したと判定したときには、
判定された時点の状態に対して、送風手段（３２）による、予め決められた所定の送風量を維持しつつ、目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数に比して、圧縮機（１１）の回転数を高くするとともに、目標吹出温度に対応して決められる所定の開度に比して、減圧手段（２１）の開度を大とすることを特徴としている。
【０００７】
これによると、制御手段は、暖房運転を行っているときに、室外熱交換器に所定量の着霜がある状態に到達したと判定された場合には、判定時点の目標吹出温度に対応して決められる所定の開度に比して、減圧手段の開度を大とする。これに伴い、室外熱交換器へ流入する冷媒の温度を上昇させて室外熱交換器の温度低下を抑止することができる。したがって、室外熱交換器への着霜の進行を抑制することが可能である。
【０００８】
減圧手段の開度を大として室外熱交換器の温度低下を抑止しただけでは、ヒートポンプサイクルの暖房能力が低下してしまう。そこで、室外熱交換器に所定量の着霜がある状態に到達したと判定された場合には、送風手段による送風量を予め決められた所定の送風量に維持しつつ、判定時点の目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数に比して、圧縮機の回転数を高くする。これに伴い、車室内への吹出風量を維持しつつ、ヒートポンプサイクルの暖房能力の低下を抑制して車室内への吹出温度を低下を抑止することが可能である。したがって、車室内への吹出風量および吹出温度を低下させることなく、車室内の暖房を行なうことができる。これらにより、ユーザの不快感を防ぎつつ、室外熱交換器の着霜を抑制することができる。
【０００９】
また、開示された発明の他の一つでは、
制御手段（２）は、
室内熱交換器（１２）で空気を加熱して車室内を暖房するようにヒートポンプサイクル（１０）に冷媒を循環している暖房運転中に、着霜判定手段（２３２）が、室外熱交換器（１３）への着霜状態が所定着霜状態に到達したと判定したときには、
判定された時点の状態に対して、
送風手段（３２）による送風量を維持しつつ、車室内への吹出温度を低下させないように圧縮機（１１）の回転数を上昇させるとともに、室外熱交換器（１３）の温度が低下しないように減圧手段（２１）の開度を上昇させることを特徴としている。
【００１０】
これによると、制御手段は、暖房運転を行っているときに、室外熱交換器に所定量の着霜がある状態に到達したと判定された場合には、室外熱交換器の温度が低下しないように、判定された時点の開度よりも減圧手段の開度を上昇させる。したがって、室外熱交換器への着霜の進行を抑制することができる。また、これに合わせて、送風手段による送風量を判定された時点の送風量に維持しつつ、車室内への吹出温度を低下させないように、判定された時点の回転数よりも圧縮機の回転数を上昇させる。したがって、車室内への吹出風量および吹出温度を低下させることなく、車室内の暖房を行なうことができる。これらにより、ユーザの不快感を防ぎつつ、室外熱交換器の着霜を抑制することができる。
【００１１】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態における車両用空調装置１の概略構成を示す模式図である。
【図２】車両用空調装置１の暖房運転状態を示す模式図である。
【図３】車両用空調装置１の冷房運転状態を示す模式図である。
【図４】制御装置２が行う暖房運転概略制御動作を示すフローチャートである。
【図５】制御装置２が行う圧縮機１１の回転数制御動作を示すフローチャートである。
【図６】制御装置２が行う暖房用膨張弁２１の開度制御動作を示すフローチャートである。
【図７】制御装置２が行う送風機３２の送風量制御動作を示すフローチャートである。
【図８】暖房運転における運転モードと車室内温度との関係を示すタイムチャートである。
【図９】暖房運転における運転モードと各種特性値との関係を示すタイムチャートである。
【図１０】室外熱交換器１３に適用する熱交換器７０の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】熱交換器７０における各流体の流れを示す斜視図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】熱交換器７０上の霜の成長を示す模式図である。
【図１４】室外熱交換器１３の熱交換部７１が複数パスである例を示す模式図である。
【図１５】比較例の室外熱交換器を示す模式図である。
【図１６】熱交換器７０を室外熱交換器１３に適用した場合の効果について説明するためのグラフである。
【図１７】他の実施形態における暖房用膨張弁２１の開度制御動作を示すフローチャートである。
【図１８】他の実施形態における暖房用膨張弁２１の開度制御動作を示すフローチャートである。
【図１９】他の実施形態における暖房用膨張弁２１の開度制御動作を示すフローチャートである。
【図２０】他の実施形態における室外熱交換器１３に適用する熱交換器の断面図である。
【図２１】他の実施形態における室外熱交換器１３に適用する熱交換器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１４】
（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態について、図１〜図１６を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すように、車両用空調装置１は、ヒートポンプサイクル１０、空調ユニット３０、および、制御手段である制御装置２等を備えている。ヒートポンプサイクル１０は、車室内への送風空気の温度を調整する蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルである。空調ユニット３０は、ヒートポンプサイクル１０によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出す。制御装置２は、車両用空調装置１の各種構成機器の作動を制御する所謂エアコンＥＣＵである。
【００１６】
ヒートポンプサイクル１０は、送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房モード（冷房運転）の冷媒回路と、送風空気を加熱して車室を暖房する暖房モード（暖房運転）の冷媒回路とを切替え可能に構成されている。図２では、暖房モードにおける冷媒の流通部分を実線で示し、冷媒の流通が中止された部分を破線で示している。また、図３では、冷房モードにおける冷媒の流通部分を実線で示し、冷媒の流通が中止された部分を破線で示している。
【００１７】
ヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１、室内凝縮器１２（室内熱交換器に相当）、室外熱交換器１３、室内蒸発器１４、アキュムレータ１５、暖房用膨張弁２１（減圧手段に相当）、冷房用膨張弁２２、電磁弁２３、および逆止弁２４等を備えている。
【００１８】
圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。室内凝縮器１２は、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。室内蒸発器１４は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。暖房用膨張弁２１および冷房用膨張弁２２は、冷媒を減圧膨張させる減圧装置である。電磁弁２３は、冷房モードの冷媒回路と、暖房モードの冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替手段である。
【００１９】
ヒートポンプサイクル１０では、例えば、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。
【００２０】
圧縮機１１は、例えば車室外となる車両のボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出し、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。固定容量型の圧縮機構としては、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。
【００２１】
電動モータは、例えばインバータから出力される交流電圧によって、その回転数が制御される交流モータである。インバータは、制御装置２から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。この回転数制御出力によって、圧縮機１１の冷媒吐出能力が変更される。
【００２２】
圧縮機１１の吐出口側には、室内凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１２は、空調ユニット３０において車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース３１（空調ダクトに相当）内に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させることで送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。
【００２３】
室内凝縮器１２の冷媒出口側には、暖房モード時に冷媒を減圧させる暖房用膨張弁２１を介して室外熱交換器１３の冷媒入口側が接続されている。暖房用膨張弁２１は、例えば、全開機能付き電気式膨張弁である。暖房用膨張弁２１は、全開機能付き電気式膨張弁に限定されるものではない。暖房用膨張弁２１として、例えば、全開機能のない電気式膨張弁と、この電機式膨張弁と並列に設けられた開閉弁とで構成してもかまわない。
【００２４】
室外熱交換器１３は、ボンネット内に配置されて、内部を流通する冷媒と室外ファン１３ａから送風された車室外の空気（外気）とを熱交換させる。室外熱交換器１３は、暖房運転時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮する蒸発器として機能する。室外熱交換器１３は、冷房運転時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。
【００２５】
室外ファン１３ａは、制御装置２から出力される制御電圧によって回転数（送風能力）が制御される電動式送風機である。室外熱交換器１３の冷媒出口側には、冷房モード時に冷媒を減圧させる冷房用膨張弁２２を介して室内蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。
【００２６】
冷房用膨張弁２２としては、例えば、全閉機能付き電気式膨張弁等の可変絞り機構を用いることができる。また、冷房用膨張弁２２は、冷房モード時に冷媒を減圧させる機能を発揮できれば、これに限定されるものではない。冷房用膨張弁２２は、全閉機能のない電気式膨張弁であってもよい。また、冷房用膨張弁２２は、可変絞りに限定されることなく、オリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りを採用することもできる。
【００２７】
室外熱交換器１３の冷媒出口側と室内蒸発器１４の冷媒入口側とを繋ぐ冷媒通路には、逆止弁２４が設けられている。逆止弁２４は、室外熱交換器１３の冷媒出口から室内蒸発器１４の冷媒入口への冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を禁止する。
【００２８】
室外熱交換器１３の冷媒出口側には、逆止弁２４、冷房用膨張弁２２および室内蒸発器１４をバイパスする通路に電磁弁２３が設けられている。電磁弁２３は、冷房モードにおける冷媒回路、暖房モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段を構成し、制御装置２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開閉弁である。具体的には、電磁弁２３は、冷房モード時に閉じられ、暖房モード時に開放される。
【００２９】
なお、電磁弁２３が開いた状態で冷媒が電磁弁２３を通過する際に生じる圧力損失は、電磁弁２３が閉じた状態で冷媒が冷房用膨張弁２２を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。したがって、冷房用膨張弁２２が全閉機能を有していなくても、電磁弁２３が開いた状態では、室外熱交換器１３から流出した冷媒のほぼ全流量が電磁弁２３を通過してアキュムレータ１５側へ流れる。
【００３０】
室内蒸発器１４は、空調ケース３１内のうち、室内凝縮器１２の送風空気流れの上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。室内蒸発器１４の冷媒出口側には、アキュムレータ１５の入口側が接続されている。アキュムレータ１５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。さらに、アキュムレータ１５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。
【００３１】
次に、空調ユニット３０について説明する。空調ユニット３０は、例えば、車室内最前部のインストルメントパネルの内側に配置されている。空調ユニット３０は、その外殻を形成する空調ケース３１内に、送風機３２、室内蒸発器１４、室内凝縮器１２、エアミックスドア３４等を収容する。空調ケース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）にて成形されており、その内部に車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成している。空調ケース３１の送風空気流れ最上流側には、ケース内へ車室内の空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。
【００３２】
内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気を導入させる内気導入口及び外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させる。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、制御装置２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。
【００３３】
内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。送風手段である送風機３２は、例えば、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機であって、制御装置２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。
【００３４】
送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器１４および室内凝縮器１２が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器１４、室内凝縮器１２の順に配置されている。空調ケース３１内には、室内蒸発器１４を通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１２を通過させる風量と室内凝縮器１２を通過させない風量との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。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、制御装置２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。
【００３５】
本実施形態では、暖房モード時には、図２に示すように、室内蒸発器１４を通過後の送風空気の全風量を室内凝縮器１２へ流入させる暖房位置に、エアミックスドア３４を変位させる。したがって、室内蒸発器１４を通過後の送風空気は、室内凝縮器１２を通過して温風通路を流れ、複数の吹出用の開口部の上流側に形成されたエアミックス部３５に至る。冷房モード時には、図３に示すように、室内蒸発器１４を通過後の送風空気の全風量を室内凝縮器１２を迂回させる冷房位置に、エアミックスドア３４を変位させる。したがって、室内蒸発器１４を通過後の送風空気は、冷風通路を流れ、複数の吹出用の開口部の上流側に形成されたエアミックス部３５に至る。
【００３６】
空調ケース３１の空気流れ最下流部には、室内凝縮器１２を通過した送風空気あるいは室内凝縮器１２を迂回した送風空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口（詳細図示を省略）が設けられている。この開口としては、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口部、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口部、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口部が設けられている。これらの開口部の空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたセンターフェイス吹出口、サイドフェイス吹出口等からなるフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口（図示を省略）に接続されている。
【００３７】
したがって、冷房モード時に、エアミックスドア３４の開度を調整して、室内蒸発器１４にて冷却された送風空気の一部を室内凝縮器１２で再加熱することで、吹出口から車室内へ吹き出される送風空気の温度を調整するようにしてもよい。
【００３８】
また、デフロスタ開口部、フェイス開口部およびフット開口部の空気流れ上流側には、それぞれ、デフロスタ開口部の開口面積を調整するデフロスタドア、フェイス開口部の開口面積を調整するフェイスドア、フット開口部の開口面積を調整するフットドアが配置されている。
【００３９】
フェイスドア、デフロスタドアおよびフットドアは、吹出口モードを切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、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。なお、この吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータも、制御装置２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。
【００４０】
また、吹出口モード切替手段によって切り替えられる吹出口モードとしては、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、およびフットデフロスタモードがある。フェイスモードは、センターフェイス吹出口等から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す。バイレベルモードは、センター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。フットモードは、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す。フットデフロスタモードは、フット吹出口及びデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口及びデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出す。さらに、乗員が図示を省略した操作パネル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。
【００４１】
次に、電気制御部について説明する。制御装置２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とから構成されている。そして、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された圧縮機１１、暖房用膨張弁２１、冷房用膨張弁２２、電磁弁２３、送風機３２、上記した各種電動アクチュエータ等の作動を制御する。
【００４２】
制御装置２は、暖房運転時には、電磁弁２３を開き、冷房用膨張弁２２を閉じて、図２に示すようにヒートポンプサイクル１０に冷媒を循環する。また、制御装置２は、冷房運転時には、電磁弁２３を閉じ、暖房用膨張弁２１を全開として、図３に示すようにヒートポンプサイクル１０に冷媒を循環する。
【００４３】
制御装置２の入力側には、冷媒温度圧力センサ６１、冷媒温度センサ６２、吹出温度センサ６３、室内温度センサ６４等の空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。さらに、制御装置２の入力側には、車室内前部の計器盤付近の図示を省略した操作パネル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。
【００４４】
冷媒温度圧力センサ６１は、室内凝縮器１２から流出し暖房用膨張弁２１へ流入する前の冷媒の温度および圧力を検出する。冷媒温度センサ６２は、室外熱交換器１３から流出する室外熱交換器出口における冷媒温度を検出する。吹出温度センサ６３は、室内凝縮器１２を通過直後の車室内へ吹き出される空気温度を検出する。室内温度センサ６４は、車室内の空気温度を検出する。
【００４５】
制御装置２は、その出力側に接続された各種空調用構成機器を制御する制御手段が一体に構成された制御装置である。制御装置２は、室内蒸発器１４で送風空気を冷却する冷房運転と、室内凝縮器１２で送風空気を加熱する暖房運転とを制御することができる。
【００４６】
次に、上記構成に基づき車両用空調装置１の暖房運転時の作動について説明する。
【００４７】
図４に示すように、制御装置２は、暖房運転を開始すると、まず、車室内の温度を目標暖房温度に向けて上昇させる室温上昇運転モードを設定して室温上昇運転を行う（ステップ１００）。
【００４８】
ステップ１００を実行する室温上昇運転モードでは、制御装置２は、圧縮機１１の回転数を、例えば許容最大回転数として、室内凝縮器１２における空気加熱能力を大きくする。これに加え、送風機３２による送風量を、例えば最大設定風量として、車両用空調装置１の暖房能力を大きくする。このとき、制御装置２は、暖房用膨張弁２１の開度を、ヒートポンプサイクル１０のＣＯＰ（成績係数）が最適となるように調節する。具体的には、制御装置２は、冷媒温度圧力センサ６１が検出する冷媒の温度および圧力に基づいて、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように、暖房用膨張弁２１の開度を調節する。
【００４９】
制御装置２は、ステップ１００を実行して室温上昇運転を行っているときには、室内温度センサ６４の検出値に基づいて、車室内の温度が目標暖房温度に到達したか否かを監視している（ステップ１５０）。ステップ１５０において、車室内の温度が目標暖房温度に到達していないと判断した場合には、ステップ１００へリターンする。ステップ１５０において、車室内の温度が目標暖房温度に到達したと判断した場合には、車室内の温度を目標暖房温度に維持する室温維持運転モードに設定を切り替える（ステップ２００）。
【００５０】
制御装置２は、ステップ１００による室温上昇運転モードからステップ２００による室温維持運転モードへモード設定を切り替えるときには、以下のように圧縮機１１、暖房用膨張弁２１、および送風機３２の制御状態を切り替える。
【００５１】
制御装置２は、車室内温度が目標暖房温度へ到達した時点の状態に対して、送風機３２による送風量を所定風量にまで低下させる。制御装置２は、送風機３２による送風量を、室温上昇運転モード時の送風量に比して、予め決められた所定の送風量にまで小とする。ここで、予め決められた所定の送風量とは、例えば運転者等のユーザが選択する目標風量レベルに対応して設定される予め決められた送風量である。例えばユーザが、空調装置の操作盤の操作により所定の風量レベルを選択している場合には、当該風量レベルに対応した送風量が予め決められた所定の送風量である。例えばユーザが、空調装置の操作盤の操作により自動運転モードを選択している場合には、制御装置２が車内外の環境条件等に基づいて演算して設定した風量レベルに対応した送風量が予め決められた所定の送風量である。
【００５２】
制御装置２は、送風機３２による送風量を所定風量にまで低下させるとともに、車室内温度が目標暖房温度へ到達した時点の状態に対して、吹出温度センサ６３が検出する吹出温度が所定温度Ａ℃となるように圧縮機１１の回転数を低下させる。制御装置２は、室温上昇運転モード時の回転数に比して、圧縮機１１の回転数を、目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数にまで低くする。
【００５３】
また、制御装置２は、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、車室内温度が目標暖房温度へ到達した時点の状態に対して、暖房用膨張弁２１の開度を下降させる。制御装置２は、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、室温上昇運転モード時の開度に比して、暖房用膨張弁２１の開度を、目標吹出温度に対応して決められる所定の開度にまで小とする。
【００５４】
ここで、暖房用膨張弁２１の開度制御に用いる所定の目標過冷却度は、ステップ１００において暖房用膨張弁２１の開度制御に用いていた目標過冷却度と同一である。すなわち、室温上昇運転モードから室温維持運転モードへモード設定を切り替えるときには、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度と一致した状態を維持するように、暖房用膨張弁２１の開度を下降させる。
【００５５】
ステップ２００における圧縮機１１、暖房用膨張弁２１、および送風機３２の制御に関しては、後で詳述する。制御装置２は、ステップ２００を実行して室温維持運転を行っているときには、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達したか否かを監視している（ステップ２５０）。ステップ２５０において、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達していないと判断した場合には、ステップ２００へリターンする。ステップ２５０において、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達したと判断した場合には、車室内へ吹き出す空気の温度を維持する温感維持運転モード（吹出温維持運転モード）に設定を切り替える（ステップ３００）。
【００５６】
ステップ２００、ステップ２００からステップ３００への運転モード切り替え、および、ステップ３００における、圧縮機１１、暖房用膨張弁２１、および送風機３２の制御に関して、以下に説明する。
【００５７】
まず、圧縮機１１の回転数制御について説明する。図５に示すように、室温維持運転モード時には、制御装置２は、まず、吹出温度センサ６３が検出する吹出温度が所定温度Ａ℃となるように圧縮機１１の回転数を設定する（ステップ２２１）。そして、吹出温度センサ６３が検出する検出値に基づいて、吹出温度が所定温度Ａ℃未満となったか否かを監視している（ステップ２２２）。ステップ２２２において、吹出温度が所定温度Ａ℃を下回っていないと判断した場合には、ステップ２２１へリターンする。ステップ２２２において、吹出温度が所定温度Ａ℃を下回ったと判断した場合には、吹出温度をＡ℃に維持するように圧縮機１１の回転数を上昇させる（ステップ２２３）。
【００５８】
ステップ２２３を実行したら、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達したか否か判断する（ステップ２５０）。ステップ２５０において圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達していないと判断した場合には、ステップ２２２へリターンする。ステップ２５０において圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達したと判断した場合には、例えば暖房運転を停止するまで、圧縮機１１の回転数を許容最大回転数に固定する（ステップ３２０）。
【００５９】
次に、暖房用膨張弁２１の開度制御について説明する。図６に示すように、制御装置２は、室温維持運転モードを開始するときには、まず、ヒートポンプサイクル１０のＣＯＰが最適となるように暖房用膨張弁２１の弁開度を調節する（ステップ２３１）。具体的には、冷媒温度圧力センサ６１が検出する冷媒の温度および圧力に基づいて、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように、暖房用膨張弁２１の開度を調節する。この目標過冷却度は、室温上昇運転モード時の目標過冷却度と同一である。すなわち、室温上昇運転モードから室温維持運転モードへのモード切り替えを行っても、まずは、室温上昇運転モード時から継続してステップ２３１を実行することになる。
【００６０】
ステップ２３１を実行したら、冷媒温度センサ６２の検出値に基づいて、室外熱交換器１３の出口冷媒温度が所定温度Ｂ℃未満になったか否かを判断する（ステップ２３２）。所定温度Ｂ℃は、例えば外気温度に関連した温度として設定することができる。ステップ２３２は、室外熱交換器１３の温度の関連物理量に基づいて、室外熱交換器１３に所定量の着霜がある所定着霜状態であるか否か判定する着霜判定手段に相当する。
【００６１】
ステップ２３２において出口冷媒温度がＢ℃以上であると判断した場合には、ステップ２３１へリターンする。ステップ２３２において出口冷媒温度がＢ℃未満になった（Ｂ℃を下回った）と判断した場合には、室外熱交換器１３の出口冷媒温度をＢ℃に維持するように暖房用膨張弁２１の弁開度を上昇させる（ステップ２３３）。
【００６２】
そして、暖房運転を停止するまで（ステップ４００）、ステップ２３２およびステップ２３３を継続して実行する。ステップ２３１〜ステップ２３３までの制御が、図４におけるステップ２３０およびステップ３３０の膨張弁開度制御に相当する。
【００６３】
次に、送風機３２の送風量制御について説明する。図７に示すように、室温維持運転モード時には、制御装置２は、まず、送風機３２の送風量を所定送風量とする（ステップ２１０）。この所定送風量は、設定可能な最大風量よりも低い風量である。そして、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達したか否かを監視する（ステップ２５０）。
【００６４】
ステップ２５０において圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達していないと判断した場合には、ステップ２１０へリターンする。ステップ２５０において圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達したと判断した場合には、ステップ３１１へ進む。
【００６５】
ステップ３１１では、吹出温度センサ６３が検出する検出値に基づいて、吹出温度が所定温度Ａ℃未満となったか否かを監視する。ここで、所定温度Ａ℃は、前述の圧縮機回転数制御のステップ２２０で採用していた所定温度Ａ℃である。ステップ３１１で、吹出温度が所定温度Ａ℃未満になった（Ａ℃を下回った）と判断した場合には、吹出温度をＡ℃に維持するように送風機３２の送風量を低下させる（ステップ３１２）。
【００６６】
ステップ３１２を実行したら、送風機３２の送風量が最低設定風量Ｃｍ３／ｈ以下となったか否かを判断する（ステップ３１３）。すなわち、送風機３２の送風量が最低設定風量に到達したか否かを判断する。ステップ３１３において送風機３２の送風量がＣｍ３／ｈに到達していないと判断した場合には、ステップ３１１へリターンする。ステップ３１３において送風機３２の送風量がＣｍ３／ｈに到達したと判断した場合には、例えば暖房運転を停止するまで、送風機３２の送風量を最低設定風量Ｃｍ３／ｈに固定する（ステップ３１４）。
【００６７】
制御装置２が、暖房運転時には、上述したように圧縮機１１、暖房用膨張弁２１、および送風機３２を制御することにより、車両用空調装置１は、以下に説明するように作動する。
【００６８】
図８に示すように、暖房運転が開始されると、車室内の温度を目標暖房温度に向けて上昇させる室温上昇運転モードが設定され室温上昇運転が行われる。そして、車室内の温度が目標暖房温度に到達すると、運転モードが室温維持運転モードに切り替えられる。室温維持運転モードが設定され室温維持運転を行っているときに、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達してしまい、室温維持が困難な状態となったときには、運転モードが温感維持運転モードに切り替えられる。温感維持運転モードが設定され温感維持運転を行っているときには、車室内の温度は徐々に低下するものの、車室内への吹出温度は維持され、低下することがない。
【００６９】
図９に示すように、室内温度が目標暖房温度に到達して室温上昇運転モードから室温維持運転モードへのモード切り替え時には、圧縮機１１、送風機３２、および暖房用膨張弁２１は、以下に述べるように制御される。
【００７０】
圧縮機１１は、切り替え判定時よりも回転数が低下される。圧縮機１１の回転数は、所定の吹出温度になるように制御される。圧縮機１１の回転数は、室温上昇運転モード時の回転数に比して、目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数にまで低くなる。このとき送風機３２は切り替え判定時よりも送風量が低下される。送風機３２の風量は所定の風量になるように制御される。送風機３２による送風量は、室温上昇運転モード時の送風量に比して、予め決められた所定の送風量にまで小となる。また、このとき暖房用膨張弁２１は、切り替え判定時よりも弁開度が絞られる。暖房用膨張弁２１の弁開度は、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が所定の過冷却度になるように制御される。暖房用膨張弁２１の開度は、室温上昇運転モード時の開度に比して、目標吹出温度に対応して決められる所定の開度にまで小となる。
【００７１】
室温上昇運転モード時には、室温上昇速度を優先させるため大きな暖房能力が必要である。これに対し、室温維持運転モード時には、暖房に必要な暖房能力が小さくして室温を維持する。このように暖房能力を抑制することで消費電力を抑えることができる。
【００７２】
室温維持運転モード時には、室温上昇運転モード時から継続して室外熱交換器１３への着霜が進行している。このような状態でＣＯＰが最適となるようにヒートポンプサイクル１０の運転を行っていると、室外熱交換器１３への着霜が促進され、室外熱交換器１３の出口冷媒温度が所定温度（例えば前述したＢ℃）に到達してしまう。
【００７３】
室外熱交換器１３の出口冷媒温度が所定温度にまで低下した場合には、室温維持を行いつつ着霜を抑制する運転に切り替えられる。すなわち、室温維持運転モード中に、室温維持ＣＯＰ優先運転から室温維持着霜抑制運転に切り替えられる。
【００７４】
室外熱交換器出口冷媒温度が所定温度に到達して室温維持ＣＯＰ優先運転から室温維持着霜抑制運転への切り替え時には、圧縮機１１、送風機３２、および暖房用膨張弁２１は、以下に述べるように制御される。
【００７５】
圧縮機１１は、切り替え判定時よりも回転数が上昇される。圧縮機１１の回転数は、所定の吹出温度になるように制御される。圧縮機１１の回転数は、室外熱交換器１３出口冷媒温度が所定温度に到達したときの、目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数に比して、高くされる。このとき送風機３２の送風量は変更されない。送風機３２の送風量は、予め決められた所定の送風量を維持する。送風機３２の送風量は、例えば運転者が選択する目標風量レベルに対応して設定される予め決められた送風量を維持する。送風機３２の送風量は維持され、室内凝縮器１２における熱交換量が維持される。圧縮機１１の回転数制御は、車室内への吹出温度を低下させなければよく、例えば吹出温度を若干上昇させるものであってもよい。
【００７６】
また、このとき暖房用膨張弁２１は、切り替え判定時から弁開度が徐々に開かれる。暖房用膨張弁２１の弁開度は室外熱交換器出口冷媒温度が所定温度となるように（例えばＢ℃を維持するように）制御される。暖房用膨張弁２１の弁開度は、室外熱交換器１３出口冷媒温度が所定温度に到達したときの、目標吹出温度に対応して決められる所定の弁開度に比して、大とされる。暖房用膨張弁２１の弁開度制御は、室外熱交換器１３の温度を低下させなければよく、例えば室外熱交換器１３の温度の若干上昇させるものであってもよい。
【００７７】
室温維持着霜抑制運転への切り替え後は、室外熱交換器出口冷媒温度が所定温度以下にならないように、圧縮機１１回転数、および、暖房用膨張弁２１の絞り量が調整される。これにより、車室内の温度を維持する暖房能力を発揮しつつ、室外熱交換器１３への着霜を抑制する（着霜の進行を遅らせる）ことができる。
【００７８】
室温維持着霜抑制運転を行っていくと、暖房用膨張弁２１の開度が徐々に上昇するとともに、圧縮機１１の回転数も徐々に上昇していく。圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達してしまい、回転数上昇が困難になったときには、運転モードが室温維持運転モードから温感維持運転モードへ切り替えられる。
【００７９】
圧縮機回転数が許容最大回転数に到達して室温維持運転モードから温感維持運転モードへの切り替え時には、圧縮機１１、送風機３２、および暖房用膨張弁２１は、以下に述べるように制御される。
【００８０】
圧縮機１１の回転数は変更されない。圧縮機１１の回転数は、許容最大回転数が維持される。このとき、送風機３２の送風量は、切り替え判定時から徐々に低下される。送風機３２の送風量は、車室内への吹出温度が所定吹出温度となるように（例えばＡ℃を維持するように）制御される。送風機３２の送風量は、室温維持着霜抑制運転で設定されていた送風量に比して、小とされる。送風機３２の送風量制御は、車室内への吹出温度を低下させなければよく、例えば吹出温度を若干上昇させるものであってもよい。
【００８１】
また、このとき暖房用膨張弁２１は、切り替え判定時から弁開度が徐々に開かれる。暖房用膨張弁２１の弁開度は室外熱交換器出口冷媒温度が所定温度となるように（例えばＢ℃を維持するように）制御される。暖房用膨張弁２１の弁開度は、室温維持着霜抑制運転で設定されていた弁開度に比して、大とされる。暖房用膨張弁２１の弁開度制御は、室外熱交換器１３の温度を低下させなければよく、例えば室外熱交換器１３の温度の若干上昇させるものであってもよい。
【００８２】
このように、室温維持運転モードから温感維持運転モードへの切り替え後は、室外熱交換器出口冷媒温度が所定温度以下にならないように、暖房用膨張弁２１の絞り量、および、送風機３２の送風量が調整される。これにより、車室内への吹出温度を維持しつつ、室外熱交換器１３への着霜を抑制する（着霜の進行を遅らせる）ことができる。すなわち、室温維持着霜抑制運転から温感維持着霜抑制運転へ切り替えることができる。
【００８３】
上述の構成および作動によれば、制御装置２は、車室内の温度を目標暖房温度に維持するようにヒートポンプサイクル１０に冷媒を循環する室温維持運転モード時に、室外熱交換器１３が所定着霜状態に到達したと判定したときには、室温維持着霜抑制運転を行う。このとき、所定着霜状態を判定した時点の状態に対して、送風機３２による送風量を維持しつつ、車室内への吹出温度を低下させないように圧縮機１１の回転数を上昇させる。これらとともに、室外熱交換器１３の温度が低下しないように暖房用膨張弁２１の開度を上昇させる。
【００８４】
これによると、制御装置２は、暖房運転中に室温維持運転を行っているときに、室外熱交換器１３に所定量の着霜がある状態に到達したと判定した場合には、室外熱交換器１３の温度が低下しないように暖房用膨張弁２１の開度を上昇させる。したがって、室外熱交換器１３への着霜の進行を抑制することができる。また、これに合わせて、送風機３２による送風量を維持しつつ、車室内への吹出温度を低下させないように圧縮機１１の回転数を上昇させる。したがって、車室内への吹出風量および吹出温度を低下させずに、車室内の温度を維持する暖房運転を行なうことができる。これらにより、ユーザの不快感を防ぎつつ、室外熱交換器１３の着霜を抑制することができる。
【００８５】
すなわち、制御装置２は、車室内の温度を目標暖房温度に維持するようにヒートポンプサイクル１０に冷媒を循環する室温維持運転モード時に、室外熱交換器１３が所定着霜状態に到達したと判定したときには、室温維持着霜抑制運転を行う。このとき、所定着霜状態を判定した時点の状態に対して、送風機３２による、予め決められた所定の送風量を維持しつつ、目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数に比して、圧縮機１１の回転数を高くする。これらとともに、目標吹出温度に対応して決められる所定の開度に比して、暖房用膨張弁２１の開度を大とする。
【００８６】
これによると、制御装置２は、暖房運転の室温維持運転を行っているときに、室外熱交換器１３に所定量の着霜がある状態に到達したと判定された場合には、判定時点の目標吹出温度に対応して決められる所定の開度に比して、暖房用膨張弁２１の開度を大とする。これに伴い、室外熱交換器１３へ流入する冷媒の温度を上昇させて室外熱交換器１３の温度低下を抑止することができる。したがって、室外熱交換器１３への着霜の進行を抑制することが可能である。
【００８７】
ここで、暖房用膨張弁２１の開度を大として室外熱交換器１３の温度低下を抑止しただけでは、ヒートポンプサイクル１０の暖房能力が低下してしまう。そこで、室外熱交換器１３に所定量の着霜がある状態に到達したと判定された場合には、送風機３２による送風量を予め決められた所定の送風量に維持しつつ、判定時点の目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数に比して、圧縮機１１の回転数を高くする。これに伴い、車室内への吹出風量を維持しつつ、ヒートポンプサイクル１０の暖房能力の低下を抑制して車室内への吹出温度を低下を抑止することができる。したがって、車室内への吹出風量および吹出温度を低下させることなく、車室内の暖房を行なうことができる。これらにより、ユーザの不快感を防ぎつつ、室外熱交換器１３の着霜を抑制することができる。
【００８８】
また、制御装置２は、室温維持着霜抑制運転中に、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達した場合には、吹出温維持着霜抑制運転へ切り替える。吹出温維持着霜抑制運転では、許容最大回転数への到達時点の状態に対して、圧縮機１１の回転数を維持しつつ、室外熱交換器１３の温度が低下しないように暖房用膨張弁２１の開度を上昇させる。これらとともに、車室内への吹出温度を低下させないように送風機３２による送風量を低下させる。
【００８９】
これによると、制御装置２は、室温維持運転を行っているときに、圧縮機１１回転数が許容最大回転数に到達してしまった場合には、圧縮機１１回転数を許容最大回転数としたまま、室外熱交換器１３の温度が低下しないように暖房用膨張弁２１の開度を上昇させる。したがって、室外熱交換器１３への着霜の進行を抑制することができる。また、これに合わせて、車室内への吹出温度を低下させないように送風機３２による送風量を低下させる。したがって、車室内の温度維持は困難になるものの、車室内への吹出温度が低下することを抑止することができる。これらにより、室温維持が困難となってもユーザに向かって吹き出す空気の温度を低下させないことでユーザの不快感を防ぎつつ、室外熱交換器１３の着霜を抑制することができる。
【００９０】
すなわち、制御装置２は、室温維持着霜抑制運転中に、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達した場合には、吹出温維持着霜抑制運転へ切り替える。吹出温維持着霜抑制運転では、許容最大回転数への到達時点の状態に対して、圧縮機１１の回転数を許容最大回転数に維持しつつ、室温維持着霜抑制運転で設定した開度に比して、暖房用膨張弁２１の開度を大とする。これらとともに、室温維持着霜抑制運転で設定した送風量に比して、送風機３２による送風量を小とする。
【００９１】
これによると、制御装置２は、室温維持着霜抑制運転を行っているときに、圧縮機１１回転数が許容最大回転数に到達してしまった場合には、圧縮機１１回転数を許容最大回転数に維持したまま、暖房用膨張弁２１の開度を、室温維持着霜抑制運転で設定した開度に比して大とする。これにより、室外熱交換器１３の温度低下を抑制して、室外熱交換器１３への着霜の進行を抑制することができる。
【００９２】
ここで、圧縮機１１の回転数を維持しつつ暖房用膨張弁２１の開度を大として室外熱交換器１３の温度低下を抑止しただけでは、ヒートポンプサイクル１０の暖房能力が低下して吹出温度が低下してしまう。そこで、送風機３２による送風量を、室温維持着霜抑制運転で設定した送風量に比して小とする。これにより、車室内の温度維持は困難になるものの、車室内への吹出温度が低下することを抑止することができる。これらにより、室温維持が困難となってもユーザに向かって吹き出す空気の温度を低下させないことでユーザの不快感を防ぎつつ、室外熱交換器１３の着霜を抑制することができる。
【００９３】
また、制御装置２は、暖房運転を開始した直後は、車室内の温度を目標暖房温度に向けて上昇させる室温上昇運転モードを設定し、車室内の温度が目標暖房温度へ到達した場合に、室温維持運転モードへ設定を切り替える。
【００９４】
室温維持運転モードへ設定を切り替えるときには、目標暖房温度への到達時点の状態に対して、送風機３２による送風量を所定風量にまで低下させるとともに、車室内への吹出温度が所定温度となるように圧縮機１１の回転数を低下させる。これらとともに、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、暖房用膨張弁２１の開度を下降させる。
【００９５】
これによると、制御装置２は、暖房運転開始直後からは、まず、室温上昇運転で室温を上昇させ、車室内の温度が目標暖房温度へ到達した場合に、室温上昇運転から室温維持運転へモード切り替えを行う。このモード切り替えを行う際には、送風機３２による送風量を所定風量にまで低下させるとともに、吹出温度が所定温度となるように圧縮機１１の回転数を低下させる。また、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、暖房用膨張弁２１の開度を下降させる。これらにより、暖房運転を開始して室温上昇の必要がなくなったときには、効率が良好な状態で省エネルギー運転を行うことができる。
【００９６】
すなわち、制御装置２は、暖房運転を開始した直後は、車室内の温度を目標暖房温度に向けて上昇させる室温上昇運転モードを設定し、車室内の温度が目標暖房温度へ到達した場合に、室温上昇運転モードから室温維持運転モードへ設定を切り替える。
【００９７】
室温維持運転モードへ設定を切り替えるときには、目標暖房温度への到達時点の状態に対して、送風機３２による送風量を、室温上昇運転モード時の送風量に比して、予め決められた所定の送風量にまで小とするとともに、室温上昇運転モード時の回転数に比して、圧縮機１１の回転数を目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数にまで低くする。これらとともに、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、室温上昇運転モード時の開度に比して、暖房用膨張弁２１の開度を、目標吹出温度に対応して決められる所定の開度にまで小とする。
【００９８】
これによると、制御装置２は、暖房運転開始直後からは、まず、室温上昇運転で室温を上昇させ、車室内の温度が目標暖房温度へ到達した場合に、室温上昇運転から室温維持運転へモード切り替えを行う。このモード切り替えを行う際には、室温上昇運転モード時の送風量に比して、送風機３２による送風量を予め決められた所定の送風量にまで小とする。これに合わせて、室温上昇運転モード時の回転数に比して、圧縮機１１の回転数を目標吹出温度に対応して決められる所定の回転数にまで低くする。したがって、車室内への吹出温度を目標吹出温度とすることができる。これに加えて、室温上昇運転から室温維持運転へモード切り替えを行う際には、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、室温上昇運転モード時の開度に比して、暖房用膨張弁２１の開度を目標吹出温度に対応して決められる所定の開度にまで小とする。これらにより、暖房運転を開始して室温上昇の必要がなくなったときには、効率が良好な状態で省エネルギー運転を行うことができる。
【００９９】
また、制御装置２は、暖房運転を開始した直後からＣＯＰ優先運転を行い、室外熱交換器１３への着霜が所定量となる所定着霜状態を検出したときには、ＣＯＰ優先運転から着霜抑制運転に切り替える。しかしながら、着霜抑制運転を開始した後も、ＣＯＰを徐々に低下させるように圧縮機１１回転数および暖房用膨張弁２１開度を制御している（図９参照）。したがって、着霜抑制のみを考慮してＣＯＰを低下させた場合（図９に破線で示した比較例参照）よりも、累積ＣＯＰを向上することができる。
【０１００】
また、従来から一般的であった、暖房運転開始時から圧縮機の回転数を比較的大きくし（例えば許容最大回転数とし）、膨張弁の開度も比較的大きくする、着霜抑制制御よりも、累積ＣＯＰを大きく向上することができる。
上述した実施形態では説明を省略していたが、室外熱交換器１３として、図１０〜図１３に示す熱交換器７０を用いることができる。
【０１０１】
熱交換器７０は、冷媒ＲＦ、冷却水ＷＴ（冷媒へ熱を供給するための媒体に相当）、および空気ＡＲの三者間の熱交換を提供する。熱交換器７０は、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの間、冷媒ＲＦと空気ＡＲとの間、および冷却水ＷＴと空気ＡＲとの間の熱交換を提供する。熱交換器７０は、冷媒または冷却水を流通させる複数のチューブ、複数のチューブの両端に配置された集合タンクおよび分配タンクなどの部品を有する。
【０１０２】
冷却水ＷＴは、例えばハイブリッド車両のエンジン、電動発電機、インバータ回路、電池、制御回路等の外部熱源を冷却する冷却水である。冷却水ＷＴは、例えば、外部熱源を冷却して適正な温度に保つための冷却回路を循環する熱運搬媒体である。
【０１０３】
熱交換器７０は、内部に冷媒を流通させる複数の冷媒チューブ１６ａを有している。冷媒チューブ１６ａは、空気から吸熱する冷媒ＲＦが流される熱交換用のチューブである。冷媒チューブ１６ａは、長手方向に垂直な断面の形状が扁平形状の扁平チューブである。熱交換器７０は、内部に冷却水を流通させる複数の水チューブ４３ａ（媒体チューブに相当）も有している。水チューブ４３ａは、例えば着霜抑制や除霜のための熱を供給するための媒体が流される熱交換用のチューブである。水チューブ４３ａは、除霜のための媒体を流すための除霜媒体チューブとも呼ばれる。水チューブ４３ａは、長手方向に垂直な断面の形状が扁平形状の扁平チューブである。以下、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとをチューブ１６ａ、４３ａと呼ぶ場合がある。
【０１０４】
複数のチューブ１６ａ、４３ａは、それらの外表面の広い平坦面が、空気ＡＲの流れに対してほぼ平行となるように配置されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、互いに所定の間隔を開けて配置されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａの周囲には、空気ＡＲが流れるための空気通路１６ｂ、４３ｂが形成されている。空気通路１６ｂ、４３ｂは、放熱用空気通路および吸熱用空気通路の少なくともいずれかとして使われる。
【０１０５】
複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＡＲの流れに直交する方向に列をなすように配置されている。さらに、複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＡＲの流れ方向に沿って多列をなすように配置されている。図１１を参照して明らかなように、複数のチューブ１６ａ、４３ａは、二列をなすように配置することができる。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＡＲの流れ方向の上流側に位置する上流列と、上流列より下流側に位置する下流列とを形成するように配置されている。
【０１０６】
図１０および図１１に示すように、熱交換器７０は、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器である。冷媒チューブ１６ａおよび水チューブ４３ａは、空気ＡＲの流れ方向に沿って２列をなすように配置されている。冷媒チューブ１６ａおよび水チューブ４３ａは、上流列および下流列の両方において、交互に配置されている。従って、吸熱用の空気通路１６ｂと放熱用の空気通路４３ｂとは、共有されている。共通化された通路１６ｂ、４３ｂには、フィン５０が配置されている。フィン５０は、それに隣接するチューブ１６ａ、４３ａに接合されている。複数のチューブ１６ａ、チューブ４３ａと、複数のフィン５０とが積層され、接合されることによって熱交換部７１が形成されている。この熱交換部７１は、冷媒ＲＦと、冷却水ＷＴと、空気ＡＲとを含む複数、例えば３つの流体の間の熱交換を提供している。
【０１０７】
複数のチューブ１６ａ、チューブ４３ａの長手方向一端側、図中の下方には、冷媒および冷却水の集合または分配のための第１タンク１６ｃが配置されている。第１タンク１６ｃは、冷媒の受け入れと、冷媒の排出とを担うから、冷媒タンクとも呼ばれる。第１タンク１６ｃは、冷却水をひとつの水チューブ４３ａから他の水チューブ４３ａへ案内する連結部も提供する。
【０１０８】
複数のチューブ１６ａ、チューブ４３ａの長手方向他端側、図中の上方には、冷媒および冷却水の集合または分配のための第２タンク４３ｃが配置されている。第２タンクは、冷却水の受け入れと、冷却水の排出とを担うから、水タンクとも呼ばれる。第２タンクは、冷媒をひとつの冷媒チューブ１６ａから他の冷媒チューブ１６ａへ案内する連結部も提供する。
【０１０９】
図１１に示すように、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとは、熱交換器７０内のほとんどの部分（主に熱交換部７１）において対向流となって流れる。実線の矢印は、冷媒ＲＦの流れを示す。破線の矢印は、冷却水ＷＴの流れを示す。
【０１１０】
冷媒ＲＦは入口配管１６４を介して第１タンク１６ｃの分配空間へ流入し、下流列の冷媒チューブ１６ａへ流入する。冷媒は、下流列の冷媒チューブ１６ａ内を、図中の下から上へ流れる。下流列の冷媒チューブ１６ａから流出した冷媒は、第２タンク４３ｃの空間を介して、上流列の冷媒チューブ１６ａへ流入する。冷媒は、上流列の冷媒チューブ１６ａを図中の上から下へ流れる。上流列の冷媒チューブ１６ａから流出した冷媒は、第１タンク１６ｃの集合空間にて集合した後に、出口配管１６５から流出する。よって、熱交換器７０では、冷媒が、下流列から上流列へＵターン状に流れる。
【０１１１】
冷却水ＷＴは入口配管４３４を介して第２タンク４３ｃの分配空間へ流入し、上流列の水チューブ４３ａへ流入する。冷却水は、上流列の水チューブ４３ａ内を、図中の上から下へ流れる。上流列の水チューブ４３ａから流出した冷媒は、第１タンク１６ｃの空間を介して、下流列の水チューブ４３ａへ流入する。冷却水は、下流列の水チューブ４３ａを図中の下から上へ流れる。下流列の水チューブ４３ａから流出した冷却水は、第２タンク４３ｃの集合空間にて集合した後に、出口配管４３５から流出する。よって、熱交換器７０では、冷却水が、上流列から下流列へＵターン状に流れる。
【０１１２】
冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、ひとつの冷媒チューブ１６ａの隣に、フィン５０を介してひとつの水チューブ４３ａが位置するように配置されている。この配置は、冷媒チューブ１６ａの近傍に成長する霜に、熱を水チューブ４３ａから効率的に伝えるために有効である。熱交換器７０の上流列の少なくとも一部分において、ひとつの冷媒チューブ１６ａを２つの水チューブ４３ａの間に配置している。また、熱交換器７０の上流列の少なくとも一部分において、ひとつの水チューブ４３ａを２つの冷媒チューブ１６ａの間に配置している。言い換えると、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、少なくとも上流列において、交互に配置されている。さらに、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、下流列においても、交互に配置することができる。
【０１１３】
冷媒チューブ１６ａが吸熱するための空気通路１６ｂと、水チューブ４３ａが放熱するための空気通路４３ｂとが、共通の空気通路によって提供されている。このため、冷媒チューブ１６ａへの着霜を水チューブ４３ａの熱によって効率的に抑制したり、冷媒チューブ１６ａの近傍に成長した霜を、水チューブ４３ａの熱によって効率的に除霜することができる。
【０１１４】
図１２に示すように、フィン５０は、空気ＡＲとの熱交換を促進するためのルーバー５０ａを有する。ルーバー５０ａは、チューブ１６ａ、４３ａの間に対応する範囲に形成することができる。フィン５０は、上流列をなす複数のチューブ１６ａ、４３ａの上流端ＦＤより、空気ＡＲの流れの上流に向けて突出する突出部５０ｂを有する。突出部５０ｂは、ルーバー５０ａを備えない板状部分によって提供することができる。フィン５０は、空気ＡＲの流れの上流側に、上流端５０ｃを有する。フィン５０は、空気ＡＲの流れの上流側へ向けてのみ突出するように配置することができる。
【０１１５】
フィン５０は、少なくとも水チューブ４３ａ側において水チューブ４３ａより空気ＡＲの流れの上流側に向けて突出する突出部５０ｂを有する。突出部５０ｂの水チューブ４３ａ側には、側部がある。この側部は、フィン５０の山の頂面と谷の開口とを含む。突出部５０ｂの側部は、水チューブ４３ａの近傍に位置付けられるから、側部は霜によって覆われにくい。よって、霜が発生しても、側部から空気ＡＲを導入することができる。この構成によると、着霜による空気通路の閉塞を抑制できるから、耐着霜性に優れた熱交換器７０が提供される。
【０１１６】
冷媒チューブ１６ａの両側に配置された２つのフィン５０は、冷媒チューブ１６ａより空気ＡＲの流れの上流側に向けて、隙間５０ｄを形成するように突出している。２つのフィン５０の間であって、それらの間に配置されたチューブ１６ａ、４３ａより上流側には、隙間５０ｄが形成される。言い換えると、２つのフィン５０は、冷媒チューブ１６ａの上流側において、除霜によって生成した融解水を流すことができる隙間５０ｄをそれらの間に形成する突出部５０ｂをそれぞれ有する。フィン５０は、隙間５０ｄが、突出部５０ｂ上に付着した霜が溶けて生成される融解水の排出通路を提供できる程度に突出している。隙間５０ｄは、上流列に配置されたすべての冷媒チューブ１６ａの上流側に形成される。隙間５０ｄは、上流列に配置されたすべての水チューブ４３ａの上流側にも形成される。
【０１１７】
複数のチューブ１６ａ、４３ａは、重力方向の上下方向へ延びるように配置されている。隙間５０ｄは、冷媒チューブ１６ａに沿って延びている。よって、隙間５０ｄは、熱交換器７０の車両への設置状態において、重力方向の上下に延びている。よって、融解水が重力によって流れやすい。隙間５０ｄは、チューブ１６ａ、４３ａのほぼ全長にわたって溝状に延びている。
【０１１８】
隙間５０ｄは、チューブ１６ａ、４３ａの高さＴｈｒ、Ｔｈｗに相当する幅を有している。冷媒チューブ１６ａは高さＴｈｒを有する。水チューブ４３ａは高さＴｈｗを有する。本例では、高さＴｈｒと高さＴｈｗとは同じである。チューブ１６ａ、４３ａの高さＴｈｒ、Ｔｈｗは、フィン５０の平均的なピッチＦｐの半分より小さい。冷媒チューブ１６ａの高さＴｈｒは、フィン５０のピッチＦｐの半分より小さい（Ｔｈ＜Ｆｐ／２）。本例では、Ｔｈｒ＜Ｆｐ／２、かつＴｈｗ＜Ｆｐ／２に設定されている。Ｆｐ／２は、フィン５０のひとつの襞の幅に相当する。この構成は、フィン５０の襞から隙間５０ｄへの融解水ＤＷの排出を促進するために貢献する。この構成によると、突出部５０ｂの間に形成される隙間５０ｄの高さは、冷媒チューブ１６ａの高さＴｈｒに相当するから、隙間５０ｄの高さをフィンピッチＦｐの半分より小さくすることができる。この結果、融解水は、隙間５０ｄに流れ易くなる。この結果、コルゲートフィン５０の襞の間に融解水が溜まることが抑制される。
【０１１９】
隙間５０ｄの両側には、フィン５０の複数の山部と谷部とが対向して位置付けられている。融解水は、これら複数の山の上を伝うようにして流れ落ちてゆく。融解水は、その表面張力によって、フィン５０の表面上において水滴をなすことがある。隙間５０ｄの両側に位置する複数の山部は、融解水の水滴が山部から山部へ次々と移動してゆく程度に近い距離に位置付けられている。
【０１２０】
冷媒チューブ１６ａの両側に位置する２つのフィン５０は、フィン５０の山部が、冷媒チューブ１６ａの両側の多くの範囲において、ほぼ交互に位置するように配置されている。複数の山部は、上下方向に沿って、冷媒チューブ１６ａの両側に交互に位置づけられている。フィン５０は、変形しやすいため、冷媒チューブ１６ａの全域において上記交互配置を実現することは困難である。しかし、フィン５０の山数の設定と、フィン５０の位置の設定により、冷媒チューブ１６ａの長さ方向の多くの範囲、例えば半分を超える範囲で上記交互配置を実現することができる。この構成は、隙間５０ｄ内において上から下への融解水ＤＷの流れを促進するために貢献する。上から下へ流れる融解水は、両側に位置する山部に左右交互に接触しながら流れ落ちてゆく。この結果、隙間５０ｄ内に融解水が水滴となって溜まることが抑制される。
【０１２１】
図１３は、フィン５０上における霜の塊ＦＲの成長の過程を段階Ｓ０から段階Ｓ４によって示している。段階Ｓ０では霜が付着していない。段階Ｓ０では、空気ＡＲは、フィン５０の上流端５０ｃの間の開口からまっすぐに流入する。段階Ｓ０では、フィン５０の全体が霜に阻害されることなく熱交換に貢献する。
【０１２２】
暖房運転によって冷媒チューブ１６ａが冷えると、霜の塊ＦＲが徐々に成長してゆく（着霜が進行してゆく）。段階Ｓ１から段階Ｓ４に図示されるように、霜の塊ＦＲは、フィン５０の表面から徐々に成長する。霜の塊ＦＲは、冷媒チューブ１６ａの近傍から成長を開始する。霜の塊ＦＲは、冷媒チューブ１６ａから、隣に位置する水チューブ４３ａに向けて徐々に成長する。この結果、霜の塊ＦＲの成長過程においては、冷媒チューブ１６ａの近傍に厚く、水チューブ４３ａの近傍に薄く霜の塊ＦＲが形成される。この結果、霜の塊ＦＲは、フィン５０上の空気通路を、冷媒チューブ１６ａの近傍から水チューブ４３ａへ向けて徐々に閉塞してゆく。
【０１２３】
さらに、霜の塊ＦＲは、空気ＡＲの上流側においてより大きく、厚く成長する。これは、上流から湿度の高い空気ＡＲが供給されるからである。この結果、霜の塊ＦＲは、フィン５０上の空気通路を、上流端から下流側へ向けて徐々に閉塞してゆく。しかも、霜の塊ＦＲは、フィン５０の上流端５０ｃより上流に向けて延び出してゆく。この結果、霜の塊ＦＲはフィン５０の上流端５０ｃの周囲に、厚く成長してゆく。
【０１２４】
段階Ｓ１および段階Ｓ２では、上流端５０ｃに厚い霜の塊ＦＲが形成されている。空気ＡＲは、依然として、上流端５０ｃの間から流入することができる。フィン５０の山部と山部との間の谷部は、フィン５０の側方にも開口している。言い換えると、フィン５０は、チューブ１６ａ、４３ａより上流側において、空気ＡＲの流れ方向と直交する方向、すなわちチューブ１６ａ、４３ａの列方向に向けても開口している。このため、空気ＡＲの一部は、フィン５０の側部からも空気通路１６ｂ、４３ｂに流入する。この結果、霜の塊ＦＲが形成された後でも、空気通路１６ｂ、４３ｂへの空気ＡＲの入口が大きく維持される。したがって、霜の塊ＦＲが成長しても、空気ＡＲの流量の低下が抑制されるから、霜の付着に起因する熱交換器７０の熱交換性能の低下が抑制される。
【０１２５】
霜の塊ＦＲがさらに成長すると、上流端５０ｃの間が完全に閉塞される。しかし、霜の塊ＦＲが上流端５０ｃの間を閉塞しても、まだ、水チューブ４３ａの上流側においては、フィン５０の側部を通して空気ＡＲが空気通路１６ｂ、４３ｂに流入できる。したがって、霜の塊ＦＲが成長しても、空気ＡＲの流量の低下が抑制されるから、霜の付着に起因する熱交換器７０の熱交換性能の低下が抑制される。
【０１２６】
霜の塊ＦＲがさらに成長すると、霜の塊ＦＲは隣の水チューブ４３ａに到達し、空気通路１６ｂ、４３ｂを完全に閉塞する。段階Ｓ４は、完全に閉塞された状態を示している。
【０１２７】
フィン５０の突出量は、段階Ｓ３に図示されるような、フィン５０の側部から空気ＡＲが流れ込む状態を作り出すように設定されている。つまり、フィン５０は、空気の流れの上流側に面する端部が霜の塊ＦＲで閉塞されても、突出部５０ｂの側部から空気通路１６ｂ、４３ｂへ空気ＡＲを導入することができるように突出している。言い換えると、フィン５０は、霜の塊ＦＲの成長過程において、霜の塊ＦＲが隣りの水チューブ４３ａに到達する前に、霜の塊ＦＲが上流端５０ｃの間の隙間を閉塞するほどに突出している。この結果、フィンの上流側の端部が閉塞されるほどに霜が成長しても、側部から空気を導入できる。
【０１２８】
このように、上述した熱交換器７０によると、霜の付着に起因する熱交換性能の低下が抑制される。言い換えると、耐着霜性能が向上する。
【０１２９】
室外熱交換器１３に上述した熱交換器７０を採用すれば、以下に述べる特徴点により大きな効果を得ることができる。  室外熱交換器１３は、相互に間隔を空けて配列され、冷媒が内部を流通する複数の冷媒チューブ１６ａと、隣り合う冷媒チューブ１６ａの間に形成された空気通路に設けられ、冷媒チューブ１６ａに熱的に接合されたフィン５０とを備えている。フィン５０は、空気通路の空気の流入側において、冷媒チューブ１６ａよりも空気の流れの上流側に向けて突出する突出部５０ｂを有している。
【０１３０】
これによると、室外熱交換器１３に着霜が起こる場合には、フィン５０の突出部５０ｂから着霜が始まり、冷媒チューブ１６ａ間の空気通路は閉塞され難い。したがって、着霜による室外熱交換器１３の性能低下を抑制することができ、着霜判定手段の判定閾値である所定着霜量を比較的大きくすることができる。このようにして、室外熱交換器１３への着霜抑制状態を比較的長時間保つことができる。
【０１３１】
また、室温維持着霜抑制運転中に、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達するまでの時間を遅らせることができ、室温維持着霜抑制運転を比較的長時間行うことができる。
【０１３２】
さらに、室外熱交換器１３は、冷媒が内部を流通する冷媒チューブ１６ａ、および、冷媒へ熱を供給するための媒体が内部を流通する媒体チューブである水チューブ４３ａ、を含む複数のチューブ１６ａ、４３ａを備えている。隣り合うチューブ１６ａ、４３ａの間に、冷媒チューブ１６ａ内を流通する冷媒へ熱を供給する空気が流通する空気通路が形成されている。
【０１３３】
これによると、水チューブ４３ａ内を流通する媒体からの熱によっても、室外熱交換器１３への着霜を抑制することができる。したがって、室外熱交換器１３の着霜を確実に抑制することができる。
【０１３４】
上述した熱交換器７０の熱交換部７１の説明では省略していたが、図１０に示す熱交換部７１は、空気流通方向から見たときに、上下方向の寸法が横方向（幅方向）の寸法よりも若干小さくなっている。すなわち、室外熱交換器１３は、冷媒が内部を流通する複数の冷媒チューブ１６ａを相互に間隔を空けて配列した熱交換部７１を有している。そして、熱交換部は、冷媒チューブ１６ａの配列方向の寸法が、冷媒チューブ１６ａの延在方向の寸法よりも大きくなっている。
【０１３５】
これによると、熱交換部７１の冷媒流路断面積を比較的大きくすることが容易である。したがって、室外熱交換器１３の冷媒チューブ１６ａ内の圧力損失を低下させることができる。これにより、圧力損失による冷媒チューブ１６ａ下流部の温度低下を抑制して、冷媒チューブ１６ａの全域に亘って着霜を確実に抑制することができる。
【０１３６】
図１４に示すように、室外熱交換器１３の熱交換部７１が複数パス（図示例では２パス）である場合には、１パス分の熱交換部において、上記特徴を有することが好ましい。すなわち、熱交換部７１に矢印で示すように冷媒が流通する場合には、同一方向に冷媒が流通する２つの熱交換部７１ａ、７１ｂが形成される。これらの熱交換部７１ａ、７１ｂのそれぞれにおいて、冷媒チューブの配列方向の寸法ＨＥＷが、冷媒チューブの延在方向の寸法ＨＥＬよりも大きいことが好ましい。
【０１３７】
図１４に例示した室外熱交換器１３では、図１５に示した比較例の熱交換器９１３の熱交換部９７１ａ、９７１ｂと比較して明らかなように、１パス分の熱交換部７１ａ、７１ｂの幅寸法ＨＥＷを比較的大きく確保することができる。これにより、冷媒チューブ１６ａの配列本数を比較的多数として、冷媒流路断面積を比較的大きくすることができる。
以上述べたように、熱交換器７０は、３つの特徴的な着霜対策構成を有して耐着霜性能を向上した熱交換器である。このような耐着霜性能に優れる熱交換器を室外熱交換器１３に採用することにより、室温維持着霜抑制運転時間を比較的長くすることが容易である。
【０１３８】
図１６を用いて、耐着霜性能に優れる熱交換器７０を室外熱交換器１３に採用した場合の効果について説明する。図１６では、横軸が室内凝縮器１２出口における冷媒のエンタルピを示している。横軸の右方ほど冷媒の乾き度が大きくなり（あるいは過冷却度が小さくなり）、左方ほど冷媒の過冷却度が大きくなる。一方、縦軸は圧縮機１１の回転数を示している。
【０１３９】
図１６では、暖房能力を一定（例えばサイクル高圧側冷媒圧力および送風機送風量を一定）とするように、圧縮機１１の回転数を制御する場合のグラフを示している。グラフ中、非着霜状態とは、室外熱交換器に着霜がない場合を示している。本例着霜状態とは、本実施形態の室外熱交換器１３に所定の着霜がある場合を示している。また、比較例着霜状態とは、前述した着霜対策構成を有していない熱交換器を室外熱交換器に採用し、本例着霜状態と同一の着霜量がある場合を示している。
【０１４０】
ＣＯＰ優先運転でＣＯＰ最適制御を行っている場合には、冷媒の過冷却度を比較的高く保つように（図の比較的左方部で）サイクル冷媒循環が制御される。これにより、室外熱交換器１３における吸熱量が大きくなりＣＯＰが向上する。ところが、室外熱交換器１３の吸熱量が大きいと着霜の進行も大きくなる。したがって、室外熱交換器１３の吸熱性能が比較的早期に低下してしまう。
【０１４１】
これに対し、着霜抑制運転を行っている場合には、冷媒の過冷却度が比較的低い、もしくは、冷媒が乾き度を有するように（図の比較的右方部で）サイクル冷媒循環が制御される。この場合には、室外熱交換器１３における吸熱量が比較的小さくなる。これに伴い、室外熱交換器１３への着霜の進行が抑制される。したがって、室外熱交換器１３の吸熱性能は比較的長時間維持される。
【０１４２】
図１６に示された圧縮機回転数は、室温維持に必要な暖房能力を発揮するための回転数である。暖房能力は、圧縮機の仕事量と室外熱交換器の吸熱量との和である。したがって、着霜により室外熱交換器の吸熱量が低下した場合には、圧縮機の回転数を上昇させて室外熱交換器の吸熱量低下分を補う必要がある。
【０１４３】
ＣＯＰ優先運転を行っている場合には、室外熱交換器吸熱量が比較的大きいため、圧縮機回転数は比較的小さい。しかし、前述したように、着霜の進行が比較的早いので、圧縮機回転数も比較的速やかに上昇する。
【０１４４】
一方、着霜抑制運転を行っている場合には、室外熱交換器吸熱量が比較的小さいため、圧縮機回転数は比較的大きい。しかし、前述したように、着霜の進行が比較的遅いので、圧縮機回転数も比較的緩やかに上昇する。
【０１４５】
これらより、図１６に示すように比較的右方の領域でヒートポンプサイクルの冷媒循環を行った方が、圧縮機が許容最大回転数に到達するまでの時間が長くなる。すなわち、一定の暖房能力を発揮できる時間が長くなる。
【０１４６】
本実施形態では、ＣＯＰ優先制御から室温維持着霜抑制制御に切り替えると、室内凝縮器１２出口における冷媒エンタルピが小さくなり、室外熱交換器１３の吸熱量が低下する（図示右方領域に移動する）。これに伴い、圧縮機１１の回転数が上昇する（ＣＯＰが悪化する）が、室外熱交換器１３への着霜の進行は遅くなる。したがって、着霜による圧縮機回転数上昇を抑制し、圧縮機１１の回転数が許容最大回転数に到達するまでの時間を延長させることができる。
【０１４７】
室外熱交換器への所定量の着霜後にＣＯＰ優先制御から室温維持着霜抑制制御に制御切り替えを行うと、比較例の熱交換器の場合には、許容最大回転数にまで速やかに上昇してしまい、暖房能力の維持が困難である。これに対して、本例の着霜対策構成を有する熱交換器７０の場合には、同一着霜量でも比較例に対して圧縮機回転数の上昇を抑制して、暖房能力の維持が容易である。したがって、熱交換器７０を室外熱交換器１３に採用すれば、室温維持着霜抑制運転を比較的長時間実施することが可能である。
【０１４８】
着霜条件下でＣＯＰ優先制御から室温維持着霜抑制制御に制御を切り替えると、比較例の熱交換器に比較して、本例の熱交換器の方が冷媒乾き度領域（図示右方領域、図１６に示す白抜き矢印で示した領域）で使用することができる。したがって、室温維持着霜抑制運転時間を増大できる効果が大きい。  （他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１４９】
上記実施形態では、室外熱交換器１３の出口冷媒温度に基づいて、室外熱交換器１３に所定の着霜量がある所定着霜状態に到達したか否かを判定していたが、これに限定されるものではない。所定着霜状態に到達したか否かの判定は室外熱交換器１３の温度もしくはその関連物理量に基づいて行うものであればよい。例えば、室外熱交換器１３の出口における冷媒圧力に代表されるヒートポンプサイクル低圧側圧力であってもよい。
【０１５０】
また、着霜抑制運転を行う際には、室外熱交換器１３の出口冷媒温度に基づいて暖房用膨張弁２１の弁開度を調節していたが、これに限定されるものではない。着霜抑制運転における弁開度の調整も、室外熱交換器１３の温度もしくはその関連物理量に基づいて行うものであればよい。例えば、室外熱交換器１３の出口における冷媒圧力に代表されるヒートポンプサイクル低圧側圧力であってもよい。
【０１５１】
また、例えば図１７に示すように、圧縮機１１の回転数が上昇して所定回転数に到達したか否かを判定する（ステップ７３２）ものであってもよい。ステップ７３２において圧縮機１１回転数が所定回転数に到達したと判断した場合には、ＣＯＰ優先運転から着霜抑制運転へ制御を切り替える。着霜抑制運転では、暖房用膨張弁２１の弁開度を圧縮機回転数の関数として制御して弁開度を上昇させる（ステップ７３３）ことができる。
【０１５２】
また、例えば図１８に示すように、暖房開始後の時間が経過して所定時間に到達したか否かを判定する（ステップ８３２）ものであってもよい。ステップ８３２において暖房開始後経過時間が所定時間に到達したと判断した場合には、ＣＯＰ優先運転から着霜抑制運転へ制御を切り替える。着霜抑制運転では、暖房用膨張弁２１の弁開度を暖房開始後の経過時間の関数として制御して弁開度を上昇させる（ステップ８３３）ことができる。
【０１５３】
また、例えば図１９に示すように、第１の実施形態と同様に、室外熱交換器１３の出口冷媒温度が所定温度に到達したか否かで所定着霜状態に到達したか否かを判定する（ステップ２３２）。そして、ステップ２３２において室外熱交換器１３の出口冷媒温度が所定温度に到達したと判断した場合には、ＣＯＰ優先運転から着霜抑制運転へ制御を切り替える。着霜抑制運転では、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度（Ｓ．Ｃ．）が室外熱交換器１３の出口冷媒温度の関数となるように暖房用膨張弁２１の弁開度を調節する（ステップ９３３）ことができる。
【０１５４】
室外熱交換器１３の所定着霜状態を検出する判定するステップと、着霜抑制運転を実行する際に暖房用膨張弁２１の弁開度を調節するステップとは、適宜組み合わせることが可能である。
【０１５５】
また、各例において室外熱交換器１３の所定着霜状態を判定するステップでは、判定特性値を固定された閾値と比較していたが、これに限定されるものではない。例えば、閾値を、外気温度の関数としてもかまわない。また、着霜抑制運転において暖房用膨張弁２１の弁開度を調節する際の関係式に、例えば外気温度を変数として加えてもかまわない。
【０１５６】
また、上記実施形態では、吹出温度センサ６３が検出する車室内への吹出温度に基づいて圧縮機１１の回転数や送風機３２の送風量等を制御する場合があったが、これに限定されるものではない。吹出温度の関連物理量に基づいて圧縮機１１や送風機３２等を制御するものであってもよい。吹出温度の関連物理量としては、例えば以下に挙げるものがある。一例は、圧縮機１１の吐出冷媒温度と送風機３２の送風量との組み合わせである。他の一例は、圧縮機１１の吐出冷媒圧力と送風機３２の送風量との組み合わせである。他の一例は、圧縮機１１の吐出冷媒温度と室内凝縮器１２からの流出冷媒温度との温度差と、送風機３２の送風量との組み合わせである。他の一例は、圧縮機１１の吐出冷媒のエンタルピと室内凝縮器１２からの流出冷媒のエンタルピとのエンタルピ差と、送風機３２の送風量との組み合わせである。他の一例は、室内凝縮器１２の外表面温度（例えばフィンの温度）である。
【０１５７】
また、上記実施形態では、冷媒温度圧力センサ６１が検出する冷媒温度および冷媒圧力から算出される冷媒の過冷却度に基づいて暖房用膨張弁２１の弁開度等を制御する場合があったが、これに限定されるものではない。室内凝縮器１２から流出し暖房用膨張弁２１へ流入する前の冷媒の過冷却度の関連物理量に基づいて暖房用膨張弁２１の弁開度等を制御するものであってもよい。過冷却度の関連物理量としては、例えば、圧縮機１１の吐出冷媒温度と送風機３２の送風量との組み合わせがある。
【０１５８】
また、上記実施形態で車室内温度に基づいて制御を行う場合には、室内温度センサ６４が検出する車室内の温度を用いていたが、車室内温度の関連物理量を用いてもかまわない。車室内温度の関連物理量としては、例えば、車室内への吹出温度と吹出時間との組み合わせがある。
【０１５９】
また、制御時に用いる圧縮機１１の回転数は、制御装置２が圧縮機１１に出力する回転数指令値であったが、これに限定されるものではない。回転数指令値の関連物理量であればよく、例えば、圧縮機１１の消費電力をフィードバックして用いてもかまわない。
【０１６０】
また、制御時に用いる送風機３２の送風量は、制御装置２が送風機３２に出力する送風量指令値であったが、これに限定されるものではない。送風量指令値の関連物理量であればよく、例えば、送風機３２の回転数をフィードバックして用いてもかまわない。また、例えば、室内凝縮器１２への流入空気温度と室内凝縮器１２からの流出空気温度との温度差であってもよい。また、例えば、室内凝縮器１２への流入冷媒温度と室内凝縮器１２からの流出冷媒温度との温度差であってもよい。
【０１６１】
また、室外熱交換器１３の吸熱量の関連物理量としては、室内凝縮器１２から流出する冷媒の過冷却度の他に、例えば、以下に挙げるものがある。一例は、外気温度と、車速と、室外熱交換器１３の出口冷媒温度との組み合わせである。他の一例は、室内凝縮器１２の放熱性能と、圧縮機１１の消費電力値との組み合わせである。
【０１６２】
また、上記実施形態では、室外熱交換器１３として、３つの特徴的な着霜対策構成を有して耐着霜性能を向上した熱交換器７０を採用していたが、これに限定されるものではない。少なくとも１つの着霜対策構成を有して耐着霜性能を向上した熱交換器であればよい。
【０１６３】
すなわち、例えば図２０に示すような室外熱交換器であってもよい。この熱交換器は、相互に間隔を空けて配列され冷媒が内部を流通する複数の冷媒チューブ１６ａと、隣り合う冷媒チューブ１６ａの間に形成された空気通路に設けられ冷媒チューブ１６ａに熱的に接合されたフィン５０とを備えている。フィン５０は、空気通路の空気の流入側において、冷媒チューブ１６ａよりも空気の流れの上流側に向けて突出する突出部５０ｂを有している。
【０１６４】
また、例えば図２１に示すような室外熱交換器であってもよい。この熱交換器は、冷媒が内部を流通する冷媒チューブ１６ａ、および、冷媒へ熱を供給するための媒体が内部を流通する媒体チューブである水チューブ４３ａ、を含む複数のチューブ１６ａ、４３ａを備えている。隣り合うチューブ１６ａ、４３ａの間に、冷媒チューブ１６ａ内を流通する冷媒へ熱を供給する空気が流通する空気通路が形成されている。
【０１６５】
また、例えば、媒体チューブを有しないとともに、フィンが突出部を有さず、熱交換部の寸法関係で着霜対策を行う室外熱交換器であってもよい。この熱交換器は、冷媒が内部を流通する複数の冷媒チューブを相互に間隔を空けて配列した熱交換部を有している。そして、熱交換部は、冷媒チューブの配列方向の寸法が、冷媒チューブの延在方向の寸法よりも大きくなっている。
【０１６６】
また、上記実施形態では、暖房運転のうち、室温維持運転モード時に、室外熱交換器が所定着霜状態に到達したことを検出した場合に、着霜抑制運転を開始するものであったが、これに限定されるものではない。暖房運転中であれば、例えば、室温上昇運転モード時であってもかまわない。圧縮機が許容最大回転数未満で駆動している場合には、室温上昇運転モード時であっても、本発明を適用することができる。
【０１６７】
また、上記実施形態では、車両用空調装置のヒートポンプサイクルは、暖房運転と冷房運転とを切り替え可能であったが、これに限定されるものではない。例えば、暖房運転のみを行うヒートポンプサイクルを用いた車両用空調装置であっても、本発明を適用して有効である。
【符号の説明】
【０１６８】
１  車両用空調装置
２  制御装置（制御手段）
１０  ヒートポンプサイクル
１１  圧縮機
１２  室内凝縮器（室内熱交換器）
１３  室外熱交換器
２１  暖房用膨張弁（減圧手段）
３２  送風機（送風手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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