(57)【要約】【課題】暖房運転時に車室外熱交換器が着霜した場合に、乗員の快適性悪化を最小限に抑えて除霜可能にする。【解決手段】暖房運転モード時に車室外熱交換器３３が着霜していると判定された場合に、要求暖房能力が所定以下と検出されたときには、所定よりも高いと検出された場合に比べて下流側車室内熱交換器３１への送風量が低下するようにエアミックスダンパ６２を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第１車室内熱交換器及び第２車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器とを含むヒートポンプ装置と、
上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器を収容するとともに、該第１車室内熱交換器及び該第２車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機と、上記第１車室内熱交換器への送風量を変更する送風量変更手段とを有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットとを備えた車両用空調装置であって、
上記車室外熱交換器が吸熱器として作用した際に該車室外熱交換器に霜が付着しているか否かを判定する着霜判定手段と、
要求される暖房能力を得る要求暖房能力検出手段と、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えており、
上記ヒートポンプ装置は、上記空調制御装置により、
上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器を放熱器とし、上記車室外熱交換器を吸熱器として作用させる暖房運転モードと、
上記車室外熱交換器の除霜を行う除霜運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えられ、
上記空調制御装置は、上記暖房運転モード時に上記着霜判定手段により上記車室外熱交換器が着霜していると判定された場合に、上記要求暖房能力検出手段により要求暖房能力が所定以下と検出されたときには、所定よりも高いと検出された場合に比べて上記第１車室内熱交換器への送風量が低下するように上記送風量変更手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
上記ヒートポンプ装置は、上記空調制御装置により、上記第２車室内熱交換器への高圧冷媒の供給を停止する強除霜運転モードに切り替えられることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用空調装置において、
上記着霜判定手段は、上記車室外熱交換器の着霜度合いを検出するように構成され、
上記空調制御装置は、上記着霜判定手段により検出された上記車室外熱交換器の着霜量に応じて除霜運転モードを切り替えるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
上記要求暖房能力検出手段は、上記送風機による送風状態を得て、送風量が所定以上の場合は所定よりも少ない場合に比べて要求暖房能力が高いと判定するように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
上記送風量変更手段は、上記第１及び第２車室内熱交換器を通過する空気割合を変更するダンパであり、
上記空調制御装置は、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に、車室に供給する調和空気の温度が上昇する側に上記ダンパの開度を補正するように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
上記車室内空調ユニットは、空調用空気を加熱する電気式空気加熱器を備え、
上記空調制御装置は、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に、上記空気加熱器を作動させるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
上記空調制御装置は、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に、上記送風機による送風量を減少させるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
上記ヒートポンプ装置の高圧冷媒の圧力を検出する高圧冷媒圧力検出センサを備え、
上記着霜判定手段は、上記高圧冷媒圧力検出センサの検出結果に基づいて上記車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
上記車室内空調ユニットから吹き出す調和空気の温度を検出する吹出空気温度センサを備え、
上記着霜判定手段は、定常運転時における上記吹出空気温度センサの検出結果に基づいて上記車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１０】
請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
上記車室外熱交換器の冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段を備え、
上記着霜判定手段は、定常運転時における上記過熱度検出手段の検出結果に基づいて上記車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１１】
請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
上記車室外熱交換器に送風する室外ファンと、該室外ファンを駆動するファンモーターとを備え、
上記着霜判定手段は、上記ファンモーターの電流値に基づいて上記車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等に搭載される空調装置として、ヒートポンプ装置を備えた空調装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
これら車両用のヒートポンプ装置は、電動コンプレッサと、車室外に配設される車室外熱交換器と、膨張弁と、車室内に配設される車室内熱交換器とを冷媒配管によって順に接続して構成されている。そして、冷房運転時には、車室内熱交換器を吸熱器として作用させ、車室外熱交換器を放熱器として作用させる。一方、暖房運転時には、車室内熱交換器を放熱器として作用させ、車室外熱交換器を吸熱器として作用させる。
【０００４】
暖房運転時には、吸熱器として作用する車室外熱交換器に着霜が起こる。車室外熱交換器が着霜すると吸熱器としての性能が低下するので除霜する必要がある。特許文献１、２のものでは、暖房運転時に車室外熱交換器が着霜した場合には、高圧冷媒を車室外熱交換器に供給して表面温度を上昇させる除霜運転に切り替えられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５９８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５５７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、除霜運転時に高圧冷媒を車室外熱交換器に供給して吸熱させると、車室内熱交換器の放熱量低下を招くので、乗員に不快感を与えることになる。
【０００７】
一方、要求される暖房能力は常に一定とは限らず、例えば極低外気時では高い暖房能力が要求され、また、暖房開始後、ある程度の時間経過すれば暖房能力が低くて済む場合があり、各シーンに応じた暖房能力を供給する必要がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、暖房運転時に車室外熱交換器が着霜した場合に、乗員の快適性悪化を最小限に抑えて除霜できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、要求暖房能力に応じて車室外熱交換器の除霜能力を変更できるようにした。
【００１０】
第１の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第１車室内熱交換器及び第２車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器とを含むヒートポンプ装置と、
上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器を収容するとともに、該第１車室内熱交換器及び該第２車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機と、上記第１車室内熱交換器への送風量を変更する送風量変更手段とを有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットとを備えた車両用空調装置であって、
上記車室外熱交換器が吸熱器として作用した際に該車室外熱交換器に霜が付着しているか否かを判定する着霜判定手段と、
要求される暖房能力を得る要求暖房能力検出手段と、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えており、
上記ヒートポンプ装置は、上記空調制御装置により、
上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器を放熱器とし、上記車室外熱交換器を吸熱器として作用させる暖房運転モードと、
上記車室外熱交換器の除霜を行う除霜運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えられ、
上記空調制御装置は、上記暖房運転モード時に上記着霜判定手段により上記車室外熱交換器が着霜していると判定された場合に、上記要求暖房能力検出手段により要求暖房能力が所定以下と検出されたときには、所定よりも高いと検出された場合に比べて上記第１車室内熱交換器への送風量が低下するように上記送風量変更手段を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、例えば極低外気時に暖房運転モードで運転すると、第１及び第２車室内熱交換器が放熱器となるので、送風機により送風された空調用空気を２つの熱交換器で加熱することが可能になる。よって、要求暖房能力が高い場合に対応可能となる。
【００１２】
暖房運転モードでの運転中に車室外熱交換器が着霜すると、要求暖房能力検出手段により検出された要求暖房能力が低い場合には、第１車室内熱交換器への送風量を低下させる。これにより、第１車室内熱交換器での放熱量が低下するので、車室外熱交換器に供給される除霜用の高圧冷媒の温度が高まる。これにより、車室外熱交換器の除霜が短時間で、かつ、確実に行われる。また、このとき要求暖房能力が高くないので、第１車室内熱交換器への送風量が低下しても乗員が違和感を感じにくい。
【００１３】
一方、要求暖房能力検出手段により検出された要求暖房能力が高い場合には、第１車室内熱交換器への送風量が上述した場合よりも多くすることができるので、高い暖房能力が得られ、乗員が違和感を感じにくくなる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、
上記ヒートポンプ装置は、上記空調制御装置により、上記第２車室内熱交換器への高圧冷媒の供給を停止する強除霜運転モードに切り替えられることを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、第２車室内熱交換器への高圧冷媒の供給を停止することで第２車室内熱交換器での放熱が抑制される。これにより、車室外熱交換器に供給される高圧冷媒の温度が高まるので、車室外熱交換器の除霜がより一層短時間で、かつ、確実に行われる。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、
上記着霜判定手段は、上記車室外熱交換器の着霜度合いを検出するように構成され、
上記空調制御装置は、上記着霜判定手段により検出された上記車室外熱交換器の着霜量に応じて除霜運転モードを切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、車室外熱交換器の着霜度合いに応じて強い除霜運転と弱い除霜運転とに切り替えることが可能になる。
【００１８】
第４の発明は、第１の発明において、
上記要求暖房能力検出手段は、上記送風機による送風状態を得て、送風量が所定以上の場合は所定よりも少ない場合に比べて要求暖房能力が高いと判定するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
すなわち、送風機の風量が多い場合には要求暖房能力が高い場合であると推定され、また、送風機の風量が少ない場合には要求暖房能力が低い場合であると推定される。送風機の風量に基づいて要求暖房能力を得ることで正確な結果を得ることが可能になる。
【００２０】
第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、
上記送風量変更手段は、上記第１及び第２車室内熱交換器を通過する空気割合を変更するダンパであり、
上記空調制御装置は、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に、車室に供給する調和空気の温度が上昇する側に上記ダンパの開度を補正するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
この構成によれば、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に車室に供給する調和空気の温度が低下してしまうのを抑制することが可能になる。
【００２２】
第６の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、
上記車室内空調ユニットは、空調用空気を加熱する電気式空気加熱器を備え、
上記空調制御装置は、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に、上記空気加熱器を作動させるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
この構成によれば、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に空気加熱器により空調用空気を加熱することが可能になる。
【００２４】
第７の発明は、第１から６のいずれか１つの発明において、
上記空調制御装置は、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に、上記送風機による送風量を減少させるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２５】
この構成によれば、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に送風量を減少させるようにしたので、車室に吹き出してしまう低温の空気量を低減することが可能になり、除霜運転モード時に乗員が違和感を感じにくくなる。
【００２６】
第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、
上記ヒートポンプ装置の高圧冷媒の圧力を検出する高圧冷媒圧力検出センサを備え、
上記着霜判定手段は、上記高圧冷媒圧力検出センサの検出結果に基づいて上記車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
すなわち、車室外熱交換器の着霜度合いと高圧冷媒の圧力とには相関があり、高圧冷媒の圧力を検出することで、車室外熱交換器の着霜度合いを直接検出することなく、把握することが可能になる。
【００２８】
第９の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、
上記車室内空調ユニットから吹き出す調和空気の温度を検出する吹出空気温度センサを備え、
上記着霜判定手段は、定常運転時における上記吹出空気温度センサの検出結果に基づいて上記車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成されていることを特徴とするものである。
【００２９】
すなわち、車室外熱交換器の着霜度合いと、定常運転時の調和空気の温度変化とには相関があり、車室外熱交換器の着霜度合いが高くなるほど、調和空気の温度が低下する。ここで、定常運転とは、空調装置の起動時や空調の過渡期以外の運転状態のことであり、空調が安定している運転状態のことである。
【００３０】
定常運転時の調和空気の変化を検出することで、車室外熱交換器の着霜度合いを直接検出することなく、把握することが可能になる。
【００３１】
第１０の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、
上記車室外熱交換器の冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段を備え、
上記着霜判定手段は、定常運転時における上記過熱度検出手段の検出結果に基づいて上記車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成されていることを特徴とするものである。
【００３２】
すなわち、車室外熱交換器の着霜度合いと、定常運転時における車室外熱交換器の冷媒過熱度の変化とには相関があり、車室外熱交換器の着霜度合いが高くなるほど、過熱度が低くなる。従って、定常運転時の過熱度を検出することで、車室外熱交換器の着霜度合いを直接検出することなく、把握することが可能になる。
【００３３】
第１１の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、
上記車室外熱交換器に送風する室外ファンと、該室外ファンを駆動するファンモーターとを備え、
上記着霜判定手段は、上記ファンモーターの電流値に基づいて上記車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成されていることを特徴とするものである。
【００３４】
すなわち、車室外熱交換器の着霜度合いと、室外ファンを駆動するファンモーターの電流値の変化とには相関があり、車室外熱交換器の着霜度合いが高くなるほど、通風抵抗が増えてファンモーターの消費電流が多くなる。従って、ファンモーターの消費電流を検出することで、車室外熱交換器の着霜度合いを直接検出することなく、把握することが可能になる。
【発明の効果】
【００３５】
第１の発明によれば、第１及び第２車室内熱交換器を放熱器とすることができるので、高い暖房能力を得ることができる。そして、車室外熱交換器が着霜している場合に、要求暖房能力が所定以下と検出されたときには、所定よりも高いと検出された場合に比べて第１車室内熱交換器への送風量を低下させるようにしている。これにより、乗員の快適性悪化を最小限に抑えて車室外熱交換器の除霜を行うことができる。
【００３６】
第２の発明によれば、例えば車室外熱交換器の着霜量が多い場合に、強除霜運転モードに切り替えることで第２車室内熱交換器への高圧冷媒の供給を停止できるので、車室外熱交換器の除霜をより一層短時間で、かつ、確実に行うことができる。
【００３７】
第３の発明によれば、車室外熱交換器の着霜度合いに応じて除霜運転モードを切り替えるようにしたので、乗員の快適性と早期の除霜とを両立することができる。
【００３８】
第４の発明によれば、送風機による送風状態に基づいて要求暖房能力を判定するようにしたので、要求暖房能力の高低を正確に得ることができる。
【００３９】
第５の発明によれば、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に車室に供給する調和空気の温度が上昇する側にダンパの開度を補正するようにしたので、乗員の快適性を向上させることができる。
【００４０】
第６の発明によれば、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に空気加熱器を作動させるようにしたので、乗員の快適性を向上させることができる。
【００４１】
第７の発明によれば、除霜運転モード時に車室に低温の調和空気が吹き出す量を低減でき、乗員が違和感を感じにくくすることができる。
【００４２】
第８の発明によれば、高圧冷媒の圧力に基づいて車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成したので、車室外熱交換器の着霜度合い把握して除霜運転モードに適切に切り替えることができる。
【００４３】
第９の発明によれば、定常運転時における吹出空気温度センサの検出結果に基づいて車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成したので、車室外熱交換器の着霜度合い把握して除霜運転モードに適切に切り替えることができる。
【００４４】
第１０の発明によれば、定常運転時における車室外熱交換器の冷媒の過熱度の検出結果に基づいて車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成したので、車室外熱交換器の着霜度合い把握して除霜運転モードに適切に切り替えることができる。
【００４５】
第１１の発明によれば、室外ファンを駆動するファンモーターの消費電力に基づいて車室外熱交換器の着霜度合いを得るように構成したので、車室外熱交換器の着霜度合い把握して除霜運転モードに適切に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態にかかる車両用空調装置の概略構成図である。
【図２】車両用空調装置のブロック図である。
【図３】下流側車室内熱交換器を空気流れ方向下流側から見た斜視図である。
【図４】車室外熱交換器の正面図である。
【図５】暖房運転モードにある場合の図１相当図である。
【図６】暖房優先除霜モードにある場合の図１相当図である。
【図７】除霜優先除霜モードにある場合の図１相当図である。
【図８】強除霜モードにある場合の図１相当図である。
【図９】除湿暖房モードにある場合の図１相当図である。
【図１０】冷房モードにある場合の図１相当図である。
【図１１】空調制御装置による制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】暖房運転モードが選択された場合の制御手順を示すフローチャートである。
【図１３】変形例１にかかる図１相当図である。
【図１４】変形例２にかかる図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００４８】
図１は、本発明の実施形態にかかる車両用空調装置１の概略構成図である。車両用空調装置１が搭載された車両は、走行用蓄電池及び走行用モーターを備えた電気自動車である。
【００４９】
車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置２０と、車室内空調ユニット２１と、ヒートポンプ装置２０及び車室内空調ユニット２１を制御する空調制御装置２２（図２に示す）とを備えている。
【００５０】
ヒートポンプ装置２０は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサ（圧縮機）３０と、車室内に配設される下流側車室内熱交換器（第１車室内熱交換器）３１と、車室内において下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器（第２車室内熱交換器）３２と、車室外に配設される車室外熱交換器３３と、アキュムレータ３４と、これら機器３０〜３４を接続する第１〜第４主冷媒配管４１〜４４と、第１及び第２分岐配管４５、４６と、膨張弁として機能する電動弁５２，５６とを備えている。
【００５１】
電動コンプレッサ３０は、従来から周知の車載用のものであり、電動モーターによって駆動される。電動コンプレッサ３０の回転数を変更することによって単位時間当たりの吐出量を変化させることができる。電動コンプレッサ３０は、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。電動コンプレッサ３０には、走行用蓄電池から電力が供給される。
【００５２】
下流側車室内熱交換器３１は、図３に示すように、上側ヘッダタンク４７と、下側ヘッダタンク４８と、コア４９とを備えている。コア４９は、上下方向に延びるチューブ４９ａとフィン４９ｂとを交互に左右方向（図３の左右方向）に配列して一体化したものであり、空調用空気がチューブ４９ａ間を通過するようになっている。空調用空気の流れ方向を白抜きの矢印で示している。チューブ４９ａは、空気流れ方向に２列並んでいる。
【００５３】
空気流れ上流側のチューブ４９ａ及び下流側のチューブ４９ａの上端部は、上側ヘッダタンク４７に接続されて連通している。上側ヘッダタンク４７の内部には、該上側ヘッダタンク４７を空気流れ方向上流側と下流側とに仕切る第１仕切部４７ａが設けられている。第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側の空間が上流側のチューブ４９ａの上端に連通し、第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側の空間が下流側のチューブ４９ａの上端に連通している。
【００５４】
また、上側ヘッダタンク４７の内部には、該上側ヘッダタンク４７を左右方向に仕切る第２仕切部４７ｂが設けられている。第１仕切部４７ａにおける第２仕切部４７ｂよりも右側には、連通孔４７ｅが形成されている。
【００５５】
上側ヘッダタンク４７の左側面の空気流れ下流側には冷媒の流入口４７ｄが形成され、また、空気流れ上流側には冷媒の流出口４７ｃが形成されている。
【００５６】
下側ヘッダタンク４８の内部には、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａと同様に、空気流れ方向上流側と下流側とに仕切る仕切部４８ａが設けられている。仕切部４８ａよりも空気流れ方向上流側の空間が上流側のチューブ４９ａの下端に連通し、仕切部４８ａよりも空気流れ方向下流側の空間が下流側のチューブ４９ａの下端に連通している。
【００５７】
この下流側車室内熱交換器３１は、上記のように構成したことで合計４つのパスを有している。すなわち、流入口４７ｄから流入した冷媒は、まず、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも左側の空間Ｒ１に流入し、空間Ｒ１に連通するチューブ４９ａ内を下へ向かって流れる。
【００５８】
その後、下側ヘッダタンク４８の仕切部４８ａよりも空気流れ方向下流側の空間Ｓ１に流入して右側へ流れてチューブ４９ａ内を上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも右側の空間Ｒ２に流入する。
【００５９】
次いで、空間Ｒ２内の冷媒は第１仕切部４７ａの連通孔４７ｅを通り、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも右側の空間Ｒ３に流入し、空間Ｒ３に連通するチューブ４９ａ内を下へ向かって流れる。
【００６０】
しかる後、下側ヘッダタンク４８の仕切部４８ａよりも空気流れ方向上流側の空間Ｓ２に流入して左側へ流れてチューブ４９ａ内を上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも左側の空間Ｒ４に流入し、流出口４７ｃから外部へ流出する。従って、下流側車室内熱交換器３１は、冷媒が空気流れ方向下流側から上流側へ流れるように対向流配置されている。
【００６１】
上流側車室内熱交換器３２は、大きさが下流側車室内熱交換器３１よりも大きく、下流側車室内熱交換器３１と同様な構造を有している。図１に示すように、上流側車室内熱交換器３２には、ヘッダタンクに接続される第１管部Ｃ及び第２管部Ｄとが設けられている。詳細は後述するが、上流側車室内熱交換器３２の第１管部Ｃに冷媒が流入して第２管部Ｄから冷媒が流出するように冷媒が流れる場合と、上流側車室内熱交換器３２の第２管部Ｄに冷媒が流入して第１管部Ｃから冷媒が流出するように冷媒が流れる場合とがある。
【００６２】
車室外熱交換器３３は、車両の前部に設けられたモータルーム（エンジン駆動車両におけるエンジンルームに相当）において該モータルームの前端近傍に配設され、走行風が当たるようになっている。車室外熱交換器３３は、図４に示すように、上側ヘッダタンク５７と、下側ヘッダタンク５８と、コア５９とを備えている。コア５９は、上下方向に延びるチューブ５９ａとフィン５９ｂとを交互に左右方向に配列して一体化したものであり、空調用空気がチューブ５９ａ間を通過するようになっている。
【００６３】
チューブ５９ａの上端部は上側ヘッダタンク５７に接続されて連通している。また、チューブ５９ａの下端部は下側ヘッダタンク５８に接続されて連通している。
【００６４】
下側ヘッダタンク５８の内部には、該下側ヘッダタンク５８の内部を左右方向に３つに仕切るための左側仕切部５８ａ及び右側仕切部５８ｂが設けられている。左側仕切部５８ａ及び右側仕切部５８ｂにより、下側ヘッダタンク５８の内部には、左側空間Ｔ１、中央空間Ｔ２及び右側空間Ｔ３が形成されることになる。
【００６５】
下側ヘッダタンク５８の左側には、左側空間Ｔ１に連通する左側管部Ａが設けられている。また、下側ヘッダタンク５８の右側には、右側空間Ｔ３に連通する右側管部Ｂが設けられている。
【００６６】
また、上側ヘッダタンク５７の内部には、左右方向の略中央部に、該上側ヘッダタンク５７の内部を左右方向に２つに仕切るための仕切部５７ａが設けられている。仕切部５７ａにより、上側ヘッダタンク５７の内部には、左側空間Ｗ１及び右側空間Ｗ２が形成されることになる。
【００６７】
従って、この車室外熱交換器３３では、左側から右側に向かって順に第１〜第４パスＰ１〜Ｐ４が形成されることになる。第１パスＰ１は、下側ヘッダタンク５８の左側空間Ｔ１と上側ヘッダタンク５７の左側空間Ｗ１とに連通している。第２パスＰ２は、下側ヘッダタンク５８の中央空間Ｔ２と上側ヘッダタンク５７の左側空間Ｗ１とに連通している。第３パスＰ３は、下側ヘッダタンク５８の中央空間Ｔ２と上側ヘッダタンク５７の右側空間Ｗ２とに連通している。第４パスＰ４は、下側ヘッダタンク５８の右側空間Ｔ３と上側ヘッダタンク５７の右側空間Ｗ２とに連通している。
【００６８】
詳細は後述するが、本実施形態では、車室外熱交換器３３の左側管部Ａに冷媒が流入して右側管部Ｂから冷媒が流出するように冷媒が流れる場合と、車室外熱交換器３３の右側管部Ｂに冷媒が流入して左側管部Ａから冷媒が流出するように冷媒が流れる場合とがある。左側管部Ａに冷媒が流入する場合には、冷媒は第１パスＰ１、第２パスＰ２、第３パスＰ３、第４パスＰ４の順に流れる。一方、右側管部Ｂに冷媒が流入する場合には、冷媒は第４パスＰ４、第３パスＰ３、第２パスＰ２、第１パスＰ１の順に流れる。
【００６９】
図１に示すように、車両にはクーリングファン（室外ファン）３７が設けられている。このクーリングファン３７は、ファンモーター３８によって駆動され、車室外熱交換器３３に空気を送風するように構成されている。ファンモーター３８は、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。ファンモーター３８にも走行用蓄電池から電力が供給される。尚、クーリングファン３７は、例えば走行用インバータ等を冷却するためのラジエータに空気を送風することもできるものであり、空調の要求時以外にも作動させることが可能である。
【００７０】
第１主冷媒配管４１は、電動コンプレッサ３０の吐出口と、下流側車室内熱交換器３１の冷媒流入口４７ｄとを接続する配管である。第２主冷媒配管４２は、下流側車室内熱交換器３１の冷媒流出口４７ｃと、車室外熱交換器３３の左側管部Ａとを接続する配管である。第３主冷媒配管４３は、車室外熱交換器３３の右側管部Ｂと、上流側車室内熱交換器３２の第２管部Ｄとを接続する配管である。第４主冷媒配管４４は、上流側車室内熱交換器３２の第１管部Ｃと、電動コンプレッサ３０の吸入口とを接続する配管である。
【００７１】
第１分岐配管４５は、第２主冷媒配管４２の中途部から分岐して第４主冷媒配管４４に接続されている。第２分岐配管４６は、第２主冷媒配管４２の中途部において第１分岐配管４５の分岐箇所よりも下流側車室内熱交換器３１に近い側から分岐し、第４主冷媒配管４４において第１分岐配管４５の接続箇所よりも上流側車室内熱交換器３２に近い側に接続されている。
【００７２】
アキュムレータ３４は、第４主冷媒配管４４の中途部において第１分岐配管４５の接続箇所よりも電動コンプレッサ３０の吸入口に近い側に配設されている。
【００７３】
第２主冷媒配管４２には第１電磁弁５０が設けられている。第１電磁弁５０は、第２主冷媒配管４２において第２分岐配管４６の分岐箇所と、第１分岐配管４５の分岐箇所との間に位置している。第１電磁弁５０は空調制御装置２２により制御されて第２主冷媒配管４２の通路を開く開状態と通路を閉じる閉状態とに切り替えるように構成されている。
【００７４】
第３主冷媒配管４３の中途部には双方向電動弁５２が設けられている。双方向電動弁５２は、空調制御装置２２により制御されて第３主冷媒配管４３の通路を開く開状態と通路を閉じる閉状態とに切り替えることができるとともに、開状態において絞り量を調整することができるようになっている。従って、双方向電動弁５２は冷媒を膨張させる膨張弁として機能する。
【００７５】
第４主冷媒配管４４には第２電磁弁５３が設けられている。第２電磁弁５３は、第４主冷媒配管４４において第１分岐配管４５の分岐箇所よりも上流側車室内熱交換器３２に近い側に位置している。第２電磁弁５３は空調制御装置２２により制御されて第４主冷媒配管４４の通路を開く開状態と通路を閉じる閉状態とに切り替えるように構成されている。
【００７６】
第１分岐配管４５には、第３電磁弁５４と、オリフィス付き逆止弁５５とが設けられている。第３電磁弁５４は、第１分岐配管４５においてオリフィス付き逆止弁５５よりも第２主冷媒配管４２側に位置している。第３電磁弁５４は空調制御装置２２により制御されて第１分岐配管４５の通路を開く開状態と通路を閉じる閉状態とに切り替えるように構成されている。
【００７７】
オリフィス付き逆止弁５５は、絞りとして機能するオリフィスを内蔵している。従って、オリフィス付き逆止弁５５は冷媒を膨張させる膨張弁として機能する。
【００７８】
また、オリフィス付き逆止弁５５は、第１分岐配管４５の第４主冷媒配管４４側から第２主冷媒配管４２側への冷媒の流れを阻止し、第２主冷媒配管４２から第４主冷媒配管４４側への冷媒の流れを許容するように構成されている。
【００７９】
尚、所望の除霜性能を満足できる場合、オリフィス付き逆止弁５５の代わりに、オリフィスが内蔵されていない（絞りを備えていない）通常の逆止弁を使用してもよい。その場合、逆止弁部で冷媒の膨張が起こらないことになるが、車室外熱交換器３３を通過した冷媒は気液二相状態で飽和温度が低下した状態になっており、それに伴い冷媒の圧力も低下しているために、その冷媒がアキュムレータ３４に流入してもアキュムレータ３４の耐圧等の面で問題は生じない。
【００８０】
第２分岐配管４６の中途部には、片方向電動弁５６が設けられている。片方向電動弁５６は、空調制御装置２２により制御されて第２分岐配管４６の通路を開く開状態と通路を閉じる閉状態とに切り替えることができるとともに、開状態において絞り量を調整することができるようになっている。
【００８１】
上記第１〜第３電磁弁５０，５３，５４、双方向電動弁５２、オリフィス付き逆止弁５５及び片方向電動弁５６は、ヒートポンプ装置２０を構成するものである。
【００８２】
また、車室内空調ユニット２１は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を収容するケーシング６０と、ケーシング６０に収容される空気加熱器６１と、エアミックスダンパ（送風量変更手段）６２と、エアミックスダンパ６２を駆動するエアミックスダンパアクチュエータ６３と、吹出モード切替ダンパ６４と、送風機６５とを備えている。
【００８３】
送風機６５は、車室内の空気（内気）と車室外の空気（外気）との一方を選択してケーシング６０内に空調用空気として送風するためのものである。送風機６５は、シロッコファン６５ａと、シロッコファン６５ａを回転駆動する送風モーター６５ｂとを備えている。送風モーター６５ｂは、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。送風モーター６５ｂにも走行用蓄電池から電力が供給される。
【００８４】
ケーシング６０は、車室内においてインストルメントパネル（図示せず）の内部に配設されている。ケーシング６０には、デフロスタ吹出口６０ａ、ベント吹出口６０ｂ及びヒート吹出口６０ｃが形成されている。これら吹出口６０ａ〜６０ｃはそれぞれ吹出モード切替ダンパ６４によって開閉される。吹出モード切替ダンパ６４は、図示しないが、空調制御装置２２に接続されたアクチュエータによって動作するようになっている。吹出モードとしては、例えば、デフロスタ吹出口６０ａに空調風を流すデフロスタモード、ベント吹出口６０ｂに空調風を流すベントモード、ヒート吹出口６０ｃに空調風を流すヒートモード、デフロスタ吹出口６０ａ及びヒート吹出口６０ｃに空調風を流すデフ／ヒートモード、ベント吹出口６０ｂ及びヒート吹出口６０ｃに空調風を流すバイレベルモード等である。
【００８５】
ケーシング６０内に導入された空調用空気は、全量が上流側車室内熱交換器３２を通過するようになっている。
【００８６】
エアミックスダンパ６２は、ケーシング６０内において、上流側車室内熱交換器３２と下流側車室内熱交換器３１との間に収容されている。エアミックスダンパ６２は、上流側車室内熱交換器３２を通過した空気のうち、下流側車室内熱交換器３１を通過する空気量を変更することによって、上流側車室内熱交換器３２を通過した空気と、下流側車室内熱交換器３１を通過した空気との混合割合を決定して吹出空気の温度調節を行うためのものである。
【００８７】
ケーシング６０における下流側車室内熱交換器３１の下流側には、上記空気加熱器６１が収容されている。空気加熱器６１は、例えば電流を流すことによって発熱するＰＴＣ素子を用いたＰＴＣヒータで構成することができる。空気加熱器６１は空調制御装置２２に接続され、ＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、発熱量（電力供給量）が制御されるようになっている。空気加熱器６１にも走行用蓄電池から電力が供給される。
【００８８】
さらに、車両用空調装置１は、外気温度センサ７０と、上流側車室内熱交換器温度検出センサ７３と、下流側車室内熱交換器温度検出センサ７４と、吹出空気温度センサ７５と、左側表面温度センサ８３と、右側表面温度センサ８４とを備えている。これらセンサ７０、７３〜７５、８３、８４は空調制御装置２２に接続されている。
【００８９】
外気温度センサ７０は、車室外熱交換器３３よりも空気流れ方向上流側に配設されており、車室外熱交換器３３に流入する前の外部空気の温度（外気温度ＴＧ）を検出するためのものである。
【００９０】
吹出空気温度センサ７５は、ケーシング６０から吹き出す吹出空気の温度を検出するためのものであり、車室の所定箇所に配設されている。
【００９１】
左側表面温度センサ８３は、車室外熱交換器３３の左側の表面温度を検出するためのものである。
【００９２】
また、右側表面温度センサ８４は、車室外熱交換器３３の右側の表面温度を検出するためのものである。
【００９３】
ヒートポンプ装置２０は、車室外熱交換器３３の左側を通過した後の空気温度を検出するための左側空気温度センサ（出口側空気温度センサ）８１と、車室外熱交換器３３の右側を通過した後の空気温度を検出するための右側空気温度センサ（入口側空気温度センサ）８２とを備えている。左側空気温度センサ８１は、車室外熱交換器３３の空気流れ方向下流側で、かつ、車室外熱交換器３３の左右方向中央部よりも左側に偏位している。右側空気温度センサ８２は、車室外熱交換器３３の空気流れ方向下流側で、かつ、車室外熱交換器３３の左右方向中央部よりも右側に偏位している。左側空気温度センサ８１及び右側空気温度センサ８２は、空調制御装置２２に接続されている。
【００９４】
空調制御装置２２は、例えば、乗員による設定温度や外気温、車室内温度、日射量等の情報に基づいてヒートポンプ装置２０の運転モードを設定し、送風機６５の風量やエアミックスダンパ６２の開度を設定する。そして、その設定した運転モードとなるようにヒートポンプ装置２０を制御し、さらに、設定風量となるように送風機６５を制御し、エアミックスダンパ６２が設定開度となるようにエアミックスダンパアクチュエータ６３を制御するものであり、周知の中央演算装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。また、空調の負荷に応じて電動コンプレッサ３０やファンモーター３８を制御し、また、必要に応じて空気加熱器６１も制御する。
【００９５】
空調制御装置２２は、通常のオートエアコン制御と同様に、メインルーチンにおいて、ヒートポンプ装置２０の運転モードの切り替え、送風機６５の風量（送風モーター６５ｂの電圧制御）、エアミックスダンパ６２の開度、吹出モードの切り替え、電動コンプレッサ３０の制御を行い、例えば、ファンモーター３８は、基本的には電動コンプレッサ３０の作動中には作動するが、電動コンプレッサ３０が停止状態であっても、走行用インバーター等の冷却が必要な場合には作動するようになっている。空調制御装置２０は、ファンモーター３８の消費電流を得ることができるようになっている。
【００９６】
ヒートポンプ装置２０の運転モードは、暖房運転モード、暖房優先除霜運転モード、除霜優先除霜運転モード、強除霜運転モード、除湿暖房運転モード、冷房運転モードの６種類がある。
【００９７】
まず、図５に示す暖房運転モードについて説明する。暖房運転モードは、例えば外気温度が０℃よりも低い場合（極低外気時）に選択される運転モードである。暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器とし、車室外熱交換器３３を吸熱器として作用させる。エアミックスダンパ６２は、下流側車室内熱交換器３１に空調用空気を送風することができるように開度が設定される。
【００９８】
すなわち、第１電磁弁５０及び第２電磁弁５３を閉状態にする。第３電磁弁５４は開状態にする。双方向電動弁５２は開状態にして冷媒を膨張させることができる程度に絞る。片方向電動弁５６は開状態にする。
【００９９】
この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が第１主冷媒配管４１を流れて下流側車室内熱交換器３１の流入口４７ｄから下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、流出口４７ｃを経て第２主冷媒配管４２から第２分岐配管４６に流入して片方向電動弁５６を通り、上流側車室内熱交換器３２の第１管部Ｃから上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環する。
【０１００】
つまり、暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に高温状態の冷媒が流入するので、空調用空気は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方によって加熱されることになり、よって、高い暖房能力が得られる。
【０１０１】
また、暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１に流入した冷媒が空気流れ方向下流側から上流側に流れるので下流側車室内熱交換器３１内の冷媒の流れは対向流となる。一方、上流側車室内熱交換器３２に流入した冷媒は空気流れ方向に流れるので上流側車室内熱交換器３２内の冷媒の流れは並行流となる。
【０１０２】
上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第２管部Ｄを経て第３主冷媒配管４３を通り、双方向電動弁５２に達する。双方向電動弁５２は絞られているので、冷媒は双方向電動弁５２を通過することで膨張する。膨張した冷媒は、右側管部Ｂから車室外熱交換器３３に流入する。
【０１０３】
車室外熱交換器３３に流入した冷媒は、外部空気と熱交換しながら第４パスＰ４、第３パスＰ３、第２パスＰ２、第１パスＰ１の順に流れて左側管部Ａから流出する。
【０１０４】
車室外熱交換器３３を循環した冷媒は、第２分岐配管４５に流入し、第３電磁弁５４及びオリフィス付き逆止弁５５を通過して第４主冷媒配管４４を通り、アキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。
【０１０５】
次に、図６に示す暖房優先除霜運転モードについて説明する。暖房優先除霜運転モードは、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３に着霜した場合に選択される運転モードである。運転モードの選択方法については後述する。
【０１０６】
暖房優先除霜運転モードは、暖房運転モードに対し、双方向電動弁５２の開度が異なるだけで他の第１〜第３電磁弁５０，５３，５４及び片方向電動弁５６の開閉状態は暖房運転モードと同じである。双方向電動弁５２の開度は暖房運転モード時の開度に比べて大きくし、双方向電動弁５２を通過する冷媒を膨張させないようにする。
【０１０７】
また、車室内空調ユニット２１のエアミックスダンパアクチュエータ６３を作動させてエアミックスダンパ６２の開閉状態を、下流側車室内熱交換器３１に空調用空気を流す状態としておく。
【０１０８】
暖房優先除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を循環した高圧冷媒が膨張せずに車室外熱交換器３３の右側管部Ｂを経て車室外熱交換器３３に流入する。このとき、下流側車室内熱交換器３１には空調用空気が送風されている状態なので、下流側車室内熱交換器３１に送風しない状態（後述する除霜優先除霜運転モード）に比べて車室外熱交換器３３に流入する冷媒の温度が低めになるが、除霜を行うことができる程度の高温状態となっている。
【０１０９】
車室外熱交換器３３に流入した冷媒は、第４パスＰ４、第３パスＰ３、第２パスＰ２、第１パスＰ１の順に流れて左側管部Ａから流出する。高圧冷媒が車室外熱交換器３３に流入することで車室外熱交換器３３の表面温度が高くなる。よって、車室外熱交換器３３の除霜が行われる。
【０１１０】
そして、車室外熱交換器３３を循環した冷媒は、第２主冷媒配管４２から第２分岐配管４５に流入し、第３電磁弁５４を通過した後、オリフィス付き逆止弁５５を通過して膨張する。その後、第４主冷媒配管４４に流入し、アキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。
【０１１１】
次に、図７に示す除霜優先除霜運転モードについて説明する。除霜優先除霜運転モードは、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３への着霜量度合いが高い場合に選択される運転モードである。
【０１１２】
除霜優先除霜運転モードでは、第１〜第３電磁弁５０，５３，５４、双方向電動弁５２及び片方向電動弁５６の開閉状態を暖房優先除霜運転モードと同様にする。
【０１１３】
また、車室内空調ユニット２１のエアミックスダンパアクチュエータ６３を作動させてエアミックスダンパ６２の開閉状態を、下流側車室内熱交換器３１に空調用空気を流さない状態としておく。これにより、下流側車室内熱交換器３１への送風量が暖房優先除霜運転モード時に比べて低下する。尚、このときのエアミックスダンパ６２の開度は、下流側車室内熱交換器３１に若干量の空気を流すように設定してもよい。
【０１１４】
除霜優先除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を循環した高圧冷媒が膨張せずに車室外熱交換器３３の右側管部Ｂを経て車室外熱交換器３３に流入する。このとき、下流側車室内熱交換器３１には空調用空気が送風されない状態なので、上記暖房優先除霜運転モードに比べて車室外熱交換器３３に流入する冷媒の温度が高くなる。これにより、車室外熱交換器３３の除霜が上記暖房優先除霜運転モードに比べて早く行われることになる。
【０１１５】
次に、図８に示す強除霜運転モードについて説明する。強除霜運転モードは、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３の着霜度合いが一層高くなった場合に選択される運転モードである。
【０１１６】
強除霜運転モードは、第１電磁弁５０及び第２電磁弁５３を開状態にする。第３電磁弁５４は閉状態にする。双方向電動弁５２は開状態にして冷媒を膨張させることができる程度に絞る。片方向電動弁５６は閉状態にする。
【０１１７】
また、車室内空調ユニット２１のエアミックスダンパアクチュエータ６３を作動させてエアミックスダンパ６２の開閉状態を、下流側車室内熱交換器３１に空調用空気を流さない状態としておく。
【０１１８】
強除霜運転モードでは、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が第１主冷媒配管４１を流れて下流側車室内熱交換器３１の流入口４７ｄから下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、流出口４７ｃを経て第２主冷媒配管４２に流入して第１電磁弁５０を経て左側管部Ａから車室外熱交換器３３に流入する。
【０１１９】
車室外熱交換器３３に流入した冷媒は、外部空気と熱交換しながら第１パスＰ１、第２パスＰ２、第３パスＰ３、第４パスＰ４の順に流れて右側管部Ｂから流出する。
【０１２０】
このように、下流側車室内熱交換器３１のみを循環した高圧冷媒が膨張せずに車室外熱交換器３３に流入することになるので、車室外熱交換器３３の温度を、暖房優先除霜運転モード及び除霜優先除霜運転モードに比べて高めることができる。
【０１２１】
このとき、下流側車室内熱交換器３１には空調用空気が送風されていない状態なので、車室外熱交換器３３に流入する冷媒の温度を十分に高く維持できる。よって、車室外熱交換器３３の除霜が早く行われることになる。
【０１２２】
右側管部Ｂから流出した冷媒は、双方向電動弁５２を通過して膨張し、第２管部Ｄから上流側車室内熱交換器３２に流入する。上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第１配管Ｃから第４主冷媒配管４４に流入した後、アキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。
【０１２３】
次に、図９に示す除湿暖房運転モードについて説明する。除湿暖房運転モードは、例えば外気温度が０℃以上２５℃以下の場合に選択される運転モードである。除湿暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、上流側車室内熱交換器３２及び車室外熱交換器３３を吸熱器として作用させる。
【０１２４】
すなわち、第１電磁弁５０及び第２電磁弁５３を閉状態にする。第３電磁弁５４は開状態にする。双方向電動弁５２は開状態にして絞らないようにする。片方向電動弁５６は開状態にし、冷媒を膨張させることができる程度に絞る。
【０１２５】
この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が第１主冷媒配管４１を流れて下流側車室内熱交換器３１の流入口４７ｄから下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、流出口４７ｃを経て第２主冷媒配管４２から第２分岐配管４６に流入して片方向電動弁５６を通ることによって膨張する。膨張した冷媒は、上流側車室内熱交換器３２の第１管部Ｃから上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環する。
【０１２６】
上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第２管部Ｄを経て第３主冷媒配管４３を通り、双方向電動弁５２に達する。双方向電動弁５２は絞られていないので、冷媒はそのままの状態で通過し、右側管部Ｂから車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は左側管部Ａから流出して、第２分岐配管４５に流入し、第３電磁弁５４及びオリフィス付き逆止弁５５を通過して第４主冷媒配管４４を通り、アキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。
【０１２７】
次に、図１０に示す冷房運転モードについて説明する。冷房運転モードは、例えば外気温度が２５℃以上の場合に選択される運転モードである。冷房運転モードでは、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器とし、下流側車室内熱交換器３１及び車室外熱交換器３３を放熱器として作用させる。
【０１２８】
すなわち、第１電磁弁５０及び第２電磁弁５３を開状態にする。第３電磁弁５４は閉状態にする。双方向電動弁５２は開状態にし、冷媒を膨張させることができる程度に絞る。片方向電動弁５６は閉状態にする。
【０１２９】
この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が第１主冷媒配管４１を流れて下流側車室内熱交換器３１の流入口４７ｄから下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、流出口４７ｃを経て第２主冷媒配管４２に流入し、左側管部Ａから車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は右側管部Ｂから流出して、第３主冷媒配管４３を通り、双方向電動弁５２を通ることによって膨張する。膨張した冷媒は、上流側車室内熱交換器３２の第２管部Ｄから上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環する。
【０１３０】
上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、第１管部Ｃを経て第４主冷媒配管４４を通り、アキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。
【０１３１】
図２に示すように、空調制御装置２２は、車室外熱交換器３３に霜が付着しているか否か、及び、車室外熱交換器３３への着霜度合いを検出するための着霜判定部（着霜判定手段）２２ａを有している。
【０１３２】
着霜判定部２２ａにおいて車室外熱交換器３３に霜が付着しているか否かを判定する方法は次のとおりである。外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧと左側表面温度センサ８３で検出された車室外熱交換器３３の表面温度とに基づいて判定し、例えば、外気温度ＴＧと車室外熱交換器３３の表面温度との差が１０℃以下になると着霜していると判定し、１０℃よりも大きな差がある場合には着霜していないと判定する。このとき、右側表面温度センサ８４で検出された車室外熱交換器３３の表面温度を用いて判定するようにしてもよい。着霜判定の方法は上記した方法に限られるものではない。
【０１３３】
また、着霜判定部２２ａにおいて、車室外熱交換器３３への着霜度合いを検出する方法は次のとおりである。上記のようにして車室外熱交換器３３が着霜していると判定した後に、吹出空気温度センサ７５により検出された吹出空気温度の変化に基づいて判定する。この判定は、空調装置１の定常運転時に行う。定常運転とは、空調装置１の起動時や空調の過渡期以外の運転状態のことであり、空調が安定している運転状態のことである。
【０１３４】
車室外熱交換器３３の着霜度合いが高くなるほど、吹出空気温度が低下し、その低下速度が例えば所定時間（数十秒）内で３℃を越えた場合には、車室外熱交換器３３の霜が成長して着霜量が多くなっていると判定する。
【０１３５】
また、空調制御装置２２は、乗員が要求している暖房能力を得る要求暖房能力検出部（要求暖房能力検出手段）２２ｂを有している。要求暖房能力検出部２２ｂでは、送風モーター６５ｂの電圧を得て、その電圧に基づいて要求暖房能力を得るように構成されている。すなわち、空調制御装置２２では、乗員による設定温度等に基づいて、空調装置１の要求暖房能力が高い場合（強い暖房が要求されている場合）には、送風モーター６５ｂの電圧を高くして送風量を多くし、一方、要求暖房能力が低い場合には、送風モーター６５ｂの電圧を低くして送風量を少なくするようにしている。本実施形態では、要求暖房能力を検出するにあたり、このことを利用しており、具体的には、送風モーター６５ｂの電圧が高い場合には、低い場合に比べて要求暖房能力が高いと判定する。送風モーター６５ｂの電圧により送風機６５による送風状態（送風量）を間接的に得ている。
【０１３６】
次に、図１１及び図１２に基づいて空調制御装置２２による制御手順を説明する。図１１はメインルーチンを示すものである。スタート後のステップＳＡ１では外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧを読み込む。ステップＳＡ１に続くステップＳＡ２では、外気温度ＴＧが０℃よりも低いか、０℃以上２５℃以下であるか、２５℃よりも高いか判定する。
【０１３７】
ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが０℃よりも低いと判定された場合には、ステップＳＡ３に進み、ヒートポンプ装置２０を暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。暖房運転モードでは、車室内空調ユニット２１の吹出モードは主にヒートモードが選択される。また、吹出空気の温度が目標温度となるように、エアミックスダンパ６２を動作させる。
【０１３８】
ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが０℃以上２５℃以下と判定された場合には、ステップＳＡ４に進み、ヒートポンプ装置２０を除湿暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが２５℃よりも高いと判定された場合には、ステップＳＡ５に進み、ヒートポンプ装置２０を冷房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。
【０１３９】
ステップＳＡ３では、図１２に示す暖房運転モード選択時のサブルーチン制御が行われる。
【０１４０】
次に、暖房運転モード選択時のサブルーチン制御について説明する。スタート後のステップＳＢ１では暖房運転を継続する。ステップＳＢ１に続くステップＳＢ２では、車室外熱交換器３３が着霜しているか否かを判定する。このステップＳＢ２は、空調制御装置２２の着霜判定部２２ａで行われ、外気温度ＴＧから、左側空気温度センサ８１または右側空気温度センサ８２で検出された温度を差し引いたときの値が２０よりも大きな値である場合には着霜していると判定してステップＳＢ３に進む。一方、その値が２０以下である場合には着霜していないと判定してステップＳＢ１に戻り、暖房運転を継続する。
【０１４１】
ステップＳＢ３では、車室外熱交換器３３の着霜度合いが多いか少ないかを判定する着霜度合い判定を行う。このステップＳＢ３は、空調制御装置２２の着霜判定部２２ａで行われる。
【０１４２】
定常運転時に吹出空気温度センサ７５で検出した吹出空気温度が低下した場合において、その低下速度が例えば所定時間（数十秒）内で３℃を越えた場合には、車室外熱交換器３３の着霜度合いが所定以上である（多い）と判定し、３℃以下である場合には、車室外熱交換器３３の着霜度合いが所定未満である（少ない）と判定する。
【０１４３】
ステップＳＢ３において車室外熱交換器３３の着霜度合いが少ないと判定した場合には、ステップＳＢ４に進む。ステップＳＢ４では、送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）を取り込む。送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）を取り込むことで送風量を間接的に得ることができる。
【０１４４】
その後、ステップＳＢ５に進み、送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）がＶ１よりも高いか否か判定する。判定基準値のＶ１は、乗員が強い暖房を望んでいるか否かを判定できる値である。すなわち、強い暖房を望んでいる場合（要求暖房能力が所定よりも高い場合）には、大風量を得るため送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）がＶ１よりも高くなるように空調制御装置２２により制御されており、一方、弱暖房でよい場合（要求暖房能力が所定以下の場合）には、送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）がＶ１以下となるように空調制御装置２２により制御される。
【０１４５】
ステップＳＢ５は、要求される暖房能力を得るステップであり、要求暖房能力検出部２２ｂで行われる。
【０１４６】
そして、ステップＳＢ５でＹＥＳと判定されて送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）がＶ１よりも高い場合には、ステップＳＢ６に進んで暖房優先除霜運転モードを選択し、ヒートポンプ装置２０及び車室内空調ユニット２１が上記暖房優先除霜運転モードとなるように空調制御装置２２により制御される。
【０１４７】
この暖房優先除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１に送風されるので、暖房能力を確保しながら、車室外熱交換器３３の表面温度を上昇させて車室外熱交換器３３の除霜を行うことができる。
【０１４８】
ステップＳＢ６に続くステップＳＢ７では、空気加熱器６１をＯＮにして空調用空気を加熱する。これにより、車室に吹き出す調和空気の温度を高めることができる。
【０１４９】
ステップＳＢ７に続くステップＳＢ８では、車室外熱交換器３３の除霜が完了したか否かを判定する。ステップＳＢ８における除霜判定としては、例えばタイマを用い、暖房優先除霜運転モードが開始されてから経過した時間が所定時間（例えば１分）経過した場合に、除霜が完了したと判定してもよいし、上記した外気温度ＴＧと車室外熱交換器３３を通過した空気温度との差に基づいて判定してもよい。
【０１５０】
ステップＳＢ８でＹＥＳと判定されて車室外熱交換器３３の除霜が完了している場合には、エンドに進み、ＮＯと判定されて車室外熱交換器３３の除霜が完了していない場合には、ステップＳＢ６に戻り、暖房優先除霜運転モードを継続する。
【０１５１】
ステップＳＢ５においてＮＯと判定されて送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）がＶ１以下である場合には、ステップＳＢ９に進んで除霜優先除霜運転モードを選択し、ヒートポンプ装置２０及び車室内空調ユニット２１が上記除霜優先除霜運転モードとなるように空調制御装置２２により制御される。
【０１５２】
この除霜優先除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１へ送風されなくなる、即ち、暖房運転モード時及び暖房優先除霜運転モード時に比べて下流側車室内熱交換器３１へ送風量が低下する。これにより、車室外熱交換器３３に流入する高圧冷媒の温度が上記暖房優先除霜運転モードに比べて高くなるので、車室外熱交換器３３の除霜をより一層早期に、かつ、確実に行うことが可能になる。
【０１５３】
次いでステップＳＢ１０に進み、車室外熱交換器３３の除霜が完了したか否かを判定し、車室外熱交換器３３の除霜が完了している場合にはエンドに進み、除霜が完了していない場合には、ステップＳＢ９に戻り、除霜優先除霜運転モードを継続する。
【０１５４】
ステップＳＢ３において車室外熱交換器３３の着霜量が多いと判定した場合には、ステップＳＢ１１に進む。ステップＳＢ１１では、強除霜運転モードを選択し、ヒートポンプ装置２０及び車室内空調ユニット２１が上記強除霜運転モードとなるように空調制御装置２２により制御される。
【０１５５】
この強除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を流通しない高圧冷媒が車室外熱交換器３３に流入することになるので、車室外熱交換器３３の表面温度が他の除霜モードに比べて上昇し、これにより、車室外熱交換器３３の除霜を早期に、かつ、確実に行うことが可能になる。
【０１５６】
その後、ステップＳＢ１２に進み、空気加熱器６１をＯＮにして空調用空気を加熱する。
【０１５７】
ステップＳＢ１２に続くステップＳＢ１３では、送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）を０．５Ｖだけ低下させる。これにより、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に、送風機６５による送風量を減少させることができる。尚、送風モーター６５ｂの電圧（Ｖｂ）の低下度合いは、０．５Ｖに限られるものではなく、任意に設定することができる。
【０１５８】
次いでステップＳＢ１４に進み、ステップＳＢ８と同じ判定を行い、車室外熱交換器３３の除霜が完了している場合には、エンドに進み、車室外熱交換器３３の除霜が完了していない場合には、ステップＳＢ１１に戻り、強除霜運転モードを継続する。
【０１５９】
以上説明したように、この実施形態にかかる車両用空調装置１によれば、暖房運転モードで運転すると、下流側及び上流側車室内熱交換器３１，３２が放熱器となるので、送風機６５により送風された空調用空気を２つの熱交換器で加熱することが可能になる。よって、要求暖房能力が高い場合に十分に対応可能な暖房能力を得ることができる。
【０１６０】
暖房運転モードでの運転中に車室外熱交換器３３が着霜すると、要求暖房能力を検出して要求暖房能力が低い場合には、除霜優先除霜運転モードを選択して下流側車室内熱交換器３１への送風量を低下させる。これにより、下流側車室内熱交換器３１での放熱量が低下するので、車室外熱交換器３３に供給される高圧冷媒の温度が高まる。従って、車室外熱交換器３３の除霜が短時間で、かつ、確実に行われる。また、このとき要求暖房能力が高くないので、下流側車室内熱交換器３１への送風量が低下しても乗員が違和感を感じにくい。
【０１６１】
一方、要求暖房能力が高い場合には、下流側車室内熱交換器３１への送風量が上述した場合よりも多いので、高い暖房能力が得られ、乗員が違和感を感じにくくなる。
【０１６２】
したがって、乗員の快適性悪化を最小限に抑えて車室外熱交換器３３の除霜を行うことができる。
【０１６３】
また、上流側車室内熱交換器３２への高圧冷媒の供給を停止する強除霜運転モードでは上流側車室内熱交換器３２での放熱が抑制される。これにより、車室外熱交換器３３に供給される高圧冷媒の温度が高まるので、車室外熱交換器３３の除霜をより一層短時間で、かつ、確実に行うことができる。
【０１６４】
また、車室外熱交換器３３の着霜度合いに応じて強い除霜運転（強除霜運転モード）と弱い除霜運転（暖房優先除霜運転モード、除霜優先除霜運転モード）とに切り替えることができるので、乗員の快適性と早期の除霜とを両立することができる。
【０１６５】
また、送風機６５による送風状態に基づいて要求暖房能力を判定するようにしたので、要求暖房能力の高低を正確に得ることができる。
【０１６６】
また、暖房運転モードから強除霜運転モードへの切替時に送風量を減少させることができるので、強除霜運転モード時に車室に低温の調和空気が吹き出す量を低減でき、乗員が違和感を感じにくくすることができる。
【０１６７】
また、定常運転時における吹出空気温度センサ７５の検出結果に基づいて車室外熱交換器３３の着霜度合いを得るように構成したので、車室外熱交換器３３の着霜度合い把握して除霜運転モードを適切に切り替えることができる。
【０１６８】
また、暖房運転モードから暖房優先除霜運転モード、強除霜運転モードへの切替時に空気加熱器６１により空調用空気を加熱するようにしているので、除霜運転モードへ切り替わった際に車室に低温の調和空気が吹き出す量を低減でき、乗員が違和感を感じにくくすることができる。
【０１６９】
また、空調制御装置２２は、暖房運転モードから除霜運転モードへの切替時に、車室に供給する調和空気の温度が上昇する側にエアミックスダンパ６２の開度を補正するように構成されていてもよい。これにより、除霜運転モードへ切り替わった際に車室に低温の調和空気が吹き出す量を低減でき、乗員が違和感を感じにくくすることができる。
【０１７０】
また、図１３に示す変形例１のように、ヒートポンプ装置２０の暖房運転モード時における高圧側の冷媒（高圧冷媒）の圧力を検出する高圧冷媒圧力検出センサ８９を設け、着霜判定部２２ａにおいて、高圧冷媒圧力検出センサ８９の検出結果に基づいて車室外熱交換器３３の着霜度合いを得るようにしてもよい。
【０１７１】
すなわち、車室外熱交換器３３の着霜度合いと高圧冷媒の圧力とには相関があり、車室外熱交換器３３の着霜度合いが高くなるほど、高圧冷媒の圧力が低くなる。従って、高圧冷媒の圧力を検出することで、車室外熱交換器３３の着霜度合いを直接検出することなく、把握することが可能になる。
【０１７２】
また、図１４に示す変形例２のように、車室外熱交換器３３の冷媒の過熱度を検出するための低圧側冷媒圧力検出センサ９０と、出口側温度センサ９１とを設けてもよい。
【０１７３】
低圧側冷媒圧力検出センサ９０は、ヒートポンプ装置２０の低圧側の冷媒圧力を検出するためのものであり、第２主冷媒配管４２の車室外熱交換器３３に近い側に位置している。低圧側冷媒圧力検出センサ９０は、左側管部Ａ近傍の冷媒圧力を検出する。
【０１７４】
出口側温度センサ９１は、車室外熱交換器３３における暖房運転モード時の冷媒出口側の配管を流通する冷媒の温度を検出するためのものであり、低圧側冷媒圧力検出センサ９０と同様に、第２主冷媒配管４２の車室外熱交換器３３に近い側に位置している。出口側温度センサ９１は、左側管部Ａ近傍の冷媒圧力を検出する。
【０１７５】
低圧側冷媒圧力検出センサ９０及び出口側温度センサ９１は、本発明の過熱度検出手段であり、空調制御装置２２に接続されている。
【０１７６】
低圧側冷媒圧力検出センサ９０により検出された圧力と出口側温度センサ９１により検出された温度とにより冷媒過熱度を求める。定常運転時における冷媒過熱度の低下速度が速いほど車室外熱交換器３３の着霜度合いが高いと判定する。
【０１７７】
また、着霜判定部２２ａは、ファンモーター３８の電流値に基づいて車室外熱交換器３３の着霜度合いを得るように構成してもよい。すなわち、車室外熱交換器３３の着霜度合いと、クーリングファン３７を駆動するファンモーター３８の電流値の変化とには相関があり、車室外熱交換器３３の着霜度合いが高くなるほど、通風抵抗が増えてファンモーター３８の消費電流が多くなる。従って、ファンモーター３８の消費電流を検出することで、車室外熱交換器３３の着霜度合いを直接検出することなく、把握することが可能になる。
【０１７８】
また、上記実施形態では、ヒートポンプ装置２０の運転モードとして除湿暖房運転モードにも切り替え可能にしているが、これに限らず、除湿暖房運転モードを無くしてもよい。
【０１７９】
また、上記実施形態では、車両用空調装置１を電気自動車に搭載する場合について説明したが、これに限らず、例えばエンジンと走行用モーターとを備えたハイブリッド自動車に車両用空調装置１を搭載することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
以上説明したように、本発明にかかる車両用空調装置は、例えば電気自動車やハイブリッド車に搭載することができる。
【符号の説明】
【０１８１】
１            車両用空調装置
２０          ヒートポンプ装置
２１          車室内空調ユニット
２２          空調制御装置
２２ａ        着霜判定部（着霜判定手段）
２２ｂ        要求能力検出部（要求能力検出手段）
３０          電動コンプレッサ（圧縮機）
３１          下流側車室内熱交換器（第１車室内熱交換器）
３２          上流側車室内熱交換器（第２車室内熱交換器）
３３          車室外熱交換器
３７          クーリングファン（室外ファン）
３８          ファンモーター
４１〜４４    第１〜第４主冷媒配管
６１          空気加熱器
６２          エアミックスダンパ（送風量変更手段）
６５          送風機
８９          高圧冷媒圧力検出センサ
９０          低圧側冷媒圧力検出センサ（過熱度検出手段）
９１          出口側温度センサ（過熱度検出手段）
【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】
2014019179.tif 000009
【図８】
2014019179.tif 000010
【図９】
2014019179.tif 000011
【図１０】
2014019179.tif 000012
【図１１】
2014019179.tif 000013
【図１２】
2014019179.tif 000014
【図１３】
2014019179.tif 000015
【図１４】
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