(57)【要約】【課題】ガスインジェクションサイクルを構成可能な冷凍サイクル装置に関し、サイクルを複雑化することなく、室外熱交換器の着霜進行時であっても暖房能力の低下を抑制可能な冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】冷凍サイクル装置１０では、暖房モードにおいて、圧縮機１１と、室内凝縮器１２と、第１膨張弁１４ａと、気液分離器１６と、室外熱交換器２０と、アキュムレータ２４とによって、ガスインジェクションサイクルが構成される。又、冷凍サイクル装置１０によれば、室外熱交換器２０に或る程度の着霜が生じて、室外熱交換器２０における吸熱量が低下しているか否かが、外気温Ｔａｍや室外熱交換器温度Ｔｓを用いて判定される。室外熱交換器２０に或る程度の着霜が生じて、室外熱交換器２０における吸熱量が低下している場合には、第１膨張弁１４ａの開度を調整し、室内凝縮器１２の出口側の冷媒を乾き度制御とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から吐出すると共に、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート（１１ｂ）を有する圧縮機（１１）と、
前記吐出ポート（１１ｃ）から吐出された高圧冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる放熱器（１２）と、
前記放熱器（１２）から流出した高圧冷媒を減圧させると共に、前記放熱器（１２）の出口側における冷媒の過冷却度又は乾き度を調整する高段側減圧部（１４ａ）と、
前記高段側減圧部（１４ａ）にて中間圧冷媒となるまで減圧された冷媒の気液を分離する気液分離部（１６）と、
前記気液分離部（１６）にて分離された気相冷媒を前記中間圧ポート（１１ｂ）側へ導く中間圧冷媒通路（１８ｂ）と、
前記気液分離部（１６）にて分離された液相冷媒を前記低圧冷媒となるまで減圧させる低段側減圧部（１７）と、
前記低段側減圧部（１７）にて減圧された冷媒を外気と熱交換させて、前記吸入ポート（１１ａ）の上流側へ流出させる室外熱交換器（２０）と、
前記高段側減圧部（１４ａ）の作動を制御する減圧制御部（４０ｂ）と、
前記室外熱交換器における着霜状況が所定段階まで進行しているか否かを判定する着霜状況判定部（Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ３２）と、を有し、
前記減圧制御部（４０ｂ）は、前記室外熱交換器（２０）における着霜状況が所定段階まで進行していると判定された場合、前記高段側減圧部（１４ａ）の開度を調整して、前記放熱器（１２）の出口側における冷媒を乾き度制御とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記減圧制御部（４０ｂ）は、前記室外熱交換器（２０）における着霜状況が所定段階まで進行していないと判定された場合、前記高段側減圧部（１４ａ）の開度を調整して、前記放熱器（１２）の出口側における冷媒を過冷却度制御とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記減圧制御部（４０ｂ）は、前記高段側減圧部（１４ａ）の開度の増大に伴って、前記放熱器（１２）の出口側における冷媒の乾き度を増大させる請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記室外熱交換器（２０）の環境温度を検出する環境温度検出部（４２）と、
前記室外熱交換器（２０）の出口側冷媒温度を検出する温度検出部（４５ｃ）と、を有し、
前記着霜状況判定部（Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４）は、前記環境温度と前記出口側冷媒温度を用いて、前記室外熱交換器（２０）における着霜状況が所定段階まで進行していることを判定する請求項１ないし３の何れか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記着霜状況判定部（Ｓ２４）は、前記環境温度と前記出口側冷媒温度との差が予め定められた基準温度差よりも小さい場合に、前記室外熱交換器（２０）における着霜状況が所定段階まで進行していると判定する請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記室外熱交換器（２０）に対して前記外気を送風する送風ファン（２０ａ）と、を有し、
前記着霜状況判定部（Ｓ３２）は、前記送風ファンの消費電力量が予め定められた基準消費電力量よりも大きい場合に、前記室外熱交換器における着霜状況が所定段階まで進行していると判定する請求項１ないし３の何れか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路を切り替えることによってガスインジェクションサイクルを構成可能な冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
従来、車両用空調装置に適用される冷凍サイクル装置の一つとして、いわゆるガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）が知られている。このガスインジェクションサイクルは、暖房運転時におけるサイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図る際に切り替えられている。
【０００３】
ガスインジェクションサイクルでは、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との２つの圧縮機構にて冷媒を多段階に昇圧し、気液分離機によって分離されたサイクルの中間圧気相冷媒を低段側圧縮機構から吐出された冷媒と合流させて高段側圧縮機構へ吸入させている。
【０００４】
又、車両用空調装置における暖房運転時では、室外熱交換器によって外気から吸熱するように構成されている為、室外熱交換器における着霜が問題となる。室外熱交換器が着霜してしまうと、室外熱交換器における吸熱能力が低下し、車両用空調装置における暖房能力の低下を招く為である。
【０００５】
車両用空調装置に適用可能なガスインジェクションサイクルにおいて、この点に関してなされた発明として特許文献１、２に記載された発明が知られている。
【０００６】
特許文献１に記載された冷凍サイクル装置は、気液分離器を用いたガスインジェクションサイクルを有しており、暖房運転時に、冷凍サイクルの高圧側冷媒圧力を用いて、冷凍サイクルとしての暖房能力の過不足を判定するように構成されている。そして、暖房能力が不足していると判定された場合には、圧縮機に対して吸入される中間圧気相冷媒の流量（即ち、ガスインジェクション量）が増大するように制御される。
【０００７】
一方、特許文献２に記載された車両用空気調和装置は、室外熱交換器の着霜時には、放熱器から吐出された液冷媒をバイパスさせて、室外熱交換器での吸熱を行うことなくアキュムレータに流入させるように構成されている。従って、特許文献２の車両用空気調和装置では、室外熱交換機の着霜に伴って冷媒の流れをバイパスさせて、室外熱交換器における吸熱及び吸熱に伴う着霜の進行を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−２１２７９９号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２６９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、冷凍サイクルにおける高圧冷媒圧力のみをもって、冷凍サイクルにおける暖房能力の過不足を判定し、不足が大きい場合に中間圧気相冷媒の流量を増加させている。この為、特許文献１の発明では、室外熱交換器の着霜に起因する暖房能力の低下度合を、精度良く捉えることができなかった。即ち、特許文献１の発明では、適切なガスインジェクション量を圧縮機に導入できず、適切に暖房能力を向上させることができない場合が想定される。
【００１０】
又、特許文献２に記載された発明において、室外熱交換器における着霜の進行及び暖房能力の低下を抑制する為には、バイパス流路を、圧縮機の吹込側に設けられたアキュムレータと、放熱器の冷媒出口側からアキュムレータの入口側にわたって配置することが必要になる。この為、特許文献２の発明では、このバイパス流路の配置によって、装置全体における冷媒経路が更に複雑になってしまう。
【００１１】
本発明は、上述した点に鑑み、サイクルを複雑化することなく、室外熱交換器の着霜進行時であっても暖房能力の低下を抑制可能な冷凍サイクル装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の冷凍サイクル装置は、
吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から吐出すると共に、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート（１１ｂ）を有する圧縮機（１１）と、
吐出ポート（１１ｃ）から吐出された高圧冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる放熱器（１２）と、
放熱器（１２）から流出した高圧冷媒を減圧させると共に、放熱器（１２）の出口側における冷媒の過冷却度又は乾き度を調整する高段側減圧部（１４ａ）と、
高段側減圧部（１４ａ）にて中間圧冷媒となるまで減圧された冷媒の気液を分離する気液分離部（１６）と、
気液分離部（１６）にて分離された気相冷媒を中間圧ポート（１１ｂ）側へ導く中間圧冷媒通路（１８ｂ）と、
気液分離部（１６）にて分離された液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる低段側減圧部（１７）と、
低段側減圧部（１７）にて減圧された冷媒を外気と熱交換させて、吸入ポート（１１ａ）の上流側へ流出させる室外熱交換器（２０）と、
高段側減圧部（１４ａ）の作動を制御する減圧制御部（４０ｂ）と、
室外熱交換器における着霜状況が所定段階まで進行しているか否かを判定する着霜状況判定部（Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ３２）と、を有し、
減圧制御部（４０ｂ）は、室外熱交換器（２０）における着霜状況が所定段階まで進行していると判定された場合、高段側減圧部（１４ａ）の開度を調整して、放熱器（１２）の出口側における冷媒を乾き度制御とする。
【００１３】
この冷凍サイクル装置は、着霜状況判定部によって、室外熱交換器における着霜状況が所定段階（例えば、除霜運転を必要とする状況ではないが、室外熱交換器における熱交換能力が或る程度低下した段階）まで進行していると判定された場合には、減圧制御部により、放熱器の出口側における冷媒を乾き度制御とする。これにより、気液分離部にて分離される気相冷媒の流量が増大する為、中間圧冷媒通路を介して、中間圧冷媒として圧縮機の吸入ポートへ流入する気相冷媒の流量を増大させることができる。
【００１４】
従って、この冷凍サイクル装置によれば、室外熱交換器における着霜状況が所定段階まで進行した時点で、圧縮機の吐出ポートから吐出される冷媒流量を増大させて、放熱器における放熱量を確保することができる。これにより、冷凍サイクル装置は、室外熱交換器の着霜が所定段階まで進行した場合であっても、室外熱交換器の着霜に伴う暖房能力の低下を抑制することができる。
【００１５】
又、この冷凍サイクル装置では、減圧制御部による制御によって、室外熱交換器の着霜に伴う暖房能力の低下を抑制している為、サイクルを複雑化することなく、暖房能力の低下に対処することができる。
【００１６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る車両用空調装置の冷房モード時及び直列除湿暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態に係る車両用空調装置の並列除湿暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。
【図３】第１実施形態に係る車両用空調装置の暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。
【図４】第１実施形態に係る車両用空調装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る車両用空調装置のメインルーチンのフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係る車両用空量装置において、暖房モード時の制御モードを選択するサブルーチンのフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る暖房モードにおいて、過冷却度制御時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図８】第１実施形態に係る暖房モードにおいて、乾き度制御時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図９】第２実施形態に係る車両用空量装置において、暖房モード時の制御モードを選択するサブルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る冷凍サイクル装置を、車室内空間を適切な温度に調整するために用いられる車両用空調装置１を構成する冷凍サイクル装置１０に適用した実施形態（第１実施形態）に基づいて、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、内燃機関（即ち、エンジン）及び走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車の車両用空調装置１に適用されている。この冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置１において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却或いは加熱する機能を果たす。
【００２０】
冷凍サイクル装置１０は、冷房モードの冷媒回路（図１参照）、直列除湿暖房モードの冷媒回路（図１参照）、並列除湿暖房モードの冷媒回路（図２参照）、及び暖房モードの冷媒回路（図３参照）を切り替え可能に構成されている。図１〜図３では、それぞれの運転モードにおける冷媒の流れを太実線矢印で示している。
【００２１】
車両用空調装置１において、冷房モードは、送風空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。除湿暖房モードは、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して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運転モードである。暖房モードは、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
【００２２】
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、圧縮機１１吐出冷媒の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。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。
【００２３】
冷凍サイクル装置１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、車両のボンネット内に配置されている。圧縮機１１は、その外殻を形成するハウジングの内部に、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との２つの圧縮機構、及び双方の圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成されている。即ち、圧縮機１１は、二段昇圧式の電動圧縮機である。
【００２４】
圧縮機１１のハウジングには、吸入ポート１１ａ、中間圧ポート１１ｂ、及び吐出ポート１１ｃが設けられている。吸入ポート１１ａは、ハウジングの外部から低段側圧縮機構へ低圧冷媒を吸入させる吸入口である。吐出ポート１１ｃは、高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒をハウジングの外部へ吐出させる吐出口である。
【００２５】
中間圧ポート１１ｂは、ハウジングの外部から内部へ中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧への圧縮過程の冷媒に合流させるための中間圧吸入口である。即ち、中間圧ポート１１ｂは、ハウジングの内部で低段側圧縮機構の吐出口側及び高段側圧縮機構の吸入口側に接続されている。
【００２６】
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（回転数）が制御される。圧縮機１１の冷媒吐出能力は、この回転数制御によって変更される。
【００２７】
第１実施形態では、２つの圧縮機構を１つのハウジング内に収容した圧縮機１１を採用しているが、二段昇圧式の圧縮機であれば種々の形式を採用することができる。つまり、中間圧ポート１１ｂから中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧へ圧縮過程の冷媒に合流させることが可能であれば、１つの固定容量型の圧縮機構と、この圧縮機構を回転駆動する電動モータとを、ハウジングの内部に収容して構成された電動圧縮機であってもよい。
【００２８】
更に、低段側圧縮機及び高段側圧縮機を直列に接続することによって、１つの二段昇圧式の圧縮機１１を構成してもよい。この場合は、低段側に配置される低段側圧縮機の吸入口を吸入ポート１１ａとし、高段側に配置される高段側圧縮機の吐出口を吐出ポート１１ｃとする。そして、低段側圧縮機の吐出ポートと高段側圧縮機との吸入ポートとを接続する冷媒通路に中間圧ポート１１ｂを設ければよい。
【００２９】
圧縮機１１の吐出ポート１１ｃ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、後述する室内空調ユニット３０の空調ケース３１内部に配置されている。室内凝縮器１２は、圧縮機１１の高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒と、後述する室内蒸発器２３を通過した送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。
【００３０】
室内凝縮器１２の冷媒出口側には、第１三方継手１３ａが接続されている。第１三方継手１３ａは、互いに連通する３つの流入出口を有しており、その内の一つの流出入口側を介して、室内凝縮器１２の冷媒出口側に接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。
【００３１】
更に、冷凍サイクル装置１０は、後述するように、第２三方継手１３ｂ〜第４三方継手１３ｄ等の複数の三方継手を備えている。第２三方継手１３ｂ〜第４三方継手１３ｄ等の基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。
【００３２】
そして、第１三方継手１３ａの一方の流出口には、第１膨張弁１４ａの入口側が接続されている。又、第１三方継手１３ａの他方の流出口には、第２三方継手１３ｂの一方の流入口側が、第１冷媒通路１８ａを介して接続されている。第１冷媒通路１８ａは、第１三方継手１３ａの他方の流出口側と、第２三方継手１３ｂの一方の流入口側とを接続している。
【００３３】
第１冷媒通路１８ａには、第１開閉弁１５ａが配置されている。第１開閉弁１５ａは、第１冷媒通路１８ａを開閉する電磁弁である。更に、冷凍サイクル装置１０は、後述するように、第２開閉弁１５ｂ〜第４開閉弁１５ｄを備えている。第２開閉弁１５ｂ〜第４開閉弁１５ｄの基本的構成は、第１開閉弁１５ａと同様である。
【００３４】
第１開閉弁１５ａ〜第４開閉弁１５ｄは、冷媒通路を開閉することで、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、第１開閉弁１５ａ〜第４開閉弁１５ｄは、サイクルの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１５ａ〜第４開閉弁１５ｄは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。
【００３５】
第１膨張弁１４ａは、少なくとも暖房モード時には、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる高段側の減圧装置である。第１膨張弁１４ａは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。第１膨張弁１４ａは、本発明における高段側減圧部として機能する。
【００３６】
更に、冷凍サイクル装置１０は、後述するように、第２膨張弁１４ｂを備えている。第２膨張弁１４ｂの基本的構成は、第１膨張弁１４ａと同様である。これらの第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂは、弁開度を全開にすることで流量調整作用及び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と、弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。
【００３７】
そして、第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂは、この全開機能及び全閉機能により、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。即ち、第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂは、冷媒回路切替装置としての機能を兼ね備えている。第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂは、空調制御装置４０から出力される制御信号（制御パルス）によって、その作動が制御される。
【００３８】
第１膨張弁１４ａの出口には、気液分離器１６の冷媒流入口が接続されている。気液分離器１６は、第１膨張弁１４ａから流出した冷媒の気液を分離する気液分離部であり、本発明における気液分離部として機能する。具体的には、気液分離器１６として、円筒状の本体部の内部空間へ流入した冷媒を旋回させることで生じる遠心力の作用で冷媒の気液を分離する遠心分離方式（サイクロンセパレータ方式）のものが採用されている。
【００３９】
更に、第１実施形態に係る気液分離器１６の内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。
【００４０】
気液分離器１６の気相冷媒出口には、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂが第２冷媒通路１８ｂを介して接続されている。第２冷媒通路１８ｂは、気液分離器１６の気相冷媒出口と、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続している。そして、第２冷媒通路１８ｂには、第２開閉弁１５ｂが配置されており、その作動によって第２冷媒通路１８ｂを開閉する。
【００４１】
気液分離器１６の液相冷媒出口には、固定絞り１７の入口側が接続されている。固定絞り１７は、気液分離器１６から流出した液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる低段側の減圧装置であり、本発明における低段側減圧部として機能する。そして、固定絞り１７としては、絞り開度が固定されたノズル、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用することができる。固定絞り１７の出口側には、室外熱交換器２０の冷媒入口側が接続されている。
【００４２】
更に、気液分離器１６の液相冷媒出口には、第３冷媒通路１８ｃが接続されている。第３冷媒通路１８ｃは、固定絞り１７に対する迂回通路として構成されている。即ち、第３冷媒通路１８ｃは、気液分離器１６にて分離された液相冷媒を固定絞り１７を迂回させて室外熱交換器２０の冷媒入口側へ導く。そして、第３冷媒通路１８ｃには、第３開閉弁１５ｃが配置されており、その作動によって第３冷媒通路１８ｃを開閉する。
【００４３】
ここで、冷媒が第３開閉弁１５ｃを通過する際に生じる圧力損失は、冷媒が固定絞り１７を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、第３開閉弁１５ｃが開いた際には、気液分離器１６から流出した殆どの液相冷媒は、固定絞り１７を通過することなく、第３冷媒通路１８ｃを介して室外熱交換器２０へ流入する。
【００４４】
室外熱交換器２０は、第１膨張弁１４ａから流出した冷媒と送風ファン２０ａから送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器２０は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。
【００４５】
室外熱交換器２０は、少なくとも冷房モード時に、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能し、少なくとも暖房モード時には、第１膨張弁１４ａにて減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。送風ファン２０ａは、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（即ち、送風能力）が制御される電動送風機であり、ブラシレス電動ファンによって構成されている。
【００４６】
室外熱交換器２０の冷媒出口には、第３三方継手１３ｃの流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃの一方の流出口には、第２三方継手１３ｂの他方の流入口側が接続されている。
【００４７】
第３三方継手１３ｃの他方の流出口には、第４三方継手１３ｄの一方の流入口側が、第４冷媒通路１８ｄを介して接続されている。第４冷媒通路１８ｄは、第３三方継手１３ｃの他方の流出口側と、第４三方継手１３ｄの一方の流入口側とを接続している。第４冷媒通路１８ｄには、第４開閉弁１５ｄが配置されており、その作動により第４冷媒通路１８ｄを開閉する。
【００４８】
第３三方継手１３ｃの一方の流出口側と第２三方継手１３ｂの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、逆止弁２１が配置されている。逆止弁２１は、第３三方継手１３ｃ側（即ち、室外熱交換器２０側）から第２三方継手１３ｂ側（即ち、第２膨張弁１４ｂ側）へ冷媒が流れることを許容し、第２三方継手１３ｂ側から第３三方継手１３ｃ側へ冷媒が流れることを禁止する機能を果たす。
【００４９】
第２三方継手１３ｂの流出口には、第２膨張弁１４ｂの入口側が接続されている。第２膨張弁１４ｂは、少なくとも冷房モード時に、室外熱交換器２０から流出した冷媒を減圧させる電気式の可変絞り機構である。第２膨張弁１４ｂの出口側には、室内蒸発器２３の冷媒入口側が接続されている。
【００５０】
室内蒸発器２３は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。室内蒸発器２３は、冷房モード時及び除湿暖房モード時に、第２膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒と送風機３２から送風された送風空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる。これにより、室内蒸発器２３は、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能する。
【００５１】
室内蒸発器２３の冷媒出口側には、蒸発圧力調整弁２６の入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁２６は、機械的機構で構成されており、室内蒸発器２３の着霜を抑制するために、室内蒸発器２３における冷媒蒸発圧力を着霜を抑制可能な基準圧力以上に調整する機能を果たす。換言すると、蒸発圧力調整弁２６は、室内蒸発器２３における冷媒蒸発温度を着霜を抑制可能な基準温度以上に調整する機能を果たす。
【００５２】
蒸発圧力調整弁２６の出口には、第４三方継手１３ｄの他方の流入口側が接続されている。第４三方継手１３ｄの流出口には、アキュムレータ２４の入口側が接続されている。アキュムレータ２４は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ２４の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入ポート１１ａ側が接続されている。
【００５３】
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、車両用空調装置１の一部を構成しており、冷凍サイクル装置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。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空調ケース３１に形成された空気通路内に、送風機３２、室内蒸発器２３、ヒータコア３９、室内凝縮器１２等を収容している。
【００５４】
ヒータコア３９は、エンジン冷却水と室内蒸発器２３通過後の送風空気とを熱交換させることによって、送風空気を補助的に加熱する補助加熱用熱交換器である。ヒータコア３９は、エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水回路に接続されている。
【００５５】
空調ケース３１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成するもので、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）によって成形されている。
【００５６】
空調ケース３１の送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置３３が配置されている。内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する。
【００５７】
具体的には、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、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させる。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、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。
【００５８】
内外気切替装置３３の送風空気流れ下流側には、送風機３２が配置されている。送風機３２は、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り、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は、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（即ち、送風能力）が制御される。
【００５９】
送風機３２の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器２３、ヒータコア３９、室内凝縮器１２が、送風空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、室内蒸発器２３は、ヒータコア３９及び室内凝縮器１２よりも、送風空気流れ上流側に配置されている。
【００６０】
空調ケース３１内には、バイパス通路３５が設けられている。バイパス通路３５は、室内蒸発器２３通過後の送風空気を、ヒータコア３９及び室内凝縮器１２を迂回して流すように構成されている。
【００６１】
又、空調ケース３１内における室内蒸発器２３の送風空気流れ下流側であって、且つ、ヒータコア３９及び室内凝縮器１２の送風空気流れ上流側には、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、室内蒸発器２３通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１２側を通過する送風空気の風量とバイパス通路３５を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。
【００６２】
そして、エアミックスドア３４は、エアミックス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、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。
【００６３】
室内凝縮器１２及びバイパス通路３５の送風空気流れ下流側には、合流空間３６が形成されている。合流空間３６は、ヒータコア３９及び室内凝縮器１２にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と、バイパス通路３５を通過して加熱されていない送風空気とが合流するように形成されている。この為、エアミックスドア３４が、風量割合を調整することによって、合流空間３６にて合流した送風空気の温度が調整される。
【００６４】
空調ケース３１の送風空気流れ最下流部には、合流空間３６にて温度調整された送風空気を、車室内へ吹き出す開口穴が配置されている。具体的には、この開口穴としては、デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂ、フット開口穴３７ｃが設けられている。
【００６５】
デフロスタ開口穴３７ａは、空調風を車両前面窓ガラス内側面に向けて吹き出すための開口穴である。フェイス開口穴３７ｂは、空調風を車室内の乗員の上半身に向けて吹き出すための開口穴である。フット開口穴３７ｃは、空調風を乗員の足元に向けて吹き出すための開口穴である。
【００６６】
更に、デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂ、及びフット開口穴３７ｃの送風空気流れ上流側には、デフロスタドア３８ａ、フェイスドア３８ｂ、及びフットドア３８ｃがそれぞれ配置されている。デフロスタドア３８ａは、デフロスタ開口穴３７ａの開口面積を調整する機能を果たす。フェイスドア３８ｂは、フェイス開口穴３７ｂの開口面積を調整する機能を果たす。そして、フットドア３８ｃは、フット開口穴３７ｃの開口面積を調整する機能を果たす。
【００６７】
デフロスタドア３８ａ、フェイスドア３８ｂ、及びフットドア３８ｃは、デフロスタ開口穴３７ａ〜フット開口穴３７ｃをそれぞれ開閉して、吹出モードを切り替える吹出モード切替装置を構成する。そして、デフロスタドア３８ａ〜フットドア３８ｃは、リンク機構等を介して、ドア用の電動アクチュエータによって回転操作される。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。
【００６８】
デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂ及びフット開口穴３７ｃの送風空気流れ下流側は、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フェイス吹出口、フット吹出口及びデフロスタ吹出口に接続されている。
【００６９】
又、吹出モード切替装置によって切り替えられる吹出モードとしては、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。
【００７０】
フェイスモードは、フェイス開口穴３７ｂを全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて送風空気を吹き出す吹出モードである。バイレベルモードは、フェイス開口穴３７ｂとフット開口穴３７ｃの両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて送風空気を吹き出す吹出モードである。フットモードは、フット開口穴３７ｃを全開するとともにデフロスタ開口穴３７ａを小開度だけ開口して、主にフット吹出口から送風空気を吹き出す吹出モードである。
【００７１】
更に、乗員が操作パネル５０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、デフロスタ開口穴３７ａ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送風空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。
【００７２】
続いて、第１実施形態に係る車両用空調装置１の制御系について、図４を参照しつつ説明する。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、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、出力側に接続された各種空調制御機器の作動を制御する。
【００７３】
空調制御装置４０の出力側には、圧縮機１１、第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂ、第１開閉弁１５ａ〜第４開閉弁１５ｄ、送風ファン２０ａ、送風機３２、その他の電動アクチュエータ等が接続されている。
【００７４】
そして、空調制御装置４０の入力側には、空調制御用センサ群が接続されている。空調制御用センサ群は、内気温センサ４１、外気温センサ４２、日射センサ４３、流入空気温度センサ４４、第１冷媒温度センサ４５ａ〜第３冷媒温度センサ４５ｃ、冷媒圧力センサ４６、蒸発器温度センサ４７、空調風温度センサ４８等を含んでいる。従って、空調制御装置４０には、これらの空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。
【００７５】
内気温センサ４１は、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出部である。外気温センサ４２は、車室外温度（外気温）Ｔａｍを検出する外気温検出部である。日射センサ４３は、車室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。流入空気温度センサ４４は、室内凝縮器１２へ流入する送風空気の温度を検出する流入空気温度検出部である。
【００７６】
第１冷媒温度センサ４５ａは、圧縮機１１から吐出されて室内凝縮器１２へ流入する冷媒の入口側冷媒温度Ｔｄを検出する第１冷媒温度検出部である。第２冷媒温度センサ４５ｂは、室内凝縮器１２から流出した冷媒の出口側冷媒温度Ｔｈを検出する第２冷媒温度検出部である。第３冷媒温度センサ４５ｃは、室外熱交換器２０から流出した冷媒の温度（室外熱交換器温度Ｔｓ）を検出する第３冷媒温度検出部である。
【００７７】
冷媒圧力センサ４６は、圧縮機１１の吐出口側から第１膨張弁１４ａの入口側へ至る冷媒通路の高圧側冷媒圧力Ｐｈを検出する冷媒圧力検出部である。蒸発器温度センサ４７は、室内蒸発器２３における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度検出部である。空調風温度センサ４８は、合流空間３６から車室内へ送風される送風空気温度ＴＡＶを検出する空調風温度検出部である。
【００７８】
更に、空調制御装置４０の入力側には、図４に示すように、操作パネル５０が接続されている。操作パネル５０は、車室内前部の計器盤付近に配置されており、各種操作スイッチを有している。従って、空調制御装置４０には、この操作パネル５０に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネル５０の各種操作スイッチには、オートスイッチ、運転モード切替スイッチ、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含まれている。
【００７９】
オートスイッチは、車両用空調装置１の自動制御をマニュアル設定或いは解除する自動制御設定部である。運転モード切替スイッチは、冷房モード等をマニュアル設定する運転モード設定部である。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風量設定部である。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Ｔｓｅｔをマニュアル設定する温度設定部である。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吹出モード設定部である。
【００８０】
尚、第１実施形態において、空調制御装置４０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されているが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェア及びソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。
【００８１】
例えば、空調制御装置４０のうち、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する構成（ハードウェア及びソフトウェア）は、吐出能力制御部４０ａである。第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂの絞り開度を制御する構成は、減圧装置制御部４０ｂである。第１開閉弁１５ａ〜第４開閉弁１５ｄ等の冷媒回路切替装置の作動を制御する構成は、冷媒回路制御部４０ｃである。送風ファン２０ａの送風能力を制御する構成は、送風ファン制御部４０ｄである。送風機３２の送風能力を制御する構成は、送風機制御部４０ｅである。
【００８２】
次に、第１実施形態に係る車両用空調装置１の作動について説明する。上述のように、第１実施形態に係る車両用空調装置１は、車室内の冷房、除湿暖房、及び暖房を行うことができる。これに応じて、冷凍サイクル装置１０では、冷房モードの運転、直列除湿暖房モードの運転、並列除湿暖房モードの運転、及び暖房モードの運転を切り替えることができる。
【００８３】
これらの各運転モードの切り替えは、空調制御プログラムが実行されることによって行われる。この空調制御プログラムは、操作パネル５０のオートスイッチが投入（ＯＮ）されて、自動制御が設定された際に実行される。図５に示すフローチャートを用いて、空調制御プログラムのメインルーチンについて説明する。
【００８４】
先ず、ステップＳ１では、イニシャライズを実行する。このイニシャライズでは、空調制御装置４０の記憶回路によって構成されるフラグ、タイマ等の初期化、及び上述した電動アクチュエータを構成するステッピングモータの初期位置合わせ等が行われる。次に、ステップＳ２では、空調制御用のセンサ群の検出信号及び操作パネル５０の操作信号を読み込む。
【００８５】
ステップＳ３においては、ステップＳ２で読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下数式Ｆ１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気温センサ４１によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサ４２によって検出された外気温、Ａｓは日射センサ４３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。
【００８６】
ステップＳ４では、運転モードを決定する。具体的には、操作パネル５０の運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた冷房基準温度αよりも低くなっている場合には、冷房モードに決定される。
【００８７】
又、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっており、且つ、外気温Ｔａｍが予め定めた除湿暖房基準温度βよりも高くなっている場合には、直列除湿暖房モードに決定される。
【００８８】
そして、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっており、且つ、外気温Ｔａｍが除湿暖房基準温度β以下になっている場合には、並列除湿暖房モードでの運転に決定される。
【００８９】
又、運転モード切替スイッチによって冷房モードが設定されていない場合には、暖房モードに決定される。
【００９０】
これにより、冷房モードは、主に夏季のように比較的外気温が高い場合に実行される。直列除湿暖房モードは、主に春季或いは秋季に実行される。並列除湿暖房モードは、主に早春季或いは晩秋季のように直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で送風空気を加熱する必要のある場合に実行される。暖房モードは、主に冬季の低外気温時に実行される。
【００９１】
ステップＳ５では、各運転モードに応じて、送風機３２の送風能力を決定する。具体的には、送風機３２の電動モータに印可する制御電圧を決定する。送風機３２に出力される制御電圧は、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。
【００９２】
この制御マップは、各運転モードにおいて、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）で風量を増加させ、目標吹出温度ＴＡＯが中間温度域に近づくに伴って風量を減少させるように構成されている。
【００９３】
ステップＳ６では、各運転モードに応じて、送風ファン２０ａの送風能力を決定する。具体的には、送風ファン２０ａの電動モータに印可する制御電圧を決定する。送風ファン２０ａに出力される制御電圧は、外気温Ｔａｍ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。
【００９４】
ステップＳ７では、吸込モードを決定する。即ち、内外気切替ドア用の電動アクチュエータに出力される制御信号を決定する。吸込モードは、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。
【００９５】
この制御マップでは、運転モードによらず、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域或いは極高温域となっている場合には、内気を導入する内気モードが選択される。
【００９６】
ステップＳ８においては、吹出モードを決定する。即ち、各吹出モードドア駆動用の電動アクチュエータ６１に出力される制御信号を決定する。吹出モードは、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。
【００９７】
この制御マップは、運転モードによらず、目標吹出温度ＴＡＯが低温域から高温域へと上昇するに伴って、吹出モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードへと順次切り替えるように構成されている。従って、夏季は主にフェイスモード、春秋季は主にバイレベルモード、そして冬季は主にフットモードが選択されやすい。
【００９８】
ステップＳ９では、各運転モードに応じて、第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂの作動状態が決定される。具体的には、第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂへ出力される制御信号（制御パルス）が決定される。
【００９９】
そして、ステップＳ１０においては、各運転モードに応じて、第１開閉弁１５ａ〜第４開閉弁１５ｄの開閉状態が決定される。即ち、第１開閉弁１５ａ〜第４開閉弁１５ｄへ出力される制御電圧が決定される。
【０１００】
ステップＳ１１では、各運転モードに応じて、エアミックスドア３４の開度が決定される。具体的には、エアミックスドア用の電動アクチュエータへ出力される制御信号が決定される。
【０１０１】
ステップＳ１２においては、各運転モードに応じて、圧縮機１１の冷媒吐出能力が決定される。即ち、圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号が決定される。
【０１０２】
そして、ステップＳ１３では、上述のステップＳ６〜ステップＳ１２で決定された制御状態が得られるように、各種空調制御機器に対して制御信号及び制御電圧が、空調制御装置４０から出力される。続くステップＳ１４では、制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ２へ戻る。以下に、各運転モードの作動について説明する。
【０１０３】
（ａ）冷房モード
冷房モードでは、第１膨張弁１４ａを全開状態とし、第２膨張弁１４ｂを、減圧作用を発揮する絞り状態とする。又、空調制御装置４０が、第１開閉弁１５ａ、第２開閉弁１５ｂ及び第４開閉弁１５ｄを閉弁状態とし、第３開閉弁１５ｃを全開状態とする。
【０１０４】
これにより、冷房モードでは、図１に示すように、圧縮機１１→室外熱交換器２０→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器２３→蒸発圧力調整弁２６→アキュムレータ２４→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。
【０１０５】
このサイクル構成で、空調制御装置４０は、室内蒸発器２３から吹き出される送風空気が目標蒸発器温度ＴＥＯとなるように、圧縮機１１の作動を制御する。目標蒸発器温度ＴＥＯは、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴って低下するように決定される。目標蒸発器温度ＴＥＯは、室内蒸発器２３の着霜を抑制可能な範囲で決定される。
【０１０６】
又、空調制御装置４０は、第２膨張弁１４ｂへ流入する冷媒の圧力に基づいて、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように第２膨張弁１４ｂの作動を制御する。又、空調制御装置４０は、バイパス通路３５を全開にするように、エアミックスドア３４を変位させ、室内凝縮器１２及びヒータコア３９側の通風路を全閉にする。
【０１０７】
冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、室外熱交換器２０を放熱器として機能させ、室内蒸発器２３を蒸発器として機能させる。そして、室内蒸発器２３にて冷媒が蒸発する際に送風空気から吸熱した熱を室外熱交換器２０にて外気に放熱する。これにより、送風空気を冷却することができる。
【０１０８】
従って、冷房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却された送風空気を車室内に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。
【０１０９】
（ｂ）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膨張弁１４ａ及び第２膨張弁１４ｂを、それぞれ、減圧作用を発揮する絞り状態とする。又、空調制御装置４０が、第１開閉弁１５ａ、第２開閉弁１５ｂ及び第４開閉弁１５ｄを閉弁状態とし、第３開閉弁１５ｃを全開状態とする。
【０１１０】
これにより、直列除湿暖房モードでは、図１に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第１膨張弁１４ａ→室外熱交換器２０→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器２３→蒸発圧力調整弁２６→アキュムレータ２４→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。即ち、室外熱交換器２０と室内蒸発器２３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。
【０１１１】
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。そして、空調制御装置４０は、第１膨張弁１４ａへ流入する冷媒の圧力に基づいて、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように、第１膨張弁１４ａ及び第２膨張弁１４ｂの作動を制御する。この際、空調制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１４ａの絞り開度を減少させ、第２膨張弁１４ｂの絞り開度を増加させる。また、空調制御装置４０は、バイパス通路３５が全閉となるようにエアミックスドア３４を変位させ、室内凝縮器１２及びヒータコア３９側の通風路を全開にする。
【０１１２】
直列除湿暖房モードでは、室内凝縮器１２を放熱器として機能させ、室内蒸発器２３を蒸発器として機能させる。更に、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度が外気よりも高い場合には、室外熱交換器２０を放熱器として機能させ、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度が外気よりも低い場合には、室外熱交換器２０を蒸発器として機能させる。
【０１１３】
この為、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度が外気よりも高い場合には、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って室外熱交換器２０の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器２０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。
【０１１４】
又、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度が外気よりも低い場合には、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って室外熱交換器２０の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器２０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。
【０１１５】
従って、直列除湿暖房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて再加熱して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１４ａ及び第２膨張弁１４ｂの絞り開度を調整することによって、室内凝縮器１２における送風空気の加熱能力を調整することができる。
【０１１６】
（ｃ）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膨張弁１４ａ及び第２膨張弁１４ｂを、それぞれ、減圧作用を発揮する絞り状態とする。又、空調制御装置４０が、第１開閉弁１５ａ、第３開閉弁１５ｃ、及び第４開閉弁１５ｄを全開状態とし、第２開閉弁１５ｂを全閉状態にする。
【０１１７】
これにより、並列除湿暖房モードでは、図２に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第１膨張弁１４ａ→室外熱交換器２０→アキュムレータ２４→圧縮機１１の順に冷媒が循環すると共に、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器２３→蒸発圧力調整弁２６→アキュムレータ２４→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。即ち、室外熱交換器２０と室内蒸発器２３が冷媒流れに対して並列的に接続される冷凍サイクルが構成される。
【０１１８】
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、第１膨張弁１４ａへ流入する冷媒の圧力に基づいて、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように、第１膨張弁１４ａ及び第２膨張弁１４ｂの作動を制御する。この際、空調制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１４ａの絞り開度を減少させ、第２膨張弁１４ｂの絞り開度を増加させる。また、空調制御装置４０は、バイパス通路３５が全閉となるように、エアミックスドア３４を変位させ、室内凝縮器１２及びヒータコア３９側の通風路を全開にする。
【０１１９】
並列除湿暖房モードでは、室内凝縮器１２を放熱器として機能させ、室外熱交換器２０及び室内蒸発器２３を蒸発器として機能させる。この為、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って室外熱交換器２０の冷媒の飽和温度を低下させて、室外熱交換器２０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。
【０１２０】
従って、並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて再加熱して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、室外熱交換器２０における冷媒の飽和温度（蒸発温度）を、室内蒸発器２３における冷媒の飽和温度（蒸発温度）よりも低下させることができるので、直列除湿暖房モードよりも送風空気の加熱能力を増加させることができる。
【０１２１】
（ｄ）暖房モード
暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを、減圧作用を発揮する絞り状態とし、第２膨張弁１４ｂを閉弁状態とする。そして、空調制御装置４０が、第１開閉弁１５ａ及び第３開閉弁１５ｃを閉弁状態とし、第２開閉弁１５ｂ及び第４開閉弁１５ｄを全開状態とする。
【０１２２】
これにより、暖房モードでは、図３に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃ→室内凝縮器１２→第１膨張弁１４ａ→気液分離器１６の気相冷媒出口→圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂの順に冷媒が循環すると供に、気液分離器１６の液相冷媒出口→固定絞り１７→室外熱交換器２０→アキュムレータ２４→圧縮機１１の吸入ポート１１ａの順に冷媒が循環する、いわゆるガスインジェクションサイクルが構成される。
【０１２３】
このサイクル構成で、空調制御装置４０は、室内凝縮器１２へ流入する冷媒が目標凝縮器温度ＴＣＯとなるように、圧縮機１１の作動を制御する。目標凝縮器温度ＴＣＯは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って上昇するように決定される。又、空調制御装置４０は、バイパス通路３５が全閉となるように、エアミックスドア３４を変位させ、室内凝縮器１２及びヒータコア３９側の通風路を全開にする。
【０１２４】
そして、空調制御装置４０は、通常、第１膨張弁１４ａへ流入する冷媒の温度に基づいて、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように第１膨張弁１４ａの作動を制御する。第１実施形態においては、空調制御装置４０は、第１膨張弁１４ａの絞り開度を制御することによって、室外熱交換器２０の着霜状況に応じて、過冷却度制御と、乾き度制御とを使い分けている。この点に関しては、後に図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０１２５】
暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、室内凝縮器１２を放熱器として機能させ、室外熱交換器２０を蒸発器として機能させる。そして、室外熱交換器２０にて冷媒が蒸発する際に外気から吸熱した熱を室内凝縮器１２にて送風空気に放熱する。これにより、送風空気を加熱することができる。
【０１２６】
従って、暖房モードでは、室内凝縮器１２にて加熱された送風空気を車室内に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。
【０１２７】
第１実施形態に係る車両用空調装置１においては、空調制御装置４０は、暖房モード時における室外熱交換器２０の着霜状況を判定し、この判定結果に応じて、過冷却度制御と、乾き度制御を使い分けている。具体的には、空調制御装置４０は、図６に示すサブルーチンを実行することで、この機能を実現している。このサブルーチンは、少なくとも上述したステップＳ４による運転モードの決定を終了した後、ステップＳ９における各膨張弁の作動状態の決定に係る処理を開始する前までの間で実行されることが望ましい。
【０１２８】
先ず、ステップＳ２１では、現在の運転モードが暖房モードであるか否かを判定する。即ち、ステップＳ２１では、室外熱交換器２０が着霜する可能性がある運転モードであるか否かが判定される。暖房モードであると判定された場合、ステップＳ２２に進む。一方、暖房モードではない（例えば、冷房モード、除湿暖房モードである）と判定された場合、そのまま、このサブルーチンを終了する。
【０１２９】
ステップＳ２２においては、外気温センサ４２により検出される外気温Ｔａｍと、図６のステップＳ２２内に示す制御マップとに基づいて、外気温判定が実行される。この外気温判定は、室外熱交換器２０における着霜の危険性の有無を判定する為の処理である。そして、ステップＳ２２に示す制御マップでは、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅（即ち、基準外気温Ａ〜基準外気温ＡＨの幅）が設定されている。
【０１３０】
具体的には、外気温判定では、外気温Ｔａｍが所定の基準値よりも低いか否かを判定する。より詳細に説明すると、外気温Ｔａｍが低下していく過程では、制御マップに規定された基準外気温Ａ以下になった場合に、室外熱交換器２０における着霜の危険性が有ると判定し、判定結果「１」を出力する。そうでない場合は、判定結果「０」を出力する。
【０１３１】
一方、外気温Ｔａｍが上昇していく過程では、基準外気温Ａよりも高い基準外気温ＡＨ以上になった場合に、室外熱交換器２０における着霜の危険性がないと判定し、判定結果「０」を出力する。そうでない場合は、判定結果「１」を出力する。判定結果「１」の場合、ステップＳ２３に進む。一方、判定結果「０」の場合、ステップＳ２６に進む。
【０１３２】
ステップＳ２３では、第３冷媒温度センサ４５ｃにより検出される室外熱交換器温度Ｔｓと、図６のステップＳ２３内に示す制御マップとに基づいて、室外熱交換器温度判定が実行される。この室外熱交換器温度判定も、室外熱交換器２０における着霜の危険性の有無を判定する為の処理である。そして、ステップＳ２３に示す制御マップでは、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅（即ち、基準温度Ｂ〜基準温度ＢＨの幅）が設定されている。
【０１３３】
具体的には、室外熱交換器温度判定では、室外熱交換器温度Ｔｓが所定の基準値よりも低いか否かを判定する。より詳細に説明すると、室外熱交換器温度Ｔｓが低下していく過程では、制御マップに規定された基準温度Ｂ以下になった場合に、室外熱交換器２０における着霜の危険性が有ると判定し、判定結果「１」を出力する。そうでない場合は、判定結果「０」を出力する。
【０１３４】
一方、室外熱交換器温度Ｔｓが上昇していく過程では、基準温度Ｂよりも高い基準温度ＢＨ以上になった場合に、室外熱交換器２０における着霜の危険性がないと判定し、判定結果「０」を出力する。そうでない場合は、判定結果「１」を出力する。判定結果「１」の場合、ステップＳ２４に進む。一方、判定結果「０」の場合、ステップＳ２６に進む。
【０１３５】
ステップＳ２４においては、上述した外気温Ｔａｍ、室外熱交換器温度Ｔｓと、図６のステップＳ２４内に示す制御マップとに基づいて、温度差判定が実行される。即ち、外気温Ｔａｍから室外熱交換器温度Ｔｓを減算して算出した温度差と、制御マップとに基づいて、室外熱交換器２０における着霜の進行状況を判定する。そして、ステップＳ２４に示す制御マップにおいても、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅（即ち、基準温度差Ｃ〜基準温度差ＣＨの幅）が設定されている。
【０１３６】
具体的には、温度差判定では、先ず、外気温センサ４２、第３冷媒温度センサ４５ｃで検出された現在の外気温Ｔａｍ及び室外熱交換器温度Ｔｓに基づいて、現在の温度差を算出する。そして、算出した温度差が所定の基準値よりも大きいか否かを判定することによって、室外熱交換器２０における着霜が所定段階まで進行したか否かが判定される。
【０１３７】
尚、本発明における所定段階とは、例えば、室外熱交換器２０の着霜量が、室外熱交換器２０の除霜を行う為に、空調運転を停止して除霜運転を行う必要が生じる着霜量よりも少ない状態である。
【０１３８】
より詳細に説明すると、算出した温度差が減少していく過程では、制御マップに規定された基準温度差Ｃ以下になった場合に、室外熱交換器２０における着霜が所定段階まで進行していないと判定して、判定結果「０」を出力する。そうでない場合は、判定結果「１」を出力する。
【０１３９】
一方、算出した温度差が増大していく過程では、基準温度差Ｃよりも大きな基準温度差ＣＨ以上になった場合に、室外熱交換器２０における着霜が所定段階よりも進行しているものと判定し、判定結果「１」を出力する。そうでない場合は、判定結果「０」を出力する。そして、判定結果「１」の場合、ステップＳ２５に進む。一方、判定結果「０」の場合、ステップＳ２６に進む。
【０１４０】
ステップＳ２５においては、室外熱交換器２０における着霜が或る程度進行している為、暖房モード時における第１膨張弁１４ａの制御態様として、乾き度制御を実行する。室外熱交換器２０の着霜が或る程度進行すると、室外熱交換器２０における吸熱量が低下する為、車両用空調装置１の暖房能力が低下してしまうからである。
【０１４１】
乾き度制御は、サイクル効率（即ち、ＣＯＰ）を悪化させたとしても、室外熱交換器２０の着霜に起因する暖房能力の低下を補う為に実行され、第１膨張弁１４ａの絞り開度を制御することによって、室内凝縮器１２の出口側における冷媒を気液二相状態とする為の制御である。
【０１４２】
具体的には、空調制御装置４０は、冷媒圧力センサ４６により検出される高圧側冷媒圧力Ｐｈが目標高圧ＴＰｈに近づくように、第１膨張弁１４ａの絞り開度を調整することで、室内凝縮器１２の出口側における冷媒の乾き度を制御する。
【０１４３】
ここで、目標高圧ＴＰｈは、例えば、ステップＳ３にて決定された目標吹出温度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、送風空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように決定される。
【０１４４】
このステップＳ２５に係る乾き度制御では、第１膨張弁１４ａの絞り開度を増加させることで、室内凝縮器１２からの流出する冷媒の乾き度が増加する。これにより、暖房モード時において、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する気相冷媒の流量（即ち、ガスインジェクション量）を増加させることができる。
【０１４５】
即ち、第１実施形態に係る車両用空調装置１によれば、暖房モード時に室内凝縮器１２の出口側の冷媒を乾き度制御にすることで、室外熱交換器２０における着霜の進行によって低下した室内凝縮器１２の放熱量を、中間圧ポート１１ｂを介したサイクルの高圧側冷媒循環量と、圧縮機１１の圧縮仕事量により補うことが可能となる。
【０１４６】
ステップＳ２６においては、室外熱交換器２０の着霜が進行しておらず、車両用空調装置１の暖房能力を充分に確保可能な状態で、サイクル効率の良い状態で暖房運転を行う為に、暖房モード時における第１膨張弁１４ａの制御態様として、過冷却度制御を実行する。
【０１４７】
過冷却度制御は、第１膨張弁１４ａの絞り開度を制御することによって、室内凝縮器１２の出口側における冷媒を、過冷却度を有する液相状態とする為の制御である。具体的には、空調制御装置４０は、室内凝縮器１２の出口側における過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＴＳＣに近づくように、第１膨張弁１４ａの絞り開度を調整する。
【０１４８】
ここで、過冷却度ＳＣは、現在の液相冷媒の温度と同一の圧力の飽和液状態の冷媒との温度差の絶対値で定義される。現時点における冷媒の過冷却度ＳＣは、第２冷媒温度センサ４５ｂで検出される出口側冷媒温度Ｔｈと、冷媒圧力センサ４６により検出される高圧側冷媒圧力Ｐｈと、サイクルを循環する冷媒の物性に基づいて算出される。
【０１４９】
そして、目標過冷却度ＴＳＣは、室内凝縮器１２の出口側における流出冷媒の温度及び圧力に基づいて、サイクル効率（ＣＯＰ）が最大となるように決定される。即ち、空調制御装置４０は、第２冷媒温度センサ４５ｂで検出される出口側冷媒温度Ｔｈと、冷媒圧力センサ４６により検出される高圧側冷媒圧力Ｐｈに基づいて特定される。
【０１５０】
このステップＳ２６に係る過冷却度制御では、例えば、第１膨張弁１４ａの絞り開度を減少させることによって、室内凝縮器１２の出口側における過冷却度ＳＣを増加させ、出口側冷媒温度Ｔｈや高圧側冷媒圧力Ｐｈを低下させている。
【０１５１】
即ち、第１実施形態に係る車両用空調装置１によれば、暖房モード時に室内凝縮器１２の出口側の冷媒を過冷却度制御にすることで、第１膨張弁１４ａの弁開度を調整して過冷却度ＳＣを目標過冷却度ＴＳＣに近づけることができる。これにより、車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０におけるサイクル効率を最大に近づけることができ、サイクル効率の良好な状態で車室内の暖房を行うことができる。
【０１５２】
続いて、ステップＳ２６の過冷却度制御で暖房運転を行った場合における冷媒の状態について、図７に示すモリエル線図を参照しつつ詳細に説明する。過冷却度制御は、室外熱交換器２０の着霜が進行しておらず、車両用空調装置１の暖房能力が低下していない通常の状態で実行される。
【０１５３】
先ず、点ａ１及び点ａ２に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒は、室内凝縮器１２へ流入し、送風機３２から送風されて室内蒸発器２３を通過した送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。
【０１５４】
室内凝縮器１２から流出した冷媒は、点ａ２及び点ａ３に示すように、絞り状態となっている第１膨張弁１４ａにて中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される。
【０１５５】
その後、第１膨張弁１４ａにて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１６にて気液分離される。点ａ３及び点ａ９に示すように、気液分離器１６にて分離された気相冷媒は、第２開閉弁１５ｂが開弁状態となっているので、第２冷媒通路１８ｂを介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂへ流入する。点ａ１０に示すように、圧縮機１１内に流入した中間圧冷媒は、圧縮機１１の低段側圧縮機構による吐出冷媒と合流して、圧縮機１１の高段側圧縮機構へ吸入される。
【０１５６】
一方、点ａ３及び点ａ４に示すように、気液分離器１６にて分離された液相冷媒は、第３開閉弁１５ｃが閉弁状態となっているので、固定絞り１７へ流入する。固定絞り１７に流入すると、液相冷媒は、点ａ４及び点ａ５に示すように、低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される。
【０１５７】
点ａ５及び点ａ６に示すように、固定絞り１７から流出した冷媒は、室外熱交換器２０へ流入して、送風ファン２０ａから送風された外気と熱交換して外気から吸熱する。そして、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第４開閉弁１５ｄが開弁状態となっているので、第４冷媒通路１８ｄを介して、アキュムレータ２４へ流入して気液分離される。
【０１５８】
アキュムレータ２４で分離された気相冷媒は、点ａ７及び点ａ８に示すように、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入されて低段側圧縮機構により再び圧縮される。上述したように、この圧縮機１１における昇圧過程において、中間圧ポート１１ｂから流入した冷媒は、低段側圧縮機構からの吐出冷媒に合流する。
【０１５９】
一方、アキュムレータ２４で分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒として、アキュムレータ２４の内部に蓄えられる。
【０１６０】
尚、点ａ６と点ａ７が異なっている理由は、アキュムレータ２４から圧縮機１１の吸入ポート１１ａへ至る冷媒配管を流通する気相冷媒に生じる圧力損失と、気相冷媒が外部（外気）から吸熱する吸熱量を表したものである。従って、理想的なサイクルでは、点ａ６と点ａ７が一致していることが望ましい。
【０１６１】
従って、暖房運転モード時の過冷却度制御では、室内凝縮器１２にて圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒の有する熱を送風空気に放熱させて、加熱された室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。この際、過冷却度制御では、点ａ２に示すように、室内凝縮器１２の出口側における流出冷媒が過冷却液相冷媒となるように制御して、サイクル効率を最大に近づけることができる。
【０１６２】
更に、暖房モードでは、固定絞り１７にて減圧された低圧冷媒を、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入させ、第１膨張弁１４ａにて減圧された中間圧冷媒を中間圧ポート１１ｂへ流入させて昇圧過程の冷媒と合流させている。即ち、冷凍サイクル装置１０は、暖房モード時に、いわゆる、ガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）を構成することができる。
【０１６３】
これにより、冷凍サイクル装置１０は、高段側圧縮機構に、温度の低い混合冷媒を吸入させることができ、高段側圧縮機構の圧縮効率を向上させることができる。又、冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１における低段側圧縮機構及び高段側圧縮機構の双方の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との圧力差を縮小させることができるので、双方の圧縮機構の圧縮効率を向上させることができる。その結果、車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０全体としての暖房時における成績係数ＣＯＰを向上させることができる。
【０１６４】
図７に示すように、この過冷却度制御時における成績係数は、過冷却度制御時における加熱能力Ｑｓｃを、過冷却度制御時における圧縮機動力Ｌｓｃで除算することによって求められる。過冷却度制御時における加熱能力Ｑｓｃは、点ａ１と点ａ２の間のエンタルピ差に相当する。
【０１６５】
次に、ステップＳ２５の乾き度制御で暖房運転を行った場合における冷媒の状態について、図８に示すモリエル線図を参照しつつ詳細に説明する。乾き度制御は、室外熱交換器２０の着霜が或る程度進行しており、車両用空調装置１の暖房能力が低下している状態で実行される。
【０１６６】
先ず、点ｂ１及び点ｂ２に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒は、室内凝縮器１２へ流入し、送風機３２から送風されて室内蒸発器２３を通過した送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。そして、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、点ｂ２及び点ｂ３に示すように、絞り状態となっている第１膨張弁１４ａにて中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される。
【０１６７】
ここで、乾き度制御では、第１膨張弁１４ａの絞り開度を増加させて、室内凝縮器１２からの流出冷媒の乾き度を増加させるので、室内凝縮器１２からの流出冷媒の状態は、点ｂ２の位置に変化して気液二相状態になる。更に、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに対して流入する冷媒圧力（点ｂ９等）及び圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出される冷媒圧力（点ｂ１等）が、過冷却度制御時に対して上昇する。
【０１６８】
従って、過冷却度制御時に対して、圧縮機１１からの吐出冷媒の温度を上昇させて、室内凝縮器１２を流通する高圧冷媒の温度と室内凝縮器１２へ流入する送風空気との温度差を拡大できると共に、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂから流入させる気相冷媒流量（ガスインジェクション量）を増加させることができる。その結果、乾き度制御時には、過冷却度制御時に対して、室内凝縮器１２における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
【０１６９】
その後、第１膨張弁１４ａにて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１６にて気液分離される。点ｂ３及び点ｂ９に示すように、気液分離器１６にて分離された気相冷媒は、第２冷媒通路１８ｂを介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂへ流入する。点ｂ１０に示すように、圧縮機１１内に流入した中間圧冷媒は、圧縮機１１の低段側圧縮機構による吐出冷媒と合流して、圧縮機１１の高段側圧縮機構へ吸入される。
【０１７０】
点ｂ３及び点ｂ４に示すように、気液分離器１６にて分離された液相冷媒は、固定絞り１７へ流入し、点ｂ４及び点ｂ５に示すように、低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される。
【０１７１】
点ｂ５及び点ｂ６に示すように、固定絞り１７から流出した冷媒は、室外熱交換器２０へ流入して、送風ファン２０ａから送風された外気と熱交換して外気から吸熱する。この場合における室外熱交換器２０は、或る程度着霜している為、通常の状態（例えば、過熱度制御実行時）と比較して吸熱量が低下しており、冷凍サイクル装置１０における暖房能力の低下要因となっている。
【０１７２】
そして、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第４冷媒通路１８ｄを介して、アキュムレータ２４へ流入して気液分離される。アキュムレータ２４で分離された気相冷媒は、点ｂ７及び点ｂ８に示すように、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入されて低段側圧縮機構により再び圧縮される。一方、アキュムレータ２４で分離された液相冷媒は、余剰冷媒として、アキュムレータ２４内に蓄えられる。
【０１７３】
尚、点ｂ６と点ｂ７が異なっている理由は、過冷却度制御時と同様に、アキュムレータ２４から圧縮機１１の吸入ポート１１ａへ至る冷媒配管を流通する気相冷媒に生じる圧力損失と、気相冷媒が外部（外気）から吸熱する吸熱量を表したものである。
【０１７４】
ここで、乾き度制御時における成績係数は、乾き度制御時における加熱能力Ｑｄを、乾き度制御時における圧縮機動力Ｌｄで除算することによって求められる。図８に示すように、乾き度制御時における加熱能力Ｑｄは、点ｂ１と点ｂ２の間のエンタルピ差に相当しており、過冷却度制御時における加熱能力Ｑｓｃよりも低い。又、乾き度制御時における圧縮機動力Ｌｄは、過冷却度制御時における圧縮機動力Ｌｓｃよりも大きくなる。この結果、乾き度制御時における成績係数は、過冷却度制御時における成績係数と比較して小さくなる。
【０１７５】
しかしながら、この冷凍サイクル装置１０によれば、室外熱交換器２０の着霜に起因する暖房能力の低下を、乾き度制御の実行に伴うサイクルの高圧側冷媒循環量の増大及び圧縮仕事量によって抑制することができる。
【０１７６】
以上説明したように、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０によれば、暖房モードにおいて、図３に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃ→室内凝縮器１２→第１膨張弁１４ａ→気液分離器１６の気相冷媒出口→圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂの順に冷媒が循環すると共に、気液分離器１６の液相冷媒出口→固定絞り１７→室外熱交換器２０→アキュムレータ２４→圧縮機１１の吸入ポート１１ａの順に冷媒が循環する、いわゆるガスインジェクションサイクルが構成される。
【０１７７】
そして、当該冷凍サイクル装置１０によれば、室外熱交換器２０にある程度の着霜が生じて、室外熱交換器２０における吸熱量が低下している場合には、第１膨張弁１４ａの開度を調整して、室内凝縮器１２の出口側の冷媒を乾き度制御とする。
【０１７８】
これにより、気液分離器１６において分離され、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する気相冷媒の流量を増大させることができるので、サイクルの高圧側冷媒循環量の増大及び圧縮仕事量によって、着霜による室外熱交換器２０の吸熱量の低下を要因とする暖房能力の低下を抑制することができる。
【０１７９】
又、この冷凍サイクル装置１０では、減圧装置制御部４０ｂによる第１膨張弁１４ａの絞り開度の制御によって、乾き度制御を実現し、室外熱交換器２０の着霜に伴う暖房能力の低下を抑制している。従って、当該冷凍サイクル装置１０は、サイクルを複雑化することなく、暖房能力の低下に対処することができる。
【０１８０】
そして、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、室外熱交換器２０の着霜が所定段階まで進行していないと判定された場合には、第１膨張弁１４ａの絞り開度を調整することにより、室内凝縮器１２の出口側における冷媒を過冷却度制御にする。このステップＳ２６の過冷却度制御により、室外熱交換器２０が所定段階まで着霜していない場合の暖房運転では、良好なサイクル効率で車室内の暖房を行うことができる。
【０１８１】
又、冷凍サイクル装置１０は、室外熱交換器２０における着霜の進行状況に応じて、良好なサイクル効率を実現可能な過冷却度制御と、サイクル効率は悪化するが着霜に起因する暖房能力の低下を抑制可能な乾き度制御とを使い分けることができ、車両用空調装置１としての利便性を高めることができる。
【０１８２】
そして、冷凍サイクル装置１０によれば、乾き度制御において、第１膨張弁１４ａの絞り開度を増加させて、室内凝縮器１２からの流出冷媒の乾き度を増加させている為、精度よく、室内凝縮器１２の出口側の冷媒の乾き度を制御することができ、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する気相冷媒の流量を制御することができる。
【０１８３】
又、当該冷凍サイクル装置１０によれば、外気温センサ４２の外気温Ｔａｍと、第３冷媒温度センサ４５ｃの室外熱交換器温度Ｔｓを用いて、ステップＳ２２、ステップＳ２３の判定処理を実行する為、室外熱交換器２０の着霜状況を高い精度で判定することができる。従って、当該冷凍サイクル装置１０は、室外熱交換器２０の着霜に伴う暖房能力の低下時期に合わせて、乾き度制御にすることができ、適切なタイミングで暖房能力の低下を抑制することができる。
【０１８４】
更に、当該冷凍サイクル装置１０によれば、外気温Ｔａｍと室外熱交換器温度Ｔｓの温度差を用いて、ステップＳ２４の判定処理を実行する為、室外熱交換器２０の着霜状況を更に高い精度で判定することができる。従って、当該冷凍サイクル装置１０は、室外熱交換器２０の着霜に伴う暖房能力の低下時期に合わせて、乾き度制御にすることができ、更に適切なタイミングで暖房能力の低下を抑制することができる。
【０１８５】
（第２実施形態）
続いて、上述した第１実施形態とは異なる第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。第２実施形態に係る車両用空調装置１は、暖房モード時に実行されるサブルーチンの内容を除いて、基本的に第１実施形態と同様の構成である。従って、以下の説明において、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
【０１８６】
以下、第２実施形態に係る車両用空調装置１が第１実施形態と相違する点について、図９を参照しつつ説明する。第２実施形態に係る車両用空調装置１においても、空調制御装置４０は、暖房モード時における室外熱交換器２０の着霜状況を判定し、この判定結果に応じて、過冷却度制御と、乾き度制御を使い分けている。具体的には、空調制御装置４０は、図６に示すサブルーチンに代えて、図９に係るサブルーチンを実行することで、この機能を実現している。
【０１８７】
図９に示すように、先ず、ステップＳ３１では、第１実施形態にステップＳ２１と同様に、現在の運転モードが暖房モードであるか否かが判定される。暖房モードであると判定された場合、ステップＳ３２に進む。一方、暖房モードではないと判定された場合、そのまま、このサブルーチンを終了する。
【０１８８】
ステップＳ３２においては、送風ファン２０ａの消費電力と、図９のステップＳ３２内に示す制御マップとに基づいて、ファン消費電力判定が実行される。即ち、室外熱交換器２０に対して送風する送風ファン２０ａの消費電力と、制御マップとに基づいて、室外熱交換器２０における着霜の進行状況を判定する。そして、ステップＳ３２に示す制御マップにおいても、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅（即ち、基準消費電力量Ｄ〜基準消費電力量ＤＨの幅）が設定されている。
【０１８９】
上述したように、送風ファン２０ａは、ブラシレス電動ファンであり、室外熱交換器２０に対して送風するように配置されている。ここで、室外熱交換器２０の着霜が進行し、通風抵抗が増大していくと、送風ファン２０ａに同一の送風能力を指示する制御信号を入力した場合でも、送風ファン２０ａにおける消費電力が低下する。即ち、第２実施形態においては、室外熱交換器２０における着霜の進行状況を、室外熱交換器２０における通風抵抗を介して、送風ファン２０ａにおける消費電力の変化として検出して判定する。
【０１９０】
具体的には、ステップＳ３２のファン消費電力判定では、送風ファン２０ａの消費電力が所定の基準値よりも大きいか否かが判定される。より詳細に説明すると、送風ファン２０ａの消費電力量が減少していく過程では、制御マップに規定された基準消費電力量Ｄ以下になった場合に、室外熱交換器２０における着霜が所定段階まで進行していないと判定して、判定結果「０」を出力する。そうでない場合は、判定結果「１」を出力する。
【０１９１】
一方、送風ファン２０ａの消費電力量が増大していく過程では、基準消費電力量Ｄよりも大きな基準消費電力量ＤＨ以上になった場合に、室外熱交換器２０における着霜が所定段階よりも進行しているものと判定し、判定結果「１」を出力する。そうでない場合は、判定結果「０」を出力する。そして、判定結果「１」の場合、ステップＳ３３に進む。一方、判定結果「０」の場合、ステップＳ３４に進む。
【０１９２】
ステップＳ３３では、室外熱交換器２０における着霜が或る程度進行している為、第１実施形態におけるステップＳ２５と同様に、暖房モード時における第１膨張弁１４ａの制御態様として、乾き度制御を実行する。
【０１９３】
乾き度制御は、サイクル効率（即ち、ＣＯＰ）を悪化させたとしても、室外熱交換器２０の着霜に起因する暖房能力の低下を補う為に実行され、第１膨張弁１４ａの絞り開度を制御することによって、室内凝縮器１２の出口側における冷媒を気液二相状態とする為の制御である。
【０１９４】
具体的には、空調制御装置４０は、冷媒圧力センサ４６により検出される高圧側冷媒圧力Ｐｈが目標高圧ＴＰｈに近づくように、第１膨張弁１４ａの絞り開度を調整することで、室内凝縮器１２の出口側における冷媒の乾き度を制御する。
【０１９５】
即ち、第２実施形態に係る車両用空調装置１によれば、暖房モード時に室内凝縮器１２の出口側の冷媒を乾き度制御にすることで、室外熱交換器２０における着霜の進行によって低下した室内凝縮器１２の放熱量を、中間圧ポート１１ｂを介したサイクルの高圧側冷媒循環量と、圧縮機１１の圧縮仕事量により補うことが可能となる。
【０１９６】
ステップＳ３４においては、室外熱交換器２０の着霜が進行しておらず、車両用空調装置１の暖房能力を充分に確保可能な状態で、サイクル効率の良い状態で暖房運転を行う為に、暖房モード時の第１膨張弁１４ａの制御態様として、過冷却度制御を実行する。
【０１９７】
この過冷却度制御は、第１実施形態におけるステップＳ２６と同様であり、第１膨張弁１４ａの絞り開度を制御することによって、室内凝縮器１２の出口側における冷媒を、過冷却度を有する液相状態とする為の制御である。具体的には、空調制御装置４０は、室内凝縮器１２の出口側における過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＴＳＣに近づくように、第１膨張弁１４ａの絞り開度を調整する。
【０１９８】
即ち、第２実施形態に係る車両用空調装置１によれば、暖房モード時に室内凝縮器１２の出口側の冷媒を過冷却度制御にすることで、第１膨張弁１４ａの弁開度を調整して過冷却度ＳＣを目標過冷却度ＴＳＣに近づけることができる。これにより、車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０におけるサイクル効率を最大に近づけることができ、サイクル効率の良好な状態で車室内の暖房を行うことができる。
【０１９９】
以上説明したように、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０によれば、第１実施形態と同様に、暖房モードにおいて、ガスインジェクションサイクルが構成される。又、当該冷凍サイクル装置１０によれば、室外熱交換器２０にある程度の着霜が生じて、室外熱交換器２０における吸熱量が低下している場合には、第１膨張弁１４ａの開度を調整し、室内凝縮器１２の出口側の冷媒を乾き度制御とする。
【０２００】
これにより、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０も、気液分離器１６において分離され、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する気相冷媒の流量を増大させることができるので、サイクルの高圧側冷媒循環量の増大及び圧縮仕事量によって、着霜による室外熱交換器２０の吸熱量の低下を要因とする暖房能力の低下を抑制することができる。
【０２０１】
又、この冷凍サイクル装置１０では、減圧装置制御部４０ｂによる第１膨張弁１４ａの絞り開度の制御によって、乾き度制御を実現し、室外熱交換器２０の着霜に伴う暖房能力の低下を抑制している。従って、当該冷凍サイクル装置１０は、サイクルを複雑化することなく、暖房能力の低下に対処することができる。
【０２０２】
第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、室外熱交換器２０の着霜が所定段階まで進行していないと判定された場合には、室内凝縮器１２の出口側における冷媒を過冷却度制御にすることにより、良好なサイクル効率で車室内の暖房を行うことができる。
【０２０３】
又、冷凍サイクル装置１０は、室外熱交換器２０における着霜の進行状況に応じて、ステップＳ２５の乾き度制御と、ステップＳ２６の過冷却度制御とを使い分けることができるので、車両用空調装置１としての利便性を高めることができる。
【０２０４】
そして、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０によれば、乾き度制御において、第１膨張弁１４ａの絞り開度を増加させて、室内凝縮器１２からの流出冷媒の乾き度を増加させている為、精度よく、室内凝縮器１２の出口側の冷媒の乾き度を制御することができ、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する気相冷媒の流量を制御することができる。
【０２０５】
更に、当該冷凍サイクル装置１０によれば、送風ファン２０ａの消費電力量を用いて、ステップＳ３２の判定処理を実行する為、室外熱交換器２０の着霜状況を更に高い精度で判定することができる。従って、当該冷凍サイクル装置１０は、室外熱交換器２０の着霜に伴う暖房能力の低下時期に合わせて、乾き度制御にすることができ、更に適切なタイミングで暖房能力の低下を抑制することができる。
【０２０６】
（他の実施形態）
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した各実施形態を適宜組み合わせても良いし、上述した実施形態を種々変形することも可能である。
【０２０７】
（１）上述した実施形態においては、第２開閉弁１５ｂ、第３開閉弁１５ｃ、気液分離器１６と、固定絞り１７、第３冷媒通路１８ｃを、それぞれ個別の構成としていたが、この構成に限定されるものではない。例えば、上述した第２開閉弁１５ｂ〜第３冷媒通路１８ｃの各構成を一つのボディ部でユニット化した統合弁を採用することも可能である。そして、統合弁としてユニット化される構成は、上述の例に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【０２０８】
（２）上述した実施形態においては、第２開閉弁１５ｂを、気液分離器１６の気相冷媒出口と、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂとを接続する第２冷媒通路１８ｂを開閉する電磁弁としていたが、この態様に限定されるものではない。例えば、第２開閉弁１５ｂに代えて、第２冷媒通路１８ｂを開閉する差圧弁を配置することも可能である。
【０２０９】
（３）又、ステップＳ２５、ステップＳ３３に移行して、暖房運転を乾き度制御で実行する際に、「室外熱交換器２０の着霜が進行している為、除霜運転の必要がある旨」や「現在の暖房運転は、サイクル効率の低い状態である旨」等を乗員に報知するように構成することも可能である。これにより、乗員は、所定段階まで進行した室外熱交換器２０の着霜に対して、現在の状況に応じた適切な措置を講じることができる。
【０２１０】
（４）又、上述の各実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、冷房運転、暖房運転、直列除湿暖房運転、並列除湿暖房運転を切り替え可能に構成されていたが、この態様に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態における各運転モードに加えて、除霜運転モードに切り替え可能に構成することも可能である。
【０２１１】
（５）そして、上述の各実施形態における除湿暖房運転としては、室外熱交換器と室内蒸発器が冷媒流れに対して直列的に接続される冷凍サイクルによる除湿暖房運転と、室外熱交換器と室内蒸発器が冷媒流れに対して並列的に接続される冷凍サイクルによる除湿暖房運転とを切り替え可能に構成されていたが、この態様に限定されるものではない。直列除湿暖房運転と、並列除湿暖房運転の何れかのみを実行可能とすることも可能である。
【０２１２】
（６）上述の各実施形態では、空調制御プログラムを実行することによって、各運転モードを切り替えた例を説明したが、各運転モードの切り替えはこれに限定されるものではない。例えば、目標吹出温度および外気温に基づいて、予め空調制御装置に記憶された制御マップを参照して、各運転モードを切り替えてもよい。
【０２１３】
又、操作パネルに各運転モードを設定する運転モード設定スイッチを設け、当該運転モード設定スイッチの操作信号に応じて、冷房モード、除湿暖房モード及び暖房モードを切り替えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０２１４】
１０    冷凍サイクル装置
１１    圧縮機
１２    室内凝縮器
１４ａ  第１膨張弁
１６    気液分離器
１７    固定絞り
１８ｂ  第２冷媒通路
２０    室外熱交換器
４０    空調制御装置
４０ｂ  減圧装置制御部
【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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