(57)【要約】【課題】暖房状態を維持しながら除湿を行う除湿暖房運転を実行可能な空調装置を提供する。【解決手段】空調装置１００は、コンプレッサ２１と、室外熱交換器２３と、車両の車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させるエバポレータ２５と、車室に導かれる空気をコンプレッサ２１にて圧縮された冷媒を用いて加熱するヒータコア４２と、室外熱交換器２３の下流に配置され、室外熱交換器２３から導かれる冷媒を気液分離させてガス状冷媒を貯留する受液器２４と、ヒータコア４２と室外熱交換器２３との間に設けられ、冷媒を減圧膨張させる固定絞り２７と、を備え、固定絞り２７で冷媒の流れが絞られ、ヒータコア４２で放熱する運転状態において、受液器２４に液状冷媒を貯留してガス状冷媒がコンプレッサ２１に導かれるヒートポンプ暖房モードと、受液器２４に貯留された液状冷媒をヒータコア４２に導く除湿暖房モードと、が切り換えられる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される空調装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
前記車両の車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記車室に導かれる空気を前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する加熱器と、
前記室外熱交換器の下流に配置され、前記室外熱交換器から導かれる冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離させて液相冷媒を貯留する受液器と、
前記加熱器と前記室外熱交換器との間に設けられ、冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、
前記室外熱交換器と前記蒸発器との間に設けられ、前記室外熱交換器を通過した冷媒を減圧膨張させる膨張弁と、
を備え、
前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記加熱器で放熱する運転状態において、
前記受液器に液相冷媒を貯留して気相冷媒が前記圧縮機に導かれる第１運転モードと、
前記受液器に貯留された液相冷媒を前記蒸発器に導く第２運転モードと、
が切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空調装置であって、
前記空調装置の起動時に、前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記加熱器で放熱する運転を行う際には、前記第１運転モードにて運転を開始する、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空調装置であって、
暖房運転時に前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１流路切換弁と、
冷房運転時に前記絞り機構をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第２流路切換弁と、
を更に備え、
前記第１運転モードでは、前記第１流路切換弁は、冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスするように切り換えられ、前記第２流路切換弁は、冷媒が前記絞り機構を通過するように切り換えられ、
前記第２運転モードでは、前記第１流路切換弁は、冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器を通過するように切り換えられ、前記第２流路切換弁は、冷媒が前記絞り機構を通過するように切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の空調装置であって、
暖房運転時に前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１流路切換弁を更に備え、
前記絞り機構は、開度を調節可能な電気式絞り機構であり、
前記第１運転モードでは、前記第１流路切換弁は、冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスするように切り換えられ、前記電気式絞り機構は、冷媒の流れを絞るように調節され、
前記第２運転モードでは、前記第１流路切換弁は、冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器を通過するように切り換えられ、前記電気式絞り機構は、冷媒の流れを絞るように調節される、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記膨張弁は、前記蒸発器を通過した冷媒の温度に応じて開度が調節される温度式膨張弁である、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記蒸発器の上流の冷媒と下流の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を更に備える、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の空調装置であって、
冷房運転時に前記蒸発器に導かれる冷媒の圧力が設定圧力を超えると開く差圧弁を更に備える、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記室外熱交換器は、
冷媒が導入される冷媒入口と、
前記冷媒入口と比較して高い位置に設けられ冷媒が導出される冷媒出口と、
を有する、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードでは、
前記加熱器は、前記圧縮機が吐出した高圧冷媒と前記車室へ導かれる空気とを熱交換させ、
前記絞り機構は、前記加熱器から導出された冷媒を減圧膨張させ、
前記室外熱交換器には、前記絞り機構にて減圧膨張した冷媒が流入し、
前記受液器は、前記室外熱交換器から導出された低圧冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離させ、
前記圧縮機には、気相冷媒が導かれ、
前記第２運転モードでは、
前記加熱器は、前記圧縮機が吐出した高圧冷媒と前記車室へ導かれる空気とを熱交換させ、
前記絞り機構は、前記加熱器から導出された冷媒を減圧膨張させ、
前記室外熱交換器には、前記絞り機構にて減圧膨張した中間圧冷媒が流入し、
前記受液器は、前記室外熱交換器から導出された冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離させ、
前記膨張弁は、前記受液器から導かれる液相冷媒を減圧膨張させ、
前記蒸発器は、前記膨張弁にて減圧膨張した低圧冷媒と前記車室へ導かれる空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させ、
前記圧縮機には、気相冷媒が導かれる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとは、前記蒸発器を通過した空気の温度が予め設定された適正範囲内にて変動するように交互に切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとは、５秒から７０秒の周期で交互に切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとは、１２秒から５５秒の周期で交互に切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとは、１５秒から５０秒の周期で交互に切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１４】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第２運転モードにて、前記蒸発器の温度が第１設定温度以下である場合に、前記第１運転モードに切り換えられ、前記第１運転モードにて、前記蒸発器の温度が前記第１設定温度と比較して高く設定される第２設定温度以上である場合に前記第２運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の空調装置であって、
前記絞り機構が冷媒の流れを絞らない状態で、前記蒸発器にて冷媒を蒸発させると共に前記受液器への液相冷媒の貯留を促進する第３運転モードを更に有し、
前記第２運転モードにて、前記蒸発器の温度が前記第１設定温度より低くならない状態が継続した場合には、前記第３運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の空調装置であって、
前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出器を更に備え、
前記第２運転モードにて、前記蒸発器温度検出器が検出した温度が前記第１設定温度と剥離している場合に、前記第３運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の空調装置であって、
前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出器を更に備え、
前記第２運転モードにて、前記蒸発器温度検出器が検出した温度が前記第１設定温度と剥離している時間が設定時間以上となった場合に、前記第３運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記絞り機構が冷媒の流れを絞らない状態で、前記蒸発器にて冷媒を蒸発させると共に前記受液器への液相冷媒の貯留を促進する第３運転モードを更に有し、
前記第１運転モードから前記第３運転モードに切り換える際には、前記第２運転モードを経由する、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１９】
請求項１５から１８のいずれか一つに記載の空調装置であって、
暖房運転時に前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１流路切換弁と、
冷房運転時に前記絞り機構をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第２流路切換弁と、
を更に備え、
前記第３運転モードでは、前記第１流路切換弁は、冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器を通過するように切り換えられ、前記第２流路切換弁は、冷媒が前記絞り機構をバイパスするように切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項２０】
請求項１５から１９のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第３運転モードでは、
前記加熱器は、前記圧縮機が吐出した高圧冷媒が通過し、
前記室外熱交換器には、前記加熱器を通過した高圧冷媒が流入し、
前記受液器は、前記室外熱交換器から導出された冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離させて液相冷媒を貯留し、
前記膨張弁は、前記受液器から導かれる液相冷媒を減圧膨張させ、
前記蒸発器は、前記膨張弁にて減圧膨張した低圧冷媒と前記車室へ導かれる空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させ、
前記圧縮機には、気相冷媒が導かれる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記室外熱交換器に着霜が発生したことを判定する着霜判定部を更に備え、
前記着霜判定部が前記室外熱交換器に着霜が発生したと判定した場合に、前記第１運転モードから前記第２運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の空調装置であって、
前記着霜判定部が前記室外熱交換器に着霜が発生したと判定したときに、前記車室外の空気を取り入れて空調に用いる外気導入モードである場合には、前記車室外の空気に前記車室内の空気を混ぜて空調に用いる半内気モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、冷凍サイクル内の冷媒の流れを切り換えることで冷房運転と暖房運転とに切り換え可能な空調装置が開示されている。この空調装置では、冷房運転は、冷凍サイクルを冷房モードに切り換えることで実行され、暖房運転は、冷凍サイクルをヒートポンプ暖房モードに切り換えることで実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５３５３７２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、特許文献１に記載の空調装置では、除湿を行うためには、冷凍サイクルを冷房モードに切り換える必要がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、暖房状態を維持しながら除湿を行う除湿暖房運転を実行可能な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】
本発明のある態様によれば、車両に搭載される空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、前記車両の車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記車室に導かれる空気を前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する加熱器と、前記室外熱交換器の下流に配置され、前記室外熱交換器から導かれる冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離させて液相冷媒を貯留する受液器と、前記加熱器と前記室外熱交換器との間に設けられ、冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、前記室外熱交換器と前記蒸発器との間に設けられ、前記室外熱交換器を通過した冷媒を減圧膨張させる膨張弁と、を備え、前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記加熱器で放熱する運転状態において、前記受液器に液相冷媒を貯留して気相冷媒が前記圧縮機に導かれる第１運転モードと、前記受液器に貯留された液相冷媒を前記蒸発器に導く第２運転モードと、が切り換えられる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様では、絞り機構で冷媒の流れが絞られ、加熱器で放熱する運転状態において、第１運転モードと第２運転モードとが切り換えられる。第１運転モードでは、暖房運転を実行しながら、室外熱交換器から導かれる冷媒のうち液相冷媒が受液器に貯留される。第２運転モードでは、第１運転モードで受液器に貯留された液相冷媒が蒸発器に導かれる。よって、第１運転モードと第２運転モードとを切り換えることで、暖房運転を実行しながら受液器に液相冷媒を貯留し、その液相冷媒を用いて除湿を行うことができる。したがって、暖房状態を維持しながら除湿を行う除湿暖房運転を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る空調装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る空調装置の構成図である。
【図３】図３は、室外熱交換器の斜視図である。
【図４】図４は、冷房運転時における空調装置の冷媒の流れを説明する図である。
【図５】図５は、暖房運転時及び除湿暖房運転時のヒートポンプ暖房モードにおける空調装置の冷媒の流れを説明する図である。
【図６】図６は、除湿暖房運転時の除湿暖房モードにおける空調装置の冷媒の流れを説明する図である。
【図７】図７は、除湿暖房運転時の除湿暖房モードについて説明するためのモリエル線図である。
【図８】図８は、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとの切換周期に対する蒸発器の温度変化量を説明する図である。
【図９】図９は、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを適正な切換周期で交互に切り換えた場合の蒸発器直下温度を示す図である。
【図１０】図１０は、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとの切り換えの変形例について説明する概念図である。
【図１１】図１１は、蒸発器の温度の変化について説明するグラフである。
【図１２】図１２は、除湿暖房運転時における、除湿暖房モードから冷房モードへの一時的な切り換えについて説明するフローチャートである。
【図１３】図１３は、室外熱交換器に着霜が発生した場合のヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとの切り換えについて説明するフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施形態に係る空調装置の構成図である。
【図１５】図１５は、暖房運転時及び除湿暖房運転時のヒートポンプ暖房モードにおける空調装置の冷媒の流れを説明する図である。
【図１６】図１６は、除湿暖房運転時の除湿暖房モードにおける空調装置の冷媒の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、図１から図１３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る空調装置１００について説明する。
【００１１】
まず、図１から図３を参照して、空調装置１００の構成について説明する。
【００１２】
図１に示すように、空調装置１００は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、温水が循環する温水サイクル４と、空調に利用される空気が通過するＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット５と、空調装置１００の動作を制御する制御部としてのコントローラ１０と、を備える。
【００１３】
空調装置１００は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。空調装置１００は、車両（図示省略）に搭載されて車室（図示省略）内の空調を行う。例えば、冷媒にはＨＦＯ−１２３４ｙｆが用いられ、温水には不凍液が用いられる。
【００１４】
冷凍サイクル２は、圧縮機としてのコンプレッサ２１と、温水−冷媒熱交換器としての水冷コンデンサ２２と、室外熱交換器２３と、受液器２４と、内部熱交換器３０と、蒸発器としてのエバポレータ２５と、膨張弁としての温度式膨張弁２６と、絞り機構としての固定絞り２７と、固定絞り２７をバイパスする冷媒が流れるバイパス路２０ａと、バイパス路２０ａを開閉する第２流路切換弁２９と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路２０と、を備える。冷媒流路２０には、第１流路切換弁２８が設けられる。
【００１５】
コンプレッサ２１は、ガス状（気相）冷媒を吸入し圧縮する。これにより、ガス状冷媒は高温高圧になる。
【００１６】
水冷コンデンサ２２は、暖房運転時に、コンプレッサ２１を通過した後の冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１によって高温高圧となった冷媒と温水サイクル４を循環する温水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を温水に伝達する。水冷コンデンサ２２にて凝縮した冷媒は、固定絞り２７へと流れる。
【００１７】
水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて、温水サイクル４を循環する温水を介して、車室内に導かれて空調に用いられる空気を加熱する。ここでは、水冷コンデンサ２２と温水サイクル４とが、車室内に導かれる空気を加熱する加熱器に相当する。これに代えて、図２に示すように、温水サイクル４を設けずに、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒がヒータコア４２に直接導かれるようにしてもよい。この場合、ヒータコア４２が加熱器に相当する。
【００１８】
室外熱交換器２３は、例えば車両のエンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２３は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。室外熱交換器２３には、車両の走行や室外ファン６の回転によって、外気が導入される。
【００１９】
図３に示すように、室外熱交換器２３は、冷媒が導入される冷媒入口２３ａと、冷媒入口２３ａと比較して高い位置に設けられ冷媒が導出される冷媒出口２３ｂと、を有する。即ち、室外熱交換器２３では、冷媒は、下から導入されて内部を上昇し上から導出される。これにより、暖房運転時には、室外熱交換器２３にて外気と冷媒とが熱交換する際に、室外熱交換器２３内の未蒸発冷媒（湿り度が高い冷媒）が導出され難く、外気からの吸熱量が増える。
【００２０】
受液器２４は、室外熱交換器２３の下流に位置し、室外熱交換器２３からの冷媒を導入し、液状（液相）冷媒とガス状冷媒とに気液分離させる。受液器２４は、液状冷媒を貯留する貯液部２４ａと、液状冷媒をエバポレータ２５に導く出口と、ガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く出口と、を有する。図１では、概念図のため省略しているが、ガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く通路は、回路内に含まれるオイルの戻りが可能なように構成されている。
【００２１】
受液器２４は、暖房運転時には、室外熱交換器２３から流入するガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く。受液器２４からコンプレッサ２１へは、分離したガス状冷媒のみが流れる。受液器２４は、冷房運転時には、室外熱交換器２３から流入する液状冷媒を貯留し、液状冷媒の一部を内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６とを介してエバポレータ２５に導く。受液器２４からエバポレータ２５へは、分離した液状冷媒のみが流れる。
【００２２】
受液器２４と温度式膨張弁２６との間には、差圧弁３１が設けられる。差圧弁３１は、内部熱交換器３０の上流に設けられる。差圧弁３１は、差圧弁３１の上流側の圧力が設定圧力を超えると開く。この設定圧力は、暖房運転時には差圧弁３１が開かず、冷房運転時にのみ差圧弁３１が開くような圧力に予め設定される。差圧弁３１が設けられることによって、暖房運転時に受液器２４から温度式膨張弁２６を介してエバポレータ２５に冷媒が流れることを防止できる。よって、エバポレータ２５が凍結することや、冷媒流路２０内を流れる潤滑用オイルがエバポレータ２５に貯留されることが防止される。なお、差圧弁３１を、内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６との間に設けてもよい。
【００２３】
エバポレータ２５は、ＨＶＡＣユニット５内に配置される。エバポレータ２５は、冷凍サイクル２の運転モードが冷房モード若しくは除湿暖房モードである場合に、車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させて冷媒を蒸発させる。エバポレータ２５にて蒸発した冷媒は、内部熱交換器３０を介してコンプレッサ２１へと流れる。
【００２４】
温度式膨張弁２６は、内部熱交換器３０とエバポレータ２５との間に配置され、室外熱交換器２３から受液器２４及び内部熱交換器３０を介して導かれた液状冷媒を減圧膨張させる。温度式膨張弁２６は、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度、即ちガス状冷媒の過熱度に応じて開度を自動的に調節する。
【００２５】
エバポレータ２５の負荷が増加した場合には、ガス状冷媒の過熱度が増加する。そうすると温度式膨張弁２６の開度が大きくなって過熱度を調節する様に冷媒量が増加する。一方、エバポレータ２５の負荷が減少した場合には、ガス状冷媒の過熱度が減少する。そうすると温度式膨張弁２６の開度が小さくなって過熱度を調節する様に冷媒量が減少する。このように、温度式膨張弁２６は、エバポレータ２５を通過したガス状冷媒の温度をフィードバックして、ガス状冷媒が適切な過熱度となるように開度を調節する。
【００２６】
内部熱交換器３０は、温度式膨張弁２６の上流の冷媒とエバポレータ２５の下流の冷媒との間で、温度差を利用して熱交換させる。
【００２７】
固定絞り２７は、水冷コンデンサ２２と室外熱交換器２３との間に配置され、コンプレッサ２１にて圧縮されて水冷コンデンサ２２にて凝縮した冷媒を減圧膨張させる。固定絞り２７には、例えば、オリフィスやキャピラリーチューブが用いられる。固定絞り２７の絞り量は、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように設定される。
【００２８】
固定絞り２７に代えて、例えば、図２に示すように、少なくとも全開と所定の絞り状態とを有し、段階的に又は無段階に開度を調節できる電気式絞り機構としての電磁絞り弁１２７を可変絞り（絞り機構）として用いてもよい。この場合、バイパス路２０ａを設ける必要はない。電磁絞り弁１２７は、冷房運転時には、冷媒の流れを絞らないように調節され、暖房運転時には、冷媒の流れを絞るように調節される。
【００２９】
第１流路切換弁２８は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第１流路切換弁２８は、コントローラ１０によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。
【００３０】
冷房運転時には、第１流路切換弁２８が閉じられる。これにより、室外熱交換器２３にて凝縮した冷媒は、受液器２４に流入し、差圧弁３１の上流側の圧力が設定圧力を超えて、液状冷媒が内部熱交換器３０，温度式膨張弁２６，及びエバポレータ２５を通過してコンプレッサ２１に導かれる。一方、暖房運転時には、第１流路切換弁２８が開かれる。これにより、室外熱交換器２３にて蒸発した冷媒は、受液器２４に流入し、第１流路切換弁２８を通過してコンプレッサ２１に導かれる。よって、暖房運転時には、冷媒は、内部熱交換器３０，温度式膨張弁２６，及びエバポレータ２５をバイパスして流れる。
【００３１】
第２流路切換弁２９は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第２流路切換弁２９は、コントローラ１０によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。
【００３２】
冷房運転時には、第２流路切換弁２９が開かれる。これにより、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２を通過した後、固定絞り２７をバイパスして室外熱交換器２３へ流入する。一方、暖房運転時には、第２流路切換弁２９が閉じられる。これにより、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２及び固定絞り２７を通過して室外熱交換器２３へ流入する。
【００３３】
温水サイクル４は、ポンプとしてのウォータポンプ４１と、ヒータコア４２と、補助加熱器としての温水ヒータ４３と、水冷コンデンサ２２と、これらを温水が循環可能となるように接続する温水流路４０と、を備える。
【００３４】
ウォータポンプ４１は、温水流路４０内の温水を循環させる。
【００３５】
ヒータコア４２は、ＨＶＡＣユニット５内に配置され、暖房運転時に、ヒータコア４２を通過する空気と温水との熱交換によって、空調に用いられる空気を加熱する。
【００３６】
温水ヒータ４３は、車室に導かれる空気の加熱を補助する。温水ヒータ４３は、内部にヒータ（図示省略）を有し、外部動力を用いて温水を加熱する。ヒータには、例えば、シーズヒータやＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが用いられる。
【００３７】
温水ヒータ４３に代えて、例えば、車室に導かれる空気を直接加熱する空気式ヒータ（図示省略）、又は車両の内燃機関としてのエンジン（図示省略）の排熱を使用して車室に導かれる空気を加熱する温水式熱交換器（図示省略）を用いてもよい。また、温水ヒータ４３、空気式ヒータ、及び温水式熱交換器のいずれか一つを単体で用いてもよく、これらを任意に組み合わせて用いてもよい。
【００３８】
ＨＶＡＣユニット５は、空調に利用する空気を冷却又は加熱する。ＨＶＡＣユニット５は、ブロワ５２と、エアミックスドア５３と、これらを空調に利用する空気が通過可能となるように囲うケース５１と、を備える。ＨＶＡＣユニット５内には、エバポレータ２５とヒータコア４２とが配置される。ブロワ５２から送風された空気は、エバポレータ２５内を流れる冷媒との間、及びヒータコア４２内を流れる温水との間で熱交換を行う。
【００３９】
ブロワ５２は、ＨＶＡＣユニット５内に空気を送風する送風機である。
【００４０】
エアミックスドア５３は、ＨＶＡＣユニット５内に配置されたヒータコア４２を通過する空気の量を調整する。エアミックスドア５３は、ヒータコア４２のブロワ５２側に設置される。エアミックスドア５３は、暖房運転時にヒータコア４２側を開き、冷房運転時にヒータコア４２側を閉じる。エアミックスドア５３の開度によって、空気とヒータコア４２内の温水との間の熱交換量が調節される。
【００４１】
空調装置１００には、冷媒温度検出器としての室外熱交換器出口温センサ１２と、蒸発器温度検出器としてのエバポレータ温度センサ１３と、外気温度検出器としての外気温センサ１５と、が設置されている。
【００４２】
室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３の出口に設けられて冷媒流路２０内の冷媒の温度を検出する。室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３を通過した冷媒の温度を検出する。
【００４３】
外気温センサ１５は、室外熱交換器２３に取り込まれて通過する前の外気の温度を検出する。
【００４４】
エバポレータ温度センサ１３は、ＨＶＡＣユニット５内におけるエバポレータ２５の空気流れ下流側に設置され、エバポレータ２５を通過した空気の温度を検出する。なお、エバポレータ温度センサ１３は、エバポレータ２５に直接設置されてもよい。
【００４５】
コントローラ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などによって構成されるマイクロコンピュータである。コントローラ１０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ１０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことで、空調装置１００に各種機能を発揮させる。
【００４６】
コントローラ１０は、冷凍サイクル２の制御を実行するようにプログラムされている。コントローラ１０には、室外熱交換器出口温センサ１２と、エバポレータ温度センサ１３と、外気温センサ１５と、からの信号が入力される。なお、コントローラ１０には、図示しない他のセンサからの信号が入力されてもよい。
【００４７】
コントローラ１０は、入力された信号に基づいて、冷凍サイクル２の制御を実行する。即ち、コントローラ１０は、図１に破線で示すように、コンプレッサ２１の出力を設定すると共に、第１流路切換弁２８及び第２流路切換弁２９の開閉制御を実行する。また、コントローラ１０は、図示しない出力信号を送信することで、温水サイクル４及びＨＶＡＣユニット５の制御を実行する。
【００４８】
また、コントローラ１０は、室外熱交換器２３に着霜が発生したことを判定する着霜判定部１８を有する。
【００４９】
着霜判定部１８は、室外熱交換器２３の出口における冷媒の温度と外気温とがかい離している場合に、室外熱交換器２３にて冷媒と外気とが熱交換を充分に行えず、着霜が発生していると判定する。
【００５０】
具体的には、着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度とを比較し、両者の温度差が室外熱交換器２３に着霜の発生し得る着霜温度差以上になっていることを判定する。着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度との温度差が着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、室外熱交換器２３に着霜が発生したことを判定する。
【００５１】
次に、図４から図６を参照して、空調装置１００の各空調運転モードについて説明する。
【００５２】
＜冷房運転＞
冷房運転時には、冷凍サイクル２は、冷房モードに切り換えられる。冷房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒は、図４に太実線で示すように循環する。
【００５３】
コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を閉じた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を開いた状態にする。
【００５４】
コンプレッサ２１で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、水冷コンデンサ２２及び第２流路切換弁２９を通って、室外熱交換器２３へと流れる。このとき、温水サイクル４内の温水は循環していないので、水冷コンデンサ２２では、殆ど熱交換は行われない。また、冷媒は、固定絞り２７をバイパスしてバイパス路２０ａを通過する。固定絞り２７に代えて電磁絞り弁１２７（図２参照）を設ける場合には、電磁絞り弁１２７は、冷媒の流れを絞らないように調節される。
【００５５】
室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気と熱交換を行い冷却された後、受液器２４にて気液分離される。これにより、受液器２４に液状冷媒が貯留される。受液器２４の下流側に接続される温度式膨張弁２６には、受液器２４から液状冷媒の一部が内部熱交換器３０を介して流通する。
【００５６】
その後、液状冷媒は、温度式膨張弁２６で減圧膨張してエバポレータ２５へ流通し、エバポレータ２５を通過する際に空調に利用する空気の熱を吸収することで蒸発する。エバポレータ２５にて蒸発したガス状冷媒は、内部熱交換器３０を通過し再びコンプレッサ２１へと流れる。
【００５７】
即ち、冷房モードでは、水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１が吐出した高圧冷媒が通過し、室外熱交換器２３には、水冷コンデンサ２２を通過した高圧冷媒が流入し、受液器２４は、室外熱交換器２３から導出された冷媒をガス状冷媒と液状冷媒に分離させて液状冷媒を貯留し、温度式膨張弁２６は、受液器２４から導かれる液状冷媒を減圧膨張させ、エバポレータ２５は、温度式膨張弁２６にて減圧膨張した低圧冷媒と車室へ導かれる空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させ、コンプレッサ２１には、ガス状冷媒が導かれる。
【００５８】
ここで、受液器２４から内部熱交換器３０に流通する液状冷媒は、高圧の流体であり、受液器２４にて気液分離されることで、過冷却度がほぼ０℃の略飽和液状態となっている。一方、エバポレータ２５から内部熱交換器３０に流通するガス状冷媒は、温度式膨張弁２６を通過する際に減圧膨張して低温の流体になっている。そのため、液状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に低温のガス状冷媒との間で熱交換を行い、ガス状冷媒により過度に冷却されて飽和液状態から過冷却度をもった過冷却状態となる。また、ガス状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に、液状冷媒によって加熱されることで過熱度を持った加熱状態となる。
【００５９】
エバポレータ２５にて冷媒によって冷却された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流に流されて冷房風として用いられる。
【００６０】
＜暖房運転＞
暖房運転時には、冷凍サイクル２は、ヒートポンプ暖房モードに切り換えられる。暖房運転時には、いわゆる外気吸熱ヒートポンプ運転が実行される。ヒートポンプ暖房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒及び温水サイクル４内の温水は、図５に太実線で示すように循環する。
【００６１】
コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を開いた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を閉じた状態にする。
【００６２】
コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱し、固定絞り２７を通って減圧膨張することで低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。
【００６３】
室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換した後、受液器２４へと流れて気液分離される。そして、受液器２４で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、第１流路切換弁２８を通って再びコンプレッサ２１へと流れる。このように、ヒートポンプ暖房モードでは、受液器２４には液状冷媒が貯留されて、ガス状冷媒がコンプレッサ２１に導かれる。
【００６４】
即ち、ヒートポンプ暖房モードでは、水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１が吐出した高圧冷媒と車室へ導かれる空気とを温水サイクル４を介して熱交換させ、固定絞り２７は、水冷コンデンサ２２から導出された冷媒を減圧膨張させ、室外熱交換器２３には、固定絞り２７にて減圧膨張した冷媒が流入し、受液器２４は、室外熱交換器２３から導出された低圧冷媒をガス状冷媒と液状冷媒とに分離させ、コンプレッサ２１には、ガス状冷媒が導かれる。
【００６５】
一方、水冷コンデンサ２２で冷媒によって加熱された温水は、循環してヒータコア４２に流れ、ヒータコア４２の周囲の空気を加熱する。加熱された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流側に流されることで、暖房風として用いられる。
【００６６】
なお、水冷コンデンサ２２で冷媒が充分に温水を加熱できない場合には、外気吸熱ヒートポンプ運転と併用して又は独立して温水ヒータ４３を運転させることによって温水を加熱してもよい。
【００６７】
＜除湿暖房運転＞
除湿暖房運転時には、冷凍サイクル２は、第１運転モードとしてのヒートポンプ暖房モードと第２運転モードとしての除湿暖房モードとに交互に切り換えられる。暖房運転時及び除湿暖房運転時が、固定絞り２７で冷媒の流れが絞られ、ヒータコア４２で放熱する運転状態に該当する。ヒートポンプ暖房モードは、暖房運転の場合と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。除湿暖房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒及び温水サイクル４内の温水は、図６に太実線で示すように循環する。
【００６８】
コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を閉じた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を閉じた状態にする。
【００６９】
コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱し、固定絞り２７を通過して減圧膨張することで低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。固定絞り２７に代えて電磁絞り弁１２７（図２参照）を設ける場合には、電磁絞り弁１２７は、冷媒の流れを絞るように調節される。
【００７０】
室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換した後、受液器２４にて気液分離される。そして、ヒートポンプ暖房モードにて受液器２４内に貯留された液状冷媒と、受液器２４で気液分離された液状冷媒とが、内部熱交換器３０を介して流通する。このように、除湿暖房モードでは、受液器２４に貯留された液状冷媒がエバポレータ２５に導かれる。
【００７１】
その後、液状冷媒は、温度式膨張弁２６で減圧膨張してエバポレータ２５へ流通し、エバポレータ２５を通過する際に空調に利用する空気の熱を吸収することで蒸発する。エバポレータ２５にて蒸発したガス状冷媒は、内部熱交換器３０を通過し再びコンプレッサ２１へと流れる。
【００７２】
即ち、除湿暖房モードでは、水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１が吐出した高圧冷媒と車室へ導かれる空気とを熱交換させ、固定絞り２７は、水冷コンデンサ２２から導出された冷媒を減圧膨張させ、室外熱交換器２３には、固定絞り２７にて減圧膨張した中間圧冷媒が流入し、受液器２４は、室外熱交換器２３から導出された冷媒をガス状冷媒と液状冷媒に分離させ、温度式膨張弁２６は、受液器２４から導かれる液状冷媒を減圧膨張させ、エバポレータ２５は、温度式膨張弁２６にて減圧膨張した低圧冷媒と車室へ導かれる空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させ、コンプレッサ２１には、ガス状冷媒が導かれる。
【００７３】
ＨＶＡＣユニット５の下流に流れる空気は、エバポレータ２５にて除湿され、ヒータコア４２にて加熱されることで、除湿暖房風として用いられる。
【００７４】
なお、水冷コンデンサ２２で冷媒が充分に温水を加熱できない場合には、外気吸熱ヒートポンプ運転と併用して又は独立して温水ヒータ４３を運転させることによって温水を加熱してもよい。
【００７５】
このように、固定絞り２７で冷媒の流れが絞られ、ヒータコア４２で放熱する運転状態において、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとが切り換えられる。ヒートポンプ暖房モードでは、暖房運転を実行しながら、室外熱交換器２３から導かれる冷媒のうち液状冷媒が受液器２４に貯留される。除湿暖房モードでは、ヒートポンプ暖房モードで受液器２４に貯留された液状冷媒がエバポレータ２５に導かれる。よって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを切り換えることで、暖房運転を実行しながら受液器２４に液状冷媒を貯留し、その液状冷媒を用いて除湿を行うことができる。したがって、暖房状態を維持しながら除湿を行う除湿暖房運転を実行することができる。
【００７６】
また、除湿暖房モードでは、冷媒が温度式膨張弁２６を通過するように第１流路切換弁２８が切り換えられると共に固定絞り２７を通過するように第２流路切換弁２９が切り換えられる。図７に示すように、除湿暖房モードでは、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２にて熱交換した後、固定絞り２７を通過して圧力が低下する。そして、冷媒は、室外熱交換器２３にて熱交換した後、温度式膨張弁２６にて更に圧力が低下する。即ち、固定絞り２７が冷媒の流れを絞るので、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとで共に室外熱交換器２３内の冷媒の圧力が水冷コンデンサ２２内の冷媒の圧力よりも低くなっている。
【００７７】
よって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを切り換える場合は、固定絞り２７を通過して冷媒の圧力がある程度低下した状態で第１流路切換弁２８を開閉する。即ち、第１流路切換弁２８を開閉する際の第１流路切換弁２８の上流と下流との圧力差が小さいので、ヒートポンプ暖房モードと冷房モードとを切り換える場合と比較して、圧力変動幅及び温度変動幅が小さい。よって、冷凍サイクル２内の冷媒の経路の切り換えに起因する音の発生が抑制される。
【００７８】
更に、空調装置１００は、暖房運転時に室外熱交換器２３から流入するガス状冷媒をコンプレッサ２１に導き、冷房運転時に室外熱交換器２３から流入する液状冷媒を膨張弁に導く受液器２４を備える。そのため、ヒートポンプ暖房モードから除湿暖房モードに切り換えるために、第１流路切換弁２８を開閉して冷凍サイクル２内の冷媒の流れを切り換える際には、受液器２４から温度式膨張弁２６へ液状冷媒が導かれるので、音が発生しにくい。
【００７９】
以上より、除湿暖房運転を実行する際に冷凍サイクル２内の冷媒の経路の切り換えに起因する音の発生を抑制することができる。
【００８０】
なお、第１流路切換弁２８は、閉弁時に完全に閉じられるのではなく、微小な冷媒の流れが生じるものであってもよい。この微小な冷媒の流れによって、第１流路切換弁２８の開閉時の冷媒の流量変動が抑えられるので、音が発生しにくい。
【００８１】
また、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとは、５秒から７０秒の周期で交互に切り換えられる。図８は、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを交互に切り換えた場合に、エバポレータ２５におけるＨＶＡＣユニット５内を流れる空気の流れ方向に対して垂直な面の複数の点（例えば４行×５列の２０点）の温度変化量を計測した結果を示すものである。図８中のプロットは、異なる試験条件で計測した温度変化量であり、図８中の曲線は、各計測値の平均値をとったものである。エバポレータ２５を通過した空気の温度変化量の適正範囲は、Ｔ1［℃］以下である。
【００８２】
図８に示すように、切換周期が５〜７０秒の場合に、エバポレータ２５の温度変化量が適正範囲内にある。切換周期が５秒より短い場合には、除湿暖房モードに切り換えられた後、エバポレータ２５が充分に冷える前のタイミングで再びヒートポンプ暖房モードに切り換えられる。一方、切換周期が７０秒より長い場合には、除湿暖房モードに切り換えられた後、エバポレータ２５が冷え過ぎて一部が凍結するおそれがある。
【００８３】
図９に示すように、５〜７０秒の適正な切換周期である場合には、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとは、エバポレータ２５を通過した空気の温度が予め設定された適正な温度変化量の範囲内にて変動するように交互に切り換えられる。
【００８４】
よって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを、５秒から７０秒の周期で交互に切り換える場合には、エバポレータ２５を通過した空気の温度が予め設定された適正範囲内にて変動するので、エバポレータ２５の凍結を回避しつつ、充分な除湿性能を発揮できる。また、このとき、図９に示すように、ヒータコア４２を通過した空気の平均温度もまた適正な温度範囲に維持されるので、暖房性能が低下することもない。したがって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを、５秒から７０秒の周期で交互に切り換えることで、除湿暖房運転を実行することが可能である。
【００８５】
なお、第１流路切換弁２８を開閉してヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを切り換える際に、コンプレッサ２１を停止させると、切り換え後にコンプレッサ２１を起動する際の高低圧力差が大きいので、コンプレッサ２１の起動トルクが大きくなる。そのため、第１流路切換弁２８を開閉する際には、コンプレッサ２１を停止させないことが望ましい。
【００８６】
また、望ましくは、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとは、１２秒から５５秒の周期で交互に切り換えられる。エバポレータ２５を通過した空気の温度変化量の望ましい範囲は、Ｔ1より小さいＴ2［℃］以下である。図８に示すように、切換周期が１２〜５５秒の場合に、エバポレータ２５の温度変化量が望ましい範囲内にある。
【００８７】
この場合、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを、５秒から７０秒の周期で交互に切り換える場合と比較して、除湿暖房モードに切り換えられた後、エバポレータ２５が充分に冷える前のタイミングで再びヒートポンプ暖房モードに切り換えられることが更に防止される。また、除湿暖房モードに切り換えられた後、エバポレータ２５が冷え過ぎて一部が凍結することが更に防止される。
【００８８】
より望ましくは、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとは、１５秒から５０秒の周期で交互に切り換えられる。エバポレータ２５を通過した空気の温度変化量のより望ましい範囲は、Ｔ2より更に小さいＴ3［℃］以下である。図８に示すように、切換周期が１５〜５０秒の場合に、エバポレータ２５の温度変化量がより望ましい範囲内にある。
【００８９】
この場合、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを、１２秒から５５秒の周期で交互に切り換える場合と比較して、除湿暖房モードに切り換えられた後、エバポレータ２５が充分に冷える前のタイミングで再びヒートポンプ暖房モードに切り換えられることが更に防止される。また、除湿暖房モードに切り換えられた後、エバポレータ２５が冷え過ぎて一部が凍結することが更に防止される。
【００９０】
なお、空調装置１００の起動時に除湿暖房運転を実行する場合には、最初に冷凍サイクル２をヒートポンプ暖房モードに切り換える。例えば、コールドスタート時に空調装置１００を起動した際には、受液器２４に液状冷媒が充分に貯留されていないことがある。そのため、最初にヒートポンプ暖房モードで冷凍サイクル２を運転することで、受液器２４に液状冷媒を貯留できる。
【００９１】
次に、図１０から図１２を参照して、除湿暖房運転時における、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとの切り換えの変形例について説明する。この変形例では、エバポレータ２５の温度（エバポレータ２５を通過した空気の温度）ＴEに基づいて冷凍サイクル２の運転モードを切り換える。
【００９２】
図１０では、横軸が、エバポレータ２５の温度ＴE［℃］であり、縦軸が、冷凍サイクル２の運転モードである。
【００９３】
図１０に示すように、コントローラ１０は、冷凍サイクル２が除湿暖房モード運転である状態で、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1［℃］以下になった場合には、冷凍サイクル２をヒートポンプ暖房モードに切り換える。一方、コントローラ１０は、冷凍サイクル２がヒートポンプ暖房モードである状態で、エバポレータ２５の温度ＴEが第２設定温度ＴE2［℃］以上になった場合には、冷凍サイクル２を除湿暖房モードに切り換える。
【００９４】
ここで、第１設定温度ＴE1と第２設定温度ＴE2とは、予め設定される値である。第２設定温度ＴE2は、第１設定温度ＴE1と比較して高く設定される。例えば、第１設定温度ＴE1は、１℃に設定され、第２設定温度ＴE2は、４℃に設定される。
【００９５】
これにより、エバポレータ２５の温度が、第１設定温度ＴE1と第２設定温度ＴE2との間で変動するので、エバポレータ２５の凍結を回避しつつ、充分な除湿性能を発揮できる。したがって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1と第２設定温度ＴE2との間で変動するように交互に切り換えることで、除湿暖房運転を実行することが可能である。
【００９６】
図１１では、横軸が時間ｔ［秒］であり、縦軸がエバポレータ２５の温度ＴEである。
【００９７】
図１１に示すように、冷凍サイクル２が除湿暖房モードである場合には、エバポレータ２５を通過する冷媒によって、エバポレータ２５の温度ＴEは下降する。一方、冷凍サイクル２がヒートポンプ暖房モードである場合には、エバポレータ２５にて熱交換を行う空気の熱によって、エバポレータ２５の温度ＴEは上昇する。
【００９８】
即ち、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを交互に切り換えることで、エバポレータ２５の温度ＴEは、周期的に上昇と下降とを繰り返すように変化する。
【００９９】
しかしながら、冷凍サイクル２が除湿暖房モードである場合に、エバポレータ２５を通過する冷媒が不足すると、エバポレータ２５の温度が徐々に上昇して、第１設定温度ＴE1以下の温度まで下がらなくなるおそれがある。この場合、冷凍サイクル２の運転モードが、除湿暖房モードのまま切り換わらなくなる。
【０１００】
そこで、コントローラ１０は、エバポレータ２５の温度を下げるために、図１２に示す制御を実行する。コントローラ１０は、図１２に示すルーチンを、例えば１０ミリ秒ごとの一定時間隔で繰り返し実行する。
【０１０１】
ステップＳ１１では、コントローラ１０は、冷凍サイクル２の運転モードが除湿暖房モードであるか否かを判定する。ステップＳ１１にて、除湿暖房モードであると判定された場合には、ステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ１１にて、除湿暖房モードでないと判定された場合には、そのままリターンして処理を抜ける。
【０１０２】
ステップＳ１２では、コントローラ１０は、エバポレータ温度センサ１３から入力される信号に基づいて、エバポレータ２５の温度ＴEを検出する。
【０１０３】
ステップＳ１３では、コントローラ１０は、ステップＳ１２にて検出したエバポレータ２５の温度ＴEが、第１設定温度ＴE1＋α［℃］以上であるか否かを判定する。即ち、ステップＳ１３では、エバポレータ２５の温度ＴEが、目標値である第１設定温度ＴE1とαだけ剥離しているか否かを判定する。αは、例えば２℃に予め設定される。
【０１０４】
ステップＳ１３にて、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1＋α以上であると判定された場合には、ステップＳ１４に移行して時間ｔをカウントアップする。一方、ステップＳ１３にて、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1＋α以上でない、即ち第１設定温度ＴE1＋αより低いと判定された場合には、ステップＳ１５に移行して時間ｔをリセットする。
【０１０５】
ステップＳ１６では、コントローラ１０は、時間ｔが設定時間ｔp以上であるか否かを判定する。設定時間ｔpは、例えば６０秒に予め設定される。ステップＳ１６にて、時間ｔが設定時間ｔp以上であると判定された場合には、ステップＳ１７に移行する。一方、ステップＳ１６にて、時間ｔが設定時間ｔp以上でない、即ち時間ｔは設定時間ｔpを経過していないと判定された場合には、ステップＳ１８に移行する。
【０１０６】
ステップＳ１７では、受液器２４からエバポレータ２５へ液状冷媒が充分に流通していないので、受液器２４に液状冷媒を貯留するために、コントローラ１０は、第３運転モードとしての冷房モードにて冷凍サイクル２を運転する。このとき、車室に導かれる空気の温度が目標温度と比較して低くなる場合には、温水ヒータ４３によって加熱された温水を用いて、エバポレータ２５を通過して冷却された空気を加熱（リヒート）する。
【０１０７】
このように、空調装置１００では、除湿暖房モードにて、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1より低くならない状態が継続した場合には、一時的に冷房モードに切り換えられる。具体的には、空調装置１００は、除湿暖房モードにて、エバポレータ温度センサ１３が検出した温度が第１設定温度ＴE1とα以上剥離している状態が継続する時間が設定時間ｔp以上となった場合に、一時的に冷房モードに切り換えられる。
【０１０８】
また、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1より低くならない場合に代えて、温度の代用特性の冷媒圧力に基づいて、除湿暖房モードから一時的に冷房モードに切り換えられるようにしてもよい。
【０１０９】
よって、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1より低い温度まで下がらなくなったとしても、冷凍サイクル２の運転モードが、除湿暖房モードのまま切り換えられなくなることはなく、除湿可能な状態に移行させることができる。
【０１１０】
その後、コントローラ１０は、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1より充分に低い温度に下がるまで冷房モードによる運転を継続する。その後、コントローラ１０は、冷凍サイクル２を除湿暖房モードに切り換える。これにより、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを交互に切り換えることによる除湿暖房運転を実行することができる。
【０１１１】
これに代えて、コントローラ１０は、エバポレータ２５の温度ＴEが、第１設定温度ＴE1−β以下であるか否かを判定し、第１設定温度ＴE1よりもβ［℃］以上低くなった場合に、冷凍サイクル２を除湿暖房モードに切り換えてもよい。
【０１１２】
なお、空調装置１００では、冷凍サイクル２をヒートポンプ暖房モードから冷房モードに切り換える場合には、直接切り換えるのではなく、一旦、除湿暖房モードに切り換えてから冷房モードに切り換える。
【０１１３】
除湿暖房モードでは、エバポレータ２５に冷媒が流れているので、除湿暖房モードから冷房モードに切り換える場合には、第２流路切換弁２９を切り換えるだけでよい。このとき、エバポレータ２５における冷媒の流れには変化がない。また、除湿暖房モードでは、固定絞り２７の上流と下流との圧力差は、ヒートポンプ暖房モードの場合と比較して小さい。よって、ヒートポンプ暖房モードから冷房モードに切り換える場合に、除湿暖房モードを経由することで、冷凍サイクル２の運転モードを円滑に切り換えることができる。
【０１１４】
次に、図１３を参照して、除湿暖房モードを利用した室外熱交換器２３の除霜について説明する。
【０１１５】
ヒートポンプ暖房モードにて暖房運転を行った場合、室外熱交換器２３の温度が低下して表面に着霜が発生することがある。この場合、コンプレッサ２１にて圧縮した冷媒をそのまま室外熱交換器２３に導くいわゆるホットガスサイクルにて除霜を行うのが一般的である。
【０１１６】
特に、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：電動車両）やＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：プラグインハイブリッド車両）のように外部電源から充電可能な車両の場合には、外部電源を接続して充電を行っている際に、ホットガスサイクルにて除霜を行うことができる。
【０１１７】
しかしながら、外部電源からの充電ができないＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド車両）などでは、航続可能距離が比較的長いこともあり、走行中に室外熱交換器２３に着霜が発生して、暖房性能が低下するおそれがある。
【０１１８】
そこで、コントローラ１０は、走行中に室外熱交換器２３に発生した着霜を取り除くために、図１３に示す制御を実行する。コントローラ１０は、図１３に示すルーチンを、例えば１０ミリ秒ごとの一定時間隔で繰り返し実行する。
【０１１９】
ステップＳ２１では、着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度とを比較し、両者の温度差が室外熱交換器２３に着霜の発生し得る着霜温度差以上になっていることを判定する。着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度との温度差が着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、室外熱交換器２３に着霜が発生したことを判定する。
【０１２０】
ステップＳ２１にて、室外熱交換器２３に着霜が発生したと判定された場合には、ステップＳ２２に移行する。一方、ステップＳ２１にて、室外熱交換器２３の着霜が取り除かれて、除霜が必要ない状態になったと判定された場合には、ステップＳ２５に移行する。
【０１２１】
ステップＳ２２では、ＨＶＡＣユニット５が、車室外の空気を取り入れて空調に用いる外気導入モードであるか否かを判定する。
【０１２２】
ステップＳ２２にて、外気導入モードであると判定された場合には、ステップＳ２３に移行する。一方、外気導入モードでない、即ち、ＨＶＡＣユニット５が、車室内の空気を循環させる内気循環モードであると判定された場合には、ステップＳ２４に移行する。
【０１２３】
ステップＳ２３では、ＨＶＡＣユニット５を、外気導入モードから、車室外の空気に車室内の空気を混ぜて空調に用いる半内気モードに切り換える。ここでは、車室外の空気と車室内の空気とが１：１となるように、即ち車室内に導かれる空気の５０％が内気循環となるように切り換える。外気導入モードのままでは、エバポレータ２５の負荷が低いので、低圧圧力が低下し、室外熱交換器２３の温度も低下して除霜できないおそれがある。これに対して、半内気モードでは、エバポレータ２５の負荷を高めることで、室外熱交換器２３の温度を上昇させることができる。
【０１２４】
ステップＳ２４では、冷凍サイクル２を除湿暖房モードに切り換えて運転を実行する。このとき、除湿暖房モードへの切り換えは、上述した除湿暖房運転とは関係なく行われる。
【０１２５】
以上のように、着霜判定部１８が室外熱交換器２３に着霜が発生したと判定した場合に、冷凍サイクル２は、ヒートポンプ暖房モードから除湿暖房モードに切り換えられる。また、ＨＶＡＣユニット５が車室外の空気を取り入れて空調に用いる外気導入モードである場合には、車室外の空気に車室内の空気を混ぜて空調に用いる半内気モードに切り換えられる。このように、ＨＶＡＣユニット５を半内気モードに切り換えた状態で、冷凍サイクル２を除湿暖房モードで運転することによって、室外熱交換器２３に発生した着霜を取り除くことができる。
【０１２６】
また、外気導入モードから半内気モードに切り換えても、車室内の乗員に大きな違和感はない。よって、除霜運転を実行していることを乗員に意識させずに、室外熱交換器２３に発生した着霜を取り除くことができる。
【０１２７】
ステップＳ２５からステップＳ２７では、ステップＳ２１にて、室外熱交換器２３の着霜が取り除かれて、除霜が必要ない状態になったと判定されたので、除霜運転を終了する制御を実行する。
【０１２８】
ステップＳ２５では、ＨＶＡＣユニット５が、半内気モードであるか否かを判定する。
【０１２９】
ステップＳ２５にて、半内気モードであると判定された場合には、ステップＳ２６に移行する。一方、半内気モードでない、即ち、内気循環モードであると判定された場合には、ステップＳ２７に移行する。
【０１３０】
ステップＳ２６では、ステップＳ２３にて半内気モードに切り換えたＨＶＡＣユニット５を、外気導入モードに復帰させる。そして、ステップＳ２７では、ステップＳ２４にて除湿暖房モードに切り換えた冷凍サイクル２を、ヒートポンプ暖房モードに復帰させる。これにより、車室内の乗員の所望の空調モードに戻すことができる。
【０１３１】
以上の第１の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１３２】
空調装置１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器２３と、車両の車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させるエバポレータ２５と、車室に導かれる空気をコンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱するヒータコア４２と、室外熱交換器２３の下流に配置され、室外熱交換器２３から導かれる冷媒を液状冷媒とガス状冷媒とに分離させて液状冷媒を貯留する受液器２４と、ヒータコア４２と室外熱交換器２３との間に設けられ、冷媒を減圧膨張させる固定絞り２７と、室外熱交換器２３とエバポレータ２５との間に設けられ、室外熱交換器２３を通過した冷媒を減圧膨張させる温度式膨張弁２６と、を備え、固定絞り２７で冷媒の流れが絞られ、ヒータコア４２で放熱する運転状態において、受液器２４に液状冷媒を貯留してガス状冷媒がコンプレッサ２１に導かれるヒートポンプ暖房モードと、受液器２４に貯留された液状冷媒をヒータコア４２に導く除湿暖房モードと、が切り換えられる。
【０１３３】
この構成によれば、固定絞り２７で冷媒の流れが絞られ、ヒータコア４２で放熱する運転状態において、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとが切り換えられる。ヒートポンプ暖房モードでは、暖房運転を実行しながら、室外熱交換器２３から導かれる冷媒のうち液状冷媒が受液器２４に貯留される。除湿暖房モードでは、ヒートポンプ暖房モードで受液器２４に貯留された液状冷媒がエバポレータ２５に導かれる。よって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを切り換えることで、暖房運転を実行しながら受液器２４に液状冷媒を貯留し、その液状冷媒を用いて除湿を行うことができる。したがって、暖房状態を維持しながら除湿を行う除湿暖房運転を実行することができる。
【０１３４】
また、空調装置１００の起動時に、固定絞り２７で冷媒の流れが絞られ、水冷コンデンサ２２で放熱する運転を行う際には、ヒートポンプ暖房モードにて運転を開始する。
【０１３５】
この構成によれば、例えば、コールドスタート時に空調装置１００を起動した際に、最初にヒートポンプ暖房モードで冷凍サイクル２を運転することで、受液器２４に液状冷媒を貯留できる。
【０１３６】
また、受液器２４は、後述する第２の実施形態の第１受液器２４１と第２受液器２４２とが、液状冷媒が貯留される貯液部２４ａを共有するように一体に構成され、暖房運転時には室外熱交換器２３から流入するガス状冷媒をコンプレッサ２１に導き、冷房運転時には室外熱交換器２３から流入する液状冷媒をエバポレータ２５に導く。
【０１３７】
ここで、除湿を行うために冷凍サイクル２をヒートポンプ暖房モードから冷房モードに切り換える場合には、ヒートポンプ暖房モードと冷房モードとでは、冷媒が異なる経路を循環する。そのため、ヒートポンプ暖房モードと冷房モードとにおける各経路間の冷媒の圧力の相違によって、冷媒の経路を切り換える際に音が発生するおそれがある。
【０１３８】
これに対して、空調装置１００では、暖房運転時に室外熱交換器２３から流入するガス状冷媒をコンプレッサ２１に導き、冷房運転時に室外熱交換器２３から流入する液状冷媒を温度式膨張弁２６に導く受液器２４が設けられる。そのため、ヒートポンプ暖房モードから除湿暖房モードに切り換えるために冷凍サイクル２内の冷媒の流れを切り換える際には、第１流路切換弁２８の前後の圧力差が小さく、ヒートポンプ暖房モード時に貯留された液状冷媒が受液器２４から温度式膨張弁２６へ導かれるので、音が発生しにくい。
【０１３９】
また、空調装置１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器２３と、車両の車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させるエバポレータ２５と、車室に導かれる空気をコンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱するヒータコア４２と、室外熱交換器２３とエバポレータ２５との間に設けられ、室外熱交換器２３を通過した冷媒を減圧膨張させる温度式膨張弁２６と、コンプレッサ２１と室外熱交換器２３との間に設けられ、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒を減圧膨張させる固定絞り２７と、液状冷媒とガス状冷媒とを分離させ、暖房運転時には室外熱交換器２３から流入するガス状冷媒をコンプレッサ２１に導き、冷房運転時には室外熱交換器２３から流入する液状冷媒を温度式膨張弁２６に導く受液器２４と、暖房運転時に温度式膨張弁２６及びエバポレータ２５をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１流路切換弁２８と、冷房運転時に固定絞り２７をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第２流路切換弁２９と、を備え、除湿暖房運転時には、冷媒が温度式膨張弁２６及びエバポレータ２５をバイパスするように第１流路切換弁２８を切り換えると共に固定絞り２７を通過するように第２流路切換弁２９を切り換えるヒートポンプ暖房モードと、冷媒が温度式膨張弁２６及びエバポレータ２５を通過するように第１流路切換弁２８を切り換えると共に固定絞り２７を通過するように第２流路切換弁２９を切り換える除湿暖房モードと、が交互に切り換えられる。
【０１４０】
ヒートポンプ暖房モードでは、水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１が吐出した高圧冷媒と車室へ導かれる空気とを温水サイクル４を介して熱交換させ、固定絞り２７は、水冷コンデンサ２２から導出された冷媒を減圧膨張させ、室外熱交換器２３には、固定絞り２７にて減圧膨張した冷媒が流入し、受液器２４は、室外熱交換器２３から導出された低圧冷媒をガス状冷媒と液状冷媒とに分離させ、コンプレッサ２１には、ガス状冷媒が導かれる。
【０１４１】
一方、除湿暖房モードでは、水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１が吐出した高圧冷媒と車室へ導かれる空気とを温水サイクル４を介して熱交換させ、固定絞り２７は、水冷コンデンサ２２から導出された冷媒を減圧膨張させ、室外熱交換器２３には、固定絞り２７にて減圧膨張した中間圧冷媒が流入し、受液器２４は、室外熱交換器２３から導出された冷媒をガス状冷媒と液状冷媒に分離させ、温度式膨張弁２６は、受液器２４から導かれる液状冷媒を減圧膨張させ、エバポレータ２５は、温度式膨張弁２６にて減圧膨張した低圧冷媒と車室へ導かれる空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させ、コンプレッサ２１には、ガス状冷媒が導かれる。
【０１４２】
この構成によれば、除湿暖房運転時には、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとが交互に切り換えられる。除湿暖房モードでは、冷媒が温度式膨張弁２６を通過するように第１流路切換弁２８が切り換えられると共に固定絞り２７を通過するように第２流路切換弁２９が切り換えられる。ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを切り換える場合は、ヒートポンプ暖房モードと冷房モードとを切り換える場合と比較して、圧力変動幅及び温度変動幅が小さい。したがって、除湿暖房運転を実行する際に冷凍サイクル２内の冷媒の経路の切り換えに起因する音の発生を抑制することができる。
【０１４３】
また、空調装置１００は、室外熱交換器２３とエバポレータ２５との間に設けられ、室外熱交換器２３を通過した冷媒を減圧膨張させる膨張弁を備え、膨張弁は、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度に応じて開度が調節される温度式膨張弁２６である。
【０１４４】
この構成によれば、冷凍サイクル２を冷房モード若しくは除湿暖房モードで運転する場合に、ガス状冷媒のみをコンプレッサ２１に導くことができるので、コンプレッサ２１の上流にアキュムレータを更に設ける必要がない。
【０１４５】
また、温度式膨張弁２６及びエバポレータ２５の上流の冷媒と下流の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器３０を更に備える。
【０１４６】
この構成によれば、受液器２４から導かれる液状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に低温のガス状冷媒との間で熱交換を行い、ガス状冷媒により過度に冷却されて飽和液状態から過冷却度をもった過冷却状態となる。よって、内部熱交換器３０が設けられることで、液状冷媒が温度式膨張弁２６へ導かれやすくなる。
【０１４７】
また、空調装置１００は、冷房運転時にエバポレータ２５に導かれる冷媒の圧力が設定圧力を超えると開く差圧弁３１を更に備える。
【０１４８】
この構成によれば、暖房運転（ヒートポンプ暖房モード）時に受液器２４から温度式膨張弁２６を介してエバポレータ２５に冷媒が流れることを防止できる。よって、エバポレータ２５が凍結することや、冷媒流路２０内を流れる潤滑用オイルがエバポレータ２５に貯留されることが防止される。
【０１４９】
また、室外熱交換器２３は、冷媒が導入される冷媒入口２３ａと、冷媒入口２３ａと比較して高い位置に設けられ冷媒が導出される冷媒出口２３ｂと、を有する。
【０１５０】
この構成によれば、暖房運転時には、室外熱交換器２３にて外気と冷媒とが熱交換する際に、室外熱交換器２３内の未蒸発冷媒（湿り度が高い冷媒）が導出され難く、外気からの吸熱量が増える。
【０１５１】
また、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとは、エバポレータ２５を通過した空気の温度が予め設定された適正範囲内にて変動するように交互に切り換えられる。
【０１５２】
また、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとは、５秒から７０秒の周期で交互に切り換えられる。
【０１５３】
これらの構成によれば、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを、５秒から７０秒の周期で交互に切り換える場合には、エバポレータ２５を通過した空気の温度が予め設定された適正範囲内にて変動するので、エバポレータ２５の凍結を回避しつつ、充分な除湿性能を発揮できる。また、このとき、ヒータコア４２を通過した空気の平均温度もまた適正な温度範囲に維持されるので、暖房性能が低下することもない。したがって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを、５秒から７０秒の周期で交互に切り換えることで、除湿暖房運転を実行することが可能である。
【０１５４】
また、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとは、１２秒から５５秒の周期で交互に切り換えられる。
【０１５５】
また、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとは、１５秒から５０秒の周期で交互に切り換えられる。
【０１５６】
これらの構成によれば、エバポレータ２５を通過した空気の温度が予め設定された望ましい範囲、若しくはより望ましい範囲にて変動するので、エバポレータ２５の凍結を回避しつつ、より充分な除湿性能を発揮できる。
【０１５７】
また、除湿暖房モードにて、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1以下である場合に、ヒートポンプ暖房モードに切り換えられ、除湿暖房モードにて、エバポレータ２５の温度が第１設定温度ＴE1と比較して高く設定される第２設定温度ＴE2以上である場合に第２運転モードに切り換えられる。
【０１５８】
この構成によれば、エバポレータ２５の温度が、第１設定温度ＴE1と第２設定温度ＴE2との間で変動するので、エバポレータ２５の凍結を回避しつつ、充分な除湿性能を発揮できる。したがって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1と第２設定温度ＴE2との間で変動するように交互に切り換えることで、除湿暖房運転を実行することが可能である。
【０１５９】
また、空調装置１００は、固定絞り２７が冷媒の流れを絞らない状態で、エバポレータ２５にて冷媒を蒸発させると共に受液器２４への液状冷媒の貯留を促進する冷房モードを更に有し、除湿暖房モードにて、エバポレータ２５の温度ＴEが前記第１設定温度ＴE1より低くならない状態が継続した場合には、冷房モードに切り換えられる。
【０１６０】
また、空調装置１００は、エバポレータ２５の温度を検出するエバポレータ温度センサ１３を更に備え、除湿暖房モードにて、エバポレータ温度センサ１３が検出した温度が第１設定温度ＴE1とα以上剥離している場合に、冷房モードに切り換えられる。
【０１６１】
また、空調装置１００は、エバポレータ２５の温度を検出するエバポレータ温度センサ１３を更に備え、除湿暖房モードにて、エバポレータ温度センサ１３が検出した温度が第１設定温度ＴE1と剥離している時間が設定時間ｔp以上となった場合に、冷房モードに切り換えられる。
【０１６２】
これらの構成によれば、エバポレータ２５の温度ＴEが第１設定温度ＴE1以下の温度まで下がらなくなったとしても、冷凍サイクル２の運転モードが、除湿暖房モードのまま切り換えられなくなることはなく、除湿可能な状態に移行させることができる。
【０１６３】
また、空調装置１００では、固定絞り２７が冷媒の流れを絞らない状態で、エバポレータ２５にて冷媒を蒸発させると共に受液器２４への液状冷媒の貯留を促進する冷房モードを更に有し、ヒートポンプ暖房モードから冷房モードに切り換える際には、除湿暖房モードを経由する。
【０１６４】
この構成によれば、除湿暖房モードでは、エバポレータ２５に冷媒が流れているので、除湿暖房モードから冷房モードに切り換える場合には、第２流路切換弁２９を切り換えるだけでよい。このとき、エバポレータ２５における冷媒の流れには変化がない。また、除湿暖房モードでは、固定絞り２７の上流と下流との圧力差は、ヒートポンプ暖房モードの場合と比較して小さい。よって、ヒートポンプ暖房モードから冷房モードに切り換える場合に、除湿暖房モードを経由することで、冷凍サイクル２の運転モードを円滑に切り換えることができる。
【０１６５】
また、空調装置１００は、室外熱交換器２３に着霜が発生したことを判定する着霜判定部１８を更に備え、着霜判定部１８が室外熱交換器２３に着霜が発生したと判定した場合に、ヒートポンプ暖房モードから除湿暖房モードに切り換えられる。
【０１６６】
また、空調装置１００は、着霜判定部１８が室外熱交換器２３に着霜が発生したと判定したときに、車室外の空気を取り入れて空調に用いる外気導入モードである場合には、車室外の空気に車室内の空気を混ぜて空調に用いる半内気モードに切り換えられる。
【０１６７】
これらの構成によれば、着霜判定部１８が室外熱交換器２３に着霜が発生したと判定した場合に、冷凍サイクル２は、ヒートポンプ暖房モードから除湿暖房モードに切り換えられる。また、ＨＶＡＣユニット５が車室外の空気を取り入れて空調に用いる外気導入モードである場合には、車室外の空気に車室内の空気を混ぜて空調に用いる半内気モードに切り換えられる。このように、ＨＶＡＣユニット５を半内気モードに切り換えた状態で、冷凍サイクル２を除湿暖房モードで運転することによって、室外熱交換器２３に発生した着霜を取り除くことができる。
【０１６８】
（第２の実施形態）
以下、図１４から図１６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る空調装置２００について説明する。以下に示す各実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１６９】
図１４に示すように、空調装置２００は、単一の受液器２４に代えて、第１受液器２４１と第２受液器２４２とを別々に備える点で、第１の実施形態に係る空調装置１００とは相違する。
【０１７０】
第１受液器２４１は、室外熱交換器２３の下流に配置される。第１受液器２４１は、室外熱交換器２３から導かれる冷媒を液状冷媒とガス状冷媒とに分離させる。第１受液器２４１は、液状冷媒を貯留する第１貯液部２４１ａを有する。
【０１７１】
第２受液器２４２は、コンプレッサ２１の上流に配置される。第２受液器２４２は、冷媒流路２０を流れる冷媒を一時的に溜めると共に、ガス状冷媒と液状冷媒とに気液分離する。第２受液器２４２は、液状冷媒を貯留する第２貯液部２４２ａを有する。第２受液器２４２からは、分離したガス状冷媒のみがコンプレッサ２１へと流れる。
【０１７２】
このように、本実施形態では、室外熱交換器２３の下流に位置し、室外熱交換器２３からの冷媒が導入され、液状冷媒とガス状冷媒とに気液分離させて液相冷媒を貯留する二つの貯液部２４１ａ，２４２ａが設けられる。第１貯液部２４１ａは、冷媒を気液分離させて液状冷媒を導出する出口を有し、第２貯液部２４２ａは、冷媒を気液分離させてガス状冷媒を導出する出口を有する。
【０１７３】
ヒートポンプ暖房モードでは、室外熱交換器２３から導かれる冷媒は、第２貯液部２４２ａに導かれて、ガス状冷媒がコンプレッサ２１に導かれるが、このとき、室外熱交換器２３からの冷媒のうち液状冷媒の一部が、第１貯液部２４１ａに導かれて貯留される。
【０１７４】
一方、除湿暖房モードでは、室外熱交換器２３から導かれる冷媒は、第１貯液部２４１ａに導かれ、液状冷媒が内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６とを介してエバポレータ２５に導かれる。そして、エバポレータ２５から導出された冷媒は、第２貯液部２４２ａを経由して、ガス状冷媒がコンプレッサ２１に導かれる。
【０１７５】
除湿暖房運転時には、冷凍サイクル２は、第１運転モードとしてのヒートポンプ暖房モードと第２運転モードとしての除湿暖房モードとに交互に切り換えられる。ヒートポンプ暖房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒及び温水サイクル４内の温水は、図１５に太実線で示すように循環する。除湿暖房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒及び温水サイクル４内の温水は、図１６に太実線で示すように循環する。
【０１７６】
図１５に示すように、ヒートポンプ暖房モードでは、コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を開いた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を閉じた状態にする。
【０１７７】
コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱し、固定絞り２７を通って減圧膨張することで低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。
【０１７８】
室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換した後、第１流路切換弁２８を通って第２受液器２４２へ流れ、第２受液器２４２で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、再びコンプレッサ２１へと流れるが、このとき、室外熱交換器２３からの冷媒の一部が、第１貯液部２４１ａに導かれて貯留される。
【０１７９】
一方、水冷コンデンサ２２で冷媒によって加熱された温水は、循環してヒータコア４２に流れ、ヒータコア４２の周囲の空気を加熱する。加熱された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流側に流されることで、暖房風として用いられる。
【０１８０】
図１６に示すように、除湿暖房モードでは、コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を閉じた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を閉じた状態にする。
【０１８１】
コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱し、固定絞り２７を通って減圧膨張することで低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。
【０１８２】
室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換した後、第１受液器２４１にて気液分離される。そして、ヒートポンプ暖房モードにて第１受液器２４１内に貯留された液状冷媒と、第１受液器２４１にて気液分離された液状冷媒とが、内部熱交換器３０を介して流通する。このように、除湿暖房モードでは、第１受液器２４１に貯留された液状冷媒がエバポレータ２５に導かれる。
【０１８３】
その後、液状冷媒は、温度式膨張弁２６で減圧膨張してエバポレータ２５へ流通し、エバポレータ２５を通過する際に空調に利用する空気の熱を吸収することで蒸発する。エバポレータ２５にて蒸発したガス状冷媒は、内部熱交換器３０を通過し、第２受液器２４２を介して再びコンプレッサ２１へと流れる。
【０１８４】
ＨＶＡＣユニット５の下流に流れる空気は、エバポレータ２５にて除湿され、ヒータコア４２にて加熱されることで、除湿暖房風として用いられる。
【０１８５】
このように、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、固定絞り２７で冷媒の流れが絞られ、ヒータコア４２で放熱する運転状態において、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとが切り換えられる。ヒートポンプ暖房モードでは、暖房運転を実行しながら、液状冷媒が第１受液器２４１に貯留される。除湿暖房モードでは、ヒートポンプ暖房モードで第１受液器２４１に貯留された液状冷媒がエバポレータ２５に導かれる。よって、ヒートポンプ暖房モードと除湿暖房モードとを切り換えることで、暖房運転を実行しながら第１受液器２４１に液状冷媒を貯留し、その液状冷媒を用いて除湿を行うことができる。したがって、暖房状態を維持しながら除湿を行う除湿暖房運転を実行することができる。
【０１８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【０１８７】
１００    空調装置
２００    空調装置
２        冷凍サイクル
４        温水サイクル
５        ＨＶＡＣユニット
１０      コントローラ（制御部）
１３      エバポレータ温度センサ（蒸発器温度検出器）
２０      冷媒流路
２１      コンプレッサ（圧縮機）
２２      水冷コンデンサ（加熱器）
２３      室外熱交換器
２４      受液器
２４ａ    貯液部
２５      エバポレータ（蒸発器）
２６      温度式膨張弁（膨張弁）
２７      固定絞り（絞り機構）
２８      第１流路切換弁
２９      第２流路切換弁
３０      内部熱交換器
３１      差圧弁
４２      ヒータコア（加熱器）
２４１    第１受液器（受液器）
２４１ａ  第１貯液部
２４２    第２受液器（受液器）
２４２ａ  第２貯液部
【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】
2019081529.tif 000009
【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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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月10日(2019.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される空調装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
前記車両の車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記車室に導かれる空気を前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する加熱器と、
前記室外熱交換器の下流に配置され、前記室外熱交換器から導かれる冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離させて液相冷媒を貯留する受液器と、
前記加熱器と前記室外熱交換器との間に設けられ、冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、
前記室外熱交換器と前記蒸発器との間に設けられ、前記室外熱交換器を通過した冷媒を減圧膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１流路切換弁と、
前記絞り機構をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第２流路切換弁と、
を備え、
前記絞り機構は、絞り量が固定の固定絞りであり、
前記室外熱交換器で吸熱し、前記第２流路切換弁を閉じることで前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記第１流路切換弁を開くことで冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスし、前記加熱器で放熱する暖房運転と、
前記室外熱交換器で放熱し、前記第２流路切換弁を開くことで冷媒が前記絞り機構をバイパスし、前記第１流路切換弁を閉じることで前記蒸発器で冷媒を蒸発させる冷房運転と、
前記第２流路切換弁を閉じることで前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記第１流路切換弁を開くことで冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスし、前記加熱器で放熱し、前記受液器に液相冷媒を貯留して気相冷媒が前記圧縮機に導かれる第１運転モードと、前記第２流路切換弁を閉じることで前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記加熱器で放熱し、前記第１流路切換弁を閉じることで前記受液器に貯留された液相冷媒を前記蒸発器に導く第２運転モードと、を交互に切り換える除湿暖房運転と、
を実行する、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空調装置であって、
前記空調装置の起動時に、前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記加熱器で放熱する運転を行う際には、前記第１運転モードにて運転を開始する、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空調装置であって、
前記膨張弁は、前記蒸発器を通過した冷媒の温度に応じて開度が調節される温度式膨張弁である、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記蒸発器の上流の冷媒と下流の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を更に備える、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記冷房運転時に前記蒸発器に導かれる冷媒の圧力が設定圧力を超えると開く差圧弁を更に備える、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記室外熱交換器は、
冷媒が導入される冷媒入口と、
前記冷媒入口と比較して高い位置に設けられ冷媒が導出される冷媒出口と、
を有する、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードでは、
前記加熱器は、前記圧縮機が吐出した高圧冷媒と前記車室へ導かれる空気とを熱交換させ、
前記絞り機構は、前記加熱器から導出された冷媒を減圧膨張させ、
前記室外熱交換器には、前記絞り機構にて減圧膨張した冷媒が流入し、
前記受液器は、前記室外熱交換器から導出された低圧冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離させ、
前記圧縮機には、気相冷媒が導かれ、
前記第２運転モードでは、
前記加熱器は、前記圧縮機が吐出した高圧冷媒と前記車室へ導かれる空気とを熱交換させ、
前記絞り機構は、前記加熱器から導出された冷媒を減圧膨張させ、
前記室外熱交換器には、前記絞り機構にて減圧膨張した中間圧冷媒が流入し、
前記受液器は、前記室外熱交換器から導出された冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離させ、
前記膨張弁は、前記受液器から導かれる液相冷媒を減圧膨張させ、
前記蒸発器は、前記膨張弁にて減圧膨張した低圧冷媒と前記車室へ導かれる空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させ、
前記圧縮機には、気相冷媒が導かれる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとは、前記蒸発器を通過した空気の温度が予め設定された適正範囲内にて変動するように交互に切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとは、５秒から７０秒の周期で交互に切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとは、１２秒から５５秒の周期で交互に切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとは、１５秒から５０秒の周期で交互に切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１２】
請求項１から８のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第２運転モードにて、前記蒸発器の温度が第１設定温度以下である場合に、前記第１運転モードに切り換えられ、前記第１運転モードにて、前記蒸発器の温度が前記第１設定温度と比較して高く設定される第２設定温度以上である場合に前記第２運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の空調装置であって、
前記絞り機構が冷媒の流れを絞らない状態で、前記蒸発器にて冷媒を蒸発させると共に前記受液器への液相冷媒の貯留を促進する第３運転モードを更に有し、
前記第２運転モードにて、前記蒸発器の温度が前記第１設定温度より低くならない状態が継続した場合には、前記第３運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の空調装置であって、
前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出器を更に備え、
前記第２運転モードにて、前記蒸発器温度検出器が検出した温度が前記第１設定温度と剥離している場合に、前記第３運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の空調装置であって、
前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出器を更に備え、
前記第２運転モードにて、前記蒸発器温度検出器が検出した温度が前記第１設定温度と剥離している時間が設定時間以上となった場合に、前記第３運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記絞り機構が冷媒の流れを絞らない状態で、前記蒸発器にて冷媒を蒸発させると共に前記受液器への液相冷媒の貯留を促進する第３運転モードを更に有し、
前記第１運転モードから前記第３運転モードに切り換える際には、前記第２運転モードを経由する、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１７】
請求項１３から１６のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第３運転モードでは、前記第１流路切換弁は、冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器を通過するように切り換えられ、前記第２流路切換弁は、冷媒が前記絞り機構をバイパスするように切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１８】
請求項１３から１７のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記第３運転モードでは、
前記加熱器は、前記圧縮機が吐出した高圧冷媒が通過し、
前記室外熱交換器には、前記加熱器を通過した高圧冷媒が流入し、
前記受液器は、前記室外熱交換器から導出された冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離させて液相冷媒を貯留し、
前記膨張弁は、前記受液器から導かれる液相冷媒を減圧膨張させ、
前記蒸発器は、前記膨張弁にて減圧膨張した低圧冷媒と前記車室へ導かれる空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させ、
前記圧縮機には、気相冷媒が導かれる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一つに記載の空調装置であって、
前記室外熱交換器に着霜が発生したことを判定する着霜判定部を更に備え、
前記着霜判定部が前記室外熱交換器に着霜が発生したと判定した場合に、前記第１運転モードから前記第２運転モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の空調装置であって、
前記着霜判定部が前記室外熱交換器に着霜が発生したと判定したときに、前記車室外の空気を取り入れて空調に用いる外気導入モードである場合には、前記車室外の空気に前記車室内の空気を混ぜて空調に用いる半内気モードに切り換えられる、
ことを特徴とする空調装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のある態様によれば、車両に搭載される空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、前記車両の車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記車室に導かれる空気を前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する加熱器と、前記室外熱交換器の下流に配置され、前記室外熱交換器から導かれる冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離させて液相冷媒を貯留する受液器と、前記加熱器と前記室外熱交換器との間に設けられ、冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、前記室外熱交換器と前記蒸発器との間に設けられ、前記室外熱交換器を通過した冷媒を減圧膨張させる膨張弁と、前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１流路切換弁と、前記絞り機構をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第２流路切換弁と、を備え、前記絞り機構は、絞り量が固定の固定絞りであり、前記室外熱交換器で吸熱し、前記第２流路切換弁を閉じることで前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記第１流路切換弁を開くことで冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスし、前記加熱器で放熱する暖房運転と、前記室外熱交換器で放熱し、前記第２流路切換弁を開くことで冷媒が前記絞り機構をバイパスし、前記第１流路切換弁を閉じることで前記蒸発器で冷媒を蒸発させる冷房運転と、前記第２流路切換弁を閉じることで前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記第１流路切換弁を開くことで冷媒が前記膨張弁及び前記蒸発器をバイパスし、前記加熱器で放熱し、前記受液器に液相冷媒を貯留して気相冷媒が前記圧縮機に導かれる第１運転モードと、前記第２流路切換弁を閉じることで前記絞り機構で冷媒の流れが絞られ、前記加熱器で放熱し、前記第１流路切換弁を閉じることで前記受液器に貯留された液相冷媒を前記蒸発器に導く第２運転モードと、を交互に切り換える除湿暖房運転と、を実行する、ことを特徴とする。