(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース（３１）を有する室内空調ユニット（３０）と、
前記空気通路内に収容され、前記空気通路内において空気を車室内へ向けて送風する送風機（３２）と、
吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から高圧冷媒を吐出する圧縮機（１１）と、
前記空気通路内に配置され、前記吐出ポート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て、前記熱交換対象流体を加熱する利用側熱交換器（１２）と、
前記利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる減圧手段（１７）と、
前記減圧手段にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて、前記吸入ポート側へ流出させる室外熱交換器（２０）と、
前記利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を前記減圧手段を迂回させて前記室外熱交換器に流入させる固定絞り迂回用通路（１８）と、
前記固定絞り迂回用通路に設けられた電磁弁（１６ｂ）と、
前記空気通路内のうち、前記送風空気を、前記利用側熱交換器を迂回して流す側のバイパス通路（３５ｂ）と、
前記空気通路内において、前記利用側熱交換器の送風空気流れ上流側に配置され、前記送風空気のうち、前記利用側熱交換器を含む側の通路（３５ａ）を通過する送風空気の風量と前記バイパス通路を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整することによって、前記利用側熱交換器へ流入する送風空気の流量を調整する流量調整手段（３４）と、
前記空気通路内における前記流量調整手段の送風空気流れ上流側に配置され、前記送風空気を加熱する補助加熱手段（５０）と、
少なくとも、前記送風機、前記圧縮機、前記流量調整手段、前記補助加熱手段および前記電磁弁の作動を制御する制御手段（４０）と、を備え、
前記制御手段は、前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転モードを実行する場合、前記圧縮機および前記電磁弁の作動を制御して、前記圧縮機から吐き出された冷媒が前記利用側熱交換器を通り、前記減圧手段を迂回しつつ、前記固定絞り迂回用通路および前記電磁弁を経由して前記室外熱交換器に流入させることにより除霜を行い、前記補助加熱手段を稼動させることで加熱された通風空気を、前記流量調整手段の制御により前記バイパス通路を介して車室内に流すことで車室内の暖房を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース（３１）を有する室内空調ユニット（３０）と、
前記空気通路内に収容され、前記空気通路内において空気を車室内へ向けて送風する送風機（３２）と、
吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から高圧冷媒を吐出する圧縮機（１１）と、
前記空気通路内に配置され、前記吐出ポート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て、前記熱交換対象流体を加熱する利用側熱交換器（１２）と、
前記利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる減圧手段（１７）と、
前記減圧手段にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて、前記吸入ポート側へ流出させる室外熱交換器（２０）と、
前記利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を前記減圧手段を迂回させて前記室外熱交換器に流入させる固定絞り迂回用通路（１８）と、
前記固定絞り迂回用通路に設けられた電磁弁（１６ｂ）と、
前記空気通路内のうち、前記送風空気を、前記利用側熱交換器を迂回して流す側のバイパス通路（３５ｂ）と、
前記空気通路内において、前記利用側熱交換器の送風空気流れ上流側に配置され、前記送風空気のうち、前記利用側熱交換器を含む側の通路（３５ａ）を通過する送風空気の風量と前記バイパス通路を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整することによって、前記利用側熱交換器へ流入する送風空気の流量を調整する流量調整手段（３４）と、
前記バイパス通路に配置され、前記送風空気を加熱する補助加熱手段（５０）と、
少なくとも、前記送風機、前記圧縮機、前記流量調整手段、前記補助加熱手段の作動を制御する制御手段（４０）と、を備え、
前記制御手段は、前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転モードを実行する場合、前記圧縮機および前記電磁弁の作動を制御して、前記圧縮機から吐き出された冷媒が前記利用側熱交換器を通り、前記減圧手段を迂回しつつ、前記固定絞り迂回用通路および前記電磁弁を経由して前記室外熱交換器に流入させることにより除霜を行い、前記補助加熱手段を稼動させることで加熱された通風空気を、前記流量調整手段の制御により前記バイパス通路を介して車室内に流すことで車室内の暖房を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
前記補助加熱手段とは別の補助加熱手段（６０）が、前記利用側熱交換器を含む側の通路に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、主にヒートポンプで暖房を行う車両用空調装置に関し、特に暖房補助用に補助暖房機を搭載する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
主にヒートポンプで暖房を行う車両用空調装置として、特許文献１に記載のものが提案されている。この車両用空調装置は、送風機によって車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケースを有する室内空調ユニットを備え、該空気通路内において、室内凝縮器、室内蒸発器、エアミックスドア、補助暖房機が配置されている。室内凝縮器は、内部を流通する高圧冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、熱交換対象流体を加熱する熱交換器である。室内蒸発器は、室内凝縮器の送風空気流れ上流側に配置され、内部を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることにより送風空気を冷却する熱交換器である。エアミックスドアは、室内蒸発器を通過した後の送風空気のうち、室内凝縮器を含む側の通路を通過させる風量と、室内凝縮器および補助暖房機を迂回して流す側のバイパス通路を通過させる風量との風量割合を調整する流量調整手段として機能するものである。エアミックスドアは、室内凝縮器の送風空気流れ上流側であって、かつ、室内蒸発器の送風空気流れ下流側に配置されている。補助暖房機は、上記空気通路内における室内凝縮器を含む側の通路内に配置され、室内蒸発器を通過した送風空気を加熱するものである。また、この車両用空調装置は、室内空調ユニットの外部において、室外蒸発器を備える。
【０００３】
ここで、この種の車両用空調装置では、ヒートポンプにて暖房を行った際に室外熱交換器（室外蒸発器）において着霜が生じることによってヒートポンプの暖房能力が低下することが問題となる。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載の車両用空調装置では、補助的に暖房を行う手段として、補助暖房機を備える構成とされ、着霜によってヒートポンプの暖房能力が低下したときには、補助暖房機を作動させることによって暖房性能を確保するようにしている。しかしながら、補助暖房機は電力消費が大きいため、補助暖房機による暖房は、ヒートポンプによる暖房と比べると暖房効率が悪い。したがって、この車両用空調装置においては、ヒートポンプの暖房能力を回復するために、除霜運転を行うことによって室外蒸発器に付着した霜を取り除くようにしている。
【０００５】
この除霜運転では、室内凝縮器を通過させた高温高圧冷媒を室外蒸発器に流すことによって室内蒸発器に付着した霜を取り除く。具体的には、この除霜運転の際、送風機によって送風される送風空気と室内凝縮器とで熱交換が行われて冷たい送風空気が車室内に吹き出されることを防止するために、送風機を停止させるとともに、室内凝縮器を含む側の通路をエアミックスドアによって全閉状態とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２０５６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の車両用空調装置では、上記したように、除霜運転時においては、送風機を停止させるとともに、室内凝縮器を含む側の通路をエアミックスドアによって全閉状態とする。すなわち、この車両用空調装置では、除霜運転時においてはヒートポンプによる暖房を行うことができないばかりか、補助暖房機による暖房も行うこともできない。このように、この車両用空調装置では、暖房と除霜を同時に行うことができないため、着霜した場合には、車両運転中は補助暖房機による暖房を行い、車両運転終了後に除霜運転を行っていた。このため、この車両用空調装置では、補助暖房機による暖房を行う時間が長くなってしまい、暖房効率が悪くなることが問題となっていた。
【０００８】
上記点に鑑み、本発明は、ヒートポンプで暖房を行う車両用空調装置において、除霜運転時にも暖房を行うことができる構成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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両用空調装置において、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース（３１）を有する室内空調ユニット（３０）と、空気通路内に収容され、空気通路内において空気を車室内へ向けて送風する送風機（３２）と、吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から高圧冷媒を吐出する圧縮機（１１）と、空気通路内に配置され、吐出ポート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て、熱交換対象流体を加熱する利用側熱交換器（１２）と、利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる減圧手段（１７）と、減圧手段にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて、吸入ポート側へ流出させる室外熱交換器（２０）と、利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を減圧手段を迂回させて室外熱交換器に流入させる固定絞り迂回用通路（１８）と、固定絞り迂回用通路に設けられた電磁弁（１６ｂ）と、空気通路内のうち、送風空気を、利用側熱交換器を迂回して流す側のバイパス通路（３５ｂ）と、空気通路内において、利用側熱交換器の送風空気流れ上流側に配置され、送風空気のうち、利用側熱交換器を含む側の通路（３５ａ）を通過する送風空気の風量とバイパス通路を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整することによって、利用側熱交換器へ流入する送風空気の流量を調整する流量調整手段（３４）と、空気通路内における流量調整手段の送風空気流れ上流側に配置され、送風空気を加熱する補助加熱手段（５０）と、少なくとも、送風機、圧縮機、流量調整手段、補助加熱手段の作動を制御する制御手段（４０）とを備え、制御手段は、室外熱交換器の除霜を行う除霜運転モードを実行する場合、圧縮機および電磁弁の作動を制御して、圧縮機から吐き出された冷媒が利用側熱交換器を通り、減圧手段を迂回しつつ、固定絞り迂回用通路および電磁弁を経由して室外熱交換器に流入させることにより除霜を行い、補助加熱手段を稼動させることで加熱された通風空気を、流量調整手段の制御によりバイパス通路を介して車室内に流すことで車室内の暖房を行うことを特徴とする。
【００１０】
このため、このような車両用空調装置における除霜運転モードによれば、利用側熱交換器から吐出した高温高圧冷媒を、減圧手段を迂回させて室外熱交換器に流入することによって、除霜を行うことができる。加えて、補助加熱手段を稼動させることで通風空気を加熱し、この加熱された通風空気を、バイパス通路を介して車室内に流すことにより、暖房を行うことができる。よって、室外熱交換器に付着した霜を取り除く除霜運転時においても、補助加熱手段によって暖房を行うことができ、これにより、補助暖房機による暖房を行う時間が長くなってしまって暖房効率が悪くなることが生じ難い。
また、請求項２に記載の発明では、車両用空調装置において、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース（３１）を有する室内空調ユニット（３０）と、空気通路内に収容され、空気通路内において空気を車室内へ向けて送風する送風機（３２）と、吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から高圧冷媒を吐出する圧縮機（１１）と、空気通路内に配置され、吐出ポート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て、熱交換対象流体を加熱する利用側熱交換器（１２）と、利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる減圧手段（１７）と、減圧手段にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて、吸入ポート側へ流出させる室外熱交換器（２０）と、利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を減圧手段を迂回させて室外熱交換器に流入させる固定絞り迂回用通路（１８）と、固定絞り迂回用通路に設けられた電磁弁（１６ｂ）と、空気通路内のうち、送風空気を、利用側熱交換器を迂回して流す側のバイパス通路（３５ｂ）と、空気通路内において、利用側熱交換器の送風空気流れ上流側に配置され、送風空気のうち、利用側熱交換器を含む側の通路（３５ａ）を通過する送風空気の風量とバイパス通路を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整することによって、利用側熱交換器へ流入する送風空気の流量を調整する流量調整手段（３４）と、バイパス通路に配置され、送風空気を加熱する補助加熱手段（５０）と、少なくとも、送風機、圧縮機、流量調整手段、補助加熱手段の作動を制御する制御手段（４０）とを備え、制御手段は、室外熱交換器の除霜を行う除霜運転モードを実行する場合、圧縮機および電磁弁の作動を制御して、圧縮機から吐き出された冷媒が利用側熱交換器を通り、減圧手段を迂回しつつ、固定絞り迂回用通路および電磁弁を経由して室外熱交換器に流入させることにより除霜を行い、補助加熱手段を稼動させることで加熱された通風空気を、流量調整手段の制御によりバイパス通路を介して車室内に流すことで車室内の暖房を行うことを特徴とする。
【００１１】
このため、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００１２】
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、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態のヒートポンプサイクルの除霜運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。
【図３】第１実施形態のヒートポンプサイクルの暖房運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。
【図４】（ａ）は、第１実施形態の気液分離器の外観斜視図であり、（ｂ）は、上面図である。
【図５】第１実施形態の車両用空調装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の暖房運転モード時における制御処理を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の暖房運転モード時のサブクール制御時おける制御処理を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態の暖房運転モード時の乾き度制御時における制御処理を示すフローチャートである。
【図９】第１実施形態の暖房運転モード時のＰＴＣヒータ制御時における制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態の車両用空調装置の制御処理の要部を示すフローチャートである。
【図１１】第１実施形態のヒートポンプサイクルの除霜運転モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図１２】第１実施形態のヒートポンプサイクルの暖房運転モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図１３】第２実施形態のヒートポンプサイクルの除霜運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。  以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、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、同一符号を付して説明を行う。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置１について図１〜図１２を参照して説明する。この車両用空調装置１は、例えば、自動車などの車両に搭載され、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あるいは加熱する機能を果たす装置である。従って、本実施形態に係る車両用空調装置１における熱交換対象流体は送風空気である。なお、ここでは特に、車両用空調装置１は、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載されるものとして構成されている。
【００１５】
そして、図１〜図３に示すように、車両用空調装置１は、ヒートポンプサイクル（蒸気圧縮式の冷凍サイクル）１０を備えている。ヒートポンプサイクル１０は、車室内を冷房する冷房運転モード（送風空気を冷却する冷却運転モード）あるいは車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転モード（除湿運転モード）の冷媒回路、車室内を暖房する暖房運転モード（送風空気を加熱する加熱運転モード）、および、室外熱交換器２０に付着した霜を取り除くための除霜運転モードの冷媒回路を切替可能に構成されている。
【００１６】
また、このヒートポンプサイクル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、高圧側冷媒圧力Ｐｄが冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。さらに、冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
【００１７】
ヒートポンプサイクル１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、車両のボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。この圧縮機１１は、その外殻を形成するハウジングの内部に、固定容量型の圧縮機構からなる低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との２つの圧縮機構、および、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た二段昇圧式の電動圧縮機である。
【００１８】
圧縮機１１のハウジングには、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ポート１１ａ、ハウジングの外部からハウジングの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中間圧ポート１１ｂ、および、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ポート１１ｃが設けられている。
【００１９】
より具体的には、中間圧ポート１１ｂは、低段側圧縮機構の冷媒吐出口側（すなわち、高段側圧縮機構の冷媒吸入口側）に接続されている。また、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構は、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種形式のものを採用することができる。
【００２０】
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）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機１１の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータが圧縮機１１の吐出能力変更手段を構成している。
【００２１】
なお、本実施形態では、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、圧縮機の形式はこれに限定されない。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の圧縮過程の冷媒に合流させることが可能であれば、ハウジングの内部に、１つの固定容量型の圧縮機構およびこ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た電動圧縮機であってもよい。
【００２２】
さらに、２つの圧縮機を直列に接続して、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とし、低段側圧縮機の吐出口と高段側圧縮機との吸入口とを接続する接続部に中間圧ポート１１ｂを設け、低段側圧縮機と高段側圧縮機との２つの圧縮機によって、１つの二段昇圧式の圧縮機１１を構成してもよい。
【００２３】
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内に配置され、圧縮機１１（具体的には、高段側圧縮機構）から吐出された高温高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能し、後述する室内蒸発器２３を通過した送風空気を加熱する利用側熱交換器である。
【００２４】
室内凝縮器１２の冷媒出口側には、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる高段側減圧手段としての高段側膨張弁１３の入口側が接続されている。この高段側膨張弁１３は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。
【００２５】
より具体的には、高段側膨張弁１３では、冷媒を減圧させる絞り状態となると、絞り通路面積が相当直径φ０．５〜φ３ｍｍとなる範囲で絞り開度を変化させる。さらに、絞り開度を全開とすると、絞り通路面積を相当直径φ１０ｍｍ程度確保して、冷媒減圧作用を発揮させないようにすることもできる。なお、高段側膨張弁１３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。
【００２６】
高段側膨張弁１３の出口側には、室内凝縮器１２から流出して高段側膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離手段としての気液分離器１４の冷媒流入ポート１４ｂが接続されている。この気液分離器１４は、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式のものである。
【００２７】
気液分離器１４の詳細構成については、図４を用いて説明する。なお、図４（ａ）は、気液分離器１４の模式的な外観斜視図であり、図４（ｂ）は、気液分離器１４の上方側から見た上面図である。また、図４における上下の各矢印は、気液分離器１４を車両用空調装置１に搭載した状態における上下の各方向を示している。
【００２８】
本実施形態の気液分離器１４は、上下方向に延びる略中空有底円筒状（断面円形状）の本体部１４ａ、中間圧冷媒を流入させる冷媒流入口１４ｅが形成された冷媒流入ポート１４ｂ、分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口１４ｆが形成された気相冷媒流出ポート１４ｃ、および、分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口１４ｇが形成された液相冷媒流出ポート１４ｄ等を有して構成されている。
【００２９】
本体部１４ａの直径は、各流入出ポート１４ｂ〜１４ｄに接続される冷媒配管の直径に対して、１．５倍以上、３倍以下程度の径に設定されており、気液分離器１４全体としての小型化を図っている。
【００３０】
より詳細には、本実施形態の気液分離器１４（具体的には、本体部１４ａ）の内容積は、サイクルに封入される冷媒量を液相に換算した際の封入冷媒体積から、サイクルが最大能力を発揮するために必要な冷媒量を液相に換算した際の必要最大冷媒体積を減算した余剰冷媒体積よりも小さく設定されている。このため、本実施形態の気液分離器１４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。
【００３１】
冷媒流入ポート１４ｂは、本体部１４ａの円筒状側面に接続されており、図４（ｂ）に示すように、気液分離器１４を上方側から見たときに、本体部１４ａの断面円形状の外周の接線方向に延びる冷媒配管によって構成されている。さらに、冷媒流入口１４ｅは、冷媒流入ポート１４ｂのうち本体部１４ａの反対側端部に形成されている。なお、冷媒流入ポート１４ｂは、必ずしも水平方向に延びている必要はなく、上下方向の成分を有して延びていてもよい。
【００３２】
気相冷媒流出ポート１４ｃは、本体部１４ａの軸方向上側端面（上面）に接続されており、本体部１４ａの内外に亘って本体部１４ａと同軸上に延びる冷媒配管によって構成されている。さらに、気相冷媒流出口１４ｆは、気相冷媒流出ポート１４ｃの上方側端部に形成され、一方、下方側端部は、冷媒流入ポート１４ｂと本体部１４ａとの接続部よりも下方側に位置付けられている。
【００３３】
液相冷媒流出ポート１４ｄは、本体部１４ａの軸方向下側端面（底面）に接続されており、本体部１４ａから下方側へ向かって、本体部１４ａと同軸上に延びる冷媒配管によって構成されている。さらに、液相冷媒流出口１４ｇは、液相冷媒流出ポート１４ｄの下方側端部に形成されている。
【００３４】
従って、冷媒流入ポート１４ｂの冷媒流入口１４ｅから流入した冷媒は、本体部１４ａの円筒状内壁面に沿って旋回して流れ、この旋回流によって生じる遠心力の作用によって冷媒の気液が分離される。さらに、分離された液相冷媒が、重力の作用によって本体部１４ａの下方側に落下する。
【００３５】
そして、分離されて下方側に落下した液相冷媒は液相冷媒流出ポート１４ｄの液相冷媒流出口１４ｇから流出し、分離された気相冷媒は気相冷媒流出ポート１４ｃの気相冷媒流出口１４ｆから流出する。なお、図４では、本体部１４ａの軸方向下側端面（底面）を円板状に形成した例を図示しているが、本体部１４ａの下方側部位を下側に向かって徐々に縮径するテーパ形状に形成し、このテーパ形状の最下位部に液相冷媒流出ポート１４ｄを接続してもよい。
【００３６】
また、気液分離器１４の気相冷媒流出ポート１４ｃには、図１〜図３に示すように、中間圧冷媒通路１５を介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂが接続されている。この中間圧冷媒通路１５には、中間圧側開閉弁１６ａが配置されている。この中間圧側開閉弁１６ａは中間圧冷媒通路１５を開閉する電磁弁であり、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。
【００３７】
なお、中間圧側開閉弁１６ａは、中間圧冷媒通路１５を開いた際に気液分離器１４の気相冷媒出口から圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂ側へ冷媒が流れることのみを許容する逆止弁としての機能を兼ね備えている。これにより、中間圧側開閉弁１６ａが中間圧冷媒通路１５を開いた際に、圧縮機１１側から気液分離器１４へ冷媒が逆流することが防止される。
【００３８】
さらに、中間圧側開閉弁１６ａは、中間圧冷媒通路１５を開閉することによって、サイクル構成（冷媒流路）を切り替える機能を果たす。従って、本実施形態の中間圧側開閉弁１６ａは、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成している。
【００３９】
一方、気液分離器１４の液相冷媒流出ポート１４ｄには、気液分離器１４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手段（第２減圧手段）としての低段側固定絞り１７の入口側が接続され、低段側固定絞り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。この低段側固定絞り１７としては、絞り開度が固定されたノズル、オリフィスを採用できる。
【００４０】
ノズル、オリフィス等の固定絞りでは、絞り通路面積が急縮小あるいは急拡大するので、上流側と下流側との圧力差（出入口間差圧）の変化に伴って、固定絞りを通過する冷媒の流量および低段側固定絞り１７上流側冷媒の乾き度を自己調整（バランス）することができる。
【００４１】
具体的には、圧力差が比較的大きい場合には、サイクルを循環させる必要のある必要循環冷媒流量が減少するに伴って、固定絞り上流側冷媒の乾き度が大きくなるようにバランスする。一方、圧力差が比較的小さい場合には、必要循環冷媒流量が増加するに伴って、固定絞り上流側冷媒の乾き度が小さくなるようにバランスする。
【００４２】
さらに、気液分離器１４の液相冷媒流出ポート１４ｄには、気液分離器１４にて分離された液相冷媒を低段側固定絞り１７を迂回させて室外熱交換器２０側へ導く固定絞り迂回用通路１８が接続されている。この固定絞り迂回用通路１８には、固定絞り迂回用通路１８を開閉する低圧側開閉弁１６ｂが配置されている。低圧側開閉弁１６ｂの基本的構成は、中間圧側開閉弁１６ａと同等であり、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。
【００４３】
また、冷媒が低圧側開閉弁１６ｂを通過する際に生じる圧力損失は、低段側固定絞り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、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、低圧側開閉弁１６ｂが開いている場合には固定絞り迂回用通路１８側を介して室外熱交換器２０へ流入し、低圧側開閉弁１６ｂが閉じている場合には低段側固定絞り１７を介して室外熱交換器２０へ流入する。
【００４４】
これにより、低圧側開閉弁１６ｂは、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることができる。従って、本実施形態の低圧側開閉弁１６ｂは、上述の中間圧側開閉弁１６ａとともに冷媒流路切替手段を構成している。
【００４５】
なお、このような冷媒流路切替手段としては、気液分離器１４の液相冷媒流出ポート１４ｄ出口側と低段側固定絞り１７入口側とを接続する冷媒回路および液相冷媒流出ポート１４ｄ出口側と固定絞り迂回用通路１８入口側とを接続する冷媒回路を切り替える電気式の三方弁等を採用してもよい。
【００４６】
室外熱交換器２０は、ボンネット内に配置されて、内部を流通する冷媒と送風ファン２１から送風された外気とを熱交換させるものである。この室外熱交換器２０は、少なくとも暖房運転モード時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時等には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する熱交換器である。
【００４７】
室外熱交換器２０の冷媒出口側には、第３減圧手段としての冷房用膨張弁２２の冷媒入口側が接続されている。冷房用膨張弁２２は、冷房運転モード時等において、室外熱交換器２０から流出し、室内蒸発器２３へ流入する冷媒を減圧させるものである。この冷房用膨張弁２２の基本的構成は、高段側膨張弁１３と同様であり、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。
【００４８】
冷房用膨張弁２２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。室内蒸発器２３は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内のうち、室内凝縮器１２の送風空気流れ上流側に配置され、冷房運転モード時、除湿暖房運転モード等にその内部を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることにより送風空気を冷却する蒸発器である。
【００４９】
室内蒸発器２３の出口側には、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、その内部に流入した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄える低圧側気液分離器である。さらに、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が接続されている。従って、室内蒸発器２３は、圧縮機１１の吸入ポート１１ａ側へ流出させるように接続されている。
【００５０】
さらに、室外熱交換器２０の冷媒出口側には、室外熱交換器２０から流出した冷媒を冷房用膨張弁２２および室内蒸発器２３を迂回させてアキュムレータ２４の入口側へ導く膨張弁迂回用通路２５が接続されている。この膨張弁迂回用通路２５には、膨張弁迂回用通路２５を開閉する冷房用開閉弁１６ｃが配置されている。
【００５１】
冷房用開閉弁１６ｃの基本的構成は、低圧側開閉弁１６ｂと同様であり、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される。また、冷媒が冷房用開閉弁１６ｃを通過する際に生じる圧力損失は、冷房用膨張弁２２を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。
【００５２】
従って、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、冷房用開閉弁１６ｃが開いている場合には膨張弁迂回用通路２５を介してアキュムレータ２４へ流入する。この際、冷房用膨張弁２２の絞り開度を全閉としてもよい。
【００５３】
また、冷房用開閉弁１６ｃが閉じている場合には冷房用膨張弁２２を介して室内蒸発器２３へ流入する。これにより、冷房用開閉弁１６ｃは、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることができる。従って、本実施形態の冷房用開閉弁１６ｃは、中間圧側開閉弁１６ａおよび低圧側開閉弁１６ｂとともに冷媒流路切替手段を構成している。
【００５４】
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、室内空調ユニット３０の外殻を形成するとともに、その内部に車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース３１を有している。そして、この空気通路に送風機３２、前述の室内凝縮器１２、室内蒸発器２３等が収容されている。
【００５５】
空調ケース３１の空気流れ最上流側には、車室内空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。この内外気切替装置３３は、空調ケース３１内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。
【００５６】
内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を空気通路において車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その回転数（送風量）が制御される。
【００５７】
送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器２３、ＰＴＣヒータ５０および室内凝縮器１２が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器２３→ＰＴＣヒータ５０→室内凝縮器１２の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器２３は、ＰＴＣヒータ５０に対して送風空気流れ上流側に配置され、ＰＴＣヒータ５０は、室内凝縮器１２に対して送風空気流れ上流側に配置されている。そして、ＰＴＣヒータ５０は、後述するエアミックスドア３４の送風空気流れ上流側に配置されている。
【００５８】
ＰＴＣヒータ５０は、室内蒸発器２３を通って車室内に送風される送風空気を加熱する補助加熱手段である。より具体的には、ＰＴＣヒータ５０は、ＰＴＣ素子（正特性サーミスタ）を有し、このＰＴＣ素子に空調制御装置４０から電力が供給されることによって発熱して、送風空気を加熱する電気ヒータである。また、ＰＴＣヒータ５０は、供給される電力の増加に伴ってその発熱量を増加させる。
【００５９】
さらに、本実施形態の空調制御装置４０では、ＰＴＣヒータ５０の稼働状態として、１２Ｖの電圧で電力を供給して高い発熱量を出力させるＨｉ稼働モードと、６Ｖの電圧で電力を供給して低い発熱量を出力させるＬｏ稼働モードと、電力を供給しないＯＦＦモードを切り替えることができる。
【００６０】
また、空調ケース３１内には、室内蒸発器２３およびＰＴＣヒータ５０を通過した後の送風空気を室内凝縮器１２へ通すための室内凝縮器１２側を含む側の通路３５ａと、室内蒸発器２３、およびＰＴＣヒータ５０を通過した後の送風空気を室内凝縮器１２を迂回して流すバイパス通路３５ｂが設けられている。また、空調ケース３１内には、室内凝縮器１２およびＰＴＣヒータ５０の空気流れ上流側であって、かつ、室内蒸発器２３の空気流れ下流側には、エアミックスドア３４が配置されている。
【００６１】
本実施形態のエアミックスドア３４は、室内蒸発器２３およびＰＴＣヒータ５０を通過した後の送風空気のうち、室内凝縮器１２側を含む側の通路３５ａを通過する送風空気の風量とバイパス通路３５ｂを通過させる風量との風量割合を調整することによって、室内凝縮器１２へ流入する送風空気の流量（風量）を調整する流量調整手段であり、室内凝縮器１２の熱交換能力を調整する機能を果たす。
【００６２】
また、室内凝縮器１２側を含む側の通路３５ａおよびバイパス通路３５ｂの空気流れ下流側には、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３５ｂを通過して加熱されていない送風空気が合流する合流空間３６が設けられている。
【００６３】
空調ケース３１の空気流れ最下流部には、合流空間３６にて合流した送風空気を、冷却対象空間である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、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴３７ａ、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴３７ｂ、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴３７ｃが設けられている。
【００６４】
従って、エアミックスドア３４が、室内凝縮器１２を通過させる風量とバイパス通路３５ｂを通過させる風量との風量割合を調整することによって、合流空間３６内の送風空気の温度が調整される。なお、エアミックスドア３４は、空調制御装置４０から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
【００６５】
さらに、デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびフット開口穴３７ｃの空気流れ上流側には、それぞれ、デフロスタ開口穴３７ａの開口面積を調整するデフロスタドア３８ａ、フェイス開口穴３７ｂの開口面積を調整するフェイスドア３８ｂ、フット開口穴３７ｃの開口面積を調整するフットドア３８ｃが配置されている。
【００６６】
これらのデフロスタドア３８ａ、フェイスドア３８ｂおよびフットドア３８ｃは、各開口穴３７ａ〜３７ｃを開閉して、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、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図示しないサーボモータによって駆動される。
【００６７】
また、デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびフット開口穴３７ｃの空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口に接続されている。
【００６８】
なお、吹出口モードとしては、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空気を吹き出すフェイスモード、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空気を吹き出すバイレベルモード、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、フット吹出口から主に空気を吹き出すフットモード等がある。
【００６９】
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよび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、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（圧縮機１１、冷媒流路切替手段１６ａ〜１６ｃ、送風機３２、エアミックスドア３４、ＰＴＣヒータ５０等）の作動を制御する。
【００７０】
また、空調制御装置４０の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器２３からの吹出空気温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒圧力を検出する吐出圧センサ、室内凝縮器１２から流出した冷媒の温度を検出する凝縮器温度センサ、室外熱交換器２０から吐出された冷媒圧力を検出する温度センサ、圧縮機１１へ吸入される吸入冷媒圧力を検出する吸入圧センサ等の種々の空調制御用のセンサ群４１が接続されている。
【００７１】
さらに、空調制御装置４０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的には、車両用空調装置１の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、冷房運転モード、除湿暖房運転モードおよび暖房運転モードを選択するモード選択スイッチ等が設けられている。
【００７２】
また、空調制御装置４０には、図示しないバッテリ（定格電圧１２Ｖ）が接続されており、このバッテリから空調制御装置４０に電力が供給されるとともに、さらに、空調制御装置４０は、バッテリから供給された電力を変圧してＰＴＣヒータ５０等の各種空調制御機器へ供給することもできる。
【００７３】
なお、空調制御装置４０は、その出力側に接続された各種空調制御機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段等を構成している。
【００７４】
例えば、本実施形態では、圧縮機１１の電動モータの作動を制御する構成が吐出能力制御手段を構成し、冷媒流路切替手段１６ａ〜１６ｃの作動を制御する構成が冷媒流路制御手段を構成し、さらに、ＰＴＣヒータ５０へ供給する電力量を調整してＰＴＣヒータ５０の加熱能力を調整する構成が加熱能力制御手段（加熱能力調整手段）４０ａを構成している。もちろん、吐出能力制御手段、冷媒流路制御手段および加熱能力制御手段４０ａ等を空調制御装置４０に対して別体の制御装置によって構成してもよい。
【００７５】
次に、図５〜図１０を用いて、上記構成における本実施形態の車両用空調装置１の作動を説明する。図５は、本実施形態の車両用空調装置１のメインルーチンとしての制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、車両用空調装置１の作動スイッチが投入（ＯＮ）されるとスタートする。なお、各図面のフローチャートにおける各制御ステップは、空調制御装置４０が有する各種の機能実現手段を構成している。
【００７６】
まず、ステップＳ１では、フラグ、タイマ等の初期化、および、上述した各種電動アクチュエータの初期位置合わせ等のイニシャライズ（初期化処理）が行われてステップＳ２へ進む。このステップＳ１の初期化処理では、フラグや演算値のうち、前回の車両用空調装置１の作動終了時に記憶された値が維持されるものもある。
【００７７】
ステップＳ２では、車室内温度設定スイッチによって設定された車室内の設定温度Ｔｓｅｔ、モード選択スイッチによって選択された運転モード等の操作パネルの操作信号等を読み込んでステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、空調制御に用いられる車両環境状態の信号、すなわち上述の空調制御用のセンサ群４１の検出信号を読み込んでステップＳ４へ進む。
【００７８】
ステップＳ４では、各種吹出口から車室内へ吹き出される送風空気の目標吹出温度（目標温度）ＴＡＯを算出してステップＳ５へ進む。具体的には、ステップＳ４では、本実施形態の目標吹出温度ＴＡＯは、車室内設定温度Ｔｓｅｔ、内気センサによって検出された車室内温度（内気温）Ｔｒ、外気センサによって検出された外気温Ｔａｍ、日射センサによって検出された日射量Ｔｓを用いて算出される。
【００７９】
ステップＳ５では、送風機３２の送風能力（送風量）を決定してステップＳ６へ進む。具体的には、ステップＳ５では、ステップＳ４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、送風機３２の風量（具体的には、電動モータに印加するブロワモータ電圧）を決定する。
【００８０】
より詳細には、本実施形態では、ＴＡＯの極低温域および極高温域でブロワモータ電圧を最大値付近の高電圧にして、送風機３２の風量を最大風量付近に制御する。また、ＴＡＯが極低温域から中間温度域に向かって上昇すると、ＴＡＯの上昇に応じてブロワモータ電圧を減少させて、送風機３２の風量を減少させる。
【００８１】
さらに、ＴＡＯが極高温域から中間温度域に向かって低下すると、ＴＡＯの低下に応じてブロワモータ電圧を減少させて、送風機３２の風量を減少させる。また、ＴＡＯが所定の中間温度域内に入ると、ブロワモータ電圧を最小値にして送風機３２の風量を最小値にする。
【００８２】
ステップＳ６では、操作パネルのモード選択スイッチの操作信号に基づいて、運転モードを決定する。そして、モード選択スイッチによって冷房運転モードが選択されている際にはステップＳ７へ進み、除湿暖房運転モードが選択されている際にはステップＳ８へ進み、さらに、暖房運転モードが選択されている際にはステップＳ９へ進む。
【００８３】
ステップＳ７、Ｓ８では、各運転モードに応じた制御処理が実行されて、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ９に進む場合も、後述する処理を経てステップＳ１４へ進む。
【００８４】
ステップＳ１４では、吸込口モード、すなわち内外気切替装置３３の切替状態が決定されてステップＳ１５へ進む。ステップＳ１４では、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吸込口モードを決定する。本実施形態では、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、ＴＡＯが極低温域となって高い冷房性能を得たい場合等に内気を導入する内気モードが選択される。
【００８５】
ステップＳ１５では、吹出口モードが決定されてステップＳ１６へ進む。ステップＳ１５では、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吹出口モードを決定する。本実施形態では、ＴＡＯが高温域から低温域へと下降するに伴って、吹出口モードをフットモード→バイレベルモード→フェイスモードへと順次切り替える。
【００８６】
ステップＳ１６では、上述のステップＳ６〜Ｓ１５にて決定された制御状態が得られるように、空調制御装置４０から出力側に接続された各種制御対象機器に対して、制御信号および制御電圧が出力される。続くステップＳ１７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に戻るようになっている。
【００８７】
以上の如く、図５に示すメインルーチンでは、検出信号および操作信号の読み込み→各制御対象機器の制御状態の決定→各制御対象機器に対する制御信号および制御電圧の出力を繰り返し、このメインルーチンは、車両用空調装置１の作動停止が要求される（例えば、作動スイッチがＯＦＦされる）まで実行される。次に、ステップＳ７〜Ｓ１３にて実行される各運転モードの詳細について説明する。
【００８８】
（ａ）冷房運転モード
まず、ステップＳ７にて実行される冷房運転モードについて説明する。冷房運転モードでは、空調制御装置４０が、高段側膨張弁１３を全開状態とし、冷房用膨張弁２２を減圧作用を発揮する絞り状態とし、さらに、中間圧側開閉弁１６ａを閉弁状態とし、低圧側開閉弁１６ｂを開弁状態とし、冷房用開閉弁１６ｃを閉弁状態とする。
【００８９】
これにより、図５のステップＳ１６にて、各制御対象機器に制御信号あるいは制御電圧が出力されると、ヒートポンプサイクル１０は、図１の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。この冷媒流路の構成で、制御ステップＳ４で算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置４０の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
【００９０】
例えば、圧縮機１１の回転数Ｎｃ（すなわち圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号）については、次のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２３の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯは、室内蒸発器２３の着霜を防止するため、着霜温度（０℃）よりも高い所定温度（本実施形態では、１℃）以上となるように決定される。
【００９１】
そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサによって検出された室内蒸発器２３からの吹出空気温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器２３からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の回転数Ｎｃが決定される。
【００９２】
また、冷房用膨張弁２２へ出力される制御信号については、冷房用膨張弁２２へ流入する冷媒の過冷却度が、ＣＯＰを略最大値に近づくように予め決定された目標過冷却度に近づくように決定される。また、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２の空気通路を閉塞し、室内蒸発器２３通過後の送風空気の全流量がバイパス通路３５ｂを通過するように決定される。
【００９３】
そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、図５のステップＳ６にて運転モードが除湿暖房運転モードあるいは暖房運転モードに切り替えられるまで、あるいは、操作パネルの操作信号等によって車両用空調装置１の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。
【００９４】
従って、冷房運転モードのヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器１２へ流入した冷媒は殆ど送風空気へ放熱することなく、室内凝縮器１２から流出していく。
【００９５】
室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３→気液分離器１４→低圧側開閉弁１６ｂの順に流れて室外熱交換器２０へ流入する。より詳細には、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３が全開状態となっているので、高段側膨張弁１３にて殆ど減圧されることなく流出し、気液分離器１４の冷媒流入ポート１４ｂから気液分離器１４内へ流入する。
【００９６】
ここで、室内凝縮器１２では、冷媒は殆ど送風空気へ放熱することがないので、気液分離器１４へ流入する冷媒は気相状態となる。従って、気液分離器１４では冷媒の気液が分離されることなく、気相冷媒が液相冷媒流出ポート１４ｄから流出していく。さらに、中間圧側開閉弁１６ａが閉弁状態となっているので、気相冷媒流出ポート１４ｃから気相冷媒が流出することはない。
【００９７】
液相冷媒流出ポート１４ｄから流出した気相冷媒は、低圧側開閉弁１６ｂが開弁状態となっているので、低段側固定絞り１７側へ流入することなく固定絞り迂回用通路１８を介して室外熱交換器２０へ流入する。室外熱交換器２０へ流入した低圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して放熱する。
【００９８】
室外熱交換器２０から流出した冷媒は、冷房用開閉弁１６ｃが閉弁状態となっているので、絞り状態となっている冷房用膨張弁２２へ流入して低圧冷媒となるまで、等エンタルピ的に減圧膨脹される。そして、冷房用膨張弁２２にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２３へ流入し、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。
【００９９】
室内蒸発器２３から流出した冷媒は、アキュムレータ２４へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入されて低段側圧縮機構→高段側圧縮機構の順に再び圧縮される。以上の如く、冷房運転モードでは、エアミックスドア３４にて室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器２３にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
【０１００】
（ｂ）除湿暖房運転モード
次に、ステップＳ８にて実行される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では、高段側膨張弁１３を全開状態あるいは絞り状態とし、冷房用膨張弁２２を全開状態あるいは絞り状態とし、さらに、中間圧側開閉弁１６ａを閉弁状態とし、低圧側開閉弁１６ｂを開弁状態とし、冷房用開閉弁１６ｃを閉弁状態とする。これにより、ヒートポンプサイクル１０は、冷房運転モードと同様の図１の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。また、ＰＴＣヒータ５０を稼働（例えば、Ｈｉ稼働モード）させる。
【０１０１】
また、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４がバイパス通路３５ｂを閉塞する最小開度となり、室内蒸発器２３通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２を通過するように決定される。
【０１０２】
また、圧縮機１１の回転数Ｎｃについては、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから高段側膨張弁１３の入口側へ至るヒートポンプサイクル１０の高圧側冷媒圧力Ｐｄが、フィードバック制御手法等によって目標高圧ＴＰｄに近づくように決定される。この目標高圧Ｔｄ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、車室内へ吹き出される送風空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように決定される。
【０１０３】
さらに、本実施形態の除湿暖房モードでは、設定温度と外気温との温度差に応じて、高段側膨張弁１３および冷房用膨張弁２２の絞り開度を変化させている。具体的には、前述した目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１除湿暖房モードから第４除湿暖房モードの４段階の除湿暖房モードを実行する。
【０１０４】
（ｂ）−１：第１除湿暖房モード
第１除湿暖房モードでは、高段側膨張弁１３を全開状態とし、冷房用膨張弁２２を絞り状態とする。このため、サイクル構成（冷媒流路）については、冷房運転モードと全く同様となるものの、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２の空気通路を全開する最小開度となっている。
【０１０５】
従って、第１除湿暖房モードでは、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へ流入して、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿され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。
【０１０６】
室内凝縮器１２から流出した
冷媒は、冷房運転モードと同様に、高段側膨張弁１３→気液分離器１４→低圧側開閉弁１６ｂの順に流れて室外熱交換器２０へ流入する。そして、室外熱交換器２０へ流入した低圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して放熱する。以降の作動は冷房運転モードと同様である。
【０１０７】
以上の如く、第１除湿暖房モード時には、室内蒸発器２３にて冷却され除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
【０１０８】
（ｂ）−２：第２除湿暖房モード
次に、第１除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた第１基準温度よりも高くなった際には、第２除湿暖房モードが実行される。第２除湿暖房モードでは、高段側膨張弁１３を絞り状態とし、冷房用膨張弁２２の絞り開度を第１除湿暖房モードよりも増加させた絞り状態とする。
【０１０９】
従って、第２除湿暖房モードでは、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒は、第１除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿され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。
【０１１０】
室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨張弁１３によって中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される。高段側膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１４→低圧側開閉弁１６ｂの順に流れて室外熱交換器２０へ流入する。そして、室外熱交換器２０へ流入した低圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して放熱する。以降の作動は冷房運転モードと同様である。
【０１１１】
以上の如く、第２除湿暖房モードでは、第１除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器２３にて冷却され除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
【０１１２】
この際、第２除湿暖房モードでは、高段側膨張弁１３を絞り状態としているので、第１除湿暖房モードに対して、室外熱交換器２０を流通する冷媒の温度を低下させることができる。従って、室外熱交換器２０における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器２０における冷媒の放熱量を低減できる。
【０１１３】
その結果、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、第１除湿暖房モードよりも室内凝縮器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。
【０１１４】
（ｂ）−３：第３除湿暖房モード
次に、第２除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた第２基準温度よりも高くなった際には、第３除湿暖房モードが実行される。第３除湿暖房モードでは、高段側膨張弁１３の絞り開度を第２除湿暖房モードよりも縮小させた絞り状態とし、冷房用膨張弁２２の絞り開度を第２除湿暖房モードよりも増加させる。
【０１１５】
従って、第３除湿暖房モードでは、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒は、第１、第２除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿され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。
【０１１６】
室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨張弁１３によって外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される。高段側膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１４→低圧側開閉弁１６ｂの順に流れて室外熱交換器２０へ流入する。
【０１１７】
そして、室外熱交換器２０へ流入した低圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して吸熱する。さらに、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、冷房用膨張弁２２にて等エンタルピ的に減圧されて、室内蒸発器２３へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様である。
【０１１８】
以上の如く、第３除湿暖房モードでは、第１、第２除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器２３にて冷却され除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
【０１１９】
この際、第３除湿暖房モードでは、高段側膨張弁１３の絞り開度を縮小させることによって、室外熱交換器２０を蒸発器として作用させているので、第２除湿暖房モードに対して、冷媒が外気から吸熱する吸熱量を増加させ、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができる。その結果、第２除湿暖房モードよりも室内凝縮器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。
【０１２０】
（ｂ）−４：第４除湿暖房モード
次に、第３除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた第３基準温度よりも高くなった際には、第４除湿暖房モードが実行される。第４除湿暖房モードでは、高段側膨張弁１３の絞り開度を第３除湿暖房モードよりも縮小させた絞り状態とし、冷房用膨張弁２２を全開状態とする。
【０１２１】
従って、第４除湿暖房モードでは、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒は、第１、第２除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿され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。
【０１２２】
室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨張弁１３によって外気温よりも温度の低い低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される。高段側膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１４→低圧側開閉弁１６ｂの順に流れて室外熱交換器２０へ流入する。
【０１２３】
そして、室外熱交換器２０へ流入した低圧冷媒は、送風ファン２１から送風された外気と熱交換して吸熱する。さらに、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、冷房用膨張弁２２が全開状態となっているので、減圧されることなく室内蒸発器２３へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様である。
【０１２４】
以上の如く、第４除湿暖房モードでは、第１〜第３除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器２３にて冷却され除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
【０１２５】
この際、第４除湿暖房モードでは、第３除湿暖房モードと同様に、室外熱交換器２０を蒸発器として作用させるとともに、第３除湿暖房モードよりも高段側膨張弁１３の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器２０における冷媒蒸発温度を低下させることができる。
【０１２６】
従って、第３除湿暖房モードに対して、室外熱交換器２０における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器２０にて冷媒が外気から吸熱する吸熱量を増加させることができる。その結果、第３除湿暖房モードよりも室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができ、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。
【０１２７】
（ｃ）暖房運転モード、初期暖房運転モード、除霜運転モード
次に、ステップＳ９〜Ｓ１３にて実行される暖房運転モード、初期暖房運転モード、除霜運転モードの詳細を、図６〜図９を用いて説明する。なお、図６〜図９は、暖房運転モード時に実行される制御フローを示すフローチャートである。
【０１２８】
まず、ステップＳ９では、初期暖房運転フラグＦＬＧｏが１であるか否かが判定される。初期暖房運転フラグＦＬＧｆは、冷媒温度が十分高くなっていない初期暖房運転か否かを示すフラグである。初期暖房運転フラグＦＬＧｆは、例えば、Ｓ６において、暖房運転モード以外の運転モードが選択された後、あるいは暖房運転モード以外の運転モードが実行された後に暖房運転モードが選択された場合に、１に設定される。また、初期暖房運転フラグＦＬＧｆは、室内凝縮器１２から流出した冷媒の温度を検出する凝縮器温度センサによって検出される冷媒温度が予め実験的に設定された判定値よりも高い場合に、１に設定されても良い。
【０１２９】
ステップＳ９において、初期暖房運転でないと判定された場合、ステップＳ１０に進む。また、ステップＳ９において、初期暖房運転であると判定された場合、ステップＳ１１（初期暖房運転モード）に進む。
【０１３０】
初期暖房運転モードでは、ＰＴＣヒータ５０を稼働（例えば、Ｈｉ稼働モード）させ、高段側膨張弁１３を冷媒を減圧させる絞り状態とし、冷房用膨張弁２２を全閉状態とし、エアミックスドア３４の開度がバイパス通路３５ｂを閉塞させる最小開度となるようにエアミックスドア３４用のサーボモータの制御状態を決定し（すなわち、エアミックスドア３４をＭＡＸ ＨＯＴの位置に制御）、さらに、中間圧側開閉弁１６ａを開弁状態とし、低圧側開閉弁１６ｂを閉弁状態とし、冷房用開閉弁１６ｃを開弁状態とする。この場合、補助加熱手段であるＰＴＣヒータ５０を稼動させることで、室内蒸発器２３を通った通風空気を加熱し、この加熱された通風空気を、室内凝縮器１２側を含む側の通路３５ａを介して車室内に流すことにより、暖房を行うことができる。このように、本実施形態に係る車両用空調装置１では、ヒートポンプサイクル１０によって十分な暖房を行うことが困難な初期暖房運転時においても、この初期暖房運転モードによって、補助加熱手段による暖房を行うことができる。そして、この初期暖房モードが終了した後に、初期暖房運転フラグＦＬＧｏが０となる。なお、初期暖房モードの終了の判定基準は、特に限定されないが、例えば、冷媒の温度が標吹出温度ＴＡＯから求められる冷媒温度以上となった場合に、初期暖房モードが終了したと判定するようにすれば良い。
【０１３１】
なお、ここでは、ＰＴＣヒータ５０を通過して暖まった空気を室内凝縮器１２側を含む側の通路３５ａに流すことで冷媒温度を上昇させるために、エアミックスドア３４をＭＡＸ ＨＯＴの位置に制御している。しかしながら、初期暖房運転モードにおけるエアミックスドア３４の位置は特に限定されるものではなく、例えば、エアミックスドア３４をＭＡＸ ＣＯＯＬの位置に制御しても構わない。
【０１３２】
ステップＳ１０では、着霜フラグＦＬＧｆが１であるか否かが判定される。着霜フラグＦＬＧｆは、室外熱交換器２０が着霜していると判定されたことを示すフラグであり、着霜していると判定された場合に１に設定される。この着霜フラグＦＬＧｆの判定方法については、特に限定されないが、例えば、外気センサによって検出された外気温度と、室外熱交換器２０から吐出された冷媒圧力を検出する温度センサによって検出された冷媒温度との差が、予め実験的に設定された第１着霜判定値よりも大きく、かつ、該冷媒温度が、予め実験的に設定された第２着霜判定値（例えば、０℃）以下の場合に、着霜フラグＦＬＧｆを１に設定する。
【０１３３】
ステップＳ１０において、室外熱交換器２０が着霜していないと判定された場合、ステップＳ１３（暖房運転モード）に進む。また、ステップＳ９において、室外熱交換器２０が着霜していると判定された場合、ステップＳ１２（除霜運転モード）に進む。
【０１３４】
除霜運転モードでは、ＰＴＣヒータ５０を稼働（例えば、Ｈｉ稼働モード）させ、高段側膨張弁１３を全開状態とし、冷房用膨張弁２２を全閉状態とし、エアミックスドア３４の開度が室内凝縮器１２側を含む側の通路３５ａを閉塞させる最小開度となるようにエアミックスドア３４用のサーボモータの制御状態を決定し（すなわち、エアミックスドア３４をＭＡＸ ＣＯＯＬの位置に制御）、さらに、中間圧側開閉弁１６ａを閉弁状態とし、低圧側開閉弁１６ｂを絞り状態（全開と全閉の間の中間状態）とし、冷房用開閉弁１６ｃを開弁状態とする。この場合、室内凝縮器１２から吐出した高温高圧冷媒が、高段側膨張弁１３、低圧側開閉弁１６ｂを介して室外熱交換器２０に流入することによって、除霜を行うことができる。加えて、補助加熱手段であるＰＴＣヒータ５０を稼動させることで、室内蒸発器２３を通った通風空気を加熱し、この加熱された通風空気を、バイパス通路３５ｂを介して車室内に流すことにより、暖房を行うことができる。なお、低圧側開閉弁１６ｂを全開状態としても良い。
【０１３５】
除霜運転モードでは、以上の如く制御が実行されるので、ヒートポンプサイクル１０では、図１１のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。図１１に示すように、除霜運転モードでは、冷媒が過熱状態で循環する。
【０１３６】
まず、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高温高圧冷媒（図１１のａ点）が、低圧側開閉弁１６ｂの絞りによって減圧され（図１１のａ点→ｂ点）、室外熱交換器２０へ流入する。そして、室外熱交換器２０に流入した高温冷媒が室外熱交換器２０において除霜に用いられる（図１１のｂ点→ｃ点）。
【０１３７】
なお、除霜モードの終了の判定基準は、特に限定されないが、例えば、冷媒温度が、予め実験的に設定された第２着霜判定値（例えば、０℃）よりも大きくなったときに、除霜モードが終了したと判定するようにすれば良い。また、この除霜モードが終了した後に、着霜フラグＦＬＧｆを０にするようにしても良い。
【０１３８】
このように、本実施形態に係る車両用空調装置１では、この除霜運転モードによって、室外熱交換器２０に付着した霜を取り除く除霜運転時においても、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）によって暖房を行うことができる。これにより、本実施形態に係る車両用空調装置１では、補助暖房機による暖房を行う時間が長くなってしまって暖房効率が悪くなることが生じ難い。
【０１３９】
また、本実施形態では特に、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）が、エアミックスドア３４に対して送風空気流れ上流側に配置されている。
【０１４０】
このため、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）がエアミックスドア３４に対して送風空気流れ下流側（すなわち、バイパス通路３５ｂ）に配置された場合には補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）の面積が限定的となり易いのに比べて、大面積の補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）を配置することが容易にできる。これにより、送風機３２から送風された空気を広範囲の補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）に通すことができ、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）による加熱効率を向上させ易い。
【０１４１】
暖房運転モードでは、高段側膨張弁１３を冷媒を減圧させる絞り状態とし、冷房用膨張弁２２を全閉状態とし、エアミックスドア３４の開度がバイパス通路３５ｂを閉塞させる最小開度となるようにエアミックスドア３４用のサーボモータの制御状態を決定し、さらに、中間圧側開閉弁１６ａを開弁状態とし、低圧側開閉弁１６ｂを閉弁状態とし、冷房用開閉弁１６ｃを開弁状態とする。
【０１４２】
これにより、図５のステップＳ１６にて、各制御対象機器に制御信号あるいは制御電圧が出力されると、ヒートポンプサイクル１０は、図３の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられることになる。
【０１４３】
より詳細には、ヒートポンプサイクル１０が、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構の２つの圧縮機構にて冷媒を多段階に昇圧して、サイクルの中間圧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る、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）に切り替えられる。
【０１４４】
続くステップＳ１３２では、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから高段側膨張弁１３の入口側へ至るヒートポンプサイクル１０の高圧側冷媒圧力Ｐｄの目標高圧ＴＰｄを決定し、ステップＳ１３３へ進む。この目標高圧ＴＰｄは、図５のステップＳ４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。
【０１４５】
ステップＳ１３３では、現在の圧縮機１１の回転数Ｎｃが圧縮機１１の耐久性から予め決定される最大回転数Ｎｃｍａｘまで上昇しているか否か、すなわち、Ｎｃ＝Ｎｃｍａｘとなっているか否かが判定される。ステップＳ１３３にて、Ｎｃ＝Ｎｃｍａｘとなっていない場合には、ステップＳ１３４へ進み、サブクール制御が実行される。一方、Ｎｃ＝Ｎｃｍａｘとなっている場合には、ステップＳ１３５へ進む。
【０１４６】
ここで、ステップＳ１３４にて実行されるサブクール制御について、図７のフローチャートを用いて説明する。このサブクール制御は、ステップＳ１３３にて、Ｎｃ＝Ｎｃｍａｘとなっていない場合、すなわち、圧縮機１１の冷媒吐出能力を現在の能力よりも増加させることができる場合に実行される制御である。
【０１４７】
まず、図７のステップＳ１３４１では、室内凝縮器１２流出冷媒の目標過冷却度ＴＳＣを決定して、ステップＳ１３４２へ進む。具体的には、この目標過冷却度ＴＳＣは、室内凝縮器１２流出冷媒の温度および圧力に基づいて、サイクル効率（ＣＯＰ）が最大となるように決定される。
【０１４８】
ステップＳ１３４２では、室内凝縮器１２流出冷媒の温度および圧力に基づいて算出される現在の室内凝縮器１２流出冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＴＳＣより低くなっているか否かが判定される。ステップＳ１３４２にて、現在の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＴＳＣより低くなっている場合は、ステップＳ１３４４へ進み、現在の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＴＳＣより低くなっていない場合には、ステップＳ１３４３へ進む。
【０１４９】
ここで、本実施形態の過冷却度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。従って、過冷却度ＳＣの上昇に伴って、実際の液相冷媒の温度は低下することになる。そして、ステップＳ１３４３では、高段側膨張弁１３の弁開度を現在の弁開度に対して、予め定めた所定開度分だけ増加させてステップＳ１３８へ戻る。これにより、過冷却度ＳＣが低下して目標過冷却度ＴＳＣに近づく。
【０１５０】
ステップＳ１３４４では、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最小弁開度よりも大きくなっているか否かを判定する。ステップＳ１３４４にて、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最小弁開度よりも大きくなっている場合には、ステップＳ１３４５へ進み、高段側膨張弁１３の弁開度を現在の弁開度に対して予め定めた所定開度分だけ減少させて、ステップＳ１３８へ戻る。これにより、過冷却度ＳＣが上昇して、目標過冷却度ＴＳＣに近づく。
【０１５１】
一方、ステップＳ１３４４にて、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最小弁開度よりも大きくなっていない（すなわち、現在の弁開度が、最小弁開度になっている）場合には、現在の値よりも弁開度を減少させることはできないので、現在の弁開度が維持されて、ステップＳ１３８へ戻る。
【０１５２】
つまり、ステップＳ１３４にて実行されるサブクール制御では、圧縮機１１の冷媒吐出能力を現在の能力よりも増加させることができる場合に、高段側膨張弁１３の弁開度を調整して過冷却度ＳＣを目標過冷却度ＴＳＣに近づけることによって、サイクル効率を最大に近づける制御を行っている。
【０１５３】
次に、図６のステップＳ１３５では、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最大弁開度（全開状態）よりも小さくなっているか否かを判定する。ステップＳ１３５にて、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最大弁開度よりも小さくなっている場合には、ステップＳ１３６へ進み、乾き度制御を実行し、最大弁開度よりも小さくなっていない（すなわち、現在の弁開度が、最大弁開度になっている）場合には、ステップＳ１３７へ進み、ＰＴＣヒータ制御を実行する。
【０１５４】
ステップＳ１３６にて実行される乾き度制御については、図８のフローチャートを用いて説明する。この乾き度制御は、高段側膨張弁１３の弁開度を現在の開度よりも増加させることによって、室内凝縮器１２流出冷媒を気液二相状態とすることができる場合に実行される制御である。つまり、上述した従来技術の能力不足時に実行される制御に対応している。
【０１５５】
まず、ステップＳ１３６１では、現在の高圧側冷媒圧力ＰｄがステップＳ１３２にて決定された目標高圧ＴＰｄより低くなっているか否かが判定される。ステップＳ１３６１にて、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄより低くなっていると判定された場合には、ステップＳ１３６２へ進み、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄより低くなっていない（すなわち、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄ以上となっている）と判定された場合には、ステップＳ１３６４へ進む。
【０１５６】
ステップＳ１３６２では、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最大弁開度（全開状態）よりも小さくなっているか否かを判定する。ステップＳ１３６２にて、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最大弁開度よりも小さくなっていると判定された場合には、ステップＳ１３６３へ進み、高段側膨張弁１３の弁開度を現在の弁開度に対して、予め定めた所定開度分だけ増加させてステップＳ１３８へ戻る。
【０１５７】
一方、ステップＳ１３６２にて、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最大弁開度よりも小さくなっていない（すなわち、現在の弁開度が、最大弁開度になっている）と判定された場合には、現在の値よりも弁開度を増加させることはできないので、現在の弁開度が維持されて、ステップＳ１３８へ戻る。
【０１５８】
また、ステップＳ１３６４では、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最小弁開度よりも大きくなっているか否かを判定する。ステップＳ１３６４にて、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最小弁開度よりも大きくなっている場合には、ステップＳ１３６５へ進み、高段側膨張弁１３の弁開度を現在の弁開度に対して、予め定めた所定開度分だけ減少させてステップＳ１３８へ戻る。
【０１５９】
一方、ステップＳ１３６４にて、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最小弁開度よりも大きくなっていない（すなわち、現在の弁開度が、最小弁開度になっている）場合には、現在の値よりも弁開度を減少させることはできないので、現在の弁開度が維持されて、ステップＳ１３８へ戻る。
【０１６０】
つまり、ステップＳ１３６にて実行される乾き度制御では、圧縮機１１の冷媒吐出能力を現在の能力よりも増加させることができない場合に、高段側膨張弁１３の弁開度を増加させて、室内凝縮器１２流出冷媒の乾き度を増加させることによって、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂから流入させる冷媒流量（ガスインジェクション量）を増加させて送風空気を目標吹出温度ＴＡＯまで上昇させている。
【０１６１】
次に、図６のステップＳ１３７にて実行されるＰＴＣヒータ制御（ＰＴＣヒータ５０の能力制御）については、図９のフローチャートを用いて説明する。このＰＴＣヒータ制御は、圧縮機１１の回転数Ｎｃが最大回転数Ｎｃｍａｘとなっており、かつ、高段側膨張弁１３の現在の弁開度が、最大弁開度となっている場合、すなわち、圧縮機１１の回転数制御および高段側膨張弁１３の弁開度制御では、送風空気を目標吹出温度ＴＡＯまで上昇させることができない場合に実行される制御である。
【０１６２】
まず、ステップＳ１３７１では、現在の高圧側冷媒圧力ＰｄがステップＳ１３２にて決定された目標高圧ＴＰｄより高くなっているか否かが判定される。ステップＳ１３７１にて、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄより高くなっていると判定された場合には、ステップＳ１３７２へ進み、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄより高くなっていないと判定された場合には、ステップＳ１３７５へ進む。
【０１６３】
ステップＳ１３７１にて、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄより高くなっていると判定された場合は、室内凝縮器１２における加熱能力だけで、送風空気を目標吹出温度ＴＡＯまで昇温させることができる状態である。そこで、ステップＳ１３７２では、現在のＰＴＣヒータ５０の稼働状態を判定して、ＰＴＣヒータ５０による送風空気の加熱量を減少させる。
【０１６４】
具体的には、ステップＳ１３７２にて、ＰＴＣヒータ５０の稼働状態がＨｉ稼働モードであると判定された場合には、ステップＳ１３７３にてＬｏ稼働モードへ切り替えてステップＳ１３８へ戻る。また、ＰＴＣヒータ５０の稼働状態がＬｏ稼働モードであると判定された場合は、ステップＳ１３７４にてＯＦＦモードへ切り替えてステップＳ１３８へ戻る。さらに、ＰＴＣヒータ５０の稼働状態がＯＦＦモードであると判定された場合は、ＯＦＦモードを維持してステップＳ１３８へ戻る。
【０１６５】
一方、ステップＳ１３７１にて、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄより高くなっていないと判定された場合は、室内凝縮器１２における加熱能力だけでは、送風空気を目標吹出温度ＴＡＯまで昇温させることができない状態である。そこで、ステップＳ１３７５では、現在のＰＴＣヒータ５０の稼働状態を判定して、ＰＴＣヒータ５０による加熱量を増加させる。
【０１６６】
具体的には、ステップＳ１３７５にて、ＰＴＣヒータ５０の稼働状態がＨｉ稼働モードであると判定された場合には、Ｈｉ稼働モードを維持してステップＳ１３８へ戻る。また、ＰＴＣヒータ５０の稼働状態がＬｏ稼働モードであると判定された場合は、ステップＳ１３７６にてＨｉ稼働モードへ切り替えてステップＳ１３８へ戻る。さらに、ＰＴＣヒータ５０の稼働状態がＯＦＦモードであると判定された場合は、ステップＳ１３７７にてＬｏ稼働モードへ切り替えてステップＳ１３８へ戻る。
【０１６７】
そして、図６のステップＳ１３８では、高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄに近づくように、フィードバック制御手法によって圧縮機１１の回転数Ｎｃが決定される。圧縮機１１の回転数Ｎｃの決定については、図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１３８１では、現在の高圧側冷媒圧力ＰｄがステップＳ１３２にて決定された目標高圧ＴＰｄより低くなっているか否かが判定される。
【０１６８】
ステップＳ１３８１にて、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄより低くなっていると判定された場合には、ステップＳ１３８２へ進み、現在の圧縮機１１の回転数Ｎｃが最大回転数Ｎｃｍａｘより低くなっているか否かが判定される。ステップＳ１３８２にて、現在の圧縮機１１の回転数Ｎｃが最大回転数Ｎｃｍａｘより低くなっていると判定された際には、ステップＳ１３８３へ進み、圧縮機１１の回転数Ｎｃを予め定めた所定回転数分だけ増加させて図５のステップＳ１４へ戻る。
【０１６９】
一方、ステップＳ１３８２にて、現在の圧縮機１１の回転数Ｎｃが最大回転数Ｎｃｍａｘより低くなっていない（すなわち、現在の圧縮機１１の回転数Ｎｃが最大回転数Ｎｃｍａｘになっている）と判定された際には、現在の値よりも圧縮機１１の回転数Ｎｃを増加させることはできないので、現在の回転数Ｎｃが維持されて図５のステップＳ１４へ戻る。
【０１７０】
また、ステップＳ１３８１にて、現在の高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＴＰｄより低くなっていないと判定された場合には、ステップＳ１３８４へ進み、圧縮機１１の回転数Ｎｃを予め定めた所定回転数分だけ減少させて図５のステップＳ１４へ戻る。
【０１７１】
暖房運転モードでは、以上の如く制御フローが実行されるので、ヒートポンプサイクル１０では、図１２のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。なお、図１２では、サブクール制御時の冷媒の状態の変化を太実線で示し、サブクール制御時から乾き度制御へ移行した際の冷媒の状態の変化を太破線で示し、さらに、乾き度制御からＰＴＣヒータ制御へ移行した際の冷媒の状態の変化を太一点鎖線で示している。
【０１７２】
まず、暖房運転モード時に制御ステップＳ１３４（図７）で説明したサブクール制御が実行されると、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図１２のａ点）が室内凝縮器１２へ流入する。室内凝縮器１２へ流入した冷媒は、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（図１２のａ点→ｂ点）。これにより、送風空気が加熱される。
【０１７３】
室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨張弁１３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（図１２のｂ点→ｃ１点）。そして、高段側膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１４にて気液分離される（図１２のｃ１点→ｃ２点、ｃ１点→ｃ３点）。
【０１７４】
気液分離器１４にて分離された気相冷媒は、中間圧側開閉弁１６ａが開弁状態となっているので、中間圧冷媒通路１５を介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂへ流入し（図１２のｃ２点→ａ２点）、低段側圧縮機構吐出冷媒（図１２のａ１点）と合流して、高段側圧縮機構へ吸入される。
【０１７５】
一方、気液分離器１４にて分離された液相冷媒は、低圧側開閉弁１６ｂが閉弁状態となっているので、低段側固定絞り１７へ流入して低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される（図１２のｃ３点→ｃ４点）。低段側固定絞り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２１から送風された外気と熱交換して吸熱する（図１２のｃ４点→ｄ点）。
【０１７６】
室外熱交換器２０から流出した冷媒は、冷房用開閉弁１６ｃが開弁状態となっているので、膨張弁迂回用通路２５を介して、アキュムレータ２４へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ａ（図１２のｅ点）から吸入されて再び圧縮される。一方、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内に蓄えられる。
【０１７７】
なお、図１２においてｄ点とｅ点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は圧力損失が生じるからである。従って、理想的なサイクルでは、ｄ点とｅ点が一致していることが望ましい。このことは、他の運転状態においても同様である。
【０１７８】
従って、暖房運転モード時のサブクール制御では、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、サブクール制御では、室内凝縮器１２流出冷媒（図１２のｂ点）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。
【０１７９】
さらに、サブクール制御時に、圧縮機１１の回転数Ｎｃを最大回転数Ｎｃとなるまで増加させても、室内凝縮器１２にて、車室内へ吹き出される送風空気の温度を目標吹出温度ＴＡＯまで上昇させる加熱能力を発揮できない際には、サブクール制御から制御ステップＳ１３６（図８）で説明した乾き度制御へ移行する。
【０１８０】
乾き度制御へ移行すると、図１２の太破線に示すように冷媒の状態が変化する。なお、図１２では、乾き度制御時の冷媒の状態の符号として、サブクール制御と同様の状態の冷媒の符号に「’」をつけて示している。
【０１８１】
この乾き度制御では、高段側膨張弁１３の弁開度を増加させて、室内凝縮器１２流出冷媒の乾き度を増加させるので、室内凝縮器１２流出冷媒の状態が図１２のｂ’点へ変化する。さらに、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂから流入する冷媒圧力（図１２のｃ２’点他）および圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出される冷媒圧力（図１２のａ’点他）が、サブクール制御時に対して上昇する。
【０１８２】
従って、サブクール制御時に対して、圧縮機１１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ともに、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、サブクール制御時に対して、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。
【０１８３】
ところで、乾き度制御では、上記の如く、室内凝縮器１２における加熱能力を向上増加させることが期待できるものの、サブクール制御時に対して、室内凝縮器１２における出入口間エンタルピ差が低下してしまうので（図１２のａ点とｂ点とのエンタルピ差→ａ’点とｂ’点とのエンタルピ差）、高段側膨張弁１３の開度が一定の値よりも増加すると、加熱能力を増加させることができなくなってしまうことがある。
【０１８４】
そこで、本実施形態では、乾き度制御時に、高段側膨張弁１３の弁開度を最大弁開度となるまで増加させても、室内凝縮器１２にて、車室内へ吹き出される送風空気の温度を目標吹出温度ＴＡＯまで上昇させる加熱能力を発揮できない際、すなわち、乾き度制御時に車室内へ吹き出される送風空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯ以下となった際に、乾き度制御から制御ステップＳ１３７（図９）で説明したＰＴＣヒータ制御へ移行する。
【０１８５】
ＰＴＣヒータ制御へ移行すると、図１２の太一点鎖線に示すように冷媒の状態が変化する。なお、図１２では、サブクール制御と同様の状態の冷媒の符号に「’’」をつけて示している。
【０１８６】
このＰＴＣヒータ制御では、ＰＴＣヒータ５０へ印加する電圧を増加させてＰＴＣヒータ５０の加熱能力を増加させる。これにより、サブクール制御および乾き度制御時に対して、室内凝縮器１２へ流入する送風空気の温度が上昇し、室内凝縮器１２にて送風空気が吸熱する吸熱量、すなわち、室内凝縮器１２にて冷媒が送風空気に放熱する放熱量が一時的に減少する。
【０１８７】
このため、実質的に室内凝縮器１２の熱交換能力が低下して、ヒートポンプサイクル１０のサイクルバランスが、室内凝縮器１２内の冷媒圧力が上昇するようにバランスする（図１２のａ’’点、ｂ’’点）。従って、圧縮機１１吐出冷媒の温度が上昇し、室内凝縮器１２を流通する冷媒の温度と室内凝縮器１２へ流入する送風空気の温度差を拡大できる。
【０１８８】
さらに、圧縮機１１の高段側圧縮機構における圧縮行程（すなわち、図１２のａ２’点→ａ’’点で示す、中間圧ポート１１ｂから吐出ポート１１ｃへ至る範囲の圧縮行程）の圧縮仕事量を増加させることができ、乾き度制御に対して、室内凝縮器１２における出入口間エンタルピ差を増大させることができる（図１２のΔｉｃ２’→Δｉｃ２’’）。その結果、ＰＴＣヒータ制御時には、乾き度制御時に対して、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。
【０１８９】
上記したように、本実施形態に係る車両用空調装置１は、流量調整手段（エアミックスドア３４）に対して送風空気流れ上流側に配置された補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）を備える。
【０１９０】
このため、本実施形態に係る車両用空調装置１では、上記のような除霜運転モードを実行することができ、この除霜運転モードによれば、室内凝縮器１２から吐出した高温高圧冷媒を、高段側膨張弁１３、低圧側開閉弁１６ｂを介して室外熱交換器２０に流入することによって、除霜を行うことができる。加えて、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）を稼動させることで、室内蒸発器２３を通った通風空気を加熱し、この加熱された通風空気を、バイパス通路３５ｂを介して車室内に流すことにより、暖房を行うことができる。本実施形態に係る車両用空調装置１では、この除霜運転モードによって、室外熱交換器２０に付着した霜を取り除く除霜運転時においても、補助加熱手段によって暖房を行うことができ、
これにより、本実施形態に係る車両用空調装置１では、補助暖房機による暖房を行う時間が長くなってしまって暖房効率が悪くなることが生じ難い。
【０１９１】
また、本実施形態では、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）が、流量調整手段（エアミックスドア３４）に対して送風空気流れ上流側に配置されていることにより、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）がエアミックスドア３４に対して送風空気流れ下流側（すなわち、バイパス通路３５ｂ）に配置された場合には補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）の面積が限定的となり易いのに比べて、大面積の補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）を配置することが容易にできる。これにより、送風機３２から送風された空気を広範囲の補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）に通すことができ、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）による加熱効率を向上させ易い。
【０１９２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図１３を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）の配置を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１９３】
第１実施形態に係る車両用空調装置１では、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）を、流量調整手段（エアミックスドア３４）に対して送風空気流れ上流側に配置していた。しかしながら、図１３に示すように、本実施形態に係る車両用空調装置１では、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）を、エアミックスドア３４に対して送風空気流れ下流側に配置している。なお、ここでは、一例として、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）を、バイパス通路３５ｂ内に配置している。
【０１９４】
このため、本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様、除霜運転モードにおいて、室内凝縮器１２から吐出した高温高圧冷媒を、高段側膨張弁１３、低圧側開閉弁１６ｂを介して室外熱交換器２０に流入させることによって、除霜を行うことができる。加えて、補助加熱手段であるＰＴＣヒータ５０を稼動させることで、室内蒸発器２３を通った通風空気を加熱し、この加熱された通風空気を、バイパス通路３５ｂを介して車室内に流すことにより、暖房を行うことができる。なお、低圧側開閉弁１６ｂを全開状態としても良い。
【０１９５】
このように、本実施形態に係る車両用空調装置１においても、第１実施形態の場合と同様、除霜運転モードによって、室外熱交換器２０に付着した霜を取り除く除霜運転時においても、補助加熱手段（ＰＴＣヒータ５０）によって暖房を行うことができる。これにより、本実施形態に係る車両用空調装置１においても、補助暖房機による暖房を行う時間が長くなってしまって暖房効率が悪くなることが生じ難い。
【０１９６】
なお、図１３に示すように、本実施形態係る車両用空調装置１において、ＰＴＣヒータ５０とは別の補助加熱手段としてのＰＴＣヒータ６０を、室内凝縮器１２を含む側の通路３５ａに配置しても良い。
【０１９７】
この場合、別の補助加熱手段（ＰＴＣヒータ６０）を、除霜運転モードにおいて室内凝縮器１２内を流れる冷媒を暖めるなどの用途に利用することができる。
【０１９８】
加えて、この場合における除湿暖房モードでは、エアミックスドア３４をＭＡＸ ＣＯＯＬの位置とし、室内蒸発器２３によって冷却された送風空気を、パイパス通路３５ｂに配置された別の補助加熱手段（ＰＴＣヒータ６０）によって暖めることで除湿を行うことができる。このように、この除湿暖房モードでは、室内蒸発器２３による冷却と室内凝縮器１２による加熱を同時に行うのではなく、室内蒸発器２３による冷却と別の補助加熱手段（ＰＴＣヒータ６０）による加熱によって実現される。ここで、室内蒸発器２３による冷却と室内凝縮器１２による加熱を同時に行う場合には、多くの冷媒量が必要となり、冷凍サイクル内の冷媒量を調節するアキュムレータを大型としなければならないことが問題となる。しかしながら、上記のように、ＰＴＣヒータ５０とは別の補助加熱手段としてのＰＴＣヒータ６０を、室内凝縮器１２を含む側の通路３５ａに配置した場合には、このような問題が生じないという利点がある。
【０１９９】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
【０２００】
例えば、第１実施形態では、室内蒸発器２３を通って車室内に送風される送風空気を加熱する補助加熱手段として、ＰＴＣヒータ５０を用いていたが、この補助加熱手段はＰＴＣヒータ５０に限られるわけではない。従って、この補助加熱手段として、例えば、水加熱回路などを用いても良い。
【符号の説明】
【０２０１】
１１      圧縮機
１２      室内凝縮器（利用側熱交換器）
１３      高段側膨張弁
１６ａ    中間圧側開閉弁
１６ｂ    低圧側開閉弁
１７      低段側固定絞り
２０      室外熱交換器
２２      冷房用膨張弁
３４      エアミックスドア（流量調整手段）
５０      ＰＴＣヒータ（補助加熱手段）
６２      流量調整弁（加熱能力調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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