JP6383854B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車両用空調装置に関するものである。

従来から、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等に搭載される空調装置として、ヒートポンプ装置を備えた空調装置が知られている。これら車両用のヒートポンプ装置は、電動コンプレッサ、車室外に配設される車室外熱交換器、膨張弁、及び車室内に配設される車室内熱交換器を冷媒配管によって順に接続して構成されている（例えば、特許文献１参照）。

ヒートポンプ装置が暖房運転モードにあるときには、車室内熱交換器を放熱器とし、車室外熱交換器を吸熱器として作用させるように冷媒を流すので、車室外熱交換器に霜が付着することがある。車室外熱交換器に霜が付着すると除霜する必要があるが、特許文献１では、暖房運転モード中に強制的に冷房運転モードにして車室外熱交換器を放熱器として作用させるようにしている。

特開２０１１−５９８３号公報

しかしながら、特許文献１のように暖房運転モード中に強制的に冷房運転モードに切り替えると、車室内熱交換器が吸熱器となるため車室内に吹き出す吹出空気の温度が急に低下することになり、乗員が違和感を感じるという問題がある。

また、空調装置の運転モードとしては、空調用空気を上流側の車室内熱交換器で一旦冷却した後、下流側の車室内熱交換器で加熱する、いわゆる除湿暖房運転モードがある。このモードでは、上流側の車室内熱交換器を吸熱器として作用させ、下流側の車室内熱交換器を放熱器として作用させるように冷媒を流す。このモードの場合も、車室外熱交換器は吸熱器として作用するので霜が付着することになるが、特許文献１のように除霜のために強制的に冷房運転モードとした場合には下流側の車室内熱交換器で吸熱するため上述したように乗員が違和感を感じるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車室外熱交換器を除霜する際に車室に吹き出す吹出空気の温度変化を小さくして乗員が違和感を感じにくくすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、車室外熱交換器の着霜を判定した際に冷房モードとすることなく車室外熱交換器に高圧冷媒を供給できるようにした。

第１の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第１車室内熱交換器と、車室内において上記第１車室内熱交換器の空気流れ方向上流側に配設される第２車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器とを含むヒートポンプ装置と、
上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器を収容するとともに、該第１車室内熱交換器及び該第２車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットとを備えた車両用空調装置であって、
上記車室外熱交換器が吸熱器として作用した際に該車室外熱交換器に霜が付着しているか否かを判定する着霜判定手段と、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えており、
上記ヒートポンプ装置は、上記空調制御装置により、
上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器を放熱器とし、上記車室外熱交換器を吸熱器として作用させる暖房運転モードと、
上記第１車室内熱交換器を放熱器とし、上記第２車室内熱交換器を吸熱器とし、上記車室外熱交換器を放熱器として作用させる冷房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えられ、
上記空調制御装置には、上記着霜判定手段が接続され、
上記空調制御装置は、
上記暖房運転モード時に上記着霜判定手段により上記車室外熱交換器が着霜していると判定された場合には、上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器のうち、上記第１車室内熱交換器のみを放熱器としたまま、上記第２車室内熱交換器をバイパスして、上記第１車室内熱交換器、上記車室外熱交換器の順に高圧冷媒を導く除霜運転モードに切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、暖房運転モードで第１車室内熱交換器及び第２車室内熱交換器が放熱器となるので、十分な暖房能力が得られる。暖房運転モードにあるときに車室外熱交換器が着霜した場合には、除霜運転モードとなり、圧縮機から吐出した高圧冷媒が車室外熱交換器に導かれるので、霜を溶かすことが可能になる。この除霜運転モードでは、第１車室内熱交換器が放熱器のままなので、車室内空調ユニットから吹き出す空気の温度変化は小さくて済む。

第１の発明によれば、暖房運転モード時に車室外熱交換器が着霜した場合に、第１車室内熱交換器を放熱器としたまま、車室外熱交換器に高圧冷媒を導くことができる。これにより、除霜運転に切り替わったときに車室に吹き出す吹出空気の温度変化を小さくすることができ、乗員が違和感を感じにくくすることができる。

実施形態１にかかる車両用空調装置の概略構成図である。 車両用空調装置のブロック図である。 下流側車室内熱交換器を空気流れ方向上流側から見た斜視図である。 車室外熱交換器の正面図である。 暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 除湿暖房運転モードにある場合の図１相当図である。 冷房運転モードにある場合の図１相当図である。 極低外気時除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 低外気時除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 強除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 空調制御装置による制御手順を示すフローチャートである。 暖房運転モードが選択された場合の制御手順を示すフローチャートである。 除湿暖房運転モードが選択された場合の制御手順を示すフローチャートである。 実施形態２にかかる図１相当図である。 実施形態２にかかる図５相当図である。 実施形態２にかかる図６相当図である。 実施形態２にかかる図７相当図である。 実施形態２にかかる図８相当図である。 極低外気時強除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 実施形態２にかかる図９相当図である。 低外気時強除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 実施形態３にかかる図１相当図である。 実施形態３にかかる図５相当図である。 実施形態３にかかる図８相当図である。 強除霜運転モードにある場合の図１相当図である。 実施形態３にかかる図７相当図である。 実施形態４にかかる図１相当図である。 実施形態４にかかる図８相当図である。 極低外気時強除霜運転モードにある場合の図１相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる車両用空調装置１の概略構成図である。車両用空調装置１が搭載された車両は、走行用蓄電池及び走行用モーターを備えた電気自動車である。

車両用空調装置１は、ヒートポンプ装置２０と、車室内空調ユニット２１と、ヒートポンプ装置２０及び車室内空調ユニット２１を制御する空調制御装置２２（図２に示す）とを備えている。

ヒートポンプ装置２０は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサ３０と、車室内に配設される下流側車室内熱交換器（第１車室内熱交換器）３１と、車室内において下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器（第２車室内熱交換器）３２と、車室外に配設される車室外熱交換器３３と、アキュムレータ３４と、これら機器３０〜３４を接続する主冷媒配管４０〜４３と、第１〜第３分岐冷媒配管４４〜４６とを備えている。

電動コンプレッサ３０は、従来から周知の車載用のものであり、電動モーターによって駆動される。電動コンプレッサ３０の回転数を変更することによって単位時間当たりの吐出量を変化させることができる。電動コンプレッサ３０は、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。電動コンプレッサ３０には、走行用蓄電池から電力が供給される。

下流側車室内熱交換器３１は、図３に示すように、上側ヘッダタンク４７と、下側ヘッダタンク４８と、コア４９とを備えている。コア４９は、上下方向に延びるチューブ４９ａとフィン４９ｂとを交互に左右方向（図３の左右方向）に配列して一体化したものであり、空調用空気がチューブ４９ａ間を通過するようになっている。空調用空気の流れ方向を白抜きの矢印で示している。チューブ４９ａは、空気流れ方向に２列並んでいる。

空気流れ上流側のチューブ４９ａ及び下流側のチューブ４９ａの上端部は、上側ヘッダタンク４７に接続されて連通している。上側ヘッダタンク４７の内部には、該上側ヘッダタンク４７を空気流れ方向上流側と下流側とに仕切る第１仕切部４７ａが設けられている。第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側の空間が上流側のチューブ４９ａの上端に連通し、第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側の空間が下流側のチューブ４９ａの上端に連通している。

また、上側ヘッダタンク４７の内部には、該上側ヘッダタンク４７を左右方向に仕切る第２仕切部４７ｂが設けられている。第１仕切部４７ａにおける第２仕切部４７ｂよりも右側には、連通孔４７ｅが形成されている。

上側ヘッダタンク４７の左側面の空気流れ下流側には冷媒の流入口４７ｃが形成され、また、上流側には冷媒の流出口４７ｄが形成されている。

下側ヘッダタンク４８の内部には、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａと同様に、空気流れ方向上流側と下流側とに仕切る仕切部４８ａが設けられている。仕切部４８ａよりも空気流れ方向上流側の空間が上流側のチューブ４９ａの下端に連通し、仕切部４８ａよりも空気流れ方向下流側の空間が下流側のチューブ４９ａの下端に連通している。

この下流側車室内熱交換器３１は、上記のように構成したことで合計４つのパスを有している。すなわち、流入口４７ｃから流入した冷媒は、まず、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも左側の空間Ｒ１に流入し、空間Ｒ１に連通するチューブ４９ａ内を下へ向かって流れる。

その後、下側ヘッダタンク４８の仕切部４８ａよりも空気流れ方向下流側の空間Ｓ１に流入して右側へ流れてチューブ４９ａ内を上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向下流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも右側の空間Ｒ２に流入する。

次いで、空間Ｒ２内の冷媒は第１仕切部４７ａの連通孔４７ｅを通り、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも右側の空間Ｒ３に流入し、空間Ｒ３に連通するチューブ４９ａ内を下へ向かって流れる。

しかる後、下側ヘッダタンク４８の仕切部４８ａよりも空気流れ方向上流側の空間Ｓ２に流入して左側へ流れてチューブ４９ａ内を上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク４７の第１仕切部４７ａよりも空気流れ方向上流側で、かつ、第２仕切部４７ｂよりも左側の空間Ｒ４に流入し、流出口４７ｄから外部へ流出する。

上流側車室内熱交換器３２は、大きさが下流側車室内熱交換器３１よりも大きいだけであり、下流側車室内熱交換器３１と同様な構造を有しているので詳細な説明は省略する。

車室外熱交換器３３は、車両の前部に設けられたモータルーム（エンジン駆動車両におけるエンジンルームに相当）において該モータルームの前端近傍に配設され、走行風が当たるようになっている。車室外熱交換器３３は、図４に示すように、上側ヘッダタンク５７と、下側ヘッダタンク５８と、コア５９とを備えている。コア５９は、上下方向に延びるチューブ５９ａとフィン５９ｂとを交互に左右方向に配列して一体化したものであり、空調用空気がチューブ５９ａ間を通過するようになっている。

チューブ５９ａの上端部は上側ヘッダタンク５７に接続されて連通している。また、チューブ５９ａの下端部は下側ヘッダタンク５８に接続されて連通している。

下側ヘッダタンク５８の内部には、該下側ヘッダタンク５８の内部を左右方向に仕切る仕切部５８ａが設けられている。下側ヘッダタンク５８の左側には冷媒が流入する流入管５８ｂが設けられ、右側には冷媒が流出する流出管５８ｃが設けられている。

従って、この車室外熱交換器３３では、流入管５８ｂから流入した冷媒は、下側ヘッダタンク５８の仕切部５８ａよりも左側の空間Ｔ１に流入した後、該空間Ｔ１に連通するチューブ５９ａを上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク５７に流入して右側へ流れてから、チューブ５９ａを下へ向かって流れる。その後、下側ヘッダタンク５８の仕切部５８ａよりも右側の空間Ｔ２に流入した後、流出管５８ｃから外部へ流出する。

図１に示すように、車両にはクーリングファン３７が設けられている。このクーリングファン３７は、ファンモーター３８によって駆動され、車室外熱交換器３３に空気を送風するように構成されている。ファンモーター３８は、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。ファンモーター３８にも走行用蓄電池から電力が供給される。尚、クーリングファン３７は、例えば走行用インバータ等を冷却するためのラジエータに空気を送風することもできるものであり、空調の要求時以外にも作動させることが可能である。

アキュムレータ３４は、主冷媒配管４３の中途部において電動コンプレッサ３０の吸入口近傍に配設されている。

一方、主冷媒配管４０は、電動コンプレッサ３０の吐出口と下流側車室内熱交換器３１の冷媒流入口とを接続するものである。また、主冷媒配管４１は、下流側車室内熱交換器３１の冷媒流出口と車室外熱交換器３３の冷媒流入口とを接続するものである。主冷媒配管４２は、車室外熱交換器３３の冷媒流出口と上流側車室内熱交換器３２の冷媒流入口とを接続するものである。主冷媒配管４３は、上流側車室内熱交換器３２の冷媒流出口と電動コンプレッサ３０の吸入口とを接続するものである。

また、第１分岐冷媒配管４４は、主冷媒配管４１から分岐しており、主冷媒配管４２に接続されている。第２分岐冷媒配管４５は、主冷媒配管４１から分岐しており、主冷媒配管４３に接続されている。第３分岐冷媒配管４６は、主冷媒配管４２から分岐しており、主冷媒配管４３に接続されている。

また、ヒートポンプ装置２０は、高圧側流路切替弁５０、低圧側流路切替弁５１、第１膨張弁（上流側減圧部）５２、第２膨張弁（下流側減圧部）５３、第１逆止弁５４及び第２逆止弁５５を備えている。

高圧側流路切替弁５０及び低圧側流路切替弁５１は電動タイプの三方弁で構成されており、空調制御装置２２によって制御される。高圧側流路切替弁５０は、主冷媒配管４１の中途部に設けられており、第１分岐冷媒配管４４が接続されている。低圧側流路切替弁５１は、主冷媒配管４３の中途部に設けられており、第３分岐冷媒配管４６が接続されている。

第１膨張弁５２及び第２膨張弁５３は、電動タイプのものであり、流路を絞って冷媒を膨張させる膨張状態と、流路を開放して冷媒を膨張させずに流す非膨張状態とに切り替えられるようになっている。第１膨張弁５２及び第２膨張弁５３は空調制御装置２２によって制御される。膨張状態では、空調負荷の状態に応じて開度が設定される。

第１膨張弁５２は、主冷媒配管４１の高圧側流路切替弁５０よりも車室外熱交換器３３側において、車室外熱交換器３３よりも冷媒流れ方向上流側に配設されている。第２膨張弁５３は、主冷媒配管４２の第３分岐冷媒配管４６よりも車室外熱交換器３３側において、車室外熱交換器３３よりも冷媒流れ方向下流側に配設されている。つまり、第２膨張弁５３は、車室外熱交換器３３と圧縮機３０との間に配設されている。

第１逆止弁５４は、主冷媒配管４２に配設されており、主冷媒配管４２の車室外熱交換器３３側から上流側車室内熱交換器３２側へ向けての冷媒を流れを許容し、逆方向への冷媒の流れを阻止するように構成されている。

第２逆止弁５５は、第２分岐冷媒配管４５に配設されており、第２分岐冷媒配管４５の主冷媒配管４３側から主冷媒配管４１側へ向けての冷媒を流れを許容し、逆方向への冷媒の流れを阻止するように構成されている。

また、車室内空調ユニット２１は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を収容するケーシング６０と、ケーシング６０に収容される空気加熱器６１と、エアミックスドア（温度調節ドア）６２と、エアミックスドア６２を駆動するエアミックスドアアクチュエータ６３と、吹出モード切替ドア６４と、送風機６５とを備えている。

送風機６５は、車室内の空気（内気）と車室外の空気（外気）との一方を選択してケーシング６０内に空調用空気として送風するためのものである。送風機６５は、シロッコファン６５ａと、シロッコファン６５ａを回転駆動する送風モーター６５ｂとを備えている。送風モーター６５ｂは、空調制御装置２２に接続されてＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。送風モーター６５ｂにも走行用蓄電池から電力が供給される。

ケーシング６０は、車室内においてインストルメントパネル（図示せず）の内部に配設されている。ケーシング６０には、デフロスタ吹出口６０ａ、ベント吹出口６０ｂ及びヒート吹出口６０ｃが形成されている。これら吹出口６０ａ〜６０ｃはそれぞれ吹出モード切替ドア６４によって開閉される。吹出モード切替ドア６４は、図示しないが、空調制御装置２２に接続されたアクチュエータによって動作するようになっている。吹出モードとしては、例えば、デフロスタ吹出口６０ａに空調風を流すデフロスタモード、ベント吹出口６０ｂに空調風を流すベントモード、ヒート吹出口６０ｃに空調風を流すヒートモード、デフロスタ吹出口６０ａ及びヒート吹出口６０ｃに空調風を流すデフ／ヒートモード、ベント吹出口６０ｂ及びヒート吹出口６０ｃに空調風を流すバイレベルモード等である。

ケーシング６０内に導入された空調用空気は、全量が上流側車室内熱交換器３２を通過するようになっている。

エアミックスドア６２は、ケーシング６０内において、上流側車室内熱交換器３２と下流側車室内熱交換器３１との間に収容されている。エアミックスドア６２は、上流側車室内熱交換器３２を通過した空気のうち、下流側車室内熱交換器３１を通過する空気量を変更することによって、上流側車室内熱交換器３２を通過した空気と、下流側車室内熱交換器３１を通過した空気との混合割合を決定して吹出空気の温度調節を行うためのものである。

ケーシング６０における下流側車室内熱交換器３１の下流側には、上記空気加熱器６１が収容されている。空気加熱器６１は、例えば電流を流すことによって発熱するＰＴＣ素子を用いたＰＴＣヒータで構成することができる。空気加熱器６１は空調制御装置２２に接続され、ＯＮ及びＯＦＦの切り替えと、発熱量（電力供給量）が制御されるようになっている。空気加熱器６１にも走行用蓄電池から電力が供給される。

さらに、車両用空調装置１は、外気温度センサ７０と、車室外熱交換器温度センサ７１と、高圧側冷媒圧力検出センサ７２と、上流側車室内熱交換器温度センサ７３と、下流側車室内熱交換器温度センサ７４と、吹出空気温度センサ７５とを備えている。これらセンサ７０〜７５は空調制御装置２２に接続されている。

外気温度センサ７０は、車室外熱交換器３３よりも空気流れ方向上流側に配設されており、車室外熱交換器３３に流入する前の外部空気の温度（外気温度ＴＧ）を検出するためのものである。車室外熱交換器温度センサ７１は、車室外熱交換器３３の空気流れ方向下流側の面に配設されており、車室外熱交換器３３の表面温度を検出するためのものである。

高圧側冷媒圧力検出センサ７２は、主冷媒配管４０における電動コンプレッサ３０の吐出口側に配設されており、ヒートポンプ装置２０の高圧側の冷媒圧力を検出するためのものである。

上流側車室内熱交換器温度センサ７３は、上流側車室内熱交換器３２の空気流れ方向下流側に配設されており、上流側車室内熱交換器３２の表面温度を検出するためのものである。下流側車室内熱交換器温度センサ７４は、下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向下流側に配設されており、下流側車室内熱交換器３１の表面温度を検出するためのものである。

吹出空気温度センサ７５は、ケーシング６０から吹き出す吹出空気の温度を検出するためのものであり、車室の所定箇所に配設されている。

空調制御装置２２は、例えば、乗員による設定温度や外気温、車室内温度、日射量等の情報に基づいてヒートポンプ装置２０の運転モードを設定し、送風機６５の風量やエアミックスドア６２の開度を設定する。そして、その設定した運転モードとなるようにヒートポンプ装置２０を制御し、さらに、設定風量や設定開度となるように送風機６５及びエアミックスドアアクチュエータ６３を制御するものであり、周知の中央演算装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。また、空調の負荷に応じて電動コンプレッサ３０やファンモーター３８を制御し、また、必要に応じて空気加熱器６１も制御する。

空調制御装置２２は、通常のオートエアコン制御と同様に後述するメインルーチンにおいて、ヒートポンプ装置２０の運転モードの切り替え、送風機６５の風量、エアミックスドア６２の開度、吹出モードの切り替え、電動コンプレッサ３０、送風モーター６５ｂの制御を行い、例えば、ファンモーター３８は、基本的には電動コンプレッサ３０の作動中には作動するが、電動コンプレッサ３０が停止状態であっても、走行用インバーター等の冷却が必要な場合には作動する。

ヒートポンプ装置２０の運転モードは、暖房運転モード、除湿暖房運転モード、冷房運転モード、極低外気時除霜運転モード（第１除霜運転モード）、低外気時除霜運転モード（第２除霜運転モード）の５種類ある。

暖房運転モードは、例えば外気温度が０℃よりも低い場合（極低外気時）に選択される運転モードである。暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器とし、車室外熱交換器３３を吸熱器として作用させる。

すなわち、図５に示すように、高圧側流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入させるように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁５１は、車室外熱交換器３３から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。第１膨張弁５２は膨張状態にし、第２膨張弁５３は非膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、主冷媒配管４１から第１分岐冷媒配管４４を流れて上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環する。つまり、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に高温状態の冷媒が流入するので、空調用空気は、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２の両方によって加熱されることになり、よって、高い暖房能力が得られる。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、主冷媒配管４３から第２分岐冷媒配管４５を通って主冷媒配管４１に流入する。主冷媒配管４１に流入した冷媒は、第１膨張弁５２を通過することで膨張し、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は、外部空気から吸熱して主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管４６を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図６に示す除湿暖房運転モードは、例えば外気温度が０℃以上２５℃以下の場合に選択される運転モードである。除湿暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、上流側車室内熱交換器３２及び車室外熱交換器３３を吸熱器として作用させる。

すなわち、高圧側流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入しないように、第１膨張弁５２側へ流すように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁５１は、上流側車室内熱交換器３２から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。第１膨張弁５２は膨張状態にし、第２膨張弁５３は非膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、主冷媒配管４１を通って第１膨張弁５２を通過することで膨張し、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は、外部空気から吸熱して主冷媒配管４２を通って上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環して空調用空気から吸熱する。上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、主冷媒配管４３を通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図７に示す冷房運転モードは、例えば外気温度が２５℃よりも高い場合に選択される運転モードである。冷房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器とし、車室外熱交換器３３を放熱器として作用させる。

すなわち、高圧側流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入しないように、第１膨張弁５２側へ流すように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁５１は、上流側車室内熱交換器３２から流出した冷媒をアキュムレータ３４に流入させるように流路を切り替える。第１膨張弁５２は非膨張状態にし、第２膨張弁５３は膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、主冷媒配管４１を通って膨張することなく、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は放熱して主冷媒配管４２を通って第２膨張弁５３を通過することで膨張し、上流側車室内熱交換器３２に流入する。上流側車室内熱交換器３２に流入した冷媒は、上流側車室内熱交換器３２を循環して空調用空気から吸熱する。上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、主冷媒配管４３を通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図８に示す極低外気時除霜運転モードは、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３に霜が付着した場合に選択される運転モードである。暖房運転モードでは、上述のように下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２が放熱器となっている。極低外気時除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、高圧側流路切替弁５０及び低圧側流路切替弁５１は、暖房運転モードと同じ状態にしておき、第１膨張弁５２を非膨張状態にし、第２膨張弁５３を膨張状態にする。

第１膨張弁５２を非膨張状態にすることで、下流側車室内熱交換器３１から流出した高温の冷媒はそのまま車室外熱交換器３３に流入することになるので、車室外熱交換器３３の表面温度が上昇して霜が溶ける。図８に示す極低外気時除霜運転モードにおいて、第２膨張弁５３を非膨張状態にしてもよい。

図９に示す低外気時除霜運転モードは、除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器３３に霜が付着した場合に選択される運転モードである。除湿暖房運転モードでは、上述のように下流側車室内熱交換器３１が放熱器となり、上流側車室内熱交換器３２が吸熱器となっている。低外気時除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、かつ、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、高圧側流路切替弁５０及び低圧側流路切替弁５１は、除湿暖房運転モードと同じ状態にしておき、第１膨張弁５２を非膨張状態にし、第２膨張弁５３を膨張状態にする。

第１膨張弁５２を非膨張状態にすることで、下流側車室内熱交換器３１から流出した高温の冷媒はそのまま車室外熱交換器３３に流入することになるので、車室外熱交換器３３の表面温度が上昇して霜が溶ける。

図１０に示すモードは、極低外気時及び低外気時に図９に示す除霜運転モードよりも強い除霜が必要な場合に選択される運転モードであり、極低外気時強除霜運転モード、低外気時強除霜運転モードである。強除霜運転モードでは、上流側車室内熱交換器３２に冷媒を流さず、下流側車室内熱交換器３１を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、高圧側流路切替弁５０は、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２の流入口に流入しないように、第１膨張弁５２側へ流すように流路を切り替える。低圧側流路切替弁５１は、暖房運転モードと同じ状態にしておき、第１膨張弁５２及び第２膨張弁５３を非膨張状態にする。

強除霜運転モードでは、電動コンプレッサ３０から吐出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２に流さないようにしたので、上流側車室内熱交換器３２での放熱がなく、より高温の冷媒を車室外熱交換器３３に供給できる。これにより、強力な除霜運転が可能となる。

暖房運転モード、除湿暖房運転モード、冷房運転モード、極低外気時除霜運転モード、低外気時除霜運転モード、強除霜運転モードのいずれの運転モードであっても、下流側車室内熱交換器３１は放熱器として作用する。

また、いずれの運転モードであっても、車室外熱交換器３３に対して冷媒を流入させる冷媒配管は主冷媒配管４１であり、また、車室外熱交換器３３から冷媒を流出させる冷媒配管は主冷媒配管４２である。従って、車室外熱交換器３３では、常に同一方向に冷媒が流れることなり、冷媒が逆方向にも流れる構成のヒートポンプ装置と比較した場合に、冷媒の分流性について同方向の分流性をのみを考慮した車室外熱交換器３３とすればよく、車室外熱交換器３３の熱交換性能を比較的容易に高めることができる。

また、いずれの運転モードであっても、下流側車室内熱交換器３１の空気流れ方向下流側のチューブ４９ａに冷媒を流通させた後、上流側のチューブ４９ａに冷媒を流通させてから排出するようにできる。これにより、下流側車室内熱交換器３１の冷媒の流れを外部空気の流れ方向と対向させる、対向流配置となるように下流側車室内熱交換器３１を配置することができる。また、いずれの運転モードであっても、同様に、上流側車室内熱交換器３２の空気流れ方向下流側のチューブ（図示せず）に冷媒を流通させた後、上流側のチューブ（図示せず）に冷媒を流通させてから排出するようにできるので、上流側車室内熱交換器３２も対向流配置が可能となる。

下流側車室内熱交換器３１を対向流配置とすることで、特に暖房モードにおいてより高温の冷媒が下流側車室内熱交換器３１における空気流れ方向下流側を流れることになるので、効率よく暖房を行うことができ、暖房性能が向上する。

また、上流側車室内熱交換器３２を対向流配置とすることで、特に冷房モードにおいてより低温の冷媒が上流側車室内熱交換器３２における空気流れ方向下流側を流れることになるので、効率よく冷房を行うことができ、冷房性能が向上する。

図２に示すように、空調制御装置２２は、車室外熱交換器３３に霜が付着しているか否かを判定する着霜判定部２２ａを有している。着霜判定部２２ａは、外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧから、車室外熱交換器温度センサ７１で検出された車室外熱交換器７１の表面温度を差し引いて、その値が例えば２０（℃）よりも大きな値である場合には、着霜していると判定する。すなわち、車室外熱交換器３３に霜が付着していると、車室外熱交換器３３において冷媒が吸熱できず、冷媒温度が上昇しないことを利用して着霜判定を行っている。従って、上記の２０という値は、車室外熱交換器３３が着霜しているか否かを判定できる値であればよく、他の値であってもよい。また、着霜判定部２２ａの構成としては、例えばタイマーを使用し、暖房運転を開始してから所定時間経過した時点で車室外熱交換器３３が着霜していると判定するようにしてもよい。

次に、図１１〜図１３に基づいて空調制御装置２２による制御手順を説明する。図１０はメインルーチンを示すものである。スタート後のステップＳＡ１では外気温度センサ７０で検出された外気温度ＴＧを読み込む。ステップＳＡ１に続くステップＳＡ２では、外気温度ＴＧが０℃よりも低いか、０℃以上２５℃以下であるか、２５℃よりも高いか判定する。

ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが０℃よりも低いと判定された場合には、ステップＳＡ３に進み、ヒートポンプ装置２０を暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。暖房運転モードでは、車室内空調ユニット２１の吹出モードは主にヒートモードが選択される。また、吹出空気の温度が目標温度となるように、エアミックスドア６２を動作させる。

ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが０℃以上２５℃以下と判定された場合には、ステップＳＡ４に進み、ヒートポンプ装置２０を除湿暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。ステップＳＡ２で外気温度ＴＧが２５℃よりも高いと判定された場合には、ステップＳＡ５に進み、ヒートポンプ装置２０を冷房運転モードに切り替えてメインルーチンのエンドに進む。

ステップＳＡ３では、図１２に示す暖房運転モード選択時のサブルーチン制御が行われる。この制御は、ステップＳＢ１において車室外熱交換器３３に霜が付着しているか否かを判定する。これは着霜判定部２２ａで行われ、外気温度ＴＧから車室外熱交換器７１の表面温度を差し引いたときの値が２０よりも大きな値である場合には着霜していると判定してステップＳＢ２に進む。一方、外気温度ＴＧから車室外熱交換器７１の表面温度を差し引いたときの値が２０以下である場合には着霜していないと判定してメインルーチンに戻る。

ステップＳＢ２では、極低外気時除霜運転モードに切り替える。電動コンプレッサ３０は作動させたままで運転モードを切り替える。

暖房運転モード（図５に示す）から極低外気時除霜運転モード（図８に示す）に切り替える際には、ヒートポンプ装置２０の第１膨張弁５２を膨張状態から非膨張状態に切り替える。これにより、車室外熱交換器３３に高圧冷媒が供給されて放熱器として作用するので車室外熱交換器３３の表面温度が上昇し、車室外熱交換器３３の表面の霜が溶けていく。このとき、第１膨張弁５２による減圧度合いを、暖房運転モード時に比べて低くなるように制御してもよい。また、第２膨張弁５３による減圧度合いを、暖房運転モード時に比べて低くなるように制御してもよい。

また、極低外気時除霜運転モードに切り替える際に第１膨張弁５２を非膨張状態に切り替えるだけなので、暖房運転モード時に冷媒が流れている冷媒配管と同じ冷媒配管に冷媒を流したまま極低外気時除霜運転モードを行うことができる。よって、冷媒配管が変わることに起因する冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらない。

極低外気時除霜運転モードに切り替えると、車室外熱交換器３３が放熱器となるので、下流側車室内熱交換器３１や上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度が低下する懸念がある。

そこで、本実施形態では、ステップＳＢ２で極低外気時除霜運転モードに切り替えた後、ステップＳＢ３に進み、車室内空調ユニット２１から車室内へ吹き出す吹出空気の温度を補正する吹出空気補正制御を行う。

具体的には、エアミックスドア制御（温度調節ドア制御）、コンプレッサ制御（圧縮機制御）、空気加熱器制御、送風機制御の４つが行われる。

エアミックスドア制御は、エアミックスドア６２の動作を、吹出空気の温度が上昇する側に補正する制御である。すなわち、下流側車室内熱交換器３１が上流側車室内熱交換器３２よりも冷媒流れ方向で上流側に位置しているので、下流側車室内熱交換器３１には、上流側車室内熱交換器３２に比べて高温の冷媒が流通しており、下流側車室内熱交換器３１の表面温度の方が高くなっている。この下流側車室内熱交換器３１を通過する空気量が増えるようにエアミックスドア６２を動作させる。

コンプレッサ制御は、極低外気時除霜運転モードにおける電動コンプレッサ３０の吐出量を暖房運転モード時の吐出量に比べて増加させる制御である。電動コンプレッサ３０の吐出量を増加させることによって下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度が上昇するので、吹出空気の温度低下を抑制できる。

コンプレッサ制御では、高圧側冷媒圧力検出センサ７２で検出されたヒートポンプ装置２０の高圧側の冷媒圧力に基づいて電動コンプレッサ３０の吐出量の上限を設定する。具体的には、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２内の圧力が異常に上昇しないように、高圧側の冷媒圧力が所定値まで高まった場合に電動コンプレッサ３０の吐出量を抑制する。

また、コンプレッサ制御では、高圧側冷媒圧力検出センサ７２により検出された冷媒圧力と、上流側車室内熱交換器温度検出センサ７３で検出された上流側車室内熱交換器３２の表面温度とに基づいて電動コンプレッサ３０の吐出量の上限を設定する制御を行ってもよい。この制御では、上流側車室内熱交換器３２内の圧力が異常に上昇しないように、高圧側の冷媒圧力が所定値まで高まった場合に電動コンプレッサ３０の吐出量を抑制するとともに、上流側車室内熱交換器３２の表面温度が霜の付着する恐れがある温度まで低下しないように電動コンプレッサ３０の吐出量を制御する。

空気加熱器制御は、空気加熱器６１を作動させて空調用空気を暖める制御である。空気加熱器６１の発熱量は、外気温度、上流側車室内熱交換器温度センサ７３で検出された上流側車室内熱交換器３２の表面温度、下流側車室内熱交換器温度センサ７４で検出された下流側車室内熱交換器３１の表面温度等によって変更することが可能である。

送風機制御では、送風量が減少するように送風機６５を制御する。具体的には、極低外気時除霜運転モードにおける送風機６５の送風量を、暖房運転モード時の送風量よりも減少させる。これにより、吹出空気の温度低下を抑制することが可能になる。

上記エアミックスドア制御、コンプレッサ制御、空気加熱器制御、送風機制御は、この順に時間的に優先順位を付けて行われるが、例えば、エアミックスドア制御のみで吹出空気の温度低下を抑制できる場合には、エアミックスドア制御のみ行ってもよい。

また、同様に、エアミックスドア制御とコンプレッサ制御のみ行ってもよいし、エアミックスドア制御、コンプレッサ制御及び空気加熱器制御のみ行ってもよい。

エアミックスドア６２の制御は消費電力が少ないという利点がある。エアミックスドア制御を最優先させているので、車両の電力消費が抑制される。

また、コンレッサ制御の優先順位を高めているので、電動コンプレッサ３０の吐出量を変化させることによる吹出空気温度の調整をきめ細かく行うことが可能になる。さらに、空気加熱器制御の優先順位を下げていることで、空気加熱器６１を作動させることによる電力消費を抑制することが可能になる。また、送風機制御の優先順位を最も下げていることで、吹出空気温度が多少低下した場合にも乗員が違和感を感じにくくなるという利点がある。このように時間的に優先順位をつけているので、消費電力を抑制しながら、乗員が違和感を感じにくくすることができる。

尚、エアミックスドア制御、コンプレッサ制御、空気加熱器制御、送風機制御のうち、任意の２つ以上の制御を行うように構成してもよい。この場合も優先順位は上記したとおりに設定するのが好ましい。

上記のようにして吹出空気補正制御を行った後、ステップＳＢ４に進み、車室外熱交換器３３の除霜が完了したか否かを判定する。この除霜判定としては、例えばタイマを用い、極低外気時除霜運転モードが開始されてから経過した時間が所定時間（例えば１分）経過した場合に、除霜が完了したと判定してもよいし、上記した外気温度ＴＧと車室外熱交換器３３の表面温度との差に基づいて判定してもよい。

ステップＳＢ４においてＮＯと判定されて除霜が完了していない場合には、ステップＳＢ２に戻って極低外気時除霜運転を継続する。ステップＳＢ４においてＹＥＳと判定されて除霜が完了している（完了していると推定される）場合には、ステップＳＢ５に進む。

ステップＳＢ５では、暖房運転モードに復帰する。すなわち、ヒートポンプ装置２０の非膨張状態にある第１膨張弁５２を膨張状態に切り替える。このとき、電動コンプレッサ３０は作動させたままにしておく。

極低外気時除霜運転モードから暖房運転モードに切り替える際に第１膨張弁５２を膨張状態に切り替えるだけなので、極低外気時除霜運転モード時に冷媒が流れている冷媒配管と同じ冷媒配管に冷媒を流したまま暖房運転モードに復帰できる。よって、冷媒配管が変わることに起因する冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらない。

暖房モードに復帰した後、ステップＳＢ６に進み、ステップＳＢ３で行った吹出空気温度補正制御を終了させる。このステップＳＢ６では、送風機制御の終了、空気加熱器制御の終了、コンプレッサ制御の終了、エアミックスドア制御の終了の順で時間的に優先順位を付けて行う。

送風機制御の終了を最優先で行うことで、吹出空気温度が多少低下している場合に早期に終了させることが可能になり、乗員が違和感を感じにくくなる。また、空気加熱器制御の終了の優先順位を高めているので、電力消費を抑制することが可能になる。また、エアミックスドア制御の終了の優先順位を最も下げていることで、消費電力を抑制しながら乗員の快適性を維持することが可能になる。

ステップＳＢ６を経た後、メインルーチンに戻る。

また、図１１に示すメインルーチンにおいてステップＳＡ４に進んで除湿暖房運転モードが選択された場合には、図１３に示す除湿暖房運転モードのサブルーチン制御が行われる。この制御は、ステップＳＣ１において着霜判定を行う。これは暖房運転モードのステップＳＢ１と同じである。車室外熱交換器３３に霜が付着していない場合にはメインルーチンに戻り、霜が付着している場合には、ステップＳＣ２に進み、低外気時強除霜運転モードに切り替える。このとき、電動コンプレッサ３０は作動させたままにしておく。

除湿暖房運転モード（図６に示す）から低外気時強除霜運転モード（図１０に示す）に切り替える際には、ヒートポンプ装置２０の第１膨張弁５２を膨張状態から非膨張状態に切り替える。これにより、車室外熱交換器３３に高圧冷媒が供給されて放熱器として作用するので車室外熱交換器３３の表面温度が上昇し、車室外熱交換器３３の表面の霜が溶けていく。

また、低外気時強除霜運転モードに切り替える際に第１膨張弁５２を非膨張状態に切り替えるだけなので、除湿暖房運転モード時に冷媒が流れている冷媒配管と同じ冷媒配管に冷媒を流したまま低外気時強除霜運転モードを行うことができる。よって、冷媒配管が変わることに起因する冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらない。

低外気時強除霜運転モードに切り替えると、車室外熱交換器３３が放熱器となるので、下流側車室内熱交換器３１や上流側車室内熱交換器３２に流入する冷媒の温度が低下する懸念がある。

そこで、本実施形態では、ステップＳＣ３において極低外気時除霜運転モードのステップＳＢ３と同様に吹出空気補正制御を行う。

吹出空気補正制御を行った後、ステップＳＣ４に進み、吹出空気温度の補正が完了した否かを判定する。吹出空気温度の補正が完了した場合には、ＹＥＳと判定されてステップＳＣ６に進み、車室外熱交換器３３の除霜が完了したか否かを判定する。ステップＳＣ４で吹出空気温度の補正が完了していない場合には、ＮＯと判定されてステップＳＣ５に進み、低外気時除霜運転モードを選択し、低外気時強除霜運転モードよりも弱い除霜運転を行う。その後、ステップＳＣ６に進み、車室外熱交換器３３の除霜が完了したか否かを判定する。ステップＳＣ６は、ステップＳＢ４と同様である。

ステップＳＣ６においてＮＯと判定されて除霜が完了していない場合には、ステップＳＣ２に戻る。ステップＳＣ６においてＹＥＳと判定されて除霜が完了している（完了していると推定される）場合には、ステップＳＣ７に進む。

ステップＳＣ７では、除湿暖房運転モードに復帰する。すなわち、ヒートポンプ装置２０の非膨張状態にある第１膨張弁５２を膨張状態に切り替える。このとき、電動コンプレッサ３０は作動させたままにしておく。

低外気時除霜運転モードから除湿暖房運転モードに切り替える際に第１膨張弁５２を膨張状態に切り替えるだけなので、低外気時除霜運転モード時に冷媒が流れている冷媒配管と同じ冷媒配管に冷媒を流したまま除湿暖房運転モードに復帰できる。よって、冷媒配管が変わることに起因する冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらない。

除湿暖房モードに復帰した後、ステップＳＣ８に進み、ステップＳＣ３で行った吹出空気温度補正制御を終了させる。このステップＳＣ８では、極低外気時除霜運転モードのステップＳＢ６と同様な制御を行う。ステップＳＣ８を経た後、メインルーチンに戻る。

以上説明したように、この実施形態１にかかる車両用空調装置１によれば、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３が着霜した場合に、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に高圧冷媒を導くようにし、また、除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器３３が着霜した場合には、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、かつ、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器としたまま、車室外熱交換器３３に高圧冷媒を導くことができる。これにより、除霜運転に切り替わったときに車室に吹き出す吹出空気の温度変化を小さくすることができ、乗員が違和感を感じにくくすることができる。

また、冷媒配管を変えることなく暖房運転モードと極低外気時除霜運転モードとの切り替え、除湿暖房運転モードと低外気時除霜運転モードとの切り替えを行うができるので、冷媒の無駄な放熱や吸熱が起こらず、除霜運転を効率よく行うことができる。

また、電動コンプレッサ３０を作動させたまま、暖房運転モードと極低外気時除霜運転モードとの切り替え、除湿暖房運転モードと低外気時除霜運転モードとの切り替えを行うができるので、各運転モードへの切替後に直ちに運転を開始でき、乗員の快適性をより一層向上できる。

また、ステップＳＢ３及びステップＳＣ３において吹出空気温度補正制御を行うようにしたことで、極低外気時除霜運転モード及び低外気時除霜運転モードへ切り替わった際に車室への吹出空気温度の低下を抑制できるので、乗員の快適性をより一層向上できる。

また、極低外気時除霜運転モード及び低外気時除霜運転モードへ切り替える場合に電動コンプレッサ３０の吐出量の上限を設定することで、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２内の過剰な圧力上昇を抑制でき、ヒートポンプ装置２０の信頼性を高めることができる。

また、極低外気時除霜運転モード及び低外気時除霜運転モードへ切り替える場合に電動コンプレッサ３０の吐出量を制御することで、下流側車室内熱交換器３１内の過剰な圧力上昇を抑制してヒートポンプ装置２０の信頼性を高めることができるとともに、上流側車室内熱交換器３２に霜が発生しないようにして高い空調性能を得ることができる。

尚、上記実施形態では、ステップＳＢ３及びステップＳＣ３において吹出空気温度補正制御を行うようにしているが、吹出空気温度補正制御は省略してもよい。

また、ステップＳＢ１及びステップＳＣ１の着霜判定は、霜を直接検出するセンサを用いて行ってもよい。

また、上記実施形態では、上記ヒートポンプ装置２０の高圧側流路切替弁５０及び低圧側流路切替弁５１の両方を三方弁で構成しているが、いずれか一方または両方を２つの開閉弁を組み合わせ構成してもよく、流路の切替手段は特に限定されない。

（実施形態２）
図１４〜図２１は、本発明の実施形態２にかかる車両用空調装置１の概略構成図である。実施形態２の車両用空調装置１は、冷媒配管の取り回しが実施形態１のもの異なっており、車室内空調ユニット２１の構成は実施形態１のものと同様である。以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。

実施形態２では、主冷媒配管４０〜４３は、実施形態１と同様に構成されている。実施形態２では、第１〜第３分岐冷媒配管８１〜８３が設けられている。

第１分岐冷媒配管８１は、主冷媒配管４１の下流側車室内熱交換器３１側から分岐しており、主冷媒配管４２に接続されている。第２分岐冷媒配管８２は、主冷媒配管４１の車室外熱交換器３３側から分岐しており、主冷媒配管４３に接続されている。第３分岐冷媒配管８３は、主冷媒配管４２から分岐しており、主冷媒配管４３に接続されている。

ヒートポンプ装置２０は、第１膨張弁５２、第２膨張弁５３及び第１〜６開閉弁９１〜９６を備えてている。

第１膨張弁５２及び第２膨張弁５３は、実施形態１と同様に構成されている。第１膨張弁５２は、第１分岐冷媒配管８１の中途部に配設されている。第２膨張弁５３は、主冷媒配管４２の中途部において、車室外熱交換器３３と第３分岐冷媒配管８３との間に配設されている。

第１〜６開閉弁９１〜９６は電動タイプのものであり、空調制御装置２２により制御される。第１開閉弁９１は、主冷媒配管４１の中途部において、第１分岐冷媒配管８１と車室外熱交換器３３との間に配設されている。第２開閉弁９２は、主冷媒配管４２の中途部において、第３分岐冷媒配管８３と上流側車室内熱交換機３２との間に配設されている。第３開閉弁９３は、第１分岐冷媒配管８１の中途部に配設されている。第４冷媒配管９４は、主冷媒配管４３の中途部において、第２分岐冷媒配管８２と第３分岐冷媒配管８３との間に配設されている。第５開閉弁９５は、第２分岐冷媒配管８２の中途部に配設されている。第６開閉弁９６は、第３分岐冷媒配管８３の中途部に配設されている。

実施形態２のヒートポンプ装置２０の運転モードも、暖房運転モード、除湿暖房運転モード、冷房運転モード、極低外気時除霜運転モード、低外気時除霜運転モードの５種類ある。

図１５に示す暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器とし、車室外熱交換器３３を吸熱器として作用させる。

すなわち、第１開閉弁９１、第２開閉弁９２、第４開閉弁９４を閉じ、第３開閉弁９３、第５開閉弁９５、第６開閉弁９６を開く。第１膨張弁５２は非膨張状態にし、第２膨張弁５３は膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、主冷媒配管４１から第１分岐冷媒配管８１を流れて上流側車室内熱交換器３２に流入し、上流側車室内熱交換器３２を循環する。

上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、主冷媒配管４３から第３分岐冷媒配管８３を通って主冷媒配管４２に流入する。主冷媒配管４２に流入した冷媒は、第２膨張弁５３を通過することで膨張し、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３に流入した冷媒は、外部空気から吸熱して主冷媒配管４１、第２分岐冷媒配管８２を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図１６に示す除湿暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、上流側車室内熱交換器３２及び車室外熱交換器３３を吸熱器として作用させる。

すなわち、暖房運転モードと同様に、第１開閉弁９１、第２開閉弁９２、第４開閉弁９４を閉じ、第３開閉弁９３、第５開閉弁９５、第６開閉弁９６を開く。そして、第１膨張弁５２は膨張状態にし、第２膨張弁５３は非膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、主冷媒配管４１を通って第１分岐冷媒配管８１を通る。そして、第１膨張弁５２を通過することで膨張し、上流側車室内熱交換器３２に流入する。上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、主冷媒配管４２、第３分岐冷媒配管８３、主冷媒配管４２を通って車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３を循環した冷媒は、主冷媒配管４１から第２分岐冷媒配管８２、主冷媒配管４３を順に通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図１７に示す冷房運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器とし、車室外熱交換器３３を放熱器として作用させる。

すなわち、第１開閉弁９１、第２開閉弁９２、第４開閉弁９４を開き、第３開閉弁９３、第５開閉弁９５、第６開閉弁９６を閉じる。そして、第２膨張弁５３は膨張状態にする。

この状態で電動コンプレッサ３０を作動させると、電動コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒が主冷媒配管４０を流れて下流側車室内熱交換器３１に流入し、下流側車室内熱交換器３１を循環する。下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒は、主冷媒配管４１を通って、車室外熱交換器３３に流入する。車室外熱交換器３３を循環した冷媒は主冷媒配管４２を通って第２膨張弁５３を通過することで膨張し、上流側車室内熱交換器３２に流入する。上流側車室内熱交換器３２に流入した冷媒は、上流側車室内熱交換器３２を循環する。上流側車室内熱交換器３２を循環した冷媒は、主冷媒配管４３を通ってアキュムレータ３４を経て電動コンプレッサ３０に吸入される。

図１８に示す極低外気時除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、第１〜第６開閉弁９１〜９６の開閉状態は暖房運転モードのまま、第２膨張弁５３を非膨張状態にする。

第２膨張弁５３を非膨張状態にすることで、上流側車室内熱交換器３２から流出した高温の冷媒はそのまま車室外熱交換器３３に流入することになるので、車室外熱交換器３３の表面温度が上昇して霜が溶ける。

図１９に示す極低外気時強除霜運転モードは、極低外気時に図１８に示す除霜運転モードよりも強い除霜が必要な場合に選択される運転モードである。極低外気時強除霜運転モードでは、上流側車室内熱交換器３２に冷媒を流さず、下流側車室内熱交換器３１を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、第２開閉弁９２を開くことによって、下流側車室内熱交換器３１から流出した冷媒を、上流側車室内熱交換器３２をバイパスさせて流す。極低外気時強除霜運転モードでは、電動コンプレッサ３０から吐出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２に流さないようにしたので、強力な除霜運転が可能となる。

図２０に示す低外気時除霜運転モードでは、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、かつ、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、第１開閉弁９１、第２開閉弁９２、第４開閉弁９４を開き、第３開閉弁９３、第５開閉弁９５、第６開閉弁９６を閉じる。そして、第２膨張弁５３は膨張状態にする。

これにより、電動コンプレッサ３０から吐出して下流側車室内熱交換器３１を循環した冷媒が車室外熱交換器３３に流入することになるので、車室外熱交換器３３の表面温度が上昇して霜が溶ける。

図２１に示す低外気時強除霜運転モードは、低外気時に図２０に示す除霜運転モードよりも強い除霜が必要な場合に選択される運転モードである。低外気時強除霜運転モードでは、上流側車室内熱交換器３２に冷媒を流さず、下流側車室内熱交換器３１を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に電動コンプレッサ３０から吐出した高圧冷媒を導く。

すなわち、第２開閉弁９２を閉じることによって、車室外熱交換器３３から流出した冷媒を、上流側車室内熱交換器３２をバイパスさせて流す。また、第２膨張弁５３は非膨張状態にする。

低外気時強除霜運転モードでは、電動コンプレッサ３０から吐出した冷媒を上流側車室内熱交換器３２に流さないようにしたので、強力な除霜運転が可能となる。

実施形態２においても、実施形態１と同様に制御が行われる。

したがって、実施形態２にかかる車両用空調装置１によれば、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３が着霜した場合に、下流側車室内熱交換器３１及び上流側車室内熱交換器３２を放熱器としたまま、車室外熱交換器３３に高圧冷媒を導くようにし、また、除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器３３が着霜した場合には、下流側車室内熱交換器３１を放熱器とし、かつ、上流側車室内熱交換器３２を吸熱器としたまま、車室外熱交換器３３に高圧冷媒を導くことができる。

これにより、除霜運転に切り替わったときに車室に吹き出す吹出空気の温度変化を小さくすることができ、乗員が違和感を感じにくくすることができる。

（実施形態３）
図２２〜図２６は、本発明の実施形態３にかかるものである。実施形態３では、第１膨張弁５２の代わりに、固定絞り装置８５と、電磁弁８６とを設けている。他の部分は実施形態１と同じである。

固定絞り装置８５は、冷媒流路を所定量絞った状態で絞り量を変更することができないものである。電磁弁８６は、冷媒流路を全開状態と全閉状態との２通りにしか切り替えることのできないものである。このように固定絞り装置８５と電磁弁８６とを設けたことで、コスト低減を図ることができる。

空調制御装置２２は、図２４に示す極低外気時除霜運転モード時に電磁弁８６を全開状態にする。これにより、冷媒が固定絞り装置８５には殆ど流れずに電磁弁８６を通過することになる。

空調制御装置２２は、図２３に示す暖房運転モード時に電磁弁８６を全閉状態にする。これにより、冷媒が固定絞り装置８５を通過して下流側へ流れていくことになる。

空調制御装置２２は、図２６に示す冷房運転モード時に電磁弁８６を全開状態にする。これにより、冷媒が固定絞り装置８５には殆ど流れずに電磁弁８６を通過することになる。

また、図２５に示す極低外気時強除霜運転モード及び低外気時強除霜運転モードでは、電磁弁８６を全開にする。また、上流側車室内熱交換器３２に冷媒が流れないように高圧側流路切替弁５０を切り替える。

従って、この実施形態３にかかる車両用空調装置１によれば、実施形態１と同様な作用効果を得ることができるのに加え、車両用空調装置１の低コスト化を図ることができる。

（実施形態４）
図２７〜図２９は、本発明の実施形態４にかかるものである。実施形態４では、第２膨張弁５３を、第１逆止弁５４の冷媒流れ方向上流側において、主冷媒配管４２における第３分岐冷媒配管４６の分岐部分よりも第１逆止弁５４寄りに設けている。他の部分は実施形態１と同じであるので、実施形態１と同様な効果を奏することができる。

この実施形態４では、暖房運転モード時に車室外熱交換器３３と圧縮機３０との間に減圧機構がなくなることから、冷媒の圧力損失を低減して圧縮機３０に吸入される冷媒の圧力を高めることが可能となり、冷媒循環量が増大して暖房能力を向上できる。

図２８に示す極低外気時除霜運転モードにおいても同様に冷媒循環量を増大させることができるので、除霜時間を短縮できる。

また、図２９に示す極低外気時強除霜運転モードでは、上流側車室内熱交換器３２に冷媒が流れないように高圧側流路切替弁５０を切り替える。

また、上記実施形態では、ヒートポンプ装置２０の運転モードとして除湿暖房運転モードにも切り替えるようにしているが、これに限らず、除湿暖房運転モードを無くしてもよく、この場合、低外気時除霜運転モードも省略する。

また、上記実施形態では、車両用空調装置１を電気自動車に搭載する場合について説明したが、これに限らず、例えばエンジンと走行用モーターとを備えたハイブリッド自動車に車両用空調装置１を搭載することも可能である。

以上説明したように、本発明にかかる車両用空調装置は、例えば電気自動車やハイブリッド車に搭載することができる。

１ 車両用空調装置
２０ ヒートポンプ装置
２１ 車室内空調ユニット
２２ 空調制御装置
２２ａ 着霜判定部（着霜判定手段）
３０ 電動コンプレッサ（圧縮機）
３１ 下流側車室内熱交換器（第１車室内熱交換器）
３２ 上流側車室内熱交換器（第２車室内熱交換器）
３３ 車室外熱交換器
４０〜４３ 主冷媒配管
４４〜４６ 第１〜第３分岐冷媒配管
５２ 第１膨張弁（上流側減圧部）
５３ 第２膨張弁（下流側減圧部）
６１ 空気加熱器
６２ エアミックスドア（温度調節ドア）
６５ 送風機
７０ 外気温度センサ
７２ 高圧側冷媒圧力検出センサ
７３ 上流側車室内熱交換器温度センサ（温度検出センサ）
７４ 下流側車室内熱交換器温度センサ

Claims (1)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第１車室内熱交換器と、車室内において上記第１車室内熱交換器の空気流れ方向上流側に配設される第２車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器とを含むヒートポンプ装置と、
   上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器を収容するとともに、該第１車室内熱交換器及び該第２車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットとを備えた車両用空調装置であって、
   上記車室外熱交換器の着霜を判定する着霜判定手段と、
   上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えており、
   上記ヒートポンプ装置は、上記空調制御装置により、
   上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器を放熱器とし、上記車室外熱交換器を吸熱器として作用させる暖房運転モードと、
   上記第１車室内熱交換器を放熱器とし、上記第２車室内熱交換器を吸熱器とし、上記車室外熱交換器を放熱器として作用させる冷房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えられ、
   上記空調制御装置には、上記着霜判定手段が接続され、
   上記空調制御装置は、
   上記暖房運転モード時に上記着霜判定手段により上記車室外熱交換器が着霜していると判定された場合には、上記第１車室内熱交換器及び上記第２車室内熱交換器のうち、上記第１車室内熱交換器のみを放熱器としたまま、上記第２車室内熱交換器をバイパスして、上記第１車室内熱交換器、上記車室外熱交換器の順に高圧冷媒を導く除霜運転モードに切り替えるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。

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