JP2011140291A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプサイクルによる暖房を行う車両用空調装置において、外気極低温時でも暖房能力を確保できるようにする。
【解決手段】圧縮機２１と、車室外の室外熱交換器２２と、空調ケース内の蒸発器１３および放熱器とを有し、切り替え手段２７、２９、３１によって、冷房モード、第１暖房モード、第２暖房モードの冷媒回路のいずれかに切り替えられる車両用空調装置において、第１暖房モード時に、放熱器１４で冷媒を放熱させ、室外熱交換器２２で冷媒に吸熱させるヒートポンプサイクルの冷媒回路を構成し、第２暖房モード時に、圧縮機２１吐出後の高温気相冷媒を放熱器１４で放熱させた後、放熱器１４から流出の冷媒を室外熱交換器２２、蒸発器１３を迂回させて、圧縮機２１に流入させるホットガスサイクルの冷媒回路を構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、冷凍サイクルを備える車両用空調装置に関するものである。

従来、冷凍サイクルを備える車両用空調装置として、空調ケース内に配置された蒸発器および凝縮器と、車室外に配置された室外熱交換器とを備え、冷媒回路中に設けた切替弁によって、冷房モードの冷媒回路、暖房モードの冷媒回路、除湿モードの冷媒回路のいずれかに切り替え可能に構成されたものがある。この暖房モードは、ヒートポンプサイクルによる暖房である。（例えば、特許文献１参照）

特許第３３３１７６５号公報

ところで、上述の構成のヒートポンプサイクルによる暖房モードでは、−３０℃等の外気極低温時に暖房能力を確保できないという問題がある。

この理由の一例を挙げると、外気温度が極低温では、室外熱交換器で着霜が生じやすく、室外熱交換器が着霜する毎に、運転モードを暖房モードから除霜モードに切り替える必要が生じ、連続して暖房運転できないからである。

本発明は上記点に鑑みて、外気極低温時における暖房能力の確保が可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷房モードの冷媒回路、第１暖房モードの冷媒回路、第２暖房モードの冷媒回路のいずれか１つに切り替える冷媒回路の切替手段（２７、２９、３１）とを備え、
第１暖房モードの冷媒回路は、圧縮機（２１）吐出後の冷媒を放熱器（１４）、暖房用減圧手段（２３）、室外熱交換器（２２）の順に流入させ、室外熱交換器（２２）から流出の冷媒を蒸発器（１３）を迂回させて圧縮機（２１）の吸入側に導くことで、室外熱交換器（２２）で吸熱させ、放熱器（１４）で放熱させる冷媒回路を構成し、
第２暖房モードの冷媒回路は、圧縮機（２１）吐出後の冷媒を放熱器（１４）に流入させ、放熱器（１４）から流出の冷媒を、室外熱交換器（２２）と蒸発器（１３）の両方を迂回させて、圧縮機（２１）の吸入側に導くことで、放熱器（１４）で放熱させる冷媒回路を構成し、
切替手段（２７、２９、３１）は、第１暖房モードの暖房能力と相関関係のある物理量が暖房能力の低下側を示す値に達したときに、第１暖房モードから第２暖房モードへ冷媒回路を切り替えることを特徴としている。

本発明では、ヒートポンプサイクルによる第１暖房モードでの暖房能力が低下する条件下では、放熱器に流入した高温気相冷媒（ホットガス）を熱源として送風空気を加熱する第２暖房モードに切り替えるようにしている。そして、この第２暖房モードでは、室外熱交換器に冷媒を流さず、室外熱交換器を吸熱器として作用させないので、室外熱交換器の除霜運転が不要である。よって、本発明によれば、外気極低温時に連続した暖房運転が可能となり、暖房能力の確保が可能となる。

請求項２に記載の発明では、空調ケース（１１）内のうち蒸発器（１３）の空気流れ下流側に配置され、冷凍サイクルとは別の熱源によって送風空気を加熱する空気加熱手段（６１）を備え、
放熱器（１４）は、空調ケース（１１）内のうち空気加熱手段（６１）よりも空気流れ下流側に配置され、高圧側の高温冷媒と空気加熱手段（６１）通過後の送風空気とを熱交換させて、冷媒を放熱させることを特徴としている。

ここで、圧縮機は、通常、冷凍サイクルの各機器の熱からの保護を目的として、圧縮機の吐出冷媒温度が所定温度未満となるように圧縮機の回転数を低く抑える機器保護制御がされる。

第１暖房モードでは、外気温度の低下に伴って、室外熱交換器での吸熱量を増大させるために減圧手段によって冷媒圧力を低下させるので、圧縮機の吸入圧力が低下し、圧縮比が増加するため、圧縮機の吐出冷媒温度は上昇する。このため、外気極低温時の第１暖房モードでは、圧縮機の吐出冷媒温度が所定温度を超えてしまうので、圧縮機の回転数を低く抑える機器保護制御が働き、その結果、暖房能力が実質的に低下してしまい、所望の暖房能力を確保できない。

これに対して、第２暖房モードでは、室外熱交換器で吸熱させないので、第１暖房モードよりも圧縮機の吸入圧力の低下を抑制でき、圧縮機の目標回転数が同じ場合の第１暖房モードよりも温度上昇を抑制できる。このため、第２暖房モードによれば、上述の機器保護制御による暖房能力の低下を回避できる。

さらに、第２暖房モードでは、放熱器による放熱量は圧縮機の圧縮仕事量で決定される。そして、放熱器の入口側空気温度が上昇するほど、放熱器での冷媒と空気との温度差を確保しようとして、冷媒の高圧側圧力が上昇するので、圧縮機の仕事量が増大し、放熱器による放熱量が増大するように、ホットガスサイクルがバランスする（図９参照）。

そこで、本発明では、運転モードが第２暖房モードの場合に、放熱器に、蒸発器通過直後の空気ではなく、空気加熱手段による加熱後の空気を流入させることで、放熱器での冷媒による放熱量を多くでき、第２暖房モードの暖房能力を向上させることができる。そして、本発明によれば、放熱器の入口側空気温度によっては、入口側空気温度が同じ第１暖房モードと比較して、高い暖房能力を得ることが可能となる（図１０参照）。

ちなみに、本発明と異なり、空気加熱手段を放熱器の下流側に配置することもできるが、本発明によれば、上述の理由により、放熱器の空気流れ下流側に空気加熱手段が配置されている場合と比較して、放熱器の暖房能力を向上できる。

ここで、請求項１、２に記載の発明に関し、第２暖房モードの冷媒回路としては、請求項３、４に記載の冷媒回路が採用可能である。

請求項３に記載の冷媒回路は、圧縮機（２１）吐出後の冷媒を放熱器（１４）に流入させ、放熱器（１４）から流出の冷媒を、減圧手段（２３）によって減圧させた後に、圧縮機（２１）の吸入側に導く冷媒回路である。

一方、請求項４に記載の冷媒回路は、圧縮機（２１）吐出後の冷媒を、減圧手段（７１）によって減圧させた後に、放熱器（１４）に流入させる冷媒回路である。これによると、以下の理由により、請求項３に記載の冷媒回路と比較して、暖房能力を向上させることができる。請求項４に記載の冷媒回路では、放熱器に流入する前の冷媒を減圧するので、請求項３に記載の冷媒回路のように、圧縮機吐出後の冷媒を減圧せずに放熱器に流入させる場合と比較して、放熱器に流入する冷媒の温度が下がる。このため、放熱器に流入する冷媒の温度を、圧縮機吐出後の冷媒を減圧せずに放熱器に流入させる場合と同程度にしようとすると、圧縮機の仕事量が増大することとなるからである。

また、第１暖房モードから第２暖房モードへの冷媒回路の切り替えについては、例えば、請求項５に記載の発明のように、外気温度（Ｔａｍ）が所定温度（Ｔ１）よりも低い場合に第１暖房モードから第２暖房モードへ冷媒回路を切り替える構成が採用可能である。

他の例として、請求項６に記載の発明のように、第１暖房モード時の圧縮機吸入側の冷媒圧力が所定圧力よりも低い場合に、第１暖房モードから第２暖房モードへ冷媒回路を切り替える構成が採用可能である。

他の例として、請求項７に記載の発明のように、第１暖房モード時の圧縮機吐出側の冷媒温度が所定温度よりも高い場合に第１暖房モードから第２暖房モードへ冷媒回路を切り替える構成が採用可能である。

また、請求項１に記載の放熱器としては、請求項８に記載の発明のように、液体を介して、高圧側の高温冷媒と蒸発器通過後の送風空気とを熱交換させる構成も採用可能である。すなわち、空調ケース（１１）内のうち蒸発器（１３）の空気流れ下流側に配置されるとともに、液体加熱手段（６２）によって加熱された液体が内部を流れ、加熱された液体と蒸発器（１３）通過後の送風空気とを熱交換させて、液体を放熱させる第１放熱器（６１）と、高圧側の高温冷媒と液体とを熱交換させて、冷媒を放熱させる第２放熱器（８１）とを有する構成が採用可能である。

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ものである。

第１実施形態における車両用空調装置の冷房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態における車両用空調装置の除湿暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態における車両用空調装置の第１暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態における車両用空調装置の第２暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態における電気制御部のブロック図である。 図５中の空調制御装置４０が実行する空調制御のフローチャートである。 第１実施形態の第２暖房モード時の冷媒変化を示すモリエル線図である。 第２実施形態における車両用空調装置の第２暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第２実施形態の第２暖房モード時の冷媒変化を示すモリエル線図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第２実施形態での放熱器１４の入口空気温度に対する圧縮機動力、放熱器１４の放熱量（暖房能力）の計算結果を示す図である。 第３実施形態における車両用空調装置の第２暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第３実施形態の第２暖房モード時の冷媒変化を示すモリエル線図である。 第４実施形態における車両用空調装置の第２暖房モード時の冷媒回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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある
（第１実施形態）
本実施形態は、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（ＥＶ）に搭載される車両用空調装置である。図１〜４に、この車両用空調装置の全体構成を示す。

図１〜４に示すように、本実施形態の車両用空調装置１は、室内空調ユニット１０と冷凍サイクル２０とを備えている。なお、図１〜４は、それぞれ、本実施形態の車両用空調装置１において、冷凍サイクル２０の運転モードが冷房モード、除湿暖房モード、第１暖房モード、第２暖房モード時の冷媒流れを示している。

室内空調ユニット１０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、その外殻を形成する空調ケース１１内に送風機１２、蒸発器１３、放熱器１４等を収容したものである。

空調ケース１１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂で成形されている。空調ケース１１内の送風空気流れ最上流側には、空調ケース１１内に内気（車室内空気）、外気（車室外空気）を導入させる内気導入口１１ａ、外気導入口１１ｂと、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドア１５とが設けられている。内外気切替ドア１５は、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動する。

内外気切替ドア１５の空気流れ下流側には、内気導入口１１ａ、外気導入口１１ｂを介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機（ブロワ）１２が配置されている。この送風機１２は、遠心多翼ファンを電動モータで駆動する電動送風機である。

送風機１２の空気流れ下流側には、蒸発器１３が配置されている。蒸発器１３は、その内部を流通する低圧側の低温冷媒と送風空気とを熱交換させることにより、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

蒸発器１３の空気流れ下流側には、蒸発器１３通過後の空気を流す加熱用冷風通路１６、加熱冷風バイパス通路１７といった空気通路が仕切壁１１ｃによって形成されている。さらに、それらの空気流れ下流側には、加熱用冷風通路１６および加熱冷風バイパス通路１７から流出した空気を混合させる混合空間１８が形成されている。

加熱用冷風通路１６には、放熱器１４が配置されている。この放熱器１４は、高圧側の高温冷媒と蒸発器１３通過後の空気とを熱交換させることにより、蒸発器１３通過後の空気を加熱する加熱用熱交換器である。なお、この放熱器１４は、後述の通り、冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

一方、加熱冷風バイパス通路１７は、蒸発器１３通過後の空気を、放熱器１４を通過させることなく、混合空間１８に導くための空気通路である。したがって、混合空間１８で混合された送風空気の温度は、加熱用冷風通路１６を通過する空気および加熱冷風バイパス通路１７を通過する空気の風量割合によって変化する。

そこで、本実施形態では、蒸発器１３の空気流れ下流側であって、加熱用冷風通路１６および加熱冷風バイパス通路１７の入口側に、加熱用冷風通路１６および加熱冷風バイパス通路１７へ流入させる冷風の風量割合を連続的に変化させるエアミックスドア１９を配置している。

したがって、エアミックスドア１９は、混合空間１８内の空気温度（車室内へ送風される送風空気の温度）を調整する温度調整手段を構成する。エアミックスドア１９は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動する。

さらに、空調ケース１１の送風空気流れ最下流部には、混合空間１８から空調対象空間である車室内へ温度調整された送風空気を吹き出す吹出口（図示せず）が配置されている。この吹出口としては、具体的に、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吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、および、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吹出口が設けられている。

また、フェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モードドアを構成するものであって、図示しないリンク機構を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。

次に、本実施形態の冷凍サイクル２０について説明する。

冷凍サイクル２０は、上述の蒸発器１３、放熱器１４の他に、圧縮機２１、室外熱交換器２２、暖房用絞り２３、冷房用絞り２４、アキュムレータ２５等によって構成されている。これらの各機器は、冷媒流路を形成する冷媒配管によって接続されている。この冷凍サイクル２０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、この冷媒には圧縮機２１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、この冷凍機油は冷媒とともにサイクルを循環している。

本実施形態では、具体的には、圧縮機２１、放熱器１４、暖房用絞り２３、室外熱交換器２２、冷房用絞り２４、蒸発器１３、アキュムレータ２５、圧縮機２１の順に直列に接続された冷媒回路が構成されている。

圧縮機２１は、エンジンルーム内に配置され、冷凍サイクル２０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものであり、図示しないが、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構を電動モータで駆動する電動圧縮機として構成されている。この電動モータの回転数が空調制御装置に制御されることによって圧縮機２１の冷媒吐出能力が制御される。なお、固定容量型圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。

放熱器１４は、圧縮機２１から吐出された高圧側の高温冷媒と送風空気との熱交換によって、冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器である。

暖房用絞り２３は、主に第１暖房モードおよび第２暖房モード時に、放熱器１４から流出した冷媒を減圧膨張させる暖房用減圧手段である。暖房用絞り２３としては、キャピラリチューブ、オリフィス等の固定絞りや、絞り通路面積が調整可能な可変絞り機構が採用可能である。

室外熱交換器２２は、エンジンルーム内に配置されて、内部を流通する冷媒と室外送風ファン２２ａから送風された車室外空気（外気）とを熱交換させるものである。室外熱交換器２２の冷媒出口側には、冷房用絞り２４を介して、蒸発器１３が接続されている。

冷房用絞り２４は、主に冷房モード時に、放熱器１４から流出した冷媒を減圧膨張させる冷房用減圧手段である。冷房用絞り２４としては、キャピラリチューブ、オリフィス等の固定絞りや、絞り通路面積が調整可能な可変絞りを採用できる。

蒸発器１３は、冷房用絞り２４を通過した後の低圧側の低温冷媒と送風空気との熱交換によって、冷媒を吸熱させて蒸発させるものである。

アキュムレータ２５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。アキュムレータ２５の気相冷媒出口には、圧縮機２１の冷媒吸入側が接続されている。

さらに、この冷媒回路には、放熱器１４から流出の冷媒を、暖房用絞り２３を迂回させて、室外熱交換器２２に導く第１バイパス流路２６と、第１バイパス流路２６を開閉する開閉手段としての第１電磁弁２７とが設けられている。

また、室外熱交換器２２から流出の冷媒を、冷房用絞り２４と蒸発器１３の両方を迂回させて、アキュムレータ２５に導く第２バイパス流路２８と、この第２バイパス流路２８を開閉する開閉手段としての電気式三方弁２９とが設けられている。電気式三方弁２９は、その冷媒入口側が室外熱交換器２２に接続されており、一方の冷媒出口側が蒸発器１３に向かう冷媒流路に接続され、他方の冷媒出口側が第２バイパス流路２８に接続されており、この冷媒出口側の２つの冷媒流路を切り替える切替手段である。

また、暖房用絞り２３通過後の冷媒を、室外熱交換器２２を迂回させて、第２バイパス流路２８に導く第３バイパス流路３０と、第３バイパス流路３０を開閉する開閉手段としての第２電磁弁３１とが設けられている。なお、第３バイパス流路３０の下流側端部を第２バイパス流路２８に接続しているが、第２バイパス流路２８ではなく、蒸発器１３とアキュムレータ２５との間の冷媒流路に接続させても良い。

このような構成の冷凍サイクル２０は、第１電磁弁２７、第２電磁弁３１、電気式三方弁２９によって、冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路、第１暖房モードの冷媒回路、第２暖房モードの冷媒回路のいずれか１つに切り替え可能となっている。したがって、第１電磁弁２７、第２電磁弁３１、電気式三方弁２９が冷媒回路の切替手段を構成している。

図１に示す冷房モードでは、第１電磁弁２７が開き、電気式三方弁２９が第２バイパス流路２８側を閉じて蒸発器１３側を開くことで、圧縮機２１吐出後の冷媒が、図中の矢印のように、放熱器１４→第１電磁弁２７→室外熱交換器２２→電気式三方弁２９→冷房用絞り２４→蒸発器１３→アキュムレータ２５→圧縮機２１の順に循環する冷媒回路が構成される。

図２に示す除湿暖房モードでは、第１電磁弁２７と第２電磁弁３１の両方が閉じて、電気式三方弁２９が第２バイパス流路２８側を閉じて蒸発器１３側を開くことで、図中の矢印のように、圧縮機２１吐出後の冷媒が、放熱器１４→暖房用絞り２３→室外熱交換器２２→電気式三方弁２９→冷房用絞り２４→蒸発器１３→アキュムレータ２５→圧縮機２１の吸入側の順に循環する冷媒回路が構成される。

図３に示す第１暖房モードでは、第１電磁弁２７と第２電磁弁３１の両方が閉じて、電気式三方弁２９が第２バイパス流路２８側を開き蒸発器１３側を閉じることで、図中の矢印のように、圧縮機２１吐出後の冷媒が、放熱器１４→暖房用絞り２３→室外熱交換器２２→電気式三方弁２９→アキュムレータ２５→圧縮機２１の吸入側の順に循環する冷媒回路が構成される。

図４に示す第２暖房モードでは、第１電磁弁２７が閉じて、第２電磁弁３１が開くことで、図中の矢印のように、圧縮機２１吐出後の冷媒が、放熱器１４→暖房用絞り２３→第２電磁弁３１→アキュムレータ２５→圧縮機２１の吸入側の順に循環する冷媒回路が構成される。

次に、図５により、本実施形態の電気制御部について説明する。図５は、本実施形態の電気制御部のブロック図である。

制御手段としての空調制御装置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機器の作動を制御する。出力側に接続された機器としては、送風機１２、圧縮機２１、室外送風ファン２２ａ、電気式三方弁２９、第１電磁弁２７、第２電磁弁３１、内外気切替ドア用電動アクチュエータ５１、エアミックスドア用電動アクチュエータ５２、吹出モードドア用電動アクチュエータ５３等が挙げられる。

また、空調制御装置４０の入力側には、各センサ群からの検出信号が入力される。このセンサ群としては、車室内温度Ｔｒを検出する内気センサ４１、外気温度Ｔａｍを検出する外気センサ４２（外気温度検出手段）、車室内の日射量Ｔｓを検出する日射センサ４３、圧縮機２１の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ４４（吐出温度検出手段）、圧縮機２１の吐出側冷媒圧力（高圧側冷媒圧力）Ｐｄを検出する吐出圧力センサ４５（吐出圧力検出手段）、蒸発器１３から吹き出される空気温度である蒸発器吹出空気温度（蒸発器温度）ＴＥを検出する蒸発器温度センサ４６（蒸発器温度検出手段）、圧縮機２１の吸入冷媒温度Ｔｓを検出する吸入温度センサ４７（吸入温度検出手段）、圧縮機２１の吸入側冷媒圧力（低圧側冷媒圧力）Ｐｓを検出する吸入圧力センサ４８（吸入圧力検出手段）、車室内の窓ガラス近傍の車室内空気の相対湿度を検出する湿度センサ、窓ガラス近傍の車室内空気の温度を検出する窓ガラス近傍温度センサ、および窓ガラス表面温度を検出する窓ガラス表面温度センサ等が挙げられる。

ちなみに、本実施形態では、図１〜４に示すように、吐出温度センサ４４は、圧縮機２１の冷媒流れ下流側かつ放熱器１４の冷媒流れ上流側に配置され、吐出圧力センサ４５は、放熱器１４の下流側かつ第１バイパス流路２６の上流側に配置され、吸入温度センサ４７は、第２バイパス流路２８のうち第３バイパス流路３０との連結部よりも下流側に配置され、吸入圧力センサ４８は、アキュムレータ２５の下流側かつ圧縮機２１の下流側に配置されている。

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操作パネル５０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。各種空調操作スイッチとしては、車両用空調装置１の作動スイッチ、圧縮機２１の作動・停止を選択する圧縮機の作動スイッチ、運転モードの切替スイッチ、吹出口モードの切替スイッチ、送風機１２の風量設定スイッチ、車室内温度設定スイッチ、冷凍サイクルの省動力化を優先させる指令を出力するエコノミースイッチ等が挙げられる。

次に、本実施形態の車両用空調装置１の作動を説明する。

空調制御装置４０は、下記の通り、空調熱負荷に基づいて各種機器の制御目標値、例えば、送風機１２の送風量、吸込口モード、吹出口モード、エアミックスドア１９の開度、冷凍サイクル２０の運転モード等を決定する。そして、その決定内容に応じた制御信号を各種機器に対して出力することで、各種機器が作動する。

図６に、空調制御装置４０が実行する空調制御のフローチャートを示す。以下では、主に運転モードの決定処理について説明する。

ステップＳ１では空調制御に用いられる車両環境状態の信号、すなわち上述のセンサ群の検出信号や、操作パネル５０の操作信号を読み込んでステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、圧縮機２１が作動状態か否かを判定する。このとき、圧縮機２１の作動スイッチによって、圧縮機２１の停止が選択されている場合や、空調制御装置４０が圧縮機２１の停止制御をしている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１に戻る。一方、圧縮機２１が作動状態であれば、ＹＥＳ判定して、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、車室内吹出空気の目標吹出空気温度ＴＡＯを算出する。目標吹出空気温度ＴＡＯは、空調熱負荷、すなわち、車室内設定温度と、車室内温度等の車両環境条件とに基づいて算出され、具体的には、下記数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｓｅｔは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気センサ４１によって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサ４２によって検出された外気温度、Ｔｓは日射センサ４３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

続いて、ステップＳ４では、目標吹出空気温度ＴＡＯ、内外気導入口１１ａ、１１ｂからの吸気温度、窓ガラス近傍の車室内空気の温度および相対湿度、窓ガラス表面温度等に基づいて、冷凍サイクル２０の運転モードを冷房モード、除湿暖房モード、暖房モードのいずれか１つに決定する。

なお、運転モード以外にも、目標吹出空気温度ＴＡＯ等に基づいて、圧縮機２１の目標回転数、エアミックスドア１９の開度、室外送風ファン２２ａの送風量等の各種機器の制御目標値を決定する。また、本実施形態では、圧縮機２１の目標回転数を決定する際に、冷凍サイクル２０を構成する各種機器の熱からの保護を目的として、圧縮機２１の吐出温度が所定温度未満となるように、圧縮機２１の目標回転数を低減補正する（圧縮機２１のパワーセーブ制御）。

続いて、ステップＳ５で、ステップＳ４で決定した運転モードが暖房モードであるか否かを判定する。このとき、冷房モードもしくは除湿暖房モードであれば、ＮＯ判定して、ステップＳ６に進み、さらに、ステップＳ４で決定した運転モードが冷房モードか否かを判定する。このとき、決定した運転モードが除湿暖房モードであれば、ステップＳ７に進み、決定した運転モードが冷房モードであれば、ステップＳ８に進む。

ステップＳ７では、各アクチュエータに対して、運転モードを除湿暖房モードとするための制御信号を出力する。具体的には、第１電磁弁２７と第２電磁弁３１の両方に対して、閉じるように制御信号を出力する。また、電気式三方弁２９に対して第２バイパス流路２８側を閉じて蒸発器１３側を開くように制御信号を出力する。また、エアミックスドア用電動アクチュエータ５２に対して、加熱用冷風通路１６を全開とするための制御信号を出力する。

これにより、エアミックスドア１９は加熱用冷風通路１６を全開とする位置となり、図２に示す暖房除湿モードが実行される。この暖房除湿モードでは、上述の通り、図中の矢印で示すように冷媒を循環させる冷媒回路が構成される。この冷媒回路では、放熱器１４で高圧側の高温冷媒が放熱し、蒸発器１３で低圧側の低温冷媒が吸熱するので、蒸発器１３で送風機１２からの送風空気が除湿され、除湿された後の送風空気が放熱器１４で加熱され、加熱された送風空気が図示しない吹出口から車室内に吹き出される。

ここで、暖房用絞り２３、冷房用絞り２４として可変絞りを用いた場合、空調制御装置４０は、目標吹出空気温度ＴＡＯに応じて、暖房用絞り２３、冷房用絞り２４の開度を制御する。例えば、放熱器１４通過後の空気温度を低くする場合、暖房用絞り２３を全開とし、冷房用絞り２４を全開ではなく所定の絞り開度とする。これにより、放熱器１４と室外熱交換器２２の両方で冷媒が放熱し、放熱器１４単独で放熱する場合よりも、放熱器１４での放熱量が低減するので、放熱器１４通過後の空気温度を低くできる。

反対に、放熱器１４通過後の空気温度を高くする場合、暖房用絞り２３を全開ではなく所定の絞り開度とし、冷房用絞り２４を全開とする。これにより、蒸発器１２と室外熱交換器２２の両方で冷媒が吸熱し、蒸発器１２単独で吸熱する場合よりも吸熱量が増大するので、放熱器１４での放熱量を増大でき、放熱器１４通過後の空気温度を高くできる。

なお、暖房用絞り２３、冷房用絞り２４として固定絞りを用いた場合では、外気温度によって、室外熱交換器２２は放熱器、吸熱器もしくは単なる冷媒通路として作用する。

また、ステップＳ８では、運転モードを冷房モードとするために、各アクチュエータに対して制御信号を出力する。具体的には、第１電磁弁２７に対して、開くように制御信号を出力する。また、電気式三方弁２９に対して第２バイパス流路２８側を閉じて蒸発器１３側を開くように制御信号を出力する。また、エアミックスドア用電動アクチュエータ５２に対して、加熱用冷風通路１６を全閉とするための制御信号を出力する。

これにより、エアミックスドア１９は加熱用冷風通路１６を全閉とする位置となり、図１に示す冷房モードが実行される。この冷房モードでは、上述の通り、図中の矢印で示すように冷媒を循環させる冷媒回路が構成され、この冷媒回路では、室外熱交換器２２で高圧側の高温冷媒が放熱し、蒸発器１３で低圧側の低温冷媒が吸熱するので、蒸発器１３で送風機１２からの送風空気が冷却され、冷却された後の送風空気が図示しない吹出口から車室内に吹き出される。

また、ステップＳ５において、ステップＳ４で決定した運転モードが暖房モードの場合、ＹＥＳ判定となり、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、第１暖房モードと第２暖房モードを選択するための判定を行う。具体的には、外気温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１よりも高いか否かを判定する。所定温度Ｔ１は、第１暖房モードを実行した場合に、暖房能力が十分に確保できないときの外気温度を基準に設定され、例えば−３０℃に設定される。

外気温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１よりも高く、第１暖房モードによる暖房が可能である場合、ステップＳ１０に進み、各アクチュエータに対して、第１暖房モードを実行するための制御信号を出力する。具体的には、第１電磁弁２７と第２電磁弁３１の両方に対して、閉じるように制御信号を出力する。また、電気式三方弁２９に対して第２バイパス流路２８側を開き、蒸発器１３側を閉じるように制御信号を出力する。また、エアミックスドア用電動アクチュエータ５２に対して、加熱用冷風通路１６を全開とするための制御信号を出力する。

これにより、エアミックスドア１９は加熱用空気通路１６を全開とする位置となり、図３に示す第１暖房モードが実行される。この第１暖房モードでは、図中の矢印のように冷媒を循環させる冷媒回路が構成され、この冷媒回路では、放熱器１４で高圧側の高温冷媒が放熱し、室外熱交換器２２で低圧側の低温冷媒が吸熱するので、蒸発器１３通過後の送風空気が放熱器１４で加熱され、加熱された送風空気が図示しない吹出口から車室内に吹き出される。

一方、ステップＳ９において、外気温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１よりも低く、第１暖房モードでは十分な暖房能力が得られない場合、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、各アクチュエータに対して、第２暖房モードを実行するための制御信号を出力する。具体的には、第１電磁弁２７に対して閉じるように制御信号を出力し、第２電磁弁３１に対して開くように制御信号を出力する。また、送風ファン２２ａに対して停止させるように制御信号を出力し、エアミックスドア用電動アクチュエータ５２に対して、加熱用冷風通路１６を全開とするための制御信号を出力する。

これにより、エアミックスドア１９は加熱用空気通路１６を全開とする位置となり、送風ファン２２ａは停止して、図４に示す第２暖房モードが実行される。この第２暖房モードでは、図中の矢印のように冷媒を循環させる冷媒回路、すなわち、圧縮機２１吐出後の冷媒を放熱器１４に流入させ、放熱器１４から流出の冷媒を、暖房用絞り２３によって減圧させた後に、室外熱交換器２２と蒸発器１３の両方を迂回させて、圧縮機２１の吸入側に導く冷媒回路が構成される。

したがって、第２暖房モードでは、圧縮機２１吐出後の高圧側の高温冷媒が、放熱器１４で蒸発器１３通過後の送風空気と熱交換して放熱する。この放熱によって、放熱器１４を通過する送風空気が加熱され、加熱された送風空気が図示しない吹出口から車室内に吹き出される。そして、放熱器１４から流出した冷媒は、暖房用絞り２３で減圧された後、第２電磁弁３１、アキュムレータ２５を経由して、圧縮機２１に吸入される。

ここで、図７に第２暖房モード時の冷媒変化を示すモリエル線図を示す。第２暖房モード時では、図７に示すように、圧縮機２１吐出後の高温気相冷媒（ホットガス）が、放熱器１４で放熱することにより、一部凝縮して気液２相状態となり、気液２相状態の冷媒が、暖房用絞り２３で減圧されて気相状態となるホットガスサイクルとなる。このホットガスサイクルでは、ヒートポンプサイクルの第１暖房モードとは異なり、室外熱交換器２２での冷媒の吸熱が無いので、放熱器１４の放熱量は、圧縮機２１の圧縮仕事量で決定される。なお、本実施形態では、放熱器１４で冷媒が気液２相状態となるが、用いる冷媒の物性によっては、気相状態のままとなる。

以上の説明の通り、本実施形態では、空調制御装置４０によって、外気温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１よりも高い場合に、ヒートポンプサイクルによる第１暖房モードを実行し、外気温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１よりも低い外気極低温の場合に、放熱器１４に流入した圧縮機吐出後のホットガスを熱源として送風空気を加熱する第２暖房モードに切り替えるようにしている。

そして、この第２暖房モードでは、室外熱交換器２２に冷媒を流さず、室外熱交換器を吸熱器として作用させないので、室外熱交換器２２は着霜せず、室外熱交換器２２の除霜運転が不要となる。よって、本実施形態によれば、外気極低温時に連続した暖房運転が可能となり、暖房能力の確保が可能となる。

また、第１暖房モードでは、外気温度の低下に伴って、室外熱交換器２２での吸熱のために暖房用絞り２３によって冷媒圧力を低下させるので、その結果として、圧縮機２１の吸入圧力が低下して、圧縮比が増加するため、圧縮機２１の吐出冷媒温度は上昇する。このため、外気極低温時に第１暖房モードを実行すると、圧縮機２１の吐出冷媒温度が所定温度を超えてしまうので、機器保護のために、圧縮機２１の回転数を低く抑えるパワーセーブ制御が働き、その結果、暖房能力が実質的に低下してしまう。

これに対して、第２暖房モードでは、室外熱交換器２２で冷媒を吸熱させないので、同じ外気温度下での第１暖房モード時と比較して、圧縮機２１の吸入圧力の低下を抑制でき、圧縮機２１の吐出冷媒温度の上昇を抑制できる。このため、外気極低温時に第２暖房モードを実行しても、上述の圧縮機２１のパワーセーブ制御の働きを回避できる。

ちなみに、圧縮機吐出後の高圧側の高温気相冷媒（ホットガス）を蒸発器に流入させることで、蒸発器で冷媒を放熱させて暖房（ホットガス暖房）を行う冷凍サイクルは、文献を挙げるまでもなく周知であるが、この周知の冷凍サイクルでは、蒸発器に圧縮機吐出後の高圧冷媒を流入させるため、蒸発器は高圧冷媒に耐え得る耐高圧構造が必要であった。これに対して、本実施形態では、蒸発器１３に高圧冷媒を流入させないので、蒸発器１３の耐高圧構造を不要にできる。なお、下記の各実施形態においても同様である。

（第２実施形態）
本実施形態は、内燃機関（エンジン）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る、いわゆるハイブリッド車（ＨＶ）に搭載される車両用空調装置であり、第１実施形態に対して、室内空調ユニット１０に温水式のヒータコア６１を追加したものである。

図８に、本実施形態の車両用空調装置の全体構成を示す。具体的には、車両用空調装置１は、ヒータコア６１とエンジン（ＥＧ）６２との間をエンジン冷却水が循環する冷却水回路６３を備えている。ヒータコア６１は、エンジン冷却水を熱源として送風空気を加熱する空気加熱手段である。ヒータコア６１は、空調ケース１１内のうち蒸発器１３よりも空気流れ下流側であって、放熱器１４の空気流れ上流側に配置されている。

したがって、放熱器１４は、空調ケース１１内のうちヒータコア６１よりも空気流れ下流側に配置されており、ヒータコア６１通過後の送風空気が流入するようになっている。

そして、本実施形態では、第１暖房モードが選択される条件下においては、ヒータコア６１の冷却水温度が所定温度よりも低い場合に、第１暖房モードによる暖房を実施し、ヒータコア６１の冷却水温度が所定温度よりも高い場合に、ヒータコア６１による暖房を実施するようになっている。

また、本実施形態では、第２暖房モード時にヒータコア６１による送風空気の加熱を行うようになっている。具体的には、空調制御装置４０は、冷凍サイクル２０の運転モードとして第２暖房モードを実行する場合、エンジン６２が停止状態であって、冷却水温度が所定温度よりも低ければ、エンジン作動の要求信号をエンジン制御装置に出力する。これにより、エンジン６２を作動させて、冷却水温度を上昇させ、ヒータコア６１によって送風空気を加熱する。したがって、第２暖房モード時の空調装置全体の暖房能力は、放熱器１４の放熱量と、ヒータコア６１の放熱量を合算したものとなる。

なお、本実施形態とは異なり、ヒータコア６１を放熱器１４の空気流れ下流側に配置することも可能である。しかし、本実施形態のように、ヒータコア６１を放熱器１４の空気流れ上流側に配置することで、ヒータコア６１を放熱器１４の空気流れ下流側に配置した場合と比較して、図９に示すように、放熱器１４の放熱量を増大できる。

ここで、図９に、第２暖房モード時の冷媒変化を示すモリエル線図を示す。第２暖房モード時のホットガスサイクルでは、圧縮機２１の仕事量と放熱器１４の性能でサイクルバランスが決まる。このホットガスサイクルでは、放熱器１４の入口空気温度がＴ０１からＴ０２に上昇すると（図示せず）、放熱量を確保するために、図９に示すように、高圧側の冷媒温度がＴ１１からＴ１２に上昇（高圧側の冷媒圧力がＰ１からＰ２に上昇）するので、その結果として、圧縮機２１の圧縮仕事量が増加し、放熱器１４の放熱量がＱ１からＱ２に増加するように、サイクルがバランスする。

したがって、ヒータコア６１の放熱量が同じ場合、本実施形態のように、ヒータコア６１を放熱器１４の空気流れ上流側に配置することで、ヒータコア６１を放熱器１４の空気流れ下流側に配置した場合と比較して、放熱器１４の暖房能力を向上できる。

また、本実施形態の第１暖房モードと第２暖房モードとを比較すると、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第２暖房モードの方が、第１暖房モードよりも放熱器１４の暖房能力が高くなる場合がある。なお、図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、放熱器１４の入口空気温度に対する圧縮機動力、放熱器１４の放熱量（暖房能力）の計算結果を示す図である。

外気極低温時に第１暖房モードを実行すると、図１０（ａ）に示すように、放熱器１４の入口空気温度が上昇するにつれて、圧縮機動力が上昇するが、入口空気温度が所定温度Ｔｘよりも高温の場合、パワーセーブ制御により、圧縮機動力は所定動力値を超えず、所定動力値で一定の傾向となる。

このため、第１暖房モード時では、図１０（ｂ）に示すように、放熱器１４の放熱量、すなわち、放熱器１４の暖房能力も、入口空気温度が所定温度Ｔｘよりも高温の領域では、所定暖房能力Ｑｘで一定となり、所定暖房能力Ｑｘよりも高い暖房能力を得ることができない。

これに対して、外気極低温時に第２暖房モードを実行すると、上述の通り、パワーセーブ制御を回避できるので、図１０（ａ）に示すように、放熱器１４の入口空気温度が上昇するにつれて、圧縮機動力は上昇し続ける傾向となる。このため、図１０（ｂ）に示すように、放熱器１４の入口空気温度が所定温度Ｔａ℃以上のときに、放熱器１４の暖房能力が第１暖房モード時の暖房能力を超える結果となる。

（第３実施形態）
図１１に、本実施形態の車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態は、第１実施形態の車両用空調装置に対して、圧縮機吐出後の冷媒を減圧させる第２暖房用絞り７１を追加したものである。なお、第２実施形態の車両用空調装置に対してこの第２暖房用絞り７１を追加しても良い。

具体的には、車両用空調装置１は、第１実施形態の構成に加えて、圧縮機２１吐出後であって放熱器１４流入前の冷媒を減圧させる第２暖房用絞り７１と、第２暖房用絞り７１を迂回して冷媒が流れる第４バイパス流路７２と、第４バイパス流路７２を開閉する開閉手段としての電磁弁７３とを備えている。第２暖房用絞り７１としては固定絞りもしくは可変絞りを採用できる。

また、本実施形態の第３バイパス流路３０は、第１実施形態と異なり、放熱器１４通過後の冷媒を、暖房用絞り２３と室外熱交換器２２とを迂回させて、第２バイパス流路２８に導くようになっている。なお、第１実施形態で説明した暖房用絞り２３は、本実施形態では第１暖房用絞り２３となる。

空調制御装置４０は、冷房モード、除湿暖房モードおよび第１暖房モード時に、電磁弁７３を開くように制御信号を出力する。これにより、冷房モード、除湿暖房モードおよび第１暖房モード時の冷媒回路は、第１実施形態と同様の構成となる。

一方、空調制御装置４０は、第２暖房モード時に電磁弁７３を閉じるように制御信号を出力する。これにより、第２暖房モード時では、図１１中の矢印のように、圧縮機２１吐出後の冷媒を、第２暖房用絞り７１によって減圧させた後に、放熱器１４に流入させるとともに、放熱器１４から流出の冷媒を、第１暖房用絞り２３、室外熱交換器２２および蒸発器１３を迂回させて、圧縮機２１の吸入側に導く冷媒回路が構成される。

図１２は本実施形態の第２暖房モード時の冷媒変化を示すモリエル線図である。本実施形態では、圧縮機２１吐出後の冷媒を、放熱器１４に流入する前に、第２暖房用絞り７１によって減圧させるので、放熱器１４の入口冷媒温度Ｔ２２は、圧縮機２１吐出後の冷媒温度Ｔ２１よりも低くなる。

このため、図７に示す第１実施形態の第２暖房モード時と比較すると、圧縮機２１吐出後の冷媒温度が同じ場合、放熱器１４の入口冷媒温度が低く、放熱器１４を通過する送風空気との温度差が小さくなるので、この温度差を大きくしようとして、図１２に示すホットガスサイクルは、図７に示すホットガスサイクルよりも大きくバランスする。

よって、本実施形態によれば、第１実施形態の第２暖房モード時よりも、圧縮機２１の圧縮仕事量を増大させることができ、高い暖房能力が得られる。

ただし、本実施形態は、第２暖房用絞り７１と、第４バイパス流路７２と、電磁弁７３とを備えており、第１実施形態よりも冷凍サイクル２０の構成部品が多いため、冷凍サイクル２０の構成簡素化の観点では、本実施形態よりも第１実施形態の方が好ましい。

（第４実施形態）
第１実施形態では、高温冷媒を放熱させる放熱器として、高温冷媒と送風空気とを、エンジン冷却水等の液体を介さずに、熱交換させる放熱器１４を採用したが、本実施形態では、高温冷媒と送風空気とを、エンジン冷却水を介して、熱交換させる放熱器を採用している。

図１３に、本実施形態の車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態は、第２実施形態で説明した図２に示す構成に対して、放熱器１４を水冷媒熱交換器８１に変更したものであり、その他の構成は第２実施形態と同様である。

本実施形態のヒータコア６１は、空調ケース１１内のうち蒸発器１３の空気流れ下流側に配置されており、エンジン冷却水と蒸発器１３通過後の送風空気とを熱交換させて、エンジン冷却水を放熱させる第１放熱器である。

水冷媒熱交換器８１は、冷媒回路において圧縮機２１の下流側、かつ、暖房用絞り２３の上流側に接続されており、圧縮機２１吐出後の高圧側の高温冷媒とエンジン冷却水とを熱交換させて、冷媒を放熱させる第２放熱器である。

このような構成の車両用空調装置は、第２実施形態に対して放熱器１４を水冷媒熱交換器８１に変更しただけなので、第２実施形態と同様に作動する。ちなみに、除湿暖房モード、第１暖房モード、第２暖房モード時では、水冷媒熱交換器８１での冷媒の放熱によってエンジン冷却水を加熱し、ヒータコア６１でのエンジン冷却水の放熱によって蒸発器１３通過後の送風空気を加熱する。

したがって、水冷媒熱交換器８１とヒータコア６１の両方によって、高圧側の高温冷媒と蒸発器１３通過後の送風空気とを、エンジン冷却水を介して熱交換させて、冷媒を放熱させる放熱器を構成していると言える。このように、高温冷媒を放熱させる放熱器としては、最終的に、高圧側の高温冷媒と蒸発器通過後の送風空気との間で熱交換させるものを採用できる。

本実施形態においても、第２暖房モード時では、第２実施形態の放熱器１４と同様に、エンジン作動によってエンジン冷却水の温度が上昇するに連れて圧縮機動力が増大する傾向となるので、エンジン冷却水の温度によっては、第１暖房モード時と比較して、水冷媒熱交換器８１の放熱量を多くできる。

また、本実施形態によると、第２実施形態と比較して、室内空調ユニット１０に収容する熱交換器の数を３つから２つに低減できるので、室内空調ユニット１０をコンパクトにできるという効果を奏する。

（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態では、図６中のステップＳ９で、外気温度Ｔａｍに基づいて、第１暖房モードと第２暖房モードのどちらかを決定したが、外気温度Ｔａｍ以外の他の物理量に基づいて、第１暖房モードと第２暖房モードのどちらかを決定しても良い。

この物理量とは、第１暖房モード時の暖房能力と相関関係のある物理量であり、例えば、圧縮機２１の吸入側冷媒圧力Ｐｓ、圧縮機２１の吐出側冷媒温度Ｔｓ、冷媒流量等が挙げられる。第１暖房モード時の暖房能力が低下する外気極低温時では、外気温度が極低温時よりも高い場合と比較して、吸入側冷媒圧力Ｐｓは低く、冷媒流量が少なく、吐出側冷媒温度Ｔｓが高くなる。

物理量のしきい値を、第１暖房モード時の暖房能力が低下するときの物理量に基づいて設定する。そして、検出した物理量としきい値とを比較して、検出した物理量が第１暖房モード時の暖房能力の低下側を示す値に達したときに、第１暖房モード時の暖房能力が十分に得られないと判定して、第２暖房モードに決定する。

例えば、吸入圧力センサ４８で第１暖房モード時の吸入側冷媒圧力Ｐｓを検出する。なお、吸入温度センサ４７で検出した吸入温度から冷媒圧力を推定しても良い。そして、検出した吸入側冷媒圧力Ｐｓが第１所定圧力Ｐ１よりも低い場合、第２暖房モードへ冷媒回路を切り替え、第２暖房モード時の吸入側冷媒圧力Ｐｓが第２所定圧力（Ｐ１＋α）よりも高い場合に、第１暖房モードへ冷媒回路を切り替えても良い。第２所定圧力は、第１暖房モードから第２暖房モードへ冷媒回路を切り替えた後、第２暖房モードによって第１暖房モード時よりも低圧側冷媒圧力が上昇したときに、直ちに、第１暖房モードに切り替わらないように設定する。

ちなみに、第１暖房モード時の吸入側冷媒圧力Ｐｓに基づいて、第２暖房モードへの切り替えを決定する場合では、外気極低温時だけでなく、室外熱交換器２２に着霜が生じることで、第１暖房モードの暖房能力が低下した場合においても、第２暖房モードへの切り替えが可能となる。

また、例えば、吐出温度センサ４４で第１暖房モード時の吐出側冷媒温度Ｔｄを検出する。この検出した吐出側冷媒温度Ｔｄが第１所定温度よりも高い場合、第２暖房モードへ冷媒回路を切り替え、第２暖房モード時の吐出側冷媒温度Ｔｄが第２所定温度よりも低い場合に、第１暖房モードへ冷媒回路を切り替えても良い。第１所定温度は、パワーセーブ制御が働く温度域を考慮して設定され、例えば、１５０℃に設定される。

また、圧縮機２１に設けた流量センサから冷媒流量を検出し、検出した冷媒流量が所定流量よりも低い場合、第２暖房モードへ冷媒回路を切り替えるようにしても良い。

（２）上述の各実施形態では、図１の冷房モード時、図２の除湿暖房モード時に、圧縮機２１吐出後の冷媒が、放熱器１４、室外熱交換器２２、蒸発器１３の順に流れる冷媒回路が構成されており、すなわち、３つの熱交換器が冷媒流れに対して直列に配置された構成であったが、３つの熱交換器が冷媒流れに対して直列に配置された構成でなくても良い。

例えば、図１に示す冷房モードにおいて、放熱器１４を迂回して冷媒が流れるバイパス流路を設け、圧縮機２１吐出後の冷媒を、放熱器１４を迂回させて、室外熱交換器２２に流入させる構成としても良い。

例えば、図２に示す除湿暖房モードに対して、室外熱交換器２２を迂回して冷媒が流れるバイパス流路を設け、放熱器１４流出後の冷媒を、室外熱交換器２２を迂回させて、蒸発器１３に流入させる構成としても良い。また、除湿暖房モード時に、放熱器１４流出後の冷媒を、室外熱交換器２２と蒸発器１３とに対して、並列に流す構成としても良い。

（３）上述の各実施形態のうち、温水式のヒータコア６１を用いる実施形態では、液体としてエンジン冷却水を用いたが、他の液体を用いても良い。例えば、エンジン以外の発熱体の冷却液を用いたり、発熱体の冷却を目的とせず、空気の加熱を目的として、電気ヒータ等の液体加熱手段によって加熱される液体を用いたりしても良い。

（４）第２実施形態では、放熱器１４の入口空気温度を上昇させる手段として、温水式のヒータコア６１を用いたが、冷凍サイクルとは別の熱源によって送風空気を加熱するものであれば、他の空気加熱手段を用いても良く、例えば、電気ヒータ等を用いても良い。

（５）なお、上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。

１ 車両用空調装置
１０ 室内空調ユニット
１３ 蒸発器
１４ 放熱器
２０ 冷凍サイクル
２１ 圧縮機
２２ 室外熱交換器
２３ 暖房用絞り、第１暖房用絞り（暖房用減圧手段、減圧手段）
２４ 冷房用絞り（冷房用減圧手段）
２７ 第１電磁弁（冷媒回路の切替手段）
２９ 電気式三方弁（冷媒回路の切替手段）
３１ 第２電磁弁（冷媒回路の切替手段）
６１ 温水式ヒータコア（空気加熱手段、第１放熱器）
６２ エンジン（液体加熱手段）
７１ 第２暖房用絞り（減圧手段）
８１ 水冷媒熱交換器（放熱器、第２放熱器）

Claims (8)

1. 吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（２１）と、
   冷媒と室外空気とを熱交換させる室外熱交換器（２２）と、
   空調ケース（１１）内に配置され、低圧側の低温冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる蒸発器（１３）と、
   高圧側の高温冷媒と前記蒸発器（１３）通過後の前記送風空気との間で熱交換させて、冷媒を放熱させる放熱器（１４、６１、８１）と、
   冷房モードの冷媒回路、第１暖房モードの冷媒回路、第２暖房モードの冷媒回路のいずれか１つに切り替える冷媒回路の切替手段（２７、２９、３１）とを備え、
   前記冷房モードの冷媒回路は、前記圧縮機（２１）吐出後の冷媒を前記室外熱交換器（２２）、冷房用減圧手段（２４）、前記蒸発器（１３）、前記圧縮機（２１）の順に循環させることで、前記蒸発器（１３）で吸熱させ、前記室外熱交換器（２２）で放熱させる冷媒回路を構成し、
   前記第１暖房モードの冷媒回路は、前記圧縮機（２１）吐出後の冷媒を前記放熱器（１４）、暖房用減圧手段（２３）、前記室外熱交換器（２２）の順に流入させ、前記室外熱交換器（２２）から流出の冷媒を前記蒸発器（１３）を迂回させて前記圧縮機（２１）の吸入側に導くことで、前記室外熱交換器（２２）で吸熱させ、前記放熱器（１４）で放熱させる冷媒回路を構成し、
   前記第２暖房モードの冷媒回路は、前記圧縮機（２１）吐出後の冷媒を前記放熱器（１４）に流入させ、前記放熱器（１４）から流出の冷媒を、前記室外熱交換器（２２）と前記蒸発器（１３）の両方を迂回させて、前記圧縮機（２１）の吸入側に導くことで、前記放熱器（１４）で放熱させる冷媒回路を構成し、
   前記切替手段（２７、２９、３１）は、前記第１暖房モードの暖房能力と相関関係のある物理量が暖房能力の低下側を示す値に達したときに、前記第１暖房モードから前記第２暖房モードへ冷媒回路を切り替えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記空調ケース（１１）内のうち前記蒸発器（１３）の空気流れ下流側に配置され、冷凍サイクルとは別の熱源によって前記送風空気を加熱する空気加熱手段（６１）を備え、
   前記放熱器（１４）は、前記空調ケース（１１）内のうち前記空気加熱手段（６１）よりも空気流れ下流側に配置され、高圧側の高温冷媒と前記空気加熱手段（６１）通過後の前記送風空気とを熱交換させて、冷媒を放熱させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記第２暖房モードの冷媒回路は、前記圧縮機（２１）吐出後の冷媒を前記放熱器（１４）に流入させ、前記放熱器（１４）から流出の冷媒を、減圧手段（２３）によって減圧させた後に、前記圧縮機（２１）の吸入側に導く冷媒回路であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記第２暖房モードの冷媒回路は、前記圧縮機（２１）吐出後の冷媒を、減圧手段（７１）によって減圧させた後に、前記放熱器（１４）に流入させる冷媒回路であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
5. 前記物理量としての外気温度（Ｔａｍ）を検出する外気温度検出手段（４２）を備え、
   前記切替手段（２７、２９、３１）は、前記外気温度（Ｔａｍ）が所定温度（Ｔ１）よりも低い場合に前記第１暖房モードから前記第２暖房モードへ冷媒回路を切り替えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
6. 前記物理量としての前記圧縮機（２１）の吸入側の冷媒圧力を検出する吸入圧力検出手段（４８）を備え、
   前記切替手段は、前記第１暖房モードにおける前記冷媒圧力が所定圧力よりも低い場合に前記第１暖房モードから前記第２暖房モードへ冷媒回路を切り替えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
7. 前記物理量としての前記圧縮機（２１）の吐出側の冷媒温度を検出する吐出温度検出手段（４４）を備え、
   前記切替手段は、前記第１暖房モードにおける前記冷媒温度が所定温度よりも高い場合に前記第１暖房モードから前記第２暖房モードへ冷媒回路を切り替えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
8. 前記放熱器は、
   前記空調ケース（１１）内のうち前記蒸発器（１３）の空気流れ下流側に配置されるとともに、液体加熱手段（６２）によって加熱された前記液体が内部を流れ、加熱された前記液体と前記蒸発器（１３）通過後の前記送風空気とを熱交換させて、前記液体を放熱させる第１放熱器（６１）と、
   高圧側の高温冷媒と前記液体とを熱交換させて、冷媒を放熱させる第２放熱器（８１）とを有する構成であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。

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