JP3841039B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも設定温度と内気温度との温度偏差によって設定される目標吹出温度に応じて冷凍サイクルの運転モードが冷房モードまたは暖房モードまたは除湿モードのうちのいずれかに設定される車両用空調装置に関するもので、特に二酸化炭素を冷媒とし、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを備えた車両用空調装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、送風ダクトの内部に、空気を冷却する冷却用熱交換器としてのエバポレータと、空気を加熱する加熱用熱交換器としてのコンデンサとを配置し、コンデンサとエバポレータとの間に、送風ダクトの外部に配置された室外熱交換器を接続した車両用空調装置が知られている。この車両用空調装置は、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）の運転モードとして除湿モードが選択されると、コンプレッサ（冷媒圧縮機）の吐出口より吐出された冷媒を、コンデンサ→暖房用電子膨張弁（第１可変絞り弁）→室外熱交換器→冷房用電子膨張弁（第２可変絞り弁）→エバポレータ→アキュームレータ→コンプレッサの経路で循環させるようにしている。
【０００３】
そして、除湿モード時の暖房用、冷房用電子膨張弁の弁開度の組み合わせを、送風ダクトから車室内に吹き出される空調風の吹出温度を示す情報であるコンデンサ出口空気温度に基づいて設定される５種類の開度パターンによって修正している。これにより、除湿モード時に、送風ダクトから車室内に吹き出される空調風の実際の吹出温度と目標吹出温度との温度偏差が縮小され、結果的に吹出温度の制御特性を大幅に向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−４００５６号公報（第９−１１頁、図１１−図１６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の車両用空調装置においては、送風ダクトから車室内に吹き出される空調風の吹出温度を示す情報であるコンデンサ出口空気温度に基づいて暖房用、冷房用電子膨張弁の弁開度を可変しているので、冷凍サイクルのサイクル効率を制御するように、暖房用、冷房用電子膨張弁の弁開度を修正していない。これにより、中間期の低流量域から比較的低外気温度時（外気温度１０℃程度）の大流量域までの広い流量範囲にて、冷凍サイクルのサイクル効率を制御しつつ、加熱用熱交換器の加熱能力（暖房能力）および冷却用熱交換器の冷却能力（除湿能力）を目標値となるようにコントロールすることができなかった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、中間期の低流量域から大流量域までの広い流量範囲にて、冷凍サイクルのサイクル効率を制御することのできる車両用空調装置を提供することにある。また、中間期の低流量域から大流量域までの広い流量範囲にて、冷凍サイクルのサイクル効率を制御しつつ、加熱用熱交換器の加熱能力（暖房能力）および冷却用熱交換器の冷却能力（除湿能力）を目標値となるようにコントロールすることのできる車両用空調装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、冷凍サイクルの運転モードとして除湿モードが選択されている時に、サイクル効率決定手段によって設定された目標のサイクル効率とサイクル効率検出手段によって検出された現在のサイクル効率との偏差に基づいて、第１可変絞り弁の弁開度を制御することにより、中間期の低流量域から大流量域までの広い流量範囲にて、冷凍サイクルのサイクル効率を制御することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、冷媒圧縮機は、駆動モータにより回転駆動される電動式の冷媒圧縮機を利用することにより、例えばエンジン冷却水を有しない電気自動車や空冷式エンジン搭載車等の車両の車室内を冷房または暖房または除湿することができる。また、冷媒圧縮機を回転駆動する駆動モータを、駆動電源としてのインバータによって通電制御することにより、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の吐出量の変更、つまり加熱用熱交換器の加熱能力（暖房能力）、および冷却用熱交換器の冷却能力（冷房能力）または除湿能力の変更を容易に、しかも迅速に行うことができる。また、冷媒圧縮機の回転速度を変更するだけで、冷却用熱交換器の出口空気温度を目標値に略一致させることもでき、また、加熱用熱交換器の出口空気温度を目標値に略一致させることもでき、車両の車室内に吹き出す空調風の吹出温度を目標吹出温度に略一致させることもできる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、高圧圧力検出手段によって検出された現在の高圧圧力と第１高圧圧力決定手段によって設定された目標の高圧圧力との圧力偏差に基づいて、第１可変絞り弁の弁開度を制御することにより、中間期の低流量域から大流量域までの広い流量範囲にて、冷凍サイクルのサイクル効率を制御することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、能力過多検出手段によって加熱用熱交換器の能力過多が検出された際に、高圧圧力検出手段によって検出された現在の高圧圧力と第２高圧圧力決定手段によって設定された目標の高圧圧力との圧力偏差に基づいて、第１可変絞り弁の弁開度を制御することにより、室外熱交換器が吸熱器から放熱器へと切り替わる。これにより、加熱用熱交換器の負荷が低減され、送風ダクトから車室内に吹き出す空調風の吹出温度が低下すると共に、冷凍サイクルがバランスする。また、冷凍サイクルの高圧圧力も低下するため、加熱用熱交換器出口の冷媒温度で高圧圧力をコントロールするよりも、冷媒圧縮機の省動力化または省電力化を図ることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明によれば、加熱能力検出手段によって検出された現在の加熱能力と加熱能力決定手段によって設定された目標加熱能力との偏差が一定値以上で、且つ回転速度検出手段によって検出された冷媒圧縮機の回転速度が一定値以下の除湿運転条件が成立した際に、加熱用熱交換器が能力過多であると判断することにより、設定温度変更等により一時的に加熱用熱交換器が能力過多になっている場合と定常的に加熱用熱交換器が能力過多となっている場合とを区別することができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明によれば、吹出温度決定手段によって設定される目標吹出温度が所定の範囲内の際、あるいは除湿または防曇スイッチがオン状態の時に、冷凍サイクルの運転モードとして除湿モードを選択することにより、車室内を除湿できるので、窓ガラスの曇りの除去または窓ガラスの防曇を実施することができる。このとき、冷却用熱交換器よりも空気の流れ方向の下流側に加熱用熱交換器を配置した場合には、冷却用熱交換器を通過した空気を加熱用熱交換器にて再加熱することができるので、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房を実施することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明によれば、除湿モード時に、除湿モード設定手段によって除湿優先モードが希望されている際に、除湿能力検出手段によって検出された現在の除湿能力と除湿能力決定手段によって設定された目標除湿能力との偏差に基づいて、冷媒圧縮機の回転速度を制御することにより、冷却用熱交換器の冷却能力（除湿能力）を最適値にコントロールすることができるので、車室内の除湿能力を向上できる。そして、冷媒圧縮機の回転速度制御の制御対象を、加熱用熱交換器の加熱能力ではなく、冷却用熱交換器の除湿能力としているのは、冷却用熱交換器の除湿能力が目標除湿能力に到達するまでの到達時間が可変絞り弁による制御に対し、冷媒圧縮機の回転速度制御の方が、到達時間を短縮できるからである。
【００１４】
また、加熱能力検出手段によって検出された現在の加熱能力と加熱能力決定手段によって設定された目標加熱能力との偏差に基づいて、第２可変絞り弁の弁開度を制御することにより、加熱用熱交換器の加熱能力（暖房能力）を最適値にコントロールすることができるので、送風ダクトから吹き出される空調風の吹出温度の温度低下を招くことはなく、車室内の暖房能力を向上できる。したがって、中間期の低流量域から大流量域までの広い流量範囲にて、冷凍サイクルのサイクル効率を制御しつつ、加熱用熱交換器の加熱能力（暖房能力）および冷却用熱交換器の冷却能力（除湿能力）を目標値となるようにコントロールすることができる。
【００１５】
請求項８に記載の発明によれば、除湿モード時に、除湿モード設定手段によって吹出温度優先モードが希望されている際に、加熱能力検出手段によって検出された現在の加熱能力と加熱能力決定手段によって設定された目標加熱能力との偏差に基づいて、冷媒圧縮機の回転速度を制御することにより、加熱用熱交換器の加熱能力（暖房能力）を最適値にコントロールすることができるので、送風ダクトから吹き出される空調風の吹出温度の温度低下を招くことはなく、車室内の暖房能力を向上できる。そして、冷媒圧縮機の回転速度制御の制御対象を、冷却用熱交換器の除湿能力ではなく、加熱用熱交換器の加熱能力、つまり送風ダクトから吹き出される空調風の吹出温度としているのは、加熱用熱交換器の加熱能力が目標加熱能力に到達するまでの到達時間が可変絞り弁による制御に対し、冷媒圧縮機の回転速度制御の方が、到達時間を短縮できるからである。
【００１６】
また、除湿能力検出手段によって検出された現在の除湿能力と除湿能力決定手段によって設定された目標除湿能力との偏差に基づいて、第２可変絞り弁の弁開度を制御することにより、冷却用熱交換器の冷却能力（除湿能力）を最適値にコントロールすることができるので、車室内の除湿能力を向上できる。したがって、中間期の低流量域から大流量域までの広い流量範囲にて、冷凍サイクルのサイクル効率を制御しつつ、加熱用熱交換器の加熱能力（暖房能力）および冷却用熱交換器の冷却能力（除湿能力）を目標値となるようにコントロールすることができる。
【００１７】
請求項９に記載の発明によれば、除湿または防曇スイッチのオン状態の時またはエアコンスイッチのオン状態の場合には、吹出温度優先モードよりも除湿優先モードを優先して実施するように除湿優先モードを選択することができる。また、除湿または防曇スイッチがオフ状態の時で、且つエアコンスイッチがオフ状態の場合には、除湿優先モードよりも吹出温度優先モードを優先して実施するように吹出温度優先モードを選択することができる。さらに、請求項１０に記載の発明によれば、運転モード設定手段によって冷凍サイクルの運転モードが暖房モードから除湿モードへ移行した場合には、除湿優先モードよりも吹出温度優先モードを優先して実施するように吹出温度優先モードを選択することができる。
【００１８】
請求項１１に記載の発明によれば、冷凍サイクルとして、二酸化炭素を冷媒とし、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の吐出圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを採用している。そして、送風ダクトの内部に、送風ダクト内を流れる空気を冷却する冷却用熱交換器、およびこの冷却用熱交換器を通過した空気を再加熱する加熱用熱交換器を配置したことにより、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の吐出温度を所定値以上に高めることができる。これにより、送風ダクトから車室内に吹き出す空調風の吹出温度を所定値以上に高めることができる。
【００１９】
また、第１可変絞り弁として、冷凍サイクルの高圧圧力を制御することが可能な第１可変絞り弁（例えば暖房用膨張弁）を用いることが望ましい。なお、第２可変絞り弁として、冷却用熱交換器の下流直後の空気温度（例えばエバ後温度）または加熱用熱交換器の下流直後の空気温度（例えばガスクーラ後温度、吹出温度）を制御することが可能な第２可変絞り弁（例えば冷房用膨張弁）を用いることが望ましい。ここで、冷凍サイクルとしてレシーバサイクルを採用した場合には、冷媒蒸発器（エバポレータ）として働く冷却用熱交換器出口の冷媒温度（冷凍サイクルの蒸発温度）を第２可変絞り弁（冷房用膨張弁）の弁開度で制御することにより、冷凍サイクルのサイクル効率を制御できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１ないし図７は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は自動車用空調装置の全体構成を示した図で、図２は自動車用空調装置の空調制御装置を示した図である。
【００２１】
本実施形態の自動車用空調装置は、自動車等の車両の車室内を空調する空調ユニット（エアコンユニット）１における各空調機器（アクチュエータ）を、空調制御装置（エアコン制御装置：以下ＥＣＵと言う）１０によって制御するように構成された自動車用オートエアコンである。空調ユニット１は、内部に自動車の車室内に空調風を導く空気通路を形成する送風ダクト２と、この送風ダクト２内において車室内に向かう空気流を発生させる遠心式送風機と、送風ダクト２内を流れる空気を冷却するエバポレータ２７、およびこのエバポレータ２７を通過した空気を再加熱するガスクーラ２２を有する冷凍サイクル３とを備えている。
【００２２】
送風ダクト２は、自動車の車室内の前方側に配設されている。その送風ダクト２の空気の流れ方向の上流側には、車室内空気（以下内気と言う）を取り入れる内気吸込口１１、および車室外空気（以下外気と言う）を取り入れる外気吸込口１２が形成されている。そして、内気吸込口１１および外気吸込口１２の空気通路側には、内外気切替ドア４が回転自在に支持されている。この内外気切替ドア４は、サーボモータ等のアクチュエータ１３により駆動されて、吸込口モードを、外気導入（ＦＲＳ）モードまたは内気循環（ＲＥＣ）モード等に切り替える。
【００２３】
また、送風ダクト２の空気の流れ方向の下流側には、図示しない複数の吹出口が形成されている。複数の吹出口は、少なくとも、自動車の窓ガラスの内面に向かって主に温風を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口、乗員の上半身（頭胸部）に向かって主に冷風を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口、および乗員の下半身（足元部）に向かって主に温風を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口等を有している。複数の吹出口は、図示しない複数のモード切替ドアによって選択的に開閉される。複数のモード切替ドアは、サーボモータ等のアクチュエータ１４により駆動されて、吹出口モード（ＭＯＤＥ）を、フェイス（ＦＡＣＥ）モード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フット（ＦＯＯＴ）モード、フットデフ（Ｆ／Ｄ）モード、デフロスタ（ＤＥＦ）モードに切り替える。
【００２４】
遠心式送風機は、送風ダクト２の空気の流れ方向の上流側に一体的に形成されたスクロールケーシングに回転自在に収容された遠心式ファン５、およびこの遠心式ファン５を回転駆動するブロワモータ１６等を有し、図示しないブロワ駆動回路を介して印加されるブロワモータ端子電圧（ブロワ制御電圧、ブロワレベル）に基づいてブロワモータ１６の回転速度が変更されることで、車室内へ向かう空調風の送風量が制御される。
【００２５】
冷凍サイクル３は、コンプレッサ２１、ガスクーラ２２、第１減圧部、室外熱交換器２４、内部熱交換器、第２減圧部、エバポレータ２７、アキュムレータ２８およびこれらを環状に接続する冷媒配管とで構成されている。コンプレッサ２１は、内蔵する駆動モータ（図示せず）によって回転駆動されて、エバポレータ２７より吸入した冷媒を一時的に使用条件において臨界圧力以上まで高温、高圧に圧縮して吐出する電動式の冷媒圧縮機である。このコンプレッサ２１は、通電（ＯＮ）されると稼働し、通電が停止（ＯＦＦ）されると停止する。そして、コンプレッサ２１は、ＥＣＵ１０が算出する目標回転速度となるようにインバータ２０により回転速度を制御される。
【００２６】
ガスクーラ２２は、送風ダクト２内においてエバポレータ２７よりも空気の流れ方向の下流側に配置されて、コンプレッサ２１より流入する冷媒ガスとの熱交換によって通過する空気を加熱する加熱用熱交換器である。このガスクーラ２２の空気入口部および空気出口部には、ガスクーラ２２を通過する空気量とガスクーラ２２を迂回する空気量とを調節して車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調整するエアミックス（Ａ／Ｍ）ドア６、７が回転自在に支持されている。これらのＡ／Ｍドア６、７は、サーボモータ等のアクチュエータ１５により駆動される。
【００２７】
第１減圧部は、ガスクーラ２２から冷媒ガスが流入する暖房用可変絞り弁２３、およびガスクーラ２２から流出する冷媒ガスを暖房用可変絞り弁２３を迂回させて室外熱交換器２４へ送るためのバイパス配管３１等によって構成されている。その暖房用可変絞り弁２３は、ガスクーラ２２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する第１減圧装置で、ＥＣＵ１０によって弁開度が電気的に制御される暖房用電動式膨張弁（ＥＶＨ）が使用されている。また、バイパス配管３１には、通電（ＯＮ）されると開弁し、通電が停止（ＯＦＦ）されると閉弁する電磁式開閉弁（ＶＣ：以下冷房用電磁弁と言う）３２を設置している。
【００２８】
室外熱交換器２４は、送風ダクト２の外部、例えば自動車が走行する際に生じる走行風を受け易い場所（具体的にはエンジンルームの前方部等）に設置されて、内部を流れる冷媒と図示しない電動式ファンにより送風される室外空気（外気）とを熱交換する。なお、室外熱交換器２４は、暖房モードまたは除湿モード時には、外気より吸熱する吸熱器として運転され、また、冷房モードまたは除湿モード時には、外気へ放熱する放熱器として運転される。
【００２９】
内部熱交換器は、室外熱交換器２４の出口部より流出した高温側の冷媒とアキュムレータ２８の出口部より流出した低温側の冷媒とを熱交換させてコンプレッサ２１の吸入口に吸入される冷媒を更に蒸発気化させる冷媒−冷媒熱交換器である。この内部熱交換器は、高温側熱交換器２５の一端面に低温側熱交換器２９の他端面が熱交換可能に密着するように配置された二層の熱交換構造となっている。
【００３０】
そして、内部熱交換器中の高温側熱交換器２５は、室外熱交換器２４の出口部より流入した冷媒が流れる冷媒流路管により構成されている。また、内部熱交換器中の低温側熱交換器２９は、アキュムレータ２８の出口部より流入した冷媒が流れる冷媒流路管により構成されている。そして、低温側熱交換器２９は、内部熱交換器中の高温側熱交換器２５の冷媒入口部から冷媒出口部に至る冷媒流路管の全長で冷媒と冷媒との熱交換を行うように構成されている。
【００３１】
第２減圧部は、内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から冷媒が流入する冷房用可変絞り弁２６、および内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から流出する冷媒を冷房用可変絞り弁２６およびエバポレータ２７を迂回させてアキュムレータ２８へ送るためのバイパス配管３３等によって構成されている。その冷房用可変絞り弁２６は、内部熱交換器中の高温側熱交換器２５から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する第２減圧装置で、ＥＣＵ１０によって弁開度が電気的に制御される冷房用電動式膨張弁（ＥＶＣ）が使用されている。また、バイパス配管３３には、通電（ＯＮ）されると開弁し、通電が停止（ＯＦＦ）されると閉弁する電磁式開閉弁（ＶＨ：以下暖房用電磁弁と言う）３４を設置している。
【００３２】
エバポレータ２７は、冷房用可変絞り弁２６で減圧された冷媒を遠心式ファン５によって送風される被吸熱流体としての空気との熱交換によって蒸発気化させ、アキュムレータ２８を介して内部熱交換器中の低温側熱交換器２９およびコンプレッサ２１に冷媒ガスを供給する空気−冷媒熱交換器（吸熱器）である。また、アキュムレータ２８は、エバポレータ２７より流入した冷媒を一時的に貯留するための貯留室を有する気液分離器である。
【００３３】
ここで、冷凍サイクル３の循環回路切替手段は、冷凍サイクル３の運転モード、つまり冷凍サイクル３中の冷媒の循環経路を、冷房モード用循環回路（冷房サイクル）、暖房モード用循環回路（暖房サイクル）、除湿モード用循環回路（除湿サイクル）のいずれかのサイクルに切り替えるもので、本実施形態では、冷房用電磁弁３２および暖房用電磁弁３４が上記の循環回路切替手段に相当する。具体的には、冷房用電磁弁３２が開弁し、暖房用電磁弁３４が閉弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが冷房サイクル（冷房モード用循環回路）となる。また、冷房用電磁弁３２が閉弁し、暖房用電磁弁３４が開弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが暖房サイクル（暖房モード用循環回路）となる。また、冷房用電磁弁３２および暖房用電磁弁３４が共に閉弁することで、冷凍サイクル３の運転モードが除湿サイクル（除湿モード用循環回路）となる。
【００３４】
ここで、本実施形態の冷凍サイクル３は、例えば臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ₂ ）を主成分とする冷媒を使用し、コンプレッサ２１の吐出口から吐出される冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルにより構成されている。この超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルでは、高圧側の冷媒圧力の上昇によりガスクーラ２２の入口部の冷媒温度（冷媒の入口温度）、つまりコンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を、例えば１２０℃程度まで高めることができる。なお、ガスクーラ２２内に流入する冷媒は、コンプレッサ２１で臨界圧力以上に加圧されているので、ガスクーラ２２で放熱しても凝縮液化することはない。
【００３５】
ＥＣＵ１０は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムやデータを保存するメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、Ｉ／Ｏポートおよびタイマ等の機能を含んで構成され、それ自体は周知の構造を持つマイクロコンピュータを内蔵している。そして、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、ＥＣＵ電源の供給が成されて、図示しないエアコン操作パネル等からの操作信号、各種センサからのセンサ信号、およびメモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、空調ユニット１の各アクチュエータ（サーボモータ１３〜１５、ブロワモータ１６、各可変絞り弁２３、２６、各電磁弁３２、３４、インバータ２０等）を電気的に制御する。
【００３６】
エアコン操作パネルには、温度設定スイッチ３９、エアコン（Ａ／Ｃ）スイッチ、吸込口設定（ＦＲＳ／ＲＥＣ切替）スイッチ、吹出口モード設定（ＭＯＤＥ切替）スイッチ、デフロスタ（ＤＥＦ）スイッチ、風量設定スイッチ、オート（ＡＵＴＯ）スイッチ、オフ（ＯＦＦ）スイッチ等が配置されている。そのエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチは、自動車の車室内の冷房または除湿を希望する冷房または除湿スイッチであり、冷凍サイクル３の運転モードのうち冷房モードまたは除湿モードのうちいずれかの運転モードを希望する冷房または除湿モード設定手段でもある。なお、Ａ／ＣスイッチをＯＮすると冷凍サイクル３のコンプレッサ２１を強制的に起動し、Ａ／ＣスイッチをＯＦＦするとコンプレッサ２１の運転を強制的に停止するようにしても良い。
【００３７】
そして、ＤＥＦスイッチは、吹出口モードをＤＥＦモードに固定するように指令するＤＥＦモード固定スイッチで、また、自動車のフロント窓ガラスの曇りの除去またはフロント窓ガラスの防曇を希望する防曇スイッチである。また、ＤＥＦスイッチは、冷凍サイクル３の運転モードを除湿モードに固定するように指令する除湿モード選択手段であり、除湿優先モードまたは吹出温度優先モードのうちのいずれかの除湿モードを設定する除湿モード設定手段でもある。なお、ＤＥＦスイッチの代わりに、吹出口モードをＤＥＦモードに固定するように指令することなく、オン状態の時に自動車の車室内の除湿または自動車のフロント窓ガラスの防曇のみを希望する除湿または防曇スイッチやフロント窓ガラスの曇り状態を検出する防曇センサ等の除湿モード設定手段を設けても良い。
【００３８】
また、ＡＵＴＯスイッチは、少なくとも目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて、冷凍サイクル３の運転モードを、冷房モード、暖房モード、除湿モードのいずれかに自動的に設定するように指令するスイッチである。また、ＡＵＴＯスイッチは、空調ユニット１の各アクチュエータを自動的に制御するように指令する自動制御スイッチで、ＭＯＤＥ切替スイッチまたは風量設定スイッチ等が操作された際に、例えば吹出口モード切替制御またはブロワモータ制御等の自動空調制御が解除される。
【００３９】
また、コンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出圧力（ＳＰ）を検出する吐出圧力センサ４０、コンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度（ＴＤ）を検出する吐出温度センサ４１、ガスクーラ２２の出口部より流出するガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）を検出する第１冷媒温度センサ（本発明の第１冷媒温度検出手段に相当する）４２、および室外熱交換器２４の出口部より流出する室外熱交換器出口冷媒温度（ＴＨＯ）を検出する第２冷媒温度センサ（本発明の第２冷媒温度検出手段に相当する）４３からのセンサ信号は、図示しない入力回路（Ａ／Ｄ変換回路）によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。なお、吐出圧力センサ４０は、冷凍サイクル３の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段である。また、吐出温度センサ４１は、ガスクーラ２２の入口部に流入する冷媒の入口温度を検出する冷媒入口温度検出手段でもある。
【００４０】
また、車室外の空気温度である外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度センサ４４、エバポレータ２７の下流直後の空気温度（ＴＥ：以下エバ後温度と言う）を検出するエバ後温度センサ（本発明の除湿能力検出手段に相当する）４５、車室内の空気温度である内気温度（ＴＲ）を検出する内気温度センサ４６、車室内に入射する日射量（ＴＳ）を検出する日射センサ４７、およびガスクーラ２２の下流直後の空気温度（ＴＧＣ：以下ガスクーラ後温度と言う）を検出するガスクーラ後温度センサ（本発明の加熱能力検出手段に相当する）４８からのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００４１】
［第１実施形態の制御方法］
次に、本実施形態のＥＣＵ１０による空調制御方法を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。ここで、図３および図４はメモリ内に格納された制御プログラムのメインルーチンを示したフローチャートである。
【００４２】
なお、本実施形態のフローチャートは、メモリ内に格納された制御プログラムのメインルーチンに相当するもので、イグニッションスイッチがＯＦＦ→ＯＮへと切り換わってＥＣＵ１０へＥＣＵ電源の供給が成された時点で起動されて所定時間毎に随時実行される。また、イグニッションスイッチがＯＮ→ＯＦＦへと切り換わってＥＣＵ１０へのＥＣＵ電源の供給が断たれた時には、強制的に終了されるものである。
【００４３】
先ず、自動車の車室内を空調する空調ユニット１における各空調機器（アクチュエータ）の制御に必要な各種センサからセンサ信号を取り込む（サイクル効率検出手段、高圧圧力検出手段、第１冷媒温度検出手段、第２冷媒温度検出手段、除湿能力検出手段、加熱能力検出手段、回転速度検出手段：ステップＳ１）。次に、エアコン操作パネルからの操作信号を取り込む（ステップＳ２）。次に、予めメモリ内に格納された下記の数１の演算式に基づいて、自動車の車室内に吹き出す空調風の目標吹出温度（ＴＡＯ）を算出する（吹出温度決定手段：ステップＳ３）。
【数１】

【００４４】
なお、ＴＳＥＴは温度設定スイッチ３９によって設定された設定温度で、ＴＲは内気温度センサ４６によって検出された内気温度で、ＴＡＭは外気温度センサ４４によって検出された外気温度で、ＴＳは日射センサ４７によって検出された日射量である。また、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭ、ＫＳはゲインで、Ｃは補正用の定数である。
【００４５】
次に、コンプレッサ２１をＯＮ状態にするかＯＦＦにするかを判定するコンプレッサ作動判定を行う。このコンプレッサ作動判定は、例えばエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチがＯＮされているか否かで判定する（ステップＳ４）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１以降の制御処理を繰り返す。
【００４６】
また、ステップＳ４の判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ３で算出した目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて、冷凍サイクル３の運転モードを判定する運転モード判定を行う。先ず、目標吹出温度（ＴＡＯ）が所定値（α：例えば４５℃）よりも低温であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定結果がＮＯの場合、つまりＴＡＯ≧αの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房サイクル（暖房モード）を選択する（ステップＳ６）。その後に、ステップＳ１０の演算処理に進む。
【００４７】
また、ステップＳ５の判定結果がＹＥＳの場合には、目標吹出温度（ＴＡＯ）が所定値（β：例えば１５℃）よりも高温であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この判定結果がＮＯの場合、つまりＴＡＯ≦βの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房サイクル（冷房モード）を選択する（ステップＳ８）。
【００４８】
また、ステップＳ７の判定結果がＹＥＳの場合、つまりβ＜ＴＡＯ＜αの場合には、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿サイクル（除湿モード）を選択する（ステップＳ９）。次に、予めメモリ内に格納された特性図（マップ）から、目標吹出温度（ＴＡＯ）に対応するブロワモータ１６に印加するブロワモータ端子電圧（ブロワ制御電圧、ブロワレベル）を算出する（ステップＳ１０）。
【００４９】
次に、エアコン操作パネルに設置された吸込口設定（ＦＲＳ／ＲＥＣ切替）スイッチの操作状態（入力状態）に基づいて、吸込口モード（内外気モード）を切り替える内外気切替ドア４の開度を算出する（ステップＳ１１）。ここで、吸込口モードの決定においては、吸込口設定スイッチの入力状態によって外気導入（ＦＲＳ）モードまたは内気循環（ＲＥＣ）モードのいずれかの吸込口モードを選択しても良いし、目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて外気導入（ＦＲＳ）モードまたは内気循環（ＲＥＣ）モードのいずれかの吸込口モードを選択しても良い。
【００５０】
次に、エアコン操作パネルに設置された吹出口モード設定（ＭＯＤＥ切替）スイッチまたはＤＥＦスイッチの操作状態（入力状態）に基づいて、吹出口モードを切り替える複数のモード切替ドアの開度を算出する（ステップＳ１２）。ここで、吹出口モードの決定においては、吹出口モード設定スイッチまたはＤＥＦスイッチの入力状態によってＦＡＣＥモード、Ｂ／Ｌモード、ＦＯＯＴモード、Ｆ／Ｄモード、ＤＥＦモードのいずれかの吹出口モードとなるように決定しても良いし、目標吹出温度（ＴＡＯ）が低い温度から高い温度に向かって、ＦＡＣＥモード、Ｂ／Ｌモード、ＦＯＯＴモードとなるように決定しても良い。
【００５１】
次に、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードまたは除湿モードが選択されている時には、目標エバ後温度（ＴＥＯ）を算出する（ステップＳ１３）。なお、冷房モード時の目標エバ後温度（ＴＥＯ）は、ＴＥＯ＝ＴＡＯとする。また、自動車の車室内に乗車する乗員の湿度感を低減し、自動車の車室内の空調環境の快適性を向上するために、除湿モード時の目標エバ後温度（ＴＥＯ）の決定には、例えばＴＥＯ＝ｆ１（ＴＡＭ）のような演算式を用いる。あるいは、除湿モード時のＴＥＯを、フロント窓ガラスの内面の防曇に必要な除湿量を確保するために、予めメモリ内に格納された図５の特性図（マップ）に示したように、外気温度センサ４４によって検出された外気温度（ＴＡＭ）に対して決定するようにしても良い。
【００５２】
また、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房モードまたは除湿モードが選択されている時には、目標ガスクーラ後温度（ＴＧＣＯ）を算出する（ステップＳ１４）。なお、暖房モード時には、目標ガスクーラ後温度（ＴＧＣＯ）は、ＴＧＣＯ＝ＴＡＯとする。また、中間期の空調フィーリングの向上のために、吹出口モードとしてＢ／Ｌモードが選択されている場合、あるいは除湿モード時には、目標ガスクーラ後温度（ＴＧＣＯ）を、ＴＧＣＯ＝ａ×ＴＡＯ＋ｂ×ＴＥ＋ｃとする。なお、ＴＥはエバ後温度センサ４５によって検出されたエバポレータ２７の下流直後の空気温度（エバ後温度）である。
【００５３】
ここで、ＴＧＣＯをＴＡＯより高い温度となるように定数ａ、ｂ、ｃを決定することで、次のステップＳ１５でのエアミックスドア開度が例えば５０％等の中間開度にコントロールされ、ＦＡＣＥ吹出口から低い吹出温度の空調風、ＦＯＯＴ吹出口から高い吹出温度の空調風を得ることができ、自動車の車室内の空調環境として頭寒足熱の快適な空調環境を作り出すことができる。
【００５４】
次に、予めメモリ内に格納された下記の数２の演算式に基づいて、ガスクーラ２２を通過する空気量とガスクーラ２２を迂回する空気量とを調節して実際の吹出温度を調整する２つのＡ／Ｍドア６、７の開度（Ａ／Ｍ開度）を算出する（ステップＳ１５）。
【数２】

【００５５】
なお、ＴＡＯは上記のステップＳ３で算出された目標吹出温度で、ＴＥはエバ後温度センサ４５によって検出されたエバポレータ２７の下流直後の空気温度（エバ後温度）で、ＴＧＣはガスクーラ後温度センサ４８によって検出されたガスクーラ２２の下流直後の空気温度（ガスクーラ後温度）で、ａは補正係数である。
【００５６】
上記の数２の演算式からも分かるように、例えば冷房定常時は、上記目標エバ後温度（ＴＥＯ）の算出でＴＥＯ＝ＴＡＯで算出されるため、Ａ／Ｍドア６、７は自動的に０％（ＭＡＸ・ＣＯＯＬ）に算出される。また、設定温度を高めに変更した際は、ＴＡＯが高く算出され、ＴＥＯが高めに更新される。設定温度の変更と同時に、Ａ／Ｍドア６、７が過渡的に開く方向に制御されるため、リヒート方式に有りがちな吹出温度の応答遅れも解消できる。
【００５７】
次に、予めメモリ内に格納された下記の数３の演算式に基づいて、コンプレッサ２１の回転速度の目標回転速度（ＩＶＯｎ）の増減量を算出する（ステップＳ１６）。なお、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードが選択されている時には、エバ後温度センサ４５によって検出されたエバ後温度（検出値：ＴＥ）が目標エバ後温度（目標値：ＴＥＯ）となるように、検出値と目標値との温度偏差と偏差変化率とからファジー演算によりコンプレッサ回転速度増減量（Δｆ）を算出する。
【数３】

なお、ＩＶＯｎは今回の制御タイミングにおいて算出される目標回転速度で、ＩＶＯｎ-1は前回の制御タイミングにおいて算出された目標回転速度で、Δｆはコンプレッサ回転速度増減量である。
【００５８】
また、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房モードが選択されている時には、ガスクーラ後温度センサ４８によって検出されたガスクーラ後温度（検出値：ＴＧＣ）が目標ガスクーラ後温度（目標値：ＴＧＣＯ）となるように、検出値と目標値との温度偏差と偏差変化率とからファジー演算によりコンプレッサ回転速度増減量（Δｆ）を算出する。また、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択されている時には、除湿優先モードまたは吹出温度優先モードのいずれかの優先モードを選択する制御プログラムのサブルーチン（図６のフローチャート参照）に移行する。
【００５９】
図６のサブルーチンが起動すると、先ず、ＯＮ状態の時に自動車のフロント窓ガラスの防曇を希望する防曇スイッチとしてのＤＥＦスイッチがＯＮ状態であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。この判定結果がＹＥＳの場合、つまりＤＥＦスイッチがＯＮ状態の場合には、コンプレッサ回転速度制御を除湿優先モードを選択する（ステップＳ３２）。ここで、除湿優先モードでは、冷房モードと同様に、エバ後温度（検出値：ＴＥ）が目標エバ後温度（目標値：ＴＥＯ）となるように検出値と目標値との温度偏差と偏差変化率とからファジー演算によりコンプレッサ回転速度増減量（Δｆ）を算出する。
【００６０】
また、ステップＳ３１の判定結果がＮＯの場合、つまりＤＥＦスイッチがＯＦＦ状態の場合には、自動車の車室内の除湿を希望する除湿スイッチとしてのＡ／ＣスイッチがＯＮ状態であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。この判定結果がＹＥＳの場合、つまりＡ／ＣスイッチがＯＮ状態の場合には、ステップＳ３２に進み、ＤＥＦスイッチがＯＮ状態の場合と同様に、上記の除湿優先モードを選択する。
【００６１】
また、ステップＳ３３の判定結果がＮＯの場合、Ａ／ＣスイッチがＯＦＦ状態、例えばＡＵＴＯスイッチがＯＮ状態で、目標吹出温度（ＴＡＯ）の変化により暖房モードから除湿モードへ移行する過渡時等の場合には、吹出温度優先モードを選択する（ステップＳ３４）。ここで、吹出温度優先モードでは、暖房モードと同様に、ガスクーラ後温度（検出値：ＴＧＣ）が目標ガスクーラ後温度（目標値：ＴＧＣＯ）となるように、検出値と目標値との温度偏差と偏差変化率とからファジー演算によりコンプレッサ回転速度増減量（Δｆ）を算出する。
【００６２】
ここで、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択されている時であっても、コンプレッサ回転速度増減量（Δｆ）を算出するための制御対象を、除湿優先モードと吹出温度優先モードとの間で変更する理由は、その時の制御目標値に到達する到達時間が、後述する、暖房用可変絞り弁２３による冷凍サイクル３の高圧圧力制御、冷房用可変絞り弁２６によるエバ後温度制御またはガスクーラ後温度制御（吹出温度制御）よりも、コンプレッサ２１の回転速度を制御する方が、その時の制御目標値に到達する到達時間を短縮できるからである。
【００６３】
次に、冷凍サイクル３のサイクル効率を最大となるように、冷凍サイクル３を最高効率（省動力、省電力）で作動させるために、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードが選択されている時には、第２冷媒温度センサ４３によって検出される室外熱交換器出口冷媒温度（ＴＨＯ）から目標高圧圧力（ＳＰＯ）を算出する。また、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房モードが選択されている時には、第１冷媒温度センサ４２によって検出されるガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）から目標高圧圧力（ＳＰＯ）を算出する（ステップＳ１７）。
【００６４】
次に、ステップＳ１７で算出された目標高圧圧力（ＳＰＯ）になるように、冷房用可変絞り弁２６または暖房用可変絞り弁２３の開度の増減量を算出する（ステップＳ１８）。次に、上記の各ステップにて算出された目標値となるように、空調ユニット１の各空調機器（アクチュエータ）へ制御信号を出力する（ステップＳ１９）。
【００６５】
ここで、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択され、しかも吹出温度優先モードが選択されている時には、暖房用可変絞り弁２３の弁開度を任意の開度に変更することによって冷凍サイクル３の高圧圧力をコントロールし、また、冷房用可変絞り弁２６の弁開度を任意の開度に変更することによってエバポレータ２７の除湿能力、つまりエバ後温度をコントロールする。また、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択され、しかも除湿優先モードが選択されている時には、暖房用可変絞り弁２３の弁開度を任意の開度に変更することによって冷凍サイクル３の高圧圧力をコントロールし、冷房用可変絞り弁２６の弁開度を任意の開度に変更することによってガスクーラ２２の加熱能力（吹出温度）をコントロールする。
【００６６】
したがって、吹出温度優先モードが選択されている時には、ガスクーラ出口冷媒温度から算出されたサイクル効率が最大となる高圧圧力を目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）とし、目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）とコンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出圧力（ＳＰ）との圧力偏差と偏差変化率とからファジー演算で、暖房用可変絞り弁２３の弁開度増減量（ΔＥＶＨ）が算出される。また、ステップＳ１３にて算出された目標エバ後温度（ＴＥＯ）とエバ後温度センサ４５によって検出されたエバ後温度（検出値：ＴＥ）との温度偏差と偏差変化率とからファジー演算で、冷房用可変絞り弁２６の弁開度増減量（ΔＥＶＨ）が算出される。
【００６７】
一方、除湿優先モードが選択されている時には、ガスクーラ出口冷媒温度から算出されたサイクル効率が最大となる高圧圧力を目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）とし、目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）とコンプレッサ２１の吐出口より吐出される冷媒の吐出圧力（ＳＰ）との圧力偏差と偏差変化率とからファジー演算で、暖房用可変絞り弁２３の弁開度増減量（ΔＥＶＨ）が算出される。また、ステップＳ１４にて算出された目標ガスクーラ後温度（ＴＧＣＯ）とガスクーラ後温度センサ４８によって検出されたガスクーラ後温度（ＴＧＣ）との温度偏差と偏差変化率とからファジー演算で、冷房用可変絞り弁２６の弁開度増減量（ΔＥＶＨ）が算出される。
【００６８】
ここで、冷房用可変絞り弁２６とガスクーラ後温度（吹出温度）およびエバ後温度との関係は、図７のグラフのようになるため、吹出温度優先モードで目標エバ後温度（ＴＥＯ）に対し、エバ後温度（ＴＥ）が高い場合には、冷房用可変絞り弁２６の弁開度増減量（ΔＥＶＨ）が負の値で算出され、冷房用可変絞り弁２６の弁開度が小さくなるようにコントロールされる。
【００６９】
［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態の車両用空調装置の作用を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。
【００７０】
冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードが選択された時には、冷房用電磁弁３２が開弁し、暖房用電磁弁３４が閉弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→冷房用電磁弁３２→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→冷房用可変絞り弁２６→エバポレータ２７→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路で循環する（冷房モード用循環回路、冷房サイクル）。
【００７１】
ここで、冷房モードが選択された時には、ガスクーラ２２の空気入口部および空気出口部に取り付けられたＡ／Ｍドア６、７の開度が、全閉（ＭＡＸ・ＣＯＯＬ）となるように制御され、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された高温高圧の冷媒はガスクーラ２２を通過する際に放熱することはない。よって、エバポレータ２７を通過する際に冷却された空気は、ガスクーラ２２を迂回するように送風ダクト２内を流れ、例えばＦＡＣＥ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように車室内が冷房される。また、内部熱交換器では、高温側熱交換器２５内を流れる、室外熱交換器２４から流出した高温高圧の冷媒と、低温側熱交換器２９内を流れる、アキュムレータ２８から流出した低温低圧の冷媒とを熱交換させることにより、エバポレータ２７内に流入する高温高圧の冷媒を冷却する。これにより、エバポレータエンタルピが増大することによって、省動力または省電力で冷凍サイクル３のサイクル効率を向上できる。
【００７２】
また、冷凍サイクル３の運転モードとして暖房モードが選択された時には、冷房用電磁弁３２が閉弁し、暖房用電磁弁３４が開弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→暖房用可変絞り弁２３→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→暖房用電磁弁３４→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路で循環する（暖房モード用循環回路、暖房サイクル）。
【００７３】
ここで、上記のＡ／Ｍドア６、７の開度が、全開（ＭＡＸ・ＨＯＴ）となるように制御され、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された高温高圧の冷媒はガスクーラ２２を通過する際に送風ダクト２内を流れる空気と熱交換して放熱し、例えばＦＯＯＴ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように車室内が暖房される。また、内部熱交換器では、低温低圧の冷媒がそれぞれの高温側熱交換器２５、低温側熱交換器２９を通過するため熱交換しない。
【００７４】
また、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択された時には、冷房用電磁弁３２および暖房用電磁弁３４が共に閉弁するため、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→暖房用可変絞り弁２３→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→冷媒用可変絞り弁２６→エバポレータ２７→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路で循環する（除湿モード用循環回路、除湿サイクル）。
【００７５】
ここで、エバポレータ２７を通過する際に冷却除湿された空気は、ガスクーラ２２を通過する際に再加熱され、例えばＤＥＦ吹出口またはＦＯＯＴ吹出口から自動車の車室内に吹き出されて、車室内の温度が所望の温度（設定温度）となるように、しかもフロント窓ガラスの曇りを除去または防曇するように車室内が除湿暖房される。ここで、暖房用可変絞り弁２３と冷媒用可変絞り弁２６との弁開度の絞り度合いによって、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が可変されるため、ガスクーラ２２の加熱能力（ガスクーラ後温度、吹出温度）またはエバポレータ２７の除湿能力（エバ後温度）が目標値となるようにコントロールされる。
【００７６】
具体的には、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が低く設定されるようにコントロールされた場合（暖房用可変絞り弁２３の開度：小、冷房用可変絞り弁２６の開度：大）には、室外熱交換器２４が吸熱器として機能（作動）するため、ガスクーラ２２で放熱される熱量が増大し、自動車の車室内に吹き出される空調風の吹出温度が比較的に高温となる。
【００７７】
逆に、コンプレッサ２１から吐出される冷媒の吐出圧力および室外熱交換器２４の冷媒圧力が高く設定されるようにコントロールされた場合（暖房用可変絞り弁２３の開度：大、冷房用可変絞り弁２６の開度：小）には、室外熱交換器２４が放熱器として機能（作動）するため、ガスクーラ２２で放熱される熱量が減少し、自動車の車室内に吹き出される空調風の吹出温度が比較的に低温となる。
【００７８】
［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の車両用空調装置においては、従来の技術のように、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択された時に、暖房用電子膨張弁および冷房用電子膨張弁の弁開度の制御パターンを決めて、暖房用電子膨張弁および冷房用電子膨張弁の弁開度をコントロールするのではなく、一方の暖房用可変絞り弁２３により冷凍サイクル３の高圧圧力を、ガスクーラ出口冷媒温度から算出されたサイクル効率が最大となる目標高圧圧力を目標値とし、その目標値となるようにコントロールしている。
【００７９】
これにより、中間期の低流量域から比較的低外気温度時（外気温度１０℃程度）の大流量域までの広い流量範囲にて、冷凍サイクル３のサイクル効率が最大となるようにコントロールすることができるので、冷凍サイクル３のコンプレッサ２１の省動力化または省電力化を図ることができる。また、設定温度の変更等によるコンプレッサ回転速度の上昇→冷凍サイクル３の高圧圧力の上昇時にも、暖房用可変絞り弁２３の弁開度増減量（ΔＥＶＨ）を冷凍サイクル３の高圧圧力に基づいてコントロールしているため、冷凍サイクル３の高圧圧力が異常高圧となることを防止することができる。
【００８０】
また、運転者（ドライバー）が希望する除湿モード判定（除湿優先モードまたは吹出温度優先モード）を実施することで、例えばオートモード中の暖房負荷の低下および設定温度の変更等による冷凍サイクル３の運転モードの変更時にも、送風ダクト２の吹出口から自動車の車室内に吹き出す空調風の吹出温度の著しい低下を招くことなく、空調ユニット１の各空調機器（アクチュエータ）を目標値となるようにコントロールすることができる。
【００８１】
また、外気温度が１０℃以下の比較的目標エバ後温度が低く、且つ目標ガスクーラ後温度が高い条件でも、臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ₂ ）を主成分とする冷媒を用いると、コンプレッサ２１の吐出口から吐出される冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上の超臨界で作動するため、高温度場が作り易く、また、圧縮比が小さいため、従来のＨＦＣ（フロン系冷媒）等の凝縮サイクルに比較すると低温域側での吹出温度のコントロール性が良く、また、冷凍サイクル３のコンプレッサ２１の省動力化または省電力化を図ることができる。
【００８２】
［第２実施形態］
図８は本発明の第２実施形態を示したもので、メモリ内に格納された制御プログラムのサブルーチンを示したフローチャートである。
【００８３】
第１実施形態では、目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）を第１冷媒温度センサ（第１冷媒温度検出手段）４２によって検出されるガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）に基づいて算出するようにしているが、ガスクーラ２２の能力過多を検出し、ガスクーラ２２の能力過多と判定されたら、第２冷媒温度センサ（第２冷媒温度検出手段）４３によって検出される室外熱交換器出口冷媒温度（ＴＨＯ）に基づいて目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）を算出するようにしても良い。この場合の制御方法を図８のフローチャートに示す。
【００８４】
図８のサブルーチンは、図４の目標高圧圧力を算出するステップＳ１７の演算処理に進入した際に、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択されているか否かを判定し、冷凍サイクル３の運転モードとして除湿モードが選択されている場合に起動する。この図８のサブルーチンが起動すると、先ず図３のステップＳ１４にて算出された目標ガスクーラ後温度（ＴＧＣＯ、ＴＡＶＯ）とガスクーラ後温度センサ４８によって検出されたガスクーラ後温度（ＴＧＣ、ＴＡＶ）との温度偏差を算出する。
【００８５】
続いて、下記の数４の演算式に基づいて、ガスクーラ後温度（ＴＡＶ）と目標ガスクーラ後温度（ＴＡＶＯ）との温度偏差が所定値（α℃）以上であるか否かを判定する（能力過多検出手段：ステップＳ４１）。この判定結果がＮＯの場合には、正常と判断し（ステップＳ４２）、目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）を第１冷媒温度センサ４２によって検出されるガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）に基づいて算出する。
【数４】

【００８６】
この判定条件が成立する場合は、目標ガスクーラ後温度（目標値：ＴＡＶＯ）に対し、ガスクーラ後温度（ＴＡＶ）が高い状態であり、第１実施形態では、Ａ／Ｍドア６、７の開度が最も省動力となる１００％に対し、ややＡ／Ｍドア６、７の開度を閉じ、自動車の車室内に吹き出す空調風の吹出温度を設定温度に接近するようにコントロールしている。この状態が、ガスクーラ２２の能力過多の状態であるが、設定温度の変更（設定温度ダウンの変更）等により一時的に能力過多状態になっている可能性があるため、次のステップＳ４２以降にて過渡状態であるか否かを判定する。
【００８７】
また、ステップＳ４１の判定結果がＹＥＳの場合には、コンプレッサ回転速度がＡｒｐｍ以下であるか否かを判定する。ここで、定数Ａは最低回転速度近くに設定する（能力過多検出手段、回転速度検出手段：ステップＳ４３）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ４２の処理に進む。
【００８８】
また、ステップＳ４３の判定結果がＹＥＳの場合には、タイマのカウントを開始する（ステップＳ４４）。次に、タイマのカウントをカウントアップする（ステップＳ４５）。次に、ＴＡＶ−ＴＡＶＯ≧α℃で、且つコンプレッサ回転速度≦Ａｒｐｍの状態が所定時間（例えば６０秒間）以上経過しているか否かを判定する（能力過多検出手段：ステップＳ４６）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ４１以下の処理を繰り返す。
【００８９】
また、ステップＳ４６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、ＴＡＶ−ＴＡＶＯ≧α℃で、且つコンプレッサ回転速度≦Ａｒｐｍの状態が所定時間（例えば６０秒間）以上継続している場合には、定常的にガスクーラ２２が能力過多になっていると判断する（ステップＳ４７）。このように、ガスクーラ２２が能力過多と判断された場合には、これまで第１冷媒温度センサ４２によって検出されるガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）に基づいて目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）を算出する（第１高圧圧力決定手段）ようにしていたが、第２冷媒温度センサ４３によって検出される室外熱交換器出口冷媒温度（ＴＨＯ）に基づいて目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）を算出する（第２高圧圧力決定手段）。
【００９０】
したがって、目標高圧圧力（目標値：ＳＰＯ）を算出する制御対象をガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）から室外熱交換器出口冷媒温度（ＴＨＯ）に切り替えることで、室外熱交換器２４が吸熱側から放熱側へと切り替わる。室外熱交換器２４が吸熱器から放熱器として機能（作動）することで、ガスクーラ２２の暖房負荷が低減され、自動車の車室内に吹き出す空調風の吹出温度が低下すると共に、冷凍サイクル３がバランスする高圧圧力も低下するため、ガスクーラ出口冷媒温度（ＴＣＯ）で冷凍サイクル３の高圧圧力を制御するよりも省動力または省電力となる。
【００９１】
［他の実施形態］
本実施形態では、ＤＥＦスイッチがＯＮされた時、あるいはＡ／ＣスイッチがＯＮされた時に、除湿モードを除湿優先モードに設定するようにしているが、吹出口モードをＦ／Ｄモードに固定するように指令するＦ／ＤスイッチをＯＮした時に、除湿モードを除湿優先モードに設定しても良い。
【００９２】
本実施形態では、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードが選択された時に、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、ガスクーラ２２→冷房用電磁弁３２→室外熱交換器２４→高温側熱交換器２５→冷房用可変絞り弁２６→エバポレータ２７→アキュムレータ２８→低温側熱交換器２９→コンプレッサ２１の経路で循環する冷房モード用循環回路（冷房サイクル）を採用したが、コンプレッサ２１の吐出口と室外熱交換器２４の入口部とを直結するバイパス配管に冷房用電磁弁３２を設置して、冷凍サイクル３の運転モードとして冷房モードが選択された時に、コンプレッサ２１の吐出口から吐出された冷媒が、冷房用電磁弁３２→室外熱交換器２４→冷房用可変絞り弁２６→エバポレータ２７→アキュムレータ２８→コンプレッサ２１の経路で循環する冷房モード用循環回路（冷房サイクル）を採用しても良い。また、内部熱交換器を接続しなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用空調装置の全体構成を示した概略図である（第１実施形態）。
【図２】空調制御装置を示したブロック図である（第１実施形態）。
【図３】メモリ内に格納された制御プログラムのメインルーチンを示したフローチャートである（第１実施形態）。
【図４】メモリ内に格納された制御プログラムのメインルーチンを示したフローチャートである（第１実施形態）。
【図５】目標エバ後温度と外気温度との関係を示した特性図である（第１実施形態）。
【図６】メモリ内に格納された制御プログラムのサブルーチンを示したフローチャートである（第１実施形態）。
【図７】冷房用膨張弁開度とガスクーラ後温度（吹出温度）およびエバ後温度との関係を示したグラフである（第１実施形態）。
【図８】メモリ内に格納された制御プログラムのサブルーチンを示したフローチャートである（第２実施形態）。
【符号の説明】
１ 空調ユニット
２ 送風ダクト
３ 冷凍サイクル
１０ ＥＣＵ（サイクル効率検出手段、高圧圧力検出手段、サイクル効率決定手段、絞り弁制御手段、第１冷媒温度検出手段、第１高圧圧力決定手段、第２冷媒温度検出手段、第２高圧圧力決定手段、能力過多検出手段、加熱能力決定手段、回転速度検出手段、吹出温度決定手段、除湿モード選択手段、空調制御手段、除湿モード設定手段、除湿能力決定手段、運転モード設定手段）
２０ インバータ
２１ コンプレッサ（電動式の冷媒圧縮機）
２２ ガスクーラ（加熱用熱交換器）
２３ 暖房用可変絞り弁（第１可変絞り弁）
２４ 室外熱交換器
２６ 冷房用可変絞り弁（第２可変絞り弁）
２７ エバポレータ（冷却用熱交換器）
２８ アキュムレータ（気液分離器）
４２ 第１冷媒温度センサ（第１冷媒温度検出手段）
４３ 第２冷媒温度センサ（第２冷媒温度検出手段）
４４ 外気温度センサ
４５ エバ後温度センサ（除湿能力検出手段）
４８ ガスクーラ後温度センサ（加熱能力検出手段）

Claims (11)

1. （ａ）車室内に空調風を送風するための送風ダクトと、
   （ｂ）この送風ダクトの内部に配置されて、除湿モード時に吸熱器として機能する冷却用熱交換器、
   前記送風ダクトの内部において前記冷却用熱交換器よりも空気の流れ方向の下流側に配置されて、除湿モード時に放熱器として機能する加熱用熱交換器、
   前記送風ダクトの外部に配置されて、除湿モード時に吸熱器または放熱器として機能する室外熱交換器、
   前記加熱用熱交換器と前記室外熱交換器との間に接続されて、前記加熱用熱交換器より流入した冷媒を減圧させると共に、弁開度を変更可能な第１可変絞り弁、
   前記室外熱交換器と前記冷却用熱交換器との間に接続されて、前記室外熱交換器より流入した冷媒を減圧させると共に、弁開度を変更可能な第２可変絞り弁、
   および冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記加熱用熱交換器、前記第１可変絞り弁、前記室外熱交換器、前記第２可変絞り弁、前記冷却用熱交換器、前記冷媒圧縮機の経路で循環させる除湿モード用循環回路を有する冷凍サイクルと、
   （ｃ）現在のサイクル効率を検出するサイクル効率検出手段と、
   （ｄ）目標のサイクル効率を算出するサイクル効率決定手段と、
   （ｅ）除湿モード時に、前記サイクル効率決定手段によって設定された目標のサイクル効率と前記サイクル効率検出手段によって検出された現在のサイクル効率との偏差に基づいて、前記第１可変絞り弁の弁開度を制御する絞り弁制御手段と
   を備えた車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記冷媒圧縮機は、駆動電源としてのインバータによって通電制御される駆動モータにより回転駆動される電動式の冷媒圧縮機であることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項２に記載の車両用空調装置において、
   前記サイクル効率検出手段は、前記冷凍サイクルの高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段であって、
   前記サイクル効率決定手段は、前記加熱用熱交換器の出口側の冷媒温度を検出する第１冷媒温度検出手段を有し、この第１冷媒温度検出手段によって検出された前記加熱用熱交換器の出口側の冷媒温度からサイクル効率が最大となる目標の高圧圧力を算出する第１高圧圧力決定手段であって、
   前記絞り弁制御手段は、前記高圧圧力検出手段によって検出された現在の高圧圧力と前記第１高圧圧力決定手段によって設定された目標の高圧圧力との圧力偏差に基づいて、前記第１可変絞り弁の弁開度を制御することを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置において、
   前記加熱用熱交換器の能力過多を検出する能力過多検出手段を備え、
   前記サイクル効率決定手段は、前記室外熱交換器の出口側の冷媒温度を検出する第２冷媒温度検出手段を有し、この第２冷媒温度検出手段によって検出された前記室外熱交換器の出口側の冷媒温度からサイクル効率が最大となる目標の高圧圧力を算出する第２高圧圧力決定手段であって、
   前記絞り弁制御手段は、前記能力過多検出手段によって前記加熱用熱交換器の能力過多が検出された際に、前記高圧圧力検出手段によって検出された現在の高圧圧力と前記第２高圧圧力決定手段によって設定された目標の高圧圧力との圧力偏差に基づいて、前記第１可変絞り弁の弁開度を制御することを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項４に記載の車両用空調装置において、
   前記能力過多検出手段は、前記加熱用熱交換器の加熱能力を検出する加熱能力検出手段、前記加熱用熱交換器の目標加熱能力を算出する加熱能力決定手段、および前記冷媒圧縮機の回転速度を検出する回転速度検出手段を有し、
   前記加熱能力検出手段によって検出された現在の加熱能力と前記加熱能力決定手段によって設定された目標加熱能力との偏差が一定値以上で、
   且つ前記回転速度検出手段によって検出された前記冷媒圧縮機の回転速度が一定値以下の除湿運転条件が成立した際に、前記加熱用熱交換器が能力過多であると判断することを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   車室内に吹き出す空調風の目標吹出温度を算出する吹出温度決定手段と、
   オン状態の時に車室内の除湿または窓ガラスの防曇を希望する除湿または防曇スイッチと、
   前記吹出温度決定手段によって設定される目標吹出温度が所定の範囲内の際、あるいは前記除湿または防曇スイッチがオン状態の時に、前記冷凍サイクルの運転モードとして除湿モードを選択する除湿モード選択手段と
   を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
7. 請求項６に記載の車両用空調装置において、
   前記除湿モード選択手段は、除湿優先モードまたは吹出温度優先モードのうちのいずれかの除湿モードを希望する除湿モード設定手段であり、
   前記車両用空調装置は、前記冷却用熱交換器の除湿能力を検出する除湿能力検出手段と、
   前記冷却用熱交換器の目標除湿能力を算出する除湿能力決定手段と、
   前記加熱用熱交換器の加熱能力を検出する加熱能力検出手段と、
   前記加熱用熱交換器の目標加熱能力を算出する加熱能力決定手段と、
   前記除湿モード設定手段によって除湿優先モードが希望されている際に、前記除湿能力検出手段によって検出された現在の除湿能力と前記除湿能力決定手段によって設定された目標除湿能力との偏差に基づいて、前記冷媒圧縮機の回転速度を制御すると共に、前記加熱能力検出手段によって検出された現在の加熱能力と前記加熱能力決定手段によって設定された目標加熱能力との偏差に基づいて、前記第２可変絞り弁の弁開度を制御する空調制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の車両用空調装置において、
   前記除湿モード選択手段は、除湿優先モードまたは吹出温度優先モードのうちのいずれかの除湿モードを希望する除湿モード設定手段であり、
   前記車両用空調装置は、前記冷却用熱交換器の除湿能力を検出する除湿能力検出手段と、
   前記冷却用熱交換器の目標除湿能力を算出する除湿能力決定手段と、
   前記加熱用熱交換器の加熱能力を検出する加熱能力検出手段と、
   前記加熱用熱交換器の目標加熱能力を算出する加熱能力決定手段と、
   前記除湿モード設定手段によって吹出温度優先モードが希望されている際に、前記加熱能力検出手段によって検出された現在の加熱能力と前記加熱能力決定手段によって設定された目標加熱能力との偏差に基づいて、前記冷媒圧縮機の回転速度を制御すると共に、前記除湿能力検出手段によって検出された現在の除湿能力と前記除湿能力決定手段によって設定された目標除湿能力との偏差に基づいて、前記第２可変絞り弁の弁開度を制御する空調制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
9. 請求項７または請求項８に記載の車両用空調装置において、
   オン状態の時に車室内の除湿または窓ガラスの防曇を希望する除湿または防曇スイッチと、オン状態の時に前記冷凍サイクルの運転モードのうち冷房モードまたは除湿モードのうちいずれかの運転モードを希望するか、あるいはオン状態の時に前記冷媒圧縮機を起動させるエアコンスイッチとを備え、
   前記除湿モード設定手段は、前記除湿または防曇スイッチのオン状態の時または前記エアコンスイッチのオン状態の時に、前記吹出温度優先モードよりも前記除湿優先モードを優先して実施するように前記除湿優先モードを選択し、
   あるいは前記除湿または防曇スイッチがオフ状態の時で、且つ前記エアコンスイッチがオフ状態の時に、前記除湿優先モードよりも前記吹出温度優先モードを優先して実施するように前記吹出温度優先モードを選択することを特徴とする車両用空調装置。
10. 請求項７または請求項８に記載の車両用空調装置において、
    車室内に吹き出す空調風の目標吹出温度を算出する吹出温度決定手段と、前記吹出温度決定手段によって設定される目標吹出温度に応じて前記冷凍サイクルの運転モードを決定する運転モード設定手段とを備え、
    前記除湿モード設定手段は、前記運転モード設定手段によって前記冷凍サイクルの運転モードが暖房モードから除湿モードへ移行した際に、前記除湿優先モードよりも前記吹出温度優先モードを優先して実施するように前記吹出温度優先モードを選択することを特徴とする車両用空調装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
    前記冷凍サイクルは、二酸化炭素を冷媒とし、
    前記冷媒圧縮機より吐出される冷媒の吐出圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを使用していることを特徴とする車両用空調装置。

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