JP5442291B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプを利用した車両用空調装置に関する。

従来より、ヒートポンプを利用して冷房と暖房の切替を行えるように構成された車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ヒートポンプは、冷媒を圧縮するコンプレッサと、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧弁と、車室内に配設される車室内熱交換器とが配管により環状に接続されてなり、さらに、冷媒の循環方向を切り替えるモード切替弁を備えている。このモード切替弁により冷媒の循環方向を切り替えることで、車室内熱交換器を吸熱器にして冷風を生成し車室内を冷房でき、また、車室内熱交換器を放熱器にして温風を生成し車室内を暖房できる。

暖房時、車室内熱交換器を放熱器とした場合には、車室外熱交換器が吸熱器となるので、空気中の水分が車室外熱交換器の表面に凝縮して着霜し、熱交換が十分に行えなくなることがある。車室外熱交換器の霜を取る際には、モード切替弁により冷媒の循環方向を一時的に切り替えて車室内熱交換器を吸熱器とし、車室外熱交換器を放熱器として除霜運転する。さらに、特許文献１では、除霜運転中における空調風の吹出モードを、空調風がフロントガラスの内面へ向けて吹き出すデフロスタモードとしている。これにより、暖房が要求されている状況において除霜運転する際に、冷風が乗員に向けて直接吹き出さなくなる。
特許第３４２０２６９号公報

しかしながら、特許文献１では、除霜運転中に冷風が乗員へ直接当たらないようにすることができるものの、室内が暖房の必要な状況にあるのに、暖房が中断され、室内に冷風が供給されてしまうことになるので、空調フィーリングの悪化をもたらす。

本発明は斯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、車室外熱交換器の除霜運転時に室内に冷風が供給されないようにするとともに、暖房が中断されないようにして、空調フィーリングを良好にすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、コンプレッサから吐出した冷媒を車室内熱交換器及び車室外熱交換器の両方に供給できるようにして室内の暖房を中断することなく、車室外熱交換器の除霜を可能にし、さらに、コンプレッサに吸入される前の冷媒を加熱して暖房能力を確保できるようにした。

具体的には、第１の発明では、冷媒を圧縮するコンプレッサと、車両の室外に配設される車室外熱交換器と、冷媒の圧力を減圧する減圧弁と、車両の室内に配設される第１車室内熱交換器と、車両の車室内において上記第１車室内熱交換器よりも空調用空気の流れ方向下流側に配設される第２車室内熱交換器と、上記コンプレッサから吐出した冷媒を上記第２車室内熱交換器、上記車室外熱交換器、上記減圧弁、上記第１車室内熱交換器の順に流す冷房モードと、上記コンプレッサから吐出した冷媒を上記第２車室内熱交換器、上記第１車室内熱交換器、上記減圧弁、上記車室外熱交換器の順に流す暖房モードとに切り替えるモード切替弁とが配管により接続されたヒートポンプを有する車両用空調装置において、上記コンプレッサの吐出側と上記車室外熱交換器とを接続し、該コンプレッサから吐出された冷媒を上記車室外熱交換器に供給するバイパス配管と、上記バイパス配管の通路を開閉する開閉弁と、上記第１車室内熱交換器と上記コンプレッサの吸入側との間に設けられ、該コンプレッサに吸入される冷媒を加熱する冷媒加熱器と、上記車室外熱交換器が着霜状態であるか否かを推定する着霜状態推定部と、上記着霜状態推定部による推定結果に基づいて上記開閉弁及び上記冷媒加熱器を制御する制御装置とを備え、上記制御装置は、上記暖房モード時に、上記着霜状態推定部により上記車室外熱交換器が着霜状態であると推定された場合には、上記冷媒加熱器を加熱状態とし、上記コンプレッサから吐出した冷媒を上記第２車室内熱交換器、上記第１車室内熱交換器、上記冷媒加熱器の順に流して上記コンプレッサに吸入させるとともに、上記開閉弁を開いて上記コンプレッサから吐出した冷媒を上記バイパス配管から上記車室外熱交換器に供給する除霜運転モードとする一方、上記車室外熱交換器が非着霜状態であると推定された場合には、上記開閉弁を閉じる暖房運転モードとするように構成されているものとする。

この構成によれば、着霜状態推定部により車室外熱交換器が着霜状態であると推定されると、バイパス配管の通路が開かれてコンプレッサから吐出された高温冷媒が車室外熱交換器に供給される。これにより、車室外熱交換器の除霜が可能になる。また、車室外熱交換器が着霜状態であると推定された場合には、コンプレッサに吸入される前の冷媒が冷媒加熱器により加熱される。これにより、コンプレッサから吐出される冷媒の温度を十分に高めることが可能になるので、車室内熱交換器に高温冷媒が供給されるようになる。

第２の発明では、第１の発明において、コンプレッサは単位時間当たりの吐出量の変更が可能な可変容量型に構成され、上記コンプレッサの吐出状態を検出する吐出状態検出部を備え、制御装置は、上記吐出状態検出部により、除霜運転モードに切り替える前の上記コンプレッサの吐出量が所定量よりも多いことが検出されると、所定量以下の場合に比べてコンプレッサの吐出量を増大させるように構成されているものとする。

すなわち、除霜運転モードに切り替える前にコンプレッサの吐出量が多いということは、強めの暖房が行われている状況であり、この場合にコンプレッサの吐出量を増大させることで、除霜運転時にも強めの暖房を継続して行うことが可能になる。また、除霜運転モードに切り替える前にコンプレッサの吐出量が少なく、弱い暖房でよい場合には、コンプレッサの吐出量をそれほど増やさないので、エネルギの無駄な消費が抑制される。

第３の発明では、第１の発明において、第１車室内熱交換器及び第２車室内熱交換器へ空調用空気を送風する室内ファンと、上記室内ファンの送風状態を検出する送風状態検出部とを備え、制御装置は、上記送風状態検出部により上記室内ファンの送風量が所定量よりも多いことが検出されると、所定量以下の場合に比べて冷媒加熱器による加熱量を増大させるように構成されているものとする。

すなわち、室内ファンの送風量が多いということは強めの暖房が必要な状況であり、この場合に冷媒加熱器の加熱量を増大させることで、必要な暖房能力を確保することが可能になる。また、室内ファンの送風量が少なく、弱い暖房でよい場合には、加熱量をそれほど増やさないので、エネルギの無駄な消費が抑制される。

第４の発明では、第１から３のいずれか１つの発明において、車室に供給する空調風の温度状態を検出する温度検出部を備え、制御装置は、除霜運転モード中に空調風の温度が所定温度以下となった場合に除霜運転を中断して暖房運転モードとするように構成されているものとする。

この構成によれば、除霜運転中に空調風の温度が乗員に不快感を与える程度に低下した場合に暖房運転モードとすることが可能になるので、乗員の快適性を重視した空調制御が行える。

第１の発明によれば、車室外熱交換器が着霜状態であると推定された場合に、コンプレッサから吐出された高温冷媒をバイパス配管により車室外熱交換器にも供給して除霜でき、このときにコンプレッサに吸入される前の冷媒を冷媒加熱器で加熱するようにしたので、暖房能力を十分に高めることができる。

第２の発明によれば、除霜運転モードに切り替える前のコンプレッサの吐出量が多い場合に、除霜運転時におけるコンプレッサの吐出量を増大させるようにしたので、強めの暖房を継続して行うことができる。

第３の発明によれば、車室内熱交換器への送風量が所定量よりも多い場合に冷媒加熱器の加熱量を増大させるようにしたので、無駄なエネルギの消費を抑制しながら、必要時に高い暖房能力を得ることができる。

第４の発明によれば、除霜運転モード時に空調風の温度が所定以下となった場合に除霜運転を中断して暖房運転モードとするようにしたので、乗員の快適性を保ちながら除霜運転を行うことができる。

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。

尚、実施形態の説明では、説明の便宜を図るために、「前」とは車両の前側を、また、「後」とは車両の後側を、さらに、「左」とは車両の左側を、さらにまた、「右」とは車両の右側をそれぞれ表すこととしている。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１の概略構造を示している。車両用空調装置１は、電気自動車やエンジンと電気モータを組み合わせたハイブリッド自動車に搭載されるものである。

車両用空調装置１は、自動車の車室内に搭載される室内ユニットＵ１と、自動車の車室外に搭載される室外ユニットＵ２と、室内ユニットＵ１及び室外ユニットＵ２を制御する制御装置Ａとを備えている。室内ユニットＵ１は、自動車のインストルメントパネル（図示せず）内の左右方向中央部に配設されている。また、室外ユニットＵ２は、主にエンジンルーム（図示せず）に配設されている。

室内ユニットＵ１は、内外気切替ダンパ４と、室内ファン５と、上流側車室内熱交換器１０及び下流側車室内熱交換器１１と、温度調節ダンパ２７と、ロータリダンパ３５及びデフベント切替ダンパ５５と、ケーシング３とを備えている。一方、室外ユニットＵ２は、冷媒を圧縮するコンプレッサ１００と、減圧弁１０１と、電動減圧弁１０２と、電磁弁１０３と、冷媒加熱器１０５と、四方弁（モード切替弁）１０６と、アキュムレータ１０７と、車室外熱交換器１０９とを備えている。

上記上流側車室内熱交換器１０及び下流側車室内熱交換器１１と、コンプレッサ１００と、減圧弁１０１と、冷媒加熱器１０５と、四方弁１０６と、アキュムレータ１０７と、車室外熱交換器１０９とは、配管１０４ａ〜１０４ｈにより環状に接続されており、上流側車室内熱交換器１０及び下流側車室内熱交換器１１と室外ユニットＵ２とでヒートポンプが構成されている。

コンプレッサ１００は、コンプレッサ駆動モータ１００ａで作動する圧縮機構１００ｂを有し、吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成された周知のものである。図３に示すように、コンプレッサ駆動モータ１００ａは制御装置Ａにより制御されるようになっている。このコンプレッサ１００は、単位時間当たりの吐出量を変化させることができる可変容量型のものである。具体的には、コンプレッサ駆動モータ１００ａの回転数が制御装置Ａにより変更されるように構成されている。尚、圧縮機構１００ｂが有する圧縮室（図示せず）の容積を変化させるようにしてもよい。

下流側車室内熱交換器１１は、冷媒が流れるチューブと伝熱用フィン（共に図示せず）とを交互に積層してなるチューブアンドフィンタイプの熱交換器である。下流側車室内熱交換器１１の冷媒給排口の一方（図示せず）が配管１０４ａを介してコンプレッサ１００の冷媒吐出口（図示せず）に接続されており、コンプレッサ１００から吐出された高温冷媒が下流側車室内熱交換器１１に流入するようになっている。

上流側車室内熱交換器１０も、下流側車室内熱交換器１１と同様に構成されたチューブアンドフィンタイプの熱交換器である。上流側車室内熱交換器１０は下流側車室内熱交換器１１よりも大型である。具体的には、上流側車室内熱交換器１０のチューブ長さ及び幅寸法は下流側車室内熱交換器１１のチューブ長さ及び幅寸法よりもそれぞれ長く設定されている。上流側車室内熱交換器１０の冷媒給排口の一方（図示せず）には配管１０４ｃが接続されている。下流側車室内熱交換器１１の冷媒給排口の他方（図示せず）には、配管１０４ｄが接続されている。配管１０４ｂと配管１０４ｃとの間に四方弁１０６が配設されている。

上流側車室内熱交換器１０の冷媒給排口の他方（図示せず）から延びる配管１０４ｄは、２つに分岐しており、一方は、冷媒加熱器１０５の冷媒給排口の一方（図示せず）まで延び、他方は、車室外熱交換器１０９の冷媒給排口の一方（図示せず）まで延びている。

配管１０４ｄの冷媒加熱器１０５側には、減圧弁１０１が設けられている。この減圧弁１０１は、配管１０４ｄの上流側車室内熱交換器１０側から流れる冷媒を減圧して冷媒加熱器１０５側へ流すように構成された周知のものである。

配管１０４ｄの車室外熱交換器１０９側には、電動減圧弁１０２が設けられている。電動減圧弁１０２は、制御装置Ａにより制御されるようになっており、配管１０４ｄの上流側車室内熱交換器１０側から流れる冷媒を減圧して車室外熱交換器１０９側へ流すこと、及び、配管１０４ｄの車室外熱交換器１０９側から流れる冷媒を減圧して上流側車室内熱交換器１０側へ流すことができるようになっている。また、電動減圧弁１０２は、配管１０４ｄを開閉する開閉弁としても機能する。

冷媒加熱器１０５は、電熱線（発熱体）１０５ａを絶縁した状態で金属パイプにより被覆してなる、いわゆるシーズヒーター（電気式ヒーター）で構成されている。制御装置Ａにより冷媒加熱器１０５のＯＮ（加熱状態）及びＯＦＦ（非加熱状態）の切替と、電熱線１０５ａへの電力供給量の変更がなされるようになっている。電力供給量により加熱量の調整が可能である。

車室外熱交換器１０９は、チューブアンドフィンタイプの熱交換器であり、例えば、車両のエンジンルームにおける前端部に配設されている。車室外熱交換器１０９には、該車室外熱交換器１０９に空気を送るための室外ファン１０９ａと、該室外ファン１０９ａを回転駆動する室外ファンモータ１０９ｂとが設けられている。室外ファンモータ１０９ｂは、制御装置Ａにより制御され、ＯＮ及びＯＦＦの切替と、回転数の変更とが可能である。

車室外熱交換器１０９には、内部を流動する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサ１０９ｃと、車室外熱交換器１０９の表面温度を検出する表面温度検出センサ１０９ｄとが設けられている。冷媒圧力センサ１０９ｃ及び表面温度検出センサ１０９ｄは制御装置Ａに接続されている。

冷媒加熱器１０５の冷媒給排口の他方（図示せず）には配管１０４ｅが接続されている。また、アキュムレータ１０７の冷媒給排口の一方（図示せず）には配管１０４ｇが接続されている。四方弁１０６の４つのポートには、配管１０４ｂ、配管１０４ｃ、配管１０４ｅ及び配管１０４ｇが接続されている。四方弁１０６は、制御装置Ａにより制御され、配管１０４ｂと配管１０４ｃとを連通させ、かつ、配管１０４ｅと配管１０４ｇとを連通させる状態（図１、図４〜６に示す）と、配管１０４ｂと配管１０４ｅとを連通させ、かつ、配管１０４ｃと配管１０４ｇとを連通させる状態（図７に示す）とに切り替えられるようになっている。

また、車室外熱交換器１０９の冷媒給排口の他方（図示せず）から延びる配管１０４ｆは、配管１０４ｅの中途部に接続されている。配管１０４ｆと配管１０４ｅとの接続部には、電磁弁１０３が設けられている。電磁弁１０３は、制御装置Ａに接続され、配管１０４ｆ及び配管１０４ｅを各々開閉できるようになっている。

アキュムレータ１０７は、冷媒を貯留するように構成された周知のものである。アキュムレータ１０７の冷媒給排口の他方（図示せず）は、配管１０４ｈによりコンプレッサ１００の冷媒吸入口（図示せず）に接続されている。配管１０４ｈには、コンプレッサ１００に吸入される前の冷媒の圧力及び温度をそれぞれ検出する吸入冷媒圧センサ１１２及び吸入冷媒温度センサ１１３が設けられている。吸入冷媒圧センサ１１２及び吸入冷媒温度センサ１１３は、コンプレッサ１００に吸入される前の冷媒がスーパーヒート状態（過熱状態）であるか否かを検出するためのものであり、制御装置Ａに接続されている。

室外ユニットＵ２には、コンプレッサ１００の冷媒吐出口と車室外熱交換器１０９とを接続し、コンプレッサ１００から吐出された冷媒を車室外熱交換器１０９に供給するバイパス配管１１０と、バイパス配管１１０の通路を開閉するバイパス弁（開閉弁）１１１とが設けられている。バイパス配管１１０の上流端は、配管１０４ａの中途部に接続されている。バイパス弁１１１は、バイパス配管１１０の上流端に位置付けられている。バイパス配管１１０の下流端は、配管１０４ｄの中途部に接続されている。バイパス弁１１１は制御装置Ａにより制御されるようになっている。

また、車両には、図３に示すように、車室外の気温（外気温度）を検出する外気温センサ１１４、車室外の湿度を検出する車室外湿度センサ（湿度情報取得部）１１５及び車室内の湿度を検出する車室内湿度センサ（湿度情報取得部）１１６が設けられている。外気温センサ１１４、車室外湿度センサ１１５及び車室内湿度センサ１１６は、車両用空調装置１を構成するものであり、制御装置Ａに接続されている。

また、車両には、始動タイマ１１８及びバッテリ残量検出センサ１１７が設けられている。始動タイマ１１８及びバッテリ残量検出センサ１１７は、制御装置Ａに接続されている。

始動タイマ１１８は、乗員が空調装置１を作動させる時刻をセットすることができるように構成されている。制御装置Ａは、始動タイマ１１８の出力信号に基づいて、何分後に空調装置１を作動させる必要があるかを得ることができる。

バッテリ残量検出センサ１１７は、車両に搭載されているバッテリ１２０に接続されており、バッテリ１２０の残量を検出するためのものである。バッテリ残量検出センサ１１７は、具体的には、バッテリ１２０の電圧値に基づいてバッテリ残量を得るように構成されている。

次に、室内ユニットＵ１の構造について説明する。室内ユニットＵ１のケーシング３は、樹脂製の左側ケース構成部材（図示せず）及び右側ケース構成部材２（図２に示す）を組み合わせてなる。このケーシング３の上半部前側には、室内ファン５を収容するファンハウジング７が他の部分と一体に形成されている。室内ファン５からの空気は、ケーシング３内部の前端側を下方へ流れて、該ケーシング３の下半部に収容された上流側車室内熱交換器１０と、下流側車室内熱交換器１１とを通過した後、ケーシング３の後側に形成されたデフロスタ口１２、ベント口１３及びフット口１４から車室に供給されるようになっている。

上記ファンハウジング７は、左右方向に延びる中心線を有する円筒状をなし、このファンハウジング７の中央部分に、室内ファン５を構成するシロッコファンがその回転軸を左右方向に向けた状態で収容されている。ファンハウジング７の室内ファン５周りには、該室内ファン５から吹き出した空気の流れが集合する空気流出通路１７が形成され、この空気流出通路１７の下流端は、ファンハウジング７の下側で開口している。また、ファンハウジング７の左側壁には、上記室内ファン５を駆動するための室内ファンモータ５ａ（図１に示す）の取付口１８が形成されている。モータ取付口１８には、室内ファンモータ５ａが気密状に取り付けられている。この室内ファンモータ５ａの出力軸に上記室内ファン５が回転一体に取り付けられている。室内ファンモータ５ａは制御装置Ａに接続されており、制御装置ＡによりＯＮ／ＯＦＦの切替、回転数の変更が行われるようになっている。室内ファンモータ５ａの回転数の変更は、印加電圧を変更することによって行われる。

上記ファンハウジング７の右側壁には吸込口１９が形成され、該吸込口１９には、インテークボックス３ａが接続されている。このインテークボックス３ａには、車室外の空気を導入する外気導入口３ｂと、車室内の空気を導入する内気導入口３ｃとが形成されている。インテークボックス（導入割合変更部）３ａの内部には、外気導入口３ｂ及び内気導入口３ｃの開度を調節する内外気切替ダンパ４が配設されている。内外気切替ダンパ４は、内外気切替用アクチュエータ４ａ（図３に示す）により駆動され、外気導入口３ｂを全閉にし、かつ、内気導入口３ｃを全開にする位置から、外気導入口３ｂを全開とし、かつ、内気導入口３ｃを全閉とする位置まで動く。外気導入口３ｂが全開とされると、外気のみがケーシング３内に取り入れられ、内気導入口３ｃが全開とされると、内気のみがケーシング３内に取り入れられる。また、外気導入口３ｂ及び内気導入口３ｃの開閉度合いにより、外気及び内気の導入割合を任意に変更することができる。内外気切替用アクチュエータ４ａは、制御装置Ａに接続されている。

図２に示すように、ケーシング３内部の下半部前端側には、上記空気流出通路１７の下流端に接続されて下側へ向かって斜め後方に延びる導風通路２０が形成されている。導風通路２０には、上流側車室内熱交換器１０が該導風通路２０を横切るように配置されて収容されている。上流側車室内熱交換器１０は、チューブの延びる方向が上下方向となるように向いている。

上記導風通路２０には、加熱通路２１の上流端が連通している。加熱通路２１の上流端と導風通路２０との間には、両通路２１、２０を仕切るようにケーシング３の底壁から上方へ延びる縦壁２３が形成されている。この縦壁２３の上半部には、加熱通路２１の上流端開口をなす下側開口部２４が形成されている。また、下側開口部２４の直上方には、上記縦壁２３上端から上流側車室内熱交換器１０の下流側上端近傍に亘るように上側開口部２５が形成されており、この上側開口部２５が導風通路２０の下流端開口をなしている。

縦壁２３の上端近傍には、下側開口部２４及び上側開口部２５を選択的に開閉する板状の温度調節ダンパ２７が配置され、該温度調節ダンパ２７は、左右方向に延びる支軸２７ａによりケーシング３に支持されている。この温度調節ダンパ２７は、温調用アクチュエータ２７ａ（図３に示す）により駆動されるようになっており、図２に示すように、温度調節ダンパ２７を下方へ回動させて上側開口部２５を全開とすると下側開口部２４が全閉になる一方、図８（ａ）に示すように、温度調節ダンパ２７を上方へ回動させて下側開口部２４を全開とすると上側開口部２５が全閉になる。また、図８（ｂ）に示すように、温度調節ダンパ２７を上記下側開口部２４と上側開口部２５との中間位置まで回動させると、下側開口部２４と上側開口部２５との両方が開いた状態となり、このときの温度調節ダンパ２７の回動角度により両開口部２４、２５を通過する空気の量が変化するようになっている。

加熱通路２１の縦壁２３近傍には、下流側車室内熱交換器１１が、その上側へ行くほど後方に位置する傾斜状態でかつ加熱通路２１を横切るように配置されている。

上記上側開口部２５の上方には、導風通路２０の下流端と加熱通路２１の下流端とが連通するエアミックス空間２９が形成されている。このエアミックス空間２９では、導風通路２０を流れた空気及び加熱通路２１を流れた空気を混合して温度調節を行っている。すなわち、温度調節ダンパ２７の回動角度による下側開口部２４及び上側開口部２５の開度によって、上流側車室内熱交換器１０を流れる空気量と、下流側車室内熱交換器１１を流れる空気量とが変化し、これにより、ケーシング３内で生成される空気の温度が変化するようになっている。

また、ケーシング３の後側には、大略上下方向に延びるダクト３０が他の部分と一体に形成されている。ダクト３０の上端部には、前側にデフロスタ口１２が形成されその後側に近接してベント口１３が形成されている。上記デフロスタ口１２は、デフロスタダクト（図示せず）を介してインストルメントパネルのフロントウインド下端近傍に開口するデフロスタノズルに接続されている。また、インストルメントパネルには、乗員の顔や胸に向けて調和空気を吹き出させる複数のベントノズルが開口しており、ケーシング３のベント口１３は、ベントダクト（図示せず）を介して各ベントノズルに接続されている。また、ダクト３０の下端部にはフット口１４が形成され、このフット口１４には前席乗員の足下及び後席乗員の足下まで延びるフットダクト（図示せず）が接続されるようになっている。

ダクト３０内の上半部には、上流端がエアミックス空間２９の上部に連通し下流端が上記デフロスタ口１２及びベント口１３にそれぞれ接続される第１通路３１が形成されている。

また、ダクト３０内の下半部には、上流端がエアミックス空間２９の後部に連通し下流端が上記フット口１４に接続される第２通路３２が形成されている。この第２通路３２の上流端は、前方に開口するとともに、加熱通路２１の下流端開口及び第１通路３１の上流端開口の間で両開口に近接して位置付けられており、加熱通路２１の下流端開口、第２通路３２の上流端開口及び第１通路３１の上流端開口は並んでいる。

第２通路３２は、上流端開口から後方へ下降傾斜して延びた後、略鉛直下向きに屈曲して延びている。第２通路３２と加熱通路２１の下流側とは、ケーシング３に一体に形成された仕切壁５１により仕切られている。該仕切壁５１は、後側へ行くほど下側に位置するように下方へ湾曲形成され、この仕切壁５１の前端部は、後述のロータリダンパ３５のシール材が当接するように略平坦に形成されている。また、ケーシング３内壁における第１通路３１の上流端開口と第２通路３２の上流端開口との間には、ロータリダンパ３５のシール材が当接するケーシング側シール部５０が、前方へ下降傾斜して突出する板状に形成されている。このケーシング側シール部５０も上記仕切壁５１の前端部と同様に略平坦に形成されている。

上記エアミックス空間２９には、上記第１通路３１の上流端開口及び第２通路３２の上流端開口を選択的に開閉することにより、第１通路３１及び第２通路３２を切り替えるロータリダンパ３５が配設されている。該ロータリダンパ３５は、第１通路３１及び第２通路３２の上流端開口が並ぶ方向に回動する閉止壁部３６と、該閉止壁部３６の回動軸方向である左右方向両端にそれぞれ連なる端壁部３７とを備えている。閉止壁部３６は、回動軸と略平行に延びる矩形の平板状をなし、また、左側及び右側端壁部３７、３７は閉止壁部３６に対し略垂直に延びている。左側端壁部３７には、支持軸３８が左外方へ突出するように形成され、また、右側端壁部３７には同様な支持軸３８が右外方へ突出するように形成されており、これら左側及び右側の支持軸３８は同軸上に位置付けられている。該左側及び右側支持軸３８は、ケーシング３の左側壁及び右側壁に形成された貫通孔（図示せず）にそれぞれ挿通されて該貫通孔に支持されている。一方の支持軸３８には、リンク機構を介して吹出方向切替用アクチュエータ３５ａ（図３に示す）が連結され、このアクチュエータ３５ａによりロータリダンパ３５が支持軸３８周りに回動するようになっている。

そして、図９（ｂ）に示すように、ロータリダンパ３５を前側へ回動させて第２通路３２の上流端開口を全開にすると、第１通路３１の上流端開口はその前端側が僅かに開いた状態となり、この状態で、ロータリダンパ３５の後側に位置しているシール材４０が、ケーシング側シール部５０の下面に当接するようになっている。

一方、図２に示すように、ロータリダンパ３５を後側へ回動させて第１通路３１の上流端開口を全開にすると第２通路３２の上流端開口が全閉になる。この状態で、ロータリダンパ３５の上側に位置しているシール材４０が上記ケーシング側シール部５０の上面に当接するとともに、ロータリダンパ３５の下側に位置しているシール材４０が仕切壁５１の前端部に当接する。

また、図８（ｂ）及び図９（ａ）に示すように、ロータリダンパ３５を、上記第１通路３１と第２通路３２とを切り替える途中まで回動させた状態では、このロータリダンパ３５の回動位置により両通路３１、３２への調和空気の分配量が変化する。また、閉止壁部３６が平板状に形成されていて回動軌跡に沿った円弧形状でないため、ロータリダンパ３５が上記第１通路３１と第２通路３２とを切り替える途中にあるときには、閉止壁部３６とケーシング側シール部５０との間に、第２通路３２とエアミックス空間２９の第１通路３１側とを連通させる隙間５２が生じることとなる。

また、第１通路３１の下流側におけるデフロスタ口１２の下側及びベント口１３の下側には、デフベント切替ダンパ５５により開閉されるデフロスタ側開口部５６及びベント側開口部５７がそれぞれ形成されている。上記デフベント切替ダンパ５５は、上記温度調節ダンパ２７と同様に板状に形成されて左右方向に延びる支軸５５ａによりケーシング３に支持されている。このデフベント切替ダンパ５５は、上記ロータリダンパ３５とリンク機構を介して連動するようになっていて、共通のアクチュエータ３５ａにより駆動される。図９（ａ）に示すように、デフベント切替ダンパ５５を前側へ回動させてデフロスタ側開口部５６を全閉にするとベント側開口部５７が全開となる一方、図９（ｂ）に示すように、デフベント切替ダンパ５５を後側へ回動させてベント側開口部５７を全閉にするとデフロスタ側開口部５６が全開となる。

つまり、この実施形態の車両用空調装置１では、空気流出通路１７、導風通路２０、加熱通路２１、エアミックス空間２９、第１通路３１及び第２通路３２により空気通路Ｒが構成されている。そして、空気流路Ｒは、導入口を構成するファンハウジング７の吸込口１９から導出口を構成するデフロスタ口１２、ベント口１３及びフット口１４まで延びている。

図３に示すように、上記温調用アクチュエータ２７ａ及び吹出方向切替用アクチュエータ３５ａは、制御装置Ａに接続され、該制御装置Ａにより制御されるようになっている。制御装置Ａには、車室に配設された空調操作スイッチ４１が接続されている。

また、車室内には、車室内の温度を検出する内気温センサ（温度検出部）１２１が設けられている。内気温センサ１２１は、ケーシング３に吸入される前の空調用空気の温度を検出することがきるようになっている。内気温センサ１２１は制御装置Ａに接続されている。

制御装置Ａは、各センサ１０９ｃ、１０９ｄ、１１２〜１１７、１２１の出力信号、空調操作スイッチ４１の操作状態、始動タイマ１１８の動作状態、バッテリ１２０の残量、室内の送風状態及びコンプレッサ１００の動作状態を得て、室内ユニットＵ１及び室外ユニットＵ２を所定のプログラムに基づいて制御する。

制御装置Ａには、送風状態検出部１２５が設けられている。送風状態検出部１２５は、ケーシング３内への空調用空気の送風量を検出するためのものである。室内ファンモータ５ａは、制御装置Ａから印加される電圧の大きさにより回転数が変更されるようになっており、送風状態検出部１２５は、室内ファンモータ５ａへの印加電圧に基づいて車室内への送風量を間接的に検出することができる。

制御装置Ａには、コンプレッサ吐出状態検出部１２６が設けられている。コンプレッサ吐出状態検出部１２６は、コンプレッサ１００から吐出される冷媒の単位時間当たりの量を検出するためのものである。コンプレッサ１００は、制御装置Ａから出力された信号により回転数が変更されるようになっているので、この信号に基づいてコンプレッサ１００から吐出される冷媒の量が間接的に得られる。

制御装置Ａは、空調装置１の運転状態を、低外気時暖房運転モード、通常暖房運転モード（本発明の通常運転モード）、除霜運転モード及び冷房運転モードの４つのモードのうち、任意のモードに切り替える。低外気時暖房運転モードとは、極寒季のように低外気時（例えば−５℃よりも低い時）に選択されるモードである。通常暖房運転モードとは、冬季において外気が例えば−５℃以上０℃以下のときに選択されるモードである。除霜運転モードとは、車室外熱交換器１０９が着霜状態にあると推定された場合に選択されるモードである。冷房運転モードとは、主に冬季以外で選択されるモードである。

低外気時暖房運転モードが選択された場合には、制御装置Ａは上流側車室内熱交換器１０及び下流側車室内熱交換器１１が放熱器となるように、次の制御を行う。図４に示すように、まず、四方弁１０６により配管１０４ｂと配管１０４ｃとを連通させ、かつ、配管１０４ｅと配管１０４ｇとを連通させる。また、電動減圧弁１０２を閉状態とし、電磁弁１０３により配管１０４ｅの通路を開き、配管１０４ｆの通路を閉じる。さらに、バイパス弁１１１を閉状態としてバイパス配管１１０の通路を閉じる。これにより、車室外熱交換器１０９には冷媒が流れない。尚、同図における破線は、冷媒が流れない部分を示している。

低外気時暖房運転モード時に車室外熱交換器１０９に冷媒を流さないのは、外気温が低く大気からの吸熱がそれほど期待できないためである。そして、冷媒加熱器１０５をＯＮにするとともに、コンプレッサ１００を作動させる。

低外気時暖房運転モードでは、同図に矢印で示すように、コンプレッサ１００から吐出された高温高圧冷媒が、配管１０４ａから下流側車室内熱交換器１１に流入した後、配管１０４ｂ及び配管１０４ｃから上流側車室内熱交換器１０に流入する。上流側車室内熱交換器１０を流れた冷媒は、配管１０４ｄから減圧弁１０１を通って減圧された後、冷媒加熱器１０５により加熱される。冷媒加熱器１０５により加熱された冷媒は、配管１０４ｅから四方弁１０６を経て配管１０４ｇ、アキュムレータ１０７、配管１０４ｈを順に流れてコンプレッサ１００に吸入される。

低外気時暖房運転モードの場合には、下流側車室内熱交換器１１を流動する冷媒の温度の方が、上流側車室内熱交換器１０を流動する冷媒の温度よりも高くなるので、上流側車室内熱交換器１０を通過して加熱された空気は、下流側車室内熱交換器１１を通過する際に再加熱される。これにより、高温の空調風を得ることが可能になる。また、温度調節ダンパ２７の回動動作により、空調風の温度調節も可能である。

通常暖房運転モードが選択された場合には、制御装置Ａは、次の制御を行う。図５に示すように、まず、四方弁１０６を上記低外気時暖房運転モードと同様にする。また、電動減圧弁１０２を開く。さらに、電磁弁１０３により配管１０４ｅの冷媒加熱器１０５側の通路を閉じ、配管１０４ｆの通路を開く。そして、コンプレッサ１００を作動させる。この通常暖房運転モードでは、冷媒加熱器１０５をＯＦＦにする。大気吸熱が期待できるからである。

通常暖房運転モードでは、図５に示すように、コンプレッサ１００から吐出された高温高圧冷媒が、配管１０４ａから下流側車室内熱交換器１１に流入した後、配管１０４ｂ及び配管１０４ｃを経て上流側車室内熱交換器１０に流入する。上流側車室内熱交換器１０を流れた冷媒は、配管１０４ｄから電動減圧弁１０２を通って減圧された後、車室外熱交換器１０９に流入する。車室外熱交換器１０９に流入した冷媒は大気と熱交換して吸熱した後、配管１０４ｆから四方弁１０６を経て、配管１０４ｇ、アキュムレータ１０７、配管１０４ｈを順に流れてコンプレッサ１００に吸入される。

通常暖房運転モードにおいても、低外気時暖房運転モードと同様に、高温の空調風を得ることができるとともに、温度調節ダンパ２７の回動動作により空調風の温度調節も可能である。

除霜運転モードが選択された場合には、制御装置Ａは、次の制御を行う。図６に示すように、まず、四方弁１０６を上記低外気時暖房運転モードと同様にする。また、電動減圧弁１０２を閉状態とし、電磁弁１０３により配管１０４ｅと配管１０４ｆの両方の通路を開く。さらに、バイパス弁１１１を開状態としてバイパス配管１１０の通路を開く。そして、冷媒加熱器１０５をＯＮにするとともに、コンプレッサ１００を作動させる。

除霜運転モードでは、低外気時暖房運転モードと同様に、コンプレッサ１００から吐出された高温高圧冷媒が、下流側車室内熱交換器１１及び上流側車室内熱交換器１０を経て、減圧弁１０１を通って減圧された後、冷媒加熱器１０５により加熱される。冷媒加熱器１０５により加熱された冷媒は、四方弁１０６及びアキュムレータ１０７を経てコンプレッサ１００に吸入される。また、コンプレッサ１００から吐出された高温高圧冷媒は、バイパス配管１１０を通って車室外熱交換器１０９に流入する。これにより、車室外熱交換器１０９の表面温度が上昇して霜が解ける。

除霜運転モードでは、コンプレッサ１００に吸入される前の冷媒を冷媒加熱器１０５で加熱するようにしているので、室内熱交換器１０、１１には高温の冷媒を供給することが可能になり、暖房能力は十分に得られる。

冷房運転モードが選択された場合には、制御装置Ａは、次の制御を行う。図７に示すように、まず、四方弁１０６により配管１０４ｂと配管１０４ｅとを連通させ、かつ、配管１０４ｃと配管１０４ｇとを連通させる。また、電動減圧弁１０２を開状態とし、電磁弁１０３により配管１０４ｅの通路を閉じて配管１０４ｆの通路を開く。さらに、バイパス弁１１１を閉状態としてバイパス配管１１０の通路を閉じる。

冷房運転モードでは、コンプレッサ１００から吐出された高温高圧冷媒が、配管１０４ａを通って下流側車室内熱交換器１１に流入した後、配管１０４ｂ及び配管１０４ｅを経て、配管１０４ｆを流れて車室外熱交換器１０９に流入する。車室外熱交換器１０９に流出した冷媒は、電動減圧弁１０２を経て減圧された後、配管１０４ｄを通り、上流側車室内熱交換器１０に流入する。上流側車室内熱交換器１０から流出した冷媒は、配管１０４ｃを通り、四方弁１０６を経て、配管１０４ｇ、アキュムレータ１０７、配管１０４ｈを順に流れてコンプレッサ１００に吸入される。

冷房運転モードでは、上流側車室内熱交換器１０が冷却器として機能し、下流側車室内熱交換器１１が加熱器として機能する。これにより、導風通路２０を通過する空気が上流側車室内熱交換器１０により冷却され、加熱通路２１を通過する空気が下流側車室内熱交換器１１により加熱される。そして、温度調節ダンパ２７の回動動作により空調風の温度調節が可能である。尚、冷房運転モードでは、上流側熱交換器１０により空気の湿度を低下させ、その後、空気を下流側熱交換器１１で加熱して温風を生成することもできる。

次に、室内ユニットＵ１の動作について説明する。

図９（ｂ）は、ケーシング３０内の殆どの空気をフットダクトへ供給し、残りの若干量をインストルメントパネルのデフロスタノズルへ供給するヒートモードが選択された場合を示す。このヒートモードでは、温度調節ダンパ２７は上側開口部２５を全閉にするまで回動している。室内ファン５により送風された空気は、導風通路２０を流れて上流側車室内熱交換器１０を通過する。そして、上流側車室内熱交換器１０を通過した空気の全量が加熱通路２１に流れ、下流側車室内熱交換器１１を通過してエアミックス空間２９へ流れていく。

ヒートモードでは、ロータリダンパ３５が、第１通路３１上流端開口の大部分を覆うまで回動し、デフベント切替ダンパ５５が、ベント側開口部５７を全閉にするまで回動している。従って、上記のようにして生成された高温の空気の殆どは、フット口１４を介してフットダクトから乗員の足下に吹き出す。また、エアミックス空間２９の若干量の空気がデフロスタ口１２及びデフロスタダクトを介してデフロスタノズルからフロントウインド内面に吹き出す。

図２は、ケーシング３内の空気をインストルメントパネルのベントノズルへのみ供給するベントモードが選択された場合を示す。このベントモードでは、ロータリダンパ３５は第２通路３２を全閉にするまで回動し、また、デフベント切替ダンパ５５はデフロスタ側開口部５６を全閉にするまで回動する。さらに、温度調節ダンパ２７は下側開口部２４を全閉にするまで回動していて、導風通路２０を流れた空気は加熱通路２１を流れることなく、エアミックス空間２９へ直接流入する。

そして、エアミックス空間２９から第１通路３１に流入した調和空気は、ベント口１３及びベントダクトを介して各ベントノズルから乗員の顔や胸に吹き出す。

図８（ａ）は、調和空気をインストルメントパネルのデフロスタノズルへのみ供給するデフロスタモードが選択された場合を示す。このデフロスタモードでは、ロータリダンパ３５は、上記ベントモードと同様に第２通路３２を全閉にするまで回動し、また、デフベント切替ダンパ５５は、ベント側開口部５７を全閉にするまで回動し、さらに温度調節ダンパ２７は上側開口部２５を全閉にするまで回動している。そして、エアミックス空間２９から第１通路３１に流入した調和空気は、デフロスタ口１２及びデフロスタダクトを介してデフロスタノズルからフロントウインド内面に吹き出す。

図８（ｂ）は、調和空気をインストルメントパネルのデフロスタノズル及びフットダクトへ供給するデフフットモードが選択された場合を示す。このデフフットモードでは、ロータリダンパ３５は、第１通路３１と第２通路３２とを切り替える途中の回動位置まで回動しており、ロータリダンパ３５の閉止壁部３６とケーシング側シール部５０との間には隙間５２が形成されている。また、デフベント切替ダンパ５５はベント側開口部５７を全閉にするまで回動し、さらに、温度調節ダンパ２７は下側開口部２４と上側開口部２５との中間位置まで回動している。

このデフフットモードでは、導風通路２０を流れる一部の空気が加熱通路２１に流入して加熱され、この加熱通路２１の空気と上記導風通路２０の残りの空気とがエアミックス空間２９に流入して混合される。このエアミックス空間２９の調和空気の約半分は、主にエアミックス空間２９の前側から第１通路３１に流入し、残りはロータリダンパ３５の閉止壁部３６の下側から第２通路３２へ流入する。この際、第２通路３２の上流端は加熱通路２１の下流端に近接しているので、第２通路３２に流入する空気は、第１通路３１へ流入する空気よりも温度が高くなる。

また、このモードでは、エアミックス空間２９から第２通路３２へ流入した空気が上記隙間５２を介してエアミックス空間２９の第１通路３１側へ流れるようになる。このエアミックス空間２９へ流れた第２通路３２の空気は上記の如く温度が比較的高いため、上記エアミックス空間２９の第１通路３１側の空気と混合すると、該第１通路３１側の空気の温度は上昇し、この空気が第１通路３１へ流入する。

そして、第１通路３１へ流入した調和空気は、デフロスタ口１２及びデフロスタダクトを介してデフロスタノズルからフロントウインド内面に向けて吹き出す。さらに、第２通路３２へ流入した空気は、フット口１４を介してフットダクトから乗員の足下に吹き出す。この際、第２通路３２へ流入する空気の温度は、第１通路３１へ流入する空気の温度よりも高いので、乗員が足下に冷たさを感じることはない。また、第２通路３２の空気をエアミックス空間２９の空気と混合させてから第１通路３１へ流入させるようにしているので、デフロスタノズルから吹き出す空気の温度と、フットダクトから吹き出す空気の温度の差が適切な範囲に収まる。さらに、上記のように第１通路３１へ流入する空気の温度が高まるので、フロントウインド内面の曇りを素早く晴らすことが可能となる。

図９（ａ）は、空気をインストルメントパネルのベントノズル及びフットダクトへ供給するバイレベルモードが選択された場合を示す。このバイレベルモードでは、ロータリダンパ３５は、上記デフフットモードと同様に第１通路３１と第２通路３２とを切り替える途中の回動位置まで回動しており、ロータリダンパ３５の閉止壁部３６とケーシング側シール部５０との間には隙間５２が形成されている。また、デフベント切替ダンパ５５はデフロスタ側開口部５６を全閉にするまで回動し、さらに、温度調節ダンパ２７は下側開口部２４と上側開口部２５との中間位置まで回動している。

このバイレベルモードでは、上記デフフットモードと同様に、エアミックス空間２９の調和空気の約半分が第１通路３１へ流入し、残りが第２通路３２へ流入する。この際、第２通路３２へは温度が比較的高い空気が流入するようになる。

また、このモードでは、エアミックス空間２９から第２通路３２へ流入した空気が、上記隙間５２を介してエアミックス空間２９の第１通路３１側へ流れて該第１通路３１側の空気と混合し、このことで温度が上昇した空気が第１通路３１へ流入する。

そして、第１通路３１へ流入した空気は、ベント口１３及びベントダクトを介してベントノズルから乗員の顔や胸に吹き出し、また、第２通路３２へ流入した空気は、フット口１４を介してフットダクトから乗員の足下に吹き出す。この際、第２通路３２へ流入する空気の温度は比較的高いので、乗員が足下に冷たさを感じることはない。また、第２通路３２の空気をエアミックス空間２９に流すようにしているので、ベントノズルから吹き出す空気の温度と、フットダクトから吹き出す空気の温度の差が適切な範囲に収まる。

次に、制御装置Ａにより行われる具体的な制御の内容について図１０及び図１１のフローチャートに基づいて説明する。

図１０のフローチャートのスタート後のステップＳＡ１では、始動タイマ１１８がＯＮであるか否か判定する。ステップＳＡ１でＹＥＳと判定されて始動タイマ１１８がＯＮである場合には、続くステップＳＡ２に進む。ステップＳＡ１でＮＯと判定されれば、始動タイマ１１８がＯＮとなるまで次のステップには進まずに待つ。

ステップＳＡ２では、外気温センサ１１４により外気温ＴＧを検出する。ステップＳＡ２に続くステップＳＡ３では、外気温が−５℃よりも低いか、０℃よりも高いか、−５℃以上０℃以下であるか判定する。外気温が−５℃よりも低い場合（極寒季）には、ステップＳＡ４に進み、−５℃以上０℃以下の場合には、ステップＳＡ５に進み、０℃よりも高い場合には、ステップＳＡ６に進む。

ステップＳＡ３における外気温判定の基準となる温度は上記に限られるものではなく、大気からの吸熱がそれほど期待できない状況であるか、吸熱が期待できる状況であるか、暖房が不要な状況であるかを判定できる温度を基準とすればよい。

ステップＳＡ４では、空調装置１が運転を開始する（空調装置１がＯＮとなる）までの時間が所定時間以内であるか否かを判定する。空調装置１が運転を開始する時刻は、始動タイマ１１８で設定されており、この始動タイマ１１８の設定時刻と現在時刻とを比較することで、空調装置１が運転を開始するまでの時間が得られるようになっている。ステップＳＡ４の所定時間とは、例えば１０分程度が好ましいがこれに限られるものではない。

ステップＳＡ４でＹＥＳと判定されて、空調装置１が運転を開始するまでの時間が所定時間以内である場合には、ステップＳＡ７に進む。ステップＳＡ４でＮＯと判定されれば、空調装置１が運転を開始するまでの時間が所定時間以内となるまで次のステップＳＡ７に進まずに待つ。

ステップＳＡ７では、冷媒加熱器１０５をＯＮにして加熱状態とする。これにより、空調装置１の運転前に冷媒を予め暖めることができる。図示しないが、このステップＳＡ７の前に、バッテリ残量が所定量以上であるか否かを判定する。バッテリ残量が所定量以上であればステップＳＡ７で冷媒加熱器１０５をＯＮにするが、バッテリ残量が所定量に満たない場合には、冷媒加熱器１０５をＯＮにせず、ステップＳＡ８に進む。

尚、冷媒加熱器１０５への通電時間及び供給電力量は、バッテリ残量により変更することも可能である。バッテリ残量が少なければ冷媒加熱器１０５への通電時間を短くする、ないし、供給電力量を減少させる。また、車両に充電用の外部電源が接続されている場合のようにバッテリが充電中である場合には、そのことを検出し、冷媒加熱器１０５への通電時間を長くする、ないし、供給電力量を増加させるようにしてもよい。

また、始動タイマ１１８を省略して、空調操作スイッチ４１の乗員によるＯＮ操作で本制御を開始させるようにしてもよい。この場合、ステップＳＡ４〜ＳＡ８が無くなる。

ステップＳＡ７に続くステップＳＡ８では、空調装置１が運転を開始したか否かを判定する。ステップＳＡ８でＹＥＳと判定されれば、ステップＳＡ９に進む。ステップＳＡ８でＮＯと判定されれば、空調装置１が運転を開始するまで待つ。

ステップＳＡ９では上記した低外気時暖房運転モードで空調装置１を運転する。このとき、ステップＳＡ７において冷媒を予め暖めていることにより、暖房の立ち上がりを早めることができる。また、低外気時暖房運転モードでは、上述の如く高温の空調風を生成して車室に供給できるので快適性を向上できる。

ステップＳＡ９に続くステップＳＡ１０では、コンプレッサ１００の吐出量を演算する。これは、制御装置Ａのコンプレッサ吐出状態検出部１２６において行われる。

ステップＳＡ１０に続くステップＳＡ１１では、再び外気温ＴＧを検出する。ステップＳＡ１１に続くステップＳＡ１２では、空調装置１がＯＦＦとされたか否かを判定する。これは空調操作スイッチ４１が乗員によりＯＦＦ操作されたか否かで判定することができる。ステップＳＡ１２でＹＥＳと判定されて空調装置１がＯＦＦとされた場合には、ステップＳＡ１３に進んで運転を停止し、終了する。

ステップＳＡ１２でＮＯと判定されて空調装置１の運転を継続する場合には、ステップＳＡ１４に進んでステップＳＡ３と同様な外気温判定を行う。外気温が−５℃よりも低い場合には、ステップＳＡ９に戻って低外気時暖房運転モードでの運転を継続し、−５℃以上０℃以下の場合には、ステップＳＡ１５に進み、０℃よりも高い場合には、後述するステップＳＡ１８に進む。

ステップＳＡ１５では、ステップＳＡ１０と同様にコンプレッサ１００の吐出量を演算する。ステップＳＡ１５に続くステップＳＡ１６では、外気温が−５℃以上０℃以下であるため、上記した通常暖房運転モードで空調装置１を運転する。そして、図１１に示す着霜判定及び除霜制御フローに進む。この着霜判定及び除霜制御フローについては後述する。

一方、図１０に示すフローチャートのステップＳＡ３において外気温が−５℃以上０℃以下と判定されて進んだステップＳＡ５では、ステップＳＡ８と同様に空調装置１が運転を開始したか否かを判定する。ステップＳＡ５でＹＥＳと判定されれば、ステップＳＡ１７に進む。ステップＳＡ５でＮＯと判定されれば、空調装置１が運転を開始するまで待つ。

ステップＳＡ５でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＡ１７では、上記した通常暖房運転モードで空調装置１を運転する。その後、上記ステップＳＡ１１、ＳＡ１２へと進み、ステップＳＡ１２でＹＥＳと判定された場合にはステップＳＡ１３に進み空調装置１の運転を停止する。一方、ステップＳＡ１２でＯＮと判定されれば、ステップＳＡ１４に進んで外気温判定を行い、外気温が−５℃よりも低い場合には、ステップＳＡ９に戻って低外気時暖房運転モードで運転を継続し、−５℃以上０℃以下の場合には、ステップＳＡ１５、ＳＡ１６に進んで通常暖房運転モードで運転を継続し、０℃よりも高い場合には、後述するステップＳＡ１８に進む。

また、ステップＳＡ３において外気温が０℃よりも高いと判定されて進んだステップＳＡ６では、空調装置１が運転を開始したか否かを判定する。ステップＳＡ６でＹＥＳと判定されれば、ステップＳＡ１８に進む。ステップＳＡ６でＮＯと判定されれば、空調装置１が運転を開始するまで待つ。

ステップＳＡ６でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＡ１８では、上記した冷房運転モードで空調装置１を運転する。その後、ステップＳＡ１９に進んで上記ステップＳＡ１０と同様にコンプレッサ１００の吐出量を演算する。その後、ステップＳＡ１１、ＳＡ１２へと進み、ステップＳＡ１２でＹＥＳと判定された場合にはステップＳＡ１３に進み空調装置１の運転を停止する。一方、ステップＳＡ１２でＯＮと判定されれば、ステップＳＡ１４に進んで外気温判定を行い、外気温が−５℃よりも低い場合には、ステップＳＡ９に戻って低外気時暖房運転モードによる運転を継続し、−５℃以上０℃以下の場合には、ステップＳＡ１５、ＳＡ１６に進んで通常暖房運転モードによる運転を継続し、０℃よりも高い場合には、ステップＳＡ１８に進んで冷房運転モードで運転する。

次に、着霜判定及び除霜制御について図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。着霜判定及び除霜制御は、上記したステップＳＡ１６を経て行われるものである。

スタート後のステップＳＢ１では、各センサ１０９ｃ、１０９ｄ、１１２〜１１７、１２１の出力信号を取り込む。その後のステップＳＢ２では車室外熱交換器１０９が着霜状態であるか否かを推定する。ステップＳＢ２が本発明の着霜状態推定部であり、この着霜状態推定部は、車室外熱交換器１０９の表面温度検出センサ１０９ｄを備えている。

ステップＳＢ２における推定手順について具体的に説明する。まず、車室外熱交換器１０９の表面温度検出センサ１０９ｄの出力信号に基づいて車室外熱交換器１０９の表面温度を得る。車室外熱交換器１０９の表面温度が氷点下近傍で着霜しやすい温度にあるときに、車室外熱交換器１０９が着霜状態であると推定する。着霜しやすい温度とは、例えば、−３℃以下である。また、車室外熱交換器１０９の表面温度が着霜しやすい温度となっってから所定時間経過した時点で、車室外熱交換器１０９が着霜状態であると推定するのが好ましい。また、車室外熱交換器１０９が着霜状態を推定する際、外気温や空調装置１の運転状態を考慮するようにしてもよい。

尚、表面温度検出センサ１０９ｄは、車室外熱交換器１０９の表面の温度を直接検出するように配設してもよいし、車室外熱交換器１０９の近傍に配設して表面温度を間接的に検出するようにしてもよい。

また、ステップＳＢ２においては、車室外熱交換器１０９の表面温度の変化度合いを検出し、その検出結果に基づいて着霜状態であると推定するようにしてもよい。すなわち、車室外熱交換器１０９の表面温度の低下度合いが所定以上（例えば、毎分５℃以上の低下速度）の場合には、車室外熱交換器１０９の表面に霜が形成されやすい状況であるため、このことが検出された場合に車室外熱交換器１０９が着霜状態であると推定する。

また、ステップＳＢ２においては、車室外熱交換器１０９を流動する冷媒の圧力を冷媒圧力センサ１０９ｃにより得て、この圧力が所定値以下であるときに、車室外熱交換器１０９が着霜状態であると推定するようにしてもよい。すなわち、車室外熱交換器１０９に着霜が始まると伝熱面積が減少して吸熱量が低下し、その結果、冷媒温度（蒸発圧力）が低下し、この冷媒温度の低下により着霜が進行していく。従って、着霜が進行するほど、車室外熱交換器１０９を流動する冷媒の圧力が低下していくことになり、この圧力値に基づいて着霜状態であるか否かを的確に推定することが可能になる。所定値の設定方法としては、車室外熱交換器１０９に着霜がないときの圧力値を測定しておき、この圧力値の例えば２０％程度低い値を所定値とすればよい。

また、ステップＳＢ２においては、車室外熱交換器１０９を流動する冷媒の圧力の変化度合いを検出し、その検出結果に基づいて着霜状態であると推定するようにしてもよい。車室外熱交換器１０９を流動する冷媒の圧力の低下度合いが大きいということは、着霜が進行しているということであり、この圧力の変化速度に基づいて着霜状態であるか否かを的確に推定することが可能になる。

尚、ステップＳＢ２においては、車室外熱交換器１０９の表面温度及び車室外熱交換器１０９を流動する冷媒の圧力の両方に基づいて車室外熱交換器１０９が着霜状態であるか否か推定するようにしてもよい。

ステップＳＢ２でＹＥＳと判定されて車室外熱交換器１０９が着霜状態であると推定された場合には、ステップＳＢ３に進み、一方、ステップＳＢ２でＮＯと判定されて車室外熱交換器１０９が着霜状態でないと推定された場合には、図１０に示すフローチャートのステップＳＡ１１に戻り、通常暖房運転モードによる運転が継続される。

ステップＳＢ２でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＢ３では、コンプレッサ１００の吐出量を演算する。吐出量は、基本的には、図１０に示すフローチャートのステップＳＡ１５で演算した量よりも多くする。また、吐出量は、外気温度が低いほど多くし、室内ファン５による送風量が多いほど多くし、内気温度が低いほど多くする。例えば、外気温度が−１０℃よりも低いと、−１０℃以上の場合に比べて吐出量を多くし、また、送風量が最大風量と最小風量との中央の量よりも多いと、それ以下の場合に比べて吐出量を多くする。また、ステップＳＡ１５で演算したコンプレッサ１００の吐出量が最大吐出量と最小吐出量との中央の量よりも多いと、それ以下の場合に比べて吐出量を多くする。

その後、ステップＳＢ４では、冷媒加熱器１０５の加熱量を演算する。ステップＳＢ４の加熱量は、外気温度が低いほど多くし、ステップＳＢ３で演算したコンプレッサ１００の吐出量が多いほど多くし、室内ファン５による送風量が多いほど多くする。また、加熱量は、内気温度が低いほど多くする。例えば、外気温度が−１０℃よりも低いと、−１０℃以上の場合に比べて加熱量を多くし、また、送風量が最大風量と最小風量との中央の量よりも多いと、それ以下の場合に比べて加熱量を多くする。また、ステップＳＡ１５で演算したコンプレッサ１００の吐出量が最大吐出量と最小吐出量との中央の量よりも多いと、それ以下の場合に比べて加熱量を多くする。

ステップＳＢ４に続くステップＳＢ５では、冷媒加熱器１０５をＯＮにする。このとき冷媒加熱器１０５に供給する電力は、ステップＳＢ４で演算した加熱量となるように設定する。ステップＳＢ５に続くステップＳＢ６では、コンプレッサ１００の吐出量を、ステップＳＢ３で演算した吐出量となるように増加させる。

ステップＳＢ６に続くステップＳＢ７では、コンプレッサ１００の吸入側の冷媒がスーパーヒート状態となるように冷媒加熱器１０５の加熱量を制御するスーパーヒート制御を行う。ステップＳＢ７では、まず、コンプレッサ１００の吸入側の冷媒の圧力及び温度を吸入冷媒圧センサ１１２及び吸入冷媒温度センサ１１３により得て、これら検出結果により吸入側の冷媒がスーパーヒート状態にあるか否かを得る。そして、コンプレッサ１００の吸入側の冷媒がスーパーヒート状態となるように、冷媒加熱器１０５の加熱量を補正し、それに見合うように供給電力量を制御する。これにより、コンプレッサ１００の液圧縮が防止される。

ステップＳＢ７に続くステップＳＢ８では、車室内の空気と車室外の空気との導入割合を演算する。ステップＳＢ８では、基本的には、車室内の空気の導入割合を増加させる。また、ステップＳＢ８では、車室外湿度センサ１１５及び車室内湿度センサ１１６の出力信号に基づいて車室外の湿度及び車室内の湿度を得る。そして、湿度の差が大きい場合には、湿度が低い方の空気の導入割合が多くなるように導入割合を補正する。尚、ステップＳＢ８では、外気温センサ１１４及び内気温センサ１２１の出力信号に基づいて車室外の温度及び車室内の温度を得て、温度の高い方の空気の導入割合を多くするように補正してもよい。

ステップＳＢ８に続くステップＳＢ９では、ステップＳＢ８で演算された導入割合となるように内外気切替用アクチュエータ４ａを制御して内外気切替ダンパ４を動かす。

ステップＳＢ９に続くステップＳＢ１０では、上記した除霜運転モードで空調装置１を運転する。除霜運転モードでは、コンプレッサ１００から吐出された冷媒が車室外熱交換器１０９に流入することにより霜が解ける。さらに、冷媒加熱器１０５により冷媒が加熱されていることにより、コンプレッサ１００から吐出される冷媒の温度及び圧力を十分に高めることが可能になるので、上流側車室内熱交換器１０及び下流側車室内熱交換器１１に高温冷媒が供給されて十分な暖房能力が得られる。

ステップＳＢ１０に続くステップＳＢ１１では、室外ファンモータ１０９ｂをＯＦＦにする。これにより、車室外の冷気が車室外熱交換器１０９に積極的に送風されなくなるので、霜を早く解かすことが可能になる。

ステップＳＢ１１に続くステップＳＢ１２では、除霜終了の所定時間前であるか否かを判定する。すなわち、除霜終了予定時間が予め設定されており、この時間と除霜運転を開始した時刻とに基づいて除霜終了の所定時間前であるか否かを判定できる。除霜終了予定時間は、運転状態に関わらず一定時間としてもよいし、例えば外気温度に応じて変更するようにしてよい。この場合の所定時間とは例えば数分程度が好ましい。

ステップＳＢ１２でＮＯと判定されれば、除霜終了の所定時間前となるまで待つ。一方、ステップＳＢ１２でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＢ１３では、冷媒加熱器１０５をＯＦＦにする。冷媒加熱器１０５をＯＦＦにしてもしばらくの間は予熱を利用して冷媒を加熱することが可能である。

ステップＳＢ１３に続くステップＳＢ１４では、除霜が終了したか否かを判定する。除霜が終了したタイミングとしては、車室外熱交換器１０９の表面温度が０℃以上に上昇して所定時間経過した時点としてもよいし、除霜運転を開始して一定時間が経過した時点としてもよい。

ステップＳＢ１４でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＢ１５では、室外ファンモータ１０９ｂをＯＮにする。これにより、車外熱交換器１０９に付着している水が風により吹き飛ばされるので、再着霜が抑制される。

一方、ステップＳＢ１４でＮＯと判定されて進んだステップＳＢ１６では、空調装置１から吹き出す空調風の温度が目標温度に達しているか否かを判定する。空調風の温度は、ケーシング３内に温度センサ（図示せず）を設けておくことで得ることができる。また、目標温度は、乗員による空調操作スイッチ４１による温度設定と、内気温センサ１２１及び外気温センサ１１４等により設定される。

ステップＳＢ１６でＹＥＳと判定されて空調風の温度が目標温度に達していない場合には、ステップＳＢ１７に進む。ステップＳＢ１７では、上記低外気時暖房運転モードで空調装置１を運転するので、冷媒加熱器１０５がＯＮにされる。これにより、空調風の温度が高まって目標温度に近づいていき、乗員が不快感を感じ難くなる。

ステップＳＢ１７に続くステップＳＢ１８では、空調風の温度が目標温度に達したか否かを判定する。ステップＳＢ１８でＹＥＳと判定されて空調風の温度が目標温度に達した場合には、ステップＳＢ１４に戻る。ステップＳＢ１８でＮＯと判定されれば、ステップＳＢ１７に戻り、低外気時暖房運転モードによる運転を継続する。

以上説明したように、この実施形態に係る車両用空調装置１によれば、車室外熱交換器１０９が着霜状態であると推定されると、バイパス配管１１０の通路が開かれてコンプレッサ１００から吐出された高温冷媒が車室外熱交換器１０９に供給される。これにより、車室外熱交換器１０９の除霜が可能になる。また、車室外熱交換器１０９が着霜状態であると推定された場合には、コンプレッサ１００に吸入される前の冷媒が冷媒加熱器１０５により加熱される。これにより、コンプレッサ１００から吐出される冷媒の温度及び圧力を十分に高めることが可能になるので、室内熱交換器１０、１１に高温冷媒が供給されるようになり、暖房能力を十分に高めることができる。

また、除霜運転モードに切り替える前にコンプレッサ１００から吐出される冷媒の量を増大させるようにしたので、除霜運転モードとされたときに室内熱交換器１０、１１に供給する冷媒の量が大きく減少してしまうことはなく、暖房能力の一時的な落ち込みを最小限に食い止めることができ、より快適な暖房を行うことができる。

また、送風量が多く、強めの暖房が要求されている場合に、コンプレッサ１００の吐出量を増大させ、冷媒加熱器１０５の加熱量を増大させるようにしたので、必要な暖房能力を確保することが可能になる。また、送風量が少なく、弱い暖房でよい場合には、コンプレッサ１００の吐出量をそれほど増やさず、冷媒加熱器１０５の加熱量を少なめにするので、エネルギの無駄な消費が抑制される。

また、室内熱交換器１０、１１を通過する前の空気の温度が低く、強めの暖房が必要な場合にコンプレッサ１００の吐出量を増大させることで、必要な暖房能力を確保することが可能になる。また、室内熱交換器１０、１１を通過する前の空気の温度が高く、弱い暖房でよい場合には、コンプレッサ１００の吐出量をそれほど増やさないので、エネルギの無駄な消費が抑制される。

また、除霜運転モードに切り替える前にコンプレッサ１００の吐出量が多く、強めの暖房が行われている場合にコンプレッサ１００の吐出量を増大させることで、強めの暖房を継続することが可能になる。また、除霜運転モードに切り替える前にコンプレッサ１００の吐出量が少なく、弱い暖房でよい場合には、コンプレッサ１００の吐出量をそれほど増やさないので、エネルギの無駄な消費が抑制される。

また、除霜運転モードに切り替える前に冷媒を加熱するようにしたので、コンプレッサ１００から吐出される冷媒の温度が高まり、室内熱交換器１０、１１に供給する冷媒の温度が高まることになる。これにより、除霜運転モードに切り替えた後、暖房能力が一時的に落ち込むようになるのを抑制できる。

また、送風量が多く、強めの暖房が必要な場合に冷媒加熱器１０５の加熱量を増大させることで、必要な暖房能力を確保できる。また、送風量が少なく、弱い暖房でよい場合には、加熱量をそれほど増やさないので、エネルギの無駄な消費が抑制される。

また、室内熱交換器１０、１１を通過する前の空気の温度が低く、強めの暖房が必要な場合に冷媒加熱器１０５の加熱量を増大させることで、暖房能力を確保することが可能になる。また、室内熱交換器１０、１１を通過する前の空気の温度が高く、弱い暖房でよい場合には、冷媒加熱器１０５の加熱量をそれほど増やさないので、エネルギの無駄な消費が抑制される。

また、除霜運転モードに切り替える前にコンプレッサ１００の吐出量が多く、強めの暖房が行われている場合に冷媒加熱器１０５の加熱量を増大させることで、強めの暖房を継続することが可能になる。また、除霜運転モードに切り替える前にコンプレッサ１００の吐出量が少なく、弱い暖房でよい場合には、冷媒加熱器１０５の加熱量をそれほど増やさないので、エネルギの無駄な消費が抑制される。

また、冷媒加熱器１０５を電気式のものとしたので、加熱量を容易に、かつ、狙い通りに変更できる。

また、車室外熱交換器１０９の表面温度に基づいて着霜状態を推定するようにしたので、推定結果が正確に得られる。

また、コンプレッサ１００の吸入側の冷媒がスーパーヒート状態となるように冷媒加熱器１０５を制御するようにしたので、コンプレッサ１００の液圧縮による破損を防止しながら、高い暖房能力を確保できる。

尚、上記実施形態では、室内ファン５を上流側及び下流側熱交換器１０、１１と同じケーシング３に収容するようにしているが、ケーシング３には上流側及び下流側熱交換器１０、１１を収容する一方、室内ファンを別のケーシング（図示せず）に収容するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、冷媒加熱器１０２を電気式ヒーターで構成したが、これに限らず、温水による加熱器、車両エンジンの排気ガスによる加熱器であってもよい。

また、本発明に係る車両用空調装置１は、電気自動車やハイブリッド自動車以外の車両に搭載することも可能である。

以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置は、例えば、電気自動車やエンジンと電気モータを組み合わせたハイブリッド自動車に適している。

実施形態に係る車両用空調装置の概略構成を説明する図である。 室内ユニットの内部構造を示す断面図である。 車両用空調装置のブロック図である。 低外気暖房運転モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。 通常暖房運転モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。 除霜運転モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。 冷房運転モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。 （ａ）はデフロスタモードにある場合の図２相当図であり、（ｂ）はデフフットモードにある場合の図２相当図である。 （ａ）はバイレベルモードにある場合の図２相当図であり、（ｂ）はヒートモードにある場合の図２相当図である。 制御装置による制御内容を示すフローチャートである。 着霜判定及び除霜制御のフローチャートである。

１ 車両用空調装置
３ ケーシング
３ａ インテークボックス（導入割合変更部）
５ 室内ファン
１０ 上流側車室内熱交換器
１１ 下流側車室内熱交換器
１００ コンプレッサ
１０１ 減圧弁
１０５ 冷媒加熱器
１０５ａ 電熱線（発熱体）
１０６ 四方弁（モード切替弁）
１０９ 車室外熱交換器
１０９ａ 室外ファン
１０９ｃ 冷媒圧力センサ
１０９ｄ 表面温度検出センサ
１１０ バイパス配管
１１１ バイパス弁（開閉弁）
１１５ 車室外湿度センサ（湿度情報取得部）
１１６ 車室内湿度センサ（湿度情報取得部）
１２１ 内気温センサ（温度検出部）
１２５ 送風状態検出部
１２６ コンプレッサ吐出状態検出部
Ａ 制御装置
Ｒ 空気流路

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮するコンプレッサと、
   車両の室外に配設される車室外熱交換器と、
   冷媒の圧力を減圧する減圧弁と、
   車両の室内に配設される第１車室内熱交換器と、
   車両の車室内において上記第１車室内熱交換器よりも空調用空気の流れ方向下流側に配設される第２車室内熱交換器と、
   上記コンプレッサから吐出した冷媒を上記第２車室内熱交換器、上記車室外熱交換器、上記減圧弁、上記第１車室内熱交換器の順に流す冷房モードと、上記コンプレッサから吐出した冷媒を上記第２車室内熱交換器、上記第１車室内熱交換器、上記減圧弁、上記車室外熱交換器の順に流す暖房モードとに切り替えるモード切替弁とが配管により接続されたヒートポンプを有する車両用空調装置において、
   上記コンプレッサの吐出側と上記車室外熱交換器とを接続し、該コンプレッサから吐出された冷媒を上記車室外熱交換器に供給するバイパス配管と、
   上記バイパス配管の通路を開閉する開閉弁と、
   上記第１車室内熱交換器と上記コンプレッサの吸入側との間に設けられ、該コンプレッサに吸入される冷媒を加熱する冷媒加熱器と、
   上記車室外熱交換器が着霜状態であるか否かを推定する着霜状態推定部と、
   上記着霜状態推定部による推定結果に基づいて上記開閉弁及び上記冷媒加熱器を制御する制御装置とを備え、
   上記制御装置は、上記暖房モード時に、上記着霜状態推定部により上記車室外熱交換器が着霜状態であると推定された場合には、上記冷媒加熱器を加熱状態とし、上記コンプレッサから吐出した冷媒を上記第２車室内熱交換器、上記第１車室内熱交換器、上記冷媒加熱器の順に流して上記コンプレッサに吸入させるとともに、上記開閉弁を開いて上記コンプレッサから吐出した冷媒を上記バイパス配管から上記車室外熱交換器に供給する除霜運転モードとする一方、上記車室外熱交換器が非着霜状態であると推定された場合には、上記開閉弁を閉じる暖房運転モードとす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。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   コンプレッサは単位時間当たりの吐出量の変更が可能な可変容量型に構成され、
   上記コンプレッサの吐出状態を検出する吐出状態検出部を備え、
   制御装置は、上記吐出状態検出部により、除霜運転モードに切り替える前の上記コンプレッサの吐出量が所定量よりも多いことが検出されると、所定量以下の場合に比べてコンプレッサの吐出量を増大させ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。
3. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   第１車室内熱交換器及び第２車室内熱交換器へ空調用空気を送風する室内ファンと、
   上記室内ファンの送風状態を検出する送風状態検出部とを備え、
   制御装置は、上記送風状態検出部により上記室内ファンの送風量が所定量よりも多いことが検出されると、所定量以下の場合に比べて冷媒加熱器による加熱量を増大させ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。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   車室に供給する空調風の温度状態を検出する温度検出部を備え、
   制御装置は、除霜運転モード中に空調風の温度が所定温度以下となった場合に除霜運転を中断して暖房運転モードとす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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