WO2016208337A1 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

除湿モードにおいて、制御性を確保しながら室外膨張弁の温度上昇や耐久性低下などの不都合を回避することができる車両用空気調和装置を提供する。圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器９及び室外熱交換器７にて吸熱させるか、若しくは、圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４及び室外熱交換器７にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器９にて吸熱させる除湿モードを実行する。コントローラは、除湿モードでは、室外膨張弁の制御の基礎とする指標の目標値と実際の検出値とを比較し、それらの大小関係から室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に一定の値変化させる簡易制御を実行する。

Description

車両用空気調和装置

　本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の空気調和装置、特にハイブリッド自動車や電気自動車に適用可能な車両用空気調和装置に関するものである。

　近年の環境問題の顕在化から、ハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱した冷媒を吸熱器のみ、又は、この吸熱器と室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる冷房モードと、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる除湿冷房モードとを切り換え可能としたものが開発されている。

　この場合、室外熱交換器の入口には室外膨張弁を設けられ、前述した暖房モードや除湿暖房モードでは、この室外膨張弁により室外熱交換器に流入する冷媒を減圧していた。そして、暖房モードでは放熱器の出口における冷媒の過冷却度の目標値である目標過冷却度と実際の過冷却度に基づいて室外膨張弁の操作量を算出し、室外膨張弁の弁開度を細かく調整することで、過冷却度を目標過冷却度に制御（ＰＩ制御など）していた。

　また、除湿暖房モードでは放熱器を出た冷媒を分流し、一方を減圧して吸熱器に流入させることで吸熱器にて冷媒を吸熱させ、他方は室外膨張弁で減圧して室外熱交換器に流入させることで冷媒を吸熱させるものであるが、この場合、吸熱器の温度の目標値である目標吸熱器温度と実際の吸熱器温度に基づいて室外膨張弁の操作量を算出することで、当該室外膨張弁の弁開度を細かく制御していた。

　更に、除湿冷房モードでは放熱器の圧力（高圧側圧力）の目標値である目標放熱器圧力と実際の放熱器圧力に基づいて室外膨張弁の操作量を算出することで、当該室外膨張弁の弁開度を細かく制御していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－９４６７３号公報

　ここで、前述した暖房モードでは室外膨張弁の弁開度により放熱器の冷媒流量を制限することで放熱器の出口の冷媒の過冷却度が付くため、室外膨張弁の弁開度の変更による過冷却度の変化は比較的大きい（感度が高い）。

　しかしながら、前述した除湿暖房モードでは室外膨張弁の弁開度により室外熱交換器と吸熱器に流入する冷媒流量比（冷媒の分流比）を変化させるものであるため、室外膨張弁の弁開度の変更による吸熱器温度の変化は比較的小さいものであった（感度が低い）。また、前述した除湿冷房モードでは室外膨張弁の弁開度はもともと大きめで制御されるため、室外膨張弁の弁開度の変更による放熱器圧力の変化は同様に比較的小さくなる（感度が低い）。

　一方で、室外膨張弁の操作量を算出して弁開度を細かく制御する方式では、室外膨張弁のコイルへの通電率が高くなることから室外膨張弁自体の温度上昇や耐久性が問題となる。また、ＰＩ制御やＰＩＤ制御のようなフィードバックロジックが必要となるため、制御ロジックが複雑化し、不具合を誘発する可能性も高くなる問題があった。

　本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、除湿暖房や除湿冷房などの除湿モードにおいて、制御性を確保しながら室外膨張弁の温度上昇や耐久性低下などの不都合を回避することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

　本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、この空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、放熱器から流出した冷媒を減圧し、室外熱交換器に流入させる室外膨張弁と、制御手段とを備え、この制御手段により少なくとも、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードと、少なくとも圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿モードとを切り換えて実行可能とされたものであって、制御手段は、除湿モードでは、室外膨張弁の制御の基礎とする指標の目標値と実際の検出値とを比較し、それらの大小関係から室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に一定の値変化させる簡易制御を実行することを特徴とする。

　請求項２の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御手段は、暖房モードでは、放熱器の出口における冷媒の過冷却度の目標値である目標過冷却度と実際の過冷却度に基づいて室外膨張弁の操作量を算出し、過冷却度を目標過冷却度に制御することを特徴とする。

　請求項３の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において除湿モードは、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を分流し、一方を減圧した後、吸熱器にて吸熱させ、他方を室外膨張弁により減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる除湿暖房モードを有し、制御手段は、この除湿暖房モードでは前記指標として吸熱器温度を採用し、この吸熱器温度の目標値である目標吸熱器温度より、実際に検出された吸熱器温度が低い場合、室外膨張弁の弁開度を拡大する方向に一定の値変化させ、目標吸熱器温度より吸熱器温度が高い場合、室外膨張弁の弁開度を縮小する方向に一定の値変化させることを特徴とする。

　請求項４の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御手段は、目標吸熱器温度より吸熱器温度が低い場合、室外膨張弁の弁開度を制御範囲の上限値とし、目標吸熱器温度より吸熱器温度が高い場合、室外膨張弁の弁開度を制御範囲の下限値とすることを特徴とする。

　請求項５の発明の車両用空気調和装置は、請求項３の発明において制御手段は、目標吸熱器温度と吸熱器温度とを比較し、それらの大小関係から室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に制御範囲内で段階的に変化させることを特徴とする。

　請求項６の発明の車両用空気調和装置は、請求項３乃至請求項５の発明において、吸熱器の冷媒出口側に設けられ、当該吸熱器における冷媒の蒸発能力を調整するための蒸発能力制御弁を備え、制御手段は、室外膨張弁の弁開度が制御範囲の上限値となっていても吸熱器温度が目標吸熱器温度より低い状態が所定時間継続した場合、蒸発能力制御弁の弁開度の調整による吸熱器蒸発能力制御を実行することを特徴とする。

　請求項７の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において除湿モードは、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有し、制御手段は、この除湿冷房モードでは前記指標として放熱器圧力を採用し、この放熱器圧力の目標値である目標放熱器圧力より、実際に検出された放熱器圧力が低い場合、室外膨張弁の弁開度を縮小する方向に一定の値変化させ、目標放熱器圧力より放熱器圧力が高い場合、室外膨張弁の弁開度を拡大する方向に一定の値変化させることを特徴とする。

　請求項８の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御手段は、目標放熱器圧力と放熱器圧力とを比較し、それらの大小関係から室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に制御範囲内で段階的に変化させることを特徴とする。

　請求項９の発明の車両用空気調和装置は、請求項７又は請求項８の発明において制御手段は、除湿冷房モードでは吸熱器温度に基づいて圧縮機の能力を制御すると共に、室外膨張弁の弁開度が制御範囲の下限値となっていても放熱器圧力が目標放熱器圧力より低い状態が所定時間継続した場合、圧縮機の能力を増大させる放熱器温度優先制御を実行することを特徴とする。

　請求項１０の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御手段は、室外膨張弁の制御ハンチングを抑制し、且つ、異常発熱を防止する範囲で当該室外膨張弁の動作幅及び動作待機時間を決定することを特徴とする。

　本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、この空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、放熱器から流出した冷媒を減圧し、室外熱交換器に流入させる室外膨張弁と、制御手段とを備え、この制御手段により少なくとも、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードと、少なくとも圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿モードとを切り換えて実行可能とされた車両用空気調和装置において、制御手段が、除湿モードでは、室外膨張弁の制御の基礎とする指標の目標値と実際の検出値とを比較し、それらの大小関係から室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に一定の値変化させる簡易制御を実行するようにしたので、請求項２の発明の如く暖房モードでは、放熱器の出口における冷媒の過冷却度の目標値である目標過冷却度と実際の過冷却度に基づいて室外膨張弁の操作量を算出し、室外膨張弁の弁開度を細かく制御して過冷却度を目標過冷却度に制御する場合にも、除湿モードでは室外膨張弁の制御の基礎とする指標の目標値と実際の検出値とを比較して、それらの大小関係から弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に一定の値変化させる簡易制御を室外膨張弁に対して行うことになる。

　例えば、請求項３の発明の如く除湿モードの一つとして圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を分流し、一方を減圧した後、吸熱器にて吸熱させ、他方を室外膨張弁により減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させる除湿暖房モードを実行する場合、制御手段が前記指標として吸熱器温度を採用し、この吸熱器温度の目標値である目標吸熱器温度より、実際に検出された吸熱器温度が低い場合、室外膨張弁の弁開度を拡大する方向に一定の値変化させ、目標吸熱器温度より吸熱器温度が高い場合、室外膨張弁の弁開度を縮小する方向に一定の値変化させるようにする。

　また、例えば請求項７の発明の如く除湿モードの一つとして圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを実行する場合、制御手段が前記指標として放熱器圧力を採用し、この放熱器圧力の目標値である目標放熱器圧力より、実際に検出された放熱器圧力が低い場合、室外膨張弁の弁開度を縮小する方向に一定の値変化させ、目標放熱器圧力より放熱器圧力が高い場合、室外膨張弁の弁開度を拡大する方向に一定の値変化させるようにすることにより、何れの除湿モードにおいても車両用空気調和装置の制御性を確保しながら、請求項２の発明の暖房モードのような細かい弁開度の制御を回避し、室外膨張弁の温度上昇や耐久性低下などの不都合を回避することができるようになる。また、制御ロジックも著しく簡素化可能となるため、不具合の発生も抑制されるものである。

　ここで、除湿暖房モードでは請求項４の発明の如く制御手段が、目標吸熱器温度より吸熱器温度が低い場合、室外膨張弁の弁開度を制御範囲の上限値とし、目標吸熱器温度より吸熱器温度が高い場合、室外膨張弁の弁開度を制御範囲の下限値とすることで、制御ロジックをより一層簡素化することができるようになる。

　一方、請求項５の発明の如く制御手段が、目標吸熱器温度と吸熱器温度とを比較し、それらの大小関係から室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に制御範囲内で段階的に変化させるようにすれば、制御性の低下をできるだけ抑制することが可能となる。

　更に、請求項６の発明の如く吸熱器の冷媒出口側に、当該吸熱器における冷媒の蒸発能力を調整するための蒸発能力制御弁が設けられているとき、制御手段が、室外膨張弁の弁開度が制御範囲の上限値となっていても吸熱器温度が目標吸熱器温度より低い状態が所定時間継続した場合、蒸発能力制御弁の弁開度の調整による吸熱器蒸発能力制御を実行するようにすれば、室外膨張弁の弁開度制御では吸熱器温度を上げられない場合にも、蒸発能力制御弁によって吸熱器温度を目標吸熱器温度に近づけることができるようになる。

　また、請求項７の発明の除湿冷房モードでも、請求項８の発明の如く制御手段が目標放熱器圧力と放熱器圧力とを比較し、それらの大小関係から室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に制御範囲内で段階的に変化させるようにすれば、制御性の低下をできるだけ抑制することが可能となる。

　また、請求項９の発明の如く制御手段が、除湿冷房モードでは吸熱器温度に基づいて圧縮機の能力を制御すると共に、室外膨張弁の弁開度が制御範囲の下限値となっていても放熱器圧力が目標放熱器圧力より低い状態が所定時間継続した場合、圧縮機の能力を増大させる放熱器温度優先制御を実行するようにすれば、室外膨張弁では放熱器圧力を上げられない場合にも、放熱器温度優先制御によって圧縮機の能力を増大させて放熱器圧力を上昇させ、目標放熱器圧力に近づけることができるようになる。

　そして、請求項１０の発明の制御手段が、室外膨張弁の制御ハンチングを抑制し、且つ、異常発熱を防止する範囲で当該室外膨張弁の動作幅及び動作待機時間を決定するようにすることで、制御性を確保しながら室外膨張弁の異常発熱を確実に回避することができるようになるものである。

本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である。 図１の車両用空気調和装置のコントローラの電気回路のブロック図である。 図２のコントローラの暖房モードにおける室外膨張弁制御に関する制御ブロック図である。 図２のコントローラの除湿暖房モードにおける室外膨張弁制御を説明する遷移図である。 図４の室外膨張弁制御の通常制御モードを説明するタイミングチャートである。 図４の室外膨張弁制御の吸熱器蒸発能力制御モードを説明するタイミングチャートである。 図２のコントローラの除湿冷房モードにおける圧縮機制御に関する制御ブロック図である。 図２のコントローラの除湿冷房モードにおける室外膨張弁制御を説明するタイミングチャートである。 図２のコントローラによる除湿冷房モードにおけるノーマルモードと放熱器温度優先モード（放熱器温度優先制御）の切換制御を説明する図である。 図９の放熱器温度優先モードにおけるコントローラの制御ブロック図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

　図１は本発明の冷凍装置の一実施例としての車両用空気調和装置１の構成図を示している。この場合、本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）を有さない電気自動車（ＥＶ）であって、バッテリに充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり（何れも図示せず）、本発明の車両用空気調和装置１も、バッテリの電力で駆動されるものとする。

　即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房を行い、更に、除湿暖房や除湿冷房（何れも除湿）、冷房等の各運転モードを選択的に実行するものである。尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効である。更には、エンジンで走行する通常の自動車にも本発明は適用可能である。

　実施例の車両用空気調和装置１は、電気自動車の車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び、換気）を行うものであり、冷媒を圧縮して昇圧する電動式の圧縮機２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられて圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電子膨張弁から成る室外膨張弁（ＥＣＣＶ）６と、この室外膨張弁６から出た冷媒配管１３Ｉにその入口が接続されると共に、冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる電子膨張弁から成る室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿暖房時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器９と、吸熱器９における蒸発能力を調整する蒸発能力制御弁１１と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。

　前記蒸発能力制御弁１１は、弁開度を開度大（ＯＦＦ）と開度小（ＯＮ）に設定可能とされたものであり、吸熱器９に流通する冷媒の流量を二段階で調整することが可能である。また、室外熱交換器７には、車両の停止時に外気と冷媒とを熱交換させるための室外送風機１５が設けられている。この室外熱交換器７は冷媒下流側にヘッダー部１４と過冷却部１６を順次有し、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは冷房時に開放される電磁弁（開閉弁）１７を介してヘッダー部１４に接続され、過冷却部１６の出口が逆止弁１８を介して室内膨張弁８に接続されている。尚、ヘッダー部１４及び過冷却部１６は構造的に室外熱交換器７の一部を構成しており、逆止弁１８は室内膨張弁８側が順方向とされている。

　また、逆止弁１８と室内膨張弁８間の冷媒配管１３Ｂは、吸熱器９の出口側に位置する蒸発能力制御弁１１を出た冷媒配管１３Ｃと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器１９を構成している。これにより、冷媒配管１３Ｂを経て室内膨張弁８に流入する冷媒は、吸熱器９を出て蒸発能力制御弁１１を経た低温の冷媒により冷却（過冷却）される構成とされている。

　また、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｄは、暖房時に開放される電磁弁（開閉弁）２１を介して内部熱交換器１９の下流側における冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。更に、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅは室外膨張弁６の手前で分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｆは除湿時に開放される電磁弁（開閉弁）２２を介して逆止弁１８の下流側の冷媒配管１３Ｂに連通接続されている。

　また、吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、内気吸込口と外気吸込口の各吸込口（図１では代表して吸込口２５で示す）が形成されており、この吸込口２５には空気流通路３内に導入する空気を車室内の空気である内気（内気循環モード）と、車室外の空気である外気（外気導入モード）とに切り換える吸込切換ダンパ２６が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ２６の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路３に送給するための室内送風機（ブロワファン）２７が設けられている。

　また、図１において２３は実施例の車両用空気調和装置１に設けられた補助加熱手段としての熱媒体循環回路を示している。この熱媒体循環回路２３は循環手段を構成する循環ポンプ３０と、熱媒体加熱電気ヒータ３５と、空気流通路３の空気の流れに対して、放熱器４の空気上流側となる空気流通路３内に設けられた熱媒体－空気熱交換器４０とを備え、これらが熱媒体配管２３Ａにより順次環状に接続されている。尚、この熱媒体循環回路２３内で循環される熱媒体としては、例えば水、ＨＦＯ－１２３４ｙｆのような冷媒、クーラント等が採用される。

　そして、循環ポンプ３０が運転され、熱媒体加熱電気ヒータ３５に通電されて発熱すると、この熱媒体加熱電気ヒータ３５により加熱された熱媒体が熱媒体－空気熱交換器４０に循環されるよう構成されている。即ち、この熱交換器循環回路２３の熱媒体－空気熱交換器４０が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を補完する。係る熱媒体循環回路２３を採用することで、搭乗者の電気的な安全性を向上させている。

　また、熱媒体－空気熱交換器４０及び放熱器４の空気上流側における空気流通路３内には、内気や外気の放熱器４への流通度合いを調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。更に、放熱器４の空気下流側における空気流通路３には、フット、ベント、デフの各吹出口（図１では代表して吹出口２９で示す）が形成されており、この吹出口２９には上記各吹出口から空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ３１が設けられている。

　次に、図２において３２はマイクロコンピュータから構成された制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）であり、このコントローラ３２の入力には車両の外気温度Ｔａｍを検出する外気温度センサ３３と、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる温度を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６と、車室内の空気（内気）の温度を検出する内気温度センサ３７と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ３８と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内ＣＯ₂濃度センサ３９と、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１と、圧縮機２の吐出冷媒圧力を検出する吐出圧力センサ４２と、圧縮機２の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ４３と、圧縮機２の吸込冷媒圧力を検出する吸込圧力センサ４４と、放熱器４の温度Ｔｃｉ（放熱器４自体の温度、又は、放熱器４にて加熱された空気の温度）を検出する放熱器温度センサ４６と、放熱器４の冷媒圧力（放熱器４内、又は、放熱器４を出た冷媒の圧力）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の温度Ｔｅ（吸熱器９自体、又は、吸熱器９にて冷却された空気の温度）を検出する吸熱器温度センサ４８と、吸熱器９の冷媒圧力（吸熱器９内、又は、吸熱器９を出た冷媒の圧力）を検出する吸熱器圧力センサ４９と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ５１と、車両の移動速度（車速）を検出するための車速センサ５２と、温度や運転モードの切り換えを設定するための空調操作部５３と、室外熱交換器７の温度を検出する室外熱交換器温度センサ５４と、室外熱交換器７の冷媒圧力を検出する室外熱交換器圧力センサ５６の各出力が接続されている。

　また、コントローラ３２の入力には更に、熱媒体循環回路２３の熱媒体加熱電気ヒータ３５の温度を検出する熱媒体加熱電気ヒータ温度センサ５０と、熱媒体－空気熱交換器４０の温度を検出する熱媒体－空気熱交換器温度センサ５５の各出力も接続されている。

　一方、コントローラ３２の出力には、前記圧縮機２と、室外送風機１５と、室内送風機（ブロワファン）２７と、吸込切換ダンパ２６と、エアミックスダンパ２８と、吹出口切換ダンパ３１と、室外膨張弁６、室内膨張弁８と、各電磁弁２２、１７、２１と、循環ポンプ３０と、熱媒体加熱電気ヒータ３５と、蒸発能力制御弁１１が接続されている。そして、コントローラ３２は各センサの出力と空調操作部５３にて入力された設定に基づいてこれらを制御する。

　以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。コントローラ３２は実施例では大きく分けて暖房モードと、除湿暖房モード（少なくとも放熱器４で冷媒を放熱させ、吸熱器９で吸熱させる本発明における除湿モードの一つ）と、内部サイクルモード（これも除湿モードに含まれる）と、除湿冷房モード（本発明におけるもう一つの上記除湿モード）と、冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する。先ず、各運転モードにおける冷媒の流れについて説明する。

　（１）暖房モード
　コントローラ３２により或いは空調操作部５３へのマニュアル操作により暖房モードが選択されると、コントローラ３２は電磁弁２１を開放し、電磁弁１７、電磁弁２２を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が熱媒体－空気熱交換器４０及び放熱器４に通風される状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は熱媒体－空気熱交換器４０により加熱された後（熱媒体循環回路２３が作動している場合）、放熱器４内の高温冷媒により加熱される。一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。

　放熱器４内で液化した冷媒は放熱器４から流出し、冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、そこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる（ヒートポンプ）。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ｄ及び電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃからアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。熱媒体－空気熱交換器４０や放熱器４にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。

　コントローラ３２は吐出圧力センサ４２又は放熱器圧力センサ４７が検出する冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度（放熱器温度ＴＣＩ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度ＳＣを制御する。

　図３は暖房モードにおける室外膨張弁６の目標開度（室外膨張弁目標開度）ＴＧＥＣＣＶｓｃを決定するコントローラ３２の制御ブロック図である。コントローラ３２のＦ／Ｆ操作量演算部６１は、放熱器４の出口における過冷却度ＳＣの目標値である目標過冷却度ＴＧＳＣと、放熱器温度Ｔｃｉ及び飽和温度ＴｓａｔｕＰｃｉからＳＣ演算部６２が演算する放熱器４の出口における実際の過冷却度ＳＣと、目標放熱器圧力ＰＣＯと、空気流通路３に流入した空気の質量風量Ｇａと、外気温度Ｔａｍに基づいて室外膨張弁目標開度のＦ／Ｆ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｆを演算する。

　また、Ｆ／Ｂ操作量演算部６３は目標過冷却度ＴＧＳＣと過冷却度ＳＣに基づき、実施例ではそれらの偏差ｅによるＰＩ制御にって室外膨張弁目標開度のＦ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂを演算する。このＦ／Ｂ操作量演算部６３で算出されたＦ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂとＦ／Ｆ操作量演算部６１で算出されたＦ／Ｆ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｆは加算器６６で加算され、リミット設定部６７で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、室外膨張弁目標開度ＴＧＥＣＣＶｓｃとして決定される。暖房モードにおいては、コントローラ３２はこの室外膨張弁目標開度ＴＧＥＣＣＶｓｃに基づいて室外膨張弁６の弁開度を細かく制御することにより、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度ＳＣを目標過冷却度ＴＧＳＣに制御する。尚、Ｆ／Ｂ操作量演算部６３における演算はＰＩ制御に限らず、ＰＩＤ制御であってもよい。

　（２）除湿暖房モード
　次に、除湿暖房モードでは、コントローラ３２は上記暖房モードの状態において電磁弁２２を開放する。これにより、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆ及び１３Ｂより内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至るようになる。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

　吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を順次経て冷媒配管１３Ｃにて冷媒配管１３Ｄからの冷媒と合流した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。

　コントローラ３２は吐出圧力センサ４２又は放熱器圧力センサ４７が検出する冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。尚、この除湿暖房モードでコントローラ３２は、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御するものであるが、この除湿暖房モードにおける室外膨張弁６の弁開度の制御、及び、蒸発能力制御弁１１の制御については後に詳述する。

　（３）内部サイクルモード
　次に、内部サイクルモードでは、コントローラ３２は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁６を閉じる（全閉）。即ち、この内部サイクルモードは除湿暖房モードにおける室外膨張弁６の制御で当該室外膨張弁６を全閉とした状態と云えるので、内部サイクルモードは除湿暖房モードの一部と捕らえることもできる。

　但し、室外膨張弁６が閉じられることにより、室外熱交換器７への冷媒の流入は阻止されるので、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒は電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆに全て流れるようになる。そして、冷媒配管１３Ｆを流れる冷媒は冷媒配管１３Ｂより内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

　吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを流れ、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクルモードでは室内側の空気流通路３内にある放熱器４（放熱）と吸熱器９（吸熱）の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機２の消費動力に吸熱器９での吸熱量が加算された分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器９には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房モードに比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。

　また、コントローラ３２は吸熱器９の温度、又は、前述した冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。このとき、コントローラ３２は吸熱器９の温度Ｔｅによるか高圧圧力Ｐｃｉによるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方を選択して圧縮機２を制御する。

　（４）除湿冷房モード
　次に、除湿冷房モードでは、コントローラ３２は電磁弁１７を開放し、電磁弁２１、電磁弁２２を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が熱媒体－空気熱交換器４０及び放熱器４に通風される状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され（熱媒体循環回路４０は停止）、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。

　放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、開き気味で制御される室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てヘッダー部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。

　室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

　吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱（暖房時よりも放熱能力は低い）されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。

　コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、前述した冷媒回路Ｒの高圧圧力（放熱器圧力Ｐｃｉ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の冷媒圧力（放熱器圧力Ｐｃｉ）を制御するものであるが、これらについては後に詳述する。

　（５）冷房モード
　次に、冷房モードでは、コントローラ３２は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁６を全開（弁開度を制御上限）とし、エアミックスダンパ２８は放熱器４に空気が通風されない状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気は通風されないので、ここは通過するのみとなり、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。

　このとき室外膨張弁６は全開であるので冷媒はそのまま室外熱交換器７に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てヘッダー部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。

　室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気は冷却される。

　吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過すること無く吹出口２９から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度Ｔｅに基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

　そして、コントローラ３２は、外気温度や目標吹出温度に応じて上記各運転モードを選択し、切り換えていくものである。

　（６）除湿暖房モードでの室外膨張弁６及び蒸発能力制御弁１１の制御
　次に、図４～図６を参照しながらコントローラ３２による除湿暖房モードでの室外膨張弁６及び蒸発能力制御弁１１の制御について説明する。前述した除湿暖房モードでは、コントローラ３２は、室外膨張弁６の制御の基礎する指標として吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器温度Ｔｅを採用し、指標の実際の検出値である吸熱器温度Ｔｅとその目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯとを比較して、その大小関係から室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に一定の値変化させる簡易制御を実行する。

　この場合、コントローラ３２はこの除湿暖房モードでは、図４の遷移図に示すように、室外膨張弁６の弁開度制御によるノーマルモードと、蒸発能力制御弁１１の弁開度制御による吸熱器蒸発能力制御モードとを切り換えて実行する。

　（６－１）除湿暖房モードのノーマルモード
　先ず、除湿暖房モードでのノーマルモードについて説明する。除湿暖房モードでのノーマルモードでは、コントローラ３２は蒸発能力制御弁１１の弁開度を前述した開度大（ＯＦＦ）に設定する。そして、コントローラ３２は吸熱器温度Ｔｅと目標吸熱器温度ＴＥＯを比較し、実施例では目標吸熱器温度ＴＥＯより吸熱器温度Ｔｅが低い場合、室外膨張弁６の弁開度を制御範囲の上限値（大口径）とし、目標吸熱器温度ＴＥＯより吸熱器温度Ｔｅが高い場合は制御範囲の下限値（小口径）とする。

　但し、実際には制御ハンチングを防止若しくは抑制するために、図５に示すように目標吸熱器温度ＴＥＯの上下に所定のヒステリシス値１及び２を設定して制御する。具体的には、吸熱器温度Ｔｅが降下して目標吸熱器温度ＴＥＯ－ヒステリシス値２より低くなり、その状態が所定時間ｔ１（例えば６秒等）継続した場合（目標吸熱器温度ＴＥＯより吸熱器温度Ｔｅが低い場合に相当する）、室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向に一定の値（一定のパルス数）変化させて弁開度を制御範囲の上限値（大口径）とする。

　これにより、冷媒配管１３Ｉを経て室外熱交換器７に流入する冷媒が増え、冷媒配管１３Ｆを経て吸熱器９に至る冷媒が減るので、吸熱器９で蒸発する冷媒量が減少し、吸熱器９の温度は上昇していく。その後、吸熱器温度Ｔｅが上昇して目標吸熱器温度ＴＥＯ＋ヒステリシス値１以上に上昇し、その状態が所定時間ｔ１継続した場合（目標吸熱器温度ＴＥＯより吸熱器温度Ｔｅが高い場合に相当する）、室外膨張弁６の弁開度を縮小する方向に前述した一定の値（一定のパルス数）変化させて弁開度を制御範囲の下限値（小口径）とする。

　これにより、冷媒配管１３Ｉを経て室外熱交換器７に流入する冷媒が減り、冷媒配管１３Ｆを経て吸熱器９に至る冷媒が増えるので、吸熱器９で蒸発する冷媒量が増大し、吸熱器９の温度は降下に転ずるようになる。以後、ノーマルモードではこれを繰り返し、吸熱器温度Ｔｅを目標吸熱器温度ＴＥＯ（実際には目標吸熱器温度ＴＥＯの上下ヒステリシス値１、２の範囲である目標吸熱器温度ＴＥＯ近傍の温度）に制御する。

　（６－２）除湿暖房モードの吸熱器蒸発能力制御モード
　ここで、例えば室外膨張弁６の弁開度が上限値（大口径）となっているにも拘わらず、吸熱器温度Ｔｅが目標吸熱器温度ＴＥＯより低い状態が所定時間ｔ２（例えば１０秒等）継続した場合、コントローラ３２はノーマルモードから吸熱器蒸発能力制御モードに移行する。図６はこの吸熱器蒸発能力制御モードのタイミングチャートである。コントローラ３２はこの吸熱器蒸発能力制御モードでは、先ず蒸発能力制御弁１１の弁開度を前述した開度小（ＯＮ）に切り換える。これにより、吸熱器９に流通する冷媒量が減少するので、吸熱器温度Ｔｅは上昇していくようになる。

　そして、吸熱器温度Ｔｅが目標吸熱器温度ＴＥＯより高い（ＴＥＯ＋ヒステリシス値１よりは低い）蒸発能力制御弁１１の所定のＯＦＦ点（ＥＳＴＶＯＦＦ点）以上に上昇した場合、コントローラ３２は蒸発能力制御弁１１の弁開度を開度大（ＯＦＦ）に切り換える。これにより、吸熱器９に流通する冷媒量が増大するので、吸熱器温度Ｔｅは降下していく。そして、吸熱器温度Ｔｅが目標吸熱器温度ＴＥＯより低い（ＴＥＯ－ヒステリシス値２よりは高い）蒸発能力制御弁１１の所定のＯＮ点（ＥＳＴＶＯＮ点）より低くなった場合、コントローラ３２は蒸発能力制御弁１１の弁開度を再び開度小（ＯＮ）に切り換える。

　以後、吸熱器蒸発能力制御モードではこれを繰り返し、吸熱器温度Ｔｅを目標吸熱器温度ＴＥＯ（実際には目標吸熱器温度ＴＥＯの上下のＥＳＴＶＯＮ点とＥＳＴＶＯＦＦ点の間の範囲である目標吸熱器温度ＴＥＯ付近の温度）に制御する。そして、蒸発能力制御弁１１の弁開度が開度大（ＯＦＦ）となっているにも拘わらず、吸熱器温度Ｔｅが前述したＥＳＴＶＯＦＦ点以上である状態が所定時間ｔ２継続した場合、コントローラ３２は吸熱器蒸発能力制御モードからノーマルモードに復帰する（室外膨張弁６の弁開度は大口径）とする。

　このように、除湿暖房モードではコントローラ３２が指標として吸熱器温度Ｔｅを採用し、ノーマルモードではこの吸熱器温度Ｔｅの目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯより、実際に検出された吸熱器温度Ｔｅが低い場合、室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向に一定の値変化させて制御上の上限値（大口径）とし、目標吸熱器温度ＴＥＯより吸熱器温度Ｔｅが高い場合、室外膨張弁６の弁開度を縮小する方向に一定の値変化させて制御上の下限値（小口径）とするようにしたので、車両用空気調和装置１の制御性を確保しながら、暖房モードのような細かい弁開度の制御を回避し、室外膨張弁６の温度上昇や耐久性低下などの不都合を回避することができるようになる。また、制御ロジックも著しく簡素化可能となるため、不具合の発生も抑制される。

　また、コントローラ３２は室外膨張弁６の弁開度が制御範囲の上限値となっていても吸熱器温度Ｔｅが目標吸熱器温度ＴＥＯより低い状態が所定時間継続した場合、蒸発能力制御弁１１の弁開度の調整による吸熱器蒸発能力制御モードを実行するようにしたので、室外膨張弁６の弁開度制御では吸熱器温度Ｔｅを上げられない場合にも、蒸発能力制御弁１１によって吸熱器温度Ｔｅを目標吸熱器温度ＴＥＯ（近傍）に近づけることができるようになる。

　尚、上記実施例ではコントローラ３２が目標吸熱器温度ＴＥＯより吸熱器温度Ｔｅが低い場合、室外膨張弁６の弁開度を制御範囲の上限値とし、目標吸熱器温度ＴＥＯより吸熱器温度Ｔｅが高い場合、室外膨張弁６の弁開度を制御範囲の下限値とするようにした。これにより制御ロジックをより一層簡素化することができるようになるものであるが、目標吸熱器温度ＴＥＯと吸熱器温度Ｔｅとを比較して、それらの大小関係から室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に制御範囲内で段階的に一定値ずつ変化させるようにしてもよい。そのようにすれば、制御性の低下をできるだけ抑制することが可能となる。

　（７）除湿冷房モードでの圧縮機２と室外膨張弁６の制御
　次に、図７～図１０を参照しながらコントローラ３２による除湿冷房モードでの圧縮機２及び室外膨張弁６の制御について説明する。図７は前述した冷房モードと除湿冷房モード（後述するノーマルモード）用の圧縮機２の目標回転数（圧縮機目標回転数）ＴＧＮＣｃを決定するコントローラ３２の制御ブロック図である。コントローラ３２の図７のＦ／Ｆ操作量演算部７１は外気温度Ｔａｍと、ブロワ電圧ＢＬＶと、吸熱器９の温度の目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいて圧縮機目標回転数のＦ／Ｆ操作量ＴＧＮＣｃｆｆを演算する。

　また、Ｆ／Ｂ操作量演算部７２は目標吸熱器温度ＴＥＯと吸熱器温度Ｔｅに基づいて圧縮機目標回転数のＦ／Ｂ操作量ＴＧＮＣｃｆｂを演算（実施例ではＰＩ制御）する。そして、Ｆ／Ｆ操作量演算部７１が演算したＦ／Ｆ操作量ＴＧＮＣｃｆｆとＦ／Ｂ操作量演算部７２が演算したＦ／Ｂ操作量ＴＧＮＣｃｆｂは加算器７３で加算され、リミット設定部７４で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｃとして決定される。冷房モードと除湿冷房モードのノーマルモードにおいては、コントローラ３２はこの圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｃに基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

　更に、除湿冷房モードでは、コントローラ３２は、室外膨張弁６の制御の基礎する指標として放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力Ｐｃｉを採用し、指標の実際の検出値である放熱器圧力Ｐｃｉとその目標値である目標放熱器圧力ＰＣＯとを比較して、その大小関係から室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に一定の値変化させる簡易制御を実行する。

　この場合、コントローラ３２はこの除湿冷房モードでは、図８のタイミングチャートに示す室外膨張弁６の弁開度制御によるノーマルモードと、図９、図１０に示す圧縮機２の回転数による放熱器温度優先制御モードとを切り換えて実行する。

　（７－１）除湿冷房モードのノーマルモード
　先ず、除湿冷房モードでのノーマルモードについて説明する。除湿冷房モードでのノーマルモードでは、コントローラ３２は前述したように圧縮機２の回転数を制御する（図７）。一方、コントローラ３２は放熱器圧力Ｐｃｉと目標放熱器圧力ＰＣＯを比較し、実施例では目標放熱器圧力ＰＣＯより放熱器圧力Ｐｃｉが低い場合、室外膨張弁６の弁開度を縮小する方向に一定の値ＰＬＳ１（一定のパルス数、例えば１５等）変化させ、目標放熱器圧力ＰＣＯより放熱器圧力Ｐｃｉが高い場合は室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向に一定の値ＰＬＳ１変化させる。

　但し、実際には制御ハンチングを防止若しくは抑制するために、図８に示すように目標放熱器圧力ＰＣＯの上下に所定のヒステリシス値３、４を設定して制御する。具体的には、放熱器圧力Ｐｃｉが上昇して目標放熱器圧力ＰＣＯ＋ヒステリシス値３より高くなり、その状態が所定時間ｔ３（例えば５秒等）継続した場合（目標放熱器圧力ＰＣＯより放熱器圧力Ｐｃｉが高い場合に相当する）、室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向に一定の値ＰＬＳ１変化させて弁開度を拡大する。

　これにより、冷媒配管１３Ｉを経て室外熱交換器７に冷媒は流入し易くなるので、放熱器圧力Ｐｃｉは低下に転ずるが、そこから更に所定時間ｔ３継続して放熱器圧力Ｐｃｉが目標放熱器圧力ＰＣＯ＋ヒステリシス値３より依然高くなっている場合、室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向に一定の値ＰＬＳ１変化させて弁開度を更に拡大する。このような段階的な弁開度の拡大により放熱器圧力Ｐｃｉが低下していって、目標放熱器圧力ＰＣＯ＋ヒステリシス値３以下に下がれば、コントローラ３２はそのときの弁開度を維持する。

　その後、放熱器圧力Ｐｃｉが低下していって目標放熱器圧力ＰＣＯ－ヒステリシス値４より低くなり、その状態が所定時間ｔ３継続した場合（目標放熱器圧力ＰＣＯより放熱器圧力Ｐｃｉが低い場合に相当する）、室外膨張弁６の弁開度を縮小する方向に前述した一定の値ＰＬＳ１変化させて弁開度を縮小する。

　これにより、冷媒配管１３Ｉを経て室外熱交換器７に冷媒は流入し難くなるので、放熱器圧力Ｐｃｉは上昇に転ずるようになる。以後、このような段階的な弁開度の拡大と縮小を室外膨張弁６の制御範囲の上限値と下限値の間（制御範囲内）で繰り返し、放熱器圧力Ｐｃｉを目標放熱器圧力ＰＣＯ（実際には目標放熱器圧力ＰＣＯの上下ヒステリシス値３、４の範囲である目標放熱器圧力ＰＣＯ近傍の圧力）に制御する。

　（７－２）除湿冷房モードの放熱器温度優先制御モード
　ここで、このような段階的な弁開度の制御で、例えば室外膨張弁６の弁開度が制御範囲の下限値まで縮小されているにも拘わらず、放熱器圧力Ｐｃｉが目標放熱器圧力ＰＣＯ－ヒステリシス値４より低い状態が所定時間ｔ４（例えば１０秒等）継続した場合、コントローラ３２はノーマルモードから放熱器温度優先制御モードに移行する。この放熱器温度優先制御モードでは、コントローラ３２は目標吸熱器温度ＴＥＯを下げることで圧縮機２の回転数を上げ、圧縮機２の能力を増大させて高圧圧力を上昇させ、放熱器圧力Ｐｃｉを目標放熱器圧力ＰＣＯに向けて上昇させる。

　図９は除湿冷房モードにおけるノーマルモードと放熱器温度優先制御モードの間のモード切換制御を示している。コントローラ３２は除湿冷房モードのノーマルモード（吸熱器温度を優先するモードと云える）を実行しているときに、室外膨張弁６の弁開度が前述の如く制御範囲の下限値より低くなっている状態が所定時間ｔ４以上継続した場合、放熱器温度優先制御モードに移行する。

　図１０はこの放熱器温度優先制御モードにおけるコントローラ３２の制御ブロック図の一例を示している。即ち、図１０の７５は基本目標吸熱器温度ＴＥＯ０のデータテーブルであり、これは外気温度Ｔａｍに対応して予め設定されている。尚、この基本目標吸熱器温度ＴＥＯ０は当該外気温度の環境で必要な湿度を得るための吸熱器温度である。前述したノーマルモードではこのデータテーブル７５に基づいて目標吸熱器温度ＴＥＯが決定されるが、この放熱器温度優先制御モードでは、コントローラ３２は放熱器目標圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉとの差の積分値に基づいて補正を加える。

　即ち、放熱器目標圧力ＰＣＯと放熱器圧力センサ４７から得られる放熱器圧力Ｐｃｉは減算器７６に入力され、その偏差ｅが増幅器７７で増幅されて演算器７８に入力される。演算器７８では所定の積分周期と積分時間で吸熱器温度補正値の積分演算が行われ、加算器７９で前回値と加算された吸熱器温度補正値の積分値ＴＥＯＰＣＯが算出される。そして、リミット設定部８１で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、吸熱器温度補正値ＴＥＯＰＣとして決定される。

　この吸熱器温度補正値ＴＥＯＰＣが減算器８２にて基本目標吸熱器温度ＴＥＯ０から減算され、目標吸熱器温度ＴＥＯとして決定される。従って、ノーマルモードのときよりも、吸熱器温度補正値ＴＥＯＰＣの分、目標吸熱器温度ＴＥＯが下げられ、それにより圧縮機２の圧縮機目標回転数ＴＧＮＣｃが引き上げられることになり、圧縮機２の回転数が上がり、圧縮機２の能力が増大して高圧圧力が上昇し、放熱器圧力Ｐｃｉが上昇して必要な放熱器圧力Ｐｃｉを得ることができるようになる。

　尚、リミット設定部８１では吸熱器９に着霜しない範囲に吸熱器温度補正値ＴＥＯＰＣが制限される。他方、この放熱器温度優先制御モードにおいて、前述した吸熱器温度補正値ＴＥＯＰＣが零となった状態が所定時間ｔ５以上継続した場合、コントローラ３２は放熱器温度優先制御モードからノーマルモードに復帰する。

　このように、除湿冷房モードではコントローラ３２が指標として放熱器圧力Ｐｃｉを採用し、この放熱器圧力Ｐｃｉの目標値である目標放熱器圧力ＰＣＯより、実際に検出された放熱器圧力Ｐｃｉが低い場合、室外膨張弁６の弁開度を縮小する方向に一定の値変化させ、目標放熱器圧力ＰＣＯより放熱器圧力Ｐｃｉが高い場合、室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向に一定の値変化させるようにしたので、同様に車両用空気調和装置１の制御性を確保しながら、暖房モードのような細かい弁開度の制御を回避し、室外膨張弁６の温度上昇や耐久性低下などの不都合を回避することができるようになる。また、制御ロジックも著しく簡素化可能となるため、不具合の発生も抑制される。

　また、コントローラ３２は目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉとを比較し、それらの大小関係から室外膨張弁６の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に制御範囲内で段階的に変化させるので、制御性の低下をできるだけ抑制することが可能となる。

　更に、コントローラ３２は室外膨張弁６の弁開度が制御範囲の下限値となっていても放熱器圧力Ｐｃｉが目標放熱器圧力ＰＣＯより低い状態が所定時間継続した場合、圧縮機２の能力を増大させる放熱器温度優先制御モードを実行するので、室外膨張弁６では放熱器圧力Ｐｃｉを上げられない場合にも、放熱器温度優先制御モードによって圧縮機２の能力を増大させて放熱器圧力Ｐｃｉを上昇させ、目標放熱器圧力ＰＣＯ（若しくはその近傍）に近づけることができるようになる。

　尚、前述したように室外膨張弁６の制御ハンチングを抑制するようにヒステリシス値や所定時間（動作待機時間）がコントローラ３２に設定されるものであるが、このようなヒステリシス値や動作待機時間、及び、室外膨張弁６の動作幅は当該室外膨張弁６のコイルの異常発熱を抑制し、且つ、制御性を阻害しない範囲で決定するものとする。それにより、制御性を確保しながら室外膨張弁６の異常発熱を確実に回避できるようになる。

　更に、上記実施例では暖房モード、除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する車両用空気調和装置１について本発明を適用したが、それに限らず、除湿暖房と除湿冷房を区別せず、暖房モードと除湿モード（除湿暖房若しくは除湿冷房の流れ）を実行するものに適用してもよい。更にまた、上記実施例で説明した冷媒回路の構成や各数値はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

　１　車両用空気調和装置
　２　圧縮機
　３　空気流通路
　４　放熱器
　６　室外膨張弁
　７　室外熱交換器
　８　室内膨張弁
　９　吸熱器
　３２　コントローラ（制御手段）
　４７　放熱器圧力センサ
　４８　吸熱器温度センサ
　Ｒ　冷媒回路

Claims (10)

1. 　冷媒を圧縮する圧縮機と、
   　車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
   　該空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、
   　前記空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、
   　前記車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、
   　前記放熱器から流出した冷媒を減圧し、前記室外熱交換器に流入させる室外膨張弁と、
   　制御手段とを備え、
   　該制御手段により少なくとも、
   　前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させる暖房モードと、
   　少なくとも前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる除湿モードとを切り換えて実行可能とされた車両用空気調和装置において、
   　前記制御手段は、前記除湿モードでは、前記室外膨張弁の制御の基礎とする指標の目標値と実際の検出値とを比較し、それらの大小関係から前記室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に一定の値変化させる簡易制御を実行することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 　前記制御手段は、前記暖房モードでは、前記放熱器の出口における冷媒の過冷却度の目標値である目標過冷却度と実際の過冷却度に基づいて前記室外膨張弁の操作量を算出し、前記過冷却度を前記目標過冷却度に制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 　前記除湿モードは、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を分流し、一方を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させ、他方を前記室外膨張弁により減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させる除湿暖房モードを有し、
   　前記制御手段は、前記除湿暖房モードでは前記指標として吸熱器温度を採用し、該吸熱器温度の目標値である目標吸熱器温度より、実際に検出された吸熱器温度が低い場合、前記室外膨張弁の弁開度を拡大する方向に一定の値変化させ、前記目標吸熱器温度より前記吸熱器温度が高い場合、前記室外膨張弁の弁開度を縮小する方向に一定の値変化させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空気調和装置。
4. 　前記制御手段は、前記目標吸熱器温度より前記吸熱器温度が低い場合、前記室外膨張弁の弁開度を制御範囲の上限値とし、前記目標吸熱器温度より前記吸熱器温度が高い場合、前記室外膨張弁の弁開度を制御範囲の下限値とすることを特徴とする請求項３に記載の車両用空気調和装置。
5. 　前記制御手段は、前記目標吸熱器温度と前記吸熱器温度とを比較し、それらの大小関係から前記室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に制御範囲内で段階的に変化させることを特徴とする請求項３に記載の車両用空気調和装置。
6. 　前記吸熱器の冷媒出口側に設けられ、当該吸熱器における冷媒の蒸発能力を調整するための蒸発能力制御弁を備え、
   　前記制御手段は、前記室外膨張弁の弁開度が制御範囲の上限値となっていても前記吸熱器温度が前記目標吸熱器温度より低い状態が所定時間継続した場合、前記蒸発能力制御弁の弁開度の調整による吸熱器蒸発能力制御を実行することを特徴とする請求項３乃至請求項５のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
7. 　前記除湿モードは、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器及び室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる除湿冷房モードを有し、
   　前記制御手段は、前記除湿冷房モードでは前記指標として放熱器圧力を採用し、該放熱器圧力の目標値である目標放熱器圧力より、実際に検出された放熱器圧力が低い場合、前記室外膨張弁の弁開度を縮小する方向に一定の値変化させ、前記目標放熱器圧力より前記放熱器圧力が高い場合、前記室外膨張弁の弁開度を拡大する方向に一定の値変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
8. 　前記制御手段は、前記目標放熱器圧力と前記放熱器圧力とを比較し、それらの大小関係から前記室外膨張弁の弁開度を拡大する方向、若しくは、縮小する方向に制御範囲内で段階的に変化させることを特徴とする請求項７に記載の車両用空気調和装置。
9. 　前記制御手段は、前記除湿冷房モードでは吸熱器温度に基づいて前記圧縮機の能力を制御すると共に、
   　前記室外膨張弁の弁開度が制御範囲の下限値となっていても前記放熱器圧力が前記目標放熱器圧力より低い状態が所定時間継続した場合、前記圧縮機の能力を増大させる放熱器温度優先制御を実行することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の車両用空気調和装置。
10. 　前記制御手段は、前記室外膨張弁の制御ハンチングを抑制し、且つ、異常発熱を防止する範囲で当該室外膨張弁の動作幅及び動作待機時間を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。

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