車両用空調装置
【課題】ヒートポンプを使用した車両用空調装置において、室内ユニットの小型化を図るとともに、外気温が極端に低くても暖房が行えるようにし、しかも、高い暖房能力を得ることができるようにする。
【解決手段】冷却用装置Ａには、冷媒を圧縮するコンプレッサ１００と、車室外に配設されて冷媒を凝縮する車室外熱交換器１０２と、冷媒を膨張させる膨張弁１０３と、車室内に配設されて冷媒を蒸発させるエバポレータ１０４と、冷媒を加熱する冷媒加熱器１０５とが設けられる。冷媒を、コンプレッサ１００、車室外熱交換器１０２、膨張弁１０３及びエバポレータ１０４に順に流す第１ルートと、冷媒加熱器１０５、コンプレッサ１００及び外部熱交換器１３０に順に流す第２ルートとに切り替えられる。制御装置Ｄは、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しにくい状況であると判断したときは、第２ルートに冷媒が流れるようにする。
【解決手段】冷却用装置Ａには、冷媒を圧縮するコンプレッサ１００と、車室外に配設されて冷媒を凝縮する車室外熱交換器１０２と、冷媒を膨張させる膨張弁１０３と、車室内に配設されて冷媒を蒸発させるエバポレータ１０４と、冷媒を加熱する冷媒加熱器１０５とが設けられる。冷媒を、コンプレッサ１００、車室外熱交換器１０２、膨張弁１０３及びエバポレータ１０４に順に流す第１ルートと、冷媒加熱器１０５、コンプレッサ１００及び外部熱交換器１３０に順に流す第２ルートとに切り替えられる。制御装置Ｄは、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しにくい状況であると判断したときは、第２ルートに冷媒が流れるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車等に搭載される車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヒートポンプを備え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）。
【０００３】
特許文献１の車両用空調装置は、ヒートポンプと、エンジンの冷却水が循環するヒータコアとを備えている。ヒータコアは車室内に配設されている。
【０００４】
ヒートポンプは、冷媒を圧縮する圧縮機と、メインコンデンサと、サブコンデンサと、膨張弁と、エバポレータとを備えており、これらが冷媒配管によって接続されて構成されている。メインコンデンサは車室外に配設され、サブコンデンサ及びエバポレータは車室内に配設されている。
【０００５】
そして、暖房時には、サブコンデンサ及びヒータコアによって空気が加熱され、一方、冷房時には、エバポレータによって空気が冷却される。また、サブコンデンサ及びヒータコアを通過する空気量と、エバポレータを通過する空気量とを変化させることによって車室に供給する空気の温度調整が行えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９１６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、ヒートポンプのサブコンデンサとエバポレータとが車室内に配設されている。ヒートポンプでは冷媒が高圧状態になるので、サブコンデンサ及びエバポレータには耐圧構造が必要になり、小型化が難しく、しかも、耐圧性向上のために流路断面積を小さくせざるを得ず、冷媒の圧力損失が増大する。
【０００８】
また、特許文献１では、サブコンデンサ、エバポレータ及びヒータコアの３つの熱交換器を車室内に配設するようにしている。そして、これら３つの熱交換器と、３つの熱交換器を収容するケースとで室内ユニットが構成されることになる。ところが、ケースは、３つの熱交換器を収容しなければならないので大きくなり、しかも、熱交換器のうち、サブコンデンサ及びエバポレータは高圧冷媒が流入するので小型化が困難である。よって、室内ユニットが大型化してしまう。室内ユニットが大型化すると車室内の乗員用スペースが狭くなるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献１のようにヒートポンプを使用した場合には、暖房時に外気温が極端に低いと外気から吸熱できず、暖房運転が行えないという問題もある。
【００１０】
さらに、ヒートポンプでは、暖房時にもエバポレータに冷媒が流れている。このため、室内ユニットおいては、エバポレータを流れる冷媒が車室内に供給される空気から吸熱してしまうことが考えられ、これによる暖房能力の低下の懸念がある。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒートポンプを使用した車両用空調装置において、室内ユニットの小型化を図るとともに、外気温が極端に低くても暖房が行えるようにし、しかも、高い暖房能力を得ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明では、冷媒が流れるヒートポンプと、冷媒とは異なる熱搬送流体が流れる加熱用熱交換器とを設け、ヒートポンプの冷媒の流れを切り替えることにより、ヒートピンプを利用して、冷房と、熱搬送流体の加熱による暖房とが行えるようにした。
【００１３】
第１の発明は、冷媒を循環させるヒートポンプを有し、車室内に供給する空気を冷却するように構成された冷却用装置と、
上記ヒートポンプの冷媒とは異なる熱搬送流体を循環させ、車室内に供給する空気を加熱するように構成された加熱用装置とを備え、
車室内に供給する空気を上記冷却用装置と上記加熱用装置との少なくとも一方によって温度調節するように構成された車両用空調装置において、
上記冷却用装置及び上記加熱用装置を制御する制御装置と、
車室外に配設され、上記冷却用装置の冷媒と、上記加熱用装置の熱搬送流体とを熱交換させるための車室外第１熱交換器とを備え、
上記加熱用装置には、車室内に配設されて熱搬送流体が流れる加熱用熱交換器が設けられ、
上記冷却用装置には、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第２熱交換器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、車室内に配設されるエバポレータと、冷媒を加熱する冷媒加熱器とが設けられるとともに、冷媒を、上記コンプレッサ、上記車室外第２熱交換器、上記膨張弁及び上記エバポレータに順に流す第１ルートと、上記冷媒加熱器、上記コンプレッサ及び上記車室外第１熱交換器に順に流す第２ルートとに切り替えるためのルート切替手段が設けられ、
上記制御装置は、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しにくい状況であると判断したときは、第２ルートに冷媒が流れるように上記ルート切替手段を制御するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この構成によれば、冷房時にはルート切替手段により第１ルートで冷媒が流れるようにする。エバポレータでは、冷媒が車室内に供給される空気と熱交換することになる。これにより、冷却された空気が車室内に供給され、冷房が行われる。
【００１５】
一方、暖房時にはルート切替手段により第２ルートで冷媒が流れるようにする。第２ルートでは、冷媒が冷媒加熱器で加熱された後、コンプレッサで圧縮され、冷媒の温度が上昇する。コンプレッサで圧縮された高温の冷媒は、車室外第１熱交換器に流れる。車室外第１熱交換器では、加熱用装置の熱搬送流体が高温の冷媒と熱交換することになる。これにより、熱搬送流体が加熱される。加熱された熱搬送流体は、車室内の加熱用熱交換器に流れ、車室内に供給される空気と熱交換し、空気が加熱され、暖房が行われる。
【００１６】
暖房時、熱搬送流体を加熱するための冷媒を冷媒加熱器で加熱するようにしているので、外気温が極めて低い場合のように、ヒートポンプが外気から吸熱しにくい場合であっても、車室内の暖房が行える。
【００１７】
また、暖房時では冷媒が第２ルートを流れることになるが、この第２ルートでは、冷媒がエバポレータに流れないので、車室内において冷媒が吸熱することはなく、暖房効率が向上する。
【００１８】
また、車室内には、冷媒が流れる熱交換器としてはエバポレータのみを配設すればよい。よって、従来例のサブコンデンサを車室内に配設せずに済み、車室内に配設される熱交換器の数が減少する。また、加熱用熱交換器では、熱搬送流体を流し、高圧になる冷媒を流さないようにしているので、加熱用熱交換器の耐圧構造は簡素化することが可能になり、加熱用熱交換器を小型化することが可能になる。よって、室内ユニットが小型化される。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、
冷房用装置には、車室外第２熱交換器の冷媒流れ下流側に第１減圧手段が設けられ、
上記第１減圧手段は、冷媒の流路を開放する開放状態と、冷媒の流路を絞る減圧状態とに切替可能に構成されるとともに、制御装置により制御され、
上記制御装置は、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しやすい状況であると判断したときは、第１ルートに冷媒が流れるようにルート切替手段を制御するとともに、上記第１減圧手段を減圧状態とするように制御することを特徴とするものである。
【００２０】
この構成によれば、外気から吸熱して高効率な暖房を行うことが可能になる。
【００２１】
第３の発明は、第２の発明において、
車室外第２熱交換器に霜が付着したと推定したときに、熱搬送流体の温度が所定値よりも高い場合には、第１減圧手段を開放状態として高温冷媒を車室外第２熱交換器に一定時間流し、一方、熱搬送流体の温度が所定よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流すように構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
この構成によれば、車室外第２熱交換器に霜が付着したと推定される場合に、熱搬送流体が高温であるときには冷媒も高温であるため、その冷媒を車室外第２熱交換器に流すことで、霜が除去される（デフロスト）。一方、熱搬送流体が低温のときには、冷媒が第２ルートを流れて暖房が行われる。
【００２３】
第４の発明は、第３の発明において、
冷媒加熱器の冷媒流れ下流側に第２減圧手段が設けられ、
上記第２減圧手段は、冷媒の流路を開放する開放状態と、冷媒の流路を絞る減圧状態とに切替可能に構成されるとともに、制御装置により制御され、
熱搬送流体の温度が所定値よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流すとともに、第２減圧手段を開放し、かつ、熱搬送流体の流動を停止させ、上記冷媒加熱器により加熱された冷媒をコンプレッサに吸入させる予熱モードで運転を行うように構成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
この構成によれば、冷媒を第２ルートで循環させる際に、冷媒加熱器で加熱してコンプレッサで圧縮することを繰り替えすことが可能になる。これにより、冷媒の温度が早く上昇するので、暖房の立ち上がりが早くなる。
【００２５】
第５の発明は、第４の発明において、
予熱モードでの運転中に、冷媒加熱器に流入する冷媒の温度が所定値よりも高くなったときには、第２減圧手段で冷媒を減圧し、熱搬送流体を流動させる暖房モードに移行するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
この構成によれば、予熱モードでの運転中に冷媒の温度がある程度上昇した段階で冷媒を減圧して冷媒加熱器で加熱し、コンプレッサで圧縮することで、冷媒の圧力及び温度上昇が早まる。そして、コンプレッサの吐出冷媒の温度もしくは圧力が高まったときに熱搬送流体を流動させることで、熱搬送流体が加熱されて暖房が行える。
【００２７】
第６の発明は、第１〜５のいずれか１つの発明において、
冷媒加熱器は、熱搬送流体の温度から算出される暖房に必要な能力と、コンプレッサに吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な能力との高い方の能力を発揮するように制御されることを特徴とするものである。
【００２８】
この構成によれば、熱搬送流体の温度が低い場合には暖房が十分に行えないので、熱搬送流体の温度が十分に高まるように冷媒加熱器の能力を高める。また、コンプレッサの吸入側の冷媒をスーパーヒート状態とすることで高い暖房能力が得られる。
【００２９】
第７の発明は、第１〜６のいずれか１つの発明において、
外気温が所定値よりも低いときは、コンプレッサの運転状態に関わらず、冷媒加熱器を作動させるように構成されていることを特徴とするものである。
【００３０】
この構成によれば、外気から吸熱しにくい場合に、コンプレッサが停止していても、冷媒を冷媒加熱器で加熱することが可能になる。従って、その後、コンプレッサが作動した場合に、冷媒が既に加熱されていることになり、冷媒の温度上昇が早まる。
【００３１】
第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、
車両走行用の電力を供給するための蓄電池を備えた車両に搭載され、
上記蓄電池が充電中であるか非充電中であるかを検出する充電状態検出手段を備え、
コンプレッサは電動式とされ、
上記充電状態検出手段により上記蓄電池が充電中であると検出されたときには、上記コンプレッサを作動させて空調を行い、一方、上記充電状態検出手段により上記蓄電池が非充電中であると検出されたときで、かつ、空調装置が非作動状態であるときに、上記コンプレッサを非作動状態にして冷媒加熱器を作動可能とするように構成されていることを特徴とするものである。
【００３２】
この構成によれば、蓄電池が充電中であれば外部から電力が供給されているので、電力量に余裕がある状況である。このときにコンプレッサを作動させることで、蓄電池の消耗を抑制しながら冷房ないし暖房が行える。
【００３３】
一方、蓄電池が非充電中であれば外部からの電力の供給が無い状況である。このときに、コンプレッサを作動させないので、蓄電池の消耗が抑制される。また、冷媒加熱器を作動可能にすることで、その後、空調装置が作動状態とされたときに冷媒の温度上昇を早めることが可能になる。
【００３４】
第９の発明は、第８の発明において、
車両走行用の電力を利用して熱を蓄える蓄熱装置を備え、
外気温が所定値よりも低く、かつ、充電状態検出手段により蓄電池が充電中であると検出されたときには、上記蓄熱装置に蓄熱し、上記蓄電池の充電が終了した後、熱搬送流体の温度が所定値よりも高い場合には、暖房のためのコンプレッサの作動を禁止し、上記蓄熱装置の熱を放出して熱搬送流体を加熱するように構成されていることを特徴とするものである。
【００３５】
この構成によれば、蓄電池が充電中であり、外部から電力が供給されて電力量に余裕がある場合に蓄熱装置に熱を蓄えることで、蓄電池の消耗が抑制される。そして、充電が終了した後に蓄熱装置の熱を利用することで、蓄電池の消耗が抑制される。従って、車両の走行可能距離が暖房の影響によって短くなってしまうのを抑制することが可能になる。
【００３６】
第１０の発明は、第１から９のいずれか１つの発明において、
膨張弁とエバポレータとをバイパスするバイパス流路と、該バイパス流路を開閉する開閉弁と、該バイパス流路に流入する冷媒がスーパーヒート状態であるか否かを検出する冷媒状態検出手段とを備え、
外気温が所定値よりも低く、かつ、上記冷媒状態検出手段により冷媒がスーパーヒート状態であると検出された場合には、上記開閉弁を開くように構成されていることを特徴とするものである。
【００３７】
この構成によれば、外気温が低く暖房が必要な場合に開閉弁が開かれることで、冷媒がエバポレータを流れなくなるので、エバポレータによる吸熱が起こらなくなる。
【００３８】
第１１の発明は、第１０の発明において、
車室外第１熱交換器に流入する冷媒の目標温度と、エバポレータから流出する空気の目標温度とのそれぞれでコンプレッサの必要吐出量を算出し、
算出した結果のうち、少ない方の必要吐出量を目標吐出量として上記コンプレッサを制御し、開閉弁を開くときには、車室外第１熱交換器へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量として上記コンプレッサを制御するように構成されていることを特徴とするものである。
【００３９】
この構成によれば、開閉弁を開いて膨張弁とエバポレータとをバイパスする場合に、目標吐出量を、車室外第１熱交換器へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量とすることで、高い暖房能力が得られるようになる。
【発明の効果】
【００４０】
第１の発明によれば、冷媒加熱器で冷媒を加熱した後、圧縮して車室外第１熱交換器に流し、この車室外第１熱交換器で熱搬送流体と熱交換させ、熱搬送流体を車室内の加熱用熱交換器に流して車室内の暖房を行うようにしたので、外気温が低くても、暖房を行うことができる。さらに、暖房時では冷媒がエバポレータに流れないので、冷媒が車室内の空気から吸熱することはなく、暖房効率を向上できる。また、従来例のサブコンデンサを車室内に配設せずに済むので、車室内に配設される熱交換器の数が減少するとともに、加熱用熱交換器を小型化することができ、その結果、室内ユニットを小型化できる。
【００４１】
第２の発明によれば、車室外第２熱交換器の冷媒流れ上流側に第１減圧手段を設けておき、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しやすい状況であるときに減圧手段を減圧状態とするようにしたので、外気から吸熱して暖房効率を向上できる。
【００４２】
第３の発明によれば、車室外第２熱交換器に霜が付着した場合に、熱搬送流体の温度が高い場合に冷媒を車室外熱交換器に流すようにしたので、車室外第２熱交換器を効果的に除霜できる。
【００４３】
第４の発明によれば、熱搬送流体の温度が所定値よりも低い場合に、熱搬送流体の流通を停止させ、冷媒加熱器により加熱された冷媒をコンプレッサに吸入させるようにしたことで、冷媒の温度を早く上昇させて暖房を早期に立ち上げることができる。
【００４４】
第５の発明によれば、冷媒の温度が高くなったときに冷媒を減圧することで、冷媒の圧力及び温度上昇を早めることができる。そして、冷媒の圧力もしくは温度が高まった状態で熱搬送流体を流動させることで、暖房を早期に立ち上げることができる。
【００４５】
第６の発明によれば、熱搬送流体の温度から算出される暖房に必要な能力と、コンプレッサに吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な能力との高い方の能力を発揮するように冷媒加熱器を制御するようにしたので、高い暖房能力を得ることができる。
【００４６】
第７の発明によれば、外気温が所定値よりも低いときは、コンプレッサの運転状態に関わらず、冷媒加熱器を作動させるようにしたことで、暖房を早期に立ち上げることができる。
【００４７】
第８の発明によれば、車両走行用の蓄電池が充電中にあるときには空調を行い、非充電中にあるときで空調装置が非作動状態のときに、コンプレッサを非作動状態にして冷媒加熱器を作動可能にすることで、蓄電池の消耗を抑制して車両の走行可能距離を長く確保しながら、空調性能を高めることができる。
【００４８】
第９の発明によれば、蓄電池が充電中であるときに蓄熱装置に蓄熱し、充電が終了した後に、コンプレッサの作動を禁止し、蓄熱装置の熱によって暖房を行うようにしたので、走行可能距離が暖房の影響によって短縮してしまうのを抑制できる。
【００４９】
第１０の発明によれば、外気温が低い場合に冷媒を膨張弁とエバポレータとをバイパスさせて流すことができる。これにより、エバポレータによる吸熱を防止でき、暖房の効率を向上させることができる。
【００５０】
第１１の発明によれば、開閉弁を開くときには、車室外第１熱交換器へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量としてコンプレッサを制御するようにしたので、暖房能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態にかかる車両用空調装置の概略構成を説明する図である。
【図２】室内ユニットの内部構造を示す断面図である。
【図３】車両用空調装置のブロック図である。
【図４】予熱モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図５】極低外気時暖房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図６】高効率暖房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図７】除湿暖房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図８】通常冷房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図９】急速冷房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図１０】（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。
【図１１】（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。
【図１２】制御装置による制御内容を示すフローチャートである。
【図１３】変形例にかかる図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図１は、本発明の実施形態にかかる車両用空調装置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。
【００５５】
本実施形態では、車両用空調装置１が搭載される車両が電気自動車である場合について説明する。車両には、走行用のモータ（図示せず）と、走行用モーターに電力を供給するためのバッテリ１４０とが搭載されている。バッテリ１４０は、外部電源に接続されて充電が可能となっている。
【００５６】
車両用空調装置１は、車室内に供給する空気を冷却するように構成されたヒートポンプＨを有する冷却用装置Ａと、車室内に供給する空気を加熱するように構成された加熱用装置Ｂと、車室内に配設される室内ユニットＣと、制御装置Ｄと、外部熱交換器１３０とを備えている。
【００５７】
冷却用装置ＡのヒートポンプＨは、コンプレッサ１００と、第１減圧弁（第１減圧手段）１０１と、車室外熱交換器（第２車室外熱交換器）１０２と、膨張弁１０３と、エバポレータ１０４と、冷媒加熱器１０５と、第２減圧弁（第２減圧手段）１０６と、切替弁（ルート切替手段）１０７とを備えている。これらは配管１０９ａ〜１０９ｄにより接続されている。
【００５８】
加熱用装置Ｂは、ヒータコア１２０と、ポンプ１２１とを備えており、ヒートポンプＨの冷媒とは異なる熱搬送流体である水が循環するようになっている。水には不凍液が混合されており、氷点下でも氷らないようになっている。また、加熱用装置Ｂのヒータコア１２０入口近傍には、水の温度を検出するための水温センサ１２２が設けられている。
【００５９】
室内ユニットＣは、内外気切替ダンパ４と、室内ファン５と、上記エバポレータ１０４と、上記ヒータコア１２０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。
【００６０】
ヒートポンプＨのコンプレッサ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Ｄ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Ｄ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。
【００６１】
車室外熱交換器１０２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り、車室外（例えばエンジンルーム等）に配設されている。
【００６２】
コンプレッサ１００の冷媒吐出口と車室外熱交換器１０２とは、配管１０９ａにより接続されている。
【００６３】
配管１０９ａの中途部には、上記外部熱交換器１３０と、上記切替弁１０７と、上記第１減圧弁１０１とが、コンプレッサ１００側から順に設けられている。切替弁１０７を介して配管１０９ｂが分岐している。
【００６４】
外部熱交換器１３０は、ヒートポンプＨの冷媒と、加熱用装置Ｂの熱搬送流体とを熱交換させるためのものである。外部熱交換器１３０には、冷媒が流れる冷媒用流路（図示せず）と、熱搬送流体が流れる熱搬送流体用流路とが設けられ、冷媒用流路を流れる冷媒と、熱搬送流体用流路を流れる熱搬送流体とが互いに熱交換するようになっている。外部熱交換器１３０は、車室外（例えばエンジンルーム等）に配設されている。
【００６５】
切替弁１０７は、冷媒を、コンプレッサ１００、外部熱交換器１３０、第１減圧弁１０１、車室外熱交換器１０２、膨張弁１０３及びエバポレータ１０４に順に流す第１ルートと、冷媒加熱器１０５、コンプレッサ１００及び外部熱交換器１３０に順に流す第２ルートとに切り替えるためのものである。切替弁１０７は、電動式の三方弁等で構成されており、制御装置Ｄにより制御される。
【００６６】
第１減圧弁１０１は、一般のヒートポンプの減圧手段として用いられる周知の構造のものであり、アクチュエータ等によって冷媒の流路を開放した状態（非減圧状態）と、絞った状態（減圧状態）とに切り替えられるようになっている。第１減圧弁１０１は、制御装置Ｄによって制御される。
【００６７】
エバポレータ１０４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。エバポレータ１０４の空気流れ下流側の面には、エバ後温度センサ１５２が設けられている。エバ後温度センサ１５２は、エバポレータ１０４の空気流れ下流側の面の温度を測定する。エバ後温度センサ１５２は、制御装置Ｄに接続されている。
【００６８】
また、膨張弁１０３は、一般のヒートポンプの膨張手段として用いられる周知の構造のものであり、吐出側の冷媒の温度変化を検出して弁開度を自動調節するように構成された温度式自動膨張弁（ＴＸＶ）である。この膨張弁１０３は、金属製のブロックに内蔵されてエバポレータ１０４に直接固定されている。膨張弁１０３の冷媒入口部と車室外熱交換器１０２の冷媒出口部とは、配管１０９ｃにより接続されている。従って、車室外熱交換器１０２で凝縮された冷媒は、膨張弁１０３を通過した後、エバポレータ１０４に流入することになる。
【００６９】
エバポレータ１０４の冷媒出口部とコンプレッサ１００の冷媒吸入口とは、配管１０９ｄで接続されている。配管１０９ｄの中途部からは、切替弁１０７まで延びる配管１０９ｂが分岐している。
【００７０】
配管１０９ｂの中途部には、上記冷媒加熱器１０５と、上記第２減圧弁１０６とが設けられている。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Ｄにより冷媒加熱器１０５のＯＮ（作動状態）及びＯＦＦ（非作動状態）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（能力）の調整が可能である。冷媒加熱器１０５の消費電力はコンプレッサ１００の消費電力よりも小さい。
【００７１】
冷媒加熱器１０５には、冷媒温度センサ１０５ａが設けられている。この冷媒温度センサ１０５ａは、制御装置Ｄに接続されており、冷媒加熱器１０５に流入する冷媒の温度を検出するように構成されている。
【００７２】
第２減圧弁１０６は、上記第１減圧弁１０１と同様に構成されており、制御装置Ｄにより制御される。
【００７３】
エバポレータ１０４の冷媒入口部に接続される配管１０９ｃと、エバポレータ１０４の冷媒出口部に接続される配管１０９ｄとの中途部同士は、バイパス配管（バイパス流路）１０９ｆにより接続されている。バイパス配管１０９ｆの中途部には、バイパス弁（開閉弁）１０９ｇが設けられている。バイパス弁１０９ｇは、バイパス配管１０９ｆを開閉するためのものであり、制御装置Ｄにより制御される。バイパス弁１０９ｇが閉じられると、車室外熱交換器１０２から流出した冷媒はエバポレータ１０４に流れ、一方、バイパス弁１０９ｇが開かれると、車室外熱交換器１０２から流出した冷媒は、蒸発器１０４には殆ど流れず、バイパス配管１０９ｆを通ってコンプレッサ１００に吸入されることになる。
【００７４】
配管１０９ｃには、冷媒状態検出センサ１５１が設けられている。冷媒状態検出センサ１５１は、配管１０９ｃ内の温度及び圧力を得て、バイパス配管１０９ｆに流入する前の冷媒がスーパーヒート状態であるか否かを検出するためのものである。冷媒状態検出センサ１５１は制御装置Ｄに接続されている。
【００７５】
一方、加熱用装置Ｂのヒータコア１２０は、水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。ポンプ１２１は、電動モータを備えた電動ポンプであり、制御装置ＤによってＯＮ及びＯＦＦの切替と、回転数の変更（流量）とが可能となっている。
【００７６】
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（外気温度検出部）１５０が設けられている。外気温センサ１５０は、車両用空調装置１を構成するものであり、制御装置Ｄに接続されている。
【００７７】
また、図１に示すように、車両には、始動タイマ１１６、バッテリ残量検出センサ１１７及び充電状態検出センサ１１８が設けられている。始動タイマ１１６、バッテリ残量検出センサ１１７及び充電状態検出センサ（充電状態検出手段）１１８は、制御装置Ｄに接続されている。
【００７８】
始動タイマ１１６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Ｄは、始動タイマ１１６の出力信号に基づいて、現在の時刻から何分後に空調装置１を作動させる必要があるかを得ることができる。
【００７９】
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１４０に接続されており、バッテリ１４０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１４０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。
【００８０】
充電状態検出センサ１１８は、バッテリ１４０が充電中であるか否かを検出するためのものである。具体的には、充電器（図示せず）側の電流値を検出するように構成されており、電流が流れている場合には、バッテリ１４０が充電中であり、また、流れていない場合には非充電中であると検出するようになっている。
【００８１】
次に、室内ユニットＣの構造について説明する。室内ユニットＣ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。
【００８２】
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Ｄに接続されており、制御装置Ｄ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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、エバポレータ１０４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。エバポレータ１０４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。
【００８５】
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。
【００８６】
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１０（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１０（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。
【００８７】
加熱通路２１の縦壁２３近傍には、ヒータコア１２０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。
【００８８】
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、エバポレータ１０４を通過する空気量が変化し、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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
そして、図１１（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。
【００９５】
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。
【００９６】
また、図１０（ｂ）及び図１１（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。
【００９７】
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１１（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１１（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。
【００９８】
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。
【００９９】
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Ｄに接続され、該制御装置Ｄにより制御されるようになっている。制御装置Ｄ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。
【０１００】
また、車室内には、車室内の温度を検出する内気温センサ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Ｄに接続されている。
【０１０１】
制御装置Ｄは、各センサの出力信号、空調操作スイッチ４１の操作状態、バッテリ１４０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、冷却用装置Ａと加熱用装置Ｂを所定のプログラムに基づいて制御する。
【０１０２】
制御装置Ｄは、空調装置１の運転状態を、急速冷房モード、通常冷房モード、除湿暖房モード、高効率暖房モード、極低外気時暖房モード、予熱モードの６つのモードのうち、任意のモードに切り替える。
【０１０３】
急速冷房モードとは、例えば夏季の炎天下放置後の車両に乗り込んだ直後のように、最大の冷房能力が要求されるときに選択されるモードである。
【０１０４】
通常冷房モードとは、冷房が要求されているが、冷房の最大能力まで必要ないときに選択されるモードである。
【０１０５】
除湿暖房モードとは、例えば窓ガラスが曇りやすい冬季に選択されるモードであり、空気を除湿した後、加熱して暖房を行う。
【０１０６】
高効率暖房モードとは、例えば冬季において、ヒートポンプＨが外気から吸熱できる気温（例えば０℃以上）のときに選択されるモードである。
【０１０７】
極低外気時暖房モードとは、極寒季のように低外気（例えば−５℃よりも低い時）でヒートポンプＨが外気から吸熱しにくいときに選択されるモードである。
【０１０８】
予熱モードとは、低外気時に冷媒の温度を早く上昇させるときに選択されるモードである。
【０１０９】
急速冷房モードが選択された場合は、制御装置Ｄは、加熱用装置Ｂの運転を停止させ、冷却用装置Ａを運転させる。このとき、図９に示すように、ヒートポンプＨの切替弁１０７は、冷媒の流れが第１ルートとなるようにしておく。第１減圧弁１０１は開放状態とし、車室外熱交換器１０２は放熱器とする。また、バイパス弁１０９ｇは閉じておく。これにより、コンプレッサ１００で圧縮された冷媒は、配管１０９ａを通って外部熱交換器１３０の冷媒用流路を流れた後、切替弁１０７及び第１減圧弁１０１を介して車室外熱交換器１０２に流れる。車室外熱交換器１０２で凝縮された冷媒は、配管１０９ｃを通って膨張弁１０３を介してエバポレータ１０４に流れる。エバポレータ１０４を流れる冷媒は、空気と熱交換し、空気が冷却される。エバポレータ１０４の内部を流れた冷媒は配管１０９ｄを流れてコンプレッサ１００に吸入される。
【０１１０】
加熱用装置Ｂは停止した状態なので水の流れはない。尚、同図における破線は、冷媒ないし水が流れていない部分を示している。
【０１１１】
図８に示す通常冷房モードが選択された場合は、制御装置Ｄは、冷却用装置Ａ及び加熱用装置Ｂの両方を運転させる。冷却用装置Ａは、急速冷房モードと同様に運転させる。加熱用装置Ｂが運転を開始すると、水が外部熱交換器１３０の熱搬送流体用流路を流れる。熱搬送流体用流路を流れる水は、冷媒用流路を流れる冷媒と熱交換する。冷媒用流路を流れる冷媒はコンプレッサ１００から吐出された後であるため、高温であり、従って、水が加熱される。外部熱交換器１３０で加熱された水は、ヒータコア１２０に流れる。ヒータコア１２０を流れる冷媒は、空気と熱交換し、空気が加熱される。通常冷房モードでは、基本的には、室内ユニットＣで生成される空調風の温度が冷風となるように、温度調節ダンパ２７が制御される。
【０１１２】
図７に示す除湿暖房モードが選択された場合は、制御装置Ｄは、冷却用装置Ａ及び加熱用装置Ｂの両方を運転させる。冷却用装置Ａの第１減圧弁１０１は減圧状態とする。これにより、外気からの吸熱が行える。冷却用装置Ａのバイパス弁１０９ｇは閉じておく。除湿暖房モードでは、基本的には、室内ユニットＣで生成される空調風の温度が温風となるように、温度調節ダンパ２７が制御される。
【０１１３】
図６に示す高効率暖房モードが選択された場合には、制御装置Ｄは、冷却用装置Ａ及び加熱用装置Ｂの両方を運転させる。冷却用装置Ａの第１減圧弁１０１は減圧状態とする。これにより、外気からの吸熱が行える。また、バイパス弁１０９ｇは開く。これにより、冷却用装置Ａの冷媒がエバポレータ１０４に流れなくなり、エバポレータ１０４によって空気から吸熱されなくなる。
【０１１４】
図５に示す極低外気時暖房モードが選択された場合には、制御装置Ｄは、冷却用装置Ａ及び加熱用装置Ｂの両方を運転させる。このとき、ヒートポンプＨの切替弁１０７は、冷媒の流れが第２ルートとなるようにしておく。また、バイパス弁１０９ｇは閉じ、第２減圧弁１０６は減圧状態とする。さらに、冷媒加熱器１０５を作動させる。これにより、冷媒が冷媒加熱器１０５により加熱された後、コンプレッサ１００に吸入されて圧縮される。コンプレッサ１００から吐出された冷媒は、外部熱交換器１３０の冷媒用流路を流れた後、切替弁１０７を介して冷媒加熱器１０５に流れる。そして、加熱用装置Ｂの水が外部熱交換器１３０の熱搬送流体用流路を流れることで加熱される。このように、冷媒加熱器１０５で冷媒を加熱するようにしているので、極低外気であっても、暖房が行えるようになる。
【０１１５】
図４に示す予熱モードが選択された場合には、制御装置Ｄは、加熱用装置Ｂの運転を停止させ、冷却用装置Ａを運転させる。このとき、バイパス弁１０９ｇは閉じ、第２減圧弁１０６は開放状態とする。さらに、冷媒加熱器１０５を作動させる。これにより、冷媒は、コンプレッサ１００で圧縮された後、冷媒加熱器１０５で加熱されて、再びコンプレッサ１００で圧縮される。このようにして冷媒の温度が早期に上昇する。また、予熱モードでは室内ファン５は停止させておき、冷風が吹き出すのを防止する。
【０１１６】
次に、室内ユニットＣの動作について説明する。
【０１１７】
図１１（ｂ）は、ケーシング３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、ヒータコア１２０を通過してエアミックス空間２９へ流れていく。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
図１０（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。
【０１２２】
図１０（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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
図１１（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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
次に、制御装置Ｄにより行われる具体的な制御の内容について図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【０１３２】
図１２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１１６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１１６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１１６がＯＮとなるまで次のステップには進まずに待つ。
【０１３３】
ステップＳＡ２では、外気温センサ１５０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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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１１６で設定されており、この始動タイマ１１６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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
ステップＳＡ７では、予熱モードでヒートポンプＨを作動させる。これにより、冷媒の温度が上昇し始める。 予熱モードでは、冷媒の温度が次第に上昇する。冷媒の温度が上昇したら、第２減圧弁１０６を減圧状態にする。
【０１３８】
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ようにしてもよい。バッテリ残量が多ければステップＳＡ７で冷媒加熱器１０５をＯＮにするが、バッテリ残量が少ない場合には、冷媒加熱器１０５をＯＮにせず、ステップＳＡ８に進むようにするのが好ましい。
【０１３９】
また、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ようにしてもよい。バッテリ残量が所定量よりも少なければ、所定量以上の場合に比べて冷媒加熱器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。所定量とは、車両の走行に支障をきたさない程度の量である。
【０１４０】
尚、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１４０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。
【０１４１】
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。この間、ヒートポンプＨは、予熱モードで運転しているので、冷媒の温度は上昇している。
【０１４２】
ステップＳＡ９では、冷媒加熱器１０５に流入する冷媒の温度を冷媒温度センサ１０５ａで検出し、冷媒の温度が所定値よりも高いか否かを判定する。この所定値とは、外気温よりも高い値でコンプレッサ１００での圧縮が効果的に行える程度の値である。
【０１４３】
ステップＳＡ９でＹＥＳと判定されて冷媒の温度が所定値よりも高ければ、ステップＳＡ１０に進み、ヒートポンプＨを極低外気時暖房モードで運転する。すなわち、冷媒を第２減圧弁１０６で減圧し、また、加熱用装置Ｂのポンプ１２１を作動させて水を流動させる。冷媒を第２減圧弁１０６で減圧し始めるタイミングと、水を流動させ始めるタイミングとは異ならせてもよい。すなわち、冷媒の温度が水を温めることができる程度まで上昇してから、水を流動させ始めるようにするのが好ましい。
【０１４４】
冷媒と水とが外部熱交換器１３０で熱交換して水が加熱される。加熱された水がヒータコア１２０を流れて、空気と熱交換して空気が加熱される。これにより、暖房が行われる。このとき、事前に予熱モードで運転しているので、暖房の立ち上がりは早い。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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ＳＡ１０に戻って極低外気時暖房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ＳＡ１９に進む。
【０１４７】
ステップＳＡ１５では、外気温が−５℃以上０℃以下であるため、上記した高効率暖房モードで空調装置１を運転する。
【０１４８】
一方、図１２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ＳＡ１６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。
【０１４９】
ステップＳＡ５でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＡ１６では、高効率暖房モードが要求されているか否かを判定する。具体的には、車室内の温度と、乗員による設定温度とを比較し、両者の差が大きく開いている場合には、強めの暖房が必要であるとして、高効率暖房モードが要求されていると判定する。
【０１５０】
ステップＳＡ１６でＹＥＳと判定されると、ステップＳＡ１７に進み、高効率暖房モードで運転する。高効率暖房モードでは、バイパス弁１０９ｇが開いてエバポレータ１０４に冷媒が流れないので、エバポレータ１０４によって空気から吸熱されない。よって、暖房効率が高まる。そして、ステップＳＡ１１に進む。
【０１５１】
一方、ステップＳＡ１６でＮＯと判定されると、ステップＳＡ１８に進む。ステップＳＡ１８では、除湿暖房モードで運転する。除湿暖房モードでは、エバポレータ１０４に冷媒が流れるので、空気がエバポレータ１０４を通過する際に除湿される。除湿された空気がヒータコア１２０で加熱され、暖房が行われる。そして、ステップＳＡ１１に進む。
【０１５２】
その後、上記ステップ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ＳＡ１０に戻って極低外気時暖房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に進んで高効率暖房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ＳＡ１９に進む。
【０１５３】
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ＳＡ１９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。
【０１５４】
ステップＳＡ６でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＡ１９では、急速冷房モードが要求されているか否かを判定する。具体的には、車室内の温度と乗員による設定温度とを比較して両者の差が大きく開いている場合や、車室内の温度が極めて高い（炎天下放置状態）場合には、最大冷房能力が必要であるとして、急速冷房モードが要求されていると判定する。
【０１５５】
ステップＳＡ１９でＹＥＳと判定されると、ステップＳＡ２０に進み、急速冷房モードで運転する。急速冷房モードでは、加熱用装置Ｂが停止しているので、ケーシング３内の空気がヒータコア１２０で加熱されない。よって、冷房効率が高まる。そして、ステップＳＡ１１に進む。
【０１５６】
一方、ステップＳＡ１９でＮＯと判定されると、ステップＳＡ２１に進む。ステップＳＡ２１では、通常冷房モードで運転する。通常冷房モードでは、加熱用装置Ｂが作動しているので、ケーシング３内で空気の温度調整が行われる。そして、ステップＳＡ１１に進む。
【０１５７】
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ＳＡ１０に戻って低外気時暖房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に進んで高効率暖房モードによる運転を行い、０℃よりも高い場合には、ステップＳＡ１９に進む。
【０１５８】
また、制御装置Ｄは、冷媒加熱器１０５の目標能力を算出してその目標能力となるように冷媒加熱器１０５を制御する。具体的には、加熱用装置Ｂの水の温度を水温センサ１２２により検出して、この温度から算出される暖房に必要な冷媒加熱器１０５の能力を得る。これは水温を少なくとも車室内の温度よりも高くするのに必要な能力である。また、コンプレッサ１００に吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な冷媒加熱器１０５の能力を得る。そして、制御装置Ｄは、これら２つの能力のうち、高い方の能力を発揮するように冷媒加熱器１０５を制御する。
【０１５９】
また、上記制御では、極低外気時暖房モードで冷媒加熱器１０５とコンプレッサ１００とを同時に作動させるようにしているが、これに限らず、例えば、冷媒加熱器１０５を先に作動させ、その後、コンプレッサ１００を作動させるようにしてもよい。
【０１６０】
また、充電状態検出センサ１１８によりバッテリ１４０が充電中であると検出されたときには、コンプレッサ１００を作動させて空調を行い、一方、充電状態検出センサ１１８によりバッテリ１４０が非充電中であると検出されたときで、かつ、空調装置１が非作動状態であるときに、コンプレッサ１００を非作動状態にして冷媒加熱器１０５を作動させるようにしてもよい。バッテリ１４０が充電中である場合には、外部電源から電力が供給されていて電力に余裕があるため、コンプレッサ１００を作動させても、走行可能距離が短くなってしまうのを短縮できる。一方、バッテリ１４０が非充電中である場合には、外部電源からの電力が供給されていないので、冷媒加熱器１０５よりも消費電力の大きなコンプレッサ１００を停止させて冷媒加熱器１０５を作動させて、冷媒を予熱することが可能になる。よって、暖房の立ち上がりが早くなる。
【０１６１】
また、制御装置Ｄは、コンプレッサ１００を制御するにあたり、コンプレッサ１００の目標吐出量を算出する。外部熱交換器１３０に流入する冷媒の目標温度からコンプレッサ１００の必要吐出量を算出し、また、エバポレータ１０４から流出する空気の目標温度からコンプレッサ１００の必要吐出量を算出する。そして、これら算出した結果のうち、少ない方の必要吐出量を目標吐出量としてコンプレッサ１００を制御する。一方、バイパス弁１０９ｇを開くときには、外部熱交換器１３０へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量としてコンプレッサ１００を制御する。これにより、バイパス弁１０９ｇを開くときに高い暖房能力を得ることが可能になる。
【０１６２】
また、冷媒状態検出センサ１５１により配管１０９ｃの冷媒がスーパーヒート状態であるか否かを検出し、外気温が所定値よりも低く、かつ、配管１０９ｃの冷媒がスーパーヒート状態であると検出された場合に、制御装置Ｄがバイパス弁１０９ｇを開くようにしてもよい。この所定値とは、高効率暖房モードが選択される程度の温度である。これによれば、外気温が低く暖房が必要な場合にバイパス弁１０９ｇが開かれることで、冷媒がエバポレータ１０４を流れなくなるので、エバポレータ１０４による吸熱を確実に防止でき、暖房効率をより一層高めることができる。
【０１６３】
以上説明したように、この実施形態にかかる車両用空調装置１によれば、外気温が低いときに、冷媒加熱器１０５で冷媒を加熱した後、圧縮して外部熱交換器１３０に流し、この外部熱交換器１３０で水と熱交換させ、水を車室内のヒータコア１２０に流して車室内の暖房を行うようにしたので、外気温が低くても、暖房を行うことができる。
【０１６４】
さらに、暖房時では冷媒がエバポレータ１０４に流れないので、冷媒が車室内の空気から吸熱することはなく、暖房効率を向上できる。また、従来例のサブコンデンサを車室内に配設せずに済むので、車室内に配設される熱交換器の数が減少するとともに、耐圧性の低いヒータコア１２０で済み、ヒータコア１２０を小型化することができ、その結果、室内ユニットＣを小型化できる。
【０１６５】
また、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しやすい状況であるときに減圧状態とするようにしたので、外気から吸熱して暖房効率を向上できる。
【０１６６】
また、加熱用装置Ｂの水の温度が所定値よりも低い場合に、水の流通を停止させ、冷媒加熱器１０５により加熱された冷媒をコンプレッサ１００に吸入させるようにすることで、冷媒の温度を早く上昇させて暖房を早期に立ち上げることができる。
【０１６７】
また、冷媒の温度が高くなったときに冷媒を減圧することで、冷媒の圧力及び温度上昇を早めることができる。そして、冷媒の圧力もしくは温度が高まった状態で水を流動させることで、暖房を早期に立ち上げることができる。
【０１６８】
また、加熱用装置Ｂの水の温度から算出される暖房に必要な能力と、コンプレッサ１００に吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な能力との高い方の能力を発揮するように冷媒加熱器１０５を制御するようにしたので、高い暖房能力を得ることができる。
【０１６９】
また、外気温が所定値よりも低いときは、コンプレッサ１００の運転状態に関わらず、冷媒加熱器１０５を作動させるようにすることで、暖房を早期に立ち上げることができる。
【０１７０】
また、車両走行用のバッテリ１４０が充電中にあるときには空調を行い、非充電中にあるときで空調装置１が非作動状態のときに、コンプレッサ１００を非作動状態にして冷媒加熱器１０５を作動可能にすることで、バッテリ１４０の消耗を抑制して車両の走行可能距離を長く確保しながら、空調性能を高めることができる。
【０１７１】
また、バイパス流路１０９ｆ及びバイパス弁１０９ｇを設け、外気温が低い場合に冷媒を膨張弁１０３とエバポレータ１０４とをバイパスさせて流すようにしている。これにより、エバポレータ１０４による吸熱を確実に防止でき、暖房の効率を向上させることができる。
【０１７２】
また、バイパス弁１０９ｇを開くときには、外部熱交換器１３０へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量としてコンプレッサ１０００を制御するようにしたので、暖房能力を高めることができる。
【０１７３】
尚、図１３に示す変形例のように、加熱用装置Ｂには、蓄熱装置１６０を設けてもよい。蓄熱装置１６０は、加熱用装置Ｂにおいてヒータコア１２０の水流れ方向下流側に配設されている。蓄熱装置１６０は、断熱構造を持った容器を備えており、この容器内に、加熱された水を蓄えることによって蓄熱効果を発揮するように構成されている。外気温が所定値よりも低くて暖房が必要なときで、かつ、充電状態検出センサ１１８によりバッテリ１４０が充電中であると検出したときには、ヒートポンプＨを極低外気時モードや高効率暖房モードで作動させて高温冷媒との熱交換によって水を加熱し、加熱された水を蓄熱装置１６０に蓄える。このように充電中に蓄熱するようにしたことで、外部電源の電力を利用でき、バッテリ１４０の消耗を抑制できる。
【０１７４】
一方、バッテリ１４０の充電が終了した後、加熱用装置Ｂの水の温度が所定値よりも高い場合には、暖房のためのコンプレッサ１００の作動を禁止し、蓄熱装置１６０の温水により暖房効果を得る。これにより、バッテリ１４０の消耗を抑制しながら、暖房を行うことができる。
【０１７５】
また、車室外熱交換器１０２に霜が付着しているか否かを推定して、車室外熱交換器１０２に霜が付着したと推定したときに、水の温度が所定値よりも高い場合には、第１減圧弁１０１を開放状態とし、高温冷媒を車室外熱交換器１０２に一定時間流して、冷媒によって霜を溶かすようにしてもよい。これにより、霜が素早く除去される。この場合、水の温度が所定値よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流すようにする。これにより、暖房が行える。車室外熱交換器１０２に霜が付着しているか否かを推定する方法としては、例えば、車室外熱交換器１０２の冷媒入口温度と出口温度とそれぞれ検出する温度センサを設けておく。そして、入口温度と出口温度とを比較して、差が所定値以下であれば霜が付着していると推定し、差が所定値よりも大きければ霜が付着していないと推定する。これは、車室外熱交換器１０２に霜が付着すると車室外熱交換器１０２の熱交換効率が悪化して入口温度と出口温度との差が小さくなることを利用した推定方法である。
【０１７６】
また、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。
【０１７７】
また、上記実施形態では、冷媒加熱器１０５を電気式ヒーターで構成したが、これに限らず、例えば、温水による加熱器であってもよい。
【０１７８】
また、本発明にかかる車両用空調装置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。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
以上説明したように、本発明にかかる車両用空調装置は、例えば、電気自動車や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。
【符号の説明】
【０１８０】
１ 車両用空調装置
５ 室内ファン
１００ コンプレッサ
１０１ 第１減圧弁（第１減圧手段）
１０２ 車室外熱交換器（車室外第２熱交換器）
１０３ 膨張弁
１０４ エバポレータ
１０５ 冷媒加熱器
１０６ 第２減圧弁（第２減圧手段）
１０７ 切替弁（ルート切替手段）
１０９ｆ バイパス流路（バイパス配管）
１０９ｇ バイパス弁（開閉弁）
１１８ バッテリ状態検出センサ（充電状態検出手段）
１２０ ヒータコア（加熱用熱交換器）
１３０ 外部熱交換器（車室外第１熱交換器）
１４０ バッテリ（蓄電池）
１６０ 蓄熱装置
Ａ 冷却用装置
Ｂ 加熱用装置
Ｃ 室内ユニット
Ｄ 制御装置
Ｈ ヒートポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車等に搭載される車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヒートポンプを備え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）。
【０００３】
特許文献１の車両用空調装置は、ヒートポンプと、エンジンの冷却水が循環するヒータコアとを備えている。ヒータコアは車室内に配設されている。
【０００４】
ヒートポンプは、冷媒を圧縮する圧縮機と、メインコンデンサと、サブコンデンサと、膨張弁と、エバポレータとを備えており、これらが冷媒配管によって接続されて構成されている。メインコンデンサは車室外に配設され、サブコンデンサ及びエバポレータは車室内に配設されている。
【０００５】
そして、暖房時には、サブコンデンサ及びヒータコアによって空気が加熱され、一方、冷房時には、エバポレータによって空気が冷却される。また、サブコンデンサ及びヒータコアを通過する空気量と、エバポレータを通過する空気量とを変化させることによって車室に供給する空気の温度調整が行えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９１６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、ヒートポンプのサブコンデンサとエバポレータとが車室内に配設されている。ヒートポンプでは冷媒が高圧状態になるので、サブコンデンサ及びエバポレータには耐圧構造が必要になり、小型化が難しく、しかも、耐圧性向上のために流路断面積を小さくせざるを得ず、冷媒の圧力損失が増大する。
【０００８】
また、特許文献１では、サブコンデンサ、エバポレータ及びヒータコアの３つの熱交換器を車室内に配設するようにしている。そして、これら３つの熱交換器と、３つの熱交換器を収容するケースとで室内ユニットが構成されることになる。ところが、ケースは、３つの熱交換器を収容しなければならないので大きくなり、しかも、熱交換器のうち、サブコンデンサ及びエバポレータは高圧冷媒が流入するので小型化が困難である。よって、室内ユニットが大型化してしまう。室内ユニットが大型化すると車室内の乗員用スペースが狭くなるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献１のようにヒートポンプを使用した場合には、暖房時に外気温が極端に低いと外気から吸熱できず、暖房運転が行えないという問題もある。
【００１０】
さらに、ヒートポンプでは、暖房時にもエバポレータに冷媒が流れている。このため、室内ユニットおいては、エバポレータを流れる冷媒が車室内に供給される空気から吸熱してしまうことが考えられ、これによる暖房能力の低下の懸念がある。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒートポンプを使用した車両用空調装置において、室内ユニットの小型化を図るとともに、外気温が極端に低くても暖房が行えるようにし、しかも、高い暖房能力を得ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明では、冷媒が流れるヒートポンプと、冷媒とは異なる熱搬送流体が流れる加熱用熱交換器とを設け、ヒートポンプの冷媒の流れを切り替えることにより、ヒートピンプを利用して、冷房と、熱搬送流体の加熱による暖房とが行えるようにした。
【００１３】
第１の発明は、冷媒を循環させるヒートポンプを有し、車室内に供給する空気を冷却するように構成された冷却用装置と、
上記ヒートポンプの冷媒とは異なる熱搬送流体を循環させ、車室内に供給する空気を加熱するように構成された加熱用装置とを備え、
車室内に供給する空気を上記冷却用装置と上記加熱用装置との少なくとも一方によって温度調節するように構成された車両用空調装置において、
上記冷却用装置及び上記加熱用装置を制御する制御装置と、
車室外に配設され、上記冷却用装置の冷媒と、上記加熱用装置の熱搬送流体とを熱交換させるための車室外第１熱交換器とを備え、
上記加熱用装置には、車室内に配設されて熱搬送流体が流れる加熱用熱交換器が設けられ、
上記冷却用装置には、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第２熱交換器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、車室内に配設されるエバポレータと、冷媒を加熱する冷媒加熱器とが設けられるとともに、冷媒を、上記コンプレッサ、上記車室外第２熱交換器、上記膨張弁及び上記エバポレータに順に流す第１ルートと、上記冷媒加熱器、上記コンプレッサ及び上記車室外第１熱交換器に順に流す第２ルートとに切り替えるためのルート切替手段が設けられ、
上記制御装置は、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しにくい状況であると判断したときは、第２ルートに冷媒が流れるように上記ルート切替手段を制御するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この構成によれば、冷房時にはルート切替手段により第１ルートで冷媒が流れるようにする。エバポレータでは、冷媒が車室内に供給される空気と熱交換することになる。これにより、冷却された空気が車室内に供給され、冷房が行われる。
【００１５】
一方、暖房時にはルート切替手段により第２ルートで冷媒が流れるようにする。第２ルートでは、冷媒が冷媒加熱器で加熱された後、コンプレッサで圧縮され、冷媒の温度が上昇する。コンプレッサで圧縮された高温の冷媒は、車室外第１熱交換器に流れる。車室外第１熱交換器では、加熱用装置の熱搬送流体が高温の冷媒と熱交換することになる。これにより、熱搬送流体が加熱される。加熱された熱搬送流体は、車室内の加熱用熱交換器に流れ、車室内に供給される空気と熱交換し、空気が加熱され、暖房が行われる。
【００１６】
暖房時、熱搬送流体を加熱するための冷媒を冷媒加熱器で加熱するようにしているので、外気温が極めて低い場合のように、ヒートポンプが外気から吸熱しにくい場合であっても、車室内の暖房が行える。
【００１７】
また、暖房時では冷媒が第２ルートを流れることになるが、この第２ルートでは、冷媒がエバポレータに流れないので、車室内において冷媒が吸熱することはなく、暖房効率が向上する。
【００１８】
また、車室内には、冷媒が流れる熱交換器としてはエバポレータのみを配設すればよい。よって、従来例のサブコンデンサを車室内に配設せずに済み、車室内に配設される熱交換器の数が減少する。また、加熱用熱交換器では、熱搬送流体を流し、高圧になる冷媒を流さないようにしているので、加熱用熱交換器の耐圧構造は簡素化することが可能になり、加熱用熱交換器を小型化することが可能になる。よって、室内ユニットが小型化される。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、
冷房用装置には、車室外第２熱交換器の冷媒流れ下流側に第１減圧手段が設けられ、
上記第１減圧手段は、冷媒の流路を開放する開放状態と、冷媒の流路を絞る減圧状態とに切替可能に構成されるとともに、制御装置により制御され、
上記制御装置は、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しやすい状況であると判断したときは、第１ルートに冷媒が流れるようにルート切替手段を制御するとともに、上記第１減圧手段を減圧状態とするように制御することを特徴とするものである。
【００２０】
この構成によれば、外気から吸熱して高効率な暖房を行うことが可能になる。
【００２１】
第３の発明は、第２の発明において、
車室外第２熱交換器に霜が付着したと推定したときに、熱搬送流体の温度が所定値よりも高い場合には、第１減圧手段を開放状態として高温冷媒を車室外第２熱交換器に一定時間流し、一方、熱搬送流体の温度が所定よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流すように構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
この構成によれば、車室外第２熱交換器に霜が付着したと推定される場合に、熱搬送流体が高温であるときには冷媒も高温であるため、その冷媒を車室外第２熱交換器に流すことで、霜が除去される（デフロスト）。一方、熱搬送流体が低温のときには、冷媒が第２ルートを流れて暖房が行われる。
【００２３】
第４の発明は、第３の発明において、
冷媒加熱器の冷媒流れ下流側に第２減圧手段が設けられ、
上記第２減圧手段は、冷媒の流路を開放する開放状態と、冷媒の流路を絞る減圧状態とに切替可能に構成されるとともに、制御装置により制御され、
熱搬送流体の温度が所定値よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流すとともに、第２減圧手段を開放し、かつ、熱搬送流体の流動を停止させ、上記冷媒加熱器により加熱された冷媒をコンプレッサに吸入させる予熱モードで運転を行うように構成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
この構成によれば、冷媒を第２ルートで循環させる際に、冷媒加熱器で加熱してコンプレッサで圧縮することを繰り替えすことが可能になる。これにより、冷媒の温度が早く上昇するので、暖房の立ち上がりが早くなる。
【００２５】
第５の発明は、第４の発明において、
予熱モードでの運転中に、冷媒加熱器に流入する冷媒の温度が所定値よりも高くなったときには、第２減圧手段で冷媒を減圧し、熱搬送流体を流動させる暖房モードに移行するように構成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
この構成によれば、予熱モードでの運転中に冷媒の温度がある程度上昇した段階で冷媒を減圧して冷媒加熱器で加熱し、コンプレッサで圧縮することで、冷媒の圧力及び温度上昇が早まる。そして、コンプレッサの吐出冷媒の温度もしくは圧力が高まったときに熱搬送流体を流動させることで、熱搬送流体が加熱されて暖房が行える。
【００２７】
第６の発明は、第１〜５のいずれか１つの発明において、
冷媒加熱器は、熱搬送流体の温度から算出される暖房に必要な能力と、コンプレッサに吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な能力との高い方の能力を発揮するように制御されることを特徴とするものである。
【００２８】
この構成によれば、熱搬送流体の温度が低い場合には暖房が十分に行えないので、熱搬送流体の温度が十分に高まるように冷媒加熱器の能力を高める。また、コンプレッサの吸入側の冷媒をスーパーヒート状態とすることで高い暖房能力が得られる。
【００２９】
第７の発明は、第１〜６のいずれか１つの発明において、
外気温が所定値よりも低いときは、コンプレッサの運転状態に関わらず、冷媒加熱器を作動させるように構成されていることを特徴とするものである。
【００３０】
この構成によれば、外気から吸熱しにくい場合に、コンプレッサが停止していても、冷媒を冷媒加熱器で加熱することが可能になる。従って、その後、コンプレッサが作動した場合に、冷媒が既に加熱されていることになり、冷媒の温度上昇が早まる。
【００３１】
第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、
車両走行用の電力を供給するための蓄電池を備えた車両に搭載され、
上記蓄電池が充電中であるか非充電中であるかを検出する充電状態検出手段を備え、
コンプレッサは電動式とされ、
上記充電状態検出手段により上記蓄電池が充電中であると検出されたときには、上記コンプレッサを作動させて空調を行い、一方、上記充電状態検出手段により上記蓄電池が非充電中であると検出されたときで、かつ、空調装置が非作動状態であるときに、上記コンプレッサを非作動状態にして冷媒加熱器を作動可能とするように構成されていることを特徴とするものである。
【００３２】
この構成によれば、蓄電池が充電中であれば外部から電力が供給されているので、電力量に余裕がある状況である。このときにコンプレッサを作動させることで、蓄電池の消耗を抑制しながら冷房ないし暖房が行える。
【００３３】
一方、蓄電池が非充電中であれば外部からの電力の供給が無い状況である。このときに、コンプレッサを作動させないので、蓄電池の消耗が抑制される。また、冷媒加熱器を作動可能にすることで、その後、空調装置が作動状態とされたときに冷媒の温度上昇を早めることが可能になる。
【００３４】
第９の発明は、第８の発明において、
車両走行用の電力を利用して熱を蓄える蓄熱装置を備え、
外気温が所定値よりも低く、かつ、充電状態検出手段により蓄電池が充電中であると検出されたときには、上記蓄熱装置に蓄熱し、上記蓄電池の充電が終了した後、熱搬送流体の温度が所定値よりも高い場合には、暖房のためのコンプレッサの作動を禁止し、上記蓄熱装置の熱を放出して熱搬送流体を加熱するように構成されていることを特徴とするものである。
【００３５】
この構成によれば、蓄電池が充電中であり、外部から電力が供給されて電力量に余裕がある場合に蓄熱装置に熱を蓄えることで、蓄電池の消耗が抑制される。そして、充電が終了した後に蓄熱装置の熱を利用することで、蓄電池の消耗が抑制される。従って、車両の走行可能距離が暖房の影響によって短くなってしまうのを抑制することが可能になる。
【００３６】
第１０の発明は、第１から９のいずれか１つの発明において、
膨張弁とエバポレータとをバイパスするバイパス流路と、該バイパス流路を開閉する開閉弁と、該バイパス流路に流入する冷媒がスーパーヒート状態であるか否かを検出する冷媒状態検出手段とを備え、
外気温が所定値よりも低く、かつ、上記冷媒状態検出手段により冷媒がスーパーヒート状態であると検出された場合には、上記開閉弁を開くように構成されていることを特徴とするものである。
【００３７】
この構成によれば、外気温が低く暖房が必要な場合に開閉弁が開かれることで、冷媒がエバポレータを流れなくなるので、エバポレータによる吸熱が起こらなくなる。
【００３８】
第１１の発明は、第１０の発明において、
車室外第１熱交換器に流入する冷媒の目標温度と、エバポレータから流出する空気の目標温度とのそれぞれでコンプレッサの必要吐出量を算出し、
算出した結果のうち、少ない方の必要吐出量を目標吐出量として上記コンプレッサを制御し、開閉弁を開くときには、車室外第１熱交換器へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量として上記コンプレッサを制御するように構成されていることを特徴とするものである。
【００３９】
この構成によれば、開閉弁を開いて膨張弁とエバポレータとをバイパスする場合に、目標吐出量を、車室外第１熱交換器へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量とすることで、高い暖房能力が得られるようになる。
【発明の効果】
【００４０】
第１の発明によれば、冷媒加熱器で冷媒を加熱した後、圧縮して車室外第１熱交換器に流し、この車室外第１熱交換器で熱搬送流体と熱交換させ、熱搬送流体を車室内の加熱用熱交換器に流して車室内の暖房を行うようにしたので、外気温が低くても、暖房を行うことができる。さらに、暖房時では冷媒がエバポレータに流れないので、冷媒が車室内の空気から吸熱することはなく、暖房効率を向上できる。また、従来例のサブコンデンサを車室内に配設せずに済むので、車室内に配設される熱交換器の数が減少するとともに、加熱用熱交換器を小型化することができ、その結果、室内ユニットを小型化できる。
【００４１】
第２の発明によれば、車室外第２熱交換器の冷媒流れ上流側に第１減圧手段を設けておき、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しやすい状況であるときに減圧手段を減圧状態とするようにしたので、外気から吸熱して暖房効率を向上できる。
【００４２】
第３の発明によれば、車室外第２熱交換器に霜が付着した場合に、熱搬送流体の温度が高い場合に冷媒を車室外熱交換器に流すようにしたので、車室外第２熱交換器を効果的に除霜できる。
【００４３】
第４の発明によれば、熱搬送流体の温度が所定値よりも低い場合に、熱搬送流体の流通を停止させ、冷媒加熱器により加熱された冷媒をコンプレッサに吸入させるようにしたことで、冷媒の温度を早く上昇させて暖房を早期に立ち上げることができる。
【００４４】
第５の発明によれば、冷媒の温度が高くなったときに冷媒を減圧することで、冷媒の圧力及び温度上昇を早めることができる。そして、冷媒の圧力もしくは温度が高まった状態で熱搬送流体を流動させることで、暖房を早期に立ち上げることができる。
【００４５】
第６の発明によれば、熱搬送流体の温度から算出される暖房に必要な能力と、コンプレッサに吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な能力との高い方の能力を発揮するように冷媒加熱器を制御するようにしたので、高い暖房能力を得ることができる。
【００４６】
第７の発明によれば、外気温が所定値よりも低いときは、コンプレッサの運転状態に関わらず、冷媒加熱器を作動させるようにしたことで、暖房を早期に立ち上げることができる。
【００４７】
第８の発明によれば、車両走行用の蓄電池が充電中にあるときには空調を行い、非充電中にあるときで空調装置が非作動状態のときに、コンプレッサを非作動状態にして冷媒加熱器を作動可能にすることで、蓄電池の消耗を抑制して車両の走行可能距離を長く確保しながら、空調性能を高めることができる。
【００４８】
第９の発明によれば、蓄電池が充電中であるときに蓄熱装置に蓄熱し、充電が終了した後に、コンプレッサの作動を禁止し、蓄熱装置の熱によって暖房を行うようにしたので、走行可能距離が暖房の影響によって短縮してしまうのを抑制できる。
【００４９】
第１０の発明によれば、外気温が低い場合に冷媒を膨張弁とエバポレータとをバイパスさせて流すことができる。これにより、エバポレータによる吸熱を防止でき、暖房の効率を向上させることができる。
【００５０】
第１１の発明によれば、開閉弁を開くときには、車室外第１熱交換器へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量としてコンプレッサを制御するようにしたので、暖房能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態にかかる車両用空調装置の概略構成を説明する図である。
【図２】室内ユニットの内部構造を示す断面図である。
【図３】車両用空調装置のブロック図である。
【図４】予熱モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図５】極低外気時暖房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図６】高効率暖房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図７】除湿暖房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図８】通常冷房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図９】急速冷房モード時の冷媒の流れを示す図１相当図である。
【図１０】（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。
【図１１】（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。
【図１２】制御装置による制御内容を示すフローチャートである。
【図１３】変形例にかかる図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図１は、本発明の実施形態にかかる車両用空調装置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。
【００５５】
本実施形態では、車両用空調装置１が搭載される車両が電気自動車である場合について説明する。車両には、走行用のモータ（図示せず）と、走行用モーターに電力を供給するためのバッテリ１４０とが搭載されている。バッテリ１４０は、外部電源に接続されて充電が可能となっている。
【００５６】
車両用空調装置１は、車室内に供給する空気を冷却するように構成されたヒートポンプＨを有する冷却用装置Ａと、車室内に供給する空気を加熱するように構成された加熱用装置Ｂと、車室内に配設される室内ユニットＣと、制御装置Ｄと、外部熱交換器１３０とを備えている。
【００５７】
冷却用装置ＡのヒートポンプＨは、コンプレッサ１００と、第１減圧弁（第１減圧手段）１０１と、車室外熱交換器（第２車室外熱交換器）１０２と、膨張弁１０３と、エバポレータ１０４と、冷媒加熱器１０５と、第２減圧弁（第２減圧手段）１０６と、切替弁（ルート切替手段）１０７とを備えている。これらは配管１０９ａ〜１０９ｄにより接続されている。
【００５８】
加熱用装置Ｂは、ヒータコア１２０と、ポンプ１２１とを備えており、ヒートポンプＨの冷媒とは異なる熱搬送流体である水が循環するようになっている。水には不凍液が混合されており、氷点下でも氷らないようになっている。また、加熱用装置Ｂのヒータコア１２０入口近傍には、水の温度を検出するための水温センサ１２２が設けられている。
【００５９】
室内ユニットＣは、内外気切替ダンパ４と、室内ファン５と、上記エバポレータ１０４と、上記ヒータコア１２０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。
【００６０】
ヒートポンプＨのコンプレッサ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Ｄ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Ｄ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。
【００６１】
車室外熱交換器１０２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り、車室外（例えばエンジンルーム等）に配設されている。
【００６２】
コンプレッサ１００の冷媒吐出口と車室外熱交換器１０２とは、配管１０９ａにより接続されている。
【００６３】
配管１０９ａの中途部には、上記外部熱交換器１３０と、上記切替弁１０７と、上記第１減圧弁１０１とが、コンプレッサ１００側から順に設けられている。切替弁１０７を介して配管１０９ｂが分岐している。
【００６４】
外部熱交換器１３０は、ヒートポンプＨの冷媒と、加熱用装置Ｂの熱搬送流体とを熱交換させるためのものである。外部熱交換器１３０には、冷媒が流れる冷媒用流路（図示せず）と、熱搬送流体が流れる熱搬送流体用流路とが設けられ、冷媒用流路を流れる冷媒と、熱搬送流体用流路を流れる熱搬送流体とが互いに熱交換するようになっている。外部熱交換器１３０は、車室外（例えばエンジンルーム等）に配設されている。
【００６５】
切替弁１０７は、冷媒を、コンプレッサ１００、外部熱交換器１３０、第１減圧弁１０１、車室外熱交換器１０２、膨張弁１０３及びエバポレータ１０４に順に流す第１ルートと、冷媒加熱器１０５、コンプレッサ１００及び外部熱交換器１３０に順に流す第２ルートとに切り替えるためのものである。切替弁１０７は、電動式の三方弁等で構成されており、制御装置Ｄにより制御される。
【００６６】
第１減圧弁１０１は、一般のヒートポンプの減圧手段として用いられる周知の構造のものであり、アクチュエータ等によって冷媒の流路を開放した状態（非減圧状態）と、絞った状態（減圧状態）とに切り替えられるようになっている。第１減圧弁１０１は、制御装置Ｄによって制御される。
【００６７】
エバポレータ１０４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。エバポレータ１０４の空気流れ下流側の面には、エバ後温度センサ１５２が設けられている。エバ後温度センサ１５２は、エバポレータ１０４の空気流れ下流側の面の温度を測定する。エバ後温度センサ１５２は、制御装置Ｄに接続されている。
【００６８】
また、膨張弁１０３は、一般のヒートポンプの膨張手段として用いられる周知の構造のものであり、吐出側の冷媒の温度変化を検出して弁開度を自動調節するように構成された温度式自動膨張弁（ＴＸＶ）である。この膨張弁１０３は、金属製のブロックに内蔵されてエバポレータ１０４に直接固定されている。膨張弁１０３の冷媒入口部と車室外熱交換器１０２の冷媒出口部とは、配管１０９ｃにより接続されている。従って、車室外熱交換器１０２で凝縮された冷媒は、膨張弁１０３を通過した後、エバポレータ１０４に流入することになる。
【００６９】
エバポレータ１０４の冷媒出口部とコンプレッサ１００の冷媒吸入口とは、配管１０９ｄで接続されている。配管１０９ｄの中途部からは、切替弁１０７まで延びる配管１０９ｂが分岐している。
【００７０】
配管１０９ｂの中途部には、上記冷媒加熱器１０５と、上記第２減圧弁１０６とが設けられている。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Ｄにより冷媒加熱器１０５のＯＮ（作動状態）及びＯＦＦ（非作動状態）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（能力）の調整が可能である。冷媒加熱器１０５の消費電力はコンプレッサ１００の消費電力よりも小さい。
【００７１】
冷媒加熱器１０５には、冷媒温度センサ１０５ａが設けられている。この冷媒温度センサ１０５ａは、制御装置Ｄに接続されており、冷媒加熱器１０５に流入する冷媒の温度を検出するように構成されている。
【００７２】
第２減圧弁１０６は、上記第１減圧弁１０１と同様に構成されており、制御装置Ｄにより制御される。
【００７３】
エバポレータ１０４の冷媒入口部に接続される配管１０９ｃと、エバポレータ１０４の冷媒出口部に接続される配管１０９ｄとの中途部同士は、バイパス配管（バイパス流路）１０９ｆにより接続されている。バイパス配管１０９ｆの中途部には、バイパス弁（開閉弁）１０９ｇが設けられている。バイパス弁１０９ｇは、バイパス配管１０９ｆを開閉するためのものであり、制御装置Ｄにより制御される。バイパス弁１０９ｇが閉じられると、車室外熱交換器１０２から流出した冷媒はエバポレータ１０４に流れ、一方、バイパス弁１０９ｇが開かれると、車室外熱交換器１０２から流出した冷媒は、蒸発器１０４には殆ど流れず、バイパス配管１０９ｆを通ってコンプレッサ１００に吸入されることになる。
【００７４】
配管１０９ｃには、冷媒状態検出センサ１５１が設けられている。冷媒状態検出センサ１５１は、配管１０９ｃ内の温度及び圧力を得て、バイパス配管１０９ｆに流入する前の冷媒がスーパーヒート状態であるか否かを検出するためのものである。冷媒状態検出センサ１５１は制御装置Ｄに接続されている。
【００７５】
一方、加熱用装置Ｂのヒータコア１２０は、水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。ポンプ１２１は、電動モータを備えた電動ポンプであり、制御装置ＤによってＯＮ及びＯＦＦの切替と、回転数の変更（流量）とが可能となっている。
【００７６】
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（外気温度検出部）１５０が設けられている。外気温センサ１５０は、車両用空調装置１を構成するものであり、制御装置Ｄに接続されている。
【００７７】
また、図１に示すように、車両には、始動タイマ１１６、バッテリ残量検出センサ１１７及び充電状態検出センサ１１８が設けられている。始動タイマ１１６、バッテリ残量検出センサ１１７及び充電状態検出センサ（充電状態検出手段）１１８は、制御装置Ｄに接続されている。
【００７８】
始動タイマ１１６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Ｄは、始動タイマ１１６の出力信号に基づいて、現在の時刻から何分後に空調装置１を作動させる必要があるかを得ることができる。
【００７９】
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１４０に接続されており、バッテリ１４０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１４０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。
【００８０】
充電状態検出センサ１１８は、バッテリ１４０が充電中であるか否かを検出するためのものである。具体的には、充電器（図示せず）側の電流値を検出するように構成されており、電流が流れている場合には、バッテリ１４０が充電中であり、また、流れていない場合には非充電中であると検出するようになっている。
【００８１】
次に、室内ユニットＣの構造について説明する。室内ユニットＣ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。
【００８２】
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Ｄに接続されており、制御装置Ｄ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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、エバポレータ１０４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。エバポレータ１０４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。
【００８５】
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。
【００８６】
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１０（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１０（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。
【００８７】
加熱通路２１の縦壁２３近傍には、ヒータコア１２０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。
【００８８】
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、エバポレータ１０４を通過する空気量が変化し、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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
そして、図１１（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。
【００９５】
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。
【００９６】
また、図１０（ｂ）及び図１１（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。
【００９７】
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１１（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１１（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。
【００９８】
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。
【００９９】
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Ｄに接続され、該制御装置Ｄにより制御されるようになっている。制御装置Ｄ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。
【０１００】
また、車室内には、車室内の温度を検出する内気温センサ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Ｄに接続されている。
【０１０１】
制御装置Ｄは、各センサの出力信号、空調操作スイッチ４１の操作状態、バッテリ１４０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、冷却用装置Ａと加熱用装置Ｂを所定のプログラムに基づいて制御する。
【０１０２】
制御装置Ｄは、空調装置１の運転状態を、急速冷房モード、通常冷房モード、除湿暖房モード、高効率暖房モード、極低外気時暖房モード、予熱モードの６つのモードのうち、任意のモードに切り替える。
【０１０３】
急速冷房モードとは、例えば夏季の炎天下放置後の車両に乗り込んだ直後のように、最大の冷房能力が要求されるときに選択されるモードである。
【０１０４】
通常冷房モードとは、冷房が要求されているが、冷房の最大能力まで必要ないときに選択されるモードである。
【０１０５】
除湿暖房モードとは、例えば窓ガラスが曇りやすい冬季に選択されるモードであり、空気を除湿した後、加熱して暖房を行う。
【０１０６】
高効率暖房モードとは、例えば冬季において、ヒートポンプＨが外気から吸熱できる気温（例えば０℃以上）のときに選択されるモードである。
【０１０７】
極低外気時暖房モードとは、極寒季のように低外気（例えば−５℃よりも低い時）でヒートポンプＨが外気から吸熱しにくいときに選択されるモードである。
【０１０８】
予熱モードとは、低外気時に冷媒の温度を早く上昇させるときに選択されるモードである。
【０１０９】
急速冷房モードが選択された場合は、制御装置Ｄは、加熱用装置Ｂの運転を停止させ、冷却用装置Ａを運転させる。このとき、図９に示すように、ヒートポンプＨの切替弁１０７は、冷媒の流れが第１ルートとなるようにしておく。第１減圧弁１０１は開放状態とし、車室外熱交換器１０２は放熱器とする。また、バイパス弁１０９ｇは閉じておく。これにより、コンプレッサ１００で圧縮された冷媒は、配管１０９ａを通って外部熱交換器１３０の冷媒用流路を流れた後、切替弁１０７及び第１減圧弁１０１を介して車室外熱交換器１０２に流れる。車室外熱交換器１０２で凝縮された冷媒は、配管１０９ｃを通って膨張弁１０３を介してエバポレータ１０４に流れる。エバポレータ１０４を流れる冷媒は、空気と熱交換し、空気が冷却される。エバポレータ１０４の内部を流れた冷媒は配管１０９ｄを流れてコンプレッサ１００に吸入される。
【０１１０】
加熱用装置Ｂは停止した状態なので水の流れはない。尚、同図における破線は、冷媒ないし水が流れていない部分を示している。
【０１１１】
図８に示す通常冷房モードが選択された場合は、制御装置Ｄは、冷却用装置Ａ及び加熱用装置Ｂの両方を運転させる。冷却用装置Ａは、急速冷房モードと同様に運転させる。加熱用装置Ｂが運転を開始すると、水が外部熱交換器１３０の熱搬送流体用流路を流れる。熱搬送流体用流路を流れる水は、冷媒用流路を流れる冷媒と熱交換する。冷媒用流路を流れる冷媒はコンプレッサ１００から吐出された後であるため、高温であり、従って、水が加熱される。外部熱交換器１３０で加熱された水は、ヒータコア１２０に流れる。ヒータコア１２０を流れる冷媒は、空気と熱交換し、空気が加熱される。通常冷房モードでは、基本的には、室内ユニットＣで生成される空調風の温度が冷風となるように、温度調節ダンパ２７が制御される。
【０１１２】
図７に示す除湿暖房モードが選択された場合は、制御装置Ｄは、冷却用装置Ａ及び加熱用装置Ｂの両方を運転させる。冷却用装置Ａの第１減圧弁１０１は減圧状態とする。これにより、外気からの吸熱が行える。冷却用装置Ａのバイパス弁１０９ｇは閉じておく。除湿暖房モードでは、基本的には、室内ユニットＣで生成される空調風の温度が温風となるように、温度調節ダンパ２７が制御される。
【０１１３】
図６に示す高効率暖房モードが選択された場合には、制御装置Ｄは、冷却用装置Ａ及び加熱用装置Ｂの両方を運転させる。冷却用装置Ａの第１減圧弁１０１は減圧状態とする。これにより、外気からの吸熱が行える。また、バイパス弁１０９ｇは開く。これにより、冷却用装置Ａの冷媒がエバポレータ１０４に流れなくなり、エバポレータ１０４によって空気から吸熱されなくなる。
【０１１４】
図５に示す極低外気時暖房モードが選択された場合には、制御装置Ｄは、冷却用装置Ａ及び加熱用装置Ｂの両方を運転させる。このとき、ヒートポンプＨの切替弁１０７は、冷媒の流れが第２ルートとなるようにしておく。また、バイパス弁１０９ｇは閉じ、第２減圧弁１０６は減圧状態とする。さらに、冷媒加熱器１０５を作動させる。これにより、冷媒が冷媒加熱器１０５により加熱された後、コンプレッサ１００に吸入されて圧縮される。コンプレッサ１００から吐出された冷媒は、外部熱交換器１３０の冷媒用流路を流れた後、切替弁１０７を介して冷媒加熱器１０５に流れる。そして、加熱用装置Ｂの水が外部熱交換器１３０の熱搬送流体用流路を流れることで加熱される。このように、冷媒加熱器１０５で冷媒を加熱するようにしているので、極低外気であっても、暖房が行えるようになる。
【０１１５】
図４に示す予熱モードが選択された場合には、制御装置Ｄは、加熱用装置Ｂの運転を停止させ、冷却用装置Ａを運転させる。このとき、バイパス弁１０９ｇは閉じ、第２減圧弁１０６は開放状態とする。さらに、冷媒加熱器１０５を作動させる。これにより、冷媒は、コンプレッサ１００で圧縮された後、冷媒加熱器１０５で加熱されて、再びコンプレッサ１００で圧縮される。このようにして冷媒の温度が早期に上昇する。また、予熱モードでは室内ファン５は停止させておき、冷風が吹き出すのを防止する。
【０１１６】
次に、室内ユニットＣの動作について説明する。
【０１１７】
図１１（ｂ）は、ケーシング３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、ヒータコア１２０を通過してエアミックス空間２９へ流れていく。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
図１０（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。
【０１２２】
図１０（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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
図１１（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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
次に、制御装置Ｄにより行われる具体的な制御の内容について図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【０１３２】
図１２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１１６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１１６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１１６がＯＮとなるまで次のステップには進まずに待つ。
【０１３３】
ステップＳＡ２では、外気温センサ１５０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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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１１６で設定されており、この始動タイマ１１６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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
ステップＳＡ７では、予熱モードでヒートポンプＨを作動させる。これにより、冷媒の温度が上昇し始める。 予熱モードでは、冷媒の温度が次第に上昇する。冷媒の温度が上昇したら、第２減圧弁１０６を減圧状態にする。
【０１３８】
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ようにしてもよい。バッテリ残量が多ければステップＳＡ７で冷媒加熱器１０５をＯＮにするが、バッテリ残量が少ない場合には、冷媒加熱器１０５をＯＮにせず、ステップＳＡ８に進むようにするのが好ましい。
【０１３９】
また、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ようにしてもよい。バッテリ残量が所定量よりも少なければ、所定量以上の場合に比べて冷媒加熱器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。所定量とは、車両の走行に支障をきたさない程度の量である。
【０１４０】
尚、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１４０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。
【０１４１】
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。この間、ヒートポンプＨは、予熱モードで運転しているので、冷媒の温度は上昇している。
【０１４２】
ステップＳＡ９では、冷媒加熱器１０５に流入する冷媒の温度を冷媒温度センサ１０５ａで検出し、冷媒の温度が所定値よりも高いか否かを判定する。この所定値とは、外気温よりも高い値でコンプレッサ１００での圧縮が効果的に行える程度の値である。
【０１４３】
ステップＳＡ９でＹＥＳと判定されて冷媒の温度が所定値よりも高ければ、ステップＳＡ１０に進み、ヒートポンプＨを極低外気時暖房モードで運転する。すなわち、冷媒を第２減圧弁１０６で減圧し、また、加熱用装置Ｂのポンプ１２１を作動させて水を流動させる。冷媒を第２減圧弁１０６で減圧し始めるタイミングと、水を流動させ始めるタイミングとは異ならせてもよい。すなわち、冷媒の温度が水を温めることができる程度まで上昇してから、水を流動させ始めるようにするのが好ましい。
【０１４４】
冷媒と水とが外部熱交換器１３０で熱交換して水が加熱される。加熱された水がヒータコア１２０を流れて、空気と熱交換して空気が加熱される。これにより、暖房が行われる。このとき、事前に予熱モードで運転しているので、暖房の立ち上がりは早い。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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ＳＡ１０に戻って極低外気時暖房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ＳＡ１９に進む。
【０１４７】
ステップＳＡ１５では、外気温が−５℃以上０℃以下であるため、上記した高効率暖房モードで空調装置１を運転する。
【０１４８】
一方、図１２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ＳＡ１６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。
【０１４９】
ステップＳＡ５でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＡ１６では、高効率暖房モードが要求されているか否かを判定する。具体的には、車室内の温度と、乗員による設定温度とを比較し、両者の差が大きく開いている場合には、強めの暖房が必要であるとして、高効率暖房モードが要求されていると判定する。
【０１５０】
ステップＳＡ１６でＹＥＳと判定されると、ステップＳＡ１７に進み、高効率暖房モードで運転する。高効率暖房モードでは、バイパス弁１０９ｇが開いてエバポレータ１０４に冷媒が流れないので、エバポレータ１０４によって空気から吸熱されない。よって、暖房効率が高まる。そして、ステップＳＡ１１に進む。
【０１５１】
一方、ステップＳＡ１６でＮＯと判定されると、ステップＳＡ１８に進む。ステップＳＡ１８では、除湿暖房モードで運転する。除湿暖房モードでは、エバポレータ１０４に冷媒が流れるので、空気がエバポレータ１０４を通過する際に除湿される。除湿された空気がヒータコア１２０で加熱され、暖房が行われる。そして、ステップＳＡ１１に進む。
【０１５２】
その後、上記ステップ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ＳＡ１０に戻って極低外気時暖房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に進んで高効率暖房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ＳＡ１９に進む。
【０１５３】
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ＳＡ１９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。
【０１５４】
ステップＳＡ６でＹＥＳと判定されて進んだステップＳＡ１９では、急速冷房モードが要求されているか否かを判定する。具体的には、車室内の温度と乗員による設定温度とを比較して両者の差が大きく開いている場合や、車室内の温度が極めて高い（炎天下放置状態）場合には、最大冷房能力が必要であるとして、急速冷房モードが要求されていると判定する。
【０１５５】
ステップＳＡ１９でＹＥＳと判定されると、ステップＳＡ２０に進み、急速冷房モードで運転する。急速冷房モードでは、加熱用装置Ｂが停止しているので、ケーシング３内の空気がヒータコア１２０で加熱されない。よって、冷房効率が高まる。そして、ステップＳＡ１１に進む。
【０１５６】
一方、ステップＳＡ１９でＮＯと判定されると、ステップＳＡ２１に進む。ステップＳＡ２１では、通常冷房モードで運転する。通常冷房モードでは、加熱用装置Ｂが作動しているので、ケーシング３内で空気の温度調整が行われる。そして、ステップＳＡ１１に進む。
【０１５７】
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ＳＡ１０に戻って低外気時暖房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に進んで高効率暖房モードによる運転を行い、０℃よりも高い場合には、ステップＳＡ１９に進む。
【０１５８】
また、制御装置Ｄは、冷媒加熱器１０５の目標能力を算出してその目標能力となるように冷媒加熱器１０５を制御する。具体的には、加熱用装置Ｂの水の温度を水温センサ１２２により検出して、この温度から算出される暖房に必要な冷媒加熱器１０５の能力を得る。これは水温を少なくとも車室内の温度よりも高くするのに必要な能力である。また、コンプレッサ１００に吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な冷媒加熱器１０５の能力を得る。そして、制御装置Ｄは、これら２つの能力のうち、高い方の能力を発揮するように冷媒加熱器１０５を制御する。
【０１５９】
また、上記制御では、極低外気時暖房モードで冷媒加熱器１０５とコンプレッサ１００とを同時に作動させるようにしているが、これに限らず、例えば、冷媒加熱器１０５を先に作動させ、その後、コンプレッサ１００を作動させるようにしてもよい。
【０１６０】
また、充電状態検出センサ１１８によりバッテリ１４０が充電中であると検出されたときには、コンプレッサ１００を作動させて空調を行い、一方、充電状態検出センサ１１８によりバッテリ１４０が非充電中であると検出されたときで、かつ、空調装置１が非作動状態であるときに、コンプレッサ１００を非作動状態にして冷媒加熱器１０５を作動させるようにしてもよい。バッテリ１４０が充電中である場合には、外部電源から電力が供給されていて電力に余裕があるため、コンプレッサ１００を作動させても、走行可能距離が短くなってしまうのを短縮できる。一方、バッテリ１４０が非充電中である場合には、外部電源からの電力が供給されていないので、冷媒加熱器１０５よりも消費電力の大きなコンプレッサ１００を停止させて冷媒加熱器１０５を作動させて、冷媒を予熱することが可能になる。よって、暖房の立ち上がりが早くなる。
【０１６１】
また、制御装置Ｄは、コンプレッサ１００を制御するにあたり、コンプレッサ１００の目標吐出量を算出する。外部熱交換器１３０に流入する冷媒の目標温度からコンプレッサ１００の必要吐出量を算出し、また、エバポレータ１０４から流出する空気の目標温度からコンプレッサ１００の必要吐出量を算出する。そして、これら算出した結果のうち、少ない方の必要吐出量を目標吐出量としてコンプレッサ１００を制御する。一方、バイパス弁１０９ｇを開くときには、外部熱交換器１３０へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量としてコンプレッサ１００を制御する。これにより、バイパス弁１０９ｇを開くときに高い暖房能力を得ることが可能になる。
【０１６２】
また、冷媒状態検出センサ１５１により配管１０９ｃの冷媒がスーパーヒート状態であるか否かを検出し、外気温が所定値よりも低く、かつ、配管１０９ｃの冷媒がスーパーヒート状態であると検出された場合に、制御装置Ｄがバイパス弁１０９ｇを開くようにしてもよい。この所定値とは、高効率暖房モードが選択される程度の温度である。これによれば、外気温が低く暖房が必要な場合にバイパス弁１０９ｇが開かれることで、冷媒がエバポレータ１０４を流れなくなるので、エバポレータ１０４による吸熱を確実に防止でき、暖房効率をより一層高めることができる。
【０１６３】
以上説明したように、この実施形態にかかる車両用空調装置１によれば、外気温が低いときに、冷媒加熱器１０５で冷媒を加熱した後、圧縮して外部熱交換器１３０に流し、この外部熱交換器１３０で水と熱交換させ、水を車室内のヒータコア１２０に流して車室内の暖房を行うようにしたので、外気温が低くても、暖房を行うことができる。
【０１６４】
さらに、暖房時では冷媒がエバポレータ１０４に流れないので、冷媒が車室内の空気から吸熱することはなく、暖房効率を向上できる。また、従来例のサブコンデンサを車室内に配設せずに済むので、車室内に配設される熱交換器の数が減少するとともに、耐圧性の低いヒータコア１２０で済み、ヒータコア１２０を小型化することができ、その結果、室内ユニットＣを小型化できる。
【０１６５】
また、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しやすい状況であるときに減圧状態とするようにしたので、外気から吸熱して暖房効率を向上できる。
【０１６６】
また、加熱用装置Ｂの水の温度が所定値よりも低い場合に、水の流通を停止させ、冷媒加熱器１０５により加熱された冷媒をコンプレッサ１００に吸入させるようにすることで、冷媒の温度を早く上昇させて暖房を早期に立ち上げることができる。
【０１６７】
また、冷媒の温度が高くなったときに冷媒を減圧することで、冷媒の圧力及び温度上昇を早めることができる。そして、冷媒の圧力もしくは温度が高まった状態で水を流動させることで、暖房を早期に立ち上げることができる。
【０１６８】
また、加熱用装置Ｂの水の温度から算出される暖房に必要な能力と、コンプレッサ１００に吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な能力との高い方の能力を発揮するように冷媒加熱器１０５を制御するようにしたので、高い暖房能力を得ることができる。
【０１６９】
また、外気温が所定値よりも低いときは、コンプレッサ１００の運転状態に関わらず、冷媒加熱器１０５を作動させるようにすることで、暖房を早期に立ち上げることができる。
【０１７０】
また、車両走行用のバッテリ１４０が充電中にあるときには空調を行い、非充電中にあるときで空調装置１が非作動状態のときに、コンプレッサ１００を非作動状態にして冷媒加熱器１０５を作動可能にすることで、バッテリ１４０の消耗を抑制して車両の走行可能距離を長く確保しながら、空調性能を高めることができる。
【０１７１】
また、バイパス流路１０９ｆ及びバイパス弁１０９ｇを設け、外気温が低い場合に冷媒を膨張弁１０３とエバポレータ１０４とをバイパスさせて流すようにしている。これにより、エバポレータ１０４による吸熱を確実に防止でき、暖房の効率を向上させることができる。
【０１７２】
また、バイパス弁１０９ｇを開くときには、外部熱交換器１３０へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量としてコンプレッサ１０００を制御するようにしたので、暖房能力を高めることができる。
【０１７３】
尚、図１３に示す変形例のように、加熱用装置Ｂには、蓄熱装置１６０を設けてもよい。蓄熱装置１６０は、加熱用装置Ｂにおいてヒータコア１２０の水流れ方向下流側に配設されている。蓄熱装置１６０は、断熱構造を持った容器を備えており、この容器内に、加熱された水を蓄えることによって蓄熱効果を発揮するように構成されている。外気温が所定値よりも低くて暖房が必要なときで、かつ、充電状態検出センサ１１８によりバッテリ１４０が充電中であると検出したときには、ヒートポンプＨを極低外気時モードや高効率暖房モードで作動させて高温冷媒との熱交換によって水を加熱し、加熱された水を蓄熱装置１６０に蓄える。このように充電中に蓄熱するようにしたことで、外部電源の電力を利用でき、バッテリ１４０の消耗を抑制できる。
【０１７４】
一方、バッテリ１４０の充電が終了した後、加熱用装置Ｂの水の温度が所定値よりも高い場合には、暖房のためのコンプレッサ１００の作動を禁止し、蓄熱装置１６０の温水により暖房効果を得る。これにより、バッテリ１４０の消耗を抑制しながら、暖房を行うことができる。
【０１７５】
また、車室外熱交換器１０２に霜が付着しているか否かを推定して、車室外熱交換器１０２に霜が付着したと推定したときに、水の温度が所定値よりも高い場合には、第１減圧弁１０１を開放状態とし、高温冷媒を車室外熱交換器１０２に一定時間流して、冷媒によって霜を溶かすようにしてもよい。これにより、霜が素早く除去される。この場合、水の温度が所定値よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流すようにする。これにより、暖房が行える。車室外熱交換器１０２に霜が付着しているか否かを推定する方法としては、例えば、車室外熱交換器１０２の冷媒入口温度と出口温度とそれぞれ検出する温度センサを設けておく。そして、入口温度と出口温度とを比較して、差が所定値以下であれば霜が付着していると推定し、差が所定値よりも大きければ霜が付着していないと推定する。これは、車室外熱交換器１０２に霜が付着すると車室外熱交換器１０２の熱交換効率が悪化して入口温度と出口温度との差が小さくなることを利用した推定方法である。
【０１７６】
また、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。
【０１７７】
また、上記実施形態では、冷媒加熱器１０５を電気式ヒーターで構成したが、これに限らず、例えば、温水による加熱器であってもよい。
【０１７８】
また、本発明にかかる車両用空調装置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。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
以上説明したように、本発明にかかる車両用空調装置は、例えば、電気自動車や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。
【符号の説明】
【０１８０】
１ 車両用空調装置
５ 室内ファン
１００ コンプレッサ
１０１ 第１減圧弁（第１減圧手段）
１０２ 車室外熱交換器（車室外第２熱交換器）
１０３ 膨張弁
１０４ エバポレータ
１０５ 冷媒加熱器
１０６ 第２減圧弁（第２減圧手段）
１０７ 切替弁（ルート切替手段）
１０９ｆ バイパス流路（バイパス配管）
１０９ｇ バイパス弁（開閉弁）
１１８ バッテリ状態検出センサ（充電状態検出手段）
１２０ ヒータコア（加熱用熱交換器）
１３０ 外部熱交換器（車室外第１熱交換器）
１４０ バッテリ（蓄電池）
１６０ 蓄熱装置
Ａ 冷却用装置
Ｂ 加熱用装置
Ｃ 室内ユニット
Ｄ 制御装置
Ｈ ヒートポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を循環させるヒートポンプを有し、車室内に供給する空気を冷却するように構成された冷却用装置と、
上記ヒートポンプの冷媒とは異なる熱搬送流体を循環させ、車室内に供給する空気を加熱するように構成された加熱用装置とを備え、
車室内に供給する空気を、上記冷却用装置と上記加熱用装置との少なくとも一方によって温度調節するように構成された車両用空調装置において、
上記冷却用装置及び上記加熱用装置を制御する制御装置と、
車室外に配設され、上記冷却用装置の冷媒と、上記加熱用装置の熱搬送流体とを熱交換させるための車室外第１熱交換器とを備え、
上記加熱用装置には、車室内に配設されて熱搬送流体が流れる加熱用熱交換器が設けられ、
上記冷却用装置には、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第２熱交換器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、車室内に配設されるエバポレータと、冷媒を加熱する冷媒加熱器とが設けられるとともに、冷媒を、上記コンプレッサ、上記車室外第２熱交換器、上記膨張弁及び上記エバポレータに順に流す第１ルートと、上記冷媒加熱器、上記コンプレッサ及び上記車室外第１熱交換器に順に流す第２ルートとに切り替えるためのルート切替手段が設けられ、
上記制御装置は、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しにくい状況であると判断したときは、第２ルートに冷媒が流れるように上記ルート切替手段を制御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。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
冷房用装置には、車室外第２熱交換器の冷媒流れ下流側に第１減圧手段が設けられ、
上記第１減圧手段は、冷媒の流路を開放する開放状態と、冷媒の流路を絞る減圧状態とに切替可能に構成されるとともに、制御装置により制御され、
上記制御装置は、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しやすい状況であると判断したときは、第１ルートに冷媒が流れるようにルート切替手段を制御するとともに、上記第１減圧手段を減圧状態とするように制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用空調装置において、
車室外第２熱交換器に霜が付着したと推定したときに、熱搬送流体の温度が所定値よりも高い場合には、第１減圧手段を開放状態として高温冷媒を車室外第２熱交換器に一定時間流し、一方、熱搬送流体の温度が所定よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流す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。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用空調装置において、
冷媒加熱器の冷媒流れ下流側に第２減圧手段が設けられ、
上記第２減圧手段は、冷媒の流路を開放する開放状態と、冷媒の流路を絞る減圧状態とに切替可能に構成されるとともに、制御装置により制御され、
熱搬送流体の温度が所定値よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流すとともに、第２減圧手段を開放し、かつ、熱搬送流体の流動を停止させ、上記冷媒加熱器により加熱された冷媒をコンプレッサに吸入させる予熱モードで運転を行う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。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用空調装置において、
予熱モードでの運転中に、冷媒加熱器に流入する冷媒の温度が所定値よりも高くなったときには、第２減圧手段で冷媒を減圧し、熱搬送流体を流動させる暖房モードに移行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。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
冷媒加熱器は、熱搬送流体の温度から算出される暖房に必要な能力と、コンプレッサに吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な能力との高い方の能力を発揮するように制御されることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
外気温が所定値よりも低いときは、コンプレッサの運転状態に関わらず、冷媒加熱器を作動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。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
車両走行用の電力を供給するための蓄電池を備えた車両に搭載され、
上記蓄電池が充電中であるか非充電中であるかを検出する充電状態検出手段を備え、
コンプレッサは電動式とされ、
上記充電状態検出手段により上記蓄電池が充電中であると検出されたときには、上記コンプレッサを作動させて空調を行い、一方、上記充電状態検出手段により上記蓄電池が非充電中であると検出されたときで、かつ、空調装置が非作動状態であるときに、上記コンプレッサを非作動状態にして冷媒加熱器を作動可能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。
【請求項９】
請求項８に記載の車両用空調装置において、
車両走行用の電力を利用して熱を蓄える蓄熱装置を備え、
外気温が所定値よりも低く、かつ、充電状態検出手段により蓄電池が充電中であると検出されたときには、上記蓄熱装置に蓄熱し、上記蓄電池の充電が終了した後、熱搬送流体の温度が所定値よりも高い場合には、暖房のためのコンプレッサの作動を禁止し、上記蓄熱装置の熱を放出して熱搬送流体を加熱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。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
膨張弁とエバポレータとをバイパスするバイパス流路と、該バイパス流路を開閉する開閉弁と、該バイパス流路に流入する冷媒がスーパーヒート状態であるか否かを検出する冷媒状態検出手段とを備え、
外気温が所定値よりも低く、かつ、上記冷媒状態検出手段により冷媒がスーパーヒート状態であると検出された場合には、上記開閉弁を開く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。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両用空調装置において、
車室外第１熱交換器に流入する冷媒の目標温度と、エバポレータから流出する空気の目標温度とのそれぞれでコンプレッサの必要吐出量を算出し、
算出した結果のうち、少ない方の必要吐出量を目標吐出量として上記コンプレッサを制御し、開閉弁を開くときには、車室外第１熱交換器へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量として上記コンプレッサを制御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。
【請求項１】
冷媒を循環させるヒートポンプを有し、車室内に供給する空気を冷却するように構成された冷却用装置と、
上記ヒートポンプの冷媒とは異なる熱搬送流体を循環させ、車室内に供給する空気を加熱するように構成された加熱用装置とを備え、
車室内に供給する空気を、上記冷却用装置と上記加熱用装置との少なくとも一方によって温度調節するように構成された車両用空調装置において、
上記冷却用装置及び上記加熱用装置を制御する制御装置と、
車室外に配設され、上記冷却用装置の冷媒と、上記加熱用装置の熱搬送流体とを熱交換させるための車室外第１熱交換器とを備え、
上記加熱用装置には、車室内に配設されて熱搬送流体が流れる加熱用熱交換器が設けられ、
上記冷却用装置には、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第２熱交換器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、車室内に配設されるエバポレータと、冷媒を加熱する冷媒加熱器とが設けられるとともに、冷媒を、上記コンプレッサ、上記車室外第２熱交換器、上記膨張弁及び上記エバポレータに順に流す第１ルートと、上記冷媒加熱器、上記コンプレッサ及び上記車室外第１熱交換器に順に流す第２ルートとに切り替えるためのルート切替手段が設けられ、
上記制御装置は、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しにくい状況であると判断したときは、第２ルートに冷媒が流れるように上記ルート切替手段を制御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。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
冷房用装置には、車室外第２熱交換器の冷媒流れ下流側に第１減圧手段が設けられ、
上記第１減圧手段は、冷媒の流路を開放する開放状態と、冷媒の流路を絞る減圧状態とに切替可能に構成されるとともに、制御装置により制御され、
上記制御装置は、車室内で暖房が要求され、かつ、外気から吸熱しやすい状況であると判断したときは、第１ルートに冷媒が流れるようにルート切替手段を制御するとともに、上記第１減圧手段を減圧状態とするように制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用空調装置において、
車室外第２熱交換器に霜が付着したと推定したときに、熱搬送流体の温度が所定値よりも高い場合には、第１減圧手段を開放状態として高温冷媒を車室外第２熱交換器に一定時間流し、一方、熱搬送流体の温度が所定よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流す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。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用空調装置において、
冷媒加熱器の冷媒流れ下流側に第２減圧手段が設けられ、
上記第２減圧手段は、冷媒の流路を開放する開放状態と、冷媒の流路を絞る減圧状態とに切替可能に構成されるとともに、制御装置により制御され、
熱搬送流体の温度が所定値よりも低い場合には、第２ルートへ冷媒を流すとともに、第２減圧手段を開放し、かつ、熱搬送流体の流動を停止させ、上記冷媒加熱器により加熱された冷媒をコンプレッサに吸入させる予熱モードで運転を行う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。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用空調装置において、
予熱モードでの運転中に、冷媒加熱器に流入する冷媒の温度が所定値よりも高くなったときには、第２減圧手段で冷媒を減圧し、熱搬送流体を流動させる暖房モードに移行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。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
冷媒加熱器は、熱搬送流体の温度から算出される暖房に必要な能力と、コンプレッサに吸入される冷媒をスーパーヒート状態とするために必要な能力との高い方の能力を発揮するように制御されることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
外気温が所定値よりも低いときは、コンプレッサの運転状態に関わらず、冷媒加熱器を作動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。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
車両走行用の電力を供給するための蓄電池を備えた車両に搭載され、
上記蓄電池が充電中であるか非充電中であるかを検出する充電状態検出手段を備え、
コンプレッサは電動式とされ、
上記充電状態検出手段により上記蓄電池が充電中であると検出されたときには、上記コンプレッサを作動させて空調を行い、一方、上記充電状態検出手段により上記蓄電池が非充電中であると検出されたときで、かつ、空調装置が非作動状態であるときに、上記コンプレッサを非作動状態にして冷媒加熱器を作動可能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。
【請求項９】
請求項８に記載の車両用空調装置において、
車両走行用の電力を利用して熱を蓄える蓄熱装置を備え、
外気温が所定値よりも低く、かつ、充電状態検出手段により蓄電池が充電中であると検出されたときには、上記蓄熱装置に蓄熱し、上記蓄電池の充電が終了した後、熱搬送流体の温度が所定値よりも高い場合には、暖房のためのコンプレッサの作動を禁止し、上記蓄熱装置の熱を放出して熱搬送流体を加熱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。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
膨張弁とエバポレータとをバイパスするバイパス流路と、該バイパス流路を開閉する開閉弁と、該バイパス流路に流入する冷媒がスーパーヒート状態であるか否かを検出する冷媒状態検出手段とを備え、
外気温が所定値よりも低く、かつ、上記冷媒状態検出手段により冷媒がスーパーヒート状態であると検出された場合には、上記開閉弁を開く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。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両用空調装置において、
車室外第１熱交換器に流入する冷媒の目標温度と、エバポレータから流出する空気の目標温度とのそれぞれでコンプレッサの必要吐出量を算出し、
算出した結果のうち、少ない方の必要吐出量を目標吐出量として上記コンプレッサを制御し、開閉弁を開くときには、車室外第１熱交換器へ流入する冷媒の目標温度から算出した必要吐出量を目標吐出量として上記コンプレッサを制御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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−６５１４（Ｐ２０１２−６５１４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４５０６２（Ｐ２０１０−１４５０６２）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００１５２８２６）株式会社日本クライメイトシステムズ (154)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００１５２８２６）株式会社日本クライメイトシステムズ (154)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]