特許 6192435 車両用空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6192435

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】車両用空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20170828BHJP

   B60H 1/32 20060101ALI20170828BHJP

   F25B 13/00 20060101ALI20170828BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20170828BHJP

【ＦＩ】

   B60H1/22 651C

   B60H1/22 651B

   B60H1/32 626E

   F25B13/00 311

   F25B1/00 311Z

   F25B1/00 331E

【請求項の数】9

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2013-173238(P2013-173238)

(22)【出願日】2013年8月23日

(65)【公開番号】特開2015-39999(P2015-39999A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2016年8月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデンホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098361

【弁理士】

【氏名又は名称】雨笠 敬

(72)【発明者】

【氏名】宮腰 竜

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 謙一

【審査官】 石田 佳久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３２４２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０６１０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１３３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４２１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｈ １／２２

Ｂ６０Ｈ １／３２

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
冷媒を吸熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、
前記車室外に設けられて冷媒を吸熱させる室外熱交換器と、
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を実行する車両用空気調和装置において、
前記放熱器を出た冷媒を分流して前記圧縮機の圧縮途中に戻すためのインジェクション回路を備え、
前記制御手段は、前記室外熱交換器への着霜を推定する着霜推定手段を有し、
該着霜推定手段は、前記室外熱交換器に着霜しない範囲で前記放熱器が発生可能な最大暖房能力の目標値である無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出し、該無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔが、要求される前記放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔ又は当該要求暖房能力Ｑｔｇｔに所定の余裕度α１を持たせた値（Ｑｔｇｔ−α１）より小さくなる場合、前記室外熱交換器に着霜すると予測すると共に、
前記制御手段は、外部電源から前記圧縮機、若しくは、当該圧縮機を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されている状態において前記暖房モードを実行する際、前記着霜推定手段の推定に基づき、前記室外熱交換器への着霜が予測される場合、前記インジェクション回路を動作させ、前記圧縮機の圧縮途中に冷媒を戻すガスインジェクションを実行することを特徴とする車両用空気調和装置。

【請求項2】

前記着霜推定手段は、外気温度に基づき、若しくは、それに時刻、日射、降雨、位置、気象条件を加えて前記無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出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。

【請求項3】

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、
冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
冷媒を吸熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、
前記車室外に設けられて冷媒を吸熱させる室外熱交換器と、
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を実行する車両用空気調和装置において、
前記放熱器を出た冷媒を分流して前記圧縮機の圧縮途中に戻すためのインジェクション回路を備え、
前記制御手段は、前記室外熱交換器への着霜を推定する着霜推定手段を有し、
該着霜推定手段は、要求される前記放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔを実現するときの前記室外熱交換器の冷媒蒸発温度である無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを算出し、該無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔが、霜点Ｔｆｒｏｓｔ又は当該霜点Ｔｆｒｏｓｔに所定の余裕度α２を持たせた値（Ｔｆｒｏｓｔ＋α２）より低くなる場合、前記室外熱交換器に着霜すると予測すると共に、
前記制御手段は、外部電源から前記圧縮機、若しくは、当該圧縮機を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されている状態において前記暖房モードを実行する際、前記着霜推定手段の推定に基づき、前記室外熱交換器への着霜が予測される場合、前記インジェクション回路を動作させ、前記圧縮機の圧縮途中に冷媒を戻すガスインジェクションを実行することを特徴とする車両用空気調和装置。

【請求項4】

前記着霜推定手段は、外気温度と前記要求暖房能力Ｑｔｇｔに基づき、前記無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを算出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。

【請求項5】

前記制御手段は、前記室外熱交換器への着霜が予測される場合、前記圧縮機の回転数を所定値以下に抑制すると共に、前記インジェクション回路によるガスインジェクション量を増大させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記室外熱交換器への着霜が予測される場合、前記放熱器における冷媒の過冷却度を上昇させ、及び／又は、前記空気流通路内の通風量を減少させることを特徴とする請求項５に記載の車両用空気調和装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記室外熱交換器への着霜が予測される場合、前記室外熱交換器への通風量を減少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。

【請求項8】

前記制御手段は、前記着霜状態推定手段の推定に基づき、前記室外熱交換器に着霜しないと予測される場合、要求される前記放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと前記放熱器が発生可能な暖房能力Ｑｍａｘｈｐとを比較し、該暖房能力Ｑｍａｘｈｐが前記要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、前記インジェクション回路によるガスインジェクションを実行することを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。

【請求項9】

前記インジェクション回路は、減圧手段と、該減圧手段により減圧された冷媒を前記圧縮機から吐出されて前記放熱器に流入する前の冷媒、若しくは、該放熱器を出た冷媒と熱交換させる熱交換器とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の車室内を空調する所謂ヒートポンプ方式の空気調和装置、特に外部電源から給電可能なハイブリッド自動車や電気自動車の空気調和装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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（凝縮器）と、車室内側に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器（蒸発器）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において吸熱させる除湿モードと、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の各モードを切り換えて実行するものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、電気自動車や一部のハイブリッド自動車では、自宅や給電施設（給電ポイント）に設置された外部電源（充電器）に接続することによってバッテリに充電（所謂プラグイン）することができるように構成されている。係るプラグインによってバッテリに充電しておけば、特にハイブリッド自動車では燃費改善に寄与することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３９８５３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、走行中に圧縮機を駆動するとバッテリの電力を消費する。そこで、外部電源に接続された状態（プラグイン状態）で、走行以前に予め車室内を暖房（プレ空調）しておけば、その後の走行距離を延ばすことが可能となる。

【0006】

しかしながら、上記暖房モードにおいては、室外熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する。そのため、プラグイン中に外部電源により直接、或いは、バッテリを介して圧縮機を運転し、暖房モードを実行すると、外気の温度／湿度の条件によっては、室外熱交換器に外気中の水分が霜となって付着し、成長するようになる。暖房モードにおいて室外熱交換器に着霜した場合、霜が断熱材となってしまうため、外気との熱交換性能が著しく悪化し、外気中から吸熱することができなくなり、所要の暖房能力が得られなくなる。

【0007】

係る状態で走行を開始すると、走行中の暖房のための圧縮機運転時間が長くなって電力消費が増大する。また、暖房能力を補完するために補助的な電気ヒータを使用しなければならなくなるため、何れにしても電力消費が増大し、走行距離が短縮されてしまうという問題が発生する。

【0008】

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、所謂ヒートポンプ方式の車両用空気調和装置において、プラグイン中に予め車室内の暖房を行う際の室外熱交換器への着霜を防止し、或いは、抑制することにより、走行中における快適な車室内暖房を実現し、走行距離も延ばすことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１の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、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、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、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を実行するものであって、放熱器を出た冷媒を分流して圧縮機の圧縮途中に戻すためのインジェクション回路を備え、制御手段は、室外熱交換器への着霜を推定する着霜推定手段を有し、この着霜推定手段は、室外熱交換器に着霜しない範囲で放熱器が発生可能な最大暖房能力の目標値である無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出し、この無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔが、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔ又は当該要求暖房能力Ｑｔｇｔに所定の余裕度α１を持たせた値（Ｑｔｇｔ−α１）より小さくなる場合、室外熱交換器に着霜すると予測すると共に、制御手段は、外部電源から圧縮機、若しくは、当該圧縮機を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されている状態において暖房モードを実行する際、着霜推定手段の推定に基づき、室外熱交換器への着霜が予測される場合、インジェクション回路を動作させ、圧縮機の圧縮途中に冷媒を戻すガスインジェクションを実行することを特徴とする。

【0010】

請求項２の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において着霜推定手段は、外気温度に基づき、若しくは、それに時刻、日射、降雨、位置、気象条件を加えて無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出することを特徴とする。

【0011】

請求項３の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、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、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、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を実行するものであって、放熱器を出た冷媒を分流して圧縮機の圧縮途中に戻すためのインジェクション回路を備え、制御手段は、室外熱交換器への着霜を推定する着霜推定手段を有し、この着霜推定手段は、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔを実現するときの室外熱交換器の冷媒蒸発温度である無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを算出し、この無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔが、霜点Ｔｆｒｏｓｔ又は当該霜点Ｔｆｒｏｓｔに所定の余裕度α２を持たせた値（Ｔｆｒｏｓｔ＋α２）より低くなる場合、室外熱交換器に着霜すると予測すると共に、制御手段は、外部電源から圧縮機、若しくは、当該圧縮機を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されている状態において暖房モードを実行する際、着霜推定手段の推定に基づき、室外熱交換器への着霜が予測される場合、インジェクション回路を動作させ、圧縮機の圧縮途中に冷媒を戻すガスインジェクションを実行することを特徴とする。

【0012】

請求項４の発明の車両用空気調和装置は、請求項３の発明において着霜推定手段は、外気温度と要求暖房能力Ｑｔｇｔに基づき、無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを算出することを特徴とする。

【0013】

請求項５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、室外熱交換器への着霜が予測される場合、圧縮機の回転数を所定値以下に抑制すると共に、インジェクション回路によるガスインジェクション量を増大させることを特徴とする。

【0014】

請求項６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、室外熱交換器への着霜が予測される場合、放熱器における冷媒の過冷却度を上昇させ、及び／又は、空気流通路内の通風量を減少させることを特徴とする。

【0015】

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制御手段は、室外熱交換器への着霜が予測される場合、室外熱交換器への通風量を減少させることを特徴とする。

【0016】

請求項８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、着霜状態推定手段の推定に基づき、室外熱交換器に着霜しないと予測される場合、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと放熱器が発生可能な暖房能力Ｑｍａｘｈｐとを比較し、この暖房能力Ｑｍａｘｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、インジェクション回路によるガスインジェクションを実行することを特徴とする。

【0017】

請求項９の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明においてインジェクション回路は、減圧手段と、この減圧手段により減圧された冷媒を圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒、若しくは、この放熱器を出た冷媒と熱交換させる熱交換器とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

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、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、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、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を実行する車両用空気調和装置において、放熱器を出た冷媒を分流して圧縮機の圧縮途中に戻すためのインジェクション回路を備え、制御手段は、室外熱交換器への着霜を推定する着霜推定手段を有し、外部電源から圧縮機、若しくは、当該圧縮機を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されている状態において暖房モードを実行する際、着霜推定手段の推定に基づき、室外熱交換器への着霜が予測される場合、インジェクション回路を動作させ、圧縮機の圧縮途中に冷媒を戻すガスインジェクションを実行するようにしたので、所謂プラグイン中に車室内を予め暖房（プレ空調）する際、インジェクション回路により圧縮機の圧縮途中にガスインジェクションを行い、室外熱交換器での吸熱を抑えて当該室外熱交換器への着霜を防止し、若しくは、抑制しながら、ガスインジェクションにより圧縮機の吐出冷媒量を増大させて放熱器による車室内の暖房能力を確保し、その後の走行中の負荷を軽減することが可能となる。

【0019】

これにより、走行開始後の車室内を快適な温度に維持しながら、電気自動車やハイブリッド自動車の走行距離を延ばすことが可能となる。

【0020】

特に、請求項１の発明では着霜推定手段が、室外熱交換器に着霜しない範囲で放熱器が発生可能な最大暖房能力の目標値である無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出し、この無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔが、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔ又は当該要求暖房能力Ｑｔｇｔに所定の余裕度α１を持たせた値（Ｑｔｇｔ−α１）より小さくなる場合、室外熱交換器に着霜すると予測するようにしたので、室外熱交換器に霜が生じる所謂霜点が検出できない場合にも、プラグイン中における室外熱交換器への着霜を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。

【0021】

この場合、請求項２の発明の如く着霜推定手段が、外気温度に基づき、若しくは、それに時刻、日射、降雨、位置、気象条件を加えて無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出することにより、室外熱交換器に着霜しない無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを的確に推定し、即ち、結果として霜点を的確に推定してプラグイン中における室外熱交換器への着霜を一層効果的に防止、若しくは、抑制することができるようになる。

【0022】

また、請求項３の発明では着霜推定手段が、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔを実現するときの室外熱交換器の冷媒蒸発温度である無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを算出し、この無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔが、霜点Ｔｆｒｏｓｔ又は当該霜点Ｔｆｒｏｓｔに所定の余裕度α２を持たせた値（Ｔｆｒｏｓｔ＋α２）より低くなる場合、室外熱交換器に着霜すると予測するようにしたので、室外熱交換器に霜が生じる霜点に基づき、プラグイン中における室外熱交換器への着霜を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。

【0023】

この場合、請求項４の発明の如く着霜推定手段が、外気温度と要求暖房能力Ｑｔｇｔに基づき、無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを算出することにより、室外熱交換器の無着霜時に要求暖房能力Ｑｔｇｔを実現する無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを的確に推定し、プラグイン中における室外熱交換器への着霜を一層効果的に防止、若しくは、抑制することができるようになる。

【0024】

また、請求項５の発明によれば上記各発明に加えて制御手段は、室外熱交換器への着霜が予測される場合、圧縮機の回転数を所定値以下に抑制すると共に、インジェクション回路によるガスインジェクション量を増大させるので、室外熱交換器における吸熱量を確実に抑制して着霜を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。

【0025】

この場合、請求項６の発明の如く制御手段が、室外熱交換器への着霜が予測される場合、放熱器における冷媒の過冷却度を上昇させ、及び／又は、空気流通路内の通風量を減少させることで、高圧側の圧力上昇を促進することができる。これにより、圧縮機の回転数が低下している状況における放熱器の暖房能力を確保することが可能となる。

【0026】

また、請求項７の発明の如く制御手段が、室外熱交換器への着霜が予測される場合、室外熱交換器への通風量を減少させるようにすれば、室外熱交換器への外気量を抑制して、外気中の水分の凝結による室外熱交換器の着霜を一層効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。

【0027】

また、請求項８の発明の如く制御手段が、着霜状態推定手段の推定に基づき、室外熱交換器に着霜しないと予測される場合、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと放熱器が発生可能な暖房能力Ｑｍａｘｈｐとを比較し、この暖房能力Ｑｍａｘｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、インジェクション回路によるガスインジェクションを実行することにより、圧縮機へのガスインジェクションを適切に制御し、例えば請求項１０において圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒とインジェクション回路の冷媒を熱交換させ、蒸発させる際の効率の低下を抑制することができる。

【0028】

また、請求項９の発明の如くインジェクション回路を、減圧手段と、この減圧手段により減圧された冷媒を圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒、若しくは、この放熱器を出た冷媒と熱交換させる熱交換器とから構成すれば、熱交換器において圧縮機の圧縮途中に戻される冷媒を蒸発させることができる。特にこの場合、圧縮機から吐出されて放熱器に流入する前の冷媒と熱交換させれば、より高温の冷媒により圧縮機の圧縮途中に戻す冷媒を蒸発させることができるので、ガスインジェクション量を十分に確保して圧縮機の吐出冷媒量の増大を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】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2】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3】図１の車両用空気調和装置のｐ−ｈ線図である。

【図4】図２のコントローラの制御ブロック図である。

【図5】図２のコントローラによる目標吹出温度の決定を説明する図である。

【図6】図２のコントローラの動作を説明するフローチャートである。

【図7】霜点を検出できないときの図２のコントローラの着霜予測のフローチャートである。

【図8】図１の室外熱交換器に着霜しない放熱器の無着霜最大暖房能力予測値と外気温度の関係を示す図である。

【図9】霜点を検出できるときの図２のコントローラの着霜予測のフローチャートである。

【図10】本発明の他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。

【図11】本発明のもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。

【図12】本発明の更にもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。

【図13】本発明の更にもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。

【図14】本発明の更にもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。

【図15】本発明の更にもう一つの他の実施例の車両用空気調和装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

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。

【実施例1】

【0031】

図１は本発明の一実施例の車両用空気調和装置１の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）が搭載されていない電気自動車（ＥＶ）であって、外部電源からバッテリに充電（プラグイン）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、除湿暖房や冷房除湿、冷房等の各運転モードを選択的に実行するものである。

【0032】

尚、車両として係る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であって、外部電源からバッテリに充電する所謂プラグインが可能なものにも本発明は有効である。

【0033】

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動弁から成る室外膨張弁６と、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動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。尚、室外熱交換器７には、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。

【0034】

また、室外熱交換器７は冷媒下流側にレシーバドライヤ部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を介してレシーバドライヤ部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、レシーバドライヤ部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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

また、室外膨張弁６には並列にバイパス配管１３Ｊが接続されており、このバイパス配管１３Ｊには、冷房モードにおいて開放され、室外膨張弁６をバイパスして冷媒を流すための電磁弁（開閉弁）２０が介設されている。更に、圧縮機２の吐出側の冷媒配管１３Ｇは分岐し、この分岐した冷媒配管１３Ｈは室外熱交換器７の除霜を行う除霜モードにおいて開放され、圧縮機２から吐出された高温冷媒（ホットガス）を直接室外熱交換器７に流入させるための電磁弁（開閉弁）２３及び逆止弁２４を介して室外膨張弁６及びバイパス配管１３Ｊの並列回路と室外熱交換器７間の冷媒配管１３Ｉに連通接続されている。この電磁弁２３が除霜手段を構成する。尚、逆止弁２４は冷媒配管１３Ｉ方向を順方向とされている。

【0038】

また、放熱器４を出た直後（冷媒配管１３Ｆ、１３Ｉに分岐する手前）の冷媒配管１３Ｅは分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｋはインジェクション制御用の電動弁から成るインジェクション膨張弁３０を介して圧縮機２の圧縮途中に連通接続されている。そして、このインジェクション膨張弁３０の出口側と圧縮機２間の冷媒配管１３Ｋは、圧縮機２の吐出側に位置する冷媒配管１３Ｇと熱交換関係に設けられ、両者で吐出側熱交換器（本発明における熱交換器）３５を構成している。尚、実施例では圧縮機２の吐出側と放熱器４の入口側の間に吐出側熱交換器３５を構成しているが、放熱器４の出口側に熱交換器を設けても良い。

【0039】

これら冷媒配管１３Ｋ、インジェクション膨張弁３０、及び、吐出側熱交換器３５からインジェクション回路４０が構成される。このインジェクション回路４０は、放熱器４から出た冷媒の一部を分流して圧縮機２の圧縮途中に戻す（ガスインジェクション）ための回路であり、インジェクション膨張弁３０は冷媒配管１３Ｋに流入した冷媒を減圧した後、吐出側熱交換器３５に流入させる。吐出側熱交換器３５に流入した冷媒は、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出され、放熱器４に流入する前の冷媒と熱交換し、冷媒配管１３Ｇを流れる冷媒から吸熱して蒸発する構成とされている。吐出側熱交換器３５で冷媒配管１３Ｋに分流された冷媒が蒸発することで、圧縮機２へのガスインジェクションが行われることになる。

【0040】

また、吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており（図１では吸込口２５で代表して示す）、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。

【0041】

また、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。

【0042】

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を検出する外気温度センサ３３と、外気湿度を検出する外気湿度センサ３４と、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる空気の温度を検出する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（放熱器４から出た直後の冷媒の温度、又は、放熱器４自体の温度、又は、放熱器４にて加熱された直後の空気の温度）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を出た直後の冷媒の圧力）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の温度（吸熱器９から出た直後の冷媒の温度、又は、吸熱器９自体、又は、吸熱器９にて冷却された直後の空気の温度）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を出た直後の冷媒の圧力）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、設定温度や運転モードの切り換えを設定するための空調（エアコン）操作部５３と、室外熱交換器７の温度（室外熱交換器７から出た直後の冷媒の温度、又は、室外熱交換器７自体の温度）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（室外熱交換器７内、又は、室外熱交換器７から出た直後の冷媒の圧力）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。

【0043】

また、コントローラ３２の入力には更に、インジェクション回路４０の冷媒配管１３Ｋに流入し、吐出側熱交換器３５を経て圧縮機２の圧縮途中に戻るインジェクション冷媒の圧力を検出するインジェクション圧力センサ５０と、該インジェクション冷媒の温度を検出するインジェクション温度センサ５５の各出力も接続されている。

【0044】

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２３、２２、１７、２１、２０と、インジェクション膨張弁３０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。

【0045】

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、除湿暖房モードと、内部サイクルモードと、除湿冷房モードと、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。

【0046】

（１）暖房モードの冷媒の流れ
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及び電磁弁２０及び電磁弁２３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吐出側熱交換器３５を経た後、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、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。

【0047】

放熱器４内で液化した冷媒は放熱器４を出た後、一部はインジェクション回路４０の冷媒配管１３Ｋに分流され、主には冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。尚、インジェクション回路４０の機能作用については後述する。室外膨張弁６に流入した冷媒は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。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。

【0048】

コントローラ３２は、実施例では放熱器圧力センサ４７（又は吐出圧力センサ４２）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、後述する目標吹出温度、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器４の冷媒圧力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を制御する。

【0049】

（２）除湿暖房モードの冷媒の流れ
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。

【0050】

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。

【0051】

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、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。尚、この除湿暖房モードではインジェクション回路４０によるガスインジェクションは行わないため、インジェクション膨張弁３０は全閉とする（全閉位置）。

【0052】

（３）内部サイクルモードの冷媒の流れ
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を全閉とする（全閉位置）と共に、電磁弁２１も閉じる。この室外膨張弁６と電磁弁２１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、及び、室外熱交換器７からの冷媒の流出は阻止されることになるので、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。

【0053】

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。

【0054】

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の温度によるか高圧圧力によるか、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。尚、この内部サイクルモードでもインジェクション回路４０によるガスインジェクションは行わないため、インジェクション膨張弁３０は全閉とする（全閉位置）。

【0055】

（４）除湿冷房モードの冷媒の流れ
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、電磁弁２０、及び、電磁弁２３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吐出側熱交換器３５を経て放熱器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、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。

【0056】

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を経てレシーバドライヤ部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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。尚、この除湿冷房モードでもインジェクション回路４０によるガスインジェクションは行わないため、インジェクション膨張弁３０は全閉とする（全閉位置）。

【0060】

（５）冷房モードの冷媒の流れ
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電磁弁２０を開き（この場合、室外膨張弁６は全開（弁開度を制御上限）を含む何れの弁開度でもよい）、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吐出側熱交換器３５を経て放熱器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を経て電磁弁２０及び室外膨張弁６に至る。

【0061】

このとき電磁弁２０は開放されているので冷媒は室外膨張弁６を迂回してバイパス配管１３Ｊを通過し、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を経てレシーバドライヤ部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。

【0062】

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、空気は冷却される。

【0063】

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の温度に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。尚、この冷房モードでもインジェクション回路４０によるガスインジェクションは行わないため、インジェクション膨張弁３０は全閉とする（全閉位置）。

【0064】

（６）暖房モードにおけるガスインジェクション
次に、前記暖房モードにおけるガスインジェクションについて説明する。図３は暖房モードにおける本発明の車両用空気調和装置１のＰ−ｈ線図を示している。放熱器４を出て冷媒配管１３Ｅに入り、その後分流されてインジェクション回路４０の冷媒配管１３Ｋに流入した冷媒は、インジェクション膨張弁３０で減圧された後、吐出側熱交換器３５に入り、そこで圧縮機２の吐出冷媒（圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の冷媒）と熱交換し、吸熱して蒸発する。蒸発したガス冷媒はその後圧縮機２の圧縮途中に戻り、アキュムレータ１２から吸い込まれて圧縮されている冷媒と共に更に圧縮された後、再度圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出されることになる。

【0065】

図３において３５で示す線がインジェクション回路４０で圧縮機２に戻される冷媒である。インジェクション回路４０から圧縮機２の圧縮途中に冷媒を戻すことにより、圧縮機２から吐出される冷媒量が増大するので、放熱器４における暖房能力が向上するものであるが、圧縮機２に液冷媒が戻ると液圧縮を引き起こしてしまうので、インジェクション回路４０から圧縮機２に戻す冷媒はガスでなければならない。

【0066】

そのためにコントローラ３２は、インジェクション圧力センサ５０及びインジェクション温度センサ５５がそれぞれ検出する吐出側熱交換器３５後の冷媒の圧力及び温度から圧縮機２の圧縮途中に向かう冷媒の過熱度を監視しており、吐出冷媒との熱交換で所定の過熱度が付くようにインジェクション膨張弁３０の弁開度を制御するものであるが、実施例では吐出側熱交換器３５において、圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の極めて高温の冷媒とインジェクション回路４０を流れる冷媒とを熱交換させているので、大きな熱交換量が得られる。従って、インジェクション膨張弁３０の弁開度を大きくしてインジェクション量を増やしても、冷媒は吐出側熱交換器３５において十分に蒸発することができ、必要な過熱度が得られることになる。

【0067】

これにより、従来の如く放熱器後の冷媒とインジェクション冷媒とを熱交換させる場合に比して、圧縮機２へのガスインジェクション量を十分に確保し、圧縮機２の吐出冷媒量を増大させて暖房能力の向上を図ることができるようになる。

【0068】

（７）車両走行中における暖房モードでの圧縮機、室外膨張弁及びインジェクション膨張弁の制御
次に、車両（電気自動車）の走行中における前記暖房モード時の圧縮機２及び室外膨張弁６の制御と、当該暖房モードでのインジェクション回路４０のインジェクション膨張弁３０（ガスインジェクション）の制御について説明する。

【0069】

図４は前記暖房モードにおけるコントローラ３２による圧縮機２と室外膨張弁６とインジェクション膨張弁３０の制御ブロック図を示す。コントローラ３２は目標吹出温度ＴＡＯを目標放熱器温度演算部５７と目標放熱器過冷却度演算部５８と目標インジェクション冷媒過熱度演算部５９に入力させる。この目標吹出温度ＴＡＯは、吹出口２９から車室内に吹き出される空気温度の目標値であり、下記式（Ｉ）からコントローラ３２が算出する。

【0070】

ＴＡＯ＝（Ｔｓｅｔ−Ｔｉｎ）×Ｋ＋Ｔｂａｌ（ｆ（Ｔｓｅｔ、ＳＵＮ、Ｔａｍ））
・・（Ｉ）
ここで、Ｔｓｅｔは空調操作部５３で設定された車室内の設定温度、Ｔｉｎは内気温度センサ３７が検出する車室内空気の温度、Ｋは係数、Ｔｂａｌは設定温度Ｔｓｅｔや、日射センサ５１が検出する日射量ＳＵＮ、外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍから算出されるバランス値である。そして、一般的にこの目標吹出温度ＴＡＯは図５に示すように外気温度Ｔａｍが低い程高く、外気温度Ｔａｍが上昇するに伴って低下する。

【0071】

コントローラ３２の目標放熱器温度演算部５７にて目標吹出温度ＴＡＯから目標放熱器温度ＴＣＯを算出し、次に、この目標放熱器温度ＴＣＯに基づき、コントローラ３２は目標放熱器圧力演算部６１にて目標放熱器圧力ＰＣＯを算出する。そして、この目標放熱器圧力ＰＣＯと、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器４の圧力（放熱器圧力）Ｐｃｉとに基づき、コントローラ３２は圧縮機回転数演算部６２にて圧縮機２の回転数Ｎｃを算出し、この回転数Ｎｃにて圧縮機２を運転する。即ち、コントローラ３２は圧縮機２の回転数Ｎｃにより放熱器４の圧力Ｐｃｉを制御する。

【0072】

また、コントローラ３２は目標放熱器過冷却度演算部５８にて目標吹出温度ＴＡＯに基づき、放熱器４の目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣを算出する。一方、コントローラ３２は、放熱器圧力Ｐｃｉと放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度（放熱器温度Ｔｃｉ）に基づき、放熱器過冷却度演算部６３にて放熱器４における冷媒の過冷却度（放熱器過冷却度ＳＣ）を算出する。そして、この放熱器過冷却度ＳＣと目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣに基づき、目標室外膨張弁開度演算部６４にて室外膨張弁６の目標弁開度（目標室外膨張弁開度ＴＧＥＣＣＶ）を算出する。そして、コントローラ３２はこの目標室外膨張弁開度ＴＧＥＣＣＶに室外膨張弁６の弁開度を制御する。

【0073】

コントローラ３２の放熱器過冷却度演算部６３は目標吹出温度ＴＡＯが高い程、目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣを上げる方向に演算を行うが、それに限らず、後述する要求暖房能力Ｑｔｇｔと暖房能力Ｑｍａｘｈｐの差（能力差）や放熱器圧力Ｐｃｉ、目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉの差（圧力差）に基づいて算出してもよい。その場合コントローラ３２は、能力差が小さい程、圧力差が小さい程、室内送風機２７の風量が小さい程、又は、放熱器圧力Ｐｃｉが小さい程、目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣを下げることになる。

【0074】

更に、コントローラ３２は目標インジェクション冷媒過熱度演算部５９にて目標吹出温度ＴＡＯに基づき、インジェクション回路４０から圧縮機２の圧縮途中に戻されるインジェクション冷媒の過熱度の目標値（目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨ）を算出する。一方、コントローラ３２は、インジェクション圧力センサ５０が検出するインジェクション冷媒の圧力（インジェクション冷媒圧力Ｐｉｎｊ）とインジェクション温度センサ５５が検出するインジェクション冷媒の温度（インジェクション冷媒温度Ｔｉｎｊ）に基づき、インジェクション冷媒過熱度演算部６６にてインジェクション冷媒の過熱度ＩＮＪＳＨを算出する。

【0075】

そして、このインジェクション冷媒過熱度ＩＮＪＳＨと目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨに基づき、目標インジェクション膨張弁開度演算部６７にてインジェクション膨張弁３０の目標弁開度（目標インジェクション膨張弁開度ＴＧＩＮＪＣＶ）を算出する。そして、コントローラ３２はこの目標インジェクション膨張弁開度ＴＧＩＮＪＣＶにインジェクション膨張弁３０の弁開度を制御する。

【0076】

目標インジェクション冷媒過熱度演算部５９は、例えば目標吹出温度ＴＡＯが高くなるに従って目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを低くする（ヒステリシス有り）。目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを低くするということは、インジェクション膨張弁３０の弁開度を拡張してインジェクション量を増大させることである。即ち、コントローラ３２は目標吹出温度ＴＡＯが高くなる程、インジェクション膨張弁３０により、圧縮機２に戻すインジェクション量を増やし、圧縮機２の吐出冷媒量を増やして暖房能力を増大させる。

【0077】

また、コントローラ３２は式（ＩＩ）、式（ＩＩＩ）を用いて要求される放熱器４の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと、インジェクション回路４０に冷媒を流していないとき、即ち、ガスインジェクションを行っていないときに放熱器４が発生可能な最大の暖房能力である暖房能力Ｑｍａｘｈｐ（即ち、暖房能力の限界値。推定値）を算出する。

【0078】

Ｑｔｇｔ＝（ＴＣＯ−Ｔｅ）×Ｃｐａ×ρ×Ｑａｉｒ ・・（ＩＩ）
Ｑｍａｘｈｐ＝ｆ（Ｔａｍ、Ｎｃ、ＢＬＶ、ＶＳＰ、Ｔｅ） ・・（ＩＩＩ）
ここで、Ｔｅは吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度、Ｃｐａは放熱器４に流入する空気の比熱［ｋｊ／ｋｇ・Ｋ］、ρは放熱器４に流入する空気の密度（比体積）［ｋｇ／ｍ³］、Ｑａｉｒは放熱器４を通過する風量［ｍ³／ｈ］（室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶ等から推定）、ＶＳＰは車速センサ５２から得られる車速である。

【0079】

尚、式（ＩＩ）においてはＴＣＯ、Ｔｅに代えて、或いは、それに加えて、放熱器４に流入する空気の温度、又は、放熱器４から流出する空気の温度を採用してもよい。また、式（ＩＩＩ）の圧縮機２の回転数Ｎｃは冷媒流量を示す指標の一例であり、ブロワ電圧ＢＬＶは空気流通路３内の風量を示す指標の一例であり、暖房能力Ｑｍａｘｈｐはこれらの関数から算出される。また、Ｑｍａｘｈｐはそれらと放熱器４の出口冷媒圧力、放熱器４の出口冷媒温度、放熱器４の入口冷媒圧力、及び、放熱器４の入口冷媒温度のうちの何れか、若しくは、組み合わせから算出してもよい。

【0080】

そして、コントローラ３２は要求暖房能力Ｑｔｇｔが暖房能力Ｑｍａｘｈｐ以下の場合、インジェクション無しの制御とする。この場合、コントローラ３２はインジェクション膨張弁３０を全閉（全閉位置）としてインジェクション回路４０に冷媒を流さない。一方、要求暖房能力Ｑｔｇｔが暖房能力Ｑｍａｘｈｐを超えている場合、即ち、放熱器４による暖房能力Ｑｍａｘｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔに対して不足する場合、インジェクション有りの制御として、ガスインジェクションを実行する。この場合、コントローラ３２はインジェクション膨張弁３０の弁開度を所定の値として開き、圧縮機２にガスインジェクションを行う。即ち、コントローラ３２は前述した如く目標インジェクション膨張弁開度ＴＧＩＮＪＣＶにインジェクション膨張弁３０の弁開度を制御する。

【0081】

（８）プラグイン中におけるプレ空調（暖房モード）
次に、図６、図７を参照しながら車両（電気自動車）のプラグイン中に前記暖房モードとされ、車室内をプレ空調（暖房）するときの熱媒体循環回路２３と冷媒回路Ｒの制御について説明する。

【0082】

コントローラ３２は、車両が外部電源に接続され、バッテリに充電されているプラグイン中にも暖房モードを実行することができるように構成されている。この場合、コントローラ３２は図６のステップＳ１で、現在車両はプラグイン中であり、且つ、使用者による暖房要求（暖房モード開始の入力操作）があったか否か判断しており、先ず、プラグイン中では無い場合、又は、暖房要求が無い場合は、ステップＳ１からステップＳ１２に進み、室外熱交換器７に着霜していないか否か判断し、着霜していない場合はステップＳ１３で車両用空気調和装置１の運転を停止する。また、室外熱交換器７に着霜している場合にはステップＳ１４に進み、除霜モードに移行して室外熱交換器７の除霜運転を実行する。尚、このステップＳ１２における室外熱交換器７の着霜判定及びステップＳ１４における除霜モードについては後に詳述する。

【0083】

一方、現在車両はプラグイン中であり、且つ、使用者による暖房要求がある場合、コントローラ３２はステップＳ１からステップＳ２に進み、各センサからのデータを読み込み、ステップＳ３で前記ステップＳ１２と同様に室外熱交換器７に着霜していないか否か判断する。車両がプラグインされる前の走行時において、暖房モードでは室外熱交換器７には外気中の水分が霜となって付着する。この霜が成長すると室外熱交換器７と通風される外気との間の熱交換が著しく阻害され、空調性能が悪化してしまう。

【0084】

（８−１）室外熱交換器の着霜判定
コントローラ３２はステップＳ３（前記ステップＳ１２も同様）でその機能としての着霜推定手段により、室外熱交換器７への着霜状態を判定（推定）する。次に、室外熱交換器７の着霜状態の判定例を説明する。

【0085】

コントローラ３２は室外熱交換器圧力センサ５６から得られる室外熱交換器７の現在の冷媒蒸発温度ＴＸＯと、外気が低湿環境で室外熱交換器７に着霜していない無着霜時における当該室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅとに基づき、室外熱交換器７の着霜状態を判定する。この場合のコントローラ３２は、無着霜時における室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅを、次式（ＩＶ）を用いて決定する。

【0086】

ＴＸＯｂａｓｅ＝ｆ（Ｔａｍ、ＮＣ、ＢＬＶ、ＶＳＰ）
＝ｋ１×Ｔａｍ＋ｋ２×ＮＣ＋ｋ３×ＢＬＶ＋ｋ４×ＶＳＰ・・（ＩＶ）
ここで、式（ＩＶ）のパラメータであるＴａｍは外気温度センサ３３から得られる前記外気温度、ＮＣは圧縮機２の回転数、ＢＬＶは室内送風機２７のブロワ電圧、ＶＳＰは車速センサ５２から得られる車速であり、ｋ１〜ｋ４は係数で、予め実験により求めておく。

【0087】

上記外気温度Ｔａｍは室外熱交換器７の吸込空気温度を示す指標であり、外気温度Ｔａｍ（室外熱交換器７の吸込空気温度）が低くなる程、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ１は正の値となる。尚、室外熱交換器７の吸込空気温度を示す指標としては外気温度Ｔａｍに限られない。
また、上記圧縮機２の回転数ＮＣは冷媒回路Ｒ内の冷媒流量を示す指標であり、回転数ＮＣが高い程（冷媒流量が多い程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ２は負の値となる。
また、上記ブロワ電圧ＢＬＶは放熱器４の通過風量を示す指標であり、ブロワ電圧ＢＬＶが高い程（放熱器４の通過風量が大きい程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ３は負の値となる。尚、放熱器４の通過風量を示す指標としてはこれに限らず、室内送風機２７のブロワ風量やエアミックスダンパ２８開度ＳＷでもよい。
また、上記車速ＶＳＰは室外熱交換器７の通過風速を示す指標であり、車速ＶＳＰが低い程（室外熱交換器７の通過風速が低い程）、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。従って、係数ｋ４は正の値となる。

【0088】

尚、プラグイン中は車速ＶＳＰは０となるので、この場合には、室外熱交換器７の通過風速を示す指標として室外送風機１５の室外ファン電圧ＦＡＮＶｏｕｔを代用する。また、実施例では式（ＩＶ）のパラメータとして外気温度Ｔａｍ、圧縮機２の回転数ＮＣ、室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶ、及び、車速ＶＳＰを用いているが、これらに車両用空気調和装置１の負荷をパラメータとして加えてもよい。この負荷を示す指標としては、目標吹出温度ＴＡＯ、圧縮機２の回転数ＮＣ、室内送風機２７のブロワ風量、放熱器４の入口空気温度、放熱器４の放熱器温度Ｔｃｉが考えられ、負荷が大きい程、ＴＸＯｂａｓｅは低くなる傾向となる。更に、車両の経年劣化（運転年数や運転回数）をパラメータに加えてもよい。また、式（ＩＶ）のパラメータとしては、上記全てに限らず、それらのうちの何れか一つ、若しくは、それらの組み合わせでもよい。

【0089】

次にコントローラ３２は、式（ＩＶ）に現在の各パラメータの値を代入することで得られる無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅと現在の冷媒蒸発温度ＴＸＯとの差ΔＴＸＯ（ΔＴＸＯ＝ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）を算出し、冷媒蒸発温度ＴＸＯが無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅより低下して、その差ΔＴＸＯが所定の着霜検知閾値ΔＴ１より大きくなった状態（ΔＴＸＯ＞ΔＴ１）が例えば所定の着霜状態推定時間継続した場合、室外熱交換器７に着霜が生じているものと判定する。

【0090】

（８−２）室外熱交換器の除霜モード
ステップＳ３（前記ステップＳ１２も同様）で室外熱交換器７に着霜している場合、ステップＳ６（前記ステップＳ１４も同様）に進んで除霜モードを実行する。コントローラ３２はステップＳ６（ステップＳ１４）の除霜モードでは、電磁弁２３と電磁弁２１を開き、電磁弁２２及び電磁弁１７を閉じる。そして、外部電源からの電力、或いは、外部電源で充電されているバッテリからの電力で圧縮機２を運転する除霜運転を行う。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（ホットガス）は、電磁弁２３を経て冷媒配管１３Ｈを通り、逆止弁２４を経て冷媒配管１３Ｉから室外熱交換器７に直接流入する状態となる。これにより、室外熱交換器７は加熱されるので、霜は融解除去される。

【0091】

室外熱交換器７から出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｄに入り、冷媒配管１３Ｂを経て圧縮機２に吸い込まれる。そして、除霜モードの開始から所定時間経過した場合、コントローラ３２は除霜モードを終了してステップＳ１に戻り、暖房モードに復帰する。

【0092】

（８−３）室外熱交換器の着霜予測
一方、ステップＳ３で差ΔＴＸＯが着霜検知閾値ΔＴ１以下（ΔＴＸＯ≦ΔＴ１）で室外熱交換器７に着霜していないと判定された場合、コントローラ３２はステップＳ４に進んで今度は室外熱交換器７に着霜すると予測されるか否か判断する。図７はステップＳ４における着霜予測のフローチャートの一例を示している。

【0093】

コントローラ３２は先ず図７のステップＳ１６で、下記式（Ｖ）を用いて室外熱交換器７に着霜しない範囲で放熱器４が発生可能な最大の暖房能力の目標値、即ち、車両が現在置かれている環境下で、冷媒を放熱器４で放熱させ、室外熱交換器７で蒸発させるヒートポンプ運転を行った場合に、室外熱交換器７に着霜させずに放熱器４が発生可能な最大の暖房能力の目標値である無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを予測して算出する。

【0094】

ＴＧＱｈｐＮｆｓｔ＝ｆ（Ｔａｍ） ・・（Ｖ）
ここで、Ｔａｍは外気温度センサ３３が検出する前述した外気温度である。尚、式（Ｖ）においては外気温度Ｔａｍに加えて、時刻、日射センサ５１が検出する日射量、降雨、位置、気象等の各環境条件や外部情報を参照し、無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを補正してもよい。

【0095】

図８は係る無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔと外気温度の関係（無着霜最大暖房能力予測値の変化の傾向）を示している。放熱器４が発生可能な暖房能力Ｑｍａｘｈｐは外気温度Ｔａｍの上昇に比例して増大する。そして、室外熱交換器７に霜が生じない外気温度が＋５℃程であるものとすると、＋５℃以下においてそのまま最大の暖房能力Ｑｍａｘｈｐで運転すると、室外熱交換器７に霜が発生してしまうので、図８に破線で示すように、無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔは外気温度の低下に伴い、最大の暖房能力Ｑｍａｘｈｐよりも大きい角度で減少していく傾向となる。

【0096】

コントローラ３２は、ステップＳ１６で上記式（Ｖ）を用いて無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出した後、前述した（ＩＩ）により要求暖房能力Ｑｔｇｔを算出し、ステップＳ１７で無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔが要求暖房能力Ｑｔｇｔ−α１より小さいか否か判断する（ＴＧＱｈｐＮｆｓｔ＜（Ｑｔｇｔ−α１））。このα１は着霜に対して余裕度を持たせるための値であり、Ｑｔｇｔ−α１は、要求暖房能力Ｑｔｇｔより小さいがそれに近い値となる。尚、余裕度が不要な場合には、α１＝０としてステップＳ１７ではＴＧＱｈｐＮｆｓｔ＜Ｑｔｇｔで判断してもよい。

【0097】

そして、この実施例では無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔが要求暖房能力に近い値（Ｑｔｇｔ−α１）より小さい場合、ステップＳ１８に進んで圧縮機２の運転により放熱器４で暖房を行うと、室外熱交換器７に着霜すると予測する。尚、ＴＧＱｈｐＮｆｓｔ≧（Ｑｔｇｔ−α１）の場合には、ステップＳ１９に進んで着霜しないと予測する。

【0098】

図６に戻って、コントローラ３２はステップＳ１８で着霜すると予測した場合、ステップＳ４からステップＳ５に進んで圧縮機２の回転数を所定値Ｂ以下に抑制し、室外送風機１５の電圧を所定値Ｃ以下として室外熱交換器７への通風量を減少させ、目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣを所定値Ｄ以上に上昇させ、室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶを所定値Ｅ以下として空気流通路３内の通風量を減少させる。

【0099】

圧縮機２の回転数の低下により、室外熱交換器７に循環される冷媒量が減少する。また、室外送風機１５による通風量の低下により、外気との熱交換量が減少する。これらにより、室外熱交換器７における冷媒の吸熱量が抑制される。これらにより、室外熱交換器７への着霜が防止、若しくは、抑制されることになる。また、目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣの上昇で放熱器４における冷媒の過冷却度が上昇し、空気流通路３内における放熱器４への通風量が減少することで、冷媒回路Ｒの高圧側圧力が上昇する。これらにより、放熱器４における暖房能力の維持が図られることになる。尚、実施例ではステップＳ５で室外送風機１５の電圧を所定値Ｃ以下とすることと、目標放熱器過冷却度ＴＧＳＣを所定値Ｄ以上に上昇させることと、室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶを所定値Ｅ以下とすることの全てを実行しているが、これらについては何れか一つ、若しくは、それらの組み合わせを実行するかたちであっても良い。

【0100】

更に、インジェクション膨張弁３０の目標弁開度（目標インジェクション膨張弁開度ＴＧＩＮＪＣＶ）を制御上限として圧縮機２の圧縮途中へのガスインジェクション量を最大とする。これにより、圧縮機２からの吐出冷媒量が増大して放熱器４における暖房能力が向上することになる。尚、この制御上限は、インジェクション回路４０から圧縮機２の圧縮途中に戻されるインジェクション冷媒が液バックを起こさない最小の過熱度の目標値（目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨ）から算出される。

【0101】

また、図７のステップＳ１９で着霜しないと予測した場合、コントローラ３２は図６のステップＳ４からステップＳ７に進んで再度要求暖房能力Ｑｔｇｔを前記式（ＩＩ）で算出し、ステップＳ８で暖房能力Ｑｍａｘｈｐを前記式（ＩＩＩ）で算出する。次に、コントローラ３２はステップＳ９で要求暖房能力Ｑｔｇｔと暖房能力Ｑｍａｘｈｐとを比較し、例えば寒冷期等に暖房能力Ｑｍａｘｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔに対して不足する場合（Ｑｔｇｔ＞Ｑｍａｘｈｐ）、ステップＳ１０に進んでインジェクション回路４０による圧縮機２の圧縮途中へのガスインジェクションを実行する（ＨＰ＋インジェクション運転）。これにより、圧縮機２の吐出冷媒量を増大させて暖房能力を向上させる。

【0102】

他方、ステップＳ９で要求暖房能力Ｑｔｇｔに対して暖房能力Ｑｍａｘｈｐが満足（足りる）する場合（Ｑｔｇｔ≦Ｑｍａｘｈｐ）、コントローラ３２はステップＳ１１に進んでインジェクション回路４０による圧縮機２の圧縮途中へのガスインジェクションを停止し、通常のヒートポンプ運転を実行する（ＨＰノーマル運転）。

【0103】

このように、コントローラ３２は外部電源から圧縮機２、若しくは、当該圧縮機２を駆動するために電力を供給するバッテリに給電されているプラグイン状態において暖房モードを実行する際、室外熱交換器７への着霜が予測される場合、インジェクション回路４０を動作させ、圧縮機２の圧縮途中に冷媒を戻すガスインジェクションを実行するので、所謂プラグイン中に車室内を予め暖房（プレ空調）する際、インジェクション回路４０により圧縮機２の圧縮途中にガスインジェクションを行い、室外熱交換器７での吸熱を抑えて当該室外熱交換器７への着霜を防止し、若しくは、抑制しながら、ガスインジェクションにより圧縮機２の吐出冷媒量を増大させて放熱器４による車室内の暖房能力を確保し、その後の走行中の負荷を軽減することが可能となる。

【0104】

これにより、走行開始後の車室内を快適な温度に維持しながら、電気自動車やハイブリッド自動車の走行距離を延ばすことが可能となる。

【0105】

また、コントローラ３２は、室外熱交換器７への着霜が予測される場合、圧縮機２の回転数を所定値Ｂ以下に抑制すると共に、インジェクション回路４０によるガスインジェクション量を増大させるので、室外熱交換器７における吸熱量を確実に抑制して着霜を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。

【0106】

また、コントローラ３２は室外熱交換器７への着霜が予測される場合、放熱器４における冷媒の過冷却度ＳＣを上昇させ、更に空気流通路３内の通風量を減少させるので、高圧側の圧力上昇を促進することができる。これにより、圧縮機２の回転数が低下している状況における放熱器４の暖房能力を確保することが可能となる。

【0107】

また、コントローラ３２は室外熱交換器７への着霜が予測される場合、室外送風機１５による室外熱交換器７への通風量を減少させるので、室外熱交換器７への外気量を抑制して、外気中の水分の凝結による室外熱交換器７の着霜を一層効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。

【0108】

また、コントローラ３２は、室外熱交換器７に着霜しないと予測される場合、要求される放熱器４の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと放熱器４が発生可能な暖房能力Ｑｍａｘｈｐとを比較し、この暖房能力Ｑｍａｘｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、インジェクション回路４０によるガスインジェクションを実行することにより、圧縮機２へのガスインジェクションを適切に制御し、実施例のように圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の冷媒とインジェクション回路４０の冷媒を吐出側熱交換器３５で熱交換させ、蒸発させる際の効率の低下を抑制することができる。

【0109】

そして、コントローラ３２は室外熱交換器７に着霜しない範囲で放熱器４が発生可能な最大暖房能力の目標値である無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出し、この無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔが、要求暖房能力Ｑｔｇｔ又はそれに近い値より小さくなる場合、室外熱交換器７に着霜すると予測することにより、室外熱交換器７に霜が生じる所謂霜点が検出できない場合にも、プラグイン中における室外熱交換器７への着霜を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。

【0110】

この場合、コントローラ３２は外気温度Ｔａｍに基づき、若しくは、それに時刻、日射、降雨、位置、気象条件を加えて無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを算出することにより、室外熱交換器７に着霜しない無着霜最大暖房能力予測値ＴＧＱｈｐＮｆｓｔを的確に推定し、即ち、結果として霜点を的確に推定してプラグイン中における室外熱交換器７への着霜を一層効果的に防止、若しくは、抑制することができるようになる。

【0111】

また、実施例ではインジェクション回路４０を、インジェクション膨張弁３０と、このインジェクション膨張弁３０により減圧された冷媒を圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の冷媒と熱交換させる吐出側熱交換器３５とから構成しているので、吐出側熱交換器３５において圧縮機２の圧縮途中に戻される冷媒を蒸発させることができる。特にこの場合、圧縮機２から吐出されて放熱器４に流入する前の冷媒と熱交換させているので、より高温の冷媒により圧縮機２の圧縮途中に戻す冷媒を蒸発させることができ、ガスインジェクション量を十分に確保して圧縮機２の吐出冷媒量の増大を図ることが可能となる。

【実施例2】

【0112】

次に、図９は図７に示した図６のステップＳ４における着霜予測の他の実施例のフローチャートを示している。尚、その他の制御は図１〜図８と同一である。
（８−４）室外熱交換器の着霜予測の他の例
この場合、コントローラ３２は先ず図９のステップＳ２０で、下記式（ＶＩ）を用いて室外熱交換器７の無着霜時に、即ち、室外熱交換器７に霜が生じていないときに要求暖房能力Ｑｔｇｔを実現するための室外熱交換器７の冷媒蒸発温度である無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを予測して算出する。
ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔ＝ｆ（Ｔａｍ、Ｑｔｇｔ） ・・（ＶＩ）
ここで、Ｔａｍは外気温度センサ３３が検出する前述した外気温度である。

【0113】

また、この実施例ではコントローラ３２は、外気温度センサ３３が検出する車両の外気温度Ｔａｍと、外気湿度センサ３４が検出する車両の外気湿度から、室外熱交換器７に霜が生じる当該室外熱交換器７周囲の外気の温度（外気中の水蒸気圧が氷の飽和水蒸気圧と等しくなる温度）である霜点Ｔｆｒｏｓｔを算出する。この霜点Ｔｆｒｏｓｔの算出方法は一般的なものであるので、説明を省略する。

【0114】

そして、ステップＳ２１で無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔが霜点Ｔｆｒｏｓｔ＋α２より小さいか否か判断する（ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔ＜（Ｔｆｒｏｓｔ＋α２））。このα２は着霜に対して余裕度を持たせるための値であり、Ｔｆｒｏｓｔ＋α２は、霜点Ｔｆｒｏｓｔより高いがそれに近い値となる。尚、余裕度が不要な場合には、α２＝０としてステップＳ２１ではＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔ＜Ｔｆｒｏｓｔで判断してもよい。

【0115】

そして、この実施例では無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔが霜点に近い値（Ｔｆｒｏｓｔ＋α２）より小さい場合、ステップＳ２２に進んで圧縮機２の運転により放熱器４で暖房を行うと、室外熱交換器７に着霜すると予測する。尚、ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔ≧（Ｔｆｒｏｓｔ＋α２）の場合には、ステップＳ２３に進んで着霜しないと予測する。

【0116】

このように、コントローラ３２が要求暖房能力Ｑｔｇｔを実現するときの室外熱交換器の冷媒蒸発温度である無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを算出し、この無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔが、霜点Ｔｆｒｏｓｔ又はそれに近い温度より低くなる場合、室外熱交換器７に着霜すると予測することにより、室外熱交換器７に霜が生じる霜点Ｔｆｒｏｓｔに基づき、プラグイン中における室外熱交換器７への着霜を効果的に防止、若しくは、抑制することが可能となる。

【0117】

この場合、コントローラ３２は外気温度Ｔａｍと要求暖房能力Ｑｔｇｔに基づき、無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを算出するので、室外熱交換器７の無着霜時に要求暖房能力Ｑｔｇｔを実現する無着霜時要求冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅＱｔｇｔを的確に推定し、プラグイン中における室外熱交換器７への着霜を一層効果的に防止、若しくは、抑制することができるようになる。

【0118】

（９）インジェクション回路の他の実施例
次に、図１０乃至図１５を用いて本発明の車両用空気調和装置１の他の構成を説明する。

【実施例3】

【0119】

（９−１）インジェクション回路の他の例１
即ち、図１０は本発明の車両用空気調和装置１の他の構成図を示している。この実施例ではインジェクション回路４０は、図１の構成に加えて当該インジェクション回路４０におけるインジェクション膨張弁３０と吐出側熱交換器３５の間に放熱器出口側熱交換器４５を備えている。この放熱器出口側熱交換器４５は、インジェクション膨張弁３０で減圧された冷媒と、放熱器４から出て冷媒配管１３Ｅを流れ、室外膨張弁６に向かう冷媒とを熱交換させる。そして、この放熱器出口側熱交換器４５から出た冷媒（インジェクション冷媒）が吐出側熱交換器３５に流入することになる。

【0120】

このように、インジェクション回路４０に吐出側熱交換器３５に加えて放熱器出口側熱交換器４５を設けることで、放熱器４を出た冷媒との熱交換によっても圧縮機２の圧縮途中に戻されるインジェクション冷媒を蒸発させることができるようになる。これにより、ガスインジェクションのために放熱器４に流入する冷媒のエンタルピを不必要に下げてしまう不都合も抑制できる。

【実施例4】

【0121】

（９−２）インジェクション回路の他の例２
次に、図１１は本発明の車両用空気調和装置１のもう一つの他の構成図を示している。この実施例ではインジェクション回路４０は、図１０の構成に加えて当該インジェクション回路４０における放熱器出口側熱交換器４５の出口側、即ち、放熱器出口側熱交換器４５と吐出側熱交換器３５の間に、電動弁から成るもう一つのインジェクション膨張弁７０（減圧手段）を備えている。そして、コントローラ３２はこの場合、放熱器出口側熱交換器４５の出口における冷媒過熱度に基づいてインジェクション膨張弁３０の弁開度を制御し、吐出側熱交換器３５の出口側における冷媒過熱度に基づいてインジェクション膨張弁７０の弁開度を制御する。

【0122】

このように構成することで、図１０の例に加えてそれぞれの熱交換器４５、３５での冷媒の蒸発を精度良く制御することができるようになり、放熱器４に流入する冷媒のエンタルピ低下を的確に抑制することが可能となる。

【実施例5】

【0123】

（９−３）インジェクション回路の他の例３
次に、図１２は本発明の車両用空気調和装置１の更にもう一つの他の構成図を示している。この実施例ではインジェクション回路４０は、図１０の構成に加えて当該インジェクション回路４０における放熱器出口側熱交換器４５の出口側に三方弁７１とバイパス配管７２（これらが流路制御手段を構成する）を備えている。この三方弁７１の一方の出口が吐出側熱交換器３５に接続され、他方の出口がバイパス配管７２に接続されてこのバイパス配管７２は吐出側熱交換器３５と並列に冷媒配管１３Ｋに接続されて吐出側熱交換器３５をバイパスする。

【0124】

そして、三方弁７１はコントローラ３２により制御される。コントローラ３２は圧縮機２にガスインジェクションを行う場合、通常は三方弁７１により放熱器出口側熱交換器４５を出た冷媒をバイパス配管７２に流し、例えば前述した放熱器４の暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔに対して不足する場合は、三方弁７１により放熱器出口側熱交換器４５から出た冷媒を吐出側熱交換器３５に流すよう制御する。

【0125】

このようにガスインジェクション中に三方弁７１とバイパス配管７２を用いて吐出側熱交換器３５への冷媒の流入を制御することで、暖房能力が不足する場合のみ吐出側熱交換器３５との熱交換を利用することができるようになり、ガスインジェクションのために放熱器４に流入する冷媒のエンタルピを下げてしまう不都合を的確に解消し、暖房能力を向上させながら運転効率の改善を図ることができるようになる。

【実施例6】

【0126】

（９−４）インジェクション回路の他の例４
次に、図１３は本発明の車両用空気調和装置１の更にもう一つの他の構成図を示している。前記図１１の構成では、放熱器出口側熱交換器４５と吐出側熱交換器３５がインジェクション回路４０において直列に接続されていたが、この実施例ではインジェクション回路４０において放熱器出口側熱交換器４５と吐出側熱交換器３５を並列に接続し、それぞれに流入するインジェクション冷媒を各インジェクション膨張弁３０と７０で減圧する。

【0127】

そして、各インジェクション膨張弁３０及び７０の弁開度を各熱交換器４５、３５の出口側の冷媒過熱度で独立して制御し、更に各膨張弁３０、７０を独立して全閉位置とすることで、図１２のように能力の過不足に応じて各熱交換器４５、３５への冷媒流入と流量を精度良く独立して調整することができるようになり、暖房能力の向上と運転効率の改善をより効果的に行うことができるようになる。

【実施例7】

【0128】

（９−５）インジェクション回路の他の例５
次に、図１４は本発明の車両用空気調和装置１の更にもう一つの他の構成図を示している。この実施例の場合、前記図１２のようにインジェクション回路４０には吐出側熱交換器３５は設けられない。この例でインジェクション回路４０は、図１２の構成において吐出側熱交換器３５の代わりに、水−冷媒熱交換器７５を備える。そして、この実施例では車両用空気調和装置１に水循環回路７８が設けられている。

【0129】

この水循環回路７８は加熱手段を構成する電気ヒータ７３と、循環手段を構成するポンプ７４と、室外熱交換器７の空気流入側に設けられた水−空気熱交換器７６を備える。また、インジェクション回路４０の水−冷媒熱交換器７５は図１２の場合と同様に三方弁７１の下流側に接続され、バイパス配管７２がこの水−冷媒熱交換器７５をバイパスする。尚、７７は水−冷媒熱交換器７５の冷媒出口に設けられた逆止弁である。

【0130】

そして、この水−冷媒熱交換器７５に水循環回路７８を流れる水が流れ、インジェクション冷媒と熱交換する構成とされている。また、上記電気ヒータ７３、ポンプ７４もコントローラ３２により制御される。コントローラ３２は電気ヒータ７３を発熱させ、水循環回路７８内の水を加熱する。この加熱された水（温水）はポンプ７４により水−冷媒熱交換器７５に送給され、インジェクション冷媒を加熱して蒸発させる。

【0131】

水−冷媒熱交換器７５を出た水は次に水−空気熱交換器７６に流入して外気中に放熱する。この放熱を室外熱交換器７が汲み上げるので、暖房能力向上に寄与すると共に、この放熱で室外熱交換器７の着霜も抑制される。

【実施例8】

【0132】

（９−６）インジェクション回路の他の例６
尚、上記水−空気熱交換器７６は図１５の如く放熱器４の空気下流側の空気流通路３内に設けても良い。空気流通路３内に設ければ、水−空気熱交換器７６が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を補完することができるようになる。

【0133】

尚、実施例では室外熱交換器７の着霜推定手段となるコントローラ３２が、霜点Ｔｆｒｏｓｔと室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯとに基づいて室外熱交換器７への着霜判定を行うようにしたが（図６のステップＳ４）、それに限らず例えば、室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯ（又は、冷媒蒸発圧力ＰＸＯ）と、無着霜時における当該室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅ（又は、冷媒蒸発圧力ＰＸＯｂａｓｅ）とに基づいて、ＴｆｒｏｓｔとＴＸＯの場合と同様の手順で推定してもよく、また、例えば放熱器４の実際の暖房能力である実暖房能力と、室外熱交換器７が無着霜時の放熱器４の暖房能力である無着霜時暖房能力とを比較し、それに対して実暖房能力が低下したことで、室外熱交換器７が着霜しているものと推定するようにしてもよい。

【0134】

また、実施例では暖房モード、除湿暖房モード、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、暖房モードのみ行うものにも本発明は有効である。

【0135】

更に、上記各実施例で説明した冷媒回路Ｒ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ことは云うまでもない。

【符号の説明】

【0136】

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
１１ 蒸発能力制御弁
１７、２０、２１、２２ 電磁弁
２３ 電磁弁（除霜手段）
２６ 吸込切換ダンパ
２７ 室内送風機（ブロワファン）
２８ エアミックスダンパ
３０、７０ インジェクション膨張弁（膨張弁）
３２ コントローラ（制御手段）
３５ 吐出側熱交換器（熱交換器）
４０ インジェクション回路
４５ 放熱器出口側熱交換器
７５ 水−冷媒熱交換器
７６ 水−空気熱交換器
７８ 水循環回路
Ｒ 冷媒回路

【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14】

【図15】