特許 7073666 車両用空調装置

(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】

(24)【登録日】2022-05-16

(45)【発行日】2022-05-24

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/32 20060101AFI20220517BHJP

   B60H 1/00 20060101ALI20220517BHJP

【ＦＩ】

B60H1/32 614E

B60H1/00 102S

B60H1/32 623A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2017202742

(22)【出願日】2017-10-19

(65)【公開番号】P2019073252

(43)【公開日】2019-05-16

【審査請求日】2020-10-02

(73)【特許権者】

【識別番号】591150797

【氏名又は名称】株式会社デンソーエアクール

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】富岡 史朗

(72)【発明者】

【氏名】有元 誠

(72)【発明者】

【氏名】多田 均

(72)【発明者】

【氏名】小林 大祐

【審査官】西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－００６８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１７４７１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２１１８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０９１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６１８１６８４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｈ １／００ － ３／０６

Ｆ２５Ｂ １９／００

Ｆ２５Ｂ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両（５）の屋根または屋根内に搭載されて、ヒートポンプサイクル（１０）を有して車室内（５１）に対して空調空気を提供する少なくとも一つの空調ユニット（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）を備え、
前記空調ユニットは、
前記ヒートポンプサイクルに含まれる室内熱交換器（１５）と前記車室内に送風される空気が流通する通路（２１０）とを含む室内熱交換器ユニット（２１）と、
前記ヒートポンプサイクルに含まれる室外熱交換器（１３）と外気が流通する通路とを含む室外熱交換器ユニット（２０Ａ）と、
前記ヒートポンプサイクルに含まれる圧縮機（１１）を少なくとも含み、前記室外熱交換器ユニットと前記室内熱交換器ユニットの間に隣接して設けられた圧縮機ユニット（２０Ｂ）と、
前記車室内の空気を前記室内熱交換器ユニットに取り入れる室内取入口（５４）と、
前記室内熱交換器ユニットからの前記空調空気を前記車室内に吹き出す吹出口（５３）と、
を有し、
前記空調ユニットとして、第１空調ユニット（２Ａ，２Ｃ）と、前記車両の前後方向において前記第１空調ユニットの後側に設けられた第２空調ユニット（２Ｂ，２Ｄ）とが、前記室内熱交換器ユニット同士が隣接するように且つ前記室内取入口同士が隣接するように前記前後方向に隣接しており、
前記第１空調ユニット及び前記第２空調ユニットと、前記前後方向に延びた状態で前記第１空調ユニット及び前記第２空調ユニットを収容しているベース部（６３）と、を有するグループ（４Ａ，４Ｂ）として、
前記車両の幅方向において前記車両の他端よりも一端に近い一端寄りの位置に設けられた第１グループ（４Ａ）と、
前記幅方向において前記車両の一端よりも他端に近い他端寄りの位置に設けられた第２グループ（４Ｂ）と、
が前記幅方向に隣接しており、前記第１グループの前記ベース部と前記第２グループの前記ベース部とは、これらベース部の間において前記前後方向に延びるように設けられた鋼材（６４）により連結されており、
前記第１グループ及び前記第２グループのそれぞれにおいては、前記第１空調ユニット及び前記第２空調ユニットのそれぞれで、前記幅方向において前記室内取入口が前記吹出口から車両中央側に離間し且つ前記室内熱交換器と前記鋼材との間の位置に設けられている車両用空調装置。

【請求項2】

前記圧縮機ユニットは、前記ヒートポンプサイクルに含まれて暖房運転と冷房運転とにわたって冷媒経路を切り換え可能な流路切換装置（１２）を含んでいる請求項１に記載の車両用空調装置。

【請求項3】

前記流路切換装置は、冷媒通路を形成する配管が接続されている一方側部（１２０）と、冷媒通路を形成する配管が接続されている他方側部（１２１）とを有するハウジングを備え、
前記他方側部は、接続されている配管の個数が前記一方側部よりも多く、前記ハウジングにおいて前記一方側部の反対側に位置し、前記一方側部よりも車幅の中央に対して外側に位置するように設けられている請求項２に記載の車両用空調装置。

【請求項4】

前記一方側部には、前記圧縮機に連結されている配管が接続されており、
前記他方側部には、前記室内熱交換器に連結されている配管と前記室外熱交換器に連結されている配管とが接続されている請求項３に記載の車両用空調装置。

【請求項5】

前記圧縮機ユニットは、前記ヒートポンプサイクルに含まれて気相冷媒と液相冷媒とを分離する気液分離装置（１６）をさらに含んでおり、
前記他方側部には、前記気液分離装置に連結されている配管が接続されている請求項４に記載の車両用空調装置。

【請求項6】

前記流路切換装置は、前記気液分離装置および前記圧縮機よりも車幅の中央に対して外側に設置されている請求項５に記載の車両用空調装置。

【請求項7】

車幅の中央に対して外側から内側に向けて、前記流路切換装置、前記気液分離装置、前記圧縮機の順に並んで設置されている請求項６に記載の車両用空調装置。

【請求項8】

前記流路切換装置、前記気液分離装置および前記圧縮機は、前記車両の幅方向に重なる部分を有するように並んでいる請求項７に記載の車両用空調装置。

【請求項9】

前記ヒートポンプサイクルに含まれて冷媒を減圧膨張する減圧装置（１４）は、前記流路切換装置よりも車幅の中央に対して外側に設置されている請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

【請求項10】

前記第１空調ユニット及び前記第２空調ユニットのそれぞれの前記室内熱交換器ユニットにおいてそれぞれの前記室内熱交換器を通過した空気が流れる通路と通路とを仕切る仕切り板（２１１）を備えている請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

【請求項11】

前記第１空調ユニット及び前記第２空調ユニットは、前記第１グループ及び前記第２グループについて空調空気を互いに混合させてから前記車室内に提供する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

【請求項12】

前記第１グループ及び前記第２グループは、それぞれ前記車室内において異なる場所に空調空気を提供するように設けられている請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

【請求項13】

複数の前記空調ユニット（２Ａ，２Ｂ；２Ｃ，２Ｄ）を備え、
複数の前記空調ユニットのそれぞれが有する前記圧縮機を制御する制御装置（３）を備え、
前記制御装置は、複数の前記空調ユニットが有する複数の前記圧縮機のうち共振が発生し得る所定の回転数条件を満たす前記圧縮機がある場合に、前記回転数条件を満たす前記圧縮機の回転数と、前記回転数条件を満たす前記圧縮機を有する前記空調ユニットに隣接する他の前記空調ユニットに属する前記圧縮機の回転数とをずらすように制御する請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

【請求項14】

複数の前記空調ユニット（２Ａ，２Ｂ；２Ｃ，２Ｄ）を備え、
複数の前記空調ユニットのそれぞれが有する前記圧縮機を制御する制御装置（３）を備え、
前記制御装置は、複数の前記空調ユニットが有する複数の前記圧縮機のうち共振が発生し得る所定の回転数条件を満たす前記圧縮機がある場合に、前記回転数条件を満たす前記圧縮機の回転数と、前記第１グループ及び前記第２グループのうち前記回転数条件を満たす前記圧縮機と同じグループに属する他の前記圧縮機の回転数とをずらすように制御する請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

【請求項15】

前記室外熱交換器は、前記車両の屋根面に対して前方側または後方側が高い位置となるように傾斜した姿勢で設置されている請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

【請求項16】

前記空調ユニットは、燃料電池車の屋根または屋根内に搭載された、燃料電池（５００）と水素収容タンク（５０１）の間に設置されている請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、車両用空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、車室内の冷暖房を行う装置として、バス等の車両の屋根に設置する屋根搭載ユニットを開示している。屋根搭載ユニットは、冷媒の流れを逆転して室内熱交換器をコンデンサとして機能させることで暖房運転を可能とする冷凍サイクルを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１８１６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載するような屋根搭載ユニットの場合、搭載スペースが確保しにくい場所に設置されているため、装置の体格を小型化することが求められている。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、車両用空調装置にはさらなる改良が求められている。

【0005】

この明細書における開示の目的は、車両の屋根または屋根内に搭載されたヒートポンプサイクルを備える空調ユニットの省スペース化を図る車両用空調装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

【0007】

開示された車両用空調装置の一つは、車両（５）の屋根または屋根内に搭載されて、ヒートポンプサイクル（１０）を有して車室内（５１）に対して空調空気を提供する少なくとも一つの空調ユニット（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）を備え、
空調ユニットは、ヒートポンプサイクルに含まれる室内熱交換器（１５）と車室内に送風される空気が流れる通路とを含む室内熱交換器ユニット（２１）と、ヒートポンプサイクルに含まれる室外熱交換器（１３）と外気が流通する通路とを含む室外熱交換器ユニット（２０Ａ）と、ヒートポンプサイクルに含まれる圧縮機（１１）を少なくとも含み、室外熱交換器ユニットと室内熱交換器ユニットの間に隣接して設けられた圧縮機ユニット（２０Ｂ）と、車室内の空気を室内熱交換器ユニットに取り入れる室内取入口（５４）と、室内熱交換器ユニットからの空調空気を車室内に吹き出す吹出口（５３）と、を有し、
空調ユニットとして、第１空調ユニット（２Ａ，２Ｃ）と、車両の前後方向において第１空調ユニットの後側に設けられた第２空調ユニット（２Ｂ，２Ｄ）とが、室内熱交換器ユニット同士が隣接するように且つ室内取入口同士が隣接するように前後方向に隣接しており、
第１空調ユニット及び第２空調ユニットと、前後方向に延びた状態で第１空調ユニット及び第２空調ユニットを収容しているベース部（６３）と、を有するグループ（４Ａ，４Ｂ）として、
車両の幅方向において車両の他端よりも一端に近い一端寄りの位置に設けられた第１グループ（４Ａ）と、
幅方向において車両の一端よりも他端に近い他端寄りの位置に設けられた第２グループ（４Ｂ）と、
が幅方向に隣接しており、第１グループのベース部と第２グループのベース部とは、これらベース部の間において前後方向に延びるように設けられた鋼材（６４）により連結されており、
第１グループ及び第２グループのそれぞれにおいては、第１空調ユニット及び第２空調ユニットのそれぞれで、室内取入口が吹出口から幅方向の内側に離間し且つ室内熱交換器と鋼材との間の位置に設けられている。

【0008】

この車両用空調装置によれば、冷媒流動を制御する圧縮機を少なくとも含む圧縮機ユニットを、室外側の熱交換器および外気通路を含むユニットと室内側の熱交換器および空気通路を含むユニットとの間に隣接して設置する。これにより、熱交換するための、室外側の通路と室内側の通路とを離して配置して各通路スペースを確保でき、これらの通路スペースの間に、圧縮機および冷媒配管を含むヒートポンプサイクルの機能部品を集約して設置することができる。したがって、この車両用空調装置によれば、車両の屋根または屋根内に搭載された空調ユニットの省スペース化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の車両用空調装置が備えるヒートポンプサイクルにおける冷房運転時の冷媒流れを示した図である。

【図2】第１実施形態のヒートポンプサイクルにおける暖房運転時の冷媒流れを示した図である。

【図3】第１実施形態のヒートポンプサイクルにおける除霜運転時の冷媒流れを示した図である。

【図4】第１実施形態のヒートポンプサイクルに関する制御構成図である。

【図5】第１実施形態の車両用空調装置が備える複数の空調ユニットに関する制御構成図である。

【図6】複数の空調ユニットを車両の屋根に設置した状態を示した図である。

【図7】車両用空調装置、送風ダクトおよび車両を示した側面図である。

【図8】カバーを取り外した状態の複数の空調ユニット、送風ダクトおよび車両の屋根を示した図である。

【図9】屋根に設置された複数の空調ユニットについてカバーを取り外した状態を示した図である。

【図10】複数の空調ユニットについてカバーを取り外した状態を示した側面図である。

【図11】複数の空調ユニットについてカバーを取り外した状態を示した斜視図である。

【図12】空調ユニットの室内側ユニットについてカバーを取り外した状態を示した拡大図である。

【図13】空調ユニットにおける室外側ユニットおよびヒートポンプサイクルの位置関係を示した拡大図である。

【図14】第２実施形態の車両用空調装置が実行する制御を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

【0011】

（第１実施形態）
第１実施形態の車両用空調装置４について、図１～図１３を参照して説明する。車両用空調装置４は、複数の空調ユニットを有し、車両の車室内を空調する装置である。車両用空調装置４を搭載する車両は、新幹線電車、特急電車等の各種の鉄道車両、バス、大型車両、特殊車両等の各種の道路通行車両に適用することができる。この車両は、電気エネルギを走行用の駆動力に変換する車両、ガソリン、軽油、天然ガス等の化石燃料やバイオマス燃料を走行用の駆動力に変換する車両を含んでいる。例えば、この車両は電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド自動車、ガソリン車、ディーゼル車、天然ガス車等に適用することができる。明細書に開示の目的を達成する車両用空調装置の一例として第１実施形態では、燃料電池を備えたバス車両に搭載する複数の空調ユニットを有する車両用空調装置４について説明する。

【0012】

車両用空調装置４は少なくとも一つの空調ユニットを有し、空調ユニットで発生した空調風を車室内に提供する。複数の空調ユニットのそれぞれは、同様の構成である。各空調ユニットは、図１～図３に示すようなヒートポンプサイクル１０を備えている。ヒートポンプサイクル１０は冷暖房可能な冷媒回路を有している。ヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１と四方弁１２と室外熱交換器１３と固定絞り装置１４と室内熱交換器１５とアキュムレータ１６とを備え、これらを順次、配管により接続して構成される閉サイクルの冷媒回路１８を備えている。

【0013】

ヒートポンプサイクル１０は、室外熱交換器１３と固定絞り装置１４とを連結する通路から分岐してアキュムレータ１６の流入部に至るバイパス通路１８０と、バイパス通路１８０を開閉可能な電磁弁１７とを備えている。電磁弁１７は、除霜運転を行う流路に切り換え可能な第２流路切換装置の一例である。バイパス通路１８０は、冷媒回路１８において固定絞り装置１４に接続されている通路に対して、非常に大きい通路断面積となるように設定されている。この構成により、電磁弁１７が開状態であるときには、室外熱交換器１３を流出した冷媒はバイパス通路１８０を流れてアキュムレータ１６に流入し、室内熱交換器１５にはほとんど流れない。

【0014】

圧縮機１１は、モータに通電されることにより、冷媒を圧縮する圧縮機構部を駆動する電動式の圧縮機である。圧縮機１１は、吸入部がアキュムレータ１６の流出部に連結されており、流出部が四方弁１２に連結されている。圧縮機１１と四方弁１２を連結する通路を形成する配管には、冷媒の圧力を検出する圧力センサ１８１が設置されている。アキュムレータ１６は、ヒートポンプサイクル１０における、気相冷媒と液相冷媒とを分離する気液分離装置の一例である。アキュムレータ１６は、例えば室内熱交換器１５でガス化しきれなかった冷媒が液状のまま圧縮機１１に吸入されることを防ぐ機能を果たしている。

【0015】

四方弁１２は、冷媒が流れる流路を、冷房運転を実施する冷媒流路と暖房運転を実施する冷媒流路と除霜運転を実施する冷媒流路とにわたって切り換えることができる第１流路切換装置に含まれる一形態である。四方弁１２は、圧縮機１１の流出部に連結される圧縮機側通路１２２と、室外熱交換器１３、アキュムレータ１６の流入部および室内熱交換器１５のそれぞれが連結される通路１２３，１２４，１２５と、これらの通路のうち連通関係となる通路を選択可能に切り換え可能な切換部とを備えている。切換部はハウジングの内部に設置されている。四方弁１２と室外熱交換器１３を連結する通路を形成する配管には、冷媒の温度を検出する配管温度センサ１８２が設置されている。

【0016】

四方弁１２を形成するハウジングにおいて、圧縮機側通路１２２は一方側部１２０に設けられている。一方側部１２０は、車両５の外側に向いて設置されている。一方側部１２０は、車両５の幅方向（以下、車幅方向ともいう）について車両５の外側に向いて設置されている。室外熱交換器１３、アキュムレータ１６の流入部および室内熱交換器１５のそれぞれが連結される通路１２３，１２４，１２５は、四方弁１２のハウジングにおける他方側部１２１に設けられている。他方側部１２１は、四方弁１２において、一方側部１２０よりも接続されている通路の個数が多い部位である。他方側部１２１は、車両５の内側に向いて設置されている。他方側部１２１は、車両５の幅方向について車両５の内側に向いて設置されている。他方側部１２１は一方側部１２０よりも車両５の内側に設置されている。他方側部１２１は四方弁１２のハウジングにおいて一方側部１２０とは反対側に設けられている。四方弁１２と電磁弁１７とは、冷媒流路を切り換えて、暖房運転と冷房運転と除霜運転とにわたって切り換えることができる流路切換装置の一つの形態である。

【0017】

室外熱交換器１３には、外気を通風する室外ファン１３１が付設されている。室外ファン１３１によって送風される外気は、室外熱交換器１３の熱交換コア部を流通する冷媒と熱交換する。室外熱交換器１３よりも空気流れの上流側には、外気温度を検出する外気温度センサ１８３が設置されている。固定絞り装置１４は、あらかじめ設定された開度を有しており、高圧冷媒を減圧膨張する減圧装置の一例である。冷媒回路１８を流通する冷媒は、固定絞り装置１４によって減圧された状態で室内熱交換器１５に流入する。固定絞り装置１４は、キャビラリチューブで構成してもよいし、開度が調整可能な電子式膨張弁に置き換えてもよい。

【0018】

室内熱交換器１５には、室内熱交換器１５の熱交換コア部を通過した空気を車室内５１に向けて送風する室内ファン１５１が付設されている。室内ファン１５１によって送風される空気は、室内熱交換器１５の熱交換コア部を流通する冷媒と熱交換する。室内熱交換器１５よりも空気流れの下流側には、車室内５１に送風される空気の温度を検出する吹出し温度センサ１８４が設置されている。

【0019】

図４は各空調ユニットに関する制御構成図である。空調操作部４０は、乗員等のユーザが操作可能な空調装置の強制運転指令スイッチ、自動運転スイッチ等を備えている。ユーザが強制運転指令スイッチを操作すると、操作に応じた運転指令信号が制御装置３の入力部３０に入力され、制御装置３は暖房運転または冷房運転を実行するための機器を運転する。

【0020】

ユーザが自動運転スイッチを操作すると、自動運転指令信号が制御装置３の入力部３０に入力され、制御装置３は、設定温度に応じて暖房運転または冷房運転を実行するとともに、後述する除霜運転を実行する。制御装置３は、圧力センサ１８１、配管温度センサ１８２、外気温度センサ１８３および吹出し温度センサ１８４の各検出値や所定のプログラムや制御テーブルを用いた判定処理を行い、空調運転を制御する。

【0021】

制御装置３は、制御出力部３２に接続された、圧縮機１１、四方弁１２、電磁弁１７、室外ファン１３１、室内ファン１５１等の制御対象部品について運転状態を制御する電子式の制御装置である。制御装置３は、制御対象部品の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアを有する。制御装置３は、プログラムに従って動作するマイコンのようなデバイスを主なハードウェア要素として備える。

【0022】

制御装置３は、制御対象部品、空調操作部４０および各種センサ部と通信するインターフェース部と、演算処理部３１と、記憶部とを少なくとも備えている。記憶部は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。演算処理部３１は、演算処理装置であり、インターフェース部を通して空調操作部４０や各種センサ部から取得した情報と、記憶部に記憶された制御特性マップやデータとを用いて所定のプログラムにしたがった判定処理や演算処理を行う。演算処理部３１は、制御装置３における演算実行部であり判定処理実行部である。インターフェース部は、演算処理部３１による判定結果、演算結果に基づいて制御対象部品を作動させる。したがって、インターフェース部は、制御装置３における入力部３０および制御出力部３２である。

【0023】

車両用空調装置４は、図５に示すように、車両５に搭載されて、それぞれヒートポンプサイクル１０を有して車室内５１に対して空調空気を提供する４個の空調ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを備えている。制御装置３は、前述したように、４個の空調ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄのそれぞれの運転状態を制御する。

【0024】

車両用空調装置４は、車室内５１に対して冷房風を提供する冷房運転を実施する場合、図１に示す冷媒流れに制御する。制御装置３は、四方弁１２の切換部を以下に示す状態に制御する。四方弁１２は、圧縮機１１の流出部に通じる通路と室外熱交換器１３に通じる通路とを連結し、室内熱交換器１５に通じる通路とアキュムレータ１６の流入部に通じる通路とを連結する流路を形成するように制御される。制御装置３は、電磁弁１７を閉状態に制御し、設定温度を満たす冷房吹き出し温度になるように圧縮機１１、室外ファン１３１、室内ファン１５１をそれぞれ運転する。これにより、圧縮機１１と室外熱交換器１３と固定絞り装置１４と室内熱交換器１５とアキュムレータ１６とがこの順に配管を介して接続される冷房用の冷媒回路が形成されることになる。この冷媒回路では、室外熱交換器１３は凝縮器として機能し、室内熱交換器１５は蒸発器として機能する。室内ファン１５１の吸引力により室内取入口５４から取り込まれた車室内５１の空気は、室内熱交換器１５に送風されて冷媒との熱交換により冷却された後、吹出口５３から送風ダクト５２内の送風通路５２０を通じて送られ複数の室内吹出口から車室内５１の各所に冷房風として吹き出す。

【0025】

車両用空調装置４は、車室内５１に対して暖房風を提供する暖房運転を実施する場合、図２に示す冷媒流れに制御する。制御装置３は、四方弁１２の切換部を以下に示す状態に制御する。四方弁１２は、圧縮機１１の流出部に通じる通路と室内熱交換器１５に通じる通路とを連結し、室外熱交換器１３に通じる通路とアキュムレータ１６の流入部に通じる通路とを連結する流路を形成するように制御される。制御装置３は、電磁弁１７を閉状態に制御し、設定温度を満たす暖房吹き出し温度になるように圧縮機１１、室外ファン１３１、室内ファン１５１をそれぞれ運転する。これにより、圧縮機１１と室内熱交換器１５と固定絞り装置１４と室外熱交換器１３とアキュムレータ１６とがこの順に配管を介して接続される暖房用の冷媒回路が形成されることになる。この冷媒回路では、室内熱交換器１５は凝縮器として機能し、室外熱交換器１３は蒸発器として機能する。室内ファン１５１の吸引力により室内取入口５４から取り込まれた車室内５１の空気は、室内熱交換器１５に送風されて冷媒との熱交換により加熱された後、吹出口５３から送風ダクト５２内の送風通路５２０を通じて送られ複数の室内吹出口から車室内５１の各所に暖房風として吹き出す。

【0026】

車両用空調装置４は、室外熱交換器１３に着霜して、除霜する除霜運転を実施する場合には、該当する室外熱交換器１３を有するヒートポンプサイクル１０において図３に示す冷媒流れに制御する。制御装置３は、四方弁１２の切換部を以下に示す状態に制御する。四方弁１２は、冷房運転時と同様に、圧縮機１１の流出部に通じる通路と室内熱交換器１５に通じる通路とを連結し、室内熱交換器１５に通じる通路とアキュムレータ１６の流入部に通じる通路とを連結する流路を形成するように制御される。制御装置３は、電磁弁１７を開状態に制御し、圧縮機１１、室外ファン１３１をそれぞれ運転し、室内ファン１５１を停止する。制御装置３は、室内ファン１５１を運転するように制御してもよい。これにより、圧縮機１１と室外熱交換器１３と電磁弁１７とアキュムレータ１６とがこの順に配管を介して接続される除霜用の冷媒回路が形成されることになる。この冷媒回路では、室外熱交換器１３は放熱器として機能する。また、前述したように、バイパス通路１８０に対して固定絞り装置１４側の通路の流通抵抗が大きいため、室外熱交換器１３を流出した冷媒はほとんどバイパス通路１８０を流れてアキュムレータ１６に流入する。制御装置３は、除霜運転を行う必要のない他のヒートポンプサイクル１０については前述した暖房運転を継続する。

【0027】

次に、複数の空調ユニットを有する車両用空調装置４について図６～図１３を参照して説明する。車両用空調装置４は、同様の構成である２個の空調ユニットをバスの屋根に前後方向に並べたグループを、車両５の幅方向に２個並べて設置した構成であり、４個の空調ユニット２Ａ～２Ｄを有している。車両用空調装置４は、複数の空調ユニットをバスの屋根と車室内５１の天井との間の空間である屋根内に設置する構成でもよい。図６に示すように、４個の空調ユニット２Ａ～２Ｄは、第１グループ４Ａと第２グループ４Ｂとに分類されている。第１グループ４Ａは空調ユニット２Ａと空調ユニット２Ｂとを有している。第２グループ４Ｂは空調ユニット２Ｃと空調ユニット２Ｄとを有している。車幅方向に並ぶ隣接した空調ユニットは、ベース部６３や架台６１がアングル鋼材６４を介して連結されて一体になって屋根に固定されている。

【0028】

図６に示すように、各空調ユニットは、室外側ユニット２０と室内側ユニット２１とに大きく分けられている。室外側ユニット２０は、開閉自在なカバー６０を有し、各空調ユニットにおいて室内側ユニット２１よりも前側また後側に隣接して設置されている。図９～図１１に示すように、室外側ユニット２０は、室外熱交換器１３、室外ファン１３１、圧縮機１１、四方弁１２、固定絞り装置１４、アキュムレータ１６、電磁弁１７、これらに接続されている配管等を含んでいるユニットである。室外側ユニット２０は、室外熱交換器ユニット２０Ａと圧縮機ユニット２０Ｂとを備えている。室外側ユニット２０は、車両５の屋根に固定された架台６１に設置されている。室外側ユニット２０では、室外熱交換器１３の凝縮熱等を放出するために室外ファン１３１によって外気を取り込んで熱交換後、車外に排出する。

【0029】

図１０に示すように、室外熱交換器ユニット２０Ａは、室外熱交換器１３と外気が流通する通路２００とを少なくとも備えている。架台６１は、屋根面に対して前方側または後方側が高い位置となるように傾斜した姿勢で設置されている。通路２００は、屋根面に対して傾斜した姿勢で設置された室外熱交換器１３を上側から下側に向けて通過する通路を構成する。室外熱交換器ユニット２０Ａは、さらに室外ファン１３１を備える構成でもよい。圧縮機ユニット２０Ｂは、少なくとも圧縮機１１を備えている。圧縮機ユニット２０Ｂは、圧縮機１１の他、四方弁１２、アキュムレータ１６等を備えている。

【0030】

車幅方向に並んで設置されている空調ユニット２Ａと空調ユニット２Ｃは、室外側ユニット２０が室内側ユニット２１よりも前側に設置されている。車幅方向に並んで設置されている空調ユニット２Ｂと空調ユニット２Ｄは、室外側ユニット２０が室内側ユニット２１よりも後側に設置され、車両の前後方向に並んで設置されている、空調ユニット２Ａと空調ユニット２Ｂ、空調ユニット２Ｃと空調ユニット２Ｄは、それぞれの室内側ユニット２１が隣接して設置されている。

【0031】

室内側ユニット２１は、開閉自在なカバー６２を有する室内側ケース内にそれぞれ収納されている。室内側ユニット２１は、車両５の屋根にボルト締めにより固定されたベース部６３に設置されている。室外側ユニット２０が設置されている架台６１とベース部６３とは、別体の部材であってもよいし、一体である同一の部材で構成してもよい。したがって、空調ユニットは、室外側ユニット２０と室内側ユニット２１とが一つのベース部６３に収容された状態で、車両５に設置されている構成でもよい。室内側ユニット２１は、室内熱交換器１５、室内ファン１５１、これらに接続されている配管等を含んで構成されている。室内側ユニット２１は、室内熱交換器１５、室内ファン１５１、車室内５１に送風される空気が流通する空気通路２１０等を含んでいる室内熱交換器ユニットである。

【0032】

各室内側ユニット２１において室内熱交換器１５と室内ファン１５１は、車幅方向に並んで設置されている。室内熱交換器１５は、室内ファン１５１よりも車幅方向について外側に設置されている。室内熱交換器１５は、熱交換コア部が上下方向および車両５の前後方向に平行な通風面を形成するような姿勢で設置されている。室内取入口５４は、車室内５１に連通する、車両前後方向に細長い矩形状の開口部であり、室内熱交換器１５よりも車両幅方向について車両中央側に設置されている。室内ファン１５１は、ファンの回転軸方向に空気を吸い込む吸込み部を有してファンの遠心方向に吹き出す遠心式のファンを有する。

【0033】

各空調ユニットには、２個の室内ファンが前後方向に並んで設けられている。空調空気を吹き出す吹出口５３は、各室内ファン１５１の吹出し部に接続されている。各室内ファン１５１の吹出し部は送風ダクト５２に接続されており、吹出口５３は送風ダクト５２内の送風通路５２０に連通している。したがって、各室内ファン１５１の吸引力によって室内取入口５４を通じて上方に取り出された車室内５１の空気は、室内熱交換器１５の熱交換コア部に対して直交する方向に流れて冷媒と熱交換されて空調される。熱交換コア部を通過後の空調空気は、室内ファン１５１の吸込み部に吸い込まれて、下方に向けて吹出口５３から吹き出され、送風ダクト５２内で他の吹出口５３から吹き出された空気と混合して温調される。このように温調された空気は、車室内５１においてバス車両の前後方向に伸長するように送風ダクト５２における天井側の車両５の幅方向両側部位や車室内天井部付近の各室内吹出口から車室内全体に向けて送風される。

【0034】

図７に示すように、複数の空調ユニット２Ａ～２Ｄは、燃料電池５００と水素収容タンク５０１とが搭載された燃料電池車に設置されている。複数の空調ユニット２Ａ～２Ｄは、燃料電池車が備える二次電池から供給される電力を使用して空調運転を行うように構成されている。したがって車両用空調装置４は、二次電池に蓄電された電力を、圧縮機１１、四方弁１２、電磁弁１７、室外ファン１３１、室内ファン１５１等の運転のために使用して、冷房運転、暖房運転、除霜運転等を実施する。

【0035】

複数の空調ユニット２Ａ～２Ｄは、車両５の屋根または屋根内において前後方向について燃料電池５００と水素収容タンク５０１との間に位置するように設置されている。複数の空調ユニット２Ａ～２Ｄは、その天部の位置が燃料電池５００と水素収容タンク５０１よりも低くなるように設置されている。複数の空調ユニット２Ａ～２Ｄの上下方向の寸法は、その天部の位置が燃料電池５００と水素収容タンク５０１よりも低くなるように設定されている。

【0036】

図８に示すように、空調ユニット２Ａと空調ユニット２Ｂのそれぞれの吹出口５３から吹き出された空調風は、送風ダクト５２内で互いに混合させてから、車室内５１において一方側領域である、前方に向かって右側領域に配された各室内吹出口から車室内５１に提供される。空調ユニット２Ａと空調ユニット２Ｂのそれぞれの吹出口５３から吹き出された空調風は、送風ダクト５２内で互いに混合させてから、車室内５１において他方側領域である、前方に向かって左側領域に配された各室内吹出口から車室内５１に提供される。このように同じグループに属する空調ユニットは、それぞれが吹き出した空調空気を混合させてから車室内５１に提供するように構成されている。さらに異なるグループに属する空調ユニットは、それぞれが吹き出した空調空気を車室内５１において異なる場所に提供するように構成されている。

【0037】

各空調ユニットは、室内側ユニット２１である室内熱交換器ユニットと、室外熱交換器ユニット２０Ａと、圧縮機ユニット２０Ｂとを有する。圧縮機ユニット２０Ｂは、ヒートポンプサイクル１０に含まれる圧縮機１１を少なくとも含み、室外熱交換器ユニット２０Ａと室内熱交換器ユニットの間に隣接して設けられている。圧縮機ユニット２０Ｂは、ヒートポンプサイクル１０に含まれる流路切換装置としての四方弁１２を含んでいる。四方弁１２は、暖房運転と冷房運転とにわたって冷媒経路を切り換え可能な流路切換装置である。

【0038】

図１２に示すように、室内側ユニット２１には、電源供給線や各種の信号線を含むハーネス７１、リレー装置７２、圧縮機１１を制御するインバータ装置７３、ヒューズボックス７４、制御装置３等の電装部品が設置されている。リレー装置７２、インバータ装置７３、ヒューズボックス７４、制御装置３等は、室内取入口５４と室内熱交換器１５とをつなぐ空気通路２１０に設けられている。

【0039】

ハーネス７１は、送風ダクト５２内から室内側ユニット２１に延びるように配され、各空調ユニットに向けて分岐して延びている。ハーネス７１が送風ダクト５２内から室内側ユニット２１に露出する部位は、室内ファン１５１の近傍である。ハーネス７１を配線するスペースを確保するために、仕切り板２１１は、隣の室内側ユニット２１の室内ファン１５１側に偏った位置に設置されている。仕切り板２１１は、隣接する室内側ユニット２１における２つの室内熱交換器１５を連結する機能を果たしており、振動に対する強度向上に寄与している。

【0040】

図１３に示すように、四方弁１２は、冷媒通路を形成する配管が接続されている一方側部１２０と、冷媒通路を形成する配管が接続されている他方側部１２１とを有するハウジングを備える。一方側部１２０には、圧縮機１１に連結されて圧縮機側通路１２２を形成する配管が接続されている。他方側部１２１には、室内熱交換器１５に連結されて通路１２５を形成する配管と、アキュムレータ１６に連結されて通路１２３を形成する配管と、室外熱交換器１３に連結されて通路１２３を形成する配管とが接続されている。このように他方側部１２１は、接続されている配管の個数が一方側部１２０よりも多い。他方側部１２１は、ハウジングにおいて一方側部１２０の反対側に位置し、一方側部１２０よりも車幅の中央に対して外側に位置するように設けられている。

【0041】

四方弁１２のハウジングは、一方側部１２０が車幅の中央に向き、他方側部１２１が車両５の中央対して外側を向くように設置されている。したがって、圧縮機１１に連結されている配管は、四方弁１２から車幅の中央に向けて延びるように一方側部１２０に接続されている。室内熱交換器１５に連結されている配管は、四方弁１２から、車幅の中央に対して外側に向けて延びるように他方側部１２１に接続されている。室外熱交換器１３に連結されている配管は、四方弁１２から、車幅の中央に対して外側に向けて延びるように他方側部１２１に接続されている。アキュムレータ１６に連結されている配管は、四方弁１２から、車幅の中央に対して外側に向けて延びるように他方側部１２１に接続されている。

【0042】

図１３に示すように、四方弁１２はアキュムレータと圧縮機１１よりも車幅の中央に対して外側に設置されている。ヒートポンプサイクル１０において減圧装置として機能する固定絞り装置１４は、四方弁１２よりも車幅の中央に対して外側に設置されている。固定絞り装置１４は、ヒートポンプサイクル１０に含まれる機能部品のうち、圧縮機ユニット２０Ｂにおいて、車幅の中央に対して最も外側に設置されている。四方弁１２は、天部がアキュムレータ１６や圧縮機１１よりも低い位置にある。このため、車両５の外側から作業を行う場合に、遠くまで手が延ばしやすく、作業負担を軽減することができる。

【0043】

圧縮機１１は、四方弁１２と圧縮機１１とを連結する配管１１３が接続されている接続部１１１と、アキュムレータ１６と圧縮機１１とを連結するホース配管１１２が接続されている接続部１１０と、を備えている。接続部１１０は、圧縮機１１において接続部１１１よりも車幅の中央寄りに設けられている。つまり、接続部１１０は、接続部１１１よりも車幅の中央に対して内側に設置されている。この構成によれば、冷媒配管の長さを短く設置できる圧縮機ユニット２０Ｂを構成することができる。

【0044】

圧縮機ユニット２０Ｂは、室外熱交換器ユニット２０Ａと室内側ユニット２１との間において、車幅方向の長さが室外熱交換器ユニット２０Ａや室内側ユニット２１と同じ長さとなるように設置されている。圧縮機ユニット２０Ｂは、車幅の中央に対して外側から内側に向けて、四方弁１２、アキュムレータ１６、圧縮機１１の順に並ぶように設置されている。さらに四方弁１２、アキュムレータ１６および圧縮機１１は、車両５の幅方向に重なる部分を有するように並んでいる。この配置によれば、圧縮機ユニット２０Ｂの車両前後方向の長さを小さく抑えることに寄与している。さらに四方弁１２、アキュムレータ１６および圧縮機１１は、車両５の幅方向に一列に並ぶように設置されていることが好ましい。

【0045】

ヒートポンプサイクルを有する空調ユニットを用いて車室内の空調を行う車両用空調装置の場合、熱交換器を除霜する除霜運転を実施すると、車室内への空調吹き出し温度が除霜運転によって大きく低下してしまうという課題がある。この実施形態の車両用空調装置４はこの課題を解決することができる。車両用空調装置４の制御装置３は、空調操作部４０の強制運転指令スイッチまたは自動運転スイッチが操作されることによって運転指令が入力部３０に入力されると、後述する制御を実行する。

【0046】

制御装置３の演算処理部３１は、車両用空調装置４が備えるすべての室外熱交換器１３について、着霜条件が成立するか否かを判定する。着霜条件は、室外熱交換器１３に霜が付着する状態または霜の付着が予測される状態であると成立する。室外熱交換器１３に着霜すると室外熱交換器１３における熱交換性能が低下して車室内５１への空調出力が損なわれるため、この状態を解消するために制御装置３は、この判定処理を繰り返し実行する。演算処理部３１は、着霜条件が成立していないと判定している間は、空調操作部４０からの運転指令に基づいた暖房運転または冷房運転を継続して実施する。

【0047】

演算処理部３１は、例えば、外気温度センサ１８３が検出する外気温度と配管温度センサ１８２が検出する冷媒温度との温度差が基準値以上である場合は着霜条件が成立すると判定する。この温度差が基準値を下回る場合は着霜条件が成立しないと判定し、この判定処理を繰り返し実行する。基準値は、霜が付着する状態または霜の付着が予測される状態における、実験で求めた温度差であり、あらかじめ定められている。着霜条件が成立する場合は、チューブやフィン等の表面温度が氷点を下回ることで外気中の水分が凝固する場合であるので、通常は暖房運転中であることが想定できる。したがって、図２に示す冷媒流れである場合であって室外熱交換器１３が蒸発器として機能するので、配管温度センサ１８２が検出する冷媒温度は室外熱交換器１３において外気との熱交換を行った後の冷媒温度になる。冷媒温度は、熱交換コア部のフィンの温度を代用してもよい。着霜条件が成立するか否かは、外気温度と、冷媒温度、配管温度、フィン温度のいずれかとを用いて判定することができる。

【0048】

制御装置３は、着霜条件が成立すると判定した場合、所定時間が経過してから除霜運転を実施する。この所定時間は着霜条件が成立したときから除霜運転を開始するまでの遅延時間として設定されている。このように着霜条件が成立しても除霜運転を遅らせることにより、暖房運転をできるだけ継続して車室内５１への暖房出力の低下を遅らせることができる。所定時間が経過すると、制御装置３は、除霜条件が成立した室外熱交換器１３を有する空調ユニット以外の他の空調ユニットについて暖房出力を増加させる処理を実行する。例えば、制御装置３は、除霜運転を行わない空調ユニットについて圧縮機１１の冷媒吐出量を増加させるように回転数等を制御して、当該空調ユニットの暖房出力を増加させる。制御装置３は、除霜条件が成立した室外熱交換器１３を有する空調ユニットについて除霜運転を実施する。制御装置３は、図３を参照して前述したように、四方弁１２を制御し、電磁弁１７を開状態に制御し、圧縮機１１、室外ファン１３１をそれぞれ運転し、室内ファン１５１を停止する。このように除霜運転を実施する空調ユニットと同じグループに属する他の空調ユニットについて暖房運転を継続するため、車室内５１において同じ領域に送風される空調温度が除霜運転によって大きく低下することを回避できる。

【0049】

この除霜運転は、演算処理部３１が除霜終了条件が成立したと判定するまで継続する。除霜終了条件は、例えば、除霜運転を実施している空調ユニットにおいて配管温度センサ１８２によって検出された冷媒温度があらかじめ定めた閾値以上になると成立するように設定することができる。また、除霜終了条件は、あらかじめ定めた除霜運転時間が経過すると成立するように設定してもよい。また、除霜終了条件は、あらかじめ定めた除霜運転時間が経過する前であっても、除霜運転を実施している空調ユニットにおいて配管温度センサ１８２によって検出された冷媒温度があらかじめ定めた閾値以上になった場合に成立するように設定してもよい。演算処理部３１が除霜終了条件が成立したと判定すると、制御装置３は除霜運転を終了して除霜運転から暖房運転に変更するように空調ユニットを制御する。

【0050】

次に、第１実施形態の車両用空調装置４がもたらす作用、効果について説明する。車両用空調装置４は、車両５の屋根または屋根内に搭載されて、ヒートポンプサイクル１０を有して車室内５１に対して空調空気を提供する複数の空調ユニットを備える。各空調ユニットは、室内熱交換器ユニットと室外熱交換器ユニット２０Ａと圧縮機ユニット２０Ｂとを備える。室内熱交換器ユニットは、ヒートポンプサイクル１０に含まれる室内熱交換器１５と車室内５１に送風される空気が流通する空気通路２１０とを含んでいる。室外熱交換器ユニット２０Ａは、ヒートポンプサイクル１０に含まれる室外熱交換器１３と外気が流通する通路とを含んでいる。圧縮機ユニット２０Ｂは、ヒートポンプサイクル１０に含まれる圧縮機１１を少なくとも含み、室外熱交換器ユニット２０Ａと室内熱交換器ユニットの間に隣接して設けられている。

【0051】

この車両用空調装置４によれば、冷媒流動を制御する圧縮機１１を少なくとも含む圧縮機ユニット２０Ｂを、室外熱交換器１３および外気通路を含むユニットと室内熱交換器１５および空気通路を含むユニットとの間に隣接して設置する。これにより、熱交換するための、室外側の通路と室内側の通路とを離して配置することで、各通路スペースを確保でき、これらの通路スペースの間に、圧縮機１１および冷媒配管を含むヒートポンプサイクル１０の機能部品を集約して設置することができる。したがって、この車両用空調装置４によれば、車両５の屋根または屋根内に搭載された空調ユニットの省スペース化を図ることができる。

【0052】

圧縮機ユニット２０Ｂは、ヒートポンプサイクル１０に含まれて暖房運転と冷房運転とにわたって冷媒経路を切り換え可能な流路切換装置を含んでいる。これにより、室外熱交換器ユニット２０Ａと室内熱交換器ユニットの間に、圧縮機１１、流路切換装置およびこれらに接続されている冷媒配管等の機能部品を集約して設置することで、空調ユニットの設置スペースを抑制できる。

【0053】

さらに流路切換装置は、冷媒通路を形成する配管が接続されている一方側部と、冷媒通路を形成する配管が接続されている他方側部とを有するハウジングを備える。他方側部は、接続されている配管の個数が一方側部よりも多く、ハウジングにおいて一方側部の反対側に位置し、一方側部よりも車幅の中央に対して外側に位置するように設けられている。この構成によれば、室外熱交換器ユニット２０Ａと室内熱交換器ユニットの間に、配管接続数が数多い流路切換装置という機能部品を他の機能部品とともに集約して設置することで、空調ユニットの設置スペースを抑制できる。

【0054】

流路切換装置の一方側部には、圧縮機１１に連結されている配管が接続されている。流路切換装置の他方側部には、室内熱交換器１５に連結されている配管と室外熱交換器１３に連結されている配管とが接続されている。この構成によれば、室外熱交換器ユニット２０Ａと室内熱交換器ユニットの間に、圧縮機１１、室内熱交換器１５および室外熱交換器１３のそれぞれと流路切換装置との接続配管と、各機能部品とを集約して設置することで空調ユニットの設置スペースを抑制できる。

【0055】

圧縮機ユニット２０Ｂは、気相冷媒と液相冷媒とを分離する気液分離装置をさらに含んでいる。流路切換装置の他方側部には、気液分離装置に連結されている配管が接続されている。この構成によれば、室外熱交換器ユニット２０Ａと室内熱交換器ユニットの間に、圧縮機１１、室内熱交換器１５、室外熱交換器１３および気液分離装置のそれぞれと流路切換装置との接続配管と、各機能部品とを集約して設置することで空調ユニットの設置スペースを抑制できる。

【0056】

流路切換装置は、気液分離装置および圧縮機１１よりも車幅の中央に対して外側に設置されている。この構成によれば、配管接続数が数多い流路切換装置という機能部品を他の機能部品よりも外側に設置することにより、メンテナンス時等の配管接続作業等を車両５の左または右の外側から行いやすい車両用空調装置４を提供できる。

【0057】

車両用空調装置４は、車幅の中央に対して外側から内側に向けて、流路切換装置、気液分離装置、圧縮機１１の順に並んで設置されている。この構成によれば、配管接続数が数多い流路切換装置という機能部品を他の機能部品に対して最も外側に設置ことで、圧縮機ユニット２０Ｂにおいて多くの配管を車両５の左または右の外側に集めることができ、配管作業性に優れた車両用空調装置４を提供できる。

【0058】

流路切換装置、気液分離装置および圧縮機１１は、車両５の幅方向に重なる部分を有するように並んでいる。この構成によれば、室外熱交換器ユニット２０Ａと室内熱交換器ユニットの間に設置する圧縮機ユニット２０Ｂについて、車両５の前後方向の長さを抑える空調ユニットを提供でき、省スペース化に寄与する。

【0059】

ヒートポンプサイクル１０に含まれて冷媒を減圧膨張する減圧装置は、流路切換装置よりも車幅の中央に対して外側に設置されている。減圧装置は室外熱交換器１３と室内熱交換器１５とをつなぐ通路に設けられているため、この構成によれば、減圧装置を他の機能部品よりも外側に設置することで、室外熱交換器１３と室内熱交換器１５との配管接続作業等を車両５の外側から行いやすい車両用空調装置４を提供できる。また、圧縮機ユニット２０Ｂと室外熱交換器１３や室内熱交換器１５とを連結する配管を車両５の外側に敷設することができる。また、比較的周囲空間が広い車両５の外側に敷設できることにより、配管に関する配置自由度が高い車両用空調装置４を提供できる。さらに圧縮機ユニット２０Ｂに、減圧装置を含めた多くの機能部品を集約して設置することができる。

【0060】

少なくとも一つの空調ユニットは、一つのベース部６３に収容されている。この構成によれば、コンパクトな空調ユニットを一つのベース部６３に収容した状態で、車両５の屋根または屋根内に搭載可能な車両用空調装置４を提供できる。

【0061】

複数の空調ユニットの少なくとも２つは、車両５の前後方向に並んで設置されている。この車両用空調装置４によれば、各空調ユニットの省スペース化が図れるので、車両５の前後方向について、複数の空調ユニットに必要な設置スペースを抑えることに寄与する。

【0062】

車両５の前後方向に隣接している２つの空調ユニットは、室内熱交換器ユニット同士が隣接するように設置されている。隣接する２つの室内熱交換器ユニットにおいてそれぞれの室内熱交換器１５を通過した空気が流れる通路と通路とを仕切る仕切り板２１１を備えている。この構成によれば、隣接している２つの空調ユニットの間を仕切り板２１１によって区画できるので、２つの空調ユニットについて車両５の前後方向長さを抑えた車両用空調装置４を提供できる。

【0063】

複数の空調ユニットは、各グループについて空調空気を互いに混合させてから車室内５１に提供するように設けられた２つ以上のグループに分類されて搭載されている。２つ以上のグループは車両５の幅方向に並んでいる。この構成によれば、各グループの搭載スペースについて省スペース化が図れるとともに、２つ以上のグループの搭載スペースについても省スペースが図れる。

【0064】

さらに２つ以上のグループは、それぞれ車室内５１において異なる場所に空調空気を提供するように設けられている。この構成によれば、車室内５１の異なる場所に空調空気を提供する２つ以上のグループの搭載スペースについて省スペースが図れる。

【0065】

制御装置３は、複数の空調ユニットが有する熱交換器のうち着霜条件が成立した熱交換器がある場合に、着霜条件が成立した熱交換器を備える空調ユニットについて除霜運転を実施する。さらに制御装置３は、除霜運転を実施する空調ユニットと同じグループに属する他の空調ユニットについては圧縮機１１による冷媒吐出量を増加させて暖房運転を実施する。この制御によれば、除霜運転時に他の空調ユニットが実施する暖房運転を暖房出力を大きくして実施するため、除霜運転による車室内５１への吹き出し温度の低下をさらに抑えることが可能な空調を提供できる。

【0066】

制御装置３は、複数の空調ユニットが有する熱交換器のうち着霜条件が成立した熱交換器がある場合に、暖房運転を継続し、所定の遅延時間が経過後、暖房運転から除霜運転に切り換える。この制御によれば、着霜条件が成立したときに即座に除霜運転を実施せずに暖房運転を継続することができるので、暖房運転を長く実施でき、車室内５１の乗員に対する暖房感をできるだけ長く提供する車両用空調装置４を提供できる。

【0067】

複数の空調ユニットは、各グループについて空調空気を互いに混合させてから車室内５１に提供するように設けられた２つ以上のグループに分類されている。制御装置３は、各グループにおいて除霜運転を実施中である空調ユニット以外の空調ユニットについては暖房運転を実施する。これによれば、除霜運転を実施する空調ユニットと同じグループに属する他の空調ユニットについては暖房運転を継続する。これにより、除霜運転を実施する空調ユニットによる暖房出力の低下を、車室内５１において同じ領域に送風する他の空調ユニットの暖房出力が補うため、この領域に送風される吹き出し温度が大きく低下することを回避する車両用空調装置４を提供できる。

【0068】

さらに２つ以上のグループはそれぞれ車室内５１において異なる場所に空調空気を提供するように設けられている構成により、車室内５１において異なる場所に提供される吹き出し温度が大きく低下することを回避できる。このため、車室内５１の広い範囲にわたって除霜運転時の暖房感を改善することができる。

【0069】

同一のグループに属する空調ユニットは一つのベース部６３に収容されている。この構成によれば、同一グループに属する空調ユニットを一つのベース部６３に収容した状態で、車両５の屋根または屋根内に設置できるので、車両５への搭載性に優れた車両用空調装置４を提供できる。

【0070】

複数の空調ユニットは、空調空気を互いに混合させてから車室内５１の一方側領域に提供する第１グループ４Ａと、空調空気を互いに混合させてから車室内５１の他方側領域に提供する第２グループ４Ｂとに分類されている。制御装置３は、第１グループ４Ａと第２グループ４Ｂのそれぞれにおいて除霜運転を実施中である空調ユニット以外の空調ユニットについては暖房運転を実施する。これによれば、車室内５１において一方側部と他方側部とに提供される吹き出し温度が大きく低下することを回避できるので、車室内５１の広い範囲にわたって除霜運転時の暖房感を改善することができる。

【0071】

室外熱交換器１３は、車両５の屋根面に対して前方側または後方側が高い位置となるように傾斜した姿勢で設置されている。これによれば、室外熱交換器ユニット２０Ａの車両前後方向の長さ寸法を抑えることができる車両用空調装置４を提供できる。さらにこの構成は、通風エリアを大きくできるので、外気の通風抵抗を抑制し、冷房能力を高めることにも寄与している。

【0072】

空調ユニットは燃料電池車に搭載されていることが好ましい。この場合、空調ユニットの省スペース化が図れるので、車両５に搭載される燃料電池５００や水素収容タンク５０１の設置スペースに与える影響が小さい車両用空調装置４を提供できる。

【0073】

空調ユニットは、車両５の屋根または屋根内に搭載された、燃料電池５００と水素収容タンク５０１の間に設置されている。この構成によれば、空調ユニットの省スペース化が図れるので、空調ユニットを搭載可能な、燃料電池５００と水素収容タンク５０１の間の設置スペースを抑えることができる車両５を提供できる。

【0074】

空調ユニットは電気自動車に搭載されていることが好ましい。この場合、空調ユニットの省スペース化が図れるので、車両５に搭載される走行用モータや二次電池の設置スペースに与える影響が小さい車両用空調装置４を提供できる。

【0075】

空調ユニットはハイブリッド車両に搭載されていることが好ましい。この場合、空調ユニットの省スペース化が図れるので、車両５に搭載される走行用モータ、二次電池、エンジン等の設置スペースに与える影響が小さい車両用空調装置４を提供できる。

【0076】

（第２実施形態）
第２実施形態では、車両用空調装置４が実行する他の制御について図１４を参照して説明する。図１４のフローチャートに示す制御処理は、空調運転時に複数の空調ユニットが共振して振動が大きくなることを抑制するために、空調運転中に行われる。以下、第１実施形態と相違する内容について説明する。

【0077】

車両用空調装置４が実施する制御処理の一例を図１４のフローチャートにしたがって説明する。車両用空調装置４の制御装置３は、空調操作部４０の強制運転指令スイッチまたは自動運転スイッチが操作されることによって運転指令が入力部３０に入力されると、図１４に示すフローチャートの各ステップにおける処理を順に実行し、これらのステップを反復処理する。図１４のフローチャートに示す処理に係る制御プログラムは、制御装置３の記憶部に記憶されている。

【0078】

まず、制御装置３は、ステップＳ１００で、車両用空調装置４が備える複数の空調ユニットについて共振抑制条件が成立するか否かを判定する。共振抑制条件は、各空調ユニットが備える圧縮機１１の振動に起因して空調ユニット間で共振が発生する状態または共振の発生が予測される状態である場合に成立する。空調ユニット間で共振が発生すると、うなり音や振動音が大きくなり、車室内５１の騒音となる。特にエンジンを備えていない燃料電池車、電気自動車、モータ走行時のハイブリッド車両においては、うなり音や振動音が車室内５１の騒音となりやすく、この状態を解消するためにステップＳ１００の判定処理を繰り返し実行することが有用である。ステップＳ１００で共振抑制条件が成立していないと判定している間は、空調操作部４０からの運転指令に基づいた暖房運転、冷房運転等を継続して実施する。なお、制御装置３は、暖房運転、冷房運転等において、複数の空調ユニットにおける空調出力を同レベルに制御しているため、各圧縮機１１の回転数は同レベルに制御されている。

【0079】

ステップＳ１００では、例えば、各空調ユニットが備える圧縮機１１の回転数が所定の共振範囲に入った場合に共振抑制条件が成立すると判定する。圧縮機１１の回転数が共振範囲の回転数に含まれない場合は共振抑制条件が成立しないと判定し、この判定処理を繰り返し実行する。共振範囲の回転数は、実機を用いた実験結果から得られた数値であり、あらかじめ定められて制御装置３の記憶部に記憶されている。

【0080】

演算処理部３１は、ステップＳ１００で、共振抑制条件が成立すると判定すると、次のステップＳ２００で各圧縮機１１の回転数を制御する処理を実行する。制御装置３は、共振抑制条件が成立する圧縮機１１について回転数を所定値分下げるように制御し、共振抑制条件が成立する圧縮機１１と同じグループに属する他の空調ユニットの圧縮機１１について回転数を所定値分上げるように制御する。この制御処理により、同じグループに属する空調ユニットにおいて圧縮機１１の回転数が共振点を外したものになって共振を抑制できる。さらに、同じグループに属する空調ユニットにおいて回転数を下げる圧縮機と上げる圧縮機１１とに制御するので、トータルの回転数の大きな変化を抑えるため空調出力の変動を抑えることができる。

【0081】

ステップＳ２００において制御装置３は、共振抑制条件が成立する圧縮機１１について回転数を所定値分上げるように制御し、共振抑制条件が成立する圧縮機１１に隣接する空調ユニットの圧縮機１１について回転数を所定値分下げるように制御してもよい。この制御処理により、隣接する空調ユニットにおいて圧縮機１１の回転数が共振点を外したものになって共振を抑制することができる。

【0082】

図９に示すような位置関係に設置された４個の空調ユニット２Ａ～２Ｄの場合には、例えば空調ユニット２Ａと空調ユニット２Ｄの圧縮機１１について共振抑制条件が成立したとき、次のように圧縮機１１の回転数を制御すればよい。空調ユニット２Ａと空調ユニット２Ｄの各圧縮機１１について回転数を所定値分下げるように制御し、空調ユニット２Ｂと空調ユニット２Ｃの各圧縮機１１について回転数を所定値分上げるように制御する。これにより、車両５の幅方向や前後方向に隣接する空調ユニットにおいて圧縮機１１の回転数が共振点を外した回転数になって、車両５の屋根または屋根内において隣接する空調ユニットの共振を抑制できる。さらに同じグループに属する空調ユニット２Ａ，２Ｂと空調ユニット２Ｃ，２Ｄのそれぞれにおいてトータルの回転数の変化を抑えることができるので、車室内５１に対する空調出力が変動してしまうことを抑えることができる。

【0083】

また、制御装置３は、ステップＳ２００で共振抑制条件が成立する圧縮機１１について回転数を所定値分上げるように制御し、共振抑制条件が成立する圧縮機１１と同じグループに属する空調ユニットの圧縮機１１について回転数を所定値分下げるように制御してもよい。

【0084】

制御装置３は、ステップＳ２００において、回転数を所定値分下げる圧縮機１１と、回転数を所定値分上げる圧縮機１１とを、所定時間経過毎に入れ換えるように制御する処理を実行する。したがって、ステップＳ２００において、各圧縮機１１は、回転数を低下させる処理と回転数を上げる処理とに交互に制御されることになる。

【0085】

ステップＳ２００の制御処理は、演算処理部３１がステップＳ３００で共振抑制条件が成立しないと判定するまで継続する。演算処理部３１がステップＳ３００で共振抑制条件が成立しないと判定すると、制御装置３はステップＳ４００でステップＳ２００の共振抑制制御を終了し、再びステップＳ１００に戻って以降の処理を繰り返し実行する。

【0086】

第２実施形態の制御装置３は、複数の圧縮機１１のうち共振が発生し得る所定の回転数条件を満たす圧縮機１１がある場合に、この回転数条件を満たす圧縮機１１の回転数と、回転数条件を満たす圧縮機１１を有する空調ユニットに隣接する他の空調ユニットに属する圧縮機１１の回転数とをずらすように制御する。これによれば、隣接する関係にある圧縮機１１について回転数をずらすように制御する。これにより、隣接する空調ユニット間で共振が発生することを回避することができる。

【0087】

第２実施形態の制御装置３は、複数の圧縮機１１のうち共振が発生し得る所定の回転数条件を満たす圧縮機１１がある場合に、この回転数条件を満たす圧縮機１１の回転数と、回転数条件を満たす圧縮機１１と同じグループに属する他の圧縮機１１の回転数とをずらすように制御する。これによれば、同じグループに属する圧縮機１１について回転数をずらすように制御する。これにより、隣接する空調ユニット間で共振が発生することを回避することができる。また、所定の回転数条件を満たしている一方の圧縮機１１の回転数を増加させ、他方の圧縮機１１の回転数を低減する場合には、共振を抑制しつつ、車室内５１において同じ領域に送風する空調ユニットの空調出力が大きく変化することを回避できる。

【0088】

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

【0089】

前述の実施形態において図示する車両用空調装置４は複数の空調ユニットを有する構成であるが、明細書に開示の目的を達成可能な車両用空調装置は、１個の空調ユニットを有する構成でもよい。

【0090】

前述の実施形態において第１流路切換装置の一例として説明されている四方弁１２は、複数の電磁弁を組み合わせて構成される流路切換手段により代替することもできる。

【0091】

前述の実施形態において図示する車両用空調装置４は、４個の空調ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを備えている。明細書に開示の目的を達成可能な車両用空調装置４が備える空調ユニットの個数は、１個以上の任意の数であればよく４個に限定するものではない。

【0092】

前述の実施形態において車両用空調装置４が有する複数の空調ユニットは、第１グループ４Ａと第２グループ４Ｂとの２つのグループに分類されているが、この個数のグループに限定するものではない。車両用空調装置４が有する複数の空調ユニットは、２つ以上の任意の数のグループに分類することができる。

【0093】

前述の実施形態において２つのグループは、それぞれの空調ユニットが吹き出した空調空気を混合させてから車室内５１における右側領域と左側領域とに提供するが、このような構成に限定されない。例えば２つのグループは、各グループの空調ユニットが吹き出した空調空気を混合させてから車室内５１における前側領域や後側領域に提供するように構成してもよい。

【0094】

前述の実施形態において制御装置３は、除霜運転を行わない空調ユニットについて圧縮機１１の冷媒吐出量を増加させるように回転数等を制御する。制御装置３、この処理の代わりにまたはこの処理に加えて、送風量を増加させるように室内ファン１５１を制御してもよい。この処理を実施する場合にも、暖房風を大きくできるため、除霜運転による暖房感の低下を抑えることが可能な空調を提供できる。

【符号の説明】

【0095】

２Ａ…空調ユニット、 ２Ｂ…空調ユニット
２Ｃ…空調ユニット、 ２Ｄ…空調ユニット
５…車両、 １０…ヒートポンプサイクル、 １１…圧縮機
１３…室外熱交換器、 １５…室内熱交換器
２０Ａ…室外熱交換器ユニット、 ２０Ｂ…圧縮機ユニット
２１…室内側ユニット（室内熱交換器ユニット）
５１…車室内、 ２１０…空気通路（通路）

【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】