(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】2023-11-17
(45)【発行日】2023-11-28
(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 20060101AFI20231120BHJP
【ＦＩ】
B60H1/22 651A
B60H1/22 671
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019139199
(22)【出願日】2019-07-29
(65)【公開番号】P2021020596
(43)【公開日】2021-02-18
【審査請求日】2022-06-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000001845
【氏名又は名称】サンデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000383
【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石関 徹也
(72)【発明者】
【氏名】荒木 大典
【審査官】町田 豊隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２３２７３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１９２９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１８４１０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｈ １／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒を放熱させる放熱器と、前記冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられ前記冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器とを含む冷媒回路と、
熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置と、前記空気流通路に設けられ前記熱媒体を放熱させる空気流通路内熱交換器とを含み、前記熱媒体加熱装置で加熱された前記熱媒体が循環する補助加熱部と、
前記室外熱交換器と前記吸熱器との間に形成される第１冷媒流通路から分岐して流通される前記冷媒に吸熱させて前記熱媒体の熱交換を行う熱媒体－冷媒熱交換器と、
前記冷媒回路を用いた空調運転の可否を判断する空調運転実行判断部と、
補助暖房機能を追加するか否かの判断を行う補助暖房実行判断部と、
前記空調運転実行判断部で前記冷媒回路を用いた空調運転が可能と判断され、前記補助暖房実行判断部で補助暖房機能の追加が必要と判断されたときは、前記熱媒体加熱装置の出力を所定の出力制限値以下に制限して駆動する駆動制御部と、
外気温が予め設定された所定の温度閾値以下か否かを判断する外気温判断部を備え、
前記冷媒回路は、
前記放熱器と前記室外熱交換器との間に形成される第２冷媒流通路から分岐し、前記室外熱交換器を迂回して前記第１冷媒流通路に接続される第３冷媒流通路を備え、
前記補助加熱部は、
前記熱媒体加熱装置で加熱された前記熱媒体を、前記熱媒体－冷媒熱交換器を介して再び前記熱媒体加熱装置に流入させる第１熱媒体循環回路と、
前記熱媒体加熱装置で加熱された前記熱媒体を、前記熱媒体－冷媒熱交換器に流入させ、前記熱媒体－冷媒熱交換器から流出された前記熱媒体を前記空気流通路内熱交換器に流入させ、前記空気流通路内熱交換器から流出された前記熱媒体を再び前記熱媒体加熱装置に流入させる第２熱媒体循環回路と、を備え、
前記駆動制御部は、
前記外気温判断部にて外気温が前記温度閾値以下と判断されると、前記第１熱媒体循環回路で前記熱媒体を循環させて、前記熱媒体－冷媒熱交換器において、前記第１熱媒体循環回路で循環する前記熱媒体と、前記第３冷媒流通路を通って前記熱媒体－冷媒熱交換器に流入する前記冷媒とを熱交換させる、
車両用空気調和装置。
【請求項2】
前記出力制限値は、前記熱媒体加熱装置の最大出力の５０％以下に設定される、請求項１に記載の車両用空気調和装置。
【請求項3】
前記駆動制御部は、前記空調運転実行判断部において、前記冷媒回路を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は前記冷媒回路を用いた空調運転ができないと判断されたとき、
前記熱媒体加熱装置の前記出力制限値による出力制限を解除して前記熱媒体を加熱させると共に、前記熱媒体を前記第２熱媒体循環回路で循環させて、前記空気流通路を流通する前記空気を加熱させる、
請求項１又は２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、電気自動車やハイブリッド車などの車両に適用される車両用空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車業界では、ＣＯ２排出量削減に向けた省燃費化を実現させるため、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの電動モータを用いて走行する車両（以下、これらを「電動車両」と称する）の研究開発が進められている。そして、電動車両に搭載される空気調和装置は、エンジンの廃熱を利用できない電気走行時においても暖房運転が行えるヒートポンプサイクルが利用されている。
【0003】
ヒートポンプシステムを利用した空気調和装置としては、例えば下記特許文献１に開示されるように、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられ冷媒を放熱させる凝縮器として機能する放熱器と、車室内側に設けられ冷媒を吸熱させる蒸発器として機能する吸熱器と、車室外側に設けられ通風される外気により冷媒を吸熱させる蒸発器又は放熱させる凝縮器として機能する室外熱交換器が接続された冷媒回路を備えている。この空気調和装置は、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」、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」、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と室外熱交換器において吸熱させる「除湿暖房モード」、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる「除湿冷房モード」などの各空調モードが切り換え可能となっている。
【0004】
また、特許文献１の空気調和装置には、外気温が低温（例えば０℃以下）のときの補助暖房機能を実現する手段として、循環ポンプと、熱媒体加熱装置（ＥＣＨ）と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路の空気の流れに対して放熱器の空気上流側となる空気流通路内に設けられた熱媒体―空気熱交換器とを備える熱媒体循環回路を備えている。この熱媒体循環回路は、循環ポンプにより循環する熱媒体が熱媒体加熱装置により加熱され、空気流通路内に設けられた熱媒体―空気熱交換器がヒータコアとなって暖房運転を補助している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１６－１０７７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献１の装置を含む従来の空気調和装置では、例えば外気温が－１５℃を下回るような極低温の場合、冷媒の密度の低下に伴い圧縮機で圧縮する質量流量が低下して圧縮機の能力が著しく落ち、正常な暖房運転ができないという問題がある。
【0007】
また、従来の空気調和装置の場合、熱媒体加熱装置のヒータ素子を最大出力（１００％）で駆動させてしまうと耐久性が悪化して故障の原因となり得るため、例えばヒータ出力が最大出力の５０％程度となるように、その駆動が制限されている。
【0008】
そのため、従来の空気調和装置では、外気温が極低温となった場合、正常な暖房運転ができず、また熱媒体加熱装置の出力が制限されているため暖房性能が低く、車室内の環境を良好に保つことは困難であった。
【0009】
本発明は、従来の問題点を解決することを目的とし、熱媒体加熱装置の耐久性の悪化を極力抑えつつ、暖房性能を向上させることのできる車両用空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため、本発明に係る車両用空気調和装置は、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒を放熱させる放熱器と、前記冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられ前記冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器とを含む冷媒回路と、熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置と、前記空気流通路に設けられ前記熱媒体を放熱させる空気流通路内熱交換器とを含み、前記熱媒体加熱装置で加熱された前記熱媒体が循環する補助加熱部と、前記室外熱交換器と前記吸熱器との間に形成される第１冷媒流通路から分岐して流通される前記冷媒に吸熱させて前記熱媒体の熱交換を行う熱媒体―冷媒熱交換器と、前記制御装置は、前記冷媒回路を用いた空調運転の可否を判断する空調運転実行判断部と、補助暖房機能を追加するか否かの判断を行う補助暖房実行判断部と、前記空調運転実行判断部で前記冷媒回路を用いた空調運転が可能と判断され、前記補助暖房実行判断部で補助暖房機能の追加が必要と判断されたときは、前記熱媒体加熱装置の出力を所定の出力制限値以下に制限して駆動する駆動制御部と、を備えている。
【0011】
好適には、前記車両用空気調和装置において、前記出力制限値は、前記熱媒体加熱装置の最大出力の５０％以下に設定されてよい。
【0012】
好適には、前記車両用空気調和装置において、外気温が予め設定された所定の温度閾値以下か否かを判断する外気温判断部を備え、前記冷媒回路は、前記放熱器と前記室外熱交換器との間に形成される第２冷媒流通路から分岐し、前記室外熱交換器を迂回して前記第１冷媒流通路に接続される第３冷媒流通路を備え、前記補助加熱部は、前記熱媒体加熱装置で加熱された前記熱媒体を、前記熱媒体―冷媒熱交換器を介して再び前記熱媒体加熱装置に流入させる第１熱媒体循環回路と、前記熱媒体加熱装置で加熱された前記熱媒体を、前記熱媒体―冷媒熱交換器に流入させ、前記熱媒体―冷媒熱交換器から流出された前記熱媒体を前記空気流通路内熱交換器に流入させ、前記空気流通路内熱交換器から流出された前記熱媒体を再び前記熱媒体加熱装置に流入させる第２熱媒体循環回路と、を備え、前記駆動制御部は、前記外気温判断部にて外気温が前記温度閾値以下と判断されると、前記第１熱媒体循環回路で前記熱媒体を循環させて、前記熱媒体―冷媒熱交換器において、前記第１熱媒体循環回路で循環する前記熱媒体と、前記第３冷媒流通路を通って前記熱媒体―冷媒熱交換器に流入する前記冷媒とを熱交換させてよい。
【0013】
好適には、前記車両用空気調和装置において、前記駆動制御部は、前記空調運転実行判断部において、前記冷媒回路を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は前記冷媒回路を用いた空調運転ができないと判断されたとき、前記熱媒体加熱装置の前記出力制限値による出力制限を解除して前記熱媒体を加熱させると共に、前記熱媒体を前記第２熱媒体循環回路で循環させて、前記空気流通路を流通する前記空気を加熱させてよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、熱媒体加熱装置の耐久性の悪化を極力抑えつつ、暖房性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図2】制御系を示すブロック図である。
【図3】第１補助暖房モードにおける冷媒及び熱媒体の流路を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図4】第２通常補助暖房モードにおける冷媒及び熱媒体の流路を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図5】低温時補助暖房モードにおける冷媒及び熱媒体の流路を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図6】緊急時補助暖房モードにおける熱媒体の流路を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図7】暖房モード選択時における処理内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するために例示するものであって、本発明を限定するものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者などにより考え得る実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範囲、要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
ここで示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するために例示するものであって、本発明を限定するものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者などにより考え得る実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範囲、要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0017】
さらに、本明細書に添付する図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺、縦横の寸法比、形状などについて、実物から変更し模式的に表現される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【0018】
本発明の車両用空気調和装置１は、例えばハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの電動モータの駆動力によって走行可能な電動車両に適用されるものである。
【0019】
また、本明細書において、「温調対象機器」とは、電動車両に搭載され、走行時又は車両駆動時に使用される「バッテリ」、「電動モータ」、「インバーター」、「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」のような、駆動に伴い発熱する熱源となり得る車載機器（車載発熱機器）であり、適切な駆動温度となるように冷却又は加温して温度調整される。本実施形態では、温調対象機器１００として、「バッテリ」を冷却する形態例で説明する。
【0020】
[装置概要]
図１は、本実施形態に係る車両用空気調和装置１の構成を示す図である。
図１又は図２に示すように、車両用空気調和装置１は、車室内の空調（暖房、冷房、除湿及び換気）を行う装置である。車両用空気調和装置１は、車両の車室内に設けられる空調ユニット１０と、車室内及び車室外に亘って設けられる冷媒回路２０と、温調対象機器１００の冷却を行う補助加熱部３０と、車両用空気調和装置１を構成する各部の駆動制御を統括的に行う制御装置４０と、を備えている。
図１は、本実施形態に係る車両用空気調和装置１の構成を示す図である。
図１又は図２に示すように、車両用空気調和装置１は、車室内の空調（暖房、冷房、除湿及び換気）を行う装置である。車両用空気調和装置１は、車両の車室内に設けられる空調ユニット１０と、車室内及び車室外に亘って設けられる冷媒回路２０と、温調対象機器１００の冷却を行う補助加熱部３０と、車両用空気調和装置１を構成する各部の駆動制御を統括的に行う制御装置４０と、を備えている。
【0021】
＜空調ユニット＞
空調ユニット１０は、車室内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有している。
空調ユニット１０は、車室内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有している。
【0022】
空気流通路１１の一端側には、車室外の空気を空気流通路１１に流入させるための外気吸入口１２ａと、車室内の空気を空気流通路１１に流入させるための内気吸入口１２ｂを有する吸入口１２が設けられている。
【0023】
また、空気流通路１１の一端側には、外気吸入口１２ａ又は内気吸入口１２ｂの一方を開放して他方を閉鎖することが可能な吸入口切換ダンパ１３が設けられている。さらに、空気流通路１１の一端側には、空気流通路１１の一端側から他端側に向かって空気を流通させるためのシロッコファンなどの室内送風機１４が設けられている。
【0024】
空気流通路１１の他端側には、空気流通路１１を流通した空気を、車室内の所定箇所に吹き出させる吹出口が設けられている。吹出口は、搭乗者の足元に向かって吹き出させる図示しないフット吹出口、搭乗者の上半身に向かって吹き出させる図示しないベント吹出口、及び車両のフロントガラスの車室内側の面に向かって吹き出させる図示しないデフ吹出口を備え、各吹出口からの空気の吹き出し方向を切り換える図示しない吹出口切換ダンパが設けられている。
【0025】
空気流通路１１における室内送風機１４の空気流通方向下流側には、空気流通路１１を流通する空気を冷却及び除湿するための吸熱器１５が設けられている。また、空気流通路１１における吸熱器１５の空気流通方向下流側には、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための放熱器１６が設けられている。
【0026】
放熱器１６は、空気流通路１１の直交方向一方側に配置され、空気流通路１１の直交方向他方側には、放熱器１６を迂回するバイパス流通路１１ａが形成されている。空気流通路１１における吸熱器１５と放熱器１６との間には、吸熱器１５を通過した空気のうち、放熱器１６に流入する空気とバイパス流通路１１ａを流通する空気との風量割合を調整するためのエアミックスダンパ１７が設けられている。なお、放熱器１６の設置箇所は、空気流通路１１に限定されず、空調ユニット１０の外側としてもよい。
【0027】
エアミックスダンパ１７は、設定される運転モード（空調モード、機器冷却モード）に従って、バイパス流通路１１ａと放熱器１６の何れか一方の空気流通方向上流側を閉鎖して他方を開放したり、放熱器１６の空気流通方向上流側の開度を調整してバイパス流通路１１ａと放熱器１６の両方を開放したりする。空調ユニット１０から車室内に吹き出される空調風の温度は、エアミックスダンパ１７の開度位置を調整することで調整可能となる。
【0028】
＜冷媒回路＞
冷媒回路２０は、上述した吸熱器１５及び放熱器１６と、冷媒を圧縮するための圧縮機２１、冷媒と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２と、全閉と全開との間で弁開度の調整が可能な電子式の膨張弁２３（第１膨張弁２３ａ、第２膨張弁２３ｂ及び第３膨張弁２３ｃ）と、冷媒の流路を開閉するための電磁弁２４（第１電磁弁２４ａ、第２電磁弁２４ｂ）と、冷媒の流路における冷媒の流通方向を規制するための逆止弁２５（第１逆止弁２５ａ、第２逆止弁２５ｂ）と、気体の冷媒と液体の冷媒を分離して気体の冷媒を圧縮機２１に吸入させるためのアキュムレータ２６と、冷媒回路２０内を流れる冷媒と補助加熱部３０を流れる熱媒体との熱交換を行う熱媒体―冷媒熱交換器２７と、を備えている。冷媒回路２０を構成する各部は、例えばアルミニウム管、銅管などの冷媒配管からなる冷媒流通路２０ａ～２０ｇによって冷媒が循環可能に接続されている。冷媒回路２０を流通する冷媒としては、例えば、Ｒ－１３４ａなどが用いられる。
冷媒回路２０は、上述した吸熱器１５及び放熱器１６と、冷媒を圧縮するための圧縮機２１、冷媒と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２と、全閉と全開との間で弁開度の調整が可能な電子式の膨張弁２３（第１膨張弁２３ａ、第２膨張弁２３ｂ及び第３膨張弁２３ｃ）と、冷媒の流路を開閉するための電磁弁２４（第１電磁弁２４ａ、第２電磁弁２４ｂ）と、冷媒の流路における冷媒の流通方向を規制するための逆止弁２５（第１逆止弁２５ａ、第２逆止弁２５ｂ）と、気体の冷媒と液体の冷媒を分離して気体の冷媒を圧縮機２１に吸入させるためのアキュムレータ２６と、冷媒回路２０内を流れる冷媒と補助加熱部３０を流れる熱媒体との熱交換を行う熱媒体―冷媒熱交換器２７と、を備えている。冷媒回路２０を構成する各部は、例えばアルミニウム管、銅管などの冷媒配管からなる冷媒流通路２０ａ～２０ｇによって冷媒が循環可能に接続されている。冷媒回路２０を流通する冷媒としては、例えば、Ｒ－１３４ａなどが用いられる。
【0029】
室外熱交換器２２は、冷媒と熱交換する空気の流通方向が車両の前後方向となるように、エンジンルームなどの車室外に配置されている。室外熱交換器２２の近傍には、車両が停止している際に車室外の空気を前後方向に流通させるための室外送風機２２ａが設けられている。
【0030】
冷媒回路２０には、圧縮機２１の冷媒吐出側と、放熱器１６の冷媒流入側とを接続する冷媒流通路２０ａが形成され、放熱器１６の冷媒流出側と、室外熱交換器２２の冷媒流入側とを接続する冷媒流通路２０ｂ（特許請求の範囲における「第２冷媒流通路」に相当）が形成されている。冷媒流通路２０ｂには、第１膨張弁２３ａが設けられている。
【0031】
冷媒回路２０には、室外熱交換器２２の冷媒流出側と、吸熱器１５の冷媒流入側とを接続する冷媒流通路２０ｃ（特許請求の範囲における「第１冷媒流通路」に相当）が形成されている。冷媒流通路２０ｃには、室外熱交換器２２側から順に、第１逆止弁２５ａ、第２膨張弁２３ｂが設けられている。
【0032】
冷媒回路２０には、吸熱器１５の冷媒流出側と、圧縮機２１の冷媒吸入側とを接続する冷媒流通路２０ｄが形成されている。冷媒流通路２０ｄには、吸熱器１５側から順に、第２逆止弁２５ｂ、アキュムレータ２６が設けられている。
【0033】
冷媒回路２０において、冷媒流通路２０ｂにおける放熱器１６と第１膨張弁２３ａとの間には、室外熱交換器２２を迂回し、冷媒流通路２０ｃにおける第１逆止弁２５ａと第２膨張弁２３ｂとの間を接続する冷媒流通路２０ｅが形成されている。冷媒流通路２０ｅには、第１電磁弁２４ａが設けられている。
【0034】
冷媒回路２０において、冷媒流通路２０ｃにおける室外熱交換器２２と第１逆止弁２５ａとの間には、冷媒流通路２０ｄにおける吸熱器１５と第１逆止弁２５ｂとの間を接続する冷媒流通路２０ｆ（特許請求の範囲における「第５冷媒流通路」に相当）が形成されている。冷媒流通路２０ｆには、第２電磁弁２４ｂが設けられている。
【0035】
冷媒回路２０において、第１逆止弁２５ａと第２膨張弁２３ｂとの間には、熱媒体―冷媒熱交換器２７の冷媒流入側と接続し、熱媒体―冷媒熱交換器２７の冷媒流出側から冷媒流通路２０ｄにおける第２逆止弁２５ｂとアキュムレータ２６との間を接続する冷媒流通路２０ｇが形成されている。冷媒流通路２０ｇにおける熱媒体―冷媒熱交換器２７の冷媒流入側には、第３膨張弁２３ｃが設けられている。冷媒流通路２０ｇは、冷媒流通路２０ｃから分流した冷媒を、熱媒体―冷媒熱交換器２７を経由させた後、冷媒流通路２０ｄに流通させるための流路である。冷媒回路２０において、冷媒流通路２０ｇに冷媒が流入されると、この冷媒が第３膨張弁２３ｃによって減圧され、熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入する。熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入した冷媒は、熱媒体―冷媒熱交換器２７内で蒸発して補助加熱部３０内を流通する熱媒体と熱交換される。
【0036】
＜補助加熱部＞
補助加熱部３０は、温調対象機器１００であるバッテリに熱媒体（例えば水、ＨＦＯ―１２３４ｙｆのような冷媒、クーラントなどの液体、空気）を循環させて温調対象機器１００の温度調整をするための回路で構成される。
補助加熱部３０は、温調対象機器１００であるバッテリに熱媒体（例えば水、ＨＦＯ―１２３４ｙｆのような冷媒、クーラントなどの液体、空気）を循環させて温調対象機器１００の温度調整をするための回路で構成される。
【0037】
補助加熱部３０は、熱媒体を循環させる循環装置としての循環ポンプ３１と、熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置（ＥＣＨ）３２と、補助加熱部３０内を循環する熱媒体の流通方向を切り換える例えば三方弁のような方向切換弁３３と、空調ユニット１０内の空気流通方向における吸熱器１５と放熱器１６の間に設けられ熱媒体と空気の熱交換を行う空気流通路内熱交換器（ヒータコア）３４を備えている。
【0038】
補助加熱部３０は、循環ポンプ３１、熱媒体加熱装置３２、熱媒体―冷媒熱交換器２７、温調対象機器１００及び空気流通路内熱交換器３４が熱媒体配管により環状に接続され、方向切換弁３３により熱媒体の流路が切換可能な熱媒体循環回路３０ａが形成される。
【0039】
図１において、熱媒体循環回路３０ａには、熱媒体配管により、循環ポンプ３１の吐出側と、熱媒体加熱装置３２の熱媒体流入側とが接続され、熱媒体加熱装置３２の熱媒体流出側と熱媒体―冷媒熱交換器２７の熱媒体流入側とが接続され、方向切換弁３３を介して熱媒体―冷媒熱交換器２７の熱媒体流出側と温調対象機器１００の熱媒体流入側とが接続され、温調対象機器１００の熱媒体流出側と循環ポンプ３１の熱媒体吸入側（流入側）とが接続されてなる、「第１熱媒体循環回路３０ｂ」が形成されている。第１熱媒体循環回路３０ｂにおいて、熱媒体は、循環ポンプ３１を起点としたとき、循環ポンプ３１から順に「熱媒体加熱装置３２」→「熱媒体―冷媒熱交換器２７」→「方向切換弁３３」→「温調対象機器１００」へと流通し、再び循環ポンプ３１に戻る。
【0040】
また、図１において、熱媒体循環回路３０ａは、熱媒体配管により、方向切換弁３３を介して熱媒体―冷媒熱交換器２７の熱媒体流出側と空気流通路内熱交換器３４の熱媒体流入側が接続され、空気流通路内熱交換器３４の熱媒体流出側と循環ポンプ３１の熱媒体吸入側とが接続されてなる、「第２熱媒体循環回路３０ｃ」が形成される。第２熱媒体循環回路３０ｃにおいて、熱媒体は、循環ポンプ３１を起点としたとき、循環ポンプ３１から順に「熱媒体加熱装置３２」→「熱媒体―冷媒熱交換器２７」→「方向切換弁３３」→「空気流通路内熱交換器３４」→「循環ポンプ３１」へと流通し、再び循環ポンプ３１に戻る。
【0041】
＜制御装置＞
制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路で構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）からなる。制御装置４０は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象の作動を制御する。
制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路で構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）からなる。制御装置４０は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象の作動を制御する。
【0042】
制御装置４０には、図２に示すように、車室外の温度を検出するための外気温度センサ４１と、車室内の温度を検出するための内気温度センサ４２と、吸熱器１５の温度（吸熱器１５を通過した空気の温度、吸熱器１５自体の温度、又は吸熱器１５を出た直後の冷媒の温度）を検出するための吸熱器温度センサ４３と、放熱器１６の温度（放熱器１６を通過した空気の温度、放熱器１６自体の温度、又は放熱器１６を出た直後の冷媒の温度）を検出するための放熱器温度センサ４４と、車室内の湿度を検出するための内気湿度センサ４５と、吹出口から車室内に吹き出される空気の温度を検出するための吹出温度センサ４６と、吸熱器１５の冷媒圧力（吸熱器１５内、又は吸熱器１５を出た直後の冷媒の圧力）を検出するための吸熱器圧力センサ４７と、放熱器１６の冷媒圧力（放熱器１６内、又は放熱器１６を出た直後の冷媒の圧力）を検出するための放熱器圧力センサ４８と、圧縮機２１の吐出冷媒圧力を検出するための吐出圧力センサ４９と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度及び吐出される冷媒の温度を検出するための圧縮機温度センサ５０と、圧縮機２１の吸入冷媒圧力を検出するための吸入圧力センサ５１と、室外熱交換器２２の温度（室外熱交換器２２自体の温度、又は室外熱交換器２２から出た直後の冷媒の温度）を検出するための室外熱交換器温度センサ５２と、室外熱交換器２２の冷媒圧力（室外熱交換器２２内、又は室外熱交換器２２から出た直後の冷媒の圧力）を検出するための室外熱交換器圧力センサ５３と、空気流通路内熱交換器３４の温度（空気流通路内熱交換器３４自体の温度、空気流通路内熱交換器３４を出た熱媒体の温度、又は空気流通路内熱交換器３４に入る熱媒体の温度）を検出するための空気流通路内熱交換器温度センサ５４と、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５５と、車両の速度を検出するための速度センサ５６と、温調対象機器１００の温度（温調対象機器１００自体の温度、温調対象機器１００を出た熱媒体の温度、又は温調対象機器１００に入る熱媒体の温度）を検出するための機器温度センサ５７と、搭乗者による車室内の設定温度の設定や空調の運転内容の切り換えに関する設定を行うための設定操作部５８と、が接続されている。上述した各センサ類は、車室内（又は車室外）において検出対象となる情報が検出可能な位置に設置されている。
【0043】
また、制御装置４０には、図２に示すように、室内送風機１４と、エアミックスダンパ１７と、圧縮機２１と、室外送風機２２ａと、膨張弁２３（第１膨張弁２３ａ～第３膨張弁２３ｃ）、電磁弁２４（第１電磁弁２４ａ、第２電磁弁２４ｂ）、熱媒体加熱装置３２、方向切換弁３３が接続されている。
【0044】
制御装置４０は、各センサ類で検出された情報と、設定操作部５８からの操作信号に基づいて、接続される各部の駆動制御を行う。また、制御装置４０は、設定操作部５８から運転モードの設定指示を入力すると、運転モードとして、空調ユニット１０及び冷媒回路２０を駆動して車室内の空調を管理する「空調モード」と、空調モードとして設定された暖房モードに補助暖房機能を付加して運転する「補助暖房モード」が実行されるように各部の駆動制御を行う。
【0045】
また、制御装置４０は、補助暖房モードを実行する際に、冷媒回路２０を用いた空調運転が可能と判断したときは、予め設定された出力制限値以下となるように熱媒体加熱装置３２の出力を制限して駆動させる。出力制限値は、熱媒体加熱装置３２を最大出力で駆動することで生じる耐久性の悪化を防止するため、熱媒体加熱装置３２の機器性能にもよるが、概ね最大出力５０％以下に設定してよい。
【0046】
さらに、制御装置４０は、補助暖房モードを実行する際に、冷媒回路２０を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は冷媒回路２０を用いた空調運転ができないと判断したときのみ、出力制限値による熱媒体加熱装置３２の出力を解除して最大出力まで駆動可能とする。
【0047】
なお、制御装置４０による冷媒回路２０を用いた空調運転の可否の判断は、外気温、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度、圧縮機２１の吐出圧力などを鑑みて総合的に判断される。制御装置４０は、圧縮機２１自体が故障して駆動しない場合は勿論のこと、例えば冷媒温度が低過ぎて圧縮機２１の能力が極端に低下するような場合も圧縮機２１の故障を防ぐため「冷媒回路２０を用いた空調運転をしない（又はできない）」の判断を行う。
【0048】
次に、本実施形態に係る車両用空気調和装置１における運転モードである「空調モード」について説明する。
空調モードは、車室内の温度／湿度調整などの空調管理を行うモードであって、車室内の温度を低下させる冷房運転を行う「冷房モード」と、車室内の湿度を低下させると共に温度を低下させる除湿冷房運転を行う「除湿冷房モード」と、車室内の温度を上昇させる暖房運転を行う「暖房モード」と、車室内の湿度を低下させると共に温度を上昇させる除湿暖房運転を行う「除湿暖房モード」とを含む。
空調モードは、車室内の温度／湿度調整などの空調管理を行うモードであって、車室内の温度を低下させる冷房運転を行う「冷房モード」と、車室内の湿度を低下させると共に温度を低下させる除湿冷房運転を行う「除湿冷房モード」と、車室内の温度を上昇させる暖房運転を行う「暖房モード」と、車室内の湿度を低下させると共に温度を上昇させる除湿暖房運転を行う「除湿暖房モード」とを含む。
【0049】
＜冷房モード＞
冷房モードでは、空調ユニット１０において、室内送風機１４を駆動させると共に、放熱器１６側に空気が流入されないようにエアミックスダンパ１７の開度が設定される。また、冷媒回路２０においては、第１膨張弁２３ａを全開とし、第２膨張弁２３ｂを所定の弁開度とし、第１電磁弁２４ａ及び第２電磁弁２４ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。
冷房モードでは、空調ユニット１０において、室内送風機１４を駆動させると共に、放熱器１６側に空気が流入されないようにエアミックスダンパ１７の開度が設定される。また、冷媒回路２０においては、第１膨張弁２３ａを全開とし、第２膨張弁２３ｂを所定の弁開度とし、第１電磁弁２４ａ及び第２電磁弁２４ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。
【0050】
これにより、冷媒回路２０を流通する冷媒は、圧縮機２１から吐出された後、放熱器１６と第１膨張弁２３ａを通過して、室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２に流入した冷媒は、室外送風機２２ａにて通風される外気によって空冷され、凝縮する。
【0051】
室外熱交換器２２から流出される冷媒は、第１逆止弁２５ａを通過して第２膨張弁２３ｂに到達すると、減圧された後、吸熱器１５に流入して蒸発する。その後、吸熱器１５から流出される冷媒は、第２逆止弁２５ｂを通過してアキュムレータ２６に流入し、気液分離された後、圧縮機２１に吸入される。冷媒は、上記経路を辿って冷媒回路２０内を循環する。
【0052】
空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１５内で吸熱する冷媒と熱交換されることによって目標吹出温度まで冷却されて車室内に吹き出される。
【0053】
＜除湿冷房モード＞
除湿冷房モードでは、空調ユニット１０において、バイパス流通路１１ａとエアミックスダンパ１７の両方に通風されるように開度が設定される。また、冷媒回路２０においては、第１膨張弁２３ａを全開とし、第２膨張弁２３ｂを所定の弁開度とし、第１電磁弁２４ａ及び第２電磁弁２４ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。
除湿冷房モードでは、空調ユニット１０において、バイパス流通路１１ａとエアミックスダンパ１７の両方に通風されるように開度が設定される。また、冷媒回路２０においては、第１膨張弁２３ａを全開とし、第２膨張弁２３ｂを所定の弁開度とし、第１電磁弁２４ａ及び第２電磁弁２４ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。
【0054】
これにより、冷媒回路２０を流通する冷媒は、圧縮機２１から吐出された後、放熱器１６に流入し、空気流通路１１内の空気と熱交換することで熱を奪われ冷却され、凝縮する。放熱器１６から流出される冷媒は、第１膨張弁２３ａに到達すると、減圧された後、室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２に流入した冷媒は、室外送風機２２ａにて通風される外気により冷却され、凝縮する。
【0055】
室外熱交換器２２から流出される冷媒は、第１逆止弁２５ａを通過して第２膨張弁２３ｂに到達すると、減圧された後、吸熱器１５に流入して蒸発する。その後、吸熱器１５から流出した冷媒は、第２逆止弁２５ｂを通過してアキュムレータ２６に流入し、気液分離された後、圧縮機２１に吸入される。冷媒は、上記経路を辿って冷媒回路２０内を循環する。
【0056】
空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１５内で吸熱する冷媒と熱交換することによって冷却及び除湿され、放熱器１６内で放熱する冷媒と熱交換することで再加熱され、目標吹出温度に調整されて車室内に吹き出される。
【0057】
＜暖房モード＞
暖房モードでは、空調ユニット１０において、室内送風機１４を駆動させると共に、空気が放熱器１６に通風されるようにエアミックスダンパ１７の開度が設定される。また、冷媒回路２０おいては、第１膨張弁２３ａを全開よりも小さい所定の弁開度とし、第２膨張弁２３ｂと第１電磁弁２４ａを閉鎖し、第２電磁弁２４ｂを全開にした状態で圧縮機２１を駆動させる。
暖房モードでは、空調ユニット１０において、室内送風機１４を駆動させると共に、空気が放熱器１６に通風されるようにエアミックスダンパ１７の開度が設定される。また、冷媒回路２０おいては、第１膨張弁２３ａを全開よりも小さい所定の弁開度とし、第２膨張弁２３ｂと第１電磁弁２４ａを閉鎖し、第２電磁弁２４ｂを全開にした状態で圧縮機２１を駆動させる。
【0058】
これにより、冷媒回路２０を流通する冷媒は、圧縮機２１から吐出された後、放熱器１６に流入し、空気流通路１１内の空気と熱交換することで熱を奪われ冷却され、凝縮する。放熱器１６から流出される冷媒は、第１膨張弁２３ａに到達すると、減圧された後、室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２に流入した冷媒は、蒸発して室外送風機２２ａにて通風される外気から吸熱する。
【0059】
室外熱交換器２２から流出される冷媒は、第２電磁弁２４ｂ、第２逆止弁２５ｂを通過してアキュムレータ２６に流入し、気液分離された後、圧縮機２１に吸入される。冷媒は、上記経路を辿って冷媒回路２０内を循環する。
【0060】
空気流通路１１を流通する空気は、放熱器１６内で放熱する冷媒と熱交換することで加熱され、目標吹出温度に調整されて車室内に吹き出される。
【0061】
＜除湿暖房モード＞
除湿暖房モードは、第１除湿暖房モードと、第２除湿暖房モードを含む。
除湿暖房モードは、第１除湿暖房モードと、第２除湿暖房モードを含む。
【0062】
（第１除湿暖房モード）
第１除湿暖房モードでは、空調ユニット１０において、室内送風機１４を駆動させると共に、バイパス流通路１１ａとエアミックスダンパ１７の両方に通風されるように開度が設定される。また、冷媒回路２０おいては、第１膨張弁２３ａ及び第２膨張弁２３ｂをそれぞれ全開よりも小さい所定の弁開度とし、第１電磁弁２４ａ及び第２電磁弁２４ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。
第１除湿暖房モードでは、空調ユニット１０において、室内送風機１４を駆動させると共に、バイパス流通路１１ａとエアミックスダンパ１７の両方に通風されるように開度が設定される。また、冷媒回路２０おいては、第１膨張弁２３ａ及び第２膨張弁２３ｂをそれぞれ全開よりも小さい所定の弁開度とし、第１電磁弁２４ａ及び第２電磁弁２４ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。
【0063】
これにより、冷媒回路２０を流通する冷媒は、圧縮機２１から吐出された後、放熱器１６に流入し、空気流通路１１内の空気と熱交換することで熱を奪われ冷却され、凝縮する。放熱器１６から流出される冷媒は、第１膨張弁２３ａに到達すると、減圧された後、室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２に流入した冷媒は、蒸発して室外送風機２２ａにて通風される外気から吸熱する。
【0064】
室外熱交換器２２から流出される冷媒は、第１逆止弁２５ａを通過して第２膨張弁２３ｂに到達すると、減圧された後、吸熱器１５に流入して蒸発する。その後、吸熱器１５から流出される冷媒は、第２逆止弁２５ｂを通過してアキュムレータ２６に流入し、気液分離された後、圧縮機２１に吸入される。冷媒は、上記経路を辿って冷媒回路２０内を循環する。
【0065】
空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１５内で吸熱する冷媒と熱交換することによって除湿されると共に冷却され、放熱器１６内で放熱する冷媒と熱交換することによって加熱され、目標吹出温度に調整されて車室内に吹き出される。
【0066】
（第２除湿暖房モード）
第２除湿暖房モードでは、空調ユニット１０において、室内送風機１４を駆動させると共に、バイパス流通路１１ａとエアミックスダンパ１７の両方に通風されるように開度が設定される。また、冷媒回路２０においては、第１膨張弁２３ａを閉鎖し、第２膨張弁２３ｂを所定の弁開度とし、第１電磁弁２４ａを開放し、第２電磁弁２４ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。
第２除湿暖房モードでは、空調ユニット１０において、室内送風機１４を駆動させると共に、バイパス流通路１１ａとエアミックスダンパ１７の両方に通風されるように開度が設定される。また、冷媒回路２０においては、第１膨張弁２３ａを閉鎖し、第２膨張弁２３ｂを所定の弁開度とし、第１電磁弁２４ａを開放し、第２電磁弁２４ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。
【0067】
これにより、冷媒回路２０を流通する冷媒は、圧縮機２１から吐出された後、放熱器１６に流入し、空気流通路１１内の空気と熱交換することで熱を奪われ冷却され、凝縮する。放熱器１６から流出される冷媒は、第１電磁弁２４ａを通過して第２膨張弁２３ｂに到達すると、減圧された後、吸熱器１５に流入して蒸発する。その後、吸熱器１５から流出される冷媒は、第２逆止弁２５ｂを通過してアキュムレータ２６に流入し、気液分離された後、圧縮機２１に吸入される。冷媒は、上記経路を辿って冷媒回路２０内を循環する。
【0068】
空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１５内で吸熱する冷媒と熱交換することによって冷却され、放熱器１６内で放熱する冷媒と熱交換することによって加熱され、目標吹出温度に調整されて車室内に吹き出される。
【0069】
次に、図３～図６を参照しながら本実施形態に係る車両用空気調和装置１で実行される「補助暖房モード」について説明する。なお、各図に示す矢印は、対応するモードを実行した際の冷媒又は熱媒体の流れを示している。
【0070】
「補助暖房モード」は、空調モードとして「暖房モード」が設定された際に、制御装置４０により補助暖房機能が必要であると判断されたときに切り換えられるモードである。つまり、ユーザが暖房モードを設定した際に、制御装置４０の判断により、暖房運転として、補助暖房機能が不要な場合は「暖房モード」が設定され、補助暖房機能が必要な場合は「補助暖房モード」が実行される。
【0071】
「補助暖房モード」には、冷媒回路２０を用いた空調運転が可能であり、空調運転として暖房モードによる運転に補助暖房機能を併用させるために設定される「通常補助暖房モード」及び「低温時補助暖房モード」と、例えば外気温が－１５℃に満たない極低温のとき又は圧縮機２１自体が故障したときのような、冷媒回路を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は冷媒回路２０を用いた空調運転ができないと判断したときに設定される「緊急時補助暖房モード」が含まれる。
【0072】
また、「通常補助暖房モード」と「低温時補助暖房モード」は、制御装置４０が外気温と予め設定されたモード選択温度閾値とを比較した判断結果に基づいて選択設定される。モード選択温度閾値は、例えば圧縮機２１の能力が落ち始める「－１０℃」に設定され、制御装置４０は、外気温が－１０℃よりも高いときに「通常補助暖房モード」を設定し、外気温が－１０℃以下のときに「低温時補助暖房モード」を設定してよい。
【0073】
なお、本実施形態において、補助暖房モードは、暖房モードが設定されたことを前提として設定されるモードとして説明するが、除湿暖房モード時又は暖房モードを設定せずに補助暖房モードを単独で設定することも可能である。
【0074】
＜通常補助暖房モード＞
通常補助暖房モードは、例えば外気温が「０℃～－９℃」のような補助暖房機能が必要となる温度のときに設定され、上述した暖房モードにより空気流通路１１内を流通する空気を加熱させると共に、熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体を利用して空気流通路１１内を流通する空気を補助的に加熱させるモードである。通常補助暖房モードには、「第１通常補助暖房モード」と「第２通常補助暖房モード」が含まれる。通常補助暖房モードにおいて、熱媒体は、ヒータコアとなる空気流通路内熱交換器３４に流通されるように、第２熱媒体循環回路３０ｃを循環する。第１通常補助暖房モード及び第２通常補助暖房モードでは、予め設定された出力制限値以下となるように熱媒体加熱装置３２の出力が制限される。
通常補助暖房モードは、例えば外気温が「０℃～－９℃」のような補助暖房機能が必要となる温度のときに設定され、上述した暖房モードにより空気流通路１１内を流通する空気を加熱させると共に、熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体を利用して空気流通路１１内を流通する空気を補助的に加熱させるモードである。通常補助暖房モードには、「第１通常補助暖房モード」と「第２通常補助暖房モード」が含まれる。通常補助暖房モードにおいて、熱媒体は、ヒータコアとなる空気流通路内熱交換器３４に流通されるように、第２熱媒体循環回路３０ｃを循環する。第１通常補助暖房モード及び第２通常補助暖房モードでは、予め設定された出力制限値以下となるように熱媒体加熱装置３２の出力が制限される。
【0075】
（第１通常補助暖房モード）
図３には、第１通常補助暖房モードにおける冷媒と熱媒体の流れが示されている。なお、第１通常補助暖房モードで実行される暖房モードによる冷媒の流れは、上述した暖房モードにおける冷媒回路２０内の冷媒の流れと同様であるため、その説明を省略する。
図３には、第１通常補助暖房モードにおける冷媒と熱媒体の流れが示されている。なお、第１通常補助暖房モードで実行される暖房モードによる冷媒の流れは、上述した暖房モードにおける冷媒回路２０内の冷媒の流れと同様であるため、その説明を省略する。
【0076】
図３に示すように、第１通常補助暖房モード時の補助加熱部３０内の熱媒体は、循環ポンプ３１から吐出されると、熱媒体加熱装置３２に流入する。熱媒体加熱装置３２に流入した熱媒体は、所定温度に加熱された後、熱媒体―冷媒熱交換器２７を通過して空気流通路内熱交換器３４に流入する。
【0077】
空気流通路内熱交換器３４に流入した熱媒体は、空気流通路１１内を流通する空気と熱交換される。そして、空気流通路内熱交換器３４から流出される熱媒体は、循環ポンプ３１に吸入される。
【0078】
第１通常補助暖房モードでは、空気流通路１１内を流通する空気が空気流通路内熱交換器３４で補助的に加熱され、この空気が放熱器１６において更に加熱される。
【0079】
（第２通常補助暖房モード）
図４には、第２通常補助暖房モードにおける冷媒と熱媒体の流れが示されている。図４に示すように、第２通常補助暖房モード時の暖房モードにおける冷媒回路２０内の冷媒は、圧縮機２１から吐出された後、放熱器１６に流入し、空気流通路１１内の空気と熱交換することで熱を奪われ冷却され、凝縮する。放熱器１６から流出される冷媒は、第１膨張弁２３ａに到達すると、減圧された後、室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２に流入した冷媒は、蒸発して室外送風機２２ａにて通風される外気を吸熱する。
図４には、第２通常補助暖房モードにおける冷媒と熱媒体の流れが示されている。図４に示すように、第２通常補助暖房モード時の暖房モードにおける冷媒回路２０内の冷媒は、圧縮機２１から吐出された後、放熱器１６に流入し、空気流通路１１内の空気と熱交換することで熱を奪われ冷却され、凝縮する。放熱器１６から流出される冷媒は、第１膨張弁２３ａに到達すると、減圧された後、室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２に流入した冷媒は、蒸発して室外送風機２２ａにて通風される外気を吸熱する。
【0080】
室外熱交換器２２から流出される冷媒は、第２電磁弁２４ｂ、第２逆止弁２５ｂを通過してアキュムレータ２６に流入し、気液分離された後、圧縮機２１に吸入される。冷媒は、上記経路を辿って冷媒回路２０内を循環する。
【0081】
また、放熱器１６から流出される冷媒の一部は、第１電磁弁２４ａを通過して冷媒流通路２０ｅを迂回し、冷媒流通路２０ｃを通って第３膨張弁２３ｃに到達する。第３膨張弁２３ｃに到達した冷媒は、減圧された後、熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入して蒸発し、熱媒体の熱を吸熱する。その後、熱媒体―冷媒熱交換器２７から流出される冷媒は、アキュムレータ２６に流入し、気液分離された後、圧縮機２１に吸入される。
【0082】
第２通常補助暖房モード時の補助加熱部３０内の熱媒体は、循環ポンプ３１から吐出されると、熱媒体加熱装置３２に流入する。熱媒体加熱装置３２に流入した熱媒体は、所定温度に加熱された後、熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入する。
【0083】
熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入した熱媒体は、熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入する冷媒と熱交換された後、空気流通路内熱交換器３４に流入する。空気流通路内熱交換器３４に流入した熱媒体は、空気流通路１１内を流通する空気と熱交換される。そして、空気流通路内熱交換器３４から流出される熱媒体は、循環ポンプ３１に吸入される。
【0084】
第２通常補助暖房モードでは、第１補助暖房モードと同様、空気流通路１１内を流通する空気が空気流通路内熱交換器３４で補助的に加熱され、この空気が放熱器１６に流入して更に加熱される。
【0085】
また、第２通常補助暖房モードでは、冷媒の温度低下に伴う圧縮機２１の能力低下を防止するため、熱媒体―冷媒熱交換器２７において熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体と圧縮機２１に吸入される前の冷媒とを熱交換して冷媒の温度を上昇させている。
【0086】
＜低温時補助暖房モード＞
低温時補助暖房モードは、例えば外気温が「－１０℃～－１５℃程度」のような通常補助暖房モードが設定される温度よりも低温のときに設定され、上述した暖房モードにより空気流通路１１内を流通する空気を加熱させると共に、熱媒体―冷媒熱交換器２７において熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体と圧縮機２１に吸入される前の冷媒とを熱交換して冷媒の温度を上昇させるモードである。低温時補助暖房モードにおいて、熱媒体は、ヒータコアとなる空気流通路内熱交換器３４には流通させず、第１熱媒体循環回路３０ｂを循環する。低温時補助暖房モードでは、通常補助暖房モード時と同様、予め設定された出力制限値以下となるように熱媒体加熱装置３２の出力が制限される。
低温時補助暖房モードは、例えば外気温が「－１０℃～－１５℃程度」のような通常補助暖房モードが設定される温度よりも低温のときに設定され、上述した暖房モードにより空気流通路１１内を流通する空気を加熱させると共に、熱媒体―冷媒熱交換器２７において熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体と圧縮機２１に吸入される前の冷媒とを熱交換して冷媒の温度を上昇させるモードである。低温時補助暖房モードにおいて、熱媒体は、ヒータコアとなる空気流通路内熱交換器３４には流通させず、第１熱媒体循環回路３０ｂを循環する。低温時補助暖房モードでは、通常補助暖房モード時と同様、予め設定された出力制限値以下となるように熱媒体加熱装置３２の出力が制限される。
【0087】
図５には、低温時補助暖房モードにおける冷媒と熱媒体の流れが示されている。なお、低温時補助暖房モード時の暖房モードにおける冷媒回路２０内の冷媒は、第２通常補助暖房モードにおける冷媒の流れと同様であるため、その説明を省略する。
【0088】
図５に示すように、低温時補助暖房モード時の補助加熱部３０内の熱媒体は、循環ポンプ３１から吐出されると、熱媒体加熱装置３２に流入する。熱媒体加熱装置３２に流入した熱媒体は、所定温度に加熱された後、熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入する。
【0089】
熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入した熱媒体は、熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入する冷媒と熱交換された後、温調対象機器１００に流入する。温調対象機器１００に流入した熱媒体は、温調対象機器１００の温度調整を行った後、循環ポンプ３１に吸入される。
【0090】
低温時補助暖房モードでは、外気温が－１０℃～－１５℃と低く、室外熱交換器２２による冷媒と外気との熱交換が不十分となり得るが、熱媒体加熱装置３２によって加熱された熱媒体と冷媒とを熱媒体―冷媒熱交換器２７で熱交換して冷媒の温度を上げることで、温調対象機器１００の温度調整を行いつつ、冷媒との熱交換が可能となる。
【0091】
また、低温時補助暖房モードでは、熱媒体を空気流通路内熱交換器３４に流通させないことで、通常の暖房モード時よりも圧縮機２１の吸入圧力が上がり、結果として圧縮機２１の出力を上げることが可能となるため、熱媒体加熱装置３２の出力を抑えることができる。
【0092】
さらに、低温時補助暖房モードでは、温調対象機器１００となるバッテリの寿命／性能悪化を防止するため、駆動温度が例えば１０℃～４０℃の範囲に収まるように熱媒体が温度調整される。
【0093】
＜緊急時補助暖房モード＞
緊急時補助暖房モードは、例えば外気温が－１５℃未満と極低温になって冷媒の温度が低過ぎて圧縮機２１が故障する虞があるとき又は圧縮機２１自体が故障したときのように、制御装置４０が、冷媒回路２０を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は冷媒回路２０を用いた空調運転ができないと判断したときに設定される緊急時用のモードである。緊急時補助暖房モードでは、暖房モードによる運転を行わず、熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体のみを利用して空気流通路１１内を流通する空気を加熱させるため、ヒータコアとなる空気流通路内熱交換器３４に流通されるように、第２熱媒体循環回路３０ｃを循環する。
緊急時補助暖房モードは、例えば外気温が－１５℃未満と極低温になって冷媒の温度が低過ぎて圧縮機２１が故障する虞があるとき又は圧縮機２１自体が故障したときのように、制御装置４０が、冷媒回路２０を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は冷媒回路２０を用いた空調運転ができないと判断したときに設定される緊急時用のモードである。緊急時補助暖房モードでは、暖房モードによる運転を行わず、熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体のみを利用して空気流通路１１内を流通する空気を加熱させるため、ヒータコアとなる空気流通路内熱交換器３４に流通されるように、第２熱媒体循環回路３０ｃを循環する。
【0094】
図６には、緊急時補助暖房モードにおける熱媒体の流れが示されている。図６に示すように、緊急時補助暖房モード時の補助加熱部３０内の熱媒体は、循環ポンプ３１から吐出されると、熱媒体加熱装置３２に流入する。熱媒体加熱装置３２に流入した熱媒体は、所定温度に加熱された後、熱媒体―冷媒熱交換器２７を通過して空気流通路内熱交換器３４に流入する。
【0095】
空気流通路内熱交換器３４に流入した熱媒体は、空気流通路１１内を流通する空気と熱交換される。そして、空気流通路内熱交換器３４から流出される熱媒体は、循環ポンプ３１に吸入される。
【0096】
緊急時補助暖房モードでは、暖房モードによる暖房運転ができないため、空気流通路内熱交換器３４により熱媒体と空気流通路１１内の空気とを熱交換し、熱交換により加熱された空気を暖房として使用する。そのため、緊急時補助暖房モード時のみ、熱媒体加熱装置３２の出力制限を解除して、最大出力まで駆動可能としている。
【0097】
以上のように、本実施形態に係る車両用空気調和装置１では、補助暖房モードとして大別される３種類のモードが設定されている。制御装置４０は、冷媒回路２０を用いた空調運転の可否を判断し、冷媒回路２０を用いた空調運転が可能と判断した場合は、外気温に応じて「通常補助暖房モード」又は「低温時補助暖房モード」を設定し、冷媒回路２０を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は冷媒回路２０を用いた空調運転ができないと判断した場合は、熱媒体加熱装置３２の出力制限を解除して駆動させる「緊急時補助暖房モード」を設定する。
【0098】
これにより、車両用空気調和装置１では、暖房モードが設定された際に、圧縮機２１の状態及び外気温に基づいて冷媒回路２０を用いた空調運転の可否を判断して適切な補助暖房モードが設定可能であるため、熱媒体加熱装置３２の耐久性の悪化を極力抑えつつ、車室内の環境を良好に保つことができる。
【0099】
[処理動作]
次に、図７を参照しながら、本実施形態に係る車両用空気調和装置１の暖房モード実行時における処理動作について説明する。
なお、以下に説明する動作については、例示的な順序でステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。よって、図７に示すフローチャートについて、処理結果に矛盾が生じない限り、順序を入れ換えることが可能である。
次に、図７を参照しながら、本実施形態に係る車両用空気調和装置１の暖房モード実行時における処理動作について説明する。
なお、以下に説明する動作については、例示的な順序でステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。よって、図７に示すフローチャートについて、処理結果に矛盾が生じない限り、順序を入れ換えることが可能である。
【0100】
図７に示すように、制御装置４０は、空調モードとして暖房モードを実行すると（ＳＴ１）、補助暖房実行判断部として機能して、運転モードとして補助暖房モードに切り換える必要があるか否かの判断を行う（ＳＴ２）。
【0101】
ＳＴ２において、制御装置４０は、運転モードとして補助暖房モードに切り換える必要があると判断すると（ＳＴ２－Ｙｅｓ）、次に、空調運転実行判断部として機能して、冷媒回路２０を用いた空調運転が可能か否か（つまり、空調運転を実行するか否か）の判断を行う（ＳＴ３）。
一方、ＳＴ２において、制御装置４０は、運転モードとして補助暖房モードに切り換える必要がないと判断すると（ＳＴ２－Ｎｏ）、設定された暖房モードによる運転が継続されるように駆動制御部として機能して各部を駆動制御させ（ＳＴ４）、処理を終了する。
一方、ＳＴ２において、制御装置４０は、運転モードとして補助暖房モードに切り換える必要がないと判断すると（ＳＴ２－Ｎｏ）、設定された暖房モードによる運転が継続されるように駆動制御部として機能して各部を駆動制御させ（ＳＴ４）、処理を終了する。
【0102】
ＳＴ３において、制御装置４０は、冷媒回路２０を用いた空調運転が可能であると判断すると（ＳＴ３－Ｙｅｓ）、次に、外気温判断部として機能して、外気温が予め設定されたモード選択温度閾値以下か否かの判断を行う（ＳＴ５）。
一方、ＳＴ３において、制御装置４０は、冷媒回路２０を用いた空調運転ができない又はしないと判断すると（ＳＴ３－Ｎｏ）、緊急時補助暖房モードによる処理が実行されるように駆動制御部として機能して各部を駆動制御させ（ＳＴ６）、処理を終了する。
一方、ＳＴ３において、制御装置４０は、冷媒回路２０を用いた空調運転ができない又はしないと判断すると（ＳＴ３－Ｎｏ）、緊急時補助暖房モードによる処理が実行されるように駆動制御部として機能して各部を駆動制御させ（ＳＴ６）、処理を終了する。
【0103】
ＳＴ５において、制御装置４０は、外気温がモード選択温度閾値以下であると判断されると（ＳＴ５－Ｙｅｓ）、低温時補助暖房モードによる処理が実行されるように駆動制御部として機能して各部を駆動制御させ（ＳＴ７）、処理を終了する。
一方、ＳＴ５において、制御装置４０は、外気温がモード選択温度閾値を超えていると判断すると（ＳＴ５－Ｎｏ）、通常補助暖房モードによる処理が実行されるように駆動制御部として機能して各部を駆動制御させ（ＳＴ８）、処理を終了する。
一方、ＳＴ５において、制御装置４０は、外気温がモード選択温度閾値を超えていると判断すると（ＳＴ５－Ｎｏ）、通常補助暖房モードによる処理が実行されるように駆動制御部として機能して各部を駆動制御させ（ＳＴ８）、処理を終了する。
【0104】
［作用効果］
以上説明したように、本実施形態に係る車両用空気調和装置１は、車室内に供給する空気が流通する空気流通路１１と、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、冷媒を放熱させる放熱器１６と、冷媒を吸熱させる吸熱器１５と、車室外に設けられ冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器２２とを含む冷媒回路２０と、熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置３２と、空気流通路１１に設けられ熱媒体を放熱させる空気流通路内熱交換器３４とを含み、熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体が循環する補助加熱部３０と、吸熱器１５と並列接続され、室外熱交換器２２と吸熱器１５との間に形成される第１冷媒流通路（冷媒流通路２０ｃ）から分岐して流通される冷媒を第３膨張弁２３ｃで減圧させ、第３膨張弁２３ｃによって減圧させた冷媒に吸熱させて熱媒体の熱交換を行う熱媒体―冷媒熱交換器２７と、冷媒回路２０を用いた空調運転が可能であって、補助暖房機能の追加が必要と判断したときは、熱媒体加熱装置３２の最大出力の５０％以下に設定される出力制限値に基づいて熱媒体加熱装置３２を駆動さる制御装置４０と、を備えている。
以上説明したように、本実施形態に係る車両用空気調和装置１は、車室内に供給する空気が流通する空気流通路１１と、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、冷媒を放熱させる放熱器１６と、冷媒を吸熱させる吸熱器１５と、車室外に設けられ冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器２２とを含む冷媒回路２０と、熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置３２と、空気流通路１１に設けられ熱媒体を放熱させる空気流通路内熱交換器３４とを含み、熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体が循環する補助加熱部３０と、吸熱器１５と並列接続され、室外熱交換器２２と吸熱器１５との間に形成される第１冷媒流通路（冷媒流通路２０ｃ）から分岐して流通される冷媒を第３膨張弁２３ｃで減圧させ、第３膨張弁２３ｃによって減圧させた冷媒に吸熱させて熱媒体の熱交換を行う熱媒体―冷媒熱交換器２７と、冷媒回路２０を用いた空調運転が可能であって、補助暖房機能の追加が必要と判断したときは、熱媒体加熱装置３２の最大出力の５０％以下に設定される出力制限値に基づいて熱媒体加熱装置３２を駆動さる制御装置４０と、を備えている。
【0105】
このため、暖房モードが設定された際に、圧縮機２１の駆動状態及び外気温に基づいて適切な補助暖房モードを選択して、車室内の環境を良好に保つことができる。また、熱媒体加熱装置３２の出力を、耐久性が悪化しない程度に設定された出力制限値以下で駆動させるため、熱媒体加熱装置３２の耐久性の悪化を極力抑えつつ、車室内の環境を良好に保つことができる。
【0106】
また、本実施形態に係る車両用空気調和装置１において、冷媒回路２０は、放熱器１６と室外熱交換器２２との間に形成される第２冷媒流通路（冷媒流通路２０ｂ）から分岐し、室外熱交換器２２を迂回して第１冷媒流通路に接続される第３冷媒流通路（冷媒流通路２０ｅ）を備え、補助加熱部３０は、熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体を、熱媒体―冷媒熱交換器２７を介して再び熱媒体加熱装置３２に流入させる第１熱媒体循環回路３０ｂと、熱媒体加熱装置３２で加熱された熱媒体を、熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入させ、熱媒体―冷媒熱交換器２７から流出された熱媒体を空気流通路内熱交換器３４に流入させ、空気流通路内熱交換器３４から流出された熱媒体を再び熱媒体加熱装置３２に流入させる第２熱媒体循環回路３０ｃと、を備え、制御装置４０は、外気温が予め設定されたモード選択温度閾値以下のときに、熱媒体―冷媒熱交換器２７において、第１熱媒体循環回路３０ｂで循環する熱媒体と、第３冷媒流通路を通って熱媒体―冷媒熱交換器２７に流入する冷媒とを熱交換させている。
【0107】
熱媒体は、空気流通路内熱交換器３４に流通させずに第１熱媒体循環回路３０ｂを循環し、冷媒回路２０内を循環する冷媒は、熱媒体―冷媒熱交換器２７において第１熱媒体循環回路３０ｂを流通する熱媒体と熱交換されるため、圧縮機２１の出力を上げた状態で暖房モードによる運転が可能となる。そのため、例えば外気温が－１０℃以下の低温となったとしても、車室内の環境を良好に保つことができる。
【0108】
また、本実施形態に係る車両用空気調和装置１において、制御装置４０は、冷媒回路２０を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は冷媒回路２０を用いた空調運転ができないと判断したときは、熱媒体加熱装置３２の出力制限値による出力制限を解除して熱媒体を加熱させ、第２熱媒体循環回路３０ｃによる熱媒体の循環のみ行って空気流通路１１を流通する空気を加熱させる。
【0109】
例えば、外気温が－１５℃を下回るような極低温のとき又は圧縮機２１自体が故障するような、冷媒回路２０を用いた空調運転は可能であるが空調運転をしない又は冷媒回路２０を用いた空調運転ができない緊急時のときのみ、熱媒体加熱装置３２の出力制限を解除して暖房機能を発揮させるため、熱媒体加熱装置３２の耐久性の悪化を極力抑えつつ、車室内の環境を良好に保つことができる。
【符号の説明】
【0110】
１ 車両用空気調和装置
１０ 空調ユニット
１１ 空気流通路（１１ａ バイパス流通路）
１２ 吸入口（１２ａ 外気吸入口、１２ｂ 内気吸入口）
１３ 吸入口切換ダンパ
１４ 室内送風機
１５ 吸熱器
１６ 放熱器
１７ エアミックスダンパ
２０ 冷媒回路（２０ａ～２０ｇ 冷媒流通路）
２１ 圧縮機
２２ 室外熱交換器
２３ 膨張弁（２３ａ 第１膨張弁、２３ｂ 第２膨張弁、２３ｃ 第３膨張弁）
２４ 電磁弁（２４ａ 第１電磁弁、２４ｂ 第２電磁弁）
２５ 逆止弁（２５ａ 第１逆止弁、２５ｂ 第２逆止弁）
２６ アキュムレータ
２７ 熱媒体―冷媒熱交換器
２８ 制御弁
３０ 補助加熱部（３０ａ 熱媒体循環回路、３０ｂ 第１熱媒体循環回路、３０ｃ 第２熱媒体循環回路）
３１ 循環ポンプ
３２ 熱媒体加熱装置
３３ 方向切換弁
３４ 空気流通路内熱交換器
４０ 制御装置
１０ 空調ユニット
１１ 空気流通路（１１ａ バイパス流通路）
１２ 吸入口（１２ａ 外気吸入口、１２ｂ 内気吸入口）
１３ 吸入口切換ダンパ
１４ 室内送風機
１５ 吸熱器
１６ 放熱器
１７ エアミックスダンパ
２０ 冷媒回路（２０ａ～２０ｇ 冷媒流通路）
２１ 圧縮機
２２ 室外熱交換器
２３ 膨張弁（２３ａ 第１膨張弁、２３ｂ 第２膨張弁、２３ｃ 第３膨張弁）
２４ 電磁弁（２４ａ 第１電磁弁、２４ｂ 第２電磁弁）
２５ 逆止弁（２５ａ 第１逆止弁、２５ｂ 第２逆止弁）
２６ アキュムレータ
２７ 熱媒体―冷媒熱交換器
２８ 制御弁
３０ 補助加熱部（３０ａ 熱媒体循環回路、３０ｂ 第１熱媒体循環回路、３０ｃ 第２熱媒体循環回路）
３１ 循環ポンプ
３２ 熱媒体加熱装置
３３ 方向切換弁
３４ 空気流通路内熱交換器
４０ 制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】