JP6047387B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

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

近年の環境問題の顕在化から、ハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器（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）。

また、特許文献１では放熱器から出た冷媒を分流し、この分流した冷媒を減圧した後、当該放熱器を出た冷媒と熱交換させ、圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路を設け、それにより、圧縮機の吐出冷媒を増加させ、放熱器による暖房能力を向上させていた。

特許第３９８５３８４号公報

しかしながら、放熱器を出た冷媒の温度は低いため、分流されて減圧された冷媒との熱交換量も少なくなる。そのため、圧縮機の圧縮途中にガスをインジェクションするためには、インジェクション回路に流す冷媒の量を増やすことに限界があり、圧縮機の吐出冷媒を十分に増加させることができなくなって、所要の暖房能力が得られなくなる問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ガスインジェクションによる十分な暖房能力が得られる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

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、この空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、制御手段とを備え、少なくともこの制御手段により、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、放熱器を出た冷媒の一部を分流して圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路を備え、この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と熱交換させる吐出側熱交換器と、減圧手段又は別途設けられたもう一つの減圧手段により減圧された冷媒と放熱器を出た冷媒とを熱交換させる放熱器出口側熱交換器と、当該インジェクション回路内の各熱交換器への冷媒の流れを制御する流路制御手段を有し、制御手段は、流路制御手段により常には減圧手段により減圧された冷媒を放熱器出口側熱交換器で蒸発させると共に、放熱器の放熱が不足する場合は吐出側熱交換器で蒸発させ、減圧手段によりインジェクション回路内の冷媒流量を増加させることを特徴とする。

請求項２の発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、この空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、制御手段とを備え、少なくともこの制御手段により、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、放熱器を出た冷媒の一部を分流して圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路と、加熱手段により加熱された水を循環手段により循環させる水循環回路とを備え、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水循環回路内を流れる水と熱交換させる水−冷媒熱交換器と、減圧手段により減圧された冷媒と放熱器を出た冷媒とを熱交換させる放熱器出口側熱交換器と、当該インジェクション回路内の各熱交換器への冷媒の流れを制御する流路制御手段を有し、制御手段は、流路制御手段により常には減圧手段により減圧された冷媒を放熱器出口側熱交換器で蒸発させると共に、放熱器の放熱が不足する場合は水−冷媒熱交換器で蒸発させ、減圧手段によりインジェクション回路内の冷媒流量を増加させることを特徴とする。

請求項３の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において水循環回路は、室外熱交換器の空気流入側、又は、空気流通路に設けられた水−空気熱交換器を有することを特徴とする。

請求項４の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御手段は、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと放熱器が発生する暖房能力Ｑｈｐとを比較し、この暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、減圧手段によりインジェクション回路に冷媒を流すことを特徴とする。

請求項５の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御手段は、放熱器に流入する空気の温度、この放熱器から流出する空気の温度、及び、この放熱器を通過する風量のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、放熱器に流入する空気の比熱、及び、この空気の密度を示す指標とに基づいて要求暖房能力Ｑｔｇｔを算出すると共に、外気温度、冷媒流量、空気流通路内の風量、車速、吸熱器の温度、圧縮機の回転数、放熱器出口の冷媒圧力、放熱器出口の冷媒温度、放熱器入口の冷媒圧力、及び、放熱器入口の冷媒温度のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づいて暖房能力Ｑｈｐを算出することを特徴とする。

請求項６の発明の車両用空気調和装置は、請求項１乃至請求項３の発明において制御手段は、外気温度、空気流通路内の風量、目標放熱器温度と実際の放熱器温度との差、圧縮機の吐出冷媒温度、及び、圧縮機の吐出冷媒圧力のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせから判断される環境条件に基づき、暖房モードにおける当該環境条件が悪化した場合、減圧手段によりインジェクション回路に冷媒を流すことを特徴とする。

請求項７の発明の車両用空気調和装置は、請求項４乃至請求項６の発明において制御手段は、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと放熱器が発生する暖房能力Ｑｈｐとの差、目標放熱器温度と放熱器の温度の差、目標放熱器圧力と放熱器の圧力の差、車室内への目標吹出温度のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づき、減圧手段によりインジェクション回路から圧縮機に戻る冷媒量を制御することを特徴とする。

請求項８の発明の車両用空気調和装置は、請求項４乃至請求項７の発明において加熱手段により加熱された水を循環手段により循環させる水循環回路を備え、この水循環回路は、空気流通路に設けられた水−空気熱交換器を有すると共に、制御手段は、インジェクション回路に冷媒を流すことによっても放熱器の暖房能力が不足する場合、加熱手段により加熱された水を水−空気熱交換器に循環させることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、この空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、制御手段とを備え、少なくともこの制御手段により、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、放熱器を出た冷媒の一部を分流して圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路を設け、このインジェクション回路に、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と熱交換させる吐出側熱交換器、又は、減圧手段により減圧された冷媒を、水循環回路内を流れる加熱された水と熱交換させる水−冷媒熱交換器を設けたので、インジェクション回路により圧縮機の圧縮途中に戻される冷媒を、放熱器を出た冷媒より高温となる圧縮機の吐出冷媒、又は、水循環回路内の水と熱交換させ、蒸発させることができるようになる。

これにより、圧縮機へのガスインジェクション量を十分に確保し、圧縮機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。

また、インジェクション回路に、前記減圧手段又は別途設けられたもう一つの減圧手段により減圧された冷媒と放熱器を出た冷媒とを熱交換させる放熱器出口側熱交換器を更に設けているので、放熱器を出た冷媒との熱交換によっても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ようになる。

また、インジェクション回路に、当該インジェクション回路内の各熱交換器への冷媒の流れを制御する流路制御手段を更に設け、制御手段が流路制御手段により常には減圧手段により減圧された冷媒を放熱器出口側熱交換器で蒸発させると共に、放熱器の放熱が不足する場合は吐出側熱交換器、又は、水−冷媒熱交換器で蒸発させ、減圧手段によりインジェクション回路内の冷媒流量を増加させるようにしているので、暖房能力が不足する場合のみ、圧縮機の吐出冷媒、又は、水循環回路内の加熱された水を利用す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を解消し、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。

この場合、請求項３の発明の如く水循環回路に、室外熱交換器の空気流入側、又は、空気流通路に設けられた水−空気熱交換器を設ければ、水循環回路内を流れる加熱された水により室外熱交換器への着霜の抑制や、車室内の暖房補完を行うことができるようになる。

また、請求項４の発明の如く制御手段が、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと放熱器が発生する暖房能力Ｑｈｐとを比較し、この暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、減圧手段によりインジェクション回路に冷媒を流すようにすれば、圧縮機へのガスインジェクションを適切に制御し、圧縮機の吐出冷媒によりインジェクション回路を流れる冷媒を蒸発させる際の効率の低下を抑制し、ガスインジェクションによる暖房能力の改善を高効率で実現することができるようになる。

この場合、請求項５の発明の如く制御手段が、放熱器に流入する空気の温度、この放熱器から流出する空気の温度、及び、この放熱器を通過する風量のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、放熱器に流入する空気の比熱、及び、この空気の密度を示す指標とに基づいて要求暖房能力Ｑｔｇｔを算出すると共に、外気温度、冷媒流量、空気流通路内の風量、車速、吸熱器の温度、圧縮機の回転数、放熱器出口の冷媒圧力、放熱器出口の冷媒温度、放熱器入口の冷媒圧力、及び、放熱器入口の冷媒温度のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づいて暖房能力Ｑｈｐを算出することにより、圧縮機へのガスインジェクションをより的確に制御することが可能となる。

また、請求項６の発明の如く制御手段が、外気温度、空気流通路内の風量、目標放熱器温度と実際の放熱器温度との差、圧縮機の吐出冷媒温度、及び、圧縮機の吐出冷媒圧力のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせから判断される環境条件に基づき、暖房モードにおける当該環境条件が悪化した場合、減圧手段によりインジェクション回路に冷媒を流すことによっても圧縮機へのガスインジェクションを的確に制御可能となる。

更に、請求項７の発明の如く制御手段が、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと放熱器が発生する暖房能力Ｑｈｐとの差、目標放熱器温度と放熱器の温度の差、目標放熱器圧力と放熱器の圧力の差、車室内への目標吹出温度のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づき、減圧手段によりインジェクション回路から圧縮機に戻る冷媒量を制御することで、ガスインジェクションにより圧縮機に戻す冷媒の量も的確に調整することができるようになる。

更にまた、請求項８の発明の如く加熱手段により加熱された水を循環手段により循環させる水循環回路を設け、この水循環回路に、空気流通路に設けられた水−空気熱交換器を設けると共に、制御手段が、インジェクション回路に冷媒を流すことによっても放熱器の暖房能力が不足する場合、加熱手段により加熱された水を水−空気熱交換器に循環させるようにすれば、インジェクション回路によるガスインジェクションによっても暖房能力が不足する場合に水循環回路によりこれを補完することができるようになり、快適な車室内暖房を実現することが可能となるものである。

本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である。 図１の車両用空気調和装置のコントローラの電気回路のブロック図である。 図１の車両用空気調和装置のｐ−ｈ線図である。 図２のコントローラの制御ブロック図である。 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２のコントローラによる目標吹出温度を用いた目標インジェクション冷媒過熱度の決定を説明する図である。 図２のコントローラによる要求暖房能力と暖房能力（発生暖房能力）の差を用いた目標インジェクション冷媒過熱度の決定を説明する図である。 図２のコントローラによる目標放熱器温度と放熱器温度の差を用いた目標インジェクション冷媒過熱度の決定を説明する図である。 図２のコントローラによる目標放熱器圧力と放熱器圧力の差を用いた目標インジェクション冷媒過熱度の決定を説明する図である。 図２のコントローラによるインジェクション実行可否判断の一例を示すフローチャートである。 図１０のインジェクション実行可否判断の実例を示す図である。 図１の車両用空気調和装置の起動後の各部の状態を示すタイミングチャートである。 図２のコントローラによるインジェクション実行可否判断の他の例を示す図である。 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。 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。 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１６の車両用空気調和装置のｐ−ｈ線図である。 図１６の車両用空気調和装置のもう一つのｐ−ｈ線図である。 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。 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。 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２のコントローラによる図２０と図２１の車両用空気調和装置のガスインジェクション制御を説明する図である。 図２のコントローラによる室外熱交換器の着霜状態推定動作を説明するタイミングチャートである。 図２のコントローラによる室外熱交換器の着霜状態の推定から除霜モードへの動作を説明するタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の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。この場合、本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）を有さない電気自動車（ＥＶ）であって、バッテリに充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり（何れも図示せず）、本発明の車両用空気調和装置１も、バッテリの電力で駆動されるものとする。即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房を行い、更に、除湿暖房や冷房除湿、冷房等の各運転モードを選択的に実行するものである。

尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。

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。

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。

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

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

また、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。

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（冷媒配管１３Ｈとの分岐点より下流側）と熱交換関係に設けられ、両者で吐出側熱交換器３５を構成している。

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から本発明における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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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、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。

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。

コントローラ３２は吐出圧力センサ４２又は放熱器圧力センサ４７が検出する冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度及び放熱器圧力センサ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。

（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。

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。

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）。

（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。

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。

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）。

（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。

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。

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

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

コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、前述した冷媒回路Ｒの高圧圧力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）。

（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。

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。

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。

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）。

（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。

図３において３５で示す二箇所及びそれらの間の矢印が上記吐出側熱交換器３５での熱交換を示している。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。

そのためにコントローラ３２は、後述する如く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、本発明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。

これにより、本発明によれば、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。

次に、図４乃至図１２を参照しながら前記暖房モードにおけるインジェクション回路４０の制御について説明する。

（６−１）圧縮機、室外膨張弁及びインジェクション膨張弁の制御ブロック
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。

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。

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。

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ＴＧＥＣＶＶに室外膨張弁６の弁開度を制御する。

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Ｑｈｐ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。

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。

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。

図６はコントローラ３２の目標インジェクション冷媒過熱度演算部５９が実行する目標吹出温度ＴＡＯを用いた目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨの演算を示している。この図から明らかな如く、目標インジェクション冷媒過熱度演算部５９は目標吹出温度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。

尚、目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨはこれに限らず、或いは、それに加えて、後述する要求暖房能力Ｑｔｇｔと暖房能力Ｑｈｐの差（能力差。図７）や、目標放熱器温度ＴＣＯと放熱器温度Ｔｃｉ（放熱器４直後の空気温度の検出値、又は、放熱器４直後の空気温度の推定値）との差（温度差。図８）、目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉの差（圧力差。図９）に基づき、或いは、それらを組み合わせて算出してもよい。その場合コントローラ３２は、能力差が大きい程、図７に示す如く所定値１〜所定値２の間で目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨをγ（例えば５０）からα（例えば５）に向けて小さくし、温度差が大きい程、図８に示す如く所定値１〜所定値２の間で目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨをＯＦＦから例えば１０の間で小さくし（ヒステリシス有り）、圧力差が大きい程、図９に示す如く所定値１〜所定値２の間で目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨをＯＦＦから例えば１０の間で小さくする（ヒステリシス有り）。

或いは、予め各目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨで制御したときの放熱器４による暖房能力Ｑｈｐの限界ラインを外気温度Ｔａｍに応じて測定、又は、推定し、後述する要求暖房能力Ｑｔｇｔである場合に、何れの目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨであるときの暖房能力Ｑｈｐであればそれを満足するか否かを判断して、目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨを決定するようにしてもよい。

（６−２）インジェクション実行可否判断１
次に、図１０及び図１１に基づいてインジェクション回路４０を用いたガスインジェクションの実行可否判断の一実施例について説明する。先ず、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が発生可能な暖房能力Ｑｈｐ（即ち、暖房能力の限界値）を算出する。

Ｑｔｇｔ＝（ＴＣＯ−Ｔｅ）×Ｃｐａ×ρ×Ｑａｉｒ ・・（ＩＩ）
Ｑｈｐ＝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。

尚、式（ＩＩ）においてはＱａｉｒ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Ｑｈｐはこれらの関数から算出される。また、Ｑｈｐ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。

コントローラ３２は図１０のフローチャートのステップＳ１で各センサからデータを読み込み、ステップＳ２で上記式（ＩＩ）を用い、要求暖房能力Ｑｔｇｔを算出する。次に、ステップＳ３で上記式（ＩＩＩ）を用い、ガスインジェクションを行っていないときの暖房能力Ｑｈｐを算出し、ステップＳ４で要求暖房能力Ｑｔｇｔが暖房能力Ｑｈｐより大きいか否か判断する。

図１１の斜め線はインジェクション回路４０によりガスインジェクションを行わないときの、放熱器４による暖房能力Ｑｈｐの限界ラインを示しており、横軸は外気温度Ｔａｍ、縦軸は暖房能力を示している。要求暖房能力Ｑｔｇｔが図１１の暖房能力Ｑｈｐ（の限界ライン）以下の場合、即ち、放熱器４の暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔを満たす場合はステップＳ６に進み、インジェクション無し制御（ガスインジェクション否）とし、図１１に示すように要求暖房能力Ｑｔｇｔが暖房能力Ｑｈｐの限界ライン（斜め線）より大きいところにある場合、即ち、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、ステップＳ５に進み、インジェクション制御（ガスインジェクション可）とする。ステップＳ６でインジェクション無し制御としたときは、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、ステップＳ５でインジェクション制御としたときは、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。

図１２は実施例の車両用空気調和装置１の起動後のタイミングチャートを示している。暖房能力Ｑｈｐより要求暖房能力Ｑｔｇｔが高い場合はインジェクション制御とし、インジェクション膨張弁３０の制御により目標インジェクション過熱度ＴＧＳＨを低くして圧縮機２の圧縮途中に戻すインジェクション量を増やす（ＩＮＪＳＨ小）。尚、実施例では起動直後圧縮機２の吐出圧力Ｐｄが低い間はガスインジェクションを禁止している。そして、起動から時間が経過し、運転状態が安定していくに従ってインジェクション量を減らしていき（ＩＮＪＳＨを大に）、最終的に要求暖房能力Ｑｔｇｔを暖房能力Ｑｈｐが満たすようになれば、インジェクション無しの制御とする。

このようにコントローラ３２が、要求される放熱器４の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと当該放熱器４が発生する暖房能力Ｑｈｐとを比較し、この暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、インジェクション膨張弁３０によりインジェクション回路４０に冷媒を流すようにすれば、圧縮機２へのガスインジェクションを適切に制御し、圧縮機２の吐出冷媒によりインジェクション回路４０を流れる冷媒を蒸発させる際の効率の低下を抑制し、ガスインジェクションによる暖房能力の改善を高効率で実現することができるようになる。

尚、上記に限定されず、コントローラ３２が放熱器４に流入する空気の温度、この放熱器４から流出する空気の温度、及び、この放熱器４を通過する風量のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ、放熱器４に流入する空気の比熱Ｃｐａ、及び、この空気の密度ρを示す指標とに基づいて要求暖房能力Ｑｔｇｔを算出すると共に、外気温度Ｔａｍ、冷媒流量、空気流通路３内の風量、車速、及び、吸熱器９の温度Ｔｅのそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づいて暖房能力Ｑｈｐを算出することで、圧縮機２へのガスインジェクションをより的確に制御することが可能となる。

更に、上記のようにコントローラ３２が要求される放熱器４の要求暖房能力Ｑｔｇｔと当該放熱器の暖房能力Ｑｈｐとの差、目標放熱器温度ＴＣＯと放熱器温度Ｔｃｉ（放熱器４直後の空気温度の検出値、又は、放熱器４直後の空気温度の推定値）との差、目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉの差、車室内への目標吹出温度のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づき、インジェクション膨張弁３０によりインジェクション回路４０から圧縮機２に戻る冷媒量を制御することで、ガスインジェクションにより圧縮機２に戻す冷媒の量も的確に調整することができるようになる。

（６−３）インジェクション実行可否判断２
次に、図１３に基づいてインジェクション回路４０を用いたガスインジェクションの実行可否判断の他の実施例について説明する。前記実施例では要求暖房能力Ｑｔｇｔと暖房能力Ｑｈｐの比較でインジェクション回路４０に冷媒を流すか流さないかを決定したが、この実施例では車両用空気調和装置１の環境条件に基づいて決定する。図１３はその例を示しており、ガスインジェクションを行わないインジェクション無し（ノーマルＨＰ）からガスインジェクションを行うための環境条件の悪化を示す複合条件を、
外気温度Ｔａｍ≦所定値（例えば−１０℃）、且つ、
空気流通路３内の風量≧所定値（例えば１５０ｍ³／ｈ）、且つ、
目標放熱器温度ＴＣＯ−放熱器温度Ｔｃｉ（放熱器４直後の空気温度の検出値、又は、放熱器４直後の空気温度の推定値）≧β、且つ、
圧縮機２の吐出温度≧Ｄ、且つ、
圧縮機２の吐出圧力≧Ｅ
が成立する場合にインジェクション膨張弁３０を開いてインジェクション回路４０により圧縮機２にガスインジェクションを行う。その後のインジェクション膨張弁３０の弁開度制御は前述と同様である。尚、上記β、Ｄ、Ｅは所定の値を予め実験などにより求めておく。

また、環境条件の悪化を示す単独条件としては、
外気温度Ｔａｍ≦所定値（例えば上記より低い−１５℃）、及び／又は、
車室内温度（例えば−２０℃）−設定温度（車室内温度の例えば設定値２５℃）≦Ａ（例えば−３５ｄｅｇ）、及び／又は、
目標放熱器温度ＴＣＯ−放熱器温度Ｔｃｉ（放熱器４直後の空気温度の検出値、又は、放熱器４直後の空気温度の推定値）≧γ（例えば７０ｄｅｇ）
のうちの何れかが成立する場合にガスインジェクションを行う。

尚、復帰する場合の複合条件としては、
外気温度Ｔａｍ＞所定値（例えば−１０℃）、且つ、
空気流通路３内の風量＜所定値（例えば１５０ｍ³／ｈ）、且つ、
目標放熱器温度ＴＣＯ−放熱器温度Ｔｃｉ（放熱器４直後の空気温度の検出値、又は、放熱器４直後の空気温度の推定値）＜α（βより小さい所定値）
が成立する場合にインジェクション膨張弁３０を閉じてガスインジェクションを停止する。

復帰する場合の単独条件としては、
外気温度Ｔａｍ＞所定値（例えば上記より低い−５℃）、及び／又は、
設定温度−車室内温度＜Ｂ（例えば１０ｄｅｇ）、及び／又は、
放熱器温度Ｔｃｉ（放熱器４直後の空気温度の検出値、又は、放熱器４直後の空気温度の推定値）−目標放熱器温度ＴＣＯ＞（例えば５ｄｅｇ）、及び／又は、
目標インジェクション冷媒過熱度ＴＧＳＨ＞Ｄ（例えば５０ｄｅｇ）
のうちの何れかが成立する場合にガスインジェクションを停止する。

尚、上記単独条件の外気温度Ｔａｍ≦所定値には、目標吹出温度ＴＡＯ＞所定値（例えば、６０℃）を加えてもよい。そして、上記単独条件、例えば外気温度Ｔａｍ≦所定値（及び目標吹出温度ＴＡＯ＞所定値）が成立した場合には他の条件に拘わらずガスインジェクションを実行し、単独条件が成立しないときに、コントローラ３２は上記複合条件を判断することになる。

上記のように、或いは、それに限らずコントローラ３２が、外気温度Ｔａｍ、空気流通路３内の風量、目標放熱器温度ＴＣＯと放熱器温度Ｔｃｉとの差、圧縮機２の吐出冷媒温度、及び、圧縮機２の吐出冷媒圧力のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせから判断される環境条件に基づいて暖房モードにおける当該環境条件が悪化したか否か判断し、悪化した場合にはインジェクション膨張弁３０によりインジェクション回路４０に冷媒を流すことによっても圧縮機２へのガスインジェクションを的確に制御可能となる。

（７−１）インジェクション回路の他の例１
次に、図１４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。

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。

（７−２）インジェクション回路の他の例２
次に、図１５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１４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を弁開度を制御し、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。

このように構成することで、図１４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。

（７−３）インジェクション回路の他の例３
次に、図１６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１４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。

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Ｑｐｈ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。

この場合のｐ−ｈ線図を図１７と図１８に示す。図１７は通常時を示し、図１８は暖房能力不足時を示しており、図面の見方は図３の場合と同様である。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。

（７−４）インジェクション回路の他の例４
次に、図１９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１５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。

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１６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。

（７−５）インジェクション回路の他の例５
次に、図２０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１６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１６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。

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１６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。

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。

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。尚、上記水−空気熱交換器７６は放熱器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。

次に、図２２を用いてコントローラ３２によるインジェクション回路４０の制御について説明する。この図において横軸は外気温度Ｔａｍ、縦軸は暖房能力で、ＨＰ能力で示す実線（斜め線）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を行わないときの放熱器４による暖房能力Ｑｈｐの限界ライン、ＩＮＪ能力で示す破線（斜め線）は放熱器出口側熱交換器４５で熱交換させてガスインジェクションしたときのインジェクション暖房能力Ｑｉｎｊの限界ラインを示している。

今、図２２の外気温度Ｔａｍ＝−２０℃である場合に、要求暖房能力ＱｔｇｔがＨＰ能力の実線より低い要求能力２である場合、即ち、要求暖房能力Ｑｔｇｔをガスインジェクションを行わないときの暖房能力Ｑｈｐが満足する場合、コントローラ３２は図２０、図２１のインジェクション膨張弁３０を全閉位置としてガスインジェクションは行わない。

要求暖房能力ＱｔｇｔがＱｈｐより大きく、放熱器出口側熱交換器４５を用いたガスインジェクションによる暖房能力Ｑｉｎｊより小さい要求能力１である場合、コントローラ３２は図２０、図２１のインジェクション膨張弁３０を開き、放熱器出口側熱交換器４５に減圧冷媒を流すと共に、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、圧縮機２の圧縮途中に戻すガスインジェクションを行う。これにより、暖房能力が増大することで、要求暖房能力Ｑｔｇｔ（要求能力１）を満たす。

一方、要求能力ＱｔｇｔがＱｉｎｊより大きい要求能力３である場合、コントローラ３２は水循環回路７８の電気ヒータ７３とポンプ７４に通電し、水循環回路７８に加熱された水（温水）を循環させると共に、三方弁７１により放熱器出口側熱交換器４５を出た冷媒を水−冷媒熱交換器７５に流し、水循環回路７８を流れる水（温水）と熱交換させた後、圧縮機２に戻すガスインジェクションを行う。

尚、コントローラ３２はこれらの場合のインジェクション膨張弁３０の弁開度制御は圧縮機２に流入する前の冷媒の過熱度（バイパス配管７２より下流側の冷媒配管１３Ｋ）に基づいて制御する。そして、水−冷媒熱交換器７５では冷媒が水（温水）から吸熱して活発に蒸発するので、コントローラ３２はインジェクション膨張弁３０の弁開度を拡大して圧縮機２に戻すガスインジェクション量を増やす。

このように、インジェクション回路４０に、当該インジェクション回路４０内の各熱交換器３５、４５、７５への冷媒の流れを制御する三方弁７１やバイパス配管７２を更に設け、コントローラ３２が三方弁７１により常にはインジェクション膨張弁３０により減圧された冷媒を放熱器出口側熱交換器４５で蒸発させると共に、放熱器４の放熱による暖房能力が不足する場合は、水循環回路７８を作動させて水−冷媒熱交換器７５で蒸発させ、インジェクション膨張弁３０によりインジェクション回路４０内の冷媒流量を増加させることにより、暖房能力が不足する場合のみ、圧縮機２の水循環回路７８内の加熱された水を利用す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を解消し、運転効率の改善を図ることができるようになる。

（８）インジェクション回路による室外熱交換器の着霜抑制
次に、コントローラ３２による室外熱交換器７の着霜抑制制御について説明する。暖房モードでは、前述したように室外熱交換器７は外気から吸熱して低温となるため、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。この着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、空調性能が悪化する。室外熱交換器７に着霜が成長した場合、コントローラ３２は前述した電磁弁２３を開放して室外熱交換器７の除霜モードを実行するものであるが、その前にインジェクション回路４０を用いて室外熱交換器７への着霜を抑制する。

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、図１では吐出側熱交換器３５と熱交換させてガス化した後、圧縮機２の圧縮途中に戻すものであるから、このガスインジェクションにより圧縮機２の吐出圧力（高圧側圧力）が上がるので、冷媒回路Ｒの低圧側圧力となる室外熱交換器７の冷媒圧力も上昇するため、着霜が抑制されるようになるからである。

（８−１）室外熱交換器の着霜推定
具体的には、コントローラ３２は先ず、室外熱交換器７の着霜状態を推定する。次に、図２３を用いて室外熱交換器７の着霜状態の推定例を説明する。コントローラ３２は最初に下記の着霜状態推定許可条件のうちの（ｉ）が成り立ち、且つ、（ｉｉ）〜（ｉｖ）のうちの何れか一つが成り立つ場合、室外熱交換器７の着霜状態の推定を許可する。

［着霜状態推定許可条件］
（ｉ） 運転モードが暖房モードであること。
（ｉｉ） 高圧圧力が目標値に収束していること。これは具体的には、例えば目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力Ｐｃｉの差（ＰＣＯ−Ｐｃｉ）の絶対値が所定値Ａ以下である状態が所定時間ｔ１（ｓｅｃ）継続していることがあげられる。
（ｉｉｉ）暖房モードへの移行後、所定時間ｔ２（ｓｅｃ）が経過していること。
（ｉｖ） 車速変動が所定値以下（車両の加減速度が所定値以下）であること。車両の加減速度とは、例えば現在の車速ＶＳＰとその一秒前の車速ＶＳＰｚの差（ＶＳＰ−ＶＳＰｚ）である。
前記条件（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）は運転状態の過渡期に発生する誤推定を排除するための条件である。また、車速変動が大きい場合にも誤推定が発生するため、上記条件（ｉｖ）が加えられている。

上記着霜状態推定許可条件が成立して着霜状態推定が許可となった場合、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の着霜状態を推定する。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。

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。

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。尚、室外熱交換器７の通過風速を示す指標としてはこれに限らず、室外送風機１５の電圧でもよい。

尚、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、これらに車両用室外熱交換器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、ＰＸＯｂａｓｅ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。

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１以上となった状態が所定時間ｔ１（ｓｅｃ）以上継続した場合、室外熱交換器７に着霜が生じようとしているものと判定する。

図２３の実線は室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯの変化を示し、破線は無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅの変化を示している。運転開始当初は室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯは高く、無着霜時における冷媒蒸発温度ＴＸＯｂａｓｅを上回っている。暖房モードの進行に伴って車室内の温度は暖められ、車両用空気調和装置１の負荷は低下してくるので、前述した冷媒流量や放熱器４の通過風量も低下し、式（ＩＶ）で算出されるＴＸＯｂａｓｅ（図２３の破線）は上昇してくる。一方、室外熱交換器７に着霜が生じ始めると外気との熱交換性能が少しずつ悪化してくるので、冷媒蒸発温度ＴＸＯ（実線）は徐々に低下していき、やがてＴＸＯｂａｓｅを下回る。そして冷媒蒸発温度ＴＸＯの低下が更に進行して、その差ΔＴＸＯ（ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）が着霜検知閾値１以上となり、その状態が所定時間ｔ１以上継続した場合、コントローラ３２は着霜推定第一段階と判定する。

（８−２）室外熱交換器への着霜抑制運転
コントローラ３２は室外熱交換器７の着霜状態が着霜状態推定第一段階であると判定すると、今後室外熱交換器７に着霜が生じる危険性が高いと判断し、所定の着霜抑制運転を実行する。この着霜抑制運転とは、圧縮機２の回転数の低下、室内送風機２７による放熱器４の通過風量の低下、室外膨張弁６の弁開度の縮小による放熱器４の冷媒過冷却度の上昇等、及び、それらの組み合わせが考えられる。これらにより、低圧側圧力である室外熱交換器７の冷媒蒸発圧力が上昇するので、室外熱交換器７への着霜が抑制されることになる。

（８−３）インジェクション回路による着霜抑制
係る着霜抑制運転によっても室外熱交換器７への着霜が進行し、差ΔＴＸＯ（ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）が着霜検知閾値１よりも大きい着霜検知閾値２以上となり、その状態が所定時間ｔ２以上継続した場合、コントローラ３２は着霜状態推定第二段階と判定する。コントローラ３２は室外熱交換器７の着霜状態が着霜状態推定第二段階であると判定した場合、室外熱交換器７への着霜が予測されるものと判断し、インジェクション膨張弁３０を開いてインジェクション回路４０により圧縮機２へのガスインジェクションを実行する。その後のインジェクション膨張弁３０の弁開度制御によるインジェクション量の制御は前述と同様である。

係るガスインジェクションにより、前述したように低圧側圧力が上昇するので、室外熱交換器７への着霜は抑制されることになる。また、ガスインジェクションにより車室内の暖房能力も向上することになる。

尚、図２１に示したのと同様の水循環回路７８が図１の構成図にも設けられている場合、ガスインジェクションによっても暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足するときは、コントローラ３２は水循環回路７８を動作させ、水−空気熱交換器７６による暖房補完を行い、車室内の暖房能力を維持するものとする。

（８−４）室外熱交換器の除霜モード
インジェクション回路４０による係るガスインジェクションによっても室外熱交換器７への着霜が進行し、差ΔＴＸＯ（ＴＸＯｂａｓｅ−ＴＸＯ）が着霜検知閾値２よりも大きい着霜検知閾値３以上となり、その状態が所定時間ｔ３以上継続した場合、コントローラ３２は着霜状態推定最終段階と判定する。コントローラ３２は室外熱交換器７の着霜状態が着霜状態推定最終段階であると判定した場合、除霜モードに移行する。この除霜モードでは、コントローラ３２は電磁弁２３と電磁弁２１を開き、電磁弁２２及び電磁弁１７を閉じて圧縮機２を運転する。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（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、着霜は融解除去される。

室外熱交換器７を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が経過した場合、コントローラ３２は除霜モードを終了して暖房モードに復帰する。図２４のタイミングチャートに係る着霜状態推定から除霜モードまでの状態を示す。

尚、上記実施例では室外熱交換器７の冷媒蒸発温度ＴＸＯを採り上げて着霜状態の推定を行ったが、それに限らず、室外熱交換器温度センサ５４から得られる室外熱交換器７の現在の冷媒蒸発圧力ＰＸＯ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の冷媒蒸発圧力ＰＸＯｂａｓｅとに基づき、室外熱交換器７の着霜状態を推定してもよい。

また、着霜状態推定手段としては、それらに限らず、外気温度センサ３３と外気湿度センサ３４が検出する露点温度と室外熱交換器７の冷媒蒸発温度に基づいてコントローラ３２が室外熱交換器７の着霜状態を推定するものであってもよい。

このように室外熱交換器７の着霜状態を推定し、着霜が予測される場合にインジェクション回路４０により圧縮機２にガスインジェクションを行うことで、室外熱交換器７への着霜を抑制することが可能となる。これにより、除霜による車室内空調の悪化を回避し、放熱器４による暖房能力の向上を図ることが可能となる。

また、インジェクション回路４０を動作させる以前の段階で、コントローラ３２は室外熱交換器７の着霜を抑制する運転を実行するので、可能な限り除霜を回避し、車室内空調の悪化を効果的に回避することができるようになる。

尚、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。

また、実施例では高温冷媒ガスを室外熱交換器７に流して除霜するようにしたが、除霜手段としてはそれに限らず、冷媒の流れを逆転することにより、又は、電気ヒータ等、或いは、単に通風することにより除霜するものにも本発明は有効である。

更に、上記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。

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
３２ コントローラ（制御手段）
３０、７０ 膨張弁
４０ インジェクション回路
３５ 吐出側熱交換器
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

Claims (8)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
   該空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、
   前記空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、
   前記車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、
   制御手段とを備え、
   少なくとも該制御手段により、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の一部を分流して前記圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路を備え、
   該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と熱交換させる吐出側熱交換器と、前記減圧手段又は別途設けられたもう一つの減圧手段により減圧された冷媒と前記放熱器を出た冷媒とを熱交換させる放熱器出口側熱交換器と、当該インジェクション回路内の各熱交換器への冷媒の流れを制御する流路制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記流路制御手段により常には前記減圧手段により減圧された冷媒を前記放熱器出口側熱交換器で蒸発させると共に、前記放熱器の放熱が不足する場合は前記吐出側熱交換器で蒸発させ、前記減圧手段により前記インジェクション回路内の冷媒流量を増加させることを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
   該空気流通路に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、
   前記空気流通路に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、
   前記車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させる室外熱交換器と、
   制御手段とを備え、
   少なくとも該制御手段により、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の一部を分流して前記圧縮機の圧縮途中に戻すインジェクション回路と、
   加熱手段により加熱された水を循環手段により循環させる水循環回路とを備え、
   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水循環回路内を流れる水と熱交換させる水−冷媒熱交換器と、前記減圧手段により減圧された冷媒と前記放熱器を出た冷媒とを熱交換させる放熱器出口側熱交換器と、当該インジェクション回路内の各熱交換器への冷媒の流れを制御する流路制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記流路制御手段により常には前記減圧手段により減圧された冷媒を前記放熱器出口側熱交換器で蒸発させると共に、前記放熱器の放熱が不足する場合は前記水−冷媒熱交換器で蒸発させ、前記減圧手段により前記インジェクション回路内の冷媒流量を増加させることを特徴とする車両用空気調和装置。
3. 前記水循環回路は、前記室外熱交換器の空気流入側、又は、前記空気流通路に設けられた水−空気熱交換器を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記制御手段は、要求される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する暖房能力Ｑｈｐとを比較し、該暖房能力Ｑｈｐが前記要求暖房能力Ｑｔｇｔより不足する場合、前記減圧手段により前記インジェクション回路に冷媒を流すことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
5. 前記制御手段は、前記放熱器に流入する空気の温度、該放熱器から流出する空気の温度、及び、該放熱器を通過する風量のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせと、前記放熱器に流入する空気の比熱、及び、該空気の密度を示す指標とに基づいて前記要求暖房能力Ｑｔｇｔを算出すると共に、
   外気温度、冷媒流量、前記空気流通路内の風量、車速、前記吸熱器の温度、前記圧縮機の回転数、前記放熱器出口の冷媒圧力、前記放熱器出口の冷媒温度、前記放熱器入口の冷媒圧力、及び、前記放熱器入口の冷媒温度のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づいて前記暖房能力Ｑｈｐを算出することを特徴とする請求項４に記載の車両用空気調和装置。
6. 前記制御手段は、外気温度、前記空気流通路内の風量、目標放熱器温度と実際の放熱器温度との差、前記圧縮機の吐出冷媒温度、及び、前記圧縮機の吐出冷媒圧力のそれぞれを示す指標のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせから判断される環境条件に基づき、前記暖房モードにおける当該環境条件が悪化した場合、前記減圧手段により前記インジェクション回路に冷媒を流すことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
7. 前記制御手段は、要求される放熱器の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと前記放熱器が発生する暖房能力Ｑｈｐとの差、目標放熱器温度と前記放熱器の温度の差、目標放熱器圧力と前記放熱器の圧力の差、車室内への目標吹出温度のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせに基づき、前記減圧手段により前記インジェクション回路から前記圧縮機に戻る冷媒量を制御することを特徴とする請求項４乃至請求項６のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
8. 加熱手段により加熱された水を循環手段により循環させる水循環回路を備え、
   該水循環回路は、前記空気流通路に設けられた水−空気熱交換器を有すると共に、
   前記制御手段は、前記インジェクション回路に冷媒を流すことによっても前記放熱器の暖房能力が不足する場合、前記加熱手段により加熱された水を前記水−空気熱交換器に循環させることを特徴とする請求項４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。
   

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