JP7013990B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、車両用空調装置に関する。

特許文献１は、車両内のシート下方にコンパクト化された空調ユニットを取り付けることができるシート空調装置を開示している。シート空調装置は、蒸発器の表面に発生する凝縮水を溜める溝部と、溝部に溜まった凝縮水を蒸発させる超音波発生装置とを備えている。

特開２０１６－１４５０１５号公報

従来技術の構成では、蒸発器で発生した凝縮水を超音波発生装置やヒーターなどを用いて蒸発させている。あるいは、多孔質体を用いて蒸発器で発生した凝縮水を凝縮器に接触させて蒸発させている。このため、凝縮水を所定の位置に導く樋や凝縮水を蒸発させる装置などを設けて発生した凝縮水を処理する必要があった。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。

開示される１つの目的は、冷媒の熱を用いて凝縮水を処理可能な車両用空調装置を提供することにある。

ここに開示された車両用空調装置は、圧縮機（１１）と第１熱交換器（３１）と第２熱交換器（４１）と減圧装置（１２）とを有する冷凍サイクル装置（１０）と、第１熱交換器と第２熱交換器とを内部に収納している空調ケース（５１）と、第１熱交換器を凝縮器として機能させ、第２熱交換器を蒸発器として機能させる第１冷媒モードと、第１熱交換器を蒸発器として機能させ、第２熱交換器を凝縮器として機能させる第２冷媒モードとを切り替える冷媒切り替え装置（２５、３２５）と、空調ケースの内部に風を流す送風機（３２、４２、２３２）と、空調ケースに設けられて、車室内へ送り出す空気が流れる室内連通口（６１、２３７、２４７）と、空調ケースに設けられて、車室外へ送り出す空気が流れる室外連通口（３３、４３、２３３、２４３）と、第１熱交換器を通過した風を室内連通口に流す第１送風モードと、第２熱交換器を通過した風を室内連通口に流す第２送風モードとを切り替える送風切り替え装置（３５、４５、２３５、２４５）と、第１熱交換器または第２熱交換器に発生している凝縮水を検知する水検知装置（３９、４９、２３８、２４８、２７１）と、水検知装置が検知した凝縮水の量が所定量を超えた場合に、冷媒切り替え装置を制御して、第１冷媒モードと第２冷媒モードとを切り替えるとともに、送風切り替え装置を制御して、第１送風モードと第２送風モードとを切り替える制御装置（９０）とを備えている。

開示された車両用空調装置によると、水検知装置が検知した凝縮水の量が所定量を超えた場合に、冷媒切り替え装置を制御して、第１冷媒モードと第２冷媒モードとを切り替えるとともに、送風切り替え装置を制御して、第１送風モードと第２送風モードとを切り替える。このため、蒸発器として機能していた熱交換器の表面に発生した凝縮水を冷媒の熱を用いて蒸発させて処理することができるとともに、凝縮水の処理中も空調運転を行うことができる。

この明細書における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。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

車両用空調装置を搭載した車両の外観斜視図である。 車両用空調装置の構成を示す上面図である。 車両用空調装置の構成を示す側面図である。 車両用空調装置の制御システムを示すブロック図である。 第２熱交換器を蒸発器として用いた冷房運転における車両用空調装置の構成を示す上面図である。 第１熱交換器を蒸発器として用いた冷房運転における車両用空調装置の構成を示す上面図である。 第２実施形態における車両用空調装置の構成を示す上面図である。 第２実施形態において第２熱交換器を蒸発器として用いた冷房運転における車両用空調装置の構成を示す上面図である。 第２実施形態において第１熱交換器を蒸発器として用いた冷房運転における車両用空調装置の構成を示す上面図である。 第３実施形態において第２熱交換器を蒸発器として用いた第１冷媒モードにおける車両用空調装置の構成を示す上面図である。 第３実施形態において第１熱交換器を蒸発器として用いた第２冷媒モードにおける車両用空調装置の構成を示す上面図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

第１実施形態
図１において、車両用空調装置１は、車両５に搭載されている。車両用空調装置１は、車両用空調装置１の内部に取り込まれた空気の温度を調整して車室内に吹き出す装置である。言い換えると、車両用空調装置１は、車室内の暖房運転や冷房運転や除湿運転などの空調運転を行う装置である。車両用空調装置１は、座席２の下に配置されている。車両用空調装置１は、座席２に座っている乗員に対して空調運転を行うシート空調装置として利用可能である。ただし、車両用空調装置１の設置位置は、座席２の下に限られず、車両５の任意の位置に設置可能である。

図２において、車両用空調装置１は、圧縮機１１と第１熱交換器３１と減圧装置１２と第２熱交換器４１とを備えている。車両用空調装置１は、圧縮機１１と第１熱交換器３１と減圧装置１２と第２熱交換器４１とを接続する冷媒配管２０を備えている。冷媒配管２０は、冷媒流路を切り替える四方弁２５を備えている。四方弁２５は、冷媒の流路を切り替える冷媒切り替え装置を提供する。車両用空調装置１は、冷媒の凝縮や蒸発といった状態変化を利用して周囲の空気の加熱や冷却を行う冷凍サイクル装置１０である。

圧縮機１１は、気体の冷媒を圧縮して高温高圧の状態にする装置である。減圧装置１２は、冷媒の圧力を低下させて液体から気体に蒸発させやすくする装置である。減圧装置１２としては、膨張弁のような絞り量が変更可能な弁装置やキャピラリチューブのような絞り量が固定された配管装置など、様々な方式の装置を採用可能である。

第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、蒸発器または凝縮器として機能する装置である。第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、周囲の空気と内部を流れる冷媒とを熱交換させる装置である。凝縮器は、圧縮機１１で圧縮された気体の冷媒を液体に凝縮する装置である。凝縮器は、冷媒を凝縮させる過程で冷媒の熱を周囲に放熱して凝縮器の周囲の空気を加熱する熱交換器である。蒸発器は、減圧装置１２で減圧された液体の冷媒を気体に蒸発させる装置である。蒸発器は、冷媒を蒸発させる過程で周囲の空気から気化熱を奪って蒸発器の周囲の空気を冷却する熱交換器である。

車両用空調装置１は、第１送風機３２と第２送風機４２とを備えている。第１送風機３２と第２送風機４２とは、ファンを回転させることで空気などの流体を輸送する装置である。第１送風機３２と第２送風機４２とは、回転軸が設けられている中心部から吸い込んだ空気を中心部から離れる方向に吐き出す遠心式の送風装置である。第１送風機３２は、第１熱交換器３１の中心部分の直上に設けられている。第２送風機４２は、第２熱交換器４１の中心部分の直上に設けられている。

車両用空調装置１は、金属製の空調ケース５１を備えている。ただし、空調ケース５１をなす材料は、金属に限られず樹脂などを用いてもよい。空調ケース５１は、内部に圧縮機１１と第１熱交換器３１と減圧装置１２と第２熱交換器４１と第１送風機３２と第２送風機４２とを備えている。ただし、冷凍サイクル装置１０を構成する全ての部品を空調ケース５１の内部に収納しなくてもよい。例えば、圧縮機１１と減圧装置１２とを空調ケース５１の外に配置してもよい。言い換えると、空気の加熱や冷却に関する寄与の小さい部品については、空調ケース５１の外に配置するなどしてもよい。

車両用空調装置１は、ダクト６０を備えている。ダクト６０は、第１送風機３２と第２送風機４２との２つの送風装置と連通している。ダクト６０は、室内連通口６１を備えている。室内連通口６１は、車両５の内部と連通している。室内連通口６１は、空調空気を車室内に送り出すための開口である。ダクト６０は、第１室外連通口３３と第２室外連通口４３とを備えている。第１室外連通口３３と第２室外連通口４３とは、車両５の外部と連通している。第１室外連通口３３と第２室外連通口４３とは、冷凍サイクル装置１０で発生した排熱を車室外に送り出すための開口である。冷房運転時には、室内連通口６１に蒸発器で冷却された空調空気を流し、第１室外連通口３３または第２室外連通口４３に凝縮器で加熱された空気を流すこととなる。一方、暖房運転時には、室内連通口６１に凝縮器で加熱された空調空気を流し、第１室外連通口３３または第２室外連通口４３に蒸発器で冷却された空気を流すこととなる。

ダクト６０の内部には、第１室内ドア３５と第１室外ドア３６とが設けられている。第１室内ドア３５と第１室外ドア３６とは、ダクト６０を流れる空気の流路を切り替える装置である。第１室内ドア３５は、第１送風機３２と室内連通口６１との間に設けられている。第１室内ドア３５の開状態においては、第１送風機３２から送られた風が車室内に流れ込む。第１室外ドア３６は、第１送風機３２と第１室外連通口３３との間に設けられている。第１室外ドア３６の開状態においては、第１送風機３２から送られた風が車室外に流れ出る。第１室内ドア３５は、送風切り替え装置を提供する。

ダクト６０の内部には、第２室内ドア４５と第２室外ドア４６とが設けられている。第２室内ドア４５と第２室外ドア４６とは、ダクト６０を流れる空気の流路を切り替える装置である。第２室内ドア４５は、第２送風機４２と室内連通口６１との間に設けられている。第２室内ドア４５の開状態においては、第２送風機４２から送られた風が車室内に流れ込む。第２室外ドア４６は、第２送風機４２と第２室外連通口４３との間に設けられている。第２室外ドア４６の開状態においては、第２送風機４２から送られた風が車室外に流れ出る。第２室内ドア４５は、送風切り替え装置を提供する。

第１室内ドア３５と第１室外ドア３６と第２室内ドア４５と第２室外ドア４６とは、回転軸を中心に蓋部分が回動して開度を調整する板ドアである。ただし、ドアの方式は板ドアに限られず、フィルムドアやロータリードアなど様々な方式のドアを採用可能である。また、第１室内ドア３５と第２室内ドア４５とを１つのドアで提供してもよい。すなわち、室内連通口６１と第１熱交換器３１と第２熱交換器４１との間にロータリードアを配置して、室内連通口６１と第１熱交換器３１とを連通させた状態と、室内連通口６１と第２熱交換器４１とを連通させた状態とを切り替えるようにしてもよい。

図３において、室内連通口６１は、第１送風機３２と第２送風機４２との中間に位置している。室内連通口６１から吹き出した風は、座席２に着座している乗員に直接吹き付けられる。ここで、座席２の内部に通風路を設けて、乗員の背中側などから空調を吹き出すように構成してもよい。第１送風機３２は、第１熱交換器３１が位置している側である重力方向の下側から空気を吸い込み、ダクト６０に吐き出す。第１送風機３２と第１熱交換器３１とは、略隙間なく隣接しているため、第１送風機３２は、第１熱交換器３１を通過して熱交換した空気を多く吸い込むこととなる。言い換えると、第１熱交換器３１を通過せず熱交換していない空気をほとんど吸い込まない構成である。

第２送風機４２は、第２熱交換器４１が位置している側である重力方向の下側から空気を吸い込み、ダクト６０に吐き出す。第２送風機４２と第２熱交換器４１とは、略隙間なく隣接しているため、第２送風機４２は、第２熱交換器４１を通過して熱交換した空気を多く吸い込むこととなる。言い換えると、第２熱交換器４１を通過せず熱交換していない空気をほとんど吸い込まない構成である。

第１室内ドア３５と第１室外ドア３６とは、第１送風機３２から離れる方向に蓋部分が回動する。このため、第１送風機３２の駆動によりダクト６０の内部が異常な高圧になった場合には、第１室内ドア３５や第１室外ドア３６が風に押されて開くことで異常な高圧状態が続くことを防止することができる。また、閉状態の第１室外ドア３６において、ダクト６０の外部から強い風を受けた場合であっても、蓋部分が閉まる方向に力を受けるため、意図せず第１室外ドア３６が開いてしまうことを抑制できる。よって、外からの風によって空調ケース５１の内部に異物が侵入してしまうことを抑制できる。

第２室内ドア４５と第２室外ドア４６とについても、第２送風機４２から離れる方向に蓋部分が回動する。このため、第１室内ドア３５と第１室外ドア３６と同様に、ダクト６０の内部の異常な高圧状態を抑制する効果や、外部からの異物の侵入を抑制する効果を得ることができる。

第１熱交換器３１の下方には第１水センサ３９が設けられている。第１水センサ３９は、第１熱交換器３１の表面に存在する水の量を検知するセンサである。第１水センサ３９は、例えば第１熱交換器３１を蒸発器として用いた場合に、空気中の水分が結露することで発生する凝縮水の量を検知する。第１水センサ３９は、水の量を検知できればよく、様々な検知方式を採用可能である。例えば、水による電気抵抗の変化によって検知する電気式のセンサや、第１熱交換器３１の表面の状態を光で検知する光学式のセンサや、水の重さを検知する重量センサなどが採用可能である。また、水の検知方式によって、第１水センサ３９の設置位置を適宜変更可能である。第２熱交換器４１にも、第１水センサ３９と同様の第２水センサ４９が設けられている。第１水センサ３９と第２水センサ４９とは、水検知装置を提供する。

図４は、車両用空調装置１の制御システムを示す。制御システムにおいて、制御装置（ＥＣＵ）９０は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置９０は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、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。制御装置９０は、１つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置９０によって実行されることによって、制御装置９０をこの明細書に記載される制御装置９０として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置９０を機能させる。

制御システムが提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置９０がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

制御システムは、制御装置９０に入力される情報を示す信号を供給する複数の信号源を入力装置として有する。制御システムは、制御装置９０が情報をメモリ装置に格納することにより、情報を取得する。制御システムは、制御装置９０によって挙動が制御される複数の制御対象物を出力装置として有する。制御システムは、メモリ装置に格納された情報を信号に変換して制御対象物に供給することにより制御対象物の挙動を制御する。

制御システムに含まれる制御装置９０と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するためのブロックと呼ぶことができる。別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成として解釈されるモジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、その機能を実現する手段ともよぶことができる。

制御装置９０は、室温センサ９１と接続されている。室温センサ９１は、車室内の温度を測定するセンサである。車両用空調装置１は、室温センサ９１で測定した温度が設定された目標温度に近づくように空調制御を行う。言い換えると、車室内の温度が目標温度よりも高ければ冷房運転を行い、車室内の温度が目標温度よりも低ければ暖房運転を行う。

制御装置９０は、第１水センサ３９と第２水センサ４９とに接続されている。制御装置９０は、第１水センサ３９から第１熱交換器３１の表面に発生している凝縮水の量の情報を取得する。また、制御装置９０は、第２水センサ４９から第２熱交換器４１の表面に発生している凝縮水の量の情報を取得する。凝縮水の量の情報とは、発生した凝縮水の重さの情報や、あらかじめ設定した所定量を超えているか否かという情報など、凝縮水がどの程度発生しているかを把握できる情報であればよい。ただし、熱交換器において凝縮水の発生しにくい特定の部位における凝縮水の有無だけを検知して、熱交換器全体の凝縮水の量を推定するなどしてもよい。

制御装置９０は、圧縮機１１と接続されている。制御装置９０は、空調運転の要否に応じて圧縮機１１の運転制御を行う。すなわち、空調運転が不要な場合には、圧縮機１１を停止させる。一方、空調運転が必要な場合には、圧縮機１１を運転させる。さらに、空調運転で目標温度と実際の温度との温度差が大きい場合には、圧縮機１１の出力を上昇させて、車室内の温度を早く目標温度に近づけるように制御を行う。

制御装置９０は、第１送風機３２と第２送風機４２とに接続されている。制御装置９０は、目標の風量に近づくように第１送風機３２の回転数と第２送風機４２の回転数とを制御する。すなわち、第１送風機３２と第２送風機４２との停止制御や出力制御を行う。特に、第１熱交換器３１や第２熱交換器４１に凝縮水が発生するなどして、熱交換器を通過する際の圧力損失が増加した場合には、車室内に吹き出す風量を上げるために第１送風機３２または第２送風機４２の回転数を上昇させるように制御する。

制御装置９０は、第１室内ドア３５と第１室外ドア３６と第２室内ドア４５と第２室外ドア４６とに接続されている。制御装置９０は、空調運転に応じて第１室内ドア３５と第１室外ドア３６と第２室内ドア４５と第２室外ドア４６とのそれぞれのドアの開度を制御する。すなわち、各ドアの開度を調整して、蒸発器を通過して冷却された空気と凝縮器を通過して加熱された空気とのそれぞれの空気を車室内に流す分量と車室外に流す分量とを制御する。

制御装置９０は、四方弁２５と接続されている。制御装置９０は、四方弁２５を切り替えて、冷媒の流れる向きを切り替え制御する。すなわち、減圧装置１２を流れたことで蒸発しやすくなった液体の冷媒を第１熱交換器３１に流すか、第２熱交換器４１に流すかを切り替えることで、どちらの熱交換器を蒸発器として用いるかを切り替える。

冷房運転では、冷却源である蒸発器で冷却された冷風を取り出して車室内に流すことで空調を行う。一方、暖房運転においては、加熱源である凝縮器で加熱された温風を取り出して車室内に流すことで空調を行う。ただし、凝縮器のみを加熱源に用いるのではなく、圧縮機１１などの駆動時に発熱を伴う装置を加熱源に用いてもよい。除湿運転においては、温度の低い蒸発器に空気を送風することで、空気中に含まれる水分を蒸発器の外表面に凝縮させて凝縮水として取り出す。これにより空気に含まれる水蒸気量を減らして除湿を行う。第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、四方弁２５によって冷媒流路が切り替えられることで、蒸発器として機能する状態と凝縮器として機能する状態が切り替えられる。第１熱交換器３１が凝縮器として機能している場合には、第２熱交換器４１は蒸発器として機能する。一方、第１熱交換器３１が蒸発器として機能している場合には、第２熱交換器４１は凝縮器として機能する。

四方弁２５による冷媒流路の切り替えと、各ドアによる空気流路の切り替えについて冷房運転時を例として以下に説明する。図５において、四方弁２５は、圧縮機１１の吐き出し側配管と第１熱交換器３１とを連通させている。また、四方弁２５は、圧縮機１１の吸い込み側配管と第２熱交換器４１とを連通させている。この状態は、第１熱交換器３１を凝縮器として用い、第２熱交換器４１を蒸発器として用いている第１冷媒モードの状態を示している。また、第１室外ドア３６と第２室内ドア４５とを開状態とし、第１室内ドア３５と第２室外ドア４６とを閉状態としている。この状態は、第２熱交換器４１で熱交換した空気を室内に送風する第２送風モードを示している。

第１冷媒モードにおける冷媒の流れを以下に説明する。圧縮機１１から吐き出された高温高圧の気体の冷媒は、四方弁２５を経由して第１熱交換器３１に流れ込む。第１熱交換器３１では、高温高圧の冷媒が周囲の空気と熱交換することで、周りの空気を加熱するとともに、冷媒の温度が低下して気体から液体に凝縮する。すなわち、第１熱交換器３１は凝縮器として機能している。

凝縮器として機能する第１熱交換器３１を流れ出た液体の冷媒は、減圧装置１２で減圧されて蒸発しやすい状態となる。その後、冷媒は、第２熱交換器４１に流れ込む。第２熱交換器４１では、低圧の冷媒が周囲の空気と熱交換することで、気化熱を奪って周りの空気を冷却するとともに、冷媒が液体から気体に気化する。すなわち、第２熱交換器４１は蒸発器として機能している。

蒸発器として機能する第２熱交換器４１を流れ出た気体の冷媒は、四方弁２５を経由して圧縮機１１に吸い込まれて再び圧縮される。これにより、一連の冷凍サイクルの運転を繰り返す。ここで、第２熱交換器４１から圧縮機１１までの冷媒配管２０に気液分離器を備えてもよい。気液分離器により、気体の冷媒と液体の冷媒を分離して気体の冷媒のみを圧縮機１１に流すことができる。このため、圧縮機１１に液体の冷媒が吸い込まれる液バック現象による冷凍サイクル装置１０の不具合を防止できる。

第２送風モードにおける空気の流れを以下に説明する。冷凍サイクル装置１０の運転を行っている間、第１送風機３２と第２送風機４２とを駆動する。第１送風機３２を駆動することで、凝縮器として機能する第１熱交換器３１との熱交換により加熱された空気を第１室外ドア３６から室外へと吐き出す。これにより、第１熱交換器３１の周囲に温度が上昇した空気が留まることを防いで、温度が上昇する前の空気と第１熱交換器３１とを効率的に熱交換させることができる。

第２送風機４２を駆動することで、蒸発器として機能する第２熱交換器４１との熱交換により冷却された空気を第２室内ドア４５から室内と連通している室内連通口６１に送り出す。これにより、室内に冷風を吹き出させて冷房運転を行う。また、第２熱交換器４１の周囲に温度が低下した空気が留まることを防いで、温度が低下する前の空気と第２熱交換器４１とを効率的に熱交換させることができる。

ここで、第１室内ドア３５をわずかに開くことで、第２熱交換器４１で冷却された冷風に対して、第１熱交換器３１で加熱された温風を混ぜてもよい。これによると、室内連通口６１に流入する前に空調風の温度を調整することができる。よって、適切な吹き出し温度で空調運転を実施することができる。

図６において、四方弁２５は、圧縮機１１の吐き出し側配管と第２熱交換器４１とを連通させている。また、四方弁２５は、圧縮機１１の吸い込み側配管と第１熱交換器３１とを連通させている。この状態は、第１熱交換器３１を蒸発器として用い、第２熱交換器４１を凝縮器として用いている第２冷媒モードの状態を示している。第２冷媒モードにおいては、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とのどちらの熱交換器を蒸発器として用いるかが第１冷媒モードとは逆である。

また、第１室内ドア３５と第２室外ドア４６とを開状態とし、第１室外ドア３６と第２室内ドア４５とを閉状態としている。この状態は、第１熱交換器３１で熱交換した空気を室内に送風する第１送風モードを示している。第１送風モードにおいては、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とのどちらの熱交換器を通過した風を車室内に送るかが第２送風モードとは逆である。

第２冷媒モードにおける冷媒の流れを以下に説明する。圧縮機１１から吐き出された高温高圧の気体の冷媒は、四方弁２５を経由して第２熱交換器４１に流れ込む。第２熱交換器４１では、高温高圧の冷媒が周囲の空気と熱交換することで、周りの空気を加熱するとともに、冷媒の温度が低下して気体から液体に凝縮する。すなわち、第２熱交換器４１は凝縮器として機能している。

凝縮器として機能する第２熱交換器４１を流れ出た液体の冷媒は、減圧装置１２で減圧されて蒸発しやすい状態となる。その後、冷媒は、第１熱交換器３１に流れ込む。第１熱交換器３１では、低圧の冷媒が周囲の空気と熱交換することで、気化熱を奪って周りの空気を冷却するとともに、冷媒が液体から気体に気化する。すなわち、第１熱交換器３１は蒸発器として機能している。

蒸発器として機能する第１熱交換器３１を流れ出た気体の冷媒は、四方弁２５を経由して圧縮機１１に吸い込まれて再び圧縮される。これによって、一連の冷凍サイクルの運転を繰り返す。ここで、第１熱交換器３１から圧縮機１１までの冷媒配管２０に気液分離器を備えてもよい。

第１送風モードにおける空気の流れを以下に説明する。冷凍サイクル装置１０を運転している間、第１送風機３２と第２送風機４２とを駆動する。第２送風機４２を駆動することで、凝縮器として機能する第２熱交換器４１との熱交換により加熱された空気を第２室外ドア４６から室外へと吐き出す。これにより、第２熱交換器４１の周囲に温度が上昇した空気が留まることを防いで、温度が上昇する前の空気と第２熱交換器４１とを効率的に熱交換させることができる。

第１送風機３２を駆動することで、蒸発器として機能する第１熱交換器３１との熱交換により冷却された空気を第１室内ドア３５から室内と連通している室内連通口６１に送り出す。これによって、室内に冷風を吹き出させて冷房運転を行う。また、第１熱交換器３１の周囲に温度が低下した空気が留まることを防いで、温度が低下する前の空気と第１熱交換器３１とを効率的に熱交換させることができる。

ここで、第２室内ドア４５をわずかに開くことで、第１熱交換器３１で冷却された冷風に対して、第２熱交換器４１で加熱された温風を混ぜてもよい。これによって、室内連通口６１に流入する前に空調風の温度を調整することができる。したがって、適切な吹き出し温度で空調運転を実施することができる。

四方弁２５と第１室内ドア３５と第１室外ドア３６と第２室内ドア４５と第２室外ドア４６との切り替えは、第１水センサ３９と第２水センサ４９とにおける凝縮水の検知結果に基づいて制御する。すなわち、第１水センサ３９が凝縮水を検知した場合には、第１熱交換器３１を蒸発器として使うのではなく、凝縮器として使うように四方弁２５を切り替える。言い換えると、第１熱交換器３１を減圧装置１２の上流側ではなく、下流側に配置する。それと同時に、第１室内ドア３５と第１室外ドア３６と第２室内ドア４５と第２室外ドア４６とを切り替えて、蒸発器を通過した冷風が室内に吹き出すように制御する。

ここで、四方弁２５の切り替えのタイミングと各ドアの切り替えのタイミングとをずらしてもよい。例えば、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１との温度が所定の温度領域に達するまでの間、各ドアの切り替えを行わず、第１送風機３２と第２送風機４２とを停止させる。これによると、蒸発器として機能させる第２熱交換器４１の温度が低下するまでの過渡状態において、温度の高い空気が室内に吹き出されることを防止できる。

一方、第２水センサ４９が凝縮水を検知した場合には、第２熱交換器４１を蒸発器として使うのではなく、凝縮器として使うように四方弁２５を切り替える。言い換えると、第２熱交換器４１を減圧装置１２の上流側ではなく、下流側に配置する。それと同時に、第１室内ドア３５と第１室外ドア３６と第２室内ドア４５と第２室外ドア４６との開閉を切り替えて、蒸発器を通過した冷風が室内に吹き出すように制御する。

上述のように、凝縮水が検知された方の熱交換器を凝縮器として用い、凝縮水が検知されていない方の熱交換器を蒸発器として用いるように切り替え制御を繰り返す。さらに、常に蒸発器として用いる熱交換器と熱交換した空気を室内連通口６１に向かって送り出すように各ドアの開閉を切り替えることで、冷房運転を継続する。ここで、暖房運転を行う場合には、常に凝縮器として用いる熱交換器と熱交換した空気を室内連通口６１に向かって送り出すように各ドアを切り替えることで、暖房運転を継続する。すなわち、暖房運転においては、第１冷媒モードで運転している場合に、第１送風モードを用いて温風を車室内に送風する。あるいは、第２冷媒モードで運転している場合に、第２送風モードを用いて温風を車室内に送風する。

車両用空調装置１の凝縮水の処理動作について冷房運転時を例として以下に説明する。第１冷媒モードで運転することで、蒸発器として機能している第２熱交換器４１には、空気との熱交換により、空気中に含まれる水分が凝縮して第２熱交換器４１の表面に凝縮水として発生する。第２熱交換器４１の表面に発生した凝縮水は、所定の量までは第２熱交換器４１の表面に付着した状態が維持される。このため、第２熱交換器４１の表面に保持される凝縮水の量は、熱交換を行うほど増加する。ここで、第２熱交換器４１が表面に保水可能な最大保水量を超える凝縮水が発生すると、第２熱交換器４１の表面から凝縮水が水滴となって垂れ落ちることとなる。

第２水センサ４９は、第２熱交換器４１の表面に発生した凝縮水の量を検知する。第２水センサ４９で検知している凝縮水の量が所定量を超えた場合に、制御装置９０が、四方弁２５を制御して第１冷媒モードから第２冷媒モードに冷媒モードを切り替える。ここで、所定量は、第２熱交換器４１の最大保水量よりも小さく設定される値であって、凝縮水が第２熱交換器４１の表面から水滴となって垂れ落ちる前段階における凝縮水の許容量である。例えば、第２熱交換器４１における最大保水量が５０ｇである場合、所定量は最大保水量よりもわずかに小さな値である４５ｇなどに設定できる。ただし、所定量は第２熱交換器４１のサイズや、第２送風機４２の風量や、熱交換前の空気に含まれる水分量などの諸条件によって変わるため、任意に設定可能な値である。また、凝縮水が第２熱交換器４１から多少垂れ落ちることを許容できる場合には、最大保水量と同等かそれ以上の量を所定量として設定してもよい。

第１冷媒モードから第２冷媒モードに切り替えられることで、第２熱交換器４１には、圧縮機１１から吐き出された高温高圧の気体の冷媒が流れ込むこととなる。このため、第２熱交換器４１においては、内部を流れる冷媒と凝縮水とが熱交換して、冷媒の温度が低下して気体から液体に凝縮される。一方、凝縮水は、冷媒の排熱によって加熱されることで空気中に蒸散されて、第２熱交換器４１の表面から除去される。第２熱交換器４１においては、冷媒との熱交換対象が空気のみではなく、冷媒との熱交換対象が凝縮水と空気である。したがって、水の温度変化による顕熱分と、水の蒸発による潜熱分とを含む大きな熱のやり取りを行うことができるため、第２熱交換器４１における熱交換効率を高めることができる。

冷媒モードの切り替えを行うと同時または切り替えを行った後に、制御装置９０は、第２送風モードから第１送風モードに送風モードを切り替える。これにより、蒸発器として機能する第１熱交換器３１と熱交換した空気を車室内に送風することができる。また、凝縮器として機能する第２熱交換器４１と熱交換した空気を車室外に送風することができる。ここで、第２熱交換器４１と熱交換した空気は、温度が高いため飽和水蒸気量が多い。さらに、第２熱交換器４１と熱交換した空気には、蒸散した凝縮水が多く含まれる。このため、空気中に多くの水分を含んだ状態で車室外に送風されるため、水を効率的に車室外に除去して凝縮水を処理できる。

上述のように第１冷媒モードから第２冷媒モードに切り替え、第２送風モードから第１送風モードに切り替えることで、第２熱交換器４１の表面に付着した凝縮水を冷媒の排熱を利用して効率的に処理することができる。しかしながら、第１熱交換器３１の表面に新たに水が凝縮することとなる。したがって、第１水センサ３９で検知した凝縮水の量が所定量を超えた場合には、再び第１冷媒モードに切り替えることで、第１熱交換器３１の表面に発生した凝縮水の処理を行うこととなる。

上述した実施形態によると、制御装置９０は、第２水センサ４９が凝縮水を検知した場合に、四方弁２５を制御して第１冷媒モードから第２冷媒モードに切り替えを行う。さらに、第１室内ドア３５などの各ドアの開閉を制御して第２送風モードから第１送風モードに切り替えを行う。このため、第２熱交換器４１の表面に発生した凝縮水を高温の冷媒と熱交換させることで凝縮水の処理を行うことができる。したがって、冷媒の排熱を用いて効果的に凝縮水の処理を行うことができる。よって、ヒーターや樋などの凝縮水の処理に用いる構成を省略できるため、車両用空調装置１を小型化しやすい。特に、空調ケース５１に冷凍サイクル装置１０を構成する部品を収納したシート空調装置などの小型の空調装置においては、部品点数を削減してサイズを小さくすることが極めて重要である。また、凝縮水の処理を目的としてヒーターなどを駆動する必要がないため、凝縮水の処理に電力などを消費させずに済む。あるいは、凝縮水の処理にヒーターなどを併用する場合であっても、冷媒の熱を使って凝縮水を処理できる分、ヒーターの出力や駆動時間を減らすことができる。

さらに、第１熱交換器３１で冷却された空気を室内に送り込むことで第２熱交換器４１に発生した凝縮水の処理をしながら冷房運転を行うことができる。したがって、凝縮水の処理を行っている間においても、冷房運転を実施する時間を確保して、トータルの冷房運転時間を長く確保しやすい。よって、車室内の温度を速やかに目標温度に近づけることができる。

制御装置９０は、四方弁２５を制御して第１冷媒モードと第２冷媒モードとを切り替えると略同時に、第１室内ドア３５と第２室内ドア４５とを制御して第１送風モードと第２送風モードとを切り替えている。このため、冷媒モードや送風モードの切り替えのタイミングにおいても空調運転を継続することができる。ここで、制御装置９０は、四方弁２５を制御して第１冷媒モードと第２冷媒モードとを切り替えた後に、第１室内ドア３５と第２室内ドア４５とを制御して第１送風モードと第２送風モードとを切り替えてもよい。この場合、熱交換器の温度が変化している過渡状態において、車室内への送風を停止できる。したがって、冷媒モードや送風モードの切り替えのタイミングにおいて、冷房運転中に急に温風が吹き出されることや、暖房運転中に急に冷風が吹き出されることを抑制して、乗員に快適な空調を提供しやすい。

凝縮水を第１水センサ３９と第２水センサ４９とによって検知している。このため、熱交換器の表面に実際に発生している凝縮水の量を直接検知できる。したがって、発生している凝縮水の量を精度よく把握して制御装置９０による切り替え制御を行うことができる。

第１水センサ３９は、第１熱交換器３１において重力方向の下方に位置している。このため、第１熱交換器３１の表面に発生した凝縮水が重力に引かれて垂れ落ちそうになった状態であっても精度よく凝縮水を検知しやすい。

第１室内ドア３５と第１室外ドア３６と第２室内ドア４５と第２室外ドア４６とを備えている。このため、第１送風モードにおいて、第１熱交換器３１と熱交換した空気を室内連通口６１から室内に送風するとともに、第２熱交換器４１と熱交換した空気を第２室外連通口４３から室外に送風できる。したがって、第２熱交換器４１で発生した排熱を室外に排出して冷凍サイクル装置１０の運転効率を高めることができる。第２送風モードにおいても同様に、第１熱交換器３１で発生した排熱を室外に排出して冷凍サイクル装置１０の運転効率を高めることができる。

第１室内ドア３５と第２室内ドア４５とを備えている。このため、第１室内ドア３５と第２室内ドア４５との開度を調整して冷風と温風とを混ぜ合わせることで、乗員にとって最適な温度に調整された空調風を車室内に吹き出させることができる。

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、１つの送風機２３２を用いて、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１との両方の熱交換器に送風を行う。

図７において、車両用空調装置１は、空調ケース５１の略中央に送風機２３２を備えている。送風機２３２は、空調ケース５１の底面に設けた吸気口から空気を吸い込んで中心軸から離れる方向に放射状に送風する遠心式の送風装置である。

第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、空調ケース５１の壁面に沿って設けられている。第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、送風機２３２から略等しい距離に配置されている。第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、互いに対向した位置に配置されている。言い換えると、送風機２３２は、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１との間に設けられている。

空調ケース５１は、第１室内連通口２３７と第１室外連通口２３３と第２室内連通口２４７と第２室外連通口２４３との４つの連通口を備えている。空調ケース５１は、これらの４つの連通口によって空調ケース５１の内部と外部とが連通されている。第１室内連通口２３７と第２室内連通口２４７とは、車室内と連通している開口である。第１室外連通口２３３と第２室外連通口２４３とは、車室外と連通している開口である。空調ケース５１は、第１室内連通口２３７を開閉する第１室内ドア２３５と、第１室外連通口２３３を開閉する第１室外ドア２３６とを備えている。空調ケース５１は、第２室内連通口２４７を開閉する第２室内ドア２４５と、第２室外連通口２４３を開閉する第２室外ドア２４６とを備えている。第１室内ドア２３５と第２室内ドア２４５とは、送風切り替え装置を提供する。

第１室内ドア２３５と第１室外ドア２３６とは、互いに隣接して設けられている。第１室内ドア２３５と第１室外ドア２３６とは、空調ケース５１において送風機２３２から第１熱交換器３１に向かう投影面に設けられている。言い換えると、第１熱交換器３１は、送風機２３２と第１室内ドア２３５及び第１室外ドア２３６との間に設けられている。このため、送風機２３２から第１室内ドア２３５あるいは第１室外ドア２３６に向かって流れる空気は、第１熱交換器３１を通過することとなる。

第２室内ドア２４５と第２室外ドア２４６とは、互いに隣接して設けられている。第２室内ドア２４５と第２室外ドア２４６とは、空調ケース５１において送風機２３２から第２熱交換器４１に向かう投影面に設けられている。言い換えると、第２熱交換器４１は、送風機２３２と第２室内ドア２４５及び第２室外ドア２４６との間に設けられている。このため、送風機２３２から第２室内ドア２４５あるいは第２室外ドア２４６に向かって流れる空気は、第２熱交換器４１を通過することとなる。

送風機２３２には、上流センサ２７１が設けられている。上流センサ２７１は、第１熱交換器３１や第２熱交換器４１と熱交換を行う前の上流側空気の物理量を測定するセンサである。上流センサ２７１が測定する物理量は、例えば空気の温度や湿度や流量である。上流センサ２７１は、温度センサと湿度センサと流量センサとを一体に備えたセンサユニットである。上流センサ２７１は、水検知装置を提供する。

空調ケース５１には、第１下流センサ２３８と第２下流センサ２４８とが設けられている。第１下流センサ２３８は、第１室内ドア２３５及び第１室外ドア２３６と第１熱交換器３１との間に設けられている。第１下流センサ２３８は、第１熱交換器３１と熱交換を行った後の下流側空気の物理量を測定するセンサである。第１下流センサ２３８は、空気の温度や湿度や流量といった物理量を測定する。第１下流センサ２３８は、温度センサと湿度センサと流量センサとを一体に備えたセンサユニットである。第１下流センサ２３８は、水検知装置を提供する。

第２下流センサ２４８は、第２室内ドア２４５及び第２室外ドア２４６と第２熱交換器４１との間に設けられている。第２下流センサ２４８は、第２熱交換器４１と熱交換を行った後の下流側空気の物理量を測定するセンサである。第２下流センサ２４８は、空気の温度や湿度や流量といった物理量を測定する。第２下流センサ２４８は、温度センサと湿度センサと流量センサとを一体に備えたセンサユニットである。第２下流センサ２４８は、水検知装置を提供する。

四方弁２５による冷媒モードの切り替えと、各ドアによる送風モードの切り替えについて冷房運転時を例として以下に説明する。図８において、四方弁２５は、第１熱交換器３１を凝縮器として用い、第２熱交換器４１を蒸発器として用いる第１冷媒モードの状態を示している。また、第１室外ドア２３６と第２室内ドア２４５とを開状態とし、第１室内ドア２３５と第２室外ドア２４６とを閉状態としている。この状態は、第２熱交換器４１で熱交換した空気を室内に送風する第２送風モードを示している。

第２送風モードにおける空気の流れを以下に説明する。冷凍サイクル装置１０の運転を行っている間、送風機２３２を駆動する。送風機２３２から吹き出された空気は上流センサ２７１で温度と湿度と流量が測定される。送風機２３２は、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とに同時に風を送る。この時、送風機２３２にルーバーを設けるなどして、風の吹き出し方向を制御するようにしてもよい。これによると、第１熱交換器３１や第２熱交換器４１を狙って風を送ることができる。したがって、第１熱交換器３１や第２熱交換器４１に向かわない風の量を低減して、第１熱交換器３１や第２熱交換器４１での冷媒と空気との熱交換を効率的に行うことができる。

送風機２３２を駆動することで、凝縮器として機能する第１熱交換器３１との熱交換により加熱された空気を第１室外ドア２３６から室外へと吐き出す。これにより、第１熱交換器３１の周囲に温度の上昇した空気が留まることを防いで、温度が上昇する前の空気と第１熱交換器３１と効率的に熱交換することができる。

また、送風機２３２を駆動していることで、蒸発器として機能する第２熱交換器４１との熱交換により冷却された空気を第２室内ドア２４５から室内に送り出すこととなる。こうして、車室内に冷風を吹き出させて冷房運転を行う。また、第２熱交換器４１の周囲に温度の低下した空気が留まることを防いで、温度が低下する前の空気と第２熱交換器４１とを効率的に熱交換することができる。第２熱交換器４１で冷却された空気は、第２下流センサ２４８で温度と湿度と流量とが測定される。

図９において、四方弁２５は、第１熱交換器３１を蒸発器として用い、第２熱交換器４１を凝縮器として用いる第２冷媒モードの状態を示している。第２冷媒モードにおいては、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とのどちらの熱交換器を蒸発器として用いるかが第１冷媒モードとは逆の関係である。また、第１室内ドア２３５と第２室外ドア２４６とを開状態とし、第１室外ドア２３６と第２室内ドア２４５とを閉状態としている。この状態は、第１熱交換器３１で熱交換した空気を室内に送風する第１送風モードを示している。第１送風モードにおいては、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とのどちらの熱交換器を通過した風を車室内に送るかが第２送風モードとは逆の関係である。

第１送風モードにおける空気の流れを以下に説明する。冷凍サイクル装置１０を運転している間、送風機２３２を駆動する。送風機２３２から吹き出された空気は、上流センサ２７１で温度と湿度と流量とが測定される。送風機２３２を駆動することで、凝縮器として機能する第２熱交換器４１との熱交換により加熱された空気を第２室外ドア２４６から室外へと吐き出す。これにより、第２熱交換器４１の周囲に温度の上昇した空気が留まることを防いで、温度が上昇する前の空気と第２熱交換器４１と効率的に熱交換することができる。

また、送風機２３２を駆動していることで、蒸発器として機能する第１熱交換器３１との熱交換により冷却された空気を第１室内ドア２３５から室内に送り出すこととなる。これによって、冷風を車室内に吹き出させて冷房運転を行う。また、第１熱交換器３１の周囲に温度の低下した空気が留まることを防いで、温度が低下する前の空気と第１熱交換器３１とを効率的に熱交換することができる。第１熱交換器３１で冷却された空気は、第１下流センサ２３８で温度と湿度と流量とが測定される。

四方弁２５と第１室内ドア２３５と第１室外ドア２３６と第２室内ドア２４５と第２室外ドア２４６との切り替えは、上流センサ２７１と第１下流センサ２３８または第２下流センサ２４８とにおける空気の物理量の検知結果に基づいて制御する。すなわち、第２熱交換器４１を蒸発器として機能させている第１冷媒モードにおいては、上流センサ２７１で測定した空気の物理量と第２下流センサ２４８で測定した空気の物理量とから凝縮水の量を算出する。一方、第１熱交換器３１を蒸発器として機能させている第２冷媒モードにおいては、上流センサ２７１で測定した空気の物理量と第１下流センサ２３８で測定した空気の物理量とから凝縮水の量を算出する。

凝縮水の算出方法を以下に具体例を用いて示す。例えば、上流センサ２７１で測定した空気の温度が２５℃、湿度が５０％、流量が３０ｍ^３／ｈである場合、第２熱交換器４１で熱交換する前の空気が有している水分量は、３４５ｇ／ｈと算出される。これは、第２熱交換器４１で熱交換する前の空気が１時間あたりの合計で３４５ｇの水分を有していることを示している。一方、第２下流センサ２４８で測定した空気の温度が５℃、湿度が１００％、流量が３０ｍ^３／ｈである場合、第２熱交換器４１で熱交換した後の空気が有している水分量は、２０４ｇ／ｈと算出される。これは、第２熱交換器４１で熱交換した後の空気が１時間あたりの合計で２０４ｇの水分を有していることを示している。したがって、第２熱交換器４１で熱交換することで、１時間あたりの合計で１４１ｇの水が空気中から失われると算出することができる。空気中から失われた水分の全てが、第２熱交換器４１の表面に凝縮すると仮定すると、第２熱交換器４１において１時間あたりの合計で１４１ｇの凝縮水が発生することが推定される。

ここで、第２熱交換器４１の最大保水量が例えば５０ｇである場合、約２１分で最大保水量に到達すると算出できる。最大保水量を超えて第２熱交換器４１の表面に凝縮水が発生すると、第２熱交換器４１が凝縮水を保水しきれなくなり、第２熱交換器４１から凝縮水が垂れ落ちるなどする。したがって、第２熱交換器４１における最大保水量を超えない範囲で第１状態と第２状態との切り替えを行う。すなわち、第２熱交換器４１を蒸発器ではなく凝縮器として機能させるように四方弁２５の切り替えを行う。

ただし、上流センサ２７１と第２下流センサ２４８で測定される空気の物理量は一定とは限らない。このため、上流センサ２７１と第２下流センサ２４８で測定したタイミング毎に最新の空気の物理量を用いて水分量を算出して、算出した水分量を積算して第２熱交換器４１の表面に現時点で発生している凝縮水の量を推定することが好ましい。

また、空気の温度と湿度と流量以外の物理量から空気中の水分量を推定して、熱交換器で熱交換を行う前後での水分量の変化を推定するようにしてもよい。また、上流センサ２７１と第１下流センサ２３８と第２下流センサ２４８との検出精度などに応じて凝縮水の推定方法に適宜補正を加えるなどして、凝縮水の発生に関する推定精度を高めることが好ましい。

上述した実施形態によると、上流センサ２７１と第１下流センサ２３８または第２下流センサ２４８とを用いて測定した空気の物理量から第１熱交換器３１または第２熱交換器４１に生じた凝縮水の量を推定している。このため、熱交換器で熱交換を行う前と後の空気の物理量を測定できればよいため、必ずしも第１熱交換器３１や第２熱交換器４１の近くにセンサを設けなくてもよい。言い換えると、上流センサ２７１や第１下流センサ２３８や第２下流センサ２４８などの水検知装置を備える位置の自由度を高めることができる。

送風機２３２は、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１との間に設けられている。このため、１つの送風機２３２で第１熱交換器３１と第２熱交換器４１との両方の熱交換器に対して送風できる。したがって、送風装置を複数設ける場合に比べて車両用空調装置１を小型化しやすい。

第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、複数の四方弁３２５を用いて、第１熱交換器３１の内部と第２熱交換器４１の内部とにおける冷媒の流れる向きを第１冷媒モードと第２冷媒モードとで同じ向きとしている。

図１０において、冷媒配管２０は、第１四方弁３２５ａと第２四方弁３２５ｂと第３四方弁３２５ｃと第４四方弁３２５ｄとの４つの四方弁３２５を備えている。四方弁３２５は、冷媒切り替え装置を提供する。

第１四方弁３２５ａは、圧縮機１１の上流配管及び下流配管と接続している。言い換えると、冷媒は第１四方弁３２５ａから流出して圧縮機１１に流入する。また、冷媒は圧縮機１１から流出して第１四方弁３２５ａに流入する。第２四方弁３２５ｂは、第１熱交換器３１の上流配管及び下流配管と接続している。言い換えると、冷媒は第２四方弁３２５ｂから流出して第１熱交換器３１に流入する。また、冷媒は第１熱交換器３１から流出して第２四方弁３２５ｂに流入する。第３四方弁３２５ｃは、減圧装置１２の上流配管及び下流配管と接続している。言い換えると、冷媒は第３四方弁３２５ｃから流出して減圧装置１２に流入する。また、冷媒は減圧装置１２から流出して第３四方弁３２５ｃに流入する。第４四方弁３２５ｄは、第２熱交換器４１の上流配管及び下流配管と接続している。言い換えると、冷媒は第４四方弁３２５ｄから流出して第２熱交換器４１に流入する。また、冷媒は第２熱交換器４１から流出して第４四方弁３２５ｄに流入する。

図１０は、第１熱交換器３１を凝縮器として機能させ、第２熱交換器４１を蒸発器として機能させる第１冷媒モードにおける冷媒の流れを示している。第１冷媒モードにおける冷媒の流れについて以下に説明する。

圧縮機１１を流出した冷媒は、第１四方弁３２５ａと第２四方弁３２５ｂとを経由して第１熱交換器３１に流入して液体の冷媒に凝縮する。その後、第１熱交換器３１を流出した冷媒は第２四方弁３２５ｂと第３四方弁３２５ｃとを経由して減圧装置１２に流れ込む。ここで、第１熱交換器３１において、冷媒の入口配管は、第１室内ドア２３５側に配置され、冷媒の出口配管は、第１室外ドア２３６側に配置されている。

減圧装置１２で減圧されて減圧装置１２を流出した冷媒は、第３四方弁３２５ｃと第４四方弁３２５ｄとを経由して第２熱交換器４１に流入して気体の冷媒に蒸発する。その後、第２熱交換器４１を流出した冷媒は、第４四方弁３２５ｄと第１四方弁３２５ａとを経由して圧縮機１１に流れ込むことで一連の冷凍サイクルが繰り返される。ここで、第２熱交換器４１において、冷媒の入口配管は、第２室外ドア２４６側に配置され、冷媒の出口配管は、第２室内ドア２４５側に配置されている。

図１１は、第１熱交換器３１を蒸発器として機能させ、第２熱交換器４１を凝縮器として機能させる第２冷媒モードにおける冷媒の流れを示している。第２冷媒モードにおける冷媒の流れについて以下に説明する。

圧縮機１１を流出した冷媒は、第１四方弁３２５ａと第４四方弁３２５ｄとを経由して第２熱交換器４１に流入して液体の冷媒に凝縮する。その後、第２熱交換器４１を流出した冷媒は第４四方弁３２５ｄと第３四方弁３２５ｃとを経由して減圧装置１２に流れ込む。ここで、第２熱交換器４１において、冷媒の入口配管は、第２室外ドア２４６側に配置され、冷媒の出口配管は、第２室内ドア２４５側に配置されている。

減圧装置１２で減圧されて減圧装置１２を流出した冷媒は、第３四方弁３２５ｃと第２四方弁３２５ｂとを経由して第１熱交換器３１に流入して気体の冷媒に蒸発する。その後、第１熱交換器３１を流出した冷媒は、第２四方弁３２５ｂと第１四方弁３２５ａとを経由して圧縮機１１に流れ込むことで一連の冷凍サイクルが繰り返される。ここで、第１熱交換器３１において、冷媒の入口配管は、第１室内ドア２３５側に配置され、冷媒の出口配管は、第１室外ドア２３６側に配置されている。

上述したように、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、第１冷媒モードと第２冷媒モードとで冷媒モードを切り替えても、入口配管と出口配管とが入れ替わらない構成である。言い換えると、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、凝縮器として機能する場合と蒸発行として機能する場合とで、冷媒の流れる向きが変わらない構成である。

ここで、減圧装置１２がキャピラリチューブやオリフィスなどの冷媒の流れる向きに寄らずに減圧可能な装置である場合には、第３四方弁３２５ｃを省略可能である。

冷媒モードの切り替えと送風モードの切り替えとを送風機２３２の出力に基づいて行う。第１冷媒モード及び第２送風モードで冷房運転を行う状態から第２冷媒モード及び第１送風モードで冷房運転を行う状態に切り替える場合を例にモードの切り替えについて以下に説明する。

第１冷媒モードであるため、第１熱交換器３１は凝縮器として機能し、第２熱交換器４１は蒸発器として機能する状態である。第２熱交換器４１の表面には徐々に凝縮水が発生して、第２熱交換器４１の表面を凝縮水が部分的に覆うこととなる。この時、第２熱交換器４１の一部をなすフィンの表面にも凝縮水が付着するため、第２熱交換器４１における通風部分が凝縮水によって部分的に目詰まりを起こす。特に、熱交換の効率を高めるためにフィンの表面に微小な穴を設けている場合などには、この微小な穴において目詰まりが起こりやすい。

第２熱交換器４１の通風部分に目詰まりが引き起こされると目詰まりが引き起こされていない場合に比べて通風抵抗が増大する。このため、送風機２３２の回転数が同じであっても、通風抵抗が増大した分、車室内に吹き出される冷風の風量が低下してしまう。言い換えると、目標の吹き出し風量を確保するために、送風機２３２の出力を増加させる必要がある。冷媒モードの切り替えに際しては、この送風機２３２の出力変化を用いる。

制御装置９０は、第２熱交換器４１において凝縮水が発生していない状態での送風機２３２の出力と、第２熱交換器４１において最大保水量まで凝縮水が発生した状態での送風機２３２の出力との差を取得する。取得した送風機２３２の出力の差を用いて、現在の送風機２３２の出力から発生している凝縮水の量を推定する。言い換えると、送風機２３２の出力が最大保水量まで凝縮水が発生した状態での出力に近づくほど、凝縮水が多く発生していると推定できる。したがって、送風機２３２の出力が最大保水量まで凝縮水が発生した状態での出力に基づいて設定した所定値を超えた場合には第１冷媒モードから第２冷媒モードに切り替えを行う。

上述した実施形態によると、第１熱交換器３１と第２熱交換器４１とは、第１冷媒モードと第２冷媒モードとの切り替えの前後で内部を流れる冷媒の向きが変わらない。このため、冷媒の流れ方を最適化することで、第１冷媒モードと第２冷媒モードとで冷媒と空気との熱交換効率を変えることなく、安定して高い熱交換効率で車両用空調装置１を運転しやすい。

送風機２３２の出力に基づいて第１熱交換器３１または第２熱交換器４１に発生した凝縮水の量を推定する。このため、第１熱交換器３１や第２熱交換器４１に凝縮水を検知するセンサを直接取り付ける必要がない。したがって、車両用空調装置１を構成する水検知装置のレイアウトの自由度を高めることができる。

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、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および／または要素の組み合わせに限定されない。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、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、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。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに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。

１ 車両用空調装置、 １０ 冷凍サイクル装置、 １１ 圧縮機、 １２ 減圧装置、 ２５ 四方弁（冷媒切り替え装置）、 ３１ 第１熱交換器、 ３２ 第１送風機、 ３３ 第１室外連通口、 ３５ 第１室内ドア（送風切り替え装置）、 ３６ 第１室外ドア、 ３９ 第１水センサ（水検知装置）、 ４１ 第２熱交換器、 ４２ 第２送風機、 ４３ 第２室外連通口、 ４５ 第２室内ドア（送風切り替え装置）、 ４６ 第２室外ドア、 ４９ 第２水センサ（水検知装置）、 ５１ 空調ケース、 ６１ 室内連通口、 ９０ 制御装置、 ２３２ 送風機、 ２３３ 第１室外連通口、 ２３５ 第１室内ドア、 ２３６ 第１室外ドア、 ２３７ 第１室内連通口、 ２３８ 第１下流センサ、 ２４３ 第２室外連通口、 ２４５ 第２室内ドア、 ２４６ 第２室外ドア、 ２４７ 第２室内連通口、 ２４８ 第２下流センサ、 ２７１ 上流センサ、 ３２５ 四方弁

Claims (8)

1. 圧縮機（１１）と第１熱交換器（３１）と第２熱交換器（４１）と減圧装置（１２）とを有する冷凍サイクル装置（１０）と、
   前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とを内部に収納している空調ケース（５１）と、
   前記第１熱交換器を凝縮器として機能させ、前記第２熱交換器を蒸発器として機能させる第１冷媒モードと、前記第１熱交換器を蒸発器として機能させ、前記第２熱交換器を凝縮器として機能させる第２冷媒モードとを切り替える冷媒切り替え装置（２５、３２５）と、
   前記空調ケースの内部に風を流す送風機（３２、４２、２３２）と、
   前記空調ケースに設けられて、車室内へ送り出す空気が流れる室内連通口（６１、２３７、２４７）と、
   前記空調ケースに設けられて、車室外へ送り出す空気が流れる室外連通口（３３、４３、２３３、２４３）と、
   前記第１熱交換器を通過した風を前記室内連通口に流す第１送風モードと、前記第２熱交換器を通過した風を前記室内連通口に流す第２送風モードとを切り替える送風切り替え装置（３５、４５、２３５、２４５）と、
   前記第１熱交換器または前記第２熱交換器に発生している凝縮水を検知する水検知装置（３９、４９、２３８、２４８、２７１）と、
   前記水検知装置が検知した凝縮水の量が所定量を超えた場合に、前記冷媒切り替え装置を制御して、前記第１冷媒モードと前記第２冷媒モードとを切り替えるとともに、前記送風切り替え装置を制御して、前記第１送風モードと前記第２送風モードとを切り替える制御装置（９０）とを備えている車両用空調装置。
2. 前記制御装置は、前記冷媒切り替え装置を制御して前記第１冷媒モードと前記第２冷媒モードとを切り替えた後に、前記送風切り替え装置を制御して前記第１送風モードと前記第２送風モードとを切り替える請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記水検知装置は、水センサ（３９、４９）である請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記制御装置は、前記送風機の出力に基づいて前記発生している凝縮水の量を推定する請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
5. 前記水検知装置は、
   前記第１熱交換器または前記第２熱交換器と熱交換をする前の上流側空気の物理量を測定する上流センサ（２７１）と、
   前記第１熱交換器または前記第２熱交換器と熱交換をした後の下流側空気の物理量を測定する下流センサ（２３８、２４８）とを備え、
   前記制御装置は、前記上流センサと前記下流センサとを用いて測定した空気の物理量から前記発生している凝縮水の量を推定する請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
6. 前記冷媒切り替え装置（３２５）は、前記第１冷媒モードと前記第２冷媒モードとの切り替えの前後で、前記第１熱交換器の内部または前記第２熱交換器の内部において流れる冷媒の向きが変わらないように冷媒の流れを切り替える請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 前記第１熱交換器を通過した風のうち前記室外連通口に流す量を調整する第１室外ドア（３６、２３６）と、
   前記第２熱交換器を通過した風のうち前記室外連通口に流す量を調整する第２室外ドア（４６、２４６）とを備え、
   前記送風切り替え装置は、
   前記第１熱交換器を通過した風のうち前記室内連通口に流す量を調整する第１室内ドア（３５、２３５）と、
   前記第２熱交換器を通過した風のうち前記室内連通口に流す量を調整する第２室内ドア（４５、２４５）とを備えている請求項１から請求項６のいずれかに記載の車両用空調装置。
8. 前記送風機（２３２）は、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に設けられている請求項１から請求項７のいずれかに記載の車両用空調装置。

Images