CN103568782B - 车辆用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用空调装置。车辆用空调装置(10)具备：压缩热交换介质的压缩机(21)；进行从压缩机(21)排出的热交换介质与被导入车室内的空调空气的热交换的室内热交换器(14)；进行从室内热交换器(14)排出的热交换介质与室外的空气的热交换的室外热交换器(24)，计算外部空气温度(Tam)与室外热交换器(24)的出口温度(Tout)的温度差(Tn)(S10)，并且计算温度差(Tn)的平均值(Ax、Ay)(S14)，在平均值(Ax、Ay)的变化量(Ay-Ax)为第一规定值(dA1)以上的情况下(S18)，实施使附着于室外热交换器(24)上的霜融化的除霜运转。

Description

车辆用空调装置
技术领域
本发明涉及车辆用空调装置。
背景技术
在电动汽车中，由于无法将发动机的冷却水利用于车室内的暖气，因此采用利用了热泵循环的车辆用空调装置。
在该车辆用空调装置中，由于在暖气运转中热交换介质通过室外热交换器进行吸热，因此在外部空气温度非常低的情况下，存在在室外热交换器的表面上结霜的情况。若产生结霜，则热传递率降低从而导致吸热不足，因此存在车室内的暖气不充分的问题。
因此，已知下述热泵式空调装置：根据通过外部空气温度传感器检测的外部空气温度与通过室外器温度传感器检测的室外热交换器的温度的温度差，判定结霜状态，开始除霜控制(例如，参照日本特开2000-283611号公报)。
发明内容
一般地，若因结霜而导致室外热交换器吸热不足，则上述温度差变大。
然而，在外部空气温度或室外热交换器的温度急剧(暂时或者局部地)变化的情况下，上述温度差也会变大，因此，在以往的空调装置中存在无法准确判断有无结霜的问题。
此外，因室外热交换器的性能降低而产生的上述温度差的增加，不仅因结霜而产生，也会因为外部空气温度的降低或车速的降低(通风的恶化)而产生。因此，对于准确地判断有无结霜而言，还需要考虑外部空气温度或车速等，存在仅凭上述温度差无法准确判断有无结霜的问题。为了准确判断有无结霜，需要按外部空气温度或车速变更开始除霜控制的上述温度差的阈值，每车辆都需要庞大的测试数据。
本发明的目的在于提供能够准确地判断有无结霜的车辆用空调装置。
在本发明的实施方式的车辆用空调装置中，为实现上述目的采用以下的构成。
(1)本发明的一个方式的车辆用空调装置具备：压缩机，其压缩热交换介质；室内热交换器，其进行从所述压缩机排出的所述热交换介质与被导入至车室内的空调空气的热交换；室外热交换器，其进行从所述室内热交换器排出的所述热交换介质与室外的空气的热交换，对室外的空气的温度与所述室外热交换器的温度的温度差的平均值进行计算，在所述平均值的变化量为第一规定值以上的情况下，实施使附着于所述室外热交换器上的霜融化的除霜运转。
根据上述(1)的方式，由于计算上述温度差的平均值，因此能够防止在外部空气温度或室外热交换器的温度急剧地变化的情况下错误地判断为发生了结霜。
此外，因室外热交换器的性能降低而产生的上述温度差的增加，不仅因为结霜还会因为外部空气温度的降低或车速的降低而产生。但是，在外部空气温度降低或车速降低的情况下上述温度差的增加率是有限的(比较小)，而在结霜的情况下(由于结霜正在进行)上述温度差的增加率大。根据上述的方式，在上述温度差的平均值的变化量为第一规定值以上的情况下，判断为在室外热交换器发生了结霜，因此能够准确地判断有无结霜。
(2)在上述(1)的方式中，还可以在判断为所述车辆所消耗的电池余量不足规定余量的情况下，在所述平均值的变化量为大于所述第一规定值的第二规定值以上的情况下，实施所述除霜运转。
根据上述(2)的方式，由于除霜频率降低，能够抑制电力消耗量并节约电池余量。另外，若除霜频率降低则对车室内供给冷风的机会变少，因此能够确保乘坐者的舒适性。
此外，在电池余量不足规定余量的情况下，料想为了进行电池充电需要短时间后停止车辆的运转的情况。若除霜频率降低则将在结霜状态下直接使用车辆用空调装置，但若为短时间则能够将其负面影响控制为最小限度。并且，在车辆的运转停止后乘坐者不再处于车室内，因此即使通过长时间的除霜运转而充分地进行除霜，也不会阻碍乘坐者的舒适性。
根据本发明的方式，由于计算上述温度差的平均值，因此能够防止在外部空气温度或室外热交换器的温度急剧变化的情况下错误地判断为发生了结霜。另外，在上述温度差的平均值的变化量为第一规定值以上的情况下，判断为在室外热交换器上发生了结霜，由此能够准确地判断有无结霜。
附图说明
图1是实施方式的车辆用空调装置的构成图。
图2A是表示车辆用空调装置的暖气模式运转的状态的图。
图2B是表示车辆用空调装置的冷气模式运转的状态的图。
图3是表示车辆用空调装置的除湿暖气模式运转的状态的图。
图4A是表示车辆用空调装置的除霜运转的状态、且为暖风运转的状态的图。
图4B是表示车辆用空调装置的除霜运转的状态、且为除霜用冷气运转的状态的图。
图5是第一实施方式的车辆用空调装置的除霜运转方法的第一流程图。
图6是第一实施方式的车辆用空调装置的除霜运转方法的第二流程图。
图7是第一实施方式的除霜开始判断的说明图。
图8是除霜运转的时间图。
图9是第二实施方式的车辆用空调装置的除霜运转方法的第一流程图。
图10是第二实施方式的除霜开始判断的说明图。
图11是第三实施方式的车辆用空调装置的除霜运转方法的第一流程图。
图12是第三实施方式的除霜开始判断的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式的车辆用空调装置进行说明。
(车辆用空调装置)
本实施方式的车辆用空调装置10，例如搭载于不具备作为车辆驱动源的内燃机的电动车辆等中，是通过热泵循环能够执行除湿暖气模式运转的空调装置。
车辆用空调装置10，如图1所示，从设置于通风管道11的上游侧的空气导入口11a起向设置于下游侧的空气吹出口11b，依次具备导入口开闭门12、送风机13、蒸发器14、挡板15、室内冷凝器16。
并且，车辆用空调装置10具备：具有蒸发器14以及室内冷凝器16的热泵循环17、控制装置18、蒸发器传感器19。
通风管道11的空气导入口11a，以能够将内部空气(车室内空气)以及外部空气(车室外空气)导入至车辆用空调装置10的内部的方式设置。
通风管道11的空气吹出口11b，以能够从车辆用空调装置10的内部向车室内对空调空气进行送风的方式设置。
导入口开闭门12，例如通过控制装置18的控制而实现开闭控制，以能够对向通风管道11内部的内部空气(车室内空气)以及外部空气(车室外空气)的导入量进行变更的方式设置。
送风机13，例如根据通过控制装置18的控制而施加的驱动电压而进行驱动，将从空气导入口11a导入的空气(内部空气以及外部空气)从通风管道11的上游侧向下游侧的空气吹出口11b送风，换句话说向蒸发器14以及室内冷凝器16送风。
蒸发器(室内热交换器)14进行流入至内部的低压的热交换介质与车室内环境气体(空调空气)的热交换，例如，通过热交换介质蒸发时的吸热，对通过通风管道11内的蒸发器14的空气进行冷却。
挡板15例如通过由控制装置18的控制而驱动的马达(省略图示)而能够转动，并通过开度(例如，相对于朝向室内冷凝器16的通风路径的开度)对通过送风机13的送风而通过了蒸发器14的空气的风量中的、被导入室内冷凝器16的风量与在室内冷凝器16中迂回并向车室内排出的风量的风量比例进行调整。
室内冷凝器16(室内热交换器)，能够通过流入至内部的高温并且高压的热交换介质而放热，例如，对被导入通风管道11内的室内冷凝器16的空气(空调空气)进行加热。
热泵循环17例如具备：压缩机21、室内冷凝器16、暖气用膨胀阀22、冷气用电磁阀23、室外热交换器24、三通阀25、气液分离器26、冷气用膨胀阀27、除湿用电磁阀28。
压缩机21，例如通过由控制装置18的控制而驱动的马达(省略图示)的驱动力而被驱动，从气液分离器26将气相的热交换介质吸入，对该热交换介质进行压缩，将高温并且高压的热交换介质排出至室内冷凝器16。
室内冷凝器16，通过第一流路31与室外热交换器24连接，在该第一流路31的室内冷凝器16与室外热交换器24之间，并列地配置有暖气用膨胀阀22和冷气用电磁阀23。
暖气用膨胀阀22是所谓的节流阀，使从室内冷凝器16排出的热交换介质膨胀，在低温并且低压下将气液2相的喷雾状的热交换介质排出至室外热交换器24。
冷气用电磁阀23设置于迂回流路32，该迂回流路32在室内冷凝器16与室外热交换器24之间经由室内冷凝器16侧的第一支管32a以及室外热交换器24侧的第二支管32b而围绕暖气用膨胀阀22，例如冷气用电磁阀23通过控制装置18而进行开闭控制。
例如，冷气用电磁阀23，当执行暖气模式运转或者除湿暖气模式运转时设定为闭状态，当执行冷气模式运转时设定为开状态。
由此，例如，当执行暖气模式运转或者除湿暖气模式运转时，从室内冷凝器16排出的热交换介质通过暖气用膨胀阀22而在低温并且低压的状态下流入室外热交换器24。
另一方面，当执行冷气模式运转时，从室内冷凝器16排出的热交换介质通过冷气用电磁阀23而在高温的状态下流入室外热交换器24。
室外热交换器24是例如室外侧的冷凝器，进行流入内部的热交换介质与车室外环境气体(室外的空气)的热交换。
另外，设置有对室外热交换器24的温度进行计测的温度传感器。具体而言，对从室外热交换器24的出口流出的热交换介质的温度进行计测的出口温度传感器24T设置于室外热交换器24的下游侧。
此外，作为对室外热交换器24的温度进行计测的温度传感器，还可以设置对室外热交换器24的表面温度进行计测的温度传感器。
例如，当执行暖气模式运转或者除湿暖气模式运转时，室外热交换器24能够通过流入内部的低温并且低压的热交换介质而从车室外环境气体吸热，例如，通过来自车室外环境气体的吸热而使热交换介质升温。
另一方面，当执行冷气模式运转时，室外热交换器24能够通过流入内部的高温的热交换介质而向车室外环境气体放热，例如通过向车室外环境气体的放热以及冷凝器风扇24a的送风对热交换介质进行冷却。
三通阀25以将从室外热交换器24流出的热交换介质切换地排出至气液分离器26或者冷气用膨胀阀27的方式，与室外热交换器24、气液分离器26侧的合流管33、冷气用膨胀阀27侧的第三支管34连接，例如通过控制装置18进行切换控制。
例如，三通阀25，当执行暖气模式运转或者除湿暖气模式运转时，将从室外热交换器24流出的热交换介质排出至气液分离器26侧的合流管33的流入口(省略图示)。
另一方面，三通阀25，在执行冷气模式运转时，将从室外热交换器24流出的热交换介质排出至冷气用膨胀阀27侧的第三支管34。
气液分离器26连接在合流管33的流出口(省略图示)与压缩机21的吸入口(省略图示)之间，将从合流管33的流出口流出的热交换介质的气液分离，使气相的热交换介质吸入至压缩机21。
冷气用膨胀阀27是所谓的节流阀，连结在第三支管34与蒸发器14的流入口(省略图示)之间，例如根据通过控制装置18而被控制的阀开度，使从第三支管34流出的热交换介质膨胀，在低温并且低压下将气液2相的喷雾状的热交换介质排出至蒸发器14。
蒸发器14连接在冷气用膨胀阀27与合流管33之间，并具备与第三支管34连接的流入口(省略图示)、和与合流管33的流入口(省略图示)连接的流出口(省略图示)。
除湿用电磁阀28，通过设置于第一流路31的室内冷凝器16与第一支管32a之间的第四支管35而设置于从第一流路31分支并与第三支管34连接的第二流路36，例如通过控制装置18实现开闭控制。
例如，除湿用电磁阀28，当执行暖气模式运转或者冷气模式运转时设定为闭状态，当执行除湿暖气模式运转时设定为开状态。
由此，例如，当执行暖气模式运转或者冷气模式运转时，从室内冷凝器16排出的热交换介质通过第四支管35仅在第一流路31流通并朝向室外热交换器24。
另一方面，当执行除湿暖气模式运转时，从室内冷凝器16排出的热交换介质在第四支管35分支为第一流路31和第二流路36，一方在第一流路31流通而朝向室外热交换器24，另一方在第二流路36流通并通过除湿用电磁阀28和第三支管34而朝向冷气用膨胀阀27。
控制装置18，例如根据经由适宜的开关(省略图示)等而由操作者输入的指令信号、和从蒸发器传感器19输出的检测结果的信号等，控制车辆用空调装置10的运转，并对暖气模式运转与冷气模式运转与除湿暖气模式运转的切换进行控制。
蒸发器传感器19，例如，配置在通风管道11内的蒸发器14的下游侧的位置，对通过蒸发器14的空气的温度进行检测，并将检测结果的信号输出至控制装置18。
本实施方式的车辆用空调装置10具备上述构成，接下来，对车辆用空调装置10的动作进行说明。
(暖气模式运转)
首先，在车辆用空调装置10的暖气模式运转时，例如如图2A所示，挡板15以将通过了蒸发器14的空气导入至室内冷凝器16的方式设定为开状态，冷气用电磁阀23以及除湿用电磁阀28设定为闭状态，三通阀25将室外热交换器24连接于合流管33的流入口。
由此，从压缩机21排出的高温并且高压的热交换介质，通过室内冷凝器16的放热而对通风管道11内的空气进行加热。
而且，热交换介质通过暖气用膨胀阀22而膨胀从而成为气液2相(富液相)的喷雾状，接下来，在室外热交换器24中从车室外环境气体吸热并以气液2相(富气相)的喷雾状通过三通阀25和合流管33而流入气液分离器26。
然后，热交换介质在气液分离器26被气液分离，气相的热交换介质被吸入压缩机21。
(冷气模式运转)
另外，在车辆用空调装置10的冷气模式运转时，例如如图2B所示，挡板15以通过了蒸发器14的空气绕室内冷凝器16迂回的方式设定为闭状态，冷气用电磁阀23设定为开状态并且除湿用电磁阀28设定为闭状态，三通阀25将室外热交换器24与第三支管34连接。
由此，从压缩机21排出的高温并且高压的热交换介质，通过室内冷凝器16和冷气用电磁阀23，在室外热交换器24向车室外环境气放热，并通过三通阀25和第三支管34而流入冷气用膨胀阀27。
而且，热交换介质通过冷气用膨胀阀27而膨胀从而成为气液2相(富液相)的喷雾状，接下来，通过蒸发器14中的吸热而将通风管道11内的空气冷却。
而且，气液2相(富气相)的热交换介质，通过合流管33流入气液分离器26，在气液分离器26被气液分离，气相的热交换介质被吸入压缩机21。
(除湿暖气模式运转)
另外，在车辆用空调装置10的除湿暖气模式运转时，例如如图3所示，挡板15以将通过了蒸发器14的空气导入至室内冷凝器16的方式设定为开状态，冷气用电磁阀23设定为闭状态并且除湿用电磁阀28设定为开状态，三通阀25将室外热交换器24连接于合流管33的流入口。
由此，从压缩机21排出的高温并且高压的热交换介质，通过室内冷凝器16中的放热而对通风管道11内的空气(换句话说通过了蒸发器14的空气)进行加热。
而且，热交换介质在第四支管35分支为第一流路31和第二流路36，一方在第一流路31流通并朝向室外热交换器24，另一方在第二流路36流通并通过除湿用电磁阀28和第三支管34而朝向冷气用膨胀阀27。
即，一方的热交换介质从第四支管35流入暖气用膨胀阀22，通过暖气用膨胀阀22而膨胀从而成为气液2相(富液相)的喷雾状，接下来，在室外热交换器24中从车室外环境气体吸热而以气液2相(富气相)的喷雾状通过三通阀25和合流管33而流入气液分离器26。
另外，另一方的热交换介质从第四支管35流入冷气用膨胀阀27，通过冷气用膨胀阀27而膨胀从而成为气液2相(富液相)的喷雾状，接下来，通过蒸发器14中的吸热而将通风管道11内的空气冷却至露点由此进行除湿，并在气液2相(富气相)的状态下通过合流管33而流入气液分离器26。
(除霜运转)
在上述的车辆用空调装置的暖气模式运转时，由于在室外热交换器24中从外部空气吸热，因此存在在室外热交换器24上产生结霜的情况。若产生结霜，则室外热交换器24的热传递率降低而出现吸热不足，因此车室内的暖气变得不充分。因此，当在暖气模式运转中判断出在室外热交换器24发生了结霜时，进行除霜运转。
在本实施方式的除霜运转中，切换实施除霜用冷气运转和暖风运转。
图4A、4B是表示车辆用空调装置的除霜运转的状态的图。图4A是暖风运转的状态，图4B是除霜用冷气运转的状态。
(暖风运转)
图4A所示的暖风运转与图2A所示的暖气模式运转类似，但在以下的方面不同。在暖气模式运转下，对暖气用膨胀阀22以小口径进行开阀，使通过压缩机21而被压缩的热交换介质膨胀并流入室外热交换器24，通过室外热交换器24进行吸热。
而在暖风运转下，对暖气用膨胀阀22以大口径进行开阀，使通过压缩机21而被压缩的热交换介质(暖风)直接流入室外热交换器24，通过室外热交换器24进行放热。
当压缩机21对热交换介质进行压缩时，压缩机21本身发热，该热传递至热交换介质因而使热交换介质的温度上升。温度上升的热交换介质(暖风)流入室内冷凝器16而放热，对通风管道11内的空气进行加热。由此，对车室内供给温风。
从室内冷凝器16流出的热交换介质通过暖气用膨胀阀22而流入室外热交换器24。在暖风运转下，由于对暖气用膨胀阀22以大口径进行开阀，因此热交换介质不通过暖气用膨胀阀22而膨胀，而直接流入室外热交换器24。
由于该热交换介质不通过室外热交换器24吸热地进行放热，因此能够进行室外热交换器24的除霜。
从室外热交换器24流出的热交换介质通过气液分离器26而返回压缩机21，并进行循环。
(除霜用冷气运转)
图4B所示的除霜用冷气运转，与图2B所示的冷气模式运转几乎相同。无论哪种运转，都是通过压缩机21而被压缩的热交换介质流入室外热交换器24并放热，进而流入蒸发器14并吸热。这样在除霜用冷气运转下，由于热交换介质在室外热交换器24进行放热，因此能够进行室外热交换器24的除霜。
除霜用冷气运转与冷气模式运转在以下的方面不同。在冷气模式运转下，以被导入通风管道11并通过了蒸发器14的空气绕室内冷凝器16迂回的方式，使挡板15成为闭状态。而在除霜用冷气运转下，以通过了蒸发器14的空气通过室内冷凝器16的方式，使挡板15成为开状态。
在除霜用冷气运转下，与冷气模式运转相同地，通过蒸发器14中的吸热而对通风管道11内的空气进行冷却，因此，与暖气模式运转时相比，供给至车室内的空气的温度降低。另一方面，被压缩机21压缩并流入室内冷凝器16的热交换介质，对通过室内冷凝器16的空气放热。
因此在本实施方式的除霜用冷气运转下，以通过了蒸发器14的空气通过室内冷凝器16的方式，使挡板15成为开状态。由此，由于供给至车室内的空气的温度降低得到抑制，因此能够减少乘坐者的不快感。
(车辆用空调装置的除霜运转方法，第一实施方式)
对第一实施方式的车辆用空调装置的除霜运转方法进行说明。
图5是第一实施方式的车辆用空调装置的除霜运转方法的第一流程图，图6是第二流程图。车辆用空调装置的除霜运转方法，如图5所示，从暖气模式运转的状态开始(S2)，实施除霜开始判断(S110)。进而如图6所示，实施除霜运转(S20)以及除霜结束判断(S30)。
(除霜开始判断)
如图5所示，进行是否在室外热交换器24发生了结霜(是否需要除霜)的除霜开始判断(S110)。
首先，将温度差计测次数n的初始值设定为1(S4)，并开始外部空气温度(室外的空气的温度)与室外热交换器的温度的温度差Tn的计测。具体而言，通过外部空气温度传感器(未图示)来测定外部空气温度Tam，并输出至控制装置18(S6)。另外，通过出口温度传感器24T来测定室外热交换器24的出口温度Tout，并输出至控制装置18(S8)。接下来，控制装置18计算外部空气温度Tam与室外热交换器24的出口温度Tout的温度差Tn(S10)。
在暖气模式运转下，通过室外热交换器24进行吸热。这里，当在室外热交换器24发生了结霜的情况下，由于室外热交换器24的热传递率降低，因此热交换介质无法再从外部空气充分吸热。此时，室外热交换器24的出口温度Tout不会上升至外部空气温度Tam的附近，两者间的温度差Tn变大。因此，温度差Tn越大，则在室外热交换器24发生了结霜的可能性越高。
接下来，对从将温度差计测次数n的初始值设定为1起是否经过了规定时间t进行判断(S12)。在S12的判断为No的情况下，在S13中对温度差计测次数n加1，并返回S6继续进行温度差的计测。另一方面，在S12的判断为Yes的情况下进入S14，对在规定时间t的期间计测的温度差Tn的平均值Ay进行计算。
通过这样计算温度差Tn的平均值Ay，能够防止在外部空气温度Tam或室外热交换器的出口温度Tout急剧地(暂时或者局部地)变化的情况下错误地判断为发生了结霜。
接下来，对本次计算的温度差平均值Ay与前次计算的温度差平均值Ax的差值是否为第一规定值dA1以上进行判断(S18)。此外，在从这次开始计算温度差平均值Ay的情况下，令S18的判断为No。在S18的判断为No的情况下，进入S19并将本次计算的温度差平均值Ay代入前次计算的温度差平均值Ax，并返回S4。另一方面，在S18的判断为Yes的情况下，判断为在室外热交换器24发生了结霜，开始除霜运转。
因室外热交换器24的性能降低而产生的温度差Tn的增加，不仅由于结霜还会因为外部空气温度的降低或车速的降低(通风的恶化)而产生。因此，仅凭温度差Tn(以及温度差平均值Ay)难以准确地判定有无结霜。
但是，在外部空气温度降低或车速降低的情况下，温度差Tn的增加率比较小，而在结霜的情况下(还包括与结霜的进行同时地)温度差Tn的增加率变大。因此，通过对本次计算的温度差平均值Ay与前次计算的温度差平均值Ax的差值的大小(温度差平均值的增加率、变化量)进行评价，能够准确地判断有无结霜。此外，作为结霜判断的阈值的第一规定值dA1预先通过实验等求出。
图7是第一实施方式的除霜开始判断的说明图。图7的图表的横轴为时间、纵轴为温度差。
在图7的例中，时刻t1～t2的温度差平均值A2与时刻t0～t1的温度差平均值A1的差值比第一规定值dA1小，而时刻t2～t3的温度差平均值A3与时刻t1～t2的温度差平均值A2的差值比第一规定值dA1大。因此，在时刻t3判断为在室外热交换器24发生了结霜，在时刻t3～t10进行除霜运转。此外，除霜运转后的温度差平均值A11比除霜运转前的温度差平均值A3小。
(除霜运转)
接下来，如图6所示，进行将附着于室外热交换器24的霜融化的除霜运转(S20)。对于除霜运转而言，最初实施暖风运转(S21)，接着实施除霜用冷气运转(S22)，接着再次实施暖风运转(S24)。
最开始，实施暖风运转(S21)。
图8是除霜运转的时间图。在除霜开始判断成立的时刻，使暖气用膨胀阀22的开度从小口径增加至大口径。由此，在压缩机21中被压缩的热交换介质不通过暖气用膨胀阀22膨胀地流入室外热交换器24。
其结果，热交换介质通过室外热交换器24放热，因此开始基于暖风运转的除霜。最开始的暖风运转仅进行规定时间。
此外，将冷气用电磁阀23闭阀并仅将暖气用膨胀阀22开阀为大口径而进行暖风运转，由此，由于通过压缩机21适度地压缩热交换介质，所以能够高效地生成暖风。
接下来，实施除霜用冷气运转(S22)。具体而言如图8所示，将暖气用膨胀阀22的开度维持为大口径。另外在经过暖风运转的规定时间之前，开始使冷气用膨胀阀27的开度从闭状态向开状态增加的作业。接下来，在冷气用膨胀阀27的开度增加过程中，将冷气用电磁阀23从闭状态切换为开状态。另外，将三通阀25的流出口从暖气侧(合流管33侧)切换为冷气侧(第三支管34侧)。
由此，被压缩机21压缩的热交换介质不通过暖气用膨胀阀22膨胀地流入室外热交换器24。其结果，由于热交换介质通过室外热交换器24放热，因此开始除霜用冷气运转。除霜用冷气运转仅进行规定时间。
此外，还可以与冷气用电磁阀23或者三通阀25的切换同时地，开始冷气用膨胀阀27的开度增加。但是，通过在切换冷气用电磁阀23以及三通阀25之前开始冷气用膨胀阀27的开度增加，即使在冷气用膨胀阀27的开度增加耗费时间的情况下，也能够迅速开始除霜用冷气运转。
接下来，实施第二次的暖风运转(S24)。具体而言如图8所示，在经过除霜用冷气运转的规定时间之前，开始使冷气用膨胀阀27的开度从开状态向闭状态减少的作业。接下来，在冷气用膨胀阀27的开度减少过程中，将冷气用电磁阀23从开状态切换为闭状态。另外，将三通阀25的流出口从冷气侧(第三支管34侧)切换为暖气侧(合流管33侧)。
由此，从室外热交换器24流出的热交换介质避开蒸发器14而流入压缩机21，开始暖风运转。进行第二次的暖风运转直至后述的除霜结束判断成立。
这样，通过对暖风运转和除霜用冷气运转进行切换地进行除霜运转，与仅通过冷气运转进行除霜运转的情况相比，能够对冷风向车室内的供给进行抑制。
另外，在吸热的基础上进行放热的除霜用冷气运转中，与不吸热而放热的暖风运转相比，放热量大。因此，与仅通过暖风运转进行除霜运转的情况相比，能够短时间且高效地进行室外热交换器的除霜。
另外，通过最开始的暖风运转，能够不降低供给至车室内的空气的温度地准备除霜。由此霜的一部分融化，因此能够缩短接下来的除霜用冷气运转的时间，能够缩短对车室内供给冷风的时间。
而且，由于经由第二次的暖风运转而复原至暖气模式运转，因此能够顺畅地进行从除霜运转向暖气模式运转的过渡。
此外，本实施方式的除霜运转采取了最初实施暖风运转、接着实施除霜用冷气运转、接着再次实施暖风运转、并复原至暖气模式运转的构成，但除霜运转的内容并不限于此。
例如，还可以最初实施除霜用冷气运转，接着实施暖风运转，并复原至暖气模式运转。另外，还可以最初实施暖风运转，接着实施除霜用冷气运转，并复原至暖气模式运转。
(除霜结束判断)
接下来，如图6所示，进行对附着于室外热交换器24的霜是否已被除去的除霜结束判断(S30)。
具体而言，与除霜开始判断相同地，通过外部空气温度传感器(未图示)测定外部空气温度Tam，并输出至控制装置18(S32)。另外，通过出口温度传感器24T测定室外热交换器24的出口温度Tout，并输出至控制装置18(S34)。
控制装置18对外部空气温度Tam与室外热交换器24的出口温度Tout的差值的绝对值是否比规定温度小进行判断(S36)。在S36的判断为No的情况下，判断为除霜未结束，返回S24继续进行暖风运转。
在室外热交换器24的霜融化的情况下，室外热交换器24的热传递率提高，从外部空气的吸热充分进行。因此，室外热交换器24的出口温度Tout接近外部空气温度Tam，两者间的温度差变小。在外部空气温度Tam与室外热交换器24的出口温度Tout的差值的绝对值比规定温度小(S36的判断为Yes)的情况下，判断为室外热交换器24的除霜已结束。此时，如图8所示，使暖气用膨胀阀22的开度从大口径减少至小口径，并结束暖风运转。
此外，在本实施方式的除霜结束判断中，对外部空气温度Tam与室外热交换器24的出口温度Tout的温度差进行评价，但除霜结束判断的方法并不限于此。例如，还可以与上述的除霜开始判断相同地，评价温度差的平均值，还可以评价温度差平均值的减少率。
以上，第一实施方式的车辆用空调装置的除霜运转结束，复原至暖气模式运转。
如以上详述的那样，在实施方式的车辆用空调装置中采取下述构成：对外部空气温度Tam与室外热交换器24的出口温度Tout的温度差Tn进行计算，并且，计算规定时间t的温度差Tn的平均值Ax、Ay，在平均值的变化量Ay-Ax为第一规定值dA1以上的情况下，判断为在室外热交换器24发生了结霜，实施将附着于室外热交换器24的霜融化的除霜运转。
根据该构成，由于计算温度差Tn的平均值Ax、Ay，所以能够防止因外部空气温度Tam或室外热交换器的出口温度Tout急剧变化的情况、或是温度传感器的时间常量差等而错误地判断为发生了结霜。
此外，因室外热交换器24的性能降低而产生的温度差Tn的增加，不仅因为结霜还会因为外部空气温度的降低或车速的降低而产生。但是，在外部空气温度降低或车速降低的情况下温度差Tn的增加率比较小，而在结霜的情况下(与结霜的进行同时地)温度差Tn的增加率变大。
因此，在温度差平均值的变化量Ay-Ax为第一规定值dA1以上的情况下，判断为在室外热交换器24发生了结霜，由此，能够准确地判断有无结霜。
如上述那样，因室外热交换器的性能降低而产生的温度差Tn的增加，不仅因为结霜还会因为外部空气温度的降低或车速的降低而产生。因此，在无法仅凭温度差Tn准确判定有无结霜的情况下，需要针对外部空气温度或车速对判断有无结霜的温度差的阈值进行变更，每一车辆都需要庞大的测试数据。
而在本实施方式中，只要有在温度差平均值的变化量Ay-Ax为第一规定值dA1以上的情况下确认结霜的测试数据便足够，能够大幅减少用于准确判定有无结霜所需的测试数据。
(车辆用空调装置的除霜运转方法，第二实施方式)
图9是第二实施方式的车辆用空调装置的除霜运转方法的第一流程图。在第一实施方式中，作为除霜开始判断的阈值仅使用第一规定值dA1，而在第二实施方式中，在电池余量(以下，称为SOC。)不足规定余量的情况下，作为除霜开始判断的阈值使用第二规定值dA2，这点与第一实施方式不同。此外对于与第一实施方式相同的构成的部分，省略其说明。
如图9所示进行除霜开始判断(S120)。此外，与第一实施方式相同地进行直至S14中的温度差平均值Ay的计算。
接下来，在第二实施方式中，判断SOC是否为规定余量以上(S15)。在S15的判断为Yes的情况下进入S18，与第一实施方式相同地以第一规定值dA1作为阈值进行除霜开始判断。
另一方面，在S15的判断为No的情况下进入S16。在S16中，对于本次计算的温度差平均值Ay与前次计算的温度差平均值Ax的差值Ay-Ax是否为第二规定值dA2以上进行判断。第二规定值dA2是比第一规定值dA1大的值。此外，在本次开始计算温度差平均值Ay的情况下，令S18的判断为No。
在S18的判断为No的情况下，进入S19并将本次计算的温度差平均值Ay代入前次计算的温度差平均值Ax，并返回S4。另一方面，在S18的判断为Yes的情况下，开始除霜运转。
图10是第二实施方式的除霜开始判断的说明图。图10中的两个图的横轴均为时间。图10(a)的图的纵轴为温度差。图10(b)的图的纵轴为SOC。
如图10(b)所示，在时刻tp以前SOC为规定余量以上(S15的判断为Yes)。因此，如图10(a)所示，在时刻tp以前，对温度差平均值的差值与第一规定值dA1进行比较(S18)。在图10的例中，在时刻t2(＜tp)，由于温度差平均值的差值A2-A1比第一规定值dA1大，因此开始除霜运转。
另一方面，在图10(b)的时刻tp以后，SOC不足规定余量(S15的判断为No)。因此，如图10(a)所示，时刻tp以后，对温度差平均值的差值与第二规定值dA2进行比较(S16)。第二规定值dA2是比第一规定值dA1大的值。
在图10的例中，在时刻t16(＞tp)点火开关断开故车辆停止运转，但从时刻tp到t16期间温度差平均值的差值未超过第二规定值dA2，故不开始除霜运转。另一方面，如图10(b)所示，从车辆停止运转起电池被充电故SOC上升。而且如图10(a)所示，从车辆停止运转而开始除霜运转。
若进行除霜运转则对车室内供给冷风，因此除霜运转后的暖气模式运转的电力消耗量增多。在第二实施方式中，在SOC不足规定余量的情况下在温度差平均值的差值为第二规定值dA2(＞dA1)以上的情况下开始除霜运转，因此与SOC为规定余量以上的情况相比除霜频率降低。其结果，能够抑制电力消耗量从而节约SOC。
若进行除霜运转则对车室内供给冷风，因此除霜运转能够短时间或者低频率地实施。若在温度差平均值的差值为第一规定值dA1(＜dA2)以上的情况下开始除霜运转，则在结霜初始阶段进行除霜，能够短时间结束除霜运转。另一方面，若在温度差平均值的差值为第二规定值dA2(＞dA1)以上的情况下开始除霜运转，则除霜频率变低，因此对车室内供给冷风的机会减少。因此，即使在后者的情况下仍能够确保乘坐者的舒适性。
此外，在SOC不足规定余量的情况下，料想为了进行电池充电故短时间后将车辆的运转停止。若除霜频率降低则在结霜状态下运转车辆用空调装置，但若为短时间则能够将其负面影响控制为最小限度。并且，在车辆的运转停止后乘坐者不再处于车室内，因此即使通过长时间的除霜运转而充分地进行除霜，也不会影响乘坐者的舒适性。
此外S15的规定余量能够设定为下述余量：在结霜状态下运转车辆用空调装置而导致的负面影响可被允许的时间内，SOC降低至下限值附近，从而为了进行电池充电而将车辆运转停止的余量。该规定余量预先通过实验等求出。
图9所示的除霜开始判断(S120)之后，与图6所示的第一实施方式相同地进行除霜运转(S20)以及除霜结束判断(S30)。
以上，第二实施方式的车辆用空调装置的除霜运转结束，复原至暖气模式运转。
如以上详述的那样，在第二实施方式的车辆用空调装置中采取下述构成：在判断为SOC不足规定余量的情况下，在平均值的变化量Ay-Ax为大于第一规定值dA1的第二规定值dA2以上的情况下，实施除霜运转。
根据该构成，由于除霜频率降低，因此能够抑制电力消耗量从而节约SOC。另外，若除霜频率降低则对车室内供给冷风的机会变少，因此能够确保乘坐者的舒适性。
(车辆用空调装置的除霜运转方法，第三实施方式)
图11是第三实施方式的车辆用空调装置的除霜运转方法的第一流程图。第一实施方式中，针对规定时间计算温度差的平均值，并对平均值的变化量进行评价，而在第三实施方式中，计算温度差的移动平均值，对移动平均值与标准平均值的差值进行评价，这点与第一实施方式不同。此外，对于与第一实施方式相同的构成的部分，省略其说明。
如图11所示进行除霜开始判断(S130)。此外，与第一实施方式相同地进行直到S10中的温度差Tn的计算为止的步骤。
接下来，在第三实施方式中，对温度差Tn的平均值的计算是否为初次进行判断(S40)。在S40的判断为Yes的情况下进入S42，对是否经过了规定时间ta进行判断。在S42的判断为No的情况下，在S43对温度差计测次数n加1，返回S6继续进行温度差的计测。
另一方面，在S42的判断为Yes的情况下进入S44，将在规定时间ta期间计测的温度差Tn的平均值Ax作为初次的平均值计算。该平均值Ax成为计算下面说明的与移动平均值Ay的差值的基准平均值。此后，在S43中对温度差计测次数n加1，返回S6继续进行温度差的计测。
另一方面，在S40的判断为No的情况下进入S50，计算温度差Tn的移动平均值Ay。移动平均值Ay是在最近的规定时间tb期间计测的温度差Tn的平均值。该规定时间tb既可以与上述的规定时间ta相同也可以不同。
接下来，对本次计算的移动平均值Ay与基准平均值Ax的差值是否为第一规定值dA1以上进行判断(S52)。该第一规定值dA1既可以与第一实施方式的第一规定值dA1相同也可以不同。
在S52的判断为No的情况下进入S54，对从计算(更新)基准平均值Ax起是否经过了规定时间tc进行判断。该规定时间tc既可以与上述的规定时间ta相同也可以不同。在S54的判断为No的情况下，在S43中对温度差计测次数n加1，返回S6计测温度差，在S50中计算新的移动平均值Ay。
另一方面，在S54的判断为Yes的情况下进入S56，将本次计算的移动平均值Ay代入基准平均值Ax，由此更新基准平均值Ax。此后，在S43中对温度差计测次数n加1，返回S6并计测温度差，在S50中计算新的移动平均值Ay，在S52中对其与更新为新的移动平均值Ay的基准平均值Ax的差值进行评价。
而且，在S52的判断为Yes的情况下开始除霜运转。即，结束图11所示的除霜开始判断(S130)，与图6所示的第一实施方式相同地进行除霜运转(S20)以及除霜结束判断(S30)。
以上，第三实施方式的车辆用空调装置的除霜运转结束，复原至暖气模式运转。
图12是第三实施方式的除霜开始判断的说明图。图12的图中横轴为时间，纵轴为温度差。在从除霜开始判断的开始经过了规定时间ta的时刻t1，对在规定时间ta期间计测的温度差Tn的平均值MA1进行计算。在图12的图中温度差单调增加，故实际上在规定时间ta中间时刻的温度差成为平均值MA1。该平均值MA1成为初次的基准平均值。
时刻t1之后，对在最近的规定时间tb期间计测的温度差Tn的移动平均值MA2连续进行计算。而且，对移动平均值MA2与基准平均值MA1的差值进行计算，将其与第一规定值dA1进行比较。
在图12中，即使从计算初次的基准平均值MA1的时刻t1起经过规定时间tc，移动平均值MA2与基准平均值MA1的差值仍比第一规定值dA1小。此时，通过将经过规定时间tc的时刻t2时的移动平均值MA2作为新的基准平均值，而将基准平均值更新。从更新基准平均值起直至经过规定时间tc，对移动平均值MA3与更新后的基准平均值MA2的差值进行计算，并将其与第一规定值dA1比较。
在图12中，在从时刻t3经过规定时间tc之前，在时刻t4′计算的移动平均值MA4′与基准平均值MA3的差值比第一规定值dA1大。因此，从该时刻t4′开始除霜运转。
如以上详述的那样，在第三实施方式的车辆用空调装置中，采取下述构成：对外部空气温度Tam与室外热交换器的出口温度Tout的温度差Tn的移动平均值Ay进行计算，在移动平均值Ay与基准平均值Ax的差值Ay-Ax为第一规定值dA1以上的情况下，判断为在室外热交换器发生了结霜，实施除霜运转。
在利用热泵循环的车辆用空调装置中，若开始在室外热交换器结霜，则为确保吸热量欲降低室外热交换器的表面温度，因此结霜程度更深地进行。由此，外部空气温度Tam与室外热交换器的出口温度Tout的温度差Tn的增加率变大。
因此，在移动平均值Ay与基准平均值Ax的差值Ay-Ax为第一规定值dA1以上的情况下，判断为在室外热交换器发生了结霜，由此能够准确地判断有无结霜。并且，由于使用移动平均值Ay依次判断有无结霜，因此能够迅速开始除霜。
另外，在第三实施方式中，采取将按规定时间tc计算的移动平均值作为基准平均值从而更新基准平均值的构成。由此，由于能够对规定时间tc中的温度差的增加率进行评价，因此能够准确地判断有无结霜。
此外，本发明的技术范围并不限定于上述的实施方式，而是包括在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式施加各种变更的方式。即，上述实施方式的构成仅为一个例子，能够适宜地变更。
例如，在第三实施方式中对移动平均值与基准平均值的差值进行评价，但也可以对本次计算的移动平均值与之前计算的移动平均值的差值进行评价。

Claims (2)

1.一种车辆用空调装置，其特征在于，具备：
压缩机，其压缩热交换介质；
室内热交换器，其进行从所述压缩机排出的所述热交换介质与被导入至车室内的空调空气的热交换；
室外热交换器，其进行从所述室内热交换器排出的所述热交换介质与室外的空气的热交换，
对室外的空气的温度与所述室外热交换器的温度的温度差的平均值进行计算，在所述平均值的变化量为第一规定值以上的情况下，实施使附着于所述室外热交换器上的霜融化的除霜运转，其中，对暖风运转和除霜用冷气运转进行切换地进行除霜运转，该暖风运转中，从所述压缩机流出的热交换介质经由室内冷凝器而流入到室外热交换器，使该室外热交换器成为高温，而直接返回到所述压缩机，该除霜用冷气运转中，从所述压缩机流出的热交换介质经由室内冷凝器而流入到室外热交换器，使该室外热交换器成为高温后，经由蒸发器返回到所述压缩机。
2.如权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
在判断为所述车辆所消耗的电池余量不足规定余量的情况下，在所述平均值的变化量为大于所述第一规定值的第二规定值以上的情况下，实施所述除霜运转。
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