JP2015209036A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転時において、室外熱交換器周辺に滞留する水蒸気を拡散させ、周囲に不要な心配を与えることのない車両用空調装置を提供する。
【解決手段】冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ２１と、コンプレッサ２１から吐出される冷媒により放熱する室内コンデンサ５５と、室内コンデンサ５５から吐出される冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う室外熱交換器２４と、室外熱交換器２４から吐出される冷媒を膨張させて吸熱させるエバポレータ５３と、室外熱交換器２４に送風可能なファン２４ａと、を備えた車両用空調装置１０において、室外熱交換器２４の除霜を行う除霜運転では、コンプレッサ２１から吐出される冷媒を、室外熱交換器２４で放熱するとともに、所定の条件下でファン２４ａを作動させ、除霜時に発生する水蒸気を拡散させることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用空調装置に関するものである。

電気自動車等、車両駆動源としてエンジンを具備していない車両においては、暖房時にエンジンの冷却水を利用することができないことから、ヒートポンプサイクルを利用した車両用空調装置が採用されている。この種の車両用空調装置では、コンプレッサから吐出される冷媒の流れを切り替えることで、冷房運転と暖房運転とを切り替えている。

具体的に、暖房運転では、コンプレッサから吐出される冷媒は、室内熱交換器において放熱され、その後暖房用膨張弁で膨張させられた後、室外熱交換器において吸熱して、再びコンプレッサに吸入される。そして、空調空気は、室内熱交換器を通過することで加熱され、暖房として車室内に供給される。
一方、冷房運転では、コンプレッサで吐出される冷媒は、室外熱交換器において放熱され、その後冷房用膨張弁で膨張させられた後、室内熱交換器において吸熱して、再びコンプレッサに吸入される。そして、空調空気は、室内熱交換器を通過することで冷却され、冷房として車室内に供給される。

ところで、上述した車両用空調装置では、暖房運転において、冷媒が室外熱交換器で室外雰囲気から吸熱するため、室外熱交換器に霜が付着するおそれがある。室外熱交換器に霜が付着すると、熱伝達率が低下して吸熱不足になるので、車室内の暖房が不十分になることがある。

そこで、室外熱交換器に霜が付着している場合に、一時的に冷房運転に切り替え、室外熱交換器で冷媒を放熱させる除霜運転を行う構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開平６−６４０７６号公報

ところで、上述した除霜運転時においては、室外熱交換器に付着していた霜が気化して水蒸気になると、この水蒸気が外気により冷やされて凝結することで湯気になる。湯気は、室外熱交換器周辺に滞留した後、車外に徐々に流出する。
このとき、車外に流出する湯気を発煙と見間違え、火災発生等と周囲が誤認識するおそれがある。特に、電気自動車等において、バッテリ充電時等の車両停止時に除霜運転を行う場合には、車両が停止しているため、湯気が車両周辺に滞留し易い。

そこで、本発明は、上述した事情に考慮してなされたもので、除霜運転時において、室外熱交換器周辺に滞留する水蒸気を拡散させ、周囲に不要な心配を与えることのない車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ（例えば、実施形態におけるコンプレッサ２１）と、前記コンプレッサから吐出される冷媒により放熱する室内コンデンサ（例えば、実施形態における室内コンデンサ５５）と、前記室内コンデンサから吐出される冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う室外熱交換器（例えば、実施形態における室外熱交換器２４）と、前記室外熱交換器から吐出される冷媒を膨張させて吸熱させるエバポレータ（例えば、実施形態におけるエバポレータ５３）と、前記室外熱交換器に送風可能なファン（例えば、実施形態におけるファン２４ａ）と、を備えた車両用空調装置（例えば、実施形態における車両用空調装置１０）において、前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転では、前記コンプレッサから吐出される冷媒を、前記室外熱交換器で放熱するとともに、所定の条件下で前記ファンを作動させ、除霜時に発生する水蒸気を拡散させることを特徴とする。

請求項２に記載した発明では、前記室外熱交換器から流出する冷媒の出口温度が所定値以上となった場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする。

請求項３に記載した発明では、前記室外熱交換器の表面温度が所定値以上となった場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする。

請求項４に記載した発明では、前記室外熱交換器の周辺温度が所定値以上となった場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする。

請求項１に記載した構成によれば、除霜時において、室外熱交換器表面から気化した水蒸気は、外気により冷やされて凝結することで、湯気になる。そして、除霜時に発生する水蒸気（湯気）を拡散させることで、湯気が発煙のように立ち上るのを抑制できるので、火災発生等に誤認識されるおそれがなくなり、周囲に不要な心配を与えることがない。しかも、所定の条件下でファンを作動させることで、除霜運転の際にファンを動作させ続ける場合に比べて、省電力化を図ることができる。

請求項２に記載した構成によれば、冷媒出口温度に基づいてファンの作動開始を判断するので、室外熱交換器表面での除霜状況を正確に認識することができる。

請求項３に記載した構成によれば、室外熱交換器に表面温度センサを取り付けるだけなので、より簡素な構成で上述した作用効果を奏することができる。

請求項４に記載した構成によれば、湯気の発生に伴う室外熱交換器周辺の温度を速やかに認識することができる。

車両用空調装置の構成図である。 車両用空調装置の動作を説明する説明図であって、（Ａ）は暖房運転を示す図であり、（Ｂ）は冷房運転を示す図である。 車両用空調装置の動作を説明する説明図であって、除湿運転を示す図である。 車両用空調装置の除霜運転の動作を説明する説明図であって、（Ａ）はホットガス運転を示す図であり、（Ｂ）は逆転除霜運転を示す図である。 車両用空調装置の除霜方法を説明するためのフローチャートである。 時間Ｑに対する冷媒出口温度Ｔｏｕｔの変化を示すグラフである。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［車両用空調装置］
図１は車両用空調装置の構成図である。
図１に示すように、本実施形態の車両用空調装置１０は、例えば車両駆動源としてのエンジン（内燃機関）を具備していない電気自動車等に搭載されている。具体的に、車両用空調装置１０は、空調ユニット１１と、冷媒が循環可能なヒートポンプサイクル１２と、制御装置１３と、を主に備えている。

空調ユニット１１は、空調空気が流通するダクト５１と、このダクト５１内に収容されたブロワ５２、エバポレータ５３、エアミックスドア５４、室内コンデンサ５５、及びヒータコア５６と、を備えている。
ダクト５１は、空調空気の流通方向における上流側に位置する空気取込口５７、及び下流側に位置する空気吹き出し口５８を有している。そして、上述したブロワ５２、エバポレータ５３、エアミックスドア５４、室内コンデンサ５５、及びヒータコア５６は、流通方向の上流側から下流側に向けてこの順で配置されている。

ブロワ５２は、例えば制御装置１３の制御により印加される駆動電圧に応じて駆動し、空気取込口５７を通してダクト５１内に取り込まれた空調空気（内気及び外気の少なくとも一方）を、下流側に向けて送出する。

エバポレータ５３は、内部に流入した低圧の冷媒と車室内雰囲気（ダクト５１内）との間で熱交換を行ない、例えば冷媒が蒸発する際の吸熱によって、エバポレータ５３を通過する空調空気を冷却する。

室内コンデンサ５５は、内部に流入した高温かつ高圧の冷媒によって放熱可能であって、例えば室内コンデンサ５５を通過する空調空気を加熱する。

ヒータコア５６は、ダクト５１内における室内コンデンサ５５よりも下流側に配置されている。ヒータコア５６は、配管６１を通して水加熱電気ヒータ６２、及びウォータポンプ６３に接続されている。ヒータコア５６には、ウォータポンプ６３の動作により、水加熱電気ヒータ６２との間で水が循環するようになっている。そして、水加熱電気ヒータ６２により加熱された水がヒータコア５６に供給されることで、ヒータコア５６を通過する空調空気を加熱する。

エアミックスドア５４は、例えば制御装置１３の制御により駆動する駆動手段（不図示）によって回動可能とされている。具体的に、エアミックスドア５４は、ダクト５１内のうち、室内コンデンサ５５及びヒータコア５６に向かう通風経路（加熱経路）を開放する加熱位置（図２（Ａ）参照）と、加熱経路を迂回する通風経路（冷却経路）を開放する冷却位置（図２（Ｂ）参照）と、の間で回動する。これにより、エバポレータ５３を通過した空調空気のうち、加熱経路を通過する風量と、冷却経路を通過する風量と、の風量割合が調整される。

ヒートポンプサイクル１２は、例えば、上述したエバポレータ５３及び室内コンデンサ５５と、コンプレッサ２１、暖房用膨張弁２２、バイパス弁２３、室外熱交換器２４、レシーバタンク２５、冷房弁２６、サブコンデンサ２７、逆止弁２８、冷房用膨張弁２９、冷房用熱交換器３１、暖房弁３２、気液分離器３３、除湿弁３４、及び蒸発能力制御弁３５と、を備え、これら各構成部材が冷媒流路４１を介して接続されている。

コンプレッサ２１は、気液分離器３３と室内コンデンサ５５との間に接続されている。コンプレッサ２１は、例えば制御装置１３の制御により駆動する駆動手段の駆動力によって駆動され、気液分離器３３から気相の冷媒を吸入するとともに、この冷媒を圧縮した後、高温かつ高圧の冷媒として上述した室内コンデンサ５５に吐出する。

暖房用膨張弁２２は、いわゆる絞り弁であって、室内コンデンサ５５から吐出された冷媒を、膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（液相リッチ）の噴霧状の冷媒として室外熱交換器２４に吐出する。

バイパス弁２３は、冷媒流路４１上において、暖房用膨張弁２２を迂回する迂回流路４２上に設けられ、例えば制御装置１３により開閉制御される。なお、バイパス弁２３は、暖房運転の実行時には閉状態とされ、冷房運転の実行時には開状態とされる。
これにより、例えば、暖房運転の実行時には、室内コンデンサ５５から排出された冷媒は暖房用膨張弁２２を通過して低温かつ低圧の状態で室外熱交換器２４に流入する。
一方、冷房運転の実行時には、室内コンデンサ５５から排出された冷媒はバイパス弁２３を通過して高温の状態で室外熱交換器２４に流入する。

室外熱交換器２４は、例えば室外側のコンデンサであって、内部に流入した冷媒と室外雰囲気との熱交換を行なう。また、室外熱交換器２４の前方には、室外熱交換器２４に向けて送風可能なファン２４ａが配設されている。なお、ファン２４ａは、例えば制御装置１３の制御により駆動する。

例えば、室外熱交換器２４は、暖房運転の実行時には、内部に流入する低温かつ低圧の冷媒によって室外雰囲気から吸熱可能であって、例えば室外雰囲気からの吸熱によって冷媒を昇温する。
一方、冷房運転の実行時には、内部に流入する高温の冷媒によって室外雰囲気へと放熱可能であって、例えば室外雰囲気への放熱及びファン２４ａの送風によって冷媒を冷却する。

レシーバタンク２５は、冷媒流路４１のうち、室外熱交換器２４の下流側に接続された冷房流路４３上に設置されている。レシーバタンク２５は、室外熱交換器２４を通過して冷房流路４３内に流入した冷媒のうち、気相の冷媒を回収する。すなわち、レシーバタンク２５は、冷房流路４３内に流入した冷媒のうち、液相の冷媒のみを冷房流路４３の下流側へ流通させるようになっている。

冷房弁２６は、冷房流路４３のうち、レシーバタンク２５の下流側に設置され、例えば制御装置１３により開閉制御される。冷房弁２６は、冷房運転の実行時には開状態とされ、暖房運転の実行時には閉状態とされる。
サブコンデンサ２７は、冷房流路４３のうち、冷房弁２６よりも下流側に設置され、内部に流入した冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う。また、冷媒流路４１のうち、サブコンデンサ２７の下流側に位置する部分には、サブコンデンサ２７の出口から流出した冷媒の温度（冷媒出口温度Ｔｏｕｔ）を計測する出口温度センサ３０が設けられている。なお、出口温度センサ３０は、冷房流路４３上における室外熱交換器２４とレシーバタンク２５との間に接続しても構わない。

逆止弁２８は、冷房流路４３のうち、サブコンデンサ２７よりも下流側に設置されている。逆止弁２８は、冷房運転の実行時において、サブコンデンサ２７を通過した冷媒を下流側に向けて流通させ、後述する除湿運転の実行時において、冷媒流路４１のうち、逆止弁２８よりも上流側（サブコンデンサ２７側）への冷媒の逆流を防止する。
冷房用膨張弁２９は、いわゆる絞り弁であって、逆止弁２８とエバポレータ５３の図示しない流入口との間に接続されている。冷房用膨張弁２９は、例えば制御装置１３によって制御される弁開度に応じて逆止弁２８を通過した冷媒を、膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（気相リッチ）の噴霧状の冷媒としてエバポレータ５３に吐出する。

冷房用熱交換器３１は、冷房流路４３のうち、冷房用膨張弁２９よりも上流側に位置する上流部分と、エバポレータ５３よりも下流側に位置する下流部分と、の間を跨るように配置されている。冷房用熱交換器３１は、冷房運転の実行時において、上述した上流部分及び下流部分の間で熱交換を行い、上流部分の冷媒をエバポレータ５３内に流入する前に冷却する。

暖房弁３２は、冷媒流路４１のうち、室外熱交換器２４の下流側に接続された暖房流路４４上に設置され、例えば制御装置１３により開閉制御される。暖房弁３２は、暖房運転の実行時には開状態とされ、冷房運転の実行時には開状態とされる。

気液分離器３３は、冷媒流路４１のうち、冷房流路４３の下流端及び暖房流路４４の下流端の間を接続する合流部４６と、上述したコンプレッサ２１と、の間に接続されている。気液分離器３３は、合流部４６から流出した冷媒の気液を分離し、気相の冷媒をコンプレッサ２１に吸入させる。

除湿弁３４は、冷媒流路４１のうち、冷房流路４３における逆止弁２８よりも下流側に位置する部分と、室内コンデンサ５５よりも下流側に位置する部分と、を接続する除湿流路４８上に設置され、例えば制御装置１３により開閉制御される。除湿弁３４は、除湿運転の実行時に開状態とされ、それ以外の運転（冷房運転及び暖房運転）の実行時には閉状態とされる。

蒸発能力制御弁３５は、冷房流路４３のうち、エバポレータ５３と冷房用熱交換器３１との間に設置され、例えば制御装置１３により開閉制御される。蒸発能力制御弁３５は、除湿運転の実行時において、冷房運転の実行時に比べて開度が小さくなるように制御される。

制御装置１３は、例えば車室内に配設された図示しないスイッチ等を介して操作者により入力された指令信号等に基づいて、車両用空調装置１０の運転を制御する。そして、制御装置１３は、車両用空調装置１０を暖房運転や冷房運転、除湿運転、除霜運転に切り替え制御する。

［車両用空調装置の動作方法］
次に、上述した車両用空調装置１０の動作について説明する。図２は、車両用空調装置１０の動作を説明するための説明図であって、（Ａ）は暖房運転、（Ｂ）は冷房運転を示している。なお、図中において、鎖線は冷媒の高圧状態、実線は冷媒の低圧状態を示し、破線は冷媒の流通しない部分を示している。
（暖房運転）
始めに、車両用空調装置１０の暖房運転について説明する。
図２（Ａ）に示すように、暖房運転時において、エアミックスドア５４は加熱経路を開放する加熱位置とされ、暖房弁３２は開状態とされる。なお、暖房運転時において、バイパス弁２３、冷房弁２６、除湿弁３４、及び蒸発能力制御弁３５は閉状態とされる。

この場合、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５における放熱によってダクト５１内の空調空気を加熱する。
そして、冷媒は、暖房用膨張弁２２によって膨張させられて気液２相（液相リッチ）の噴霧状とされ、その後、室外熱交換器２４において室外雰囲気から吸熱して気液２相（気相リッチ）の噴霧状となる。室外熱交換器２４を通過した冷媒は、暖房流路４４において暖房弁３２を通過した後、合流部４６を通して気液分離器３３に流入する。
そして、冷媒は、気液分離器３３において気液分離され、気相の冷媒がコンプレッサ２１に吸入される。

次に、暖房運転における空調空気の流れを説明する。なお、暖房運転において、ダクト５１内に取り入れる空調空気は、内気であっても外気であっても構わない。
ブロワ５２を駆動させると、空気取込口５７を通してダクト５１内に空調空気が流入する。ダクト５１内に流入した空調空気は、エバポレータ５３を通過した後、加熱経路内で室内コンデンサ５５及びヒータコア５６を通過する。そして、空調空気は、加熱経路内において、室内コンデンサ５５及びヒータコア５６を通過する際に加熱された後、吹き出し口５８を通って車室内に暖房として供給される。

（冷房運転）
次に、車両用空調装置１０の冷房運転について説明する。
図２（Ｂ）に示すように、冷房運転時において、エアミックスドア５４はエバポレータ５３を通過した空調空気が冷却経路を通過する冷却位置とされるとともに、バイパス弁２３、冷房弁２６、及び蒸発能力制御弁３５は開状態とされる。なお、暖房用膨張弁２２、及び除湿弁３４は閉状態とされる。

この場合、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５とバイパス弁２３とを通過して、室外熱交換器２４において室外雰囲気へと放熱された後、冷房流路４３内に流入する。そして、冷媒は、レシーバタンク２５で気相の冷媒が回収された後、サブコンデンサ２７において室外雰囲気へと再び放熱される。その後、冷媒は冷房用膨張弁２９によって膨張させられて気液２相（液相リッチ）の噴霧状とされ、次に、エバポレータ５３における吸熱によってダクト５１内の空調空気を冷却する。
そして、エバポレータ５３を通過した気液２相（気相リッチ）の冷媒は、冷房用熱交換器３１において冷房用膨張弁２９を通過した気液２相（液相リッチ）の冷媒との間で熱交換された後、気液分離器３３内に流入する。その後、冷媒は、気液分離器３３において気液分離された後、気相の冷媒がコンプレッサ２１に吸入される。

次に、上述した冷房運転時における空調空気の流れを説明する。なお、冷房運転において、ダクト５１内に取り入れる空調空気は、内気であっても外気であっても構わない。
ダクト５１内に流通した空調空気は、エバポレータ５３を通過する際に冷却される。その後、空調空気は、室内コンデンサ５５を迂回した後、吹き出し口５８を通って車室内に冷房として供給される。

（除湿運転）
次に、車両用空調装置１０の除湿運転について説明する。
図３に示すように、除湿運転時において、エアミックスドア５４は、エバポレータ５３を通過した空調空気が加熱経路を通過する加熱位置とされ、暖房弁３２、除湿弁３４は開状態とされる。なお、除湿運転時において、蒸発能力制御弁３５は冷房運転時よりも開度が小さく設定され、バイパス弁２３及び冷房弁２６は閉状態とされる。

この場合、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５における放熱によってダクト５１内の空調空気を加熱する。
そして、室内コンデンサ５５を通過した冷媒のうち、一方の冷媒は室外熱交換器２４に向けて流通し、他方の冷媒は除湿流路４８内に流入する。

具体的に、一方の冷媒は、上述した暖房運転と同様に、暖房用膨張弁２２によって膨張させられた後、室外熱交換器２４において室外雰囲気から吸熱する。
また、他方の冷媒は、除湿流路４８を通して冷房流路４３内に流入した後、上述した冷房運転と同様に、冷房用膨張弁２９によって膨張させられた後、エバポレータ５３において吸熱する。
その後、一方の冷媒及び他方の冷媒は、合流部４６において合流した後、気液分離器３３内に流入し、気相の冷媒のみがコンプレッサ２１に吸入される。

次に、上述した除湿運転時における空調空気の流れを説明する。
ダクト５１内に流通した空調空気は、エバポレータ５３を通過する際に冷却される。このとき、エバポレータ５３を通過する空調空気は、露点以下まで冷却されることで、除湿される。その後、除湿された空調空気は、加熱経路を通過した後、吹き出し口５８を通って車室内に除湿暖房として供給される。

（除霜運転）
次に、除霜運転について説明する。図４は、車両用空調装置１０の除霜運転を説明するための説明図であって、（Ａ）はホットガス運転、（Ｂ）は逆転除霜運転を示している。
本実施形態の除霜運転では、いわゆるホットガス運転と、逆転除霜運転と、の少なくとも一方を行うことができる。

（ホットガス運転）
図４（Ａ）に示すホットガス運転では、暖房用膨張弁２２を大口径で開弁して、コンプレッサ２１で圧縮された冷媒（ホットガス）をそのまま室外熱交換器２４に流入させる点で、上述した暖房運転と異なっている。

具体的に、コンプレッサ２１で圧縮された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５における放熱によってダクト５１内の空調空気を加熱する。室内コンデンサ５５から流出した冷媒は、暖房用膨張弁２２を通過して室外熱交換器２４に流入する。このとき、暖房用膨張弁２２は大口径で開弁しているので、冷媒は暖房用膨張弁２２で膨張せず、高圧かつ高温のまま室外熱交換器２４に流入する。これにより、冷媒は室外熱交換器２４で放熱されるため、室外熱交換器２４の除霜を行うことができる。なお、室外熱交換器２４を通過した冷媒は、上述した暖房運転と同様の流通経路を経てコンプレッサ２１に戻る。

次に、上述したホットガス運転において、空調空気は、上述した暖房運転時と同様に、加熱経路内で室内コンデンサ５５及びヒータコア５６によって加熱された後、車室内に供給される。なお、ホットガス運転において、ダクト５１内に取り入れられる空調空気は、外気であることが好ましい。

（逆転除霜運転）
図４（Ｂ）に示す逆転除霜運転では、エアミックスドア５４を加熱位置にする点で、上述した冷房運転と異なっている。
具体的に、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５とバイパス弁２３とを通過して、室外熱交換器２４において室外雰囲気へと放熱される。そして、冷媒が室外熱交換器２４で放熱される際に、室外熱交換器２４の除霜が行われる。その後、冷媒は、冷房用膨張弁２９によって膨張させられた後、エバポレータ５３における吸熱によってダクト５１内の空調空気を冷却する。なお、エバポレータ５３を通過した冷媒は、上述した冷房運転と同様の流通経路を経てコンプレッサ２１に戻る。

上述した逆転除霜運転における空調空気の流れは、上述したホットガス運転における空調空気の流れと同様である。すなわち、ダクト５１内を流通する空調空気は、加熱経路内で室内コンデンサ５５及びヒータコア５６によって加熱された後、車室内に供給される。

［車両用空調装置の除霜方法］
次に、車両用空調装置１０の除霜方法について説明する。以下の説明では、電気自動車等において、バッテリ充電時等の車両停止時に除霜運転を行う場合を例にして説明する。図５は車両用空調装置１０の除霜方法を説明するためのフローチャートである。また、図６は、時間Ｑに対する冷媒出口温度Ｔｏｕｔの変化を示すグラフである。なお、以下のルーチンは主に制御装置１３によって実行される。

図５に示すように、ステップＳ１において、除霜運転を行う。具体的には、上述したホットガス運転及び逆転除霜運転のうち、少なくとも何れか一方を行うことで、室外熱交換器２４の除霜を行う。

続いて、ステップＳ２において、ファン２４ａを動作させるか否かについて判断する。具体的に、ファン２４ａの動作開始判断は、出口温度センサ３０により検出される冷媒出口温度Ｔｏｕｔが、所定の開始判断閾値Ｔｏｎ以上であるか否かに基づいて判断する。

図６に示すように、除霜運転を開始すると、時間経過に伴い冷媒出口温度Ｔｏｕｔが徐々に上昇する（例えば、時間Ｑ０〜Ｑ１区間）。そして、時間Ｑ１以降において、冷媒出口温度Ｔｏｕｔが例えば０℃以上になると、室外熱交換器２４に付着した霜が解けて徐々に気化し始める（例えば、時間Ｑ１〜Ｑ２区間）。なお、時間Ｑ１〜Ｑ２区間においては、冷媒出口温度Ｔｏｕｔは徐々に上昇している。すなわち、霜が解け始めることで、霜により奪われる冷媒の熱量（放熱量）が少なくなるため、冷媒出口温度Ｔｏｕｔが徐々に上昇する。
その後、冷媒出口温度Ｔｏｕｔが０℃以上となってから所定時間経過後、時間Ｑ２において、冷媒出口温度ＴｏｕｔがＴｏｎ以上になると、室外熱交換器２４に付着した霜がほとんど解ける。なお、時間Ｑ２以降において、冷媒出口温度Ｔｏｕｔの上昇が大きくなる。すなわち、室外熱交換器２４が除霜されることで、霜によって奪われる冷媒の熱量（放熱量）がほとんどなくなるので、冷媒出口温度Ｔｏｕｔの上昇が大きくなる。

ところで、霜が気化して発生した水蒸気は、外気により冷やされて凝結することで、湯気になる。湯気は、室外熱交換器２４周辺に滞留した後、車外に除々に流出する。湯気の量は、例えば時間Ｑ１以降において、時間経過に伴い徐々に多くなる。そして、時間Ｑ２において、霜がほとんど気化すると、車外に流出する湯気が目立ち始め、あたかも発煙のように立ち上る。

そこで、本実施形態では、時間Ｑ２において、冷媒出口温度Ｔｏｕｔが開始判断閾値Ｔｏｎ以上になった場合には、室外熱交換器２４に付着した霜がほとんど解け、かつ車外に大量の湯気が流出し始めていると判断して、ファン２４ａの動作を開始する。

すなわち、ステップＳ２における判断結果が「ＮＯ」の場合（Ｔｏｕｔ＜Ｔｏｎの場合）、未だ車外に流出する湯気の量は少ないと判断して、ステップＳ２のルーチンを定期的に繰り返す。
一方、ステップＳ２における判断結果が「ＹＥＳ」の場合（Ｔｏｕｔ≧Ｔｏｎの場合）、室外熱交換器２４に付着した霜がほとんど解け、かつ車外に大量の湯気が流出し始めていると判断する。

次に、ステップＳ３において、ファン２４ａの動作を開始する。ファン２４ａが動作すると、室外熱交換器２４に向けて送風されることで、室外熱交換器２４周辺に滞留する湯気が拡散する。

続いて、ステップＳ４において、除霜終了判断を行う。具体的に、除霜終了判断は、出口温度センサ３０により検出される冷媒出口温度Ｔｏｕｔと、図示しない外気温度センサにより検出された外気温度Ｔａｍと、の温度差ΔＴが所定値未満であるか否かに基づいて、制御装置１３により判断する。すなわち、室外熱交換器２４が除霜された場合には、上述したように霜によって奪われる冷媒の熱量（放熱量）がほとんどなくなるので、室外熱交換器２４の冷媒出口温度Ｔｏｕｔが外気温度Ｔａｍ付近まで上昇して、両者間の温度差ΔＴが小さくなる。

ステップＳ４の判断結果が「ＹＥＳ」の場合（温度差ΔＴが所定値未満の場合）、制御装置１３は室外熱交換器２４の除霜が完了したと判断して、ステップＳ５に進む。
一方、ステップＳ４の判断結果が「ＮＯ」の場合（温度差ΔＴが所定値以上の場合）、制御装置１３は室外熱交換器２４で未だ着霜しているおそれがあると判断する。なお、この場合には、除霜運転を継続して、ステップＳ４のルーチンを繰り返す。

次に、ステップＳ５において、除霜運転を停止させた後、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、除霜運転終了後から所定時間経過したか否か判断する。すなわち、除霜運転終了と同時にファン２４ａを停止させると、室外熱交換器２４周辺に未だ湯気が滞留しているおそれがある。そのため、本実施形態では、除霜運転終了後、所定時間経過した後にファン２４ａを停止させることで、除霜運転により発生した湯気を確実に拡散させる。

ステップＳ６における判断結果が「ＮＯ」の場合（所定時間が経過していない場合）、未だ室外熱交換器２４周辺に湯気が滞留しているおそれがあると判断する。この場合には、ファン２４ａの動作を継続させ、ステップＳ６のルーチンを繰り返す。
一方、ステップＳ６における判断結果が「ＹＥＳ」の場合（所定時間が経過した場合）、室外熱交換器２４周辺での湯気の滞留がほとんどなくなったものと判断して、ステップＳ７に進む。

最後に、ステップＳ７において、ファン２４ａを停止させる。

このように、本実施形態では、室外熱交換器２４の除霜を行う除霜運転において、所定の条件下でファン２４ａを作動させ、除霜時に発生する湯気を拡散させる構成とした。
この構成によれば、除霜時に発生する湯気を拡散させることで、湯気が発煙のように立ち上るのを抑制できるので、火災発生等に誤認識されるおそれがなくなり、周囲に不要な心配を与えることがない。しかも、所定の条件下でファン２４ａを作動させることで、除霜運転の際にファン２４ａを動作させ続ける場合に比べて、省電力化を図ることができる。

また、本実施形態では、冷媒出口温度Ｔｏｕｔに基づいてファン２４ａの作動開始を判断するので、室外熱交換器２４表面での除霜状況を正確に認識することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、エンジンを具備していない車両として、電気自動車を例にして説明したが、これに限らず、燃料電池自動車に本発明の車両用空調装置１０を採用しても構わない。また、エンジンを具備する車両に本発明の車両用空調装置１０を採用しても構わない。なお、エンジンを具備する車両に本発明の車両用空調装置１０を採用した場合には、上述したヒータコア５６をエンジンの冷却水が循環可能に構成しても構わない。

さらに、ファン２４ａの作動開始判断のタイミング（例えば、開始判断閾値Ｔｏｎ等）は、適宜設計変更が可能である。例えば、図１に示すように、室外熱交換器２４の表面に、室外熱交換器２４の表面温度Ｔｆを検出する表面温度センサ１００を設け、表面温度Ｔｆが開始判断閾値Ｔｏｎ以上であるか否かに基づいて、ファン２４ａの作動開始判断を行っても構わない。
この構成によれば、室外熱交換器２４に表面温度センサ１００を取り付けるだけなので、より簡素な構成で上述した作用効果を奏することができる。

さらに、図１に示すように、室外熱交換器２４の周辺温度Ｔｓを検出する周辺温度センサ１０１を設け、周辺温度Ｔｓが開始判断閾値Ｔｏｎ以上であるか否かに基づいて、ファン２４ａの作動開始判断を行っても構わない。
この構成によれば、湯気の発生に伴う室外熱交換器周辺の温度を速やかに認識することができる。

また、上述した実施形態では、除霜運転の終了後、ファン２４ａの作動を所定時間継続する構成について説明したが、これに限られない。例えば、除霜運転の終了と同じタイミングでファン２４ａを停止させても構わない。
さらに、上述した実施形態では、車両停止時に除霜運転を行う場合を例にして説明したが、これに限られない。すなわち、車両走行時にも上述した実施形態と同様のタイミングでファン２４ａを作動させても構わない。

１０…車両用空調装置
２１…コンプレッサ
２４…室外熱交換器
２４ａ…ファン
５３…エバポレータ
５５…室内コンデンサ

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサと、
   前記コンプレッサから吐出される冷媒により放熱する室内コンデンサと、
   前記室内コンデンサから吐出される冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
   前記室外熱交換器から吐出される冷媒を膨張させて吸熱させるエバポレータと、
   前記室外熱交換器に送風可能なファンと、を備えた車両用空調装置において、
   前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転では、前記コンプレッサから吐出される冷媒を、前記室外熱交換器で放熱するとともに、所定の条件下で前記ファンを作動させ、除霜時に発生する水蒸気を拡散させることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記室外熱交換器から流出する冷媒の出口温度が所定値以上となった場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記室外熱交換器の表面温度が所定値以上となった場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
4. 前記室外熱交換器の周辺温度が所定値以上となった場合に、前記ファンを作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。

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