JP2017165141A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室外熱交換器に着霜が発生した場合に、熱効率や電力効率を低下させることなく着霜を溶解できる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１００は、コンプレッサ１１と、室外熱交換器１３と、ラジエータ５３と、着霜判定部としてのコントローラ７０と、を備える。コントローラ７０は、室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度が外気温を超え、かつ、室外熱交換器１３の冷媒出口温度が所定温度を超えた場合に、着霜が溶解したと判定する。コンプレッサ１１は、着霜が発生したとコントローラ７０に判定された場合に停止し、着霜が溶解したとコントローラ７０に判定された場合に再稼働する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用空調装置に関するものである。

特許文献１には、除霜運転時に、駆動源を冷却する冷却液回路を利用して除湿暖房運転を行うことにより車外凝縮器やラジエータから放出される熱を用いて、車外凝縮器に発生した着霜を溶解させるヒートポンプ式車両用空調装置が開示されている。

特開２０１２−１６２１４９号公報

しかしながら、特許文献１のヒートポンプ式車両用空調装置では、除霜運転時に、車室内の暖房に利用できる熱や電力を用いて車外凝縮器の除霜を行うことになるので、熱効率及び電力効率を向上させることができない。特に、市街地走行を繰り返す電気自動車において、電力効率の良いヒートポンプ暖房の合間に除霜運転を行うと、却って電費が悪くなり走行可能距離が短くなるおそれがある。

本発明はこのような問題を解決するために発明されたもので、室外熱交換器に着霜が発生した場合に、熱効率や電力効率を低下させることなく着霜を溶解させることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、外気と冷媒との間で熱交換を行う第１室外熱交換器と、前記第１室外熱交換器の空気流れ上流側に配置され、外気と冷却液との間で熱交換を行う第２室外熱交換器と、前記第１室外熱交換器に着霜が発生したことを判定する着霜判定部と、を備え、前記着霜判定部は、前記第１室外熱交換器の空気流れ下流側の空気温度が外気温を超え、かつ、前記第１室外熱交換器の冷媒出口温度が所定温度を超えた場合に、前記着霜が溶解したと判定し、前記圧縮機は、前記着霜が発生したと前記着霜判定部に判定された場合に停止し、前記着霜が溶解したと前記着霜判定部に判定された場合に再稼働する、ことを特徴とする。

このような態様によれば、第１室外熱交換器に着霜が発生したと判定された場合には、冷凍サイクルの回路を切り換えることなく、そのまま圧縮機が停止するので、回路の切り替え制御や除霜運転によって電力が無駄に消費されることがない。また、自然除霜が完了すると圧縮機が再稼働するので、電力効率の良いヒートポンプ暖房運転を再び行うことができる。したがって、熱交換効率や電力効率を低下させることなく第１室外熱交換器に発生した着霜を溶解させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置の構成図であり、ヒートポンプ暖房時の冷媒等の流れを示す図である。 図２は、室外熱交換器に取り付けられる空気温センサ付近を拡大した断面図である。 図３は、車両用空調装置のコントローラの空調制御に関する電気回路のブロック図である。 図４は、加熱暖房時の熱媒等の流れを示す図である。 図５は、加熱暖房時にコントローラが実行する第１実施形態の自然溶解判定制御を説明するフローチャートである。 図６は、加熱暖房時にコントローラが実行する第２実施形態の自然溶解判定制御を説明するフローチャートである。 図７は、コントローラが実行する除霜完了確認制御を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る車両用空調装置１００の構成図である。

車両用空調装置１００は、冷媒が循環する冷凍サイクル１と、熱媒が循環する熱媒サイクル３と、車室内の空調に利用する空気が通過するＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット４と、駆動源５１を冷却する冷却液が循環する冷却液サイクル５と、から構成される。例えば、冷媒には、ＨＦＣ−１３４ａが用いられ、熱媒や冷却液には、不凍液が用いられる。

ヒートポンプ暖房時の冷媒、熱媒、及び冷却液は、図１に太実線で示すように、冷凍サイクル１と、熱媒サイクル３と、冷却液サイクル５と、をそれぞれ流れる。

冷凍サイクル１は、コンプレッサ１１と、液冷コンデンサ１２と、室外熱交換器１３と、エバポレータ１４と、アキュムレータ１５と、これらを冷媒が循環可能なように接続する冷媒流路１０と、を備える。

コンプレッサ１１は、ガス状冷媒を吸入し圧縮する。これにより、ガス状冷媒は、高温高圧になる。

液冷コンデンサ１２は、ヒートポンプ暖房時に、コンプレッサ１１を通過した後の冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。液冷コンデンサ１２は、コンプレッサ１１によって高温高圧となった冷媒と熱媒サイクル３を循環する熱媒との間で熱交換を行い、冷媒の熱を熱媒に伝達する。これにより、車室内空調に利用する空気を加熱するための熱が熱媒サイクル３に確保される。

室外熱交換器１３は、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、冷房運転時には凝縮器として機能し、ヒートポンプ暖房運転時には蒸発器として機能する。なお、車室内の暖房には、冷凍サイクル１を利用したヒートポンプ暖房の他に、後述する熱媒サイクル３の補助加熱器３２を利用した加熱暖房を選択することもできる。

エバポレータ１４は、冷房運転時に、車室内空調に利用する空気の熱を冷媒に吸収させて冷媒を蒸発させるとともに、空気を冷却する。エバポレータ１４によって蒸発した冷媒は、アキュムレータ１５へ流れる。

アキュムレータ１５は、冷媒流路１０を流れる冷媒を、ガス状冷媒と液状冷媒とに気液分離する。アキュムレータ１５からは、分離したガス状冷媒のみがコンプレッサ１１へと流れる。

冷媒流路１０には、冷媒を減圧膨張させる第１膨張弁１６と、第２膨張弁１７と、が配置される。第１膨張弁１６は、液冷コンデンサ１２と室外熱交換器１３との間に配置され、第２膨張弁１７は、室外熱交換器１３とエバポレータ１４との間に配置される。第１膨張弁１６及び第２膨張弁１７には、例えばオリフィスやキャピラリーチューブ等の固定開度弁が用いられる。なお、第１膨張弁１６及び第２膨張弁１７には、弁の開度を調整可能な開度調整弁を用いてもよい。

また、冷媒流路１０には、開閉によって冷媒の流れを切り換える第１開閉弁１８と、第２開閉弁１９と、第３開閉弁２０と、が配置される。第１膨張弁１６は、液冷コンデンサ１２及び第１膨張弁１６をバイパスする冷媒流路１０のバイパス流路１０ａ上に配置される。第２開閉弁１９は、室外熱交換器１３から流れる冷媒をアキュムレータ１５に直接流通させる冷媒流路１０のバイパス流路１０ｂ上に配置される。第３開閉弁２０は、室外熱交換器１３と第２膨張弁１７との間に配置され、第２開閉弁１９と並列になる。

熱媒サイクル３は、熱媒循環ポンプ３１と、補助加熱器３２と、ヒータコア３３と、前述した液冷コンデンサ１２と、これらを熱媒が循環可能となるように接続する熱媒流路３０と、から構成される。

熱媒循環ポンプ３１は、熱媒流路３０内の熱媒を送液して循環させる。

補助加熱器３２は、内部に図示しないヒータを有し、通過する熱媒を加熱する。ヒータには、例えば、シーズヒータやＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが用いられる。

ヒータコア３３は、ＨＶＡＣユニット４内に配置され、ヒータコア３３を通過する空気に熱媒の熱を吸収させることで、車室内に送風する空気を暖める。

ＨＶＡＣユニット４には、車室内に送風する空気が導入される。ＨＶＡＣユニット４は、空気を送風する図示しないブロワと、ヒータコア３３を通過する空気の量を調整するエアミックスドア４１と、を備える。また、ＨＶＡＣユニット４内にはエバポレータ１４とヒータコア３３とが配置され、ブロワから送風された空気は、エバポレータ１４内を流れる冷媒やヒータコア３３内を流れる冷却液との間で熱交換を行う。

エアミックスドア４１は、ＨＶＡＣユニット４内に配置されたヒータコア３３のブロワ側に設置される。エアミックスドア４１は、暖房運転時にヒータコア３３側を開き、冷房運転時にヒータコア３３側を閉じる。エアミックスドア４１の開度によって、空気とヒータコア３３内の熱媒との間の熱交換量が調節される。

冷却液サイクル５は、車両の走行に用いられる駆動源５１を冷却する冷却液が循環可能となるように接続する冷却液流路５０から構成される。冷却液は、冷却液循環ポンプ５２に送液されることで冷却液流路５０内を循環する。冷却液が駆動源５１から吸収した熱は、室外熱交換器１３の空気流れ上流側に配置されたラジエータ５３によって、外気に放出される。駆動源５１は、例えば、エンジンやモータである。

ラジエータ５３及び室外熱交換器１３の空気流れ下流側には、室外ファン６０が配置される。車速が閾値速度未満である場合に、室外ファン６０が駆動することで、ラジエータ５３及び室外熱交換器１３に強制的に外気が導入される。閾値速度は、外気をラジエータ５３及び室外熱交換器１３に十分に導入できなくなる下限速度であり、例えば、２０ｋｍ／ｈに設定される。

車両用空調装置１００には、室外熱交換器出口冷媒温センサ７１と、外気温センサ７２と、空気温センサ７３と、が設置されている。

室外熱交換器出口冷媒温センサ７１は、室外熱交換器１３の出口部に設置され、冷媒の温度を検出する。

外気温センサ７２は、室外熱交換器１３に取り込まれる前の外気の温度（外気温）を検出する。

空気温センサ７３は、室外熱交換器１３に取り付けられ、室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度を検出する温度センサである。

次に、図２を参照して、室外熱交換器１３に取り付けられる空気温センサ７３の位置について説明する。

図２は、室外熱交換器１３に取り付けられる空気温センサ７３付近を拡大した断面図である。

室外熱交換器１３は、冷媒を一時的に溜める一対のタンク１３ａと、一対のタンク１３ａを繋ぐ複数のチューブ１３ｂと、複数のチューブ１３ｂの間に交互に並ぶように配置され、外気と冷媒との熱交換を促進させるフィン１３ｃと、を備える。複数のチューブ１３ｂとフィン１３ｃの周囲には、車両の走行又は室外ファン６０によって導入される外気が通過する。

図２には、一対のタンク１３ａのうち空気温センサ７３が取り付けられるフィン１３ｃ付近のタンク１３ａが示されている。室外熱交換器１３に流入した冷媒は、一対のタンク１３ａ間を流通する際に、図２に矢印Ａで示すように複数のチューブ１３ｂを通って外気と熱交換を行った後に、室外熱交換器１３の冷媒出口１３ｄを通って矢印Ｂで示すように冷媒流路１０へと流出する。なお、室外熱交換器１３には、チューブ１３ｂを通った冷媒がチューブ１３ｂを再度流通する複数パスが形成されるように、タンク１３ａ内の冷媒を区画する仕切りを設けてもよい。これによって、チューブ１３ｂを流通する冷媒の流通経路が長くなるので、外気と冷媒との間の熱交換効率を向上させることができる。

空気温センサ７３は、温感部７３ａと、ホルダ７３ｂとから構成され、ホルダ７３ｂが室外熱交換器１３の冷媒出口１３ｄ付近のフィン１３ｃを挟持するように取り付けられる。これにより、温感部７３ａは、フィン１３ｃと直接接触しない状態で、フィン１３ｃの間の空間に位置し、フィン１３ｃ近傍の空気の温度を検出する。

図３は、車両用空調装置１００のコントローラ７０の空調制御に関する電気回路のブロック図である。

コントローラ７０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などによって構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことで、車両用空調装置１００に各種機能を発揮させる。

図３に示すように、コントローラ７０には、室外熱交換器出口冷媒温センサ７１、外気温センサ７２、及び空気温センサ７３からの信号が入力される。コントローラ７０は、入力された信号に基づいて、コンプレッサ１１と、熱媒循環ポンプ３１と、冷却液循環ポンプ５２と、補助加熱器３２と、室外ファン６０と、の出力をそれぞれ設定する。また、コントローラ７０は、入力された信号に基づいて、第１開閉弁１８と、第２開閉弁１９と、第３開閉弁２０と、の開閉制御を実行する。さらに、コントローラ７０は、エアミックスドア４１の開度制御を実行する。

冷房運転時には、コントローラ７０は、第２開閉弁１９を閉じた状態にするとともに、第１開閉弁１８及び第３開閉弁２０を開いた状態にする。これにより、コンプレッサ１１で圧縮され高温高圧になった冷媒は、第１開閉弁１８を通って室外熱交換器１３にて外気と熱交換を行うことで冷却される。その後、冷却された冷媒が、第２膨張弁１７にて減圧膨張されエバポレータ１４へと流れて車室内に導入する空気を冷却することで、冷房風が得られる。

暖房運転時には、コントローラ７０は、冷媒が室外熱交換器１３を介して外気吸熱可能な場合には、冷凍サイクル１を利用したヒートポンプ暖房を実行する。コントローラ７０は、冷媒が外気吸熱不可の場合、すなわち室外熱交換器１３に着霜が発生した場合には、補助加熱器３２を利用した加熱暖房を実行する。

ヒートポンプ暖房時には、コントローラ７０は、第１開閉弁１８及び第３開閉弁２０を閉じた状態にするとともに、第２開閉弁１９を開いた状態にする。これにより、コンプレッサ１１で圧縮され高温になった冷媒は、図１に太実線で示すように、液冷コンデンサ１２へと流れて、熱媒サイクル３を循環する熱媒と熱交換を行う。熱媒サイクル３を循環する熱媒が、冷媒から奪った熱を用いてヒータコア３３を介して車室内に導入する空気を暖めることによって暖房風が得られる。

第１膨張弁１６を通過することで減圧膨張して外気よりも低温となった冷媒は、室外熱交換器１３を介して外気から吸熱する。室外熱交換器１３に導入される外気が、室外熱交換器１３よりも空気流れ上流側に配置されるラジエータ５３から放出される駆動源５１の熱によって暖められることで、冷媒にはより多くの熱が外気から与えられる。

室外熱交換器１３で外気吸熱を行った冷媒は、その後、バイパス流路１０ｂを通ってアキュムレータ１５に流入し、気液分離されてコンプレッサ１１に流れることで、再度圧縮される。

次に、図４を参照して、室外熱交換器１３に着霜が発生したと判定された場合の加熱暖房による暖房運転について説明する。

図４は、加熱暖房時の熱媒及び冷却液の流れを示す図である。

コントローラ７０は、例えば室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度が外気温とほとんど同じ温度である場合に、室外熱交換器１３で冷媒と外気とが熱交換を十分に行えずに、着霜が発生したと判定する。このように、コントローラ７０は、室外熱交換器１３に着霜が発生したか否かを判定する着霜判定部として機能する。

なお、コントローラ７０は、室外熱交換器１３の出口部の冷媒温度と外気温とがかい離している場合に、外気と熱交換を十分に行えずに冷媒が室外熱交換器１３を通過しており、着霜が発生したと判定してもよい。

室外熱交換器１３に着霜が発生したと判定された場合には、コントローラ７０は、冷凍サイクル１の回路をヒートポンプ暖房時の状態に保ったままコンプレッサ１１のみを停止させ、車室内の暖房要求に応じて補助加熱器３２を利用した加熱暖房を実行する。

加熱暖房時には、図４に太実線で示すように、補助加熱器３２によって加熱された熱媒が熱媒サイクル３を循環して、ヒータコア３３を介して車室内に導入する空気を暖めることで暖房風が得られる。

室外熱交換器１３の着霜は、外気によって徐々に自然溶解する。ここで、室外熱交換器１３の空気流れ上流側には、図４の太実線で示すように冷却液サイクル５を循環する冷却液を介して駆動源５１の熱を放出するラジエータ５３が配置されている。そのため、室外熱交換器１３の着霜は、ラジエータ５３によって暖められた外気によって、溶解しやすくなっている。

室外熱交換器１３の着霜が溶解した場合にヒートポンプ暖房を再度実行するために、コントローラ７０は、室外熱交換器１３に発生した着霜が溶解したか否かを判定する自然溶解判定制御を実行する。

図５は、加熱暖房時にコントローラ７０が実行する第１実施形態の自然溶解判定制御を説明するフローチャートである。室外熱交換器１３に着霜が発生したと判定されると、コントローラ７０は、ヒートポンプ暖房を加熱暖房に切り替えて、図５のフローチャートに示す自然溶解判定制御を所定周期毎に実行する。

ステップＳ１０１では、コントローラ７０は、室外ファン６０の駆動要求があるか否かを判定する。コントローラ７０は、室外熱交換器１３及びラジエータ５３に外気が十分に導入できなくなる閾値速度未満に車速がなっている場合に、室外ファン６０の駆動要求があると判定する。閾値速度は、例えば２０ｋｍ／ｈに設定される。なお、コントローラ７０は、駆動源５１の熱をラジエータ５３から強制的に放出したい場合等にも、室外ファン６０の駆動要求が適宜あると判定する。

ステップＳ１０２では、コントローラ７０は、室外熱交換器１３の出口部の冷媒温度が所定温度よりも高いか否かを判定する。所定温度は、例えば外気温よりも２℃低い温度に設定される。コントローラ７０の処理は、室外熱交換器１３の出口部の冷媒温度が所定温度よりも高い場合にはステップＳ１０３に進み、所定温度以下の場合にはステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０３では、コントローラ７０は、室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度が外気温よりも高いか否かを判定する。コントローラ７０の処理は、空気温度が外気温よりも高い場合にはステップＳ１０４に進み、外気温以下の場合にはステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０４では、コントローラ７０は、除霜判定タイマが計測されていない場合に、除霜判定タイマの計測を開始する。

ステップＳ１０５では、コントローラ７０は、除霜判定タイマが所定時間経過したか否かを判定する。所定時間は、室外熱交換器１３の着霜が自然溶解して周辺に空気が流れ出した後に空気温センサ７３が十分に反応するまでの待機時間であり、各センサの応答性や車速等によって変化する。例えば、所定時間は、５秒から１０秒に設定される。車速が閾値速度よりも速い場合には、より多く外気が流れ空気温センサ７３の認識値が速く安定し易くなるので、所定時間は短く設定される。他方で、車速が閾値速度程度又は閾値速度よりも遅い場合には、外気の流れが少なくなり空気温センサ７３の認識値が安定し難くなるので、所定時間は長く設定される。コントローラ７０の処理は、除霜判定タイマが所定時間経過した場合にはステップＳ１０６に進み、所定時間経過していない場合には自然溶解判定制御を終了する。

ステップＳ１０６では、コントローラ７０は、室外熱交換器１３の着霜が自然溶解して室外熱交換器１３が十分に熱交換を行える状態になったと判定し、自然除霜が完了したと判定する。その後、コントローラ７０は、自然溶解判定制御を終了するとともに、加熱暖房から通常のヒートポンプ暖房に切り替えてからコンプレッサ１１を再稼働させる。

他方で、ステップＳ１０７では、コントローラ７０は、計測した除霜判定タイマを初期化（クリア）する。ステップＳ１０７の処理の後、コントローラ７０は、自然溶解判定制御を終了する。

上記した車両用空調装置１００の第１実施形態の自然溶解判定制御によれば、以下の効果を得ることができる。

車両用空調装置１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ１１と、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器１３と、室外熱交換器１３の空気流れ上流側に配置され、外気と冷却液との間で熱交換を行うラジエータ５３と、室外熱交換器１３に着霜が発生したことを判定する着霜判定部としてのコントローラ７０と、を備える。着霜判定部としてのコントローラ７０は、室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度が外気温を超え、かつ、室外熱交換器１３の冷媒出口温度が所定温度を超えた場合に、着霜が溶解したと判定する。コンプレッサ１１は、着霜が発生したとコントローラ７０に判定された場合に停止し、着霜が溶解したとコントローラ７０に判定された場合に再稼働する。

車両用空調装置１００によれば、室外熱交換器１３に着霜が発生したと判定された場合には、冷凍サイクル１の回路を切り換えることなく、そのままコンプレッサ１１が停止するので、回路の切り替え制御や除霜運転によって電力が無駄に消費されることがない。また、自然除霜が完了するとコンプレッサ１１が再稼働するので、電力効率の良いヒートポンプ暖房運転を再び行うことができる。したがって、熱交換効率や電力効率を低下させることなく室外熱交換器１３に発生した着霜を溶解させることができる。

また、車両用空調装置１００によれば、車外凝縮器及び車外蒸発器をそれぞれ設置する必要がなく、かつ、冷凍サイクル１の回路をヒートポンプ暖房運転と除霜運転とでそれぞれ切り替える必要がない。したがって、車両用空調装置１００の構成や制御回路等をシンプルにすることができるので、車両用空調装置１００を安価に製造することができる。

車両用空調装置１００は、室外熱交換器１３及びラジエータ５３に外気を導入する室外ファン６０をさらに備える。室外ファン６０は、室外熱交換器１３に着霜が発生したとコントローラ７０に判定され、かつ、車速が閾値未満である場合に、動作する。したがって、車両用空調装置１００によれば、室外熱交換器１３に外気が導入されなくなるほど車速が遅い場合でも、外気やラジエータ５３の熱を室外熱交換器１３まで確実に導入できるので、室外熱交換器１３に発生した着霜の溶解を促進させることができる。

車両用空調装置１００は、車室内に送風する空気を、間接的に加熱する補助加熱器３２をさらに備える。補助加熱器３２は、室外熱交換器１３に着霜が発生したとコントローラ７０に判定され、かつ、車室内の暖房要求がある場合に、動作する。このような車両用空調装置１００によれば、コンプレッサ１１が停止して、自然除霜が行われている場合でも、補助加熱器３２によって車室内の暖房を継続することができる。

なお、補助加熱器３２は、ＨＶＡＣユニット４内に設置され、車室内に送風する空気を、直接的に加熱することとしてもよい。このように補助加熱器３２を構成することによっても、コンプレッサ１１が停止して、自然除霜が行われている場合に、補助加熱器３２によって車室内の暖房を継続することができる。

また、車両用空調装置１００では、室外熱交換器１３は、一対のタンク１３ａと、一対のタンク１３ａを繋ぐ複数のチューブ１３ｂと、複数のチューブ１３ｂの間に配置され、外気と冷媒との熱交換を促進させるフィン１３ｃと、を備える。室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度は、室外熱交換器１３の冷媒出口１３ｄ付近のフィン１３ｃ近傍を通過した外気の温度である。このように、一対のタンク１３ａのうち出口側のタンク１３ａに近いフィン１３ｃ近傍を通過した外気の温度を空気温度として検出することで、冷媒が室外熱交換器１３を介して外気との間で熱交換を行ったか否かを容易に判定することができる。

（第２実施形態）
図６及び図７を参照して、本発明の第２実施形態の自然溶解判定について説明する。

第２実施形態では、車両用空調装置１００の構成はそのままに、コントローラ７０が実行する自然溶解判定の制御が、第１実施形態とは相違する。なお、以下の各実施形態では、第１実施形態と同じ機能を果たす構成には同一の符号を用い、重複する記載を適宜省略して説明する。

図６は、加熱暖房時にコントローラ７０が実行する第２実施形態の自然溶解判定制御を説明するフローチャートである。

ステップＳ２０１からステップＳ２０５では、図５のステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理と同様の処理が実行される。また、ステップＳ２０８では、ステップＳ１０７の処理と同様の処理が実行される。

ステップＳ２０６では、コントローラ７０は、除霜判定タイマが所定時間経過したときの室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度を除霜完了時の空気温度としてＲＡＭに保存する。

ステップＳ２０７では、コントローラ７０は、図７に示す除霜完了確認制御を実行する。除霜完了確認制御は、室外熱交換器１３に発生した着霜が完全に溶解し、ヒートポンプ暖房が正常に運転することを確認する制御である。

図７は、コントローラ７０が実行する除霜完了確認制御を説明するフローチャートである。

ステップＳ３０１では、コントローラ７０は、ヒートポンプ暖房の運転時間を計測開始する。

ステップＳ３０２では、コントローラ７０は、ヒートポンプ暖房の運転時間が所定時間経過したか否かを判定する。所定時間は、コンプレッサ１１が起動してから目標回転数に到達してコンプレッサ１１の吐出圧と吐出された冷媒の温度とが安定するまでの待機時間である。所定時間は、例えば、コンプレッサ１１が目標回転数に到達してから１分後に設定される。コントローラ７０の処理は、運転時間が所定時間経過した場合にはステップＳ３０３に進み、所定時間経過していない場合にはステップＳ３１２に進む。

ステップＳ３０３では、コントローラ７０は、室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度が、所定温度よりも高いか否かを判定する。所定温度は、例えばステップＳ２０６でＲＡＭに保存した除霜完了時の空気温度よりも２℃低い温度に設定される。コントローラ７０の処理は、室外熱交換器１３の空気流れ下流側の空気温度が、所定温度よりも高い場合にはステップＳ３０４に進み、所定温度以下の場合にはステップＳ３０８の処理に進む。

コントローラ７０は、ステップＳ３０４で除霜完了タイマの計測を開始し、ステップＳ３０５で後述する除霜未完了タイマの値をクリアする。

ステップＳ３０６では、コントローラ７０は、除霜完了タイマが所定時間経過したか否かを判定する。所定時間は、ステップＳ１０５と同様に、空気温センサ７３の反応が安定するまでの待機時間であり、例えば、５秒から１０秒に設定される。コントローラ７０の処理は、除霜完了タイマが所定時間経過した場合にはステップＳ３０７に進み、所定時間経過していない場合には除霜完了確認制御を終了する。

ステップＳ３０７では、コントローラ７０は、室外熱交換器１３に発生した着霜が自然除霜によって完全に溶解し、ヒートポンプ暖房が正常な状態で運転されていると判定する。その後、コントローラ７０は、除霜完了確認制御を終了する。

他方で、コントローラ７０がステップＳ３０３の処理でステップＳ３０８に処理を進めた場合には、コントローラ７０は、ステップＳ３０８で除霜完了タイマの値をクリアし、ステップＳ３０９で除霜未完了タイマの計測を開始する。

ステップＳ３１０では、コントローラ７０は、除霜未完了タイマが所定時間経過したか否かを判定する。コントローラ７０の処理は、除霜未完了タイマが所定時間経過した場合にはステップＳ３１１に進み、所定時間経過していない場合には除霜完了確認制御を終了する。

ステップＳ３１１では、コントローラ７０は、室外熱交換器１３に発生した着霜が自然除霜によって完全に溶解しておらず残存しており、ヒートポンプ暖房が正常な状態で運転されていないと判定する。したがって、コントローラ７０は、室外熱交換器１３に発生した着霜が溶解したとする判定を取り消し、室外熱交換器１３に着霜が発生していると再び判定する。その後、コントローラ７０は、除霜完了運転制御を終了するとともに、自然除霜を再度実行するためにコンプレッサ１１を停止させる。

一方、コントローラ７０がステップＳ３０２の処理でステップＳ３１２に処理を進めた場合には、コントローラ７０は、ステップＳ３１２で除霜完了タイマの値をクリアし、ステップＳ３１３で除霜未完了タイマの値をクリアする。その後、コントローラ７０は、除霜完了運転制御を終了する。

上記した車両用空調装置１００の第２実施形態の自然溶解判定制御によれば、第１実施形態の効果とともに以下の効果を得ることができる。

車両用空調装置１００では、コントローラ７０は、コンプレッサ１１を再稼働して所定時間経過後の空気温度が、コンプレッサ１１の再稼働時、すなわち除霜完了時の空気温度から所定の温度差まで下がっていない場合に、室外熱交換器１３の着霜が溶解したとする判定を取り消す。

車両用空調装置１００によれば、ヒートポンプ暖房を再開した際に、ヒートポンプ暖房が正常な状態で運転されているか判定を行うので、室外熱交換器１３の着霜が溶解していないままヒートポンプ暖房運転が継続されて電力効率が悪くなることを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、冷却液サイクル５の冷却液は、駆動源５１を冷却することとしたが、車両に搭載されるその他の装置や部品を冷却することとしてもよい。例えば、車両がＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド車両）やＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電動車両）である場合には、図示しないバッテリを冷却することとしてもよい。このような態様によっても、バッテリ等の排熱を利用してラジエータ５３の周囲の外気を暖めることができるので、室外熱交換器１３の自然除霜を促進することができる。

１００ 車両用空調装置
１ 冷凍サイクル
３ 熱媒サイクル
４ ＨＶＡＣユニット
５ 冷却液サイクル
１１ コンプレッサ（圧縮機）
１２ 水冷コンデンサ
１３ 室外熱交換器（第１室外熱交換器）
１３ｃ フィン
１３ｄ 冷媒出口
１４ エバポレータ
１５ アキュムレータ
３２ 補助加熱器
３３ ヒータコア
５１ 駆動源
５３ ラジエータ（第２室外熱交換器）
６０ 室外ファン
７０ コントローラ（着霜判定部）

Claims (5)

1. 車両用空調装置であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   外気と冷媒との間で熱交換を行う第１室外熱交換器と、
   前記第１室外熱交換器の空気流れ上流側に配置され、外気と冷却液との間で熱交換を行う第２室外熱交換器と、
   前記第１室外熱交換器に着霜が発生したことを判定する着霜判定部と、
   を備え、
   前記着霜判定部は、前記第１室外熱交換器の空気流れ下流側の空気温度が外気温を超え、かつ、前記第１室外熱交換器の冷媒出口温度が所定温度を超えた場合に、前記着霜が溶解したと判定し、
   前記圧縮機は、前記着霜が発生したと前記着霜判定部に判定された場合に停止し、前記着霜が溶解したと前記着霜判定部に判定された場合に再稼働する、
   ことを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置であって、
   前記第１室外熱交換器及び前記第２室外熱交換器に外気を導入する室外ファンをさらに備え、
   前記室外ファンは、前記着霜が発生したと前記着霜判定部に判定され、かつ、車速が閾値未満である場合に、動作する、
   ことを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置であって、
   車室内に送風する空気を、直接的に又は間接的に加熱する補助加熱器をさらに備え、
   前記補助加熱器は、前記着霜が発生したと前記着霜判定部に判定され、かつ、前記車室内の暖房要求がある場合に、動作する、
   ことを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の車両用空調装置であって、
   前記着霜判定部は、前記圧縮機を再稼働して所定時間経過後の前記空気温度が、前記圧縮機の再稼働時における前記空気温度から所定の温度差まで下がっていない場合に、前記着霜が溶解したとする判定を取り消す、
   ことを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の車両用空調装置であって、
   前記第１室外熱交換器は、一対のタンクと、前記一対のタンクを繋ぐ複数のチューブと、前記複数のチューブの間に配置され、外気と冷媒との熱交換を促進させるフィンと、を備え、
   前記空気温度は、前記第１室外熱交換器の冷媒出口付近のフィン近傍を通過した外気の温度である、
   ことを特徴とする車両用空調装置。