JP2019108031A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転時の冷媒の熱損失を低減可能な車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両用空調装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機１１、車室外の空気と冷媒との間の熱交換を提供する室外熱交換器１４、および車室内に供給される空気と冷媒との間の熱交換を提供する第２室内熱交換器１２を含むヒートポンプサイクル１０を備える。車両用空調装置１は、室外熱交換器１４を除霜する除霜運転をヒートポンプサイクル１０に実行させる空調ＥＣＵ５０を備える。車両用空調装置１は、第２室内熱交換器１２が収容された空調ケース２１と、空調ケース２１内に空気を流通させる送風装置２２を備える。空調ＥＣＵ５０は、除霜運転を実行する場合において、送風装置２２を停止させるとともに、複数の開口部のうち上下方向において室内熱交換器よりも上方に位置する開口部の合計開口面積を低下させるように複数の吹出ドアを制御する。【選択図】図１

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には、車両用空調装置における室外熱交換器の着霜を抑制する技術が開示されている。特許文献１の車両用空調装置は、圧縮機から吐出された冷媒を膨張手段において減圧することなく室外熱交換器に流入させることによって室外熱交換器に付着した霜を融解させる除霜運転を行う。除霜運転において圧縮機から吐出された冷媒は、室内熱交換器を流通した後に、膨張手段を通過して室外熱交換器へと流入する。

特開２０１３−１３９９９１号公報

特許文献１の技術では、除霜運転において圧縮機から吐出された冷媒は、室内熱交換器を流通した後に室外熱交換器へと流入する。この場合、室内熱交換器を通過する際に冷媒の熱が空調ケース内に放熱され、さらに吹出口を介して空調ケースの外部へと流出する。これにより、冷媒の室内熱交換器からの放熱が促進され、熱損失が発生してしまうという課題がある。

開示される目的は、除霜運転時の冷媒の熱損失を低減可能な車両用空調装置を提供することである。

この明細書に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。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された車両用空調装置のひとつは、冷媒を圧縮する圧縮機（１１）、車室外に設けられて車室外の空気と冷媒との間の熱交換を提供する室外熱交換器（１４）、および車室内に対して供給される空気と冷媒との間の熱交換を提供する室内熱交換器（１２）を含むヒートポンプサイクル（１０）と、室内熱交換器が収容された空調ケース（２１）と、空調ケース内に空気を流通させる送風装置（２２）と、空調ケースに設けられて、空調ケースから車室内へと流出する空気が通過する複数の開口部（２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ）と、複数の開口部のそれぞれの開口面積を調整可能な複数の吹出ドア（３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ）と、圧縮機において圧縮され室内熱交換器を通過した冷媒を、室外熱交換器に流通させて室外熱交換器を除霜する除霜運転と、複数の吹出ドアの制御とを実行可能な制御部（５０）と、を備え、除霜運転を実行するとともに、送風装置を停止させて、複数の開口部のうち上下方向において室内熱交換器よりも上方に位置する開口部の合計開口面積を除霜運転の実行前よりも低下させるように複数の吹出ドアを制御する開口面積低下モードを有する。

この開示によれば、除霜運転時に室内熱交換器よりも上方に位置する開口部の合計開口面積を低下させることができる。したがって、室内熱交換器から放熱された冷媒の熱が開口部を介して空調ケースの外部へと流出する量を低減できる。これにより、室内熱交換器における冷媒の熱の放熱を抑制することができる。以上により、除霜運転時の冷媒の熱損失を低減可能な車両用空調装置を提供することができる。

第１実施形態に係る車両用空調装置を示す図である。 第１実施形態において除霜運転時の車両用空調装置を示す図である。 第１実施形態の車両用空調装置が実行する処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の車両用空調装置が実行する処理を示すフローチャートである。 第４実施形態の車両用空調装置が実行する処理を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
第１実施形態の車両用空調装置１について、図１〜図３を参照しながら説明する。車両用空調装置１は、ヒートポンプサイクル１０と、空調ユニット２０と、空調ＥＣＵ５０とを備える。車両用空調装置１は、例えば電気モータを走行駆動源として備える電気自動車、ハイブリッド車両等に適用される。ここでハイブリッド車両とは、外部からの充電が可能なプラグインハイブリッド車両を含む。車両用空調装置１は、ヒートポンプサイクル１０によって空調ユニット２０を流通する空気を温度調整して、空調風として空調対象空間である車室内へと吹き出す。車両用空調装置１は、実行可能な運転モードに、車室内を冷房する冷房運転、車室内を暖房する暖房運転モード、室外熱交換器１４を除霜する除霜運転モードを含む。

ヒートポンプサイクル１０は、空調ユニット２０内の空気を温度調節するための温熱、冷熱を生成する。ヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１、第２室内熱交換器１２、第１室内熱交換器１７、室外熱交換器１４、第１膨張弁１３、第２膨張弁１６、電磁弁１５、気液分離器１８を備える。ヒートポンプサイクル１０は、これら複数の機能品を配管によって連結し、冷媒が循環するように構成された冷媒回路１００を備える。

冷媒回路１００は、第１流路１０１と、第２流路１０２と、第３流路１０３とを含む。第１流路１０１は、圧縮機１１の流出側と室外熱交換器１４の流入側とを、第２室内熱交換器１２を介して接続する冷媒流路である。第１流路１０１を流通する冷媒は、第２室内熱交換器１２を流通した後に室外熱交換器１４へと導かれる。第１流路１０１には、第１膨張弁１３が設けられている。

第２流路１０２は、室外熱交換器１４の流出側と圧縮機１１の流入側とを接続する冷媒流路である。第２流路１０２は、室外熱交換器１４を流出した冷媒を、気液分離器１８を介して圧縮機１１へと導く。第２流路１０２には、流路断面積を調節するための電磁弁１５が設けられている。第２流路１０２は、室外熱交換器１４を流出した冷媒が第１室内熱交換器１７をバイパスして流れるバイパス流路であるということもできる。第３流路１０３は、室外熱交換器１４の流出側と第１室内熱交換器１７の流入側、第１室内熱交換器１７の流出側と圧縮機１１の流入側を接続する流路である。第３流路１０３には第２膨張弁１６が設けられている。

圧縮機１１は、例えば電動モータによって駆動される電動圧縮機である。圧縮機１１は、車両のエンジンルームまたはモータルーム内に設置される。圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮して高圧の状態で吐出する。圧縮機１１は、気液分離器１８および第２室内熱交換器１２のそれぞれと配管により連結されている。圧縮機１１は、気液分離器１８から流出した冷媒を吸入し、第２室内熱交換器１２に対して圧送する。圧縮機１１は、空調ＥＣＵ５０によってその作動が制御される。

第２室内熱交換器１２は、空調ケース２１の内部に設けられた熱交換器である。第２室内熱交換器１２は、内部を流通する圧縮された冷媒と、外表面を通過する空気との間の熱交換を提供する。第２室内熱交換器１２は、第１膨張弁１３と配管により連結される。第２室内熱交換器１２は、空調ケース２１内を流通する送風空気に対して冷媒の熱を放熱するための凝縮器である。

第１膨張弁１３は、通過した冷媒を減圧する減圧装置である。第１膨張弁１３は、第２室内熱交換器１２および室外熱交換器１４と連結されている。第１膨張弁１３は、例えばその開度を調節可能な電子式膨張弁により提供される。第１膨張弁１３は、空調ＥＣＵ５０によってその開度を制御される。

室外熱交換器１４は、例えば車両のエンジンルームまたはモータルームに設けられた熱交換器である。室外熱交換器１４は、内部を流通する冷媒とエンジンルームまたはモータルームに流入する外気との間の熱交換を提供する。室外熱交換器１４は、例えば車両の前方端に設けられたグリル４０の後方に、グリル４０に近接して設置される。

グリル４０は、車外の空気をエンジンルーム内に取り入れるための通風口である。グリル４０には、グリルシャッタ４１が設けられている。グリルシャッタ４１は、グリル４０の開口面積を調整することでエンジンルーム内に流入する空気の量を調整するダンパである。グリルシャッタ４１は、例えば回動可能な複数の羽根板によって構成される。グリルシャッタ４１は、空調ＥＣＵ５０によってその作動を制御される。

室外送風機４２は、回転駆動されるファンと、ファンの回転を制御する電動モータとを備える。ファンは例えば軸流ファンである。室外送風機４２は、ファンの回転作動によってグリル４０からエンジンルーム内に空気を取り込む。室外送風機４２は、エンジンルーム内において、室外熱交換器１４に付設されている。室外送風機４２は、空調ＥＣＵ５０によってその作動を制御される。

室外熱交換器１４の流出側に接続された配管には、冷媒温度センサ１１０が取り付けられている。冷媒温度センサ１１０は、室外熱交換器１４を流通した直後の冷媒の温度を検出する温度検出部材である。冷媒温度センサ１１０は、空調ＥＣＵ５０と通信可能に接続されており、検出した冷媒温度情報を空調ＥＣＵ５０に対して送信することができる。

電磁弁１５は、第２流路１０２を開いて第２流路１０２における冷媒の流通を許可する開状態と、第２流路１０２を閉じて第２流路１０２における冷媒の流通を禁止する閉状態とを切り替える弁部材である。電磁弁１５が閉状態の場合、冷媒は第３流路１０３を流通する。すなわち電磁弁１５は、冷媒の流通する流路を切り替える流路切替部材であるということもできる。電磁弁１５は、空調ＥＣＵ５０によってその作動を制御される。なお電磁弁１５は、その開度を全開状態と全閉状態、およびその間の開度にわたって調整可能な構成であってもよいし、全開状態と全閉状態とのみを切り替える構成であってもよい。

第２膨張弁１６は、第１膨張弁１３と同様に通過した冷媒を減圧する減圧装置である。第２膨張弁１６は、第３流路１０３に設けられている。すなわち、第２膨張弁１６は、室外熱交換器１４を流出して第１室内熱交換器１７へと流入する冷媒を減圧する。第２膨張弁１６は、例えば第１膨張弁１３と同様に空調ＥＣＵ５０によってその開度を制御される電子式膨張弁である。または第２膨張弁１６は、冷媒の温度によってその開度が変化する感温式膨張弁でもよいし、開度が固定された固定式膨張弁であってもよい。

気液分離器１８は、液相の状態と気相の状態とが混在する状態で流入した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離し、気相冷媒を流出させる。気液分離器１８は、アキュムレータとも呼称される。気液分離器１８の流出側は、流出した気相冷媒が圧縮機１１に吸入されるように圧縮機１１と接続されている。気液分離器１８は、圧縮機１１に液相冷媒が流入することを抑制する。気液分離器１８は、流入側が第２流路１０２を介して室外熱交換器１４と接続されており、室外熱交換器１４を流出して第２流路１０２を流通した冷媒が流入可能となっている。また、気液分離器１８の上流側は第１室内熱交換器１７とも接続されており、第１室内熱交換器１７を流出した冷媒が流入可能となっている。

次に空調ユニット２０について説明する。空調ユニット２０は、例えばダッシュパネルとインストルメントパネルとの間に設けられている。空調ユニット２０は、乗員室に供給される空気が内部を流通する空調ケース２１を備える。空調ユニット２０は、送風装置２２と、第１室内熱交換器１７と、第２室内熱交換器１２と、エアミックスドア２３と、複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅとを備える。

送風装置２２は、空調ケース２１内に配置されたファンと、ファンを回転駆動するモータとを有する。ファンは、例えばシロッコファン、ターボファン等の遠心式のファンによって提供される。送風装置２２は、外気を取り入れる外気取入口２１ａまたは内気を取り入れる内気取入口２１ｂから空気を吸い込み、空調ケース２１内を流通させる。内気と外気の切り替えは、空調ＥＣＵ５０によって制御される内外気切替ドア３１ａによって行われる。

第１室内熱交換器１７および第２室内熱交換器１２は、空調ケース２１内に収容されている。第１室内熱交換器１７は、送風装置２２の下流であって第２室内熱交換器１２の上流に配置される。第１室内熱交換器１７は、空調ケース２１内の通路全体を横断するように設けられている。換言すれば、第１室内熱交換器１７は、空調ケース２１内を流通する実質的に全ての空気と熱交換可能に設けられている。

第２室内熱交換器１２は、第１室内熱交換器１７の下流に配置されている。第２室内熱交換器１２は、空気流れにおける第１室内熱交換器１７の下流で、空調ケース２１内の空気通路の一部を横断するように設けられている。第２室内熱交換器１２は、例えば上下方向において空調ケース２１の下部もしくは中央付近に設けられている。

エアミックスドア２３は、空調ケース２１内において第１室内熱交換器１７と第２室内熱交換器１２との間の位置に設けられる。エアミックスドア２３は、第２室内熱交換器１２を通過する送風空気と第２室内熱交換器１２を迂回する送風空気との風量の割合を調整する。エアミックスドア２３は、図１に示すように板ドアによって提供されていてもよいし、ロータリドアやスライドドア、フィルムドア等の多様なドア部材によって提供されていてもよい。エアミックスドア２３は、複数のドア部材によって提供されてもよい。エアミックスドア２３は、最大冷房（ＭＡＸ‐ＣＯＯＬ）位置と、と最大暖房（ＭＡＸ‐ＨＯＴ）位置との間で駆動される。最大冷房位置は、第２室内熱交換器１２を通過する空気の流れを遮断して実質的に全ての送風空気に第２室内熱交換器１２を迂回させるエアミックスドア２３の位置である。最大暖房位置は、冷風通路を遮断して実質的に全ての送風空気に第２室内熱交換器１２を通過させるエアミックスドア２３の位置である。エアミックスドア２３は、空調ＥＣＵ５０によってその作動を制御される。

複数の開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは、空調ケース２１内における空気流れの最下流に設けられた複数の開口である。複数の開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは、第２室内熱交換器１２よりも下流側に設けられている。複数の開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは、それぞれ対応する吹出口に連通する通風ダクトに接続されている。したがって複数の開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅを通過した送風空気は、通風ダクトおよび吹出口を介して車室内へと吹き出される。

複数の開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅには、デフロスタ開口部２１ｃ、フェイス開口部２１ｄ、フット開口部２１ｅを含む。デフロスタ開口部２１ｃは、第２室内熱交換器１２よりも上下方向に関して上方で、空調ケース２１の上部に形成された開口である。デフロスタ開口部２１ｃは、通風ダクトを介してデフロスタ吹出口に連通している。デフロスタ吹出口は、車両のフロントガラスに向けて空気を吹き出すように形成された吹出口である。

フェイス開口部２１ｄは、第２室内熱交換器１２よりも上下方向に関して上方で、空調ケース２１の上部に形成された開口である。フェイス開口部２１ｄは、デフロスタ開口部２１ｃよりも車両の前後方向において後方側に設けられている。フェイス開口部２１ｄは、通風ダクトを介してフェイス吹出口に連通している。フェイス吹出口は、着座した乗員の上半身に向けて空気を吹き出すように形成された吹出口である。フェイス吹出口は、例えばインストルメントパネルの車幅方向中央付近に設けられたセンタフェイス吹出口と、インストルメントパネルの車幅方向両側に設けられたサイドフェイス吹出口とを含む。フェイス開口部２１ｄには、センタフェイス吹出口、サイドフェイス吹出口のそれぞれに対応するセンタフェイス開口部、サイドフェイス開口部を含む。例えば、フェイス開口部２１ｄのうちセンタフェイス開口部は、車幅方向において空調ケース２１の中央付近に設けられ、サイドフェイス開口部は、車幅方向においてセンタフェイス開口部の両側に設けられている。

フット開口部２１ｅは、第２室内熱交換器１２の上端よりも上下方向に関して下方で、空調ケース２１の下部に形成された開口である。フット開口部２１ｅは、通風ダクトを介してフット吹出口に連通している。フット吹出口は、乗員の足元に向けて送風空気を吹き出すように形成された吹出口である。

複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、開閉動作によりそれぞれ対応する複数の開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの開口面積を調整して、開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅから流出する空気の量を調整する流量調整部材である。複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、板ドアやロータリドア、スライドドア、フィルムドア等の種々のドア部材によって提供できる。複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、例えばデフロスタドア３１ｃ、フェイスドア３１ｄ、フットドア３１ｅを含む。デフロスタドア３１ｃは、デフロスタ開口部２１ｃを開閉する。フェイスドア３１ｄは、フェイス開口部２１ｄを開閉する。フットドア３１ｅは、フット開口部２１ｅを開閉する。複数の吹出ドア３１ｃは、その開閉動作を空調ＥＣＵ５０によって制御される。各吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、それぞれ異なるサーボモータによって互いに独立して開閉動作可能に構成されている。

複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、空調ＥＣＵ５０によるそれぞれの開閉状態の制御によって、各種の吹出モードを実現する。例えば、複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、デフロスタモード、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等を実現可能に制御される。デフロスタモードは、デフロスタドア３１ｃを開状態にしてデフロスタ吹出口から空調風を吹き出すモードである。フェイスモードはフェイスドア３１ｄを開状態にしてフェイス吹出口から空調風を吹き出すモードである。バイレベルモードは、フェイスドア３１ｄとフットドア３１ｅとを開状態にしてフェイス吹出口およびフット吹出口のそれぞれから空調風を吹き出すモードである。フットモードは、フットドア３１ｅを開状態にしてフット吹出口から空調風を吹き出すモードである。各吹出モードにおいて、開状態にする吹出ドア以外の吹出ドアは、開口面積を実質的にゼロにして対応する吹出口からの空気の流出を禁止する閉状態に制御する。または、所定の開度で開状態に制御してもよい。

空調ＥＣＵ５０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を主なハードウェア要素として備える。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能な所定のプログラムを非一時的に記憶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。空調ＥＣＵ５０は、記憶媒体に記憶された各種のプログラムをＣＰＵ等のプロセッサによって実行することで、各種制御処理を実施する機能を有する。空調ＥＣＵ５０が提供する手段および／または機能は、記憶媒体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、空調ＥＣＵ５０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。空調ＥＣＵ５０は、車両に搭載された複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）のうちの１つである。または、複数のＥＣＵによって空調ＥＣＵ５０が構成されていてもよい。

空調ＥＣＵ５０は、インストルメントパネル等に設けられた操作スイッチの入力情報や、車両に設けられた各種センサからの検出情報に基づいて、車両用空調装置１の作動を制御する。空調ＥＣＵ５０は、ヒートポンプサイクル１０に除霜運転を実行させる制御部の一例である。

次に車両用空調装置１が冷房運転、暖房運転および除霜運転をそれぞれ実行する際の作動について説明する。まずは冷房運転時の車両用空調装置１の作動を説明する。冷房運転を実行する場合、空調ＥＣＵ５０は、ヒートポンプサイクル１０において以下の制御を実行する。空調ＥＣＵ５０は、電磁弁１５を閉状態に制御する。換言すれば、空調ＥＣＵ５０は、冷媒が第２流路１０２ではなく第３流路１０３を流通するように流路の切り替え制御を実行する。また、空調ＥＣＵ５０は、第１膨張弁１３の開度を最大開度に制御する。換言すれば、空調ＥＣＵ５０は、第１膨張弁１３を通過する冷媒が減圧されないように制御する。また、空調ＥＣＵ５０は、第２膨張弁１６の開度を冷媒の減圧が可能な所定の絞り開度に設定し、冷媒が第２膨張弁１６で減圧された状態で第１室内熱交換器１７に流入するように制御する。また空調ＥＣＵ５０は、空調ユニット２０において、送風装置２２の回転駆動、エアミックスドア２３の開度制御、吹出モードに合わせた吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの開度制御を実行する。

以上により、ヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮され吐出された冷媒が、高温高圧の状態で第２室内熱交換器１２へと流入した後、第１膨張弁１３を減圧されることなく通過し、室外熱交換器１４へと流入する。冷媒は、第２室内熱交換器１２および室外熱交換器１４にて放熱されて温度が低下した状態で、第３流路１０３を通過する。冷媒は、第２膨張弁１６にて減圧されて低温低圧の状態となり、第１室内熱交換器１７へと流入して第１室内熱交換器１７にて送風空気を冷却する。第１室内熱交換器１７から流出した冷媒は、気液分離器１８にて気液分離された後に、圧縮機１１にて再び圧縮され吐出される。

空調ユニット２０では、送風装置２２により送風された送風空気が、第１室内熱交換器１７によって冷却される。送風空気は、エアミックスドア２３の開度に応じた風量割合で第２室内熱交換器１２にて加熱される。第２室内熱交換器１２の下流で、第２室内熱交換器１２を通過した加熱空気と、第２室内熱交換器１２を迂回した冷却空気は混合され、温度調整された冷房風として、吹出モードに対応した吹出口から吹き出される。

次に暖房運転時の車両用空調装置１の作動を説明する。暖房運転を実行する場合、空調ＥＣＵ５０は、ヒートポンプサイクル１０において以下の制御を実行する。空調ＥＣＵ５０は、電磁弁１５を開状態に制御する。換言すれば、空調ＥＣＵ５０は、冷媒が第３流路１０３ではなく第２流路１０２を流通するように流路の切り替え制御を実行する。また、空調ＥＣＵ５０は、第１膨張弁１３の開度を冷媒の減圧が可能な所定の絞り開度に設定し、冷媒が第１膨張弁１３で減圧された状態で室外熱交換器１４に流入するように制御する。また、空調ＥＣＵ５０は、第２膨張弁１６の開度を、冷媒の通過を禁止する全閉状態にすることで、冷媒が第３流路１０３を流通しないように制御する。また空調ＥＣＵ５０は、空調ユニット２０において、送風装置２２の回転駆動、エアミックスドア２３の開度制御、吹出モードに合わせた吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの開度制御を実行する。

以上により、圧縮機１１から吐出された冷媒は、高温高圧の状態で第２室内熱交換器１２へと流入した後、第１膨張弁１３で減圧される。減圧されて低温となった冷媒は、室外熱交換器１４へと流入し、外気と熱交換して加熱される。加熱された冷媒は、第２流路１０２を流通して気液分離器１８へと流入し、圧縮機１１にて圧縮されて再び第２室内熱交換器１２へと圧送される。

空調ユニット２０では、送風装置２２により送風された送風空気が、エアミックスドア２３の開度に応じた風量割合で第２室内熱交換器１２にて加熱される。第２室内熱交換器１２の下流で、第２室内熱交換器１２を通過した加熱空気が、吹出モードに対応した吹出口から暖房風として吹き出される。

次に除霜運転時の車両用空調装置１の作動を説明する。除霜運転における電磁弁１５、第２膨張弁１６の制御および冷媒回路１００において冷媒の流れる流路自体は、暖房運転と同様である。除霜運転では、第１膨張弁１３の開度を、暖房運転時の開度よりも大きい開度に設定する。これにより、圧縮機１１にて圧縮された冷媒は、暖房運転時よりも高温高圧の状態で室外熱交換器１４へ流入する。このときの冷媒の熱によって、室外熱交換器１４に付着した霜を溶融させて除霜する。

次に車両用空調装置１が除霜運転を実行する場合の作動について、図３のフローチャートを参照して説明する。車両用空調装置１は、図３のフローチャートを、車両の停止中または走行中に自動で実行する。または、後述の第３実施形態のように乗員が除霜運転の開始スイッチを投入した場合に実行してもよい。また、電気自動車やプラグインハイブリッド車両の場合、外部の電力供給源に接続された場合に実行してもよい。

空調ＥＣＵ５０は、まずステップＳ１００で、除霜条件が成立したか否かを判定する。ここで除霜条件とは、室外熱交換器１４に着霜していると判定されると成立する条件である。室外熱交換器１４に着霜しているか否かは、例えば室外熱交換器１４の下流に設けられた冷媒温度センサ１１０が検出する冷媒の温度によって判定する。すなわち、冷媒温度センサ１１０が検出する温度が所定温度以下の場合には、室外熱交換器１４に着霜していると判定する。所定温度は、予め設定された温度であり、例えば実験等により求められた室外熱交換器１４が着霜した際の冷媒の温度に基づいて決定されている。または、乗員が除霜運転の開始スイッチを投入した時点で除霜条件が成立したと判定してもよい。

ステップＳ１００にて除霜条件が成立していると判定された場合には、ステップＳ１０１へと進む。ステップＳ１０１では、除霜運転を開始する前に、除霜運転時の熱損失を低減するための作動を実行する。すなわち、送風装置２２を停止して、空気の送風を停止する。これにより、送風空気によって第２室内熱交換器１２からの放熱が促進されることを抑制する。室外送風機４２を停止して、外気を室外熱交換器１４に対して積極的に送風しないようにする。エアミックスドア２３を最大冷房位置に制御し、第２室内熱交換器１２に上流から空気が流れ込むことを抑制する。グリルシャッタ４１を閉状態に制御し、グリル４０からエンジンルーム内へと空気が流入することを抑制することができる。

さらにステップＳ１０１では、複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅのうち、開状態の吹出ドアを閉状態へと制御する全閉モードを実行する。すなわち、図２に示すように全ての吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅについて、対応する開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの開口面積を実質的にゼロにするように制御する。換言すれば、全ての吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、対応する開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅを閉塞する。これにより、第２室内熱交換器１２より上方に位置する開口部２１ｃ、２１ｄを含む全ての開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの開口面積を、除霜運転を行う前の状態よりも低下させる。全閉モードにより、第２室内熱交換器１２から放熱された熱が吹出口を介して空調ケース２１の外部へと放熱されることで、第２室内熱交換器１２からの冷媒の放熱が促進されてしまうことを抑制する。全閉モードは、第２室内熱交換器１２よりも上方に位置する開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積を低下させる開口面積低下モードの一例である。

ステップＳ１０１の処理が完了すると、ステップＳ１０２へと進み、除霜運転の実行を開始する。ステップＳ１０１の処理とステップＳ１０２の処理は、同時に実行されてもよいし、時間的に多少前後して実行されてもよい。

ステップＳ１０２で除霜運転を開始するとステップＳ１０３へと進む。ステップＳ１０３では、除霜運転終了条件が成立したか否かを判定する。除霜終了条件とは、室外熱交換器１４への着霜が取り除けたと判定される条件である。除霜終了条件は、例えば温度センサが検出する冷媒の温度が所定温度を上回った場合に成立したと判定される。ここでの所定温度は、除霜条件成立を判定する際に使用した所定温度でもよいし、異なる温度を設定してもよい。ステップＳ１０３で除霜終了条件が成立するまで、車両用空調装置１は除霜運転を継続する。

ステップＳ１０３で除霜終了条件が成立したと判定された場合には、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では除霜運転を終了し、図３のフローチャートの処理を終了する。

次に第１実施形態の車両用空調装置１がもたらす作用効果について説明する。第１実施形態の車両用空調装置１において、空調ＥＣＵ５０は、除霜運転を実行するとともに、送風装置２２を停止させる。加えて空調ＥＣＵ５０は、複数の開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅのうち上下方向において第２室内熱交換器１２よりも上方に位置する開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積を低下させるように複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅを制御する。すなわち、車両用空調装置１は、除霜運転を実行するとともに、送風装置２２を停止させて、開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積を除霜運転の実行前よりも低下させるように複数の吹出ドアを制御するモードである全閉モードを有する。全閉モードは、開口面積低下モードの一例である。

これによれば、除霜運転時に第２室内熱交換器１２よりも上方に位置する開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積を低下させることができる。したがって、第２室内熱交換器１２から放熱された冷媒の熱が開口部２１ｃ、２１ｄを介して空調ケース２１の外部へと流出する量を低減できる。これにより、室内熱交換器における冷媒の熱の放熱を抑制することができる。以上により、除霜運転時の冷媒の熱損失を低減可能な車両用空調装置１を提供することができる。またこれにより、第２室内熱交換器１２を通過する際に冷媒の温度が低下することを抑制でき、冷媒の熱による室外熱交換器１４の除霜をより短時間で完了することができる。

全閉モードにおいては、全ての吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅが、それぞれ対応する開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの開口面積を低下させるように制御される。これによれば、空調ケース２１における吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅが設けられた全ての開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの開口面積を除霜運転時に低下できるので、空調ケース２１の外部への放熱をより抑制することができる。

空調ＥＣＵ５０は、全閉モードにおいて制御する吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅについて、対応する開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅを閉塞するように制御する。これによれば、対応する開口部２１ｃ、２１ｄ、２１ｅからの熱の放出をより確実に遮断できるので、空調ケース２１から流出する熱量をより低減できる。したがって、第２室内熱交換器１２における冷媒の熱損失をより低減することができる。

空調ＥＣＵ５０は、第２室内熱交換器１２よりも上方に位置する開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積が低下した状態を、車室内の暖房を行う暖房運転を開始するまで維持する。これによれば、除霜運転の開始時に第２室内熱交換器１２から放熱されて空調ケース２１内に蓄えられた熱を暖房風として車室内に供給することができる。

空調ＥＣＵ５０は、除霜運転を実行する場合において、第２室内熱交換器１２を通過する空気の流れを遮断するようにエアミックスドア２３を制御し、室外熱交換器１４への送風を停止するように室外送風機４２を制御する。これによれば、エアミックスドア２３によって、第２室内熱交換器１２から空調ケース２１内の空気への放熱を抑制できる。加えて、室外熱交換器１４への送風の停止によって室外熱交換器１４における冷媒の放熱を抑制し、除霜を促進することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態における車両用空調装置１の変形例について説明する。図４において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

第２実施形態において、車両用空調装置１は、プレ空調を実施する際に除霜条件が成立すると除霜運転を実行する。第２実施形態の車両用空調装置１は、図４に示すフローチャートの処理を、プレ空調の実行条件が成立した場合に実行する。ここでプレ空調の実行条件は、例えば車外の乗員が携帯端末等からプレ空調の開始操作を実行した場合に成立する。または、車外の乗員が車両に所定距離以内に接近した場合に成立するとしてもよい。

図４のフローチャートに示すように、ステップＳ１０３にて除霜終了条件が成立すると、ステップＳ１１４へと進む。ステップＳ１１４では、プレ空調運転へと移行する処理を実施する。ステップＳ１０２で除霜運転を実行していた場合には、除霜運転からプレ空調運転へと移行する。プレ空調にて暖房運転を実行する場合には、第１膨張弁１３の開度を除霜運転時の開度から暖房運転時の開度へと低下させる。送風装置２２は停止状態から作動状態へと制御される。エアミックスドア２３は、第２室内熱交換器１２を通過する送風空気を加熱するために開状態に制御される。

複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅのうち、プレ空調にて実行する空調モードに対応した吹出ドアは、閉状態から開状態に制御される。例えばフットモードで暖房運転をする場合には、除霜運転中に閉状態であったフットドア３１ｅを、開状態へと制御する。すなわち、除霜運転から暖房運転へと移行するまでは、吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅの全閉モードを維持している。換言すれば、第２室内熱交換器１２よりも上方に位置する開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積が低下した状態を、暖房運転を開始するまで維持している。吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、エアミックスドア２３、送風装置２２の制御は、同時に実行することが望ましい。ステップＳ１０４でプレ空調運転に移行すると、図４のフローチャートの処理を終了する。また、ステップＳ１００において除霜条件が成立しないと判定された場合には、除霜運転を実行せずにステップＳ１１４へと進み、空調が停止された状態からプレ空調へと移行する。

ステップＳ１００〜ステップＳ１１４の処理により、プレ空調を開始する直前に除霜運転を実行した場合に、冷媒の熱損失を低減できるため、除霜運転の時間を短くすることができる。したがって、プレ空調の行う時間をより長く確保できるようになり、乗車前の車室内の空調環境を要求される状態により近付けることができる。

また、車両用空調装置１は、第２室内熱交換器１２よりも上方に位置する開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積が低下した状態を、車室内の暖房を行う暖房運転を開始するまで維持する。これにより、除霜運転の開始時に第２室内熱交換器１２から放熱されて空調ケース２１内に蓄えられた熱を暖房風として車室内に供給することができる。

（第３実施形態）
第２実施形態に代えて、または第２実施形態に加えて、車両用空調装置１は種々の状況において除霜運転を実行する車両に適用できる。例えば、乗員の指示に基づいて除霜運転を実行する車両においても、上述の構成を適用できる。例えば車両の走行中に、乗員から除霜運転指示があったと判断できる除霜指示条件が成立した場合に、図３のフローチャートに示す処理を開始する構成であってもよい。除霜指示条件は、例えば車室内に設けられた除霜運転開始スイッチを乗員が投入するなどによって成立する。

この場合には、図３のフローチャートにおけるステップＳ１０４の処理にて、除霜運転終了の処理に加えて、除霜指示条件が成立する直前に実行していた空調運転に移行する処理を実行する構成にすればよい。例えば、除霜指示条件が成立する直前に暖房運転を実行していた場合には、ステップＳ１０４において除霜運転から暖房運転へと移行する。このとき、ステップＳ１０１において実行した吹出ドアの全閉モード制御は、暖房運転の実行まで維持される。この構成によっても、除霜運転において空調ケース２１内に保持されていた第２室内熱交換器１２からの熱を暖房運転で車室内に供給することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態における車両用空調装置１の変形例について説明する。図５において第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成要素は、同様の構成要素であり、同様の作用効果を奏するものである。

第４実施形態の車両用空調装置１では、複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅがモードリンクによって連結されている。複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、モードリンクによって各吹出モードに対応した開閉状態に制御される。

第４実施形態において空調ＥＣＵ５０は、除霜運転時に第２室内熱交換器１２よりも上方に設けられた開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積が最も小さくなる吹出モードとなるように、複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅを制御する。図５のフローチャートに示す例では、空調ＥＣＵ５０は、複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅが除霜条件成立時にバイレベルモード等のフットモード以外の吹出モードであった場合には、フットモードに制御する。ここでフットモードは、フット開口部２１ｅ以外のフェイス開口部２１ｄ、デフロスタ開口部２１ｃを閉状態とするモードであるとする。すなわち、除霜運転時の吹出モードとして、フットモードを選択する。

この構成によっても、第２室内熱交換器１２より上方の開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積を低下させることができるので、冷媒の熱が空調ケース２１から外部へと放出されることを抑制できる。また、この構成の場合は、各吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅを独立に制御する構成が不要となるため、より低コストな車両用空調装置１を提供することができる。除霜運転時にフットモード以外の吹出モードからフットモードへの切替制御を実行することは、第２室内熱交換器１２よりも上方に位置する開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積を低下させる開口面積低下モードの実行の一例に相当する。すなわち、第４実施形態においてはフットモードが開口面積低下モードである。

第４実施形態において、フットモードでは、フット開口部２１ｅのみが開口され、フェイス開口部２１ｄ、デフロスタ開口部２１ｃは閉状態となるように制御されるとした。フットモードは、フット開口部２１ｅ以外の開口部２１ｃ、２１ｄも所定の開度で開状態とするモードでもよい。例えば、フットモードがフット開口部２１ｅに加えてデフロスタ開口部２１ｃを開状態とする吹出モードであってもよい。すなわち、第２室内熱交換器１２より上方の開口部２１ｃ、２１ｄを開状態とする吹出モードであっても、第２室内熱交換器１２より上方の開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積が他の吹出モードよりも小さくなるモードであれば、開口面積低下モードとして適用できる。また、ステップＳ１０１の実行前に、吹出モードが既にフットモードになっていた場合には、フットモードのまま維持すればよい。

（他の実施形態）
この明細書における開示は、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、ひと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、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及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。

上述の実施形態において、除霜運転時には第２室内熱交換器１２よりも上方の吹出ドアを閉じる、すなわち合計開口面積をゼロにするとしたが、除霜運転を開始する前よりも合計開口面積が低下していれば、開状態であってもよい。特に合計開口面積をゼロにすることで、第２室内熱交換器１２において放熱された冷媒の熱が開口部２１ｃ、２１ｄを介して空調ケース２１の外部に流出することをより確実に抑制することができる。

上述の実施形態において、除霜運転から暖房運転に移行するまで開口面積低下モードを維持するとしたが、除霜運転が終了すると暖房運転を開始する前に開口面積低下モードを解除してもよい。例えば、除霜運転を実行して直ちに暖房運転を開始しない場合には、開口面積低下モードを解除するように吹出ドアを制御することで、暖房運転を開始する場合に即座に暖房風を吹出口から吹き出せるようにしてもよい。

上述の実施形態において、車両用空調装置１は、開口面積低下モードで除霜運転を実行するとともに送風装置２２を停止させ、開口部２１ｃ、２１ｄの合計開口面積を除霜運転実行前よりも低下させるように複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅを制御するとした。これに加えて車両用空調装置１は、開口面積低下モードを実行する以外の状況で除霜運転を実行してもよい。すなわち、除霜運転の実行において、複数の吹出ドア３１ｃ、３１ｄ、３１ｅを制御しない場合があってもよい。

上述の実施形態において、除霜運転時には第１膨張弁１３の開度を開状態にするとした。これに代えて、除霜運転時には冷媒が第１膨張弁１３をバイパスする構成であってもよい。例えば、第１膨張弁１３をバイパスするバイパス流路と、冷媒が第１膨張弁１３を通過する状態とバイパス流路を通過する状態とを切り替える電磁弁等の切替装置とをヒートポンプサイクル１０に設けてもよい。この場合、空調ＥＣＵ５０は切替装置を制御する。この構成によれば、第１膨張弁１３として、電子式膨張弁以外にも温度によってその開度を変化する感温式膨張弁や、開度が固定された固定式膨張弁を用いることができる。

上述の実施形態において、冷媒回路１００の冷媒の流通経路は、除霜運転時と暖房運転時とで同様であるとした。しかし、除霜運転時に冷媒が第２室内熱交換器１２を流通した後に室外熱交換器１４へと流入する構成であれば、冷媒回路１００の冷媒の流通経路はこれに限定されない。

上述の実施形態において、除霜条件および除霜終了条件は、室外熱交換器１４の流出側に設けられたセンサ１１０が検出する冷媒の温度によって成立したか否かを判定するとした。これに代えて、室外熱交換器１４に取り付けられた温度センサが検出する室外熱交換器１４の温度によって基づいて除霜条件および除霜終了条件の成立を判定してもよい。

上述の実施形態に加えて、車両用空調装置１は、空調ケース２１内における第２室内熱交換器１２の空気流れの下流側に、空気の加熱を補助する電気ヒータを有する構成であってもよい。また、除霜運転の実行時に、この電気ヒータを作動させるように制御してもよい。これによって、除霜運転時に第２室内熱交換器１２の周辺の空気を加熱することができる。したがって、第２室内熱交換器１２からの放熱をより抑制することが可能となる。

１０ ヒートポンプサイクル、 １１ 圧縮機、 １２ 第２室内熱交換器（室内熱交換器）、 １４ 室外熱交換器、 ２１ 空調ケース、 ２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ 開口部、 ２２ 送風装置、 ２３ エアミックスドア、 ３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ 吹出ドア、 ４２ 室外送風機、 ５０ 空調ＥＣＵ（制御部）。

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機（１１）、車室外に設けられて前記車室外の空気と前記冷媒との間の熱交換を提供する室外熱交換器（１４）、および車室内に対して供給される空気と前記冷媒との間の熱交換を提供する室内熱交換器（１２）を含むヒートポンプサイクル（１０）と、
   前記室内熱交換器が収容された空調ケース（２１）と、
   前記空調ケース内に前記空気を流通させる送風装置（２２）と、
   前記空調ケースに設けられて、前記空調ケースから前記車室内へと流出する前記空気が通過する複数の開口部（２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ）と、
   複数の前記開口部のそれぞれの開口面積を調整可能な複数の吹出ドア（３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ）と、
   前記圧縮機において圧縮され前記室内熱交換器を通過した前記冷媒を、前記室外熱交換器に流通させて前記室外熱交換器を除霜する除霜運転と、複数の前記吹出ドアの制御とを実行可能な制御部（５０）と、
   を備え、
   前記除霜運転を実行するとともに、前記送風装置を停止させて、複数の前記開口部のうち上下方向において前記室内熱交換器よりも上方に位置する前記開口部の合計開口面積を前記除霜運転の実行前よりも低下させるように複数の前記吹出ドアを制御する開口面積低下モードを有する車両用空調装置。
2. 前記開口面積低下モードにおいて、全ての前記吹出ドアについてそれぞれ対応する前記開口部の前記開口面積を低下させるように制御する請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記開口面積低下モードにおいて制御される前記吹出ドアは、対応する前記開口部を閉塞することで、前記合計開口面積を低下させる請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記室内熱交換器よりも上方に位置する前記開口部の前記合計開口面積が低下した状態を、車室内の暖房を行う暖房運転を開始するまで維持する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
5. 前記空調ケースにおいて前記室内熱交換器を通過する前記空気の流れを遮断可能なエアミックスドア（２３）と、
   前記室外熱交換器に空気を送風する室外送風機（４２）と、
   を有し、
   前記制御部は、前記除霜運転を実行する場合において、前記空気の流れを遮断するように前記エアミックスドアを制御し、前記室外熱交換器への送風を停止するように前記室外送風機を制御する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用空調装置。

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