JP2021130384A - 車両用空調制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の快適性を高めた車両用空調制御装置を提供する。【解決手段】車両用空調制御装置は、除霜モードと非除霜モードとを切り替え可能な制御弁と熱画像センサとを有する車両用空調装置における制御を行う車両用空調制御装置である。車両用空調制御装置は、室外熱交換器の除霜が必要であると判断した場合に、熱画像センサで計測した温度情報に基づいて制御弁の開度を制御する。このため、熱画像センサで計測した乗員の人体温度を含む温度情報に基づいて、除霜の可否や除霜モードにおける運転方法を適切に選択できる。したがって、乗員の快適性を高めた車両用空調制御装置を得ることができる。【選択図】図６

Description

この明細書における開示は、車両用空調制御装置に関する。

特許文献１は、外気温度に対応している除霜運転の負荷に合わせて、除霜運転のモードを選択することができる冷凍サイクル装置および空気調和装置を開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

国際公開第２０１６／０４２６１３号

先行技術文献の構成では、外気温度に応じて除霜運転のモードを選択している。言い換えると、除霜運転のモード選択において、ユーザの状況が考慮されていなかった。このため、除霜運転のモード選択によっては、ユーザである乗員の快適性が損なわれてしまう場合があった。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、乗員の快適性を高めた車両用空調制御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制御装置は、冷媒を圧縮する圧縮機（１１）と、車室内の空気と冷媒とを熱交換させる室内熱交換器（２３）と、車室外の空気と冷媒とを熱交換させる室外熱交換器（１３）と、圧縮機と室内熱交換器と室外熱交換器とを接続して冷媒が流れる冷媒流路を形成している冷媒配管（１０）と、冷媒配管に設けられ、圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒を室外熱交換器に流す除霜モードと、圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒を室外熱交換器に流さない非除霜モードとを切り替え可能な制御弁（１２、２２、３２、４１、４５）と、車室内の温度を計測する熱画像センサ（６０）とを有する車両用空調装置における制御を行う車両用空調制御装置であって、制御弁の開閉を制御し、室外熱交換器の除霜が必要であると判断した場合に、熱画像センサで計測した温度情報に基づいて制御弁の開度を制御する。

開示された車両用空調制御装置によると、室外熱交換器の除霜が必要であると判断した場合に、熱画像センサで計測した温度情報に基づいて制御弁の開度を制御する。このため、熱画像センサで計測した乗員の人体温度を含む温度情報に基づいて、除霜の可否や除霜モードにおける運転方法を適切に選択できる。したがって、乗員の快適性を高めた車両用空調制御装置を提供できる。

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。

車両用空調装置の構成を示す構成図である。 暖房単独モードにおける冷媒の流れを示す説明図である。 逆サイクル除霜モードにおける冷媒の流れを示す説明図である。 ホットガス除霜モードにおける冷媒の流れを示す説明図である。 車両用空調制御装置の除霜制御に関するブロック図である。 車両用空調制御装置の除霜制御に関するフローチャートである。 熱画像センサのサーモグラフィ画像を示す説明図である。 差分温度と温感レベルとの関係を示す特性図である。 温感レベルと除霜用制御弁の開度との関係を示す特性図である。 第２実施形態における車両用空調制御装置の除霜制御に関するフローチャートである。 第２実施形態における差分温度と除霜用制御弁の開度との関係を示す特性図である。

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、圧縮機１１と室外熱交換器１３と室内熱交換器２３と過冷却用熱交換器３３とを備えている。圧縮機１１は、気相冷媒を圧縮して高温高圧の気相冷媒として吐き出す装置である。圧縮機１１は、駆動を電気的に制御可能な電動圧縮機である。ただし、圧縮機１１として、エンジンから動力を得るエンジン駆動圧縮機を採用してもよい。

室外熱交換器１３は、車室外の空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器１３には、室外熱交換器１３の外表面の温度を計測する室外熱交換器用温度センサ１３ｔを備えている。室外熱交換器１３に対向して、室外送風機１６が設けられている。室外送風機１６は、室外熱交換器１３の外表面に風を流すことで、室外熱交換器１３における熱交換を促進させる。

室内熱交換器２３は、空調ケース２内部に設けられ、車室内の空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器である。空調ケース２には、内外気切り替えドア２５と室内送風機２６とが設けられている。内外気切り替えドア２５は、空調ケース２内に流す空気を車室内の空気である内気とするか、車室外の空気である外気とするかを切り替えるためのドア装置である。室内送風機２６は、室内熱交換器２３の外表面に風を流すことで、室内熱交換器２３における熱交換を促進させる。

過冷却用熱交換器３３は、冷媒同士を熱交換させる熱交換器である。過冷却用熱交換器３３は、一方の冷媒流路がらせん状に設けられ、他方の冷媒流路がらせん状に形成された冷媒流路の中心部分を通るように設けられている。過冷却用熱交換器３３は、らせん状の冷媒流路の方が、らせん状の冷媒流路の中心部分を通る冷媒流路よりも低温の冷媒が流れるように構成されている。

冷房運転においては、室外熱交換器１３が液相冷媒を凝縮させる凝縮器として機能し、室内熱交換器２３が液相冷媒を蒸発させる蒸発器として機能することとなる。暖房運転においては、室内熱交換器２３が液相冷媒を凝縮させる凝縮器として機能し、室外熱交換器１３が液相冷媒を蒸発させる蒸発器として機能することとなる。

車両用空調装置１は、圧縮機１１と室外熱交換器１３と室内熱交換器２３と過冷却用熱交換器３３とを接続している冷媒配管１０を備えている。冷媒配管１０は、冷媒が環状に流れる流路を形成している。冷媒配管１０には、アキュムレータ４９が設けられている。アキュムレータ４９は、圧縮機１１の吸入配管に接続している。アキュムレータ４９は、液相冷媒と気相冷媒とを分離して、気相冷媒のみを圧縮機１１に吸入させる気液分離機である。

冷媒配管１０には、室外膨張弁１２と室内膨張弁２２と過冷却用膨張弁３２とが設けられている。室外膨張弁１２は、室外熱交換器１３に流入する液相冷媒を膨張させて、室外熱交換器１３で液相冷媒を蒸発させやすくする弁装置である。言い換えると、室外膨張弁１２は、室外熱交換器１３に流入する冷媒を減圧する減圧装置である。室内膨張弁２２は、室内熱交換器２３に流入する液相冷媒を膨張させて、室内熱交換器２３で液相冷媒を蒸発させやすくする弁装置である。言い換えると、室内膨張弁２２は、室内熱交換器２３に流入する冷媒を減圧する減圧装置である。過冷却用膨張弁３２は、過冷却用熱交換器３３に流入する液相冷媒を膨張させて、過冷却用熱交換器３３で液相冷媒を蒸発させやすくする弁装置である。言い換えると、過冷却用膨張弁３２は、過冷却用熱交換器３３に流入する冷媒を減圧する減圧装置である。

室外膨張弁１２と室内膨張弁２２と過冷却用膨張弁３２とは、電気的に開度を制御可能な電磁弁である。各膨張弁において、冷媒の流れにおける抵抗が最も大きい状態が全閉状態であり、冷媒の流れにおける抵抗が最も小さい状態が全開状態である。各膨張弁において、開度が全閉状態と全開状態との間の状態は、絞り状態である。室外膨張弁１２と室内膨張弁２２と過冷却用膨張弁３２とは、制御弁の一例を提供する。

冷媒配管１０には、除霜用制御弁４１が設けられている。除霜用制御弁４１は、室外熱交換器１３と室外膨張弁１２との間の配管部分と、圧縮機１１の吐出側の配管部分とを接続するバイパス配管に設けられている。除霜用制御弁４１は、電気的に開度を制御可能な電磁弁である。除霜用制御弁４１において、冷媒の流れにおける抵抗が最も大きい状態が全閉状態であり、冷媒の流れにおける抵抗が最も小さい状態が全開状態である。除霜用制御弁４１において、開度が全閉状態と全開状態との間の状態は、絞り状態である。全閉状態の除霜用制御弁４１は、冷媒の流れを遮断可能である。除霜用制御弁４１は、制御弁の一例を提供する。

冷媒配管１０には、四方制御弁４５が設けられている。四方制御弁４５は、圧縮機１１の吐出配管と室内熱交換器２３とを連通している状態と、圧縮機１１の吐出配管と室外熱交換器１３とを連通している状態とを切り替え可能な弁装置である。圧縮機１１の吐出配管と室内熱交換器２３とを連通している状態では、高温高圧の気相冷媒が室内熱交換器２３に流入することとなる。この状態は、車両用空調装置１が暖房運転を行う暖房モードの状態である。一方、圧縮機１１の吐出配管と室外熱交換器１３とを連通している状態では、高温高圧の気相冷媒が室外熱交換器１３に流入することとなる。この状態は、車両用空調装置１が冷房運転を行う冷房モードの状態である。四方制御弁４５は、制御弁の一例を提供する。

暖房モードにおいて、四方制御弁４５は、室外熱交換器１３とアキュムレータ４９とを連通している。冷房モードにおいて、四方制御弁４５は、室内熱交換器２３とアキュムレータ４９とを連通している。

車両用空調装置１は、車室内を暖房する暖房モードと、車室内を冷房する冷房モードと、室外熱交換器１３を除霜する除霜モードとを備えている。暖房モードには、暖房単独モードが含まれる。除霜モードには、逆サイクル除霜モードとホットガス除霜モードとが含まれる。車両用空調装置１は、暖房モードと除霜モードを同時に実行可能である。暖房単独モードと逆サイクル除霜モードとホットガス除霜モードとの詳細については、後に説明する。

暖房単独モードにおける車両用空調制御装置７０の制御の一例を以下に説明する。図２において、冷媒配管１０のうち、冷媒が流れる部分は実線で示し、冷媒が流れない部分は破線で示している。暖房単独モードでは、室外膨張弁１２を絞り状態、室内膨張弁２２を全開状態、過冷却用膨張弁３２を全閉状態とする。暖房単独モードでは、除霜用制御弁４１を全閉状態とし、四方制御弁４５を暖房モードとする。暖房単独モードでは、室外送風機１６と室内送風機２６とを駆動する。暖房単独モードは、非除霜モードの一例を提供する。

暖房単独モードにおける冷媒の流れを以下に説明する。圧縮機１１から吐き出された気相冷媒は、四方制御弁４５を通過して室内熱交換器２３に流入する。室内熱交換器２３に流入した冷媒は、周囲の空気に放熱して凝縮し、液相冷媒の状態で室内熱交換器２３を流出する。室内熱交換器２３を流出した液相冷媒は、全開状態の室内膨張弁２２をほとんど減圧されることなく通過する。室内膨張弁２２を通過した液相冷媒は、室外膨張弁１２を通過する過程で膨張して、圧力と温度が低下して室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３に流入した液相冷媒は、周囲の空気から吸熱して蒸発し、気相冷媒の状態で室外熱交換器１３を流出する。室外熱交換器１３を流出した気相冷媒は、四方制御弁４５とアキュムレータ４９を通過して圧縮機１１に吸入される。

暖房単独モードにおいては、室内熱交換器２３が凝縮器として機能するため、室内熱交換器２３の表面温度が上昇する。一方、室外熱交換器１３が蒸発器として機能するため、室外熱交換器１３の表面温度が低下する。温度の高い室内熱交換器２３と熱交換した空気を車室内に送ることで、車室内の暖房を実現している。

外気温度が低い場合には、室外熱交換器１３の温度が０℃以下となり、室外熱交換器１３の外表面に空気中の水分が霜として付着する場合がある。室外熱交換器１３の外表面に付着した霜は、室外熱交換器１３における冷媒と空気との熱交換を阻害し、熱交換効率を低下させる要因となり得る。このため、室外熱交換器１３の外表面に霜が付着している場合には、除霜モードを実行して霜を取り除くことが好ましい。

逆サイクル除霜モードにおける車両用空調制御装置７０の制御の一例を以下に説明する。図３において、冷媒配管１０のうち、冷媒が流れる部分は実線で示し、冷媒が流れない部分は破線で示している。逆サイクル除霜モードでは、室外膨張弁１２を全開状態、室内膨張弁２２を絞り状態、過冷却用膨張弁３２を全閉状態とする。逆サイクル除霜モードでは、除霜用制御弁４１を全閉状態とし、四方制御弁４５を冷房モードとする。逆サイクル除霜モードでは、室外送風機１６と室内送風機２６との駆動を停止する。ただし、外気温度が０℃よりも十分に高い場合には、逆サイクル除霜モードにおいて室外送風機１６を駆動してもよい。逆サイクル除霜モードは、除霜モードの一例を提供する。

逆サイクル除霜モードにおける冷媒の流れを以下に説明する。圧縮機１１から吐き出された気相冷媒は、四方制御弁４５を通過して室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３に流入した冷媒は、周囲の空気に放熱して凝縮し、液相冷媒の状態で室外熱交換器１３を流出する。室外熱交換器１３を流出した液相冷媒は、全開状態の室外膨張弁１２をほとんど減圧されることなく通過する。室外膨張弁１２を通過した液相冷媒は、室内膨張弁２２を通過する過程で膨張して、圧力と温度が低下して室内熱交換器２３に流入する。室内熱交換器２３に流入した液相冷媒は、周囲の空気から吸熱して蒸発し、気相冷媒の状態で室内熱交換器２３を流出する。室内熱交換器２３を流出した気相冷媒は、四方制御弁４５とアキュムレータ４９を通過して圧縮機１１に吸入される。

逆サイクル除霜モードにおいては、室外熱交換器１３が凝縮器として機能するため、室外熱交換器１３の表面温度が上昇する。一方、室内熱交換器２３が蒸発器として機能するため、室内熱交換器２３の表面温度が低下する。高温高圧の冷媒を流して室外熱交換器１３の温度を高めることで、室外熱交換器１３の除霜を実現している。ここで、圧縮機１１を駆動するエネルギーと、室内熱交換器２３が周囲の空気から奪った熱とが室外熱交換器１３の加熱に用いられることになる。このため、圧縮機１１の駆動を駆動するエネルギーのみを用いて室外熱交換器１３の除霜を行う場合に比べて、素早く除霜を完了させることができる。

暖房運転を同時に行う場合のホットガス除霜モードにおける車両用空調制御装置７０の制御の一例を以下に説明する。図４において、冷媒配管１０のうち、冷媒が流れる部分は実線で示し、冷媒が流れない部分は破線で示している。ホットガス除霜モードでは、室外膨張弁１２を全閉状態、室内膨張弁２２を全開状態、過冷却用膨張弁３２を絞り状態とする。ホットガス除霜モードでは、除霜用制御弁４１を全開状態または絞り状態とし、四方制御弁４５を暖房モードとする。ホットガス除霜モードでは、室内送風機２６を駆動し、室外送風機１６の駆動を停止する。ただし、外気温度が０℃よりも十分に高い場合には、ホットガス除霜モードにおいて室外送風機１６を駆動してもよい。ホットガス除霜モードは、除霜モードの一例を提供する。

ホットガス除霜モードにおける冷媒の流れを以下に説明する。圧縮機１１から吐き出された気相冷媒は、四方制御弁４５を通過して室内熱交換器２３に流入する流れと、除霜用制御弁４１を通過して室外熱交換器１３に流入する流れとに分かれる。

室内熱交換器２３側に流れた気相冷媒は、室内熱交換器２３において凝縮し、全開状態の室内膨張弁２２をほとんど減圧されることなく通過する。室内膨張弁２２を通過した液相冷媒は、過冷却用熱交換器３３の中心部分の冷媒流路を通過し、絞り状態の過冷却用膨張弁３２を通過する過程で膨張して、圧力と温度が低下して過冷却用熱交換器３３のらせん状部分に流入する。過冷却用熱交換器３３のらせん状部分に流入した液相冷媒は、過冷却用熱交換器３３の中心部分を流れる冷媒から吸熱して蒸発し、気相冷媒の状態で過冷却用熱交換器３３を流出する。過冷却用熱交換器３３を流出した気相冷媒は、アキュムレータ４９を通過して圧縮機１１に吸入される。

一方、室外熱交換器１３側に流れた気相冷媒は、室外熱交換器１３を通過する。室外熱交換器１３は、高温の気相冷媒が通過することで加熱される。室外熱交換器１３を通過した気相冷媒は、一部が液相冷媒に凝縮された気液二相状態で室外熱交換器１３を流出する。室外熱交換器１３を流出した気液二相冷媒は、四方制御弁４５を通過してアキュムレータ４９に流入する。アキュムレータ４９に流入した気液二相冷媒は、気相冷媒と液相冷媒とに分離され、気相冷媒のみが圧縮機１１に吸入される。

ホットガス除霜モードにおいては、室外熱交換器１３に高温の気相冷媒が流れることで、室外熱交換器１３の表面温度が上昇する。ここで、ホットガス除霜モードは、暖房運転と同時に実行可能である。このため、暖房モードを継続したまま除霜モードを実行可能である。ただし、ホットガス除霜モードの実行中に暖房運転を実行しなくてもよい。室内膨張弁２２を全閉状態とするとともに、室内送風機２６の駆動を停止することで、暖房運転を実行せずにホットガス除霜モードを実行できる。

車両用空調制御装置７０の除霜に関する制御について、以下に説明する。図５において、車両用空調制御装置７０は、内気温度センサ５１と外気温度センサ５２とに接続している。内気温度センサ５１は、車室内の温度である内気温度を計測する温度センサである。車両用空調制御装置７０は、内気温度センサ５１が計測した内気温度を取得する。外気温度センサ５２は、車室外の温度である外気温度を計測する温度センサである。車両用空調制御装置７０は、外気温度センサ５２が計測した外気温度を取得する。

車両用空調制御装置７０は、室外熱交換器用温度センサ１３ｔに接続している。車両用空調制御装置７０は、室外熱交換器用温度センサ１３ｔで計測した室外熱交換器１３の温度を取得する。車両用空調制御装置７０は、取得した室外熱交換器１３の温度から室外熱交換器１３の除霜を開始すべきか否かを判断する。室外熱交換器１３の温度が除霜開始温度未満である場合には、除霜を開始すべきであると判断する。一方、室外熱交換器１３の温度が除霜開始温度以上である場合には、除霜を開始する必要はないと判断する。除霜開始温度は、例えば０℃である。車両用空調制御装置７０は、取得した室外熱交換器１３の温度から室外熱交換器１３の除霜を終了すべきか否かを判断する。室外熱交換器１３の温度が除霜終了温度以上である場合には、除霜を終了すべきであると判断する。一方、室外熱交換器１３の温度が除霜終了温度未満である場合には、除霜を終了する必要はないと判断する。除霜終了温度は、除霜開始温度よりも高い温度に設定されている。除霜終了温度は、例えば５℃である。

車両用空調制御装置７０は、熱画像センサ６０に接続している。熱画像センサ６０は、所定の領域における温度を計測して温度の空間分布を取得する装置である。熱画像センサ６０としては、撮影領域における温度分布の情報を色の違いで画像化するサーモグラフィカメラを採用可能である。熱画像センサ６０における所定の領域は、運転手などの乗員と乗員が座る座席を含む領域である。言い換えると、熱画像センサ６０は、車室内の乗員における熱量である乗員熱量を計測する計測装置である。車両用空調制御装置７０は、熱画像センサ６０で計測した温度分布の情報すなわち乗員熱量の情報を取得する。

車両用空調制御装置７０は、圧縮機１１と室外送風機１６と室内送風機２６とに接続している。車両用空調制御装置７０は、圧縮機１１のオンオフや駆動時の回転数などを制御する。車両用空調制御装置７０は、室外送風機１６と室内送風機２６とのオンオフや駆動時の回転数などを制御する。

車両用空調制御装置７０は、室外膨張弁１２と室内膨張弁２２と過冷却用膨張弁３２とに接続している。車両用空調制御装置７０は、室外膨張弁１２と室内膨張弁２２と過冷却用膨張弁３２との開度を制御する。言い換えると、車両用空調制御装置７０は、室外膨張弁１２と室内膨張弁２２と過冷却用膨張弁３２とについて、全開状態と全閉状態と絞り状態とのいずれの状態にするかを制御する。

車両用空調制御装置７０は、除霜用制御弁４１と四方制御弁４５とに接続している。車両用空調制御装置７０は、除霜用制御弁４１の開度を制御する。言い換えると、車両用空調制御装置７０は、除霜用制御弁４１について、全開状態と全閉状態と絞り状態とのいずれの状態にするかを制御する。また、車両用空調制御装置７０は、絞り状態における除霜用制御弁４１の開度を制御する。車両用空調制御装置７０は、四方制御弁４５について、冷房モードと暖房モードとのどちらのモードにするかを制御する。

車両用空調制御装置７０は、演算部７１と判定部７２とを備えている。演算部７１は、熱画像センサ６０で計測した温度に関する情報などを演算する。判定部７２は、演算部７１の演算結果に基づいて、除霜モードの実行可否や、複数の除霜モードの中から実行すべき除霜モードがどのモードであるかなどを判定する。

フローチャートを用いて、車両用空調制御装置７０の除霜に関する制御について、以下に説明する。図６において、車両用空調制御装置７０が室外熱交換器１３の温度が除霜開始温度を下回ったと判断するなどして、除霜を開始する場合、ステップＳ１０１で乗員熱量を検知する。より詳細には、熱画像センサ６０を用いて乗員を含む車室内の熱画像を取得して、乗員が暑いと感じているか寒いと感じているかといった情報を取得する。熱画像は、温度情報の一例を提供する。

図７において、ハッチングが細かい部分ほど温度が高いことを示している。熱画像センサ６０で計測した熱画像には、撮影領域である計測領域６１の内部に人体温度領域６２と周囲温度領域６３とを含んでいる。人体温度領域６２とは、乗員の体温を計測している領域である。人体温度領域６２において、乗員の額部分と首元部分とが最も高い温度を示しており、この最も高い温度が人体温度６２ａである。人体温度６２ａは、例えば３３℃である。

周囲温度領域６３とは、乗員の周囲における温度を計測している領域である。周囲温度領域６３は、乗員の体温による影響ができる限り少ない領域であることが好ましい。周囲温度領域６３は、例えば乗員が座る座席の領域に設定可能である。座席に設定されている周囲温度領域６３において、最も高い温度が周囲温度６３ａである。周囲温度６３ａは、例えば２５℃である。ただし、周囲温度６３ａとして周囲温度領域６３における平均温度を採用してもよい。あるいは、周囲温度６３ａとして内気温度センサ５１で計測した内気温度を採用してもよい。

乗員熱量に相当する温感レベルは、人体温度６２ａから周囲温度６３ａを引いた温度差である差分温度に基づいて決定する。図８において、横軸は差分温度を示し、縦軸は温感レベルを示している。温感レベルとは、乗員がどの程度暑いまたは寒いと感じているかを示すレベルである。差分温度がＴ０の状態における温感レベルがＬ０に設定されている。Ｌ０とは、人が暑くも寒くも感じていない状態での温感レベルである。言い換えると、Ｌ０は、車室内が非常に快適な温度である場合の温感レベルである。Ｌ０は、基準レベルである。Ｔ０とは、Ｌ０における差分温度である。Ｔ０は、基準温度である。Ｔ０は、例えば８℃に設定可能である。この場合、人体温度６２ａが周囲温度６３ａに比べて８℃高い状態を、乗員にとって非常に快適な状態であると推定していることとなる。

Ｔ０とＬ０とを基準として、差分温度が大きいほど温感レベルは高くなる。言い換えると、人体温度６２ａが周囲温度６３ａに比べて高くなるほど、乗員は暑いと感じていると推定され、温感レベルが高くなる。一方、差分温度が小さいほど温感レベルは低くなる。言い換えると、人体温度６２ａが低くなるほど、乗員は寒いと感じていると推定され、温感レベルが低くなる。

差分温度において、ＴｕからＴｄまでの範囲は、快適温度範囲を示している。ここで、Ｔｕは、快適温度範囲の上限温度である。Ｔｄは、快適温度範囲の下限温度である。温感レベルにおいて、ＬｕからＬｄまでの範囲は、快適温度範囲を示している。ここで、Ｌｕは、快適温度範囲の上限レベルである。Ｌｄは、快適温度範囲の下限レベルである。

温感レベルがＬｕ以上の場合、乗員は非常に暑いと感じており、乗員にとって不快な状態である。温度レベルがＬ０以上Ｌｕ未満の場合、乗員は暖かいと感じており、乗員にとって比較的快適な状態である。温感レベルがＬｄ以上Ｌ０未満の場合、乗員は涼しいと感じており、乗員にとって比較的快適な状態である。温感レベルがＬｄ未満の場合、乗員は非常に寒いと感じており、乗員にとって不快な状態である。言い換えると、差分温度がＴｄ以上Ｔｕ未満の場合は、乗員が比較的快適な状態である。一方、差分温度がＴｕ以上またはＴｄ未満の場合は、乗員が不快な状態である。

快適温度範囲を９つの段階に分けるなどしてもよい。この場合、温感レベルについて、Ｌｄをレベル１、Ｌ０をレベル５、Ｌｕをレベル９に設定できる。この場合、レベル１が非常に寒い状態、レベル２が寒い状態、レベル３が涼しい状態、レベル４がやや涼しい状態、レベル５が暑くも寒くも感じない状態などに設定できる。さらに、レベル６がやや暖かい状態、レベル７が温かい状態、レベル８が暑い状態、レベル９が非常に暑い状態などに設定できる。

また、差分温度について、Ｔ０を＋８℃に設定した場合、Ｔｄを＋４℃、Ｔｕを＋１２℃に設定できる。この場合、差分温度が＋４℃であれば温感レベルのレベル１に相当し、差分温度が＋５℃であれば温感レベルのレベル２に相当するなどとして、差分温度が１℃変化するごとに温感レベルが１つ変化するように対応づけることができる。

以上説明したように、人体温度６２ａと周囲温度６３ａを計測することで、乗員熱量を検知し、ステップＳ１０２に進む。ただし、乗員熱量の検知方法は、上述の方法に限られない。例えば、熱画像センサ６０で取得した情報に加えて、外気温度や天候の情報などを加味して乗員熱量を推定してもよい。

図６のステップＳ１０２では、温感レベルが下限レベルＬｄ以上か否かを判定する。温感レベルが下限レベルＬｄ以上である場合には、除霜方法の選択にさらなる判定が必要であると判断して、ステップＳ１０３に進む。一方、温感レベルが下限レベルＬｄ未満である場合には、乗員が非常に寒いと感じていると判断できる。このため、除霜よりも暖房を優先すべきと判断してステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１０３では、温感レベルが上限レベルＬｕ未満か否かを判定する。温感レベルが上限レベルＬｕ未満である場合には、乗員が比較的快適な状態であると判断できる。このため、暖房と除霜を同時に行ってもよいと判断してステップＳ１１０に進む。一方、温感レベルが上限レベルＬｕ以上である場合には、乗員が非常に暑いと感じていると判断できる。このため、暖房を停止して除霜に専念すべきと判断してステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１１０では、ホットガス除霜モードを実行する。この時、暖房運転を同時に行うことで、比較的快適な現在の状況をできる限り維持する。より詳細には、温感レベルに応じて除霜用制御弁４１の開度を制御する。図９において、横軸は温感レベルを示し、縦軸は除霜用制御弁４１の開度を示している。温感レベルがＬ０の状態では、開度が全開状態と全閉状態とのちょうど中間の開度であり、開度が５０％の状態である。Ｌ０における開度５０％を基準として、温感レベルが高い状態であるほど開度を大きくする。これにより、室外熱交換器１３側に流す冷媒の量を増やし、室内熱交換器２３側に流す冷媒の量を減らす。このため、室外熱交換器１３の温度を素早く上昇させ、除霜を速やかに完了できる。

一方、Ｌ０における開度５０％を基準として、温感レベルが低いほど開度を小さくする。これにより、室外熱交換器１３側に流す冷媒の量を減らし、室内熱交換器２３側に流す冷媒の量を増やす。このため、室内熱交換器２３の温度をより高い温度にして、暖房能力を高めることができる。除霜が完了するまでの間、暖房運転とホットガス除霜モードとを実行した状態を維持して、車両用空調制御装置７０の除霜に関する制御を終了する。

図６のステップＳ１２０では、逆サイクル除霜モードを実行する。この時、暖房運転を停止し、圧縮機１１の駆動に用いるエネルギーと室内熱交換器２３を用いて空気から得た熱とを用いて除霜を実行する。除霜が完了するまでの間、暖房運転を停止して、逆サイクル除霜モードを実行した状態を維持して、車両用空調制御装置７０の除霜に関する制御を終了する。

ステップＳ１３０では、暖房単独モードを実行する。これにより、乗員の温感レベルを上昇させる。言い換えると、乗員が非常に寒いと感じている状態を解消できるように暖房運転を行う。温感レベルが下限レベルＬｄを上回るまで、除霜を行わずに暖房単独モードを実行した状態を維持して車両用空調制御装置７０の除霜に関する制御を終了する。

上述した実施形態によると、車両用空調制御装置７０は、室外熱交換器１３の除霜が必要であると判断した場合に、熱画像センサ６０で計測した温度情報に基づいて除霜用制御弁４１と四方制御弁４５との開度を制御する。このため、熱画像センサ６０で乗員の人体温度６２ａを含む温度情報を取得して、除霜の可否や除霜モードにおける運転方法を適切に選択できる。したがって、乗員の快適性を高めた車両用空調制御装置７０を提供できる。

車両用空調制御装置７０は、人体温度６２ａから周囲温度６３ａを引いた温度差である差分温度に基づいて除霜用制御弁４１と四方制御弁４５との開度を制御する。このため、人体温度６２ａと周囲温度６３ａとの相対的な温度差に基づいて、除霜の可否や除霜モードにおける運転方法を適切に選択できる。したがって、人体温度６２ａと周囲温度６３ａとのどちらか一方の温度のみに基づいて乗員の快適性を推定する場合に比べて、乗員の快適性を正確に推定しやすい。

車両用空調制御装置７０は、室外熱交換器１３の除霜が必要であると判断し、かつ、差分温度が所定の快適温度範囲に含まれる場合に、ホットガス除霜モードを実行する。言い換えると、車両用空調制御装置７０は、室外熱交換器１３の除霜が必要であると判断し、かつ、温感レベルが所定の快適温度範囲に含まれる場合に、ホットガス除霜モードを実行する。このため、除霜中に室内熱交換器２３において冷媒が蒸発してしまうことを抑制できる。言い換えると、除霜中に室内熱交換器２３の温度が大きく低下してしまうことを抑制できる。したがって、除霜完了後に、暖房を速やかに開始しやすい。あるいは、除霜中に暖房を維持することができる。

車両用空調制御装置７０は、室外熱交換器１３の除霜が必要であると判断し、かつ、差分温度が快適温度範囲の上限温度Ｔｕ以上である場合に、逆サイクル除霜モードを実行する。言い換えると、車両用空調制御装置７０は、室外熱交換器１３の除霜が必要であると判断し、かつ、温感レベルが快適温度範囲の上限レベルＬｕ以上である場合に、逆サイクル除霜モードを実行する。このため、ホットガス除霜モードよりも除霜能力の高いモードで素早く除霜を完了させることができる。

車両用空調制御装置７０は、差分温度が快適温度範囲の下限温度Ｔｄ未満である場合には、室外熱交換器１３の除霜を行わない。言い換えると車両用空調制御装置７０は、温感レベルが下限レベルＬｄ未満である場合には、室外熱交換器１３の除霜を行わない。このため、乗員が非常に寒いと感じている状況下での除霜を回避して、速やかに暖房運転を実行できる。したがって、除霜モードの実行によって乗員の快適性が損なわれた状態が長時間にわたって維持されることを抑制できる。

車両用空調制御装置７０は、ホットガス除霜モードの実行中に、室外熱交換器１３を介さずに一部の冷媒を室内熱交換器２３と過冷却用熱交換器３３とに循環させて暖房運転モードを実行する。このため、除霜中に暖房運転を維持することができる。したがって、除霜中においても乗員の快適性を維持または向上させやすい。

車両用空調制御装置７０は、ホットガス除霜モードと暖房運転モードとの両方を同時に実行している場合において、差分温度が大きいほど室外熱交換器１３側に流れる冷媒の量を増やし、差分温度が小さいほど室外熱交換器１３側に流れる冷媒の量を減らす。言い換えると、車両用空調制御装置７０は、ホットガス除霜モードと暖房運転モードとの両方を同時に実行している場合において、温感レベルが高いほど室外熱交換器１３側に流れる冷媒の量を増やし、温感レベルが低いほど室外熱交換器１３側に流れる冷媒の量を減らす。このため、乗員の快適性を大きく損なわない範囲で暖房能力を維持しつつ、除霜を実行できる。

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、温感レベルを介して間接的に差分温度に基づいて除霜を制御するのではなく、温感レベルを介さずに直接的に差分温度に基づいて除霜を制御する。

フローチャートを用いて、車両用空調制御装置７０の除霜に関する制御を以下に説明する。図１０において、車両用空調制御装置７０が室外熱交換器１３の温度が除霜開始温度を下回ったと判断するなどして、除霜を開始する場合、ステップＳ１０１で乗員熱量を検知する。乗員熱量を検知した後、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、差分温度が下限温度Ｔｄ以上か否かを判定する。差分温度が下限温度Ｔｄ以上である場合には、除霜方法の選択にさらなる判定が必要であると判断して、ステップＳ２０３に進む。一方、差分温度が下限温度Ｔｄ未満である場合には、乗員が非常に寒いと感じていると判断できる。このため、除霜よりも暖房を優先すべきと判断し、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ２０３では、差分温度が上限温度Ｔｕ未満か否かを判定する。差分温度が上限温度Ｔｕ未満である場合には、乗員が比較的快適な状態であると判断できる。このため、暖房と除霜を同時に行ってもよいと判断し、ステップＳ１１０に進む。一方、差分温度が上限温度Ｔｕ以上である場合には、乗員が非常に暑いと感じていると判断できる。このため、暖房を停止して除霜に専念すべきと判断し、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１１０では、ホットガス除霜モードを実行する。この時、暖房運転を同時に行うことで、乗員にとって比較的快適な現在の状況をできる限り維持する。より詳細には、差分温度に基づいて除霜用制御弁４１の開度を制御する。図１１において、横軸は差分温度を示し、縦軸は除霜用制御弁４１の開度を示している。差分温度がＴ０の状態では、開度が全開状態と全閉状態とのちょうど中間の開度であり、開度が５０％の状態である。Ｔ０における開度５０％を基準として、差分温度が高い状態であるほど開度を大きくする。これによって、室外熱交換器１３側に流す冷媒の量を増やし、室内熱交換器２３側に流す冷媒の量を減らす。したがって、室外熱交換器１３の温度を素早く上昇させ、除霜を速やかに完了できる。

一方、Ｔ０における開度５０％を基準として、差分温度が低いほど開度を小さくする。これによって、室外熱交換器１３側に流す冷媒の量を減らし、室内熱交換器２３側に流す冷媒の量を増やす。したがって、室内熱交換器２３の温度をより高い温度にして、暖房能力を高めることができる。除霜が完了するまでの間、暖房運転とホットガス除霜モードとを実行した状態を維持して、ステップＳ２４１に進む。

ステップＳ１２０では、逆サイクル除霜モードを実行する。逆サイクル除霜モードを実行した後、逆サイクル除霜モードを維持してステップＳ２４１に進む。

ステップＳ１３０では、暖房単独モードを実行する。暖房単独モードを実行した後、暖房単独モードを維持してステップＳ２４１に進む。

ステップＳ２４１では、室外熱交換器１３の温度を取得する。室外熱交換器１３の温度は、室外熱交換器用温度センサ１３ｔを用いて計測可能である。仮に、ホットガス除霜モードや逆サイクル除霜モードが実行されている場合には、除霜によって室外熱交換器１３に熱が加えられることとなる。この室外熱交換器１３に加えられた熱は、霜を溶かす潜熱として消費され、除霜が完了した後には室外熱交換器１３の温度を上昇させる顕熱として消費されることとなる。したがって、除霜が完了している場合には、室外熱交換器１３の温度が上昇することとなる。室外熱交換器１３の温度を取得した後、ステップＳ２４２に進む。

ステップＳ２４２では、室外熱交換器１３の温度が除霜終了温度以上であるか否かを判定する。室外熱交換器１３の温度が除霜終了温度以上である場合には、これ以上除霜を行う必要がないと判断して、車両用空調制御装置７０の除霜に関する制御を終了する。一方、室外熱交換器１３の温度が除霜終了温度未満である場合には、除霜が必要であると判断してステップＳ１０１に戻る。これにより、除霜終了温度以上になるまで一連の制御を繰り返す。ただし、制御を繰り返すたびに最新の乗員熱量などについて、最新の情報を検知することとなる。このため、除霜モードや暖房モードを実行したことによって、乗員熱量の検知結果が変わった場合には、最新の乗員熱量に基づいて適切に除霜を制御することができる。

上述した実施形態によると、熱画像センサ６０の検知結果から演算可能な差分温度に基づいて除霜に関する判定を行っている。このため、差分温度に基づいて別の物理量を演算して除霜に関する判定を行う場合に比べて、車両用空調制御装置７０における演算の負荷を軽減できる。したがって、車両用空調制御装置７０で高速に処理を行い、最新の状況を反映した除霜に関する制御を短い時間間隔で繰り返し実行できる。

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。

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置およびその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置およびその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと１つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された１つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１ 車両用空調装置、 １０ 冷媒配管、 １１ 圧縮機、 １２ 室外膨張弁（制御弁） １３ 室外熱交換器、 １３ｔ 室外熱交換器用温度センサ、 １６ 室外送風機、 ２２ 室内膨張弁（制御弁）、 ２３ 室内熱交換器、 ２６ 室内送風機、 ３２ 過冷却膨張弁（制御弁）、 ３３ 過冷却用熱交換器、 ４１ 除霜用制御弁（制御弁）、 ４５ 四方制御弁（制御弁）、 ４９ アキュムレータ、 ５１ 内気温度センサ、 ５２ 外気温度センサ、 ６０ 熱画像センサ、 ６１ 計測領域、 ６２ 人体温度領域、 ６２ａ 人体温度、 ６３ 周囲温度領域、 ６３ａ 周囲温度、 ７０ 車両用空調制御装置、 Ｔ０ 基準温度、 Ｔｄ 下限温度、 Ｔｕ 上限温度、 Ｌ０ 基準レベル、 Ｌｄ 下限レベル、 Ｌｕ 上限レベル

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機（１１）と、車室内の空気と冷媒とを熱交換させる室内熱交換器（２３）と、車室外の空気と冷媒とを熱交換させる室外熱交換器（１３）と、前記圧縮機と前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを接続して冷媒が流れる冷媒流路を形成している冷媒配管（１０）と、前記冷媒配管に設けられ、前記圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒を前記室外熱交換器に流す除霜モードと、前記圧縮機で圧縮した高温高圧の冷媒を前記室外熱交換器に流さない非除霜モードとを切り替え可能な制御弁（１２、２２、３２、４１、４５）と、車室内の温度を計測する熱画像センサ（６０）とを有する車両用空調装置における制御を行う車両用空調制御装置であって、
   前記制御弁の開閉を制御し、前記室外熱交換器の除霜が必要であると判断した場合に、前記熱画像センサで計測した温度情報に基づいて前記制御弁の開度を制御する車両用空調制御装置。
2. 前記熱画像センサは、乗員の人体温度（６２ａ）と、車室内の周囲温度（６３ａ）とを計測するセンサであり、
   前記人体温度から前記周囲温度を引いた温度差である差分温度に基づいて前記制御弁の開度を制御する請求項１に記載の車両用空調制御装置。
3. 前記室外熱交換器の除霜が必要であると判断し、かつ、前記差分温度が所定の快適温度範囲に含まれる場合に、ホットガス除霜モードを実行する請求項２に記載の車両用空調制御装置。
4. 前記室外熱交換器の除霜が必要であると判断し、かつ、前記差分温度が前記快適温度範囲の上限温度（Ｔｕ）以上である場合に、逆サイクル除霜モードを実行する請求項３に記載の車両用空調制御装置。
5. 前記差分温度が前記快適温度範囲の下限温度（Ｔｄ）未満である場合には、前記室外熱交換器の除霜を行わない請求項３または請求項４に記載の車両用空調制御装置。
6. 前記ホットガス除霜モードの実行中に、前記室外熱交換器を介さずに一部の冷媒を前記室内熱交換器と過冷却用熱交換器（３３）とに循環させて暖房運転モードを実行する請求項３から請求項５のいずれかに記載の車両用空調制御装置。
7. 前記ホットガス除霜モードと前記暖房運転モードとの両方を同時に実行している場合において、前記差分温度が大きいほど前記室外熱交換器側に流れる冷媒の量を増やし、前記差分温度が小さいほど前記室外熱交換器側に流れる冷媒の量を減らす請求項６に記載の車両用空調制御装置。

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