JP6644568B2 - 車両用空調装置、それを備える車両及び車両用グリル装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、内部熱交換器を有する車両用冷凍サイクルにおいて、凝縮器の下流直後の冷媒の温度が十分に低下していなくとも、車両用グリル装置の開閉を適切に制御し、車両の空力特性を向上して省動力に寄与する技術に関する。

凝縮器又はラジエータなどの熱交換器を冷却する空気を車両前端部に設けたグリル開口部からエンジンルームへ導入し、このグリル開口部の大きさを変更可能とする技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。そして、グリル開口部を閉じることでエンジンルームに導入される空気が減少し、走行時の車両の空力特性が向上して、燃費の向上につながることが知られている。

また、凝縮器から流出した冷媒の圧力を検知し、所定値よりも高い場合には、凝縮器への送風を行う冷却ファンの仕事量を多くして凝縮器での熱交換量を増やす技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照。）。これによって、凝縮器での熱交換量を調整、すなわち冷媒の圧力が高い場合には冷却ファンの仕事量を多くする一方、冷媒の圧力が高くない場合には冷却ファンの仕事量を少なくして、冷房能力を適切に確保することができる。

さらにまた、冷凍サイクルの冷房能力および成績係数を向上する構成として、内部熱交換器（凝縮器から流出した相対的に温度の高い冷媒と、蒸発器から流出した相対的に温度の低い冷媒とを熱交換する装置）を冷凍サイクルに配置する技術が知られている（例えば、特許文献３を参照。）。

特開２０１１−０３１８４２号公報 特開平９−０７６７２２号公報 特開２００８−１２２０３４号公報

ここで、特許文献１の車両用グリル装置を、特許文献２を利用して、凝縮器から流出した冷媒の圧力に基づいて制御することが考えられる。すなわち冷媒の圧力が高い場合にはグリル開口部を開いてエンジンルームへ空気を導入して凝縮器を冷却する一方、冷媒の圧力が高くない場合にはグリル開口部を閉じることである。

しかしながら、上記のシステムに、さらに特許文献３の内部熱交換器を備えた冷凍サイクルを適用すると、不都合が起こる。その理由を説明する。特許文献３の冷凍サイクルでは、凝縮器の下流直後（凝縮器と内部熱交換器との間）の冷媒の圧力及び温度が十分に低下していなくとも、冷媒は内部熱交換器によって冷却されるため、冷媒の圧力及び温度を十分に低くした状態で膨張装置及び蒸発器に到達させることができる。このため、凝縮器の下流直後での冷媒の圧力及び温度が十分に低下するまで、不必要にグリル開口部を解放して車両の外気をエンジンルームに導入することになり、車両の空力特性を向上できず燃費の向上が図りにくい状態が続く虞がある。

本発明の目的は、内部熱交換器を有する冷凍サイクルにおいて、凝縮器の下流直後の冷媒の温度が十分に低下していなくとも、車両用グリル装置の開閉を適切に制御し、車両の空力特性を向上して車両走行時の省動力化に寄与することができる車両用空調装置、それを備える車両及び車両用グリル装置の制御方法を提供することである。

本発明に係る車両用空調装置は、車両の先端部に配置され、開口度を最小開口度と最大開口度との間で調整可能なグリル開口部を有する車両用グリル装置を備える車両に搭載される車両用空調装置において、圧縮機、凝縮器、膨張装置及び蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記凝縮器から前記膨張装置に導かれる冷媒が流れる第１の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が流れる第２の熱交換部との間で前記冷媒の熱交換を行う内部熱交換器とを有する冷凍サイクルと、前記蒸発器の温度若しくは該蒸発器を通過した空気の温度を検知する第１の温度センサ、又は前記蒸発器と前記内部熱交換器との間に測定点を有する第２の温度センサと、前記車両用グリル装置を制御するグリル制御装置へ前記第１の温度センサ又は前記第２の温度センサによって検知された検出値を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両は、本発明に係る車両用空調装置を備える車両であって、車両の先端部に配置され、開口度を最小開口度と最大開口度との間で調整可能なグリル開口部を有する車両用グリル装置と、該車両用グリル装置を制御するグリル制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両用グリル装置の制御方法は、車両の先端部に配置され、開口度を最小開口度と最大開口度との間で調整可能なグリル開口部を有する車両用グリル装置の制御方法において、前記車両は、車両用空調装置と、前記車両用グリル装置と、該車両用グリル装置を制御するグリル制御装置と、前記グリル開口部から導入される外気によって冷却されるラジエータとを備え、前記車両用空調装置は、圧縮機、凝縮器、膨張装置及び蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記凝縮器から前記膨張装置に導かれる冷媒が流れる第１の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が流れる第２の熱交換部との間で前記冷媒の熱交換を行う内部熱交換器とを有する冷凍サイクルと、前記蒸発器の温度若しくは該蒸発器を通過した空気の温度を検知する第１の温度センサ、又は前記蒸発器と前記内部熱交換器との間に測定点を有する第２の温度センサと、前記グリル制御装置へ前記第１の温度センサ又は前記第２の温度センサによって検知された検出値を出力する出力部と、を備えており、前記制御方法は、前記グリル制御装置が判定時点での前記開口度を判定するステップＳ１１と、前記グリル制御装置が前記検出値と所定の閾値とを対比するステップＳ１２と、前記グリル制御装置が前記グリル開口部を制御するステップＳ１３とを含み、前記グリル制御装置が前記グリル開口部を制御するステップＳ１３は、前記凝縮器の冷却に必要な理想開口度を算出するステップＳ１３１と、前記ラジエータの冷却に必要な必要開口度を算出するステップＳ１３２と、前記理想開口度と前記必要開口度とを対比するステップＳ１３３とを有し、前記理想開口度が前記必要開口度を超えるとき、前記グリル開口部を前記理想開口度とする制御をし、前記理想開口度が前記必要開口度以下であるとき、前記グリル開口部を前記必要開口度とする制御をし、前記理想開口度は、下記条件１を満たすことを特徴とする。
条件１：前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が第１閾値未満であるとき、前記最大開口度よりも小さく、前記判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値以上であるか又は該第１閾値とは異なる第２閾値を超えたとき、前記最小開口度よりも大きい。

本発明に係る車両用グリル装置の制御方法は、車両の先端部に配置され、開口度を最小開口度と最大開口度との間で調整可能なグリル開口部を有する車両用グリル装置の制御方法において、前記車両は、車両用空調装置と、前記車両用グリル装置と、該車両用グリル装置を制御するグリル制御装置とを備え、前記グリル開口部から導入される外気によって冷却されるラジエータを備えず、前記車両用空調装置は、圧縮機、凝縮器、膨張装置及び蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記凝縮器から前記膨張装置に導かれる冷媒が流れる第１の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が流れる第２の熱交換部との間で前記冷媒の熱交換を行う内部熱交換器とを有する冷凍サイクルと、前記蒸発器の温度若しくは該蒸発器を通過した空気の温度を検知する第１の温度センサ、又は前記蒸発器と前記内部熱交換器との間に測定点を有する第２の温度センサと、前記グリル制御装置へ前記第１の温度センサ又は前記第２の温度センサによって検知された検出値を出力する出力部と、を備えており、前記制御方法は、前記グリル制御装置が判定時点での前記開口度を判定するステップＳ２１と、前記グリル制御装置が前記検出値と所定の閾値とを対比するステップＳ２２と、前記グリル制御装置が前記グリル開口部を理想開口度に制御するステップＳ２３とを含み、前記理想開口度は、下記条件１を満たすことを特徴とする。
条件１：前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が第１閾値未満であるとき、前記最大開口度よりも小さく、前記判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値以上であるか又は該第１閾値とは異なる第２閾値を超えたとき、前記最小開口度よりも大きい。

本発明に係る車両用グリル装置の制御方法では、前記理想開口度は、下記条件２を更に満たすことが好ましい。
条件２：前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値以上であるとき、前記最大開口度であり、前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値未満であるとき前記最小開口度であり、前記判定時点での開口度が前記最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第２閾値以下であるとき、前記最小開口度であり、前記判定時点での開口度が前記最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第２閾値を超えるとき、前記最大開口度であり、前記第２閾値は、前記第１閾値よりも高い。

本発明に係る車両用グリル装置の制御方法では、前記理想開口度は、下記条件３を更に満たすことが好ましい。
条件３：前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値以上であるとき、前記最大開口度であり、前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値未満であるとき、前記検出値の減少に応じて前記開口度を連続的又は段階的に減少させる減少プロファイルに基づいて決められる開口度であり、前記判定時点での開口度が前記最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第２閾値以下であるとき、前記最小開口度であり、前記判定時点での開口度が前記最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第２閾値を超えるとき、前記検出値の増加に応じて前記開口度を連続的又は段階的に増加させる増加プロファイルに基づいて決められる開口度であり、前記第１閾値は、前記増加プロファイルにおける前記開口度が前記最大開口度となる前記検出値よりも低く、前記第２閾値は、前記減少プロファイルにおける前記開口度が前記最小開口度となる前記検出値よりも高い。

本発明は、内部熱交換器を有する冷凍サイクルにおいて、凝縮器の下流直後の冷媒の温度が十分に低下していなくとも、車両用グリル装置の開閉を適切に制御し、車両の空力特性を向上して車両走行時の省動力化に寄与することができる車両用空調装置、それを備える車両及び車両用グリル装置の制御方法を提供することができる。

本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示すシステム図である。 車両用グリル装置がラジエータの冷却を兼ねるとき、車両用グリル装置の制御処理の一例を示すフローチャートである。 図２に示す車両用グリル装置の制御処理のうち、開口度制御の一例を示すフローチャートである。 理想開口度の算出方法の第一例を示すグラフである。 理想開口度の算出方法の第二例を示すグラフである。 理想開口度の算出方法の第三例を示すグラフである。 車両用グリル装置がラジエータの冷却を行わないとき、車両用グリル装置の制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

図１は、本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示すシステム図である。本実施形態に係る車両用空調装置１００は、車両の先端部に配置され、開口度を最小開口度と最大開口度との間で調整可能なグリル開口部２１を有する車両用グリル装置２０を備える車両に搭載される車両用空調装置において、圧縮機２、凝縮器３、膨張装置４及び蒸発器５を配管６１〜６６で接続して冷媒を循環させる冷媒回路５０と、凝縮器３から膨張装置４に導かれる冷媒が流れる第１の熱交換部１１と蒸発器５から圧縮機２の吸入側に導かれる冷媒が流れる第２の熱交換部１２との間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器１０とを有する冷凍サイクル１と、蒸発器５の温度若しくは蒸発器５を通過した空気の温度を検知する第１の温度センサ３１、又は蒸発器５と内部熱交換器１０との間に測定点を有する第２の温度センサ３２と、車両用グリル装置２０を制御するグリル制御装置４０へ第１の温度センサ３１又は第２の温度センサ３２によって検知された検出値（検出温度）を出力する出力部（不図示）と、を備える。

冷媒回路５０は、圧縮機２と凝縮器３と膨張装置４と蒸発器５とを配管６１〜６６で接続した閉回路であり、内部を冷媒が循環する。冷媒は、例えば、Ｒ１３４ａなどのフロン系物質、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、又は二酸化炭素である。冷媒回路５０は、内部を循環する冷媒がフロン系物質の場合、凝縮器３の内部、又は凝縮器３と内部熱交換器１０との間に、気体状の冷媒と液体状の冷媒とを分離するとともに、冷媒の一部を貯留するリキッドタンク（不図示）を備える。冷媒回路５０は、内部を循環する冷媒が二酸化炭素の場合、蒸発器５と圧縮機２との間に、冷媒の一部を貯留するアキュムレータ（不図示）を備える。

圧縮機２は、エンジン（図示せず）からの駆動力を受けて、又は電力によって駆動するモータ（図示せず）の駆動力を受けて、低温低圧の気化状態の冷媒を圧縮して、高温高圧の気化状態の冷媒にする。圧縮機２は、固定容量型であるか、又は可変容量型であってもよい。

凝縮器３は、一般的に車両の先端部（前方）のエンジンルーム内でラジエータの前面に配置される。凝縮器３は、熱交換器であり、圧縮機２から吐出された高温高圧の気化状態の冷媒を、車両の走行若しくは冷却ファン７の稼働のいずれか一方又は両方によってグリル開口部２１から導入される車両前方の外気によって冷却し、高温高圧の液化状態の冷媒にする。

膨張装置４は、凝縮器３で凝縮された冷媒を、絞り作用によって減圧・膨張させて、低温低圧の霧状の冷媒（気液混合状の冷媒）とするとともに、冷媒の流量の調整を行う。膨張装置４は、例えば、感温式膨張弁又は電子制御式膨張弁である。

蒸発器５は、熱交換器であり、膨張装置４で気液混合状となった冷媒を気化させ、そのときの蒸発熱によって蒸発器５を通過する送風空気を冷却除湿する。

内部熱交換器１０は、冷媒回路５０上に配置される。内部熱交換器１０は、凝縮器３から膨張装置４に導かれる冷媒が流れる第１の熱交換部１１と蒸発器５から圧縮機２の吸入側に導かれる冷媒が流れる第２の熱交換部１２とを有し、第１の熱交換部１１を流れる相対的に高温の冷媒と第２の熱交換部１２を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う。

配管６１は、圧縮機２の出口と凝縮器３の入口とを直接的又は間接的に接続する。配管６２は、凝縮器３の出口と第１の熱交換部１１の入口１０ａとを直接的又は間接的に接続する。配管６３は、第１の熱交換部１１の出口１０ｂと膨張装置４の入口とを直接的又は間接的に接続する。配管６４は、膨張装置４の出口と蒸発器５の入口とを直接的又は間接的に接続する。配管６５は、蒸発器５の出口と第２の熱交換部１２の入口１０ｃとを直接的又は間接的に接続する。配管６６は、第２の熱交換部１２の出口１０ｄと圧縮機２の入口とを直接的又は間接的に接続する。

車両用グリル装置２０は、グリル開口部２１と、ルーバー２２と、モータ２３とを有する。グリル開口部２１は、フロントグリルなどの車両の前面部に設けられ、車両前方の外気をエンジンルーム内へ導入する導入口である。グリル開口部２１からエンジンルーム内に導入された外気は、凝縮器３を通過する。その結果、凝縮器３内の高温高圧の冷媒が冷却される。ルーバー２２は、グリル開口部２１の開口面積を変化させる開閉シャッタである。モータ２３は、ルーバー２２の各羽板を回動させる駆動装置である。

ルーバー２２の回動可能範囲において、ルーバー２２の方向が水平方向に最も近づいたとき、グリル開口部２１は最大開口面積となる。一方、ルーバー２２の回動可能範囲において、ルーバー２２の方向が垂直方向に最も近づいたとき、グリル開口部２１は最小開口面積となる。車両用グリル装置２０の開口度は、グリル開口部２１の最小開口面積を０％、グリル開口部２１の最大開口面積を１００％として、開口面積を百分率で示した値である。

車両用グリル装置２０は、モータ２３の駆動によって、開口度を最小開口度（０％）と最大開口度（１００％）との間で所定の開口度となるよう調整する。開口度を調整することで、凝縮器３の冷却能力を調整することができる。開口度が大きいほど、グリル開口部２１からエンジンルーム内に導入される外気の空気量が多くなり、凝縮器３の冷却能力が増加する。一方、開口度が小さいほど、エンジンルーム内に導入される外気の空気量が少なくなり、凝縮器３の冷却能力が減少する反面、走行時の車両の空力特性が向上して、燃費の向上につながる。開口度が最小開口度となるとき、グリル開口部２１は全閉状態となるか、又はわずかに開いている状態であってもよい。わずかに開いている状態であっても走行時の空気抵抗は小さくなり、空力特性を確保することができる。

冷却ファン７は、羽根車７ａとモータ７ｂとを有する。冷却ファン７は、モータ７ｂによって羽根車７ａが回転され、凝縮器３を冷却する空気の流れを発生させる。モータ７ｂの回転数に応じて、凝縮器３に導入される空気量が変化する。冷却ファン７は、凝縮器３専用のファンであるか、又は凝縮器３の風下側に近接して配置されるラジエータ（不図示）の冷却を兼ねるファンであってもよい。

冷却ファン７は、凝縮器３に対して車両の前方側に配置されるか、又は車両の後方側に配置されてもよい。また、冷却ファン７の個数は、特に限定されず、１個であるか、又は２個以上であってもよい。

第１の温度センサ３１は、蒸発器５の温度又は蒸発器５を通過した空気の温度を検知する装置であり、従来の冷凍サイクルに既設の装置である。第１の温度センサ３１が蒸発器５の温度を検知する場合、第１の温度センサ３１の測定点は、例えば、蒸発器５のうち最も温度が低くなる部位のフィンに取り付けられる。また、第１の温度センサ３１が蒸発器５を通過した空気の温度を検知する場合、第１の温度センサ３１の測定点は、例えば、蒸発器５のうち最も温度が低くなる部位の下流側の空間に、従来周知の構成で取り付けられる。従来の冷凍サイクルにおいて、第１の温度センサ３１の検出値（検出温度）は、例えば、固定容量式の圧縮機２のオンオフ制御に利用されている。より具体的には、蒸発器５の温度又は蒸発器５を通過した空気の温度が設定値を超えたとき、圧縮機２を駆動させ、蒸発器５の温度又は蒸発器５を通過した空気の温度が設定値以下になったとき、圧縮機２を停止させる制御が行われている。あるいは、可変容量式の圧縮機２の吐出量制御に利用されている。より具体的には、蒸発器５の温度又は蒸発器５を通過した空気の温度が設定値を超えたとき、圧縮機２の吐出量を増加させ、蒸発器５の温度又は蒸発器５を通過した空気の温度が設定値以下になったとき、圧縮機２の吐出量を減少させる制御が行われている。第１の温度センサ３１を蒸発器５のうち最も温度が低くなる部位に設置するのは、蒸発器５の凍結を早期に検知するためである。蒸発器５のうち最も温度が低くなる部位は、冷媒回路５０のうち、冷媒の過熱度が最も小さい、又は過熱度がゼロの部分である。本実施形態では、第１の温度センサ３１の検出値は、従来の冷凍サイクルにおける利用に加えて、冷却ファン７の送風量の制御に利用される。第１の温度センサ３１の検出値は、ブロワファンから蒸発器５へ送られる空気の温度及び送風量と相関する値であって、冷凍サイクル１の冷房能力（本明細書において、冷凍サイクルの冷房能力とは、冷凍サイクル１が任意の時点で受けている負荷に対して発揮している冷房能力をいう。）の指標となりうる。このため、第１の温度センサ３１の検出値を用いることで、部品を追加することなく冷凍サイクル１の冷房能力を把握することができる。そして、冷凍サイクル１の冷房能力の指標を、車両用グリル装置２０の開口度の制御に加味することで、不必要なグリル開口部２１の解放を適切に防止し、車両の空力特性を向上することができる。

第２の温度センサ３２は、蒸発器５から流出してきた冷媒の温度を検知する装置である。第２の温度センサ３２の測定点は、例えば、蒸発器５の冷媒出口管（不図示）の外周又は配管６５の外周に、測定点が接触するように取り付けられる。第２の温度センサ３２が検知する蒸発器５出口での冷媒の温度は、膨張装置４の弁開度制御に利用される。より具体的には、第２の温度センサ３２の検出値（検出温度）に基づいて蒸発器５の冷媒出口における過熱度（スーパーヒート）の値が目標値となるように膨張装置４の弁開度が制御される。したがって、第２の温度センサ３２の検出値から、蒸発器５出口での過熱度を把握することができる。膨張装置４が電子制御式膨張弁であるとき、第２の温度センサ３２として、電子制御式膨張弁の弁開度制御に利用される温度センサを用いてもよい。本実施形態では、第２の温度センサ３２の検出値を車両用グリル装置２０の制御に用いることで、蒸発器５出口での冷媒の過熱度から冷凍サイクル１の冷房能力を把握して、不必要なグリル開口部２１の解放を適切に防止し、車両の空力特性を向上することができる。

出力部（不図示）は、例えば、第１の温度センサ３１又は第２の温度センサ３２の出力端子を有する。出力端子は、グリル制御装置４０に電気的に接続されており、例えば、アナログ信号又はデジタルデータなどの形式で、第１の温度センサ３１の検出値又は第２の温度センサ３２の検出値をグリル制御装置４０へ出力する。

グリル制御装置４０は、出力部から第１温度センサ３１の検出値又は第２温度センサ３２の検出値の情報が入力され、この情報を用いて車両用グリル装置２０のモータ２３を制御する。第１の温度センサ３１又は第２の温度センサ３２は、いずれも内部熱交換器１０よりも蒸発器５側に配置されているため、凝縮器３から流出した直後の冷媒の圧力が十分に低下していなくても、冷凍サイクル１の冷房能力を適切に把握することができる。その結果、冷房能力が足りているとき、グリル開口部が適切に閉じられて（又は開口面積が減少されて）、車両の空力特性が改善され、車両走行時の省動力化に寄与することができる。

グリル制御装置４０は、空調制御ユニット（不図示）に搭載されるか、又は車両用空調装置１００が搭載される車両のエンジンコントロールユニット（不図示）に搭載されることが好ましい。車両の設計思想、メモリの容量又はコストなどの各種要因に対して柔軟に対応することができる。

次に、本実施形態に係る車両用グリル装置２０の制御方法について説明する。本実施形態に係る車両用グリル装置２０の制御方法は、車両がグリル開口部から導入される外気によって冷却されるラジエータを備える場合の制御方法と、車両がグリル開口部から導入される外気によって冷却されるラジエータを備えない場合の制御方法とを含む。ラジエータは、例えば、エンジン、モータ、トランスミッション又はバッテリーなどの冷却に用いられた冷却液を冷却するための熱交換器である。車両がグリル開口部から導入される外気によって冷却されるラジエータを備えるとき、車両用グリル装置２０は凝縮器３の冷却とラジエータの冷却とを兼ねる。一方、車両がグリル開口部２１から導入される外気によって冷却されるラジエータを備えないとき、車両用グリル装置２０は凝縮器３の冷却を行い、そもそも車両がラジエータを備えないか、又は車両がラジエータを備えるが、該ラジエータが車両用グリル装置以外の手段によって冷却される。

まず、車両がグリル開口部から導入される外気によって冷却されるラジエータを備える場合の制御方法について図２及び図３を参照して説明する。本実施形態に係る車両用グリル装置２０の制御方法は、図２に示すように、グリル制御装置４０が判定時点での開口度を判定するステップＳ１１と、グリル制御装置４０が検出値と所定の閾値とを対比するステップＳ１２と、グリル制御装置４０がグリル開口部を制御するステップＳ１３とを含み、ステップＳ１３は、図３に示すように、凝縮器３を冷却するために必要な理想開口度を算出するステップＳ１３１と、ラジエータの冷却に必要な必要開口度を算出するステップＳ１３２と、理想開口度と必要開口度とを対比するステップＳ１３３とを有し、理想開口度が必要開口度を超えるとき、グリル開口部を理想開口度とする制御をし（ステップＳ１３４）、理想開口度が必要開口度以下であるとき、グリル開口部を前記必要開口度とする制御をし（ステップＳ１３５）、理想開口度は、下記の条件１を満たすことが好ましい。
条件１：判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値未満であるとき、最大開口度よりも小さく、判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第１閾値以上であるか又は第１閾値とは異なる第２閾値を超えたとき、最小開口度よりも大きい。

（ステップＳ１１）
開口度判定ステップＳ１１では、グリル制御装置４０は、判定時点での開口度が、最大開口度であるか、又は最小開口度であるかを判定することが好ましい。

（ステップＳ１２）
閾値対比ステップＳ１２では、グリル制御装置４０は、出力部から第１の温度センサ３１の検出値又は第２の温度センサ３２の検出値の情報が入力され、当該検出値と所定の閾値とを対比する。

所定の閾値は、例えば、３〜１２℃であることが好ましく、５〜７℃であることがより好ましい。また、開口度判定ステップＳ１１の判定結果において開口度が最小開口度であるときの所定の閾値は、開口度判定ステップＳ１１の判定結果において開口度が最大開口度であるときの所定の閾値（第１閾値）と同じ値であるか、又は異なる値（第２閾値）であってもよい。より好ましくは、異なる値（第２閾値）である。開口度が最大開口度であるときの所定の閾値と開口度が最小開口度であるときの所定の閾値との間に温度差を設けるヒステリシス制御を採用することで、車両用グリル装置２０が頻繁に開閉することを防止することができる。

（ステップＳ１３）
開口度制御ステップＳ１３は、図３に示すように、理想開口度算出ステップＳ１３１と、必要開口度算出ステップＳ１３２と、算出開口度対比ステップＳ１３３とを有する。開口度制御ステップＳ１３では、車両の空力特性を改善するための制御よりも、ラジエータの冷却のための制御が優先される。

（ステップＳ１３１）
理想開口度算出ステップＳ１３１では、グリル制御装置４０は、開口度判定ステップＳ１１及び閾値対比ステップＳ１２に基づいて理想開口度を算出する。理想開口度は、冷凍サイクル１の冷房能力を適切に確保するために、凝縮器３を冷却するのに必要とされる開口度である。判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値（検出温度）が第１閾値未満であるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は十分に確保されているから、冷房能力の向上よりも車両の空力特性の改善を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、最大開口度よりも小さい開口度とすることで、グリル開口部２１の開口面積が減少して、車両の空力特性を改善することができる。一方、判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値（検出温度）が第１閾値以上であるか又は第１閾値とは異なる第２閾値を超えるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は不足しているから、車両の空力特性の改善よりも冷房能力の向上を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、最小開口度よりも大きい開口度とすることで、凝縮器３の冷却能力を向上させて、冷凍サイクル１の冷房能力を十分に確保することができる。

（ステップＳ１３２）
必要開口度算出ステップＳ１３２では、グリル制御装置４０は、例えば、エンジン冷却水の温度の情報に基づいて、ラジエータの冷却に必要な開口度（必要開口度という。）を算出する。

（ステップＳ１３３）
算出開口度対比ステップＳ１３３では、グリル制御装置４０は、理想開口度算出ステップＳ１３１で算出した理想開口度と必要開口度算出ステップＳ１３２で算出した必要開口度とを対比する。

（ステップＳ１３４）
算出開口度対比ステップＳ１３３において、理想開口度が必要開口度を超えると判定されたとき、ステップＳ１３４が実行される。理想開口度が必要開口度を超えるときは、グリル開口部を理想開口度としても、ラジエータを十分に冷却することができる。ラジエータよりも凝縮器３の温度の方が低く、凝縮器３を通過した空気であってもラジエータを冷却できるためである。そこで、ステップＳ１３４では、グリル制御装置４０は、グリル開口部を理想開口度とする制御をする。

（ステップＳ１３５）
算出開口度対比ステップＳ１３３において、理想開口度が必要開口度以下であると判定されたとき、ステップＳ１３５が実行される。理想開口度が必要開口度以下であるときは、グリル開口部を理想開口度としてしまうと、ラジエータの冷却が不十分となってしまう。そこで、ステップＳ１３５では、グリル開口部を必要開口度とする制御をする。

ステップＳ１１〜Ｓ１３によって、車両用グリル装置の開閉を適切に制御しながら、ラジエータ及びエンジンルームの冷却不具合を回避することができる。

次に、理想開口度算出ステップＳ１３１における理想開口度の算出方法の具体例について図４〜図６を参照して説明する。

図４は、理想開口度の算出方法の第一例を示すグラフである。本実施形態に係る車両用グリル装置の制御方法では、図４に示すように、理想開口度は、下記条件２を更に満たすことが好ましい。
条件２：判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値以上であるとき、最大開口度であり、判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値未満であるとき最小開口度であり、判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第２閾値以下であるとき、最小開口度であり、判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第２閾値を超えるとき、最大開口度であり、第２閾値は、第１閾値よりも高い。

第一例の算出方法では、開口度が最大開口度であるときの所定の閾値は、第１閾値であり、開口度が最小開口度であるときの所定の閾値は、第２閾値である。第２閾値は、第１閾値よりも高い。図４では、一例として、第１閾値が５℃であり、第２閾値が７℃である形態を示したが、本発明はこれに限定されない。

判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値以上であるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は不足しているから、車両の空力特性の改善よりも冷房能力の確保を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、最大開口度のままとすることで、凝縮器３の冷却能力を高い状態のまま維持して、冷凍サイクル１の冷房能力を向上させることができる。

判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値未満であるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は十分に確保されているから、冷房能力の確保よりも車両の空力特性の改善を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、最小開口度とすることで、グリル開口部２１の開口面積が減少して、車両の空力特性を改善することができる。

判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第２閾値以下であるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は十分に確保されているから、冷房能力の確保よりも車両の空力特性の改善を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、最小開口度のままとすることで、車両の空力特性を改善することができる。

判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第２閾値を超えるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は不足しているから、車両の空力特性の改善よりも冷房能力の確保を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、最大開口度とすることで、凝縮器３の冷却能力を向上させて、冷凍サイクル１の冷房能力を向上させることができる。

図５は、理想開口度の算出方法の第二例を示すグラフである。本実施形態に係る車両用グリル装置の制御方法では、図５に示すように、理想開口度は、下記条件３を更に満たすことが好ましい。
条件３：判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値以上であるとき、最大開口度であり、判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値未満であるとき、検出値の減少に応じて開口度を連続的又は段階的に減少させる減少プロファイル５００に基づいて決められる開口度であり、判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第２閾値以下であるとき、最小開口度であり、判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第２閾値を超えるとき、検出値の増加に応じて開口度を連続的又は段階的に増加させる増加プロファイル６００に基づいて決められる開口度であり、第１閾値は、増加プロファイル６００における開口度が最大開口度となる検出値よりも低く、第２閾値は、減少プロファイル５００における開口度が最小開口度となる検出値よりも高い。

第二例の算出方法では、開口度が最大開口度であるときの所定の閾値は、第１閾値であり、開口度が最小開口度であるときの所定の閾値は、第２閾値である。第１閾値は、増加プロファイル６００における開口度が最大開口度となる検出値よりも低い。図５では、一例として、第１閾値が８℃であり、増加プロファイル６００における開口度が最大開口度となる検出値が１２℃である形態を示した。また、第２閾値は、減少プロファイル５００における開口度が最小開口度となる検出値よりも高い。図５では、一例として、第２閾値が７℃であり、減少プロファイル５００における開口度が最小開口度となる検出値が３℃である形態を示した。本発明は、各温度の値に限定されない。

検出値の減少（増加）に応じて開口度を連続的に減少（増加）させるとは、検出値に対する開口度の変化が滑らかであることをいい、例えば、図５に示すように検出値を横軸、理想開口度を縦軸と表したグラフを作成すると、右上がりの直線状（図５に図示）又は曲線状（不図示）のグラフが描かれる。

判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値以上であるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は不足しているから、車両の空力特性の改善よりも冷房能力の確保を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、最大開口度のままとすることで、凝縮器３の冷却能力を高い状態のまま維持して、冷凍サイクル１の冷房能力を向上させることができる。

判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値未満であるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は十分に確保されているから、冷房能力の確保よりも車両の空力特性の改善を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、減少プロファイル５００に基づいて決められる開口度とすることで、冷凍サイクル１の冷房能力に応じてグリル開口部２１の開口面積が減少して、車両の空力特性を改善することができる。

判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第２閾値以下であるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は十分に確保されているから、冷房能力の確保よりも車両の空力特性の改善を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、最小開口度のままとすることで、車両の空力特性を改善することができる。

判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が第２閾値を超えるとき、冷凍サイクル１の冷房能力は不足しているから、車両の空力特性の改善よりも冷房能力の確保を優先することが望まれる。そこで、理想開口度を、増加プロファイル６００に基づいて決められる開口度とすることで、冷凍サイクル１の冷房能力に応じて凝縮器３の冷却能力を向上させて、冷凍サイクル１の冷房能力を向上させることができる。

図６は、理想開口度の算出方法の第三例を示すグラフである。第三例の算出方法は、第二例の算出方法における減少プロファイル５００を、検出値の減少に応じて開口度を段階的に減少させる減少プロファイル５０１とし、第二例の算出方法における増加プロファイル６００を、検出値の増加に応じて開口度を段階的に増加させる増加プロファイル６０１とした以外は、第二例の算出方法と同じである。

検出値の減少（増加）に応じて開口度を段階的に減少（増加）させるとは、検出値に対する開口度の変化が階段状であることをいい、例えば、図６に示すように検出値を横軸、理想開口度を縦軸と表したグラフを作成すると、右上がりの階段状のグラフが描かれる。図６では、一例として、減少プロファイル５０１及び増加プロファイル６０１が、開口度を０％、５０％及び１００％の三段階に変化させる形態を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば四段階以上に変化させてもよい。

第一例の算出方法は、第二例及び第三例の算出方法と比較して、より簡易に理想開口度を算出することができる。また、第二例及び第三例の算出方法は、冷凍サイクル１の冷房能力に応じてグリル開口部２１の開口面積を変化させるため、第一例の算出方法と比較して、冷凍サイクル１の冷房能力の向上と車両の空力特性の改善とをよりバランスよく両立させることができる。

次に、車両がグリル開口部から導入される外気によって冷却されるラジエータを備えない場合の制御方法について図７を参照して説明する。本実施形態に係る車両用グリル装置２０の制御方法は、図７に示すように、グリル制御装置４０が判定時点での開口度を判定するステップＳ２１と、グリル制御装置４０が検出値と所定の閾値とを対比するステップＳ２２と、グリル制御装置４０がグリル開口部を理想開口度に制御するステップＳ２３とを含み、理想開口度は、下記条件１を満たすことが好ましい。
条件１：判定時点での開口度が最大開口度であり、かつ、検出値が第１閾値未満であるとき、最大開口度よりも小さく、判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、検出値が前記第１閾値以上であるか又は第１閾値とは異なる第２閾値を超えたとき、最小開口度よりも大きい。

（ステップＳ２１）
開口度判定ステップＳ２１は、開口度判定ステップＳ１１と同様である。

（ステップＳ２２）
閾値対比ステップＳ２２は、閾値対比ステップＳ１２と同様である。

（ステップＳ２３）
開口度制御ステップＳ２３では、グリル制御装置４０は、開口度判定ステップＳ２１及び閾値対比ステップＳ２２に基づいてグリル開口部を理想開口度に制御する。開口度制御ステップＳ２３において、理想開口度は算出されずに予め決まっていてもよいし、その都度算出してもよい。理想開口度は、例えば図４〜図６に示す第一例〜第三例の算出方法に基づいて算出されることが好ましい。

ステップＳ２１〜Ｓ２３によって、車両用グリル装置の開閉を適切に制御することができる。

本実施形態に係る車両は、本実施形態に係る車両用空調装置１００を備える車両であって、車両の先端部に配置され、開口度を最小開口度と最大開口度との間で調整可能なグリル開口部２１を有する車両用グリル装置２０と、車両用グリル装置２０を制御するグリル制御装置４０と、を備える。前記の通り、本実施形態に係る車両用空調装置１００は、車両用グリル装置の開閉を適切に制御することができる。その結果、本実施形態に係る車両は、空力特性を向上して走行時の省動力化をはかることができる。

１ 冷凍サイクル
２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 膨張装置
５ 蒸発器
７ 冷却ファン
７ａ 羽根車
７ｂ モータ
１０ 内部熱交換器
１０ａ 第１の熱交換部の入口
１０ｂ 第１の熱交換部の出口
１０ｃ 第２の熱交換部の入口
１０ｄ 第２の熱交換部の出口
１１ 第１の熱交換部
１２ 第２の熱交換部
２０ 車両用グリル装置
２１ グリル開口部
２２ ルーバー
２３ モータ
３１ 第１の温度センサ
３２ 第２の温度センサ
４０ グリル制御装置
５０ 冷媒回路
６１〜６６ 配管
１００ 車両用空調装置
５００，５０１ 減少プロファイル
６００，６０１ 増加プロファイル

Claims (6)

1. 車両の先端部に配置され、開口度を最小開口度と最大開口度との間で調整可能なグリル開口部（２１）を有する車両用グリル装置（２０）の制御方法において、
   前記車両は、車両用空調装置（１００）と、前記車両用グリル装置（２０）と、該車両用グリル装置（２０）を制御するグリル制御装置（４０）と、前記グリル開口部（２１）から導入される外気によって冷却されるラジエータとを備え、
   前記車両用空調装置（１００）は、
   圧縮機（２）、凝縮器（３）、膨張装置（４）及び蒸発器（５）を配管（６１〜６６）で接続して冷媒を循環させる冷媒回路（５０）と、前記凝縮器（３）から前記膨張装置（４）に導かれる冷媒が流れる第１の熱交換部（１１）と前記蒸発器（５）から前記圧縮機（２）の吸入側に導かれる冷媒が流れる第２の熱交換部（１２）との間で前記冷媒の熱交換を行う内部熱交換器（１０）とを有する冷凍サイクル（１）と、
   前記蒸発器（５）の温度若しくは該蒸発器（５）を通過した空気の温度を検知する第１の温度センサ（３１）、又は前記蒸発器（５）と前記内部熱交換器（１０）との間に測定点を有する第２の温度センサ（３２）と、
   前記グリル制御装置（４０）へ前記第１の温度センサ（３１）又は前記第２の温度センサ（３２）によって検知された検出値を出力する出力部と、を備えており、
   前記制御方法は、前記グリル制御装置（４０）が判定時点での前記開口度を判定するステップ（Ｓ１１）と、前記グリル制御装置（４０）が前記検出値と所定の閾値とを対比するステップ（Ｓ１２）と、前記グリル制御装置（４０）が前記グリル開口部（２１）を制御するステップ（Ｓ１３）とを含み、
   前記グリル制御装置（４０）が前記グリル開口部（２１）を制御するステップ（Ｓ１３）は、前記凝縮器（３）の冷却に必要な理想開口度を算出するステップ（Ｓ１３１）と、前記ラジエータの冷却に必要な必要開口度を算出するステップ（Ｓ１３２）と、前記理想開口度と前記必要開口度とを対比するステップ（Ｓ１３３）とを有し、前記理想開口度が前記必要開口度を超えるとき、前記グリル開口部（２１）を前記理想開口度とする制御をし、前記理想開口度が前記必要開口度以下であるとき、前記グリル開口部（２１）を前記必要開口度とする制御をし、
   前記理想開口度は、下記条件１を満たすことを特徴とする車両用グリル装置の制御方法。
   条件１：
   前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が第１閾値未満であるとき、前記最大開口度よりも小さく、
   前記判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値以上であるか又は該第１閾値とは異なる第２閾値を超えたとき、前記最小開口度よりも大きい。
2. 車両の先端部に配置され、開口度を最小開口度と最大開口度との間で調整可能なグリル開口部（２１）を有する車両用グリル装置（２０）の制御方法において、
   前記車両は、車両用空調装置（１００）と、前記車両用グリル装置（２０）と、該車両用グリル装置（２０）を制御するグリル制御装置（４０）とを備え、前記グリル開口部（２１）から導入される外気によって冷却されるラジエータを備えず、
   前記車両用空調装置（１００）は、
   圧縮機（２）、凝縮器（３）、膨張装置（４）及び蒸発器（５）を配管（６１〜６６）で接続して冷媒を循環させる冷媒回路（５０）と、前記凝縮器（３）から前記膨張装置（４）に導かれる冷媒が流れる第１の熱交換部（１１）と前記蒸発器（５）から前記圧縮機（２）の吸入側に導かれる冷媒が流れる第２の熱交換部（１２）との間で前記冷媒の熱交換を行う内部熱交換器（１０）とを有する冷凍サイクル（１）と、
   前記蒸発器（５）の温度若しくは該蒸発器（５）を通過した空気の温度を検知する第１の温度センサ（３１）、又は前記蒸発器（５）と前記内部熱交換器（１０）との間に測定点を有する第２の温度センサ（３２）と、
   前記グリル制御装置（４０）へ前記第１の温度センサ（３１）又は前記第２の温度センサ（３２）によって検知された検出値を出力する出力部と、を備えており、
   前記制御方法は、前記グリル制御装置（４０）が判定時点での前記開口度を判定するステップ（Ｓ２１）と、前記グリル制御装置（４０）が前記検出値と所定の閾値とを対比するステップ（Ｓ２２）と、前記グリル制御装置（４０）が前記グリル開口部（２１）を理想開口度に制御するステップ（Ｓ２３）とを含み、
   前記理想開口度は、下記条件１を満たすことを特徴とする車両用グリル装置の制御方法。
   条件１：
   前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が第１閾値未満であるとき、前記最大開口度よりも小さく、
   前記判定時点での開口度が最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値以上であるか又は該第１閾値とは異なる第２閾値を超えたとき、前記最小開口度よりも大きい。
3. 前記理想開口度は、下記条件２を更に満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用グリル装置の制御方法。
   条件２：
   前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値以上であるとき、前記最大開口度であり、
   前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値未満であるとき前記最小開口度であり、
   前記判定時点での開口度が前記最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第２閾値以下であるとき、前記最小開口度であり、
   前記判定時点での開口度が前記最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第２閾値を超えるとき、前記最大開口度であり、
   前記第２閾値は、前記第１閾値よりも高い。
4. 前記理想開口度は、下記条件３を更に満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用グリル装置の制御方法。
   条件３：
   前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値以上であるとき、前記最大開口度であり、
   前記判定時点での開口度が前記最大開口度であり、かつ、前記検出値が前記第１閾値未満であるとき、前記検出値の減少に応じて前記開口度を連続的又は段階的に減少させる減少プロファイル（５００，５０１）に基づいて決められる開口度であり、
   前記判定時点での開口度が前記最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第２閾値以下であるとき、前記最小開口度であり、
   前記判定時点での開口度が前記最小開口度であり、かつ、前記検出値が前記第２閾値を超えるとき、前記検出値の増加に応じて前記開口度を連続的又は段階的に増加させる増加プロファイル（６００，６０１）に基づいて決められる開口度であり、
   前記第１閾値は、前記増加プロファイル（６００，６０１）における前記開口度が前記最大開口度となる前記検出値よりも低く、
   前記第２閾値は、前記減少プロファイル（５００，５０１）における前記開口度が前記最小開口度となる前記検出値よりも高い。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載された車両用グリル装置の制御方法で制御される車両用グリル装置（２０）を備える車両に搭載されることを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項５に記載の車両用空調装置（１００）を備える車両。

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