WO2019021635A1

WO2019021635A1 - 空調装置

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Publication number: WO2019021635A1
Application number: PCT/JP2018/021397
Authority: WO
Inventors: 康次郎中村
Original assignee: カルソニックカンセイ株式会社
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2019-01-31
Also published as: DE112018003763T5; US20200139786A1; JP2019023034A

Abstract

空調装置（１）は、外気温度検出器（１５）の検出温度と前記冷媒温度検出器（１２）の検出温度との差が室外熱交換器（２３）に着霜の発生し得る着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、前記室外熱交換器（２３）に着霜が発生し得る状態になったことを判定する着霜判定部（１８）と、車室内に導かれる空気が要求された暖房性能に基づいて設定される目標吹出温度になるように圧縮機（２１）と送風機（５２）とを制御して通常暖房運転を実行する運転制御部（１９）と、を備え、前記運転制御部（１９）は、前記着霜判定部（１８）が着霜が発生し得る状態になったと判定した場合に、通常暖房運転と比較して前記目標吹出温度を低下させると共に前記送風機（５２）による送風量を増大させる着霜抑制運転を実行する。

Description

空調装置

　本発明は、空調装置に関するものである。

　ＪＰ２０１７－０３５９０１Ａには、圧縮機にて圧縮された冷媒を用いて車室内に送風される空気を加熱するヒートポンプ暖房運転を行う車両用空調装置が開示されている。この車両用空調装置では、ヒータコアの通過風量を減らし、高圧圧力を上昇させて室外熱交換器における吸熱量を減らすことで、室外熱交換器への着霜を遅延させている。

　しかしながら、ＪＰ２０１７－０３５９０１Ａの車両用空調装置では、室外熱交換器への着霜を遅延させるために、ヒータコアの通過風量を減らしているので、暖房性能が低下するおそれがある。

　本発明は、暖房性能を低下させることなく室外熱交換器への着霜を抑制することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機にて圧縮された冷媒が凝縮する際の熱を用いて車室内に導かれる空気を加熱する加熱器と、前記加熱器にて凝縮した冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁にて膨張した冷媒を外気との熱交換によって蒸発させる室外熱交換器と、前記車室内に導かれる空気が前記加熱器を通過するように送風する送風機と、前記室外熱交換器を通過する前の外気の温度を検出する外気温度検出器と、前記室外熱交換器を通過した冷媒の温度を検出する冷媒温度検出器と、前記外気温度検出器の検出温度と前記冷媒温度検出器の検出温度との差が前記室外熱交換器に着霜の発生し得る着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、前記室外熱交換器に着霜が発生し得る状態になったことを判定する着霜判定部と、前記車室内に導かれる空気が要求された暖房性能に基づいて設定される目標吹出温度になるように前記圧縮機と前記送風機とを制御して通常暖房運転を実行する運転制御部と、を備え、前記運転制御部は、前記着霜判定部が着霜が発生し得る状態になったと判定した場合に、前記通常暖房運転と比較して前記目標吹出温度を低下させると共に前記送風機による送風量を増大させる着霜抑制運転を実行する。

　上記態様では、運転制御部は、室外熱交換器に着霜が発生し得る状態になった場合に、着霜抑制運転を実行する。着霜抑制運転では、車室内に導かれる空気の目標吹出温度を低下させ、送風機による送風量を増大させる。これにより、圧縮機にて圧縮される冷媒の圧力が下がり、室外熱交換器に導かれる冷媒の圧力が上昇して蒸発温度が上昇するので、室外熱交換器への着霜の発生が抑制される。一方、目標吹出温度が低下した分、送風機による送風量が増大するので、車室内に導かれる空気の熱量は低下しない。したがって、暖房性能を低下させることなく室外熱交換器への着霜を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る空調装置の回路図である。図２は、空調装置の制御ブロック図である。図３は、冷房運転時における冷媒の流れを説明する図である。図４は、暖房運転時における冷媒及び温水の流れを説明する図である。図５は、通常暖房運転と着霜抑制運転とを切り換える制御について説明するフローチャートである。図６は、目標吹出温度に基づいて実行されるヒートポンプ暖房モードの制御について説明するフローチャートである。図７は、同熱量線について説明する図である。図８は、通常暖房運転と着霜抑制運転とについて説明するためのモリエル線図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る空調装置１について説明する。

　まず、図１及び図２を参照して、空調装置１の全体構成について説明する。

　空調装置１は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、温水が循環する温水サイクル４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５と、弁の動作などを制御するコントローラ１０と、を備える。

　空調装置１は、冷暖房運転可能なヒートポンプシステムである。空調装置１は、車両（図示省略）に搭載されて車室（図示省略）内の空調を行う。例えば、冷媒にはＨＦＣ－１３４ａが用いられ、温水には不凍液が用いられる。

　冷凍サイクル２は、圧縮機としてのコンプレッサ２１と、温水－冷媒熱交換器としての水冷コンデンサ２２と、室外熱交換器２３と、リキッドタンク２４と、蒸発器としてのエバポレータ２５と、アキュムレータ２６と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路２０と、を備える。

　コンプレッサ２１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。

　水冷コンデンサ２２は、暖房運転時に、コンプレッサ２１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。水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１によって高温高圧となった冷媒と温水サイクル４を循環する温水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を温水に伝達する。水冷コンデンサ２２は、温水サイクル４を循環する温水を介して、車室内に導かれて空調に用いられる空気を加熱する。ここでは、水冷コンデンサ２２と温水サイクル４とが、車室内に導かれる空気を加熱する加熱器に相当する。

　これに代えて、温水サイクル４を設けずに、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒が室内熱交換器に直接導かれるようにしてもよい。この場合、室内熱交換器が加熱器に相当する。

　室外熱交換器２３は、例えば車両のエンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２３は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。室外熱交換器２３には、車両の走行や室外ファン３２の回転によって、外気が導入される。

　リキッドタンク２４は、冷房運転時に、室外熱交換器２３を通過して凝縮した冷媒を一時的に溜めると共に、冷媒をガス状（気相）冷媒と液状（液相）冷媒とに気液分離する。リキッドタンク２４からは、分離した液状冷媒のみが第２膨張弁２８へと流れる。

　エバポレータ２５は、ＨＶＡＣユニット５内に配置される。エバポレータ２５は、冷房運転時に、後述する第２膨張弁２８にて膨張した冷媒を蒸発させ、空調に用いられる空気を冷却する。エバポレータ２５によって蒸発した冷媒は、第２膨張弁２８を通ってアキュムレータ２６へ流れる。

　アキュムレータ２６は、冷媒流路２０を流れる冷媒を一時的に溜めると共に、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２６からは、分離したガス状冷媒のみがコンプレッサ２１へと流れる。

　冷媒流路２０には、冷媒を減圧膨張させる第１膨張弁２７と、第２膨張弁２８と、が配けられる。また、冷媒流路２０には、開閉によって冷媒の流れを切り換える第１開閉弁２９と、第２開閉弁３０と、が配置される。

　第１膨張弁２７は、水冷コンデンサ２２と室外熱交換器２３との間に配置され、水冷コンデンサ２２で凝縮した冷媒を減圧膨張させる。第１膨張弁２７には、例えば、固定絞りや可変絞りが用いられる。固定絞りには、例えば、オリフィスやキャピラリーチューブを用いることができる。固定絞りは、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように絞り量が設定される。また、可変絞りには、例えば、段階的に又は無段階的に開度を調節できる電磁弁を用いることができる。

　第２膨張弁２８は、リキッドタンク２４とエバポレータ２５との間に配置され、リキッドタンク２４から導かれた液状冷媒を減圧膨張させる。第２膨張弁２８には、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度に応じて開度が調節される温度式膨張弁が用いられる。

　第１開閉弁２９は、冷房運転時に開かれ、暖房運転時に閉じられる。第１開閉弁２９が開かれると、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２及び第１膨張弁２７をバイパスして、室外熱交換器２３へ直接流入する。一方、第１開閉弁２９が閉じられると、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２及び第１膨張弁２７を通過して室外熱交換器２３へ流入する。

　第２開閉弁３０は、暖房運転時に開かれ、冷房運転時に閉じられる。第２開閉弁３０が開かれると、室外熱交換器２３で蒸発した冷媒は、リキッドタンク２４，第２膨張弁２８，及びエバポレータ２５をバイパスして、アキュムレータ２６に直接流入する。一方、第２開閉弁３０が閉じられると、室外熱交換器２３で蒸発した冷媒は、リキッドタンク２４，第２膨張弁２８，及びエバポレータ２５を通過して、アキュムレータ２６に流入する。

　温水サイクル４は、ポンプとしてのウォータポンプ４１と、加熱器としてのヒータコア４２と、補助加熱器としての温水ヒータ４３と、水冷コンデンサ２２と、これらを温水が循環可能となるように接続する温水流路４０と、を備える。

　ウォータポンプ４１は、温水流路４０内の温水を循環させる。

　ヒータコア４２は、ＨＶＡＣユニット５内に配置され、暖房運転時に、ヒータコア４２を通過する空気と温水との熱交換によって、空調に用いられる空気を加熱する。

　温水ヒータ４３は、内部にヒータ（図示省略）を有し、外部動力を用いて温水を加熱する。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。温水ヒータ４３に代えて、例えば、車両のエンジン（図示省略）の冷却水との熱交換によって温水を加熱するようにしてもよい。

　ＨＶＡＣユニット５は、空調に用いられる空気を冷却又は加熱する。ＨＶＡＣユニット５は、送風機としてのブロワ５２と、エアミックスドア５３と、これらを空調に用いられる空気が通過可能となるように囲うケース５１と、を備える。ＨＶＡＣユニット５内には、ヒータコア４２とエバポレータ２５とが配置される。ブロワ５２から送風された空気は、ヒータコア４２及びエバポレータ２５内を流れる冷媒との間で熱交換を行う。

　ブロワ５２は、車室内に導かれて空調に用いられる空気をＨＶＡＣユニット５内に送風する送風機である。

　エアミックスドア５３は、ＨＶＡＣユニット５内に配置されたヒータコア４２を通過する空気の量を調整する。エアミックスドア５３は、ヒータコア４２のブロワ５２側に設置される。エアミックスドア５３は、暖房運転時にヒータコア４２側を開き、冷房運転時にヒータコア４２側を閉じる。エアミックスドア５３の開度によって、空気とヒータコア４２内の温水との間の熱交換量が調節される。

　空調装置１には、吐出圧検出器としての吐出圧センサ１１と、冷媒温度検出器としての室外熱交換器出口温センサ１２と、エバポレータ温度センサ１３と、水温センサ１４と、外気温度検出器としての外気温センサ１５と、が設置されている。

　吐出圧センサ１１は、コンプレッサ２１の吐出側の冷媒流路２０に設置され、コンプレッサ２１にて圧縮されたガス状冷媒の吐出圧を検出する。

　室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３の出口に設けられて冷媒流路２０内の冷媒の温度を検出する。室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３を通過した冷媒の温度を検出する。

　エバポレータ温度センサ１３は、ＨＶＡＣユニット５におけるエバポレータ２５の空気流れ下流側に設置され、エバポレータ２５を通過した空気の温度を検出する。なお、エバポレータ温度センサ１３は、エバポレータ２５に直接設置されてもよい。

　水温センサ１４は、水冷コンデンサ２２の出口近傍の温水流路４０に設置される。水温センサ１４を温水ヒータ４３内に設けてもよい。水温センサ１４は、温水ヒータ４３から排出されてヒータコア４２に導かれる温水の温度を検出する。

　外気温センサ１５は、室外熱交換器２３に取り込まれて通過する前の外気の温度を検出する。

　コントローラ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成されるマイクロコンピュータである。コントローラ１０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ１０は、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、空調装置１に各種機能を発揮させる。

　図２に示すように、コントローラ１０には、吐出圧センサ１１と、室外熱交換器出口温センサ１２と、エバポレータ温度センサ１３と、水温センサ１４と、外気温センサ１５と、からの信号が入力される。なお、コントローラ１０には、図示しない他のセンサからの信号が入力されてもよい。

　コントローラ１０は、入力された信号に基づいて、冷凍サイクル２の制御を実行するようにプログラムされている。即ち、コントローラ１０は、図１に破線で示すように、コンプレッサ２１の出力を設定すると共に、第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０の開閉制御を実行する。また、コントローラ１０は、図示しない出力信号を送信することで、温水サイクル４やＨＶＡＣユニット５の制御を実行するようにプログラムされている。

　また、コントローラ１０は、着霜判定部１８と、運転制御部１９と、を有する。着霜判定部１８及び運転制御部１９は、空調装置１の制御を行うためのコントローラ１０の機能を仮想的なユニットとしたものであり、物理的な存在を意味するものではない。

　着霜判定部１８は、室外熱交換器２３の出口における冷媒の温度と外気温とがかい離している場合に、室外熱交換器２３にて冷媒と外気とが熱交換を充分に行えず、着霜が発生していると判定する。具体的には、着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度とを比較し、両者の温度差が室外熱交換器２３に着霜の発生し得る着霜温度差以上になっていることを判定する。着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度との温度差が着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、室外熱交換器２３に着霜が発生し得る状態になったことを判定する。

　これに限らず、着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度との温度差が着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、室外熱交換器２３に着霜が発生し始めたことを判定してもよい。この場合、後述する着霜抑制運転は、室外熱交換器２３の着霜をそれ以上進行させないために実行される。

　運転制御部１９は、車室内に導かれる空気が要求された暖房性能に基づいて設定される目標吹出温度になるようにコンプレッサ２１とブロワ５２とを制御して通常暖房運転を実行する。運転制御部１９は、着霜判定部１８が着霜が発生し得る状態になったと判定した場合に、通常暖房運転と比較して目標吹出温度を低下させると共にブロワ５２による送風量を増大させる着霜抑制運転を実行する。

　これらの着霜判定部１８及び運転制御部１９による制御については、後で図５から図８を参照して詳細に説明する。

　次に、図３及び図４を参照して、空調装置１の各空調運転モードについて説明する。

　＜冷房モード＞
　図３に示す冷房モードでは、冷媒流路２０の冷媒が、太実線で示すように循環する。

　コントローラ１０は、第２開閉弁３０を閉じた状態にすると共に、第１開閉弁２９を開いた状態にする。これにより、コンプレッサ２１で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、第１開閉弁２９を通ってそのまま室外熱交換器２３へと流れる。

　室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気と熱交換を行い冷却された後、リキッドタンク２４を通って気液分離される。リキッドタンク２４の下流側に接続される第２膨張弁２８には、リキッドタンク２４にて気液分離された冷媒のうち液状冷媒が流通する。

　その後、液状冷媒は、第２膨張弁２８で減圧膨張してエバポレータ２５へ流通し、エバポレータ２５を通過する際に空調に利用する空気の熱を吸収することで蒸発する。エバポレータ２５にて蒸発したガス状冷媒は、アキュムレータ２６を介して再びコンプレッサ２１へと流れる。

　エバポレータ２５にて冷媒によって冷却された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流に流されて冷房風として用いられる。

　なお、エバポレータ２５で空気を冷却することによって空気中の水蒸気を凝縮させ取り除いた後、ヒータコア４２で再加熱することによって、除湿風を得ることもできる（除湿モード）。この場合、図３に太破線で示すように、温水流路４０内の温水は、温水ヒータ４３によって加熱されながらウォータポンプ４１によって循環する。また、エアミックスドア５３は、空調に用いられる空気をヒータコア４２に導くように開かられる。

　＜暖房モード＞
　図４に示す暖房モードでは、いわゆる外気吸熱ヒートポンプ運転が実行され、冷媒流路２０の冷媒と温水流路４０の温水とが、太実線で示すようにそれぞれ循環する。

　コントローラ１０は、第１開閉弁２９を閉じた状態にすると共に、第２開閉弁３０を開いた状態にする。これにより、コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。

　水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱することにより熱を奪われて低温になった後、第１膨張弁２７を通って減圧膨張することで更に低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換を行い加熱されて蒸発する。室外熱交換器２３にて加熱された冷媒は、そのまま第２開閉弁３０を通って、アキュムレータ２６へと流れて気液分離される。そして、アキュムレータ２６で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、再びコンプレッサ２１へと流れる。

　水冷コンデンサ２２で冷媒によって加熱された温水は、循環してヒータコア４２に流れ、ヒータコア４２の周囲の空気を加熱する。ブロワ５２によって送風されヒータコア４２を通過して加熱された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流側に流されることで、暖房風として用いられる。

　なお、水冷コンデンサ２２で冷媒が充分に温水を加熱できない場合には、外気吸熱ヒートポンプ運転と併用して又は独立して温水ヒータ４３を運転させることによって温水を加熱してもよい。

　次に、図５から図８を参照して、暖房運転時における室外熱交換器２３への着霜を抑制する着霜抑制制御について説明する。コントローラ１０は、図５及び図６に示すルーチンを、空調装置１の運転中に、例えば１０ミリ秒ごとの一定時間隔で繰り返し実行する。

　図５のステップＳ１１では、コントローラ１０は、空調に必要な熱量を演算する。具体的には、コントローラ１０には、車室内温度センサ（図示省略）によって検出された車室内温度，外気温センサ１５によって検出された外気温度，車室内の操作スイッチ（図示省略）を用いて設定された設定温度，及び日射センサ（図示省略）によって検出された日射量が入力される。コントローラ１０は、これらの入力値から、車室内に供給する必要のある熱量を演算する。

　ステップＳ１２では、コントローラ１０は、ステップＳ１１にて演算された空調に必要な熱量に基づいて、車室内に導かれる空気の目標温度である目標吹出温度Ｔｏ［℃］を演算する。このとき、コントローラ１０は、空調に必要な熱量と目標吹出温度Ｔｏとに基づいて、車室内に導く必要のある空気の重量流量を演算する。コントローラ１０は、目標吹出温度Ｔｏと空気の重量流量とに基づき、コンプレッサ２１の回転数とブロワ５２の回転数とを設定する。

　ステップＳ１３では、コントローラ１０は、空調装置１がヒートポンプ暖房モード（外気吸熱ヒートポンプ運転）による運転を実行しているか否かを判定する。ステップＳ１３にて、空調装置１がヒートポンプ暖房モードによる運転を実行していると判定された場合には、ステップＳ１４に移行する。一方、ステップＳ１３にて、空調装置１がヒートポンプ暖房モードによる運転を実行していない、即ち、他のモードによる運転を実行していると判定された場合には、ステップＳ２４に移行する。

　ステップＳ１４では、コントローラ１０は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度とに基づき、室外熱交換器２３の着霜度合いを演算する。着霜度合いは、例えば、室外熱交換器２３に着霜が発生するおそれのない非着霜レベルと、そのままの状態で運転を継続すると室外熱交換器２３に着霜が発生するおそれのある着霜遅延必要レベルと、室外熱交換器２３に着霜が発生し始めた着霜レベルとの三段階に設定される。

　ステップＳ１５では、コントローラ１０の着霜判定部１８は、室外熱交換器２３の着霜度合いが、着霜を抑制して着霜の発生を遅延させる必要のあるレベル（着霜遅延必要レベル）か否かを判定する。即ち、着霜判定部１８は、室外熱交換器２３に着霜が発生し得る状態になったことを判定する。

　具体的には、着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度とを比較し、両者の温度差が室外熱交換器２３に着霜の発生し得る着霜温度差以上になっていることを判定する。着霜判定部１８は、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度との温度差が着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、室外熱交換器２３に着霜が発生し得る状態になったことを判定する。

　ステップＳ１５にて、室外熱交換器２３の着霜度合いが着霜の発生を遅延させる必要のあるレベルであると判定された場合には、通常暖房運転から着霜抑制運転に切り換える必要があるので、ステップＳ１６に移行する。一方、ステップＳ１５にて、室外熱交換器２３の着霜度合いが低く、着霜の発生を遅延させなくてもよいレベルであると判定された場合には、通常暖房運転を継続するために、ステップＳ２１に移行する。

　ステップＳ１６からステップＳ１８では、ステップＳ１５にて、室外熱交換器２３の着霜度合いが着霜の発生を遅延させるレベルであると判定されたので、通常暖房運転から着霜抑制運転に切り換え、目標吹出温度をＴｏからＴｌｉｍｉｔ［℃］まで低下させる制御を実行する。

　ステップＳ１６では、コントローラ１０は、Ｔｏを初期値とする目標吹出温度Ｔｏ´［℃］を用いて、Ｔｏ´が暖房運転時における目標吹出温度の下限であるＴｌｉｍｉｔより大きいか否かを判定する。ここで、ＴｏからＴｌｉｍｉｔに急に変化させると、冷凍サイクル２の動作が急激に変化するので、Ｔｏ´を用いて、目標吹出温度をＴｏからＴｌｉｍｉｔに徐々に変化させている。

　ステップＳ１６にて、Ｔｏ´がＴｌｉｍｉｔより大きい、即ち、目標吹出温度Ｔｏ´が暖房運転時の下限まで低下していないと判定された場合には、ステップＳ１７に移行する。一方、ステップＳ１６にて、Ｔｏ´がＴｌｉｍｉｔより大きくない、即ち、目標吹出温度Ｔｏ´が暖房運転時の下限まで低下したと判定された場合には、ステップＳ１８に移行する。

　ステップＳ１７では、コントローラ１０は、Ｔｏ´を元のＴｏ´から１［℃］低下させて、Ｔｏ´－１［℃］に設定する（Ｔｏ´＝Ｔｏ´－１）。このように、コントローラ１０は、目標吹出温度をＴｏからＴｌｉｍｉｔに徐々に（ここでは１［℃］ずつ）変化させる。

　ステップＳ１８では、Ｔｏ´は暖房運転時の下限まで低下しているので、Ｔｏ´をＴｌｉｍｉｔに設定する（Ｔｏ´＝Ｔｌｉｍｉｔ）。

　ステップＳ１９では、コントローラ１０は、ステップＳ１１にて演算された空調に必要な熱量と目標吹出温度Ｔｏ´とからブロワ５２による送風量を演算する。具体的には、図７に示す同熱量線に基づいてブロワ５２による送風量を決定する。図７において、横軸は目標吹出温度［℃］であり、縦軸は送風量［ｍ³／ｈ］である。

　運転制御部１９は、図７に示すように、通常暖房運転の際と車室内に導かれる空気の熱量が同じになるようにブロワ５２の送風量を調整する。

　よって、通常暖房運転から着霜抑制運転に切り換えられても、車室内に導かれる空気の熱量が同じであるので、通常暖房運転と同等の暖房感を維持することができる。

　ステップＳ１９では、コントローラ１０は、ステップＳ１１にて演算された空調に必要な熱量の同熱量線に基づき、Ｔｏに対応する送風量から徐々に低下させて、最終的にはＴｌｉｍｉｔに対応する送風量に設定する。

　このように、運転制御部１９は、目標吹出温度Ｔｏ´を暖房運転時における下限Ｔｌｉｍｉｔまで低下させる。

　目標吹出温度Ｔｏ´をＴｌｉｍｉｔまで低下させることで、コンプレッサ２１の回転数を最小限にすることができる。よって、コンプレッサ２１にて圧縮される冷媒の圧力を最小まで低下させて、室外熱交換器２３に導かれる冷媒の圧力を大きく上昇させて蒸発温度が上昇させることができる。したがって、室外熱交換器２３への着霜の発生を最大限に抑制することができる。

　ステップＳ２０では、コントローラ１０は、目標吹出温度Ｔｏ´に基づきヒートポンプ暖房モードによる運転を実行する。具体的な制御について、図６に示すフローを用いて説明する。

　ステップＳ３１では、コントローラ１０は、目標吹出温度Ｔｏ´に対応するコンプレッサ２１の目標吐出圧力Ｐｄｔａｒｇｅｔ［Ｐａ］を演算する。

　ステップＳ３２では、コントローラ１０は、ステップＳ３１にて演算されたＰｄｔａｒｇｅｔからコンプレッサ２１の現在の吐出圧力Ｐｄ［Ｐａ］を減じて、差圧ΔＰｄ［Ｐａ］を演算する。

　ステップＳ３３では、コントローラ１０は、ステップＳ３２にて演算されたΔＰｄを用いて、コンプレッサ２１の回転数を比例積分制御する。

　以上のように、ステップＳ３１からステップＳ３３の制御によって、コンプレッサ２１の回転数が目標吹出温度Ｔｏ´に対応する回転数に調整される。よって、運転制御部１９は、着霜判定部１８が着霜が発生し得る状態になったと判定した場合に、通常暖房運転と比較して目標吹出温度Ｔｏ´を低下させると共にブロワ５２による送風量を増大させる着霜抑制運転を実行する。

　このように、運転制御部１９は、室外熱交換器２３に着霜が発生し得る状態になった場合に、着霜抑制運転を実行する。着霜抑制運転では、車室内に導かれる空気の目標吹出温度Ｔｏ´を低下させ、ブロワ５２による送風量を増大させる。これにより、図８に示すように、コンプレッサ２１にて圧縮される冷媒の圧力が下がり、室外熱交換器２３に導かれる冷媒の圧力が上昇して蒸発温度が上昇するので、室外熱交換器２３への着霜の発生が抑制される。一方、目標吹出温度Ｔｏ´が低下した分、ブロワ５２による送風量が増大するので、車室内に導かれる空気の熱量は低下しない。したがって、暖房性能を低下させることなく室外熱交換器２３への着霜を抑制することができる。

　図５のフローに戻り、ステップＳ２１からステップＳ２３では、ステップＳ１５にて、着霜の発生を遅延させなくてもよいレベル（非着霜レベル）であると判定されたので、着霜抑制運転から通常暖房運転に切り換え、目標吹出温度をＴｌｉｍｉｔからＴｏに戻す制御を実行する。

　ステップＳ２１では、目標吹出温度Ｔｏ´がステップＳ１２にて演算された目標吹出温度Ｔｏよりも小さいか否かを判定する。ステップＳ２１にて、Ｔｏ＞Ｔｏ´であると判定された場合には、ステップＳ２２に移行する。一方、ステップＳ２１にて、Ｔｏ＞Ｔｏ´ではない、即ち、Ｔｏ´がＴｏまで上昇したと判定された場合には、ステップＳ２３に移行する。

　ステップＳ２２では、コントローラ１０は、Ｔｏ´を元のＴｏ´から１［℃］上昇させて、Ｔｏ´＋１［℃］に設定する（Ｔｏ´＝Ｔｏ´＋１）。このように、コントローラ１０は、目標吹出温度をＴｌｉｍｉｔからＴｏに徐々に（ここでは１［℃］ずつ）変化させる。

　ステップＳ２３では、Ｔｏ´はステップＳ１２にて演算された目標吹出温度Ｔｏまで上昇しているので、コントローラ１０は、Ｔｏ´をＴｏに設定する（Ｔｏ´＝Ｔｏ）。

　そして、ステップＳ２２及びステップＳ２３からは、ステップＳ１９に移行し、上述した制御を実行する。

　このように、運転制御部１９は、着霜抑制運転を実行している場合に、着霜判定部１８が着霜が発生しない状態になったと判定した場合には、通常暖房運転を実行する。

　よって、着霜を抑制して遅延させることが必要な場合にのみ着霜抑制運転を実行するので、車室内の暖房感を維持することができる。

　ステップＳ１３にて、空調装置１がヒートポンプ暖房モードによる運転を実行しない、即ち、他のモードによる運転を実行すると判定された場合には、ステップＳ２４に移行する。

　ステップＳ２４では、コントローラ１０は、室外熱交換器２３に着霜が発生するおそれはないので、Ｔｏ´＝Ｔｏに設定する。

　ステップＳ２５では、コントローラ１０は、Ｔｏ´に基づき、各々の運転モードに応じて空調装置１を制御する。

　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　空調装置１は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１と、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒が凝縮する際の熱を用いて車室内に導かれる空気を加熱する加熱器（水冷コンデンサ２２，温水サイクル４）と、加熱器にて凝縮した冷媒を膨張させる第１膨張弁２７と、第１膨張弁２７にて膨張した冷媒を外気との熱交換によって蒸発させる室外熱交換器２３と、車室内に導かれる空気がヒータコア４２を通過するように送風するブロワ５２と、室外熱交換器２３を通過する前の外気の温度を検出する外気温センサ１５と、室外熱交換器２３を通過した冷媒の温度を検出する室外熱交換器出口温センサ１２と、外気温センサ１５の検出温度と室外熱交換器出口温センサ１２の検出温度との差が室外熱交換器２３に着霜の発生し得る着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、室外熱交換器２３に着霜が発生し得る状態になったことを判定する着霜判定部１８と、車室内に導かれる空気が要求された暖房性能に基づいて設定される目標吹出温度になるようにコンプレッサ２１とブロワ５２とを制御して通常暖房運転を実行する運転制御部１９と、を備える。運転制御部１９は、着霜判定部１８が着霜が発生し得る状態になったと判定した場合に、通常暖房運転と比較して目標吹出温度Ｔｏ´を低下させると共にブロワ５２による送風量を増大させる着霜抑制運転を実行する。

　この構成によれば、運転制御部１９は、室外熱交換器２３に着霜が発生し得る状態になった場合に、着霜抑制運転を実行する。着霜抑制運転では、車室内に導かれる空気の目標吹出温度Ｔｏ´を低下させ、ブロワ５２による送風量を増大させる。これにより、コンプレッサ２１にて圧縮される冷媒の圧力が下がり、室外熱交換器２３に導かれる冷媒の圧力が上昇して蒸発温度が上昇するので、室外熱交換器２３への着霜の発生が抑制される。一方、目標吹出温度Ｔｏ´が低下した分、ブロワ５２による送風量が増大するので、車室内に導かれる空気の熱量は低下しない。したがって、暖房性能を低下させることなく室外熱交換器２３への着霜を抑制することができる。

　また、運転制御部１９は、通常暖房運転の際と車室内に導かれる空気の熱量が同じになるようにブロワ５２の送風量を調整する。

　この構成によれば、通常暖房運転から着霜抑制運転に切り換えられても、車室内に導かれる空気の熱量が同じであるので、通常暖房運転と同等の暖房感を維持することができる。

　また、運転制御部１９は、目標吹出温度Ｔｏ´を暖房運転時における下限Ｔｌｉｍｉｔまで低下させる。

　この構成によれば、目標吹出温度Ｔｏ´をＴｌｉｍｉｔまで低下させることで、コンプレッサ２１の回転数を最小限にすることができる。よって、コンプレッサ２１にて圧縮される冷媒の圧力を最小まで低下させて、室外熱交換器２３に導かれる冷媒の圧力を大きく上昇させて蒸発温度が上昇させることができる。したがって、室外熱交換器２３への着霜の発生を最大限に抑制することができる。

　また、運転制御部１９は、着霜抑制運転を実行している場合に、着霜判定部１８が着霜が発生しない状態になったと判定した場合には、通常暖房運転を実行する。

　この構成によれば、着霜を抑制して遅延させることが必要な場合にのみ着霜抑制運転を実行するので、車室内の暖房感を維持することができる。

　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。

　本願は、２０１７年７月２４日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－１４２８７７に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　暖房運転を実行する空調装置であって、
　冷媒を圧縮する圧縮機と、
　前記圧縮機にて圧縮された冷媒が凝縮する際の熱を用いて車室内に導かれる空気を加熱する加熱器と、
　前記加熱器にて凝縮した冷媒を膨張させる膨張弁と、
　前記膨張弁にて膨張した冷媒を外気との熱交換によって蒸発させる室外熱交換器と、
　前記車室内に導かれる空気が前記加熱器を通過するように送風する送風機と、
　前記室外熱交換器を通過する前の外気の温度を検出する外気温度検出器と、
　前記室外熱交換器を通過した冷媒の温度を検出する冷媒温度検出器と、
　前記外気温度検出器の検出温度と前記冷媒温度検出器の検出温度との差が前記室外熱交換器に着霜の発生し得る着霜温度差以上になっている状態の経過時間に基づいて、前記室外熱交換器に着霜が発生し得る状態になったことを判定する着霜判定部と、
　前記車室内に導かれる空気が要求された暖房性能に基づいて設定される目標吹出温度になるように前記圧縮機と前記送風機とを制御して通常暖房運転を実行する運転制御部と、を備え、
　前記運転制御部は、前記着霜判定部が着霜が発生し得る状態になったと判定した場合に、前記通常暖房運転と比較して前記目標吹出温度を低下させると共に前記送風機による送風量を増大させる着霜抑制運転を実行する、
空調装置。
　請求項１に記載の空調装置であって、
　前記運転制御部は、前記通常暖房運転の際と前記車室内に導かれる空気の熱量が同じになるように前記送風機の送風量を調整する、
空調装置。
　請求項２に記載の空調装置であって、
　前記運転制御部は、前記目標吹出温度を暖房運転時における下限まで低下させる、
空調装置。
　請求項２又は３に記載の空調装置であって、
　前記運転制御部は、前記着霜抑制運転を実行している場合に、前記着霜判定部が着霜が発生しない状態になったと判定した場合には、前記通常暖房運転を実行する、
空調装置。