(57)【要約】【課題】新たな構成を追加することなく、簡素な構成で除霜を行う。【解決手段】空調装置１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１と、車両１の車室に導かれる空気をコンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する水冷コンデンサ２２及び温水サイクル４と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器２３と、室外熱交換器２３の出口冷媒温度と室外熱交換器２３に導かれる外気温度Ｔｏとに基づき室外熱交換器２３に着霜が発生したことを判定する着霜判定部１８と、着霜が発生したと判定された状態で、外気温度Ｔｏが第１温度状態である状態で設定時間ｔ１を経過した場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する除霜判定部１９と、を備える。【選択図】図７
2019188852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される空調装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記車両の車室に導かれる空気を前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する室内熱交換器と、
冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
前記室外熱交換器の出口冷媒温度と前記室外熱交換器に導かれる外気の温度とに基づき前記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、
着霜が発生したと判定された状態で、前記外気の温度が第１設定温度域である状態で設定時間を経過した場合に、前記室外熱交換器の除霜が完了したことを判定する除霜判定部と、
を備える、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空調装置であって、
前記車両は、前記室外熱交換器よりも前記車両の前方に設けられ、エンジンとは別の発熱する機器を冷却する冷却水と外気との間で熱交換を行う補助熱交換器を備え、
前記除霜判定部は、前記外気の温度が前記第１設定温度域よりも少なくとも一部が低い温度域である第２設定温度域であり前記車両の速度が設定速度以上である状態で前記設定時間を経過した場合に、前記室外熱交換器の除霜が完了したことを判定する、
ことを特徴とする空調装置。
【請求項３】
請求項２に記載の空調装置であって、
前記機器は、前記車両が走行すると発熱するものである、
ことを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、室外熱交換器に着霜が発生したと判定された場合に、圧縮機で圧縮された高温のガス冷媒（ホットガス）を室外熱交換器に直接流入させて除霜運転を実行する車両用空気調和装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０９４６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用空気調和装置では、除霜運転を実行するために、高温のガス冷媒が流れる新たな回路を追加している。そのため、冷媒配管の構成が複雑である。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、新たな構成を追加することなく、簡素な構成で除霜を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によれば、車両に搭載される空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記車両の車室に導かれる空気を前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、前記室外熱交換器の出口冷媒温度と前記室外熱交換器に導かれる外気の温度とに基づき前記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、着霜が発生したと判定された状態で、前記外気の温度が第１設定温度域である状態で設定時間を経過した場合に、前記室外熱交換器の除霜が完了したことを判定する除霜判定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様では、着霜が発生したと判定された状態で、外気の温度が第１設定温度域である状態で設定時間を経過した場合に、室外熱交換器の除霜が完了したことを判定する。外気の温度は着霜の判定に用いられるため、除霜の完了を判定するために新たな構成を追加する必要はない。したがって、新たな構成を追加することなく、簡素な構成で除霜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る空調装置の構成図である。
【図２】図２は、空調装置の制御ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態の変形例に係る空調装置の構成図である。
【図４】図４は、冷房運転における空調装置の冷媒の流れを説明する図である。
【図５】図５は、暖房運転における空調装置の冷媒及び熱媒体の流れを説明する図である。
【図６】図６は、除霜運転における空調装置の熱媒体の流れを説明する図である。
【図７】図７は、除霜の完了の判定について説明するフローチャートである。
【図８】図８は、外気温度に対する外気温度状態の判定について説明する遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る空調装置１００について説明する。
【００１０】
まず、図１を参照して、空調装置１００が搭載される車両１の構成について説明する。
【００１１】
図１に示すように、車両１は、エンジン（図示省略）とは別の発熱する機器としてのインバータ７０と、モータジェネレータ７１と、補助熱交換器としてのサブラジエータ７２と、を備える。
【００１２】
インバータ７０は、モータジェネレータ７１を制御する。具体的には、インバータ７０は、バッテリ（図示省略）の直流電力をモータジェネレータ７１の駆動に適した交流電力に変換する。インバータ７０は、モータジェネレータ７１からの回生電力をバッテリの充電に適した直流電力に変換する。インバータ７０は、車両１が走行すると発熱する。インバータ７０は、循環する冷却水によって冷却される。
【００１３】
モータジェネレータ７１は、例えば、永久磁石同期電動機で構成される。モータジェネレータ７１は、インバータ７０から供給される交流電力によって駆動される。モータジェネレータ７１は、車両１を走行させるときに車両１の駆動輪（図示省略）を回転駆動する。モータジェネレータ７１は、車両１が減速するときには発電機として機能し、回生電力を発生する。
【００１４】
サブラジエータ７２は、空調装置１００の後述する室外熱交換器２３よりも車両１の前方に設けられる。サブラジエータ７２は、インバータ７０を冷却する冷却水と外気との間で熱交換を行い、冷却水を冷却する。
【００１５】
次に、図１から図３を参照して、空調装置１００の構成について説明する。
【００１６】
空調装置１００は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、熱媒体としての温水が循環する温水サイクル４と、空調に利用される空気が通過するＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット５と、空調装置１００の動作を制御する制御部としてのコントローラ１０と、を備える。
【００１７】
空調装置１００は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。空調装置１００は、車両１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ＨＦＯ−１２３４ｙｆが用いられ、温水には不凍液が用いられる。
【００１８】
冷凍サイクル２は、圧縮機としてのコンプレッサ２１と、冷媒−熱媒体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、受液器２４と、内部熱交換器３０と、蒸発器としてのエバポレータ２５と、膨張弁としての温度式膨張弁２６と、固定絞り２７と、固定絞り２７をバイパスする冷媒が流れるバイパス路２０ａと、バイパス路２０ａを開閉する流路切換弁としての第２流路切換弁２９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。冷媒流路２０には、第１流路切換弁２８が設けられる。
【００１９】
コンプレッサ２１は、ガス状（気相）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。
【００２０】
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、冷媒の熱によって温水を加熱する。水冷コンデンサ２２にて凝縮した冷媒は、固定絞り２７へと流れる。
【００２１】
水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて、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室内熱交換器に相当する。これに代えて、図３に示すように、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ヒータコア４２に直接導かれるようにしてもよい。この場合、ヒータコア４２が室内熱交換器に相当する。
【００２２】
室外熱交換器２３は、サブラジエータ７２と共に、例えば車両１のエンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置される。室外熱交換器２３は、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。サブラジエータ７２及び室外熱交換器２３には、車両１の走行や室外ファン６の回転によって、外気が導入される。
【００２３】
受液器２４は、室外熱交換器２３の下流に位置し、室外熱交換器２３からの冷媒を導入し、液状（液相）冷媒とガス状冷媒とに気液分離させる。受液器２４は、液状冷媒を貯留する貯液部２４ａと、液状冷媒をエバポレータ２５に導く出口と、ガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く出口と、を有する。図１では、概念図のため省略しているが、ガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く通路は、回路内に含まれるオイルの戻りが可能なように構成されている。
【００２４】
受液器２４は、暖房運転時には、室外熱交換器２３から流入するガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く。受液器２４からコンプレッサ２１へは、分離したガス状冷媒のみが流れる。受液器２４は、冷房運転時には、室外熱交換器２３から流入する液状冷媒を貯留し、液状冷媒の一部を内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６とを介してエバポレータ２５に導く。受液器２４からエバポレータ２５へは、分離した液状冷媒のみが流れる。
【００２５】
受液器２４と温度式膨張弁２６との間には、差圧弁３１が設けられる。差圧弁３１は、内部熱交換器３０の上流に設けられる。差圧弁３１は、差圧弁３１の上流側の圧力が設定圧力を超えると開く。この設定圧力は、暖房運転時には差圧弁３１が開かず、冷房運転時にのみ差圧弁３１が開くような圧力に予め設定される。差圧弁３１が設けられることによって、暖房運転時に受液器２４から温度式膨張弁２６を介してエバポレータ２５に冷媒が流れることを防止できる。よって、エバポレータ２５が凍結することや、冷媒流路２０内を流れる潤滑用オイルがエバポレータ２５に貯留されることが防止される。なお、差圧弁３１を、内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６との間に設けてもよい。
【００２６】
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、冷凍サイクル２の運転モードが冷房モードである場合に、車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させて冷媒を蒸発させる。エバポレータ２５にて蒸発した冷媒は、内部熱交換器３０を介してコンプレッサ２１へと流れる。
【００２７】
温度式膨張弁２６は、内部熱交換器３０とエバポレータ２５との間に配置され、室外熱交換器２３から受液器２４及び内部熱交換器３０を介して導かれた液状冷媒を減圧膨張させる。温度式膨張弁２６は、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度、即ちガス状冷媒の過熱度に応じて開度を自動的に調節する。
【００２８】
エバポレータ２５の負荷が増加した場合には、ガス状冷媒の過熱度が増加する。そうすると温度式膨張弁２６の開度が大きくなって過熱度を調節する様に冷媒量が増加する。一方、エバポレータ２５の負荷が減少した場合には、ガス状冷媒の過熱度が減少する。そうすると温度式膨張弁２６の開度が小さくなって過熱度を調節する様に冷媒量が減少する。このように、温度式膨張弁２６は、エバポレータ２５を通過したガス状冷媒の温度をフィードバックして、ガス状冷媒が適切な過熱度となるように開度を調節する。
【００２９】
内部熱交換器３０は、温度式膨張弁２６の上流の冷媒とエバポレータ２５の下流の冷媒との間で、温度差を利用して熱交換させる。
【００３０】
固定絞り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、コンプレッサ２１にて圧縮されて水冷コンデンサ２２にて凝縮した冷媒を減圧膨張させる。固定絞り２７には、例えば、オリフィスやキャピラリーチューブが用いられる。固定絞り２７の絞り量は、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように設定される。本実施形態では、固定絞り２７，バイパス路２０ａ，及び第１流路切換弁２８が絞り機構に該当する。
【００３１】
固定絞り２７に代えて、例えば、図３に示す変形例のように、少なくとも全開と所定の絞り状態とを有し、段階的に又は無段階に開度を調節できる電気式絞り機構としての電磁絞り弁１２７を可変絞り（絞り機構）として用いてもよい。この場合、バイパス路２０ａを設ける必要はない。電磁絞り弁１２７は、冷房運転時には、冷媒の流れを絞らないように調節され、暖房運転時には、冷媒の流れを絞るように調節される。
【００３２】
第１流路切換弁２８は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第１流路切換弁２８は、コントローラ１０によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。
【００３３】
冷房運転時には、第１流路切換弁２８が閉じられる。これにより、室外熱交換器２３にて凝縮した冷媒は、受液器２４に流入し、差圧弁３１の上流側の圧力が設定圧力を超えて、液状冷媒が内部熱交換器３０，温度式膨張弁２６，及びエバポレータ２５を通過してコンプレッサ２１に導かれる。一方、暖房運転時には、第１流路切換弁２８が開かれる。これにより、室外熱交換器２３にて蒸発した冷媒は、受液器２４に流入し、第１流路切換弁２８を通過してコンプレッサ２１に導かれる。よって、暖房運転時には、冷媒は、内部熱交換器３０，温度式膨張弁２６，及びエバポレータ２５をバイパスして流れる。
【００３４】
第２流路切換弁２９は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第２流路切換弁２９は、コントローラ１０によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。
【００３５】
冷房運転時には、第２流路切換弁２９が開かれる。これにより、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を通過した後、固定絞り２７をバイパスして室外熱交換器２３へ流入する。一方、暖房運転時には、第２流路切換弁２９が閉じられる。これにより、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及び固定絞り２７を通過して室外熱交換器２３へ流入する。
【００３６】
温水サイクル４は、ポンプとしてのウォータポンプ４１と、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。
【００３７】
ウォータポンプ４１は、温水流路４０内の温水を循環させる。
【００３８】
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。
【００３９】
温水ヒータ４３は、車室に導かれる空気の加熱を補助する。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。
【００４０】
温水ヒータ４３に代えて、例えば、車室に導かれる空気を直接加熱する空気式ヒータ（図示省略）、又は車両１の内燃機関としてのエンジンの排熱を使用して車室に導かれる空気を加熱する温水式熱交換器（図示省略）を用いてもよい。また、温水ヒータ４３、空気式ヒータ、及び温水式熱交換器のいずれか一つを単体で用いてもよく、これらを任意に組み合わせて用いてもよい。
【００４１】
ＨＶＡＣユニット５は、空調に利用する空気を冷却又は加熱する。ＨＶＡＣユニット５は、ブロワ５２と、エアミックスドア５３と、これらを空調に利用す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、エバポレータ２５とヒータコア４２とが配置される。ブロワ５２から送風された空気は、エバポレータ２５内を流れる冷媒との間、及びヒータコア４２内を流れる温水との間で熱交換を行う。
【００４２】
ブロワ５２は、ＨＶＡＣユニット５内に空気を送風する送風機である。
【００４３】
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。
【００４４】
空調装置１００には、冷媒圧力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、蒸発器温度検出器としてのエバポレータ温度センサ１３と、外気温度検出器としての外気温センサ１５と、熱媒体温度検出器としての水温センサ１６と、が設置されている。
【００４５】
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。
【００４６】
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を通過した冷媒の出口冷媒温度を検出する。
【００４７】
エバポレータ温度センサ１３は、ＨＶＡＣユニット５内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。
【００４８】
外気温センサ１５は、サブラジエータ７２及び室外熱交換器２３に取り込まれて通過する前の外気温度Ｔｏ［℃］を検出する。
【００４９】
水温センサ１６は、温水ヒータ４３の出口近傍の温水流路４０に設置される。水温センサ１６を温水ヒータ４３内に設けてもよい。水温センサ１６は、ヒータコア４２に導かれる温水の温度を検出する。
【００５０】
コントローラ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）など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１００に各種機能を発揮させる。
【００５１】
コントローラ１０は、空調装置１００の制御を実行するようにプログラムされている。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、外気温センサ１５と、水温センサ１６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。
【００５２】
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。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流路切換弁２８及び第２流路切換弁２９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及びＨＶＡＣユニット５の制御を実行する。
【００５３】
コントローラ１０は、着霜判定部１８と、除霜判定部１９と、を有する。
【００５４】
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室外熱交換器２３に導かれる外気の温度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。
【００５５】
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に着霜が発生していると判定する。
【００５６】
除霜判定部１９は、着霜が発生したと判定された状態で、外気の温度と経過時間とに基づき、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する。除霜判定部１９による除霜の完了の判定については、図７及び図８を参照しながら、後で詳細に説明する。
【００５７】
次に、図４から図６を参照して、空調装置１００の各空調運転モードについて説明する。
【００５８】
＜冷房運転＞
冷房運転時には、冷凍サイクル２は、冷房モードに切り換えられる。冷房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒は、図４に太実線で示すように循環する。
【００５９】
コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を閉じた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を開いた状態にする。
【００６０】
コンプレッサ２１で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、水冷コンデンサ２２及び第２流路切換弁２９を通って、室外熱交換器２３へと流れる。このとき、温水サイクル４内の温水は循環していないので、水冷コンデンサ２２では、殆ど熱交換は行われない。また、冷媒は、固定絞り２７をバイパスしてバイパス路２０ａを通過する。固定絞り２７に代えて電磁絞り弁１２７（図２参照）を設ける場合には、電磁絞り弁１２７は、冷媒の流れを絞らないように調節される。
【００６１】
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、受液器２４にて気液分離される。これにより、受液器２４に液状冷媒が貯留される。受液器２４の下流側に接続される温度式膨張弁２６には、受液器２４から液状冷媒の一部が内部熱交換器３０を介して流通する。
【００６２】
その後、液状冷媒は、温度式膨張弁２６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、内部熱交換器３０を通過し再びコンプレッサ２１へと流れる。
【００６３】
ここで、受液器２４から内部熱交換器３０に流通する液状冷媒は、高圧の流体であり、受液器２４にて気液分離されることで、過冷却度がほぼ０℃の略飽和液状態となっている。一方、エバポレータ２５から内部熱交換器３０に流通するガス状冷媒は、温度式膨張弁２６を通過する際に減圧膨張して低温の流体になっている。そのため、液状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に低温のガス状冷媒との間で熱交換を行い、ガス状冷媒により過度に冷却されて飽和液状態から過冷却度をもった過冷却状態となる。また、ガス状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に、液状冷媒によって加熱されることで過熱度を持った加熱状態となる。
【００６４】
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。
【００６５】
＜暖房運転＞
暖房運転時には、冷凍サイクル２は、ヒートポンプ暖房モードに切り換えられる。暖房運転時には、いわゆる外気吸熱ヒートポンプ運転が実行される。ヒートポンプ暖房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒及び温水サイクル４内の温水は、図５に太実線で示すように循環する。
【００６６】
コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を開いた状態にすると共に、第２流路切換弁２９を閉じた状態にする。
【００６７】
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し、固定絞り２７を通って減圧膨張することで低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。
【００６８】
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した後、受液器２４へと流れて気液分離される。そして、受液器２４で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、第１流路切換弁２８を通って再びコンプレッサ２１へと流れる。このように、ヒートポンプ暖房モードでは、受液器２４には液状冷媒が貯留されて、ガス状冷媒がコンプレッサ２１に導かれる。
【００６９】
一方、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。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。
【００７０】
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。
【００７１】
＜除霜運転＞
除霜運転時には、冷凍サイクル２の運転を停止させる。除霜運転時には、温水サイクル４内の温水は、図６に太実線で示すように循環する。
【００７２】
コントローラ１０は、温水ヒータ４３を運転させて温水を加熱する。そして、温水ヒータ４３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。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。
【００７３】
これにより、室外熱交換器２３に着霜が発生してから除霜が完了するまでの間にも、暖房風を車室内に供給することが可能である。
【００７４】
次に、図７及び図８を参照して、除霜の完了の判定について説明する。コントローラ１０は、図７に示すルーチンを、例えば１０ミリ秒ごとの一定時間隔で繰り返し実行する。
【００７５】
ステップＳ１１では、着霜判定部１８は、室外熱交換器２３に着霜が発生したか否かを判定する。ステップＳ１１にて、室外熱交換器２３に着霜が発生したと判定された場合には、除霜を行う必要があるので、ステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ１１にて、室外熱交換器２３に着霜が発生していないと判定された場合には、除霜を行う必要がないので、ステップＳ２０に移行して冷凍サイクル２の運転を許可する。そして、ステップＳ２１に移行して後述する継続時間ｔｃを０にリセットし、リターンして処理を抜ける。
【００７６】
ステップＳ１２では、コントローラ１０は、コンプレッサ２１を停止させ、冷凍サイクル２の運転を停止させる。このとき、コントローラ１０は、温水ヒータ４３を運転させて温水を加熱し、温水をヒータコア４２に流して暖房風を車室内に供給するようにする。
【００７７】
ステップＳ１３では、コントローラ１０は、現状の外気温度の状態を検出する。図８に示すように、外気温度の状態は、第１温度状態，第２温度状態，及び第３温度状態のいずれかである。
【００７８】
第１温度状態は、室外熱交換器２３の着霜を溶解できる程度に外気温度Ｔｏが高い状態である。第１温度状態では、外気温度Ｔｏは３［℃］よりも高い。この第１温度状態が、第１設定温度域に該当する。
【００７９】
第２温度状態は、外気温度Ｔｏは第１温度状態ほど高くはないが、サブラジエータ７２を通過して温度が上昇した空気によって室外熱交換器２３の着霜を溶解できる状態である。第２温度状態では、外気温度Ｔｏが−２［℃］から５［℃］の範囲である。第２温度状態は、外気温度Ｔｏが第１温度状態よりも少なくとも一部が低い温度域であり、一部の温度域が第１温度状態と重複していてもよい。この第２温度状態が、第２設定温度域に該当する。
【００８０】
第３温度状態は、サブラジエータ７２を通過して空気の温度が上昇しても室外熱交換器２３の着霜を溶解できないほど外気温度Ｔｏが低い状態である。第３温度状態では、外気温度Ｔｏは０［℃］よりも低い。第３温度状態は、外気温度Ｔｏが第２温度状態よりも少なくとも一部が低い温度域であり、一部の温度域が第２温度状態と重複していてもよい。
【００８１】
ステップＳ１４では、コントローラ１０は、外気温センサ１５からの電気信号に基づき、外気温度Ｔｏを検出する。
【００８２】
ステップＳ１５では、コントローラ１０は、ステップＳ１３にて検出した現状の外気温度の状態と、ステップＳ１４にて検出した外気温度Ｔｏと、に基づいて、外気温度の状態が第１温度状態，第２温度状態，及び第３温度状態のいずれになったかを判定する。
【００８３】
具体的には、コントローラ１０は、図８の遷移図に基づいて、外気温度の状態を判定する。図８では、横軸が、外気温度Ｔｏであり、縦軸が、外気温度の状態である。
【００８４】
図８に示すように、コントローラ１０は、外気温度Ｔｏが−２［℃］よりも低い状態では、第３温度状態であると判定する。コントローラ１０は、第３温度状態にて、外気温度Ｔｏが上昇して０［℃］を超えると、第２温度状態になったと判定する。コントローラ１０は、第２温度状態にて、外気温度Ｔｏが更に上昇して５［℃］を超えると、第１温度状態になったと判定する。
【００８５】
一方、コントローラ１０は、外気温度Ｔｏが５［℃］よりも高い状態では、第１温度状態であると判定する。コントローラ１０は、第１温度状態にて、外気温度Ｔｏが下降して３［℃］を下回ると、第２温度状態になったと判定する。コントローラ１０は、第２温度状態にて、外気温度Ｔｏが更に下降して−２［℃］を下回ると、第３温度状態になったと判定する。
【００８６】
ステップＳ１５にて、第１温度状態であると判定した場合には、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１５にて、第２温度状態であると判定した場合には、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１５にて、第３温度状態であると判定した場合には、リターンして処理を抜ける。
【００８７】
ステップＳ１６では、コントローラ１０は、車両１の速度Ｖが予め設定された設定速度Ｖ１よりも高いか否かを判定する。設定速度Ｖ１は、サブラジエータ７２を通過して温度が上昇した空気が室外熱交換器２３に充分に導かれる速度である。設定速度Ｖ１は、例えば、４０［ｋｍ／ｈ］である。
【００８８】
ステップＳ１６にて、速度Ｖが設定速度Ｖ１よりも高いと判定された場合には、外気がサブラジエータ７２を通過して室外熱交換器２３の着霜を溶解できる温度（例えば３［℃］程度）まで上昇しているので、ステップＳ１７に移行する。一方、ステップＳ１６にて、速度Ｖが設定速度Ｖ１よりも高くない、即ち設定速度Ｖ１以下であると判定された場合には、リターンして処理を抜ける。
【００８９】
ステップＳ１７では、継続時間ｔｃ［ｓ］をインクリメントする。
【００９０】
ステップＳ１８では、継続時間ｔｃが設定時間ｔ１を超えたか否かを判定する。設定時間ｔ１は、室外熱交換器２３の除霜が完了する程度の長さに設定される。設定時間ｔ１は、例えば、６００［ｓｅｃ］（１０［ｍｉｎ］）に設定される。
【００９１】
ステップＳ１８にて、継続時間ｔｃが設定時間ｔ１を超えたと判定された場合には、ステップＳ１９に移行する。一方、ステップＳ１８にて、継続時間ｔｃが設定時間ｔ１を超えていない、即ち設定時間ｔ１以下であると判定された場合には、リターンして処理を抜ける。
【００９２】
ステップＳ１９では、除霜判定部１９は、室外熱交換器２３の除霜が完了したと判定する。
【００９３】
このように、空調装置１００では、着霜が発生したと判定された状態で、外気温度Ｔｏが第１温度状態である状態で設定時間ｔ１を経過した場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する。具体的には、例えば、外気温度Ｔｏが５［℃］である状態で１０［ｍｉｎ］経過した場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する。外気温度Ｔｏは着霜の判定に用いられる外気温センサ１５によって計測されるため、除霜の完了を判定するために新たな構成を追加する必要はない。したがって、新たな構成を追加することなく、簡素な構成で除霜を行うことができる。
【００９４】
また、除霜判定部１９は、外気の温度が第１温度状態よりも少なくとも一部が低い温度域である第２温度状態であり、車両１の速度Ｖが設定速度Ｖ１以上である状態で、設定時間ｔ１を経過した場合にも、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する。
【００９５】
これにより、外気の温度が第１温度状態よりも少なくとも一部が低い温度域である第２温度状態であっても、サブラジエータ７２を通過して温度が上昇した空気が室外熱交換器２３に導かれる場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定できる。具体的には、例えば、外気温度Ｔｏが０［℃］であっても、サブラジエータ７２を通過して３［℃］まで上昇した空気が室外熱交換器２３に導かれ、その状態で１０［ｍｉｎ］経過した場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する。したがって、この場合にも、新たな構成を追加することなく、簡素な構成で除霜を行うことができる。
【００９６】
第２温度状態では、そのまま室外熱交換器２３に導かれても除霜を行うことができない外気温度Ｔｏの温度域を含んでいる。しかしながら、外気は、サブラジエータ７２を通過して温度が上昇してから室外熱交換器２３に導かれる。よって、外気温度Ｔｏが、除霜可能な温度よりも低い温度域であっても、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定できる。
【００９７】
このように、空調装置１００では、外気温度Ｔｏに基づいて除霜を行うことができ、速やかにヒートポンプ暖房モードに移行することができる。
【００９８】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００９９】
空調装置１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１と、車両１の車室に導かれる空気をコンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて加熱する水冷コンデンサ２２及び温水サイクル４と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器２３と、室外熱交換器２３の出口冷媒温度と室外熱交換器２３に導かれる外気温度Ｔｏとに基づき室外熱交換器２３に着霜が発生したことを判定する着霜判定部１８と、着霜が発生したと判定された状態で、外気温度Ｔｏが第１温度状態である状態で設定時間ｔ１を経過した場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する除霜判定部１９と、を備える。
【０１００】
この構成によれば、着霜が発生したと判定された状態で、外気温度Ｔｏが第１温度状態である状態で設定時間ｔ１を経過した場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する。外気温度Ｔｏは着霜の判定に用いられる外気温センサ１５によって計測されるため、除霜の完了を判定するために新たな構成を追加する必要はない。したがって、新たな構成を追加することなく、簡素な構成で除霜を行うことができる。
【０１０１】
また、車両１は、室外熱交換器２３よりも車両１の前方に設けられ、エンジンとは別の発熱する機器であるインバータ７０を冷却する冷却水と外気との間で熱交換を行うサブラジエータ７２を備え、除霜判定部１９は、外気温度Ｔｏが第１温度状態よりも少なくとも一部が低い温度域である第２温度状態であり車両１の速度Ｖが設定速度Ｖ１以上である状態で設定時間ｔ１を経過した場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定する。
【０１０２】
また、エンジンとは別の発熱する機器は、車両１が走行すると発熱するものである。
【０１０３】
これらの構成によれば、外気の温度が第１温度状態よりも少なくとも一部が低い温度域である第２温度状態であっても、サブラジエータ７２を通過して温度が上昇した空気が室外熱交換器２３に導かれる場合に、室外熱交換器２３の除霜が完了したことを判定できる。したがって、この場合にも、新たな構成を追加することなく、簡素な構成で除霜を行うことができる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
例えば、上記実施形態では、エンジンとは別の発熱する機器がインバータ７０である場合について説明したが、車両１が走行すると発熱するものであればよい。そのため、例えば、インバータ７０とは別の電装部品や、過給機にて高温高圧に圧縮された吸気を冷却するための水冷ＣＡＣ（Ｃｈａｒｇｅ  Ａｉｒ  Ｃｏｏｌｅｒ）等であってもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１００      空調装置
１          車両
１０        コントローラ
１２        室外熱交換器出口温センサ（冷媒温度検出器）
１５        外気温センサ（外気温度検出器）
１８        着霜判定部
１９        除霜判定部
２１        コンプレッサ（圧縮機）
２２        水冷コンデンサ（冷媒−熱媒体熱交換器）
２３        室外熱交換器
４２        ヒータコア（室内熱交換器）
７０        インバータ（機器）
７２        サブラジエータ（補助熱交換器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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