(57)【要約】【課題】除霜運転時に室外熱交換器を除霜するための熱源を確保しつつ、着霜が発生してから、除霜が完了するまでの暖房熱源を確保する。【解決手段】車両用空調装置１００は、コンプレッサ２０と、第１膨張弁６１と、室外熱交換器４０と、第１開閉弁６２と、温水ヒータ３３と、着霜判定部としてのコントローラ９０と、を備える。温水ヒータは、コントローラ９０によって室外熱交換器４０に着霜が発生したと判定された場合には、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒を用いて除霜運転を開始する前に、出力が徐々に増加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用空調装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、
外気と前記絞り機構で減圧膨張した冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
除霜運転時に前記絞り機構をバイパスするように冷媒の流路を切り替える弁と、
車室内に送風する空気を、直接的に又は間接的に加熱する補助ヒータと、
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、
を備え、
前記補助ヒータは、前記着霜判定部によって前記室外熱交換器に着霜が発生したと判定された場合には、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を用いて除霜運転を開始する前に、出力が徐々に増加する、
ことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置であって、
前記圧縮機は、前記補助ヒータの出力の増加に応じて出力が低下する、
ことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用空調装置であって、
前記除霜運転は、前記圧縮機の出力が所定値まで低下したときに開始される、
ことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用空調装置であって、
前記除霜運転は、前記圧縮機を一旦停止させてから開始される、
ことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の車両用空調装置であって、
前記補助ヒータは、車室内に送風する空気を、冷却水を介して間接的に加熱し、
前記除霜運転時に前記圧縮機から吐出される冷媒の温度は、前記補助ヒータによって加熱される冷却水の温度よりも低くなるように維持される、
ことを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用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、除霜運転時に、圧縮機から吐出された冷媒の一部を水冷媒熱交換器に流通させて第１膨張弁を通過させてから室外熱交換器に流入させることで暖房熱源を確保する一方で、その他の冷媒を室外熱交換器に直接流入させることで室外熱交換器の除霜を行う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２０１２−１７６６６０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の車両用空気調和装置では、膨張弁を通る流路と、開閉弁を通る流路とでは、圧力損失差が大きい。そのため、除霜運転時に、圧力損失の大きい膨張弁を通る流路を冷媒が通過するとは考え難い。結果として、水冷媒熱交換器には冷媒が流れないことが予想され、車室内を暖房するための暖房熱源が不足するおそれがある。また、暖房運転時に室外熱交換器で着霜が発生すると、外気と室外熱交換器内を流れる冷媒との間での熱交換効率が低下するので、着霜の度合に応じて暖房熱源が不足するおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するために発明されたもので、除霜運転時に室外熱交換器を除霜するための熱源を確保しつつ、着霜が発生してから、除霜が完了するまでの暖房熱源を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機によって圧縮された冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、外気と絞り機構で減圧膨張した冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器と、除霜運転時に絞り機構をバイパスするように冷媒の流れを切り替える開閉弁と、車室内に送風する空気を、直接的に又は間接的に加熱する補助ヒータと、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、を備える。補助ヒータは、着霜判定部によって室外熱交換器に着霜が発生したと判定された場合には、圧縮機によって圧縮された冷媒を用いて除霜運転を開始する前に、出力が徐々に増加する。
【発明の効果】
【０００７】
このような態様によれば、着霜が発生して室外熱交換器の熱交換効率が低下した場合でも、補助ヒータの出力が徐々に増加するので、除霜運転移行時に車室内の温度が変化することを抑制することができる。また、除霜運転時には、圧縮機によって圧縮された冷媒で室外熱交換器の除霜を行うとともに、出力の上がった補助ヒータで冷却水を加熱する。したがって、除霜運転時に室外熱交換器を除霜するための熱源を確保しつつ、着霜が発生してから、除霜が完了するまでの暖房熱源を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用空調装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るコントローラの空調制御に関する電気回路のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るコントローラが実行する暖房運転時の除霜運転選択制御に関するフローチャートである。
【図４】暖房運転時に、本発明の実施形態に係るコントローラが除霜運転を選択したときに実行されるフローチャートである。
【図５】暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図６】除霜運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るコントローラが暖房運転時の除霜運転選択制御を実行したときのタイムチャートである。
【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ついて説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係る車両用空調装置１００の構成図である。
【００１１】
車両用空調装置１００は、冷凍サイクル１と、冷却水循環サイクル３と、ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット７と、エンジン冷却水循環サイクル８と、から構成される。
【００１２】
冷凍サイクル１は、冷媒の流れる冷媒流路６０と、冷媒流路６０上に設けられ冷媒を気液分離するアキュムレータ１０と、冷媒を圧縮するコンプレッサ２０と、高圧となった冷媒の熱を放出する水冷媒熱交換器３０と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器４０と、冷媒に周囲の空気の熱を吸収させるエバポレータ５０と、を備える。冷媒には、例えばＨＦＣ−１３４ａが用いられる。
【００１３】
アキュムレータ１０は、冷媒流路６０を流れる冷媒を、気相冷媒と液相冷媒とに気液分離する。アキュムレータ１０からは、分離した気相冷媒のみがコンプレッサ２０へと流される。
【００１４】
コンプレッサ２０は、アキュムレータ１０を通過した後の冷媒を吸入し圧縮する。コンプレッサ２０は、内部のモータの消費電力に応じて出力が変化する出力可変型の圧縮機である。気相冷媒は、コンプレッサ２０にて圧縮されることで温度が高くなる。
【００１５】
水冷媒熱交換器３０は、内部を流れる冷却水を用いて、コンプレッサ２０を通過した後の冷媒を凝縮させる室内凝縮器である。水冷媒熱交換器３０は、冷媒と冷却水との間で熱交換を行い、車室内空調に利用する空気を加熱するための熱源を確保する。
【００１６】
室外熱交換器４０は、冷媒と外気との間で熱交換を行う熱交換器である。室外熱交換器４０には、車両の走行や室外ファン４１の回転によって、外気が導入される。
【００１７】
室外ファン４１は、内部のモータの周波数設定に応じて回転数が変化する。
【００１８】
エバポレータ５０は、室外熱交換器４０を通過した後の冷媒を蒸発させる蒸発器である。エバポレータ５０は、車室内空調に利用する空気の熱を冷媒に吸収させて、空気を冷却する。エバポレータ５０によって蒸発した冷媒は、アキュムレータ１０へ流れる。
【００１９】
冷媒流路６０には、水冷媒熱交換器３０と室外熱交換器４０との間に、第１膨張弁６１が配置される。
【００２０】
第１膨張弁６１は、暖房運転時に水冷媒熱交換器３０から流れてくる冷媒を減圧膨張させる。第１膨張弁６１には、例えばオリフィスやキャピラリーチューブ等の固定開度弁が用いられる。水冷媒熱交換器３０の上流のコンプレッサ２０によって圧縮され高圧となった冷媒は、第１膨張弁６１の小さな孔から噴射されることによって減圧膨張して霧状の低温の冷媒となる。なお、第１膨張弁６１として弁の開度を調整可能な開度調整弁を用いてもよい。
【００２１】
冷媒流路６０は、水冷媒熱交換器３０及び第１膨張弁６１をバイパスしてコンプレッサ２０と室外熱交換器４０とを接続する第１バイパス流路６０ａを有する。第１バイパス流路６０ａには、開閉によって冷媒の流れを切り替える第１開閉弁６２が設置される。
【００２２】
第１開閉弁６２は、暖房運転時には閉じられ、冷房運転時又は除霜運転時には開かれる。暖房運転時に第１開閉弁６２が閉じられることで、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒は、水冷媒熱交換器３０へと流れて水冷媒熱交換器３０内の冷却水と熱交換を行う。その後、冷媒は、第１膨張弁６１を通過して減圧膨張して室外熱交換器４０へと流れる。他方で、冷房運転時又は除霜運転時には第１開閉弁６２が開かれることで、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒は、第１開閉弁６２を通過して減圧膨張せずに高圧のまま室外熱交換器４０へと流れる。
【００２３】
冷媒流路６０には、室外熱交換器４０とエバポレータ５０との間に、第２開閉弁６３と第２膨張弁６４とが直列に配置される。また、冷媒流路６０は、第２膨張弁６４とエバポレータ５０とをバイパスして室外熱交換器４０とアキュムレータ１０とを接続する第２バイパス流路６０ｂを有する。第２バイパス流路６０ｂには、開閉によって流れを切り替える第３開閉弁６５が設置される。
【００２４】
第２開閉弁６３は、エバポレータ５０へと流れる冷媒の流れを開閉によって切り替え可能なように設置される。
【００２５】
第３開閉弁６５は、第２バイパス流路６０ｂの冷媒の流れを切り替える弁である。
【００２６】
暖房運転時又は除霜運転時には、第２開閉弁６３が閉じられて第３開閉弁６５が開かれる。そのため、室外熱交換器４０から流れてくる冷媒は、第２バイパス流路６０ｂを通過してアキュムレータ１０へと流れる。他方で、冷房運転時には、第２開閉弁６３が開かれて第３開閉弁６５が閉じられる。そのため、室外熱交換器４０から流れてくる冷媒は、第２膨張弁６４及びエバポレータ５０へと流れる。
【００２７】
第２膨張弁６４は、冷房運転時に第２開閉弁６３から流れてくる冷媒を減圧膨張させてエバポレータ５０へと流す。第２膨張弁６４は、第１膨張弁６１と同様に、例えばオリフィスやキャピラリーチューブ等の固定開度弁が用いられる。高圧の冷媒は、第２膨張弁６４中の小さな孔から噴射されることによって減圧膨張して霧状の低温の冷媒となる。なお、第２膨張弁６４として弁の開度を調整可能な開度調整弁を用いてもよい。
【００２８】
冷却水循環サイクル３は、冷却水の流れる冷却水流路３４を備える。冷却水には、例えば不凍液が用いられる。
【００２９】
冷却水流路３４には、水冷媒熱交換器３０と、ウォータポンプ３１と、ヒータコア３２と、温水ヒータ３３と、が接続されている。
【００３０】
ウォータポンプ３１は、冷却水流路３４内の冷却水を送液して循環させる。ウォータポンプ３１は、内部のモータの周波数設定に応じて回転数が変化して、冷却水の送液量を調整する。
【００３１】
温水ヒータ３３は、通過する冷却水を加熱する。冷却水は、水冷媒熱交換器３０で冷却水が冷媒から十分に吸熱できない場合に、温水ヒータ３３によって加熱される。
【００３２】
ヒータコア３２は、加熱された冷却水の熱を用いて車室内に送風する空気を暖める。
【００３３】
ＨＶＡＣユニット７には、車室内に送風する空気が導入される。ＨＶＡＣユニット７内にはエバポレータ５０とヒータコア３２とが配置され、図示しないブロワによって送風された空気は、エバポレータ５０内を流れる冷媒やヒータコア３２内を流れる冷却水との間で熱交換を行う。ＨＶＡＣユニット７は、ヒータコア３２の上流側にエアミックスドア７０を備える。
【００３４】
エアミックスドア７０は、開度が制御されることによって、ヒータコア３２を通過する空気の量を調整する。例えば、暖房運転時には、エアミックスドア７０は、ヒータコア３２に空気が導かれるように開かれる。エアミックスドア７０が開かれることで、ブロワから送風される空気は、ヒータコア３２へと案内されて、ヒータコア３２内の冷媒との間で熱交換を行う。他方で、冷房運転時には、エアミックスドア７０は、ヒータコア３２に空気を導かないように閉じられる。エアミックスドア７０が閉じられることで、ブロワから送風される空気は、ヒータコア３２をバイパスして車室内へと送風される。
【００３５】
エンジン冷却水循環サイクル８は、エンジン冷却水の流れるエンジン冷却水流路８３によって接続されるエンジン８０と、エンジンウォータポンプ８１と、ラジエータ８２と、を備える。
【００３６】
エンジン８０は、燃料を燃焼させて車両の駆動力を得る。エンジン８０は、内部で燃料が燃焼することによって熱が発生する。
【００３７】
エンジンウォータポンプ８１は、エンジン冷却水流路８３のエンジン冷却水を循環させるポンプである。循環するエンジン冷却水は、エンジン８０を冷却する際に加熱される。
【００３８】
ラジエータ８２は、室外熱交換器４０の車両後方側に配置され、エンジン冷却水の熱を外気に放出する。
【００３９】
車両用空調装置１００には、室外熱交換器出口温センサ９１と、外気温センサ９２と、吐出圧センサ９３と、吐出温度センサ９４と、温水ヒータ出口温センサ９５と、温水ヒータ入口温センサ９６と、吹出し温度センサ９７と、エバポレータ温度センサ９８と、日射センサ９９と、が設置されている。
【００４０】
室外熱交換器出口温センサ９１は、室外熱交換器４０の出口付近の冷媒流路６０に設置され、冷媒の温度を検出する。なお、室外熱交換器出口温センサ９１は、室外熱交換器４０の冷媒の出口部に設置されてもよい。
【００４１】
外気温センサ９２は、室外熱交換器４０に取り込まれる前の外気の温度（外気温）を検出する。
【００４２】
吐出圧センサ９３及び吐出温度センサ９４は、冷媒流路６０のコンプレッサ２０の吐出側に設置される。吐出圧センサ９３は、コンプレッサ２０に圧縮された冷媒の吐出圧を検出する。吐出温度センサ９４は、コンプレッサ２０に圧縮された冷媒の温度を検出する。
【００４３】
温水ヒータ出口温センサ９５は、温水ヒータ３３の出口側に設置され、温水ヒータ３３によって加熱された後の冷却水の温度を検出する。
【００４４】
温水ヒータ入口温センサ９６は、温水ヒータ３３の入口側に設置され、温水ヒータ３３によって加熱される前の冷却水の温度を検出する。
【００４５】
吹出し温度センサ９７は、ＨＶＡＣユニット７の出口付近に設置され、車室内に送風される空気の吹出し温度を検出する。
【００４６】
エバポレータ温度センサ９８は、ＨＶＡＣユニット７のエバポレータ５０の下流側に設置され、エバポレータ５０を通過した空気の温度に基づいてエバポレータ５０の冷媒の温度を検出する。
【００４７】
日射センサ９９は、車室内に設置され、車室内の日射状態を検出する。
【００４８】
図２は、車両用空調装置１００のコントローラ９０の空調制御に関する電気回路のブロック図である。
【００４９】
コントローラ９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、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、車両用空調装置１００に各種機能を発揮させる。
【００５０】
図２に示すように、コントローラ９０には、各種センサ９１〜９９からの信号が入力される。コントローラ９０は、入力された信号に基づいて、コンプレッサ２０と、ウォータポンプ３１と、エンジンウォータポンプ８１と、温水ヒータ３３と、室外ファン４１と、の出力をそれぞれ設定する。また、コントローラ９０は、入力された信号に基づいて、第１開閉弁６２と、第２開閉弁６３と、第３開閉弁６５と、の開閉制御を実行する。さらに、コントローラ９０は、エアミックスドア７０の開度制御を実行する。
【００５１】
次に、コントローラ９０が実行する暖房運転時の除霜運転選択制御について、図３のフローチャートを用いて説明する。コントローラ９０は、所定周期毎に除霜運転選択制御を実行する。
【００５２】
ステップＳ１０１では、コントローラ９０は、着霜判定として室外熱交換器４０で着霜が発生しているか否かを判定する。着霜判定では、例えば室外熱交換器４０の出口付近の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４０で冷媒と外気とが熱交換を十分に行えずに、着霜が発生していると判定される。コントローラ９０の処理は、着霜判定がない場合にはステップＳ１０２に進み、着霜判定がある場合にはステップＳ１０３に進む。
【００５３】
ステップＳ１０２では、コントローラ９０は、暖房運転を継続するように制御する。図５は、暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。図５に太実線で示すように、暖房運転時にコンプレッサ２０によって圧縮された冷媒は、水冷媒熱交換器３０、第１膨張弁６１、室外熱交換器４０、第２バイパス流路６０ｂの第３開閉弁６５、及びアキュムレータ１０を順番に通過してコンプレッサ２０へと戻る。ステップＳ１０２の処理の後、コントローラ９０は、除霜運転選択制御を終了する。
【００５４】
ステップＳ１０３では、コントローラ９０は、室外熱交換器４０に発生した着霜を取り除くために除霜運転を選択する。図４は、コントローラ９０が除霜運転を選択したときに実行されるフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ２０１では、コントローラ９０は、コンプレッサ２０の出力（コンプレッサ出力）が所定値以下であるか否かを判定する。所定値は、例えば、コンプレッサ２０の吐出圧が第１開閉弁６２を開いたときに影響の生じない圧力となる出力以下に設定される。コンプレッサ２０の吐出圧が高いと、第１開閉弁６２前後の冷媒の圧力差が大きくなるので、第１開閉弁６２を開いたときに冷媒の流動音や振動が発生して車室内に伝わるおそれがある。コントローラ９０の処理は、コンプレッサ出力が所定値を超えている場合にはステップＳ２０２に進み、コンプレッサ出力が所定値以下である場合にはステップＳ２０４に進む。
【００５６】
ステップＳ２０２では、コントローラ９０は、温水ヒータ３３の出力（温水ヒータ出力）を増加させる。
【００５７】
ステップＳ２０３では、コントローラ９０は、温水ヒータ出力の増加量に応じて、コンプレッサ出力を低下させる。ステップＳ２０３の処理の後、コントローラ９０は、除霜運転選択制御を終了する。
【００５８】
ステップＳ２０４では、コントローラ９０は、コンプレッサ２０を一旦停止させる。これにより、第１開閉弁６２前後の冷媒の圧力差が小さくなる。
【００５９】
ステップＳ２０５では、コントローラ９０は、第１開閉弁６２を開くように制御する（第１開閉弁開制御）。このようにコントローラ９０は、除霜運転を選択したときに除霜運転準備のための処理として、ステップＳ２０１からステップＳ２０５までの処理を実行する。
【００６０】
ステップＳ２０６では、コントローラ９０は、除霜運転を実行する。コントローラ９０が除霜運転のためにコンプレッサ２０を起動させると、冷媒は再度圧縮される。ステップＳ２０５で第１開閉弁開制御が実行されているので、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒は、図６に太実線で示すように、第１バイパス流路６０ａを通過して室外熱交換器４０へと流れて、室外熱交換器４０に発生した着霜を溶かす。図６は、除霜運転時の冷媒の流れを示す図である。コントローラ９０は、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒の温度が、温水ヒータ３３で加熱された冷却水の温度を超えないように、コンプレッサ出力を制御する。
【００６１】
コントローラ９０は、室外熱交換器４０に発生した着霜が溶けて除霜が完了したと判定すると、ステップＳ２０７に処理を進める。例えば、コントローラ９０は、室外熱交換器４０の出口付近の冷媒の温度が外気温と近い温度になった場合に、室外熱交換器４０が十分に熱交換を行える状態になり除霜が完了したと判定する。
【００６２】
ステップＳ２０７では、コントローラ９０は、除霜運転を終了する。コントローラ９０は、コンプレッサ出力、及び温水ヒータ出力を低下させてから第１開閉弁６２を閉じる。第１開閉弁６２が閉じられることで、コンプレッサ２０に圧縮された冷媒は、水冷媒熱交換器３０と第１膨張弁６１とを通過して、室外熱交換器４０へ流れる。その後、コントローラ９０は、除霜運転を選択する前の出力に、コンプレッサ出力を戻す。車両用空調装置１００は、除霜運転が終了されることで通常の暖房運転に戻る。その後、コントローラ９０は、除霜運転選択制御を終了する。
【００６３】
図７は、コントローラ９０が暖房運転時の除霜運転選択制御を実行したときのタイムチャートである。図７の実線は、コンプレッサ２０の消費電力を示す。コンプレッサ２０の消費電力は、コンプレッサ出力が増加するほど大きくなる。図７の一点鎖線は、温水ヒータ３３の消費電力を示す。温水ヒータ３３の消費電力は、温水ヒータ出力が増加するほど大きくなる。
【００６４】
図７の時刻ｔ１になる前の通常の暖房運転時には、コントローラ９０は、暖房熱源を確保するためにコンプレッサ２０を高めの消費電力で運転させるとともに温水ヒータ３３を低めの消費電力で運転させる。例えば外気温が低温の場合（例えば、−１０℃の場合）には、冷凍サイクル１で得られる暖房熱源が不足するときがあるので、コントローラ９０は、コンプレッサ２０とともに温水ヒータ３３も運転させる。冷凍サイクル１で得られる熱を主な暖房熱源として用いながら、温水ヒータ３３の熱を補助的な暖房熱源として用いることで、暖房要求を満たすように車室内を暖房することができる。なお、コントローラ９０は、車室内に送風する空気の吹出し温度や、車室内の日射状態の影響を加味して、暖房要求を満たすように温水ヒータ３３を運転させてもよい。
【００６５】
図７の時刻ｔ１では、コントローラ９０は、室外熱交換器４０に着霜が発生したと判定する。このようにコントローラ９０は、着霜判定部として機能する。着霜が発生したと判定されると、コントローラ９０は、除霜運転を選択して除霜運転準備として、図４のステップＳ２０１からステップＳ２０５までの処理を実行する。コントローラ９０による除霜運転準備が実行されることで、温水ヒータ３３の消費電力が徐々に増加するとともに、コンプレッサ２０の消費電力が徐々に低下する。
【００６６】
図７の時刻ｔ２では、コントローラ９０は、コンプレッサ出力が所定値まで低下したと判定する。その後、コントローラ９０がコンプレッサ２０を一旦停止させることで、コンプレッサ２０の消費電力は０になる。コントローラ９０は、第１開閉弁開制御を実行して第１開閉弁６２を開かせて、第１バイパス流路６０ａを冷媒が流れるようにする。
【００６７】
図７の時刻ｔ３において、コントローラ９０は、コンプレッサ２０を起動させる。コンプレッサ２０が起動して消費電力が大きくなることで、コンプレッサ出力は徐々に増加する。コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒が第１バイパス流路６０ａを通って室外熱交換器４０に流されることで、除霜運転が実行される。
【００６８】
上記した実施形態に係る車両用空調装置１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６９】
車両用空調装置１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２０と、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒を減圧膨張させる第１膨張弁６１と、外気と第１膨張弁６１で減圧膨張した冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器４０と、除霜運転時に第１膨張弁６１をバイパスするように冷媒の流路を切り替える第１開閉弁６２と、車室内に送風する空気を、冷却水を介して間接的に加熱する温水ヒータ３３と、室外熱交換器４０に着霜が発生したことを判定する着霜判定部としてのコントローラ９０と、を備える。温水ヒータ３３は、着霜判定部としてのコントローラ９０によって室外熱交換器４０に着霜が発生したと判定された場合には、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒を用いて除霜運転を開始する前に、温水ヒータ出力が徐々に増加する。
【００７０】
車両用空調装置１００によれば、着霜が発生して室外熱交換器４０の熱交換効率が低下した場合でも、温水ヒータ出力が徐々に増加するので、除霜運転移行時に車室内の温度が変化することを抑制することができる。また、除霜運転時には、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒で室外熱交換器４０の除霜を行うとともに、出力の上がった温水ヒータ３３で冷却水を加熱している。したがって、除霜運転時に室外熱交換器４０を除霜するための熱源を確保しつつ、着霜が発生してから、除霜が完了するまでの暖房熱源を確保することができる。
【００７１】
車両用空調装置１００では、コンプレッサ２０は、温水ヒータ出力の増加に応じてコンプレッサ出力が低下する。
【００７２】
車両用空調装置１００によれば、着霜が発生して室外熱交換器４０の熱交換効率が低下した場合でも、温水ヒータ出力の増加に応じてコンプレッサ出力が低下する。このため、暖房熱源の熱量を除霜運転移行時も一定に維持できるので、車室内の温度が変化することを抑制することができる。
【００７３】
車両用空調装置１００では、除霜運転は、コンプレッサ出力が所定値まで低下したときに開始される。
【００７４】
車両用空調装置１００によれば、コンプレッサ出力が所定値まで低下してから除霜運転が開始され第１開閉弁６２が開かれるので、第１開閉弁６２前後の冷媒の圧力差を小さくでき、第１開閉弁６２で冷媒の流動音や振動が発生して車室内に伝わることを抑制できる。
【００７５】
また、車両用空調装置１００では、除霜運転は、コンプレッサ２０を一旦停止させてから開始される。
【００７６】
車両用空調装置１００では、コンプレッサ２０を一旦停止させてから除霜運転が開始され第１開閉弁６２が開かれるので、第１開閉弁６２前後の冷媒の圧力差を小さくでき、圧力差に起因する冷媒の流動音や振動の発生をより一層抑制することができる。
【００７７】
車両用空調装置１００では、除霜運転時にコンプレッサ２０から吐出される冷媒の温度は、温水ヒータ３３によって加熱される冷却水の温度よりも低くなるように維持される。
【００７８】
車両用空調装置１００では、除霜運転時に水冷媒熱交換器３０の冷媒の温度が冷却水の温度よりも低く維持されるので、水冷媒熱交換器３０内での冷媒の凝縮を抑制できる。その結果、コンプレッサ２０から吐出される冷媒の一部が流れ込んで水冷媒熱交換器３０に溜まる冷媒寝込み現象を回避できる。冷媒寝込み現象を回避できるので、除霜運転時に冷媒が不足することがなくなり、効率よく室外熱交換器４０の除霜が行えるとともに、冷媒不足によってコンプレッサ２０に過度な負荷がかかることを回避することができる。
【００７９】
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。
【００８０】
上記実施形態では冷却水を加熱する温水ヒータ３３を設置していたが、温水ヒータ３３の代わりに、車室内に送風する空気を直接加熱するヒータをＨＶＡＣユニット７内に設置してもよい。例えば、空気を直接加熱するヒータには、ＰＴＣヒータやシーズヒータを用いることができる。当該車両用空調装置１００では、車室内に送風する空気を直接的に加熱するヒータを備える。このような車両用空調装置１００によっても、上記した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００  車両用空調装置
１      冷凍サイクル
３      冷却水循環サイクル
７      ＨＶＡＣユニット
８      エンジン冷却水循環サイクル
１０    アキュムレータ
２０    コンプレッサ（圧縮機）
３０    水冷媒熱交換器
３１    ウォータポンプ
３２    ヒータコア
３３    温水ヒータ（補助ヒータ）
４０    室外熱交換器
５０    エバポレータ
６０    冷媒流路
６０ａ  第１バイパス流路
６１    第１膨張弁（絞り機構）
６２    第１開閉弁（弁）
８０    エンジン
９０    コントローラ（着霜判定部）
【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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