JP2000343934A - ヒートポンプ式車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 房運転時にエバポレータとして機能している
室外熱交換器に霜が付かないようにしたヒートポンプ式
車両用空調装置の提供を目的とする。 【解決手段】 室内熱交換器１と、室外熱交換器３と、
圧縮機２１、絞り抵抗２２及び四方弁２３を具備してな
るコンプレッサユニットとが冷媒流路ＣＬにより連結さ
れ、冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転
を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、冷
媒流路ＣＬにホットガスバイパス２５及び液バイパス２
６を形成して電磁弁２８を設け、暖房運転時に室外熱交
換器３後流側に設けた圧力スイッチ２９が所定値以下の
低圧を検知すると電磁弁２８を開いて、室外熱交換器３
をバイパスさせて圧縮機２１へ冷媒を戻すフロスト防止
運転を実施するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
設置されるヒートポンプ式車両用空調装置に関するもの
である。特に、暖房運転時において、室外熱交換器に霜
が付かないようにしたフロスト防止運転に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、大気環境への改善要求、地球環境
問題に伴い、低公害車、代替エネルギ車に対する導入ニ
ーズが高まりを見せている。この中で、エネルギ源を天
然ガスなどに置き換える場合は、基本的には燃料のみの
変更であってもともとの内燃機関エンジン（以下エンジ
ンと呼ぶ）があるため、空調装置（以下エアコンと呼
ぶ）に関する基本構成の変更は不要である。

【０００３】しかし、代替エネルギ車の有力候補のひと
つである電気自動車やハイブリッド車（駆動源として電
動モータとエンジンとを併用）に従来車のエアコンをそ
のまま適用すると、暖房運転時の熱源や冷房運転時の圧
縮機駆動源を見直す必要が生じてくる。すなわち、暖房
運転時においては、従来車のように加熱源となるエンジ
ン冷却水が全くない（電気自動車）か、あるいは、エン
ジンを停止して電動モータのみで走行するというモータ
走行モードがあるため十分な温水が得られない（ハイブ
リッド車）という問題が生じてくる。また、冷房運転時
においては、従来車のように圧縮機の駆動源をエンジン
にのみたよることはできず、他の駆動源を設ける必要が
ある。たとえばハイブリッド車の場合、電動モータのみ
で走行するモータ走行モードがあったり、あるいは、エ
ンジンで走行していても停車時にはエンジンを停止して
アイドリング運転を行わないようにしたものもあるた
め、圧縮機の駆動源がエンジンのみでは安定したエアコ
ンの運転が不可能になる。

【０００４】このような背景から、電気自動車やハイブ
リッド車などの車両に設置するエアコンとして、家庭用
の冷暖房エアコン等に利用されているヒートポンプ式を
採用することが行われている。図４は従来のヒートポン
プ式車両用空調装置の概略構成例を示したもので、図中
の符号１は室内熱交換器、２はコンプレッサユニット、
３は室外熱交換器、４は外気吸い込みファンである。こ
の場合、室外熱交換器３はコンプレッサユニット２など
とともに動力室内に設置され、外気吸い込みファン４を
正転作動させることにより、動力室内に外気を導入する
ことができるようになっている。

【０００５】上述した従来構成では、冷媒が下記のよう
に冷媒流路ＣＬを循環して車室内の冷暖房を実施する。
暖房運転時の冷媒は、図中に実線矢印で示すように時計
廻りに循環する。コンプレッサユニット２内の圧縮機２
１で高温高圧の気体となった冷媒は、室内熱交換器１に
送られて車外の空気（外気）または車室内空気（内気）
と熱交換する。この結果、外気または内気（以下吸入空
気と呼ぶ）は高温高圧の気体冷媒から熱を奪って温風と
なり、同時に、高温高圧の気体冷媒は熱を奪われて凝縮
液化し、高温高圧の液冷媒となる。続いて、高温高圧の
液冷媒はコンプレッサユニット２の絞り抵抗２２を通過
することで低温低圧の液冷媒となって室外熱交換器３へ
送られるが、室外熱交換器３では、低温低圧の液冷媒が
外気から熱を汲み上げ、蒸発気化することで低温低圧の
気体冷媒となる。この低温低圧の気体冷媒は、再度コン
プレッサユニット２へ送られて圧縮され、高温高圧の気
体となる。以下、上述した過程を繰り返す。すなわち、
暖房運転時においては、室外熱交換器３がエバポレータ
として機能し、室内熱交換器１が凝縮器として機能して
いる。

【０００６】冷房・除湿運転時の冷媒は、図中に破線矢
印で示すように反時計廻りに循環する。この場合、冷媒
の流れ方向は、コンプレッサユニット２内の４方弁２３
を操作して切り換えられる。コンプレッサユニット２内
の圧縮機２１で高温高圧の気体となった冷媒は、室外熱
交換器３へ送られて外気と熱交換する。この結果、冷媒
は外気に熱を与えて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒とな
る。このようにして高温高圧の液冷媒となった冷媒は、
コンプレッサユニット２内の絞り抵抗２２を通過して低
温低圧の液冷媒となり、室内熱交換器１に送られる。続
いて、低温低圧の液冷媒は、室内熱交換器１で吸入空気
から熱を奪って冷却するので、冷風を車室内に供給で
き、同時に、冷媒自身は蒸発気化して低温低圧の気体冷
媒となる。こうして低温低圧の気体となった冷媒は、再
度コンプレッサユニット２内の圧縮機２１に送られて圧
縮され、高温高圧の気体となる。以下、上述した過程を
繰り返す。すなわち、冷房運転時においては、室内熱交
換器１がエバポレータとして機能し、室外熱交換器３が
凝縮器として機能している。

【０００７】また、上述したヒートポンプ式車両用空調
装置が駆動用のエンジンＥを備えている場合には、暖房
運転時におけるエンジン排熱の有効利用が望まれる。こ
のため、エンジン冷却水を熱源として導入する暖房用熱
交換器（暖房用の加熱手段）として、ヒータコア５を室
内熱交換器１とともに空調部ユニット６内に設置したヒ
ートポンプ式車両用空調装置が開発されている。この場
合、暖房運転可能な温水が十分に得られる状況ではヒー
タコア５のみによる暖房運転を実施することも可能であ
り、また、ヒートポンプ式空調装置による暖房運転とヒ
ータコア５による暖房運転とを併用することも可能であ
る。暖房用の加熱手段は、たとえば電気自動車のように
エンジンＥを備えていない場合、ヒータコア５に変えて
電気ヒータを採用することも可能である。なお、図中の
符号７は送風用ファンとして空調部ユニット６に設けら
れたブロワファン、２４はアキュムレータである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のヒートポンプ式車両用空調装置では、暖房運転を実
施することによって、室外熱交換器３が外気より低温
（たとえば−７℃）となって熱をもらうため、その外表
面に霜が付着する。これを放置して暖房運転を継続する
と、室外熱交換器３のフィンが霜で覆われてしまうた
め、外気と遮断されることによって熱交換効率が著しく
低下する。このため、暖房運転を実施するのが困難にな
り、いわゆるデフロスト運転が必要になる。

【０００９】デフロスト運転は、暖房運転が必要な状況
において冷房運転と同様の運転、すなわち室外熱交換器
３が凝縮器として機能するように運転することで付着し
た霜をとかすものであるため、空調空気の吹出温度が低
下して良好な暖房フィーリングを得られなくなるという
問題を有している。従って、暖房運転時においては、乗
員に快適な車室内環境を提供するという観点から、エバ
ポレータとして機能している室外熱交換器に霜が付かな
いようにして、デフロスト運転を実施しなくてすむよう
にするのが望ましい。

【００１０】上記事情に鑑み、本発明においては、暖房
運転時にエバポレータとして機能している室外熱交換器
に霜が付かないようにしたヒートポンプ式車両用空調装
置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては以下の手段を採用した。請求項１
に記載のヒートポンプ式車両用空調装置は、冷媒と吸入
空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気
との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵
抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが
冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換
えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車
両用空調装置であって、前記冷媒流路にホットガスバイ
パス及び液バイパスを形成してバイパス開閉弁を設け、
暖房運転時に前記室外熱交換器後流側に設けた冷媒圧力
検知手段が所定値以下の低圧を検知すると前記バイパス
開閉弁を開いて、前記室外熱交換器をバイパスさせて前
記圧縮機へ冷媒を戻すフロスト防止運転を実施するよう
に構成したことを特徴とするものである。

【００１２】この場合、暖房用の加熱手段を備え、前記
フロスト防止運転時に前記加熱手段による暖房運転を行
うようにするとよい。また、前記冷媒圧力検知手段とし
ては、圧力スイッチを用いるとよい。

【００１３】このようなヒートポンプ式車両用空調装置
によれば、冷媒圧力検知手段が所定値以下の低圧を検知
したときにバイパス開閉弁を開けると、室外熱交換器を
冷媒がバイパスして流れるヒートポンプ運転が実施され
る。すなわち、室外熱交換器がエバポレータとして使用
されないフロスト防止運転が行われ、結果的に室外熱交
換器後流側の冷媒圧力（ＬＰ）が上昇するので、室外熱
交換器に霜が付着するのを防止することができる。この
時、加熱手段による暖房運転を行えば、ヒートポンプ式
車両用空調装置の暖房能力を向上させることができる。

【００１４】請求項４に記載のヒートポンプ式車両用空
調装置は、冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱
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、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコン
プレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷
媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施
するヒートポンプ式車両用空調装置であって、前記冷媒
流路にホットガスバイパス及び液バイパスを形成してバ
イパス開閉弁を設け、暖房運転時に外気温度が所定値以
下の低温になると前記バイパス開閉弁を開いて、前記室
外熱交換器をバイパスさせて前記圧縮機へ冷媒を戻すフ
ロスト防止運転を実施することを特徴とするものであ
る。

【００１５】この場合、暖房用の加熱手段を備え、前記
フロスト防止運転時に前記加熱手段による暖房運転を行
うことが好ましい。また、前記ホットガスバイパス及び
前記液バイパスの冷媒通過流量は、外気条件に応じて調
整可能としてもよい。

【００１６】このようなヒートポンプ式車両用空調装置
によれば、外気温度が所定値以下の低温時にバイパス開
閉弁を開いて室外熱交換器を使用しないフロスト防止運
転を実施するようにしたので、室外熱交換器に霜が付着
するのを防止できる。この時、加熱手段による暖房運転
を行えば、ヒートポンプ式車両用空調装置の暖房能力を
向上させることができる。また、前記ホットガスバイパ
ス及び前記液バイパスの冷媒通過流量を外気条件に応じ
て調整可能とすれば、最適のフロスト防止運転が可能と
なる。

【００１７】請求項７に記載のヒートポンプ式車両用空
調装置は、冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱
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、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコン
プレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷
媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施
するヒートポンプ式車両用空調装置であって、前記四方
弁と前記室内熱交換器とを連結する冷媒流路から分岐さ
せたホットガスバイパスと、前記室内熱交換器と前記絞
り抵抗とを連結する冷媒流路から分岐させた液バイパス
とを合流させた合流部にバイパス開閉弁を設け、該合流
部を前記四方弁と前記圧縮機吸入側とを連結する冷媒流
路に接続したことを特徴とするものである。

【００１８】このようなヒートポンプ式車両用空調装置
によれば、暖房運転時に室外熱交換器をバイパスして冷
媒を循環させるフロスト防止運転を実施できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態として
のヒートポンプ式車両用空調装置を搭載したハイブリッ
ド車について、図面に基づいて説明する。図２におい
て、符号の１０はハイブリッド車であり、車体前部に前
輪駆動用のモータＭを内蔵したドライブユニット１１を
備え、車体後部の動力室内には後輪駆動用のエンジンＥ
を備えている。このハイブリッド車１０は、低速時はモ
ータＭを駆動源とする前輪駆動車として走行し、一定速
度以上の高速時においては駆動源をエンジンＥに切り替
えて後輪駆動車として走行する。また、モータＭを車体
前部に設けたため、搭載スペース上の理由および空気抵
抗（Ｃｄ値）の低減を考慮し、エンジンＥを車体後部に
設けている。なお、エンジンＥとモータＭとが同時に駆
動源として起動され、四輪駆動車として走行する場合も
ある。

【００２０】図２において、符号の１２はモータＭの電
源となるバッテリであり、１３はエンジンＥの駆動力を
電力に変換してバッテリ１２に蓄積するモータ・ジェネ
レータ・ユニットである。このモータ・ジェネレータ・
ユニット１３には発電用モータ（図示省略）が搭載され
ており、該発電用モータにエンジンＥの駆動力が伝達さ
れることによって発電が行われる。モータ・ジェネレー
タ・ユニット１３はまた、電力によって発電用モータを
駆動させることにより、バッテリ１２に蓄積された電力
を駆動力に変換する機能も有する。なお、符号の５０
は、エンジンＥに設けられたＩ／Ｃ（インタークーラ）
・ＥＧＲシステムである。

【００２１】また、１４はエンジンＥ冷却用のラジエー
タであり、１５はエンジン冷却用ラジエータ１４と併設
されたパワエレ用ラジエータである。パワエレ用ラジエ
ータ１５は駆動用モータＭ、モータ・ジェネレータ・ユ
ニット１３、さらにはＩ／Ｃ・ＥＧＲシステム５０を冷
却するためのものである。これらエンジン冷却用ラジエ
ータ１４、パワエレ用ラジエータ１５はラジエータ冷却
用ファン１６を備えており、車体側面から吸い込んだ外
気を通過させて冷却することで動力室（エンジンルー
ム）内周囲の空気に放熱されるようになっている。さら
に、エンジンＥの熱をバッテリ１２に与えるバッテリ熱
交換器１７が設けられている。

【００２２】次に、このハイブリッド車１０に搭載され
るエアコンについて説明する。図１及び図２において、
符号の２は冷媒を圧縮するコンプレッサユニット、３は
室外熱交換器、４は外気吸い込みファン、６はＨＰＶＭ
（Heat Pump Ventilating Module）と呼ばれる空調部ユ
ニットであり、内部にはブロワファン７、室内熱交換器
１、ヒータコア５などを備えている。室外熱交換器３
は、車体後部に配置されたエンジンルーム内の右側面部
に設けられ、外気吸い込みファン４の作動によって車体
側面の開口部から吸い込んだ外気と強制的に熱交換され
る。空調部ユニット６は車体後部の中央に設けられ、同
空調部ユニット６前面には車体下部中央に沿って車体前
方に延びるダクト１８が接続されている。ダクト１８は
筒状に形成されているとともに、同ダクト１８の中央部
および前端部にはそれぞれ吹出部１９ａ，１９ｂが設け
られている。この場合、吹出部１９ａが後席用、吹出部
１９ｂが前席用であるが、必要に応じて適宜増減が可能
である。

【００２３】空調部ユニット６は、ブロワファン７の作
動により車外から吸引した外気または車室内から吸引し
た内気を室内熱交換器１、ヒータコア５を通過させるこ
とで、冷暖房及び除湿を行って空気調和を実施するモジ
ュールである。室外熱交換器３は、コンプレッサユニッ
ト２及び室内熱交換器１と冷媒流路ＣＬにより接続され
てヒートポンプ式空調装置を構成している。コンプレッ
サユニット２内には、圧縮機２１、アキュムレータ２
４、四方弁２３、及び膨張弁等の絞り抵抗２２を具備し
ており、圧縮機２１を運転することで冷媒を循環させて
ヒートポンプ運転が実施される。

【００２４】以下、ヒートポンプ式空調装置による空調
運転を冷房・除湿運転及び暖房運転に分けて説明する。
最初に暖房運転について説明する。この時の冷媒の流れ
は、図１において時計廻り（実線矢印で表示）となる。
さて、圧縮機２１では、低温低圧の気体冷媒を吸引して
圧縮し、高温高圧の気体冷媒として四方弁２３へ送り出
す。この時、四方弁２３は室内熱交換器１へ冷媒を送る
ように設定されているので、高温高圧の気体冷媒が冷媒
流路ＣＬを通って室内熱交換器１へ送られ、ブロワファ
ン７で吸引された内気または外気（以下吸入空気）と熱
交換して暖める。すなわち、高温高圧の気体冷媒が吸入
空気に熱を奪われて凝縮液化することで高温高圧の液冷
媒となり、同時に、室内熱交換器１を通過する吸入空気
がこの熱で暖められた温風となって車室内に供給され
る。この場合の室内熱交換器１は、凝縮器として機能し
ている。

【００２５】高温高圧の液冷媒となって室内熱交換器１
を出た冷媒は、コンプレッサユニット２内の絞り抵抗２
２で減圧・膨張して低温低圧の液冷媒となり、車体の側
面に沿って設置された室外熱交換器３へ送られる。この
室外熱交換器３は、外気吸い込みファン４で吸い込んだ
外気が通過することで、外気と熱交換して熱を汲み上げ
ることになる。このため、低温低圧の液冷媒は相対的に
温度の高い外気により暖められて蒸発気化し、低温低圧
の気体冷媒となる。この場合の室外熱交換器３は、エバ
ポレータとして機能している。

【００２６】こうして、低温低圧の気体となった冷媒は
四方弁２３へ送られ、さらにアキュムレータ２４で液状
成分が除去された後、再度圧縮機２１に吸引されて圧縮
される。以後、同様の冷凍サイクルが繰り返されて、車
室内の暖房が実施される。

【００２７】次に冷房運転時について説明するが、この
時の冷媒の流れは図１において反時計廻り（実線矢印で
表示）となる。さて、圧縮機２１では、低温低圧の気体
冷媒を吸引して圧縮し、高温高圧の気体冷媒として四方
弁２３へ送り出す。この時、四方弁２３は室外熱交換器
３へ冷媒を送るように設定されているので、高温高圧の
気体冷媒が冷媒流路ＣＬを通って室外熱交換器３へ送ら
れ、外気吸い込みファン４に吸引された外気と熱交換す
る。この結果、高温高圧の気体冷媒は相対的に低温の外
気に熱を奪われて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒とな
る。この場合の室外熱交換器３は、凝縮器として機能し
ている。

【００２８】この後、高温高圧の液冷媒は絞り抵抗２２
へ送られ、絞り抵抗２２を通過する際に減圧・膨張して
低温低圧の液冷媒となる。こうして低温低圧となった液
冷媒は室内熱交換器１へ送られ、ブロワファン７で吸い
込んだ吸入空気と熱交換し、吸入空気から熱を奪って冷
却する。この結果、低温低圧の液冷媒は蒸発気化して低
温低圧の気体冷媒となり、同時に、吸入空気は冷風とな
って車室内に供給される。この場合の室内熱交換器１
は、エバポレータとして機能している。また、室内熱交
換器１を出た低温低圧の気体冷媒は、四方弁２３を通っ
てアキュムレータ２４へ送られ、冷媒中の液分が除去さ
れる。そして、低温低圧の気体冷媒は、アキュムレータ
２４から再度圧縮機２１に吸引され、圧縮された後同様
の冷凍サイクルが繰り返されて、車室内の冷房が実施さ
れる。

【００２９】さらに、図１に示した空調部ユニット６に
はヒータコア５が設置されている。このヒータコア５
は、ハイブリッド車１０に設置されたエンジンＥから高
温のエンジン冷却水を導入して通過する吸入空気を加熱
する機能を有している。すなわち、エンジン冷却水が所
定値以上の高温となった場合、エンジン冷却水を暖房の
熱源として使用することができるようにしたものであ
り、通常の暖房運転はこのヒータコア５単独で行うこと
もできる。この場合、上述したヒートポンプ式空調装置
による暖房運転は、ヒータコア５が暖房運転可能な高温
のエンジン冷却水を得られない場合などに補助的に使用
してもよい。

【００３０】ところで、上述したヒートポンプ式車両用
空調装置の冷媒流路ＣＬには、ホットガスバイパス２５
及び液バイパス２６が形成されている。なお、以下の説
明では、暖房運転時の冷媒流れ方向（図１の実線矢印）
を基準にして説明する。ホットガスバイパス２５は、四
方弁２３と室内熱交換器１との間から分岐した後、四方
弁２３とアキュムレータ２４との間に接続された冷媒の
バイパス流路であり、その途中には絞り部２５ａを備え
ている。このようなホットガスバイパス２５を流れる冷
媒は、高温高圧の気体（ガス）である。液バイパス２６
は、室内熱交換器１の後流側で分岐した後、ホットガス
バイパス２５と同様に四方弁２３とアキュムレータ２４
との間に接続された冷媒のバイパス流路であり、その途
中には絞り部２６ａ及び逆止弁３０を備えている。この
ような液バイパス２６を流れる冷媒は、高温高圧の液体
である。

【００３１】上述したホットガスバイパス２５及び液バ
イパス２６は、絞り部２５ａ及び絞り部２６ｂの後流側
で合流し、該合流部２７にバイパス開閉弁として電磁弁
２８を設けてある。この電磁弁２８は、室外熱交換器３
の後流側（圧縮機２１の上流側）に冷媒圧力検知手段と
して設けた圧力スイッチ２９が作動信号を出力したとき
に開くものである。すなわち、室外熱交換器３の後流側
が圧力スイッチ２９の作動圧力として設定された所定値
より低圧になったとき、電磁弁２８を開いてホットガス
バイパス２５及び液バイパス２６を冷媒が流れるように
なっている。

【００３２】上述した圧力スイッチ２９が設置されてい
る室外熱交換器３の後流側は、低温低圧の気体冷媒が流
れる部分である。しかし、室外熱交換器３が霜で覆われ
て熱交換能力が低下すると、室外熱交換器３内で低温低
圧の液冷媒を蒸発気化させることができず、従って、圧
縮機２１上流側の圧力ＬＰは圧力スイッチ２９に設定さ
れた作動圧力以下の低圧になる。すなわち、圧力スイッ
チ２９は、室外熱交換器３の熱交換能力が霜の付着によ
り低下したことを検知する機能を有している。

【００３３】こうして電磁弁２８が開くことにより、圧
縮機２１から送り出される冷媒は、室外熱交換器３をバ
イパスする冷媒回路で、すなわち室外熱交換器３を使用
しない冷媒回路でヒートポンプ運転が行われる。この
時、ホットガスバイパス２５を流れる気体の冷媒と液バ
イパス２６を流れる液体の冷媒とは、絞り部２５ａ，２
６ａの設定により調整でき、気体冷媒と液体冷媒とを適
度に混合することで圧縮機２１の冷却及び保護が可能に
なる。このようなヒートポンプ運転を実施することによ
り、圧縮機２１の上流側に冷媒が供給されて圧力ＬＰが
上昇するので、室外熱交換器３に霜が付着するのを防止
したフロスト防止運転を実施できる。

【００３４】ところで、このようなフロスト防止運転時
は、室外熱交換器３を使用していないためエバポレータ
の機能は得られず、また、室内熱交換器１に供給される
高温高圧の気体冷媒もバイパスして流れることで少なく
なる。このため、ヒートポンプ運転によって得られる暖
房能力はほぼ圧縮機２１の動力分だけとなって減少する
が、暖房用の加熱手段であるヒータコア５に高温のエン
ジン冷却水を導入して暖房運転を行えば、必要な暖房能
力を補って良好な空調（暖房）フィーリングを得ること
ができる。また、エンジンＥがない電気自動車のような
車両では、加熱手段として電気ヒータを設けて必要な暖
房能力を補うようにしてもよい。なお、上述した説明で
は、冷媒圧力検出手段として単純なＯＮ／ＯＦＦ制御を
行う圧力スイッチ２９を使用したが、温度センサを用い
て検出した温度に対応したきめ細かい制御を実施するこ
とも可能である。なおまた、液バイパス２６の分岐部と
絞り抵抗２２との間に電磁弁２８を開いた時に閉じる開
閉弁（たとえば電磁弁）を設けることにより、室外熱交
換器３に冷媒の液だまりが生じるのを防止できる。

【００３５】続いて、上述したフロスト防止運転は、暖
房運転時に外気温度が所定値以下の低温になった時に実
施してもよい。この場合、適所に配設した外気温度セン
サ（図示省略）の検出値が所定値以下の低温となった時
に電磁弁２８を開き、上述したのと同様のフロスト防止
運転を実施する。すなわち、霜が付きやすい状況にある
ことを外気温度の検出値から判断して、すみやかに暖房
運転を停止してフロスト防止運転に切り換えるものであ
る。このようにすれば、室外熱交換器３に霜が付着しや
すい外気温度条件でヒートポンプによる暖房運転が実施
されず、従って、室外熱交換器３に短時間で霜が付くよ
うな暖房運転が実施されることはない。また、このよう
な低外気温度の運転条件では、圧縮機２１の動力分だけ
の熱で暖房運転するため、ヒートポンプの暖房効率は低
い。従って、熱量的には不足すると考えられるが、この
場合も上述したようにヒータコア５や電気ヒータなどの
暖房用加熱手段を併用することで、必要な熱量を確保し
て快適な暖房運転を実施することができる。

【００３６】図３は、上述したホットガスバイパス２５
及び液バイパス２６の他の実施形態に関して、周辺要部
のみを示したものである。なお、図１と同一部分には同
じ符号を付してある。この実施形態では、ホットガスバ
イパス２５及び液バイパス２６の冷媒通過流量を、外気
条件に応じて最適の熱バランスが得られるようにするた
め、調整可能としてある。すなわち、ホットガスバイパ
ス２５及び液バイパス２６は、その流路抵抗が可変のも
のを採用している。

【００３７】図３の例では、ホットガスバイパス２５を
２系統（２５Ａ，２５Ｂ）に分岐させてそれぞれが抵抗
値の異なる絞り部２５ｂ、２５ｃを備えるとともに、そ
れぞれの系統には流路選択弁となる電磁弁３１，３２を
設けてある。また、液バイパス流路２６についても同様
に２系統（２６Ａ，２６Ｂ）に分岐させてそれぞれが抵
抗値の異なる絞り部２６ｂ、２６ｃを備えるとともに、
それぞれの系統に流路選択弁として電磁弁３３，３４を
設けてある。なお、図中の符号３０は逆止弁である。

【００３８】このような構成とすれば、電磁弁３１，３
２の開閉により、ホットガスバイパス２５の流路抵抗を
可変にできる。すなわち、絞り部２５ｂの抵抗値を絞り
部２５ｃより大きく設定しておけば、（１）電磁弁３１
のみを開いた場合、（２）電磁弁３２のみを開いた場
合、（３）電磁弁３１，３２をともに開いた場合、の順
に３段階で流路抵抗が小さくなり、電磁弁の開閉操作で
適宜選択可能となる。また、液バイパス２６の流路抵抗
についても、ホットガスバイパス２５の場合と同様にし
て、電磁弁３３，３４の開閉操作で３段階の流路抵抗を
適宜選択して設定することができる。なお、バイパス流
路における冷媒通過流量の調整は、上述した抵抗値の異
なる絞り部の組合せ数を増すことでさらに多段階の選択
が可能となるし、あるいは、抵抗値の異なる絞り部を組
み合わせる以外にも、たとえばステッピングモータでニ
ードルの開度調整を実施できるようにしたものを使用し
てもよい。

【００３９】上述した本発明は、好適な実施形態として
説明したハイブリッド車に搭載されたヒートポンプ式車
両用空調装置に限定されるものではなく、たとえば従来
車のように、内燃機関を駆動源として備えている車両に
適用可能なことはいうまでもない。また、加熱手段とし
て電気ヒータを使用すれば、エンジンを持たない電気自
動車にも適用可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のヒートポ
ンプ式車両用空調装置によれば、暖房運転時に圧縮機上
流側の冷媒圧力ＬＰが所定値以下の低圧になったときに
は、ヒートポンプのフロスト防止運転を実施して圧縮機
駆動力だけの熱で暖房運転を行う。このため、エバポレ
ータとして機能している室外熱交換器に霜が付着するの
を防止でき、デフロスト運転の実施が不要となって乗員
に快適な車室内環境を提供できるようになる。また、上
述したヒートポンプ暖房に加えて、暖房用加熱手段によ
る暖房運転を実施すれば、暖房能力が増してより一層快
適な車室内環境を提供できる。

【００４１】さらに、外気温度が所定値以下の低温にな
ったときにヒートポンプのフロスト防止運転を実施する
ようにすれば、霜が付着しやすい状況で室外熱交換器が
エバポレータとして使用されることがなくなるので、や
はりデフロスト運転が不要になって乗員に快適な車室内
環境を提供できる。この場合も、ヒートポンプ暖房に加
えて、暖房用加熱手段による暖房運転を実施すれば、暖
房能力が増してより一層快適な車室内環境を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式車
両用空調装置の構成を示す系統図である。

【図２】 図１に示したヒートポンプ式車両用空調装置
を搭載したハイブリッド車の平面配置図である。

【図３】 図１に示したホットガスバイパス及び液バイ
パスの他の実施形態を示す系統図である。

【図４】 従来例としてヒートポンプ式車両用空調装置
の概略構成を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 室内熱交換器 ２ コンプレッサユニット ３ 室外熱交換器 ４ 外気吸い込みファン ５ ヒータコア（暖房用の加熱手
段） ６ 空調部ユニット（ＨＰＶＭ） ７ ブロワファン（送風用ファ
ン） ２１ 圧縮機 ２２ 絞り抵抗 ２３ 四方弁 ２５，２５Ａ，２５Ｂ ホットガスバイパス ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 絞り部 ２６，２６Ａ，２６Ｂ 液バイパス ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 絞り部 ２７ 合流部 ２８ 電磁弁（バイパス開閉弁） ２９ 圧力スイッチ（冷媒圧力検
知手段） ３１，３２，３３，３４ 電磁弁（流路選択弁） ＣＬ 冷媒流路 Ｅ エンジン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室
   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、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなる
   コンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前
   記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を
   実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、 前記冷媒流路にホットガスバイパス及び液バイパスを形
   成してバイパス開閉弁を設け、暖房運転時に前記室外熱
   交換器後流側に設けた冷媒圧力検知手段が所定値以下の
   低圧を検知すると前記バイパス開閉弁を開いて、前記室
   外熱交換器をバイパスさせて前記圧縮機へ冷媒を戻すフ
   ロスト防止運転を実施するように構成したことを特徴と
   するヒートポンプ式車両用空調装置。
2. 【請求項２】 暖房用の加熱手段を備え、前記フロスト
   防止運転時に前記加熱手段による暖房運転を行うことを
   特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式車両用空調
   装置。
3. 【請求項３】 前記冷媒圧力検知手段が圧力スイッチで
   あることを特徴とする請求項１または２に記載のヒート
   ポンプ式車両用空調装置。
4. 【請求項４】 冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室
   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、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなる
   コンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前
   記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を
   実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、 前記冷媒流路にホットガスバイパス及び液バイパスを形
   成してバイパス開閉弁を設け、暖房運転時に外気温度が
   所定値以下の低温になると前記バイパス開閉弁を開い
   て、前記室外熱交換器をバイパスさせて前記圧縮機へ冷
   媒を戻すフロスト防止運転を実施することを特徴とする
   ヒートポンプ式車両用空調装置。
5. 【請求項５】 暖房用の加熱手段を備え、前記フロスト
   防止運転時に前記加熱手段による暖房運転を行うことを
   特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ式車両用空調
   装置。
6. 【請求項６】 前記ホットガスバイパス及び前記液バイ
   パスの冷媒通過流量は、外気条件に応じて調整可能とし
   たことを特徴とする請求項４または５に記載のヒートポ
   ンプ式車両用空調装置。
7. 【請求項７】 冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室
   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、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなる
   コンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前
   記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を
   実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、 前記四方弁と前記室内熱交換器とを連結する冷媒流路か
   ら分岐させたホットガスバイパスと、前記室内熱交換器
   と前記絞り抵抗とを連結する冷媒流路から分岐させた液
   バイパスとを合流させた合流部にバイパス開閉弁を設
   け、該合流部を前記四方弁と前記圧縮機吸入側とを連結
   する冷媒流路に接続したことを特徴とするヒートポンプ
   式車両用空調装置。