JP2001010334A - ヒートポンプ式車両用空調装置 - Google Patents

ヒートポンプ式車両用空調装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房運転時にエンジン排熱などを有効利用し
て暖房能力を向上させることができるヒートポンプ式車
両用空調装置の提供を目的とする。 【解決手段】 冷媒と車室内空気との間で熱交換を行う
室内熱交換器２５と、動力室内に設置され冷媒と外気と
の間で熱交換を行うとともに外気吸い込み用ファン２２
を備えた室外熱交換器２１と、圧縮機３１、絞り抵抗３
４及び四方弁３３を具備してなるコンプレッサユニット
２０とが冷媒流路３０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、暖房運転中、前記
動力室内の温度が所定値以上になったら、前記外気吸い
込み用ファン２２を逆転させて動力室内から高温空気を
外部に吐き出すように構成した。

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。
【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は外気吸い込み用ファンである。
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、外気吸い込み用ファン
４を作動させることにより、動力室内に外気を吸引でき
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を通過して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】このような暖房運転を続けていると、室外
熱交換器３に霜が付着して十分な熱交換を実施できなく
なる。このため、所定のデフロスト条件を満たした場
合、冷媒の流れ方向を変えて、すなわち後述する冷房運
転と同様に冷媒を流すことで、霜をとかすデフロスト運
転が行われている。このようなデフロスト運転では、暖
房運転時にエバポレータとして機能していた室外熱交換
器３が凝縮器として機能するので、冷媒から熱を受けて
霜をとかすことができる。
【０００７】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。コンプレッサユ
ニット２内の圧縮機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。
【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、暖房運転時に
おける駆動源（エンジン、電動モータ等）排熱の有効利
用が望まれている。すなわち、外気温度の低い状況で
は、ヒートポンプにより外気から十分な熱量を汲み上げ
るのが困難になる場合があり、思うように温度が上がら
なかったり、あるいは所望の温度に達するまで長時間を
要するなど、エアコンの暖房能力が不足するという問題
が生じることがある。このため、従来捨てられていたエ
ンジン排熱などからヒートポンプにより熱を汲み上げ、
エアコンの暖房運転に有効利用して暖房能力を向上させ
ることが車両用空調装置の商品性を向上させる上で強く
望まれる。
【０００９】また、上述したデフロスト運転は、暖房運
転が必要な状況で冷房運転を実施するものであるから、
乗員に快適な車室内環境を提供するという観点からでき
るだけ回数が少なく短時間で終了するのが好ましい。さ
らに、デフロスト運転を開始または終了する際には、四
方弁を操作して冷媒の流れ方向を切り換えることになる
が、この時高圧側と低圧側とが入れ替わるため異音を発
することがある。このような異音の発生は、車両用空調
装置として好ましいものではなく、その対策が望まれて
いた。このようなデフロスト運転時の問題解決は、車両
用空調装置としての商品性を向上させる上で重要な課題
である。
【００１０】上記事情に鑑み、本発明においては、暖房
運転時にエンジン排熱などを有効利用して暖房能力を向
上させること、及びデフロスト運転時の問題を解決する
ことで、商品性の高い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、動力室内に
設置され冷媒と外気との間で熱交換を行うとともに外気
吸い込み用ファンを備えた室外熱交換器と、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、暖房運転中、前記動力室内
の温度が所定値以上になったら、前記外気吸い込み用フ
ァンを逆転させて動力室内から高温空気を外部に吐き出
すことを特徴とするものである。
【００１２】この場合、前記外気吸い込み用ファンは、
車体側面から外気を吸い込むように設置されるのが好ま
しい。また、前記外気吸い込み用ファンが車体前面から
外気を吸い込むように設けられた場合、前記外気吸い込
み用ファンの逆転を停車中にのみ実施するとよい。
【００１３】このようなヒートポンプ式車両用空調装置
によれば、動力室内の温度が所定値以上に高い場合、外
気吸い込み用ファンを逆転させることで、動力室内の高
温空気は室外熱交換器を通過して動力室外へ流れる。こ
のため、室外熱交換器においては、エンジン排熱などの
駆動源排熱により高温となった空気からヒートポンプに
より熱を汲み上げることができるようになる。そして、
外気吸い込み用ファンを車体側面から外気を吸い込むよ
うに設置すれば、車両の走行中であってもラム圧の影響
を受けることなく逆転運転を行うことが可能となる。
【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、暖房運転
中にデフロスト運転を開始または終了する場合、前記圧
縮機の機能をいったん停止させた状態で前記四方弁を切
り換え操作することを特徴とするものである。
【００１５】この場合、前記圧縮機は、駆動源との間に
設けたクラッチを切ることで機能停止させられるように
するとよい。
【００１６】このようなヒートポンプ式車両用空調装置
によれば、四方弁を切り換える時点で圧縮機の機能が停
止して圧力差がなくなっているので、異音の発生が防止
される。
【００１７】請求項６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、暖房運転
を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実
施する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、駐停車中にデフロスト運転を実施しておける
ので、車両走行中におけるデフロスト運転回数及び時間
を減らすことができる。
【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１１を内蔵したドライブユニット１２
を備え、車体後部の動力室内には後輪駆動用のエンジン
１３を備えている。このハイブリッド車１０は、低速時
はモータ１１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１３
に切り替えて後輪駆動車として走行する。また、モータ
１１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１３
を車体後部に設けている。なお、エンジン１３とモータ
１１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１４はモータ１１の
電源となるバッテリであり、１５はエンジン１３の駆動
力を電力に変換してバッテリ１４に蓄積するモータ・ジ
ェネレータ・ユニットである。モータ・ジェネレータ・
ユニット１５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１３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１５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１４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１３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、１６はエンジン１３冷却用のラジエ
ータであり、１７はエンジン冷却用ラジエータ１６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１６は駆動用モータ１１、モータ・ジェネレータ
・ユニット１５、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１６、パワエレ用ラジエータ１７はラジエータ
冷却用ファン１８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１３の熱をバッテリ１４に与えるバッテ
リ熱交換器１９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２０は冷媒を圧縮するコンプレッサユニット、２
１は室外熱交換器、２２は外気吸い込み用ファン、２３
はＨＰＶＭ（Heat Pump Ventilating Module）と呼ばれ
るモジュールであり、内部にはブロワファン２４、室内
熱交換器２５、ヒータコア２６などを備えている。室外
熱交換器２１は、車体後部に配置された動力室、すなわ
ちエンジンルーム内の右側面部に設けられ、外気吸い込
み用ファン２２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。ＨＰＶＭ２３は
車体後部の中央に設けられ、同ＨＰＶＭ２３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２７が接続
されている。ダクト２７は筒状に形成されているととも
に、同ダクト２７の中央部および前端部にはそれぞれ吹
出部２８、２９が設けられている。この場合、吹出部２
８が後席用、吹出部２９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】ＨＰＶＭ２３は、ブロワファン２４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２５、ヒータコア２６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２５は、コンプレッサユ
ニット２０及び室内熱交換器２１と冷媒流路３０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２０内には、圧縮機３１、アキュム
レータ３２、四方弁３３、及び膨張弁等の絞り抵抗３４
を具備しており、圧縮機３１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３１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３３へ送り出
す。この時、四方弁３３は室内熱交換器２５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３０を通って室内熱交換器２５へ送られ、ブロワ
ファン２４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２５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２５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２
５を出た冷媒は、コンプレッサユニット２０内の絞り抵
抗３４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２１へ送られ
る。この室外熱交換器２１は、外気吸い込みファン２２
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２１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３３へ送られ、さらにアキュムレータ３２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３３へ送り出す。この時、四方弁３３は室外熱交換器
２１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３０を通って室外熱交換器２１へ
送られ、外気吸い込みファン２２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２１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３４
へ送られ、絞り抵抗３４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２５へ送られ、ブロワファン２４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
２５は、エバポレータとして機能している。また、室内
熱交換器２５を出た低温低圧の気体冷媒は、四方弁３３
を通ってアキュムレータ３２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３２から再度圧縮機３１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ＨＰＶＭ２３にはヒ
ータコア２６が設置されている。このヒータコア２６
は、ハイブリッド車１０に設置されたエンジン１３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
の熱源として補助的に使用することができるようにした
ものである。なお、このヒータコア２６は、エンジン１
３を持たないため温水の供給を受けられない電気自動車
のヒートポンプ式空調装置には設置されない。
【００３０】ところで、上述したヒートポンプ式車両用
空調装置では、暖房運転中にエンジンルーム内が所定値
以上の高温になると、これをエンジンルーム内適所に設
置した温度センサＴｅなどの検出手段で検知して外気吸
い込みファン２２を逆転させる。すなわち、外気吸い込
みファン２２の回転方向を逆向きに変えて、エンジンル
ーム内の高温の空気が車外へ排出されるように運転す
る。この時、外気吸い込みファン２２が車体の側面に設
けられているので、走行中であってもラム圧の影響を受
けることなくエンジンルーム内の高温空気を排出するこ
とができる。なお、エンジンルーム内の温度は、エンジ
ン１３本体からの輻射熱やラジエータ１６から放熱され
た熱などの排熱によって、外気温の高い夏場で９０℃程
度、外気温がかなり低い冬場でも４０〜５０℃程度まで
上昇すると見込まれる。
【００３１】このような外気吸い込みファン２２の逆転
運転を実施すると、エンジンルーム内の高温の空気がエ
バポレータとして機能している室内熱交換器２１を逆向
きに通過して車外へ排出される。従って、室内熱交換器
２１内を流れる低温低圧の液冷媒は、外気温度が低いた
め暖房運転を必要とする条件で外気よりもかなり温度の
高い空気と熱交換して熱を汲み上げることが可能にな
る。このため、効率の良い熱交換を行うことができるの
で、室外熱交換器２１の吸熱能力が向上し、ヒートポン
プによる暖房能力を向上させることができる。すなわ
ち、エンジン排熱によるエンジンルーム内の空気エンタ
ルピを利用した暖房運転が可能となるので、特に、外気
温が低い場合の暖房運転能力を大幅に向上させることが
できる。
【００３２】なお、上述したような外気吸い込みファン
２２の逆転運転は、エンジンルーム内の温度が所定値以
下まで下がったことを検知した時点で停止すると共に通
常回転の運転に戻すが、このような逆転終了の設定温度
と前述した逆転開始の設定温度との間には適当なヒステ
リシスを設けておくとよい。
【００３３】以上説明した実施形態では、室外熱交換器
２１がハイブリッド車１０の後部側面に横向きに設置さ
れ、外気吸い込みファン２２が車体側面から外気を吸い
込むように構成されたものであったが、他の実施形態で
は、一般的な自動車のように車体前部に設けられた動力
室内に室内熱交換器２１を配置し、車両前面から外気を
吸い込むようにしてもよい。すなわち、上述したハイブ
リッド車１０の場合、前部投影面積が大となってＣｄ値
の面では不利になるが、モータ１１を内蔵したドライブ
ユニット１２を設置する車体前部の動力室に外気吸い込
みファン２２を備えた室外熱交換器２１を配置してもよ
い。このような場合、一般的にはフロントグリルから動
力室内に走行風が入り込んでラム圧の影響を受けるた
め、外気吸い込みファン２２の逆転運転は、動力室内が
所定温度以上の高温になったことに加え、車両が停止し
ていることをアンド条件として実施する。なお、車両の
停止状態を検知するには、車両に一般的に使用されてい
る車速センサなどから信号をもらうようにすればよい。
【００３４】また、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、内燃機
関を駆動源とする車両や電動モータを駆動源とする電気
自動車にも適用可能なことはいうまでもない。なお、電
気自動車の場合は電動モータやバッテリが発熱源となる
ので、この場合の動力室は電動モータやバッテリを設置
する空間、すなわちモータルームに室外熱交換器２１を
設置して、外気吸い込みファン２２の逆転運転を実施す
るようにすればよい。
【００３５】また、上述したヒートポンプ式車両用空調
装置は、暖房運転を継続した後デフロスト運転が必要と
なる。このデフロスト運転は、エバポレータとして機能
する室外熱交換器２１に付着した霜をとかして除去する
ための運転のことであり、暖房運転とは逆方向に冷媒を
流す冷房運転と同様のヒートポンプ運転を実施して、室
外熱交換器２１を凝縮器として機能させる。
【００３６】上述したデフロスト運転は、暖房運転を継
続していて所定のデフロスト条件に達したとき、自動的
に暖房運転から切り換えられる。図３はデフロスト運転
のタイムチャートを示したもので、暖房運転中は四方弁
３３が暖房位置、ブロワファン２４及び外気吸い込みフ
ァン２２がＯＮ、圧縮機３１と駆動源３５との間に設置
された圧縮機クラッチ３６がつながれた（ＯＮ）状態、
そして絞り抵抗３４が通常の開度となっている。ここ
で、デフロスト条件の具体例を示すと、室外熱交換器２
１に取り付けられた室外熱交換器フィンセンサ（以下フ
ィンセンサと呼ぶ）Ｔｆが設定温度（たとえば−２℃）
以下の低温を検出し、かつ、暖房運転の継続時間が設定
時間（たとえば５０分以上）となった時、アンド条件で
デフロスト運転を開始するように設定する。なお、この
デフロスト条件は、一具体例にすぎず、適宜変更可能な
ことはいうまでもない。
【００３７】さて、デフロスト条件が整ってデフロスト
運転が開始されると、ブロワファン２４及び外気吸い込
みファン２２がＯＦＦとなり、絞り抵抗３４が全開位置
へと変化していく。これと同時に、圧縮機クラッチ３６
が切られた（ＯＦＦ）状態となり、一時的に圧縮機３１
は駆動源３５から遮断されて圧縮機としての機能を停止
する。この場合、外気吸い込みファン２２の停止はデフ
ロスト運転時間の短縮に有効である。一方、ブロワファ
ン２４の停止により、デフロスト運転中において車室内
への吹出温度が低下するのを防止することができる。こ
のため、四方弁３３に接続される各冷媒流路３０間の圧
力差がなくなり、この状態で四方弁３３を暖房位置から
冷房位置へ切換操作することで、高圧側から低圧側へ急
激にガス状の冷媒が流れて移動するのを防止できる。こ
の結果、ガス状の冷媒が高速で流れて移動する時に発生
していた「プシュー」という気流音がなくなるので、異
音のない静かな切換操作が可能になる。こうして四方弁
３３の切換操作が完了した後、再度圧縮機クラッチ３６
をＯＮにして圧縮機３１の運転を再開する。
【００３８】圧縮機３１の運転再開により、冷媒は冷房
運転時と同様の反時計廻りに流れてデフロスト運転が実
施されるので、室外熱交換器２１に熱を供給して周囲に
付着した霜をとかすことができる。このようなデフロス
ト運転は、デフロスト終了条件が整った時点で終了す
る。デフロスト終了条件の具体例としては、フィンセン
サＴｆの検出温度が設定温度（たとえば１０℃）以上ま
で上昇した時か、あるいは、デフロスト運転の継続時間
が設定時間（たとえば９分）以上となった時のいずれか
一方の条件が満たされればよい。この場合、デフロスト
運転の継続時間をＯＲ条件として入れたのは、フィンセ
ンサＴｆにトラブルが発生した場合、デフロスト運転が
いつまでも継続されるのを防止するのが目的である。
【００３９】こうしてデフロスト終了条件が満たされる
と、最初に圧縮機クラッチ３６をＯＦＦにして圧縮機３
１の機能が停止される。この結果、四方弁３３に接続さ
れる各冷媒流路３０間の圧力差はなくなるので、この状
態で四方弁３３を冷房位置から暖房位置へ切り換えても
異音が発生することはない。また、ブロワファン２４及
び外気吸い込みファン２２は圧縮機クラッチ３６のＯＦ
Ｆ操作からやや遅れてＯＮとなり、絞り抵抗３４は全開
位置から通常位置へと変化していき、さらに、圧縮機ク
ラッチ３６を再度ＯＮとすることで圧縮機３１の運転が
再開されるので、冷媒は暖房運転の流れ方向へ流れて暖
房運転が開始される。
【００４０】上述したデフロスト運転は、車両の駐停車
時にも自動的に実施される。この場合のデフロスト運転
は、もちろん走行中に暖房運転を実施した場合にのみ実
施されるものであり、たとえばエンジンキー操作部３７
からキーを抜き取ったことで駐停車状態になったと判断
してデフロスト運転を開始する。このデフロスト運転
は、上述したデフロスト終了条件で終了するようにして
もよいが、走行中にデフロスト条件に達するほど霜が付
着していないことを考慮すると、より短い時間で終了す
るように設定してもよい。また、フィンセンサＴｆの検
出温度が所定値以上に高い場合や暖房運転の継続時間が
所定値より短い場合には、デフロスト運転が不要と判断
して駐停車時のデフロスト運転を実施しないようにして
もよい。
【００４１】このような駐停車時のデフロスト運転を実
施することにより、車両が走行していない時間を有効に
利用して霜を除去できるので、走行中のデフロスト運転
回数や時間を低減できる。すなわち、暖房運転が必要な
状況で冷房運転を行うという車室内乗員にとって好まし
くないデフロスト運転が最小限に抑制される。
【００４２】
【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、暖房運転中に動力室内
の温度が所定値以上になったら外気吸い込みファンを逆
転させて運転するようにしたので、動力室内の空気エン
タルピを有効に利用してヒートポンプによる高効率の吸
熱が可能になる。従って、特に外気温度が低い場合の暖
房運転能力を向上させることができ、フィーリングの良
い空調運転を実施することで乗員に快適な車室内環境を
提供できるようになるので、ヒートポンプ式車両用空調
装置の商品性を向上させるといった効果を奏する。ま
た、デフロスト運転の開始及び終了時に冷媒の気流音が
発生するのを防止できるようになり、さらに、走行中の
デフロスト運転を最小限に抑制できるようになるので、
この点でもヒートポンプ式車両用空調装置の商品性を向
上させることができる。
【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】 デフロスト運転時における各構成要素の動
作を示すタイムチャート図である。
【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】
２０ コンプレッサユニット ２１ 室外熱交換器 ２２ 外気吸い込みファン ２３ ＨＰＶＭ（Heat Pump Ventilating Module） ２４ ブロワファン ２５ 室内熱交換器 ３０ 冷媒流路 ３１ 圧縮機 ３２ アキュムレータ ３３ 四方弁 ３４ 絞り抵抗 ３５ 駆動源 ３６ 圧縮機クラッチ ３７ エンジンキー操作部 Ｔｆ 室外熱交換器フィンセンサ Ｔｅ 温度センサ
フロントページの続き (72)発明者 平尾 豊隆 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 藤谷 誠 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 グレゴリー・エー・メイジャー アメリカ合衆国・48025・ミシガン・ビバ リー・ヒルズ・シェルトン・ドライヴ・ 1923 (72)発明者 ▲曾▼ 欣 アメリカ合衆国・48090・ミシガン・ウォ ーレン・バン・ダイク・アベニュー・ 40007

Claims (6)

    【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、動力室内に設置され冷媒と外気との間
    で熱交換を行うとともに外気吸い込み用ファンを備えた
    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、 暖房運転中、前記動力室内の温度が所定値以上になった
    ら、前記外気吸い込み用ファンを逆転させて動力室内か
    ら高温空気を外部に吐き出す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】 前記外気吸い込み用ファンが車体側面
    から外気を吸い込むように設置されたことを特徴とする
    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】 前記外気吸い込み用ファンが車体前面
    から外気を吸い込むように設けられ、前記外気吸い込み
    用ファンの逆転を停車中にのみ実施することを特徴とす
    る請求項１に記載のヒートポンプ式車両用空調装置。
  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、 暖房運転中にデフロスト運転を開始または終了する場
    合、前記圧縮機の機能をいったん停止させた状態で前記
    四方弁を切り換え操作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】 前記圧縮機は、駆動源との間に設けた
    クラッチを切ることで機能停止させられることを特徴と
    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】 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、 暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト
    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。
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