JP2003080932A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートポンプ装置の暖房運転時に室内熱交換
器で凝縮水が蒸発して窓ガラスが曇ることを抑制する。 【解決手段】 暖房運転時にヒートポンプ装置の冷房運
転履歴に基づいて車両の窓ガラスが曇る状態であるか否
かを判定する判定手段（Ｓ２００）を備え、暖房運転時
に車室内への吹出モードがデフロスタ吹出口およびフェ
イス吹出口の少なくとも一方から空気を所定量以上吹き
出す吹出モードであるときに、車両の窓ガラスが曇る状
態であることを判定したときは、デフロスタ吹出口から
の吹出風量を所定量より小さい量に制限してフット吹出
口から主に空気を車室内の乗員足元部へ吹き出すフット
モードを選択する（Ｓ２２０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ装置
による暖房機能を発揮する両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用空調装置では冬期暖房時に
温水（エンジン冷却水）を暖房用ヒータコアに循環さ
せ、このヒータコアにて温水を熱源として空調空気を加
熱する温水式暖房装置を備えている。この場合、温水温
度が低いときには車室内への吹出空気温度が低下して必
要な暖房能力が得られない。

【０００３】そこで、特公平５−３９８０７号公報にお
いては、上記の温水式暖房装置に更にヒートポンプ装置
を組み合わせ、温水式ヒータコアの吹出空気温度あるい
は温水温度が所定温度以下のときにはヒートポンプ装置
を暖房運転させ、ヒートポンプ装置の室内熱交換器で空
気を加熱することにより、暖房能力の向上を図ることが
提案されている。

【０００４】ところで、車両用空調装置では冬期暖房時
に汚染外気の導入防止のため内気モードを設定する場合
がある。この場合は、窓ガラスの曇り止めのために、空
調空気を冷却、除湿する必要が生じるので、外気温が０
°Ｃ付近に低下するまで、ヒートポンプ装置の室内熱交
換器を蒸発器として作動させ、ヒートポンプ装置を冷房
運転させることがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、外気温＝０°
Ｃ付近において、窓ガラスの曇り止めのために、ヒート
ポンプ装置を冷房運転させた後に、暖房能力の向上のた
めにヒートポンプ装置を暖房運転させる場合が生じる。
また、ヒートポンプ装置の前回の冷房運転後、ヒートポ
ンプ装置を一旦停止し、その後、短時間でヒートポンプ
装置を今度は暖房運転で起動する場合がある。

【０００６】上記のような場合には、ヒートポンプ装置
の冷房運転時に発生した凝縮水が室内熱交換器の表面に
残存しているので、ヒートポンプ装置を暖房運転で起動
すると、室内熱交換器が高圧側熱交換器（冷媒ガスの放
熱器）として放熱作用を果たすので、室内熱交換器の温
度が急上昇する。このため、室内熱交換器表面の凝縮水
が蒸発して高湿度の空気が車室内の窓ガラス近傍に吹き
出すと、車両窓ガラスが曇るという不具合が発生する。

【０００７】また、冷房運転により室内熱交換器で一度
発生した凝縮水は冬期の低外気温時では蒸発しにくく、
長期間残存することがあるので、冷房運転からの切替直
後でなくても、ヒートポンプ装置の暖房運転の起動によ
り車両窓ガラスの曇りを発生させることがある。

【０００８】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
ヒートポンプ装置による暖房機能を発揮する車両用空調
装置において、ヒートポンプ装置の暖房運転時に室内熱
交換器で凝縮水が蒸発して窓ガラスが曇ることを抑制す
ることを目的とする。

【０００９】また、本発明は、ヒートポンプ装置の室外
熱交換器の除霜運転時における室内熱交換器での凝縮水
発生量を低減して、窓ガラスの防曇効果を向上すること
を他の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、車室内へ向かって空気
が流れる空調ケース（１８）と、空調ケース（１８）内
に設けられ、ヒートポンプ装置（１０）の冷房運転時に
低圧側熱交換器として作用し、ヒートポンプ装置（１
０）の暖房運転時には高圧側熱交換器として作用する室
内熱交換器（１５）と、暖房運転時にヒートポンプ装置
（１０）の冷房運転履歴に基づいて車両の窓ガラスが曇
る状態であるか否かを判定する判定手段（Ｓ２００）と
を備え、暖房運転時に判定手段（Ｓ２００）により車両
の窓ガラスが曇る状態であることを判定したときは、デ
フロスタ吹出口（４０）およびフェイス吹出口（４１）
からの吹出風量を所定量以下に制限する吹出モードを選
択することを特徴とする。

【００１１】これによると、ヒートポンプ装置（１０）
の冷房運転時に室内熱交換器（１５）の表面に付着した
凝縮水が暖房運転時に蒸発して、車両の窓ガラスが曇る
状態である時はデフロスタ吹出口（４０）およびフェイ
ス吹出口（４１）からの吹出風量を所定量以下に制限す
る吹出モードを選択することにより、凝縮水の蒸発によ
る高湿度空気がデフロスタ吹出口（４０）およびフェイ
ス吹出口（４１）から窓ガラス近傍に多量に吹き出すこ
とを回避できる。その結果、高湿度空気の吹出に起因す
る窓ガラスの曇りを抑制できる。

【００１２】請求項２に記載の発明では、車室内へ向か
って空気が流れる空調ケース（１８）と、空調ケース
（１８）内に設けられ、ヒートポンプ装置（１０）の冷
房運転時に低圧側熱交換器として作用し、ヒートポンプ
装置（１０）の暖房運転時には高圧側熱交換器として作
用する室内熱交換器（１５）と、暖房運転時にヒートポ
ンプ装置（１０）の冷房運転履歴に基づいて車両の窓ガ
ラスが曇る状態であるか否かを判定する判定手段（Ｓ２
００）とを備え、暖房運転時に車室内への吹出モードが
デフロスタ吹出口（４０）およびフェイス吹出口（４
１）の少なくとも一方から空気を所定量以上吹き出す吹
出モードであるときに、判定手段（Ｓ２００）により車
両の窓ガラスが曇る状態であることを判定したときは、
デフロスタ吹出口（４０）からの吹出風量を所定量より
小さい量に制限してフット吹出口（４２）から主に空気
を車室内の乗員足元部へ吹き出すフットモードを選択す
ることを特徴とする。

【００１３】請求項２は請求項１による吹出モードの選
択をより具体的に規定しているものであって、請求項２
において、車室内への吹出モードがデフロスタ吹出口
（４０）およびフェイス吹出口（４１）の少なくとも一
方から空気を所定量以上吹き出す吹出モードとは、具体
的には、フェイスモード、バイレベルモード、フットデ
フロスタモードおよびデフロスタモードであり、これら
の吹出モードではいずれもデフロスタ吹出口（４０）ま
たはフェイス吹出口（４１）から空気を所定量以上吹き
出すようになっている。

【００１４】そして、請求項２によると、冷房運転履歴
に基づいて車両の窓ガラスが曇る状態であると判定した
ときは、上記吹出モードが設定されても強制的にフット
モードを選択し、このフットモードでは、デフロスタ吹
出口（４０）からの吹出風量を所定量より小さい量に制
限してフット吹出口（４２）から主に空気を車室内の乗
員足元部へ吹き出すから、冷房運転時に発生した室内熱
交換器（１５）の凝縮水が暖房運転時に蒸発しても、こ
の凝縮水の蒸発による高湿度空気の大部分が車室内の乗
員足元部へ吹き出す。

【００１５】従って、請求項２においても、高湿度空気
がデフロスタ吹出口（４０）およびフェイス吹出口（４
１）から窓ガラス近傍に多量に吹き出すことを回避で
き、その結果、高湿度空気の吹出に起因する窓ガラスの
曇りを抑制できる。

【００１６】なお、請求項２によるフットモードにおい
て、「デフロスタ吹出口（４０）からの吹出風量を所定
量より小さい量に制限すること」は、デフロスタ吹出口
（４０）からの吹出風量を零にすることを包含する。つ
まり、請求項２によるフットモードとは、フット吹出口
（４２）のみから空気を車室内へ吹き出す吹出モードで
あってもよい。このようにすれば、デフロスタ吹出口
（４０）からの少量の高湿度空気の吹出もなくなるか
ら、窓ガラスの防曇のためにはより好ましい。

【００１７】請求項３に記載の発明では、車室内へ向か
って空気が流れる空調ケース（１８）と、空調ケース
（１８）内への空気吸入モードを内気モードと外気モー
ドとに切り替える内外気切替手段（２０ｃ）と、空調ケ
ース（１８）内に設けられ、ヒートポンプ装置（１０）
の冷房運転時に低圧側熱交換器として作用し、ヒートポ
ンプ装置（１０）の暖房運転時には高圧側熱交換器とし
て作用する室内熱交換器（１５）と、車室外に設けら
れ、ヒートポンプ装置（１０）の冷房運転時に高圧側熱
交換器として作用し、ヒートポンプ装置（１０）の暖房
運転時には低圧側熱交換器として作用する室外熱交換器
（１３）とを備え、暖房運転時に、室外熱交換器（１
３）が着霜すると、ヒートポンプ装置（１０）を冷房運
転させて室外熱交換器（１３）の除霜を行うようになっ
ており、室外熱交換器（１３）の除霜時に、内気と外気
の絶対湿度を比較して絶対湿度の低い方を空調ケース
（１８）内に吸入するように内外気切替手段（２０ｃ）
を制御することを特徴とする。

【００１８】これにより、室外熱交換器（１３）の除霜
運転時に室内熱交換器（１５）の吸い込み空気の絶対湿
度が常に小さくなるように空気吸入モードを自動切替す
ることができる。そのため、室外熱交換器（１３）の除
霜運転時に常に室内熱交換器（１５）で発生する凝縮水
量を低減して、窓ガラスの防曇効果を向上できる。

【００１９】請求項４に記載の発明では、請求項１ない
し３のいずれか１つにおいて、空調ケース（１８）内で
室内熱交換器（１５）の下流側に、温水を熱源として空
気を加熱するヒータコア（２１）を配置することを特徴
とする。

【００２０】これにより、ヒートポンプ装置（１０）の
暖房機能と温水式ヒータコア（２１）の暖房機能とを併
用して車室内の暖房性能を向上できるとともに、請求項
１ないし３の窓ガラスの防曇効果を発揮できる。

【００２１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は第１実施
形態による車両用空調装置の全体構成を例示するもの
で、冷凍サイクルは冷房運転と暖房運転を切替可能なヒ
ートポンプ装置１０として構成されている。なお、本例
のヒートポンプ装置１０は冷媒としてＣＯ₂（２酸化炭
素）を用いた超臨界冷凍サイクルにて構成してある。こ
の超臨界冷凍サイクルは、特表平３−５０３２６号公報
等により公知であり、高圧側冷媒が臨界圧力よりも高い
圧力状態で使用される場合があり、その場合は高圧側冷
媒が凝縮せずガス状態のまま放熱する。

【００２３】圧縮機１１はモータにより駆動される電動
圧縮機であって、モータ回転数を制御（例えば、インバ
ータ制御等）することにより吐出能力（吐出冷媒流量）
を調整できる。四方弁１２は図示しない弁体の位置を電
気アクチュエータ機構により制御して圧縮機１１の吐出
側および吸入側の冷媒流れ方向を切り替えるものであ
り、図中、実線矢印Ａは冷房時の冷媒流れ方向を示し、
破線矢印Ｂは暖房時の冷媒流れ方向を示す。

【００２４】室外熱交換器１３は圧縮機１１等とともに
車両エンジンルーム（車室外）に配置され、電動式の冷
却ファン１３ａにより送風される外気（冷却空気）と熱
交換する。室外熱交換器１３は、冷房運転時には高圧側
熱交換器（ガス放熱器）となり、暖房運転時には低圧側
熱交換器（蒸発器）となる。減圧装置１４は室外熱交換
器１３と室内熱交換器１５との間に配置され、ヒートポ
ンプ装置の高圧側冷媒を低圧圧力に減圧、膨張させる。
この減圧装置１４は可変絞りから構成されるもので、例
えば、電気的に絞り開度が調整される電気膨張弁から構
成される。

【００２５】アキュームレータ１６は四方弁１２と圧縮
機１１の吸入側との間に配置され、このアキュームレー
タ１６は蒸発器（室内熱交換器１５または室外熱交換器
１３）の出口からの冷媒を受け入れ、そして、冷媒の気
液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の
少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機１１
側へ吸入させる。

【００２６】車両用空調装置の室内ユニット１７は空調
ケース１８を有し、この空調ケース１８は車室内へ向か
って空気が流れる空気通路１８ａを構成するもので、こ
の空調ケース１８内を電動式の空調用送風機１９により
空気が送風される。この空調用送風機１９の吸入側には
内外気切替箱２０が設置され、この内外気切替箱２０に
は、内気（車室内空気）を吸入する内気吸入口２０ａ
と、外気（車室外空気）を吸入する外気吸入口２０ｂが
開口している。

【００２７】そして、内外気切替箱２０内に回転可能に
配置された板状の内外気切替ドア２０ｃにより内気吸入
口２０ａと外気吸入口２０ｂを切替開閉して、空気吸入
モードを内気モードと外気モードとに切替可能になって
いる。内外気切替ドア２０ｃはサーボモータからなる駆
動装置２０ｄにより開閉される。冬期暖房時には窓ガラ
スの曇り止めのために通常、外気モードを選択するよう
になっている。

【００２８】室内熱交換器１５は送風機１９の下流側に
配置され、冷房運転時には冷凍サイクルの低圧冷媒が流
入する低圧側熱交換器（蒸発器）となり、低圧冷媒が室
内熱交換器１５で空気から吸熱して蒸発することにより
空調用送風機１９の送風空気を冷却する。また、暖房運
転時には、室内熱交換器１５は圧縮機１１の吐出側の高
圧冷媒ガスが直接流入する高圧側熱交換器（ガス冷媒放
熱器）となり、高圧ガス冷媒が送風空気に放熱すること
により送風空気を加熱する。

【００２９】空調ケース１８内において、室内熱交換器
１５の空気下流側にはヒータコア２１が設置されてお
り、このヒータコア２１は水冷式車両エンジン２２から
循環する温水（エンジン冷却水）を熱源として送風空気
を加熱する温水式暖房用熱交換器である。なお、本例の
適用車種は、走行用駆動源として電動モータを備えるハ
イブリッド車であり、車両エンジン２２は走行用駆動源
または車載発電機等の補機駆動用として運転される。

【００３０】エアミックスドア２３は車室内への吹出空
気の温度調整手段であって、ヒータコア２１のバイパス
通路２４を通過する冷風とヒータコア２１を通過する温
風との風量割合を調整して車室内吹出空気の温度を調整
する。エアミックスドア２３はサーボモータからなる駆
動装置２３ａにより開閉される。

【００３１】空調ケース１８においてヒータコア２１の
下流側には車室内へ空調空気を吹き出す複数の吹出口４
０〜４２が設けられている。この吹出口としては周知の
ごとく車両窓ガラス内面へ空気を吹き出すデフロスタ吹
出口４０、乗員顔部側へ空気を吹き出すフェイス吹出口
４１、および乗員足元側へ空気を吹き出すフット吹出口
４２が設けられ、これらの吹出口４０〜４２をそれぞれ
吹出モード切替ドア４３〜４５により開閉して吹出モー
ドを切り替えるようになっている。この吹出モード切替
ドア４３〜４５は図示しないリンク機構を介してサーボ
モータからなる共通の駆動装置４６に連結され、駆動装
置４６により開閉される。

【００３２】空調用電子制御装置（以下ＥＣＵという）
２５は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成
され、予め設定されたプログラムに従って所定の演算処
理を行って、圧縮機１１の回転数制御、四方弁１２の切
替およびその他の電気機器（１３ａ、１４、１９、２０
ｄ、２３ａ、４６等）の作動を制御する。

【００３３】ＥＣＵ２５には、車両エンジン２２の温水
温度Ｔｗを検出する水温センサ２６、外気温センサ２
７、内気温センサ２８、日射センサ２９、室内熱交換器
１５の温度検出手段をなす吹出温度センサ３０等のセン
サ群から検出信号が入力される。

【００３４】また、車室内計器盤付近に設置される空調
操作パネル３１の操作スイッチからの操作信号がＥＣＵ
２５に入力される。この操作スイッチとしては、冷凍サ
イクルの圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２をヒ
ートポンプ装置１０の冷房運転の状態に切り替えるエア
コン（冷房）スイッチ３２、冷凍サイクルの圧縮機１１
を起動するとともに四方弁１２をヒートポンプ装置１０
の暖房運転の状態に切り替える暖房スイッチ３３、車室
内の希望温度を設定する温度設定スイッチ３４、送風機
１９の風量切替スイッチ３５、吹出モード切替スイッチ
３６、内外気切替スイッチ３７等が備えられている。

【００３５】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明する。まず、最初に、ヒートポンプ装置１０を
構成する冷凍サイクル部分の作動を説明すると、冷房時
には、ＥＣＵ２５により四方弁１２が図１の実線状態に
操作され、圧縮機１１の吐出ガス冷媒はまず四方弁１２
を通過して室外熱交換器１３に流入する。

【００３６】室外熱交換器１３では、冷却ファン１３ａ
により送風される外気にてガス冷媒が冷却されて放熱す
る。サイクル熱負荷が大きいときには室外熱交換器１３
を通過する高圧冷媒の圧力は臨界圧力より高い超臨界状
態となり、冷媒はガス状態のまま放熱する。一方、サイ
クル熱負荷が小さいときには高圧冷媒が臨界圧力より低
い圧力状態となり、室外熱交換器１３で凝縮する。

【００３７】そして、室外熱交換器１３通過後の冷媒は
電気膨張弁から構成される減圧装置１４にて減圧され
て、低温低圧の気液２相状態となる。

【００３８】次に、この低圧冷媒は室内熱交換器１５内
に流入して送風機１９の送風する空調空気から吸熱して
蒸発する。室内熱交換器１５で冷却された空調空気は車
室内へ吹き出して車室内を冷房する。室内熱交換器１５
で蒸発したガス冷媒は四方弁１２を通過しアキュームレ
ータ１６を介して圧縮機１１に吸入され、圧縮される。

【００３９】冬期の暖房モード時には、ＥＣＵ２５によ
り四方弁１２が図１の破線状態に操作され、圧縮機１１
の吐出ガス冷媒はまず四方弁１２を通過して室内熱交換
器１５に流入する。このため、圧縮機１１の高温吐出ガ
ス冷媒が室内熱交換器１５にて送風空気に放熱して、送
風空気を加熱する。

【００４０】そして、室内熱交換器１５通過後の冷媒は
減圧装置１４にて減圧されて、低温低圧の気液２相状態
となる。この低圧冷媒は次に室外熱交換器１３で冷却フ
ァン１３ａにより送風される外気から吸熱して蒸発す
る。室外熱交換器１３で蒸発したガス冷媒は四方弁１２
を通過しアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に吸
入され、圧縮される。

【００４１】なお、室内熱交換器１５にてガス冷媒から
空気に放出される熱量は、室外熱交換器１３での吸熱量
と圧縮機１１の圧縮仕事量に相当する熱量の合計であ
る。

【００４２】そして、エンジン２２にて加熱され温度上
昇した温水を温水式ヒータコア２１に循環させることに
より、室内熱交換器１５にて加熱された送風空気をヒー
タコア２１においてさらに加熱することができ、車室内
へ温風を吹き出すことができる。

【００４３】ところで、冬期において内気吸入モード等
では窓ガラスの曇り止めのために除湿暖房を行う場合が
ある。この除湿暖房時にはヒートポンプ装置１０を冷房
運転させて、室内熱交換器１５にて送風空気を一旦、冷
却除湿し、この除湿空気をヒータコア２１で加熱して除
湿温風を車室内へ吹き出す。

【００４４】この除湿暖房時には室内熱交換器１５表面
に凝縮水が発生するので、室内熱交換器１５表面に凝縮
水が付着した状態のまま、ヒートポンプ装置１０を暖房
運転すると、凝縮水が蒸発して窓ガラスの曇りの原因と
なる。

【００４５】そこで、次に、ヒートポンプ装置１０の冷
房運転から暖房運転への切替に起因する窓ガラスの曇り
を防止するための暖房時制御を図２により詳述する。図
２の制御ルーチンは、例えば、車両エンジン２２のイグ
ニッションスイッチ（図示せず）の投入によりスタート
し、ステップＳ１００にてフラグＦ＝０にする初期化処
理を行う。

【００４６】次に、ステップＳ１１０にて各センサ２６
〜３０および空調操作パネル３１の操作スイッチ群３２
〜３７からの信号を読み込む。次に、ステップＳ１２０
にてエアコンスイッチ３２の投入有無により冷房運転が
設定されているか判定する。冷房運転の設定時（エアコ
ンスイッチ３２の投入時）は次のステップＳ１３０に進
み、圧縮機１１を起動するとともに四方弁１２を図１実
線の冷房状態に切り替えて、前述の冷房運転を行う。そ
して、次のステップＳ１４０にてフラグＦを１に更新す
る一方、冷房運転が設定されていないときはステップＳ
１２０からステップＳ１５０に進み、暖房スイッチ３３
の投入有無により暖房運転が設定されているか判定す
る。暖房運転の設定時（暖房スイッチ３３の投入時）は
次のステップＳ１６０に進み、圧縮機１１を起動すると
ともに四方弁１２を図１破線の暖房状状態に切り替え
て、前述の暖房運転を行う。

【００４７】次に、ステップＳ１７０にて水温センサ２
６により検出される温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｏより
低いか判定する。ここで、所定温度Ｔｗｏは例えば８０
℃であり、温水温度Ｔｗが８０℃以上に上昇すると、ヒ
ータコア２１の加熱能力のみで車室内吹出空気を十分高
い温度まで加熱できる。すなわち、ヒータコア２１の加
熱能力のみで車室内暖房性能を十分確保できる。

【００４８】従って、温水温度Ｔｗが８０℃以上に上昇
したときはヒートポンプ装置１０の運転が不要となるの
で、ステップＳ１７０からステップＳ１８０に進み圧縮
機１１を停止状態としてヒートポンプ装置１０を停止状
態とする。これに反し、温水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｏ
より低いときは、ヒータコア２１の加熱能力のみで車室
内吹出空気を十分高い温度まで加熱できず、車室内暖房
性能が不足するので、ステップＳ１７０からステップＳ
１９０に進みヒートポンプ装置１０を停止しない。

【００４９】そして、ステップＳ１９０では車室内への
吹出モードがフットモード以外のモードであるか判定す
る。ここで、車室内への吹出モードは本例では次の５つ
の吹出モードが空調操作パネル３１の吹出モード切替ス
イッチ３６のマニュアル操作または空調オート制御によ
り設定されるようになっている。

【００５０】すなわち、フェイス吹出口４１をフェイ
スドア４４により開口し、他の吹出口４０、４２をドア
４３、４５により閉じるフェイスモードと、フェイス
吹出口４１とフット吹出口４２の両方をドア４４、４５
により開口し、デフロスタ吹出口４０をデフロスタドア
４３により閉じるバイレベルモードと、フット吹出口
４２をドア４５により全開するとともに、デフロスタ吹
出口４０をデフロスタドア４３により少量開口し、フェ
イス吹出口４１をフェイスドア４４により閉じるフット
モードと、フット吹出口４２とデフロスタ吹出口４０
の両方をドア４３、４５により同程度開口し、フェイス
吹出口４１をフェイスドア４４により閉じるフットデフ
ロスタモードと、デフロスタ吹出口４０をデフロスタ
ドア４３により開口し、フェイス吹出口４１とフット吹
出口４２の両方をドア４４、４５により閉じるデフロス
タモードとが設定されるようになっている。

【００５１】なお、フットモードでは、一般に、デフロ
スタ吹出風量は車室内への全吹出風量に対して２０％付
近の少量に制限される。これに対し、フットデフロスタ
モードでは、一般に、フット吹出風量とデフロスタ吹出
風量の割合を同程度にして、デフロスタ吹出空気による
防曇性能をフットモードより高めるようになっている。

【００５２】車室内への吹出モードがフットモード以外
の上記、、、の吹出モードであるとステップＳ
１９０の判定がＹＥＳとなり、次のステップＳ２００に
てフラグＦ＝０であるか判定する。このステップＳ２０
０の判定は、車両エンジン２２の始動後における冷房運
転の履歴の有無に基づいて窓ガラスが曇る状態であるあ
るかどうかを判定する。

【００５３】、フラグＦ＝０であれば冷房運転の履歴が
ないため、室内熱交換器１８に凝縮水が付着せず、窓ガ
ラスが曇らない状態であると判定できる。従って、ステ
ップＳ２００の判定がＹＥＳであると、ステップＳ２１
０に進み、フットモード以外の上記、、、の吹
出モードの運転をそのまま維持する。

【００５４】これに反し、フラグＦ＝１であれば、車両
エンジン２２の始動後に冷房運転の履歴があるため、室
内熱交換器１８に凝縮水が付着しており、窓ガラスが曇
る状態であると判定できる。そこで、ステップＳ２００
の判定がＮＯであると、ステップＳ２２０に進み、吹出
モードをフットモード以外のモードからフットモードに
強制的に変更する。

【００５５】これにより、ヒートポンプ装置１０の暖房
運転により室内熱交換器１５にて凝縮水が蒸発して高湿
度の空気が空調ケース１８内に発生しても、車室内への
吹出空気の大部分がフット吹出口４２から乗員足元部
（車室内下方部）へ吹き出す。従って、窓ガラス近傍に
は、デフロスタ吹出口４０から少量の空気が吹き出すの
みである。その結果、ヒートポンプ装置１０の暖房運転
に伴う高湿度空気の吹出に起因する窓ガラスの曇り発生
を確実に抑制できる。

【００５６】もし、冷房運転の履歴があって、窓ガラス
が曇る状態であると判定されたときに、デフロスタ吹出
口４０およびフェイス吹出口４１からの吹出風量の大き
い吹出モード（すなわち、フットモード以外の吹出モー
ド）が設定されると、この両吹出口４０、４１からの吹
出空気により窓ガラス近傍に高湿度空気の雰囲気が形成
され、窓ガラスが曇りやすいが、本実施形態によると、
フットモード以外の吹出モードが設定されても、これを
強制的にフットモードに変更するから、窓ガラスの曇り
発生を確実に抑制できる。

【００５７】なお、ステップＳ１９０の判定がＮＯであ
るとき（吹出モードとしてフットモードが設定されてい
るとき）は、ステップＳ２３０にてフットモードの運転
をそのまま行う。

【００５８】ステップＳ２４０およびステップＳ２５０
は、ヒートポンプ装置１０の暖房能力を制御して、室内
熱交換器１５の耐圧を保証する制御を行う。この耐圧保
証のための制御を具体的に説明すると、ステップＳ２４
０、Ｓ２５０では、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔ
ｅが所定温度Ｔｅｏ以下となるように圧縮機１１の回転
数を制御する。ここで、所定温度Ｔｅｏは、室内熱交換
器１５による暖房能力の発揮と、室内熱交換器１５の耐
圧保証圧力Ｐ０とを考慮して、本例では４０℃に設定し
ている。

【００５９】この所定温度Ｔｅｏ＝４０℃の設定につい
てより具体的に説明すると、室内熱交換器１５は本来冷
房運転時に低圧側熱交換器（蒸発器）として作用するも
のであって、その低圧側熱交換器としての耐圧保証圧力
Ｐ０は例えば１０ＭＰａである。そこで、暖房運転時に
この耐圧保証圧力Ｐ０（１０ＭＰａ）に相当する温度以
下に、室内熱交換器１５の吹出空気温度Ｔｅを制御すれ
ば、室内熱交換器１５の耐圧性を高めるための設計変更
を特別にしなくても、低圧側熱交換器（蒸発器）として
設計された室内熱交換器１５をそのまま高圧側熱交換器
として使用できる。

【００６０】ＣＯ₂冷媒の場合、耐圧保証圧力Ｐ０（１
０ＭＰａ）に相当する、室内熱交換器１５の冷媒出入口
間の平均的冷媒温度は略４０℃である。従って、所定温
度Ｔｅｏ＝４０℃に設定して、暖房運転時に室内熱交換
器１５の吹出空気温度Ｔｅをこの所定温度Ｔｅｏ以下と
なるように制御すれば、室内熱交換器１５の冷媒圧力を
耐圧保証圧力Ｐ０以下に維持できる。

【００６１】なお、請求項１、２における「暖房運転時
にヒートポンプ装置１０の冷房運転履歴に基づいて車両
の窓ガラスが曇る状態であるか否かを判定する判定手
段」は、第１実施形態では図２のステップＳ２００によ
り構成される。

【００６２】（第２実施形態）第２実施形態はヒートポ
ンプ装置１０の暖房運転時における室外熱交換器１３の
除霜運転時の制御に関するものである。

【００６３】ヒートポンプ装置１０の暖房運転時には室
外熱交換器１３で低温外気から吸熱するため、室外熱交
換器１３の冷媒蒸発温度が０℃以下となり、室外熱交換
器１３の表面に着霜が生じる。この着霜は室外熱交換器
１３の熱交換効率を大幅に低下させるので、ヒートポン
プ装置１０では室外熱交換器１３の着霜を判定すると室
外熱交換器１３の霜を除去する除霜運転を行う必要があ
る。この除霜運転ではヒートポンプ装置１０の運転モー
ドを暖房運転から冷房運転に切り替え、これにより、室
外熱交換器１３を低圧側熱交換器（蒸発器）から高圧側
熱交換器（放熱器）に切り替えて、室外熱交換器１３の
除霜を行う。

【００６４】上記の除霜運転時には室内熱交換器１５が
低圧側熱交換器（蒸発器）に切り替わり、凝縮水を発生
する。従って、室外熱交換器１３の除霜が終了し、ヒー
トポンプ装置１０の運転モードを暖房運転に復帰させる
と、除霜運転時の凝縮水が蒸発して窓ガラスの曇り発生
の原因となる。

【００６５】そこで、第２実施形態においては、上記点
に鑑みて、除霜運転時における室内熱交換器１５での凝
縮水の発生量を低減するための空気吸入モード制御を行
うものである。

【００６６】図３は第２実施形態による制御を示すフロ
ーチャートであり、図２と同一処理のステップには同一
符号を付して説明を省略する。ステップＳ１５０にて暖
房運転の設定が判定されると、ステップＳ３００に進
み、室外熱交換器１３が着霜しているか判定する。この
室外熱交換器１３の着霜は種々な手段にて検出でき、例
えば、室外熱交換器１３の着霜による室外熱交換器１３
の冷媒温度や冷媒蒸発圧力（低圧圧力）の低下を温度セ
ンサや圧力センサにより検出すればよい。

【００６７】ヒートポンプ装置１０の暖房運転始動後、
暫くの間は室外熱交換器１３に着霜は生じないので、ス
テップＳ３００の判定がＮＯとなり、次のステップＳ１
６０にてヒートポンプ装置１０を暖房運転させる。

【００６８】ヒートポンプ装置１０の暖房運転が継続さ
れ、室外熱交換器１３に着霜が生じると、ステップＳ３
００にて上記センサの検出信号に基づいて室外熱交換器
１３の着霜状態が判定される。すると、次のステップＳ
３１０にてヒートポンプ装置１０の運転モードを冷房運
転に切り替えて除霜運転を行う。すなわち、室外熱交換
器１３を低圧側熱交換器（蒸発器）から高圧側熱交換器
（放熱器）に切り替えて、室外熱交換器１３の除霜を行
う。

【００６９】次のステップＳ３２０では、外気の絶対湿
度Ｈ１が内気の絶対湿度Ｈ２より大きいか判定する。こ
こで、絶対湿度は湿り空気線図から理解されるように、
空気の相対湿度と温度が分かれば算出できる。従って、
第２実施形態においては、ＥＣＵ２５の入力センサとし
て、外気及び内気の相対湿度を検出する湿度センサを追
加し、そして、外気湿度センサにより検出される外気相
対湿度と外気温センサ２７により検出される外気温とに
基づいて外気の絶対湿度Ｈ１をＥＣＵ２５にて算出す
る。また、内気湿度センサにより検出される内気相対湿
度と内気温センサ２８により検出される内気温とに基づ
いて内気の絶対湿度Ｈ２をＥＣＵ２５にて算出するよう
にしている。

【００７０】このようにして算出された外気の絶対湿度
Ｈ１と内気の絶対湿度Ｈ２との大小をステップＳ３２０
にて比較し、外気の絶対湿度Ｈ１が内気の絶対湿度Ｈ２
より大きいときはステップＳ３３０に進み、内気モード
（内外気切替ドア２０ｃにより内気吸入口２０ａを開口
し、外気吸入口２０ｂを閉塞するモード）を設定する。
また、逆に、内気の絶対湿度Ｈ２が外気の絶対湿度Ｈ１
より大きいときはステップＳ３４０に進み、外気モード
（内外気切替ドア２０ｃにより外気吸入口２０ｂを開口
し、内気吸入口２０ａを閉塞するモード）を設定する。

【００７１】これによると、室外熱交換器１３の除霜運
転時には空調装置の空気吸入モードを、内気と外気のう
ち、絶対湿度の低い方を吸入するモードに自動的に選択
できる。従って、除霜運転時における環境条件の変動に
応動して、常に、絶対湿度の低い吸入空気を選択でき
る。これにより、除霜運転時に低圧側熱交換器（蒸発
器）となる室内熱交換器１５での凝縮水の発生量を効果
的に低減できる。その結果、除霜運転時での凝縮水発生
に起因する窓ガラスの曇り発生も抑制できる。

【００７２】（他の実施形態）なお、第１実施形態で
は、車両エンジン２２の始動後における冷房運転の履歴
の有無をステップＳ２００にて判定しているが、冬期の
低外気温時では冷房運転により室内熱交換器１５で一度
発生した凝縮水は蒸発しにくく、長期間残存することが
ある。そこで、今回の車両エンジン２２の始動後におけ
る冷房運転の履歴の他に、前回の車両エンジン２２の運
転時における冷房運転の履歴の有無をも判定して、第１
実施形態による前述の吹出モード選択の制御を行うよう
にしてもよい。

【００７３】また、第１実施形態による前述の吹出モー
ド選択の制御と、第２実施形態による前述の空気吸入モ
ード（内外気切替）の制御とを組み合わせて実施しても
よいことはもちろんである。

【００７４】また、第１実施形態では、圧縮機１１を電
動圧縮機として、圧縮機１１の回転数制御により室内熱
交換器１５の吹出温度Ｔｅを制御する例を説明したが、
圧縮機１１を電磁クラッチを介して車両エンジン２２に
より駆動し、圧縮機１１の作動を電磁クラッチにより断
続することにより室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを制
御してもよい。また、圧縮機１１がその吐出容量を変更
可能な可変容量型圧縮機である場合には圧縮機１１の吐
出容量制御により室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅを制
御してもよい。

【００７５】また、室内熱交換器１５の吹出温度Ｔｅの
代わりに室内熱交換器１５のフィン表面温度等を検出し
て、室内熱交換器１５の温度を制御するようにしてもよ
い。

【００７６】また、第１施形態では、ヒータコア２１に
車両エンジン２２からの温水が循環する場合について説
明したが、燃料電池搭載車において燃料電池の冷却水
（温水）をヒータコア２１に循環させてもよい。

【００７７】なお、上記の各実施形態では、エアコン
（冷房）スイッチ３２の投入により冷房モードを設定
し、暖房スイッチ３３の投入により暖房モードを設定す
るマニュアル設定方式について説明したが、空調用電子
制御装置２５により車室内温度を自動制御する場合に
は、車室の熱負荷条件と設定温度に基づいて目標吹出温
度を算出し、車室内への吹出空気温度が目標吹出温度と
なるようにエアミックスドア２３等の温度調整手段を制
御する。従って、上記目標吹出温度が所定温度以上であ
る領域で暖房モードを自動設定し、上記目標吹出温度が
所定温度以下である領域で冷房モードを自動設定するよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の全体構成図である。

【図２】第１実施形態の制御フローチャートである。

【図３】第２実施形態の制御フローチャートである。

【符号の説明】

１０…ヒートポンプ装置、１３…室外熱交換器、１５…
室内熱交換器、１８…空調ケース、２１…ヒータコア。

フロントページの続き (72)発明者 黒田 泰孝 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内へ向かって空気が流れる空調ケー
   ス（１８）と、前記空調ケース（１８）内に設けられ、
   ヒートポンプ装置（１０）の冷房運転時に低圧側熱交換
   器として作用し、前記ヒートポンプ装置（１０）の暖房
   運転時には高圧側熱交換器として作用する室内熱交換器
   （１５）と、 前記暖房運転時に前記ヒートポンプ装置（１０）の冷房
   運転履歴に基づいて車両の窓ガラスが曇る状態であるか
   否かを判定する判定手段（Ｓ２００）とを備え、 前記暖房運転時に前記判定手段（Ｓ２００）により車両
   の窓ガラスが曇る状態であることを判定したときは、デ
   フロスタ吹出口（４０）およびフェイス吹出口（４１）
   からの吹出風量を所定量以下に制限する吹出モードを選
   択することを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 車室内へ向かって空気が流れる空調ケー
   ス（１８）と、 前記空調ケース（１８）内に設けられ、ヒートポンプ装
   置（１０）の冷房運転時に低圧側熱交換器として作用
   し、前記ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時には高
   圧側熱交換器として作用する室内熱交換器（１５）と、 前記暖房運転時に前記ヒートポンプ装置（１０）の冷房
   運転履歴に基づいて車両の窓ガラスが曇る状態であるか
   否かを判定する判定手段（Ｓ２００）とを備え、 前記暖房運転時に車室内への吹出モードがデフロスタ吹
   出口（４０）およびフェイス吹出口（４１）の少なくと
   も一方から空気を所定量以上吹き出す吹出モードである
   ときに、前記判定手段（Ｓ２００）により車両の窓ガラ
   スが曇る状態であることを判定したときは、前記デフロ
   スタ吹出口（４０）からの吹出風量を前記所定量より小
   さい量に制限してフット吹出口（４２）から主に空気を
   車室内の乗員足元部へ吹き出すフットモードを選択する
   ことを特徴とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】 車室内へ向かって空気が流れる空調ケー
   ス（１８）と、 前記空調ケース（１８）内への空気吸入モードを内気モ
   ードと外気モードとに切り替える内外気切替手段（２０
   ｃ）と、 前記空調ケース（１８）内に設けられ、ヒートポンプ装
   置（１０）の冷房運転時に低圧側熱交換器として作用
   し、前記ヒートポンプ装置（１０）の暖房運転時には高
   圧側熱交換器として作用する室内熱交換器（１５）と、 車室外に設けられ、前記ヒートポンプ装置（１０）の冷
   房運転時に高圧側熱交換器として作用し、前記ヒートポ
   ンプ装置（１０）の暖房運転時には低圧側熱交換器とし
   て作用する室外熱交換器（１３）とを備え、 前記暖房運転時に、前記室外熱交換器（１３）が着霜す
   ると、前記ヒートポンプ装置（１０）を冷房運転させて
   前記室外熱交換器（１３）の除霜を行うようになってお
   り、 前記室外熱交換器（１３）の除霜時に、内気と外気の絶
   対湿度を比較して絶対湿度の低い方を前記空調ケース
   （１８）内に吸入するように前記内外気切替手段（２０
   ｃ）を制御することを特徴とする車両用空調装置。
4. 【請求項４】 前記空調ケース（１８）内で前記室内熱
   交換器（１５）の下流側に、温水を熱源として空気を加
   熱するヒータコア（２１）を配置することを特徴とする
   請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装
   置。