JP3329129B2 - 車両用ヒートポンプ式冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンプレッサの駆動に
より冷媒を車室外熱交換器と車室内熱交換器に循環する
蒸気圧縮サイクルを備えた車両用ヒートポンプ式冷暖房
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】四方弁により暖房運転時と冷房運転時に
冷媒の流れを逆転させ、暖房運転時には車室外熱交換器
を吸熱器として使用するとともに車室内熱交換器を放熱
器として使用し、冷房運転時には車室外熱交換器を放熱
器として使用するとともに車室内熱交換器を吸熱器とし
て使用するようにした車両用ヒートポンプ式冷暖房装置
が知られている（例えば、特開平２−２９０４７５号公
報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の車両用
ヒートポンプ式冷暖房装置では、外気温が低い時や走行
時あるいは降雨時、さらに降雪時などのような気候条件
において、暖房運転を行うと車室外熱交換器での吸熱量
が減少する。そして、コンプレッサの仕事量が一定であ
ると仮定すると、車室外熱交換器からの吸熱量とコンプ
レッサの仕事量との合計熱量を放熱する車室内熱交換器
での放熱が減少し、暖房能力が低下する。しかも、上記
気候条件では、着霜現象が生じ易く、デフロスト運転の
回数が増加して安定した暖房運転が得られなくなるおそ
れがある。また、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流
れ方向が変わるため、車室外熱交換器側、車室内熱交換
器側のいずれの配管も高温、高圧に耐えられるようにす
る必要があった。さらに暖房運転時には、エンジンから
の廃熱を吸熱して車室内暖房用の温風を作るため、ソー
ラカーや電気自動車のような大きな熱源を持たない車両
には不向きであった。

【０００４】このような問題を解決するために、本願出
願人は特開平５−２２９３３号として新たな車両用ヒー
トポンプ式冷暖房装置を提案している。この車両用ヒー
トポンプ式冷暖房装置では、車室内に吸熱用車室内熱交
換器の他に放熱用車室内熱交換器を設け、四方弁で冷媒
流れを切り換えるようにしたものである。この車両用ヒ
ートポンプ式冷暖房装置によれば、車室外の気候条件に
左右されず安定した制御で冷暖房能力を向上することが
でき、大幅な設計変更を必要とせず、電気自動車などに
も適し、しかも除湿暖房を行なうことができる。

【０００５】具体的には、図１７のようになっており、
暖房運転時には四方弁７３が実線示のように切り換えら
れ、冷媒がコンプレッサ３１→四方弁７３→逆止弁７２
→放熱用車室内熱交換器３３→液タンク３６→膨張弁３
４→吸熱用車室内熱交換器３５→コンプレッサ３１の経
路で循環し、ブロアファンにより送風された空気は吸熱
用車室内熱交換器３５で冷却除湿された後、放熱用車室
内熱交換器３３で温められて車室内暖房用の温風が作ら
れる。また、冷房運転時には四方弁７３が点線示のよう
に切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→四方弁７３
→二方弁１０２→車室外熱交換器３８→逆止弁７１→放
熱用車室内熱交換器３３→液タンク３６→膨張弁３４→
吸熱用車室内熱交換器３５→コンプレッサ３１の経路で
循環し、車室外熱交換器３８がコンプレッサ３１から吐
出された高温の冷媒の熱を外気に放熱し、ブロアファン
により送風された空気が吸熱用車室内熱交換器３５で冷
やされて車室内冷房用の冷風が作られる。

【０００６】このような冷暖房装置では、暖房運転時に
車室外熱交換器３８を迂回して冷媒が流れるため、外気
温が５℃を下回るような場合であっても車室外熱交換器
３８の凍結の影響を受けずに冷暖房装置を作動させるこ
とができる。しかしながら、外気温が０℃以下の厳寒の
環境下ではコンプレッサの暖機に相当量の熱量が必要な
ために、コンプレッサの暖機が不十分でコンプレッサ能
力が過小な状態で長時間運転しているのが現状である。

【０００７】本発明の目的は、暖房運転開始時に速やか
に暖房能力が立上がる車両用ヒートポンプ式冷暖房装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、冷媒を圧縮するコンプレッサ
と、冷媒と外気との間で熱交換を行なう車室外熱交換器
と、冷媒の熱を送風手段により送風された空気に放熱す
る放熱用車室内熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張
手段と、前記送風手段により送風された空気の熱を冷媒
に吸熱する吸熱用車室内熱交換器と、冷房設定時には前
記コンプレッサが前記吸熱用車室内熱交換器から冷媒を
吸入して前記車室外熱交換器へ冷媒を吐出し、暖房設定
時には前記コンプレッサが前記吸熱用車室内熱交換器と
前記車室外熱交換器の両方から冷媒の吸入を可能として
前記放熱用車室内熱交換器へ冷媒を吐出するように冷媒
流れを切り換える冷媒流路切換手段と、前記吸熱用車室
内熱交換器と前記コンプレッサの冷媒吸入側との間に設
けられる第１の流路開閉手段と、前記コンプレッサの冷
媒吐出側と前記車室外熱交換器との間に設けられる第２
の流路開閉手段とを備えた車両用ヒートポンプ式冷暖房
装置に適用される。そして、前記送風手段による送風状
態を検出する送風状態検出手段と、前記コンプレッサの
作動状態が所定の状態に達したことを検出するコンプレ
ッサ作動状態検出手段と、前記車両用ヒートポンプ式冷
暖房装置の運転開始からの経過時間を計時する計時手段
と、前記車両用ヒートポンプ式冷暖房装置の運転を開始
してから、前記送風状態検出手段により送風状態が検出
されるか、または前記コンプレッサ作動状態検出手段に
より前記所定の作動状態が検出されるか、または前記計
時手段により所定時間が計時されるまで、前記第１の流
路開閉手段と前記第２の流路開閉手段とを閉状態に設定
するとともに、前記冷媒流路切換手段を冷房設定と暖房
設定との間で断続的に切り換える制御手段とを備える。
請求項２の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置は、前記コ
ンプレッサの所定の状態を所定温度としたものであり、
前記コンプレッサ作動状態検出手段は前記コンプレッサ
が前記所定温度に達したことを検出する。請求項３の車
両用ヒートポンプ式冷暖房装置は、前記コンプレッサの
所定の状態を所定圧力としたものであり、前記コンプレ
ッサ作動状態検出手段は前記コンプレッサが前記所定圧
力に達したことを検出する。

【０００９】

【作用】請求項１の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置で
は、運転開始から、送風手段による送風状態が検出され
るか、またはコンプレッサの所定の作動状態が検出され
るか、または所定時間が経過するまで、第１の流路開閉
手段と第２の流路開閉手段を閉状態に設定するととも
に、冷媒流路切換手段を冷房設定と暖房設定の間で断続
的に切り換える。これにより、冷媒流路切換手段を切り
換えるごとにコンプレッサを吐出した冷媒の一部がコン
プレッサに吸入されてコンプレッサの起動性を高める。

【００１０】

【実施例】図１は一実施例の車両用ヒートポンプ式冷暖
房装置の構成を示す。図において、コンプレッサ３１
は、エンジンルームのような車室外に設けられ、電動式
コンプレッサや油圧駆動式コンプレッサのように、入力
値が直接可変可能になっている。このコンプレッサ３１
の吐出側には、車室外熱交換器３８と放熱用車室内熱交
換器３３とコンプレッサ３１の吸入側が冷媒流路切換手
段としての四方弁７３および逆止弁７１，７２を介して
接続されている。車室外熱交換器３８は車室外に設けら
れ、コンプレッサ３１から吐出される冷媒の熱を外気に
放熱する車室外コンデンサになっている。放熱用車室内
熱交換器３３は、インストルメントパネルの裏側のよう
な車室内前部に配置された装置本体としてのダクト３９
内に設けられ、コンプレッサ３１から吐出される冷媒の
熱を送風手段としてのブロアファン３７により送風され
た空気に放熱する放熱タイプの車室内コンデンサになっ
ている。

【００１１】冷媒流路切換手段としての四方弁７３は、
暖房運転時には実線示のような流路切り換え状態にな
り、コンプレッサ３１の吐出側を逆止弁７２を介して放
熱用車室内熱交換器３３の冷媒流入側へ接続する一方、
冷房運転時には点線示のような流路切り換え状態にな
り、コンプレッサ３１の吐出側を第２の流路開閉手段と
しての二方弁１０２、車室外熱交換器３８および逆止弁
７１を介して放熱用車室内熱交換器３３の冷媒流入側へ
接続している。第２の流路開閉手段としての二方弁１０
２は、制御装置４３により制御され、四方弁７３から車
室外熱交換器３８へ至る冷媒流路を開閉する。逆止弁７
１は、車室外熱交換器３８側から放熱用車室内熱交換器
３３側への冷媒の流れを許容し、放熱用車室内熱交換器
３３側から車室外熱交換器３８への冷媒の流れを阻止す
るようになっている。逆止弁７２は、四方弁７３側から
放熱用車室内熱交換器３３側への冷媒の流れを許容し、
放熱用車室内熱交換器３３側から四方弁７３への冷媒の
流れを阻止するようになっている。

【００１２】放熱用車室内熱交換器３３の冷媒流出側に
は、ダクト３９内の上流側に設けられた吸熱用車室内熱
交換器３５の冷媒流入側が、液タンク３６および膨張手
段として液体冷媒を断熱膨張して霧状にする膨張弁３４
を介して接続されている。吸熱用車室内熱交換器３５
は、ブロアファン３７により送風された空気の熱を、車
室外熱交換器３８および放熱用車室内熱交換器３３の少
なくとも一方から膨張弁３４を通して供給された冷媒に
吸熱して冷風を作る吸熱タイプのエバポレータになてい
る。吸熱用車室内熱交換器３５の冷媒流出側は、第１の
流路開閉手段としての二方弁１０１を介してコンプレッ
サ３１の冷媒吸入側に接続されている。二方弁１０１
は、制御装置４３により制御され、吸熱用車室内熱交換
器３５からコンプレッサー３１へ至る冷媒流路を開閉す
る。

【００１３】ダクト３９の吸熱用車室内熱交換器３５よ
りも上流側には、車室内空気を導入する内気導入口４０
と、走行風圧を受けて外気を導入する外気導入口４１と
が設けられている。この内気導入口４０と外気導入口４
１とが分岐する部分には、内気導入口４０と外気導入口
４１とを任意の比率で開閉するインテークドア４２が設
けられている。内気導入口４０と外気導入口４１との空
気導入側（空気流の下流側）と吸熱用車室内熱交換器３
５との間には、ブロアファン３７が配置され、制御装置
４３で駆動されるブロアファンモータ４４で回転駆動さ
れるようになっている。

【００１４】放熱用車室内熱交換器３３の上流側には、
エアミックスドア４６が設けられている。このエアミッ
クスドア４６は、制御装置４３で駆動される不図示のエ
アミックスドアアクチュエータにより、吸熱用車室内熱
交換器３５を通過して冷えている空気が放熱用車室内熱
交換器３３を迂回して冷えたままの冷風と、放熱用車室
内熱交換器３３を通過して暖められた温風との割合（冷
風と音風との風量配分）を調節するように開閉する。エ
アミックスドア４６の開度Ｘｄｓｃは、エアミックスド
ア４６が一点鎖線示の位置に設定されて冷風と温風との
風量配分が冷風１００％となる場合をエアミックスドア
開度Ｘｄｓｃ＝０％（全閉）とし、エアミックスドア４
６が二点鎖線示の位置に設定されて冷風と温風との風量
配分が温風１００％となる場合をエアミックスドア開度
Ｘｄｓｃ＝１００％（全開）としてある。

【００１５】ダクト３９の放熱用車室内熱交換器３３よ
りも下流側には、冷風と温風との混合をよくすることに
より、温度調節された空調風を作る部屋としてのエアミ
ックスチャンバ４７が設けられている。エアミックスチ
ャンバ４７には、不図示の対象乗員の上半身にむけて空
調風を吹き出すベンチレータ吹出口５１と、対象乗員の
足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口５２と、不
図示のフロントウインドガラスに向けて空調風を吹き出
すデフロスタ吹出口５３とが連設されている。エアミッ
クスチャンバ４７内には、ベンチレータドア５５とフッ
トドア５６とデフロスタドア５７とが設けられている。
ベンチレータドア５５は、制御装置４３で駆動される不
図示のベンチレータドアアクチュエータによってベンチ
レータ吹出口５１を開閉する。フットドア５６は、制御
装置４３で駆動される不図示のフットドアアクチュエー
タによってフット吹出口５２を開閉する。デフロスタド
ア５７は、制御装置４３で駆動される不図示のデフロス
タドアアクチュエータによってデフロスタ吹出口５３を
開閉する。

【００１６】制御装置４３は、マイクロコンピューター
と計時手段としてのタイマーなどの周辺部品から構成さ
れ、吸熱用車室内熱交換器吸込風温センサ５８、吸熱用
車室内熱交換器吹出風温センサ５９、ベンチレータ吹出
口風温センサ６０、日射量センサ６１、外気温センサ６
２、室温センサ６３、室温設定器６４、吹出口モードス
イッチ６５、送風状態検出手段としてのブロアファンス
イッチ６６、放熱用車室内熱交換器吹出風温センサ６
８、コンプレッサ作動状態検出手段としての吸熱用車室
内熱交換器入口冷媒温度センサ６７などの熱環境情報入
力手段から入力される吸熱用車室内熱交換器３５の吸い
込み空気温度Ｔｓｕｃ、吸熱用車室内熱交換器３５の吹
き出し空気温度Ｔｏｕｔ、放熱用車室内熱交換器３３の
吹き出し空気温度Ｔｖ、ベンチレータ吹出口５１の吹き
出し空気温度Ｔｖｅｎｔ、車両の日射量Ｑｓｕｎ、車室
外の外気温度Ｔａｍｂ、車室内の検出温度（車室内気温
度）Ｔｒｏｏｍ、車室内の設定温度Ｔｐｔｃなどの熱環
境情報に基づいて、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ、コ
ンプレッサ３１の入力値Ｗｃｏｍｐ、吸熱用車室内熱交
換器３５を通過する通過風量Ｖｅｖａ、目標空調風温度
Ｔｏｆなどの目標冷暖房条件を演算し、車室内の冷暖房
条件が上記演算された目標冷暖房条件を維持するよう
に、コンプレッサ３１、ブロアファンモータ４４、各種
ドアアクチュエータなどを駆動する。

【００１７】この実施例において、コンプレッサ３１が
コンプレッサを、車室外熱交換器３８が車室外熱交換器
を、放熱用車室内熱交換器３３が放熱用車室内熱交換器
を、膨張弁３４が膨張手段を、吸熱用車室内熱交換器３
５が吸熱用車室内熱交換器を、四方弁７３が冷媒流路切
換手段を、二方弁１０１が第１の流路開閉手段を、二方
弁１０２が第２の流路開閉手段を、ブロアファンスイッ
チ６６が送風状態検出手段を、冷媒温度センサ６７がコ
ンプレッサ作動状態検出手段を、制御装置４３に内蔵さ
れる不図示のタイマーが計時手段を、制御装置４３が四
方弁７３を冷房設定と暖房設定との間で断続的に切り換
える制御手段をそれぞれ構成する。

【００１８】図２は、暖房運転開始時の二方弁１０１，
１０２と四方弁７３の動作を示すタイムチャートであ
る。制御装置４３の不図示のタイマー（計時手段）によ
り運転開始からの経過時間が計時される。運転開始から
時刻ｔ１まで、二方弁１０１と１０２は閉状態に設定さ
れ、四方弁７４は設定時間ごとに冷房設定と暖房設定を
交互に繰り返す。四方弁７３が冷房設定と暖房設定を繰
り返すごとにコンプレッサ３１から吐出された冷媒がコ
ンプレッサ３１の吸入に戻される。ここで、上記設定時
間を長くするとコンプレッサ３１の吸入圧力や吐出圧力
の変動が大きくなるので、設定時間は短い方が望まし
い。時刻ｔ１は、コンプレッサ吐出冷媒温度または放
熱用車室内熱交換器３３の作動温度が設定温度に達して
ブロア３７が送風を開始した、コンプレッサ３１の作
動状態が所定の温度や圧力に達した、運転開始から所
定時間が経過した、の３つのの判定条件の少なくとも一
つが満足される時刻である。時刻ｔ１経過後は、通常の
暖房運転を行なうために、二方弁１０１は開状態に設定
され、二方弁１０２は運転状態に応じて開閉され、四方
弁７３は暖房側に設定される。

【００１９】図３は他の実施例の蒸気圧縮サイクルの構
成を示す。なお、蒸気圧縮サイクル以外の構成は図１に
示す構成と同様であり、説明を省略する。通常の暖房運
転では、三方弁３２が実線示の設定となり、二方弁１０
１が開状態、二方弁１０３，１０４がサイクルの作動状
態に応じて開閉される。また通常の冷房運転時には、三
方弁３２は破線示の設定となり、二方弁１０１，１０３
が開状態、二方弁１０４が閉状態となる。この実施例で
は、三方弁３２が冷媒流路切換手段を、二方弁１０１が
第１の流路開閉手段を、二方弁１０３が第２の流路開閉
手段を、制御装置４３が冷媒流路切換手段である三方弁
３２を冷房設定と暖房設定の間で断続的に切り換える制
御手段をそれぞれ構成する。

【００２０】図４は、図３に示す蒸気圧縮サイクルの暖
房運転開始時における二方弁１０１，１０３，１０４と
三方弁３２の動作を示すタイムチャートである。制御装
置４３の不図示のタイマー（計時手段）により運転開始
からの経過時間が計時される。運転開始から時刻ｔ１ま
で、二方弁１０１と１０３は閉状態に設定され、二方弁
１０４は開状態に設定され、三方弁３２は設定時間ごと
に冷房設定と暖房設定とを繰り返す。三方弁３２が冷房
設定と暖房設定とを繰り返すごとにコンプレッサ３１か
ら吐出された冷媒がコンプレッサ３１の吸入側へ戻され
る。ここで、上記設定時間を長くするとコンプレッサ３
１の吸入圧力や吐出圧力の変動が大きくなるので、設定
時間は短い方が望ましい。時刻ｔ１は、コンプレッサ
吐出冷媒温度または放熱用車室内熱交換器３３の作動温
度が設定温度に達してブロア３７が送風を開始した、
コンプレッサ３１の作動状態が所定の温度や圧力に達し
た、運転開始から所定時間が経過した、の３つの判定
条件の少なくとも一つが満足される時刻である。時刻ｔ
１経過後は、通常の暖房運転を行なうために、二方弁１
０１が開状態に設定され、二方弁１０３，１０４が運転
状態に応じて開閉され、三方弁３２が暖房側に設定され
る。

【００２１】図５は他の実施例の蒸気圧縮サイクルの構
成を示す。なお、蒸気圧縮サイクル以外の構成は図１に
示す構成と同様であり、説明を省略する。通常の暖房運
転時には、二方弁１０１，１０６が開状態、二方弁１０
５，１０７が閉状態となり、通常の冷房運転時には、二
方弁１０６，１０７が閉状態、二方弁１０１，１０５が
開状態となる。この実施例では、二方弁１０５，１０
６，１０７が冷媒流路切換手段を、二方弁１０１が第１
の流路開閉手段を、二方弁１０５が第２の流路開閉手段
を、制御装置４３が冷媒流路切換手段である二方弁１０
６，１０７を冷房設定と暖房設定の間で断続的に開閉す
る制御手段をそれぞれ構成する。

【００２２】図６は、図５に示す蒸気圧縮サイクルの暖
房運転開始時における二方弁１０１，１０５，１０６，
１０７の動作を示すタイムチャートである。制御装置４
３の不図示のタイマー（計時手段）により運転開始から
の経過時間が計時される。運転開始から時刻ｔ１まで、
二方弁１０１と１０５は閉状態に設定され、二方弁１０
６と１０７は設定時間ごとに開閉を繰り返す。二方弁１
０６と１０７が開閉を繰り返すごとにコンプレッサ３１
から吐出された冷媒がコンプレッサ３１の吸入側へ戻さ
れる。ここで、上記設定時間を長くするとコンプレッサ
３１の吸入圧力や吐出圧力の変動が大きくなるので、設
定時間は短い方が望ましい。時刻ｔ１は、コンプレッ
サ吐出冷媒温度または放熱用車室内熱交換器３３の作動
温度が設定温度に達してブロア３７が送風を開始した、
コンプレッサの作動状態が所定の温度や圧力に達し
た、運転開始から所定時間が経過した、の３つの判定
条件のすくなくとも一つが満足される時刻である。時刻
ｔ１経過後は、通常の暖房運転を行なうために、二方弁
１０１，１０６が開状態に設定され、二方弁１０５，１
０７が閉状態に設定される。

【００２３】図７は他の実施例の蒸気圧縮サイクルの構
成を示す。なお、蒸気圧縮サイクル以外の構成は図１に
示す構成と同様であり、説明を省略する。この実施例で
は、四方弁７３が冷媒流路切換手段を、二方弁１０１が
第１の流路開閉手段を、二方弁１０２が第２の流路開閉
手段を、バイパス路１００がコンプレッサ３１から吐出
された高圧冷媒の一部をコンプレッサ３１の吸入側へ戻
すためのバイパス路を、二方弁１０８が第３の流路開閉
手段を、制御装置４３が第１〜第３の流路開閉手段であ
る二方弁１０１，１０２，１０８を開閉する制御手段を
それぞれ構成する。

【００２４】図８は、図７に示す蒸気圧縮サイクルの暖
房運転開始時における二方弁１０１，１０２，１０８と
四方弁７３の動作を示すタイムチャートである。運転開
始から時刻ｔ１まで、二方弁１０１と１０２は閉状態に
設定され、二方弁１０８は開状態に設定され、四方弁７
４は暖房側に設定される。これによってコンプレッサ３
１から吐出された冷媒の一部がバイパス路１００を経由
してコンプレッサ３１の吸入側へ戻される。時刻ｔ１
は、コンプレッサ吐出冷媒温度または放熱用車室内熱
交換器３３の作動温度が設定温度に達してブロア３７が
送風を開始した、コンプレッサの作動状態が所定の温
度や圧力に達した、運転開始から所定時間が経過し
た、の３つの判定条件の少なくとも一つが満足される時
刻である。時刻ｔ１経過後は、通常の暖房運転を行なう
ために、二方弁１０１が開状態に設定され、二方弁１０
２が運転状態に応じて開閉され、二方弁１０８が閉状態
に設定され、四方弁７３が暖房側に設定される。

【００２５】図９は他の実施例の蒸気圧縮サイクルの構
成を示す。なお、蒸気圧縮サイクル以外の構成は図１に
示す構成と同様であり、説明を省略する。通常の暖房運
転では、三方弁３２は実線示の状態に設定され、二方弁
１０１は開状態に設定され、二方弁１０３，１０４はサ
イクルの作動状態に応じ開閉され、二方弁１０８は閉状
態に設定される。また通常の冷房運転時には、三方弁３
２は破線示の状態に設定され、二方弁１０１，１０３は
開状態に設定され、二方弁１０４，１０８は閉状態に設
定される。この実施例では、三方弁３２が冷媒流路切り
換え手段を、二方弁１０１が第１の流路開閉手段を、二
方弁１０３が第２の流路開閉手段を、バイパス路１００
がコンプレッサ３１から吐出された高圧冷媒の一部をコ
ンプレッサ３１の吸入側へ戻すためのバイパス路を、二
方弁１０８が第３の流路開閉手段を、制御装置４３が第
１〜第３の流路開閉手段である二方弁１０１，１０３，
１０８を開閉する制御手段をそれぞれ構成する。

【００２６】図１０は、図９に示す蒸気圧縮サイクルの
暖房運転開始時における二方弁１０１，１０３，１０
４，１０８と三方弁３２の動作を示すタイムチャートで
ある。運転開始から時刻ｔ１まで、二方弁１０１と１０
３は閉状態に設定され、二方弁１０４と１０８は開状態
に設定され、三方弁３２は暖房側に設定される。これに
よって、コンプレッサ３１から吐出された冷媒の一部が
バイパス路１００を経由してコンプレッサ３１の吸入側
へ戻される。時刻ｔ１は、コンプレッサ吐出冷媒温度
または放熱用車室内熱交換器３３の作動温度が所定温度
に達してブロア３７が送風を開始した、コンプレッサ
の作動状態が所定の温度や圧力に達した、運転開始か
ら所定時間が経過した、の３つの判定条件の少なくとも
一つが満足される時刻である。時刻ｔ１経過後は、通常
の暖房運転を行なうために、二方弁１０１が開状態に設
定され、二方弁１０３，１０４が運転状態に応じて開閉
され、二方弁１０８が閉状態に設定され、三方弁３２が
暖房側に設定される。

【００２７】図１１は、図５に示す蒸気圧縮サイクルの
暖房運転開始時における二方弁１０１，１０５，１０
６，１０７の、図６とは異なる動作を示すタイムチャー
トである。この実施例では、二方弁１０５，１０６，１
０７が冷媒流路切換手段を、二方弁１０１が第１の流路
開閉手段を、二方弁１０５が第２の流路開閉手段を、バ
イパス路１１０がコンプレッサ３１がら吐出された高圧
冷媒の一部をコンプレッサ３１の吸入側へ戻すためのバ
イパス路を、二方弁１０７が第３の流路開閉手段を、制
御装置４３が第１〜３の流路開閉手段である二方弁１０
１，１０５，１０７を開閉する制御手段をそれぞれ構成
する。制御装置４３の不図示のタイマー（計時手段）に
より運転開始からの経過時間が計時される。運転開始か
ら時刻ｔ１まで、二方弁１０１と１０５は閉状態に設定
され、二方弁１０６と１０７は開状態に設定される。こ
れによって、コンプレッサ３１から吐出された冷媒の一
部がバイパル路１１０を経由してコンプレッサ３１の吸
入側へ戻される。時刻ｔ１は、コンプレッサ吐出冷媒
温度または放熱用車室熱交換器３３の作動温度が設定温
度に達してブロア３７が送風を開始した、コンプレッ
サの作動状態が所定の温度や圧力に達した、運転開始
から所定時間が経過した、の３つの判定条件の少なくと
も一つが満足される時刻である。時刻ｔ１経過後は、通
常の暖房運転を行なうために、二方弁１０１，１０６が
開状態に設定され、二方弁１０５，１０７が閉状態に設
定される。

【００２８】図１２は実施例の制御フローを示す。不図
示のイグニションスイッチが投入されて制御装置４３に
通電されると、ステップ１でエアコンの制御を開始す
る。ステップ２で、初期設定としてセンサ類の異常チェ
ックやアクチュエータ類の初期設定を行ない、ステップ
３へ進む。送風状態検出手段に対応するステップ３にお
いてブロアスイッチがＯＮか否かを判断し、ブロアスイ
ッチがＯＮの場合にはステップ７へ進み、ＯＦＦの場合
にはステップ４へ進む。ブロアスイッチがＯＦＦの場合
は、コンプレッサ作動状態検出手段に対応するステップ
４においてコンプレッサ３１が運転されているか否かを
判断する。コンプレッサが運転されている場合、すなわ
ち冷房モードや暖房モードで運転している途中でブロア
スイッチがＯＦＦされた場合には、ステップ５へ進んで
運転停止制御を行ない、ステップ６でエアコン運転を停
止する。一方、ステップ４でコンプレッサ３１が運転さ
れていない場合、すなわち送風モードで運転している途
中でブロアスイッチがＯＦＦされた場合には、ステップ
６へ進んでエアコン運転を停止する。ステップ６では、
各アクチュエータを所定の状態に設定した後、エアコン
運転を停止する。

【００２９】ステップ３でブロアスイッチがＯＮの場合
はステップ７へ進み、外気温、室内温度、吸熱用車室内
熱交換器吸い込み空気温度、吸熱用車室内熱交換器吹き
出し空気温度、日射などのセンサ出力、コンプレッサ周
波数、ブロア電圧、インテークドア開度、エアミックス
ドア開度などのアクチュエータ出力を検出する。続くス
テップ８で、乗員の設定に応じて吹出モードの選択を行
う。ここでは、吹出モードが乗員によってマニュアル設
定されることを想定しているが、オート制御で行なう場
合には、後述の冷房モード時の制御または暖房モード時
の制御、あるいは送風モード時の制御で行なってもよ
い。ステップ９において、上記ステップ７で検出したセ
ンサ出力を用いて目標吹出温度を演算する。ステップ１
０において、ステップ９で演算した目標吹出温度とステ
ップ７で検出した車両の熱負荷状態に応じて運転モード
を選択する。冷房運転を行なう場合にはステップ１１へ
進んで冷房モード時の制御を行ない、暖房運転を行なう
場合にはステップ１２へ進んで暖房モード時の制御を行
ない、再びステップ３へ戻る。ブロア電圧、コンプレッ
サ周波数、インテークドア開度、エアミックスドア開
度、バルブの切換などの制御は、ステップ１１の冷房モ
ード時の制御や、ステップ１２の暖房モード時の制御に
て行なわれる。また、ステップ１０で送風モードが選択
された場合にはステップ１３へ進む。なお、ステップ１
１とステップ１２が上述した制御手段に対応する。

【００３０】ステップ１３では、コンプレッサ３１が運
転されているか否かを判断する。コンプレッサ３１が運
転されている場合、すなわち冷房モードや暖房モードか
ら送風モードへ切り替える場合には、ステップ１４へ進
んで運転停止制御を行ない、ステップ１５で送風モード
時の制御を行なった後、ステップ３へ戻る。一方、ステ
ップ１３でコンプレッサ３１が運転されていない場合に
は、ステップ１５へ進んで送風モード時の制御を継続し
た後、ステップ３へ戻る。なお、コンプレッサ３１の運
転中に運転異常が検出された場合には、強制的にステッ
プ４またはステップ１３へジャンプして、エアコン停止
または送風モードの運転を行なう。

【００３１】図１３は、図１２のステップ１２における
暖房モード時の制御の概略を示すフローチャートであ
る。ステップ１２１において暖房時のバルブ制御を行な
い、二方弁１００，１０３は上述したバルブ制御が行な
われ、その他のバルブは所定の状態に設定される。続く
ステップ１２２では暖房時の風量制御を行ない、ブロア
電圧を設定する。ステップ１２３で暖房時のコンプレッ
サ制御を行ない、コンプレッサ３１の運転周波数を設定
する。なお、ステップ１２１〜１２３が上述した制御手
段に対応する。次にステップ１２４で暖房時のエアミッ
クスドア制御を行ない、エアミックスドア４６の開度を
設定する。そして、ステップ１２５で暖房時のインテー
クドア制御を行ない、インテークドア４２の開度を設定
する。

【００３２】図１４〜１６は上述した実施例による制御
結果と従来装置による制御結果とを比較した図であり、
図１４は制御結果のコンプレッサ吐出圧力を示し、図１
５はコンプレッサ吐出温度を示し、図１６はコンプレッ
サ入力を示す。これらの制御結果から明らかなように、
上述した実施例では、従来装置のように異常な圧力変動
を招くことがなく、コンプレッサの信頼性と暖機性を高
めることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、運転開始から、送風手段による送風状態が検出さ
れるか、またはコンプレッサの所定の作動状態が検出さ
れるか、または所定時間が経過するまで、第１の流路開
閉手段と第２の流路開閉手段を閉状態に設定するととも
に、冷媒流路切換手段を冷房設定と暖房設定の間で断続
的に切り換えるようにしたので、冷媒流路切換手段を切
り換えるごとにコンプレッサを吐出した冷媒の一部がコ
ンプレッサに吸入されてコンプレッサの起動性が改善さ
れ、暖房運転開始時に速やかに暖房能力を立上げること
ができる。冷媒流路切換手段を切り換えている間は吸熱
用車室内熱交換器出口に設けた第１の流路開閉手段を閉
状態とするので、吸熱用車室内熱交換器からコンプレッ
サへの液冷媒の流入を防止してコンプレッサを保護する
とともに、コンプレッサ内の残留冷媒を少なくすること
でコンプレッサの暖機を早めることができる。また、コ
ンプレッサの吸入側の冷媒圧力が高い場合には、コンプ
レッサから吸熱用車室内熱交換器への冷媒の逆流を防止
して冷媒音低減の役割も果たしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示す図。

【図２】図１に示す一実施例の蒸気圧縮サイクルの暖房
運転開始時における動作を示すタイムチャート。

【図３】他の実施例の蒸気圧縮サイクルの構成を示す
図。

【図４】図３に示す蒸気圧縮サイクルの暖房運転開始時
における動作を示すタイムチャート。

【図５】他の実施例の蒸気圧縮サイクルの構成を示す
図。

【図６】図５に示す蒸気圧縮サイクルの暖房運転開始時
における動作を示すタイムチャート。

【図７】他の実施例の蒸気圧縮サイクルの構成を示す
図。

【図８】図７に示す蒸気圧縮サイクルの暖房運転開始時
における動作を示すタイムチャート。

【図９】他の実施例の蒸気圧縮サイクルの構成を示す
図。

【図１０】図９に示す蒸気圧縮サイクルの暖房運転開始
時における動作を示すタイムチャート。

【図１１】図５に示す蒸気圧縮サイクルの暖房運転開始
時における、図６に示す動作とは異なる動作を示すタイ
ムチャート。

【図１２】実施例の制御プログラムを示すフローチャー
ト。

【図１３】図１２のステップ１２における暖房モード時
の制御を示すフローチャート。

【図１４】実施例による制御結果のコンプレッサ吐出圧
力を、従来装置による制御結果と比較して示す図。

【図１５】実施例による制御結果のコンプレッサ吐出温
度を、従来装置による制御結果と比較して示す図。

【図１６】実施例による制御結果のコンプレッサ入力
を、従来装置による制御結果と比較して示す図。

【図１７】従来の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置の蒸
気圧縮サイクルの構成を示す図。

【符号の説明】

３１ コンプレッサ ３２ 三方弁 ３３ 放熱用車室内熱交換器 ３４ 膨張弁 ３５ 吸熱用車室内熱交換器 ３６ 液タンク ３７ ブロアファン ３８ 車室外熱交換器 ４３ 制御装置 ４４ ブロアファンモータ ７１，７２ 逆止弁 ７３ 四方弁 １０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１
０７，１０８ 二方弁 １００，１１０ バイパス路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−278451（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−2979（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−139968（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−4755（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−193978（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−72534（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−193058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−120403（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−184373（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/32 623 B60H 1/32 624 B60H 1/22 B60H 1/00 B60H 1/32 622 F25B 13/00 361 F25B 13/00 F25B 1/00 101 F25B 1/00 351

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮するコンプレッサと、 冷媒と外気との間で熱交換を行なう車室外熱交換器と、 冷媒の熱を送風手段により送風された空気に放熱する放
   熱用車室内熱交換器と、 冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、 前記送風手段により送風された空気の熱を冷媒に吸熱す
   る吸熱用車室内熱交換器と、 冷房設定時には前記コンプレッサが前記吸熱用車室内熱
   交換器から冷媒を吸入して前記車室外熱交換器へ冷媒を
   吐出し、暖房設定時には前記コンプレッサが前記吸熱用
   車室内熱交換器と前記車室外熱交換器の両方から冷媒の
   吸入を可能として前記放熱用車室内熱交換器へ冷媒を吐
   出するように冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段
   と、 前記吸熱用車室内熱交換器と前記コンプレッサの冷媒吸
   入側との間に設けられる第１の流路開閉手段と、 前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器と
   の間に設けられる第２の流路開閉手段とを備えた車両用
   ヒートポンプ式冷暖房装置において、 前記送風手段による送風状態を検出する送風状態検出手
   段と、 前記コンプレッサの作動状態が所定の状態に達したこと
   を検出するコンプレッサ作動状態検出手段と、 前記車両用ヒートポンプ式冷暖房装置の運転開始からの
   経過時間を計時する計時手段と、 前記車両用ヒートポンプ式冷暖房装置の運転を開始して
   から、前記送風状態検出手段により送風状態が検出され
   るか、または前記コンプレッサ作動状態検出手段により
   前記所定の作動状態が検出されるか、または前記計時手
   段により所定時間が計時されるまで、前記第１の流路開
   閉手段と前記第２の流路開閉手段とを閉状態に設定する
   とともに、前記冷媒流路切換手段を冷房設定と暖房設定
   との間で断続的に切り換える制御手段とを備えることを
   特徴とする車両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用ヒートポンプ式
   冷暖房装置において、 前記コンプレッサの所定の状態は所定温度であり、前記
   コンプレッサ作動状態検出手段は前記コンプレッサが前
   記所定温度に達したことを検出する ことを特徴とする車
   両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の車両用ヒートポンプ式
   冷暖房装置において、前記コンプレッサの所定の状態は所定圧力であり、前記
   コンプレッサ作動状態検出手段は前記コンプレッサが前
   記所定圧力に達したことを検出する ことを特徴とする車
   両用ヒートポンプ式冷暖房装置。