JP5851697B2

JP5851697B2 - 車両用空気調和装置

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Publication number: JP5851697B2
Application number: JP2011027304A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　謙一; 謙一鈴木; 秀憲武居; 竜宮腰
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2031-02-10
Also published as: JP2012166606A

Description

本発明は、例えば、電気自動車に適用可能な車両用空気調和装置に関するものである。

従来、この種の車両用空気調和装置では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記車両用空気調和装置において、圧縮機が吐出した冷媒を室外熱交換器において放熱させ、室外熱交換器において放熱させた冷媒を吸熱器において吸熱させる冷房運転と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器において放熱させ、放熱器及び室外熱交換器において放熱させた冷媒を吸熱器において吸熱させる除湿冷房運転と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行うようにしたものが知られている。

特開２０００−２５４４６号公報

前記車両用空気調和装置では、除湿暖房運転を行う場合に、放熱器において放出する熱量を室外熱交換器において車室外の空気から吸熱している。このため、車室外の温度が低温の環境下においては、室外熱交換器における冷媒の蒸発温度が低くなる。室外熱交換器における冷媒の蒸発温度が低くなると、吸熱器における冷媒の蒸発温度も低くなるため吸熱器に着霜を生じるおそれがあり、吸熱器に着霜が生じた場合には車室内の温度および湿度の制御が困難となる。

本発明の目的とするところは、車室外の温度が低温の環境下においても、吸熱器に着霜が生じることのない車両用空気調和装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備え、圧縮機が吐出した冷媒を室外熱交換器において放熱させ、室外熱交換器において放熱させた冷媒を膨張手段によって減圧させた後に吸熱器において吸熱させる冷房運転と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器において放熱させ、放熱器及び室外熱交換器において放熱させた冷媒を膨張手段によって減圧させた後に吸熱器において吸熱させる除湿冷房運転と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を膨張手段によって減圧させた後に室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を膨張手段によって減圧させた後に吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を膨張手段によって減圧させた後に室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行う車両用空気調和装置であって、室外熱交換器の冷媒流入側の冷媒流通路に設けられ、冷媒流通路を開閉可能な開閉弁と、吸熱器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、除湿暖房運転時に、蒸発温度検出手段の検出温度が所定温度以下となった場合に、開閉弁によって室外熱交換器への冷媒の流通を規制する冷媒流通規制制御手段と、を備えている。

これにより、吸熱における冷媒の蒸発温度が所定温度以下となった場合に、室外熱交換器における冷媒の吸熱を規制して、吸熱器においてのみ冷媒が吸熱することから、吸熱器における冷媒の蒸発温度の低下を防止することができ、吸熱器における着霜を防止することが可能となる。

本発明によれば、吸熱器における着霜を防止することができるので、低温の環境下における除湿暖房運転時の除湿能力を維持することが可能となる。

本発明の第１実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。制御系を示すブロック図である。冷房運転及び除湿冷房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。除湿暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。除霜運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。吸熱器温度制御処理を示すフローチャートである。電磁弁の開閉と吸熱器の温度との関係を示す図である。本発明の第２実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。制御系を示すブロック図である。吸熱器温度制御処理を示すフローチャートである。電磁弁の開閉と吸熱器の温度との関係を示す図である。本発明の第３実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。制御系を示すブロック図である。吸熱器温度制御処理を示すフローチャートである。本発明の第４実施形態を示す吸熱器温度制御処理のフローチャートである。電磁弁の開閉と吸熱器の温度との関係を示す図である。

図１乃至図９は、本発明の第１実施形態を示すものである。

本発明の車両用空気調和装置は、図１に示すように、車室内に設けられた空調ユニット１０と、車室内および車室外に亘って構成された冷媒回路２０と、を備えている。

空調ユニット１０は、車室内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有している。空気流通路１１の一端側には、車室外の空気を空気流通路１１に流入させるための外気吸入口１１ａと、車室内の空気を空気流通路１１に流入させるための内気吸入口１１ｂと、が設けられている。また、空気流通路１１の他端側には、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の足元に向かって吹き出させるフット吹出口１１ｃと、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の上半身に向かって吹き出させるベント吹出口１１ｄと、空気流通路１１を流通する空気を車両のフロントガラスの車室内側の面に向かって吹き出させるデフ吹出口１１ｅと、が設けられている。

空気流通路１１の一端側には、空気を空気流通路１１の一端側から他端側に向かって流通させるためのシロッコファン等の室内送風機１２が設けられている。この室内送風機１２は電動モータ１２ａによって駆動される。

空気流通路１１の一端側には、外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂの一方を開放して他方を閉鎖することが可能な吸入口切換えダンパ１３が設けられている。この吸入口切換えダンパ１３は電動モータ１３ａによって駆動される。吸入口切換えダンパ１３によって内気吸入口１１ｂが閉鎖されて外気吸入口１１ａが開放されると、外気吸入口１１ａから空気が空気流通路１１に流入する外気供給モードとなる。また、吸入口切換えダンパ１３によって外気吸入口１１ａが閉鎖されて内気吸入口１１ｂが開放されると、内気吸入口１１ｂから空気が空気流通路１１に流入する内気循環モードとなる。さらに、吸入口切換えダンパ１３が外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとの間に位置し、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂがそれぞれ開放されると、吸入口切換えダンパ１３による外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂのそれぞれの開口率に応じた割合で、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとから空気が空気流通路１１に流入する内外気吸入モードとなる。

空気流通路１１の他端側のフット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ及びデフ吹出口１１ｅのそれぞれには、各吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを開閉するための吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられている。この吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、図示しないリンク機構によって連動するように構成され、電動モータ１３ｅによってそれぞれ開閉される。ここで、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃが開放されてベント吹出口１１ｄが閉鎖され、デフ吹出口１１ｅが僅かに開放されると、空気流通路１１を流通する空気の大部分がフット吹出口１１ｃから吹き出されると共に残りの空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるフットモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが閉鎖されてベント吹出口１１ｄが開放されると、空気流通路１１を流通する空気の全てがベント吹出口１１ｄから吹き出されるベントモードとなる。さらに、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが開放されてデフ吹出口１１ｅが閉鎖されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄから吹き出されるバイレベルモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが閉鎖されてデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってベント吹出口１１ｄが閉鎖されてフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフフットモードとなる。尚、バイレベルモードにおいては、フット吹出口１１ｃから吹き出される空気の温度がベント吹出口１１ｄから吹き出される空気の温度よりも高温となる温度差が生じるような、空気流通路１１、フット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ、後述する吸熱器及び放熱器の互いの位置関係や構造となっている。

室内送風機１２の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を冷却及び除湿するための吸熱器１４が設けられている。また、吸熱器１４の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための放熱器１５が設けられている。吸熱器１４及び放熱器１５は、それぞれ冷媒と空気流通路１１を流通する空気とを熱交換させるためのフィンとチューブ等からなる熱交換器である。

吸熱器１４と放熱器１５との間の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気の放熱器１５において加熱される割合を調整するためのエアミックスダンパ１６が設けられている。エアミックスダンパ１６は電動モータ１６ａによって駆動される。エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の放熱器１５の上流側に位置することによって、放熱器１５において熱交換する空気の割合が減少し、空気流通路１１の放熱器１５以外の部分側に移動させることによって、放熱器１５において熱交換する空気の割合が増加する。エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の放熱器１５の上流側を閉鎖して放熱器１５以外の部分を開放した状態で開度が０％となり、空気流通路１１の放熱器１５の上流側を開放し、放熱器１５以外の部分を閉鎖した状態で開度が１００％となる。

冷媒回路２０は、前記吸熱器１４、前記放熱器１５、冷媒を圧縮するための圧縮機２１、冷媒と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２、放熱器１５から流出する、または室外熱交換器２２を流通した冷媒と吸熱器１４から流出する冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器２３、冷媒の流路を切換えるための電動の三方弁２４、第１〜第４電磁弁２５ａ〜２５ｄ及び第１〜第２逆止弁２６ａ〜２６ｂ、流通する冷媒を減圧するための第１及び第２膨張弁２７ａ，２７ｂ、余剰となる冷媒を貯留するためのレシーバタンク２８、気体の冷媒と液体の冷媒を分離して液冷媒が圧縮機２１に吸入されることを防止するためのアキュムレータ２９を有し、これらは銅管やアルミニウム管によって接続されている。圧縮機２１及び室外熱交換器２２は、車室外に配置されている。また、圧縮機２１は電動モータ２１ａによって駆動される。室外熱交換器２２には、車両の停止時に車室外の空気と冷媒とを熱交換させるための室外送風機３０が設けられている。室外送風機３０は、電動モータ３０ａによって駆動される。

具体的には、圧縮機２１の冷媒吐出側に放熱器１５の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ａが設けられている。また、放熱器１５の冷媒流出側には、室外熱交換器２２の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｂが設けられている。冷媒流通路２０ｂには、三方弁２４が設けられ、三方弁２４の一方の冷媒流出側と他方の冷媒流出側が互いに並列に室外熱交換器２２の冷媒流入側に接続され、それぞれ冷媒流通路２０ｃ，２０ｄが設けられている。冷媒流通路２０ｄには、冷媒流通方向の上流側から順に、レシーバタンク２８、第１膨張弁２７ａ、第１逆止弁２６ａが設けられている。室外熱交換器２２の冷媒流出側には、圧縮機２１の冷媒吸入側と、冷媒流通路２０ｄの三方弁２４とレシーバタンク２８との間と、が互いに並列に接続されることによって、それぞれ冷媒流通路２０ｅ，２０ｆが設けられている。冷媒流通路２０ｅには、冷媒流通方向の上流側から順に、第１電磁弁２５ａ、アキュムレータ２９が設けられている。また、冷媒流通路２０ｆには、冷媒流通方向の上流側から順に、第２電磁弁２５ｂ、第２逆止弁２６ｂが設けられている。また、冷媒流通路２０ｄのレシーバタンク２８と第１膨張弁２７ａとの間には、内部熱交換器２３の高圧冷媒流入側が接続され、冷媒流通路２０ｇが設けられている。冷媒流通路２０ｇには、第３電磁弁２５ｃが設けられている。内部熱交換器２３の高圧冷媒流出側には、吸熱器１４の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｈが設けられている。冷媒流通路２０ｈには、第２膨張弁２７ｂが設けられている。吸熱器１４の冷媒流出側には、内部熱交換器２３の低圧冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｉが設けられている。内部熱交換器２３の低圧冷媒流出側には、冷媒流通路２０ｅの第１電磁弁２５ａとアキュムレータ２９との間が接続されることによって、冷媒流通路２０ｊが設けられている。冷媒流通路２０ａには、室外熱交換器２２の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｋが設けられている。冷媒流通路２０ｋには、第４電磁弁２５ｄが設けられている。

さらに、車両用空気調和装置は、車室内の温度及び湿度を設定された温度及び設定された湿度とする制御を行うためのコントローラ４０を備えている。

コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭを有している。コントローラ４０は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。

コントローラ４０の出力側には、図２に示すように、室内送風機１２駆動用の電動モータ１２ａ、吸入口切換えダンパ１３駆動用の電動モータ１３ａ、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ駆動用の電動モータ１３ｅ、エアミックスダンパ１６駆動用の電動モータ１６ａ、圧縮機２１駆動用の電動モータ２１ａ、三方弁２４、第１〜第４電磁弁２５ａ〜２５ｄ、室外送風機３０駆動用の電動モータ３０ａが接続されている。

コントローラ４０の入力側には、図２に示すように、車室外の温度Ｔａｍを検出するための外気温度センサ４１、車室内の温度Ｔｒを検出するための内気温度センサ４２、空気流通路１１に流入する空気の温度Ｔｉを検出するための吸気温度センサ４３、吸熱器１４において冷却された後の空気の温度Ｔｅを検出するための冷却空気温度センサ４４、放熱器１５において加熱された後の空気の温度Ｔｃを検出するための加熱空気温度センサ４５、車室内の湿度Ｒｈを検出するための内気湿度センサ４６、室外熱交換器２２において熱交換した後の冷媒の温度Ｔｈｅｘを検出するための冷媒温度センサ４７、日射量Ｔｓを検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ４８、車両の速度Ｖを検出するための速度センサ４９、目標設定温度Ｔｓｅｔや運転の切換えに関するモードを設定するための操作部５０が接続されている。

以上のように構成された車両用空気調和装置では、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転が行われる。以下、それぞれの運転について説明する。

冷房運転及び除湿冷房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｃ側に設定し、第２及び第３電磁弁２５ｂ，２５ｃを開放するとともに、第１及び第４電磁弁２５ａ，２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図３に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｃ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｆ，２０ｄ，２０ｇ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｈ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｉ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｊ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、室外熱交換器２２において放熱し、吸熱器１４において吸熱する。また、除湿冷房運転としてエアミックスダンパ１６が開放されている場合には放熱器１５においても放熱する。

このとき、冷房運転中の空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却され、車室内の温度を設定温度とするために吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから吹き出すべき空気の温度である目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。

また、除湿冷房運転中の空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において吸熱する冷媒と熱交換して冷却されることによって除湿される。吸熱器１４において除湿された空気は、放熱器１５おいて放熱する冷媒と熱交換して加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。

暖房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１電磁弁２５ａを開放するとともに、第２〜第４電磁弁２５ｂ〜２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図４に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ、２０ｄ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２２ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、室外熱交換器２２において吸熱する。

このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換することなく、放熱器１５において冷媒と熱交換して加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。

除湿暖房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１及び第３電磁弁２５ａ，２５ｃを開放するとともに、第２及び第４電磁弁２５ｂ，２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図５に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄを順に流通する。冷媒流通路２０ｄを流通する冷媒の一部は、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。また、冷媒流通路２０ｄを流通するその他の冷媒は、冷媒流通路２０ｇ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｈ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｉ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｊ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、吸熱器１４及び室外熱交換器２２において吸熱する。

このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却されることにより除湿される。吸熱器１４において除湿された空気は、一部の空気またはすべての空気が放熱器１５において冷媒と熱交換することによって加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。

除霜運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１及び第４電磁弁２５ａ，２５ｄを開放するとともに、第２及び第３電磁弁２５ｂ，２５ｃを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒の一部は、図６に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄを順に流通して室外熱交換器２２に流入する。また、圧縮機２１から吐出されたその他の冷媒は、冷媒流通路２０ａ，２０ｋを流通して室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２から流出した冷媒は、冷媒流通路２０ｅを流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱するとともに、室外熱交換器２２において放熱と同時に吸熱する。

このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換することなく、放熱器１５において放熱する冷媒と熱交換することによって加熱され、車室内に吹き出される。

コントローラ４０は、操作部５０のオートエアコンスイッチがオンの状態に設定されている場合に、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転を車室内外の温度等の環境条件に基づいて切換える運転切換え制御処理を行う。

また、コントローラ４０は、運転切換え制御処理によって切り換えられる各運転において、目標吹出温度ＴＡＯに応じてフットモード、ベントモード、バイレベルモードの切り替えを行う。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが例えば４０℃以上など、高温となる場合にフットモードに設定する。また、コントローラ４０は、目標吹出温度ＴＡＯが例えば２５℃未満など、低温となる場合にベントモードに設定する。さらに、コントローラ４０は、目標吹出温度ＴＡＯが、フットモードが設定される目標吹出温度ＴＡＯとベントモードが設定される目標吹出温度ＴＡＯとの間の温度の場合にバイレベルモードに設定する。

また、コントローラ４０は、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによって吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅのモードを切換えるとともに、吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから吹出される空気の温度を目標吹出温度ＴＡＯとするために、エアミックスダンパ１６の開度を制御する。

ここで、除湿暖房運転中において、車室外の温度Ｔａｍが低温（例えば、１０℃以下）の場合には、室外熱交換器２２における冷媒の蒸発温度が低温（例えば、５℃〜１０℃）となる。このとき、吸熱器１４においても、冷媒の蒸発温度が低温（例えば、０℃〜５℃）となるため、吸熱器１４に着霜を生じるおそれがある。

除湿暖房運転中における吸熱器１４の着霜を防止するため、コントローラ４０は、吸熱器温度制御処理を行う。このときのコントローラ４０の動作を図７のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ１）
ステップＳ１においてＣＰＵは、車室外の温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１（例えば、１０℃）以下か否かを判定する。温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合にはステップＳ４に処理を移し、温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１より高い場合にはステップＳ２に処理を移す。

（ステップＳ２）
ステップＳ１において温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１より高い場合に、ステップＳ２においてＣＰＵは、室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔhexが所定温度Ｔ２（例えば、５〜１０℃）以下か否かを判定する。温度Ｔhexが所定温度Ｔ２以下の場合にはステップＳ４に処理を移し、温度Ｔhexが所定温度Ｔ２より高い場合にはステップＳ３に処理を移す。

（ステップＳ３）
ステップＳ２において冷媒の温度Ｔｈｅｘが所定温度Ｔ２より高い場合に、ステップＳ３においてＣＰＵは、吸熱器１４の温度Ｔｅが吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔから所定温度α減じた温度（Ｔｅｔ−α）以下であるか否かを判定する。温度ＴｅがＴｅｔ−α以下の場合にはステップＳ４に処理を移し、温度ＴｅがＴｅｔ−αよりも高い場合には吸熱器温度制御処理を終了する。
ここで、目標温度Ｔｅｔは、車室内の窓ガラスに曇りを生じないようにするために必要な絶対湿度となる空気の露点温度であり、車室外の温度Ｔａｍ及び車室内の温度Ｔｒに基づいて算出される。

（ステップＳ４）
ステップＳ１において温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合、ステップＳ２において温度Ｔhexが所定温度Ｔ２以下の場合、またはステップＳ３において温度ＴｅがＴｅｔ−α以下の場合に、ステップＳ４においてＣＰＵは、第３電磁弁２５ｃの切換え制御を行う。
具体的には、図８に示すように、吸熱器１４の温度Ｔｅが吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔよりも高い温度から目標温度Ｔｅｔから所定温度βを減じた温度（Ｔｅｔ−β）まで低下したときに第３電磁弁２５ｃが閉鎖される。また、吸熱器１４の温度ＴｅがＴｅｔ−βよりも低い温度から目標温度Ｔｅｔまで上昇したときに第３電磁弁２５ｃが開放される。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、除湿暖房運転時において、車室外の温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合、または、室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘが所定温度Ｔ２以下の場合で、冷却空気温度センサ４４の検出した温度ＴｅがＴｅｔ−β以下となった場合に第３電磁弁２５ｃを閉鎖するようにしている。これにより、除湿暖房運転時において、吸熱器１４に着霜が生じるおそれがある場合に、吸熱器１４への冷媒の流通を停止するので、吸熱器１４における着霜を防止することができる。

尚、前記第１実施形態では、吸熱器１４への冷媒の流入を規制する手段として、冷媒流通路２０ｇに設けられた第３電磁弁２５ｃを閉鎖するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、吸熱器１４の冷媒流入側の冷媒流通路２０ｈに設けられた第２膨張弁２７ｂとして、弁開度を調整可能な電子膨張弁を用いることによって、吸熱器１４への冷媒の流入を規制するようにしてもよい。

また、前記第１実施形態では、吸熱器１４の冷媒の流入を、第３電磁弁２５ｃを閉鎖することによって遮断するようにしたものを示したが、吸熱器１４への冷媒の流通量を減少させるようにしても、吸熱器１４における着霜を防止することが可能となる。

図９乃至図１２は、本発明の第２実施形態を示すものである。なお、前記実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付して示す。

本実施形態の車両用空気調和装置は、図９に示すように、冷媒流通路２０ｈの第２膨張弁２７ｂの冷媒流通方向下流側と冷媒流通路２０ｉとを連通するように設けられ、冷媒流通路２０ｈを流通する冷媒が吸熱器１４を迂回して冷媒流通路２０ｉに流入するバイパス流通路２０ｌを備えている。また、バイパス流通路２０ｌには、冷媒流路を開閉可能なバイパス用電磁弁２５ｅが設けられている。バイパス用電磁弁２５ｅは、図１０に示すように、コントローラ４０の出力側に接続されている。

以上のように構成された車両用空気調和装置において、コントローラ４０は、除湿暖房運転中において、車室外の温度Ｔａｍが低温の場合に吸熱器１４における着霜を防止するための吸熱器温度制御処理を行う。このときのコントローラ４０の動作を図１１のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ１１）
ステップＳ１１においてＣＰＵは、車室外の温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１（例えば、１０℃）以下か否かを判定する。温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合にはステップＳ１４に処理を移し、温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１より高い場合にはステップＳ１２に処理を移す。

（ステップＳ１２）
ステップＳ１１において温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１より高い場合に、ステップＳ１２においてＣＰＵは、室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔhexが所定温度Ｔ２（例えば、５〜１０℃）以下か否かを判定する。温度Ｔhexが所定温度Ｔ２以下の場合にはステップＳ１４に処理を移し、温度Ｔhexが所定温度Ｔ２より高い場合にはステップＳ１３に処理を移す。

（ステップＳ１３）
ステップＳ１２において冷媒の温度Ｔｈｅxが所定温度Ｔ２より高い場合に、ステップＳ１３においてＣＰＵは、吸熱器１４の温度Ｔｅが吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔから所定温度α減じた温度（Ｔｅｔ−α）以下であるか否かを判定する。温度ＴｅがＴｅｔ−α以下の場合にはステップＳ１４に処理を移し、温度ＴｅがＴｅｔ−αよりも高い場合には吸熱器温度制御処理を終了する。

（ステップＳ１４）
ステップＳ１１において温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合、ステップＳ１２において温度Ｔhexが所定温度Ｔ２以下の場合、またはステップＳ１３において温度ＴｅがＴｅｔ−α以下の場合に、ステップＳ１４においてＣＰＵは、バイパス用電磁弁２５ｅの切換え制御を行う。
具体的には、図１２に示すように、吸熱器１４の温度Ｔｅが吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔよりも高い温度から目標温度Ｔｅｔから所定温度βを減じた温度（Ｔｅｔ−β）まで低下したときにバイパス用電磁弁２５ｅが開放される。また、吸熱器１４の温度ＴｅがＴｅｔ−βよりも低い温度から目標温度Ｔｅｔまで上昇したときにバイパス用電磁弁２５ｅが閉鎖される。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、除湿暖房運転時において、車室外の温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合、または、室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘが所定温度Ｔ２以下の場合で、冷却空気温度センサ４４の検出した温度ＴｅがＴｅｔ−β以下となった場合にバイパス用電磁弁２５ｅを開放するようにしている。これにより、除湿暖房運転時において、吸熱器１４に着霜が生じるおそれがある場合に、冷媒をバイパス流通路２０ｌに流入させて吸熱器１４への冷媒の流通量を減少させることで、吸熱器１４における着霜を防止することができる。

また、バイパス流通路２０ｌが、冷媒流通路２０ｈの第２膨張弁２７ｂの冷媒流通方向下流側と冷媒流通路２０ｉとを連通するように設けられている。これにより、バイパス流通路２０ｌには、第２膨張弁２７ｂにおいて減圧された冷媒を流通させることができることから、バイパス用電磁弁２５ｅの開閉により生じる衝撃を抑制することができる。

尚、前記第１及び第２実施形態では、吸熱器１４に着霜が生じるおそれがある場合に、第３電磁弁２５ｃやバイパス用電磁弁２５ｅの開閉を切換えることによって、冷媒流通路２０ｇ，２０ｋへの冷媒の流通と冷媒の流通の停止を切換えているがこれに限られるものではない。例えば、第３電磁弁２５ｃやバイパス用電磁弁２５ｅとして、弁の開度が調整可能な弁を用いることによって、冷媒流通路２０ｇ，２０ｋの冷媒の流通量を制御するようにしても、前記第１及び第２実施形態と同様に、吸熱器１４に着霜が生じることを防止することができる。
また、弁の開度が調整可能な弁として、ソレノイドによって弁を開閉する電磁弁を用い、所定時間のうちの弁が開放している時間の割合を変更することにより冷媒の流量を変更するようにしてもよい。

図１３乃至図１５は、本発明の第３実施形態を示すものである。なお、前記実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付して示す。

本実施形態の車両用空気調和装置は、前記第１実施形態の冷媒回路２０における第１膨張弁として、弁開度を調整可能な電子式制御弁としての電子膨張弁２７ｃが用いられている。また、室外熱交換器２２には、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐを検出するための圧力センサ５１が設けられている。電子膨張弁２７ｃ及び圧力センサ５１は、図１４に示すように、それぞれコントローラ４０の出力側及び入力側に接続されている。

以上のように構成された車両用空気調和装置において、コントローラ４０は、除湿暖房運転中において、車室外の温度Ｔａｍが低温の場合に吸熱器１４における着霜を防止するための吸熱器温度制御処理を行う。このときのコントローラ４０の動作を図１５のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ２１）
ステップＳ２１においてＣＰＵは、車室外の温度Ｔａｍ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて仮目標過熱度ＳＨｔｐを算出し、ステップＳ２２に処理を移す。

（ステップＳ２２）
ステップＳ２２においてＣＰＵは、吸熱器１４の温度Ｔｅ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて過熱度の補正量Ｈを算出する。
具体的には、吸熱器１４の温度Ｔｅが目標温度Ｔｅｔから所定温度γを減じた温度（Ｔｅｔ−γ）以下か否かを判定し、温度ＴｅがＴｅｔ−γ以下の場合に目標過熱度ＳＨｔが小さくなる補正量Ｈ（Ｈ＜０）とし、温度ＴｅがＴｅｔ−γより大きい場合に目標過熱度ＳＨｔが大きくなる補正量Ｈ（Ｈ＞０）とする。

（ステップＳ２３）
ステップＳ２３においてＣＰＵは、仮目標過熱度ＳＨｔｐに補正量Ｈを加えて目標過熱度ＳＨｔを算出する。

（ステップＳ２４）
ステップＳ２４においてＣＰＵは、目標過熱度ＳＨｔ及び実際の過熱度ＳＨに基づいて電子膨張弁２７ｃの弁開度を算出し、算出された弁開度となるように電子膨張弁２７ｃを制御する。
ここで、実際の過熱度ＳＨは、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐ及び室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔhexに基づいて算出される。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、除湿暖房運転時において、冷却空気温度センサ４４の検出した温度ＴｅがＴｅｔ−γ以下となった場合に目標過熱度ＳＨｔを小さくするようにしている。これにより、除湿暖房運転時において、吸熱器１４に着霜が生じるおそれがある場合に、過熱度ＳＨを小さくするように電子膨張弁２７ｃを制御することによって室外熱交換器２２を流通する冷媒の流量を増加させて吸熱器１４への冷媒の流通量を減少させることで、吸熱器１４における着霜を防止することができる。

図１６及び図１７は、本発明の第４実施形態を示すものである。なお、前記実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付して示す。

本実施形態の車両用空気調和装置は、第３実施形態と同様の構成において、吸熱器温度制御処理として電子膨張弁２７ｃを開閉している。このときのコントローラ４０の動作を図１６のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ３１）
ステップＳ３１においてＣＰＵは、車室外の温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１（例えば、１０℃）以下か否かを判定する。温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合にはステップＳ３４に処理を移し、温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１より高い場合にはステップＳ３２に処理を移す。

（ステップＳ３２）
ステップＳ３１において温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１より高い場合に、ステップＳ３２においてＣＰＵは、室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔhexが所定温度Ｔ２（例えば、５〜１０℃）以下か否かを判定する。温度Ｔhexが所定温度Ｔ２以下の場合にはステップＳ３４に処理を移し、温度Ｔhexが所定温度Ｔ２より高い場合にはステップＳ３３に処理を移す。

（ステップＳ３３）
ステップＳ３２において冷媒の温度Ｔｈｅxが所定温度Ｔ２より高い場合に、ステップＳ３においてＣＰＵは、吸熱器１４の温度Ｔｅが吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔから所定温度α減じた温度（Ｔｅｔ−α）以下であるか否かを判定する。温度ＴｅがＴｅｔ−α以下の場合にはステップＳ３４に処理を移し、温度ＴｅがＴｅｔ−αよりも高い場合には吸熱器温度制御処理を終了する。

（ステップＳ３４）
ステップＳ３１において温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合、ステップＳ３２において温度Ｔhexが所定温度Ｔ２以下の場合、またはステップＳ３３において温度ＴｅがＴｅｔ−α以下の場合に、ステップＳ３４においてＣＰＵは、電子膨張弁２７ｃの切換え制御を行う。
具体的には、図１７に示すように、吸熱器１４の温度Ｔｅが吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔよりも高い温度から目標温度Ｔｅｔから所定温度βを減じた温度（Ｔｅｔ−β）まで低下したときに電子膨張弁２７ｃが閉鎖される。また、吸熱器１４の温度ＴｅがＴｅｔ−βよりも低い温度から目標温度Ｔｅｔまで上昇したときに電子膨張弁２７ｃが開放される。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、除湿暖房運転時において、車室外の温度Ｔａｍが所定温度Ｔ１以下の場合、または、室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘが所定温度Ｔ２以下の場合で、冷却空気温度センサ４４の検出した温度ＴｅがＴｅｔ−β以下となった場合に電子膨張弁２７ｃを閉鎖するようにしている。これにより、除湿暖房運転時において、吸熱器１４に着霜が生じるおそれがある場合に、室外熱交換器２２への冷媒の流通を停止することによって、室外熱交換器２２における冷媒の吸熱を規制して、吸熱器１４においてのみ冷媒を吸熱させることができるので、吸熱器１４における冷媒の蒸発温度が低下することを防止することができ、吸熱器１４における着霜を防止することができる。

尚、前記実施形態では、空気流通路１１を流通する空気が放熱器１５において冷媒と熱交換する熱量を暖房、除湿暖房及び除湿冷房の熱源としたものを示したが、熱量が不足する場合には補助の熱源を設けるようにしてもよい。例えば、放熱器１５とは別に、熱源として空気流通路１内に空気流通路１１を流通する空気を直接加熱可能な電気ヒータを備えるようにしてもよい。また、空気流通路１１の内外に亘って温水回路を構成し、温水回路内を流通する温水を空気流通路１１外において加熱して、空気流通路１１において放熱させるようにしてもよい。

また、冷媒回路２０において、冷媒流通路２０ｃ，２０ｄを切換えるために三方弁２４を用いたものを示したが、三方弁２４の代わりに２台の電磁弁の開閉によって冷媒流通路２０ｃ，２０ｄを切換えるようにしてもよい。

１０…空調ユニット、１４…吸熱器、１５…放熱器、２０…冷媒回路、２０ａ〜２０ｊ…冷媒流通路、２０ｋ…バイパス流通路、２１…圧縮機、２２…室外熱交換器、２４…三方弁、２５ａ〜２５ｅ…第１〜第５電磁弁、２６ａ〜２６ｃ…第１〜第３逆止弁、２７ａ…第１膨張弁、２７ｂ…第２膨張弁、２７ｃ…電子膨張弁、４０…コントローラ、４１…外気温度センサ、４２…内気温度センサ、４３…吸気温度センサ、４４…冷却空気温度センサ、４５…加熱空気温度センサ、４６…内気湿度センサ、４７…冷媒温度センサ、４８…日射センサ、４９…速度センサ、５０…操作部、５１…圧力センサ。

Claims

冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、
車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、
車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備え、
圧縮機が吐出した冷媒を室外熱交換器において放熱させ、室外熱交換器において放熱させた冷媒を膨張手段によって減圧させた後に吸熱器において吸熱させる冷房運転と、
圧縮機から吐出された冷媒を放熱器及び室外熱交換器において放熱させ、放熱器及び室外熱交換器において放熱させた冷媒を膨張手段によって減圧させた後に吸熱器において吸熱させる除湿冷房運転と、
圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を膨張手段によって減圧させた後に室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、
圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を膨張手段によって減圧させた後に吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を膨張手段によって減圧させた後に室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行う車両用空気調和装置であって、
室外熱交換器の冷媒流入側の冷媒流通路に設けられ、冷媒流通路を開閉可能な開閉弁と、
吸熱器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、
除湿暖房運転時に、蒸発温度検出手段の検出温度が所定温度以下となった場合に、開閉弁によって室外熱交換器への冷媒の流通を規制する冷媒流通規制制御手段と、を備えた
ことを特徴とする車両用空気調和装置。