JPH05178069A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍サイクルによる暖房運転に不具合がある
場合でも、吹き出し温度が一定の快適な暖房運転を行う
ことのできる空気調和装置の提供。 【構成】 高圧センサ３９によって検出される冷凍サイ
クル１７の高圧側の圧力が、設定圧力以上の状態が設定
時間以上続いた場合、制御装置３１は冷媒圧縮機２２が
過負荷運転であると判断して冷凍サイクル１７による暖
房を停止し、補助ヒータ２０による暖房に切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクルによっ
て、暖房運転が可能な空気調和装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】冷媒圧縮機を電動モータによって駆動し
て暖房運転を行う技術が知られている。この種の冷凍サ
イクルによる暖房運転は、冷媒圧縮機を駆動する電動モ
ータの回転速度を変化させることによって、暖房能力を
変化させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の空気調和装置
は、過負荷運転が行われると（例えば、冷媒圧縮機の高
圧側の圧力が上昇すると）、冷媒圧縮機の保護ならびに
電動モータの消費電力を抑える目的で、冷媒圧縮機（電
動モータ）の回転速度を低下させ、最終的には停止させ
る制御を行っている。このため、暖房運転時に高負荷運
転が行われると、電動モータの回転速度が低下し、場合
によっては回転が停止する。そして、高圧圧力が低下す
るなどして、再び冷媒圧縮機が駆動されても、運転条件
が同じであれば、再び高負荷運転により回転電動モータ
の回転速度が低下し、結果的に、冷媒圧縮機の回転速度
が変動する。冷媒圧縮機の回転速度が変動すると、吹き
出し温度が変動し、使用者に不快感を与えてしまう。特
に、自動車用空気調和装置のように、直接吹き出し風が
使用者に当たる空気調和装置では、快適感を損なう。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、冷凍サイクルによる暖
房運転に不具合がある場合であっても、吹き出し温度が
一定な快適な暖房を行うことのできる空気調和装置の提
供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の空気調和装置は、次の技術的手段を採用す
る。空気調和装置は、室内への空気通路をなすダクト
と、このダクトを介して室内へ空気を送る送風機と、こ
のダクトの内部に配設され、高温の冷媒と空気とを熱交
換することで室内へ送られる空気の加熱を行う熱交換
器、および冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う冷媒圧縮機を
備えた冷凍サイクルと、前記冷媒圧縮機を回転駆動する
電動モータとを備え、この電動モータの回転速度を制御
して、室内の温度を制御する。そして、空気調和装置
は、前記ダクト内に前記ダクト内の空気を、燃料の燃焼
によって加熱する、あるいは通電によって加熱する補助
ヒータを備える。そして、さらに空気調和装置は、前記
冷媒圧縮機の過負荷運転を検出する過負荷運転検出手段
を有し、前記冷凍サイクルによる暖房運転時で、前記過
負荷運転検出手段によって過負荷運転が検出された時
に、前記冷凍サイクルの暖房運転から、前記補助ヒータ
による暖房運転に切り替える制御装置を備える。

【０００６】

【発明の作用】制御装置は冷凍サイクルによる暖房運転
中に、過負荷運転検出手段によって過負荷運転を検出す
ると、冷凍サイクルによる暖房運転を停止して、補助ヒ
ータによる暖房運転を行う。補助ヒータは、通電量や燃
料量によって暖房能力が変化するため、吹き出し温度が
安定した暖房運転を行うことができる。

【０００７】

【発明の効果】本発明の空気調和装置は、上記の作用で
示したように、冷凍サイクルによる暖房運転中に、冷媒
圧縮機の過負荷運転が行われると、補助ヒータによる暖
房に切り替わるため、冷凍サイクルの過負荷運転による
吹き出し温度の変動を抑えることができる。そして、吹
き出し温度の変動を抑えることにより、使用者への不快
感をなくすことができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の空気調和装置を、自動車用空
気調和装置に適用した実施例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図１ないし図４は本発明の実施例を示
すもので、図２は空気調和装置のダクトの概略構成図、
図３は空気調和装置の冷媒回路図である。空気調和装置
１は、車室内に向けて空気を送る空気通路をなすダクト
２を備える。このダクト２は、車室内に配置され、ダク
ト２の一端には、内外気切替手段３を備えた送風機４が
接続されている。内外気切替手段３は、車室内と連通し
て車室内の空気（内気）を導入する内気導入口５と、車
室外と連通して車室外の空気（外気）を導入する外気導
入口６とを備える。そして、内外気切替手段３は、内外
気切替ダンパ７を備え、この内外気切替ダンパ７によ
り、ダクト２内に導かれる空気を内気と外気とで切り替
えることができる。送風機４は、ファンケース８、ファ
ン９、モータ１０からなり、モータ１０は通電を受ける
とファン９を回転し、内気または外気をダクト２を介し
て室内へ送る。

【０００９】ダクト２の他端には、ダクト２内を通過し
た空気を車室内の各部に向けて吹き出す吹出口が形成さ
れている。この吹出口は、乗員の頭胸部に向けて主に冷
風を吹き出すベンチレーション吹出口１１と、乗員の足
元に向けて主に温風を吹き出すフット吹出口１２と、窓
ガラスに向けて主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口１
３とからなる。そして、ダクト２内には、各吹出口へ通
じる空気通路に、各吹出口への空気流を制御するベンチ
レーションダンパ１４、フットダンパ１５、およびデフ
ロスタダンパ１６が設けられている。

【００１０】また、ダクト２内には、冷媒と空気との熱
交換を行う冷凍サイクル１７の上流側熱交換器１８が配
設されている。上流側熱交換器１８は、低温の冷媒と空
気との熱交換を行い、通過する空気の冷却を行う冷媒蒸
発器の機能しか果たさないもので、ダクト２内の空気が
全量通過するように設けられている。この上流側熱交換
器１８の下流には、冷媒と空気との熱交換を行う冷凍サ
イクル１７の下流側熱交換器１９が配設されている。こ
の下流側熱交換器１９は、高温の冷媒と空気とを熱交換
し、室内へ送られる空気の加熱を行う冷媒凝縮器の機能
しか果たさないもので、上流側熱交換器１８と同様、ダ
クト２内の空気が全量通過するように設けられている。
この下流側熱交換器１９の下流には、補助ヒータ２０が
設けられている。この補助ヒータ２０は、ＰＴＣヒータ
などの電気ヒータで、通電量に応じて発熱し、ダクト２
内を流れる空気を加熱する。

【００１１】本実施例に示す冷凍サイクル１７は、アキ
ュムレータサイクルで、上述の上流側熱交換器１８およ
び下流側熱交換器１９の他に、室外熱交換器２１、冷媒
圧縮機２２、第１減圧装置２３、第２減圧装置２４、ア
キュムレータ２５、および冷媒の流れ方向を切り替える
流路切替手段を備える。室外熱交換器２１は、ダクト２
の外部において車室外の空気と冷媒との熱交換を行うも
ので、冷媒と熱交換する空気を強制的に室外熱交換器２
１へ送る室外ファン２６を備える。冷媒圧縮機２２は、
冷媒の吸入、圧縮、吐出を行うもので、図示しない電動
モータにより駆動される。この冷媒圧縮機２２は、例え
ば電動モータと一体的に密封ケース内に配置される。電
動モータは、インバータ制御によって回転速度が連続的
あるいは段階的に可変するもので、電動モータの回転速
度の変化によって、冷媒圧縮機２２の冷媒吐出容量が変
化する。なお、本実施例の空気調和装置１は、冷媒圧縮
機２２の回転速度の変化による容量変化により、吹き出
し温度の制御を行うものである。第１減圧装置２３は、
上流側熱交換器１８へ流入する冷媒を減圧膨張する固定
絞りのキャピラリチューブで、第２減圧装置２４は室外
熱交換器２１へ流入する冷媒を減圧膨張する固定絞りの
キャピラリチューブである。アキュムレータ２５は、冷
凍サイクル内の余剰冷媒を蓄えるとともに、冷媒圧縮機
２２に気相冷媒を送り、液冷媒が冷媒圧縮機２２に吸い
込まれるのを防ぐように設けられている。

【００１２】冷媒の流路切替手段は、冷房運転時、暖房
運転時および除湿運転時とで、冷媒の流れ方向を切り替
える。具体的には、冷房運転時と他の運転時とで、冷媒
圧縮機２２の吐出方向を切り替える四方弁２７、暖房運
転時に第１減圧装置２３と上流側熱交換器１８をバイパ
スさせる第１電磁開閉弁２８、除湿運転時に第２減圧装
置２４をバイパスさせる第２電磁開閉弁２９を備えてな
る。なお、図中の符号３０は、冷媒の流れ方向を規制す
る逆止弁である。そして、流路切替手段は、冷房運転
時、暖房運転時および除湿運転時に応じて、次のように
冷媒の流れを切り替える。冷房運転時は、冷媒圧縮機２
２の吐出した冷媒を、四方弁２７→室外熱交換器２１→
第１減圧装置２３→上流側熱交換器１８→アキュムレー
タ２５→冷媒圧縮機２２の順に流す（図中矢印Ｃ参
照）。暖房運転時は、冷媒圧縮機２２の吐出した冷媒
を、四方弁２７→下流側熱交換器１９→第２減圧装置２
４→室外熱交換器２１→第１電磁開閉弁２８→アキュム
レータ２５→冷媒圧縮機２２の順に流す（図中矢印Ｈ参
照）。除湿運転時は、冷媒圧縮機２２の吐出した冷媒
を、四方弁２７→下流側熱交換器１９→第２電磁開閉弁
２９→室外熱交換器２１（この時、室外ファン２６はOF
F ）→第１減圧装置２３→上流側熱交換器１８→アキュ
ムレータ２５→冷媒圧縮機２２の順に流す（図中矢印Ｄ
参照）。

【００１３】上述の送風機４、補助ヒータ２０、室外フ
ァン２６、電動モータ、四方弁２７、第１電磁開閉弁２
８、第２電磁開閉弁２９、各ダンパを駆動するアクチュ
エータ（図示しない）などの電気部品は、制御装置３１
によって通電制御される。制御装置３１は、使用者によ
って操作される操作パネル３２（図４参照）の指示に従
って各電気部品の通電制御を行うもので、操作パネル３
２は、室内の操作性の良い位置に設置される。操作パネ
ル３２は、各吹き出しモードの設定を行う吹き出しモー
ド切替スイッチ３３、ダクト２より車室内へ吹き出され
る風量を設定する風量設定スイッチ３４、内外気の設定
を行う内外気設定スイッチ３５、各空調モードの設定お
よび停止を指示する空調モード設定スイッチ３６、暖房
運転時に室外熱交換器２１の除霜運転を指示する除霜ス
イッチ３７、温度調節レバー３８を備える。なお、温度
調節レバー３８の設定位置に応じて、各空調モードにお
ける冷媒圧縮機２２の回転が設定される。

【００１４】制御装置３１は、冷凍サイクル１７による
暖房運転時に、冷媒圧縮機２２の過負荷運転を検出する
ために、過負荷運転検出手段を備える。本実施例の過負
荷運転検出手段は、冷媒圧縮機２２の冷媒吐出側の圧力
（高圧圧力）を検出する高圧センサ３９で、制御装置３
１は、高圧センサ３９の検出する圧力が、設定圧力（例
えば２５kg/cm²）以上で、かつその検出圧力が設定圧力
値よりも高い状態が設定時間（例えば0.1 〜1.0 秒）以
上続いた時に、過負荷運転と判定する。そして、制御装
置３１は、冷媒圧縮機２２の過負荷運転が検出される
と、冷媒圧縮機２２の運転を停止して、冷凍サイクル１
７による暖房運転を停止し、補助ヒータ２０による暖房
運転を開始する。なお、補助ヒータ２０の通電量は、温
度調節レバー３８の設定位置に応じて設定される。

【００１５】〔実施例の作動〕次に、本発明にかかる暖
房運転の作動を、図１のフローチャートを用いて説明す
る。まず、操作パネル３２の空調モード設定スイッチ３
６によって、暖房が設定されたか否かの判定を行う（ス
テップＳ1 ）。この判定結果がNOの場合は、このステッ
プＳ1 を繰り返す。判定結果がYES の場合は、冷凍サイ
クル１７によって暖房運転を行う。この時の暖房能力
は、温度調節レバー３８の設定位置により決定される。
つまり、温度調節レバー３８の設定位置に応じて冷媒圧
縮機２２の回転速度が決定され、この回転速度による冷
媒吐出容量によって暖房が行われる（ステップＳ2 ）。
続いて、冷媒圧縮機２２が過負荷運転か否かの判断を行
う。つまり、高圧センサ３９の検出する圧力が、設定圧
力以上の状態が、設定時間以上続いたか否かの判断を行
う（ステップＳ3 ）。この判断結果がNOの場合はステッ
プＳ1 へ戻る。また、この判断結果がYES の場合は、冷
凍サイクル１７を停止し（ステップＳ4）、同時に、温
度調節レバー３８の設定位置に応じた通電量で、補助ヒ
ータ２０の通電を行う（ステップＳ5 ）。その後、空調
モード設定スイッチ３６が停止、または他のモードを選
択したり、風量設定スイッチ３４によって風量をアップ
したり、あるいは温度調節レバー３８の設定位置を、温
度の低い側へ動かすことにより、補助ヒータ２０による
暖房を停止するように設けられる。

【００１６】〔実施例の効果〕本実施例では、上記の作
用で示したように、冷凍サイクル１７による暖房運転中
に、冷媒圧縮機２２の過負荷運転が行われると、補助ヒ
ータ２０による暖房に切り替わるため、冷凍サイクル１
７が過負荷運転を行う条件下でも、吹き出し温度が安定
した暖房を行うことができる。つまり、本実施例の空気
調和装置１は、常に安定した吹き出し温度によって、車
室内を暖房することができる。また、本実施例の空気調
和装置１は、ダクト２内に配された上流側熱交換器１８
および下流側熱交換器１９は、常に冷媒蒸発器および冷
媒凝縮器の機能に固定されているため、各運転モードが
切り替わっても、ダクト２内の熱交換器が冷媒蒸発器か
ら冷媒凝縮器へ切り替わることがない。このため、モー
ド切り替え時に、冷媒蒸発器のドレン水が蒸発して窓ガ
ラスが曇る不具合を発生しない。さらに、本実施例の空
気調和装置１は、空気調和装置１以外の熱源を利用しな
いため、電気自動車のように余剰熱源を有しない自動車
に適している。

【００１７】〔第２実施例〕図５は第２実施例を示す制
御装置のフローチャートである。本実施例は、過負荷検
出手段として、冷媒圧縮機（第１実施例参照）を駆動す
る電動モータの入力電流を検出する電流センサを適用し
たものである。そして、制御装置（第１実施例参照）
は、第１実施例のフローチャートに示されるステップＳ
3 に代わり、電動モータの入力電流値が、設定電流（例
えば１５〜２０Ａ）以上の状態が、設定時間（例えば0.
1 〜1.0 秒）以上続いたか否かの判断を行うステップＳ
6 としたものである。

【００１８】〔第３実施例〕図６は第３実施例を示す制
御装置のフローチャートである。本実施例は、過負荷検
出手段として、下流側熱交換器（第１実施例参照）に吸
い込まれる空気の温度と、風量設定スイッチ（第１実施
例参照）によって設定される風量とから、高圧圧力を予
測して冷媒圧縮機（第１実施例参照）の過負荷運転を検
出するものである。そして、制御装置（第１実施例参
照）は、第１実施例のフローチャートに示されるステッ
プＳ3 に代わり、下流側熱交換器の吸入空気温度と、風
量とから予測される高圧圧力が、設定圧力以上の状態
が、設定時間以上続いたか否かの判断を行うステップＳ
7 としたものである。

【００１９】〔変形例〕上記の実施例では、冷媒圧縮機
の過負荷運転が検出された際に、冷凍サイクルによる暖
房運転から補助ヒータによる暖房運転に切り替えた例を
示したが、過負荷運転により冷媒圧縮機の運転が所定回
数（１回、あるいは複数回）停止した時に、補助ヒータ
による暖房運転へ切り替えても良い。補助ヒータとして
電気ヒータを例に示したが、灯油などの燃料の燃焼によ
りダクト内の空気の加熱を行う燃焼式ヒータを用いても
良い。実施例に記載した数値は、理解補助のために用い
たもので、本発明は実施例中の数値に限定されるもので
はなく、種々変更可能なものである。吹き出し温度調節
を温度調節レバーによるマニュアル操作によって行った
例を示したが、冷媒圧縮機の容量、ファン速度、エアミ
ックスダンパ等のダンパ開度等を可変して、室内の温度
または吹き出し温度を自動的に目標の温度に設定するよ
うに設けても良い。冷凍サイクルによる暖房能力を冷媒
圧縮機の容量で可変させた例を示したが、エアミックス
ダンパの開度調節によって行っても良い。補助ヒータの
暖房能力を通電量で変化させた例を示したが、エアミッ
クスダンパの開度調節によって行っても良い。上流側熱
交換器を常に冷媒蒸発器として使用する例を示したが、
冷媒凝縮器として使用する冷凍サイクルに本発明を適用
しても良い。下流側熱交換器を常に冷媒凝縮器として使
用する例を示したが、冷媒蒸発器として使用する冷凍サ
イクルに本発明を適用しても良い。自動車用空気調和装
置に適用した例を示したが、家庭用、工業用など他の空
気調和装置に本発明を適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の制御装置のフローチャートであ
る。

【図２】空気調和装置のダクトの概略構成図である。

【図３】空気調和装置の冷媒回路図である。

【図４】操作パネルの正面図である。

【図５】第２実施例の制御装置のフローチャートであ
る。

【図６】第３実施例の制御装置のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 空気調和装置 ２ ダクト ４ 送風機 １７ 冷凍サイクル １９ 下流側熱交換器 ２０ 補助ヒータ ２２ 冷媒圧縮機 ３１ 制御装置 ３９ 高圧センサ（過負荷運転検出手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) 室内への空気通路をなすダクトと、 (b) このダクトを介して室内へ空気を送る送風機と、 (c) このダクトの内部に配設され、高温の冷媒と空気と
   を熱交換することで室内へ送られる空気の加熱を行う熱
   交換器、および冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う冷媒圧縮
   機を備えた冷凍サイクルと、 (d) 前記冷媒圧縮機を回転駆動する電動モータとを備
   え、 この電動モータの回転速度を制御して、室内の温度を制
   御する空気調和装置において、 前記ダクト内に、前記ダクト内の空気を、燃料の燃焼に
   よって加熱する、あるいは通電によって加熱する補助ヒ
   ータを設けるとともに、 前記冷媒圧縮機の過負荷運転を検出する過負荷運転検出
   手段を有し、 前記冷凍サイクルによる暖房運転時で、前記過負荷運転
   検出手段によって過負荷運転が検出された時に、前記冷
   凍サイクルの暖房運転から、前記補助ヒータによる暖房
   運転に切り替える制御装置を設けたことを特徴とする空
   気調和装置。