JPH06191253A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 除湿モード時において、冷房用熱交換器の凍
結防止のため自動的に除湿運転から暖房運転に切り替え
られた場合のファン騒音による乗員の不快感を低減する
とともに、暖房フィーリングの向上を図ること。 【構成】 除湿モードが選択された場合に、冷房用熱交
換器１８の凍結状態を判定する。凍結が判定された場合
は、除湿運転から暖房運転に切り替えられる。この時、
室外熱交換器１７に送風する室外ファン２３は、暖房モ
ードでの通常の暖房運転時における室外ファン２３の回
転速度より低い回転速度に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用空気調和装置に関
し、特に電気自動車に用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、暖房用の温熱源を十分に確保
できない電気自動車用空気調和装置では、冷凍サイクル
を循環する冷媒の流れ方向を切り替えることで冷暖房運
転が行われるが、冷房運転から暖房運転へ切り換えた時
に、ダクト内の凝縮水の蒸発に伴って窓ガラスに曇りが
生じる。そこで、本出願人は、凝縮水の蒸発に伴う窓ガ
ラスの曇りを防止するために、除湿暖房を可能とする空
気調和装置を出願した（平成４年４月２４日出願・特願
平３−１０７０２７号）。この空気調和装置は、ダクト
内に配される室内熱交換器を冷房用と暖房用に独立させ
て、車室内へ送られる空気を冷房用熱交換器で冷却した
後、暖房用熱交換器で加熱することにより除湿暖房を行
うものである。但し、この除湿暖房を必要とする様な外
気温（５〜１０℃）では、蒸発器として機能する冷房用
熱交換器の表面温度が凝縮水の凍結温度（０℃以下）ま
で容易に低下する虞があるため、除湿暖房時に冷房用熱
交換器での凝縮水の凍結を防止する必要がある。

【０００３】この凝縮水の凍結を防止する方法として
は、冷媒圧縮機の能力を低下（例えば、冷媒圧縮機の回
転数低減）して、冷房用熱交換器への冷媒供給量を少な
くすることにより可能であるが、この場合、暖房用熱交
換器での放熱量も低下して暖房能力が低下することから
実用的ではない。そこで、先願の空気調和装置では、除
湿暖房運転中に、冷房用熱交換器のフィン温度に基づい
て凝縮水が凍結したか否かを判定し、凍結と判定された
場合には自動的に除湿暖房運転から暖房運転に切り替
え、前記フィン温度が凝縮水の凍結の虞のない温度まで
上昇した後、再び除湿暖房運転に切り換えることで除湿
暖房時における凝縮水の凍結防止を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、先願の空気
調和装置では、通常の暖房運転時において、外気温が高
い場合（通常１８℃以上）は、外気からの吸熱量を減ら
してサイクル高圧の上昇を抑制するために、室外送風機
の回転速度を低減（Ｌｏ）する送風機制御が行われる
（図６参照）。このため、除湿暖房運転中に凝縮水の凍
結によって自動的に除湿暖房運転から暖房運転に切り替
えられた時でも、上記の送風機制御に基づいて室外送風
機の回転速度が制御される。従って、比較的外気温が低
い時（５〜１０℃）に除湿暖房運転を行った場合には、
凍結の判定によって除湿暖房運転から暖房運転に切り替
わった時に、室外送風機の回転速度がＨｉ（なお、除湿
暖房運転中は停止する）となることから、ファン騒音が
大きくなって乗員の不快感が増大する。また、除湿暖房
運転から暖房運転に切り替わって室外送風機が作動する
ことにより、外気からの吸熱が開始されることで車室内
吹出し温度が急激に上昇するため、暖房フィーリングを
損なう。特に、凍結が解除された後、再び凍結すること
で室外送風機の作動と停止が繰り返される場合には、車
室内吹出し温度が大きく変動することから、暖房フィー
リングが著しく低下する。本発明は、上記事情に基づい
て成されたもので、その目的は、除湿モード時におい
て、冷房用熱交換器の凍結防止のため自動的に除湿運転
から暖房運転に切り替えられた場合のファン騒音による
乗員の不快感を低減するとともに、暖房フィーリングの
向上を図った車両用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】本発明は、上記目的を達
成するために、車室内へ送風空気を導くダクトと、この
ダクト内に配されて、冷媒との熱交換によって通過する
空気を冷却する冷房用熱交換器、前記ダクト内に配され
て、冷媒との熱交換によって通過する空気を加熱する暖
房用熱交換器、車室外に配されて外気と冷媒との熱交換
を行う室外熱交換器を有し、冷房モード、暖房モード、
および除湿モードに応じて、冷媒の流れ方向が切り換え
られるヒートポンプ式冷凍サイクルと、冷房運転時およ
び暖房運転時に前記室外熱交換器に外気を送る室外送風
機と、前記冷房用熱交換器の凍結状態を検知する凍結検
知手段と、暖房モードでの前記室外送風機の回転速度を
外気温度に基づいて制御するとともに、除湿モード時に
前記凍結検知手段によって前記冷房用熱交換器の凍結が
検知された時に、除湿運転から一旦暖房運転に切り替
え、その後、前記凍結検知手段によって前記冷房用熱交
換器の凍結解除が検知された時に、再び除湿運転に切り
替える凍結防止制御を行う制御手段とを備えた車両用空
気調和装置において、前記制御手段は、前記凍結防止制
御を行う際に、除湿運転から暖房運転に切り替えた時の
前記室外送風機の回転速度を、暖房モードでの通常の暖
房運転時における前記室外送風機の回転速度より低減す
ることを技術的手段とする。

【０００６】

【作用】上記構成より成る本発明の車両用空気調和装置
は、除湿モード時に冷房用熱交換器の凍結が検知される
と、除湿運転から一旦暖房運転に切り替えられる。この
暖房運転によって冷房用熱交換器への低温・低圧の冷媒
の供給が停止し、通過空気温度が外気温まで上昇するこ
とにより冷房用熱交換器の凍結が解消される。凍結の解
消に伴って凍結検知手段により凍結解除が検知される
と、再び除湿運転に切り替えられる。この除湿モードに
おいて除湿運転から暖房運転に切り替えられた時に、室
外送風機は、暖房モードでの通常の暖房運転時における
室外送風機の回転速度より低い回転速度に制御される。
従って、除湿モード時に暖房運転に切り替えられた場合
は、通常の暖房運転時と比較して、室外送風機の回転騒
音が低下する。また、通常の暖房運転時より室外送風機
の回転速度が低く制御されることから、通常の暖房運転
時より外気からの吸熱量が少なくなるため、車室内吹出
し温度の変動が抑えられる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の車両用空気調和装置の一実施
例を図１ないし図６を基に説明する。図１は車両用空気
調和装置の冷凍サイクル図、図２は車両用空気調和装置
の全体模式図である。本実施例の車両用空気調和装置１
は、電気自動車に搭載されるもので、車室内に送風空気
を導くダクト２、このダクト２の上流端に設けられて、
ダクト２内に空気を導入して車室内へ送る送風機３、ヒ
ートポンプ式冷凍サイクル４、およびエアコン制御装置
５を備える。ダクト２の下流端には、車室内に開口する
デフロスタ吹出口６、フェイス吹出口７、サイドフェイ
ス吹出口８、フット吹出口９にそれぞれ送風空気を導く
ための分岐ダクト２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設けられて
いる。デフロスタ吹出口６に通じる分岐ダクト２ａ、フ
ェイス吹出口７に通じる分岐ダクト２ｂ、フット吹出口
９に通じる分岐ダクト２ｄは、選択された吹出口モード
に応じて作動するデフロスタダンパ１０、フェイスダン
パ１１、フットダンパ１２により開閉される。また、フ
ェイス吹出口７とサイドフェイス吹出口８には、それぞ
れの吹出口７、８を乗員の手動操作によって開閉する開
閉ダンパ７ａ、８ａが設けられている。送風機３は、フ
ァンケース３ａ、遠心式ファン３ｂ、ファンモータ３ｃ
より成り、このファンモータ３ｃへの印加電圧に応じて
ファンモータ３ｃの回転速度が決定される。ファンケー
ス３ａには、車室内空気（内気）を導入する内気導入口
１３、車室外空気（外気）を導入する外気導入口１４、
および内外気モードに応じて内気導入口１３と外気導入
口１４とを選択的に開閉する内外気切替ダンパ１５が設
けられている。

【０００８】冷凍サイクル４は、図１に示すように、冷
媒圧縮機１６、室外熱交換器１７、冷房用熱交換器１
８、暖房用熱交換器１９、第１減圧装置２０、第２減圧
装置２１、アキュムレータ２２、流路切替手段（後述す
る）を備える。冷媒圧縮機１６は、駆動用の電動モータ
１６ａ（図３参照）を内蔵する密閉型圧縮機で、電動モ
ータ１６ａの回転速度に応じて冷媒吐出量が変化する。
室外熱交換器１７は、ダクト２の外部（車室外）におい
て外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（外気）を室外熱交換器１７へ送風する室外ファ
ン２３を備える。冷房用熱交換器１８は、冷媒蒸発器の
機能を果たすもので、ダクト２内に配されて、ダクト２
内を流れる空気と低温、低圧の冷媒との熱交換を行うこ
とで通過する空気を冷却する。暖房用熱交換器１９は、
冷媒凝縮器の機能を果たすもので、ダクト２内で冷房用
熱交換器１８の下流に配されて、ダクト２内を流れる空
気と高温、高圧の冷媒との熱交換を行うことで通過する
空気を加熱する。第１減圧装置２０は、冷房運転時およ
び除湿運転時に冷房用熱交換器１８へ流入する冷媒を減
圧膨脹する固定絞りのキャピラリチューブである。第２
減圧装置２１は、暖房運転時に室外熱交換器１７へ流入
する冷媒を減圧膨脹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２２は、冷凍サイクル４内の過
剰冷媒を一時蓄えるとともに、冷媒圧縮機１６に気相冷
媒のみを送り出して、液冷媒が吸い込まれるのを防ぐ。

【０００９】流路切替手段は、冷房運転時、暖房運転
時、および除湿運転時で冷媒の流れ方向を切り替えるも
のである。具体的には、冷媒圧縮機１６の吐出方向を切
り替える四方弁２４、暖房運転時に第１減圧装置２０と
冷房用熱交換器１８とをバイパスさせる第１電磁開閉弁
２５、除湿運転時に第２減圧装置２１をバイパスさせる
第２電磁開閉弁２６、および冷媒の流れ方向を規制する
逆止弁２７より構成される。この流路切替手段は、冷房
運転時、暖房運転時、および除湿運転時に応じて、冷媒
の流れを次のように切り替える。冷房運転時は、冷媒圧
縮機１６より吐出された冷媒が、四方弁２４→室外熱交
換器１７（この時、室外ファン２３はオン）→第１減圧
装置２０→冷房用熱交換器１８→アキュムレータ２２→
冷媒圧縮機１６の順に流れるように切り替える（冷媒の
流れを図中矢印Ｃで示す）。暖房運転時は、冷媒圧縮機
１６より吐出された冷媒が、四方弁２４→暖房用熱交換
器１９→第２減圧装置２１→室外熱交換器１７（この
時、室外ファン２３はオン）→第１電磁開閉弁２５→ア
キュムレータ２２→冷媒圧縮機１６の順に流れるように
切り替える（冷媒の流れを図中矢印Ｈで示す）。除湿運
転時は、冷媒圧縮機１６より吐出された冷媒が、四方弁
２４→暖房用熱交換器１９→第２電磁開閉弁２６→室外
熱交換器１７（この時、室外ファン２３はオフ）→第１
減圧装置２０→冷房用熱交換器１８→アキュムレータ２
２→冷媒圧縮機１６の順に流れるように切り替える（冷
媒の流れを図中矢印Ｄで示す）。

【００１０】なお、ダクト２内で暖房用熱交換器１９の
下流には、電気ヒータ２８（例えばＰＴＣヒータ）が設
けられている。この電気ヒータ２８は、最大暖房時に通
電を受けて発熱することにより、ダクト２内を流れる空
気を加熱する。エアコン制御装置５は、車室内のダッシ
ュボードに設けられたエアコン操作パネル２９（図３参
照）での各種操作に基づいて、各ダンパ（デフロスタダ
ンパ１０、フェイスダンパ１１、フットダンパ１２、内
外気切替ダンパ１５）を駆動するアクチュエータ（図示
しない）、ファンモータ３ｃ、電動モータ１６ａ、室外
ファン２３、四方弁２４、第１電磁開閉弁２５、第２電
磁開閉弁２６、および電気ヒータ２８の通電制御を行う
（図３参照）。また、このエアコン制御装置５は、エア
コン操作パネル２９で除湿モードが選択された場合に、
冷房用熱交換器１８の凍結を防止するための凍結防止制
御を行う。

【００１１】この凍結防止制御に係るエアコン制御装置
５の作動を図４に示すフローチャートを基に説明する。
まず、空調モードを判定する（ステップ１００）。空調
モードが除湿モード以外の場合、つまり冷房モードおよ
び暖房モードの場合は、それぞれ冷房運転および暖房運
転を開始する（ステップ１０１およびステップ１０
２）。この冷房運転および暖房運転では、室外ファン２
３がオンされて、室外熱交換器１７に送風される。空調
モードが除湿モードの場合は、冷房用熱交換器１８の凍
結状態を判定する（ステップ１０３）。この凍結状態の
判定方法として、例えば、冷房用熱交換器１８のフィン
温度を検出するフィン温度センサ３０（図１参照）を設
け、このフィン温度センサ３０の検出値が０℃以下の場
合は凍結であると判定する。ステップ１０３で凍結が確
認されなければ、そのまま除湿運転を行う（ステップ１
０４）。この除湿運転では、室外熱交換器１７で放熱さ
れることによる暖房用熱交換器１９での放熱量低下を軽
減するために、室外ファン２３は停止する。

【００１２】ステップ１０３で凍結が検知された場合
は、暖房運転に切り替えるとともに、室外ファン２３
を、図５に示すファン制御特性に基づいて制御する（ス
テップ１０５）。従って、外気温−３℃以上では、室外
ファン２３の回転速度がＬｏとなる。なお、外気温が−
５℃以下で室外ファン２３の回転速度をＨｉとしたの
は、−５℃を境に外気からの吸熱量が激減するという経
験に基づくものである。この図５に示すファン制御特性
は、除湿モードで暖房運転を行う場合に適用されるもの
で、暖房モードでの通常の暖房運転を行う場合には、図
６に示すファン制御特性に基づいて室外ファン２３を制
御する。この暖房モードで暖房運転を行う場合に外気温
が高い時（通常１８℃以上）には、外気からの吸熱量を
減らしてサイクル高圧の上昇を抑制するために、室外フ
ァン２３の回転速度がＬｏとなる。ステップ１０５で暖
房運転が行われると、冷房用熱交換器１８への低圧・低
温の冷媒供給が停止し、通過空気温度が外気温まで上昇
することにより、冷房用熱交換器１８での凍結が解消さ
れる。この冷房用熱交換器１８での凍結が解消された
後、再び除湿運転に切り替えられる（ステップ１０
４）。

【００１３】この凍結防止制御では、凍結が検知されて
暖房運転に切り替えられた時に、外気温−３℃以上で室
外ファン２３の回転速度がＬｏとなるため、この時の風
速を除湿運転時とほぼ等しく設定しておくことにより、
除湿モードで除湿運転と暖房運転とを繰り返す様な場合
に、車室内吹出し温度の変動による暖房フィーリングの
低下を防止することができる。また、除湿モードで暖房
運転を行う場合の室外ファン２３の回転速度がＬｏであ
ることから、ファン騒音も最小限に抑えられて、乗員の
不快感を低減することができる。

【００１４】〔変形例〕上記の実施例では、冷房用熱交
換器１８の凍結を検知する方法として、フィン温度セン
サ３０によって冷房用熱交換器１８のフィン温度を検出
することで行ったが、冷房用熱交換器１８前後の圧力差
が所定値以上の時に凍結であると判定しても良い。

【００１５】

【発明の効果】本発明の車両用空気調和装置は、除湿モ
ード時において、冷房用熱交換器の凍結防止のために除
湿運転から暖房運転に切り替えた場合に、室外送風機の
回転速度が通常の暖房運転時における室外送風機の回転
速度より低減されることから、ファン騒音による乗員の
不快感を低減することができる。また、除湿モード時に
除湿運転と暖房運転とを繰り返す様な場合でも、外気か
らの吸熱量が通常の暖房運転時より少なくなることか
ら、車室内吹出し温度の変動が抑えられて、暖房フィー
リングの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る冷凍サイクル図である。

【図２】本実施例に係る電気自動車用空気調和装置の全
体模式図である。

【図３】エアコン制御装置の制御対象を示すブロック図
である。

【図４】エアコン制御装置の作動を示すフローチャート
である。

【図５】除湿モードで暖房運転を行う場合のファン制御
特性を示すグラフである。

【図６】暖房モードで暖房運転を行う場合のファン制御
特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 車両用空気調和装置 ２ ダクト ４ 冷凍サイクル ５ エアコン制御装置（制御手段） １７ 室外熱交換器 １８ 冷房用熱交換器 １９ 暖房用熱交換器 ２３ 室外ファン（室外送風機） ３０ フィン温度センサ（凍結検知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 朝子 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車室内へ送風空気を導くダクトと、 このダクト内に配されて、冷媒との熱交換によって通過
   する空気を冷却する冷房用熱交換器、前記ダクト内に配
   されて、冷媒との熱交換によって通過する空気を加熱す
   る暖房用熱交換器、車室外に配されて外気と冷媒との熱
   交換を行う室外熱交換器を有し、冷房モード、暖房モー
   ド、および除湿モードに応じて、冷媒の流れ方向が切り
   換えられるヒートポンプ式冷凍サイクルと、 冷房運転時および暖房運転時に前記室外熱交換器に外気
   を送る室外送風機と、 前記冷房用熱交換器の凍結状態を検知する凍結検知手段
   と、 暖房モードでの前記室外送風機の回転速度を外気温度に
   基づいて制御するとともに、除湿モード時に前記凍結検
   知手段によって前記冷房用熱交換器の凍結が検知された
   時に、除湿運転から一旦暖房運転に切り替え、その後、
   前記凍結検知手段によって前記冷房用熱交換器の凍結解
   除が検知された時に、再び除湿運転に切り替える凍結防
   止制御を行う制御手段とを備えた車両用空気調和装置に
   おいて、 前記制御手段は、前記凍結防止制御を行う際に、除湿運
   転から暖房運転に切り替えた時の前記室外送風機の回転
   速度を、暖房モードでの通常の暖房運転時における前記
   室外送風機の回転速度より低減することを特徴とする車
   両用空気調和装置。