JPH06227245A - 車両用ヒートポンプ式冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷房運転と暖房運転の切り換え時の蒸気圧縮
サイクルにおける圧力の急変を抑制する。 【構成】 コンプレッサ２０１、車室外熱交換器２０
２、放熱用車室内熱交換器２０３、膨張手段２０４、吸
熱用車室内熱交換器２０５および冷媒流路切り換え手段
２０６を有する蒸気圧縮サイクル２００を備え、少なく
とも冷房運転モードと暖房運転モードを有する車両用ヒ
ートポンプ式冷暖房装置に、運転モードの切り換え時に
いったん蒸気圧縮サイクル２００の負荷を低減させる負
荷低減手段２２０を備える。

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や車室内熱交換器に循環させ
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】暖房運転時と冷房運転時とで四方弁によ
り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２−２９０４７
５号公報参照）。

【０００３】図１４は従来の車両用ヒートポンプ式冷暖
房装置の構成を示す。暖房運転時には、四方弁２が実線
示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ１→四方
弁２→第１車室内熱交換器３→加熱用熱交換器４→第２
車室内熱交換器５→膨張弁６→車室外熱交換器７→四方
弁２→レシーバ８→コンプレッサ１の流路で循環する。
このとき、第１車室内熱交換器３において、コンプレッ
サ１から吐出された高温の冷媒の熱がブロアファン９に
より導入された空気に放熱され、車室内暖房用の温風が
作られる。さらに加熱用熱交換器４において、第１車室
内熱交換器３における熱交換によって温度が低下した冷
媒がエンジン１０からの廃熱を利用して加熱され、第２
車室内熱交換器５へ送られる。第２車室内熱交換器５で
は、加熱用熱交換器４で加熱された冷媒の熱がブロアフ
ァン１１で導入された空気に放熱され、車室内暖房用の
温風が作られる。一方、車室外熱交換器７では、第１車
室内熱交換器５における熱交換によって温度が低下した
冷媒がファン１２により導入された外気の熱を吸熱す
る。つまり、暖房運転時には車室外熱交換器７を吸熱器
として使用するとともに、車室内熱交換器３，５を放熱
器として使用して車室内暖房用の温風を作っている。

【０００４】冷房運転時には、四方弁２が点線示のよう
に切り換えられ、冷媒がコンプレッサ１→車室外熱交換
器７→膨張弁６→第２車室内熱交換器５→第１車室内熱
交換器３→四方弁２→レシーバ８→コンプレッサ１の流
路で循環する。このとき、車室外熱交換器７ではコンプ
レッサ１から吐出された高温の冷媒の熱が外気に放熱さ
れ、第１および第２車室内熱交換器３，５では車室外熱
交換器７で放熱して温度が低下した冷媒がブロワファン
９，１１により導入された空気の熱を吸熱する。つま
り、冷房運転時には車室外熱交換器７を放熱器として使
用するとともに、車室内熱交換器３，５を吸熱器として
使用して車室内冷房用の冷風を作っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置では、冷房運
転モードと暖房運転モードの運転モード切り換え時に、
冷媒の流れが逆転して蒸気圧縮サイクル内の圧力が急変
するので、蒸気圧縮サイクルに大きな負荷がかかり、蒸
気圧縮サイクルを構成する機器の寿命が短くなるという
問題がある。また、蒸気圧縮サイクルの構成機器に運転
モード切換時の負荷に充分耐えられるものを用いると、
機器が大型になる上に、コストが増大するという問題が
ある。

【０００６】本発明の目的は、冷房運転と暖房運転の切
り換え時の蒸気圧縮サイクルにおける圧力の急変を抑制
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１に対応づけて本発明を説明すると、本発明は、冷媒に
仕事量を加えるコンプレッサ２０１と、このコンプレッ
サ２０１の冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を外気に放
熱する車室外熱交換器２０２と、コンプレッサ２０１の
冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を送風手段２１０によ
り送風された空気に放熱して温風を作る放熱用車室内熱
交換器２０３と、この放熱用車室内熱交換器２０３の冷
媒流出側に接続された膨張手段２０４と、この膨張手段
２０４の冷媒流出側とコンプレッサ２０１の冷媒吸入側
とに接続され、送風手段２１０により送風された空気の
熱を車室外熱交換器２０２および放熱用車室内熱交換器
２０３の少なくとも一方から膨張手段２０４を介して供
給された冷媒に吸熱して冷風を作る吸熱用車室内熱交換
器２０５と、コンプレッサ２０１の冷媒吐出側と車室外
熱交換器２０２および放熱用車室内熱交換器２０３の冷
媒流入側との間に設けられ、コンプレッサ２０１から吐
出される冷媒を、冷房運転時には車室外熱交換器２０２
へ導き、暖房運転時には車室外熱交換器２０２を迂回さ
せて放熱用車室内熱交換器２０３へ導く冷媒流路切り換
え手段２０６とを有する蒸気圧縮サイクル２００を備
え、少なくとも冷房運転モードと暖房運転モードを有す
る車両用ヒートポンプ式冷暖房装置に、運転モードの切
り換え時にいったん蒸気圧縮サイクル２００の負荷を低
減させる負荷低減手段２２０を備え、これにより、上記
目的を達成する。

【０００８】

【作用】運転モードの切り換え時に、いったん蒸気圧縮
サイクル２００の負荷を低減させる。これによって、冷
房運転と暖房運転の切り換え時の蒸気圧縮サイクルにお
ける圧力の急変が抑制される。

【０００９】

【実施例】

−第１の実施例− 図２，３は第１の実施例の構成を示すブロック図、図４
は図３に示す空調コントロールパネルの拡大図である。
この実施例の蒸気圧縮サイクルは、コンプレッサ３１、
三方弁３２、車室外熱交換器３８、逆止弁７０、放熱用
車室内熱交換器３３、液タンク３６、膨張弁３４および
吸熱用車室内熱交換器３５から構成される。コンプレッ
サ３１は外部からの信号により仕事量を制御できる電動
式や油圧駆動式などのコンプレッサであり、車室外の例
えばエンジンルームに設けられる。コンプレッサ３１の
冷媒吐出側には三方弁３２が設けられ、この三方弁３２
により吐出された冷媒を車室外熱交換器３８へ導くか、
または車室外熱交換器３８を迂回して放熱用車室内熱交
換器３３へ導くかを切り換える。

【００１０】なお以下では、蒸気圧縮サイクルにおける
車室外熱交換器３８を通る前者の冷媒流路、すなわち、
コンプレッサ３１→三方弁３２→車室外熱交換器３８→
逆止弁７０→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の流路を第１流路と呼び、蒸気圧縮サイクルにお
ける車室外熱交換器３８を迂回する後者の冷媒流路、す
なわち、コンプレッサ３１→三方弁３２→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の流路を第２流路と
呼ぶ。以下に述べる各実施例では、三方弁３２を制御し
て冷房運転時には第１流路に切り換え、暖房運転時には
第２流路に切り換える。

【００１１】車室外熱交換器３８は、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する。逆止
弁７０は、三方弁３２により第２流路に切り換えられて
いる時に冷媒が車室外熱交換器３８へ流入しないように
冷媒の逆流を阻止する。放熱用車室内熱交換器３３およ
び吸熱用車室内熱交換器３５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空調用のダク
ト３９内に設けられる。放熱用車室内熱交換器３３は、
コンプレッサ３１から吐出された高温の冷媒の熱をブロ
アファン３７により送風された空気に放熱し、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
た空気の熱を冷媒に吸熱する。これらの放熱用車室内熱
交換器３３と吸熱用車室内熱交換器３５との間には、液
タンク３６と膨張弁３４が接続される。膨張弁３４は、
コンプレッサ３１により圧縮されて液化した冷媒を断熱
膨張させてガス状にする。したがって、膨張弁３４の上
流がこの実施例の蒸気圧縮サイクルにおける高圧側であ
り、膨張弁３４の下流が低圧側である。

【００１２】ダクト３９の上流側には、車室内の空気を
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とが設けられる。また、これらの
導入口４０，４１の分岐部には不図示のアクチュエータ
により駆動されるインテークドア４２が設けら、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。
ダクト３９の上流部に設けられるブロアファン３７はブ
ロアモータ４４により駆動され、インテークドア４２の
開閉比率に応じて内気導入口４０および外気導入口４１
から空気を導入し、ダクト３９の下流に配置される吸熱
用車室内熱交換器３５および放熱用車室内熱交換器３３
へ送風する。

【００１３】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が設けられる。このエアミックス
ドア４６は、不図示のアクチュエータにより開閉され、
放熱用車室内熱交換器３３を通過する空気と、放熱用車
室内熱交換器３３を迂回する空気との割合を調整する。
吸熱用車室内熱交換器３５により吸熱されて冷えた空気
は、エアミックスドア４６の開度に応じてその一部は放
熱用車室内熱交換器３３を通過して暖められ、残りは放
熱用車室内熱交換器３３を迂回して冷風のまま吹き出さ
れる。つまり、エアミックスドア４６の開度に応じて冷
風と温風との割合が調節される。エアミックスドア４６
の開度Ｘｄはエアミックスドア４６が一点鎖線位置にあ
る場合を０％（全閉、Ｘｄ＝０）とし、このとき冷風と
温風との風量配分は冷風１００％になる。一方、エアミ
ックスドア４６が図示位置にある場合の開度Ｘｄを１０
０％（全開、Ｘｄ＝１００）とし、このとき冷風と温風
との風量配分は温風１００％になる。

【００１４】ダクト３９のエアミックスドア４６の下流
にはエアミックスチャンバ４７が設けられており、ここ
で冷風と温風とを混合して温度調節された空調風が作ら
れる。エアミックスチャンバ４７には、乗員の上半身に
向けて空調風を吹き出すベンチレータ吹出口５１と、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、ウインドシールドに向けて空調風を吹き出すデフロ
スタ吹出口５３とが連設される。これらの吹出口５１〜
５３にはそれぞれ、ベンチレータドア５５、フットドア
５６およびデフロスタドア５７と、各ドアを駆動する不
図示のアクチュエータが設けられる。なお、ベンチレー
タ吹出口５１は車両のインストルメントの中央に設けら
れたセンターベント吹出口５１ｂ，５１ｃと、両側に設
けられたサイドベント吹出口５１ａ，５１ｄから構成さ
れる。

【００１５】ここで、以下の実施例の説明で用いられる
種々の物理量を定義する。 Ｔｓｕｃ ； 吸熱用車室内熱交換器３５の吸込空気
温度（吸熱用車室内熱交換器吸込風温センサ５８により
検出される） Ｔｏｕｔ ； 吸熱用車室内熱交換器３５の吹出空気
温度（吸熱用車室内熱交換器吹出風温センサ５９により
検出される） Ｔｖｓｃ ； 放熱用車室内熱交換器３３の吹出空気
温度（放熱用車室内熱交換器吹出風温センサ６０により
検出される） Ｔｖｅｎｔ ； ベンチレータ吹出口５１の吹出空気温
度 Ｔａｍｂ ； 車室外の空気温度（以下、外気温と呼
ぶ）（外気温センサ６２により検出される） Ｔｉｃ ； 車室内の空気温度（以下、室温と呼
ぶ）（室温センサ６３により検出される） Ｔｐｔｃ ； 車室内の設定温度（室温設定器により
設定される） Ｔｏｆ ； 冷暖房装置の目標吹き出し風温度（以
下、目標吹出温と呼ぶ） Ｔｅｖａ．ｉｎ； 吸熱用車室内熱交換器３５の入口冷
媒温度（吸熱用車室内熱交換器入口冷媒温センサ６８に
より検出される） Ｔｓｃ．ｏｕｔ； 放熱用車室内熱交換器３３の出口冷
媒温度（放熱用車室内熱交換器出口冷媒温センサ６７に
より検出される） Ｑｓｕｎ ； 日射量（日射量センサ６１により検出
される） Ｘｄ ； エアミックスドア開度 Ｗｃｏｍｐ ； コンプレッサ３１への制御信号の入力 Ｖｆａｎ ； ブロアモータ４４に印加される電圧 Ｖｅｖａ ； 吸熱用車室内熱交換器３５の通過風量

【００１６】車両のインストルメントに設けられた空調
コントロールパネル１００には、室温設定器６４、吹出
口切換スイッチ６５、ブロアファンスイッチ６６、運転
モードスイッチ１０１およびＲＥＣスイッチ１０２が設
けられる。乗員は、これらのスイッチを操作して車室内
の空調環境を設定する。吹出口切換スイッチ６５には、
ベンチレータ吹出口５１を選択するＶＥＮＴスイッチ６
５ａ、頭寒足熱式の空調を選択するＢ／Ｌ（バイレベ
ル）スイッチ６５ｂ、フット吹出口５２を選択するＦＯ
ＯＴスイッチ６５ｃ、デフロスタ吹出口５３を選択する
Ｄ／Ｆスイッチ６５ｄおよびウインドシールドの曇りを
取るためのＤＥＦスイッチ６５ｅが設けられる。なお、
ＤＥＦスイッチ６５ｅを押すとデフロスタ吹出口５３が
開放されて外気導入による冷房運転が行われる。

【００１７】ＲＥＣスイッチ１０２は内気循環モードを
選択するスイッチであり、このスイッチを押すとインテ
ークドア４２により外気導入口４１が閉じられる。運転
モードスイッチ１０１には、ＡＵＴＯスイッチ１０１
ａ、暖房スイッチ１０１ｂ、送風スイッチ１０１ｃおよ
び冷房スイッチ１０１ｄが設けられる。ＡＵＴＯスイッ
チ１０１ａはオートエアコンモードを選択するスイッチ
であり、このスイッチを押すとオートエアコンモードに
より車室内の空調が行われる。暖房スイッチ１０１ｂ、
送風スイッチ１０１ｃおよび冷房スイッチ１０１ｄは、
マニュアルエアコンモードにおける空調モードを選択す
るスイッチである。

【００１８】制御装置４３は、マイクロコンピュータ
ー、メモリ、Ａ／Ｄ変換器、アクチュエータおよびモー
タの駆動回路、インタフェース回路などから構成され、
上述したセンサ５８〜６３，６７，６８、室温設定器６
４、吹出口切換スイッチ６５、ブロアファンスイッチ６
６、運転モードスイッチ１０１、ＲＥＣスイッチ１０
２、ブロアモータ４４、各ドアアクチュエータ、コンプ
レッサ３１、三方弁３２などが接続される。制御装置４
３は、後述する制御プログラムを実行して運転モードの
切換制御を行うとともに、切り換えられた運転モードに
おける空調制御を行う。

【００１９】図５は運転モード選択プログラムを示すフ
ローチャートである。このフローチャートにより、第１
の実施例の運転モード切り換え動作を説明する。制御装
置４３のマイクロコンピューターは、空調コントロール
パネル１００の運転モードスイッチ１０１のいずれかが
操作されるとこの制御プログラムの実行を開始する。ス
テップＳ１０１において、乗員による運転モードの変更
が行われる以前の運転モードが送風モードであったか否
かを判別し、送風モードから冷房モードまたは暖房モー
ドへ切り換えられた場合はステップＳ１０２へ進み、冷
房モードまたは暖房モードから他の運転モードへ切り換
えられた場合はステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１
０２ではコンプレッサ３１を停止させる。一方、ステッ
プＳ１０３ではコンプレッサ３１の回転数を予め設定さ
れた回転数まで低下させる。コンプレッサ３１の回転数
を設定回転数まで低下させることによって、コンプレッ
サ３１の吐出圧力が低下するので、三方弁３２により冷
媒流路を切り換えた時の圧力変化が小さくなり、コンプ
レッサ３１の運転も安定化する。これによって、制御装
置４３が圧力急変による異常を検出してコンプレッサ３
１を非常停止させるようなことがなくなる。

【００２０】ステップＳ１０４において、運転モード変
更前のモードが冷房モードか否かを判別し、冷房モード
であればステップＳ１０５へ進み、そうでなければステ
ップＳ１０５をスキップする。ステップＳ１０５では、
車室外熱交換器３８の不図示の冷却ファンの回転数を増
加させて冷却風量を増加し、続くステップＳ１０６で、
エアミックスドア（Ａ／Ｍドア）４６を全開にして放熱
用車室内熱交換器３３を通過する風量を増加する。すな
わち、運転モード切り換え前に冷房運転を行っていた場
合は、車室外熱交換器３８および放熱用車室内熱交換器
３３により冷媒を速く冷却して高圧側の圧力を低下させ
る。一方、運転モード切り換え前に暖房運転を行ってい
た場合は、放熱用車室内熱交換器３３により冷媒を速く
冷却して高圧側の圧力を低下させる。

【００２１】ステップＳ１０７では、運転モードが変更
されてから予め設定した時間が経過したか否かを判別す
る。設定時間内にふたたび冷房、送風、暖房スイッチが
操作された場合は、経過時間をリセットしてその時点か
ら経過時間の計測を再開する。運転モードが変更されて
から設定時間が経過した時はステップＳ１０８へ進み、
そうでなければステップＳ１０１へ戻る。これにより、
乗員の操作ミス等により短時間で複数の運転モードを選
択しても、切り換えられるたびにモードが切替わり、コ
ンプレッサ回転数が変動することがなく、最終的に乗員
が選択した運転モードで運転がされるため、サイクルの
不安定作動を回避することができる。ステップＳ１０８
で変更後の運転モードを判別する。冷房スイッチ１０１
ｄにより冷房モードが選択されていれば、ステップＳ１
０９へ進んで冷房運転を行い、送風スイッチ１０１ｃに
より送風モードが選択されていれば、ステップＳ１１０
へ進んで送風運転を行い、暖房スイッチ１０１ｂにより
暖房モードが選択されていれば、ステップＳ１１１へ進
んで暖房運転を行う。

【００２２】−第２の実施例− 次に、図６〜１３により第２の実施例を説明する。この
第２の実施例の構成は図２〜４に示す第１の実施例の構
成と同様であり、図示および説明を省略する。図６，７
は、オートエアコンモードおよびマニュアルエアコンモ
ードにおける運転モード選択プログラムを示すフローチ
ャートである。このフローチャートにより、第２の実施
例の動作を説明する。ステップＳ２０１において、セン
サー５８〜６３，６７，６８、室温設定器６４などによ
り、設定温度Ｔｐｔｃ、室温Ｔｉｃ、外気温Ｔａｍｂ、
吸熱用車室内熱交換器吹出空気温度Ｔｏｕｔ、吸熱用車
室内熱交換器吸込空気温度Ｔｓｕｃ、放熱用車室内熱交
換器吹出空気温度Ｔｖｓｃ、ブロアファン電圧Ｖｆａ
ｎ、日射量Ｑｓｕｎ、吸熱用車室内熱交換器入口冷媒温
度Ｔｅｖａ．ｉｎ、放熱用車室内熱交換器出口冷媒温度
Ｔｓｃ．ｏｕｔ、コンプレッサ入力Ｗｃｏｍｐを検出す
る。

【００２３】ステップＳ２０２で、検出した熱環境情報
に基づいて目標吹出温Ｔｏｆを演算する。この目標吹出
温Ｔｏｆは、車室内を設定温度Ｔｐｔｃに維持するため
に必要とされる空調風の温度である。続くステップＳ２
０３で、算出された目標吹出温Ｔｏｆに基づいて、冷房
運転時にバイレベルモードの空調を行う場合の目標吸熱
用車室内熱交換器吹出空気温度Ｔｏｕｔ．ｏｆを算出す
る。冷房運転時にバイレベルモードの空調を行う場合
は、吸熱用車室内熱交換器３５で目標吹出温Ｔｏｆより
もさらにΔＴｃだけ低い温度まで冷却した後、冷風の一
部を放熱用車室内熱交換器３３でリヒートして上下の風
温差を付けて車室内へ吹き出すので、目標吹出温Ｔｏｆ
から補正値ΔＴｃを減算してバイレベルモード時の目標
吸熱用車室内熱交換器吹出空気温度Ｔｏｕｔ．ｏｆを演
算する。

【００２４】ステップＳ２０４で、上記ステップで検出
された熱環境情報に基づいて暖房時の窓の曇り止めを行
うための窓晴れの基準温度Ｔｆを演算する。続くステッ
プＳ２０５では、算出された窓晴れ基準温度Ｔｆを補正
して冷却温度Ｔｆ．ｈｏｔを算出する。降雨時、降雪
時、夜間など、窓曇りの発生しやすい熱環境条件では、
補正値ΔＴｈの値を大きくして冷却温度Ｔｆ．ｈｏｔを
低く設定し、吸熱用車室内熱交換器３５でさらに低い温
度まで空調風を冷却する。ステップＳ２０６において、
上記ステップで算出した目標吹出温Ｔｏｆおよび冷却温
度Ｔｆ．ｈｏｔに基づいてエアミックスドア４６の制御
モードを設定する。Ｔｏｆ＞Ｔｆ．ｈｏｔで両者の差が
大きい場合はＨＯＴモードを設定し、両者が等しいかま
たはほぼ等しい場合はＢＩモードを設定し、Ｔｏｆ＜Ｔ
ｆ．ｈｏｔで両者の差が大きい場合はＣＯＯＬモードを
設定する。なお、わずかな温度変動に応答して制御モー
ドが頻繁に切り替わるのを防止するために、制御モード
の切り換え制御にヒステリシス特性を持たせてある。

【００２５】ＨＯＴモードの場合は、エアミックスドア
４６をほぼ全開にする。マニュアルエアコンモードで
は、吸熱用車室内熱交換器３５の凍結防止と蒸気圧縮サ
イクルを保護するために冷房運転を禁止し、冷房スイッ
チ１０１ｄが押されてもコンプレッサ３１を停止して送
風だけを行う。

【００２６】ＣＯＯＬモードの場合は、エアミックスド
ア４６をほぼ全閉にする。マニュアルエアコンモードで
は、蒸気圧縮サイクルの高圧側の異常圧力上昇を防止す
るために暖房運転を禁止し、暖房スイッチ１０１ｂが押
されてもコンプレッサ３１を停止して送風だけを行う。

【００２７】冷房運転と暖房運転を交互に切り換える必
要があるような熱環境条件では、熱負荷が小さい。この
ような時に、エアミックスドア４６をほぼ全閉にしてＣ
ＯＯＬモードで冷房運転を行うと、コンプレッサ３１を
最小入力にしてもまだ仕事量が大きく、コンプレッサ３
１が断続運転となって窓曇りが発生するおそれがある。
逆に、エアミックスドア４６をほぼ全開にしてＨＯＴモ
ードで暖房運転を行うと、吸熱用車室内熱交換器吹出空
気温度Ｔｏｕｔが低下し、吸熱用車室内熱交換器３５が
凍結しやすくなる。そこで、エアミックスドア４６の制
御モードにＢＩモードを設定し、エアミックスドア開度
を５０〜６０％とする。これによって、冷房運転時は、
放熱用車室内熱交換器３３の放熱量が増えるので、最小
入力状態でコンプレッサ３１の連続運転が可能となり、
防曇性も向上する。また、暖房運転時は、吸熱用車室内
熱交換器吹出空気温度Ｔｏｕｔが数度Ｃ以上、上昇する
ので、吸熱用車室内熱交換器３５の凍結が起りににくく
なる。なお、ＢＩモードでは、マニュアルエアコンモー
ドでも冷房運転と暖房運転の切り換えができるものとす
る。

【００２８】次に図７のステップＳ２０７へ進み、吹出
口切換スイッチ６５が操作されたか否かを判別する。吹
出口切換スイッチ６５のいずれかが操作されていればス
テップＳ２０８へ進み、乗員が選択した吹き出し口を設
定する。一方、吹出口切換スイッチ６５が操作されてい
なければステップＳ２０９へ進み、上記ステップで設定
されたエアミックスドア４６の制御モードに応じて吹き
出し口を設定する。すなわち、ＨＯＴモードの場合はフ
ット吹出口５２を設定し、ＢＩモードの場合はベンチレ
ータ吹出口５１およびフット吹出口５２を設定し、ＣＯ
ＯＬモードの場合はベンチレータ吹出口５１を設定す
る。ステップＳ２１０では、設定した吹き出し口のドア
アクチュエータへ制御信号を出力してドアを駆動する。

【００２９】ステップＳ２１１において、乗員が冷房ス
イッチ１０１ｄおよび暖房スイッチ１０１ｂのいずれか
を押したか否かを判別し、冷房スイッチ１０１ｄまたは
暖房スイッチ１０１ｂが押された場合はステップＳ２１
２へ進み、いずれも押されていない場合はステップＳ２
１３へ進む。ステップＳ２１２では図８に示すマニュア
ルエアコンモードの制御プログラムを実行し、ステップ
Ｓ２１３では図９に示すオートエアコンモードの制御プ
ログラムを実行する。これらの制御プログラムの実行を
終了したら図６のステップＳ２０１へ戻る。

【００３０】図８に示すフローチャートにより、マニュ
アルエアコン制御を説明する。ステップＳ３０１におい
て、冷房スイッチ１０１ｄおよび暖房スイッチ１０１ｂ
のいずれかが押された直後か否かを判別し、冷房スイッ
チ１０１ｄまたは暖房スイッチ１０１ｂが押された直後
であればステップＳ３０２へ進み、そうでなければステ
ップＳ３０３へ進む。これにより、誤操作によるサイク
ルの不安定を防止することができる。ステップＳ３０２
では、図１２，１３に示す冷暖房切り換え時の制御プロ
グラムを実行する。また、ステップＳ３０３では乗員の
選択したスイッチを判別し、暖房スイッチ１０１ｂを選
択していればステップＳ３０４へ進み、冷房スイッチ１
０１ｄを選択していればステップＳ３０５へ進む。ステ
ップＳ３０４では図１０に示す暖房運転の制御プログラ
ムを実行する。また、ステップＳ３０５では図１１に示
す冷房運転の制御プログラムを実行する。ステップＳ３
０２，Ｓ３０４，Ｓ３０５においてそれぞれの制御プロ
グラムの実行が終了したら図６，７に示す制御プログラ
ムへリターンする。

【００３１】次に、図９のフローチャートにより、オー
トエアコン制御を説明する。オートエアコンモードで
は、エアミックスドア４６の制御モードにＢＩモードが
設定されている場合だけ、冷房運転と暖房運転の切り換
えを行う。これによって、吹き出し口の切り換えおよび
吹き出し風温度のハンチングが防止され、冷暖房運転切
り換え時の乗員の違和感がなくなる上に、冷暖房運転切
り換え時のエアミックスドア４６の開度変化による風量
変化や、蒸気圧縮サイクルの作動状態の急変が防止され
る。

【００３２】ステップＳ４０１で、目標吹出温Ｔｏｆお
よび冷却温度Ｔｆ．ｈｏｔに基づいて運転モードを設定
する。Ｔｏｆ＞Ｔｆ．ｈｏｔの場合は暖房モードを設定
し、Ｔｏｆ＜Ｔｆ．ｈｏｔの場合は冷房モードを設定す
る。なお、わずかな温度変動に応じて運転モードが激し
く切り替わるのを防止するために、運転モードの切り換
え制御にヒステリシス特性を持たせてある。続くステッ
プＳ４０２で、設定された運転モードを判別し、冷房モ
ードであればステップＳ４０３へ進み、暖房モードであ
ればステップＳ４０６へ進む。

【００３３】ステップＳ４０３では、暖房モードから冷
房モードへ切り換えられた直後か否かを判別し、切り換
えられた直後であればステップＳ４０４へ進み、そうで
なければステップＳ４０５へ進む。一方、ステップＳ４
０６では、冷房モードから暖房モードへ切り換えられた
直後か否かを判別し、切り換えられた直後であればステ
ップＳ４０４へ進み、そうでなければステップＳ４０７
へ進む。ステップＳ４０４では図１２，１３に示す冷暖
房運転切り換え時の制御プログラムを実行し、ステップ
Ｓ４０５では図１１に示す冷房運転の制御プログラムを
実行し、ステップＳ４０７では図１０に示す暖房運転の
制御プログラムを実行する。それらの制御プログラムの
実行を終了したら図６，７の制御プログラムへリターン
する。

【００３４】図１０は、暖房運転の制御プログラムを示
すフローチャートである。このフローチャートにより暖
房運転制御を説明する。ステップＳ５０１において、エ
アミックスドア開度や各センサーにより検出された熱環
境条件に基づいてブロアモータ４４の印加電圧Ｖｆａｎ
を設定し、暖房時のブロアファン３７の制御を行う。続
くステップＳ５０２で、熱環境条件に基づいてエアミッ
クスドア開度を設定し、暖房時のエアミックスドア４６
の制御を行う。次にステップＳ５０３で、熱環境条件に
基づいてコンプレッサ３１の入力値Ｗｃｏｍｐを設定
し、暖房時のコンプレッサ制御を行う。さらにステップ
Ｓ５０４では、熱環境条件に基づいて吸い込み口を設定
し、インテークドア４２を制御する。この時、ＲＥＣス
イッチ１０２が押されていれば内気循環に強制的に切り
換え、ＤＥＦスイッチ６５ｅが押されていれば外気導入
に強制的に切り換える。以上の処理が終了したら元のプ
ログラムへリターンする。

【００３５】図１１は、冷房運転の制御プログラムを示
すフローチャートである。このフローチャートにより冷
房運転制御を説明する。ステップＳ６０１において、エ
アミックスドア開度や各センサーにより検出された熱環
境条件に基づいてブロアモータ４４の印加電圧Ｖｆａｎ
を設定し、冷房時のブロアファン３７の制御を行う。続
くステップＳ６０２で、熱環境条件に基づいてエアミッ
クスドア開度を設定し、冷房時のエアミックスドア４６
の制御を行う。次にステップＳ６０３で、熱環境条件に
基づいてコンプレッサ３１の入力値Ｗｃｏｍｐを設定
し、冷房時のコンプレッサ制御を行う。さらにステップ
Ｓ６０４では、熱環境条件に基づいて吸い込み口を設定
し、インテークドア４２を制御する。この時、ＲＥＣス
イッチ１０２が押されていれば内気循環に強制的に切り
換え、ＤＥＦスイッチ６５ｅが押されていれば外気導入
に強制的に切り換える。以上の処理が終了したら元のプ
ログラムへリターンする。

【００３６】図１２，１３は、冷暖房切り換え時の制御
プログラムを示すフローチャートである。これらのフロ
ーチャートにより、冷暖房切り換え動作を説明する。ス
テップＳ７０１において、冷房モードから暖房モードへ
切り換えるか否かを判別し、冷房モードから暖房モード
へ切り換える場合はステップＳ７０２へ進み、暖房モー
ドから冷房モードへ切り換える場合は図１３のステップ
Ｓ７０９へ進む。

【００３７】冷房モードから暖房モードへ切り換える場
合は、ステップＳ７０２でコンプレッサ３１の回転数を
冷房運転の最低回転数に設定する。オートエアコンモー
ドでは、ほぼ最低回転数の状態で冷暖房運転の切り換え
が行われるので、コンプレッサ３１の回転数を最低回転
数まで低下させても吹き出し風温度や蒸気圧縮サイクル
の作動状態はほとんど変化しない。ところが、マニュア
ルエアコンモードでは、コンプレッサ３１の回転数を最
低回転数まで低下させと、コンプレッサ３１の吐出圧力
が低下して吹き出し風温度がやや上昇するので、乗員は
冷房運転から暖房運転への切り換え操作に対して装置の
運転モードが確かに切り替わったことを認識できる。ま
た、蒸気圧縮サイクルにおける運転モードの切り換えが
容易になり、冷媒温の発生を防ぐことができる。

【００３８】コンプレッサ３１の回転数を低下させる
と、吸熱用車室内熱交換器吹出空気温度Ｔｏｕｔが上昇
して窓曇りを生じる可能性が高くなる。また、冷房運転
から暖房運転への切り換えなので、吹き出し風温度を高
くする必要もある。そこで、ステップＳ７０３でエアミ
ックスドア４６を設定開度まで開き、吸熱用車室内熱交
換器吹出空気温度Ｔｏｕｔを低下させるとともに、放熱
用車室内熱交換器３３からの放熱量を増やして吹き出し
風温度を高くする。

【００３９】ステップＳ７０４では車室外熱交換器３８
を冷却するための冷却ファンを停止させる。冷却ファン
を停止すると、車室外熱交換器３８からの放熱量が低下
し、放熱用車室内熱交換器３３からの放熱量が増加する
ので、吹き出し風温度を上昇させることができる。しか
も、車室外熱交換器３８内がガス状の冷媒で満たされる
ので、ステップＳ７０５，Ｓ７０６で設定時間後に冷媒
流路を冷房運転時の第１流路から暖房運転時の第２流路
に切り換えた時に、車室外熱交換器３８内に残留する冷
媒量が少なくなり、暖房運転時の第２流路に十分な冷媒
量を確保でき、蒸気圧縮サイクルの作動を安定化させる
ことができる。また、ステップＳ７０５，Ｓ７０６で設
定時間後に冷媒流路を切り換えることによって、マニュ
アルエアコンモード時に乗員の操作ミスで冷暖房運転の
切り換え操作が頻繁に繰り返されても、そのような操作
に応答して冷媒流路の切り換えが頻繁に行われるような
ことがない。ステップＳ７０７ではエアミックスドア４
６を元の開度に戻し、続くステップＳ７０８で図１０に
示す暖房運転の制御プログラムを実行する。

【００４０】暖房運転から冷房運転への切り換えの場合
は、図１３のステップＳ７０９でコンプレッサ３１の回
転数を暖房運転の最低回転数に設定する。オートエアコ
ンモードでは、ほぼ最低回転数の状態で冷暖房運転の切
り換えが行われるので、コンプレッサ３１の回転数を最
低回転数まで低下させても吹き出し風温度や蒸気圧縮サ
イクルの作動状態はほとんど変化しない。ところが、マ
ニュアルエアコンモードでは、コンプレッサ３１の回転
数を最低回転数まで低下させると、コンプレッサ３１の
吐出圧力が低下して放熱用車室内熱交換器３３における
放熱量が減少し、吹き出し風温度が低くなるので、乗員
は暖房運転から冷房運転への切り換え操作に対して装置
の運転モードが確かに切り替わったことを認識できる。
また、蒸気圧縮サイクルにおける運転モードの切り換え
が容易になり、冷媒温の発生や冷媒流路切り換え時の蒸
気圧縮サイクルの不安定動作を防ぐことができる。

【００４１】コンプレッサ３１の回転数を低下させる
と、吸熱用車室内熱交換器吹出空気温度Ｔｏｕｔが上昇
して窓曇りを生じる可能性が高くなる。そこで、ステッ
プＳ７１０でエアミックスドア４６を設定開度まで開
く。これによって、吸熱用車室内熱交換器吹出空気温度
Ｔｏｕｔが低下し、バイレベルモードにおけるベンチレ
ータ吹出口５１からの吹き出し風温度も低下する。な
お、実験によれば、暖房運転時にはコンプレッサ３１の
回転数が低いほど上下の吹き出し口から吹き出される空
気の温度差が大きくなるが、全体の暖房能力は最小の状
態に維持される。

【００４２】ステップＳ７１１では放熱用車室内熱交換
器出口冷媒温度Ｔｓｃ．ｏｕｔが予め設定した温度まで
低下したか否かを判別し、設定温度まで低下したらステ
ップＳ７１２へ進む。ステップＳ７１２では、冷媒流路
を暖房運転時の第２流路から冷房運転時の第１流路に切
り換える。暖房運転時は、コンプレッサ３１の回転数が
冷房運転時の回転数と同一であってもコンプレッサ３１
の吐出圧力が高く、しかも圧力の低下速度が遅いので、
運転モード切り換え時にコンプレッサ３１の負荷が増大
して過電流が流れ、コンプレッサ３１が停止する可能性
が高い。そのため、ステップＳ７１１，Ｓ７１２では、
放熱用車室内熱交換器出口冷媒温度Ｔｓｃ．ｏｕｔが設
定温度まで低下したことを検出して、コンプレッサ３１
の吐出圧力が低下したと判断し、冷媒流路を切り換え
る。なお、この実施例では、放熱用車室内熱交換器出口
冷媒温度Ｔｓｃ．ｏｕｔに基づいてコンプレッサ３１の
吐出圧力の低下を判断したが、蒸気圧縮サイクルの高圧
側の作動温度や圧力の代表値、あるいは経過時間によっ
て判断してもよい。ステップＳ７１３ではエアミックス
ドア４６を元の開度に戻し、続くステップＳ７１４で図
１１に示す冷房運転の制御プログラムを実行する。

【００４３】このように、運転モードの切り換え時に、
いったんコンプレッサの回転数を予め設定した回転数ま
で低下させるようにしたので、コンプレッサの吐出圧力
が低下し、運転モードの切り換えにともなって冷媒流路
を切り換えても蒸気圧縮サイクルの圧力変化が小さくな
り、コンプレッサの運転が安定化するとともに、制御装
置が圧力急変による異常状態を検出してコンプレッサを
非常停止させるようなことがない。また、運転モード切
り換え時に、いったんエアミックスドアを設定開度まで
開けて放熱用車室内熱交換器を通過する風量を増加さ
せ、放熱用車室内熱交換器で冷媒の熱を放熱させて蒸気
圧縮サイクルの高圧側の圧力を低下させるようにしたの
で、上記と同様な効果が得られる。さらに、操作スイッ
チによる運転モードの切り換え後、その状態のままで予
め設定した時間が経過したら新たに選択された運転モー
ドへ切り換えるようにしたので、乗員の操作ミスで運転
モードの切り換え操作が頻繁に繰り返されても、そのよ
うな操作に応答して冷暖房運転の切り換えが頻繁に行わ
れるようなことがない。

【００４４】以上の実施例の構成において、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３５が吸熱用車室内熱交換器を、三方弁３２が冷
媒流路切り換え手段を、ブロアファン３７が送風手段
を、制御装置４３が負荷低減手段をそれぞれ構成する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、運
転モードの切り換え時にいったん蒸気圧縮サイクルの負
荷を低減させるようにしたので、運転モードの切り換え
にともなって冷媒流路を切り換えても蒸気圧縮サイクル
の圧力変化が小さくなり、コンプレッサの運転が安定化
するとともに、蒸気圧縮サイクルを構成する機器の寿命
が長くなる。さらに、制御装置が圧力急変による異常状
態を検出してコンプレッサを非常停止させるようなこと
がなく、運転モードの切り換えがスムーズに行われる。
また、各実施例とも、所定の運転モードが連続した場合
に、運転モードの切り換えを行なうようにしたため、誤
操作等によりコンプレッサ回転数がむやみに変化するこ
とがなく、サイクルを安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図。

【図２】第１の実施例の構成を示す図。

【図３】第１の実施例の構成を示す図。

【図４】空調コントロールパネルの正面図。

【図５】第１の実施例の運転モード選択プログラムを示
すフローチャート。

【図６】第２の実施例のオートエアコンモードおよびマ
ニュアルエアコンモードの選択プログラムを示すフロー
チャート。

【図７】第２の実施例のオートエアコンモードおよびマ
ニュアルエアコンモードの選択プログラムを示すフロー
チャート。

【図８】マニュアルエアコンモードの制御プログラムを
示すフローチャート。

【図９】オートエアコンモードの制御プログラムを示す
フローチャート。

【図１０】暖房運転の制御プログラムを示すフローチャ
ート。

【図１１】冷房運転の制御プログラムを示すフローチャ
ート。

【図１２】冷暖房運転切換時の制御プログラムを示すフ
ローチャート。

【図１３】冷暖房運転切換時の制御プログラムを示すフ
ローチャート。

【図１４】従来の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置の構
成を示す図。

【符号の説明】

３１，２０１ コンプレッサ ３２ 三方弁 ３３，２０３ 放熱用車室内熱交換器 ３４ 膨張弁 ３５，２０５ 吸熱用車室内熱交換器 ３６ 液タンク ３７ ブロアファン ３８，２０２ 車室外熱交換器 ３９ ダクト ４０ 内気導入口 ４１ 外気導入口 ４２ インテークドア ４３ 制御装置 ４４ ブロアモータ ４６ エアミックスドア ４７ エアミックスチャンバ ５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ ベンチレータ
吹出口 ５２ フット吹出口 ５３ デフロスタ吹出口 ５５ ベンチレータドア ５６ フットドア ５７ デフロスタドア ５８ 吸熱用車室内熱交換器吸込風温センサ ５９ 吸熱用車室内熱交換器吹出風温センサ ６０ 放熱用車室内熱交換器吹出風温センサ ６１ 日射量センサ ６２ 外気温センサ ６３ 室温センサ ６４ 室温設定器 ６５ 吹出口切換スイッチ ６５ａ ＶＥＮＴスイッチ ６５ｂ Ｂ／Ｌスイッチ ６５ｃ ＦＯＯＴスイッチ ６５ｄ Ｄ／Ｆスイッチ ６５ｅ ＤＥＦスイッチ ６６ ブロアファンスイッチ ６７ 放熱用車室内熱交換器出口冷媒温センサ ６８ 吸熱用車室内熱交換器入口冷媒温センサ ７０ 逆止弁 １００ 空調コントロールパネル １０１ 運転モードスイッチ １０１ａ ＡＵＴＯスイッチ １０１ｂ 暖房スイッチ １０１ｃ 送風スイッチ １０１ｄ 冷房スイッチ １０２ ＲＥＣスイッチ ２００ 蒸気圧縮サイクル ２０４ 膨張手段 ２０６ 冷媒流路切り換え手段 ２１０ 送風手段 ２２０ 負荷低減手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、 このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を
   外気に放熱する車室外熱交換器と、 前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を
   送風手段により送風された空気に放熱して温風を作る放
   熱用車室内熱交換器と、 この放熱用車室内熱交換器の冷媒流出側に接続された膨
   張手段と、 この膨張手段の冷媒流出側と前記コンプレッサの冷媒吸
   入側とに接続され、送風手段により送風された空気の熱
   を前記車室外熱交換器および前記放熱用車室内熱交換器
   の少なくとも一方から前記膨張手段を介して供給された
   冷媒に吸熱して冷風を作る吸熱用車室内熱交換器と、 前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器お
   よび前記放熱用車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設
   けられ、前記コンプレッサから吐出される冷媒を、冷房
   運転時には前記車室外熱交換器へ導き、暖房運転時には
   前記車室外熱交換器を迂回させて前記放熱用車室内熱交
   換器へ導く冷媒流路切り換え手段とを有する蒸気圧縮サ
   イクルを備え、少なくとも冷房運転モードと暖房運転モ
   ードを有する車両用ヒートポンプ式冷暖房装置であっ
   て、 運転モードの切り換え時にいったん前記蒸気圧縮サイク
   ルの負荷を低減させる負荷低減手段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。