JPH0699729A - 車両用ヒートポンプ式空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 除湿暖房時、冷媒量の過不足を的確に検知
し、除湿用空気−冷媒室内熱交換器に霜付が発生したと
き極め細かな制御を行う。 【構成】 油圧機器を備えた車両用ヒートポンプ式空調
装置の冷媒回路は、圧縮機１、空気−冷媒室内熱交換器
４、油−冷媒熱交換器６、空気−冷媒室外熱交換器２、
除湿用空気−冷媒室内熱交換器１４、アキュームレータ
７、及び減圧装置１１、１２を有する。除湿用空気−冷
媒室内熱交換器１４の出口側には、冷媒の圧力を検知す
る冷媒圧力検知スイッチ３８を有する。除湿暖房時、暖
房初期起動後の所定期間だけ冷媒量不足の有無の検知を
行ない、その後はガス不足検知を行なわない制御により
低圧圧力の不安定時のガス不足誤検知を防止する。フロ
ストセンサ１６が霜付を検知したときは圧縮機１のオン
オフ制御または間欠吸熱制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用ヒートポンプ式
空調装置に関するもので、特に、除湿暖房モード時の制
御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用空調装置として、特開平４
−２５２２号公報に示すように、冷凍サイクルの冷却器
により室内空気を冷却し除湿することで防曇（除湿暖
房）を図るものが知られている。ここで、ヒートポンプ
式における除湿暖房装置は、例えば図９に示すように、
室内側に暖房時放熱用の空気−冷媒室内熱交換器４と除
湿用の空気−冷媒室内熱交換器１４を備え、室外側に暖
房時吸熱用の油−冷媒熱交換器６と冷房時放熱用の空気
−冷媒室外熱交換器２を備える冷凍サイクルを構成し、
暖房時の防曇（除湿暖房）は以下の２つの方法とに
より行なっている。

【０００３】 除湿用空気−冷媒室内熱交換器１４を
蒸発器、空気−冷媒室内熱交換器４を凝縮器となるよ
う、冷凍サイクルのバルブ９５を開、バルブ９９、９０
を閉にし室内を除湿暖房する。 通常の暖房運転（室
内の熱交換器４を凝縮器、室外の油−冷媒熱交換器６を
蒸発器とする冷凍サイクル）と前記の冷凍サイクルを
バルブ９０の開閉により切替え、除湿用空気−冷媒室内
熱交換器１４と油−冷媒熱交換器６に間欠的に冷媒を流
すことで除湿暖房する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法にお
いては、の方法では、暖房運転時と除湿暖房運転時の
暖房能力差が大きいため、除湿暖房時に暖房不足となり
やすく、除湿用空気−冷媒熱交換器の着霜時には、圧縮
機を停止させるため暖房が停止してしまう。また、の
方法では、除湿暖房時、除湿用空気−冷媒室内熱交換器
１４と油−冷媒熱交換器６とへ間欠的に冷媒を流すた
め、低圧側圧力が変動しやすく、また、除湿用空気−冷
媒室内熱交換器１４の吸熱負荷が油−冷媒熱交換器６の
吸熱負荷より小さいため、低圧側圧力の低下や低圧側圧
力の変動によりガス不足検知用圧力スイッチが誤検知す
る場合がある。特に、室外温度が０℃以下においては、
高圧及び低圧側圧力が極端に低下してしまい、冷媒ガス
不足と誤検知し圧縮機が停止する可能性が大きい。

【０００５】本発明は、前記問題点に鑑みなされたもの
で、除湿暖房時に的確に冷媒不足を検知可能な車両用ヒ
−トポンプ式空調装置を提供することを目的とする。併
せて本発明は、除湿暖房時に除湿用空気−冷媒室内熱交
換器に霜付が発生したとき、きめ細かな制御が可能な車
両用ヒ−トポンプ式空調装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明第１発明による車両用ヒートポンプ式空調装置
は、油圧機器を備えた車両に設けられる車両用ヒートポ
ンプ式空調装置であって、冷媒圧縮機、空気−冷媒室内
熱交換器、油−冷媒熱交換器、空気−冷媒室外熱交換
器、除湿用空気−冷媒室内熱交換器、アキュームレー
タ、及び減圧装置を有する冷媒回路と、前記除湿用空気
−冷媒室内熱交換器の出口側の冷媒の圧力を検知する冷
媒圧力検知手段と、暖房初期起動後の所定期間だけ冷媒
量不足の有無の検知を行ない、その結果冷媒量不足と判
別されたとき前記冷媒圧縮機を停止する制御手段とを備
えることを特徴とする。

【０００７】前記課題を解決するための本発明第２発明
による車両用ヒートポンプ式空調装置は、油圧機器を備
えた車両に設けられる車両用ヒートポンプ式空調装置で
あって、冷媒圧縮機、空気−冷媒室内熱交換器、油−冷
媒熱交換器、空気−冷媒室外熱交換器、除湿用空気−冷
媒室内熱交換器、アキュームレータ、及び減圧装置を有
する冷媒回路と、前記除湿用空気−冷媒室内熱交換器の
着霜を検知する霜付検出手段と、前記霜付検出手段が霜
付を検知した時、前記冷媒圧縮機のオンオフ制御または
間欠吸熱制御を行う制御手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】前記第１発明の構成によると、除湿暖房すると
き、初期起動時に例えば暖房モードで数分間冷媒ガス不
足検知を行ない、その後正規の除湿暖房モードに復帰
し、復帰後はガス不足検知を行なわない制御により、低
圧圧力の不安定時のガス不足検知を防止する。

【０００９】前記第２発明の構成によると、除湿暖房す
るとき、除湿用空気−冷媒室内熱交換器の着霜を検知す
ると、圧縮機のオンオフ制御と間欠吸熱制御により精密
な能力制御を行う。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図２は、建設車両に本発明の第１実施例による
ヒートポンプ式空調装置を搭載した図を示し、図１は、
ヒートポンプ式空調装置の回路構成を示している。図２
に示すように、油圧機器を搭載した車両４７にコントロ
ーラ１８、駆動ユニットケース５０、室内ユニットケー
ス２１、および室外ユニットケース４８が搭載されてい
る。

【００１１】図１に示すように、冷媒が循環する冷媒回
路２５は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機１、冷房時に凝縮
器となり暖房時に配管同様に機能する空気−冷媒室外熱
交換器２、冷房時に冷媒から熱を奪う室外ファン３、冷
房時に冷媒の圧力を減少させる減圧装置１１、暖房時に
冷媒の圧力を減少させる減圧装置１２、空気−冷媒室内
熱交換器４、室内ファン５、暖房時に作動油から熱を奪
って冷媒を蒸発させる蒸発器として作用する油−冷媒熱
交換器６、液冷媒を貯蔵しガス冷媒を圧縮機１に供給す
るアキュームレータ７、四方弁２３、開閉弁１０、１５
等からなっている。

【００１２】そして、開閉弁１５の出口側に除湿暖房時
に冷媒の圧力を減少させるキャピラリ１３が設けられ、
さらに室内ユニットケース２１に取付けられる除湿用空
気−冷媒室内熱交換器１４、逆止弁４０、ガス冷媒不足
検知圧力スイッチ３８が設けられている。また油−冷媒
熱交換器６には、前記油圧機器駆動用の作動油を導く油
流路３４が接続されている。除湿用空気−冷媒室内熱交
換器１４の入口側にはサーボモータ４４によって外気導
入ダンパ４３を開閉するようにしている。

【００１３】制御回路１７に信号を入力するセンサ等
は、除湿用空気−冷媒室内熱交換器１４に吸い込まれる
空気温を検出する内気センサ１６、除湿用空気−冷媒室
内熱交換器１４に霜付きが発生したかどうかを検知する
フロストセンサ３６、ガス不足を検知するガス不足検知
圧力スイッチ３８、外気温を検出する外気センサ４６等
である。また制御回路１７に入力設定信号を入力するコ
ントローラ１８は、冷房、暖房または除湿暖房の各モー
ドに切替えるモード設定ダイヤル１９、室温をリニアに
設定可能な室温設定ダイヤル２０および風量を強中弱オ
フの各設定に調節する風量設定ダイヤル２２からなる。

【００１４】前記制御回路１７によって制御される電気
回路は図３に示すとおりである。制御回路１７の入力側
には、フロストセンサ３６、ガス不足検知圧力スイッチ
３８、内気センサ１６の各電気信号が入力し、コントロ
ーラ１８に含まれる前記のモード設定ダイヤル１９、室
温設定ダイヤル２０、風量調節ダイヤル２２からの電気
信号が入力し、制御回路１７の出力側からは開閉弁１
０、１５、四方弁２３、圧縮機クラッチリレー３３へ電
気信号を出力するようになっている。３１は電源、３２
は圧縮機クラッチ、４２は室内ファン駆動モータであ
る。

【００１５】次に、冷房時、暖房時、除湿暖房時の各動
作について説明する。冷房時、圧縮機１から四方弁２３
を通り圧送される高温高圧の冷媒は、単なる配管として
機能する油−冷媒熱交換器６を通り、空気−冷媒室外熱
交換器２内で室外ファン３により送風された空気と熱交
換し液化し、この液化冷媒は減圧装置１２で減圧膨張
し、開閉弁１０を通り空気−冷媒室内熱交換器４内で室
内ファン５により送風された空気と熱交換し蒸発する。
蒸発したガス冷媒は四方弁２３、ガス不足検知圧力スイ
ッチ３８を通りアキュームレータ７に入り、完全に気液
分離された後、圧縮機１に吸引されて上述の冷凍サイク
ルを循環する。空気−冷媒室内熱交換器４を通る空気
は、冷媒から蒸発熱を奪われて冷却され、室内を冷房す
る。

【００１６】暖房時、圧縮機１から吐出されたガス冷媒
は、四方弁２３を通り空気−冷媒室内熱交換器４を通
り、空気−冷媒室内熱交換器４内で室内ファン５により
送風された空気と熱交換し、凝縮液化され、液化された
冷媒は開閉弁１０を通り減圧装置１１により減圧膨張
し、単なる配管として機能する空気−冷媒室外熱交換器
２を通り、油−冷媒熱交換器６内で作動油から蒸発熱を
奪い蒸発し、蒸発したガス冷媒は四方弁２３、ガス不足
検知圧力スイッチ３８を通りアキュームレータ７で完全
に気液分離された後、圧縮機１に吸引されて上述の冷凍
サイクルを循環する。空気−冷媒室内熱交換器４内の空
気は冷媒から凝縮熱を受け取って加熱され室内を暖房す
る。

【００１７】除湿暖房時、図５に示すように、間欠吸
熱モード、連続除湿モード、停止モードのいずれか
のモードに設定する。間欠吸熱モードは、開閉弁１０を
例えば１０秒をオンし、２０秒をオフにし、このオンオ
フを３０秒間隔で繰り返す。そして、開閉弁１５をオ
ン、圧縮機１をオンとする。連続除湿モードは、開閉
弁１０をオフし、開閉弁１５をオン、圧縮機１をオンに
する。停止モードは開閉弁１０、開閉弁１５および圧
縮機１のいずれもオフにする。

【００１８】除湿暖房時の前記の各モードにおけ
る暖房能力および除湿能力は、その相対的能力について
図６に示す通りである。間欠吸熱モードにおいては暖房
能力が相対的に大きく除湿能力は低く、連続除湿モード
は暖房能力は相対的に低く除湿能力は高い。停止モード
においては暖房能力および除湿能力とも０である。除湿
暖房時、除湿暖房モードは選択され、室内ファン５がオ
ンしている場合、まず暖房モード起動になる。これは、
ガス不足の的確な判定を行なうために除湿暖房時の起動
初期において冷凍サイクルを暖房状態にしてガス不足を
判定するものである。ガス不足判定後、ガス不足と判定
した場合、圧縮機１の動作を停止する。ガス不足がない
と判定された場合、除湿暖房モードに入るが、この除湿
暖房モードは設定室温Ｔ₀ と内気センサ検知温Ｔｉとを
比較して得られた温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｉ−Ｔ₀ ）の値
に従って３種の制御状態に制御される。

【００１９】 ΔＴ≦０の場合 間欠吸熱モードである。この場合、設定室温Ｔ₀ に対し
内気センサ検知温Ｔｉが低いのであるから間欠吸熱によ
り除湿運転を行なう。この場合除湿を行ないつつ室温を
上昇させるため、間欠的に油−冷媒熱交換器６に冷媒を
流し、開閉弁１０のオンオフにより暖房熱源から間欠的
に吸熱する。フロストセンサ３６によって霜付が検知さ
れた場合、室温の上昇を確保するため冷凍サイクルを暖
房モードにし、除湿用空気−冷媒室内熱交換器１４への
冷媒流入を止める。

【００２０】 ０＜ΔＴ≦１の場合 連続除湿モードである。この場合、内気センサ検知温Ｔ
ｉが設定室温Ｔ₀ よりも１℃以内で高いから、暖房能力
は不要であるため連続運転による除湿作動を行なう。霜
付が検知された時、圧縮機クラッチ３２をオフする。連
続除湿モードでは、室内空気を冷却除湿し、再度加熱す
る方式であり、冷却により吸熱した熱量は圧縮機１の仕
事分の熱量を加えて室内に放熱される。従って圧縮機１
の仕事分の熱量が室内に与えられるため、室温は緩やか
に上昇する。

【００２１】 ΔＴ＞１の場合 設定室温Ｔ₀ に対し内気センサ検知温Ｔｉが高いのであ
るから、放熱は不要となるので圧縮機１をオフにする。
この領域では通常冷房モードを使用する。次に、図４に
示すフローチャートに基づいて各機器の作動状態を説明
する。まずステップ５１で除湿モードか否かを判別し、
除湿モードであればステップ５２に進み、室内ファン５
がオンであるか否かを判別する。室内ファン５がオフで
あればステップ５１に戻り、室内ファン５がオンであれ
ばステップ５３に進み、四方弁２３を暖房側に開にし、
ステップ５４に進み、開閉弁１０を開にし、ステップ５
５に進み圧縮機１をオンにする。ステップ５３、５４、
５５は暖房モード起動時である。ステップ５５からステ
ップ５６に進むと、ガス不足検知圧力スイッチ３８によ
り冷媒ガス不足か否かを判別する。ここで冷媒ガス不足
が判別されるとステップ６３に進み圧縮機１のクラッチ
をオフにし、このルーチンを終了する。

【００２２】ステップ５６において冷媒ガス不足である
と判定されると、ステップ５７に進み、設定室温Ｔ₀ と
内気センサ検知温Ｔｉとの温度差ΔＴ＝Ｔｉ−Ｔ_O の値
が、ΔＴ≦０（間欠吸熱モード）、０＜ΔＴ≦１の
場合（連続除湿モード）、ΔＴ＞１（停止モード）で
あるか否かを判別する。 ΔＴ≦０の場合、ステップ５８に進み除湿用空気−
冷媒室内熱交換器１４が霜付であるか否かを判定し、霜
付であればステップ６０に進み開閉弁１５を閉じ、開閉
弁１０を開にし、霜付でなければステップ６１に進み開
閉弁１５を開、開閉弁１０をオンオフ制御する。

【００２３】 ０＜ΔＴ≦１の場合、ステップ５７か
らステップ５９に進み、除湿用空気−冷媒室内熱交換器
１４が霜付かどうかを判別し、霜付であればステップ６
３に進み圧縮機１のクラッチをオフにし、霜付でなけれ
ばステップ６２に進み開閉弁１５を開、開閉弁１０を閉
にする。 ΔＴ＞１の場合、ステップ５７からステップ６３に
進み圧縮機１のクラッチをオフにし、このルーチンを終
了する。

【００２４】図４に示すフローチャートから理解される
ように、暖房モード起動時初期において開閉弁１０を
開、開閉弁１５を閉にし、暖房モードの状態でガス不足
を判別するのである。これにより冷媒ガス不足の本来の
正しい検知が可能になり、誤検知が回避される。次に、
除湿暖房時の着霜防止制御を図７に基づいて説明する。

【００２５】間欠吸熱モード時、図７（Ａ）に示すよ
うに、除湿用空気−冷媒室内熱交換器１４等に着霜する
と暖房運転に切替え、着霜が除去されると間欠吸熱モー
ドに復帰する。また連続除湿モード時、図７（Ｂ）に
示すように、圧縮機１のオンの状態で着霜が発生すると
圧縮機１をオフにし、圧縮機１のオフの状態で着霜が発
生すると、圧縮機１をオンにする。このようにして着霜
防止制御を図る。

【００２６】次に、本発明の第２実施例による車両用ヒ
ートポンプ式空調装置の作動を図８に示すフローチャー
トに基づいて説明する。まずステップ７１で室内ファン
５がオンか否かを判別し、オフであればこのルーチンを
終了し、オンであればステップ７２に進み、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７３に
進み四方弁２３を冷房位置にし、ステップ７４に進み開
閉弁１５を閉じ開閉弁１０を開にし、次いでステップ７
５に進み室外ファンモータ４２をオンし、ステップ７６
に進み温度調節スイッチがオンであるかを判別する。温
度調節スイッチがオンであればステップ７７に進み圧縮
機１をオンし、温度調節スイッチがオフであればステッ
プ８６に進み圧縮機１をオフにする。ステップ７２にお
いて冷房モードでないと判別された場合、ステップ７８
に進み四方弁２３を暖房位置にし、ステップ７９に進み
除湿モードか否かを判別し、除湿モードでなければ暖房
モードとなり、ステップ８０に進み開閉弁１５を閉、開
閉弁１０を開にしステップ７６に続く。ステップ７９で
除湿モードであると判別されると、ステップ８７に進み
ΔＴ≦０であるかを判別し、ΔＴ≦０であると、ステッ
プ８１に進み除湿用空気−冷媒室内熱交換器１４に霜付
が発生しているか否かを判別し、霜付が発生している場
合には暖房モードにしステップ８０に続く。ステップ８
１で除湿用空気−冷媒室内熱交換器１４に霜付が発生し
ていないと判別されると、ステップ８２に進み開閉弁１
５と１０を間欠作動し、ステップ７７に進む。ステップ
８７においてΔＴ＞０と判別されるとステップ８３に進
み、ΔＴ≦１であるか否かを判別し、ΔＴ≦１であると
判別されると、ステップ８４に進み除湿用空気−冷媒室
内熱交換器１４に霜が発生したか否かを判別し、霜が発
生している場合ステップ８６に進み圧縮機１をオフに
し、霜が発生していない場合はステップ８５に進み開閉
弁１５を開、開閉弁１０を閉にし、連続除湿モードにす
る。ステップ８３においてΔＴ＞１であると判別される
と、ステップ８６に進み圧縮機１をオフにしこのルーチ
ンを終了する。

【００２７】なお、本発明の前記実施例においては、冷
房時、暖房時、除湿暖房時に選択的に冷媒回路を切替え
る四方弁２３を設けているが、本発明の他の実施例にお
いては、四方弁２３に代えて複数の開閉弁を用いても良
い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用ヒ
ートポンプ式空調装置によれば、作動油を熱源とするヒ
ートポンプ式空調装置において除湿用空気−冷媒室内熱
交換器を付加し、除湿暖房を可能にし、とかく冷媒量が
不足しがちな除湿暖房モードににガス冷媒量の過不足を
誤検知なく的確に検知することができるという効果があ
る。

【００２９】また本発明の車両用ヒートポンプ式空調装
置によれば、除湿暖房時、室温に応じて間欠吸熱モード
と連続除湿モードを段階的に切り替え制御するので精密
な制御により快適な除湿暖房を行なえるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるヒートポンプ式空調
装置の概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施例によるヒートポンプ式空調
装置を搭載した建設車両の部分斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例による電気回路を示す概略
構成図である。

【図４】本発明の第１実施例による制御フローを示すフ
ローチャート図である。

【図５】本発明の第１実施例による除湿暖房時および暖
房時の各モードの機器の状態を示す図である。

【図６】本発明の第１実施例による除湿暖房時の間欠吸
熱モードと連続除湿モードにおける暖房能力および除湿
能力を対比した図である。

【図７】本発明の第１実施例による着霜防止制御を説明
するための図であって、（Ａ）は間欠吸熱モード時の制
御を示す図であり、（Ｂ）は連続除湿モード時の制御を
示す図である。

【図８】本発明の第２実施例によるヒートポンプ制御を
示すフローチャート図である。

【図９】従来のヒートポンプ式空調装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷媒圧縮機 ２ 空気−冷媒室外熱交換器 ３ 室外ファン ４ 空気−冷媒室内熱交換器 ５ 室内ファン ６ 油−冷媒熱交換器 ７ アキュームレータ １０、１５ 開閉弁 １２ 第１減圧装置 １３ 第２減圧装置（キャピラリ） １４ 除湿用空気−冷媒室内熱交換器 １７ 制御回路（制御手段） ２３ 四方弁 ２５ 冷媒回路 ３６ フロストセンサ（霜付検出手段） ３８ 冷媒不足検知圧力スイッチ（冷媒圧力検知手
段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧機器を備えた車両に設けられる車両
   用ヒートポンプ式空調装置であって、 冷媒圧縮機、空気−冷媒室内熱交換器、油−冷媒熱交換
   器、空気−冷媒室外熱交換器、除湿用空気−冷媒室内熱
   交換器、アキュームレータ、及び減圧装置を有する冷媒
   回路と、 前記除湿用空気−冷媒室内熱交換器の出口側の冷媒の圧
   力を検知する冷媒圧力検知手段と、 暖房初期起動後の所定期間だけ冷媒量不足の有無の検知
   を行ない、その結果冷媒量不足と判別されたとき前記冷
   媒圧縮機を停止す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用空調装置。
2. 【請求項２】 油圧機器を備えた車両に設けられる車両
   用ヒートポンプ式空調装置であって、 冷媒圧縮機、空気−冷媒室内熱交換器、油−冷媒熱交換
   器、空気−冷媒室外熱交換器、除湿用空気−冷媒室内熱
   交換器、アキュームレータ、及び減圧装置を有する冷媒
   回路と、 前記除湿用空気−冷媒室内熱交換器の着霜を検知する霜
   付検出手段と、 前記霜付検出手段が霜付を検知した時、前記冷媒圧縮機
   のオンオフ制御または間欠吸熱制御を行う制御手段とを
   備えることを特徴とする車両用ヒートポンプ用空調装
   置。