JPH09272333A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両運転中における、冷熱源通過モードから
温熱源通過モードへの切替を確実に防止して、凝縮水の
蒸発による窓の曇りを防止する。 【解決手段】 室内熱交換器１１、１２を蒸発器として
作用させる冷房モードと、この室内熱交換器１１、１２
を凝縮器として作用させる通過させる暖房モードとを切
替設定できる車両用空調装置において、冷房モードの運
転時間が所定時間以上となったときは、車載２次電池９
２の充電中もしくは充電直後であるときに、暖房モード
を設定する。これにより、冷房運転を一定時間行なった
ら、外部電源に接続して車載２次電池９２を充電してい
る間又は充電直後のみに、暖房運転を行ない、室内熱交
換器１１、１２に付着した凝縮水を強制的に蒸発させ、
排出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空内熱交換器を、
凝縮器と蒸発器との両方に使用するようにしたヒートポ
ンプ式の車両用空調装置に関するもので、電気自動車用
として好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヒートポンプ式の車両用
空調装置においては、空内熱交換器を蒸発器として使用
し、蒸発器にて送風空気を冷却、除湿する冷房運転を所
定時間以上行うと、空内熱交換器表面に凝縮水が付着す
る。従って、この凝縮水の付着後に、冷房運転を暖房運
転に切替えて、空内熱交換器を凝縮器として使用する
と、今まで、空内熱交換器表面に付着していた凝縮水が
凝縮器の放熱作用により急激に蒸発し、車室内湿度を高
めて車両窓ガラスを曇らせてしまう場合がある。

【０００３】そこで、特開平４−２５２７１９号公報で
は、上記問題を解決するための車両用空調装置を提案し
ている。この従来技術では、操作スイッチにより、空内
熱交換器を冷房運転（冷熱源通過モード）から暖房運転
（温熱源通過モード）に切替え時、モード変更を許容す
る確定信号の入力があった場合のみ、モード変更を許容
するようにしており、前記確定信号としては、確認操作
スイッチからの信号又は車両停止信号を用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の確認操
作スイッチ信号もしくは車両停止信号もしくはそれらの
組み合わせを用いた場合、信号待ち等の短時間の車両停
止においても、冷熱源通過モードから温熱源通過モード
への変更を許容するため、凝縮水の蒸発による車両窓ガ
ラスの曇りが残ったままの状態で、車両が再発進してし
まう場合が発生する。従って、この場合は、窓ガラスの
曇りが車両の安全な運転を妨げることになり、必ずしも
安全を確保できるとは言えない。

【０００５】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
車両運転中における、凝縮水の蒸発による車両窓ガラス
の曇り発生を確実に防止できる車両用空調装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１〜３
記載の発明では、室内熱交換器（１１、１２）に冷熱源
を通過させる冷熱源通過モードと、この室内熱交換器
（１１、１２）に温熱源を通過させる温熱源通過モード
とを切替設定するようにした車両用空調装置において、
冷熱源通過モードの運転時間が所定時間以上となったと
きは、車載２次電池（９２）の充電中もしくは充電直後
であるときに、温熱源通過モードを設定することを特徴
としている。

【０００７】これにより、冷房運転等の冷熱源通過モー
ドの運転を一定時間行なったら、外部電源に接続して車
載２次電池（９２）を充電している間又は充電直後のみ
に、暖房運転等の温熱源通過モードの運転を行ない、室
内熱交換器（１１、１２）に付着した凝縮水を強制的に
蒸発させ、排出することができる。従って、車両運転中
の窓ガラスの曇りを確実に防止でき、車両運転上の安全
確保にとって、極めて有益である。

【０００８】また、請求項２記載の発明では、温熱源通
過モードを設定するときに、室内熱交換器（１１、１
２）を配置したダクト（１０）への空気吸入を室外空気
吸入状態としているから、凝縮水の蒸発水分を含む空気
をダクト（１０）、車室内を通って車室外へ排出でき
る。従って、温熱源通過モード運転時における、窓ガラ
スの曇り発生をも抑制できる。

【０００９】また、請求項３記載の発明では、冷熱源通
過モードの運転時間が所定時間以上で、２次電池（９
２）の充電中もしくは充電直後であり、かつ、２次電池
（９２）の容量が設定値以上であるときに、温熱源通過
モードを設定しているから、２次電池（９２）の容量不
足のときは温熱源通過モードの運転より２次電池（９
２）の充電を優先的に行って、２次電池（９２）の充電
時間を短縮できる。

【００１０】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。本実施形態は本発明を電気自動車用
の空調装置に適用した例を示しており、図１は電気自動
車用空調装置の室内ユニット１の構成を示す。室内ユニ
ット１はブロワユニット２と第１ユニット３と第２ユニ
ット４とから構成されている。

【００１２】ブロワユニット２には内外気切替装置５が
設けられ、この内外気切替装置５は切替ドア６を有し、
この切替ドア６の回動位置を変更することにより室内空
気導入口７からの内気と室外空気導入口８からの外気と
を選択的に導入できるようになっている。また、ブロワ
ユニット２には周知の遠心多翼ファンを有する送風機９
が設けられ、送風機モータ９ａの駆動により送風機９が
回転して、内外気切替装置５を介して第１ユニット３に
内気又は外気が導入される。

【００１３】第１ユニット３と、その下流側の第２ユニ
ット４とにより、送風空気を車室内へ導くダクト１０が
形成され、第１ユニット３内には室内第１熱交換器１１
が配置されている。一方、第２ユニット４内には室内第
２熱交換器１２及び補助電気ヒータ１３、１４が配置さ
れている。補助電気ヒータ１３、１４は、例えば出力５
００ワット程度のＰＴＣ素子が使用される。

【００１４】第２ユニット４には周知の複数の吹出口が
分岐して設けられている。即ち、自動車窓部に向けて空
気を吹き出すデフ吹出口１５と、乗員の足元に向けて空
気を吹き出すヒート（フット）吹出口１６と、乗員の頭
胸部に向けて空気を吹き出すフエィス（ベント）吹出口
１７ａ、１７ｂ、１７ｃが設けられている。中央のフエ
ィス吹出口１７ａは車室内の計器盤中央部に設けられ、
左右のフエィス吹出口１７ｂ、１７ｃは車室内の計器盤
の左右両サイドに設けられている。また、各吹出口１
５、１６、１７ａ、１７ｂ、１７ｃには吹出口切替ダン
パ１８〜２２が配置されている。

【００１５】図２は、上記電気自動車用空調装置の冷凍
サイクルの冷媒回路を示す。圧縮機２３は冷媒の吸入・
圧縮・吐出を行うものであり、密閉容器内に図示しない
電動モータとともに収納され、同モータにて駆動され
る。圧縮機２３の吐出通路側には四方電磁切替弁２５が
配置されており、四方電磁切替弁２５の切替により圧縮
機２３の吐出冷媒が室内第２熱交換器１２側もしくは室
外熱交換器２６側に供給される。

【００１６】室外熱交換機２６は、車両において、冷房
運転時・暖房運転時とも十分室外空気を取り入れやすい
位置に配置され、室外送風機５１の送風する外気と熱交
換するようになっている。一方、室内第２熱交換器１２
と室内第１熱交換器１１とは除湿用のキャピラリチュー
ブ２７を介して直列に接続されている。このキャピラリ
チューブ２７には可逆電磁弁２８が並列に接続され、こ
の可逆電磁弁２８は、室内第１熱交換器１１から室内第
２熱交換器１２側へは常に冷媒流れを許容し、逆方向の
流れは電磁弁コイルに通電された時に導通させ、非通電
時は非導通とするものである。

【００１７】また、室外熱交換器２６と室内第１熱交換
器１１との間は、直列に接続されたキャピラリチューブ
２９、３０を介して接続されている。冷房用のキャピラ
リチューブ２９には逆止弁３１が並列に接続され、暖房
用のキャピラリチューブ３０には逆止弁３２が並列に接
続されている。アキユームレータ３４は圧縮機２３に吸
入される冷媒を気液分離し、液冷媒を貯蔵しておき、ガ
ス冷媒のみ圧縮機２３へ導出する気液分離器である。

【００１８】一方、図３に示すように、上記冷凍サイク
ルの圧縮機２３を駆動するモータはインバータ３６によ
って駆動される。このインバータ３６は車両駆動用の電
源である二次電池（バッテリ）９２から供給される、例
えば２００〜３００Ｖの直流電力を交流電力に変換し、
その交流周波数によって圧縮機駆動用モータの回転数を
制御する。

【００１９】図４は本実施形態による空調装置のコント
ロールパネル１３３を示す。コントロールパネル１３３
は電気自動車の車室内計器盤の運転席近傍に設置される
もので、このパネル１３３には車室内への吹出モードを
切り替える吹出モードスイッチ１３４、送風機速度を切
り替えるブロワスイッチ１３５、内外気切替スイッチ１
３６、運転モードスイッチ１３７、１３８、温度コント
ロールレバー１３９が配置されている。

【００２０】図３に示すように、空調用電子制御装置
（ＥＣＵ）６８にはマイクロコンピータ４７が内蔵され
ている。空調用電子制御装置６８には図４のコントロー
ルパネル１３３の各種スイッチ、表示灯等が接続され、
マイクロコンピータ４７はコントロールパネル１３３の
各種スイッチやレバーの操作状態や、内気温、外気温、
日射量、冷凍サイクル運転状況等を感知する各種センサ
ー４０からの信号が入力される。また、空調用電子制御
装置６８にはインバータ３６、およびその他の空調用機
器４１が接続され、マイクロコンピータ４７はこれらの
各電気機器を駆動制御する。

【００２１】一方、図５に示すように、前述の二次電池
９２は、充電回路９３を通して外部電源１０１によって
充電されるようになっており、この充電回路９３は、充
電制御手段である充電制御回路１０２によって制御され
る。充電中、二次電池９２に流れ込む充電電流は、電流
検出手段である電流センサ１０３によって検出され、そ
の検出信号が充電制御回路１０２と空調用電子制御装置
６８の双方に入力される。

【００２２】この場合、充電制御回路１０２は、電流セ
ンサ１０３の出力信号から充電電流と充電電圧（２次電
池電圧）を判定し、充電回路９３を制御し、充電電流と
２次電池電圧を図６に示すように制御する。つまり、充
電初期は充電回路９３の最大充電能力（最大充電電流Ｉ
ｍａｘ）で充電する。これにより、２次電池電圧が徐々
に上昇し、この２次電池電圧が定格電圧Ｖｍａｘに達す
ると、以後、２次電池電圧が定格電圧Ｖｍａｘを越えな
いように充電電流をセーブして充電する定電圧充電を行
う。この後は、充電電流が徐々に低下し、この充電電流
が最小値Ｉｍｉｎになったときに、以後、その最小電流
Ｉｍｉｎで定電流充電を充電完了まで行う。

【００２３】充電中、空調用機器４１を作動させると、
充電制御回路１０２は、電流センサ１０３の出力信号か
ら充電電流を判定して、空調装置２０の作動前の充電電
流に対して空調用機器４１の消費電流分を増加させるよ
うに充電回路９３を制御し、空調用機器４１の作動中も
図７の充電特性を保つように充電する。次に、上記構成
において、本実施形態の電気自動車用空調装置の作動を
説明する。いま、運転モードスイッチ１３７の冷房運転
スイッチ１３７Ａにより冷房運転が設定されると、マイ
クロコンピータ４７は図２での四方電磁切替弁２５を圧
縮機２３から吐出された冷媒が室外熱交換器２６に向か
うように切り替える。この結果、圧縮機２３から吐出さ
れた高温高圧の冷媒は室外熱交換器２６で凝縮して高温
のまま液化し、次いで、逆止弁３２を通過して冷房用キ
ャピラリチューブ２９で断熱膨張し低温低圧の霧状状態
となり、室内第１熱交換器１１に流入する。

【００２４】この室内第１熱交換器１１で送風機９より
送風された空気と熱交換し、空気から気化熱を奪って空
気を冷却、除湿する。そして、冷媒はこの熱交換により
蒸発して可逆電磁弁２８を介して室内第２熱交換器１２
に流入し、同様に熱交換して、送風空気を冷却、除湿す
る。つまり、冷房運転の際は、室内第１、第２熱交換器
１１、１２は冷熱源通過モードとなる。

【００２５】その後、上記室内第１、第２熱交換器１
１、１２を通過して蒸発したガス冷媒は四方電磁切替弁
２５を経てアキュムレータ３４に流入し、このアキュム
レータ３４にてガス冷媒と液冷媒とに分離されてガス冷
媒のみが圧縮機２３に吸入される。この冷房運転におい
ては、室内熱交換器１１、１２の冷却作用により空気中
の水分が凝縮して、室内熱交換器１１、１２の表面には
凝縮水が付着する。

【００２６】一方、運転モードスイッチ１３７の暖房運
転スイッチ１３７Ｂにより暖房運転が設定された際に
は、マイクロコンピータ４７は圧縮機２３から吐出され
た高温高圧の冷媒が室内第２熱交換器１２側に向かうよ
うに四方電磁切替弁２５を切り替える。また、マイクロ
コンピータ４７は可逆電磁弁２８を開弁し、除湿用キャ
ピラリチューブ２７を通過することなく室内第１熱交換
器１１側へ冷媒が流れるようにする。その結果、圧縮機
２３から吐出された冷媒は室内第２熱交換器１２と室内
第１熱交換器１１との双方で凝縮する。この際、凝縮熱
をダクト１０内を流れる空気に放出して空気が加熱され
る。つまり、暖房運転の際は、室内第１、第２熱交換器
１２、１１は温熱源通過モードとなる。

【００２７】そして、室内熱交換器１２、１１にて凝縮
された冷媒は、逆止弁３１を通り暖房用キャピラリチュ
ーブ３０に流入する。そして、この暖房用キャピラリチ
ューブ３０にて冷媒は断熱膨張し低温低圧の霧状状態と
なり、この低温の冷媒は室外熱交換器２６において室外
空気から吸熱して蒸発し、ガス冷媒となる。次いで、こ
のガス冷媒は、四方電磁切替弁２５を経てアキュムレー
タ３４に流入し、液冷媒を分離後、ガス冷媒のみが圧縮
機２３に吸入される。

【００２８】さらに、運転モードスイッチ１３７の除湿
運転スイッチ１３７Ｃにより除湿運転が設定された際に
は、マイクロコンピータ４７は四方電磁切替弁２５を暖
房時と同様に圧縮機２３からの冷媒を室内第２熱交換器
１２側を流すように切り替える。また、マイクロコンピ
ータ４７は可逆電磁弁２３を閉弁する。そのため、圧縮
機２３から吐出された高温高圧の冷媒は室内第２熱交換
器１２に流入し、凝縮される。

【００２９】そして、この凝縮した冷媒はキャピラリチ
ューブ２７を通過する際に断熱膨張し低温低圧の霧状状
態となり、室内第１熱交換器１１に流入する。従って、
室内第１熱交換器１１で冷媒は蒸発し、ガス冷媒とな
る。このガス冷媒は逆止弁３１を通り、さらに、キャピ
ラリチューブ３０、室外熱交換器２６および四方電磁切
替弁２５を経てアキュムレータ３４に流入する。

【００３０】つまり、除湿運転時には室内第１熱交換器
１１は蒸発器として作用して空気が冷却、除湿され、空
気中の水分が凝縮して凝縮水として排出されるととも
に、室内第２熱交換器１２は凝縮器として作用し、水分
を除去された空気を加熱するので、乾燥した空気を車室
内に吹き出すことができる。この除湿運転において、室
内第１熱交換器１１の表面には凝縮水が付着する。

【００３１】一方、マイクロコンピータ４７は室内熱交
換器１１、１２の凝縮水蒸発による窓ガラスの曇りを防
止するための制御を実行する。この制御を、図７に示す
フローチャートに従って説明すると、図７の制御ルーチ
ンは、空調用電子制御装置６８が車載電源をなす二次電
池９２から充電される低電圧の二次電池（図示せず）に
電気的に結線され、電源の供給を受けることによりスタ
ートし、この電源供給を受けている間は常に実行され
る。

【００３２】まず、ステップ１００により室内第１、第
２熱交換器１１、１２の冷熱源通過モード運転（冷運
転）の時間、すなわち、冷房運転又は除湿運転の時間を
読み込む。この冷熱源通過モード運転の時間はタイマー
手段にてカウントされる。次に、ステップ１０１（第１
の判定手段）にてこの冷熱源通過モード運転を設定時間
（室内熱交換器表面に凝縮水が付着するに必要な時間、
例えば５分間）以上行なったかを判定し、ＮＯであれば
ステップ１１０に進み、通常運転モードを行う。すなわ
ち、運転モードスイッチ１３７の操作通りのモードの運
転を行なう。

【００３３】ステップ１０１の判定がＹＥＳの場合は、
ステップ１０２に進み、冷熱源通過モード運転の記憶を
セットする。同時に、冷熱源通過モード運転の時間をカ
ウントするタイマー手段のカウント時間を０にリセット
する。次のステップ１０３（第２の判定手段）にて、二
次電池９２が充電中かどうかを判定し、ＮＯであれば、
ステップ１０７で、温熱源通過モード運転（温運転）、
すなわち暖房又は除湿運転の要求が運転モードスイッチ
１３７の操作により、あるか否かを判定する。この時、
暖房運転の要求がないときはステップ１１０に進み、通
常運転モードを行う。 また、暖房運転の要求がある時
はステップ１０８に進み、暖房運転モード表示灯（ＬＥ
Ｄ）１３７Ｂ′（図４参照）を点滅させ、暖房運転を受
け付けない状態にあること（温熱源通過モード運転不可
の状態）を乗員に表示する。

【００３４】このように、二次電池９２が充電中でない
ときは、冷房運転を以前、設定時間以上行った場合は冷
房運転スイッチ１３７Ａを操作することにより冷房運転
のみを可能とする。また、冷熱源通過モード運転の中
で、除湿運転を以前、設定時間以上運転した場合は、冷
房運転と除湿運転のみ各々の運転スイッチ１３７Ａ、１
３７Ｃを操作することにより可能とする。

【００３５】ステップ１０７において、除湿運転の要求
がある時は、除湿運転を以前、設定時間以上行った場合
に限り、判定がＮＯとなり、ステップ１１０へ進む。し
かし、以前冷房運転を設定時間以上運転した場合はステ
ップ１０７の判定がＹＥＳとなり、ステップ１０８で除
湿運転モード表示灯（ＬＥＤ）１３７Ｃ′を点滅させ、
除湿運転を受け付けない状態にあること（温熱源通過モ
ード運転不可の状態）を乗員に表示する。

【００３６】次に、ステップ１０９に進み、冷房運転の
みを冷房運転スイッチ１３７Ａの操作により可能とす
る。一方、ステップ１０３にて、充電中（ＹＥＳ）の場
合は、ステップ１０４（第３の判定手段）で２次電池容
量（例えば、２次電池電圧）が設定値以上かを判定し、
ＮＯであれば、ステップ１０３へ戻り、２次電池容量が
設定値以上になると、判定がＹＥＳとなり、ステップ１
０５（温熱源通過モード設定手段）により暖房運転を所
定時間（例えば、５分間）行ない、室内熱交換器１１又
は１２に凝縮した凝縮水を蒸発させる。この暖房運転を
行うとき、内外気切替装置５の切替ドア６を外気導入状
態に設定することにより、凝縮水の蒸発水分を含む空気
をダクト１０、車室内を通って車室外へ排出できる。従
って、上記暖房運転時における、窓ガラスの曇り発生を
も抑制できる。

【００３７】その後、ステップ１０６により、冷熱源通
過モード運転の記憶をリセットする。なお、冷熱源通過
モード運転の時間をカウントするタイマー手段は、冷熱
源通過モード運転が開始されると、その運転時間のカウ
ントを開始し、ステップ１０２にてカウント時間を０に
リセットする。以上の制御によれば、冷熱源通過モード
運転が所定時間以上行われて、室内熱交換器１１、１２
の表面に凝縮水が付着している条件下では、２次電池９
２の充電中のみに、ステップ１０５により温熱源通過モ
ード運転を行うことを可能としている。従って、走行
中、停車中にかかわらず、電気自動車の運転中に、冷房
運転モード→暖房運転モードおよび除湿運転モードへの
切替、あるいは除湿運転モード→暖房運転モードへの切
替が確実に阻止されるので、これら運転モードの切替時
に発生する窓ガラスの曇りを未然に防止できる。 （他の実施形態）なお、上述の実施形態は、２次電池９
２の充電中に温熱源通過モード運転を行って、室内熱交
換器１１、１２に付着した凝縮水を蒸発、排出させるよ
うにしたが、電気自動車の２次電池９２の充電は、通
常、夜間に数時間かけて行われ、２次電池９２の充電完
了後から、電気自動車の次回の運転開始までの間にはか
なりの長い時間間隔がおかれるので、２次電池９２の充
電直後の設定時間（５分間程度）の間に、温熱源通過モ
ード運転を行って、室内熱交換器１１、１２に付着した
凝縮水を蒸発、排出させてもよい。

【００３８】また、前記実施形態では、室内熱交換器と
して、第１、第２の２つの室内熱交換器１１、１２を用
いて、除湿モードが可能なヒートポンプサイクルを構成
したが、室内熱交換器を１つにして、除湿モードがな
く、冷房モードと暖房モードのみのサイクルとしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における車両用空調装置の
室内ユニット部分の概略配置図である。

【図２】図１の車両用空調装置の冷凍サイクル図であ
る。

【図３】図１の車両用空調装置の電気制御ブロック図で
ある。

【図４】図１の車両用空調装置のコントロールパネルの
正面図である。

【図５】図１の車両用空調装置の電気回路部と車載２次
電池の充電制御回路部との関係を示す電気ブロック図で
ある。

【図６】車載２次電池の充電制御特性図である。

【図７】本発明の一実施形態の作動を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

９…送風機、１０…ダクト、１１…室内第１熱交換器、
１２…室内第２熱交換器、９２…２次電池。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風機（９）と、この送風機（９）によ
   り送風される室内空気または室外空気を車室内へ導くダ
   クト（１０）と、このダクト（１０）内に配置され、前
   記送風空気と熱交換する室内熱交換器（１１、１２）と
   を備え、 この室内熱交換器（１１、１２）に冷熱源を通過させる
   冷熱源通過モードとこの室内熱交換器（１１、１２）に
   温熱源を通過させる温熱源通過モードとを切替設定する
   ようにした車両用空調装置において、 前記冷熱源通過モードを所定時間以上実行したことを判
   定する第１の判定手段（ステップ１０１）と、 車載電源をなす２次電池（９２）の充電中もしくは充電
   直後であることを判定する第２の判定手段（ステップ１
   ０３）と、 前記第１および第２の判定手段からの判定結果を受け、
   前記冷熱源通過モードの運転時間が所定時間以上で、か
   つ前記２次電池（９２）の充電中もしくは充電直後であ
   るときに、前記温熱源通過モードを設定する温熱源通過
   モード設定手段（ステップ１０５）とを備えることを特
   徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記温熱源通過モード設定手段（ステッ
   プ１０５）により温熱源通過モードが設定されるとき
   に、前記ダクト（１０）への空気吸入を室外空気吸入状
   態とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調
   装置。
3. 【請求項３】 前記２次電池（９２）の容量が設定値以
   上であることを判定する第３の判定手段（ステップ１０
   ４）を備え、 前記温熱源通過モード設定手段（ステップ１０５）は、
   前記第１ないし第３の判定手段からの判定結果を受け、
   前記冷熱源通過モードの運転時間が所定時間以上で、前
   記２次電池（９２）の充電中もしくは充電直後であり、
   かつ、前記２次電池（９２）の容量が設定値以上である
   ときに、前記温熱源通過モードを設定することを特徴と
   する請求項１または２に記載の車両用空調装置。