JPH10114213A - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寒冷な環境においても、短時間でデフロスタ
から充分な温度の温風が吹出す冷凍サイクルを用いた
「自動車用空気調和装置」を提供する。 【解決手段】 外気温度が所定の温度以下であって、コ
ンプレッサ（７）の吐出する冷媒の温度が所定の温度以
下でデフロスタが設定された場合には、デフロスタ吹出
口（１０）と共にフット吹出口（１３）からも温風を吹
出し、さらに内気取込み口（１２ｂ）のみから内気を取
込み、コンプレッサ（７）の目標周波数を最大に設定す
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、空調用温水加熱源
を持たない電気自動車等に好適な自動車用空気調和装置
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】走行駆動源にバッテリ駆動の電気モータ
を使用する電気自動車においては、内燃焼機関駆動の自
動車のように走行駆動源の熱を利用しない、いわゆるヒ
ートポンプ式の空気調和装置を用いて車室内の空気調和
を行うことが考えられている。このヒートポンプ式空気
調和装置を用いると、車室内を暖房する場合でも熱源と
して電気モータの熱を利用せずに、冷媒を循環すること
により得られる熱を利用することにより、比較的に容易
に高熱源が得られるために実用的な暖房が可能となる。

【０００３】一般的に自動車用の空気調和装置では、例
えば図４に矢線Ａで示すように自動車の助手席の足元か
ら車室内の空気を取り入れ、この空気を温度調整して車
室内に吹出している。車室内には温度調整された空気を
吹出すための吹出口が複数設けられていて、空気調和の
モードおよび乗員の好みによって切り替えられるように
なっている。またこのような空気調和装置を有する自動
車には、窓ガラスに付着した水滴や氷の粒を除去するた
めに、比較的高温にした空気を窓ガラス内面に向けて吹
付ける構成が備えられている。この構成を、以降デフロ
スタと記すものとする。図中にデフロスタの吹出口１０
を記す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな冷凍サイクルを利用した構成の自動車用空気調和装
置では、コンプレッサで圧縮された比較的高温の冷媒を
車室内の熱交換器に導いて暖房を行っている。よってコ
ンプレッサの温度がある程度高まるまでは冷媒の温度も
高められないため温風が吹出してこない。その上デフロ
スタを機能させると、デフロスタ吹出口１０から吹き出
された温風は、低温の窓ガラスに当たって冷やされ、再
び内気の取入口に取り込まれるために、エバポレータに
よる冷媒の温度上昇の効率が低くなる。よって冷凍サイ
クルの立ち上がりがいっそう遅れ、デフロスタ運転の開
始から、吹出す空気が暖まって窓ガラスの曇り除去の効
果を発揮するまでにるまでに時間がかるという課題があ
った。このような課題は、特に空気の温度の低い冬季に
は重要となる。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みて行われたもの
であって、冷凍サイクルを利用した空気調和装置でのデ
フロスタの即暖性の高い自動車用空気調和装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の自動車用
空気調和装置は、コンプレッサから吐出された冷媒を利
用して、取入れた空気を加熱することにより車室内の暖
房を行う構成を有する自動車用空気調和装置において、
加熱した空気を自動車の窓に向けて吹き出すデフロスタ
吹出口と、加熱した空気を自動車室内に向けて吹き出す
空調用吹出口と、前記デフロスタ吹出口を空気の吹出口
として選択する吹出口選択手段と、前記コンプレッサの
高圧側の状態を判定する冷媒判定手段と、自動車にかか
る熱負荷を測定する熱負荷測定手段と、前記選択手段に
より前記デフロスタ吹出口が選択され、また前記冷媒判
定手段により前記コンプレッサが所定の状態に満たない
と判断されかつ前記熱負荷測定手段により熱負荷が所定
の値以下であると判断された場合には、前記デフロスタ
吹出口から空気を吹出すと共に、前記空調用吹出口から
も空気を吹出すように制御する吹出口制御装置とを有す
ることを特徴とするものである。

【０００７】このように構成することによって、コンプ
レッサが所定の状態に満たないと判断されかつ熱負荷が
所定の値以下であると判断された場合に、加熱した空気
をデフロスタから吹出す際には車室内にも加熱した空気
を吹出させるようにして、コンプレッサが所定の状態に
達することを促すことができるようになる。

【０００８】請求項２記載の自動車用空気調和装置は、
前記冷媒判定手段は前記コンプレッサが吐出する冷媒の
温度を測定する温度センサであって、測定した冷媒の温
度が所定の温度以下であった場合に前記コンプレッサが
所定の状態に満たないと判断することを特徴とするもの
である。

【０００９】このように構成することによって、コンプ
レッサの状態を吐出冷媒の温度によって簡易に判定する
ことができるようになる。

【００１０】請求項３記載の自動車用空気調和装置は、
前記熱負荷測定手段は前記自動車の外部の気温を測定す
る温度センサであって、測定した気温が所定の温度以下
であった場合に熱負荷が所定の値以下であると判断する
ことを特徴とするものである。

【００１１】このように構成することによって、自動車
にかかる熱負荷の値を外気の気温によって簡易に判定す
ることができるようになる。

【００１２】請求項４記載の自動車用空気調和装置は、
前記空調用吹出口は乗員の足元に向けて空気を吹出すフ
ット用吹出口であることを特徴とするものである。

【００１３】このように構成することによって、助手席
の足元の内気取入口近くに暖まった空気が吹出されるよ
うになり、取込む空気の温度を効果的に高めることがで
きるようになる。よってエバポレータで冷媒の温度が速
く高められ、コンプレッサからの吐出冷媒の温度も上昇
する。これにより暖房効果の促進を図ることができるよ
うになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図１および図２を用いて、
本実施の形態の自動車用空気調和装置の構成を述べる。
本実施の形態の自動車用空気調和装置は、図１に示すよ
うにコンプレッサが吐出する冷媒の温度を検知するコン
プレッサ吐出冷媒温度センサ３１と、自動車外部の空気
の温度を検知する外気温度センサ３３の２つの温度セン
サを有している。コンプレッサ吐出冷媒温度センサ３１
の検知した温度は、制御装置４０のうちコンプレッサ制
御部４１に入力し、通常はコンプレッサ制御部４１が、
この温度に基づいてコンプレッサの７を駆動するモータ
の回転周波数を決定する。

【００１５】またコントロールパネル３５は、運転席の
前面インストルメントパネル上に配されていて、乗員が
選択スイッチを選択することにより空調温度の設定、冷
暖房の切替え、吹出口の選択などを行う構成で、ここで
設定された空気調和のモードは空気調和モード制御部４
２に入力する。空気調和モード制御部４２は、コントロ
ールパネル３５で設定されたモードにしたがって、空気
調和装置の空気取込口を切り替える吸込口ドア１７、暖
房時に空気を補助的に加熱するＰＴＣヒータ２０、デフ
ロスタの吹出口を開閉するデフロスタドア１１、フット
吹出口を開閉するフットドア１４、乗員の胸元に向けて
温調された空気を吹出すベント吹出口を開閉するベント
ドア１５を駆動している。空気調和装置に取り込まれた
空気は、このような各ドアと冷凍サイクルによって、コ
ントロールパネル３５で設定された温度に調整される。

【００１６】次に冷凍サイクルの構成と各ドアの配置を
図２に示す。本実施の形態の自動車用空気調和装置の冷
凍サイクルは、車室外の空気を取り入れる外気取入口１
２ａ、車室内の空気を取入る内気取入口１２ｂのいずれ
かから空気を取り入れている。空気取入口の選択は、吸
込口ドア１７で行われ、取り入れられた空気は、ファン
１によって空気調和装置の下流に送られる。自動車のフ
ロントグリル裏側にはメインコンデンサ５を、さらに通
風路２内には熱交換器として、上流側から順にエバポレ
ータ３、サブコンデンサ４を配設している。コンプレッ
サ７、メインコンデンサ５、サブコンデンサ４は、リキ
ッドタンク８、膨脹弁９と共にエバポレータ３と配管で
接続され冷凍サイクルを構成している。サブコンデンサ
４の前面にはエアミックスドア６が回動自在に設けら
れ、サブコンデンサ４で加熱される空気と、バイパスさ
れる空気の量を制御して、それらを混合することで温度
調整を行っている。また、通風路２外には車外の空気の
温度を測定する、温度センサ３３が配設されている。

【００１７】コンプレッサ７の近傍にはコンプレッサ７
の吐出する冷媒の温度を測定するコンプレッサ吐出冷媒
温度センサ３１が設けられている。またメインコンデン
サ５の入口には三方弁２３が設けられており、バイパス
管２２によってメインコンデンサ５の出口と直結されて
いる。なお図中２１は逆止弁である。

【００１８】暖房運転時には、三方弁をバイパス管２２
側に切替えて、コンプレッサ７から吐出した冷媒をサブ
コンデンサ４→リキッドタンク８ａ→膨脹弁９→エバポ
レータ３→コンプレッサ７と循環させる。コンプレッサ
７から吐出した高温高圧のガス冷媒は、サブコンデンサ
４で凝縮液化されて空気に放熱し、エバポレータ３で除
湿された空気を加熱している。またサブコンデンサ４の
下流側にはＰＴＣ素子２０があり、必要に応じて空気の
加熱を補うことも可能である。上記した冷凍サイクルで
循環する冷媒と熱交換した空気は、デフロスタ吹出口１
０、ベント吹出口１５、フット吹出口１３のうちのいず
れかから吹出される。デフロスタ吹出口１０に設けられ
るデフドア１１、ベント吹出口１５に設けられるベント
ドア１６、フット吹出口１３に設けられるフットドア１
４は、図１で述べたコントロールパネルからの指示によ
ってアクチュエータが駆動して回動され、それぞれの吹
出口を開閉するように機能している。

【００１９】本実施の形態の自動車用空気調和装置で
は、コントロールパネル３５でデフロスタモードが設定
されると、コントロールパネル３５からこれを伝える信
号が、制御装置４０のうち空気調和モード制御部４２に
入力する。空気調和モード制御部４２は、この信号を受
けて吸込口ドア１７は、内気取入口１２ｂから空気が導
入されるように切り替えられる。コンプレッサ吐出冷媒
温度センサ３１はコンプレッサ７が吐出する冷媒の温度
を測定し、これをコンプレッサ制御部４１および空気調
和モード制御部４２に入力する。また外気温度センサ３
３も、外気の温度を測定してこの値を空気調和モード制
御部４２に入力する。

【００２０】デフロスタモードの設定およびコンプレッ
サ７の吐出冷媒温度、外気温度の入力が成された空気調
和モード制御部４２は、デフロスタが設定されてかつ冷
媒の温度および外気の温度が所定の値以下であると判断
すると、コンプレッサ制御部４１にこれを入力すると共
に、吸込口ドア１７、ＰＴＣヒータ２０、デフロスタド
ア１１、フットドア１４をそれぞれのアクチュエータに
駆動させて、本実施の形態特有のデフロスタモードを設
定する。このデフロスタモードが設定されると、コンプ
レッサ制御部４１は、コンプレッサ７を駆動するモータ
の回転周波数を最大の値に設定し、さらにデフロスタド
ア１１を駆動してデフロスタ吹出口を解放すると共に、
フットドア１４を駆動してフット吹出口１３を解放す
る。

【００２１】最大の回転周波数で駆動されるコンプレッ
サ７によって圧縮されて吐出する冷媒が通過するサブコ
ンデンサ４によって暖められた空気は温風となり、デフ
ロスタ吹出口１０およびフット吹出口１３から吹出され
る。デフロスタ吹出口１０から車室内の窓ガラスに向け
て吹出された温風は、窓ガラスの表面に着いた水や氷の
粒を除去することによって冷やされて、再び助手席の足
元近くにある内気取入口１２ｂから取り込まれる。一方
フット吹出口１３から吹出された温風は、フット吹出口
が内気取込口１２ｂに近いために、再び取込まれるまで
ほとんど温度が低下することが無い。この比較的高温の
空気が、デフロスタ吹出口から吹出された空気と一緒に
内気取り込口１２ｂに取込まれるため、取り込まれる空
気は、デフロスタ吹出口１０から吹き出された空気だけ
を取込んだ場合に比べて高温となる。

【００２２】次に、以上述べた自動車用空気調和装置で
行う処理を、図３にフローチャートにして説明する。な
お本実施の形態では、コントロールパネルで好みの温度
を設定し、この温度が達成されるように自動的に温度調
整が成されるオートモードで行われる例を述べている。

【００２３】先ずデフロスタの設定が選択された時点
で、本実施の形態の処理は開始される（Ｓ１）。デフロ
スタの設定が成されている場合には、外気温度が−５℃
以下であるか否かの判断を行い（Ｓ２）、−５℃以下で
あった場合にはさらに、コンプレッサから吐出される冷
媒の吐出温度が３０℃以下であるか否かの判断を行う
（Ｓ３）。このステップ１ないし３のうちいずれか一つ
でも「ＮＯ」の判断が成された場合には、外気温度セン
サ、コンプレッサ吐出冷媒温度センサの他にも、一般的
な空気調和の自動制御のために設けられた温度センサ等
の測定した温度に基づいて、設定温度を実現するための
目標吹出温度、空気調和モードを決定する（Ｓ８）。次
に、ステップ８の処理で決定した空気調和モードに基づ
いて、吸込口モードの内気、外気（Ｓ９）およびデフロ
スタをも含めた吹出口モードの設定を行う（Ｓ１０）。
また設定された目標吹出温度に基づいて、エアミックス
ドアの角度、吸込口ドアの角度の設定が成される（Ｓ１
１）。続いてコンプレッサ冷媒吐出温度センサの測定し
た温度から、コンプレッサの回転の目標周波数を設定し
て再びステップ１に戻る（Ｓ１２）。

【００２４】一方、ステップ１ないし３で行う判断が、
すべて「ＹＥＳ」である、すなわちデフロスタ設定時に
外気温度が−５℃かつコンプレッサから吐出される冷媒
の温度が３０℃以下であった場合には、デフロスタ吹出
口を解放すると共に、フット吹出口をも解放する「デフ
ロスタ／フット２」モードの設定を行う（Ｓ４）。ここ
でいう「デフロスタ／フット２」モードとは、従来のフ
ットモードで吹き出される温風量を、デフロスタ吹出口
からより多くの温風が吹き出されるような配風比でデフ
ロスタ吹出口とフット吹出口とに分けるよう設定するモ
ードである。よってフット２でフット吹出口から吹き出
される温風量は、通常のフットモードでフット吹出口か
ら吹き出される温風量よりも少なくなる。

【００２５】次に吸込口モードを内気取込モードに設定
し（Ｓ５）、コンプレッサの目標周波数を冷媒の吐出温
度に関わらず最大値に設定し（Ｓ６）、ミックスドアも
すべての空気がサブコンデンサ４で加熱されるような角
度に設定され、さらにＰＴＣヒータをオンして、サブコ
ンデンサ４による空気の加熱を補助するようにしても良
い（Ｓ７）。ステップ４ないしステップ７で行われる処
理は、冷凍サイクルが稼働するうちにコンプレッサの吐
出冷媒温度が上昇し、３０℃以上になった場合には、ス
テップ８以降の通常の自動の空気調和処理に戻る。なお
このような「デフロスタ／フット２」モードの設定の判
断を行うために、吐出冷媒温度センサのかわりに吐出冷
媒の圧力を測定する圧力センサを用いても良い。吐出冷
媒温度センサに代えて吐出冷媒圧力センサを用いる場合
には、予め所定の圧力を制御装置に設定しておいて、圧
力センサが測定した圧力がこの値以下になった場合に
「デフロスタ／フット２」モードの設定を行うようにす
る。

【００２６】以上述べた本実施の形態により、デフロス
タで吹出した空気の全てが窓ガラスで冷やされてしまう
ことを防ぎ、冷凍サイクルを循環する冷媒の温度が高ま
るまでにかかる時間を短縮することができるようにな
る。また、このような処理を、外気温度が低温で、コン
プレッサの吐出する冷媒の温度が低い場合にのみ行うこ
とによって、特に温風が吹出すまでの時間が長くなる場
合にのみ適用することができるようになる。

【００２７】さらに、デフロスタの設定と共に温風を吹
出す吹出口をフット吹出口としたことによって、吹出さ
れた温風の温度を極力維持したまま、内気取込口から取
込むことができるようになる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の自動車用空気調和装置
は、コンプレッサが所定の状態に満たないと判断され、
かつ熱負荷測定手段により熱負荷が所定の値以下である
と判断された場合には、デフロスタ吹出口から空気を吹
出すと共に、空調用吹出口からも空気を吹出すように制
御することによって、温風を全て窓ガラスで冷却せずに
再び取込むことができる。よって冷凍サイクルを循環す
る冷媒のうち、特にコンプレッサから吐出された冷媒の
温度が早く高まって、サブコンデンサ４を通過する空気
の温度を高めることができるので、より短時間で充分な
デフロスタの効果を持つ温風を吹出すことができる。

【００２９】請求項２記載の自動車用空気調和装置は、
冷媒判定手段はコンプレッサが吐出する冷媒の温度を測
定する温度センサであって、測定した冷媒の温度がによ
ってコンプレッサが所定の状態に満たないと判断するこ
とにより、比較的簡易にコンプレッサの能力を判断する
ことができる。

【００３０】請求項３記載の自動車用空気調和装置は、
熱負荷測定手段が自動車の外部の気温を測定する温度セ
ンサであって、測定した気温によって熱負荷が所定の値
以下であると判断することにより、比較的簡易に自動車
にかかる熱負荷を判断することができる。

【００３１】請求項４記載の自動車用空気調和装置は、
デフロスタと共に温風を吹出す空調用吹出口をフット用
吹出口としたことによって、効率良く吹き出した空気の
温度を取込んで、冷媒の温度を速く高め、暖房効果を迅
速に高めることができるので、いっそうデフロスタから
充分な温度の温風を得られるまでの時間を短縮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の自動車用空気調和装置のブロック図
である。

【図２】 本発明の自動車用空気調和装置の概略の構成
を示す図である。

【図３】 本発明の自動車用空気調和装置で行う処理を
示すフローチャートである。

【図４】 一般的な自動車の空気取入口と吹出口を説明
する図である。

【符号の説明】

１…ファン、 ３…エバポレータ、４…サブコンデン
サ、 ６…エアミックスドア、７…コンプレッサ、 １
０…デフロスタ吹出口、１１…デフロスタドア、 １３
…フット吹出口、１４…フットドア、 １７…吸込口ド
ア、２０…ＰＴＣヒータ、 ３１…コンプレッサ吐出冷
媒温度センサ、３３…外気温度センサ、 ４１…コンプ
レッサ制御部、４２…空気調和モード制御部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサ（７）から吐出された冷媒
   を利用して、空気取入口（１２ａ，１２ｂ）より取入れ
   た空気を加熱することにより車室内の暖房を行う構成を
   有する自動車用空気調和装置において、 加熱した空気を自動車の窓に向けて吹き出すデフロスタ
   吹出口（１０）と、 加熱した空気を自動車室内に向けて吹き出す空調用吹出
   口（１３，１５）と、 前記デフロスタ吹出口（１０）を空気の吹出口として選
   択する吹出口選択手段（３５）と、 前記コンプレッサ（７）の高圧側の状態を判定する冷媒
   判定手段（３１）と、 自動車にかかる熱負荷を測定する熱負荷測定手段（３
   ３）と、 前記吹出口選択手段（３５）により前記デフロスタ吹出
   口（１０）が選択され、また前記冷媒判定手段（３１）
   により前記コンプレッサ（７）が所定の状態に満たない
   と判断され、かつ前記熱負荷測定手段（３３）により熱
   負荷が所定の値以下であると判断された場合には、前記
   デフロスタ吹出口（１０）から空気を吹出すと共に、前
   記空調用吹出口（１３，１５）からも空気を吹出すよう
   に制御する吹出口制御装置（４０）とを有することを特
   徴とする自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記冷媒判定手段（３１）は前記コンプ
   レッサが吐出する冷媒の温度を測定する温度センサであ
   って、測定した冷媒の温度が所定の温度以下であった場
   合に前記コンプレッサ（７）が所定の状態に満たないと
   判断することを特徴とする請求項１記載の自動車用空気
   調和装置。
3. 【請求項３】 前記熱負荷測定手段（３３）は前記自動
   車の外部の気温を測定する温度センサであって、測定し
   た気温が所定の温度以下であった場合に熱負荷が所定の
   値以下であると判断することを特徴とする請求項１また
   は２のいずれかに記載の自動車用空気調和装置。
4. 【請求項４】 前記空調用吹出口（１３，１５）は、乗
   員の足元に向けて空気を吹出すフット用吹出口（１３）
   であって、前記空気取入口（１２ａ，１２ｂ）のうち少
   なくとも内気取入口（１２ａ）は、車室内において乗員
   の足元に設けられることを特徴とする請求項１ないし３
   のいずれかに記載の自動車用空気調和装置。