JP3669060B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両窓ガラスの除氷、除曇を行うための手段として、窓ガラスに配設され、窓ガラスを直接加熱する電気発熱手段と、窓ガラスへ温風を吹きつけるデフロスタ手段とを併用する車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷地において車両を起動する際に、、外気温が例えば、０°Ｃ以下の場合には、車両の前面窓ガラスが凍結していることがある。この窓ガラスの凍結を解消させる手段として、温水式ヒータコアにて加熱された温風をデフロスタ吹出口から前面窓ガラスに向けて吹き出すことが従来多く用いられている。
【０００３】
しかし、温水式ヒータコアの温水は通常、車両エンジンから供給されるため、水温の上昇に時間がかかり、窓ガラスの凍結を解消させるのに時間がかかるので、車両を短時間で安全に走行開始できないという不具合があった。
そこで、近年、上記不具合を解消するために、車両窓ガラスに電気的熱線からなる発熱手段（ＨＷＳ：Ｈｅａｔｅｄ Ｗｉｎｄ Ｓｉｅｌｄ）を配設して、窓ガラスを直接加熱することにより、除氷時間の短縮を図りたいという要望が高まっている。
【０００４】
特開平５−１４７４２８号公報においては、電気自動車のヒートポンプ式空調装置において、上記電気発熱手段による窓ガラスの直接加熱と、ヒートポンプサイクルの熱交換器により加熱された温風の窓ガラスへの吹きつけとを併用することにより、窓ガラスの除氷、除曇を行うようにしたものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らは、上記電気発熱手段による窓ガラスの直接加熱と、ヒートポンプサイクルの熱交換器により加熱された温風の窓ガラスへの吹きつけとを併用する空調装置について、実際に試作し、実験検討したところ、次のごとき問題が発生することが判明した。
【０００６】
すなわち、この種の空調装置では、乗員の手動操作の簡素化を図るため、１つのデフロスタスイッチを投入すると、電気発熱手段への通電と、ヒートポンプサイクルの暖房運転と、温風送風用送風機の運転とを同時に起動させるようにしている。ところが、ヒートポンプサイクルの運転が圧縮機保護、外気温の低下等により自動的に停止されると、電気発熱手段の単独運転となる。この単独運転時には、ヒートポンプサイクルの熱交換器により送風空気が加熱されないのて、低温の送風空気がそのまま窓ガラスに吹きつけられるという事態が発生する。
【０００７】
この結果、電気発熱手段による発熱量が低温空気の吹出により発散してしまい、電気発熱手段による発熱量を窓ガラスの加熱のために有効活用できないので、窓ガラスの除氷時間が長くかかるという問題を生じる。この除氷時間の長時間化は、車両の安全な走行開始が遅れるのみならず、電気自動車においては車載バッテリの貴重な電気容量を無駄に消費してしまうことにもなる。
【０００８】
しかるに、前記公報のものでは、窓ガラスの直接加熱と、温風の窓ガラスへの吹きつけとの併用による、窓ガラスの除氷、除曇について記載しているのみで、電気発熱手段の単独運転時に低温空気の吹出により窓ガラス除氷時間が長時間化するという問題については何ら認識していない。従って、その問題解決の対策も提案していない。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、電気発熱手段による発熱量が低温空気の吹出により発散して、窓ガラス除氷時間が長くなるのを抑制することを目的とする。
【００１０】
【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、以下の技術的手段を採用する。
すなわち、請求項１〜５記載の発明では、空気加熱手段（５１、３６ａ）にて加熱された温風を空気送風手段（４）により車両の窓ガラス（２３）に吹きつけることにより、窓ガラス（２３）の除氷、除曇を行うデフロスタ手段（５１、３６ａ、４）と、
車両の窓ガラス（２３）に配設され、窓ガラス（２３）を直接加熱して窓ガラス（２３）の除氷、除曇を行う電気発熱手段（２４）と、
乗員により手動操作され、空調吹出モードを、前記温風を車両の窓ガラス（２３）に吹きつけるデフロスタ吹出モードに設定するデフロスタ操作手段（３０９）とを備え、
前記デフロスタ吹出モードの設定時に、前記デフロスタ手段および前記電気発熱手段の併用運転が設定されたときは、前記空気送風手段を第１設定風量で運転し、
前記デフロスタ吹出モードの設定時に、前記空気加熱手段が停止状態とされ、前記電気発熱手段の単独運転が設定されたときは、前記空気送風手段を前記第１設定風量より小さい第２設定風量で運転することを特徴としている。
【００１１】
本発明では、電気発熱手段の発熱による窓ガラスの除氷、除曇作用に対して、低温空気の吹出が窓ガラス除氷時間の長時間化につながるという点に着目して、窓ガラスの電気発熱手段と、窓ガラスへの温風吹出によるデフロスタ手段との併用運転時に比して、電気発熱手段の単独運転時における、窓ガラスへの吹出風量を小さくしているから、電気発熱手段の単独運転時に電気発熱手段による発熱量が低温空気の吹出により発散することを効果的に抑制でき、電気発熱手段による発熱量を窓ガラスの加熱のために有効活用できるので、窓ガラスの除氷時間を短縮できる。これにより、寒冷期において、車両起動後に短時間で安全に走行開始できる。
【００１２】
また、電気発熱手段の単独運転時に低温空気の吹出により車室内乗員に不快感を与えるという不具合も解消できる。
特に、請求項４記載の発明では、空気加熱手段（５１、３６ａ）の熱源として、ヒートポンプ（３０）および燃焼式ヒータ（５２）の両方を備え、
さらに、外気温度に関連した物理量を検出する外気温検出手段（１１２）を備え、
この外気温検出手段（１１２）により検出された外気温度が第１設定温度より高いときは、第１断続手段（１２７、１３０、１３４、１３６）によりヒートポンプ（３０）を作動させるとともに、第２断続手段（１２８、１３０、１３３、１３４、１３６）により電気発熱手段（２４）への通電を遮断し、かつ、送風制御手段（１２４、１２７、１３０、１３４、１３７）により空気送風手段（４）を第１設定風量で運転し、
外気温度が第１設定温度と、第１設定温度より低い第２設定温度との間にあるときは、第１断続手段によりヒートポンプを作動させるとともに、第２断続手段により電気発熱手段に通電し、かつ、送風制御手段により空気送風手段を第１設定風量で運転し、
外気温度が第２設定温度より低いときは、第１断続手段により燃焼式ヒータを作動させるとともに、第２断続手段により電気発熱手段に通電し、かつ、送風制御手段により空気送風手段を第１設定風量で運転し、
第１断続手段によりヒートポンプおよび燃焼式ヒータがともに停止され、かつ第２断続手段により電気発熱手段に通電されたときは、送風制御手段により空気送風手段を第２設定風量で運転することを特徴としている。
【００１３】
これにより、窓ガラスの除氷、除曇作用のための熱源として、ヒートポンプ、燃焼式ヒータおよび電気発熱手段を外気温度に対応して選択することができ、そのため、ヒートポンプの低温運転による弊害を回避できるとともに、電気発熱手段を低温時のみに運転して、電気発熱手段の電力消費を抑制でき、それぞれの熱源の特徴を効果的に発揮できる。
【００１４】
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。
【００１５】
【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。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態による電気自動車用空調装置の全体構成の概要を示すもので、室内ユニットおよび冷凍サイクルおよび温水回路を示している。
【００１６】
図１において、室内ユニット１は、車室内に向けて空気を送る空気通路をなすダクト２を備える。このダクト２は、車室内前部の計器盤下方部に配置され、ダクト２の一端には、内外気切替箱３を備えた送風機４が設置されている。
内外気切替箱３は、車室内と連通して車室内の空気（内気）を導入する内気導入口５と、車室外と連通して車室外の空気（外気）を導入する外気導入口６とを備えている。そして、内外気切替箱３は、内外気切替ダンパ７を備え、この内外気切替ダンパ７により、ダクト２内に導かれる空気を内気と外気とに切り替えることができる。
【００１７】
送風機４は、ファンケース８、遠心式ファン９、およびモータ１０からなり、モータ１０に通電されるとファン９が回転し、内気または外気をダクト２を介して室内へ送る。
ダクト２の他端には、ダクト２内を通過した空気を車室内の各部に向けて吹き出す吹出口が形成されている。この吹出口は、室内前部の中央より、乗員の上半身に向けて主に冷風を吹き出すセンタフェイス吹出口１３、室内前部の両脇より、乗員の上半身あるいはサイドガラスに向けて主に冷風を吹き出すサイドフェイス吹出口１４、乗員の足元に向けて主に温風を吹き出すフット吹出口１５、および窓ガラス２３に向けて主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口１６からなる。
【００１８】
また、ダクト２内には、サイドフェイス吹出口１４を除く他の吹出口へ通じる空気通路に、各吹出口への空気流を制御するセンタフェイスダンパ１７、フットダンパ１８、およびデフロスタダンパ１９が設けられている。なお、センタフェイス吹出口１３およびサイドフェイス吹出口１４には、乗員の好みに応じて空気の吹出量を手動調節する乗員開閉ダンパ２０が設けられている。
【００１９】
フロントの窓ガラス２３の内面（車室内側の面）、あるいは合わせガラスを構成する２枚のガラスの間の面には、通電を受けると発熱する透明導電性薄膜からなる電気発熱体２４が、窓ガラス２３のほぼ全面に亘って形成されている。この電気発熱体２４は、窓ガラス２３の両側に電極２５を備え、この電極２５を介して電気発熱体２４を通電することにより窓ガラス２３を直接加熱するようにしてある。以後、上記窓ガラスの電気発熱体２４をＨＷＳと略記する。
【００２０】
ヒートポンプサイクル３０は、冷媒圧縮機３１、冷媒水熱交換器３２、第１減圧器３３、室外熱交換器３４、第２減圧器３５、室内熱交換器３６、アキュームレータ３７、後記する冷媒経路切替手段（電磁弁４０〜４２）、およびこれらを閉回路となるように接続する冷媒配管等から構成されて、空調モードに基づいて冷媒の流れ方向が変わる冷凍サイクルである。
【００２１】
なお、この実施例の空調モードとしては、冷房運転を行う冷房モード、暖房運転を行う暖房モード、除湿運転を行う除湿モード、暖房運転時において室外熱交換器３４の着霜が後記する除霜センサにより検出された時に除霜運転を行う除霜モード等が設定されている。
冷媒圧縮機３１は、電動式の冷媒圧縮機であって、吸入口より内部に吸入したガス冷媒を圧縮して高温、高圧のガス冷媒を吐出口より吐出する圧縮部（コンプレッサ）と、この圧縮部を駆動する駆動部としての電動モータ（図示せず）とを１つの密閉ケース内に一体に内蔵した構造からなる。この冷媒圧縮機３１は、空調用ＥＣＵ（電子制御装置）１００の出力信号に基づいて冷媒圧縮機３１の回転速度を制御する空調用インバータ３８を備えている。
【００２２】
このインバータ３８は、冷媒圧縮機３１の電動モータに、車載電源２００（図２参照）から印加される電力を連続的あるいは段階的に可変制御して、この印加電力の変化により電動モータの回転速度を変化させるものである。これにより、冷媒圧縮機３１は、冷媒吐出容量を変化させてヒートポンプサイクル３０内を循環する冷媒の流量を調節することにより冷媒水熱交換器３２の加熱能力や室内熱交換器３６の冷房能力を制御する。
【００２３】
冷媒水熱交換器３２は、アルミニウム合金等の熱伝導性に優れる金属パイプよりなる二重管構造を成し、内周側に温水通路３２ａ、外周側に冷媒通路３２ｂが形成されている。冷媒水熱交換器３２は、車室外に設置され、温水通路３２ａ内を流れる低温の温水と冷媒通路３２ｂ内を流れる高温高圧のガス冷媒とを熱交換させることにより、温水を加熱する温水加熱器として働くと共に、ガス冷媒を凝縮液化させる冷媒凝縮器として働く。
【００２４】
第１減圧器３３は、暖房モード時および除霜暖房モード時に冷媒水熱交換器３２より流入した冷媒を減圧するキャピラリチューブよりなる。室外熱交換器３４は、車室外（例えば走行風を受け易い場所）に設置されて、内部を流れる冷媒と電動ファン３９により送風される外気とを熱交換する。なお、室外熱交換器３４は、暖房モード時および除湿モード時には、第１減圧器３３で減圧された低温低圧の冷媒を外気との熱交換により蒸発気化させる冷媒蒸発器として働き、冷房モード時には、冷媒水熱交換器３２より電磁弁４２を通って流入した高圧ガス冷媒を外気との熱交換により凝縮液化させる冷媒凝縮器として働く。
【００２５】
第２減圧器３５は、冷房用の減圧手段であって、冷房モード時に室外熱交換器３４より流入した冷媒を減圧するキャピラリチューブよりなる。なお、第１減圧器３３および第２減圧器３５として、キャピラリチューブの他に温度式自動膨張弁、電動式の膨張弁、オリフィス等の減圧手段を用いても良い。
室内熱交換器３６は、ダクト２内に設置され、冷房モード時および除湿モード時に第２減圧器３５および第１減圧器３３で減圧された低温低圧の気液２相冷媒をダクト２内の空気との熱交換により蒸発気化させる冷媒蒸発器として働く。これにより、ダクト２内の送風空気は室内熱交換器３６内の冷媒により吸熱されて、冷却除湿される。
【００２６】
アキュームレータ３７は、内部に流入した冷媒を液冷媒とガス冷媒とに気液分離して液冷媒を貯溜し、ガス冷媒のみを冷媒圧縮機３１へ供給する気液分離器として働く。なお、気液分離器として、冷媒水熱交換器３２と第１減圧器３３との間か、あるいは室外熱交換器３４と第２減圧器３５との間に配置されるレシーバ（受液器）をアキュームレータ３７の代わりに使用しても良い。
【００２７】
冷媒経路切替手段は、ヒートポンプサイクル３０を循環する冷媒の流れ方向を冷房運転経路（図２において矢印Ｃの経路）、暖房運転経路（図２において矢印Ｈの経路）、および除霜運転経路（図２において矢印Ｃの経路）等のいずれかに切り替えるもので、通電（オン）されると開弁し、通電が停止（オフ）されると閉弁する第１〜第３電磁弁４０〜４２から構成されている。
【００２８】
第１電磁弁４０は、暖房モード時および除湿モード時に冷媒水熱交換器３２より流出した高圧冷媒を第１減圧器３３→室外熱交換器３４→第１電磁弁４０→アキュームレータ３７の順に流す暖房用冷媒流路４３の開閉を行う開閉弁である。
第２電磁弁４１は、除湿モード時に冷媒水熱交換器３２を流出した冷媒を第１減圧器３３→第２電磁弁４１→室内熱交換器３６→アキュームレータ３７の順に流す除湿用冷媒流路（バイパス路）４４の開閉を行う開閉弁である。第３電磁弁４２は、冷房モード時に冷媒水熱交換器３２の下流側と室外熱交換器３４の上流側とを第１減圧器３３を迂回して結ぶ冷房用冷媒流路（バイパス路）４５の開閉を行う開閉弁である。
【００２９】
温水回路５０は、前述の冷媒水熱交換器３２、温水式ヒータコア５１、燃焼式ヒータ５２、温水ポンプ５３、およびこれらを閉回路をなすように接続する温水配管等から構成されている。
温水式ヒータコア５１は、ダクト２内において室内熱交換器３６よりも下流側（風下側）に設置されて、内部を流れる温水との熱交換によって通過する空気を加熱する室内空気加熱器である。温水式ヒータコアコア５１の空気の入口部および出口部には、温水式ヒータコア５１を通過する空気の流れと迂回する空気の流れとを調節する２個のエアドア５４、５５が回転自在に支持されている。これらのエアドア５４、５５は、ステッピングモータやサーボモータ等のアクチュエータ（図示せず）により駆動される。
【００３０】
燃焼式ヒータ５２は、燃料ポンプ（図示しない）により圧送された液体燃料を燃焼空気と混合して燃焼し、その燃焼時に生成される燃焼排気との熱交換によって温水を加熱する。温水との熱交換を終えた燃焼排気は、大気に排出される。但し、この燃焼式ヒータ５２は、外気温度が低い時（例えば４．４℃以下の低温時）にのみ使用される。なお、燃焼式ヒータ５２は、燃料供給量および燃焼用空気量を調節することにより、燃焼量（発熱量）を無段階に切り替えて使用することができる。
【００３１】
温水ポンプ５３は、電動式のウォータポンプ（温水圧送手段）であって、通電を受けて起動することにより温水回路５内に温水の循環流を発生する。
なお、温水回路５０に、ラジエータ等の放熱装置、電動器具の排熱を回収する排気回収器や電気ヒータ等の補助加熱装置、流路切替弁等の付属装置を追加しても良い。
【００３２】
図２は電気自動車用空調装置のＥＣＵ１００を含む制御系統図であり、ＥＣＵ１００は、中央演算処理装置（以下ＣＰＵと言う）１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４、インターフェイス１０５、１０６等を有している。また、ＥＣＵ１００はジャンクションボックスＪを介して車載電源２００より電力が供給されて作動するもので、ジャンクションボックスＪは走行用モータＭの回転速度を制御する走行用インバータＩにも接続されている。
【００３３】
ＥＣＵ１００は、内気温センサ１１１、外気温センサ１１２、日射センサ１１３、冷媒圧力センサ１１４、蒸発器温度センサ１１５、水温センサ１１６、除霜センサ１１７、水温センサ１１８、および操作パネル３００より入力される入力信号と予めインプットされた制御プログラムに基づいて、インバータ３８、各空調機器およびＨＷＳ２４を制御する。
【００３４】
すなわち、ＥＣＵ１００は、各センサの検出信号および操作パネル３００の操作値（操作信号）などの入力信号と予めインプットされた制御プログラムに基づいて、内外気切替ドア７、モード切替ドア１７〜１９、送風機４のファンモータ１０、冷媒圧縮機３１の回転制御用インバータ３８、室外電動ファン３９、第１〜第３電磁弁４０〜４２、燃焼式ヒータ５２、温水ポンプ５３およびエアミックスドア５４、５５、ＨＷＳ２４等の作動状態を制御する。
【００３５】
内気温センサ１１１は、例えばサーミスタ等の感温素子よりなり、車室内の温度（内気温）を検出する内気温度検出手段である。外気温センサ１１２は、例えばサーミスタ等の感温素子よりなり、車室外の温度（外気温）を検出する外気温度検出手段である。
日射センサ１１３は、車室内への日射量を検出する日射量検出手段である。冷媒圧力センサ１１４は、冷媒圧縮機３１の吐出圧力であるサイクル高圧圧力（凝縮圧力）を検出する冷媒圧力検出手段である。蒸発器温度センサ１１５は、例えばサーミスタ等の感温素子よりなり、室内熱交換器３６吹出直後の空気温度を検出する温度検出手段である。
【００３６】
水温センサ１１６は、例えばサーミスタ等の感温素子よりなり、温水式ヒータコア５１の温水入口部に設置され、温水式ヒータ５１の入口水温（温水温度）を検出する温水温度検出手段である。除霜センサ１１７は、例えばサーミスタ等の感温素子よりなり、暖房モード時および除湿モード時に室外熱交換器３４の入口部の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段である。
【００３７】
水温センサ１１８は、例えばサーミスタ等の感温素子よりなり、燃焼式ヒータ５２の温水出口に設置され、燃焼式ヒータ５２の出口水温を検出する温水温度検出手段である。
次に、操作パネル３００を図３について説明すると、本例の操作パネル３００は、冷房、暖房、送風の運転モード切換、吹出モードの切換、風量切換、内外気切換等を１つのオートスイッチ３０１の投入により自動的に行うオートエアコン用のパネルとして構成されている。３０２は空調装置の作動を停止するためのオフスイッチである。
【００３８】
３０３、３０４は室温の目標温度設定用スイッチ（温度設定手段）で、スイッチ３０３は目標温度上昇用のスイッチであり、スイッチ３０４は目標温度下降用のスイッチである。そして、この両スイッチ３０３、３０４により設定された目標温度は温度表示部３０５にてディジタル表示される。
３０６は吹出モード設定スイッチで、吹出モードドア１７〜１９を制御してデフロスタモード以外の吹出モードを手動設定するためのものである。３０７は風量設定スイッチで、ファンモータ１０を制御して車室内への送風量を手動設定するためのものである。３０８は温水回路５０の燃焼式ヒータ５２の作動を手動操作にて強制的に停止するための燃焼式ヒータオフスイッチである。３０９は内外気切換スイッチで、内外気切換ドア７を制御して車室内への内外気吸入を手動にて切り換えるためのものである。
【００３９】
３１０はデフスロタスイッチで、吹出モードドア１７〜１９を制御してデフスロタ吹出モード（デフスロタ吹出口のみを開口する状態）を手動設定するとともに、空調機器をデフスロタ作動状態に手動設定するものである。すなわち、本実施形態では、上記デフスロタスイッチ３１０が手動操作されて、オン状態になると、ＥＣＵ１００は内外気吸入を外気モードに設定するとともに、吹出モードをデフロスタ吹出モードとし、所定の風量にて送風機４を作動させ、かつ外気温度が所定値以下のときに前述したＨＷＳ２４に通電するようにプログラミングされている。
【００４０】
次に、上記ＥＣＵ１００によるデフロスタモードの作動制御を図４により詳述する。
初めに、電気自動車のキースイッチＯＮかどうかの判定を行なう（ステップ１２０）。「ＮＯ」ならステップ１２０の判定を繰り返す。「ＹＥＳ」なら初期設定として演算処理に使用するカウンタ、フラグを初期化処理する（イニシャライズ、ステップ１２１）。次に、デフロスタスイッチ３１０がＯＮかどうかの判定を行なう（ステップ１２２）。「ＮＯ」ならステップ１２３へ移行し、オートスイッチ３０１が投入されておれば、フェイス（ＦＡＣＥ）吹出、バイレベル（ＢＩＬＥＶＥＬ）、フット（ＦＯＯＴ）のいずれかの吹出モードを選択する吹出モードオート制御を行う。
【００４１】
ここで、吹出モードオート制御は、図５（ａ）に示すように車室内への目標吹出空気温度ＴＡＯに基づいて行う。この目標吹出空気温度ＴＡＯは下記の数式１により算出されるものである。
【００４２】
【数１】
ＴＡＯ＝Ｋset ×Ｔset −Ｋr ×Ｔr −Ｋam×Ｔam−Ｋs ×Ｔs −Ｃ
なお、Ｔset は温度設定用スイッチ３０３、３０４によって決定された設定温度、Ｔr は内気温センサ１１１が検出した内気温度、Ｔamは外気温センサ１１２が検出した外気温度、Ｔs は日射センサ１１３が検出した日射量である。また、Ｋset 、Ｋr 、Ｋam、およびＫs はゲインであり、Ｃは定数である。
【００４３】
そして、次に、ステップ１２４において、図５（ｂ）に示すように、上記目標吹出空気温度ＴＡＯに基づく自動設定風量にて送風機４を運転し、ステップ１２２の判定前に戻って処理を繰り返す。図５（ｂ）の冷房時とは、ヒートポンプ３０を冷房モードで運転している状態であり、暖房時とは、ヒートポンプ３０を暖房モードで運転するかあるいは燃焼式ヒータ５２を運転して、温水式ヒータコア５１に温水を循環している状態である。
【００４４】
一方、デフロスタスイッチ３１０がＯＮになると、ステップ１２２の判定が「ＹＥＳ」となり、ステップ１２５に移行して、吹出モードを、デフロスタ（ＤＥＦ）吹出モードに設定する。同時に、内外気吸込を外気吸入モードに設定する。
次に、ステップ１２６では、外気温センサ１１２が検知した外気温が０℃より低いかどうかの判定を行なう。外気温が０℃より高いときは、判定が「ＮＯ」となり、ステップ１２７に移行し、ヒートポンプ単独のデフロスタ（ＤＥＦ）制御を行なう。
【００４５】
すなわち、デフロスタ吹出口１６から吹き出す温風を加熱する空気加熱手段として、ヒートポンプ３０と燃焼式ヒータ５２のうち、ヒートポンプ３０を選択し、ヒートポンプ３０を暖房モードにて運転する。これにより、水冷媒熱交換器３２において加熱された温水をヒータコア５１に循環して、ダクト２内の送風空気を加熱し、この温風をデフロスタ吹出口１６から窓ガラス２３へ吹きつける。
【００４６】
このとき、エアドア５４、５５は図１の実線位置に操作されて、送風空気の全量をヒータコア５１に通過させる。また、このとき、デフロスタスイッチ３１０がＯＮして、デフロスタ吹出モードが設定されているため、送風機４の風量は、図５（ｂ）の特性とは別に、設定された所定のデフロスタ風量（第１の設定風量、例えば、２５０ｍ³ ／ｈ程度）に固定されている。そして、ステップ１２７の後はステップ１２０の判定前に戻って上記処理を繰り返す。
【００４７】
ステップ１２７による、ヒートポンプ単独のデフロスタ（ＤＥＦ）制御では、上記のように、ヒートポンプ３０を熱源として加熱された温風を窓ガラス２３へ吹きつけて、窓ガラス２３の解氷、防曇を行う。ヒートポンプ単独のデフロスタ（ＤＥＦ）制御であっても、外気温が０°Ｃ以上であるため、窓ガラス２３の解氷、防曇に長時間を要することはない。
【００４８】
これに対し、外気温が０°Ｃより低下したときは、ステップ１２６の判定が「ＹＥＳ」となり、ステップ１２８へ移行し、Ｈ・Ｗ・Ｓ２４をＯＮ（通電）すると同時に、タイマーのカウントアップを開始して、Ｈ・Ｗ・Ｓ２４の通電時間を計測する。
次に、ステップ１２９へ移行し、燃焼式ヒータ５２が運転（ＯＮ）可能な条件かどうか判定する。具体的には、外気温が４℃未満か、燃焼式ヒータ５２の保護制御等により運転不能の状態でないか、燃焼式ヒータオフスイッチ３０８が投入されていないか等を判定して、燃焼式ヒータ５２が運転（ＯＮ）可能な条件にあるかどうか判定する。
【００４９】
燃焼式ヒータ５２が運転（ＯＮ）可能な条件にないときは、ステップ１２９の判定が「ＮＯ」となり、ステップ１３０へ移行し、ヒートポンプ３０とＨ．Ｗ．Ｓ２４とを併用したデフロスタ（ＤＥＦ）制御を行なう。すなわち、ヒートポンプ３０の水冷媒熱交換器３２にて加熱された温水をヒータコア５１に循環して、ダクト２内の送風空気を加熱し、この温風をデフロスタ吹出口１６から窓ガラス２３へ吹きつける。このときも、送風機４の風量は、前記ステップ１２７と同一のデフロスタ風量（第１の設定風量、例えば、２５０ｍ³ ／ｈ程度）である。これと同時に、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４への通電により、窓ガラス２３を直接加熱する。
【００５０】
ステップ１３０による、ヒートポンプ３０とＨ．Ｗ．Ｓ２４とを併用したデフロスタ（ＤＥＦ）制御は、ステップ１３１の判定が「ＮＯ」で、ステップ１３２の判定が「ＹＥＳ」となっている間（すなわち、−１０°Ｃ＜外気温＜０°Ｃのとき）、継続され、窓ガラス２３への温風吹きつけとＨ．Ｗ．Ｓ２４による窓ガラス直接加熱との併用で、窓ガラス２３の解氷、防曇を行うため、外気温が０°Ｃ以下に低下しても、窓ガラス２３の解氷、防曇を短時間で行うことができる。
【００５１】
外気温が０°Ｃ以上に上昇すると、ステップ１３２の判定が「ＮＯ」となり、ステップ１３３にてＨ．Ｗ．Ｓ２４への通電がオフされ、ステップ１２７による、ヒートポンプ単独のデフロスタ（ＤＥＦ）制御に移行する。
一方、ステップ１２９の判定が「ＹＥＳ」ならば、ステップ１３１へ移行し、外気温が−１０°Ｃより低いときはステップ１３１の判定も「ＹＥＳ」となり、ステップ１３４へ移行する。このステップ１３４では、ヒートポンプ３０の運転を禁止する。この運転禁止は、低温時に室外熱交換器３４での吸熱量が低下して圧縮機３１への冷媒液戻りが発生するのを防止するためである。
【００５２】
そして、ステップ１３４では、ヒートポンプ３０の運転禁止に伴って、燃焼式ヒータ５２とＨ．Ｗ．Ｓ２４との併用のデフロスタ（ＤＥＦ）制御を行なう。すなわち、燃焼式ヒータ５２を運転して、燃焼式ヒータ５２で加熱された温水をヒータコア５１に循環して、ダクト２内の送風空気を加熱し、この温風をデフロスタ吹出口１６から窓ガラス２３へ吹きつける。このときも、送風機４の風量は、前記ステップ１２７、１３０と同一のデフロスタ風量（第１の設定風量、例えば、２５０ｍ³ ／ｈ程度）である。これと同時に、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４への通電により、窓ガラス２３を直接加熱する。これにより、窓ガラス２３への温風吹きつけとＨ．Ｗ．Ｓ２４による窓ガラス直接加熱との併用で、窓ガラス２３の解氷、防曇を行う。
【００５３】
次に、ステップ１３５へ移行し、燃焼式ヒータ５２がＯＦＦ条件にあるかどうかの判定を行なう。具体的には、外気温が４℃以上か、燃焼式ヒータの保護制御等により運転不能の状態にあるか、燃焼式ヒータ５２のオフスイッチ３０８が投入されているか等を判定して、燃焼式ヒータ５２がＯＦＦ条件にあるかどうか判定する。
【００５４】
燃焼式ヒータ５２がＯＦＦ条件でないときは、判定が「ＮＯ」となり、ステップ１３１の判定前に戻り、上記処理を繰返す。これに対し、燃焼式ヒータ５２がＯＦＦ条件にあるときは、ステップ１３５の判定が「ＹＥＳ」となり、ステップ１３６へ移行する。
このステップ１３６において、燃焼式ヒータ５２の作動が停止（ＯＦＦ）され、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４の単独運転となる。そして、次のステップ１３７において、送風機４の風量が第１設定風量（例えば、２５０ｍ³ ／ｈ程度）よりも低い第２設定風量に設定される。ここで、第２設定風量は例えば９０ｍ³／ｈ未満の微小風量に設定するが、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４本来の機能（窓ガラス加熱機能）を有効発揮するためには、送風機４の運転を停止（＝風量０）させることが望ましい。
【００５５】
このように、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４の単独運転時に、送風機４の風量を第１設定風量よりも低い第２設定風量に設定することにより、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４の発熱量が送風機４の作動による低温空気の窓ガラス２３への吹きつけによって発散してしまうことがなく、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４の発熱量が窓ガラス２３の温度上昇のために有効活用される。
【００５６】
従って、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４単独の発熱作用により窓ガラス２３の解氷、防曇を効果的に行うことができ、窓ガラス２３の解氷、防曇時間の短縮を図ることができる。
次に、ステップ１３８へ移行し、ステップ１２８で開始したＨ．Ｗ．Ｓ２４のタイマカウントアップ（例えば２０分）が完了したかどうか（Ｈ．Ｗ．Ｓ通電時間が所定時間に到達したかどうか）を判定する。「ＮＯ」ならステップ１２９の判定の前に戻って処理を繰返す。「ＹＥＳ」なら本制御を終了する。
【００５７】
図６は本発明による効果を示す実験データであり、外気温−２０°Ｃにて車両フロントガラスが全面的に凍結している状態から、デフロスタ制御を開始した場合に、各種のデフロスタ制御別のガラス解氷時間を測定した結果を示す。このガラス解氷時間としては、車両の走行可能レベルである５０％のガラス解氷面積に到達する時間と、９０％のガラス解氷面積に到達する時間とに分けて測定している。
【００５８】
なお、図６の実験において、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４の消費電力は、どのデフロスタ制御においても、３００Ｗ一定である。また、温風の温度は１０°Ｃ〜４０°Ｃであり、冷風の温度は−２０°Ｃである。
図６において、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４単独運転時において、冷風を吹出した場合は、５０％のガラス解氷面積到達時間が１２分も要しているのに対し、本発明のように、Ｈ．Ｗ．Ｓ２４単独運転時において、送風停止（または微小風量の吹出）とすることにより、５０％のガラス解氷面積到達時間を４．５分に短縮できる。
【００５９】
なお、上記第１実施形態では、ダクト２内の送風空気を加熱する空気加熱手段として、温水式ヒータコア５１を用い、この温水式ヒータコア５１への循環温水の熱源として、温水回路５０にヒートポンプ３０の水冷媒熱交換器３２および燃焼式ヒータ５２を設置しているが、燃焼式ヒータ５２は、電気自動車の使用地域が比較的温暖な地域である場合は、車両に搭載しない場合もある。この場合は、外気温が所定温度、例えば−１０℃以下になると必然的にＨＷＳ２４の単独運転となる。
【００６０】
上記第１実施形態では、ステップ１２５において設定されたデフロスタ（ＤＥＦ）吹出モードにおける制御について説明したが、フット吹出口１５とデフロスタ吹出口１６の両方から同時に略同等の風量の空気を吹き出すフット／デフロスタ（ＦＯＯＴ／ＤＥＦ）吹出モードにおいても、上記したデフロスタ制御を採用してもよいことはもちろんである。
【００６１】
上記第１実施形態では、ＨＷＳ２４の通電量を温風吹出との併用運転時と単独運転時とで同一としているが、ＨＷＳ２４の通電量を温風吹出との併用運転時よりも単独運転時の方が大きくなるように切換制御してもよい。
同様に、デフロスタ制御時における温風吹出の風量（第１設定風量）を一定値（例えば、２５０ｍ³ ／ｈ）に固定せずに、外気温等の環境条件に応じて変化させてもよい。
【００６２】
上記第１実施形態では、冷房運転時と暖房運転時とで、エアダンパ５４、５５の操作位置を図１の一点鎖線位置と実線位置との間で反転させるようにしたが、エアダンパ５４、５５を空調ダクト２内を通過する空気の一部をヒータコア５１に通過させるように、中間位置に制御されるエアミックスダンパとしてもよい。
上記第１実施形態では、ヒートポンプ３０の冷媒通路を切り替えるために、３つの電磁弁４０〜４２を用いたが、この３つの電磁弁４０〜４２の代わりに、三方弁や四方弁を用いてもよい。
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ダクト２内の送風空気を加熱する空気加熱手段として、温水式ヒータコア５１を用い、この温水式ヒータコア５１に温水を循環させる温水回路５０を設置しているが、本発明は、図７に示す第２実施形態のように温水回路を廃止した空調装置においても同様に実施できる。
【００６３】
図７の空調装置においては、ヒートポンプサイクル３０に設けられた１つの室内熱交換器３６ａにて空調ダクト２内の空気の冷却、および加熱を行うようにしたものである。
図７において、図１と同一符号は同一または均等部分であるので、説明は省略する。以下、図１との相違部分について主に説明すると、空調ダクト２内の空気通路の全面にわたって室内熱交換器３６ａが配置されており、この室内熱交換器３６ａは、冷房モード時には蒸発器として作用し、送風空気を冷却する。また、暖房モード時には室内熱交換器３６ａは凝縮器として作用し、送風空気を加熱する。
【００６４】
ヒートポンプサイクル３０は、上述の室内熱交換器３６ａの他に、室外熱交換器３４、冷媒圧縮機３１、暖房用減圧器３３、冷房用減圧器３５、逆止弁３３ａ、３５ａ、アキュムレータ３７、および冷媒の流れ方向を切り替える四方弁４６を備え、これらの機器を冷媒配管によって接続して構成されている。
ヒートポンプサイクル３０は、冷房モード時および暖房モード時に、四方弁４６により、次のように冷媒の流れを切り替える。図中、矢印Ｃは冷房時の冷媒の流れ方向を示し、矢印Ｈは暖房時の冷媒の流れ方向を示す。
【００６５】
冷房モードは、冷媒圧縮機３１から吐出された高圧ガス冷媒が、四方弁４６→室外熱交換器３４→逆止弁３３ａ→冷房用減圧器（キャピラリチューブ）３５→室内熱交換器３６ａ→四方弁４６→アキュムレータ３７→冷媒圧縮機３１の順に閉回路を流れる。このとき、室内熱交換器３６ａは、蒸発器として作用し、冷媒の蒸発潜熱により送風空気を冷却する。
【００６６】
暖房モードは、冷媒圧縮機３１から吐出された冷媒が、四方弁４６→室内熱交換器３６ａ→逆止弁３５ａ→暖房用減圧器（キャピラリチューブ）３３→室外熱交換器３４→四方弁４６→アキュムレータ３７→冷媒圧縮機３１の順に閉回路を流れる。このとき、室内熱交換器３６ａは、凝縮器として作用し、冷媒の凝縮潜熱により送風空気を加熱する。
【００６７】
ＥＣＵ（電子制御装置）１００は、前述の図１、２と同様のものであり、図４に示すフローチャートに従って、各種空調機器および窓ガラス２３のＨＷＳ２４の制御を行う。
（他の実施形態）
上記した第１、第２実施形態では、デフロスタ吹出口１６から吹き出す空気の加熱手段としては、温水式ヒータコア５１、ヒートポンプサイクル３０の室内熱交換器３６ａを使用しているが、空気加熱手段として、れらにの他に、電気発熱体を使用してもよい。
【００６８】
また、上記第１、第２実施形態では、デフロスタスイッチ３１０の投入によりデフロスタ吹出モードの設定と連動して、ＨＷＳ２４を通電可能な状態にしているが、デフロスタスイッチ３１０とは別にＨＷＳ２４専用の手動スイッチを操作パネル３００に設け、このＨＷＳ専用の手動スイッチの投入によりＨＷＳ２４を通電可能な状態にして、図４のフローチャートに示す制御にてＨＷＳ２４への通電を断続するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記第１、第２実施形態では、電気自動車用空調装置を示したが、ガソリン機関等の内燃機関が搭載された自動車の空調装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の電気制御系統図である。
【図３】本発明の第１実施形態における空調操作パネルの正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるデフロスタ制御のフローチャートである。
【図５】（ａ）は本発明の第１実施形態における吹出モードの制御マップを示す特性図で、（ｂ）は本発明の第１実施形態における送風機風量の制御マップを示す特性図である。
【図６】本発明による効果を示す図表である。
【図７】本発明の第２実施形態の全体構成図である。
【符号の説明】
２…空調ダクト、４…送風機、１６…デフロスタ吹出口、２３…窓ガラス、
２４…電気発熱体（ＨＷＳ）、３０…ヒートポンプ、
３６、３６ａ…室内熱交換器、５１…温水式ヒータコア、５２…燃焼式ヒータ、
１００…ＥＣＵ、３００…操作パネル、３１０…デフロスタスイッチ。

Claims (5)

1. 空気加熱手段（５１、３６ａ）および空気送風手段（４）を有し、この空気加熱手段（５１、３６ａ）にて加熱された温風を車両の窓ガラス（２３）に吹きつけることにより、窓ガラス（２３）の除氷、除曇を行うデフロスタ手段（５１、３６ａ、４）と、
   車両の窓ガラス（２３）に配設され、窓ガラス（２３）を直接加熱して窓ガラス（２３）の除氷、除曇を行う電気発熱手段（２４）と、
   乗員により手動操作され、空調吹出モードを、前記温風を車両の窓ガラス（２３）に吹きつけるデフロスタ吹出モードに設定するデフロスタ操作手段（３０９）と、
   前記空気加熱手段（５１、３６ａ）の運転を断続する第１断続手段（１２７、１３０、１３４、１３６）と、
   前記電気発熱手段（２４）の運転を断続する第２断続手段（１２８、１３０、１３３、１３４、１３６）と、
   前記空気送風手段（４）の運転を制御する送風制御手段（１２４、１２７、１３０、１３４、１３７）とを備え、
   前記デフロスタ吹出モードの設定時に、前記第１、第２断続手段により前記デフロスタ手段および前記電気発熱手段の併用運転が設定されたときは、前記送風制御手段により前記空気送風手段を第１設定風量で運転し、
   前記デフロスタ吹出モードの設定時に、前記第１断続手段により前記空気加熱手段が停止状態とされ、前記第２断続手段により前記電気発熱手段の単独運転が設定されたときは、前記送風制御手段により前記空気送風手段を前記第１設定風量より小さい第２設定風量で運転することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記第１断続手段（１２７、１３０、１３４、１３６）は、前記空気加熱手段（５１、３６ａ）の運転可否の条件を判定して、前記空気加熱手段（５１、３６ａ）の運転を断続するものであり、
   前記第２断続手段（１２８、１３０、１３３、１３４、１３６）は、前記電気発熱手段（２４）の運転可否の条件を判定して、前記電気発熱手段（２４）の通電を断続するものであ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. 前記空気加熱手段（５１、３６ａ）はヒートポンプ（３０）、燃焼式ヒータ（５２）および電気発熱体のいずれか１つを熱源として空気を加熱するように構成されてい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。
4. 前記空気加熱手段（５１、３６ａ）の熱源として、ヒートポンプ（３０）および燃焼式ヒータ（５２）の両方を備え、
   さらに、外気温度に関連した物理量を検出する外気温検出手段（１１２）を備え、
   この外気温検出手段（１１２）により検出された外気温度が第１設定温度より高いときは、前記第１断続手段（１２７、１３０、１３４、１３６）により前記ヒートポンプ（３０）を作動させるとともに、前記第２断続手段（１２８、１３０、１３３、１３４、１３６）により前記電気発熱手段（２４）への通電を遮断し、かつ、前記送風制御手段（１２４、１２７、１３０、１３４、１３７）により前記空気送風手段（４）を前記第１設定風量で運転し、
   前記外気温度が前記第１設定温度と、前記第１設定温度より低い第２設定温度との間にあるときは、前記第１断続手段により前記ヒートポンプを作動させるとともに、前記第２断続手段により前記電気発熱手段に通電し、かつ、前記送風制御手段により前記空気送風手段を前記第１設定風量で運転し、
   前記外気温度が前記第２設定温度より低いときは、前記第１断続手段により前記燃焼式ヒータを作動させるとともに、前記第２断続手段により前記電気発熱手段に通電し、かつ、前記送風制御手段により前記空気送風手段を前記第１設定風量で運転し、
   前記第１断続手段により前記ヒートポンプおよび前記燃焼式ヒータがともに停止され、かつ前記第２断続手段により前記電気発熱手段に通電されたときは、前記送風制御手段により前記空気送風手段を前記第２設定風量で運転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。
5. 前記電気発熱手段の単独運転時に、前記送風制御手段により前記空気送風手段を停止させて、前記第２設定風量を零とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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