JPH054511A - ヒートポンプ式自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力の抑制と、車両の運転の安全性を図
る。 【構成】 送風ダクト１に収容した室内熱交換器６と、
室外熱交換器１０とを備え、上記室内熱交換器６より下
流側の送風ダクト１に電気ヒーター１６を配設したヒー
トポンプ式空調装置であって、電気ヒーター１６付近の
空気温度を検出可能な温度センサ１７と、外気温度セン
サ１９と、デフモード検出手段と、外気導入モード検出
手段と、ブロワの送風モード検出手段とを備え、暖房運
転時に電気ヒーター１６付近の空気温度が所定温度以下
で、デフモードと、外気導入モードと所定の送風モード
とが選択され、かつ外気温度が所定温度以下のときにの
み、電気ヒーターへ通電可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は消費電力の抑制と、車両
の運転の安全性を図れるようにしたヒートポンプ式自動
車用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば家電用ヒートポンプ式空調
装置のなかには、特開昭５６ー１８２４１号公報のよう
に暖房用の補助ヒーターを備え、暖房運転時における室
外熱交換器のフロストに伴なうデフロストモード運転時
に、上記ヒーターに通電して、デフロストモード運転時
の暖房能力不足を補うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の装
置は、デフロストモード運転中ヒーターへ通電し続ける
ため、ヒーターが過熱する惧れがあり、この過熱防止手
段として、所定の空気温度を定めてヒーターをＯＮ・Ｏ
ＦＦ制御させる方法が考えられるが、この方法では、あ
まり暖房能力を要しない時でもヒーターが通電される場
合があり、過剰に暖房されるばかりか、消費電力増を助
長する問題があって、消費電力の低減が重要な課題であ
る電気自動車用の空調装置には、採用し得ない。

【０００４】本発明はこのような問題を解決し、真正に
暖房能力を必要とするときにのみヒーターに通電して、
電力消費を抑制するとともに、運転視界を良好にして車
両の運転の安全性を図れるようにした、ヒートポンプ式
自動車用空調装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のヒー
トポンプ式自動車用空調装置は、送風ダクトに収容した
室内熱交換器と、室外熱交換器とを備え、上記室内熱交
換器より下流側の送風ダクトに電気ヒーターを配設した
ヒートポンプ式空調装置であって、電気ヒーター付近の
空気温度を検出可能な温度センサと、外気温度センサ
と、デフモード検出手段と、外気導入モード検出手段
と、ブロワの送風モード検出手段とを備え、暖房運転時
に電気ヒーター付近の空気温度が所定温度以下で、デフ
モードと、外気導入モードと所定の送風モードとが選択
され、かつ外気温度が所定温度以下のときにのみ、電気
ヒーターへ通電可能にして、真正に暖房能力を必要とす
るときにのみヒーターに通電し、電力消費を抑制すると
ともに、運転視界を良好にして車両の運転の安全性を図
れるようにしたことを特徴としている。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
ると、図１乃至図３において１は車両の適所に配設され
た送風ダクトで、その上流側に内外気取入口２，３と、
内外気切換ドア４が設けられ、これらの下流側にブロワ
５と室内熱交換器６が配設されている。

【０００７】切換ドア４は、その駆動用アクチュエータ
（図示略）を介して作動可能にされ、その外気導入モー
ド時には、位置センサ（図示略）を介して当該信号を後
述の制御装置へ入力可能にしており、またブロワ５はブ
ロワモータ７を介して駆動可能にされ、その作動制御回
路を介して、そのＯＮ・ＯＦＦ信号と送風モード、実施
例では強Ｈｉと中Ｍedの信号を上記制御装置へ入力可能
にしている

【０００８】室内熱交換器６は図２で概略的に示す冷凍
サイクルに介挿され、該サイクルに配管した冷媒導管８
に、コンプレッサ９と室外熱交換器１０、膨張弁１１ま
たはオリフィスと、アキュムレータ１２が接続されてい
る。そして、これら室内熱交換器６、コンプレッサ９、
室外熱交換器１０、アキュムレータ１２との間に、アク
チュエータ（図示略）を介して回動可能な切換弁１３が
介挿され、コンプレッサ９から熱交換器６，１０への吐
出冷媒経路を切換え可能にしている。

【０００９】コンプレッサ９と室外熱交換器１０との間
にはバイパス管１４が接続され、該管１４に電磁弁１５
が介挿されている。電磁弁１５は暖房運転における室外
熱交換器１０のフロスト時に、除霜運転を制御するデア
イサ（図示略）によって、所定時間開弁可能にされてい
る。

【００１０】室内熱交換器６の下流側には、補助熱源と
しての電気ヒーター１６が設けられ、該ヒーター１６の
下流側に温度センサ１７が設置されていて、その信号を
制御装置１８へ入力可能にしている。上記制御装置１８
には、この他に冷暖房状態の空調運転モード信号と、例
えばインパネ部に設けたデフモード選択スイッチ（図示
略）を介して、デフモード信号が入力可能にされ、また
外気温度または導入空気の入口空気温度を検出する温度
センサ１９を介して、その温度信号が入力可能にされて
いる。

【００１１】制御装置１８には図４に示す制御ルーチン
が記憶され、該ルーチンに基いて電気ヒーター１６の作
動をＯＮ・ＯＦＦ制御するようにしている。すなわち、
制御装置１８は先ずブロワ５の停止状態（ＯＦＦ）の有
無を判断し、ＯＦＦ状態の場合には電気ヒーター１６へ
の通電を阻止し、またブロワ５が駆動している場合は、
空調運転モードを判断し、冷房運転時や暖房運転停止時
にはヒーター１６への通電を阻止し、一方、暖房運転時
には電気ヒーター１６直後の空気温度Ｔi を条件に、上
記ヒーター１６への通電を可能にしている。

【００１２】制御装置１８には上記空気温度Ｔi の第１
判定基準温度が設定され、これには上限温度θ1Uと下限
温度θ1Lが設定されていて、実施例の場合、上限温度θ
1Uは５５℃、下限温度θ1Lは４５℃に設定されている。
そして、空気温度Ｔi が上限温度θ1U以上の場合は、電
気ヒーター１６への通電を阻止させ、下限温度θ1L以下
の場合は次ステップでデアイサの作動の有無を判断する
ようにしており、デアイサが作動している場合は、空気
温度Ｔi を条件に電気ヒーター１６への通電を可能にし
ている。

【００１３】すなわち、制御装置１８には上記空気温度
Ｔi の第２判定基準温度が設定され、これには上限温度
θ2Uと下限温度θ2Lが設定されていて、実施例の場合、
上限温度θ2Uはデアイサ作動直前の＋１０℃、下限温度
θ2Lはデアイサ作動直前の−５℃に設定されている。そ
して、空気温度Ｔi が上限温度θ2U以上の場合は、電気
ヒーター１６の通電を阻止させ、下限温度θ2L以下の場
合は通電させるようにしている。

【００１４】一方、デアイサがＯＦＦ状態の場合に、本
発明装置を実質的に作動可能にしている。すなわち、切
換ドア４の位置センサを介して外気導入モードが検出さ
れ、またデフモード選択スイッチを介して、デフモード
が検出されるとともに、ブロワモータ７の作動制御回路
を介して、強Ｈｉの送風モード信号が検出され、更に温
度センサ１９を介して、所定温度以下の外気温度Ｔo が
検出された場合に、電気ヒーター１６を通電可能にして
いる。

【００１５】すなわち、制御装置１８には外気温度Ｔo
の第１判定基準温度が設定され、これには上限温度θ3U
と下限温度θ3Lが設定されていて、実施例の場合、上限
温度θ3Uは１２℃、下限温度θ3Lは１０℃に設定されて
いる。そして、外気温度Ｔo が下限温度θ3L以下の場合
は電気ヒーター１６を通電可能にしている。

【００１６】また、電気ヒーター１６は上記条件の他
に、切換ドア４の位置センサを介して、外気導入モード
が検出され、またデフモード選択スイッチを介して、デ
フモードが検出されるとともに、ブロワモータ７の作動
制御回路を介して、中Ｍedの送風モード信号が検出さ
れ、更に温度センサ１９を介して、前記第１判定基準温
度以下の所定の外気温度Ｔo が検出された場合に、電気
ヒーター１６を通電可能にしている。

【００１７】すなわち、制御装置１８には外気温度Ｔo
の第２判定基準温度が設定され、これには上限温度θ4U
と下限温度θ4Lが設定されていて、実施例の場合、上限
温度θ4Uは２℃、下限温度θ4Lは０℃に設定されてい
る。したがって、この場合にはブロワ５の送風量の減少
分、送風温度が加温されるから、デフモード運転が効果
的に行なわれる。

【００１８】一方、内気導入モードの場合や、デフモー
ドでない場合、或いはブロワ５の送風モードが強Ｈｉま
たは中Ｍed以外のとき、外気温度Ｔo が当初または電気
ヒーター１６の通電後に、上限温度以上であったり、或
いはなった場合は、電気ヒーター１６への通電を阻止す
るようにしている。

【００１９】なお、上述の実施例では切換ドア４の外気
導入モードを位置センサで検出し、デフモードをその選
択スイッチで検出しているが、この例に限らず他の検出
手段を採用することができる。

【００２０】

【作用】このように構成したヒートポンプ式電気自動車
用空調装置において、これを冷房運転する場合は、冷房
スイッチをＯＮするとともに、ブロワスイッチをＯＮし
て、アクチュエータを作動させ、切換弁１３を図２のよ
うに切換える。

【００２１】したがって、冷凍サイクルの冷媒は図２の
矢視のように循環し、例えば外気口３から送風ダクト１
へ取り入れられた空気は、室内熱交換器６で冷やされ、
その冷風が送風ダクト１に導かれて、車室へ吹き出され
る。

【００２２】次に上記空調装置を暖房運転する場合は、
暖房スイッチをＯＮするとともに、ブロワスイッチをＯ
Ｎして、アクチュエータを作動させ、切換弁１３を図３
のように切換える。したがって、冷凍サイクルの冷媒は
図３の矢視のように循環し、例えば外気口３から送風ダ
クト１へ取り入れられた空気は、室内熱交換器６で暖め
られ、その温風が送風ダクト１に導かれて、車室へ吹き
出される。

【００２３】そして、このような暖房運転開始と同時
に、制御装置１８には空調運転モード信号、この場合は
暖房運転モード信号と、ブロワモータ７の作動制御回路
を介して、ブロワ５の送風モード信号が入力され、また
温度センサ１７を介して電気ヒーター１６直後のダクト
内空気温度Ｔi と、温度センサ１９を介して外気温度Ｔ
o が入力される。更に制御装置１８には、デアイサのＯ
Ｎ・ＯＦＦ作動信号と、切換ドア４の位置センサを介し
て外気導入モード信号が入力され、またデフモード選択
スイッチを介して、デフモード信号が入力され、これら
の入力信号を基に、図４に示す制御動作を開始する。

【００２４】すなわち、制御装置１８は先ずブロワ５の
駆動の有無を判断し、上記のようにブロワ５が駆動して
いる場合は、空調運転モード判断過程へ移行し、該過程
で上記のような暖房運転時を確認すると、次ステップへ
移行して、通電前の電気ヒーター１６直後の空気温度Ｔ
i に基づき、暖房能力増加の要否を判定する。

【００２５】そして、空気温度Ｔi が上限温度θ1U以上
の場合は、暖房能力増加不要と判定して、電気ヒーター
１６に対する通電を阻止し、また下限温度θ1L以下の場
合は、一応暖房能力増加の必要があると判定して、次ス
テップへ移行し、該ステップでデアイサの作動を確認す
る。

【００２６】つまり、デアイサが室外熱交換器１０の除
霜運転をしている場合は、電磁弁１５が開弁されて、コ
ンプレッサ９から吐出した高温高圧の冷媒の一部が、図
３の仮想線の矢視のようにバイパス管１４に導かれるた
め、室内熱交換器６に供給される冷媒量が不足して、暖
房能力不足を招く。

【００２７】したがって、制御装置１８は上記のような
事態を踏まえて、空気温度Ｔi の設定温度を第１判定基
準値よりも低めに設定し、この状況下で真正な暖房能力
の増加の要否を判定する。すなわち、上記空気温度Ｔi
が上限温度θ2U以上の場合は、暖房能力増加不要と判定
して、電気ヒーター１６に対する通電を阻止し、また下
限温度θ2L以下の場合は、真正に暖房能力増加の必要が
あると判定して、電気ヒーター１６に通電させる。

【００２８】一方、デアイサがＯＦＦ状態の場合は、所
要量の冷媒が室内熱交換器６に供給され、冷凍サイクル
が正常に作動しているにも拘らず、暖房能力増加の必要
がある場合であって、このような場合に本発明装置が実
質的に機能する。

【００２９】すなわち、制御装置１８に、切換ドア４の
外気導入モード信号が入力され、またデフモード信号が
入力されるとともに、ブロワ５の強Ｈｉの送風モード信
号が入力され、更に外気温度Ｔo が下限温度θ3L以下の
場合に、電気ヒーター１６を通電させる。

【００３０】このような状況としては、例えばフロント
ウィンドガラスの曇りを除去するデフロストモード運転
が考えられ、このような場合に電気ヒーター１６を加熱
し、その温風をフロントウィンドガラスの内面に吹き付
け、その内面を加温することで、上記の曇りが除去され
る。そして、フロントウィンドガラスの曇り除去後、外
気温度Ｔo が変化して上限温度θ3U以上になると、電気
ヒーター１６に対する通電が停止され、一方、外気温度
Ｔo が依然として上限温度θ3U以下の場合は、電気ヒー
ター１６に対する通電が続行され、上記ガラスの曇り防
止と車室内の暖房補充が行なわれる。

【００３１】このように前述した暖房不足は、例えば車
両の運転視界を良好にし、運転の安全性を確保する上で
通常採られる一時的な処置によって生じ、真正な暖房能
力増加の必要によって電気ヒーター１６に通電されるか
ら、その電力消費が可及的に少量に抑えられる。

【００３２】また、制御装置１８に、外気導入モード信
号が入力され、またデフモードが信号が入力されるとと
もに、ブロワ５の中Ｍedの送風モード信号が入力された
場合であって、その際の外気温度Ｔo が下限温度θ4L以
下の場合にも、電気ヒーター１６を通電させる。

【００３３】このような状況としては、例えばフロント
ウィンドガラスの曇りをより迅速に除去するデフロスト
モード運転時が考えられ、この場合にはブロワ５の風量
を抑制し、温風温度をより高温に加温して、その温風を
フロントウィンドガラスの内面に吹き付け、その内面を
迅速に加温することで行なわれる。

【００３４】そして、この場合の暖房不足も、前述と同
様に車両の運転視界を良好にし、運転の安全性を確保す
る上で通常採られる一時的な処置によって生じ、これに
よって電気ヒーター１６に消費される電力は、前述と同
様に抑えられる。

【００３５】このように本発明では、室内熱交換器６の
暖房能力が不足し、真正に能力増を要するときにのみ、
電気ヒーター１６に通電するようにしたから、該ヒータ
ー１６による消費電力を抑制し、電気自動車の重要な課
題である走行距離の向上を図れるとともに、運転視界を
良好にして、車両の運転の安全性を確保し得る。

【００３６】

【発明の効果】本発明のヒートポンプ式自動車用空調装
置は以上のように、送風ダクトに収容した室内熱交換器
と、室外熱交換器とを備え、上記室内熱交換器より下流
側の送風ダクトに電気ヒーターを配設したヒートポンプ
式空調装置であって、電気ヒーター付近の空気温度を検
出可能な温度センサと、外気温度センサと、デフモード
検出手段と、外気導入モード検出手段と、ブロワの送風
モード検出手段とを備え、暖房運転時に電気ヒーター付
近の空気温度が所定温度以下で、デフモードと、外気導
入モードと所定の送風モードとが選択され、かつ外気温
度が所定温度以下のときにのみ、電気ヒーターへ通電可
能にしたから、例えばフロントウィンドガラスの曇り防
止時のように、真正に暖房能力を必要とするときにのみ
ヒーターへ通電することで、電力消費を抑制でき、車両
の走行距離の向上が重要な課題である電気自動車に好適
であるとともに、運転視界を良好にして車両の運転の安
全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す説明図である。

【図２】本発明の冷房運転時における冷凍サイクルの概
略図である。

【図３】本発明の暖房運転時における冷凍サイクルの概
略図である。

【図４】本発明の制御系を示す流れ図である。

【符号の説明】

１ 送風ダクト ５ ブロワ ６ 室内熱交換器 １０ 室外熱交換器 １６ 電気ヒーター １７，１９ 温度センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 送風ダクトに収容した室内熱交換器と、
   室外熱交換器とを備え、上記室内熱交換器より下流側の
   送風ダクトに電気ヒーターを配設したヒートポンプ式空
   調装置であって、電気ヒーター付近の空気温度を検出可
   能な温度センサと、外気温度センサと、デフモード検出
   手段と、外気導入モード検出手段と、ブロワの送風モー
   ド検出手段とを備え、暖房運転時に電気ヒーター付近の
   空気温度が所定温度以下で、デフモードと、外気導入モ
   ードと所定の送風モードとが選択され、かつ外気温度が
   所定温度以下のときにのみ、電気ヒーターへ通電可能に
   したことを特徴とするヒートポンプ式自動車用空調装
   置。