JP3436804B2 - 電気自動車用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気自動車用空調装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車用空調装置では、暖房する場
合、コンプレッサで高温・高圧とした熱交換媒体を、車
内側熱交換器、車外側熱交換器の順で循環させることに
より、車内側熱交換器で放熱させて通過する空気を暖め
ながら車内に送風するようにしている。そして、フロン
トガラスに曇りが発生したり、寒い場所に長時間駐車し
て着霜が発生した場合には、送風モードをＤＥＦモード
に切り替え、暖めた空気をフロントガラスに吹き付ける
ことにより、曇りや着霜を除去するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
気自動車用空調装置では、外気温度が低い場合、通常、
熱交換媒体も温度低下することにより液化して、車内側
熱交換器、車外側熱交換器及びこれらの配管内に貯溜さ
れているため、コンプレッサを駆動しても、熱交換媒体
の循環はすぐにはスムーズに行かない。すなわち、コン
プレッサの駆動により、まず、車外側熱交換器側の熱交
換媒体がコンプレッサ内に吸引されるが、前述のよう
に、熱交換媒体は液化しているため、その吸引量が不十
分となる。したがって、車内側熱交換器に吐出する熱交
換媒体の流量が減少する結果、車内側熱交換器での流量
も減少するため、十分な熱交換が行えず、車内側熱交換
器を通過する空気を十分に暖めることができない。

【０００４】この場合、ブロアによる送風量を最初から
大きくしている場合には、車内側熱交換器を通過する熱
交換媒体が液化しやすくなるため、熱交換媒体の流動状
態は改善されることがなく、車内側熱交換器での熱交換
は不十分なままであるという悪循環を招く。特に、フロ
ントガラスに曇りや着霜が発生している場合、乗員はそ
の早期除去を目的としてブロアの回転数を上げることに
より送風量を多くするため、この問題は顕著となる。

【０００５】このため、車内側熱交換器の近傍に車内側
熱交温度センサを設け、暖房運転の開始直後、検出温度
が所定値未満では、ブロアの駆動を制御して送風量を設
定値よりも下方修正することが考えられる。

【０００６】しかしながら、送風量を下方修正するだけ
では、フロントガラスの曇りや着霜を除去する場合、長
時間を要するという新たな問題が発生する。この場合、
単純に補助ヒータを設けただけでは、電力の無駄使いに
なり、電力消費を極力抑えることが要求される電気自動
車にあっては不適切である。

【０００７】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、車内
側熱交換器内の熱交換媒体の流動状態が不十分な場合に
生じる空調開始後の不具合を防止することのできる電気
自動車用空調装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、コンプレッサで高温・高
圧とした熱交換媒体を車内側熱交換器、車外側熱交換器
の順で循環させることにより暖房運転を行なうヒートポ
ンプサイクルと、前記コンプレッサを駆動するコンプレ
ッサ駆動手段と、前記コンプレッサの駆動周波数を設定
する周波数設定手段と、内気又は外気をユニット内に吸
引して車内側へ送風するブロアと、該ブロアの送風量を
設定するブロア風量設定手段と、該ブロア風量設定手段
により設定された送風量が得られるように前記ブロアを
駆動させるブロア風量制御手段と、前記車内側熱交換器
の近傍に配設された車内側熱交温度センサと、前記ブロ
アによる車内への吹出方向を切り替える吹出方向切替手
段と、該吹出方向切替手段での吹出方向を設定する吹出
方向設定手段とを備えた電気自動車用空調装置におい
て、前記ユニット内を通過する空気を前記車内側熱交換
器から迂回させる迂回路と、該迂回路を開閉するダンパ
と、該ダンパを回動させることにより迂回路の開度を調
整する開度調整手段と、前記車内側熱交温度センサでの
検出温度が所定値未満で、かつ、前記吹出方向設定手段
によりＤＥＦモードが選択された場合、前記開度調整手
段に、前記検出温度が低くなるに従って開度が大きくな
るようにダンパを回動させる制御信号を発するエアコン
制御手段とを設けたものである。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記ユニット内
の車内側熱交換器の下流側に、補助ヒータ通電制御手段
によって通電制御され、車内側熱交換器及び迂回路を通
過する空気を加熱する補助ヒータを設け、前記エアコン
制御手段を、前記車内側熱交温度センサでの検出温度が
所定値未満で、かつ、前記吹出方向設定手段によりＤＥ
Ｆモードが選択された場合、前記制御信号の外、ブロア
風量設定手段での設定値を上方修正すると共に、前記補
助ヒータ通電制御手段に補助ヒータへの通電を開始させ
る制御信号を発生させるものとしている。

【００１０】請求項３記載の発明では、前記エアコン制
御手段を、前記車内側熱交温度センサでの検出温度が所
定値未満で、かつ、前記吹出方向設定手段によりＤＥＦ
モードが選択された場合、前記制御信号の外、コンプレ
ッサ駆動手段によるコンプレッサの駆動周波数が周波数
設定手段により設定した周波数よりも上方に修正させる
制御信号を発生させるものとしている。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明によれば、ＤＥＦモードを
選択している場合、車内側熱交温度センサでの検出温度
が所定温度よりも低くなれば、ダンパを回動させること
により迂回路の開度を大きくする。これにより、車内側
熱交換器を通過する空気量が少なくなり、その内部を循
環する熱交換媒体の液化が抑えられ、流動状態が早期に
回復する。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、ＤＥＦモー
ドが選択されれば、ブロアによる送風量を上方修正し、
車内側熱交温度センサでの検出温度が所定温度よりも低
い場合、迂回路の開度を大きくすると共に補助ヒータへ
の通電を開始する。これにより、前記同様、車内側熱交
換器での熱交換媒体の循環状態が早期に回復するだけで
なく、補助ヒータにより加熱された空気がブロアにより
送風量を増大されながらフロントガラスに吹き付けられ
る。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、ＤＥＦモー
ドが選択されているにも拘わらず、車内側熱交温度セン
サでの検出温度が所定温度以下である場合、コンプレッ
サの駆動周波数を高めて熱交換媒体の循環を強制的に行
わせる。これにより、車内側熱交換器内を循環する熱交
換媒体量が多くなり、早期にその熱交換性能が回復す
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。 （第１実施例）第１実施例では、図１に示すように、熱
交換媒体が循環するサイクルは、四方弁１により、暖房
サイクルと冷房サイクルとに切り替えられるようになっ
ている。そして、これらサイクル中には、前記四方弁１
の外、コンプレッサ２、車内側熱交換器３、車外側熱交
換器４及びアキュムレータ５がそれぞれ配設されてい
る。なお、６はモータ６ａの駆動により配管ａを開閉す
る絞り弁である。

【００１５】前記四方弁１は、弁本体内に一対の連通路
を備えた回転体を収容した構造で、図示しない制御装置
からの制御信号に基づき、暖房時には実線で示すように
切り替わり、冷房時には点線で示すように切り替わる。
前記コンプレッサ２は、コンプレッサ駆動装置７からの
供給電力により駆動し、内部に吸引した熱交換媒体を高
温・高圧状態として排出する。なお、コンプレッサ駆動
装置７は、周波数設定装置７ａの操作により調整される
ようになっている。

【００１６】前記車内側熱交換器３及び車外側熱交換器
４は、偏平管と波形のフィンとを積層・一体化した構造
で、熱交換媒体が偏平管を蛇行しながら流動する際に、
フィンを介して通過する空気と熱交換できるようになっ
ている。

【００１７】車内側熱交換器３は、車内前方部のユニッ
ト８内に配設され、暖房時には放熱して通過する空気を
暖め、冷房時には冷却する。一方、車外側熱交換器４
は、車両前方部に取り付けられ、その内部を流動する熱
交換媒体と外部を通過する外気との間で熱交換する。前
記アキュムレータ５は、熱交換媒体を貯溜して気液を分
離し、気体のみをコンプレッサ２に供給する。

【００１８】前記ユニット８内には、前記車内側熱交換
器３の外に、車内側熱交換器３の上流に位置するブロア
９と、車内側熱交換器３の出口側近傍に位置する車内側
熱交温度センサ１０とがそれぞれ設けられている。ユニ
ット８には、前記車内側熱交換器３を迂回する迂回路１
１が形成されており、この迂回路１１の入口にはダンパ
１２が回動自在に配設されている。ダンパ１２は、例え
ば、アクチュエータ等の開度調整装置１３により回動位
置が調整されるようになっている。また、ユニット８の
下流部分は吹出方向切替ユニット１４で、ダンパ１５が
回動可能に配設され、ＤＥＦ吹出口１４ａを開閉できる
ようになっていると共に、図示しないダンパにより他の
吹出口１４ｂ等をも開閉できるようになっている。

【００１９】前記ブロア９は、ブロア風量設定装置１６
で入力した設定値に従って所望の風量が得られるように
回転する。また、前記ダンパ１５等は連動して回動する
ようになっており、吹出方向設定装置１７からの入力信
号に従って所定の吹出口をそれぞれ開閉する。ブロア風
量設定装置１６での入力信号、吹出方向設定装置１７で
の入力信号及び前記車内側熱交温度センサ１０での検出
温度はエアコン制御装置１８にそれぞれ入力されるよう
になっている。

【００２０】エアコン制御装置１８は、これらの入力信
号に基づいて、コンプレッサ駆動装置７、開度調整装置
１３及びブロア風量制御装置１９にそれぞれ制御信号を
発することにより、冷房・暖房運転を制御する。冷房運
転は本発明に直接関係しないため、ここでは、暖房運転
につき、図２に示すフローチャートに従って説明する。

【００２１】すなわち、まず、ステップＳ１で図示しな
い暖房スイッチからオン信号が入力されたか否かを判断
する。オン信号が入力されると、ステップＳ２で暖房運
転を開始する。この暖房運転では、コンプレッサ駆動装
置７にオン信号を出力することにより、コンプレッサ２
を駆動して熱交換媒体を循環させる。四方弁１は実線で
示すように切り替えられているので、熱交換媒体は車内
側熱交換器３、車外側熱交換器４、四方弁１及びアキュ
ムレータ５からコンプレッサ２に戻って循環する。ま
た、ブロア風量設定装置１６により自動あるいは手動で
設定された送風量を読み込み、その設定送風量に基づい
てブロア９の回転を開始する。

【００２２】続いて、ステップＳ３でＤＥＦモードが選
択されているか否かを判断する。ＤＥＦモードが選択さ
れていない場合、フロントガラスには曇りや着霜が発生
していない通常の暖房運転状態であると判断してステッ
プＳ４で迂回路１１を閉じる（閉じている場合にはその
ままとする。）。そして、ステップＳ５で車内側熱交温
度センサ１０での検出温度ｔが所定温度（本実施例では
２６℃であるが、２０〜３０℃の範囲内で設定するのが
好ましい。）以上であるか否かを判断する。

【００２３】検出温度ｔが２６℃未満であれば、車内側
熱交換器３で通過する空気を十分に暖めることができな
い状態であると判断して、ステップＳ６でブロア９によ
る送風量を下方修正し、前記ステップＳ３からステップ
Ｓ５を繰り返す。そして、２６℃以上となれば、ステッ
プＳ７でブロア９による送風量を、前記ブロア風量設定
装置１６で設定した送風量に復帰させる。その後、ステ
ップＳ８で暖房スイッチがオフとなるか、キー操作によ
り電力の供給が停止するまで、すなわち、暖房運転の停
止命令があるまで前記ステップＳ３からステップＳ７を
繰り返す。

【００２４】このように、ＤＥＦモード以外が選択され
た通常の暖房運転では、車内側熱交温度センサ１０での
検出温度ｔが２６℃を越えていなければ、ブロア９によ
る送風量を下方修正するようにしたので、車内側熱交換
器３での熱交換媒体の流動状態を回復させることがで
き、暖房運転の起動が確実となる。また、十分に暖めら
れていない空気が車内側に送風されることを回避でき、
乗員が受ける不快感を最小限に抑えることができる。

【００２５】一方、ＤＥＦモードが選択された場合、ス
テップＳ９に移行して車内側熱交温度センサ１０からの
検出温度ｔが所定温度（本実施例では２６℃であるが、
２０〜３０℃であるのが好ましい。）以上であるか否か
を判断する。

【００２６】検出温度ｔが２６℃以上である場合、熱交
換媒体の循環がスムーズに行える状態にあり、ブロア９
による送風量を大きくしても、不具合は発生しない状態
であると判断して、ステップＳ１０で迂回路１１を閉じ
（閉じている場合にはそのままとする。）、ステップＳ
１１でブロア９による送風量を上方修正する。これによ
り、車内側熱交換器３で暖められた空気を大量にフロン
トガラスに吹き付けることができ、効果的に曇り、霜等
を除去できる。

【００２７】逆に、検出温度ｔが２６℃未満である場
合、従来の技術で説明したように、車内側熱交換器３で
の熱交換媒体の流動がスムーズに行かず、熱交換性能が
低下している状態であると判断して、ステップＳ１２
で、開度調整装置１３に制御信号を発してダンパ１２を
回動させることにより、迂回路１１を連通させ、車内側
熱交換器３を通過する空気量を抑制する。この場合、ダ
ンパ１２の回動角度は、図３のグラフに示すように、車
内側熱交温度センサ１０での検出温度の違いに応じて、
検出温度ｔが低くなるに従って迂回路１１の開度が大き
くなるように制御する。これは、検出温度ｔが低くなれ
ばなる程、車内側熱交換器３の内部に於ける熱交換媒体
の流動状態が悪く、熱交換が円滑に行われていないと判
断できるからである。

【００２８】次に、ステップＳ１３で、ブロア９による
送風量をブロア風量設定装置１６での設定値とし（設定
値であればそのままとする。）、ステップＳ３に戻って
前記動作を繰り返す。その後、前記同様、ステップＳ８
で暖房スイッチがオフあるいはキー操作により電源が切
られたか否かを判断し、切られていれば暖房運転を終了
し、切られていなければステップＳ３に戻る。

【００２９】このように、ＤＥＦモードが選択されてい
る場合、前記車内側熱交温度センサ１０での検出温度ｔ
が２６℃未満であれば、ダンパ１２を回動して迂回路１
１での開度を調整することにより、車内側熱交換器３を
通過する空気量を抑制するようにしたので、車内側熱交
換器３内で熱交換媒体が液化され過ぎることによる流動
状態の悪化といった不具合は発生しない。したがって、
前記検出温度ｔが２６℃未満のうちは、フロントガラス
の曇り等を効果的に除去することはできないが、車内側
熱交換器３を早期に通常の加熱状態に復帰させることに
より、結果的に従来に比べて短時間で前記曇り等の除去
が可能となる。

【００３０】（第２実施例）第２実施例では、図４に示
すように、車内側熱交換器３の下流側に補助ヒータ２０
を設け、この補助ヒータ２０がエアコン制御装置１８か
らの制御信号により駆動する補助ヒータ通電制御装置２
１によって通電量を調整するようになっている以外は、
前記第１実施例と同様である。以下、エアコン制御装置
１８での空調制御のうち、前記第１実施例とは異なる部
分についてのみ説明する。

【００３１】エアコン制御装置１８での空調制御は、図
５に示すフローチャートに従って行われる。第１実施例
と異なる点は、ＤＥＦモードが選択されている場合、
ステップＳ３′′で検出温度ｔが２６℃を越えているか
否かに拘わらず、風量を上方修正する点、車内側熱交
温度センサ１０での検出温度ｔが２６℃以上である場
合、ステップＳ１０′で補助ヒータ２０への通電をオフ
状態とし（オフ状態の場合、そのままとする。）、検出
温度ｔが２６℃未満となった場合、ステップＳ１２′で
補助ヒータ２０への通電をオン状態とする点である。な
お、ステップＳ３′で補助ヒータ２０をオフするように
したのは、フロントガラスに曇りがなくなり、ＤＥＦモ
ードから他のモードに切り替えられた場合、送風温度を
それ程急激に上昇させる必要がなくなるからである。

【００３２】したがって、第２実施例によれば、車内側
熱交温度センサ１０での検出温度ｔが低く、熱交換が円
滑に行われない場合には、迂回路１１の開度を大きくし
て車内側熱交換器３を通過する空気量を抑制すると共
に、補助ヒータ２０に通電して送風温度を上昇させるよ
うにしたので、車内側熱交換器３の熱交換性能が十分に
回復していない場合であっても、その熱交換性能の早期
回復を実現しつつ、送風当初からフロントガラスへの送
風温度を高めて発生した曇り等を効果的に除去すること
ができる。

【００３３】なお、ＤＥＦモード以外が選択された場
合、次のようにして空調制御を行なうようにしてもよ
い。すなわち、図６に示すように、ステップＳ３′′′
で送風量を設定値とした後、ステップＳ５で検出温度ｔ
が２６℃以上であれば、ステップＳ５′で迂回路１１を
閉じ、ステップＳ５′′で補助ヒータ２０をオフ状態と
する。また、ステップＳ５で検出温度ｔが２６℃未満で
あれば、ステップＳ５′′′で迂回路１１の開度を前記
同様図３のグラフに従って調整すると共に、ステップＳ
５′′′′で補助ヒータ２０をオン状態とする。これに
よれば、車内側熱交換器３の熱交換性能が十分に回復し
ていない場合に補助ヒータ２０により強制的に送風温度
を上昇させるようにしたので、送風量を減少させる必要
がなく、前記第１実施例のように、運転開始直後に送風
量が減少して十分な暖房効果が得られない状態が続くと
いったことがなく、車内側熱交換器３の熱交換性能の回
復を早めながら乗員には送風当初から十分な暖房効果を
与えることが可能となる。

【００３４】（第３実施例）第３実施例では、車内側熱
交温度センサ１０での検出温度に応じてコンプレッサ２
の駆動周波数を修正するようにしている。すなわち、図
２、図５及び図６の点線部分（ステップＳ６′,Ｓ７′,
Ｓ１３′）に示すように、車内側熱交温度センサ１０で
の検出温度ｔが２６℃未満である場合、つまり、車内側
熱交換器３内での熱交換媒体の循環が十分に行われてお
らず、通過する空気を十分に加熱することができない状
態である場合、コンプレッサ２の駆動周波数を上方修正
する。これによれば、コンプレッサ２の駆動周波数を高
めて熱交換媒体の循環を強制的に行わせるので、車内側
熱交換器３での熱交換性能を早期に回復させることが可
能となり、車内側への温風の供給あるいはフロントガラ
スの曇りの除去に迅速に対応することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明では、ＤＥＦモードが選択され、車内側熱
交温度センサでの検出温度が所定値未満である場合に、
迂回路の開度が大きくなるようにしたので、車内側熱交
換器での熱交換媒体が液化したままの状態となることが
なく、早期にその熱交換性能を回復することができる。

【００３６】請求項２記載の発明では、補助ヒータを設
けて車内あるいはフロントガラスへの送風温度の低下を
防止するようにしたので、暖房運転開始直後であっても
適切な空調状態を得ることができ、乗員が不快感を受け
ることもなく、効果的にフロントガラスの曇りを除去で
きる。

【００３７】請求項３記載の発明では、コンプレッサの
駆動周波数を高めるようにしたので、熱交換媒体の循環
を円滑に行わせて早期に車内側熱交換器の熱交換性能を
回復させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例に係る電気自動車用空調装置の概略
図である。

【図２】 図１の曇止め制御装置による空調制御を示す
フローチャートである。

【図３】 車内側熱交温度センサでの検出温度と迂回路
の開度との関係を示すグラフである。

【図４】 他の実施例に係る電気自動車用空調装置の概
略図である。

【図５】 他の空調制御を示すフローチャートである。

【図６】 さらに他の空調制御を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

２ コンプレッサ ３ 車内側熱交換器 １０ 車内側熱交温度センサ １１ 迂回路 １２ ダンパ １３ 開度調整装置 １６ ブロア風量設定装置 １７ 吹出方向設定装置 １８ エアコン制御装置 １９ ブロア風量制御装置

フロントページの続き (72)発明者 前坊 友紀 広島県東広島市八本松町大字吉川5658番 株式会社日本クライメイトシステムズ 内 (56)参考文献 特開 平５−319070（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−116526（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−156065（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−262932（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−71717（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−76710（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−60504（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 - 3/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサで高温・高圧とした熱交換
   媒体を車内側熱交換器、車外側熱交換器の順で循環させ
   ることにより暖房運転を行なうヒートポンプサイクル
   と、前記コンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動手段
   と、前記コンプレッサの駆動周波数を設定する周波数設
   定手段と、内気又は外気をユニット内に吸引して車内側
   へ送風するブロアと、該ブロアの送風量を設定するブロ
   ア風量設定手段と、該ブロア風量設定手段により設定さ
   れた送風量が得られるように前記ブロアを駆動させるブ
   ロア風量制御手段と、前記車内側熱交換器の近傍に配設
   された車内側熱交温度センサと、前記ブロアによる車内
   への吹出方向を切り替える吹出方向切替手段と、該吹出
   方向切替手段での吹出方向を設定する吹出方向設定手段
   とを備えた電気自動車用空調装置において、 前記ユニット内を通過する空気を前記車内側熱交換器か
   ら迂回させる迂回路と、該迂回路を開閉するダンパと、
   該ダンパを回動させることにより迂回路の開度を調整す
   る開度調整手段と、前記車内側熱交温度センサでの検出
   温度が所定値未満で、かつ、前記吹出方向設定手段によ
   りＤＥＦモードが選択された場合、前記開度調整手段
   に、前記検出温度が低くなるに従って開度が大きくなる
   ようにダンパを回動させる制御信号を発するエアコン制
   御手段とを設けたことを特徴とする電気自動車用空調装
   置。
2. 【請求項２】 前記ユニット内の車内側熱交換器の下流
   側に、補助ヒータ通電制御手段によって通電制御され、
   車内側熱交換器及び迂回路を通過する空気を加熱する補
   助ヒータを設け、前記エアコン制御手段を、前記車内側
   熱交温度センサでの検出温度が所定値未満で、かつ、前
   記吹出方向設定手段によりＤＥＦモードが選択された場
   合、前記制御信号の外、ブロア風量設定手段での設定値
   を上方修正すると共に、前記補助ヒータ通電制御手段に
   補助ヒータへの通電を開始させる制御信号を発生させる
   ものとしたことを特徴とする請求項１記載の電気自動車
   用空調装置。
3. 【請求項３】 前記エアコン制御手段を、前記車内側熱
   交温度センサでの検出温度が所定値未満で、かつ、前記
   吹出方向設定手段によりＤＥＦモードが選択された場
   合、前記制御信号の外、コンプレッサ駆動手段によるコ
   ンプレッサの駆動周波数が周波数設定手段により設定し
   た周波数よりも上方に修正させる制御信号を発生させる
   ものとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気
   自動車用空調装置。