ヒートポンプ式車両用空調装置
【課題】デフロスト運転時の問題が解決されたヒートポンプ式車両用空調装置を提供する。
【解決手段】冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器２５と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器２１と、圧縮機３１、絞り抵抗３４及び四方弁３３を具備してなるコンプレッサユニット２０とが冷媒流路３０により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転中にデフロスト運転を開始または終了する場合、前記圧縮機３１の機能をいったん停止させた状態で前記四方弁３３を切り換え操作することを特徴とする。
【解決手段】冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器２５と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器２１と、圧縮機３１、絞り抵抗３４及び四方弁３３を具備してなるコンプレッサユニット２０とが冷媒流路３０により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転中にデフロスト運転を開始または終了する場合、前記圧縮機３１の機能をいったん停止させた状態で前記四方弁３３を切り換え操作することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に設置されるヒートポンプ式車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気環境への改善要求、地球環境問題に伴い、低公害車、代替エネルギ車に対する導入ニーズが高まりを見せている。この中で、エネルギ源を天然ガスなどに置き換える場合は、基本的には燃料のみの変更であってもともとの内燃機関エンジン（以下エンジンと呼ぶ）があるため、空調装置（以下エアコンと呼ぶ）に関する基本構成の変更は不要である。
【０００３】
しかし、代替エネルギ車の有力候補のひとつである電気自動車やハイブリッド車（駆動源として電動モータとエンジンとを併用）に従来車のエアコンをそのまま適用すると、暖房運転時の熱源や冷房運転時の圧縮機駆動源を見直す必要が生じてくる。すなわち、暖房運転時においては、従来車のように加熱源となるエンジン冷却水が全くない（電気自動車）か、あるいは、エンジンを停止して電動モータのみで走行するというモータ走行モードがあるため十分な温水が得られない（ハイブリッド車）という問題が生じてくる。また、冷房運転時においては、従来車のように圧縮機の駆動源をエンジンにのみたよることはできず、他の駆動源を設ける必要がある。たとえばハイブリッド車の場合、電動モータのみで走行するモータ走行モードがあったり、あるいは、エンジンで走行していても停車時にはエンジンを停止してアイドリング運転を行わないようにしたものもあるため、圧縮機の駆動源がエンジンのみでは安定したエアコンの運転が不可能になる。
【０００４】
このような背景から、電気自動車やハイブリッド車などの車両に設置するエアコンとして、家庭用の冷暖房エアコン等に利用されているヒートポンプ式を採用することが行われている。図４は従来のヒートポンプ式車両用空調装置の概略構成例を示したもので、図中の符号１は室内熱交換器、２はコンプレッサユニット、３は室外熱交換器、４は外気吸い込み用ファンである。この場合、室外熱交換器３はコンプレッサユニット２などとともに動力室内に設置され、外気吸い込み用ファン４を作動させることにより、動力室内に外気を吸引できるようになっている。
【０００５】
上述した従来構成では、冷媒が下記のように循環して車室内の冷暖房を実施する。暖房運転時の冷媒は、図中に実線矢印で示すように時計廻りに循環する。コンプレッサユニット２内の圧縮機で高温高圧の気体となった冷媒は、室内熱交換器１に送られて車外の空気（外気）または車室内空気（内気）と熱交換する。この結果、外気または内気（以下吸入空気と呼ぶ）は高温高圧の気体冷媒から熱を奪って温風となり、同時に、高温高圧の気体冷媒は熱を奪われて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。続いて、高温高圧の液冷媒はコンプレッサユニット２を通過して低温低圧の液冷媒となって室外熱交換器３へ送られるが、室外熱交換器３では、低温低圧の液冷媒が外気から熱を汲み上げ、蒸発気化することで低温低圧の気体冷媒となる。この低温低圧の気体冷媒は、再度コンプレッサユニット２へ送られて圧縮され、高温高圧の気体となる。以下、上述した過程を繰り返す。すなわち、暖房運転時においては、室外熱交換器３がエバポレータとして機能し、室内熱交換器１が凝縮器として機能している。
【０００６】
このような暖房運転を続けていると、室外熱交換器３に霜が付着して十分な熱交換を実施できなくなる。このため、所定のデフロスト条件を満たした場合、冷媒の流れ方向を変えて、すなわち後述する冷房運転と同様に冷媒を流すことで、霜をとかすデフロスト運転が行われている。このようなデフロスト運転では、暖房運転時にエバポレータとして機能していた室外熱交換器３が凝縮器として機能するので、冷媒から熱を受けて霜をとかすことができる。
【０００７】
冷房・除湿運転時の冷媒は、図中に破線矢印で示すように反時計廻りに循環する。コンプレッサユニット２内の圧縮機で高温高圧の気体となった冷媒は、室外熱交換器３へ送られて外気と熱交換する。この結果、冷媒は外気に熱を与えて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。このようにして高温高圧の液冷媒となった冷媒は、コンプレッサユニット２内の絞り抵抗を通過して低温低圧の液冷媒となり、室内熱交換器１に送られる。続いて、低温低圧の液冷媒は、室内熱交換器１で吸入空気から熱を奪って冷却するので、冷風を車室内に供給でき、同時に、冷媒自身は蒸発気化して低温低圧の気体冷媒となる。こうして低温低圧の気体となった冷媒は、再度コンプレッサユニット２内の圧縮機に送られて圧縮され、高温高圧の気体となる。以下、上述した過程を繰り返す。すなわち、冷房運転時においては、室内熱交換器１がエバポレータとして機能し、室外熱交換器３が凝縮器として機能している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１７１３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した従来のヒートポンプ式車両用空調装置では、暖房運転時における駆動源（エンジン、電動モータ等）排熱の有効利用が望まれている。すなわち、外気温度の低い状況では、ヒートポンプにより外気から十分な熱量を汲み上げるのが困難になる場合があり、思うように温度が上がらなかったり、あるいは所望の温度に達するまで長時間を要するなど、エアコンの暖房能力が不足するという問題が生じることがある。このため、従来捨てられていたエンジン排熱などからヒートポンプにより熱を汲み上げ、エアコンの暖房運転に有効利用して暖房能力を向上させることが車両用空調装置の商品性を向上させる上で強く望まれる。
【００１０】
また、上述したデフロスト運転は、暖房運転が必要な状況で冷房運転を実施するものであるから、乗員に快適な車室内環境を提供するという観点からできるだけ回数が少なく短時間で終了するのが好ましい。さらに、デフロスト運転を開始または終了する際には、四方弁を操作して冷媒の流れ方向を切り換えることになるが、この時高圧側と低圧側とが入れ替わるため異音を発することがある。このような異音の発生は、車両用空調装置として好ましいものではなく、その対策が望まれていた。このようなデフロスト運転時の問題解決は、車両用空調装置としての商品性を向上させる上で重要な課題である。
【００１１】
上記事情に鑑み、本発明においては、暖房運転時にエンジン排熱などを有効利用して暖房能力を向上させること、及びデフロスト運転時の問題を解決することで、商品性の高いヒートポンプ式車両用空調装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明においては以下の手段を採用した。本発明のヒートポンプ式車両用空調装置は、冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転中にデフロスト運転を開始または終了する場合、前記圧縮機の機能をいったん停止させた状態で前記四方弁を切り換え操作することを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、前記圧縮機は、駆動源との間に設けたクラッチを切ることで機能停止させられるようにするとよい。また、暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実施するようにするとよい。
【００１４】
このようなヒートポンプ式車両用空調装置によれば、四方弁を切り換える時点で圧縮機の機能が停止して圧力差がなくなっているので、異音の発生が防止される。
【００１５】
また、本発明のヒートポンプ式車両用空調装置は、冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実施することを特徴とするものである。
【００１６】
このようなヒートポンプ式車両用空調装置によれば、駐停車中にデフロスト運転を実施しておけるので、車両走行中におけるデフロスト運転回数及び時間を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のヒートポンプ式車両用空調装置によれば、デフロスト運転の開始及び終了時に冷媒の気流音が発生するのを防止できるようになり、さらに、走行中のデフロスト運転を最小限に抑制できるようになるので、デフロスト運転時の問題を解決することができ、ヒートポンプ式車両用空調装置の商品性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式車両用空調装置の構成を示す系統図である。
【図２】図１に示したヒートポンプ式車両用空調装置を搭載したハイブリッド車の平面配置図である。
【図３】デフロスト運転時における各構成要素の動作を示すタイムチャート図である。
【図４】従来例としてヒートポンプ式車両用空調装置の概略構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態としてのヒートポンプ式車両用空調装置を搭載したハイブリッド車について、図面に基づいて説明する。図２において、符号の１０はハイブリッド車であり、車体前部に前輪駆動用のモータ１１を内蔵したドライブユニット１２を備え、車体後部の動力室内には後輪駆動用のエンジン１３を備えている。このハイブリッド車１０は、低速時はモータ１１を駆動源とする前輪駆動車として走行し、一定速度以上の高速時においては駆動源をエンジン１３に切り替えて後輪駆動車として走行する。また、モータ１１を車体前部に設けたため、搭載スペース上の理由および空気抵抗（Ｃｄ値）の低減を考慮し、エンジン１３を車体後部に設けている。なお、エンジン１３とモータ１１とが同時に駆動源として起動され、四輪駆動車として走行する場合もある。
【００２０】
図２において、符号の１４はモータ１１の電源となるバッテリであり、１５はエンジン１３の駆動力を電力に変換してバッテリ１４に蓄積するモータ・ジェネレータ・ユニットである。モータ・ジェネレータ・ユニット１５には発電用モータ（図示省略）が搭載されており、該発電用モータにエンジン１３の駆動力が伝達されることによって発電が行われる。モータ・ジェネレータ・ユニット１５はまた、電力によって発電用モータを駆動させることにより、バッテリ１４に蓄積された電力を駆動力に変換する機能も有する。なお、符号の５０は、エンジン１３に設けられたＩ／Ｃ（インタークーラ）・ＥＧＲシステムである。
【００２１】
また、１６はエンジン１３冷却用のラジエータであり、１７はエンジン冷却用ラジエータ１６と併設されたパワエレ用ラジエータである。パワエレ用ラジエータ１６は駆動用モータ１１、モータ・ジェネレータ・ユニット１５、さらにはＩ／Ｃ・ＥＧＲシステム５０を冷却するためのものである。これらエンジン冷却用ラジエータ１６、パワエレ用ラジエータ１７はラジエータ冷却用ファン１８を備えており、車体側面から吸い込んだ外気を通過させて冷却することで動力室（エンジンルーム）内周囲の空気に放熱されるようになっている。さらに、エンジン１３の熱をバッテリ１４に与えるバッテリ熱交換器１９が設けられている。
【００２２】
次に、このハイブリッド車１０に搭載されるエアコンについて説明する。図１及び図２において、符号の２０は冷媒を圧縮するコンプレッサユニット、２１は室外熱交換器、２２は外気吸い込み用ファン、２３はＨＰＶＭ（Heat Pump Ventilating Module）と呼ばれるモジュールであり、内部にはブロワファン２４、室内熱交換器２５、ヒータコア２６などを備えている。室外熱交換器２１は、車体後部に配置された動力室、すなわちエンジンルーム内の右側面部に設けられ、外気吸い込み用ファン２２の作動によって車体側面の開口部から吸い込んだ外気と強制的に熱交換される。ＨＰＶＭ２３は車体後部の中央に設けられ、同ＨＰＶＭ２３前面には車体下部中央に沿って車体前方に延びるダクト２７が接続されている。ダクト２７は筒状に形成されているとともに、同ダクト２７の中央部および前端部にはそれぞれ吹出部２８、２９が設けられている。この場合、吹出部２８が後席用、吹出部２９が前席用であるが、必要に応じて適宜増減が可能である。
【００２３】
ＨＰＶＭ２３は、ブロワファン２４の作動により車外から吸引した外気または車室内から吸引した内気を室内熱交換器２５、ヒータコア２６を通過させることで、冷暖房及び除湿を行って空気調和を実施するモジュールである。室外熱交換器２５は、コンプレッサユニット２０及び室内熱交換器２１と冷媒流路３０により接続されてヒートポンプ式空調装置を構成している。コンプレッサユニット２０内には、圧縮機３１、アキュムレータ３２、四方弁３３、及び膨張弁等の絞り抵抗３４を具備しており、圧縮機３１を運転することで冷媒を循環させてヒートポンプ運転が実施される。
【００２４】
以下、ヒートポンプ式空調装置による空調運転を冷房・除湿運転及び暖房運転に分けて説明する。最初に暖房運転について説明する。この時の冷媒の流れは、図１において時計廻り（実線矢印で表示）となる。さて、圧縮機３１では、低温低圧の気体冷媒を吸引して圧縮し、高温高圧の気体冷媒として四方弁３３へ送り出す。この時、四方弁３３は室内熱交換器２５へ冷媒を送るように設定されているので、高温高圧の気体冷媒が冷媒流路３０を通って室内熱交換器２５へ送られ、ブロワファン２４で吸引された内気または外気（以下吸入空気）と熱交換して暖める。すなわち、高温高圧の気体冷媒が吸入空気に熱を奪われて凝縮液化することで高温高圧の液冷媒となり、同時に、室内熱交換器２５を通過する吸入空気がこの熱で暖められた温風となって車室内に供給される。この場合の室内熱交換器２５は、凝縮器として機能している。
【００２５】
高温高圧の液冷媒となって室内熱交換器２５を出た冷媒は、コンプレッサユニット２０内の絞り抵抗３４で減圧・膨張して低温低圧の液冷媒となり、車体の側面に沿って設置された室外熱交換器２１へ送られる。この室外熱交換器２１は、外気吸い込みファン２２で吸い込んだ外気が通過することで、外気と熱交換して熱を汲み上げることになる。このため、低温低圧の液冷媒は相対的に温度の高い外気により暖められて蒸発気化し、低温低圧の気体冷媒となる。この場合の室外熱交換器２１は、エバポレータとして機能している。
【００２６】
こうして、低温低圧の気体となった冷媒は四方弁３３へ送られ、さらにアキュムレータ３２で液状成分が除去された後、再度圧縮機２１に吸引されて圧縮される。以後、同様の冷凍サイクルが繰り返されて、車室内の暖房が実施される。
【００２７】
次に冷房運転時について説明するが、この時の冷媒の流れは図１において反時計廻り（実線矢印で表示）となる。さて、圧縮機２１では、低温低圧の気体冷媒を吸引して圧縮し、高温高圧の気体冷媒として四方弁３３へ送り出す。この時、四方弁３３は室外熱交換器２１へ冷媒を送るように設定されているので、高温高圧の気体冷媒が冷媒流路３０を通って室外熱交換器２１へ送られ、外気吸い込みファン２２に吸引された外気と熱交換する。この結果、高温高圧の気体冷媒は相対的に低温の外気に熱を奪われて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。この場合の室外熱交換器２１は、凝縮器として機能している。
【００２８】
この後、高温高圧の液冷媒は絞り抵抗３４へ送られ、絞り抵抗３４を通過する際に減圧・膨張して低温低圧の液冷媒となる。こうして低温低圧となった液冷媒は室内熱交換器２５へ送られ、ブロワファン２４で吸い込んだ吸入空気と熱交換し、吸入空気から熱を奪って冷却する。この結果、低温低圧の液冷媒は蒸発気化して低温低圧の気体冷媒となり、同時に、吸入空気は冷風となって車室内に供給される。この場合の室内熱交換器２５は、エバポレータとして機能している。また、室内熱交換器２５を出た低温低圧の気体冷媒は、四方弁３３を通ってアキュムレータ３２へ送られ、冷媒中の液分が除去される。そして、低温低圧の気体冷媒は、アキュムレータ３２から再度圧縮機３１に吸引され、圧縮された後同様の冷凍サイクルが繰り返されて、車室内の冷房が実施される。
【００２９】
さらに、図１に示したＨＰＶＭ２３にはヒータコア２６が設置されている。このヒータコア２６は、ハイブリッド車１０に設置されたエンジン１３から高温のエンジン冷却水を導入して通過する吸入空気を加熱する機能を有している。すなわち、エンジン冷却水が所定値以上の高温となった場合、エンジン冷却水を暖房の熱源として補助的に使用することができるようにしたものである。なお、このヒータコア２６は、エンジン１３を持たないため温水の供給を受けられない電気自動車のヒートポンプ式空調装置には設置されない。
【００３０】
ところで、上述したヒートポンプ式車両用空調装置では、暖房運転中にエンジンルーム内が所定値以上の高温になると、これをエンジンルーム内適所に設置した温度センサＴｅなどの検出手段で検知して外気吸い込みファン２２を逆転させる。すなわち、外気吸い込みファン２２の回転方向を逆向きに変えて、エンジンルーム内の高温の空気が車外へ排出されるように運転する。この時、外気吸い込みファン２２が車体の側面に設けられているので、走行中であってもラム圧の影響を受けることなくエンジンルーム内の高温空気を排出することができる。なお、エンジンルーム内の温度は、エンジン１３本体からの輻射熱やラジエータ１６から放熱された熱などの排熱によって、外気温の高い夏場で９０℃程度、外気温がかなり低い冬場でも４０〜５０℃程度まで上昇すると見込まれる。
【００３１】
このような外気吸い込みファン２２の逆転運転を実施すると、エンジンルーム内の高温の空気がエバポレータとして機能している室内熱交換器２１を逆向きに通過して車外へ排出される。従って、室内熱交換器２１内を流れる低温低圧の液冷媒は、外気温度が低いため暖房運転を必要とする条件で外気よりもかなり温度の高い空気と熱交換して熱を汲み上げることが可能になる。このため、効率の良い熱交換を行うことができるので、室外熱交換器２１の吸熱能力が向上し、ヒートポンプによる暖房能力を向上させることができる。すなわち、エンジン排熱によるエンジンルーム内の空気エンタルピを利用した暖房運転が可能となるので、特に、外気温が低い場合の暖房運転能力を大幅に向上させることができる。
【００３２】
なお、上述したような外気吸い込みファン２２の逆転運転は、エンジンルーム内の温度が所定値以下まで下がったことを検知した時点で停止すると共に通常回転の運転に戻すが、このような逆転終了の設定温度と前述した逆転開始の設定温度との間には適当なヒステリシスを設けておくとよい。
【００３３】
以上説明した実施形態では、室外熱交換器２１がハイブリッド車１０の後部側面に横向きに設置され、外気吸い込みファン２２が車体側面から外気を吸い込むように構成されたものであったが、他の実施形態では、一般的な自動車のように車体前部に設けられた動力室内に室内熱交換器２１を配置し、車両前面から外気を吸い込むようにしてもよい。すなわち、上述したハイブリッド車１０の場合、前部投影面積が大となってＣｄ値の面では不利になるが、モータ１１を内蔵したドライブユニット１２を設置する車体前部の動力室に外気吸い込みファン２２を備えた室外熱交換器２１を配置してもよい。このような場合、一般的にはフロントグリルから動力室内に走行風が入り込んでラム圧の影響を受けるため、外気吸い込みファン２２の逆転運転は、動力室内が所定温度以上の高温になったことに加え、車両が停止していることをアンド条件として実施する。なお、車両の停止状態を検知するには、車両に一般的に使用されている車速センサなどから信号をもらうようにすればよい。
【００３４】
また、上述した本発明は、好適な実施形態として説明したハイブリッド車に搭載されたヒートポンプ式車両用空調装置に限定されるものではなく、内燃機関を駆動源とする車両や電動モータを駆動源とする電気自動車にも適用可能なことはいうまでもない。なお、電気自動車の場合は電動モータやバッテリが発熱源となるので、この場合の動力室は電動モータやバッテリを設置する空間、すなわちモータルームに室外熱交換器２１を設置して、外気吸い込みファン２２の逆転運転を実施するようにすればよい。
【００３５】
また、上述したヒートポンプ式車両用空調装置は、暖房運転を継続した後デフロスト運転が必要となる。このデフロスト運転は、エバポレータとして機能する室外熱交換器２１に付着した霜をとかして除去するための運転のことであり、暖房運転とは逆方向に冷媒を流す冷房運転と同様のヒートポンプ運転を実施して、室外熱交換器２１を凝縮器として機能させる。
【００３６】
上述したデフロスト運転は、暖房運転を継続していて所定のデフロスト条件に達したとき、自動的に暖房運転から切り換えられる。図３はデフロスト運転のタイムチャートを示したもので、暖房運転中は四方弁３３が暖房位置、ブロワファン２４及び外気吸い込みファン２２がＯＮ、圧縮機３１と駆動源３５との間に設置された圧縮機クラッチ３６がつながれた（ＯＮ）状態、そして絞り抵抗３４が通常の開度となっている。ここで、デフロスト条件の具体例を示すと、室外熱交換器２１に取り付けられた室外熱交換器フィンセンサ（以下フィンセンサと呼ぶ）Ｔｆが設定温度（たとえば−２℃）以下の低温を検出し、かつ、暖房運転の継続時間が設定時間（たとえば５０分以上）となった時、アンド条件でデフロスト運転を開始するように設定する。なお、このデフロスト条件は、一具体例にすぎず、適宜変更可能なことはいうまでもない。
【００３７】
さて、デフロスト条件が整ってデフロスト運転が開始されると、ブロワファン２４及び外気吸い込みファン２２がＯＦＦとなり、絞り抵抗３４が全開位置へと変化していく。これと同時に、圧縮機クラッチ３６が切られた（ＯＦＦ）状態となり、一時的に圧縮機３１は駆動源３５から遮断されて圧縮機としての機能を停止する。この場合、外気吸い込みファン２２の停止はデフロスト運転時間の短縮に有効である。一方、ブロワファン２４の停止により、デフロスト運転中において車室内への吹出温度が低下するのを防止することができる。このため、四方弁３３に接続される各冷媒流路３０間の圧力差がなくなり、この状態で四方弁３３を暖房位置から冷房位置へ切換操作することで、高圧側から低圧側へ急激にガス状の冷媒が流れて移動するのを防止できる。この結果、ガス状の冷媒が高速で流れて移動する時に発生していた「プシュー」という気流音がなくなるので、異音のない静かな切換操作が可能になる。こうして四方弁３３の切換操作が完了した後、再度圧縮機クラッチ３６をＯＮにして圧縮機３１の運転を再開する。
【００３８】
圧縮機３１の運転再開により、冷媒は冷房運転時と同様の反時計廻りに流れてデフロスト運転が実施されるので、室外熱交換器２１に熱を供給して周囲に付着した霜をとかすことができる。このようなデフロスト運転は、デフロスト終了条件が整った時点で終了する。デフロスト終了条件の具体例としては、フィンセンサＴｆの検出温度が設定温度（たとえば１０℃）以上まで上昇した時か、あるいは、デフロスト運転の継続時間が設定時間（たとえば９分）以上となった時のいずれか一方の条件が満たされればよい。この場合、デフロスト運転の継続時間をＯＲ条件として入れたのは、フィンセンサＴｆにトラブルが発生した場合、デフロスト運転がいつまでも継続されるのを防止するのが目的である。
【００３９】
こうしてデフロスト終了条件が満たされると、最初に圧縮機クラッチ３６をＯＦＦにして圧縮機３１の機能が停止される。この結果、四方弁３３に接続される各冷媒流路３０間の圧力差はなくなるので、この状態で四方弁３３を冷房位置から暖房位置へ切り換えても異音が発生することはない。また、ブロワファン２４及び外気吸い込みファン２２は圧縮機クラッチ３６のＯＦＦ操作からやや遅れてＯＮとなり、絞り抵抗３４は全開位置から通常位置へと変化していき、さらに、圧縮機クラッチ３６を再度ＯＮとすることで圧縮機３１の運転が再開されるので、冷媒は暖房運転の流れ方向へ流れて暖房運転が開始される。
【００４０】
上述したデフロスト運転は、車両の駐停車時にも自動的に実施される。この場合のデフロスト運転は、もちろん走行中に暖房運転を実施した場合にのみ実施されるものであり、たとえばエンジンキー操作部３７からキーを抜き取ったことで駐停車状態になったと判断してデフロスト運転を開始する。このデフロスト運転は、上述したデフロスト終了条件で終了するようにしてもよいが、走行中にデフロスト条件に達するほど霜が付着していないことを考慮すると、より短い時間で終了するように設定してもよい。また、フィンセンサＴｆの検出温度が所定値以上に高い場合や暖房運転の継続時間が所定値より短い場合には、デフロスト運転が不要と判断して駐停車時のデフロスト運転を実施しないようにしてもよい。
【００４１】
このような駐停車時のデフロスト運転を実施することにより、車両が走行していない時間を有効に利用して霜を除去できるので、走行中のデフロスト運転回数や時間を低減できる。すなわち、暖房運転が必要な状況で冷房運転を行うという車室内乗員にとって好ましくないデフロスト運転が最小限に抑制される。
【符号の説明】
【００４２】
２０ コンプレッサユニット
２１ 室外熱交換器
２２ 外気吸い込みファン
２３ ＨＰＶＭ（Heat Pump Ventilating Module）
２４ ブロワファン
２５ 室内熱交換器
３０ 冷媒流路
３１ 圧縮機
３２ アキュムレータ
３３ 四方弁
３４ 絞り抵抗
３５ 駆動源
３６ 圧縮機クラッチ
３７ エンジンキー操作部
Ｔｆ 室外熱交換器フィンセンサ
Ｔｅ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に設置されるヒートポンプ式車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気環境への改善要求、地球環境問題に伴い、低公害車、代替エネルギ車に対する導入ニーズが高まりを見せている。この中で、エネルギ源を天然ガスなどに置き換える場合は、基本的には燃料のみの変更であってもともとの内燃機関エンジン（以下エンジンと呼ぶ）があるため、空調装置（以下エアコンと呼ぶ）に関する基本構成の変更は不要である。
【０００３】
しかし、代替エネルギ車の有力候補のひとつである電気自動車やハイブリッド車（駆動源として電動モータとエンジンとを併用）に従来車のエアコンをそのまま適用すると、暖房運転時の熱源や冷房運転時の圧縮機駆動源を見直す必要が生じてくる。すなわち、暖房運転時においては、従来車のように加熱源となるエンジン冷却水が全くない（電気自動車）か、あるいは、エンジンを停止して電動モータのみで走行するというモータ走行モードがあるため十分な温水が得られない（ハイブリッド車）という問題が生じてくる。また、冷房運転時においては、従来車のように圧縮機の駆動源をエンジンにのみたよることはできず、他の駆動源を設ける必要がある。たとえばハイブリッド車の場合、電動モータのみで走行するモータ走行モードがあったり、あるいは、エンジンで走行していても停車時にはエンジンを停止してアイドリング運転を行わないようにしたものもあるため、圧縮機の駆動源がエンジンのみでは安定したエアコンの運転が不可能になる。
【０００４】
このような背景から、電気自動車やハイブリッド車などの車両に設置するエアコンとして、家庭用の冷暖房エアコン等に利用されているヒートポンプ式を採用することが行われている。図４は従来のヒートポンプ式車両用空調装置の概略構成例を示したもので、図中の符号１は室内熱交換器、２はコンプレッサユニット、３は室外熱交換器、４は外気吸い込み用ファンである。この場合、室外熱交換器３はコンプレッサユニット２などとともに動力室内に設置され、外気吸い込み用ファン４を作動させることにより、動力室内に外気を吸引できるようになっている。
【０００５】
上述した従来構成では、冷媒が下記のように循環して車室内の冷暖房を実施する。暖房運転時の冷媒は、図中に実線矢印で示すように時計廻りに循環する。コンプレッサユニット２内の圧縮機で高温高圧の気体となった冷媒は、室内熱交換器１に送られて車外の空気（外気）または車室内空気（内気）と熱交換する。この結果、外気または内気（以下吸入空気と呼ぶ）は高温高圧の気体冷媒から熱を奪って温風となり、同時に、高温高圧の気体冷媒は熱を奪われて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。続いて、高温高圧の液冷媒はコンプレッサユニット２を通過して低温低圧の液冷媒となって室外熱交換器３へ送られるが、室外熱交換器３では、低温低圧の液冷媒が外気から熱を汲み上げ、蒸発気化することで低温低圧の気体冷媒となる。この低温低圧の気体冷媒は、再度コンプレッサユニット２へ送られて圧縮され、高温高圧の気体となる。以下、上述した過程を繰り返す。すなわち、暖房運転時においては、室外熱交換器３がエバポレータとして機能し、室内熱交換器１が凝縮器として機能している。
【０００６】
このような暖房運転を続けていると、室外熱交換器３に霜が付着して十分な熱交換を実施できなくなる。このため、所定のデフロスト条件を満たした場合、冷媒の流れ方向を変えて、すなわち後述する冷房運転と同様に冷媒を流すことで、霜をとかすデフロスト運転が行われている。このようなデフロスト運転では、暖房運転時にエバポレータとして機能していた室外熱交換器３が凝縮器として機能するので、冷媒から熱を受けて霜をとかすことができる。
【０００７】
冷房・除湿運転時の冷媒は、図中に破線矢印で示すように反時計廻りに循環する。コンプレッサユニット２内の圧縮機で高温高圧の気体となった冷媒は、室外熱交換器３へ送られて外気と熱交換する。この結果、冷媒は外気に熱を与えて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。このようにして高温高圧の液冷媒となった冷媒は、コンプレッサユニット２内の絞り抵抗を通過して低温低圧の液冷媒となり、室内熱交換器１に送られる。続いて、低温低圧の液冷媒は、室内熱交換器１で吸入空気から熱を奪って冷却するので、冷風を車室内に供給でき、同時に、冷媒自身は蒸発気化して低温低圧の気体冷媒となる。こうして低温低圧の気体となった冷媒は、再度コンプレッサユニット２内の圧縮機に送られて圧縮され、高温高圧の気体となる。以下、上述した過程を繰り返す。すなわち、冷房運転時においては、室内熱交換器１がエバポレータとして機能し、室外熱交換器３が凝縮器として機能している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１７１３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した従来のヒートポンプ式車両用空調装置では、暖房運転時における駆動源（エンジン、電動モータ等）排熱の有効利用が望まれている。すなわち、外気温度の低い状況では、ヒートポンプにより外気から十分な熱量を汲み上げるのが困難になる場合があり、思うように温度が上がらなかったり、あるいは所望の温度に達するまで長時間を要するなど、エアコンの暖房能力が不足するという問題が生じることがある。このため、従来捨てられていたエンジン排熱などからヒートポンプにより熱を汲み上げ、エアコンの暖房運転に有効利用して暖房能力を向上させることが車両用空調装置の商品性を向上させる上で強く望まれる。
【００１０】
また、上述したデフロスト運転は、暖房運転が必要な状況で冷房運転を実施するものであるから、乗員に快適な車室内環境を提供するという観点からできるだけ回数が少なく短時間で終了するのが好ましい。さらに、デフロスト運転を開始または終了する際には、四方弁を操作して冷媒の流れ方向を切り換えることになるが、この時高圧側と低圧側とが入れ替わるため異音を発することがある。このような異音の発生は、車両用空調装置として好ましいものではなく、その対策が望まれていた。このようなデフロスト運転時の問題解決は、車両用空調装置としての商品性を向上させる上で重要な課題である。
【００１１】
上記事情に鑑み、本発明においては、暖房運転時にエンジン排熱などを有効利用して暖房能力を向上させること、及びデフロスト運転時の問題を解決することで、商品性の高いヒートポンプ式車両用空調装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明においては以下の手段を採用した。本発明のヒートポンプ式車両用空調装置は、冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転中にデフロスト運転を開始または終了する場合、前記圧縮機の機能をいったん停止させた状態で前記四方弁を切り換え操作することを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、前記圧縮機は、駆動源との間に設けたクラッチを切ることで機能停止させられるようにするとよい。また、暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実施するようにするとよい。
【００１４】
このようなヒートポンプ式車両用空調装置によれば、四方弁を切り換える時点で圧縮機の機能が停止して圧力差がなくなっているので、異音の発生が防止される。
【００１５】
また、本発明のヒートポンプ式車両用空調装置は、冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実施することを特徴とするものである。
【００１６】
このようなヒートポンプ式車両用空調装置によれば、駐停車中にデフロスト運転を実施しておけるので、車両走行中におけるデフロスト運転回数及び時間を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のヒートポンプ式車両用空調装置によれば、デフロスト運転の開始及び終了時に冷媒の気流音が発生するのを防止できるようになり、さらに、走行中のデフロスト運転を最小限に抑制できるようになるので、デフロスト運転時の問題を解決することができ、ヒートポンプ式車両用空調装置の商品性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式車両用空調装置の構成を示す系統図である。
【図２】図１に示したヒートポンプ式車両用空調装置を搭載したハイブリッド車の平面配置図である。
【図３】デフロスト運転時における各構成要素の動作を示すタイムチャート図である。
【図４】従来例としてヒートポンプ式車両用空調装置の概略構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態としてのヒートポンプ式車両用空調装置を搭載したハイブリッド車について、図面に基づいて説明する。図２において、符号の１０はハイブリッド車であり、車体前部に前輪駆動用のモータ１１を内蔵したドライブユニット１２を備え、車体後部の動力室内には後輪駆動用のエンジン１３を備えている。このハイブリッド車１０は、低速時はモータ１１を駆動源とする前輪駆動車として走行し、一定速度以上の高速時においては駆動源をエンジン１３に切り替えて後輪駆動車として走行する。また、モータ１１を車体前部に設けたため、搭載スペース上の理由および空気抵抗（Ｃｄ値）の低減を考慮し、エンジン１３を車体後部に設けている。なお、エンジン１３とモータ１１とが同時に駆動源として起動され、四輪駆動車として走行する場合もある。
【００２０】
図２において、符号の１４はモータ１１の電源となるバッテリであり、１５はエンジン１３の駆動力を電力に変換してバッテリ１４に蓄積するモータ・ジェネレータ・ユニットである。モータ・ジェネレータ・ユニット１５には発電用モータ（図示省略）が搭載されており、該発電用モータにエンジン１３の駆動力が伝達されることによって発電が行われる。モータ・ジェネレータ・ユニット１５はまた、電力によって発電用モータを駆動させることにより、バッテリ１４に蓄積された電力を駆動力に変換する機能も有する。なお、符号の５０は、エンジン１３に設けられたＩ／Ｃ（インタークーラ）・ＥＧＲシステムである。
【００２１】
また、１６はエンジン１３冷却用のラジエータであり、１７はエンジン冷却用ラジエータ１６と併設されたパワエレ用ラジエータである。パワエレ用ラジエータ１６は駆動用モータ１１、モータ・ジェネレータ・ユニット１５、さらにはＩ／Ｃ・ＥＧＲシステム５０を冷却するためのものである。これらエンジン冷却用ラジエータ１６、パワエレ用ラジエータ１７はラジエータ冷却用ファン１８を備えており、車体側面から吸い込んだ外気を通過させて冷却することで動力室（エンジンルーム）内周囲の空気に放熱されるようになっている。さらに、エンジン１３の熱をバッテリ１４に与えるバッテリ熱交換器１９が設けられている。
【００２２】
次に、このハイブリッド車１０に搭載されるエアコンについて説明する。図１及び図２において、符号の２０は冷媒を圧縮するコンプレッサユニット、２１は室外熱交換器、２２は外気吸い込み用ファン、２３はＨＰＶＭ（Heat Pump Ventilating Module）と呼ばれるモジュールであり、内部にはブロワファン２４、室内熱交換器２５、ヒータコア２６などを備えている。室外熱交換器２１は、車体後部に配置された動力室、すなわちエンジンルーム内の右側面部に設けられ、外気吸い込み用ファン２２の作動によって車体側面の開口部から吸い込んだ外気と強制的に熱交換される。ＨＰＶＭ２３は車体後部の中央に設けられ、同ＨＰＶＭ２３前面には車体下部中央に沿って車体前方に延びるダクト２７が接続されている。ダクト２７は筒状に形成されているとともに、同ダクト２７の中央部および前端部にはそれぞれ吹出部２８、２９が設けられている。この場合、吹出部２８が後席用、吹出部２９が前席用であるが、必要に応じて適宜増減が可能である。
【００２３】
ＨＰＶＭ２３は、ブロワファン２４の作動により車外から吸引した外気または車室内から吸引した内気を室内熱交換器２５、ヒータコア２６を通過させることで、冷暖房及び除湿を行って空気調和を実施するモジュールである。室外熱交換器２５は、コンプレッサユニット２０及び室内熱交換器２１と冷媒流路３０により接続されてヒートポンプ式空調装置を構成している。コンプレッサユニット２０内には、圧縮機３１、アキュムレータ３２、四方弁３３、及び膨張弁等の絞り抵抗３４を具備しており、圧縮機３１を運転することで冷媒を循環させてヒートポンプ運転が実施される。
【００２４】
以下、ヒートポンプ式空調装置による空調運転を冷房・除湿運転及び暖房運転に分けて説明する。最初に暖房運転について説明する。この時の冷媒の流れは、図１において時計廻り（実線矢印で表示）となる。さて、圧縮機３１では、低温低圧の気体冷媒を吸引して圧縮し、高温高圧の気体冷媒として四方弁３３へ送り出す。この時、四方弁３３は室内熱交換器２５へ冷媒を送るように設定されているので、高温高圧の気体冷媒が冷媒流路３０を通って室内熱交換器２５へ送られ、ブロワファン２４で吸引された内気または外気（以下吸入空気）と熱交換して暖める。すなわち、高温高圧の気体冷媒が吸入空気に熱を奪われて凝縮液化することで高温高圧の液冷媒となり、同時に、室内熱交換器２５を通過する吸入空気がこの熱で暖められた温風となって車室内に供給される。この場合の室内熱交換器２５は、凝縮器として機能している。
【００２５】
高温高圧の液冷媒となって室内熱交換器２５を出た冷媒は、コンプレッサユニット２０内の絞り抵抗３４で減圧・膨張して低温低圧の液冷媒となり、車体の側面に沿って設置された室外熱交換器２１へ送られる。この室外熱交換器２１は、外気吸い込みファン２２で吸い込んだ外気が通過することで、外気と熱交換して熱を汲み上げることになる。このため、低温低圧の液冷媒は相対的に温度の高い外気により暖められて蒸発気化し、低温低圧の気体冷媒となる。この場合の室外熱交換器２１は、エバポレータとして機能している。
【００２６】
こうして、低温低圧の気体となった冷媒は四方弁３３へ送られ、さらにアキュムレータ３２で液状成分が除去された後、再度圧縮機２１に吸引されて圧縮される。以後、同様の冷凍サイクルが繰り返されて、車室内の暖房が実施される。
【００２７】
次に冷房運転時について説明するが、この時の冷媒の流れは図１において反時計廻り（実線矢印で表示）となる。さて、圧縮機２１では、低温低圧の気体冷媒を吸引して圧縮し、高温高圧の気体冷媒として四方弁３３へ送り出す。この時、四方弁３３は室外熱交換器２１へ冷媒を送るように設定されているので、高温高圧の気体冷媒が冷媒流路３０を通って室外熱交換器２１へ送られ、外気吸い込みファン２２に吸引された外気と熱交換する。この結果、高温高圧の気体冷媒は相対的に低温の外気に熱を奪われて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。この場合の室外熱交換器２１は、凝縮器として機能している。
【００２８】
この後、高温高圧の液冷媒は絞り抵抗３４へ送られ、絞り抵抗３４を通過する際に減圧・膨張して低温低圧の液冷媒となる。こうして低温低圧となった液冷媒は室内熱交換器２５へ送られ、ブロワファン２４で吸い込んだ吸入空気と熱交換し、吸入空気から熱を奪って冷却する。この結果、低温低圧の液冷媒は蒸発気化して低温低圧の気体冷媒となり、同時に、吸入空気は冷風となって車室内に供給される。この場合の室内熱交換器２５は、エバポレータとして機能している。また、室内熱交換器２５を出た低温低圧の気体冷媒は、四方弁３３を通ってアキュムレータ３２へ送られ、冷媒中の液分が除去される。そして、低温低圧の気体冷媒は、アキュムレータ３２から再度圧縮機３１に吸引され、圧縮された後同様の冷凍サイクルが繰り返されて、車室内の冷房が実施される。
【００２９】
さらに、図１に示したＨＰＶＭ２３にはヒータコア２６が設置されている。このヒータコア２６は、ハイブリッド車１０に設置されたエンジン１３から高温のエンジン冷却水を導入して通過する吸入空気を加熱する機能を有している。すなわち、エンジン冷却水が所定値以上の高温となった場合、エンジン冷却水を暖房の熱源として補助的に使用することができるようにしたものである。なお、このヒータコア２６は、エンジン１３を持たないため温水の供給を受けられない電気自動車のヒートポンプ式空調装置には設置されない。
【００３０】
ところで、上述したヒートポンプ式車両用空調装置では、暖房運転中にエンジンルーム内が所定値以上の高温になると、これをエンジンルーム内適所に設置した温度センサＴｅなどの検出手段で検知して外気吸い込みファン２２を逆転させる。すなわち、外気吸い込みファン２２の回転方向を逆向きに変えて、エンジンルーム内の高温の空気が車外へ排出されるように運転する。この時、外気吸い込みファン２２が車体の側面に設けられているので、走行中であってもラム圧の影響を受けることなくエンジンルーム内の高温空気を排出することができる。なお、エンジンルーム内の温度は、エンジン１３本体からの輻射熱やラジエータ１６から放熱された熱などの排熱によって、外気温の高い夏場で９０℃程度、外気温がかなり低い冬場でも４０〜５０℃程度まで上昇すると見込まれる。
【００３１】
このような外気吸い込みファン２２の逆転運転を実施すると、エンジンルーム内の高温の空気がエバポレータとして機能している室内熱交換器２１を逆向きに通過して車外へ排出される。従って、室内熱交換器２１内を流れる低温低圧の液冷媒は、外気温度が低いため暖房運転を必要とする条件で外気よりもかなり温度の高い空気と熱交換して熱を汲み上げることが可能になる。このため、効率の良い熱交換を行うことができるので、室外熱交換器２１の吸熱能力が向上し、ヒートポンプによる暖房能力を向上させることができる。すなわち、エンジン排熱によるエンジンルーム内の空気エンタルピを利用した暖房運転が可能となるので、特に、外気温が低い場合の暖房運転能力を大幅に向上させることができる。
【００３２】
なお、上述したような外気吸い込みファン２２の逆転運転は、エンジンルーム内の温度が所定値以下まで下がったことを検知した時点で停止すると共に通常回転の運転に戻すが、このような逆転終了の設定温度と前述した逆転開始の設定温度との間には適当なヒステリシスを設けておくとよい。
【００３３】
以上説明した実施形態では、室外熱交換器２１がハイブリッド車１０の後部側面に横向きに設置され、外気吸い込みファン２２が車体側面から外気を吸い込むように構成されたものであったが、他の実施形態では、一般的な自動車のように車体前部に設けられた動力室内に室内熱交換器２１を配置し、車両前面から外気を吸い込むようにしてもよい。すなわち、上述したハイブリッド車１０の場合、前部投影面積が大となってＣｄ値の面では不利になるが、モータ１１を内蔵したドライブユニット１２を設置する車体前部の動力室に外気吸い込みファン２２を備えた室外熱交換器２１を配置してもよい。このような場合、一般的にはフロントグリルから動力室内に走行風が入り込んでラム圧の影響を受けるため、外気吸い込みファン２２の逆転運転は、動力室内が所定温度以上の高温になったことに加え、車両が停止していることをアンド条件として実施する。なお、車両の停止状態を検知するには、車両に一般的に使用されている車速センサなどから信号をもらうようにすればよい。
【００３４】
また、上述した本発明は、好適な実施形態として説明したハイブリッド車に搭載されたヒートポンプ式車両用空調装置に限定されるものではなく、内燃機関を駆動源とする車両や電動モータを駆動源とする電気自動車にも適用可能なことはいうまでもない。なお、電気自動車の場合は電動モータやバッテリが発熱源となるので、この場合の動力室は電動モータやバッテリを設置する空間、すなわちモータルームに室外熱交換器２１を設置して、外気吸い込みファン２２の逆転運転を実施するようにすればよい。
【００３５】
また、上述したヒートポンプ式車両用空調装置は、暖房運転を継続した後デフロスト運転が必要となる。このデフロスト運転は、エバポレータとして機能する室外熱交換器２１に付着した霜をとかして除去するための運転のことであり、暖房運転とは逆方向に冷媒を流す冷房運転と同様のヒートポンプ運転を実施して、室外熱交換器２１を凝縮器として機能させる。
【００３６】
上述したデフロスト運転は、暖房運転を継続していて所定のデフロスト条件に達したとき、自動的に暖房運転から切り換えられる。図３はデフロスト運転のタイムチャートを示したもので、暖房運転中は四方弁３３が暖房位置、ブロワファン２４及び外気吸い込みファン２２がＯＮ、圧縮機３１と駆動源３５との間に設置された圧縮機クラッチ３６がつながれた（ＯＮ）状態、そして絞り抵抗３４が通常の開度となっている。ここで、デフロスト条件の具体例を示すと、室外熱交換器２１に取り付けられた室外熱交換器フィンセンサ（以下フィンセンサと呼ぶ）Ｔｆが設定温度（たとえば−２℃）以下の低温を検出し、かつ、暖房運転の継続時間が設定時間（たとえば５０分以上）となった時、アンド条件でデフロスト運転を開始するように設定する。なお、このデフロスト条件は、一具体例にすぎず、適宜変更可能なことはいうまでもない。
【００３７】
さて、デフロスト条件が整ってデフロスト運転が開始されると、ブロワファン２４及び外気吸い込みファン２２がＯＦＦとなり、絞り抵抗３４が全開位置へと変化していく。これと同時に、圧縮機クラッチ３６が切られた（ＯＦＦ）状態となり、一時的に圧縮機３１は駆動源３５から遮断されて圧縮機としての機能を停止する。この場合、外気吸い込みファン２２の停止はデフロスト運転時間の短縮に有効である。一方、ブロワファン２４の停止により、デフロスト運転中において車室内への吹出温度が低下するのを防止することができる。このため、四方弁３３に接続される各冷媒流路３０間の圧力差がなくなり、この状態で四方弁３３を暖房位置から冷房位置へ切換操作することで、高圧側から低圧側へ急激にガス状の冷媒が流れて移動するのを防止できる。この結果、ガス状の冷媒が高速で流れて移動する時に発生していた「プシュー」という気流音がなくなるので、異音のない静かな切換操作が可能になる。こうして四方弁３３の切換操作が完了した後、再度圧縮機クラッチ３６をＯＮにして圧縮機３１の運転を再開する。
【００３８】
圧縮機３１の運転再開により、冷媒は冷房運転時と同様の反時計廻りに流れてデフロスト運転が実施されるので、室外熱交換器２１に熱を供給して周囲に付着した霜をとかすことができる。このようなデフロスト運転は、デフロスト終了条件が整った時点で終了する。デフロスト終了条件の具体例としては、フィンセンサＴｆの検出温度が設定温度（たとえば１０℃）以上まで上昇した時か、あるいは、デフロスト運転の継続時間が設定時間（たとえば９分）以上となった時のいずれか一方の条件が満たされればよい。この場合、デフロスト運転の継続時間をＯＲ条件として入れたのは、フィンセンサＴｆにトラブルが発生した場合、デフロスト運転がいつまでも継続されるのを防止するのが目的である。
【００３９】
こうしてデフロスト終了条件が満たされると、最初に圧縮機クラッチ３６をＯＦＦにして圧縮機３１の機能が停止される。この結果、四方弁３３に接続される各冷媒流路３０間の圧力差はなくなるので、この状態で四方弁３３を冷房位置から暖房位置へ切り換えても異音が発生することはない。また、ブロワファン２４及び外気吸い込みファン２２は圧縮機クラッチ３６のＯＦＦ操作からやや遅れてＯＮとなり、絞り抵抗３４は全開位置から通常位置へと変化していき、さらに、圧縮機クラッチ３６を再度ＯＮとすることで圧縮機３１の運転が再開されるので、冷媒は暖房運転の流れ方向へ流れて暖房運転が開始される。
【００４０】
上述したデフロスト運転は、車両の駐停車時にも自動的に実施される。この場合のデフロスト運転は、もちろん走行中に暖房運転を実施した場合にのみ実施されるものであり、たとえばエンジンキー操作部３７からキーを抜き取ったことで駐停車状態になったと判断してデフロスト運転を開始する。このデフロスト運転は、上述したデフロスト終了条件で終了するようにしてもよいが、走行中にデフロスト条件に達するほど霜が付着していないことを考慮すると、より短い時間で終了するように設定してもよい。また、フィンセンサＴｆの検出温度が所定値以上に高い場合や暖房運転の継続時間が所定値より短い場合には、デフロスト運転が不要と判断して駐停車時のデフロスト運転を実施しないようにしてもよい。
【００４１】
このような駐停車時のデフロスト運転を実施することにより、車両が走行していない時間を有効に利用して霜を除去できるので、走行中のデフロスト運転回数や時間を低減できる。すなわち、暖房運転が必要な状況で冷房運転を行うという車室内乗員にとって好ましくないデフロスト運転が最小限に抑制される。
【符号の説明】
【００４２】
２０ コンプレッサユニット
２１ 室外熱交換器
２２ 外気吸い込みファン
２３ ＨＰＶＭ（Heat Pump Ventilating Module）
２４ ブロワファン
２５ 室内熱交換器
３０ 冷媒流路
３１ 圧縮機
３２ アキュムレータ
３３ 四方弁
３４ 絞り抵抗
３５ 駆動源
３６ 圧縮機クラッチ
３７ エンジンキー操作部
Ｔｆ 室外熱交換器フィンセンサ
Ｔｅ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転中にデフロスト運転を開始または終了する場合、前記圧縮機の機能をいったん停止させた状態で前記四方弁を切り換え操作することを特徴とするヒートポンプ式車両用空調装置。
【請求項２】
前記圧縮機は、駆動源との間に設けたクラッチを切ることで機能停止させられることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式車両用空調装置。
【請求項３】
暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ式車両用空調装置。
【請求項４】
冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実施することを特徴とするヒートポンプ式車両用空調装置。
【請求項１】
冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転中にデフロスト運転を開始または終了する場合、前記圧縮機の機能をいったん停止させた状態で前記四方弁を切り換え操作することを特徴とするヒートポンプ式車両用空調装置。
【請求項２】
前記圧縮機は、駆動源との間に設けたクラッチを切ることで機能停止させられることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式車両用空調装置。
【請求項３】
暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ式車両用空調装置。
【請求項４】
冷媒と吸入空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、圧縮機、絞り抵抗及び四方弁を具備してなるコンプレッサユニットとが冷媒流路により連結され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転を実施するヒートポンプ式車両用空調装置であって、暖房運転を実施した後、車両が駐停車したらデフロスト運転を実施することを特徴とするヒートポンプ式車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１５４８６８（Ｐ２００９−１５４８６８Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４２４６（Ｐ２００９−５４２４６）
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【分割の表示】特願２０００−１７１２５２（Ｐ２０００−１７１２５２）の分割
【原出願日】平成１２年６月７日（２０００．６．７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（５９２１２０３２４）ジェネラル・モータース・コーポレイション (1)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＭＯＴＯＲＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【分割の表示】特願２０００−１７１２５２（Ｐ２０００−１７１２５２）の分割
【原出願日】平成１２年６月７日（２０００．６．７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（５９２１２０３２４）ジェネラル・モータース・コーポレイション (1)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＭＯＴＯＲＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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