JP2000025446A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低負荷暖房時の室温制御を圧縮機運転の断続
なしで可能にし、また、圧縮機の電動モータが脱調領域
に入ることを抑制する。 【解決手段】 電動式圧縮機１３の回転数が所定の判定
値より高いときは暖房サイクルを設定し、圧縮機１３→
凝縮器９→減圧手段１９→室外熱交換器１８→圧縮機１
３の経路で冷媒が流れ、室外熱交換器１８が蒸発器とな
り、凝縮器９により空調空気を加熱する。圧縮機１３の
回転数が所定の判定値より低いときは除湿暖房サイクル
を設定し、圧縮機１３→凝縮器９→減圧手段１９→蒸発
器８→圧縮機１３の経路で冷媒が流れ、室外熱交換器１
８の熱交換作用を停止し、蒸発器８により空調空気を冷
却除湿した後に、凝縮器９により空調空気を加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動モータ内蔵の圧
縮機を持つヒートポンプ式空調装置において、暖房低負
荷時における室温制御の改良に関するもので、特に、車
両（電気自動車）に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の車両用ヒートポンプ式空
調装置としては、例えば、特開平９−２８６２２５号公
報に記載されたものがあり、この従来技術では、室内熱
交換器として、空気流れ上流側に冷房用蒸発器を、ま
た、空気流れ下流側に暖房用凝縮器をそれぞれ配置し、
暖房モード運転中に減圧器にて減圧された少量の低圧冷
媒を空気流れ上流側の冷房用蒸発器にて蒸発させること
により、空調空気の除湿を行って、除湿暖房の機能を得
ている。これにより、車両窓ガラスの曇り止めを良好に
達成できる。暖房時の室温制御は、電動モータ内蔵の圧
縮機回転数を制御して、暖房用凝縮器への冷媒流量を調
整することにより行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、春秋期の中
間シーズンのように暖房負荷が小さい時には、圧縮機回
転数を最低回転数まで低下させても室温の制御ができな
い場合が生じる。そこで、このような場合には、圧縮機
の運転を断続することにより、室温を制御することにな
る。しかし、圧縮機の運転が停止されると、冷房用蒸発
器での除湿作用がなくなるので、車室内への吹出空気の
湿度が高くなり、この結果、窓ガラスの曇りが発生しや
すくなるという不具合がある。

【０００４】また、中間シーズンでは圧縮機回転数が低
いにも係わらず、高圧圧力が高くなる場合もあり、この
ような条件下では圧縮機の電動モータが脱調領域に入
り、圧縮機が振動し、停止してしまうことがある。この
ようにして、圧縮機が停止すれば、冷房用蒸発器での除
湿作用がなくなって、上記と同様に窓ガラスの曇りが発
生しやすくなる。

【０００５】本発明は上記点に鑑みて、低負荷暖房時の
室温制御を圧縮機運転の断続なしで可能にすることを目
的とする。また、本発明は低負荷暖房時に圧縮機の電動
モータが脱調領域に入ることを抑制することを他の目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、冷凍サイクルの暖房モー
ドとして暖房サイクルと除湿暖房サイクルとを切替可能
とし、暖房サイクル時には、電動式圧縮機（１３）→凝
縮器（９）→減圧手段（１９）→室外熱交換器（１８）
→電動式圧縮機（１３）の経路で冷媒が流れることによ
り、室外熱交換器（１８）が蒸発器として作用し、凝縮
器（９）により空調空気を加熱し、また、除湿暖房サイ
クル時には、電動式圧縮機（１３）→凝縮器（９）→減
圧手段（１９）→蒸発器（８）→電動式圧縮機（１３）
の経路で冷媒が流れることにより、室外熱交換器（１
８）の熱交換作用を停止し、蒸発器（８）により空調空
気を冷却除湿した後に、凝縮器（９）により空調空気を
加熱するようにし、さらに、暖房モードにおける電動式
圧縮機（１３）の回転数が所定の判定値より高いどうか
を判定する第１判定手段（Ｓ１５０）と、暖房モードに
おける電動式圧縮機（１３）の回転数が所定の判定値よ
り高いときに、暖房サイクルを設定する暖房サイクル設
定手段（Ｓ１６０）と、暖房モードにおける電動式圧縮
機（１３）の回転数が所定の判定値より低いときに、除
湿暖房サイクルを設定する除湿暖房サイクル設定手段
（Ｓ１７０）とを備えることを特徴としている。

【０００７】これによると、電動式圧縮機（１３）の電
動モータが脱調領域に入る前の比較的高めの回転数を所
定の判定値として設定しておくことにより、この所定の
判定値まで圧縮機回転数が低下すると、暖房サイクルか
ら除湿暖房サイクルに自動的に切り替えることができ
る。そして、除湿暖房サイクルでは冷媒の吸熱作用を行
う蒸発器が体格の大きい室外熱交換器（１８）から空調
ダクト（２）内の体格の小さい室内蒸発器（８）に切り
替わるため、冷媒の吸熱量が大幅に減少する。この吸熱
量減少に伴ってサイクル高圧を速やかに低下させること
ができる。しかも、除湿暖房サイクルでは、室内蒸発器
（８）による冷媒吸熱能力の低下に伴って暖房能力が低
下するので、暖房サイクル時に比して同一の暖房能力を
発揮するための圧縮機回転数が高めに設定される。

【０００８】このように、除湿暖房サイクルへの切替に
より、サイクル高圧が速やかに低下することと、圧縮機
回転数が高めに設定されることが相まって、電動式圧縮
機（１３）の電動モータが脱調領域に入ることを確実に
防止できる。さらに、上記のように除湿暖房サイクルへ
の切替により圧縮機回転数が高めとなるが、暖房サイク
ルに比して凝縮器（９）の暖房能力が大幅に低下するの
で、その分だけ車室内への吹出空気温度を下げることが
できる。それにより、圧縮機回転数を断続制御域まで低
下させることなく、中間期の低負荷暖房運転時の室温制
御を行うことができる。

【０００９】その結果、低負荷暖房時でも、圧縮機（１
３）を断続制御することなく連続運転できるので、圧縮
機（１３）の運転停止による車両窓ガラスの曇り発生と
いった不具合を未然に防止できる。また、請求項２記載
の発明では、空調ダクト（２）内の上流側に空調空気を
冷却する蒸発器（８）を配置し、この蒸発器（８）の下
流側に空調空気を加熱する温水式ヒータコア（９０）を
配置し、電動式圧縮機（１３）の吐出側に、冷媒の凝縮
熱により水を加熱する水冷媒熱交換器（９１）を配置
し、この水冷媒熱交換器（９１）で加熱された温水を温
水式ヒータコア（９０）に循環する温水回路（９３）を
設ける空調装置において、冷凍サイクルの暖房モードと
して、暖房サイクルと除湿暖房サイクルとを切替可能と
し、この暖房サイクルと除湿暖房サイクルの切替を請求
項１記載の発明のように行うことを特徴としている。

【００１０】これによると、空調空気を温水式ヒータコ
ア（９０）により加熱するタイプのものにおいて、請求
項１と同様の作用効果を発揮できる。また、請求項３に
記載の発明では、請求項１または２において、電動式圧
縮機（１３）の回転数が、所定の判定値より低い最低回
転数になったかどうか判定する第２判定手段（Ｓ１８
０）と、電動式圧縮機（１３）の回転数が最低回転数ま
で低下すると、電動式圧縮機（１３）の回転数を最低回
転数に固定する最低回転数固定手段（Ｓ１９０）とを備
えることを特徴としている。

【００１１】これによると、中間期の低負荷暖房運転時
に暖房負荷が極端に低下した場合等においても、電動式
圧縮機（１３）の回転数を最低回転数に固定して、電動
式圧縮機（１３）の作動を継続することにより、電動式
圧縮機（１３）の停止を防止できる。また、請求項４に
記載の発明では、請求項３において、電動式圧縮機（１
３）の目標回転数を算出する目標回転数算出手段（Ｓ１
４０）と、電動式圧縮機（１３）の回転数が目標回転数
となるように電動式圧縮機（１３）の回転数を制御する
回転数制御手段（Ｓ２００）とを備え、第１判定手段
（Ｓ１５０）および第２判定手段（Ｓ１８０）は、目標
回転数に基づいて前記判定を行い、目標回転数が最低回
転数より高いときは、回転数制御手段（Ｓ２００）によ
り電動式圧縮機（１３）の回転数を制御することを特徴
としている。

【００１２】これによると、目標回転数が最低回転数よ
り高いときは、電動式圧縮機（１３）の回転数制御によ
り、サイクル高圧を制御して暖房モードの室温制御を良
好に行うことができる。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
を示すものであって、上記各請求項において、第１判定
手段、第２判定手段、暖房サイクル設定手段、除湿暖房
サイクル設定手段、最低回転数固定手段、目標回転数算
出手段および回転数制御手段は、具体的には、それぞれ
後述の図３のフローチャートに示すステップＳ１５０、
ステップＳ１８０、ステップＳ１６０、ステップＳ１７
０、ステップＳ１９０、ステップＳ１４０、ステップＳ
２００による機能実現手段で構成される。

【００１３】

【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。図１は本発明を電気自動車用空調装
置に適用した第１実施形態における暖房モード時のサイ
クルを示し、図２は第１実施形態における除湿暖房モー
ド時のサイクルを示している。

【００１４】図１、２において、空調ユニット１は電気
自動車の車室内に設置されるもので，その空調ダクト２
は、車室内に空調空気を導く空調空気通路を構成するも
のである。この空調ダクト２の一端側に内気を吸入する
内気吸入口３と外気を吸入する外気吸入口４が設けられ
ており、この両吸入口３、４は、内外気切替ドア５によ
り切替開閉される。

【００１５】上記吸入口３、４に隣接して、空調ダクト
２内に空気を送風する送風機６が設置されており、この
送風機６はモータ７により駆動される遠心ファンから構
成されている。そして、空調ダクト２内において、送風
機６の空気吹出側には冷房用蒸発器８が設けられてい
る。この冷房用蒸発器８は、冷凍サイクルの一部を構成
する室内熱交換器であり、後述する冷房モードおよび除
湿暖房サイクル時に、内部を流れる冷媒の吸熱作用によ
って、空調ダクト２内の空気を冷却除湿する冷却器とし
て機能する。

【００１６】冷房用蒸発器８の空気下流側には暖房用凝
縮器９が設けられている。この暖房用凝縮器９も、冷凍
サイクルの一部を構成する室内熱交換器であり、後述す
る暖房サイクル時および除湿暖房サイクル時に、内部を
流れる冷媒の放熱作用によって、空調ダクト２内の空気
を加熱する加熱器として機能する。空調ダクト２内にお
いて、暖房用凝縮器９の側方には暖房用凝縮器９をバイ
パスして空気を流すバイパス通路１０が設けられてお
り、暖房用凝縮器９の通風路とバイパス通路１０とを切
り替える板状の切替ドア１１が回動可能に設けられてい
る。この切替ドア１１は暖房時には暖房用凝縮器９の通
風路を全開してバイパス通路１０を全閉する実線位置に
操作され、冷房時には、暖房用凝縮器９の通風路を全閉
してバイパス通路１０を全開する破線位置に操作され
る。

【００１７】暖房用凝縮器９またはバイパス通路１０を
通過した後、空調空気は車室内へ吹き出す。ここで、車
室内へ通ずる複数の吹出口部は従来公知のものであり、
第２実施形態の図６に示すように車室内乗員の足元部に
向かって空調空気を吹き出すフット吹出口９４、車室内
乗員の上半身に向かって空調空気を吹き出すフェイス吹
出口９５および車両窓ガラスの内面に空調空気を吹き出
すデフロスタ吹出口９６が設けられる。この複数の吹出
口９４〜９６は図６の吹出モードドア９７、９８、９９
により切替開閉される。

【００１８】次に、上記冷房用の蒸発器８と暖房用の凝
縮器９を含む冷凍サイクル１２について説明すると、冷
凍サイクル１２は車室内の冷房および暖房を行うヒート
ポンプ式冷凍サイクルとして構成されており、電動式の
冷媒圧縮機１３を備えている。圧縮機１３の吐出側と凝
縮器９との間の流路には吐出圧（サイクル高圧圧力）を
検出する圧力センサ１４が配置されている。

【００１９】さらに、冷凍サイクル１２には、冷房用電
磁弁１５、暖房用電磁弁１６、除湿用電磁弁１７、室外
熱交換器１８、第１減圧器１９、第２減圧器２０、冷媒
の気液を分離するとともに液冷媒を溜めて、ガス冷媒を
導出するアキュームレータ２１が備えられている。な
お、室外熱交換器１８は電気自動車の車室外に設置さ
れ、電動室外ファン１８ａにより送風される外気と熱交
換するようになっている。また、上記冷媒圧縮機１３
は、電動式圧縮機であって、図示しない電動モータ（交
流モータ）を一体に密封ケース内に内蔵し、このモータ
により駆動されて冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。

【００２０】この冷媒圧縮機１３の交流モータにはイン
バータ２２により交流電圧が印加され、このインバータ
２２により交流電圧の周波数を調整することによってモ
ータ回転速度を連続的に変化させるようになっている。
従って、インバータ２２は圧縮機１３の回転数調整手段
をなすものであり、このインバータ２２には、車載バッ
テリ２３から直流電圧が印加される。

【００２１】そして、インバータ２２は空調用制御装置
２４によって通電制御される。この空調用制御装置２４
はマイクロコンピータとその周辺回路にて構成される電
子制御装置であって、インバータ２２の他に電磁弁１５
〜１７の作動を制御する。本例では、電磁弁１５〜１７
により冷媒経路を切り替える経路切替手段を構成してい
る。

【００２２】なお、図１には空調用制御装置２４との電
気的接続を図示していないが、空調ユニット１の内外気
切替ドア５、送風機６、エアミックドア１１、および室
外ファン１８ａ等の機器も制御装置２４により作動が制
御される。上記制御装置２４には、前述の圧力センサ１
４の他に、外気温度を検出する外気温センサ、車室内温
度を検出する内気センサ、冷房用蒸発器８の吹出直後の
空気温度を検出する蒸発器温度センサ、車室内への日射
量を検出する日射センサ等を含む空調用センサ群２５か
らセンサ信号が入力されるようになっている。また、車
室内運転席近傍に設けられた空調操作パネル２６の各レ
バー、スイッチ群２７からの信号（温度設定信号等）も
制御装置２４に入力される。

【００２３】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明すると、図３は、制御装置２４のマイクロコン
ピュータにより実行される制御ルーチンであって、い
ま、空調操作パネル２６のエアコンスイッチが投入され
ると、図３の制御ルーチンがスタートし、ステップＳ１
００にて初期化が行われ、ステップＳ１１０にて図１の
センサ群２５および空調操作パネル２６からの信号を読
み込む。

【００２４】次に、ステップＳ１２０にて空調装置の運
転モードの決定を行う。この運転モードの決定方法は、
本件出願人の出願に係る特開平８ー３３７１０８号公報
と同じであり、車室内を乗員の設定温度に維持するに必
要な目標吹出空気温度ＴＡＯを算出し、このＴＡＯと蒸
発器８への吸込空気温度Ｔｉｎとの偏差を算出し、この
偏差（ＴＡＯ−Ｔｉｎ）の大きさに応じて運転モード
（すなわち、冷房モード、暖房モード、および送風モー
ド）を決定する。具体的には、偏差（ＴＡＯ−Ｔｉｎ）
が中間領域であると送風モードとし、偏差（ＴＡＯ−Ｔ
ｉｎ）がこの中間領域より大きいと暖房モードとし、中
間領域より小さいと冷房モードとする。

【００２５】そして、上記ステップＳ１２０にて暖房モ
ードが決定されると、ステップＳ１３０からステップＳ
１４０に進み、暖房ファジー制御により目標圧縮機回転
数ＮＣＯを算出する。この目標圧縮機回転数ＮＣＯの算
出方法は、本件出願人の出願に係る特開平８ー２２３６
号公報と同じであり、空調操作パネル２６の温度設定器
により設定される設定温度に応じて決定されるサイクル
の目標高圧ＳＰＯと、圧力センサ１４により検出される
実際の高圧Ｐ０との偏差Ｅｎ（＝ＳＰＯ−Ｐ０）、およ
びこの偏差Ｅｎの所定時間における変化率Ｅｄｏｔを求
め、この偏差Ｅｎと偏差変化率Ｅｄｏｔに基づいてファ
ジィ推論を用いて、目標圧縮機回転数ＮＣＯを算出す
る。

【００２６】次に、ステップＳ１５０にて目標圧縮機回
転数ＮＣＯと判定値との大小を判定する。ここで、判定
値は実際には図４に示すようにヒステリシス幅をもつ２
つの値Ａ₁ （例えば、１５００ｒｐｍ）、Ａ₂ （例え
ば、２０００ｒｐｍ）であり、このヒステリシス幅の設
定は、冷凍サイクルのモード切替のハンチングを防止す
るためである。ここで、判定値Ａ₁ 、Ａ₂ は、後述する
ように圧縮機１３の電動モータの脱調を防止するために
比較的高めのレベルの回転数を設定する。

【００２７】そして、目標圧縮機回転数ＮＣＯが判定値
Ａ₂ よりも高いときは、ステップＳ１６０に進み、図１
の暖房サイクルが設定される。一方、目標圧縮機回転数
ＮＣＯが判定値Ａ₁ よりも低いときは、ステップＳ１７
０に進み、図２の除湿暖房サイクルが設定される。ステ
ップＳ１６０にて図１の暖房サイクルを設定するとき
は、制御装置２４の出力により冷凍サイクル１２の冷房
用電磁弁１５と除湿用電磁弁１７が閉弁され、暖房用電
磁弁１６が開弁される。これにより、圧縮機１３が作動
すると、図１の太線で示す経路、すなわち、圧縮機１３
→凝縮器９→第１減圧器１９→室外熱交換器１８→暖房
用電磁弁１８→アキュームレータ２１→圧縮機１３とい
う経路にて冷媒が流れる。

【００２８】従って、室外熱交換器１８＝蒸発器とな
り、室外熱交換器１８にて吸熱された熱量および圧縮仕
事による熱量を空調ユニット１内の室内凝縮器９にて凝
縮熱として放熱することができる。従って、切替ドア１
１を図１の実線位置のように開くことにより、送風機６
の送風空気が凝縮器９を通過して加熱され、温風とな
り、車室内を暖房できる。

【００２９】なお、このとき、第２減圧器２０を介して
少量の冷媒を空調ユニット１内の室内蒸発器８に流入さ
せ、ここで、蒸発させることができるので、室内蒸発器
８による冷却作用にて送風空気の除湿をある程度行うこ
とができる。これに対して、ステップＳ１７０にて図２
の除湿暖房サイクルを設定するときは、制御装置２４の
出力により冷凍サイクル１２の冷房用電磁弁１５と暖房
用電磁弁１６が閉弁され、除湿用電磁弁１７が開弁され
る。これにより、圧縮機１３が作動すると、図２の太線
で示す経路、すなわち、圧縮機１３→凝縮器９→第１減
圧器１９→除湿用電磁弁１７→蒸発器８→アキュームレ
ータ２１→圧縮機１３という経路にて冷媒が流れる。

【００３０】従って、室外熱交換器１８には冷媒が流れ
ず、空調ユニット１内の室内熱交換器である凝縮器９が
凝縮作用を、また、蒸発器８が蒸発作用をそれぞれ果し
て、室内蒸発器８にて吸熱された熱量および圧縮仕事に
よる熱量を室内凝縮器９にて凝縮熱として放熱すること
ができる。従って、除湿暖房サイクルではサイクル内の
冷媒の全量が蒸発器８を循環するので、暖房サイクルに
比して蒸発器８の除湿能力を向上できる。

【００３１】そして、切替ドア１１を図２の実線位置の
ように開くことにより、送風機６の送風空気が凝縮器９
を通過して加熱され、温風となる。この温風温度は、圧
縮仕事による熱量の分だけ、蒸発器８の吸込空気温度よ
り高い温度まで加熱されるので、車室内を除湿暖房でき
る。ところで、凝縮器９による暖房能力は冷媒蒸発器で
の吸熱能力により決まるが、図１の暖房サイクルでは体
格の大きい室外熱交換器１８が蒸発器となるのに反し、
図２の除湿暖房サイクルでは室外熱交換器１８に比して
はるかに体格の小さい室内蒸発器８が蒸発器となって吸
熱を行うから、冷媒吸熱能力が大幅に低下する。その結
果、暖房サイクルに比して除湿暖房サイクルでは暖房能
力を大幅に低下させることができる。

【００３２】そして、ステップ１６０またはステップ１
７０からステップ１８０に進み、目標圧縮機回転数ＮＣ
Ｏが最低回転数Ａ₃ （例えば、１８０ｒｐｍ）より小さ
いか判定する。ここで、最低回転数Ａ₃ は圧縮機１３の
電動モータの停止を防止できる最低レベルの回転数を設
定する。ステップ１８０の判定で目標圧縮機回転数ＮＣ
Ｏが最低回転数Ａ₃ より低いときは、ステップ１９０に
進み目標圧縮機回転数ＮＣＯを最低回転数Ａ₃ に固定す
る。これにより、圧縮機１３の回転数が最低回転数Ａ₃
より低下することを防止して、圧縮機１３の電動モータ
の停止を未然に防止できる。

【００３３】また、ステップ１８０の判定で目標圧縮機
回転数ＮＣＯが最低回転数Ａ₃ より高いときは、ステッ
プ２００に進み、圧縮機１３の回転数が目標圧縮機回転
数ＮＣＯとなるように制御される。この圧縮機１３の回
転数制御は具体的にはインバータ２２によって電動モー
タ（交流モータ）への交流印加電圧の周波数制御により
行われる。

【００３４】また、ステップ１３０の判定で暖房モード
でないときは、ステップ２１０に進み冷房モードまたは
送風モードが実行される。この冷房モードまたは送風モ
ードは従来通りであり、本発明の要部ではないので、簡
単に説明すると、冷房モードでは、冷凍サイクルにおい
て、冷房用電磁弁１５が開弁され、暖房用電磁弁１６と
除湿用電磁弁１７が閉弁される。

【００３５】従って、圧縮機１３が作動すると、圧縮機
１３→凝縮器９→冷房用電磁弁１５→室外熱交換器１８
→第２減圧器２０→蒸発器８→アキュームレータ２１→
圧縮機１３という経路にて冷媒が流れる。また、冷房モ
ードでは、切替ドア１１を図１、２の破線位置に操作し
て、凝縮器９の通風路を全閉し、バイパス通路１０を全
開する。そのため、送風機６の送風空気はすべてバイパ
ス通路１０を通過し、凝縮器９を通過しない。その結
果、凝縮器９は単なる冷媒通路となり、凝縮作用を行わ
ない。

【００３６】そして、室外熱交換器１８が凝縮器とな
り、室外熱交換器１８にて放熱し凝縮した冷媒は第２減
圧器２０で減圧された後に蒸発器８に流入する。ここ
で、低圧冷媒が蒸発して送風空気を冷却する。この冷却
された冷風はバイパス通路１０を通過して車室内へ吹出
し、冷房を行う。なお、送風モードでは圧縮機１３が停
止されるので、送風機６の送風空気が加熱も冷却もされ
ることなく、そのまま車室内へ吹き出す。

【００３７】次に、上記作動における本発明の特徴を説
明する。まず、最初に、圧縮機１３の電動モータの脱調
現象の発生理由について具体的に説明すると、外気温が
約１５°Ｃ〜２５°Ｃ程度の中間期に暖房サイクルで冷
凍サイクルの運転を起動すると、起動時には車室内温度
が乗員の設定温度まで上昇していないので、圧縮機１３
の回転数を高めて、サイクル高圧を高くし、車室内への
吹出空気温度を高める必要がある。

【００３８】しかし、中間期であると、暖房負荷が小さ
いので、車室内温度の上昇が早い。そのため、サイクル
起動後、比較的短時間で、室温制御のために圧縮機１３
の回転数を下げ始める。ところが、この圧縮機１３の回
転数の低下に比してサイクル高圧の低下は遅れるので、
圧縮機１３の回転数が低いにもかかわらず、サイクル高
圧が高いという事態が発生する。この結果、圧縮機１３
の回転数と圧縮機１３の駆動負荷とがアンバランスにな
り、圧縮機１３の電動モータが脱調領域に入り、停止す
る場合がある。

【００３９】そこで、本実施形態においては、圧縮機１
３の電動モータが脱調領域に入る前の比較的高めの回転
数を判定値Ａ₁ 、Ａ₂ として設定し、そして、判定値Ａ
₁ まで圧縮機目標回転数ＮＣＯが低下すると、暖房サイ
クルから除湿暖房サイクルに切り替えて、圧縮機１３の
回転数が脱調領域に低下する前に事前にサイクル高圧を
速やかに低下させる。

【００４０】すなわち、除湿暖房サイクルでは前述のよ
うに室内蒸発器８での冷媒吸熱能力が大幅に減少するの
で、サイクル高圧を速やかに低下させることができる。
また、除湿暖房サイクルでは、室内蒸発器８による冷媒
吸熱能力の低下に伴って暖房能力が低下するので、暖房
サイクル時に比して同一の暖房能力を発揮するための圧
縮機回転数が高めに設定される。このように、サイクル
高圧が速やかに低下することと、圧縮機回転数が高めに
設定されることが相まって、圧縮機１３の電動モータが
脱調領域に入ることを確実に防止できる。

【００４１】また、上記のように除湿暖房サイクルへの
切替により圧縮機回転数が高めとなるが、暖房サイクル
に比して凝縮器９の暖房能力が大幅に低下するので、そ
の分だけ車室内への吹出空気温度を下げることができ、
それにより、圧縮機回転数を断続制御域まで低下させる
ことなく、中間期の低負荷暖房運転時の室温制御を行う
ことができる。

【００４２】その結果、低負荷暖房時でも、圧縮機１３
を断続制御することなく連続運転できるので、圧縮機１
３の運転停止による窓ガラスの曇り発生を未然に防止で
きる。ただし、除湿暖房サイクルにおいても、暖房負荷
が極端に小さい場合等には圧縮機１３の回転数低下によ
り圧縮機１３の停止が起こる可能性もあるので、ステッ
プＳ１９０にて圧縮機１３を最低回転数Ａ₃ に維持し
て、圧縮機１３の停止を確実に防止している。

【００４３】図５は本発明の実験例を示すもので、車室
内の設定温度：３２°Ｃ、外気温度：２５°Ｃの条件の
下でのデータであり、暖房起動時には、暖房ファジー制
御により目標圧縮機回転数ＮＣＯが２０００ｒｐｍ以上
となり、冷凍サイクルは図１の暖房サイクルにて運転さ
れる。そして、サイクル高圧ＳＰが上昇して目標高圧Ｓ
ＰＯに接近すると、暖房ファジー制御により目標圧縮機
回転数ＮＣＯが下がり始める。目標圧縮機回転数ＮＣＯ
が判定値Ａ₁ （＝１５００ｒｐｍ）より低下すると、冷
凍サイクルは図２の除湿暖房サイクルに切り替わる。

【００４４】この除湿暖房サイクルへの切替により凝縮
器９の暖房能力が低下するので、切替前の暖房能力を維
持するためには目標圧縮機回転数ＮＣＯが高めとなり、
圧縮機回転数を１０００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍ程度の領
域に制御する。そのため、圧縮機回転数が断続制御域
（２００ｒｐｍ以下）まで低下することがなく、圧縮機
１３を連続運転できる。その際、実際のサイクル高圧Ｓ
Ｐが目標高圧ＳＰＯとなるように制御されているので、
室温（車室内温度Ｔｒ）の制御性もよい。

【００４５】また、暖房時は通常外気吸入モードが設定
され、外気が蒸発器８に吸い込まれるが、この外気温度
（本実験例では２５°Ｃ）よりも室内蒸発器８の吹出空
気温度Ｔｅが常に５°Ｃ程度低い温度になっているの
で、除湿性能も確保できる。 （第２実施形態）図６は第２実施形態であり、第１実施
形態では暖房用熱交換器として冷凍サイクル１２の凝縮
器９を空調ユニット１の空調ダクト２内に設置して暖房
を行うようにしているが、第２実施形態では暖房用熱交
換器として冷凍サイクル１２で加熱された温水が循環す
る温水式ヒータコア９０を空調ダクト２内に設置して暖
房を行うようにしている。

【００４６】このため、冷凍サイクル１２の圧縮機１３
の吐出側には、第１実施形態の凝縮器９の代わりに水冷
媒熱交換器９１を設け、この熱交換器９１において冷媒
の凝縮熱で水を加熱して温水とし、この温水を電動水ポ
ンプ９２により温水回路９３により温水式ヒータコア９
０に循環するようにしてある。その他の点は第１実施形
態と同じであり、冷凍サイクル１２において暖房サイク
ルと除湿暖房サイクルとの切替を行うことにより、低負
荷暖房時の室温制御を圧縮機１３の連続運転により良好
に行うことができる。

【００４７】なお、本発明は上記実施形態のような車両
用に限定されることなく、種々な用途の空調装置に適用
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の全体システム図で、暖
房サイクル時を示す。

【図２】本発明の第１実施形態の全体システム図で、除
湿暖房サイクル時を示す。

【図３】本発明の第１実施形態の作動を説明するフロー
チャートである。

【図４】図３の目標圧縮機回転数の判定値の説明図であ
る。

【図５】本発明の実験例における作動の説明図である。

【図６】本発明の第２実施形態の全体システム図であ
る。

【符号の説明】

２…空調ダクト、８…蒸発器、９…凝縮器、１３…電動
式圧縮機、１８…室外熱交換器、１９、２０…減圧手
段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内へ吹き出される空調空気の通路を形
   成する空調ダクト（２）と、 冷媒を圧縮し吐出する電動式圧縮機（１３）と、 前記空調ダクト（２）内の上流側に配置され、空調空気
   を冷却する蒸発器（８）と、 前記空調ダクト（２）内で、前記蒸発器（８）の下流側
   に配置され、空調空気を加熱する凝縮器（９）と、 前記凝縮器（９）で凝縮された冷媒を減圧する減圧手段
   （１９）と、 室外に配置され室外空気と冷媒とを熱交換させる室外熱
   交換器（１８）とを備え、 冷凍サイクルの暖房モードとして暖房サイクルと除湿暖
   房サイクルとを切替可能とし、 前記暖房サイクル時には、前記電動式圧縮機（１３）→
   前記凝縮器（９）→前記減圧手段（１９）→前記室外熱
   交換器（１８）→前記電動式圧縮機（１３）の経路で冷
   媒が流れることにより、前記室外熱交換器（１８）が蒸
   発器として作用し、前記凝縮器（９）により前記空調空
   気を加熱し、 また、前記除湿暖房サイクル時には、前記電動式圧縮機
   （１３）→前記凝縮器（９）→前記減圧手段（１９）→
   前記蒸発器（８）→前記電動式圧縮機（１３）の経路で
   冷媒が流れることにより、前記室外熱交換器（１８）の
   熱交換作用を停止し、前記蒸発器（８）により前記空調
   空気を冷却除湿した後に、前記凝縮器（９）により前記
   空調空気を加熱するようにし、 さらに、前記暖房モードにおける前記電動式圧縮機（１
   ３）の回転数が所定の判定値より高いどうかを判定する
   第１判定手段（Ｓ１５０）と、 前記暖房モードにおける前記電動式圧縮機（１３）の回
   転数が前記所定の判定値より高いときに、前記暖房サイ
   クルを設定する暖房サイクル設定手段（Ｓ１６０）と、 前記暖房モードにおける前記電動式圧縮機（１３）の回
   転数が前記所定の判定値より低いときに、前記除湿暖房
   サイクルを設定する除湿暖房サイクル設定手段（Ｓ１７
   ０）とを備えることを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 室内へ吹き出される空調空気の通路を形
   成する空調ダクト（２）と、 冷媒を圧縮し吐出する電動式圧縮機（１３）と、 前記空調ダクト（２）内の上流側に配置され、空調空気
   を冷却する蒸発器（８）と、 前記空調ダクト（２）内で、前記蒸発器（８）の下流側
   に配置され、空調空気を加熱する温水式ヒータコア（９
   ０）と、 前記電動式圧縮機（１３）の吐出側に配置され、冷媒の
   凝縮熱により水を加熱する水冷媒熱交換器（９１）と、 この水冷媒熱交換器（９１）で加熱された温水を前記温
   水式ヒータコア（９０）に循環する温水回路（９３）
   と、 前記水冷媒熱交換器（９１）で凝縮された冷媒を減圧す
   る減圧手段（１９）と、 室外に配置され室外空気と冷媒とを熱交換させる室外熱
   交換器（１８）とを備え、 冷凍サイクルの暖房モードとして暖房サイクルと除湿暖
   房サイクルとを切替可能とし、 前記暖房サイクル時には、前記電動式圧縮機（１３）→
   前記水冷媒熱交換器（９１）→前記減圧手段（１９）→
   前記室外熱交換器（１８）→前記電動式圧縮機（１３）
   の経路で冷媒が流れることにより、前記室外熱交換器
   （１８）が蒸発器として作用し、前記水冷媒熱交換器
   （９１）で加熱された温水により前記温水式ヒータコア
   （９０）において前記空調空気を加熱し、 また、前記除湿暖房サイクル時には、前記電動式圧縮機
   （１３）→前記水冷媒熱交換器（９１）→前記減圧手段
   （１９）→前記蒸発器（８）→前記電動式圧縮機（１
   ３）の経路で冷媒が流れることにより、前記室外熱交換
   器（１８）の熱交換作用を停止し、前記蒸発器（８）に
   より前記空調空気を冷却除湿した後に、前記温水式ヒー
   タコア（９０）において前記空調空気を加熱するように
   し、 前記暖房モードにおける前記電動式圧縮機（１３）の回
   転数が所定の判定値より高いどうかを判定する第１判定
   手段（Ｓ１５０）と、 前記暖房モードにおける前記電動式圧縮機（１３）の回
   転数が前記所定の判定値より高いときに、前記暖房サイ
   クルを設定する暖房サイクル設定手段（Ｓ１６０）と、 前記暖房モードにおける前記電動式圧縮機（１３）の回
   転数が前記所定の判定値より低いときに、前記除湿暖房
   サイクルを設定する除湿暖房サイクル設定手段（Ｓ１７
   ０）とを備えることを特徴とする空調装置。
3. 【請求項３】 前記電動式圧縮機（１３）の回転数が、
   前記所定の判定値より低い最低回転数になったかどうか
   判定する第２判定手段（Ｓ１８０）と、 前記電動式圧縮機（１３）の回転数が前記最低回転数ま
   で低下すると、前記電動式圧縮機（１３）の回転数を前
   記最低回転数に固定する最低回転数固定手段（Ｓ１９
   ０）とを備えることを特徴とする請求項１または２に記
   載の空調装置。
4. 【請求項４】 前記電動式圧縮機（１３）の目標回転数
   を算出する目標回転数算出手段（Ｓ１４０）と、 前記電動式圧縮機（１３）の回転数が前記目標回転数と
   なるように前記電動式圧縮機（１３）の回転数を制御す
   る回転数制御手段（Ｓ２００）とを備え、 前記第１判定手段（Ｓ１５０）および前記第２判定手段
   （Ｓ１８０）は、前記目標回転数に基づいて前記判定を
   行い、 前記目標回転数が前記最低回転数より高いときは、前記
   回転数制御手段（Ｓ２００）により前記電動式圧縮機
   （１３）の回転数を制御することを特徴とする請求項３
   に記載の空調装置。