JP2874492B2 - 車両用ヒートポンプ式冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンプレッサの駆動
により冷媒を車室外熱交換器および車室内熱交換器に循
環させる蒸気圧縮サイクルを備えた車両用ヒートポンプ
式冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置
としては、特開平２−２９０４７５号公報や実開平２−
１３０８０８号公報などに開示されているように、四方
弁で冷媒の流れを暖房運転時と冷媒運転時とで逆転さ
せ、暖房運転時には、車室外熱交換器を吸熱器として使
用すると共に、車室内熱交換器を放熱器として使用し、
冷房運転時には、車室外熱交換器を放熱器として使用す
ると共に、車室内熱交換器を吸熱器として使用するよう
にしたものが知られている。

【０００３】具体的には、上記特開平２−２９０４７５
号公報に開示された冷暖房装置を、図１２に図示して説
明する。つまり、暖房運転時には、四方弁２が実線示の
ように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ１→四方弁２
→第１車室内熱交換器３→加熱用熱交換器４→第２車室
内熱交換器５→膨張弁６→車室外熱交換器７→四方弁２
→レシーバ８→コンプレッサ１と循環し、第１車室内熱
交換器３がコンプレッサ１から吐出された高温なる冷媒
の熱をブロワファン９で導入された空気に放熱して車室
内暖房用の温風を作り、加熱用熱交換器４がエンジン１
０からの廃熱を冷媒に吸熱し、この冷媒の熱を第２車室
内熱交換器５がブロワファン１１で導入された空気に放
熱して車室内暖房用の温風を作り、車室外熱交換器７が
ファン１２で導入された外気の熱を冷媒に吸熱する。冷
房運転時には、四方弁２が点線示のように切り換えら
れ、冷媒がコンプレッサ１→四方弁２→車室外熱交換器
７→膨張弁６→第２車室内熱交換器５→第１車室内熱交
換器３→四方弁２→レシーバ８→コンプレッサ１と循環
し、車室外熱交換器７がコンプレッサ１から吐出さたれ
高温なる冷媒の熱を外気に放熱し、第１，第２車室内熱
交換器３，５がブロワファン９，１１で導入された空気
の熱を冷媒に放熱して車室内冷房用の冷風を作る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来例にあって
は、四方弁２で冷媒の流れを暖房運転時と冷媒運転時と
で逆転させ、暖房運転時には、車室外熱交換器７を吸熱
器として使用すると共に、車室内熱交換器３，５を放熱
器として使用して車室内暖房用の温風を作り、冷房運転
時には、車室外熱交換器７を放熱器として使用すると共
に、車室内熱交換器３，５を吸熱器として使用して車室
内冷房用の冷風を作るようになっているので、外気温が
低い時や走行時あるいは降雨時、さらに降雪時などのよ
うな気候条件において、暖房運転を行なうと、車室外熱
交換器７での吸熱量が減少する。そして、コンプレッサ
１の仕事量が一定であると仮定すると、車室外熱交換器
７からの吸熱量とコンプレッサ１の仕事量との合計熱量
を放熱する車室内熱交換器３，５での放熱量が減少し、
暖房能力が低下する。しかも、上記気候条件では、着霜
現象が生じ易く、デフロスト運転の回数が増加して安定
した暖房運転が得られなくなる恐れがある。

【０００５】また、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の
流れ方向が変わるため、車室外熱交換器７側、車室内熱
交換器３，５側のいずれの配管も高温、高圧に耐えられ
るよう管径等を変更する必要があった。

【０００６】また、車両の暖房装置に要求される窓晴れ
性を確保するには、暖房運転ではなく冷房運転を行い、
車室内熱交換器３，５で空調風を一度冷却した後、これ
をさらにリヒートする必要がある。しかし、電気自動車
のように、エンジン等からの廃熱が得られず、充分なリ
ヒート熱源が供給できない場合は、暖房能力が不足して
しまい、暖房性能が全く確保できなくなる恐れがあっ
た。また、電気ヒータ等の他の熱源を設けてリヒートす
ることも可能であるが、この場合、充分な暖房能力を確
保するためには、多大な消費電力を要するという問題が
あった。

【０００７】これに対処するため、本願出願人は、特願
平３−３４５９５０号として新たな車両用ヒートポンプ
式冷暖房装置を提案している。この装置は、吸熱用車室
内熱交換器の他に放熱用車室内熱交換器を設け、三方弁
で切り換えるようにしたものである。かかる装置によれ
ば、車室外の気候条件に左右されず安定した制御で冷暖
房能力を向上することができ、大幅な設計変更を必要と
せず、電気自動車などにも適し、しかも除湿暖房を行な
うことができる。

【０００８】具体的には図１３のようになっており、暖
房運転時には三方弁３２が実線示のように切り換えら
れ、冷媒がコンプレッサ３１→三方弁３２→放熱用車室
内熱交換器３３→液タンク３６→膨脹弁３４→吸熱用車
室内熱交換器３５→コンプレッサ３１と循環し、ブロワ
ファンで導入された空気は吸熱用車室内熱交換器３５で
の熱交換により冷やされ、冷却除湿された後、放熱用車
室内熱交換器３３での熱交換により温められ、車室内暖
房用の温風が作られる。

【０００９】また、冷房運転時には、三方弁３２が点線
示のように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→三
方弁３２→車室外熱交換器３８→逆止弁７０→放熱用車
室内熱交換器３３→液タンク３６→膨脹弁３４→吸熱用
車室内熱交換器３５→コンプレッサ３１と循環し、車室
外熱交換器３８がコンプレッサ１から吐出された高温な
冷媒の熱を外気に放熱し、ブロワファンで導入された空
気が吸熱用車室内熱交換器３５で熱交換されて冷やさ
れ、車室内冷房用の冷風が作られる。

【００１０】このように、新たな冷暖房装置では、暖房
運転時に吸熱用車室内熱交換器３５の冷却で除湿し、放
熱用車室内熱交換器３３でリヒートするため、理論的に
はコンプレッサ入力分の熱量を暖房熱とし、電気ヒータ
等の熱源を必要とせずに除湿暖房運転ができるのであ
る。従って、コンプレッサ３１の入力を増加することに
より、充分な除湿暖房運転ができる。

【００１１】しかし、コンプレッサ３１の入力が大きく
増加すると、これに伴って消費電力も増大してしまうと
いう問題があった。

【００１２】また、コンプレッサ３１の入力の増加は、
吸熱用車室内熱交換器の凍結を招く恐れがあるため、通
常の運転においては、コンプレッサ３１の入力を一定範
囲とし、吸熱用車室内熱交換器３５が凍結しない範囲で
除湿暖房を行う必要がある。このため、暖房能力に限界
が生じ、消費電力の低減と、除湿による窓晴れ性と、充
分な暖房能力とを共に成立させることに限界があった。

【００１３】そこでこの発明は、コンプレッサ入力を増
加させることなく暖房能力を増大させることができ、ま
た、車室外の気候条件に左右されず安定した制御で冷暖
房能力を向上することができ、大幅な設計変更を必要と
せず、電気自動車等にも適し、しかもコンプレッサ入力
を増加させることなく暖房能力を増大させることがで
き、さらに、消費電力の低減と窓晴れ性と充分な暖房能
力とを無理なく成立させることができる車両用ヒートポ
ンプ式冷暖房装置の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、冷媒に仕事量を加えるコ
ンプレッサと、このコンプレッサの冷媒吐出側に接続さ
れ、冷媒の熱を外気に放熱する車室外熱交換器と、前記
コンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を送風
手段により導入された空気と熱交換して温い空調風を作
る放熱用車室内熱交換器と、この放熱用車室内熱交換器
の冷媒流出側に接続された膨張手段と、この膨張手段の
冷媒流出側と前記コンプレッサの冷媒吸入側とに接続さ
れ、送風手段により導入された空気の熱を前記車室外熱
交換器および前記放熱用車室内熱交換器の少なくとも一
方から前記膨張手段を通して供給された冷媒と熱交換し
て冷たい空調風を作る吸熱用車室内熱交換器と、前記コ
ンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器および前
記放熱用車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設けら
れ、コンプレッサから吐出される冷媒を、冷房運転時に
少なくとも前記車室外熱交換器に導入し、暖房運転時に
前記車室外熱交換器を回避して前記放熱用車室内熱交換
器に導入する冷媒流路切換手段と、前記コンプレッサの
仕事量を車両の熱環境条件に基づき決定した目標値に応
じて可変制御するコンプレッサ制御手段と、車両の別の
熱源からの廃熱を熱媒体を介して回収する回収手段と、
この回収手段に接続され、前記コンプレッサへ吸入する
冷媒と前記廃熱を回収した熱媒体とを熱交換させる回収
熱吸熱用熱交換器と、この回収熱吸熱用熱交換器と前記
回収手段との間に設けられ、暖房運転時に前記回収熱吸
熱用熱交換器に選択的に前記熱媒体を導入する吸熱選択
手段とからなることを特徴とするものである。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
車両用ヒートポンプ式冷暖房装置であって、前記吸熱選
択手段は、前記吸熱用車室内熱交換器の冷却状態を設定
温度範囲内に維持しつつ、前記回収熱吸熱用熱交換器で
の熱交換量を大とするように前記熱媒体の導入を行うこ
とを特徴とするものである。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
車両用ヒートポンプ式冷暖房装置であって、前記吸熱選
択手段は、前記吸熱用車室内熱交換器の冷却状態を、車
室内気温度及び外気温度の関係で窓曇りを生じない温度
を下回り、かつ前記吸熱用車室内熱交換器の凍結温度を
上回る範囲内に維持しつつ、前記回収熱吸熱用熱交換器
での熱交換量を大とするように前記熱媒体の導入を行う
ことを特徴とするものである。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１、請求
項２又は請求項３記載の車両用ヒートポンプ式冷暖房装
置であって、車両の走行負荷を検出する手段からの信号
に応じて、前記目標値を、走行負荷が高い時にはコンプ
レッサの稼働率を低減する値に設定し、走行負荷が低い
時にはコンプレッサの稼働率を上昇させる値に設定する
目標値増減変更手段を有することを特徴とするものであ
る。

【００１８】請求項５に記載の発明は、請求項１、請求
項２、請求項３又は請求項４記載の車両用ヒートポンプ
式冷暖房装置であって、前記吸熱選択手段は、前記回収
手段の熱媒体の温度が前記コンプレッサへ吸入する冷媒
温度よりも低いとき、前記回収熱吸熱用熱交換器への熱
媒体の導入を停止することを特徴とするものである。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項１、請求
項２、請求項３、請求項４、又は請求項５記載の車両用
ヒートポンプ式冷暖房装置であって、前記回収手段に接
続され、前記廃熱を回収した熱媒体の熱を車両の代表構
成部分近傍に放熱する回収熱放熱用熱交換器を設け、前
記代表部品の温度が設定温度よりも低いとき、前記回収
熱放熱用熱交換器に前記熱媒体を導入することを特徴と
するものである。

【００２０】

【作用】請求項１に記載の発明では、暖房運転時に、コ
ンプレッサの駆動により、冷媒がコンプレッサから流路
切り換え手段、放熱用車室内熱交換器、膨張手段、吸熱
用車室内熱交換器を順に経由してコンプレッサに循環
し、放熱用車室内熱交換器がコンプレッサから吐出され
た高温な冷媒の熱を送風手段で導入された空気に放熱し
て温風を作り、吸熱用車室内熱交換器が送風手段で導入
された空気の熱を冷媒に吸熱して冷風を作る。冷房運転
時には、コンプレッサの駆動により冷媒をコンプレッサ
から流路切り換え手段、車室外熱交換器のみ又は車室外
熱交換器と放熱用車室内熱交換器との両方、膨張手段、
吸熱用車室内熱交換器を順に経由してコンプレッサに循
環し車室外熱交換器かコンプレッサから吐出された高温
な冷媒の熱を外気に放熱し、吸熱用車室内熱交換器が送
風手段で導入された空気の熱を冷媒に吸熱して冷風を作
る。

【００２１】また、コンプレッサ制御手段は、車両の熱
環境条件に基づき決定した目標値に応じて、コンプレッ
サの仕事量を可変制御する。

【００２２】そして、暖房運転時は、吸熱選択手段が熱
媒体を回収熱吸熱用熱交換器に選択的に導入し、回収手
段によって車両の別の熱源から回収された廃熱がコンプ
レッサへ吸入する冷媒に吸熱される。これにより、コン
プレッサ入力を低減しても、廃熱を回収し、回収した熱
量を送風手段で導入された空気に供給でき、充分な暖房
熱を得ることができる。

【００２３】請求項２に記載の発明では、吸熱選択手段
は、前記吸熱用車室内熱交換器の冷却状態を設定温度の
範囲内に維持しながらコンプレッサの仕事量を低減でき
る。また、廃熱を回収してその熱量を送風手段で導入さ
れた空気に供給できる。

【００２４】請求項３に記載の発明では、吸熱選択手段
は、前記吸熱用車室内熱交換器の冷却状態を、車室内気
温度及び外気温度の関係で窓曇りを生じない温度を下回
り、かつ前記吸熱用車室内熱交換器の凍結温度を上回る
範囲に維持しながら、コンプレッサの仕事量を低減する
ので、窓曇りと吸熱用車室内熱交換器の凍結とを共に防
止しながらコンプレッサの仕事量の低減することができ
る。また、廃熱を回収してその熱量を送風手段で導入さ
れた空気に供給できる。

【００２５】請求項４に記載の発明では、コンプレッサ
制御手段は、車両の走行負荷を検出する手段からの信号
に応じて、前記目標値を、走行負荷が高い時にはコンプ
レッサの稼働率を低減する値に設定し、走行負荷が低い
時にはコンプレッサの稼働率を上昇させる値に設定する
目標値増減変更手段を有するので、一時的なエネルギ負
担の増大を回避することができる。

【００２６】請求項５に記載の発明では、吸熱選択手段
は、回収手段の熱媒体の温度がコンプレッサへ吸入する
冷媒温度よりも低いとき、回収熱吸熱用熱交換器への熱
媒体の導入を停止するので、コンプレッサから入力され
た仕事量が冷媒を介して熱媒体に不要に放熱される恐れ
がなく、コンプレッサに吸入する冷媒圧力の低下を防ぐ
と共に、コンプレッサの仕事量を確実に低減することが
できる

【００２７】 請求項６に記載の発明では、代表部品の温
度が設定温度よりも低いときに、回収熱放熱用熱交換器
に熱媒体を導入するので、代表部品の温度低下を防止す
ることができる。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。図１
は、この発明の第１実施例の車両用ヒートポンプ式冷暖
房装置の概略構成図を示し、図２は、冷媒サイクルのみ
を示す概略構成図である。

【００２９】これら、図１、図２に示すようにコンプレ
ッサ３１は、エンジンルームのような車室外に設けら
れ、電動式コンプレッサや油圧駆動式コンプレッサのよ
うに、入力値が直接可変可能になっている。このコンプ
レッサ３１の吐出側には、車室外熱交換器３８と放熱用
車室内熱交換器３３とが冷媒流路切換手段としての三方
弁３２を介して接続されている。

【００３０】前記車室外熱交換器３８は、エンジンルー
ム等の車室外に設けられ、コンプレッサ３１から吐出さ
れる冷媒の熱を外気に放熱する車室外コンデンサになっ
ている。

【００３１】前記放熱用車室内熱交換器３３は、インス
トルメントパネルの裏側のような車室内前部に配置され
た装置本体としてのダクト３９内に設けられ、コンプレ
ッサ３１から吐出される冷媒の熱を送風手段としてのブ
ロワファン３７によって導入された空気に放熱する放熱
タイプの車室内コンデンサになっている。

【００３２】前記三方弁３２は、暖房運転時には、実線
示のような流路切り換え状態となり、コンプレッサ３１
の吐出側を放熱用車室内熱交換器３３の冷媒流入側に接
続する一方、冷房運転時には、点線示のような流路切り
換え状態となり、コンプレッサ３１の吐出側を車室外熱
交換器３８及び逆止弁７０を介して放熱用車室内熱交換
器３３の冷媒流入側に接続している。

【００３３】前記逆止弁７０は、車室外熱交換器３８側
から放熱用車室内熱交換器３３側への冷媒の流れを許容
し、放熱用車室内熱交換器３３側から車室外熱交換器３
８への冷媒の流れを阻止するようになっている。

【００３４】前記放熱用車室内熱交換器３３の冷媒流出
側には、ダクト３９内の上流側に設けられた吸熱用車室
内熱交換器３５の冷媒流入側が、液タンク３６及び車室
外に設けられた膨張手段として液体冷媒を断熱膨張して
霧状にする膨張弁３４を介して接続されている。

【００３５】前記吸熱用車室内熱交換器３５は、送風手
段としてのブロワファン３７によって導入された空気の
熱を、車室外熱交換器３８および放熱用車室内熱交換器
３３の少なくとも一方から膨張手段としての膨張弁３４
を通して供給された冷媒に吸熱して冷風を作る吸熱タイ
プのエバポレータになっている。前記吸熱用車室内熱交
換器３５の冷媒流出側には、コンプレッサ３１の冷媒吸
入側が接続されている。

【００３６】なお、前記放熱用車室内熱交換器３３の空
気流入側には、補助ヒータ７６が設けられている。補助
ヒータ７６は入力電圧によって出力を任意に設定できる
可変タイプの電熱ヒータで、入力電圧はコンプレッサ制
御手段としての制御装置４３により制御される。補助ヒ
ータ７６がＯＮされると、放熱用車室内熱交換器３３を
通過する空気が加熱され、放熱用車室内熱交換器３３を
流通する冷媒の温度が上昇する。

【００３７】前記ダクト３９内の吸熱用車室内熱交換器
３５よりも上流側には、車室内空気を導入する内気導入
管４０と、走行風圧を受けて外気を導入する外気導入管
４１とが接続されている。この内気導入管４０と外気導
入管４１とが分岐する部分には、内気導入管４０から導
入された内気と外気導入管４１から導入された外気とを
任意の比率で供給するように開閉するインテークドア４
２が設けられている。インテークドア４２は、制御装置
４３で駆動される図外のインテークドアアクチュエータ
により開閉する。

【００３８】前記内気導入管４０と外気導入管４１との
空気導出側（空気流の下流側）と吸熱用車室内熱交換器
３５との間には、前記ブロワファン３７が配置され、ブ
ロワファンモータ４４で回転駆動されるようになってい
る。

【００３９】前記放熱用車室内熱交換器３３の上流側に
は、エアミックスドア４６が設けられている。このエア
ミックスドア４６は、制御装置４３で駆動される図外の
エアミックスドアアクチュエータにより駆動され、吸熱
用車室内熱交換器３５を通過して冷えている空気を、放
熱用車室内熱交換器３３を回避して冷えたままの冷風
と、放熱用車室内熱交換器３３を通過して暖められた温
風とに分ける比率（冷風と温風との風量配分）を調整す
る。エアミックスドア４６の開度たるエアミックスドア
開度Ｘｄｓｃは、エアミックスドア４６が一点鎖線示の
位置となり、冷風と温風との風量配分が冷風１００％に
なる時を、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝０％（全
閉）と設定し、エアミックスドア４６が二点鎖線示の位
置となり、冷風と温風との風量配分が温風１００％とな
る時を、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃ＝１００％（全
開）と設定してある。

【００４０】前記ダクト３９の放熱用車室内熱交換器３
３よりも下流側には、上記冷風と温風との混合を良くす
ることにより、温度調整された空調風を作る部屋として
のエアミックスチャンバ４７が設けられている。エアミ
ックスチャンバ４７には、対象乗員の上半身に向けて空
調風を吹き出すベンチレータ吹出口５１（５１ａ，５１
ｂ，５１ｃ，５１ｄ）と、対象乗員の足元に向けて空調
風を吹き出すフット吹出口５２（５２ａ）と、フロント
ウィンドウに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口
５３（５３ａ）とが連設されている。エアミックスチャ
ンバ４７内には、ベンチレータドア５５とフットドア５
６とデフロスタドア５７とが設けられている。ベンチレ
ータドア５５は、制御装置４３で駆動される図外のベン
チレータドアアクチュエータにより、ベンチレータ吹出
口５１を開閉する。フットドア５６は、制御装置４３で
駆動される図外のフットドアアクチュエータにより、フ
ット吹出口５２を開閉する。デフロスタドア５７は、制
御装置４３で駆動される図外のデフロスタドアアクチュ
エータにより、デフロスタ吹出口５３を開閉する。

【００４１】また、前記エアミックスチャンバ４７に
は、内気導入管４０に連通する循環通路７１が接続され
ている。循環通路７１からエアミックスチャンバ４７へ
の開口部７２には、循環通路７１の入口側ドア７４が設
けられ、循環通路７１と内気導入管４０との分岐部７３
には、出口側ドア７５が設けられている。入口側ドア７
４は、制御装置４３で駆動される図外の入口側ドアアク
チュエータにより開口部７２を開閉し、出口側ドア７５
は、制御装置４３で駆動される図外の出口側ドアアクチ
ュエータにより分岐部７３を切り換える。すなわち入口
側ドア７４および出口側ドア７５が開放した状態（出口
側ドア７５は内気導入管４０を閉じる。）において、エ
アミックスチャンバ４７からブロワファン３７の上流側
へ空調風が循環する。

【００４２】前記制御装置４３は、吸熱用車室内熱交換
器吸い込み風温センサ５８と、吸熱用車室内熱交換器吹
き出し風温センサ５９と、ベンチレータ吹出口風温セン
サ６０と、日射量センサ６１と、外気温センサ６２と、
室温センサ６３と、空調設定パネル７９に設けられた室
温設定器６４（図１では便宜上、信号線で示している）
と、吹出口モードスイッチ６５（同）と、ブロワファン
スイッチ６６（同）と、冷媒温度センサ６７と、放熱用
車室内熱交換器吹き出し風温センサ６８などからの熱環
境情報により、エアミックスドア開度Ｘｄｓｃとコンプ
レッサ３１の入力値Ｗcompと吸熱用車室内熱交換器３５
を通過する通過風量Ｖeva と目標吹出温度Ｔo などの目
標冷暖房条件を演算し、車室内の冷暖房条件が上記演算
された目標冷暖房条件を維持するように、コンプレッサ
３１とブロワファンモータ４４とエアミックスドアアク
チュエータとベンチレータドアアクチュエータとフット
ドアアクチュエータとデフロスタドアアクチュエータな
どを駆動する。前記熱環境情報とは、吸熱用車室内熱交
換器３５の吸い込み口空気温度Ｔsuc と、吸熱用車室内
熱交換器３５の吹き出し空気温度Ｔout と、放熱用車室
内熱交換器３３の吹き出し空気温度Ｔv と、ベンチレー
タ吹出口５１の吹き出し空気温度Ｔventと、車両の日射
量Ｑsun と、車室外の外気温度Ｔamb と、車室内の検出
室温（車室内気温度）Ｔroomと車室内の設定温度Ｔptc
と放熱用車室内熱交換器３３出口側の冷媒温度Ｔref な
どである。

【００４３】一方、この車両用ヒートポンプ式冷暖房装
置の冷暖房の切換えは、前記三方弁３２を制御装置４３
によって設定温度で切換制御することにより行なう。前
記設定温度は、検出室温Ｔroom及び外部温度Ｔamb の関
係での窓曇りを生じない境界の温度と熱環境情報に応じ
た目標空調風温度とが略一致するものとして定めてい
る。また暖房運転時の空調風制御は、前記吸熱用車室内
熱交換器３５の吹き出し温度が、検出室温Ｔroom及び外
気温度Ｔamb の関係での窓曇りを生じない温度Ｔfineを
下回り、かつ前記吸熱用内熱交換器３５の凍結限界温度
Ｔsetoを上回る範囲となることを優先して行う。

【００４４】車両を駆動する別の熱源である駆動用モー
タ８３には、モータ８３からの廃熱を回収する廃熱回収
部８３ａが設けられ、この廃熱回収部８３ａは熱媒体と
しての水やオイル等のクーラントを循環する冷却管路８
６に接続されている。この冷却管路８６において、前記
廃熱吸収部８３ａのクーラント流出側は、クーラントの
熱を外気に放熱する回収熱放熱用熱交換器としてのラジ
エータ８１に接続し、このラジエータ８１のクーラント
流出側は、モータ８３へクーラントを流入するポンプ８
２に接続している。すなわち、前記クーラントは、別の
熱源としてのモータ８３の廃熱を吸熱してモータ８３の
温度を所定の範囲に維持させ、前記廃熱回収部８３ａと
ポンプ８２とは回収手段を構成している。

【００４５】ラジエータ８１のクーラント流出側にはク
ーラントの流出量を調整可能に開閉する第２のバルブ８
７が設けられ、この第２のバルブ８７の下流側と前記モ
ータ８３のクーラント流出側とは、バイパス通路８８に
よって連通している。前記第２のバルブ８７の下流側
で、かつバイパス通路８８との合流部よりも下流側で
は、冷却管路８６が二つ分岐し、このうちポンプ８２と
接続していない側は、回収熱吸熱用熱交換器８５のクー
ラント流出側に接続されている。

【００４６】回収熱吸熱用熱交換器８５のクーラント流
入側は、前記モータ８３のクーラント流出側に接続さ
れ、回収熱吸熱用熱交換器８５では、前記コンプレッサ
３１へ流入する冷媒にクーラントの熱を放熱している。
前記回収熱吸熱用熱交換器８５とモータ８３との間に
は、回収熱吸熱用熱交換器８５からのクーラント流出量
を調整可能に開閉する吸熱選択手段としての第１のバル
ブ８４が設けられている。また、前記回収熱吸熱用熱交
換器８５の冷媒流入側には、前記吸熱用車室内熱交換器
３５から回収熱吸熱用熱交換器８５に流入する冷媒の作
動温度Ｔref.eva を検出する冷媒温度センサ７７が設け
られ、検出された冷媒の作動温度Ｔref.evaは、前記制
御装置４３に入力される。

【００４７】前記モータ８３の廃熱回収部８３ａと、モ
ータ８３のクーラント流出側下流の冷却管路８６には、
クーラントの作動温度Ｔcoolを検出するクーラント温度
センサ６９ａ，６９ｂが設けられ、検出された作動温度
Ｔcoolは前記制御装置４３に入力される。制御装置４３
は、前記ポンプ８２及び第１，第２のバルブ８４，８７
を駆動制御及び開閉制御することにより作動温度Ｔcool
を所定範囲に維持する。

【００４８】制御装置４３は、この車両用ヒートポンプ
式冷暖房装置が冷房運転を行っている場合や、クーラン
トの作動温度Ｔcoolが低温のため前記冷媒へ熱回収でき
ない場合には、クーラントが回収熱吸熱用熱交換器８５
へ流入しないように前記第１のバルブ８４を全閉状態と
する。一方、車両用ヒートポンプ式冷暖房装置が暖房運
転を行い、クーラントの作動温度Ｔcoolが熱回収可能な
温度まで上昇している場合には、第１のバルブ８４を開
き、回収熱吸熱用熱交換器８５へクーラントを流入させ
て熱回収を行う。ここで、前記吸熱用車室内熱交換器３
５下流の空調温が窓曇りしない温度域内にあれば、第１
のバルブ８４の開度を増大し、回収熱吸熱用熱交換器８
５へのクーラントの流入量を増加させて熱交換量を増や
す。反対に、前記吸熱用車室内熱交換器３５下流の空調
温が窓曇りの発生し得る温度域内にあれば、第１のバル
ブ８４の開度を減小し、回収熱吸熱用熱交換器８５への
クーラントの流入量を減少させて熱交換量を減らす。

【００４９】上記実施例に係る車両用ヒートポンプ式冷
暖房装置は、図３、図４に示すフローチャートに基づい
て制御が行なわれる。

【００５０】冷暖房装置のスイッチがＯＮされて制御装
置が作動することにより処理を開始し、ステップＳ１で
この制御フローチャートで用いる定数（Ａ〜Ｈ，Ｐ，
Ｑ）のセットが行われる。すなわち、目標吹出温度Ｔof
の計算式に用いるＡ〜Ｅ、エアミックスドアの開度Ｘの
計算式に用いるＦ，Ｇ，Ｈ、設定室温の補正に用いる
Ｐ，Ｑをセットする。

【００５１】ステップＳ２では、各種センサ出力が読み
込まれる。すなわち、室温センサ６３の出力である車室
内温度Ｔroom、日射量センサ６１の出力である日射量Ｑ
sun、外気温センサ６２の出力である外気温Ｔamb 、室
温設定器６４の出力である車室内の設定室温Ｔptc 、フ
ァンスイッチの設定Ｖfan,set の読み込みを行う。

【００５２】ステップＳ３では、ブロワファンの風量を
印加電圧により制御するため、乗員の設定する室温設定
値Ｔptc と室温Ｔroomとの偏差（Ｔroom−Ｔptc ）に応
じて空調風を発生するブロワファンの印加電圧Ｖfan を
セットする。具体的には、この偏差が大きいほど印加電
圧を増加し、室温を設定室温に早急に近付けるようにす
る。

【００５３】ステップＳ４では、設定室温Ｔptc の補正
を行う。この補正は、定数Ｐ，Ｑ及び外気温Ｔamb を用
い、次式により行なう。

【００５４】 Ｔptc ′＝Ｔptc ＋Ｐ×Ｔamb ＋Ｑ 具体的には、外気温が低い場合には設定室温を上昇さ
せ、外気温が高い場合には、設定室温を低下させる。通
常、人間の体感では、周囲が暑い環境下で室温を低下さ
せると「涼しい」といった温冷感が得られ、逆に、周囲
が寒い環境下で室温を上昇させると「暖かい」といった
温冷感が得られる。このように周囲の温度に逆比例する
ような温度を設定することで温冷感が刺激されて快適と
なる。

【００５５】ステップＳ５では、目標吹出温度Ｔofを算
出する。この算出は、定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、外気温
Ｔamb 、室温Ｔroom、補正設定室温Ｔ′ptc 、日射量Ｑ
sunを用い次式によって算出する。

【００５６】

【数１】 Ｔof＝Ａ×Ｔamb ＋Ｂ×Ｔroom＋Ｃ×Ｔ′ptc ＋Ｄ×Ｑsun ＋Ｅ ステップＳ６では、目標吹出温度Ｔofに基づいてエアミ
ックスドアの開度Ｘを算出する。この算出は定数Ｆ，
Ｇ，Ｈを用い次式によって行う。

【００５７】Ｘ＝Ｆ×Ｔof2 ＋Ｇ×Ｔof＋Ｈ ステップＳ７では、目標吹出温度Ｔofに基づいて吹出モ
ードを決定する。すなわち、目標吹出温度が高ければ主
として前席乗員の足元に吹き出すＦＯＯＴ（フートモー
ド）、同中程度であれば前席乗員の胸部と足元に吹き出
すＢＩ−ＬＥＶＥＬ（バイレベルモード）、同低ければ
前席乗員の胸部に吹き出すＶＥＮＴ（ベントモード）を
選択する。

【００５８】ステップＳ８では、乗員によってマニュア
ルファンスイッチが押されたかどうかを判断する。マニ
ュアルファンスイッチが押されていればその操作に応じ
るためステップＳ９によってファン設定値Ｖfan ′＝Ｖ
fan,set を最終的なブロワファン電圧とする。マニュア
ルファンスイッチが押されていなければ、ステップＳ１
０において、以前のステップＳ３で自動的に定めたブロ
ワファン電圧をそのまま用いる。

【００５９】ステップＳ１１では、ステップＳ９あるい
はステップＳ１０で決められたブロワファン電圧をブロ
ワファンモータ４４へ出力する。

【００６０】ステップＳ１２では、各ドアアクチュエー
タに出力し、ドアを所定位置に自動セットする。

【００６１】ステップＳ１３では、コンプレッサとコン
プレッサモータを制御する。この制御については図６〜
図８を用いて後述する。

【００６２】こうして、一回のループを終了するとステ
ップＳ２へ戻り、再度上記各ステップが繰り返される。

【００６３】そして、暖房運転時には、図１、図２の実
線示のように三方弁３２が切り換えられ、冷媒がコンプ
レッサ３１→三方弁３２→放熱用車室内熱交換器３３→
液タンク３６→膨脹弁３４→吸熱用車室内熱交換器３５
→回収熱吸熱用熱交換器８５→コンプレッサ３１と循環
し、放熱用車室内熱交換器３３がコンプレッサ３１から
吐出された高温な冷媒の熱をブロワファン３７で導入さ
れた空気又は車両走行時のラム圧によって導入された空
気に放熱して温風を作り、吸熱用車室内熱交換器３５が
ブロワファン３７で導入された空気又は車両走行時のラ
ム圧によって導入された空気の熱を冷媒に吸熱して冷風
を作る。

【００６４】また、冷房運転時には、同図の点線示のよ
うに三方弁３２が切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３
１→三方弁３２→車室外熱交換器３８→逆止弁７０→放
熱用車室内熱交換器３３→液タンク３６→膨脹弁３４→
吸熱用車室内熱交換器３５→（回収熱吸熱用熱交換器８
５）→コンプレッサ３１と循環し、車室外熱交換器３８
がコンプレッサ３１から吐出された高温な冷媒の熱を外
気に放熱し、残りの熱を放熱用車室内熱交換器３３がブ
ロワファン３７で導入された空気又は車両走行時のラム
圧によって導入された空気に放熱して温風を作り、吸熱
用車室内熱交換器３５がブロワファン３７で導入された
空気又は車両走行時のラム圧によって導入された空気の
熱を冷媒に放熱して冷風を作る。

【００６５】図５から図８は、前記図４のステップＳ１
３を実行するフローチャートを示す。

【００６６】まず、図５は冷房運転と暖房運転との選択
のフローチャートを示している。

【００６７】ステップＳ１３１では各種データの読み込
みが行なわれる。ここでの読み込みは図３のステップＳ
２で読み込んだデータ以外のものを読み込む。すなわ
ち、風温センサ５９の出力である吸熱用車室内熱交換器
３５の吹き出し空気温度Ｔout、風温センサ５８の出力
である吸熱用車室内熱交換器吸い込み空気温度Ｔsuc 、
風温センサ６８の出力である放熱用車室内熱交換器３３
吹き出し空気温度Ｔv 、コンプレッサ仕事量を表わす物
理量Ｖcompで、Ｖcompに比例してコンプレッサ吐出量が
増加し、コンプレッサ仕事量も増える（電動コンプレッ
サを使用する場合には、周波数に相当する）。

【００６８】ステップＳ１３２で、デフロスタスイッチ
がＯＮされているか否かを判断し、デフロスタスイッチ
がＯＮされている場合には、ステップＳ１３３に進み、
デフロスタスイッチがＯＦＦされている場合には、ステ
ップＳ１３４に進む。

【００６９】ステップＳ１３３では、吸熱用車室内熱交
換器３５の目標冷却状態に対して、デフロスタスイッチ
がＯＮされている場合の補正項を与える。δＴc は冷房
運転時の目標とする吸熱用車室内熱交換器吹き出し空気
温度の補正項で、δＴH は暖房運転時の上限冷却温度
（窓晴れ温度）の補正項で、デフロスタスイッチがＯＮ
されている場合には、吸熱用車室内熱交換器３５での目
標冷却状態をより低く設定して除湿量を増やし、放熱用
車室内熱交換器３３でのリヒート量を多くして、最終的
に目標とする吹き出し温度で車室内に空調風を吹き出
す。同様に、ステップＳ１３４では、デフロスタスイッ
チがＯＮされていない場合の吸熱用車室内熱交換器３５
の目標冷却状態に対する補正項を与える。

【００７０】ステップＳ１３５では、ステップＳ１３３
やステップＳ１３４で与えられた補正項を使って、冷房
運転した場合と暖房運転した場合の吸熱用車室内熱交換
器３５での冷却状態を比較し、冷房運転した場合の冷却
状態の方が暖房運転した場合よりも低くなる時、ステッ
プＳ１３６に進んで冷房運転を行ない、逆に、暖房運転
した場合の冷却状態の方が冷房運転した場合よりも低く
なる場合には、ステップＳ１３７に進んで暖房運転を実
行する。

【００７１】図６、図７は暖房温調時のコンプレッサ制
御のフローチャートを示している。

【００７２】ステップＳ１３７１では各種データの読み
込みが行なわれる。ここでは図３のステップＳ２及び図
５のステップＳ１３１で読み込んだデータ以外のもの、
すなわち、吸熱用車室内熱交換器３５に流入する冷媒温
度Ｔref.eva と駆動用モータを冷却するクーラントの温
度Ｔcoolの読み込みを行う。

【００７３】ステップＳ１３７２では、車室外の熱環境
条件と車室内の熱負荷状態を考慮して、防曇のための冷
却温度Ｔfineを演算する。

【００７４】ステップＳ１３７３では、ステップＳ５で
演算した目標吹出温度Ｔofと、ステップＳ１３１で検出
した放熱用車室内熱交換器吹き出し空気温度Ｔv との偏
差△θ1 を算出する。

【００７５】ステップＳ１３７４では、デフロスタスイ
ッチがＯＮされているか否かを判断する。

【００７６】ステップＳ１３７４でデフロスタスイッチ
がＯＮの場合には、ステップＳ１３７５において、逆
に、デフロスタスイッチがＯＦＦの場合には、ステップ
Ｓ１３７６において、暖房運転時の吸熱用車室内熱交換
器３５の上限冷却温度に対する補正温度δＴH を与え
る。この補正温度δＴH の値は、ステップＳ１３３、ス
テップＳ１３４と同様に設定してある。ここでは、デフ
ロスタスイッチのＯＮ／ＯＦＦに対してのみ補正してい
るが、車両の熱負荷条件、例えば、日射や車室内温度や
外気温や吹出温度に対して補正してもよい。

【００７７】ステップＳ１３７７では、低外気温時の設
定上限冷却温度Ｔ5 と、防曇のための冷却温度Ｔfineを
基にした上限冷却温度（Ｔfine−δＴH ）とを比較し
て、大きい方を暖房運転時の上限冷却温度（上限Ｔou
t'）として設定する。ここでは、上限冷却温度を決める
要素の一つとして、防曇のための冷却温度の補正値で代
表させているが、防曇のための冷却温度以外にも外気温
度や車両の熱環境条件や窓曇りセンサ出力等を用いても
よい。

【００７８】ステップＳ１３７８では、吸熱用車室内熱
交換器３５の凍結に基づく温度Ｔseto（Ｔ6 )を下限冷
却温度（下限Ｔout'）として設定する。

【００７９】ステップＳ１３７９は、熱回収が可能かど
うかを判断するもので、駆動用モータ８３を冷却するク
ーラントの温度Ｔcoolが回収熱吸熱用熱交換器８５に流
入する冷媒温度Ｔref.eva よりも高いか否かを判断す
る。Ｔcool≦Ｔref.eva の場合、冷却管路８６を流通す
るクーラントの温度が低く、回収熱吸熱用熱交換器８５
で熱回収を行うことができないので、ステップＳ１３８
１に進んで、第１のバルブ８４を全閉にして回収熱吸熱
用熱交換器８５へのクーラントの流入を止め、さらにス
テップＳ１３８２に進んで、このステップ以後の第１の
バルブ８４の開閉を禁止する。従って、冷媒からクーラ
ントへ放熱されることに起因して、放熱用車室内熱交換
器３３での放熱量を維持すべくコンプレッサ３１の仕事
量が増大されるのを未然に防止できる。

【００８０】反対に、Ｔcool＞Ｔref.eva の場合、クー
ラントの温度が冷媒温度以上であり、回収熱吸熱用熱交
換器８５で熱回収を行うことができるので、ステップＳ
１３８０に進んで、ステップＳ１３８２における第１の
バルブ８４の開閉禁止を解除する。

【００８１】ステップＳ１３８３では、吸熱用車室内熱
交換器３５が凍結される恐れがあるか否かを判断する。
すなわち、吸熱用車室内熱交換器３５の吹き出し空気温
度Ｔout が、ステップＳ１３７８で設定した下限冷却温
度（下限Ｔout'）よりも低いか否かを判断し、Ｔout ＜
下限Ｔout'の場合には、このままでは吸熱用車室内熱交
換器３５が凍結する恐れがあるので、ステップＳ１３８
４に進んで、凍結回避のための制御を行う。

【００８２】ステップＳ１３８４は、第１のバルブ８４
の開度を全閉方向へ動かせるか否かを判断するもので、
第１のバルブ８４が全開か否かを判断し、第１のバルブ
８４が全開でない場合は、ステップＳ１３９１に進む。
ステップＳ１３９１では、第１のバルブ８４の開度を増
大し、回収熱吸熱用熱交換器８５における冷媒の吸熱量
を増加させる。回収熱吸熱用熱交換器８５における冷媒
の吸熱量が増加すると、冷凍サイクルに回収される熱量
が増加するので、これに応じて吸熱用車室内熱交換器３
５における吸熱量が減少し、吸熱用車室内熱交換器３５
の吹き出し空気温度Ｔout が上昇する。従って、吸熱用
車室内熱交換器３５の凍結を防止することができる。

【００８３】ステップＳ１３８４において、第１のバル
ブ８４が全開の場合、ステップＳ１３９３に進む。ステ
ップＳ１３９３では、コンプレッサ３１の入力をΔＶco
mpだけ減らし、吸熱用車室内熱交換器３５の吹き出し空
気温度Ｔout を上昇させて、Ｔout が上下冷却温度内に
入るようにする。従って、吸熱用車室内熱交換器３５の
凍結を防止することができる。

【００８４】ステップＳ１３８３において、Ｔout ≧下
限Ｔout'の場合、吸熱用車室内熱交換器３５の凍結の恐
れはなく、ステップＳ１３８５に進む。

【００８５】ステップＳ１３８５では、吸熱用車室内熱
交換器３５の吹き出し空気温度Ｔout が、ステップＳ１
３７７で設定した上限Ｔout'よりも高いか否かを判断す
る。Ｔout ＞上限Ｔout'の場合、吸熱用車室内熱交換器
３５での冷却不足のため窓曇りが発生する恐れがあるの
で、ステップＳ１３８６に進んで、防曇のための制御を
行う。

【００８６】ステップＳ１３８６では、第１のバルブ８
４が全閉か否かを判断し、第１のバルブ８４が全閉でな
い場合、ステップＳ１３８９に進む。ステップＳ１３８
９では、第１のバルブ８４の開度を減小させて、回収熱
吸熱用熱交換器８５における冷媒の吸熱量を減少させ
る。回収熱吸熱用熱交換器８５における冷媒の吸熱量が
減少すると、冷凍サイクルに回収される熱量が減少する
ので、これに応じて吸熱用車室内熱交換器３５における
吸熱量が増加して、吸熱用車室内熱交換器３５の吹き出
し空気温度Ｔout が低下する。従って、窓曇りの発生を
防止することができる。

【００８７】ステップＳ１３８６において、第１のバル
ブ８４が全閉の場合、ステップＳ１３９３に進む。ステ
ップＳ１３９４では、コンプレッサ３１の入力をΔＶco
mpだけ増加し、吸熱用車室内熱交換器３５の吹き出し空
気温度Ｔout を低下させて、Ｔout が上下冷却温度内に
入るようにする。

【００８８】ステップＳ１３８５において、Ｔout ≦上
限Ｔout'の場合、すなわち下限Ｔout'≦Ｔout ≦上限Ｔ
out'の場合は、ステップＳ１３８７に進む。

【００８９】ステップＳ１３８７では、上限Ｔout'と下
限Ｔout'との偏差Δθ2 を算出する。

【００９０】ステップＳ１３８８では、吸熱用車室内熱
交換器３５に冷却状態の余裕（例えば、Ｔout が上下Ｔ
out'の間にあり、かつ下限Ｔout'に近い状態）があるか
どうかの判断をする。すなわち、ステップＳ１３８７に
おいて算出したΔθ2 が設定温度Ｔ7 よりも高いか否か
を判断し、Δθ2 ＞Ｔ7 の場合、吸熱用車室内熱交換器
３５の冷却状態に余裕があり、さらに回収熱吸熱用熱交
換器８５での吸熱量を増加してもＴout が上限Ｔout'を
上回らないと判断されるので、ステップＳ１３９１に進
む。ステップＳ１３９１では、第１のバルブ８４の開度
を増大し、回収熱吸熱用熱交換器８５における冷媒の吸
熱量を増加させて、冷凍サイクルに回収される熱量を増
大させる。

【００９１】ステップＳ１３８８において、Δθ2 ≦Ｔ
7 の場合、Ｔout が上限Ｔout'に近接し、これ以上回収
熱吸熱用熱交換器８５での吸熱量を増加すると、吸熱用
車室内熱交換器３５での冷媒の作動圧力及び作動温度が
上昇して吹き出し空気温度Ｔout が上限Ｔout'よりも高
温となり、窓曇りが発生する恐れがあるので、ステップ
Ｓ１３９０に進んで、そのときの第１のバルブ８４の開
度を維持する。

【００９２】ステップＳ１３８９，Ｓ１３９０，Ｓ１３
９１において、第１のバルブ８４の開閉又は維持を行っ
た場合には、ステップＳ１３９２に進み、放熱用車室内
熱交換器３３の目標吹出温度Ｔofが一定範囲内にあり、
目標の暖房熱を得ることができるか否かについて判断す
る。すなわち、ステップＳ１３７３で算出した目標吹出
温度Ｔofと放熱用車室内熱交換器吹き出し空調温度Ｔv
との偏差△θ1 と設定偏差Ｓ1 との大小を比較する。

【００９３】ステップＳ１３９２において、△θ1 ＞Ｓ
1 の場合には、吹出温度が目標空調風温度Ｔofに達して
いないので、ステップＳ１３９４に進んで、コンプレッ
サ３１の仕事量を△Ｖc だけ増加させて吹出温度を上昇
させる。△θ1 ＜−Ｓ1 の場合には、吸熱用車室内熱交
換器吹き出し空気温度が目標吹出温度よりも高いので、
ステップＳ１３９３に進んで、コンプレッサ３１の仕事
量を△Ｖc だげ減少させて吹出温度を低下させる。これ
ら以外の条件では、ステップＳ１３９５に進み、現状の
コンプレッサ仕事量を維持する。

【００９４】従来の車両用ヒートポンプ冷暖房装置にお
いても、コンプレッサの仕事量を可変して吹き出し温度
を制御することができるが、一定量の仕事量の変化に対
して、外気温度や走行条件によって吹き出し温の温度変
化量が大きく異なってしまい、安定した車室内温度制御
は困難であった。

【００９５】この点で、本発明実施例の車両用冷暖房装
置の暖房運転では、外気温の影響を受けずに連続した暖
房運転が可能で、一定量のコンプレッサ３１の仕事量の
増減が、外気温度や走行条件に依らず、つねに所定量の
吹出温度変化量（車室内への放熱量変化）となって現わ
れ、しかも、暖房運転時には吸熱用車室内熱交換器３５
において必ず除湿（冷却）を伴なうといった特徴を持つ
ために、図６と図７に示すようなコンプレッサ制御によ
って、不安定現象がない車室内除湿温度制御を行なうこ
とができる。

【００９６】また、放熱用車室内熱交換器３３の吹き出
し空気温度Ｔv が目標温度となるようにコンプレッサ３
１の仕事量を可変しながら、吸熱用車室内熱交換器３５
の吹き出し空気温度Ｔout と、防曇温度を考慮して設定
した上限Ｔout'を比較し、防曇効果が得られる温度以下
に吹き出し空気温度Ｔout を冷却可能な範囲内で、回収
熱吸熱用熱交換器８５での熱交換量（吸熱量）が増加さ
れる。すなわち、第１のバルブ８４の開度が増大し、回
収熱吸熱用熱交換器８５の吸熱量が増えれば、放熱用車
室内熱交換器３３での吹き出し空気温度Ｔv が高くなる
ので、コンプレッサ３１の仕事量を低下させる制御が行
われて、コンプレッサ入力が低減する。コンプレッサ入
力が低減し、コンプレッサ３１の仕事量が減少すると、
放熱用車室内熱交換器３３の吹き出し空気温度Ｔv の上
昇は抑えられ、吸熱用車室内熱交換器３５の吹き出し空
気温度Ｔout は高くなる方向に移動する。吸熱用車室内
熱交換器３５の吹き出し空気温度Ｔout が高くなって
も、充分な防曇効果（窓晴れ性）が得られる場合には、
さらに回収熱吸熱用熱交換器８５での吸熱量を増加させ
て、コンプレッサ３１の仕事量を低減する。

【００９７】一方、防曇効果が悪化する恐れが生じた場
合には、第１のバルブ８４の開度を減小させて、回収熱
吸熱用熱交換器８５での吸熱量を低下させる。回収熱吸
熱用熱交換器８５での吸熱量が低下すると、吸熱用車室
内熱交換器３５の吹き出し空気温度Ｔout と放熱用車室
内熱交換器３３の吹き出し空気温度Ｔv は低下するの
で、コンプレッサ３１の仕事量を増加させる制御が行わ
れる。コンプレッサ３１の仕事量が増加すると、吸熱用
車室内熱交換器３５の吹き出し空気温度Ｔout は低下
し、放熱用車室内熱交換器３３の吹き出し空気温度Ｔv
は上昇する。吸熱用車室内熱交換器３５の吹き出し空気
温度Ｔout が低下して、防曇性能に余裕が生じれば、再
び回収熱吸熱用熱交換器８５での吸熱量を大きくする制
御を行い、防曇性能を満足する範囲内でコンプレッサ入
力を低減し、放熱用車室内熱交換器３３の吹き出し空気
温度Ｔv を目標吹出温度に近づける。

【００９８】従って、暖房運転時において、放熱用車室
内熱交換器３３の吹き出し空気温度Ｔv を目標温度にす
ると共に、窓晴れ性を確保しながらコンプレッサ入力の
低減することができ、暖房性能の向上と除湿による窓晴
れ性と消費電力の低減とを成立させることができる。

【００９９】図８は、冷房運転時のコンプレッサ制御の
フローチャートを示している。冷房運転が実行される
と、ステップＳ１３６０において、ベント吹き出しか否
かを判断する。

【０１００】ベント吹き出しの場合には、吸熱用車室内
熱交換器３５に流入する空気温度を目標吹出温度にまで
冷却した後に車室内に吹き出すのが最も省エネとなるの
で、ステップＳ１３６１に進み、目標吹出温度ＸM （Ｔ
of) を吸熱用車室内熱交換器吹き出し空気温度の目標温
度Ｔ′int に設定する。

【０１０１】ステップＳ１３６０において、ベント吹き
出し以外の場合には、ステップＳ１３６２に進み、バイ
レベルモードか否かを判断する。

【０１０２】バイレベルモードの場合には、ステップＳ
１３６４に進み、それ以外の場合には、ステップＳ１３
６３に進み、吸熱用車室内熱交換器吹き出し空気温度の
補正温度δＴc を与える。この補正温度は、放熱用車室
内熱交換器３３でのリヒート量が多くなるほど大きな値
に設定する。

【０１０３】ステップＳ１３６５では、吸熱用車室内熱
交換器吹き出し空気温度の目標温度Ｔ′int を、ステッ
プＳ１３７７で使用した温度Ｔ5 と、目標吹出温度Ｔof
をステップＳ１３６３またはステップＳ１３６４で与え
た補正項で補正した温度（Ｔof−δＴc ）との大きい方
の温度に設定する。

【０１０４】ステップＳ１３６６では、ステップＳ１３
６１またはステップＳ１３６５で算出した目標温度Ｔ′
int と吸熱用車室内熱交換器吹き出し空気温度Ｔout と
の差θを計算する。

【０１０５】ステップＳ１３６７では、ステップＳ１３
６６で算出したθの値がθ＜−Ｓoの場合には、ステッ
プＳ１３６８に進み、コンプレッサ１の仕事量を△Ｖc
だけ増やして吸熱用車室内熱交換器吹き出し空気温度を
下げる。θ＞Ｓo の場合には、必要以上にコンプレッサ
１の仕事量が大きくなっていると判断して、ステップＳ
１３７０に進み、コンプレッサ１の仕事量を△Ｖc だけ
減少させる。それら以外の場合には、現状のコンプレッ
サ仕事量を維持するため、ステップＳ１３６９へ進む。

【０１０６】要するに、本実施例に係るヒートポンプ式
冷暖房装置によれば、車室外の気候条件に左右されず安
定した制御で冷暖房能力を向上することができ、大幅な
設計変更を必要とせず、電気自動車などにも適し、しか
も除湿暖房を行なうことができる。

【０１０７】また、特に暖房運転時には、放熱用車室内
熱交換器３３の吹き出し空気温度Ｔv を目標温度にする
と共に、窓晴れ性を確保しながらコンプレッサ入力の低
減することができ、暖房性能の向上と除湿による窓晴れ
性と消費電力の低減とを成立させることができる。

【０１０８】なお、本実施例では、一つの回収熱吸熱用
熱交換器８５を吸熱用車室内熱交換器３５と直列に設置
し、第１のバルブ８４の開度によって回収熱吸熱用熱交
換器８５での吸熱量を制御したが、本発明はこれに限る
ものではなく、複数の回収熱吸熱用熱交換器８５を設け
ても良い。また、回収熱吸熱用熱交換器８５を吸熱用車
室内熱交換器３５と並列に設けた場合も、回収用吸熱用
熱交換器８５の吸熱量を制御することによって、同様の
効果を得ることができる。

【０１０９】また、本実施例では、吸熱用車室内熱交換
器３５の吹き出し空気温度Ｔout と放熱用車室内熱交換
器３３の吹き出し空気温度Ｔv とに基づき、回収熱吸熱
用熱交換器８５の熱交換量やコンプレッサ入力を制御し
たが、前記Ｔout に代えて、吸熱用車室内熱交換器３５
の入口冷媒温度や、吸熱用車室内熱交換器３５の作動温
度又は作動圧力を用いても良く、また、前記Ｔv に代え
て、放熱用車室内熱交換器３３の出口冷媒温度や、放熱
用車室内熱交換器３３の作動温度又は作動圧力を用いて
も良い。

【０１１０】図９は第２実施例にかかるフローチャート
を示す。本実施例の基本構成は、図２に示す実施例と同
様であるため、同符号を付して重複した説明は省略す
る。また、本実施例は、モータ出力の大きいときに図示
しないバッテリの負担軽減を図るもので、基本的な空調
制御は、図３〜図８のフローチャートに従う。

【０１１１】すなわち、ステップＳ２０１では、モータ
８３への入力が設定値以下か否か判断する。モータ入力
が設定値よりも大きければ、車両が登坂状態や高速状態
にあり、大きなモータ出力を必要とするので、ステップ
Ｓ２０２以降に進んで、必要に応じて図３のステップＳ
５で求めた目標吹出温度Ｔofを修正する。一方、モータ
入力が設定値以下であれば、ステップＳ５で設定した目
標吹出温度Ｔofを修正することなく、ステップＳ１３７
２に進む。

【０１１２】ステップＳ２０２では、設定値以上のモー
タ入力が所定時間以上継続されたか否か判断する。設定
値以上のモータ入力が所定時間以上継続された場合は、
ステップＳ２０３に進み、目標吹出温度Ｔofを下げる。
これにより、モータ８３の廃熱を利用して暖房運転を行
う場合に、コンプレッサ回転数の上昇が抑制されて、一
時的にコンプレッサへの入力が低減するので、車両が登
坂状態や高速状態にあり、大きなモータ出力を必要とす
る場合等に、バッテリにかかる負担を一時的に軽減し、
バッテリに無理な負担がかかるのを防止することができ
る。このような装置を目標値増減変更手段という。

【０１１３】図１０は、第３実施例にかかるフローチャ
ートを示す。本実施例の基本構成は、図２に示す実施例
と同様であるため、同符号を付して重複した説明は省略
する。また、本実施例は、ポンプ運転の際の消費電力低
減を図るもので、基本的な空調制御は、図３〜図８のフ
ローチャートに従う。

【０１１４】本実施例におけるポンプは、クーラント温
度センサ６９ａ，６９ｂで検出したクーラント温度に応
じて、制御装置４３によってＯＮ／ＯＦＦ運転される。

【０１１５】すなわち、ステップＳ３０１で、クーラン
トの温度が設定温度以上か否かを判断し、設定温度以上
の場合は、ステップＳ３０２に進んでポンプ８２をＯＮ
し、設定温度よりも低い場合は、ステップＳ３０３に進
んでポンプ８２をＯＦＦする。

【０１１６】これにより、モータ８３の発熱量が少ない
場合や冬期等に、ポンプ８２の運転を減らして消費電力
を低減することができる。

【０１１７】図１１は、第４実施例にかかるフローチャ
ートを示す。本実施例の基本構成は、図２に示す実施例
と同様であるため、同符号を付して重複した説明は省略
する。また、本実施例は、ポンプ運転の際の消費電力低
減を図るもので、基本的な空調制御は、図３〜図８のフ
ローチャートに従う。

【０１１８】本実施例は、ラジエータ８１を図示しない
車両の代表的な部品の周囲に配設したもので、厳冬時や
車両の部品温度が低下した場合等に、モータ８３の発熱
を回収熱吸熱用熱交換器８５で冷媒に吸熱して車室内暖
房に利用すると共に、ラジエータ８１から放熱して周囲
温度を高め、氷結等による電気部品の絶縁劣化等を防ぐ
ことに利用する。

【０１１９】すなわち、ステップＳ４０１では、車両の
代表部品温度が設定温度以上か否かを判断する。車両の
代表部品温度が設定温度よりも高い場合は、氷結等が生
じないと判断して、ステップＳ４０２に進み、反対に設
定温度以下の場合は、氷結等が生じる恐れがあると判断
して、ステップＳ４０３に進む。

【０１２０】ステップＳ４０２では、第２のバルブ８７
を閉じ、ラジエータ８１からの放熱量を抑えて、回収熱
吸熱用熱交換器８５で冷媒に吸熱する熱量を増やす。

【０１２１】ステップＳ４０３では、第２のバルブ８７
を開き、ラジエータ８１へ高温状態のクーラントを流入
し、モータ８３の発熱をラジエータ８１から放熱して、
電気部品の周囲温度を高める。

【０１２２】このように第２のバルブ８７を開閉するこ
とによって、暖房時におけるモータ８３からの発熱を効
果的に利用することができる。

【０１２３】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に記
載の発明によれば、暖房運転時には放熱用車室内熱交換
器で放熱すると共に、吸熱用車室内熱交換器で吸熱し、
冷房運転時には車室外熱交換器または車室外熱交換器と
放熱用車室内熱交換器との双方で放熱すると共に、吸熱
用車室内熱交換器で吸熱しているので、暖房運転時には
吸熱用車室内熱交換器の吸熱量と、コンプレッサの仕事
熱量とを放熱用車室内熱交換器で放熱し暖房能力が向上
すると共に外気の気象条件に左右されず低外気温でも運
転が可能となり安定した制御が可能となる。吸熱用車室
内熱交換器で除湿した後、放熱用車室内熱交換器で加熱
するので、除湿暖房が可能となる。空調風の除湿をした
後のリヒートは電気ヒータ等を使う必要がなく消費電力
を削減することができる。電気ヒータやエンジンの排熱
を用いることなく効率良く暖房ができるためエンジンを
持った車に限らずソーラーカーや電気自動車のような大
きな熱源を持たない場合でも適用することができる。冷
房と暖房で冷媒の流れ方向が同じであるため現在車両に
用いられている冷暖房装置を余り変更せずに適用するこ
とができ、設計上有利である。

【０１２４】しかも、暖房運転時は、別の熱源から回収
された廃熱を利用することにより、車室内への温風の温
度を上昇させて、コンプレッサの仕事量を低減すること
ができるので、暖房能力を維持したまま消費電力を減少
することができる。

【０１２５】請求項２に記載の発明では、暖房能力を維
持し、かつ吸熱用車室内熱交換器からの吹出温度を所定
温度範囲に維持して、消費電力の低減を図ることができ
る。

【０１２６】請求項３に記載の発明では、窓曇りと凍結
とを防止すると共にコンプレッサの仕事量を低減するこ
とができ、暖房能力と窓晴れ性を両立して維持しなが
ら、消費電力の減少を図ることができる。

【０１２７】請求項４に記載の発明では、冷暖房運転時
の一時的なエネルギ負担の増大を回避することができ、
急激な電力消費の発生を防止して電源への負担を軽減す
ることができる。

【０１２８】請求項５に記載の発明では、冷媒から熱媒
体に放熱されてコンプレッサの仕事量が増大してしまう
恐れがなく、消費電力をより確実に減少することができ
る。

【０１２９】請求項６に記載の発明では、代表部品の温
度を迅速に上昇させることができ、代表部品の耐久性の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係るブロック図であ
る。

【図２】この発明の第１実施例に係る冷凍サイクルの構
成図である。

【図３】この発明の第１実施例に係るフローチャートで
ある。

【図４】この発明の第１実施例に係るフローチャートで
ある。

【図５】この発明の第１実施例に係るフローチャートで
ある。

【図６】この発明の第１実施例に係るフローチャートで
ある。

【図７】この発明の第１実施例に係るフローチャートで
ある。

【図８】この発明の第１実施例に係るフローチャートで
ある。

【図９】この発明の第２実施例に係るフローチャートで
ある。

【図１０】この発明の第３実施例に係るフローチャート
である。

【図１１】この発明の第４実施例に係るフローチャート
である。

【図１２】従来例に係る冷凍サイクルの構成図である。

【図１３】新たな車両用ヒートポンプ式冷暖房装置の冷
凍サイクルの構成図である。

【符号の説明】

３１ コンプレッサ ３２ 三方弁（冷媒流路切換手段） ３３ 放熱用車室内熱交換器 ３４ 膨脹弁（膨脹手段） ３５ 吸熱用車室内熱交換器 ３７ ブロワファン（送風手段） ３８ 車室外熱交換器 ４３ 制御装置（コンプレッサ制御手段） ８１ 回収熱放熱用熱交換器 ８２ ポンプ（回収手段） ８３ モータ（別の熱源） ８３ａ 廃熱回収部（回収手段） ８４ 第１のバルブ（吸熱選択手段） ８５ 回収熱吸熱用熱交換器

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒に仕事量を加えるコンプレッサと、 このコンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を
   外気に放熱する車室外熱交換器と、 前記コンプレッサの冷媒吐出側に接続され、冷媒の熱を
   送風手段により導入された空気と熱交換して温い空調風
   を作る放熱用車室内熱交換器と、 この放熱用車室内熱交換器の冷媒流出側に接続された膨
   張手段と、 この膨張手段の冷媒流出側と前記コンプレッサの冷媒吸
   入側とに接続され、送風手段により導入された空気の熱
   を前記車室外熱交換器および前記放熱用車室内熱交換器
   の少なくとも一方から前記膨張手段を通して供給された
   冷媒と熱交換して冷たい空調風を作る吸熱用車室内熱交
   換器と、 前記コンプレッサの冷媒吐出側と前記車室外熱交換器お
   よび前記放熱用車室内熱交換器の冷媒流入側との間に設
   けられ、コンプレッサから吐出される冷媒を、冷房運転
   時に少なくとも前記車室外熱交換器に導入し、暖房運転
   時に前記車室外熱交換器を回避して前記放熱用車室内熱
   交換器に導入する冷媒流路切換手段と、前記コンプレッ
   サの仕事量を車両の熱環境条件に基づき決定した目標値
   に応じて可変制御するコンプレッサ制御手段と、 車両の別の熱源からの廃熱を熱媒体を介して回収する回
   収手段と、 この回収手段に接続され、前記コンプレッサへ吸入する
   冷媒と前記廃熱を回収した熱媒体とを熱交換させる回収
   熱吸熱用熱交換器と、 この回収熱吸熱用熱交換器と前記回収手段との間に設け
   られ、暖房運転時に前記回収熱吸熱用熱交換器に選択的
   に前記熱媒体を導入する吸熱選択手段とからなることを
   特徴とする車両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用ヒートポンプ式冷
   暖房装置であって、前記吸熱選択手段は、前記吸熱用車
   室内熱交換器の冷却状態を設定温度範囲内に維持しつ
   つ、前記回収熱吸熱用熱交換器での熱交換量を大とする
   ように前記熱媒体の導入を行うことを特徴とする車両用
   ヒートポンプ式冷暖房装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の車両用ヒートポンプ式冷
   暖房装置であって、前記吸熱選択手段は、前記吸熱用車
   室内熱交換器の冷却状態を、車室内気温度及び外気温度
   の関係で窓曇りを生じない温度を下回り、かつ前記吸熱
   用車室内熱交換器の凍結温度を上回る範囲内に維持しつ
   つ、前記回収熱吸熱用熱交換器での熱交換量を大とする
   ように前記熱媒体の導入を行うことを特徴とする車両用
   ヒートポンプ式冷暖房装置。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２、又は請求項３記載
   の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置であって、 前記コンプレッサ制御手段は、車両の走行負荷を検出す
   る手段からの信号に応じて、前記目標値を、走行負荷が
   高い時にはコンプレッサの稼働率を低減する値に設定
   し、走行負荷が低い時にはコンプレッサの稼働率を上昇
   させる値に設定する目標値増減変更手段を有することを
   特徴とする車両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
5. 【請求項５】 請求項１、請求項２、請求項３、又は請
   求項４記載の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置であっ
   て、 前記吸熱選択手段は、前記回収手段の熱媒体の温度が前
   記コンプレッサへ吸入する冷媒温度よりも低いとき、前
   記回収熱吸熱用熱交換器への熱媒体の導入を停止するこ
   とを特徴とする車両用ヒートポンプ式冷暖房装置。
6. 【請求項６】 請求項１、請求項２、請求項３、請求項
   ４、又は請求項５記載の車両用ヒートポンプ式冷暖房装
   置であって、 前記回収手段に接続され、前記廃熱を回収した熱媒体の
   熱を車両の代表構成部分近傍に放熱する回収熱放熱用熱
   交換器を設け、前記代表部品の温度が設定温度よりも低
   いとき、前記回収熱放熱用熱交換器に前記熱媒体を導入
   することを特徴とする車両用ヒートポンプ式冷暖房装
   置。