JP3275661B2 - 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】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンプレッサの駆
動により冷媒を車室外熱交換器及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２−１
３０８０８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房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、前記特開平２−２９０４７５
号公報に開示された冷暖房装置を、図５に図示して説明
する。つまり、暖房運転時には、四方弁２が実線で示す
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の室内熱交換器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が点線で示すように切り換えら
れ、冷媒がコンプレッサ１→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から吐出された高温なる冷
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】しかしながら、このよ
うな従来例にあっては、四方弁２で冷媒の流れを暖房運
転時と冷房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
るようにする必要があった。

【０００６】また、暖房運転時には、エンジン１０から
の廃熱を吸熱して車室内暖房用の温風を作るため、ソー
ラカーや電気自動車のように大きな熱源を持たない車両
には不向きであった。

【０００７】これに対し、本願出願人は、特願平３−３
４５９５０号公報に開示されているような新たな車両用
冷暖房装置を提案している。この装置は、車室内に吸熱
用車室内熱交換器の他に放熱用車室内熱交換器を設け、
冷房運転と暖房運転とで冷媒流れを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】図６に冷媒流れを切り換える手段として四
方弁を用いた場合のサイクル構成を示す。

【０００９】図６において暖房運転時には四方弁７３が
実線で示すように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３
１→四方弁７３→逆止弁７１→放熱用車室内熱交換器３
３→液タンク３６→膨張弁３４→吸熱用車室内熱交換器
３５→コンプレッサ３１と循環し、ブロアファンで導入
された空気は吸熱用車室内熱交換器３５での熱交換器に
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。

【００１０】また、冷房運転時には四方弁７３が点線で
示すように切り換えられ、冷媒がコンプレッサ３１→四
方弁７３→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→膨張弁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３１から吐出された高温
な冷媒の熱を外気に放熱し、ブロア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。

【００１１】このような冷暖房装置では、暖房運転時に
車室外熱交換器３８を回避して冷媒が流れるため、外気
温が５℃を下回るような場合であっても車室外熱交換器
３８の凍結の影響を受けずに冷暖房装置を作動させるこ
とができる。

【００１２】電気自動車においては、車両停止時は主モ
ータが停止し、エアコンのコンプレッサは主モータの回
転数に依存することなく、独自に運転周波数（回転数）
を変化させることができるので、エンジン車以上にコン
プレッサの騒音や振動が車室内に伝達しやすい。そのた
め、冷房運転時に冷房負荷が高くない場合や前回の運転
停止から長時間経過していない場合には、それを適切に
検出して必要以上にコンプレッサ周波数を高くすること
なく冷房運転を開始することが望まれる。

【００１３】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、必要以上にコンプレッサ周波数を
高くすることなく電気自動車などにも冷房運転ができる
ような車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、少なくとも、冷媒に仕事量を加えるコン
プレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器
と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、送風手段と、少
なくとも冷房運転時に吸熱器となって冷媒と前記送風手
段によって導入された空気とで熱交換する車室内熱交換
器と、冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、冷房
運転終了後に、冷媒が前記車室内熱交換器に流出入する
ことを阻止して、前記車室内熱交換器内に冷媒を密閉す
る手段とを備え、冷房運転開始を検出する冷房運転開始
検出手段と、車室内の冷房負荷から目標吹出温を演算す
る手段と、冷房運転開始直後の初期吹出温を予測する初
期吹出温予測手段と、冷房運転開始時に、少なくとも前
記目標吹出温と前記初期吹出温に基づいて、コンプレッ
サの運転開始周波数を演算する手段とを備える。

【００１５】また、少なくとも、冷媒に仕事量を加える
コンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交
換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、送風手段
と、少なくとも冷房運転時に吸熱器となって冷媒と前記
送風手段によって導入された空気とで熱交換する車室内
熱交換器と、冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段
と、冷房運転終了後に、冷媒が前記車室内熱交換器に流
出入することを阻止して、前記車室内熱交換器内に冷媒
を密閉する手段とを備え、冷房運転開始を検出する冷房
運転開始検出手段と、冷房運転開始時に、車室内温度が
設定温度に達した時の安定時目標吹出温を予測する手段
と、冷房運転開始直後の初期吹出温を予測する初期吹出
温予測手段と、冷房運転開始時に、少なくとも前記安定
時目標吹出温と前記初期吹出温に基づいて、コンプレッ
サの運転開始周波数を演算する手段とを備える。

【００１６】また、前記初期吹出温予測手段は、冷房運
転開始時に、前記車室内熱交換器の冷媒温度、冷媒圧
力、周囲空気温度の少なくとも一つから初期冷房状態を
検出して、初期吹出温を予測する。

【００１７】

【作用】第１の発明では、冷房運転を終了してコンプレ
ッサが停止すると、冷媒が吸熱用車室内熱交換器に流出
入することが防止され、冷房運転停止時に吸熱用車室内
熱交換器内に存在した低温低圧の冷媒は、そのままの状
態で密閉され、しばらくの間は低温の状態に維持され
る。

【００１８】車室内の冷房負荷から目標吹出温が演算さ
れ、初期吹出温予測手段で冷房運転開始時の初期吹出温
が予測される。

【００１９】そして、少なくとも目標吹出温と初期吹出
温をパラメータとして、コンプレッサの運転開始周波数
が演算される。

【００２０】第２の発明では、冷房運転を終了してコン
プレッサが停止すると、冷媒が吸熱用車室内熱交換器に
流出入することが防止され、冷房運転停止時に吸熱用車
室内熱交換器内に存在した低温低圧の冷媒は、そのまま
の状態で密閉され、しばらくの間は低温の状態に維持さ
れる。

【００２１】室温が設定温度に達した時の安定時目標吹
出温が演算され、初期吹出温予測手段で冷房運転開始時
の初期吹出温が予測される。冷房運転開始時は、室温セ
ンサの認識値が実際の室温よりも高い場合があり、その
ような時には目標吹出温が必要以上に低い値となるが、
安定時目標吹出温はそうした室温センサの認識誤差に影
響されないので、目標吹出温よりも的確で、しかも、小
さい値になる。

【００２２】そして、少なくとも安定時目標吹出温と初
期吹出温をパラメータとして、コンプレッサの運転開始
周波数が演算される。

【００２３】第３の発明では、冷房運転開始時に、吸熱
用車室内熱交換器の冷媒温度、冷媒圧力、周囲空気温度
の少なくとも一つから初期冷房状態が検出されて、これ
から初期吹出温が予測される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００２５】本発明の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置
の一実施の形態を図１に示す。

【００２６】図１において、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
とコンプレッサ３１の吸入側が流路切換手段としての四
方弁７３及び逆止弁７０、７１を介して接続されてい
る。車室外熱交換器３８は車室外に設けられ、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。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。
四方弁７３は、暖房設定時には、実線で示すような流路
切り換え状態となり、コンプレッサ３１の吐出側を逆止
弁７１を介して放熱用車室内熱交換器３３の冷媒流入側
に接続する一方、冷房設定時には、点線で示すような流
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。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３
３側への冷媒の流れを許容し、放熱用車室内熱交換器３
３側から車室外熱交換器３８への冷媒の流れを阻止する
ようになっている。逆止弁７１は、四方弁７３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側から四方弁７３への冷媒の流
れを阻止するようになっている。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。吸熱用車室
内熱交換器３５は、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。吸熱用車室内熱交換器３５の冷
媒流出側は、コンプレッサ３１の冷媒吸入側に接続され
ている。

【００２７】ダクト３９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口４０
と、走行風圧を受けて外気を導入する外気導入口４１と
が設けられている。この内気導入口４０と外気導入口４
１とが分岐する部分には、内気導入口４０と外気導入口
４１とを任意の比率で開閉するインテークドア４２が設
けられている。内気導入口４０と外気導入口４１との空
気導入側（空気流の下流側）と吸熱用車室内熱交換器３
５との間には、前記ブロアファン３７が配置され、制御
装置４３で駆動されるブロアファンモータ４４で回転駆
動されるようになっている。

【００２８】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で駆動されるエアミック
スドアアクチュエータ（図示せず）により、吸熱用車室
内熱交換器３５を通過して冷えている空気が放熱用車室
内熱交換器３３を迂回して冷えたままの冷風と、吸熱用
車室内熱交換器３５を通過して冷えている空気が放熱用
車室内熱交換器３３を通過して暖められた温風との割合
（冷風と温風との風量配分）を調節するように開閉す
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が一点鎖線で示す
位置となり、冷風と温風との風量配分が冷風１００％と
なるときを、エアミックスドア開度Ｘdsc ＝０％（全
閉、ＦｕｌｌＣＯＯＬ）と設定し、エアミックスドア４
６が二点鎖線で示す位置となり、冷風と温風との風量配
分が温風１００％となるときを、エアミックスドア開度
Ｘdsc ＝１００％（全開、Ｆｕｌｌ ＨＯＴ）と設定し
てある。

【００２９】ダクト３９の放熱用車室内熱交換器３３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、温度調節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（図示せず）に
向けて空調風を吹き出すベンチレータ吹出口５１と、対
象乗員の足元（図示せず）に向けて空調風を吹き出すフ
ット吹出口５２と、フロントウインドガラス（図示せ
ず）に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口５３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５６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で駆動されるベンチレータドアアクチュエ
ータ（図示せず）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
フットドアアクチュエータ（図示せず）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で駆動されるデフロスタドアアクチュエータ（図
示せず）により、デフロスタ吹出口５３を開閉する。

【００３０】制御装置４３は、吸熱用車室内熱交換器吸
込風温センサ５８と吸熱用車室内熱交換器吹出風温セン
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と室温設
定器６４と吹出口モードスイッチ６５とブロアファンス
イッチ６６と放熱用車室内熱交換器吹出風温センサ６８
と吸熱用車室内熱交換器入口冷媒温度センサ６７などの
熱環境情報入力手段からの吸熱用車室内熱交換器３５の
吸い込み空気温度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 と車室内の検出温度（車室内温度）Ｔroom
と車室内の設定温度Ｔptc など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 と目標空調風温度Ｔof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とブロアファ
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。

【００３１】本実施の形態のエアコンサイクルは、吸熱
用車室内熱交換器３５の冷媒入口に膨張弁３４、冷媒出
口に逆止弁７２を備えている。膨張弁３４はコンプレッ
サ３１が停止して、吸熱用車室内熱交換器３５の内圧が
わずかに高くなると、閉状態となる。同時に、コンプレ
ッサ３１を停止した後、コンプレッサ３１の冷媒吐出側
の高圧冷媒がバイパス路１００を経由してコンプレッサ
３１の冷媒吸入側に流れ込むと、逆止弁７２が閉状態に
なる。このように、コンプレッサ停止後に、逆止弁７２
と膨張弁３４が同時に閉状態となることで、吸熱用車室
内熱交換器３５へ流出入する冷媒流れが阻止され、その
結果、吸熱用車室内熱交換器３５内に、低温低圧冷媒が
密閉される。その後、吸熱用車室内熱交換器３５に密閉
された低温低圧冷媒は、吸熱用車室内熱交換器３５の周
囲空気から吸熱して緩やかに温度や圧力が上昇するが、
エアコン運転（冷房運転）停止後でブロワがＯＦＦされ
ている場合には、長時間にわたって低温低圧状態が維持
される。このような吸熱用車室内熱交換器３５の温度変
化を図４に示す。

【００３２】以上の説明からわかるように、冷房運転開
始直前に検出した吸熱用車室内熱交換器３５の作動温度
や作動圧力や周囲空気温度は、サイクルの初期冷房状態
を表すことができ、これから初期吹出温を予測すること
ができる。冷房運転開始直前の吸熱用車室内熱交換器３
５の作動温度や作動圧力や周囲空気温度が低ければ低い
ほどサイクルの初期冷房状態が高いと判断できるので、
そうした場合には、より低い運転周波数で冷房運転を開
始してもクールダウン性を損ねることはない。

【００３３】次に本実施の形態の作用を図１に基づいて
説明する。

【００３４】図１において、冷房運転を終了してコンプ
レッサ３１が停止すると、冷媒が吸熱用車室内熱交換器
３５に流出入することが防止され、冷房運転停止時に吸
熱用車室内熱交換器３５内に存在した低温低圧の冷媒
は、そのままの状態で密閉され、しばらくの間は低温の
状態に維持される。

【００３５】車室内の冷房負荷から目標吹出温が演算さ
れ、初期吹出温予測手段で冷房運転開始時の初期吹出温
が予測される。そして、少なくとも目標吹出温と初期吹
出温をパラメータとして、コンプレッサ３１の運転開始
周波数が演算される。

【００３６】また、冷房運転を終了してコンプレッサ３
１が停止すると、冷媒が吸熱用車室内熱交換器３５に流
出入することが防止され、冷房運転停止時に吸熱用車室
内熱交換器３５内に存在した低温低圧の冷媒は、そのま
まの状態で密閉され、しばらくの間は低温の状態に維持
される。

【００３７】室温が設定温度に達した時の安定時目標吹
出温が演算され、初期吹出温予測手段で冷房運転開始時
の初期吹出温が予測される。冷房運転開始時は、室温セ
ンサ６３の認識値が実際の室温よりも高い場合があり、
そのような時には目標吹出温が必要以上に低い値となる
が、安定時目標吹出温はそうした室温センサ６３の認識
誤差に影響されないので、目標吹出温よりも的確で、し
かも、小さい値になる。そして、少なくとも安定時目標
吹出温と初期吹出温をパラメータとして、コンプレッサ
３１の運転開始周波数が演算される。

【００３８】さらに、冷房運転開始時に、吸熱用車室内
熱交換器３５の冷媒温度、冷媒圧力、周囲空気温度の少
なくとも一つから初期冷房状態が検出されて、これから
初期吹出温が予測される。

【００３９】図２は、本実施の形態の全体制御を示すフ
ローチャートである。

【００４０】図２において、ステップＳ２０１でエアコ
ン運転を開始すると、ステップＳ２０２で各アクチュエ
ータを初期設定する。

【００４１】ステップＳ２０３では、ブロワスイッチが
ＯＮであるか否かを検出し、ＯＮの場合はステップＳ２
０６以降に進み、ＯＦＦの場合はステップＳ２０４に進
む。

【００４２】ステップＳ２０４では、エアコン停止モー
ドの制御として、コンプレッサ３１やブロワ３７がＯＮ
の場合には、これらを停止する制御を行ない、ステップ
Ｓ２０５に進んで、エアコンを停止状態にする。

【００４３】ステップＳ２０６では、温度センサや日射
センサや各アクチュエータの出力を検出する。

【００４４】ステップＳ２０７では、ステップＳ２０６
で検出した出力値から、目標吹出温（Ｔof）を演算す
る。

【００４５】ステップＳ２０８では、吹出モードを選択
する。本実施の形態では、乗員がプッシュボタンで選択
した吹出モードにする。

【００４６】ステップＳ２０９では、コンプレッサスイ
ッチがＯＮされているか否かを検出し、ＯＮの場合には
ステップＳ２１０に進み、ＯＦＦの場合にはステップＳ
２１３に進む。

【００４７】ステップＳ２１０では、目標吹出温（Ｔo
f）と吸熱用車室内熱交換器３５の吸込空気温度Ｔsuc
の温度差から運転モードの選択を行ない、冷房モードが
選択された場合にはステップＳ２１１に進んで冷房モー
ドの制御を行なった後にステップＳ２０３に戻り、暖房
モードが選択された場合にはステップＳ２１２に進んで
暖房モードの制御を行なった後にステップＳ２０３に戻
り、送風モードが選択された場合にはステップＳ２１３
に進む。

【００４８】ステップＳ２１３では、冷房運転や暖房運
転を行なっている途中でコンプレッサスイッチがＯＦＦ
となった場合には、コンプレッサ停止モードの制御を行
なってコンプレッサを停止させる。

【００４９】ステップＳ２１４では、送風モードの制御
を行ない、ステップＳ２０３に戻る。

【００５０】図３は、本実施の形態の冷房モードの制御
を示したフローチャートである。

【００５１】ステップＳ３０１で冷房モードの制御を開
始すると、ステップＳ３０２では、ブロワスイッチがＯ
Ｎ直後か否かを検出し、ＯＮ直後の場合には冷房運転開
始直後と判断してステップＳ３０５に進み、そうでない
場合はステップＳ３０３に進む。

【００５２】ステップＳ３０３では、コンプレッサスイ
ッチがＯＮ直後か否かを検出し、ＯＮ直後の場合には冷
房運転開始直後と判断してステップＳ３０５に進み、そ
うでない場合にはステップＳ３０４に進む。

【００５３】冷房運転開始直後と判断された時は、ステ
ップＳ３０５とＳ３０６を実施して初期運転周波数を設
定し、それ以外の時は、ステップＳ３０４を実施してコ
ンプレッサ３１の運転周波数を可変する。

【００５４】ステップＳ３０４では、吸熱用車室内熱交
換器３５の冷却空気温度Ｔout が目標吹出温Ｔofになる
ように、コンプレッサ３１の運転周波数を微小周波数毎
にＵＰ／ＤＯＷＮさせる。

【００５５】ステップＳ３０５では、室温が設定室温に
なった時の安定時目標吹出温Ｔof.sを予測する。目標吹
出温Ｔofは車室内の冷房負荷を検出しながら演算され、
冷房運転開始から室温が設定室温に達するまでの間で見
れば、室温が設定室温に達した時の目標吹出温が最も高
い温度で、運転周波数は最も低くなる。

【００５６】ステップＳ３０６では、吸熱用車室内熱交
換器３５の冷却空気温度Ｔout と、ステップＳ３０５で
予測した安定時目標吹出温Ｔof.sに基づいて、冷房運転
開始時の運転周波数を演算する。冷房運転開始直前に検
出された吸熱用車室内熱交換器３５の冷却空気温度Ｔou
t はサイクルの初期冷房状態を代表する温度で、ほぼ初
期吹出温に等しく、これの代りに吸熱用車室内熱交換器
３５の作動温度や作動圧力に対する飽和温度や吸込空気
温度Ｔsuc を用いてもよい。また、安定時目標吹出温Ｔ
of.sは車室内の冷房負荷を代表する温度で、これの代り
にステップＳ２０７で演算される目標吹出温Ｔofを用い
てもよいが、冷房運転開始直前は室温センサが実際の温
度よりも高い温度を示し、そのために目標吹出温Ｔofの
値が大きくなることがあるので、注意が必要である。

【００５７】ステップＳ３０７では、ブロワ設定を検出
し、ブロワがＡＵＴＯ設定の場合にはステップＳ３０８
に進み、それ以外の時にはステップＳ３０９に進む。

【００５８】ステップＳ３０８では、目標吹出温Ｔofに
応じて、ブロワ電圧Ｖfan.s を演算する。

【００５９】ステップＳ３０９では、１〜４速のマニュ
アル設定に応じて、ブロワ電圧Ｖfan.s を設定する。

【００６０】ステップＳ３１０では、ベンチレータ吹出
口５１の吹き出し空気温度（車室内吹出空気温度）Ｔve
ntが目標吹出温Ｔofと一致するようにミックスドアを開
閉制御する。

【００６１】ステップＳ３１１では、目標吹出温Ｔofに
応じて、インテークドア開度を設定する。ここでは、目
標吹出温が設定温度よりも低い場合には、インテークド
アがＦｕｌｌ ＲＥＣ状態になるように設定している。

【００６２】なお、本実施の形態では、放熱用車室内熱
交換器３３と吸熱用車室内熱交換器３５の２つの車室内
熱交換器を備えた車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を例
にして説明したが、車室内熱交換器の数に依らず、冷房
運転時に吸熱器となる室内熱交換器の出入口に冷房運転
停止時に閉状態となって冷媒を密閉する手段を備えてい
れば、同様の効果が得られる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の車両
用ヒートポンプ式冷暖房装置によれば、冷房運転開始時
に、吸熱用車室内熱交換器の冷媒温度、冷媒圧力、周囲
空気温度の少なくとも一つから初期冷房状態を検出し
て、サイクルの初期冷房能力が大きく初期吹出温が低い
と判断される場合には、それに応じて、コンプレッサの
運転開始周波数を低い周波数に設定するので、コンプレ
ッサが必要以上に高い周波数で運転することがなくな
り、省エネ性の向上や室内に伝達するコンプレッサの騒
音や振動の低減といった効果が得られ、特に、前回の冷
房運転停止からの経過時間が長くない場合に効果が大き
い。

【００６４】また、冷房運転開始時は、室温センサの認
識値が実際の室温よりも高い場合があり、そのような時
には目標吹出温が必要以上に低い値となる。安定時目標
吹出温はこうした室温センサの認識誤差に影響されない
ので、これを目標吹出温の代りに冷房負荷を表す温度と
して用いることで、車両の熱環境条件に即してより的確
にコンプレッサの運転開始周波数を演算できるようにな
る。これも、前回の冷房運転停止からの経過時間が長く
ない場合に効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において、車両用ヒートポンプ式冷暖房
装置を示す概略図である。

【図２】本発明において、全体のエアコン制御状態を示
すフローチャートである。

【図３】本発明において、冷房モード時の制御状態を示
すフローチャートである。

【図４】本発明において、コンプレッサ停止後の室内温
度、吸熱用車室内熱交換器の周囲空気温度と冷媒温度の
変化を示したグラフである。

【図５】従来の車両用ヒートポンプ式冷暖房装置を示す
図である。

【図６】従来装置において、冷媒流れを切り換える手段
として四方弁を用いた場合のサイクルを示した図であ
る。

【符号の説明】

３１ コンプレッサ ３２ 三方弁 ３３ 放熱用車室内熱交換器 ３４ 膨張弁 ３５ 吸熱用車室内熱交換器 ３６ 液タンク ３７ ブロワファン ３８ 車室外熱交換器 ３９ ダクト ４０ 内気導入口 ４１ 外気導入口 ４２ インテークドア ４３ 制御装置 ４４ ブロアファンモータ ４６ エアミックスドア ４７ エアミックスチャンバ ５１ ベンチレータ吹出口 ５２ フット吹出口 ５３ デフロスタ吹出口 ５５ ベンチレータドア ５６ フットドア ５７ デフロスタドア ５８ 吸熱用車室内熱交換器吸込風温センサ ５９ 吸熱用車室内熱交換器吹出風温センサ ６０ ベンチレータ吹出口風温センサ ６１ 日射量センサ ６２ 外気温センサ ６３ 室温センサ ６４ 室温設定器 ６５ 吹出口モードスイッチ ６６ ブロワファンスイッチ ６７ 放熱用車室内熱交換器出口冷媒温センサ ６８ 吸熱用車室内熱交換器入口冷媒温センサ ７０ 逆止弁 ７１ 逆止弁 ７２ 逆止弁 ７３ 四方弁 １００ バイパス路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/22 B60H 1/32 F25B 13/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、冷媒に仕事量を加えるコン
   プレッサと、 冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、 冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、 送風手段と、 少なくとも冷房運転時に吸熱器となって冷媒と前記送風
   手段によって導入された空気とで熱交換する車室内熱交
   換器と、 冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、 冷房運転終了後に、冷媒が前記車室内熱交換器に流出入
   することを阻止して、前記車室内熱交換器内に冷媒を密
   閉する手段と、を備えた車両用ヒートポンプ式冷暖房装
   置において、 冷房運転開始を検出する冷房運転開始検出手段と、 車室内の冷房負荷から目標吹出温を演算する手段と、 冷房運転開始時の初期吹出温を予測する初期吹出温予測
   手段と、 冷房運転開始時に、少なくとも前記目標吹出温と前記初
   期吹出温に基づいて、コンプレッサの運転開始周波数を
   演算する手段と、を備え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】 少なくとも、冷媒に仕事量を加えるコン
   プレッサと、 冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、 冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、 送風手段と、 少なくとも冷房運転時に吸熱器となって冷媒と前記送風
   手段によって導入された空気とで熱交換する車室内熱交
   換器と、 冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、 冷房運転終了後に、冷媒が前記車室内熱交換器に流出入
   することを阻止して、前記車室内熱交換器内に冷媒を密
   閉する手段と、を備えた車両用ヒートポンプ式冷暖房装
   置において、 冷房運転開始を検出する冷房運転開始検出手段と、 冷房運転開始時に、車室内温度が設定温度に達した時の
   安定時目標吹出温を予測する手段と、 冷房運転開始時の初期吹出温を予測する初期吹出温予測
   手段と、 冷房運転開始時に、少なくとも前記安定時目標吹出温と
   前記初期吹出温に基づいて、コンプレッサの運転開始周
   波数を演算する手段と、を備える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】 前記車両用ヒートポンプ式冷暖房装置に
   おいて、 前記初期吹出温予測手段は、冷房運転開始時に、前記車
   室内熱交換器の冷媒温度、冷媒圧力、周囲空気温度の少
   なくとも一つから初期冷房状態を検出して、初期吹出温
   を予測することを特徴とする請求項１及び２に記載の車
   両用ヒートポンプ式冷暖房装置。