JP3293141B2 - 自動車用空気調和装置 - 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、自動車用空気調和装
置に係り、特に、電気自動車のように暖房用の温水熱源
を持たない車両に好適な自動車用空気調和装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車においては暖房用の温
水熱源を持たないために、ヒートポンプ式の空気調和装
置が考えられている。つまり、室内熱交換器と室外熱交
換器を有する冷凍サイクルを備え、暖房の際には室内熱
交換器を凝縮器として使用するとともに室外熱交換器を
蒸発器として使用し、又、冷房の際には室内熱交換器を
蒸発器として使用するとともに室外熱交換器を凝縮器と
して使用するものであるる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、誤って冷房
運転から暖房運転に切換えると、今までの冷房運転で室
内熱交換器には多量の結露水が付着しているので、この
水分が暖房に切換ったときに蒸発して車室内に吹出され
て窓ガラスを曇らせてしまう虞がある。この結露水の付
着量は熱交換器の種類によっても異なるが、例えば通常
カーエアコンに用いられるサーペンタインチューブ熱交
換器においては８００ｃｃ程度であり、熱交換器の表面
積１ｍ² あたり２００ｃｃ程度の保水量と言われてい
る。

【０００４】この発明の目的は、モード切り換えに伴う
不具合を回避できる自動車用空気調和装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、送風機によ
る室内又は室外空気を車室内に導くダクトと、前記ダク
ト内に配置され、冷・温熱源が通過する室内熱交換器
と、前記室内熱交換器に冷熱源を通過させるための冷熱
源通過モードと、前記室内熱交換器に温熱源を通過させ
るための温熱源通過モードとを切り換える操作スイッチ
とを備えた自動車用空気調和装置において、前記操作ス
イッチにより冷熱源通過モードから温熱源通過モードに
切り換わったときに、当該モード変更を許容する確定信
号として車両停止信号の入力があった場合のみ、モード
変更を許容するようにした自動車用空気調和装置をその
要旨とするものである。

【０００６】

【０００７】

【作用】操作スイッチにより冷熱源通過モードから温熱
源通過モードに切り換わったときに、当該モード変更を
許容する確定信号として車両停止信号の入力があった場
合のみ、モード変更が許容される。その結果、冷熱源通
過モードにおける室内熱交換器には結露水が付着してい
るが車両停止信号が無い場合には温熱源通過モードに切
り換わらず、室内熱交換器の温熱源通過に伴い凝縮水が
蒸発して車室内に吹き出されることが未然に防止され
る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には、自動車用空気調和装置の
室内ユニット１の構成を示す。室内ユニット１はブロワ
ユニット２と第１ユニット３と第２ユニット４とからな
る。ブロワユニット２には内外気切換装置５が設けら
れ、この内外気切換装置５は切換ダンパ６の位置を変更
することにより室内空気導入孔７からの内気と室外空気
導入孔８からの外気とを選択的に導入できるようになっ
ている。又、ブロワユニット２には送風機９が設けら
れ、送風機モータ９ａの駆動により内外気切換装置５を
介して第１ユニット３に内気又は外気が導入される。第
１ユニット３と、その下流側の第２ユニット４にてダク
ト１０が形成され、第１ユニット３内には室内第１熱交
換器１１が配置されている。一方、第２ユニット４内に
は室内第２熱交換器１２及び補助ヒータ１３，１４が配
置されている。補助ヒータ１３，１４は、例えば出力５
００ワット程度のＰＴＣ素子が使用される。

【０００９】第２ユニット４には各吹出口が分岐されて
いる。即ち、自動車窓部に向けて吹き出すデフ吹出口１
５と、乗員の足元に向けて吹き出すヒート吹出口１６
と、乗員の頭胸部に向けて吹き出すベント吹出口１７
ａ，１７ｂ，１７ｃが設けられている。ベント吹出口１
７ａは車室内の中央部に設けられ、ベント吹出口１７
ｂ，１７ｃは車室内の両サイドに設けられている。又、
各吹出口１５，１６，１７ａ，１７ｂ，１７ｃには吹出
口切換ダンパ１８〜２２が配置されている。

【００１０】図２には、自動車用空気調和装置の冷媒回
路を示す。図３は自動車用空気調和装置の自動車への取
り付け状態を示す。圧縮機２３は冷媒の吸入・圧縮・吐
出を行うものであり、図３に示す密閉容器２４内に図示
しない電動モータとともに収納され、同モータにて駆動
される。圧縮機２３の吐出通路側には四方電磁切換弁２
５が配置されており、四方電磁切換弁２５の切り換えに
より圧縮機２３の吐出冷媒が室内第２熱交換器１２側も
しくは室外熱交換器２６側に供給される。室外熱交換機
２６は、冷房運転時・暖房運転時とも十分室外空気を取
り入れやすい位置に配置されている。室内第２熱交換器
１２と室内第１熱交換器１１とは除湿用のキャピラリチ
ューブ２７を介して直列に接続されている。キャピラリ
チューブ２７には可逆電磁弁２８が並列に接続され、こ
の可逆電磁弁２８は、室内第１熱交換器１１から室内第
２熱交換器１２側へは常時冷媒流れを許容し、逆方向の
流れは電磁弁コイルに通電された時に導通させ、非通電
時は非導通とするものである。

【００１１】又、室外熱交換器２６と室内第１熱交換器
１１とは、直列に接続されたキャピラリチューブ２９，
３０を介して接続されている。冷房用のキャピラリチュ
ーブ２９には逆止弁３１が並列に接続されるとともに、
暖房用のキャピラリチューブ３０には逆止弁３２が並列
に接続されている。又、室内第１熱交換器１１と冷房用
キャピラリチューブ２９の配管途中からは除湿用のバイ
パス通路３３が分岐され、バイパス通路３３の他端は四
方電磁切換弁２５とアキュームレータ３４との間に接続
されている。さらに、バイパス通路３３には通電時のみ
開弁する常閉タイプの電磁弁３５が配置されている。ア
キュームレータ３４は圧縮機２３に導入される冷媒を気
液分離し、液冷媒を貯蔵しておき、ガス冷媒のみ圧縮機
２３へ導出するものである。アキュームレータ３４の容
量は全冷媒充填量の５０〜１００％を収容できるものを
使用する。尚、本実施例では、アキュムレータ３４は、
圧縮機２３に直接取り付けられた第１アキュームレータ
３４ａと、圧縮機２３とは別体に配置された第２アキュ
ームレータ３４ｂとからなり、第１アキュームレータ３
４ａと第２アキュームレータ３４ｂの冷媒貯蔵総容量は
１３００ｃｃ程度となっている。これは、本例の冷凍サ
イクルの冷媒流量が１５００ｃｃ程度であることによ
る。

【００１２】そして、図４に示すように、電源４８に対
しインバータ３６を介して圧縮機２３が接続されてい
る。図３に示すように、このインバータ３６は電気ボッ
クス３７内に収納されている。図５にはコントロールパ
ネル３８を示す。コントロールパネル３８にはモード切
換レバー３９、温度調整レバー４０、内外気切換レバー
４１、ブロワスイッチ４２、及び操作スイッチとしての
エアコンスイッチ４３が配置されている。モード切換レ
バー３９は吹出口切換ダンパ１８〜２２を開閉制御する
ことによって、車室に吹き出される空気を乗員の頭胸部
に向かうベントモード、乗員の頭胸部及び足元の双方に
向かうバイレベルモード、乗員の足元に向かうヒートモ
ード、乗員の足元と窓ガラスの双方に向かうヒータデフ
モード、及び窓ガラスに向けるデフモードに切り換える
ものである。又、エアコンスイッチ４３は空調装置の作
動のオン・オフのみならず、冷房運転・暖房運転、及び
除湿運転に切り換えるものである。

【００１３】又、図３に示すように、車室内には確認操
作スイッチ４４が配置されるとともに同スイッチ４４に
はランプ４５が設けられている。図４に示すように、コ
ントローラ４６にはマイコン４７が内蔵されている。コ
ントローラ４６にはコントロールパネル３８が接続さ
れ、マイコン４７はコントロールパネル３８の各操作レ
バー３９，４０，４１、スイッチ４２，４３の操作状態
を検知する。又、コントローラ４６には確認操作スイッ
チ４４が接続され、マイコン４７は確認操作スイッチ４
４の操作の有無を検知する。さらに、コントローラ４６
には車速センサ５０が接続され、マイコン４７は車速セ
ンサ５０からの信号により車速を検知する。コントロー
ラ４６にはインバータ３６、室内ユニット１の送風機モ
ータ９ａ、室外熱交換器２６用の送風機モータ５１、四
方電磁切換弁２５、電磁弁２８，３５、及びランプ４５
が接続され、マイコン４７はこれら各電気機器を駆動制
御する。

【００１４】次に、このように構成した自動車用空気調
和装置の作用を説明する。冷房運転の際には、マイコン
４７は図２での四方電磁切換弁２５を圧縮機２３から吐
出された冷媒が室外熱交換器２６に向かうように切り換
える。その結果、圧縮機２３から吐出された高温高圧の
冷媒は室外熱交換器２６で凝縮して高温のまま液化し、
次いで逆止弁３２を通過して冷房用キャピラリチューブ
２９で断熱膨張し低温低圧の霧状状態となり、室内第１
熱交換器１１に流入する。この室内第１熱交換器１１で
送風機９より送風された空気と熱交換し、空気から気化
熱を奪って空気を冷却する。一方、冷媒はこの熱交換に
より蒸発して可逆電磁弁２８を介して室内第２熱交換器
１２に流入し、同様に熱交換した後アキュムレータ３４
へ流入する。そして、アキュムレータ３４でガス冷媒と
液冷媒に分離されてガス冷媒のみが圧縮機２３に吸入さ
れる。この冷房運転において、室内熱交換器１１，１２
には結露水が付着する。

【００１５】又、暖房運転の際には、マイコン４７は四
方電磁切換弁２５を圧縮機２３から吐出された高温高圧
の冷媒が室内第２熱交換器１２側に向かうように切り換
える。又、マイコン４７は可逆電磁弁２８を開弁し、除
湿用キャピラリチューブ２７を通過することなく室内第
１熱交換器１１側へ冷媒が流れるようにする。その結
果、圧縮機２３から吐出された冷媒は室内第２熱交換器
１２と室内第１熱交換器１１との双方で凝縮する。この
際、凝縮熱をダクト１０内を流れる空気に放出して空気
が加熱される。室内熱交換器１２，１１にて凝縮された
冷媒は、逆止弁３１を通り暖房用キャピラリチューブ３
０に流入する。そして、この暖房用キャピラリチューブ
３０の通過にて冷媒は断熱膨張し低温低圧の霧状状態と
なり、この低温の冷媒は室外熱交換器２６により室外空
気と熱交換され蒸発してガス冷媒となる。次いで、四方
電磁切換弁２５を経てアキュムレータ３４に流入し、液
冷媒を分離後、ガス冷媒のみが圧縮機２３に吸入され
る。

【００１６】さらに、除湿運転の際には、マイコン４７
は四方電磁切換弁２５を暖房時と同様に圧縮機２３から
の冷媒を室内第２熱交換器１２側に流すようにする。
又、マイコン４７は可逆電磁弁２８を閉弁するととも
に、電磁弁３５を開弁してバイパス通路３３を開く。そ
の結果、圧縮機２３から吐出された高温高圧の冷媒は室
内第２熱交換器１２に流入し、凝縮される。そして、凝
縮された冷媒はキャピラリチューブ２７を通過する際に
断熱膨張し低温低圧の霧状状態となり、室内第１熱交換
器１１に流入する。さらに、室内第１熱交換器１１で冷
媒は蒸発し、ガス冷媒は電磁弁３５を介してアキュムレ
ータ３４に流入する。つまり、室内第１熱交換器１１は
蒸発器として作用して空気が冷却され、空気中の水分が
凝縮してドレイン水として排出されるとともに、室内第
２熱交換器１２は凝縮器として作用して水分を除去され
た空気が加熱され、乾燥した空気が室内に吹き出され
る。この除湿運転において、室内第１熱交換器１１には
結露水が付着する。

【００１７】一方、マイコン４７は図６に示す室内熱交
換器１１，１２の結露水によるガラスの曇り防止のため
のフローチャートを実行する。つまり、マイコン４７
は、コントロールパネル３８のエアコンスイッチ４３の
操作により、冷房運転モードから暖房運転モードに切り
換わった場合、除湿運転モードから暖房運転モードに切
り換わった場合、及び冷房運転モードから除湿運転モー
ドに切り換わった場合には、図６のルーチン処理を開始
する。

【００１８】まず、マイコン４７は、ステップ１００で
その時点（冷房運転モードから暖房運転モードに、除湿
運転モードから暖房運転モードに、及び冷房運転モード
から除湿運転モードに切り換わった時点）から以前にお
ける８時間以内に冷房運転（又は、除湿運転）が行われ
たか否か判定する。マイコン４７は、８時間以内に冷房
運転（又は、除湿運転）が行われていると、ステップ１
０１でその冷房運転（又は、除湿運転）が５分間以上の
冷房運転（又は、除湿運転）であったか否か判定する。
これは、室内熱交換器１１，１２に結露水が付着してい
なければ、ガラスに曇りが発生しないので、５分間以下
の冷房運転（又は、除湿運転）は冷房運転（又は、除湿
運転）とみなさず、５分間以上では冷房運転（又は、除
湿運転）停止後に水分が蒸発しきらないものとする。

【００１９】そして、マイコン４７は、冷房運転（又
は、除湿運転）が５分間以上であると、ステップ１０２
でランプ４５を点灯させ、車室内に放出される水蒸気に
より曇る可能性があること、及び、吹出空気が高湿で不
快感を与える可能性があることを運転者に知らせる。マ
イコン４７は、ステップ１０３で車速が「０」、即ち、
停車中であるか否か判定する。マイコン４７は車速が
「０」であると、ステップ１０４で確認操作スイッチ４
４が押されたか否か判断し、確認操作スイッチ４４が押
されていると、ステップ１０５で暖房運転を実行する。
又、マイコン４７は、ステップ１０３で車速が「０」で
なかったり、ステップ１０４で確認操作スイッチ４４が
押されていないと暖房運転は行わない。よって、車両が
停止の状態で、かつ、確認操作スイッチ４４の操作がな
くてはモードの切り換え（冷房運転モード→暖房運転モ
ード、除湿運転モード→暖房運転モード、冷房運転モー
ド→除湿運転モード）は行われず、走行中に窓ガラスが
曇ることが未然に防止される。

【００２０】このように本実施例では、コントロールパ
ネル３８のエアコンスイッチ４３（操作スイッチ）によ
り冷熱源通過モードから温熱源通過モードに切り替わっ
たときに、マイコン４７は当該モード変更を許容する確
定信号、即ち、確認操作スイッチ４４の操作信号があ
り、かつ、車速が「０」であった場合のみ、モード変更
を許容するようにした。その結果、車両が停止の状態
で、かつ、確認操作スイッチ４４の操作がなくてはモー
ドの切り換え（冷房運転モード→暖房運転モード、除湿
運転モード→暖房運転モード、冷房運転モード→除湿運
転モード）は行われず、走行中に窓ガラスが曇ることが
未然に防止される。

【００２１】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、上記実施例では確認操作スイッチ
４４の操作があり、かつ、車速が「０」のときのみにモ
ードの切り換えを許容したが、車速が「０」であった場
合にモードが切り換えを許容してもよい。

【００２２】又、上記実施例では車速センサ５０からの
信号により車両停止を検知したが、他にも、パーキング
ブレーキの操作によりオンするパーキングブレーキスイ
ッチからの信号により車両停止を検知してもよい。さら
に、上記実施例ではヒートポンプ式の空気調和装置に具
体化したが、図７に示すように、室内熱交換器５２に、
加熱された媒体あるいは冷却された媒体が通過する空気
調和装置に具体化してもよい。即ち、室内熱交換器５２
に対しブラインポンプ５３により媒体を循環できるよう
にするとともに燃焼器５４により媒体を加熱できるよう
にする。又、圧縮機５５と室外熱交換器５６とキャピラ
リチューブ５７とブライン冷却器５８とアキュムレータ
５９により冷凍サイクルを形成し、三方弁６０にて室内
熱交換器５２からの媒体を、燃焼器５４又はブライン冷
却器５８を通過させるものである。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
モード切り換えに伴う不具合を回避できる優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の自動車用空気調和装置における室内ユ
ニットの構成図である。

【図２】冷媒回路図である。

【図３】各機器の取り付け状態を示す斜視図である。

【図４】電気的構成を示す図である。

【図５】コントロールパネルの正面図である。

【図６】フローチャートである。

【図７】別例の冷媒回路図である。

【符号の説明】

９ 送風機、１０ ダクト、１１ 室内第１熱交換器、
１２ 室内第２熱交換器、３８ コントロールパネル
４３ 操作スイッチとしてのエアコンスイッチ、４４
確認操作スイッチ、５０ 車速センサ

フロントページの続き (72)発明者 西村 要二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平１−239353（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風機による室内又は室外空気を車室内
   に導くダクトと、 前記ダクト内に配置され、冷・温熱源が通過する室内熱
   交換器と、 前記室内熱交換器に冷熱源を通過させるための冷熱源通
   過モードと、前記室内熱交換器に温熱源を通過させるた
   めの温熱源通過モードとを切り換える操作スイッチとを
   備えた自動車用空気調和装置において、 前記操作スイッチにより冷熱源通過モードから温熱源通
   過モードに切り換わったときに、当該モード変更を許容
   する確定信号として車両停止信号の入力があった場合の
   み、モード変更を許容するようにしたことを特徴とする
   自動車用空気調和装置。