JPH11342735A

JPH11342735A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JPH11342735A
Application number: JP15452398A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Negishi; 康隆根岸
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】空調通路外にメインコンデンサを配置し、空
調通路内にエバポレータ、サブコンデンサ及び補助加熱
用熱交換器を配置し、上流側から送られる空気をエバポ
レータとサブコンデンサとに常に通過させるようにした
車両用空調装置において、エバポレータのフロスト判定
及び対処を適切に行う。【解決手段】エバポレータの上流側の空気温度（ＴEV
AIN ）が所定の温度よりも低い場合にエバポレータのフ
ロスト判定を可能とする。エバポレータ上流側の空気温
度（ＴEVAIN ）の単位変化当たりに対するエバポレータ
直後の空気温度（ＴEVAOUT）の変化量又は冷媒サイクル
の高圧ライン圧力（Ｐｄ）の変化量からエバポレータの
フロスト状態を判定する。この変化率が所定値よりも小
さい場合には、コンプレッサを断続運転させ、所定値以
上であれば、コンプレッサを停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空調通路外にメ
インコンデンサを配置し、空調通路内にエバポレータと
サブコンデンサとを配置し、上流側より送られる空気を
常にエバポレータとサブコンデンサとに通過させるよう
にしたヒートポンプ式の車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車や直接噴射式エンジンを
搭載した車などのようにエンジン廃熱を利用しても充分
な暖房能力が得られない場合、又は、電気自動車のよう
にエンジン廃熱をそもそも利用することができない場合
においては、如何に暖房能力を確保するかが課題とな
る。このため、従来においては、特開平５−２２９３３
３号公報（以下、第１従来技術という）、特開平８−２
９５１１７号公報（以下、第２従来技術という）、特開
平８−９９５２６号公報（以下、第３従来技術という）
などに示されるヒートポンプ式の冷媒サイクルが考えら
れている。

【０００３】これらは、いずれも、車室外にメインコン
デンサを配し、車室内にサブコンデンサとエバポレータ
とを配置し、冷房運転時にはメインコンデンサ、サブコ
ンデンサ、膨張弁、エバポレータ、コンプレッサの順で
冷媒を循環させ、除湿暖房運転時にはメインコンデンサ
をバイパスして、サブコンデンサ、膨張弁、エバポレー
タ、コンプレッサの順で冷媒を循環させる構成を備えて
おり、空調モードに拘わらず、高圧冷媒がサブコンデン
サを必ず流れることから、サブコンデンサが従来のヒー
タコアの代用として用いられ、サブコンデンサの上流側
にエアミックスドアを設け、サブコンデンサを通過する
空気量とこれをバイパスする空気量との割合をこのエア
ミックスドアで調節し、所望の空気温度を得るようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
システムは、コンプレッサの仕事量が暖房能力を左右す
ることから、従来のエンジン廃熱を利用したヒータコア
に比べて十分な暖房能力を得にくく、暖房能力を確保す
るためには補助加熱用熱交換器を空調通路にさらに配置
する必要がある。

【０００５】この補助加熱用熱交換器は、エンジンを搭
載している車両であれば、エンジン廃熱を用いるヒータ
コアであっても、エンジンを搭載していない車両であれ
ば、電気ヒータによって加熱された温水を循環させるヒ
ータであってもよいが、ユニットケースは、従来の車両
で用いられたものがそのまま流用されることから、上述
した従来技術のようにヒータユニットにサブコンデンサ
を配置すると、補助加熱用熱交換器の収納スペースをヒ
ータユニットに確保できなくなる不都合がある。

【０００６】この不都合を解消するために本発明者は、
サブコンデンサをエアミックスダンパよりも上流側、即
ち、クーリングユニット内にエバポレータと前後して配
置し、これに伴い、サブコンデンサに常時冷媒が流れる
構成を改め、冷房運転時には冷媒をメインコンデンサか
ら膨張装置を介してエバポレータに導き、除湿暖房運転
時には冷媒をサブコンデンサから膨張装置を介してエバ
ポレータに導くようにしたシステムの開発に着手してい
る。

【０００７】このようなシステムでは、上流から送られ
てくる空気が常にエバポレータのみならずサブコンデン
サをも通過し、車室内を暖房する除湿暖房運転時におい
てもエバポレータに冷媒が流れる構成となっている。こ
のため、エバポレータがフロストすると、エバポレータ
を通過する空気量が少なくなるので、サブコンデンサの
通過風量も少なくなり、車室内を暖房できなくなる不都
合がある。

【０００８】そこで、この発明においては、空調通路外
にメインコンデンサを配置し、空調通路内にエバポレー
タとサブコンデンサとを配置し、しかも、上流からの空
気をエバポレータのみならずサブコンデンサに対しても
常に通過させるようなレイアウトとした新たな車両用空
調装置においても、エバポレータのフロスト判定及び対
処を適切に行えるようにすることを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明にかかる車両用空調装置は、次のシステム
構成と知見とを前提としている。

【００１０】先ず、システム構成としては、冷媒を圧縮
するコンプレッサと、空調通路外に配されたメインコン
デンサと、空調通路内に配されたエバポレータ及びサブ
コンデンサとを有し、冷房運転時には、前記コンプレッ
サによって圧縮された冷媒を前記メインコンデンサから
膨張装置を介して前記エバポレータに導き、除湿暖房運
転時には、前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を
前記サブコンデンサから膨張装置を介して前記エバポレ
ータに導くようにした冷媒サイクルを備え、上流から送
られてくる空気を常に前記エバポレータとサブコンデン
サとに通過させるようにした構成が前提となる。

【００１１】次に、このようなシステム構成では、エバ
ポレータがフロストすると風が後方へ流れなくなるた
め、エバポレータ直後の温度（ＴEVAOUT）が上昇すると
共に、サブコンデンサが放熱しなくなって冷媒サイクル
の高圧側圧力（Ｐｄ) が著しく高まってしまうことが判
っている。このようなＴEVAOUTやＰｄが高まる現象は、
エバポレータがフロストした場合だけに生じる現象では
なく、エバポレータがフロストしていない場合でも、サ
ブコンデンサの放熱量が不足すれば生じ得る（図２参
照）。したがって、単純にＴEVAOUTやＰｄが高まった状
態を何らかの方法で知得し、その場合をエバポレータの
フロストした場合であると判定することはできない。ま
た、エバポレータのフロストの発生をＴEVAOUTやＰｄが
高まった状態をもって判定できるとしても、フロストの
程度を推測できなければエバポレータのフロストを予防
する等の制御を行うことはできない。

【００１２】本発明者の研究によれば、エバポレータが
フロストしてＴEVAOUTやＰｄが高まる現象と、サブコン
デンサの放熱量が不足してＴEVAOUTやＰｄが高まる現象
とでは、エバポレータにかかる負荷が異なることが判っ
ている。即ち、エバポレータを通過しようとする上流側
の空気温度（ＴEVAIN ）が高い場合、即ち、エバポレー
タの負荷が大きい場合にＴEVAOUTやＰｄが高まるのであ
れば、サブコンデンサを通過する空気の温度が高いため
に、サブコンデンサによる放熱が十分に行われない場合
といえる。これに対して、エバポレータを通過しようと
する空気の温度が低い場合、即ち、エバポレータの負荷
が小さい場合にＴEVAOUTやＰｄが大きくなるのは、エバ
ポレータが冷え過ぎて凍結してしまう場合といえる。よ
って、エバポレータの負荷、即ち、ＴEVAIN の大きさか
らエバポレータのフロスト判定を行っていい環境である
かどうかを判別することができる。

【００１３】また、エバポレータ直後の温度（ＴEVAOU
T）や冷媒サイクルの高圧側圧力（Ｐｄ）は、エバポレ
ータがフロストし始める初期の段階では、緩やかに上昇
し、凍結が進むにつれて急速に上昇してくる。このこと
から、エバポレータの上流側空気温度（ＴEVAIN ）に対
するＴEVAOUT値やＰｄ値の上昇率をモニタリングすれ
ば、エバポレータのフロスト状況を知ることができ、こ
の上昇率の大きさに応じて冷媒サイクルを制御すれば、
エバポレータのフロストを未然に防ぐことができ、また
は、既にフロストした状態を解除することができる。

【００１４】以上のシステム構成と知見から、エバポレ
ータのフロストに関する適切な制御を行なうために、請
求項１に係る発明は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、
空調通路外に配されたメインコンデンサと、空調通路内
に配されたエバポレータ及びサブコンデンサとを有し、
冷房運転時には、前記コンプレッサによって圧縮された
冷媒を前記メインコンデンサから膨張装置を介して前記
エバポレータに導き、除湿暖房運転時には、前記コンプ
レッサによって圧縮された冷媒を前記サブコンデンサか
ら膨張装置を介して前記エバポレータに導くようにした
冷媒サイクルを備え、上流から送られてくる空気を常に
前記エバポレータとサブコンデンサとに通過させるよう
にした車両用空調装置において、前記エバポレータの上
流側の空気温度を知得する吸込み空気温度知得手段と、
前記吸込み空気温度知得手段によって知得された空気温
度が所定の温度よりも低いか否かを判定する判定手段と
を設け、前記空気温度が前記所定の温度よりも低い場合
に前記エバポレータのフロスト判定を可能とすることを
特徴としている。

【００１５】ここで、フロスト判定の手法としては、エ
バポレータの直後の空気温度を知得するエバ直後空気温
度知得手段と、吸込み空気温度知得手段によって知得さ
れた空気温度の単位変化当たりに対するエバ直後空気温
度知得手段によって知得された空気温度の変化量を演算
する変化率演算手段とを設け、この変化率の大きさによ
ってエバポレータのフロスト状態を推定するものであっ
ても（請求項２）、冷媒サイクルの高圧ラインの圧力を
知得する高圧圧力知得手段と、吸込み空気温度知得手段
によって知得された空気温度の単位変化当たりに対する
高圧圧力知得手段によって知得された圧力の変化量を演
算する変化率演算手段とを設け、この変化率の大きさに
よってエバポレータのフロスト状態を推定するものであ
ってもよい（請求項３）。

【００１６】いずれの手法を用いるにせよ、変化率が所
定値よりも小さい場合には、エバポレータのフロスト初
期の段階であるため、冷媒サイクルをエバポレータのフ
ロストの進行を防止する制御モードとし、変化率が所定
値以上である場合には、完全にフロストした状態又はそ
の直前の状態であるため、冷媒サイクルをエバポレータ
のフロストした状態を解除する制御モードとしてフロス
トの程度に応じて個々に対応することが望ましい（請求
項４）。

【００１７】例えば、エバポレータのフロストの進行を
防止するための制御は、コンプレッサを断続運転するこ
とでフロストの進行を抑え、或いは、フロストの初期段
階を解除するとよい（請求項５）。また、エバポレータ
のフロストした状態を解除するための制御は、コンプレ
ッサを停止することで対処するとよい（請求項６）。

【００１８】さらに、エバポレータのフロストに対して
この進行を防止する制御モード又はフロストした状態を
解除する制御モードが実行されている場合に、変化率が
小さくなれば冷媒サイクルを元の状態に復帰させるよう
にしてもよい（請求項７）。

【００１９】したがって、空調通路外にメインコンデン
サを配置し、空調通路内にエバポレータとサブコンデン
サとを配置し、しかも、上流からの空気をエバポレータ
のみならずサブコンデンサに対しても常に通過させるよ
うな本システム独自の構成においても、このシステムに
合ったエバポレータのフロスト判定と対処が可能とな
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１において、車両用空調装置は、
車室の前席側領域を空調するフロント側空調ユニット１
と、後席側領域を空調するリア側空調ユニット２とを車
室内に備えている。

【００２１】フロント側空調ユニット１は、空調通路３
を構成する空調ダクト４が、例えば、ブロワユニット４
ａ、クーリングユニット４ｂ、ヒータユニット４ｃをこ
の順で接続して構成されている。

【００２２】最上流側のブロワユニット４ａには、イン
テーク装置５が設けられ、内気入口６と外気入口７との
開口割合がインテークドア８によって調整されるように
なっている。また、ブロワユニット４ａには、内気入口
６と外気入口７とに臨む例えばシロッコファンからなる
送風機９が収納されており、この送風機９の回転により
吸引された空気は、空調ダクト４の下流側へ圧送される
ようになっている。

【００２３】送風機９の下流側には、第１のエバポレー
タ１０、サブコンデンサ１１、第１の温水式ヒータ１２
が配置されており、第１のエバポレータ１０及びサブコ
ンデンサ１１は、通風方向で相前後してクーリングユニ
ット４ｂに収納され、サブコンデンサ１１は、第１のエ
バポレータ１０の下流側に並設されている。また、第１
のエバポレータ１０とサブコンデンサ１１とのそれぞれ
は、通路断面全体を遮るように設けられ、送風機９から
送られてくる空気を全て通過するようになっている。

【００２４】第１の温水式ヒータ１２は、補助加熱用熱
交換器として用いられるもので、クーリングユニット４
ｂに続いて接続されたヒータユニット４ｃに収納されて
おり、この第１の温水式ヒータ１２は、ユニット内の一
部を２分してなる一方の通路上を遮るように設けられて
いる。第１の温水式ヒータ１２より上流側には、この温
水式ヒータ１２が配された一方の通路上を流れる空気
と、他方の通路上を流れる空気との割合を調節するエア
ミックスドア１３が設けられている。ここで、エアミッ
クスドア１３の開度は、第１の温水式ヒータ１２の通風
割合を最小とする開度を０％（図中の実線で示す位
置）、最大とする開度を１００％（図中の一点鎖線で示
す位置）とし、通常の構成においては、開度０％で第１
の温水式ヒータ１２への通風量がなくなり、上流から送
られる空気のすべてが第１の温水式ヒータ１２をバイパ
スし、開度１００％で上流から送られる空気の全てが第
１の温水式ヒータ１２を通過する構成となっている。

【００２５】そして、空調ダクト４の最下流側は、デフ
ロスト吹出口１４、ベント吹出口１５、およびヒート吹
出口１６に分かれて車室の前席側空間に開口し、その分
かれた部分にモードドア１７ａ，１７ｂ，１７ｃが設け
られ、このモードドアを操作することにより吹出モード
が切り換えられるようになっている。

【００２６】また、リア側空調ユニット２は、図示しな
いリア側の送風機によって内気のみを空調ダクト内２０
に吸引し、下流側へ圧送するようになっている。この送
風機の下流側には、第２のエバポレータ２１と第２の温
水式ヒータ２２とが配置されており、これら第２のエバ
ポレータ２１と第２の温水式ヒータ２２とは、空調ダク
ト２０内の通路断面全体を遮るように設けられ、第２の
温水式ヒータ２２は、第２のエバポレータ２１の下流側
に並設されている。したがって、リア側空調ユニット２
にあっては、導入された空気の全てが第２のエバポレー
タ２１を通過し、その後第２の後温水式ヒータ２２を通
過して後席側空間へ供給される。

【００２７】前記第１のエバポレータ１０の冷媒流出側
はコンプレッサ２３の吸入側に配管接続され、このコン
プレッサ２３の吐出側は２系統に分岐し、一方が第１の
電磁弁２４を介して車室外に設けられたメインコンデン
サ２５の冷媒流入側に接続され、このメインコンデンサ
２５の冷媒流出側は、リキッドタンク２６、順方向への
冷媒の流れのみを許す逆止弁２７、及び第１の膨張弁２
８を介して第１のエバポレータ１０の冷媒流入側に接続
されている。

【００２８】また、分岐された他方は、第２の電磁弁２
９を介してサブコンデンサ１１の冷媒流入側に接続さ
れ、このサブコンデンサ１１の冷媒流出側は、オリフィ
ス３０を介して第１のエバポレータ１０の冷媒流入側、
即ち、第１のエバポレータ１０と第１の膨張弁２８との
間に接続されている。前記オリフィス３０は、配管途中
の流路面積を絞って形成されるものであっても、オリフ
ィス板を管路内に挿入して形成するものであっても、オ
リフィスが形成されたブロックを配管途中に介在させる
ものであってもよい。本発明にかかる膨張装置は、この
オリフィス３０と前記第１の膨張弁２８とによって構成
されている。

【００２９】尚、リキッドタンク２６は、車室外（エン
ジンルーム）に配置され、第１の膨張弁２８及びオリフ
ィス３０は、クーリングユニット４ｂ内に配置されてい
る。

【００３０】さらに、メインコンデンサ２５の冷媒流出
側とコンプレッサ２３の吸入側との間には、リキッドタ
ンク２６、逆止弁２７、第１の膨張弁２８、及び第１の
エバポレータ１０をバイパスする迂回通路３１が設けら
れ、この迂回通路３１が第３の電磁弁３２によって開閉
されるようになっている。

【００３１】前記リキッドタンク２６の冷媒流出側、即
ち、リキッドタンク２６と逆止弁２７との間は、第４の
電磁弁３３を介してリア側空調ユニット２内に配された
第２の膨張弁３４に接続され、この第２の膨張弁３４を
介して同リア側空調ユニット内に配された第２のエバポ
レータ２１に接続されている。この第２のエバポレータ
２１の冷媒流出側は、コンプレッサ２３の吸入側に接続
されている。

【００３２】温水式ヒータ１２，２２は、温水を熱源と
して通過空気を加熱する熱交換器で、車室内外を仕切る
ダッシュパネル３５を介して温水を流通する配管が引き
出され、車室外に配された温水加熱装置３６に接続され
ている。この温水加熱装置３６は、シーズ型ヒータなど
の電気ヒータ３７によって加熱された温水をポンプ３８
により温水式ヒータ１２，２２に循環させるもので、電
気ヒータ３７とポンプ３８への通電が行われると、温水
式ヒータ１２，２２に温水を供給するようになってお
り、電気ヒータ３７とポンプ３８への通電が停止される
と、温水式ヒータ１２，２２への温水の供給が停止され
る。

【００３３】尚、温水加熱装置３６は、エンジンを搭載
した車両であれば、エンジンの冷却水を温水式ヒータ１
２，２２に循環させる構成で代用してもよい。また、温
水加熱装置３６に蓄熱タンクを接続し、温水加熱装置３
６によって加熱された温水の熱を蓄熱タンクに蓄積して
おき、空調装置が一旦止められて再起動するような場合
に、初期の段階から温度の高い温水を利用できるように
し、もって即暖性の向上を図るようにしてもよい。

【００３４】４０は、第１のエバポレータ１０の上流側
近傍に設けられてこのエバポレータ１０を通過しようと
する空気温度を測定する吸込み空気温度センサであり、
４１は、第１のエバポレータ１０の下流側近傍に設けら
れてこのエバポレータ１０を通過した直後の空気温度を
測定するエバ直後温度センサであり、これらセンサから
の信号は、他のセンサや設定器からの信号と共に制御部
４５に入力される。

【００３５】制御部４５は、図示しない中央演算処理装
置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等を
備えると共に、送風機９の回転制御、インテーク装置５
の駆動制御、コンプレッサ２３の駆動制御、第１乃至第
４の電磁弁２４，２９，３２，３３や、温水加熱装置３
６、エアミックスドア１３を制御する駆動回路等を有し
て構成され、ＲＯＭに与えられた所定のプログラムにし
たがって各種入力信号を処理し、送風能力の切り替え、
吸入モードの切り替え、コンプレッサ２３の稼動・停止
（ＯＮ／ＯＦＦ）、第１乃至第４の電磁弁２４，２９，
３２，３３の開閉、電気ヒータ３７やポンプ３８への通
電の有無、ファン速度、インテークドア８の開度、エア
ミックスドア１３の開度等が制御されるようになってい
る。

【００３６】上記構成において、冷房運転時において
は、表１に示すように、第１の電磁弁２４を開、第２の
電磁弁２９を閉、第３の電磁弁３２を閉、第４の電磁弁
３３を開とする。この際、電気ヒータ３７とポンプ３８
への通電は停止され、エアミックスドア１３の開度は０
％となって第１の温水式ヒータ１２への通風はなくな
る。

【００３７】

【表１】

【００３８】すると、コンプレッサ２３から吐出した冷
媒は、サブコンデンサ１１には供給されず、直接メイン
コンデンサ２５に入る。その後、リキッドタンク２６に
入って気液分離され、しかる後に逆止弁２７を介して第
１の膨張弁２８に入り、ここで減圧されて第１のエバポ
レータ１０に入る。そして、第１のエバポレータ１０に
流入された冷媒は、空調ダクト４内の空気から吸熱し、
しかる後にコンプレッサ２３に戻される。この際、第１
のエバポレータ１０の冷媒流入側は、オリフィス３０を
介してサブコンデンサ１１に接続されているが、第２の
電磁弁２９は閉じられているので、オリフィス３０を介
してサブコンデンサ１１へ流入する冷媒は殆どなく、第
１のエバポレータ１０による冷房能力に影響はない。

【００３９】よって、第１のエバポレータ１０を通過し
た空気はすべてサブコンデンサ１１を通過する構成にな
ってはいるが、サブコンデンサ１１による熱交換はな
く、送風機９の駆動によって空調ダクト２内に吸引され
る空気は、第１のエバポレータ１０で冷却され、サブコ
ンデンサ１１で熱交換されることなく車室へ供給され、
車室の前席側空間を冷却する。

【００４０】それと同時に、リキッドタンク２６で気液
分離された高圧冷媒は、第２の膨張弁３４に入り、ここ
で減圧されて第２のエバポレータ２１に入り、ここを通
過する空気を冷却する。よって、図示しないリア側の送
風機の駆動によって空調ダクト２０内に吸引される空気
は、第２のエバポレータ２１で冷却され、第２の温水式
ヒータ２２で熱交換されることなく車室へ供給され、車
室の後席側空間を冷却する。

【００４１】これに対して、除湿暖房運転時において
は、表１に示されるように、第１の電磁弁２４を閉、第
２の電磁弁２９を開、第３の電磁弁３２を閉、第４の電
磁弁３３を閉とし、エアミックスドア１３を、第１の温
水式ヒータ１２への通風量が大きくなる位置、特に、車
室内温度が非常に低い場合や即暖性を要する場合には、
第１の温水式ヒータ１２への通風量が最大（１００％）
となる位置に設定する。また、電気ヒータ３７とポンプ
３８への通電を開始し、フロント側空調ユニット１とリ
ア側空調ユニット２のそれぞれの温水式ヒータ１２，２
２に温水を供給する。

【００４２】すると、コンプレッサ２３から吐出した冷
媒は、今度はメインコンデンサ２５には供給されず、サ
ブコンデンサ１１に供給されて空調ダクト４内の空気と
熱交換し、この空気を加熱する。その後、冷媒は、オリ
フィス３０で減圧され、しかる後に第１のエバポレータ
１０に入ってここを通過する空気から吸熱し、しかる後
にコンプレッサ２３に戻される。

【００４３】第１のエバポレータ１０での吸熱量とサブ
コンデンサ１１での放熱量とのバランスは、コンプレッ
サ２３の仕事分だけ放熱量が多いことから、空調ダクト
４内に吸引される空気は、第１のエバポレータ１０で冷
却除湿されるものの、サブコンデンサ１１によってエバ
ポレータ１０で冷却された以上に加熱され、全体として
除湿された温かい空気となる。その後、サブコンデンサ
１１で暖められた空気は、第１の温水式ヒータ１２を通
過することによってさらに加熱され、車室の前席側空間
に供給される。

【００４４】また、リア側空調ユニット２にあっては、
メインコンデンサ２５に冷媒が流れないことから、第２
のエバポレータ２１にも冷媒は流れず、ここを通過する
空気は冷却されず、第２の温水式ヒータ２２によって加
熱された後に車室の後席側空間に供給される。

【００４５】尚、除湿暖房運転が行われている場合に
は、メインコンデンサ２５への冷媒の流通がなくなるた
め、このメインコンデンサ２５に冷媒が寝込むことが予
想される。第３の電磁弁３２は、このような寝込み冷媒
を回収する際に開かれるようになっている。また、本構
成例では、メインコンデンサ２５からエバポレータ１０
に至る経路上の膨張装置を第１の膨張弁２８によって構
成し、サブコンデンサ１１からエバポレータ１０に至る
経路上の膨張装置を第１の膨張弁２８とは異なるオリフ
ィス３０によって構成しているが、共通の膨張装置を通
すようにしてもよい。

【００４６】上述したシステムにおいては、クーリング
ユニット内にエバポレータ１０とサブコンデンサ１１と
が前後して配置され、インテーク装置を介して導入され
る空気がエバポレータ１０とサブコンデンサ１１との両
方を通過することから、冷媒サイクルの圧力バランスは
エバポレータ１０とサブコンデンサ１１との両方からの
影響を同時に受ける。特に、この冷媒サイクルでは、エ
バポレータ１０がフロストした場合には、空気がエバポ
レータ１０を通過しにくくなるため、サブコンデンサ１
１が放熱しにくくなってＰｄ値が上昇する。また、エバ
ポレータ１０が凍結していない場合でも、エバポレータ
１０の吸込み空気温度（ＴEVAIN ）が高い場合にはサブ
コンデンサ１１の放熱量が不足してＰｄ値が大きくな
る。

【００４７】さらに、エバポレータ直後の空気温度（Ｔ
EVAOUT）も、エバポレータ１０がフロストした場合に
は、ＴEVAIN が低くい場合でも空気がエバポレータを通
過しにくくなるので上昇し、また、エバポレータの吸込
み空気温度（ＴEVAIN ）が高くなるほどＴEVAOUTも上昇
してくる。

【００４８】そこで、本構成例においては、図２に示さ
れるように、エバポレータの吸込み空気温度（ＴEVAIN
）が予め設定された所定の温度（Ａ）を境にしてそれ
よりも低くなる場合をフロスト判定の対象領域としてお
くことで、Ｐｄ値やＴEVAOUT値の上昇がフロスト以外の
原因による場合を排除するようにしている。

【００４９】ところで、エバポレータ１０がフロストの
初期においては、ＴEVAIN の単位変化当たりのＰｄやＴ
EVAOUTの変化量、即ち、図２の特性線の傾きは小さく、
フロストが進むにつれてこの傾きは大きくなる傾向にあ
る。このことから、図２の特性線の傾きに応じて個々に
対応した制御を行なえば、フロストを防止でき、又は、
除去することが可能となる。

【００５０】即ち、傾きが十分に小さい場合には、冷媒
サイクルのコンプレッサを連続運転してもエバポレータ
のフロストの恐れはないが、ある程度傾きが大きい場合
には、エバポレータの全面凍結の恐れもあることからコ
ンプレッサを断続してフロストの進行を抑え、或いは、
進行していたフロスト状態を回避する。傾きが十分に大
きくなった場合には、エバポレータが全面凍結したよう
な状態とみることができるので、この場合には、コンプ
レッサを停止して、凍結状態をいち早く解除する。

【００５１】図３において、これを実現する具体的な制
御動作例がフローチャートとして示されており、以下、
このフローチャートに基づいて説明すると、先ず、ステ
ップ５０において、吸込み空気温度センサ４０によって
検出された吸込み空気温度（ＴEVAIN ）、エバ直後温度
センサ４１によって検出されたエバポレータ直後の空気
温度（ＴEVAIN ）等の各種センサからの信号を制御部４
５に取り込む。冷媒サイクルのＰｄ値も圧力センサによ
って検出することで知得してもよいが、演算によって知
得してもよい。

【００５２】次のステップ５２においては、吸込み空気
温度（ＴEVAIN ）が所定温度（Ａ）よりも小さいかどう
か、即ち、エバポレータ１０のフロストを判定する対象
領域であるか否かを判定する。

【００５３】もし、吸込み空気温度（ＴEVAIN ）がＡ以
上の領域である場合には、Ｐｄ値やＴEVAOUT値が上昇し
たとしても、エバポレータのフロストに起因するもので
はないと言えるため、ステップ５４以下のフロスト制御
を行なわない。この場合には、サブコンデンサの放熱量
不足に起因しているため、例えば、インテーク開度を外
気導入割合が大きくなるように変更したり、ファン速度
を大きくしたり、コンプレッサを停止することで対処す
る。

【００５４】これに対して、ＴEVAIN がＡよりも低い場
合には、エバポレータ１０のフロスト判定を行うことが
できる対象領域であるため、Ｐｄ値やＴEVAOUT値が上昇
した場合は、エバポレータのフロストに起因していると
みなすことができる。そこで、ステップ５４において、
ＴEVAIN の単位変化当たりのＴEVAOUTの変化量又はＰｄ
の変化量をＫとして求め、この変化率（Ｋ）の大きさか
らフロスト状況に見合った制御を行なう。

【００５５】即ち、変化率（Ｋ）がフロストしていない
と判断できる判定値Ｂ１よりも小さい場合であれば、フ
ロストの防止や解除に必要な制御は不要であることか
ら、コンプレッサを連続運転させる（ステップ５６，５
８）。

【００５６】また、変化率（Ｋ）が判定値Ｂ１以上であ
るが、フロストの初期の段階であると判断できる判定値
Ｂ２よりも小さい場合には、フロスト状態の進行を避
け、或いは、フロストの初期状態を回避するためにコン
プレッサを断続運転させる（ステップ５６，６０）。こ
の断続運転は、コンプレッサの稼動時間（ｔ１）と停止
時間（ｔ２）とを予め決められた固定値としても、Ｋの
大きさに応じて可変させるようにしてもよい。

【００５７】さらに、変化率（Ｋ）が判定値Ｂ２以上で
あれば、もはやフロストの進行が大幅に進んでいるた
め、緊急避難的にコンプレッサを停止し、エバポレータ
１０のフロストした状態を持続しないようにする（ステ
ップ５６，６２）。

【００５８】以上の制御は繰り返し実行されるため、フ
ロストが初期の段階でコンプレッサが断続運転されてい
る場合や、フロストの末期の段階でコンプレッサが停止
している場合に、フロスト状態が改善され、ステップ５
４で示される変化率（Ｋ）が小さくなれば、その時点で
のＫの値に応じたコンプレッサ制御に移行する。例え
ば、コンプレッサが停止してエバポレータ１０のフロス
トが解消され、ＫがＢ１よりも小さくなったとすれば、
コンプレッサが再び連続運転を開始し、冷媒サイクルが
復帰される。

【００５９】従って、上述の制御によれば、エバポレー
タ１０のフロスト状態をサブコンデンサ１１の放熱量不
足による現象と区別することができ、しかも、フロスト
の程度に応じてコンプレッサを制御することで、全面凍
結状態を予防したり、仮に全面凍結した場合において
も、これを速やかに解除することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
空調通路外にメインコンデンサを配し、空調通路内にエ
バポレータ及びサブコンデンサを配し、冷房運転時に
は、冷媒をメインコンデンサから膨張装置を介してエバ
ポレータに導き、除湿暖房運転時には、冷媒をサブコン
デンサから膨張装置を介してエバポレータに導き、上流
側から送られる空気をエバポレータとサブコンデンサと
に常に通過させるようにしたシステム構成において、エ
バポレータの上流側の空気温度が所定の温度よりも低い
場合にのみエバポレータのフロスト判定を行なうように
したので、エバポレータ直後の温度や冷媒サイクルの高
圧側圧力の上昇する場合が、サブコンデンサの放熱量不
足に起因するものであるのか、エバポレータのフロスト
に起因するものであるのかを区別することができる。

【００６１】また、エバポレータ上流側の空気温度の単
位変化当たりのエバポレータ直後の空気温度変化量、又
は、エバポレータ上流側の空気温度の単位変化当たりの
冷媒サイクルの高圧圧力変化量からエバポレータのフロ
スト状態を判定するようにしたので、エバポレータのフ
ロストが初期段階であるのか完全にフロストした状態で
あるのかを判別することができる。

【００６２】どちらの変化率を用いてフロスト状態を判
別するにせよ、変化率が所定値よりも小さい場合にエバ
ポレータのフロストの進行を防止するための制御モード
とし、変化率が所定値以上である場合にエバポレータの
フロスト状態を解除するための制御モードとすること
で、フロストの程度に応じた対応が可能になる。例え
ば、エバポレータのフロストの進行を防止する制御とし
ては、コンプレッサを断続運転させることでフロストの
進行を抑え、或いは、フロストの初期段階を解除するこ
とができる。また、エバポレータのフロストした状態を
解除する制御としてコンプレッサを停止させることで、
それ以上の事態の悪化を抑えると共に、フロストした状
態の継続を避けることができる。

【００６３】さらに、エバポレータのフロストに対処す
る制御モードが実行されていても、変化率が小さくなっ
た場合に冷媒サイクルを元の状態に復帰させるようにす
れば、フロスト制御を解除して他の制御へ移行させるこ
とも可能となり、システムの連続自動運転が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る車両用空調装置の全体の
構成例を示す図である。

【図２】図２は、本発明に係る車両用空調装置の冷媒サ
イクルの高圧側圧力（Ｐｄ）又はエバポレータ直後の温
度（ＴEVAOUT）と、エバポレータの上流側空気温度（Ｔ
EVAIN ）との関係を示す特性線図である。

【図３】図３は、本発明に係る車両用空調装置のフロス
ト制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

３空調通路１０第１のエバポレータ１１サブコンデンサ１２第１の温水式ヒータ２１第２のエバポレータ２２第２の温水式ヒータ２３コンプレッサ２５メインコンデンサ２８第１の膨張弁３０オリフィス３４第２の膨張弁４０吸込み空気温度センサ４１エバ直後温度センサ４５制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒を圧縮するコンプレッサと、空調通
路外に配されたメインコンデンサと、空調通路内に配さ
れたエバポレータ及びサブコンデンサとを有し、冷房運
転時には、前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を
前記メインコンデンサから膨張装置を介して前記エバポ
レータに導き、除湿暖房運転時には、前記コンプレッサ
によって圧縮された冷媒を前記サブコンデンサから膨張
装置を介して前記エバポレータに導くようにした冷媒サ
イクルを備え、上流から送られてくる空気を常に前記エ
バポレータとサブコンデンサとに通過させるようにした
車両用空調装置において、前記エバポレータの上流側の空気温度を知得する吸込み
空気温度知得手段と、前記吸込み空気温度知得手段によって知得された空気温
度が所定の温度よりも低いか否かを判定する判定手段と
を設け、前記空気温度が前記所定の温度よりも低い場合に前記エ
バポレータのフロスト判定を可能とすることを特徴とす
る車両用空調装置。
【請求項２】前記エバポレータの直後の空気温度を知
得するエバ直後空気温度知得手段と、前記吸込み空気温度知得手段によって知得された空気温
度の単位変化当たりに対する前記エバ直後空気温度知得
手段によって知得された空気温度の変化量を演算する変
化率演算手段とを設け、この変化率演算手段によって演算された変化率の大きさ
によって前記エバポレータのフロスト状態を推定するこ
とを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】前記冷媒サイクルの高圧ラインの圧力を
知得する高圧圧力知得手段と、前記吸込み空気温度知得手段によって知得された空気温
度の単位変化当たりに対する前記高圧圧力知得手段によ
って知得された圧力の変化量を演算する変化率演算手段
とを設け、この変化率演算手段によって演算された変化率の大きさ
によって前記エバポレータのフロスト状態を推定するこ
とを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項４】前記変化率が所定値よりも小さい場合に
は、前記冷媒サイクルを前記エバポレータのフロストの
進行を防止する制御モードとし、前記変化率が所定値以
上である場合には、前記冷媒サイクルを前記エバポレー
タのフロストした状態を解除する制御モードとする請求
項２又は３記載の車両用空調装置。
【請求項５】前記エバポレータのフロストの進行を防
止する制御は、前記コンプレッサを断続運転する制御で
ある請求項４記載の車両用空調装置。
【請求項６】前記エバポレータのフロストした状態を
解除する制御は、前記コンプレッサを停止する制御であ
る請求項４記載の車両用空調装置。
【請求項７】前記エバポレータのフロストに対する前
記制御モードが実行されている場合に、前記変化率が小
さくなった場合に前記冷媒サイクルを復帰させる請求項
４記載の車両用空調装置。