| 【発明の名称】 |
空調装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】加藤 光敏
【氏名】土屋 ▲静▼男
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機（１４）、室内熱交換器（１１）、冷媒を減圧する減圧手段（１６、１７）、および室外熱交換器（１５）を接続してなる冷凍サイクル（９）と、前記室外熱交換器（１５）に空気流を発生させる室外送風手段（２３、２４）とを備え、暖房モード時には、前記室内熱交換器（１１）を凝縮器、前記室外熱交換器（１５）を蒸発器としてそれぞれ機能させ、前記室内熱交換器（１１）の凝縮熱によって加熱された温風を室内へ吹出し、除霜モード時には、前記室外送風手段（２３、２４）の送風能力を所定能力以下とした状態で、前記室外熱交換器（１５）を凝縮器として機能させ、前記室外熱交換器（１５）の凝縮熱によって除霜を行うとともに、前記除霜の終了を検出する除霜終了検出手段（３３、Ｓ１５０、Ｓ２２０）を有し、前記除霜終了検出手段（３３、Ｓ１５０、Ｓ２２０）によって前記除霜の終了を検出したことに基づいて前記除霜モードを終了する空調装置において、前記除霜終了検出手段が前記除霜の終了を検出した後に、所定時間、前記室外送風手段（２３、２４）の送風能力を前記所定能力以上とすることを特徴とする空調装置。
【請求項２】 前記除霜終了検出手段（３３、Ｓ１５０、Ｓ２２０）が前記除霜の終了を検出した直後から所定時間、前記室外送風手段（２３、２４）の送風能力を前記所定能力以上とすることを特徴とする請求項１記載の空調装置。
【請求項３】 前記所定能力以上とは、風速２ｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の空調装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプサイクルを用いて暖房を行うとともに、この暖房時に室外熱交換器に着霜した霜を除霜することもできる空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような空調装置において、例えば特開平７−１８６７１０号公報記載のように、室外熱交換器に付着した霜を効率よく溶かすために、室外ファンを停止した状態で除霜を行うものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の空調装置では、除霜によって霜が溶けると水滴となるが、室外ファンが停止しているため室外熱交換器のフィン上にこの水滴が残留する。このように水滴が室外熱交換器のフィン上に残留するという現象に対して、本発明者等が、■暖房モードの途中に除霜モードに移り、更にこの除霜モードの終了時には、再び暖房モードに戻るタイプと、■例えばバッテリ充電中に除霜モードを行い、更にこの除霜モードの終了時にはコンプレッサをオフするタイプについてそれぞれ検討した結果、以下のような問題が発生することが判った。
【０００４】すなわち、前者のタイプについては、除霜モードが終了して暖房モードに戻ると、室外熱交換器が蒸発器として機能し、上記水滴が再氷結して暖房能力の低下を引き起こしてしまう。
【０００５】また、後者のタイプについては、除霜モードが終了してコンプレッサがオフとなっている間に、そのときに外気が非常に低温であった場合には、外気によって上記水滴が再氷結して次回の空調運転の能力の低下を引き起こしてしまう。
【０００６】本発明は、上記各問題点に鑑み、除霜モード終了後において室外熱交換器に残留した水滴の再氷結防止を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を解決するために以下の技術的手段を用いる。
【０００８】請求項１〜３記載の発明は、除霜モード時には室外送風手段（２３、２４）の送風能力を所定能力以下として室外熱交換器（１５）の除霜を行う空調装置において、除霜終了検出手段（３３、Ｓ１５０、Ｓ２２０）によって除霜の終了を検出した後に、所定時間、室外送風手段（２３、２４）の送風能力を所定能力以上とすることを特徴とする。
【０００９】なお、請求項１〜３における「除霜の終了を検出した後」とは、除霜の終了を検出した直後に限らず、しばらく時間をおいてからのことも含む。
【００１０】上記技術的手段によると、除霜モード時に室外送風手段（２３、２４）の送風能力が所定能力以下（例えば停止状態）であるので、除霜終了検出手段（３３、Ｓ１５０、Ｓ２２０）によって除霜の終了を検出したときに、室外熱交換器（１５）のフィン上に水滴が残留することがある。
【００１１】しかし本発明では、上記検出の後に所定時間、室外送風手段（２３、２４）の送風能力を所定能力以上として駆動するので、上記水滴を吹き飛ばすことができる。従って、上記■のタイプや■のタイプにおいても上記水滴が再氷結することを防止できる。
【００１２】また、請求項２記載の発明のように、上記検出の直後から上記のような送風制御を行うので、室外熱交換器（１５）のフィン上に水滴が残留していたとしてもこれを早急に吹き飛ばすので、上記再氷結防止という効果をより一層高めることができる。
【００１３】また、本発明者等の実験によると上記水滴を吹き飛ばすには室外送風手段（２３、２４）の送風能力が風速２ｍ／ｓｅｃ以上必要であることが判った。そこで、請求項３記載の発明では、送風能力を上記所定能力以上にするための手段として、室外送風手段（２３、２４）の風速を２ｍ／ｓｅｃ以上にするという手段を採用したものであり、これにより上記水滴の再氷結防止に、より効果を奏する。
【００１４】
【発明の実施形態】以下、本発明を電気自動車用空調装置に適用した第１実施形態について図１〜３を用いて説明する。なお、図１は本実施形態の全体構成図である。
【００１５】図１に示すように室内ユニット１は、車室内に空気を導く空気通路としての空調ケース２を備える。この空調ケース２の空気上流側部位には、内気吸入口３、外気吸入口４、および各吸入口の開閉をする内外気切換ドア５が設けられており、この内外気切換ドア５は、その駆動手段としてのサーボモータ６（図２参照）により駆動されている。
【００１６】この内外気切換ドア５の空気下流側には、空気流を発生する送風手段としてのファン７が設けられており、このファン７は、その駆動手段としてのブロアモータ８（図２参照）により駆動されている。さらにその空気下流側には冷凍サイクル９の一部をなす室内エバポレータ１０が設けられている。この室内エバポレータ１０は、後述する暖房モード時には内部に冷媒は流れず、後述する除霜モード時、冷房モード時には内部を流れる冷媒の吸熱作用によって空気を冷却する蒸発器として機能する。
【００１７】室内エバポレータ１０の空気下流側には、冷凍サイクル９の一部をなす室内熱交換器１１、吹出温度調節手段としてのエアミックスドア１２、およびその駆動手段としてのサーボモータ１３（図２参照）が設けられている。ここで、室内熱交換器１１は、後述する暖房モード時には内部を流れる冷媒の放熱作用によって、空気を加熱する凝縮器として機能する。また、エアミックスドア１２は、室内熱交換器１１を通過する空気量とこれをバイパスする空気量とを調整するように構成されている。
【００１８】また、室内熱交換器１１の空気下流側には、エアミックスドア１２によって所望の温度に調節された空気を車室内の各所定部位に吹出す周知の吹出モード切替機構が設けられている。
【００１９】冷凍サイクル９は、室内エバポレータ１０と室内熱交換器１１とで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で、これらの熱交換器１０、１１の他に、コンプレッサ１４、室外熱交換器１５、暖房用キャピラリーチューブ１６、冷房用キャピラリーチューブ１７、アキュムレータ１８および冷媒の流れを切り換える電磁弁１９、２０、２１が、それぞれ冷媒配管２２によって接続された構成となっている。なお、室外熱交換器１５に隣接した位置には、この室外熱交換器１５に空気流を発生させる室外ファン２３が設けられ、この室外ファン２３は、その駆動手段としての室外ファンモータ２４（図２参照）により駆動されている。
【００２０】上記コンプレッサ１４は、電動モータ２５（図２参照）によって駆動されたときに冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。この電動モータ２５は、コンプレッサ１４と一体的に密封ケース内に配置されており、インバータ２６（図２参照）に制御されることによって回転速度が連続的に変化する。また、このインバータ２６は、車両駆動用の電源である二次電池（図示しない）から供給される直流電力を交流電力に変換している。なお、上記二次電池は、充電回路（図示しない）を介して外部の充電用電源（図示しない）によって充電される。
【００２１】また、室外熱交換器１５は、後述する暖房モード時には蒸発器として機能し、後述する除霜モード時、冷房モード時には凝縮器として機能する。また、暖房用キャピラリーチューブ１６は、後述する暖房モード時に減圧手段として機能し、冷房用キャピラリーチューブ１７は、後述する除霜モード時、冷房モード時に減圧手段として機能する。また、電磁弁１９、２０、２１は制御装置２７（図２参照）によって通電制御される。
【００２２】次に、本実施形態の制御系の構成について図２を用いて説明する。
【００２３】制御装置２７の内部には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータや、Ａ／Ｄ変換回路等が設けられている。
【００２４】制御装置２７は、車両走行を開始するためのキースイッチ２８がオンになると、バッテリー２９から電力が供給されて作動状態となる。
【００２５】その後、制御装置２７の入力端子には、車室内温度を検出する内気温センサ３０、外気温度を検出する外気温センサ３１、車室内に照射される日射量を検出する日射センサ３２、室外熱交換器１５の出口温度を検出する室外熱交換器センサ３３、およびコントロールパネル３４に設けられた空調指示部材（例えば温度設定器）からの各信号が入力される。
【００２６】上記各センサ３０〜３３およびコントロールパネル３４からの信号は、上記Ａ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換された後、上記マイクロコンピュータに入力されるよう構成されている。
【００２７】また、制御装置２７の出力端子からは、ブロアモータ８、サーボモータ６、１３、電磁弁１９、２０、２１、室外ファンモータ２４、インバータ２６、および上記吹出モード切替機構の駆動手段への制御信号が出力される。
【００２８】次に、上記マイクロコンピュータが行う制御処理について説明する。
【００２９】まず、マイクロコンピュータは、ＲＯＭに予め記憶された下記数式１に基づいて、車室内に吹出す目標吹出温度ＴＡＯを算出する。
【００３０】
【数１】ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ（℃）
ここで、Ｔｓｅｔは、コントロールパネル３４に設けられた上記温度設定器を用いて乗員が設定した設定温度、Ｔｒは内気温センサ３０が検出した内気温度、Ｔａｍは外気温センサ３１が検出した外気温度、およびＴｓは日射センサ３２が検出した日射量である。また、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓはそれぞれゲインであり、Ｃは定数である。
【００３１】その後、図示しないマップから上記目標吹出温度ＴＡＯと吸込温度Ｔinとの偏差に基づいて、冷房モード、送風モード、暖房モードを切替制御するとともに、上記目標吹出温度ＴＡＯに基づいてブロアモータ８、サーボモータ６、１３、電磁弁１９、２０、２１、室外ファンモータ２４、インバータ２６、および上記吹出モード切替機構の駆動手段を制御する。なお、上記吸込温度Ｔinは、内気循環モードのときはＴin＝Ｔｒ、外気導入モードのときはＴin＝Ｔａｍとして計算される。
【００３２】ここで上記冷房モード時は、電磁弁１９が開き、電磁弁２０、２１が閉じるように制御する。これにより、冷凍サイクル９内の冷媒は、コンプレッサ１４→室内熱交換器１１→室外熱交換器１５→冷房用キャピラリーチューブ１７→室内エバポレータ１０→アキュムレータ１８→コンプレッサ１４の順で流れる。また、このときの吹出風温度制御は、室内熱交換器１１を全閉する位置にエアミックスドア１２を制御した状態で、コンプレッサ１４の回転数を制御することによって行われる。
【００３３】また、上記送風モードでは、コンプレッサ１４を停止させて冷凍サイクル９内の冷媒の流れを止め、吸込風をそのまま車室内に吹出す。
【００３４】また、上記暖房モードでは、電磁弁１９、２１を閉じ、電磁弁２０を開く。これにより、冷凍サイクル９内の冷媒は、コンプレッサ１４→室内熱交換器１１→暖房用キャピラリーチューブ１６→室外熱交換器１５→アキュムレータ１８→コンプレッサ１４の順で流れる。また、このときの吹出風温度制御は、室内熱交換器１１を全開する位置にエアミックスドア１２を制御した状態で、コンプレッサ１４の回転数を制御することによって行われる。
【００３５】ここで、この暖房モードの継続時間が長くなってくると、室外熱交換器１５への着霜が発生し、更に時間の経過とともにこの着霜量が進行してくる。すると、冷凍サイクル９内の冷媒の室外熱交換器１５での吸熱量が低下し、車室内暖房能力が低下してくる。そこで、室外熱交換器１５の除霜の必要が出てくる。
【００３６】以下、その制御内容について図３のフローチャートを用いて説明する。なお、図３のルーチンは上記暖房モードが設定されたときに起動する。
【００３７】まず、ステップＳ１００にて上記暖房モードが行われる。このとき室外ファン２３は駆動され、冷凍サイクル９内の冷媒は、上述したように、コンプレッサ１４→室内熱交換器１１→暖房用キャピラリーチューブ１６→室外熱交換器１５→アキュムレータ１８→コンプレッサ１４の順で流れる。
【００３８】次のステップＳ１１０にて室外熱交換器センサ３３が検出した温度ＴＨＯが所定温度αよりも低いか否かを判定する（本実施形態ではα＝−３℃）。
【００３９】ステップＳ１１０にてＹＥＳと判定されると着霜有と判断して次のステップＳ１２０に移り、ＮＯと判定されると着霜無と判断してステップＳ１００に戻る。
【００４０】ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０にてＹＥＳと判定される時間Ｔをカウントアップし、次のステップＳ１３０にて、このカウントアップ時間Ｔが所定時間ｔ（本実施形態ではｔ＝１０分）に達したか否かを判定し、ＹＥＳと判定されると次のステップＳ１４０に移り、ＮＯと判定されるとステップＳ１１０に戻る。
【００４１】ステップＳ１４０では上記除霜モードが行われる。このとき冷凍サイクル９側としては、電磁弁１９を開き、電磁弁２０、２１を閉じるように制御する。これにより、冷媒は上記冷房モード時と同じ流れとなり、室外熱交換器１５に高温高圧の冷媒が流れ、この冷媒の凝縮熱によって除霜する除霜運転が行われる。また、室内ユニット１側としては、内外気切換ドア５を図１の点線位置（内気循環モード）、ファン７を低速運転、エアミックスドア１２を図１の点線位置、および室外ファン２３を停止するようにそれぞれ制御する。
【００４２】次のステップＳ１５０では室外熱交換器センサ３３が検出した温度ＴＨＯが所定温度Ｔｏよりも高いか否かを判定する（本実施形態ではＴｏ＝５℃）。このステップＳ１５０にてＹＥＳと判定されると除霜終了と判断して次のステップＳ１６０に移り、ＮＯと判定されるとステップＳ１４０に戻る。
【００４３】ここで、上記除霜モードによって霜が溶かされて図示しない室外熱交換器１５のフィン上に水滴が残留していたとすると、この状態で冷凍サイクル９が上記暖房モードに切替わった場合、室外熱交換器１５が蒸発器として機能するので、蒸発器の蒸発熱によって上記水滴が再氷結してしまう恐れがある。そこで、本実施形態では次のステップＳ１６０以降にてこの再氷結防止を行っている。
【００４４】ステップＳ１６０では室外ファン２３を風速２ｍ／ｓｅｃ以上の能力（例えば３ｍ／ｓｅｃ）で駆動して、その風圧によって上記水滴を吹き飛ばし、次のステップＳ１７０にて室外ファン２３の駆動時間Ｔをカウントアップする。そして、次のステップＳ１８０にてこのカウントアップ時間Ｔが所定時間τに達したか否かを判定する（本実施形態ではτ＝２分）。
【００４５】このステップＳ１８０にてＹＥＳと判定されるとステップＳ１００に戻り上記暖房モードを行い、ＮＯと判定されるとステップＳ１７０に戻る。なお、キースイッチ２８をオフにする指示がされるとこのルーチンは終了される。
【００４６】以上説明した本実施形態では、ステップＳ１５０にて除霜の終了が判定された後、所定時間τ、冷凍サイクル９を除霜モードの状態のまま、室外ファン２３を駆動して上記水滴を吹き飛ばしてから冷凍サイクル９を暖房モードに切替える。従って、暖房モードに戻ったときには室外熱交換器１５に水滴が残留していないことになるので、上記水滴の再氷結防止ができる。
【００４７】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に対して上記二次電池の充電中にて除霜モードを行う点、キースイッチ２８のオフ後に上記充電用電源が接続されると、上記充電回路から制御装置２７へ充電信号が送られて制御装置２７が起動状態となる点、および除霜の終了後にコンプレッサ１４をオフとする点を変更しており、その他の部分については第１実施形態と同じであるため、以下、この変更点についてのみ説明する。
【００４８】まず、図４のルーチンは、キースイッチ２８がオフされた後、上記充電回路からの充電信号を制御装置２７が受け取ったときに起動される。
【００４９】そして、ステップＳ２００〜ステップＳ２２０にて、第１実施形態におけるステップＳＳ１１０〜ステップＳ１３０と基本的に同様の制御を行う。これらステップＳ２００〜ステップＳ２２０とステップＳＳ１１０〜ステップＳ１３０との相違点は、ステップＳ２００における所定温度αがステップＳ１１０におけるそれに比べて高い（例えばα＝０℃）こと、ステップＳ２１０におけるファン７の回転速度がステップＳ１２０におけるそれよりも高いこと、およびステップＳ２２０における所定温度ＴｏがステップＳ１３０におけるそれに比べて高い（例えばＴｏ＝１０℃）ことだけである。
【００５０】ここで、第１実施形態と同様に図示しない室外熱交換器１５のフィン上には水滴が残留していたとすると、この状態で空調装置の運転を停止して充電に戻ってしまった場合、外気が非常に低温であったとすると、この外気によって上記水滴が再氷結してしまう恐れがある。そこで、本実施形態では次のステップＳ２３０以降にてこの再氷結防止を行っている。
【００５１】ステップＳ２３０ではコンプレッサ１４を停止し、室外ファン２３を風速２ｍ／ｓｅｃ以上の能力（例えば３ｍ／ｓｅｃ）で駆動して、次のステップＳ２４０にて室外ファン２３の駆動時間Ｔをカウントアップする。そして、次のステップＳ２５０にてこのカウントアップ時間Ｔが所定時間τに達したか否かを判定する（本実施形態ではτ＝２分）。
【００５２】このステップＳ２５０にてＹＥＳと判定されると、次のステップＳ２６０にて室外ファン２３を停止してこのルーチンを終了し、ＮＯと判定されるとステップＳ２４０に戻る。
【００５３】以上説明した本実施形態では、ステップＳ２２０にて除霜の終了が判定された直後から所定時間τ、室外ファン２３を駆動することにより、第１実施形態と同様に上記水滴が吹き飛ばされる。これにより、上記水滴が外気によって再氷結することを防止できる。
【００５４】（他の実施形態）上記第１、２実施形態では、ステップＳ１５０およびステップＳ２２０における上記所定温度Ｔｏを、例えばステップＳ１５０では５℃、ステップＳ２２０では１０℃として設定したが、この温度よりも低く設定しても良いし高く設定しても良い。要するに、請求項１記載の発明でいう「除霜の終了」とは、上記ステップＳ１５０およびステップＳ２２０にてＹＥＳと判定されるときのことをいう。
【００５５】また、上記第１、２実施形態では、ステップＳ１５０およびステップＳ２２０にて除霜終了と判定された直後から所定時間τ、室外ファン２３を駆動しているが、これに限らず、上記除霜終了判定後しばらくしてから室外ファン２３を駆動してもよい。
【００５６】また、上記第１実施形態では、ステップＳ１８０にてＹＥＳと判定された後にステップＳ１００に戻るようにしたが、ステップＳ１８０にてＹＥＳと判定された後にコンプレッサ１４をオフするようにしても良い。
【００５７】また、上記第２実施形態は、上記二次電池の充電中に除霜モードを行うものに適用した例で説明したが、上記二次電池の充電中に関わらずキースイッチ２８のオフ後に除霜モードを行うものについても適用可能である。この場合、キースイッチ２８のオフ後にも電力が供給されなければならないことは言うまでもない。
【００５８】また、上記第１実施形態において、キースイッチ２８がオフとなった後に上記二次電池の充電が行われる場合には、この充電開始とともに図４のルーチンを起動させてもよい。
【００５９】また、上記第２実施形態では、ステップＳ２３０にてコンプレッサ１４を停止し、室外ファン２３を駆動しているが、冷凍サイクル９を除霜モードとして継続させたまま室外ファン２３を駆動してもよい。この場合、ステップＳ２６０にて室外ファン２３を停止する際に、コンプレッサ１４も停止してから図４のルーチンを終了する。
【００６０】また、上記第１、２実施形態では、本発明を電気自動車用空調装置に適用したが、これに限らずヒートポンプ式の空調装置ならば本発明の効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月４日（１９９８．１２．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】碓氷 裕彦
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７１１２９（Ｐ２０００−１７１１２９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３４５９９３ |
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