JP2001246930A

JP2001246930A - 車両用ヒートポンプ装置

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Publication number: JP2001246930A
Application number: JP2000065756A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Tsuchiya; 静男土屋; Mitsutoshi Kato; 光敏加藤; Taketo Mizutani; 健人水谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2001-09-11
Anticipated expiration: 2020-03-06
Also published as: JP4211186B2

Abstract

(57)【要約】【課題】室外熱交換器の除霜に際して、車両走行中で
も走行風への放熱を効果的に抑制して、室外熱交換器の
除霜を良好に行う。【解決手段】室外熱交換器９が蒸発器となる暖房モー
ド時には室外熱交換器９の冷媒出口側の方が冷媒蒸発圧
力が低下し、冷媒蒸発温度が下がる。そのため、室外熱
交換器９の冷媒出口側から着霜が起こる。そこで、暖房
モードの立ち上がり時は室外熱交換器９の風下側熱交換
部９２から風上側熱交換部９１の順に冷媒が流れるよう
にし、走行時に除霜を行うときは、風下側熱交換部９２
のみに高圧側冷媒を流入させる。これにより、風上側熱
交換部９１が走行風の遮断作用を果して、風下側熱交換
部９２の除霜を良好に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用ヒートポンプ
装置における室外熱交換器の除霜に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車等に搭載されるヒート
ポンプ装置では、暖房モード時に室外熱交換器を蒸発器
として作用させ、室外熱交換器が大気からの吸熱作用を
果たしているので、室外熱交換器が着霜すると、吸熱量
が低下し暖房性能が低下する。

【０００３】従って、暖房性能の確保のために室外熱交
換器の除霜が必要となる。特開平７−１９６７５号公報
では、電気自動車用ヒートポンプ式装置において、車載
バッテリの充電時、すなわち、停車時に室外熱交換器の
除霜を行うことが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電気自動車の場合、車
載バッテリの充電容量の制約から走行距離が比較的短い
ので、ヒートポンプ装置の使用時間も短いことになる。
そのため、車載バッテリの充電毎に、これと連動して室
外熱交換器の除霜を行う方式であっても、室外熱交換器
の着霜の進行による暖房性能の低下度合いを比較的小さ
く抑えることができ、実用上の問題が少ない。

【０００５】しかし、燃料電池搭載等による電気自動車
の場合は、車載バッテリの充電容量による走行距離の制
限がなくなって走行距離が長くなるので、走行中に室外
熱交換器の着霜が進行して暖房性能が大きく低下すると
いう事態が起こる。従って、車両走行中に室外熱交換器
の除霜を行う必要が生じる。

【０００６】ところで、室外熱交換器の除霜は通常、高
圧側の高温冷媒を室外熱交換器に流入させて行うのであ
るが、車両走行中には室外熱交換器に走行風が当たるの
で、除霜用の高温冷媒の折角の熱が大気中に多く放熱さ
れてしまい、室外熱交換器の除霜に長時間を要する。こ
の除霜期間中は室内暖房能力が大きく低下するので、除
霜時間が長くなることは乗員の暖房フィーリングを著し
く悪化させる。

【０００７】本発明は上記点に鑑みて、車両用ヒートポ
ンプ装置における室外熱交換器の除霜に際して、車両走
行中でも走行風による大気中への放熱を効果的に抑制し
て、室外熱交換器の除霜を良好に行うことを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ヒートポンプ装置におい
て室外熱交換器が蒸発器となる暖房モード時には、室外
熱交換器の冷媒通路における圧損により室外熱交換器の
冷媒入口側に比して冷媒出口側の方が冷媒蒸発圧力が低
下し、その蒸発圧力の低下分だけ冷媒出口側における冷
媒蒸発温度が下がる。そのため、暖房モード時に室外熱
交換器では冷媒出口側から着霜が起こり、着霜が進行す
るという現象が発生する。

【０００９】そこで、この点に着目して、請求項１に記
載の発明では、室外熱交換器（９）に空気流れ方向に沿
って２つ以上に分割された風上側熱交換部（９１）およ
び風下側熱交換部（９２）を備え、少なくとも暖房モー
ドの立ち上がり時は室外熱交換器（９）において風下側
熱交換部（９２）から風上側熱交換部（９１）の順に冷
媒が流れるようにしたものである。

【００１０】これによると、暖房モードの立ち上がり時
に室外熱交換器（９）では、風上側熱交換部（９１）の
温度が風下側熱交換部（９２）より低下するとともに、
除湿前の水分の多い空気が最初に風上側熱交換部（９
１）と熱交換するから、必ず、風上側熱交換部（９１）
から着霜が起こり、その後に風下側熱交換部（９２）で
着霜が起こる。

【００１１】従って、車両走行時に、室外熱交換器
（９）の除霜を行うときに、風下側熱交換部（９２）の
みに高圧側冷媒を流入させて、風下側熱交換部（９２）
のみ除霜を行うようにすれば、着霜により閉塞状態とな
った風上側熱交換部（９１）が走行風の遮断作用を果た
すので、高圧側冷媒の熱を走行風側に無駄に放出するこ
となく風下側熱交換部（９２）の除霜のために有効に利
用することができる。よって、車両走行中であっても、
風下側熱交換部９２の除霜を素早く行うことができる。

【００１２】請求項２に記載の発明のように、室外熱交
換器（９）の風下側熱交換部（９１）のみに冷媒を流す
第１の状態と、風下側熱交換部（９１）および風上側熱
交換部（９２）の両方に冷媒を流す第２の状態とを切り
替える切替手段（１１、１２、１４、１６〜１８）を備
えることにより、暖房モードの立ち上がり時における第
２の状態から室外熱交換器（９）の除霜時における第１
の状態への切替を行うことができる。

【００１３】請求項３に記載の発明では、車両走行時に
室外熱交換器（９）の除霜を行うときは切替手段により
第１の状態を選択し、停車時に室外熱交換器（９）の除
霜を行うときは切替手段により第２の状態を選択するこ
とを特徴とする。

【００１４】これにより、車両走行時には第１の状態の
選択により風下側熱交換部９２の除霜を素早く行うこと
ができるとともに、停車時には走行風がなくなり、走行
風への高圧側冷媒の熱の放出がなくなることに着目し
て、第２の状態を選択することにより、風下側熱交換部
（９１）および風上側熱交換部（９２）の両方の除霜を
行うことができる。

【００１５】請求項４に記載の発明では、車両走行時に
切替手段により第１の状態を選択して室外熱交換器
（９）の除霜を行った後に、暖房モードを再開させると
きは、風下側熱交換部（９２）のみに冷媒を流すことを
特徴とする。

【００１６】これにより、走行時の除霜後は風下側熱交
換部（９２）の吸熱作用により暖房モードを再開させる
ことができる。

【００１７】請求項５に記載の発明では、車両走行時の
除霜時に、高圧側の冷媒が室内熱交換器（４）を通過し
て室外熱交換器（９）に流入する第１通路と、高圧側の
冷媒が室内熱交換器（４）をバイパスして室外熱交換器
（９）に流入する第２通路（１３）とを形成することを
特徴とする。

【００１８】これにより、車両走行時の除霜時に第１通
路と第２通路（１３）からの高圧側の冷媒を合流させて
室外熱交換器（９）に流入させ、室外熱交換器（９）の
除霜を行うことができる。

【００１９】請求項６に記載の発明では、停車時に切替
手段により第２の状態を選択して室外熱交換器（９）の
除霜を行った後に、暖房モードを再開させるときは、風
下側熱交換部（９１）および風上側熱交換部（９２）の
両方に冷媒を流すことを特徴とする。

【００２０】これにより、停車時の除霜後は風上、風下
側の両熱交換部（９２）の吸熱作用により暖房モードを
再開させることができる。

【００２１】請求項７に記載の発明では、停車時の除霜
時に、高圧側の冷媒の全量が室内熱交換器（４）を通過
して室外熱交換器（９）に流入することを特徴とする。

【００２２】これにより、停車時の除霜時に高圧側冷媒
の全量がまず最初に室内熱交換器（４）に流入するか
ら、除霜時であっても、室内熱交換器（４）による室内
暖房能力の低下度合いを抑制できる。

【００２３】請求項８に記載の発明では、停車時の除霜
時に、高圧側の冷媒が室内熱交換器（４）を通過して室
外熱交換器（９）に流入する第１通路と、高圧側の冷媒
が室内熱交換器（４）をバイパスして室外熱交換器
（９）に流入する第２通路（１３）とを形成することを
特徴とする。

【００２４】これにより、停車時の除霜時に第１通路と
第２通路（１３）からの高圧側の冷媒を合流させて室外
熱交換器（９）に流入させ、室外熱交換器（９）の除霜
を行うことができる。そのため、請求項７に比して除霜
能力を向上できる。

【００２５】請求項９に記載の発明では、第１通路およ
び第２通路（１３）を流れる冷媒の流量比を調整する弁
手段（１１、１２）を備えることを特徴とする。

【００２６】これにより、第１通路および第２通路（１
３）を流れる冷媒の流量比を調整して室内暖房能力と除
霜能力の割合を容易に調整できる。

【００２７】請求項１０に記載の発明では、暖房モード
時に室外熱交換器（９）の風下側熱交換部（９２）より
も風上側熱交換部（９１）が優先的に着霜するようにな
っており、車両走行時に室外熱交換器（９）の除霜を行
うときは風下側熱交換部（９１）のみに高圧側の冷媒を
冷媒を流すようにしたことを特徴とする。

【００２８】これによると、車両走行時に室外熱交換器
（９）の除霜を行うときに、風下側熱交換部（９２）の
みに高圧側冷媒を流入させて、風下側熱交換部（９２）
のみ除霜を行うから、着霜により閉塞状態となった風上
側熱交換部（９１）が走行風の遮断作用を果たすことが
できる。

【００２９】そのため、高圧側冷媒の熱を走行風側に無
駄に放出することなく風下側熱交換部（９２）の除霜の
ために有効に利用することができるので、車両走行中で
あっても、風下側熱交換部（９２）の除霜を素早く行う
ことができる。

【００３０】請求項１１に記載の発明では、請求項１０
において、停車時に室外熱交換器（９）の除霜を行うと
きは風下側熱交換部（９２）および風上側熱交換部（９
１）の両方に高圧側の冷媒を冷媒を流すようにしたこと
を特徴とする。

【００３１】停車時には走行風がなくなり、走行風への
高圧側冷媒の熱の放出がなくなるので、風下側熱交換部
（９１）および風上側熱交換部（９２）の両方に高圧側
の冷媒を流して、両熱交換部（９１、９２）の除霜を行
うことができる。

【００３２】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図に基
づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を電気自動
車用空調装置に適用した場合の全体システム構成を示す
もので、１は空調装置室内ユニット部の空気通路を構成
するダクトで、その一端側に室内送風機２が配置されて
いる。この室内洋風機２は遠心式送風ファン２ａと、駆
動用モータ２ｂとを有し、送風ファン２ａは吸入口２ｃ
から空気を吸入して送風する。なお、吸入口２ｃから吸
入される空気は内外気切替ドア（図示せず）により内気
と外気に切替可能になっている。

【００３４】３はダクト１内において室内送風機２の下
流側に配置された室内蒸発器で、冷凍サイクルの低圧冷
媒と送風空気との間で熱交換して送風空気を冷却する。
４はダクト１内において室内蒸発器３の下流側に配置さ
れた室内放熱器（室内凝縮器）で、冷凍サイクルの後述
の圧縮機５から吐出される高圧冷媒と送風空気との間で
熱交換して送風空気を加熱する。本実施形態では、室内
熱交換器として室内蒸発器３と室内放熱器４とを用いて
いる。

【００３５】６はダクト１内において室内放熱器４をバ
イパスして送風空気が流れるバイパス通路、７は室内放
熱器４とバイパス通路６への空気流れを切り替える通路
切替ドアである。８は車室内への吹出口であり、実際
は、複数の吹出口（フェイス吹出口、フット吹出口およ
びデフロスタ吹出口）が設けられ、図示しない吹出モー
ドドアにより開閉される。

【００３６】上記圧縮機５は、冷凍サイクルの冷媒を吸
入、圧縮、吐出するもので、駆動用電動モータ（図示せ
ず）と一体化された電動圧縮機から構成されている。９
は冷媒と室外空気との間で熱交換を行う室外熱交換器で
あり、空気流れ方向（車両走行風の流れ方向）Ａに対し
て上流側に配置された風上側熱交換部９１と、車両走行
風Ａに対して下流側に配置された風下側熱交換部９２と
を有している。

【００３７】そして、本例では、風下側熱交換部９２の
更に下流側に吸い込み式の室外送風機１０を配置し、こ
の室外送風機１０の軸流ファン１０ａを駆動用モータ１
０ｂにより回転駆動することにより室外熱交換器９に室
外空気が矢印Ａ方向に送風される。

【００３８】室外熱交換器９の冷媒入口部９ａを風下側
熱交換部９２側に配置し、冷媒出口部９ｂを風上側熱交
換部９１側に配置することにより、室外熱交換器９にお
いて冷媒が風下側熱交換部９２から風上側熱交換部９１
側へと流れるようになっている。

【００３９】室外熱交換器９の冷媒入口部９ａは暖房用
の第１電気膨張弁１１を経て室内放熱器４の冷媒出口部
に接続されるとともに、第２電気膨張弁１２を有するバ
イバス通路１３を経て圧縮機５の吐出側に直接接続され
る。室外熱交換器９の冷媒出口部９ｂは冷房用の第３電
気膨張弁１４を経て室内蒸発器３の冷媒入口部に接続さ
れる。

【００４０】ここで、圧縮機５の吐出側→室内放熱器４
→第１電気膨張弁１１→冷媒入口部９ａに至る冷媒通路
により請求項５、８の第１通路を構成し、バイバス通路
１３により請求項５、８の第２通路を構成している。

【００４１】第１〜第３電気膨張弁１１、１２、１４は
冷媒通路の開度を電気制御により調整できる公知のもの
で、冷媒通路の減圧手段としての役割を果たす。１５は
圧縮機５の吸入側に配置されたアキュムレータで、サイ
クル内を循環する余剰冷媒を蓄えるとともに、内部に流
入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒
を圧縮機５に吸入させる。

【００４２】室外熱交換器９の冷媒出口部９ｂは第１電
磁弁１６を経てアキュムレータ１５の入口側にも接続さ
れ、また、室外熱交換器９の風下側熱交換部９２と風上
側熱交換部９１との中間接続部９ｃが第２電磁弁１７を
経てアキュムレータ１５の入口側に接続される。更に、
中間接続部９ｃは第３電磁弁１８を経て室内蒸発器３の
冷媒入口部にも接続される。

【００４３】本実施形態では、室外熱交換器９の２つの
熱交換部９１、９２への冷媒経路を切り替える切替手段
を、第１〜第３電気膨張弁１１、１２、１４および第１
〜第３電磁弁１６、１７、１８の組み合わせにより構成
する。

【００４４】一方、室外熱交換器９の着霜状態に応じた
信号を検出する着霜センサ１９が室外熱交換器９に備え
られている。この着霜センサ１９は、本例ではサーミス
タのような温度センサからなり、室外熱交換器９の風下
側熱交換部９２と風上側熱交換部９１との中間接続部９
ｃ近傍の位置に配置され、中間接続部９ｃ近傍の冷媒配
管表面温度を検出する。

【００４５】図２は本実施形態の電気制御ブロック図で
あり、空調用電子制御装置２０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺
回路にて構成されるものである。この空調用電子制御装
置２０には、上記の着霜センサ１９の他に、車速センサ
２１から車速信号が入力される。更に、空調制御のため
に、内気温Ｔｒ、外気温Ｔａｍ等を検出する周知のセン
サ群２２から検出信号が制御装置２０に入力される。

【００４６】また、車室内計器盤近傍に設置される空調
制御パネル２３には乗員により手動操作される操作スイ
ッチ群が備えられ、この操作スイッチ群の操作信号も制
御装置２０に入力される。この操作スイッチ群として
は、温度設定信号、風量切替信号、吹出モード信号、内
外気切替信号、圧縮機５のオンオフ信号、冷凍サイクル
の運転モード信号を発生する各種スイッチが設けらる。

【００４７】図２において、２４は冷凍サイクルの運転
モードスイッチであり、このスイッチ２４の操作によ
り、サイクル運転モードを冷房モード、暖房モードおよ
び除湿モードに切替可能になっている。なお、このサイ
クル運転モードの切替は、運転モードスイッチ２４の手
動操作の他に、空調の自動制御と連動して行うこともで
きる。

【００４８】例えば、車室内を温度設定操作スイッチに
よる設定温度Ｔｓｅｔに維持するのに必要な、車室内へ
の目標吹出温度ＴＡＯを、設定温度Ｔｓｅｔ、外気温Ｔ
ａｍ、内気温Ｔｒ等に基づいて算出するとともに、目標
吹出温度ＴＡＯと外気温Ｔａｍとを比較して、目標吹出
温度ＴＡＯが外気温Ｔａｍより所定温度（例えば、５
°）以上高いときに、暖房モードを自動的に選択するよ
うにしてもよい。

【００４９】空調用電子制御装置２０には車載の低圧側
バッテリ２５から電源が供給され、図１の第１〜第３電
気膨張弁１１、１２、１４、第１〜第３電磁弁１６、１
７、１８、室内送風機２のファン駆動用モータ２ｂおよ
び室外送風機１０のファン駆動用モータ１０ｂの作動を
制御する。

【００５０】また、空調用電子制御装置２０は、通路切
替ドア７の駆動用サーボモータ２６、内外気切替ドア
（図示せず）の駆動用サーボモータ２７、および吹出口
８の開閉用吹出モードドア（図示せず）の駆動用サーボ
モータ２８の作動も低圧側バッテリ２５からの電源供給
で制御するようになっている。

【００５１】圧縮機５の駆動用電動モータは、車載の高
圧側バッテリ２９から交流インバータ３０を介して三相
交流電源が供給されて作動するようになっている。そし
て、空調用電子制御装置２０により交流インバータ３０
を制御することにより圧縮機５の駆動用電動モータに供
給される三相交流の周波数を制御し、これにより、圧縮
機５の回転数を必要冷暖房能力が得られるように調整す
る。

【００５２】次に、本実施形態の作動を説明すると、図
３は空調用電子制御装置２０のマイクロコンピュータに
より実行される制御フローであり、暖房モード時の作動
を示す。空調制御パネル２３の運転モードスイッチ２４
が乗員により暖房モード位置に操作されると、図３の制
御フローがスタートし、まず、ステップＳ１００にて暖
房立ち上がりモードが設定され、冷凍サイクルの各種弁
が図４の欄のように制御される。

【００５３】このため、冷凍サイクルでは、圧縮機５の
運転により図５の太実線の経路で冷媒が循環する。すな
わち、圧縮機５で圧縮された高温高圧の冷媒は室内放熱
器４に流入する。そして、暖房モードでは通路切替ドア
７がバイパス通路６を閉じる実線位置に操作されるの
で、室内送風機２の送風空気の全量が室内放熱器４を通
過して加熱され温風となり、吹出口８から車室内の乗員
足元部へ吹き出して車室内の暖房を行う。

【００５４】室内放熱器４にて高温高圧の冷媒は放熱し
て凝縮され、次に、この凝縮された冷媒が第１電気式膨
張弁１１の開度調節により減圧されて低温低圧の気液２
相状態となる。そして、この低圧冷媒は室外熱交換器９
において風下側熱交換部９２→風上側熱交換部９１の順
に流れ、室外送風機１０により送風される外気から吸熱
して蒸発する。

【００５５】室外熱交換器９で蒸発したガス冷媒は第１
電磁弁１６を通過してアキュムレータ１５に流入し、こ
こで、冷媒の気液分離が行われ、ガス冷媒が圧縮機５に
吸入され、再び圧縮、吐出される。

【００５６】暖房立ち上がりモードでは、上記のように
室外熱交換器９において風上、風下側の両熱交換部９
１、９２で吸熱作用を行って外気からの吸熱量を増加さ
せることができる。しかも、風下側熱交換部９２→風上
側熱交換部９１の順に冷媒が流れるので、室外熱交換器
９における冷媒通路の圧損により冷媒蒸発温度が風下側
熱交換部９２より風上側熱交換部９１の方で低くなる。
このため、室外熱交換器９では風上側熱交換部９１から
優先的に着霜が生じる。

【００５７】図３の制御フローのステップＳ１１０にお
いて、着霜センサ１９の検知温度（室外熱交換器９の中
間接続部９ｃ近傍の冷媒配管表面温度）が第１所定温度
Ｔ１（本例では−１℃）より低いか判定し、着霜センサ
１９の検知温度がこの第１所定温度Ｔ１より高い時は除
霜の必要がないため、次のステップＳ１２０に進まな
い。

【００５８】そして、着霜センサ１９の検知温度が上記
第１所定温度Ｔ１より低くなると、次のステップＳ１２
０に進み、タイマー時間＝０にリセットした上で除霜タ
イマーをスタートさせる。次のステップＳ１３０にて除
霜タイマー時間が所定時間ｔ０（本例では１時間）を超
えたか判定する。この所定時間ｔ０は次のような考えで
決めている。

【００５９】すなわち、室外熱交換器９の中間接続部９
ｃ近傍の冷媒配管表面温度が第１所定温度Ｔ１（本例で
は−１℃）より低い温度に低下した時点で、風上側熱交
換部９１では着霜がほぼ全面的に進行しており、そし
て、この後に、風下側熱交換部９２での着霜がほぼ全面
的に進行するに要する時間を実験的に求め、この風下側
熱交換部９２での着霜に要する時間に基づいて上記所定
時間ｔ０を決定している。

【００６０】従って、ステップＳ１３０にて除霜タイマ
ー時間が所定時間ｔ０（本例では１時間）を超えたと判
定されたときは、室外熱交換器９の風上側熱交換部９１
および風下側熱交換部９２の両方に着霜が全面的に進行
したと推定できる。この状態では、室外熱交換器９での
吸熱量が大幅に低下し、暖房能力も大幅に低下するた
め、室外熱交換器９の除霜が必要となる。

【００６１】そこで、次にステップＳ１４０に進み、車
速が所定値ＶＯ（例えば、５〜１０ｋｍ／ｈ程度）より
高いか判定する。この判定は車両が走行時か停車時であ
るかを判定するためであり、車速＞ＶＯであるときは、
ステップＳ１５０に進み、走行時除霜モードを設定す
る。

【００６２】この走行時除霜モードでは、冷凍サイクル
の各種弁が図４の欄のように制御される。このため、
冷凍サイクルでは、圧縮機５の運転により図６の太実線
の経路で冷媒が循環する。すなわち、圧縮機５で圧縮さ
れた高温高圧の冷媒は室内放熱器４に向かう流れと、バ
イパス通路１３に向かう流れとに分岐される。

【００６３】そして、室内放熱器４に流入し、ここで、
放熱した冷媒は第１電気式膨張弁１１を通過してある程
度減圧されてから室外熱交換器９の入口部９ａへ向か
う。また、圧縮機５からバイパス通路１３に流入した冷
媒も第２電気式膨張弁１２にてある程度減圧されてから
室外熱交換器９の入口部９ａへ向かう。この２つの通路
からの冷媒が入口部９ａで合流した後、冷媒は室外熱交
換器９の風下側熱交換部９２のみを通過して第３電磁弁
１８を通過する。

【００６４】この第３電磁弁１８での圧損により冷媒は
低圧まで減圧されて室内蒸発器３に流入し、ここで室内
送風機２の送風空気から吸熱して蒸発する。その後、冷
媒はアキュムレータ１５を経由して圧縮機５に吸入さ
れ、再び圧縮、吐出される。

【００６５】ところで、室外熱交換器９の風下側熱交換
部９２に流入する冷媒は、圧縮機５吐出側の高圧冷媒よ
り若干量圧力が低下しただけであるため、室外熱交換器
９の温度より十分高温状態にある。また、走行時除霜モ
ードでは室外送風機１０を停止させるので、室外熱交換
器９には送風機１０の送風空気が当たることがない。し
かも、第１、第２電磁弁１６、１７の閉弁、第３電磁弁
１８の開弁により室外熱交換器９では風上側熱交換部９
１に冷媒が流れず、風下側熱交換部９２のみに冷媒が流
れる。従って、着霜により閉塞状態にある風上側熱交換
部９１により走行風が風下側熱交換部９２に当たること
を防止できる。

【００６６】以上の結果、風下側熱交換部９２のみに高
温冷媒を流入させることにより、高温冷媒の熱を走行風
（大気中）に無駄に放出することなく風下側熱交換部９
２の除霜のために有効に利用できる。よって、車両走行
中であっても、風下側熱交換部９２の除霜を素早く行う
ことができる。

【００６７】なお、走行時除霜モードにおいて、室内放
熱器４に向かう冷媒流れと、バイパス通路１３に向かう
冷媒流れの流量比率は第１、第２電気式膨張弁１１、１
２の開度制御により調節可能であり、これにより、暖房
能力と除霜能力を調節できる。この暖房能力と除霜能力
の調節の具体例を説明すると、除霜熱量は外気温の低下
に応じて増大するので、第２電気式膨張弁１２の開度は
外気温の低下に応じて増大する所定開度とする。これに
より、外気温の低下によりバイパス通路１３へのバイパ
ス冷媒流量を増大させ、除霜熱量を増大できる。逆に、
外気温が上昇すれば、除霜熱量が少なく済むので、第２
電気式膨張弁１２の開度を減少させる。

【００６８】一方、室内放熱器４と直列接続された第１
電気式膨張弁１１の開度は内気温（車室内温度）に応じ
て可変する。具体的には内気温が低いときは第１電気式
膨張弁１１を開き気味として、暖房側と除湿側との熱量
比を略同等とする。逆に、内気温が高いときは第１電気
式膨張弁１１を閉じ気味として除湿側熱量を増大させ
る。

【００６９】上記走行時除霜モードを実行することによ
り、着霜センサ１９の検知温度、すなわち、室外熱交換
器９の中間接続部９ｃ近傍の冷媒配管表面温度が次第に
上昇していく。そして、ステップＳ１６０にて着霜セン
サ１９の検知温度が第２所定温度Ｔ２より高いか判定す
る。ここで、第２所定温度Ｔ２は第１所定温度Ｔ１より
所定値だけ高い温度で、本例ではＴ２＝５℃としてい
る。

【００７０】着霜センサ１９の検知温度が第２所定温度
Ｔ２より高くなると、室外熱交換器９の風下側熱交換部
９２の除霜が終了したと判定し、ステップＳ１７０にて
走行時除霜後の暖房モードを設定する。この暖房モード
では冷凍サイクルの各種弁が図４の欄のように制御さ
れる。

【００７１】このため、冷凍サイクルでは、圧縮機５の
運転により図７の太実線の経路で冷媒が循環する。すな
わち、圧縮機５で圧縮された高温高圧の冷媒は室内放熱
器４に流入し、ここで、室内送風機２の送風空気に放熱
し、送風空気を加熱する。室内放熱器４にて凝縮した冷
媒は第１電気式膨張弁１１の開度調節により減圧されて
低温低圧の気液２相状態となる。

【００７２】そして、この低圧冷媒は室外熱交換器９に
おいて風下側熱交換部９２のみを流れ、室外送風機１０
により送風される外気から吸熱して蒸発する。この風下
側熱交換部９２で蒸発したガス冷媒は第２電磁弁１７、
アキュムレータ１５を通過して圧縮機５に吸入され、再
び圧縮、吐出される。

【００７３】このように走行時除霜後の暖房モードで
は、除霜がなされた風下側熱交換部９２のみで外気から
吸熱して車室内の暖房を行うことになる。従って、室外
熱交換器９での吸熱量が図５の暖房立ち上がりモードよ
り低下するが、ステップＳ１１０による暖房立ち上がり
モードが既に実施され、車室温が既に上昇済みであるた
め、室外熱交換器９での吸熱量低下の弊害は小さい。

【００７４】次に、ステップＳ１４０にて車速が所定値
ＶＯより低いと判定されたとき、すなわち停車時には、
ステップＳ１８０に進み停車時除霜モードを設定する。
この停車時除霜モードでは冷凍サイクルの各種弁が図４
の欄のように制御される。

【００７５】このため、冷凍サイクルでは、圧縮機５の
運転により図８の太実線の経路で冷媒が循環する。すな
わち、圧縮機５で圧縮された高温高圧の冷媒は室内放熱
器４に流入し、ここで、室内送風機２の送風空気に放熱
し、送風空気を加熱する。室内放熱器４を通過した冷媒
は全開状態の第１電気式膨張弁１１を通過するので、減
圧されずに室外熱交換器９に流入する。

【００７６】この室外熱交換器９では高温の高圧冷媒が
風下側熱交換部９２→風上側熱交換部９１の順に両熱交
換部９２、９１を通過し、その後に、第３電気式膨張弁
１４で高圧冷媒が減圧されて低温低圧の気液２相状態と
なる。次に、低圧冷媒は室内蒸発器３に流入し、ここで
室内送風機２の送風空気から吸熱して蒸発する。その
後、冷媒はアキュムレータ１５を経由して圧縮機５に吸
入され、再び圧縮、吐出される。

【００７７】ところで、停車時には走行風がないので、
室外送風機１０を停止することにより、高圧冷媒の熱が
大気中に無駄に放出されることを防止できる。従って、
室外熱交換器９において、風上側熱交換部９１が走行風
の遮断作用を果たす必要がないので、風下側熱交換部９
２だけでなく、風上側熱交換部９１も同時に除霜を行う
ことができる。

【００７８】図８は停車時除霜モードの第１例を示すも
ので、この第１例によると、圧縮機５からの吐出冷媒の
全量が室内放熱器４に流入するので、室内放熱器４によ
る放熱量（暖房能力）の低下を抑制でき、その分、除霜
能力が制限される。従って、除霜熱量をそれほど多く必
要としない環境条件のとき（例えば、外気温が０℃より
高いときなど）に図８の第１例による停車時除霜モード
を実行するとよい。

【００７９】このような停車時除霜モードを実行するこ
とにより、着霜センサ１９の検知温度、すなわち、室外
熱交換器９の中間接続部９ｃ近傍の冷媒配管表面温度が
次第に上昇し、ステップＳ１９０にて着霜センサ１９の
検知温度が第２所定温度Ｔ２より高くなると、室外熱交
換器９の風上、風下側の両熱交換部９１、９２の除霜が
終了したと判定し、ステップＳ２００にて停車時除霜後
の暖房モードを設定する。

【００８０】この暖房モードでは冷凍サイクルの各種弁
が図４の欄の暖房立ち上がりモードと同じ状態に制御
される。従って、冷凍サイクルでは、圧縮機５の運転に
より図５の太実線の経路で冷媒が循環するため、室外熱
交換器９の風上、風下側の両熱交換部９１、９２で外気
から吸熱を行って、車室内の暖房を行う。

【００８１】次に、図９は停車時除霜モードの第２例を
示すもので、この第２例によると冷凍サイクルの各種弁
が図４の欄のように制御され、第２電気式膨張弁１２
の開弁により圧縮機５の吐出冷媒の一部が室内放熱器４
をバイパスして、バイパス通路１３を経て室外熱交換器
９に直接流入する。これにより、図８の第１例に比較し
て室外熱交換器９で放熱される除霜熱量が増大する。

【００８２】従って、第２例による停車時除霜モード
は、除霜熱量を多く必要とする環境条件のとき（例え
ば、外気温が０℃より低い低外気温時など）に実施する
と好適である。それ故、図２のステップＳ１８０の前
に、除霜熱量の大小を外気温等により判定するステップ
を追加し、このステップで除霜熱量が大きいと判定され
たときは、第２例による停車時除霜モードを選択し、逆
に、除霜熱量の小さいときは、第１例による停車時除霜
モードを自動的に選択するようにしてもよい。

【００８３】なお、冷凍サイクルの運転モードスイッチ
２４が停止（ＯＦＦ）位置に操作されると、ステップＳ
２１０からステップＳ２２０に進み、暖房モードが停止
される。

【００８４】冷凍サイクルの運転モードスイッチ２４の
操作により冷房モードが選択されたときは冷凍サイクル
の各種弁が図４の欄のように制御されるため、冷凍サ
イクルでは、圧縮機５の運転により図１０の太実線の経
路で冷媒が循環する。これに加えて、冷房モードでは通
路切替ドア７が室内放熱器４の通路を全閉し、バイパス
通路６を全開する。このため、室内放熱器４は高圧冷媒
の単なる通路となり、室内送風機２の送風空気と熱交換
しない。

【００８５】冷房モードでは室外熱交換器９が高圧冷媒
を凝縮させる凝縮器として作用し、その凝縮後の高圧冷
媒は第３電気膨張弁１４で低圧に減圧され、室内蒸発器
３で低圧冷媒が室内送風機２の送風空気から吸熱して蒸
発する。室内蒸発器３で冷却された冷風は、室内放熱器
４のバイパス通路６を通過して吹出口８から車室内へ吹
き出して車室内を冷房する。

【００８６】次に、冷凍サイクルの運転モードスイッチ
２４の操作により除湿モードが選択されたときは、冷凍
サイクルが上記冷房モード時と同一状態（すなわち、図
４の欄の状態）に制御され、図１０の太実線の経路で
冷媒が循環する。但し、除湿モードでは、通路切替ドア
７を図５〜図９と同様に室内放熱器４の通路を全開し、
バイパス通路６を全閉する位置に操作する。これによ
り、室内蒸発器３で冷却された冷風を室内放熱器４で再
加熱して、除湿暖房を行うことができる。

【００８７】また、通路切替ドア７をバイパス通路６の
全閉位置からバイパス通路６の開放側へ操作すれば、室
内放熱器４を通過する温風とバイパス通路６を通過する
冷風との風量割合を調節して、除湿モードでの車室内吹
出温度を調節することができる。

【００８８】（他の実施形態）なお、上述の一実施形態
では、停車時には走行風がなくなるので、室外熱交換器
９の風上、風下側の両熱交換部９１、９２の除霜を行う
ようにしているが、停車時でも風上側の熱交換部９１に
雪や雨が吹き込むような環境条件下では、風上側の熱交
換部９１の除霜熱量が大幅に増大するので、停車時に風
上側の熱交換部９１の除霜を禁止して、風下側の熱交換
部９２の除霜のみを行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の全体システム図である。

【図２】本発明の一実施形態の電気制御ブロック図であ
る。

【図３】暖房時の作動を示すフローチャートである。

【図４】作動説明に用いる図表である。

【図５】暖房立ち上がりモードを示す全体システム図で
ある。

【図６】走行時除霜モードを示す全体システム図であ
る。

【図７】走行時除霜後の暖房モードを示す全体システム
図である。

【図８】停車時除霜モードの第１例を示す全体システム
図である。

【図９】停車時除霜モードの第２例を示す全体システム
図である。

【図１０】冷房モードを示す全体システム図である。

【符号の説明】

３…室内蒸発器、４…室内放熱器、５…圧縮機、９…室
外熱交換器、１１、１２、１４…第１〜第３電気式膨張
弁、１６、１７、１８…第１〜第３電磁弁、９１…風上
側熱交換部、９２…風下側熱交換部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】暖房モード時に室外熱交換器（９）にて
冷媒が吸熱し、室内熱交換器（４）にて冷媒が放熱する
とともに、前記暖房モード時に前記室外熱交換器（９）が着霜する
と、圧縮機（５）から吐出された高圧側の冷媒を前記室
外熱交換器（９）に流入させ、前記室外熱交換器（９）
の除霜を行う車両用ヒートポンプ装置において、前記室外熱交換器（９）に、空気流れ方向に沿って２つ
以上に分割された風上側熱交換部（９１）および風下側
熱交換部（９２）を備えるとともに、少なくとも前記暖房モードの立ち上がり時は前記室外熱
交換器（９）において前記風下側熱交換部（９２）から
前記風上側熱交換部（９１）の順に冷媒が流れるように
したことを特徴とする車両用ヒートポンプ装置。
【請求項２】前記風下側熱交換部（９１）のみに冷媒
を流す第１の状態と、前記風下側熱交換部（９１）およ
び前記風上側熱交換部（９２）の両方に冷媒を流す第２
の状態とを切り替える切替手段（１１、１２、１４、１
６〜１８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の
車両用ヒートポンプ装置。
【請求項３】車両走行時に前記室外熱交換器（９）の
除霜を行うときは前記切替手段により前記第１の状態を
選択し、停車時に前記室外熱交換器（９）の除霜を行う
ときは前記切替手段により前記第２の状態を選択するこ
とを特徴とする請求項２に記載の車両用ヒートポンプ装
置。
【請求項４】車両走行時に前記切替手段により前記第
１の状態を選択して前記室外熱交換器（９）の除霜を行
った後に、前記暖房モードを再開させるときは、前記風
下側熱交換部（９２）のみに冷媒を流すことを特徴とす
る請求項３に記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項５】前記車両走行時の除霜時に、前記高圧側
の冷媒が前記室内熱交換器（４）を通過して前記室外熱
交換器（９）に流入する第１通路と、前記高圧側の冷媒
が前記室内熱交換器（４）をバイパスして前記室外熱交
換器（９）に流入する第２通路（１３）とを形成するこ
とを特徴とする請求項３また４に記載の車両用ヒートポ
ンプ装置。
【請求項６】停車時に前記切替手段により前記第２の
状態を選択して前記室外熱交換器（９）の除霜を行った
後に、前記暖房モードを再開させるときは、前記風下側
熱交換部（９１）および前記風上側熱交換部（９２）の
両方に冷媒を流すことを特徴とする請求項３ないし５の
いずれか１つに記載の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項７】前記停車時の除霜時に、前記高圧側の冷
媒の全量が前記室内熱交換器（４）を通過して前記室外
熱交換器（９）に流入することを特徴とする請求項３な
いし６のいずれか１つに記載の車両用ヒートポンプ装
置。
【請求項８】前記停車時の除霜時に、前記高圧側の冷
媒が前記室内熱交換器（４）を通過して前記室外熱交換
器（９）に流入する第１通路と、前記高圧側の冷媒が前
記室内熱交換器（４）をバイパスして前記室外熱交換器
（９）に流入する第２通路（１３）とを形成することを
特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の車
両用ヒートポンプ装置。
【請求項９】前記第１通路および前記第２通路（１
３）を流れる冷媒の流量比を調整する弁手段（１１、１
２）を備えることを特徴とする請求項５または８に記載
の車両用ヒートポンプ装置。
【請求項１０】暖房モード時に室外熱交換器（９）に
て冷媒が吸熱し、室内熱交換器（４）にて冷媒が放熱す
るとともに、前記暖房モード時に前記室外熱交換器（９）が着霜する
と、圧縮機（５）から吐出された高圧側の冷媒を前記室
外熱交換器（９）に流入させ、前記室外熱交換器（９）
の除霜を行う車両用ヒートポンプ装置において、前記暖房モード時に前記室外熱交換器（９）の風下側熱
交換部（９２）よりも風上側熱交換部（９１）が優先的
に着霜するようになっており、車両走行時に前記室外熱交換器（９）の除霜を行うとき
は前記風下側熱交換部（９１）のみに前記高圧側の冷媒
を流すようにしたことを特徴とする車両用ヒートポンプ
装置。
【請求項１１】停車時に前記室外熱交換器（９）の除
霜を行うときは前記風下側熱交換部（９２）および風上
側熱交換部（９１）の両方に前記高圧側の冷媒を冷媒を
流すようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の車
両用ヒートポンプ装置。