(57)【要約】【課題】  簡易な構成で、かつ十分に除霜することができる電動車両用空調装置を提供する。【解決手段】  圧縮手段と、室内熱交換器と、凝縮手段と、室外熱交換器とを有するヒートポンプ回路を備え、電動車両の車室内に冷暖房風を供給する電動車両用空調装置であって、室外熱交換器には、その表面に付着した霜を除去する機械的除去手段が設けられ、車両が走行可能状態である場合に、機械的除去手段を作動させる制御部を有する。【選択図】図３
2014156236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮手段と、室内熱交換器と、膨張手段と、室外熱交換器とを有するヒートポンプ回路を備え、電動車両の車室内に冷暖房風を供給する電動車両用空調装置であって、
前記室外熱交換器には、その表面に付着した霜を除去する機械的除去手段が設けられ、
車両が走行可能状態である場合に、該機械的除去手段を作動させる制御部を有することを特徴とする電動車両用空調装置。
【請求項２】
降雨又は降雪を検知する検知手段をさらに備え、
前記制御部は、前記検知手段により降雨又は降雪が検知されると、前記機械的除去手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の電動車両用空調装置。
【請求項３】
前記検知手段は、ワイパーの作動を検知することにより、降雨又は降雪を検知することを特徴とする請求項２に記載の電動車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ワイパーの作動頻度に応じて前記機械的除去手段を作動させることを特徴とする請求項３に記載の電動車両用空調装置。
【請求項５】
車速を検出する車速検出手段をさらに備え、
前記制御部は、車速に応じて前記機械的除去手段を作動させることを特徴とする請求項４に記載の電動車両用空調装置。
【請求項６】
外気温を検出する外気温検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記車両が走行可能状態になり、かつ、外気温が所定温度以下である場合には、前記機械的除去手段を作動させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動車両用空調装置。
【請求項７】
前記機械的除去手段は、ブラシ状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷暖房に用いることができる空調装置としてヒートポンプ回路を備えた電動車両がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、ヒートポンプ回路として、圧縮器、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器を含み、これらが冷媒管で接続され、圧縮器から送出された冷媒が圧縮器へ流入して循環するように構成されたものが開示されている。
【０００３】
このようなヒートポンプ回路では、暖房時には室外熱交換器に着霜してしまうので除霜する必要がある。特許文献１に記載された空調装置では、暖房時には、除霜を行いつつ、短い時間で除霜を終えることができるように、加熱器で冷媒を加熱し、これをバイパス路に流して室外熱交換器に導くように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７６５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このように加熱した冷媒で室外熱交換器を加熱したとしても、十分には除霜できず、暖房性能を回復するには時間がかかり、その結果車内を所定の暖房状態とするまで時間がかかってしまうという可能性があるという問題がある。また、上記の空調装置では加熱器を設けて除霜を行うことができるように構成するためにヒートポンプ回路自体の構成が複雑であり、製造コストがかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、簡易な構成で、かつ十分に除霜することができる電動車両用空調装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動車両用空調装置は、圧縮手段と、室内熱交換器と、膨張手段と、室外熱交換器とを有するヒートポンプ回路を備え、電動車両の車室内に冷暖房風を供給する電動車両用空調装置であって、前記室外熱交換器には、その表面に付着した霜を除去する機械的除去手段が設けられ、車両が走行可能状態である場合に、該機械的除去手段を作動させる制御部を有することを特徴とする。
【０００８】
前記室外熱交換器には、その表面に付着した霜を除去する機械的除去手段が設けられ、車両が走行可能状態である場合に、該機械的除去手段を作動させる制御部を有することで、簡易な構成で、かつ十分に除霜することができる。
【０００９】
降雨又は降雪を検知する検知手段をさらに備え、前記制御部は、前記検知手段により降雨又は降雪が検知されると、前記機械的除去手段を作動させることが好ましい。
【００１０】
前記検知手段は、ワイパーの作動を検知することにより、降雨又は降雪を検知することが好ましい。
【００１１】
前記制御部は、前記ワイパーの作動頻度に応じて前記機械的除去手段を作動させることが好ましい。前記ワイパーの作動頻度に応じて前記機械的除去手段を作動させることで、降雨量又は降雪量に応じて、即ち着霜量に応じて除霜することができ、電力消費を抑制することができる。
【００１２】
車速を検出する車速検出手段をさらに備え、前記制御部は、車速に応じて前記機械的除去手段を作動させることが好ましい。車速に応じて前記機械的除去手段を作動させることで、着霜量に応じて除霜することができ、電力消費を抑制することができる。
【００１３】
外気温を検出する外気温検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記車両が走行可能状態になり、かつ、外気温が所定温度以下である場合には、前記機械的除去手段を作動させることが好ましい。前記車両が走行可能状態になり、かつ、外気温が所定温度以下である場合には、着霜の可能性があるので前記機械的除去手段を作動させることで除霜することができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態としては、前記機械的除去手段は、ブラシ状であることが挙げられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動車両用空調装置によれば、簡易な構成で、かつ十分に除霜することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電動車両用空調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】除霜ブラシの作動を決定するための表である。
【図３】電動車両用空調装置による除霜時の作動について説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の電動車両用空調装置について図１〜３を用いて説明する。
【００１８】
本発明の電動車両用空調装置（以下、空調装置とする）１は、電動車両である電気自動車に設けられている。空調装置１は、圧縮手段１１と、室内熱交換器１２と、膨張弁１３と、室外熱交換器１４とが、冷媒の流路を構成する配管１５により接続されてなるヒートポンプ回路２を備える。
【００１９】
空調装置１では、圧縮手段１１は、電動コンプレッサであり、冷媒を圧縮することで高温高圧とし、送出する。なお、配管１５には図示しない冷媒流動路の切替手段が設けられている。この切替手段を切り換えることで、圧縮手段１１から送出される冷媒を、冷房時には室外熱交換器１４へ、暖房時には室内熱交換器１２へと流入させることができるように構成されている。
【００２０】
室内熱交換器１２は、室内熱交換器を流れる冷媒と室内空気とを熱交換する。ここで、室内空気とは図示しないブロアファンにより送風された車室内空気である。これにより、暖房時には温風を、冷房時には冷風を車室内に供給することができる。
【００２１】
膨張弁（膨張手段）１３は、冷媒を膨張させることで低温低圧とし、送出する。
【００２２】
室外熱交換器１４は、室外熱交換器１４を流れる冷媒と室外の空気とを熱交換する。これにより、暖房時には冷風が車室外に送風され、冷房時には温風が車室外に送風される。
【００２３】
また、空調装置１には、かかる空調装置１を制御するＥＣＵ１６が設けられている。ＥＣＵ１６は、車両の統合制御を行うものであり、乗員からの冷暖房指示が入力されると、この指示に従って空調装置１を作動させる。
【００２４】
このような空調装置１では、冷房時には、圧縮手段１１を駆動して圧縮手段１１からの高温高圧の冷媒を室外熱交換器１４に流入させる。冷媒は、室外熱交換器１４で外気と熱交換して放熱され、膨張弁１３でさらに温度を低下し、室内熱交換器１２で車室内の空気と熱交換することで、冷風を車室内に供給することができる。そして、熱交換した冷媒は、再度圧縮手段１１に流入する。
【００２５】
また、空調装置１では、暖房時には、切替手段を切替えた状態で圧縮手段１１を駆動して圧縮手段１１からの高温高圧の冷媒を室内熱交換器１２に流入させる。室内熱交換器１２で車室内の空気と熱交換され、これにより温風を車室内に供給することができる。熱交換された冷媒は、膨張弁１３を通過して低圧低温となり、さらに室外熱交換器１４で外気と熱交換され、圧縮手段１１に再度流入する。
【００２６】
かかる空調装置１では、暖房時に、室外熱交換器１４を流れる冷媒が０℃以下の低温であるか、又は室外熱交換器１４に流入する空気の温度が０℃以下の低温である条件で、空気中の水滴等が室外熱交換器１４の表面、即ち室外熱交換器１４の表面のフィン部分に付着して着霜する。着霜すると、室外熱交換器１４での熱交換性能が低下して暖房効率が低下してしまうので、着霜を抑制し、かつ、着霜した場合には除霜を行うことが必要である。
【００２７】
そこで、本実施形態にかかる空調装置１では、室外熱交換器１４の室外側表面には、機械的除去手段である除霜ブラシ２１が設けられている。除霜ブラシ２１は、室外熱交換器１４の表面のフィン部分に対応して構成されている。
【００２８】
また、本実施形態にかかる空調装置１は、この除霜ブラシ２１の作動を制御する制御部２２を備える。制御部２２は、所定のタイミングで除霜ブラシ２１を作動させ、着霜を抑制し、かつ、着霜した場合には除霜を行う。除霜ブラシ２１の作動は、除霜ブラシ２１を回転させつつ、フィンの所定領域を上下左右に往復させることで行う。
【００２９】
制御部２２について詳細に説明する。
【００３０】
制御部２２は、車外（外気）の温度を検出する外気温センサＳＡと、室外熱交換器１４の上流及び下流側の冷媒の温度をそれぞれ検出する冷媒温度センサＳＢ、ＳＣとを備える。また、制御部２２は、車速を検出する車速センサＳＤと、車両に設けられたワイパーの作動を検出する検出部ＳＥとを備える。
【００３１】
制御部２２は、着霜の可能性がある場合、及び着霜したと判定された場合に除霜を行うものであり、初めに着霜の可能性がある場合について説明する。
【００３２】
制御部２２は、車両が走行開始可能状態となると、外気温センサＳＡで検出された温度が所定温度以下であるかどうかを判定する。外気温センサＳＡで検出された温度が所定温度以下であれば、制御部２２は、除霜ブラシを所定時間作動させる。車両の始動時において外気温が所定温度以下である場合には、着霜している可能性が高いからである。ここで、走行開始可能状態とは、本実施形態のような電気自動車であれば、車両の電源をオンとした状態をいう。
【００３３】
この場合には、除霜ブラシは低頻度で作動させる。ここで除霜ブラシの頻度とは、所定時間に対し、除霜ブラシでフィンの所定領域の往復作動を何回行うかを意味し、高頻度である場合には、所定時間に対し、除霜ブラシでフィンの所定領域の往復作動を所定回数行い、低頻度である場合には、除霜ブラシでフィンの所定領域の往復作動を所定回数よりも少なく行うことをいう。
【００３４】
また、制御部２２は、検出部ＳＥがワイパーの作動を検出した場合には、降雨又は降雪があり、この場合にはより着霜の可能性が高いとして除霜ブラシを作動させる。ワイパーの作動は、所定時間ワイパーの作動が行われたかどうかにより判定され、例えばワイパーが一回だけ往復作動をした場合は除かれる。
【００３５】
この場合に、除霜ブラシをどのような頻度で作動させるかは、制御部２２がワイパーの作動状況と、車速とにより決定する。本実施形態では、制御部２２は、図２に示すような表を図示しない記録部に有しており、この表に基づいて除霜ブラシの作動頻度を決定する。図２に示す表では、同じ車速でもワイパーの作動頻度が高くなるほど除霜ブラシの頻度は高くなる。これは、ワイパーの作動頻度が高くなれば、着霜の可能性がより高いので除霜ブラシの作動頻度を高める必要があるからである。
【００３６】
また、ワイパーの作動頻度が一定であっても、車速が早くなるほど除霜ブラシの頻度は高くなる。これは、車速が早いと車両に対する降雪量及び降雨量が多くなるから、着霜の可能性がより高いので除霜ブラシの作動頻度を高める必要があるからである。
【００３７】
制御部２２は、車速センサＳＤから車速を検出し、かつ、検出部ＳＥからワイパーの作動頻度を検出し、これらと図２に示す表から、除霜ブラシの頻度を決定する。
【００３８】
この制御部２２が決定する除霜ブラシの作動は、ワイパーが停止するまで行われる。
【００３９】
また、上記のように制御部２２は、着霜したと判定された場合にも除霜を行う。着霜判定は、室外熱交換器１４の上流及び下流側の冷媒の温度をそれぞれ検出する冷媒温度センサＳＢ、ＳＣの温度差が所定値以下であるかどうかにより着霜判定を行う。即ち、着霜している場合には冷媒の熱交換が十分に行われていないと考えられるので、冷媒温度センサＳＢ、ＳＣの温度差が所定値以下となるので、制御部２２はこれらの温度差から着霜判定を行っている。
【００４０】
制御部２２は、着霜判定を行い、着霜していると判定した場合には、除霜ブラシ２１を作動させる。この場合は、実際に着霜していると考えられるので、除霜ブラシ２１の作動は高頻度で行う。この除霜ブラシの作動は、着霜が除去されるまで行われる。
【００４１】
このように除霜ブラシ２１と制御部２２を有することで、本実施形態では、簡易な構成で除霜を行うことができる。また、この除霜を行っている間、ヒートポンプ回路２における暖房動作が除霜により妨げられないので、暖房効率を高めることが可能である。
【００４２】
さらに、本実施形態では、ワイパーの作動や車速に基づいて着霜の状態を適切に推定して必要に応じて除去することができるので、より暖房効率を高めることが可能であり、この場合の検出手段は予め車両が有しているものであるので、簡易に構成することができる。また、着霜の状態を適切に推定して除去することから、消費電力も抑制できる。
【００４３】
かかる制御部２２の作動について、図３に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００４４】
初めに、車両の電源が入る（キーオン）と、ＥＣＵ１６から作動開始指示が入力され制御部２２が作動を開始する。初めに、ステップＳ１では、制御部２２は、外気温センサＳＡから取得された外気温（ＴＯ）が所定の温度（ＴＩ）以下であるかどうかを判定する。外気温（ＴＯ）が所定の温度（ＴＩ）以下である場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２へ進む。外気温（ＴＯ）が所定の温度（ＴＩ）よりも高い場合（ＮＯ）、ステップＳ５へ進む。
【００４５】
ステップＳ２では、制御部２２は、低頻度で除霜ブラシを作動させる。ステップＳ３へ進む。
【００４６】
ステップＳ３では、制御部２２は、除霜ブラシを作動させてから所定時間が経過しているか否かを判断する。所定時間を経過している場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４へ進む。所定時間を経過していない場合（ＮＯ）、ステップＳ２へ戻る。
【００４７】
ステップＳ４では、所定時間が経過しているので除霜ブラシを停止させる。ステップＳ５へ進む。
【００４８】
ステップＳ５では、制御部２２は、暖房が実施されているかを判定する。暖房が実施されている場合（ＹＥＳ）、ステップＳ６へ進む。暖房が実施されていない場合（ＮＯ）、ステップＳ５へ戻る。
【００４９】
ステップＳ６では、制御部２２は、着霜判定を行う。着霜判定により着霜していると判断した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ７へ進む。着霜していないと判断した場合（ＮＯ）、ステップＳ１０へ進む。
【００５０】
ステップＳ７では、制御部２２は除霜ブラシを作動させる。ステップＳ８へ進む。
【００５１】
ステップＳ８では、制御部２２は着霜が除去されたかどうかを判定する。着霜が除去された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ９へ進む。着霜が除去されていない場合（ＮＯ）、ステップＳ７へ戻る。
【００５２】
ステップＳ９では、着霜が除去されたので、除霜ブラシを停止させる。ステップＳ１０へ進む。
【００５３】
ステップＳ１０では、ワイパーが所定の作動を行ったかどうかを判定する。所定の作動を行った場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１１へ進む。所定の作動を行っていない場合（ＮＯ）、ステップＳ５へ戻る。
【００５４】
ステップＳ１１では、制御部２２は、除霜ブラシの作動頻度を、車速とワイパーの稼働状況から決定する。ステップＳ１２へ進む。
【００５５】
ステップＳ１２では、制御部２２は、ステップＳ１１で決定された除霜ブラシの作動頻度に従って除霜ブラシを作動させる。ステップＳ１３へ進む。
【００５６】
ステップＳ１３では、制御部２２は、ワイパーが停止しているかどうかを判断する。ワイパーが停止している場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１４へ進む。ワイパーが作動中であれば（ＮＯ）、ステップＳ１１へ戻る。
【００５７】
ステップＳ１４では、制御部２２は、ワイパーが停止しているので、降雨又は降雪はないとして除霜ブラシを停止させる。ステップＳ５へ戻る。
【００５８】
その後は、このステップＳ５以降の制御が車両が走行停止状態、即ち電気自動車の電源がオフとなるまで繰り返される。
【００５９】
このように、本実施形態では、空調装置１が除霜ブラシ及びこれを作動させる制御部２２を有することで、着霜の可能性がある場合、及び着霜した場合に除霜ブラシ２１を作動させて除霜することができる。この場合に、ヒートポンプ回路２における暖房動作が除霜により妨げられないので、暖房効率を高めることが可能である。さらに、ワイパーの作動や車速に基づいて着霜の状態を適切に推定して除去することができるので、より暖房効率を高めることが可能である。
【００６０】
機械的除去手段は、本実施形態ではブラシ状の除霜ブラシ２１としたが、室外熱交換器１４のフィン面に付着した霜を機械的に除去することができれば除霜方法や形状は問わない。例えば室外熱交換器１４のフィン面を振動させることで除霜するものであってもよい。この他、洗浄手段により除霜を行ってもよい。例えば、熱交換器を洗浄するための不凍液（ウォッシャー液）などの流体を噴射することで行うことも可能である。また、機械的除去手段としては、他にワイパーブレードなどのブレードを用いてもよい。
【００６１】
本実施形態では、降雨又は降雪を検知する検知手段としてワイパーの作動を検知するセンサを設けたが、これに限定されない。レインセンサなどで降雨又は降雪を検知することも可能である。この場合には、さらにレインセンサで降雨量又は降雪量を検出して、その降雨量又は降雪量に応じて除霜ブラシ２１を作動させても良い。
【００６２】
制御部２２は、ワイパーの作動状況と車速とにより除霜ブラシ２１の作動度合いを決定したが、これに限定されない。ワイパーの作動状況と車速とのいずれかにより除霜ブラシ２１の作動度合いを決定してもよい。
【００６３】
本実施形態では、ワイパーの作動を検出部ＳＥで検出し、また、車速を車速センサＳＤで検出したが、これに限定されない。例えば、ＥＣＵ１６にワイパーの作動を示す信号や車速を示す信号が入力された場合にこれらをＥＣＵ１６から制御部２２へ入力するように構成してもよい。
【００６４】
ステップＳ２における除霜ブラシの作動頻度は、本実施形態では低頻度としたが、これに限定されない。車種毎に設定することができ、例えば高頻度で行っても良い。
【００６５】
また、空調装置１としては、上述した実施形態に限定されない。例えば、本実施形態では配管に切替手段が設けられていて冷媒の流動通路を変更したが、圧縮手段に切替弁に設けられていてもよいし、複数の冷媒の流動通路を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の電動車両用空調装置は、簡易な構成で、かつ十分に除霜することができる。従って、産業機械製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１            空調装置
２            ヒートポンプ回路
１１          圧縮手段
１２          室内熱交換器
１３          膨張弁
１４          室外熱交換器
１５          配管
１６          ＥＣＵ
２１          除霜ブラシ
２２          制御部
ＳＡ          外気温センサ
ＳＢ，ＳＣ    冷媒温度センサ
ＳＤ          車速センサ
ＳＥ          検出部
【図２】
2014156236.tif 000003
【図３】
2014156236.tif 000004
【図１】
2014156236.tif 000005