(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを構成するコンプレッサ（６）、車室外コンデンサ（５）、車室内コンデンサ（４）、膨張弁（８）、および車室内エバポレータ（３）を冷媒配管によりこの順序で接続するとともに、前記コンプレッサ（６）から吐出された冷媒を前記車室外コンデンサ（５）を迂回して前記車室内コンデンサ（４）へ導くためのバイパス管（１１）と、前記コンプレッサ（６）から吐出される冷媒の流路を切り替えるため前記コンプレッサ（６）の下流の冷媒配管に設けられた冷媒流路切替手段（１０）とを有し、前記コンプレッサ（６）から吐出される冷媒を、冷房運転時には前記冷媒流路切替手段（１０）により前記車室外コンデンサ（５）へ導入し、暖房運転時には前記冷媒流路切替手段（１０）により前記バイパス管（１１）を通じて直接前記車室内コンデンサ（４）へ導入するようにした電気自動車用空調装置において、
前記車室内エバポレータ（３）の冷媒出口と前記コンプレッサ（６）の冷媒吸入口との間に配置される車室外エバポレータ（３０）と、
前記車室外エバポレータ（３０）を加熱する車室外エバポレータ加熱手段（３１）と、
前記車室内コンデンサ（４）の下流側に配置される空気温度センサ（５３）と、
外気温度を検出する外気温センサ（５２）と、
前記空気温度センサ（５３）により検出される空気温度に基づいて前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）のオン・オフ判断を行い、オン判断の場合に、前記外気温度に応じて設定される基準温度ＫＴＷに基づいて前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）を動作または停止させるように制御する制御手段（５０）と、を有することを特徴とする電気自動車用空調装置。
【請求項２】
前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）は、車載用電源からの電力供給により発熱する発熱体（３２）と、該発熱体（３２）から発生する熱を前記車室外エバポレータ（３０）へ伝達する熱伝達媒体（３３）と、を備え、
前記電気自動車用空調装置は、前記熱伝達媒体（３３）の温度を検出する熱伝達媒体温度センサ（４５）をさらに有し、
前記制御手段は、前記熱伝達媒体（３３）の温度が、前記基準温度ＫＴＷより所定の温度低い場合に、前記発熱体（３２）へ電力を供給し、前記熱伝達媒体（３３）の温度が、前記基準温度ＫＴＷの場合に電力を停止させることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用空調装置。
【請求項３】
前記制御手段（５０）は、暖房運転時に車室内に向けて送る空気を取り込む吸込口（１９）を通過する空気の少なくとも３０〜６０％より選択された所定割合以上が外気となるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車用空調装置。
【請求項４】
前記車室内エバポレータ（３）または前記車室外エバポレータ（３０）から冷媒が流出する側となる出口配管（１８）の温度を感知することにより前記膨張弁（８）の開度を制御する開度制御部材（４６）と、
前記開度制御部材（４６）を加熱して前記膨張弁（８）の開度を大きくする開度制御部材加熱手段（４７）と、
前記開度制御部材加熱手段（４７）の温度を検出する開度制御部材加熱手段温度センサ（４９）と、をさらに有し、
前記制御手段（５０）は、暖房運転時に前記開度制御部材加熱手段（４７）の温度に基づいて当該開度制御部材加熱手段（４７）を動作または停止させるように制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気自動車用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房用の温水熱源を持たない電気自動車用空調装置に関し、特に、冷媒が凝縮する際に発生する凝縮熱を利用して車室内の暖房を行うヒートポンプ式のものにおいて、外気温度が低い場合にも暖房性能の向上を図ることができる電気自動車用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行駆動源が電気モータである電気自動車は、高温のエンジン冷却水が利用できるガソリンエンジン車と比べて、暖房用の熱源となる熱エネルギーが小さい。そこで、従来、電気自動車用の空調装置として、冷房、暖房ともに冷媒を用いたサイクル運転、いわゆるヒートポンプサイクルの運転を行うことによって車室内の暖房を行い、さらに、窓曇りを防止しつつ車室内を暖房するという除湿暖房を可能にしたエアコンシステムが開発されている（たとえば、特開平５−２０１２４３号公報参照）。
【０００３】
この空調装置は、取り入れた空気を車室内に向かって送るためのダクト内に、上流側から順にエバポレータと主に暖房運転時に働くサブコンデンサとを配設し、ダクト外に、主に冷房運転時に働くメインコンデンサを配設して構成されている。そして、暖房運転時には、コンプレッサから吐出された冷媒は、メインコンデンサをバイパスして、コンプレッサ→サブコンデンサ→リキッドタンク→膨張弁→エバポレータ→コンプレッサという経路で冷媒が流れる。これにより、コンプレッサから吐出されたガス冷媒はサブコンデンサで凝縮液化されて放熱を行うため、エバポレータで冷却、除湿された空気は加熱されて車室内に吹き出されることになり、車室内が除湿暖房される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の電気自動車用空調装置にあっては、外気温度が低い場合（たとえば、外気温度０℃以下）において暖房性能が不足する傾向がある。すなわち、ダクト内に取り入れられる外気の温度が低いと、エバポレータが取入れ空気から熱を吸収しにくくなるため、エバポレータ内で冷媒の蒸発が十分に行われず、その分、サブコンデンサでも冷媒の凝縮（放熱能力）が不十分となる。換言すれば、エバポレータにおいて外部からの熱の汲上げがほとんどないため、エバポレータの過熱度（スーパーヒート）が確保されず、コンプレッサの仕事量がほとんどそのままサブコンデンサの放熱能力となる（成績係数ＣＯＰ≒１）。そのため、冷凍サイクル全体で見た場合、大幅な暖房効率の低下となり、暖房性能が不足することになってしまう。
【０００５】
このため、暖房に必要な能力を補助する必要があり、その方法としては、１．電気ヒータ暖房を併用する、２．ヒータにより水を暖めヒータコアにて暖房を行う、３．サイクルを循環する冷媒に熱を吸熱させエアコンシステムにて放熱させる、といった方法が考えられる。
【０００６】
１．の方法は簡単ではあるが、車室内に大電流または高電圧を入れることになるので、そのための車両安全対策が新たに必要になるといった欠点があった。また、２．の方法も、比較的簡単であるものの、車室内に、別途新たにもう一つの熱交換器を設置しなければならないといった欠点があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、上記３．の方法を採用した電気自動車用空調装置について、先に提案している（特願平９−１１４１７号参照）。すなわち、車室内エバポレータの冷媒出口と前記コンプレッサの冷媒吸入口との間に、車室外エバポレータを配置し、この車室外エバポレータを加熱する加熱手段を設けた電気自動車用空調装置を提案した。これにより、外気温が低い場合であっても常に車室外エバポレータの出口で適度な過熱度（スーパーヒート）を持たせることが可能となり、暖房性能を向上させることができる。
【０００８】
しかしながら、加熱手段により車室外エバポレータを加熱して暖房運転を行う場合には、コンプレッサの吐出冷媒の温度が一定温度以上に上昇して、このような冷媒温度の上昇を抑えるためのコンプレッサ周波数を低下させる制御を作動させてしまうことがあった。このため、結果的に暖房性能の向上を阻害することとなるといった問題があった。
【０００９】
本発明は、暖房用の温水熱源を持たないヒートポンプ式の電気自動車用空調装置における上記課題に着目してなされたものであり、外気温が低い場合においても、確実に暖房性能の向上を図ることができる電気自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、冷凍サイクルを構成するコンプレッサ（６）、車室外コンデンサ（５）、車室内コンデンサ（４）、膨張弁（８）、および車室内エバポレータ（３）を冷媒配管によりこの順序で接続するとともに、前記コンプレッサ（６）から吐出された冷媒を前記車室外コンデンサ（５）を迂回して前記車室内コンデンサ（４）へ導くためのバイパス管（１１）と、前記コンプレッサ（６）から吐出される冷媒の流路を切り替えるため前記コンプレッサ（６）の下流の冷媒配管に設けられた冷媒流路切替手段（１０）とを有し、前記コンプレッサ（６）から吐出される冷媒を、冷房運転時には前記冷媒流路切替手段（１０）により前記車室外コンデンサ（５）へ導入し、暖房運転時には前記冷媒流路切替手段（１０）により前記バイパス管（１１）を通じて直接前記車室内コンデンサ（４）へ導入するようにした電気自動車用空調装置において、前記車室内エバポレータ（３）の冷媒出口と前記コンプレッサ（６）の冷媒吸入口との間に配置される車室外エバポレータ（３０）と、前記車室外エバポレータ（３０）を加熱する車室外エバポレータ加熱手段（３１）と、前記車室内コンデンサ（４）の下流側に配置される空気温度センサ（５３）と、外気温度を検出する外気温センサ（５２）と、前記空気温度センサ（５３）により検出される空気温度に基づいて前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）のオン・オフ判断を行い、オン判断の場合に、前記外気温度に応じて設定される基準温度ＫＴＷに基づいて前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）を動作または停止させるように制御する制御手段（５０）と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の電気自動車用空調装置において、前記車室外エバポレータ加熱手段（３１）は、車載用電源からの電力供給により発熱する発熱体（３２）と、該発熱体（３２）から発生する熱を前記車室外エバポレータ（３０）へ伝達する熱伝達媒体（３３）と、を備え、前記電気自動車用空調装置は、前記熱伝達媒体（３３）の温度を検出する熱伝達媒体温度センサ（４５）をさらに有し、前記制御手段は、前記熱伝達媒体（３３）の温度が、前記基準温度ＫＴＷより所定の温度低い場合に、前記発熱体（３２）へ電力を供給し、前記熱伝達媒体（３３）の温度が、前記基準温度ＫＴＷの場合に電力を停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の電気自動車用空調装置において、前記制御手段は、暖房運転時に車室内に向けて送る空気を取り込む吸込口を通過する空気の少なくとも３０〜６０％より選択された所定割合以上が外気となるように制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気自動車用空調装置において、前記車室内エバポレータまたは前記車室外エバポレータから冷媒が流出する側となる出口配管の温度を感知することにより前記膨張弁の開度を制御する開度制御部材と、前記開度制御部材を加熱して前記膨張弁の開度を大きくする開度制御部材加熱手段と、前記開度制御部材加熱手段の温度を検出する開度制御部材加熱手段温度センサと、をさらに有し、前記制御手段は、暖房運転時に前記開度制御部材加熱手段の温度に基づいて当該開度制御部材加熱手段を動作または停止させるように制御することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である電気自動車用空調装置の概略構成図であり、（Ａ）は、暖房時の冷媒の流れを実線で示し、（Ｂ）は、冷房時の冷媒の流れを実線で示す。
【００１５】
この電気自動車用空調装置は、ブロア装置１により取り入れた空気（内気または外気）を車室内に向かって送るためのダクト２を有し、熱交換器として、ダクト２内には、上流側から順に、車室内エバポレータとしてのメインエバポレータ３と、主に暖房運転時に働く車室内コンデンサとしてのサブコンデンサ４とが配設され、ダクト２外には、主に冷房運転時に働く車室外コンデンサとしてのメインコンデンサ５が配設されている。ダクト２の一端には、吸込口１９から内気および／または外気を取り入れるためのインテークドア１６が回動自在に取り付けられ、また、ダクト２の他端には、フロントガラス内面に調和空気を吹き出すデフ吹出口、乗員の上半身に調和空気を吹き出すベント吹出口、乗員の足元に温風を吹き出すフット吹出口がそれぞれ設けられている（いずれも図示せず）。また、車室内に吹き出される空気の温度を調節するため、サブコンデンサ４の上流にはエアミックスドア１５が回動自在に取り付けられている。このエアミックスドア１５によって、サブコンデンサ４を通過した温風とこれを迂回した冷風との比率を調節してサブコンデンサ４の下流域で所望温度の空気を作り、またはサブコンデンサ４に空気が流通しないようにしている。
【００１６】
本実施の形態の空調装置においては、メインエバポレータ３の冷媒出口とコンプレッサ６の冷媒吸入口との間に、車室外エバポレータとしてのサブエバポレータ３０が配置されている。サブエバポレータ３０には、図示しない車載用電源（たとえば、ＤＣ３３６Ｖ）からの電力供給により発熱する発熱体としてのシーズヒータを有する車室外エバポレータ加熱手段としてのシーズヒータユニット３１が付設されている。サブエバポレータ３０およびシーズヒータユニット３１については、後に詳述する。
【００１７】
この空調装置が構成する冷凍サイクルは、前記サブエバポレータ３０を含めて、コンプレッサ６、メインコンデンサ５、サブコンデンサ４、リキッドタンク７、膨張弁８、およびメインエバポレータ３を冷媒配管で接続し、その中に冷媒を封入して構成されている。
【００１８】
また、暖房運転時と冷房運転時とで機能させるコンデンサ４，５を切り替えるため、メインコンデンサ５の入口側には、冷媒流路切替手段として、冷媒の流れを切り替えるための四方弁１０が設けられている。この四方弁１０には、メインコンデンサ５をバイパスするバイパス管１１と、主にメインコンデンサ５に滞留しているいわゆる寝込み冷媒をコンプレッサ６の吸入側に戻すための冷媒回収管１２とが接続されている。バイパス管１１は、メインコンデンサ５の出口とサブコンデンサ４の入口とをつなぐ配管１３に連結されている。図中符号２０〜２３はそれぞれ逆止弁である。また、メインコンデンサ５の背面には、これに熱交換用の空気を供給するためのコンデンサファン装置１４が配設されている。
【００１９】
四方弁１０の入口ポートはコンプレッサ６の吐出側と接続され、四方弁１０の３つの出力ポートは、それぞれ、メインコンデンサ５の入口、コンプレッサ６の吸入側（冷媒回収管１２）、メインコンデンサ５の出口（バイパス管１１）と接続されている。この四方弁１０によって、コンプレッサ６から吐出される冷媒をメインコンデンサ５へ導く冷房用回路と、コンプレッサ６から吐出される冷媒をメインコンデンサ５のバイパス管１１へ導く暖房用回路とが切り替えられる。
【００２０】
暖房用回路は、図１（Ａ）中の実線で示す経路、つまり、コンプレッサ６→サブコンデンサ４→リキッドタンク７→膨張弁８→メインエバポレータ３→サブエバポレータ３０→コンプレッサ６という経路で構成されている。すなわち、暖房運転時には、コンプレッサ６の吐出側とバイパス管１１とを接続する位置に四方弁１０を設定し、コンプレッサ６から吐出される冷媒をバイパス管１１側へ導いて、冷媒が前記経路に沿って循環する暖房サイクルを形成する。この循環過程において、コンプレッサ６から吐出されたガス冷媒はサブコンデンサ４で凝縮液化されて放熱を行うため、メインエバポレータ３で冷却、除湿された空気は加熱されて車室内に吹き出されることになり、車室内が除湿暖房される。このとき、車室内へ吹き出される空気の温度は、エアミックスドア１５の開度を調節することによって制御される。
【００２１】
一方、冷房用回路は、図１（Ｂ）中の実線で示す経路、つまり、コンプレッサ６→メインコンデンサ５→サブコンデンサ４→リキッドタンク７→膨張弁８→メインエバポレータ３→サブエバポレータ３０→コンプレッサ６という経路で構成されている。すなわち、冷房運転時には、コンプレッサ６の吐出側とメインコンデンサ５の入口とを接続する位置に四方弁１０を設定し、コンプレッサ６から吐出される冷媒をメインコンデンサ５側へ導いて、冷媒が前記経路に沿って循環する冷房サイクルを形成する。この循環過程において、メインエバポレータ３は熱交換により液冷媒を蒸発させて冷媒通路の周囲を通過する取入れ空気を冷却し、これによって車室内が冷房される。また、メインコンデンサ５は、メインエバポレータ３で奪った熱を空気との熱交換により外部に放出してガス冷媒を冷却し凝縮液化させる。なお、このとき、サブエバポレータ３０に付設されるシーズヒータユニット３１内の発熱体は発熱させない。また、サブコンデンサ４は、ミックスドア１５をフルクール側にすれば熱交換器としてほとんど機能しない。
【００２２】
図２は、図１に示されるサブエバポレータおよびシーズヒータユニットの詳細構成図である。図示のように、サブエバポレータ３０およびシーズヒータユニット３１は、ケーシング３８内に収容されており、このケーシング３８により、内部の保護と保温効果の向上とが図られている。なお、図中符号３８は、断熱材を示す。
【００２３】
サブエバポレータ３０の両端にはそれぞれ接続配管３５ａ，３５ｂが取り付けられている。一方の接続配管３５ａはメインエバポレータ３の出口側と接続され、もう一方の接続配管３５ｂはコンプレッサ６の吸入側と接続されている。
【００２４】
シーズヒータユニット３１は、車載用電源からの電力供給により発熱するシーズヒータ３２と、このシーズヒータ３２から発生する熱をサブエバポレータ３０へ伝達する熱伝達媒体とを備えている。この熱伝達媒体としては、長期間使用できる冷却液であるＬＬＣ（ロング・ライフ・クーラント）３３が使用される。
【００２５】
シーズヒータ３２は、発熱線（たとえば、コイル状のニクロム線）を保護管（シース）の中に入れ中間に耐熱性絶縁物を充填した発熱体であって、ここでは、たとえば、コイル形状に成形されている。シーズヒータ３２の両端にはそれぞれリード端子部が接続されており、車両電源（たとえば、ＤＣ３３６Ｖ）と接続される（いずれも図示せず）。
【００２６】
このシーズヒータ３２はタンク３４内に配設されており、ＬＬＣ３３はタンク３４内に封入される。
【００２７】
タンク３４には、流入側接続配管４１と流出側接続配管４２とが取り付けられており、これら接続配管４１，４２を含みＬＬＣ３３を循環させる循環経路４３がサブエバポレータ３０内を通過するように形成されている。したがって、サブエバポレータ３０において、ＬＬＣ３３と冷媒とが対向流となり、熱交換が行われるようになっている。また、循環経路４３のサブエバポレータ３０とタンク３４との間に、ＬＬＣ３３を循環させるためのポンプ４４が設けられる。このように、ポンプ４４をサブエバポレータ３０の位置から見て下流側に配置したので、タンク３４から流出されたＬＬＣ３３は、サブエバポレータ３０で低温低圧の冷媒と熱交換され温度が低下することとなる。このため、ポンプ４４に不必要に耐熱材を使用しなくても済み、コスト低減が図られている。
【００２８】
タンク３４の上部にはＬＬＣ３３をタンク３４の中へ注入するための注入口が設けられ、この注入口には、内部のＬＬＣ３３の温度が高温高圧となったときに作動する圧力調整弁を備えたキャップ機構３７が取り付けられている。
【００２９】
また、タンク３４に封入されたＬＬＣ３３の温度を検出するための熱伝達媒体温度センサ４５が設けられている。この熱伝達媒体温度センサ４５は、装置の小型化のため、タンク３４のキャップ機構３７と反対側に形成された凹部３４ａ内に配置されている。
【００３０】
図３は、サブエバポレータの出口配管に取り付けられた感温筒周辺を示す図、図４は、感温筒の加温制御の回路図である。
【００３１】
図１および図３に示すように、サブエバポレータ３０から冷媒が流出する側となる出口配管１８の温度を感知することにより膨張弁８の開度を制御する開度制御部材としての感温筒４６が取り付けられている。そして、感温筒４６を加熱して膨張弁８の開度を強制的に大きくする開度制御部材加熱手段としての感温筒ヒータ４７と、この感温筒ヒータ４７の表面温度を検出する開度制御部材加熱手段温度センサとしてのヒータ表面温度センサ４９とが設けられている。感温筒ヒータ４７としては、例えば正特性サーミスタが使用される。これらは、電気絶縁テープＴ等を介して感温筒４６に添着され、出口配管１８とともに断熱材４８により覆われている。したがって、感温筒４６を加熱することにより、冷媒流量を確保することが可能となっている。制御手段としてのオートアンプ５０は、シーズヒータ３２の動作中に、感温筒ヒータ４７の表面温度に基づいてリレー２１をオンまたはオフさせることにより、当該感温筒ヒータ４７を動作または停止させるように制御する。
【００３２】
図５は、この電気自動車用空調装置の暖房特性に関する電気的構成を示すブロック図である。
【００３３】
制御手段としてのオートアンプ５０は、この空調装置を総合的に制御する機能を有しており、マイコンを内蔵している。
【００３４】
オートアンプ５０には、サブエバポレータ３０内のＬＬＣ３３の温度を検出する熱伝達媒体温度センサ４５、外気温度を検出する外気温度センサ５２、サブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscを検出する空気温度センサ５３（図１参照）、ヒータ表面温度センサ４９、コンプレッサ６の回転周波数を検出するコンプレッサ周波数検出センサ５８等、その他各種のセンサが接続されている。そして、オートアンプ５０内には、運転モード判断部５４が設けられており、温度調節レバー位置や上記各種のセンサ等から暖房運転か冷房運転かの判断を行う。
【００３５】
また、オートアンプ５０には、シーズヒータ駆動部５５を介してシーズヒータ３２が接続されており、このシーズヒータ３２により加熱されるＬＬＣ３３を循環させるためのポンプ４４が、ポンプ駆動部５６を介して接続される。そして、前述した感温筒ヒータ４７も、リレー５１を介して接続されている。
【００３６】
さらに、ダクト２内に配設された各種ドア（たとえば、インテークドア１６、エアミックスドア、各吹出口を開閉するモードドア）を駆動する各種アクチュエータ（たとえば、インテークドア１６を駆動するインテークドアアクチュエータ５７、エアミックスドア１５を駆動するエアミックスドアアクチュエータ、モードドアを駆動するモードドアアクチュエータ）が接続されている。オートアンプ５０は、各種センサ等からの信号を入力し、これらを演算して、インテークドアアクチュエータ５７等を作動させ、吸込口１９の開度、吹出口位置などを総合的に制御する。
【００３７】
次に、この電気自動車用空調装置の暖房時の動作を、図６〜図１３を参照して説明する。
【００３８】
図６は、シーズヒータの制御フローチャートである。
図６に示すように、まず、暖房運転時には（ステップＳ１でＹＥＳ）、外気温度Ｔa が１０℃以下であるか否かが判断され（ステップＳ２）、外気温度Ｔa が１０℃以下である場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、コンプレッサ周波数によるシーズヒータについてのオン・オフ判断が行われる（ステップＳ３）。
【００３９】
このステップＳ３では、図７に示すように、周波数上昇時にはコンプレッサ周波数Ｈが７０Ｈｚのときにオフ判断からオン判断に変化し、一方、周波数下降時にはコンプレッサ周波数Ｈが６０Ｈｚのときにオン判断からオフ判断に変化するように判断が行われる。ここで用いられるコンプレッサ周波数Ｈは、温度調節レバー（ＰＴＣ）位置等から所定の補正を加えて算出されるものである。これにより、コンプレッサ６をある程度以上の周波数で運転させて暖房を行う必要がある場合にのみ、シーズヒータ３２をオンさせる制御が行われることになる。
【００４０】
ステップＳ３でのコンプレッサ周波数によるシーズヒータについてのオン・オフ判断がオン判断である場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。このステップＳ５では、サブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscによるシーズヒータ３２についてのオン・オフ判断の基準温度ＫＴscの設定が行われる。この基準温度ＫＴscは、温度調節レバー位置等から算出される車室内へ吹き出される空気の目標吹出温に基づいて設定される。但し、基準温度ＫＴscは、必ずＫＴsc≦５５℃となるように設定される。
【００４１】
次いで、ステップＳ６では、サブコンデンサの直下流の空気温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断が行われる。このステップＳ６では、図８に示すように、空気温度上昇時にはサブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscが基準温度ＫＴscのときにオン判断からオフ判断に変化し、一方、周波数下降時にはサブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscが基準温度ＫＴscより２℃低い温度のときにオフ判断からオン判断に変化するように判断が行われる。これにより、コンプレッサ６の吐出冷媒温度の過度の上昇を防止する。
【００４２】
ステップＳ６でのサブコンデンサの直下流の空気温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断がオン判断である場合には（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。このステップＳ８では、図９に示すグラフにしたがって、外気温度Ｔa に応じたＬＬＣ３３の温度Ｔw によるシーズヒータ３２についてのオン・オフ判断の基準温度ＫＴW の設定が行われる。
【００４３】
ステップＳ９では、外気温度に応じたＬＬＣ温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断が行われる。このステップＳ９では、図１０に示すように、ＬＬＣ温度上昇時にはＬＬＣ３２の温度Ｔw が基準温度ＫＴW のときにオン判断からオフ判断に変化し、一方、ＬＬＣ温度下降時にはＬＬＣ３２の温度Ｔw が基準温度ＫＴW より１０℃低い温度のときにオフ判断からオン判断に変化するように判断が行われる。これにより、コンプレッサ６の吐出冷媒温度の過度の上昇がより確実に防止される。
【００４４】
そして、ステップＳ９での外気温度に応じたＬＬＣ温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断がオン判断である場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、シーズヒータ３２およびポンプ４４がオンされる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００４５】
一方、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４でＮＯと判断された場合には、シーズヒータ３２とポンプ４４とはいずれもオフされ、ステップＳ１４でＮＯと判断された場合には、シーズヒータ３２はオフされるが、ポンプ４４はオン状態に設定される。また、熱伝達媒体温度センサ４５、空気温度センサ５３の故障時には、制御不可となるためシーズヒータ３２とポンプ４４とはいずれもオフされる（ステップＳ１３）。
【００４６】
なお、上記基準温度ＫＴscおよびＫＴW の値については、仕様等に応じて適宜若干の変更を行うことが可能である。
【００４７】
このように、サブエバポレータ３０をシーズヒータ３２によりＬＬＣ３２を介して加熱するようにしたので、たとえ外気温が低いためメインエバポレータ３内で冷媒の蒸発が十分に行われず、そのためメインエバポレータ３の出口で適度の過熱度が確保されずまたはメインエバポレータ３から液冷媒が流出したとしても、当該サブエバポレータ３０において、シーズヒータ３２によって加熱された熱伝達媒体であるＬＬＣ３３との熱交換により、冷媒は熱を有効に取り込んで加熱されることとなり、サブエバポレータ３０の出口で適度の過熱度を持たせることが可能となる。そして、この適度に過熱された冷媒がコンプレッサ６に吸入されて再度圧縮されることになるので、コンプレッサ６から吐出される冷媒はより高温の冷媒となって、サブコンデンサ４に供給されることになる。その結果、サブコンデンサ４で熱交換される空気はより高温となるため、より高い暖房性能が発揮され、いわゆる即暖性も向上する。
【００４８】
本実施の形態では特に、サブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscに基づいて、サブエバポレータ３０を加熱するためのシーズヒータ３２への電力を供給または停止させる制御を行うようにしたので、コンプレッサ６の吐出冷媒温度の過度の上昇を防止することが可能となる。したがって、車室内への吹出空気の温度を確保しつつ、コンプレッサ６の吐出冷媒温度が過度に上昇することによってコンプレッサ６の周波数を下げる制御がなされて結果的に暖房性能の低下をきたす事態を回避することができるようになる。これにより、低外気温時でも優れた暖房性能を発揮することが可能となる。
【００４９】
また、外気温度Ｔa に応じたＬＬＣ３３の温度Ｔw に基づいて、サブエバポレータ３０を加熱するためのシーズヒータ３２への電力を供給または停止させる制御を行うようにしたので、コンプレッサ６の吐出冷媒温度の過度の上昇をさらに確実に防止することが可能となり、低外気温時でも一層優れた暖房性能を発揮することが可能となる。また、常に必要量の発熱が行われ、省電力化を図りつつ、サブエバポレータの機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００５０】
図１１は、吸込口の制御フローチャートである。
図示のように、オートアンプ５０は、暖房運転時に（ステップＳ２１でＹＥＳ）、車室内に向けて送る空気（外気および／または内気）を取り込む吸込口を通過する空気の外気と内気との比率について、温度調節レバー（ＰＴＣ）位置等から通常の暖房時吸込口制御を行う（ステップＳ２２）。但し、ステップＳ２３で、算出された吸込口目標開度Ｘが、少なくとも３０〜６０％より選択された所定割合（ここでは好ましくは５０％）より小さい場合には（ステップＳ２３でＹＥＳ）、この吸込口目標開度Ｘを、強制的に前記所定割合に設定する制御を行う（ステップＳ２４）。ここで吸込口目標開度Ｘは、吸込口を通過する空気全体に対する外気の割合を示す。このように、吸込口を通過する空気のうち少なくとも前記所定割合以上が外気となるように制御したので、低湿度の外気を取り込むことにより窓曇りを確実に防止することが可能となる。
【００５１】
図１２は、感温筒ヒータの制御フローチャートである。
図１２に示すように、オートアンプ５０は、暖房時には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ヒータ表面温度センサ４９の検出値による感温筒ヒータ４７についてのオン・オフ判断を行う（ステップＳ３２）。なお、図６に示すシーズヒータ制御が行われ、シーズヒータユニット３１のポンプ４４が動作されている場合、あるいはシーズヒータ３２がオンされている場合に、このオン・オフ判断を行うように構成してもよい。
【００５２】
ステップＳ３２では、図１３に示すように、感温筒ヒータの表面温度上昇時にはヒータ表面温度Ｔh が基準温度（例えば６０℃）のときにオン判断からオフ判断に変化し、一方、感温筒ヒータの表面温度下降時にはヒータ表面温度Ｔh が基準温度（例えば５０℃）のときにオフ判断からオン判断に変化するように判断が行われる。なお、ヒータ表面温度Ｔh の上記基準温度は、適宜設定することができる。
【００５３】
そして、ステップＳ３４でのヒータ表面温度センサの検出値による感温筒ヒータについてのオン・オフ判断がオン判断である場合には（ステップＳ３３でＹＥＳ）、感温筒ヒータ４７がオンされる（ステップＳ３４）。
【００５４】
このように、シーズヒータユニット３１のポンプ４４が動作されるような暖房運転開始時に、感温筒ヒータ４７をオンさせて膨脹弁８の絞り状態を強制的に開放し、多量の冷媒をコンプレッサ６に帰還させて車室内を暖房するようにしたので、即暖性がさらに向上する。
【００５５】
しかも、上記のように膨脹弁８の感温筒４６をサブエバポレータ３０の出口配管１８に設けた場合には、サブエバポレータ３０で加熱された後の冷媒の温度によって冷媒流量が調整されるため、サブエバポレータ３０作動時にはより多量の冷媒が循環するようになり、より一層の暖房性能アップが図られる。
【００５６】
図１４は、膨脹弁の他の実施の形態である膨脹弁がバルブに内蔵された一体型膨脹弁を示す断面図である。
【００５７】
一体型膨脹弁８０は、図１に示す膨脹弁８に代えて図中符号ａで示す箇所に配置される。図１４に示すように、一体型膨脹弁８０の第１流路８７内には、コンデンサからの高圧の冷媒を断熱膨脹させる隘路部８９があり、球状の弁体９０により隘路部８９の一端の弁座９１の開度が調節される。弁体９０は、ロッド９２を介してバルブケーシングの外に設置される感温部９３のダイヤフラム９４と連動する。ダイヤフラム９４の上面には、第２流路８８内を通過する冷媒の温度により膨脹収縮する封入気体が接しており、下面には第２流路８８内を通過する冷媒が接している。したがって、第２流路８８内の冷媒温度が高くなると、封入気体が膨脹し、ダイヤフラム９４が上面から押され、弁体９０が開くようになっている。この一体型膨脹弁８０の感温部９３の外面には、感温筒ヒータ８６が添着され、これらは断熱材４８により覆われている。オートアンプ５０は、シーズヒータ３２の動作中に、感温筒ヒータ８６の表面温度に基づいて当該感温筒ヒータ８６を動作または停止させるように制御する。
【００５８】
このような一体型膨脹弁８０を使用した場合にも、感温筒ヒータ８６により感温部９３を加熱することにより、冷媒流量を確保することが可能となる。また、一体型膨脹弁８０によれば、長い感温筒を使用しなくても済み、組立性も向上する。
【００５９】
（実験例１）
図１５は、サブコンデンサ４の直下流の空気温度Ｔscによるシーズヒータ３２についてのオン・オフ制御（以下、ＴＳＣ制御という。）を行うときの基準温度ＫＴscを決定するための実験結果を示す図である。図１５では、図中ｔ1 期間は、前述した基準温度ＫＴscを６０℃とし、ｔ2 期間は、基準温度ＫＴscを５５℃として、コンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd とフット吹出温度ＴF とを示している。但し、外気温度−２０℃で感温筒の加熱を行う。また、ダクト２内に空気を送るための送風ファンは、１０．５Ｖの電圧を印加してＨｉ（ハイレベル）とした。
【００６０】
図１５の結果によれば、前者の制御では、コンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd が８０℃を大きく超えてしまい、コンプレッサ周波数を低下させる制御であるコンプレッサ周波数制限が入る可能性がある。一方、後者の制御では、コンプレッサ周波数制限も入らず、所定温度範囲内のフット吹出温度ＴF を確保することができることがわかる。
【００６１】
（実験例２）
図１６は、外気温度−１０℃におけるウォームアップ動作と温度調節レバー（ＰＴＣ）のフルホット位置から中間位置への変化における制御性とを評価するための実験結果を示す図である。但し、感温筒の加熱を行うとともに、上記ＴＳＣ制御を行うこととした。また、図示のように、コンプレッサ６の吸気温度が高くなり、ＴＳＣ制御のみではコンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd の上昇が激しくなるため、図中ｔ3 期間では、ＬＬＣ３３の温度によるシーズヒータ３２についてのオン・オフ制御（以下、ＴＷ制御という。）を加えた。
【００６２】
図１６の結果によれば、前述した基準温度ＫＴW を２０℃としてＴＷ制御を追加することにより、コンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd を約８０℃以下に抑えつつ、所定温度範囲内のフット吹出温度ＴF を確保することができることがわかる。
【００６３】
（実験例３）
図１７は、外気温度０℃におけるウォームアップ動作と温度調節レバー（ＰＴＣ）のフルホット位置から中間位置への変化における制御性とを評価するための実験結果を示す図である。但し、感温筒の加熱を行うとともに、上記ＴＳＣ制御を行うこととした。
【００６４】
図１７の結果によれば、前述した基準温度ＫＴW を１５℃としてＴＷ制御を追加することにより、コンプレッサ６の吐出冷媒温度Ｔd を約８０℃以下に抑えつつ、所定温度範囲内のフット吹出温度ＴF を確保することができることがわかる。
【００６５】
（実験例４）
図１８は、外気温度１０℃におけるウォームアップ動作を評価するための実験結果を示す図である。ここで、シーズヒータ３２はオフとし、また、温度調節レバー（ＰＴＣ）はフルホット位置とした。但し、感温筒の加熱を行った。
【００６６】
図１８の結果によれば、シーズヒータ３２を動作させずに実施したが、フット吹出温度ＴF は、暖房開始後１０分で５０℃を超え、乗員のフィーリング上問題なく、１０℃の外気温度では、シーズヒータ３２を動作させる必要はないことがわかる。
【００６７】
また、上記実験例２〜４より、ＴＷ制御は、外気温Ｔa に応じたＬＬＣ３３の温度Ｔw に基づいて、サブエバポレータ３０を加熱するためのシーズヒータ３２への電力を供給または停止させる制御を行うのが望ましいことがわかった。
【００６８】
（実験例５）
上記制御を含む電気自動車用空調装置の暖房性能の実験結果を以下に示す。
【００６９】
【表１】
0003949263.tif 000002
【００７０】
このように、低外気温時において、きわめて良好な暖房性能を実現することができ、しかも、デフロスト試験の結果も良好で、窓曇りの防止をも図ることができた。
【００７１】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明を限定するために記載されたものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述した実施の形態では、サブエバポレータ３０をタンク３４の外に配置し、タンク３４内のシーズヒータ３２で温められたＬＬＣ３３が循環経路４３によりサブエバポレータ３０に導かれて熱交換が行われた後にポンプ４４に流入するように構成したが、本発明は、このような構成に限られるものではなく、ＬＬＣが封入されたタンク内にサブエバポレータとシーズヒータとの双方を収容し、このタンクに循環経路を接続してポンプによりＬＬＣを循環させるように構成した電気自動車用空調装置に対しても適用可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、車室内コンデンサの下流側の空気温度に基づいて、車室外エバポレータを加熱するための車室外エバポレータ加熱手段を動作または停止させる制御を行うようにしたので、コンプレッサの吐出冷媒温度の過度の上昇を防止することが可能となる。したがって、車室内への吹出空気の温度を確保しつつ、コンプレッサの吐出冷媒温度が過度に上昇することによってコンプレッの周波数を下げる制御がなされて結果的に暖房性能の低下をきたす事態を回避することができるようになる。これにより、低外気温時でも優れた暖房性能を発揮することが可能となる。また、加熱手段を動作または停止させる基準となる基準温度を外気温度に応じて設定することにより、常に必要量の発熱を行い、省電力化を図りつつ車室外エバポレータの機能を十分に発揮させることができる。
【００７３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、外気温度に応じた熱伝達媒体の温度に基づいて、車室外エバポレータを加熱するためのシーズヒータへの電力を供給または停止させる制御を行うようにしたので、コンプレッサの吐出冷媒温度の過度の上昇をさらに確実に防止することが可能となり、低外気温時でも一層優れた暖房性能を発揮することが可能となる。また、常に必要量の発熱が行われ、省電力化を図りつつ、車室外エバポレータの機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００７４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果に加え、低湿度の外気を取り込むことにより窓曇りを確実に防止することが可能となる。
【００７５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３記載の発明の効果に加え、暖房運転開始時に開度制御部材加熱手段を動作させて膨脹弁の絞り状態を強制的に開放し、多量の冷媒をコンプレッサに帰還させて車室内を暖房するようにしたので、即暖性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態である電気自動車用空調装置の概略構成図であり、（Ａ）は、暖房時の冷媒の流れを実線で示し、（Ｂ）は、冷房時の冷媒の流れを実線で示す。
【図２】  図１に示されるサブエバポレータおよびシーズヒータユニットの詳細構成図である。
【図３】  サブエバポレータの出口配管に取り付けられた感温筒周辺を示す図である。
【図４】  感温筒の加温制御の回路図である。
【図５】  電気自動車用空調装置の暖房特性に関する電気的構成を示すブロック図である。である。
【図６】  シーズヒータの制御フローチャートである。
【図７】  コンプレッサ周波数によるシーズヒータについてのオン・オフ制御を示す図である。
【図８】  サブコンデンサの直下流の空気温度によるシーズヒータについてのオン・オフ制御を示す図である。
【図９】  外気温に応じたＬＬＣ温度によるシーズヒータについてのオン・オフ判断の基準温度を示す図である。
【図１０】  外気温に応じたＬＬＣ温度によるシーズヒータについてのオン・オフ制御を示す図である。
【図１１】  吸込口の制御フローチャートである。
【図１２】  感温筒ヒータの制御フローチャートである。
【図１３】  ヒータ表面温度センサの検出値による感温筒ヒータについてのオン・オフ制御を示す図である。
【図１４】  膨脹弁の他の実施の形態である膨脹弁がバルブに内蔵された一体型膨脹弁を示す断面図である。
【図１５】  ＴＳＣ制御を行うときの基準温度を決定するための実験結果を示す図である。
【図１６】  外気温度−１０℃におけるウォームアップ動作と温度調節レバーのフルホット位置から中間位置への変化における制御性とを評価するための実験結果を示す図である。
【図１７】  外気温度０℃におけるウォームアップ動作と温度調節レバーのフルホット位置から中間位置への変化における制御性とを評価するための実験結果を示す図である。
【図１８】  外気温度１０℃におけるウォームアップ動作を評価するための実験結果を示す図である。
【符号の説明】
３…メインエバポレータ（車室内エバポレータ）、
４…サブコンデンサ（車室内コンデンサ）、
５…メインコンデンサ（車室外コンデンサ）、
６…コンプレッサ、
７…リキッドタンク、
８…膨脹弁、
１０…四方弁（冷媒流路切替手段）、
１１…バイパス管、
１８…出口配管、
３０…サブエバポレータ（車室外エバポレータ）、
３１…シーズヒータユニット（車室外エバポレータ加熱手段）、
３２…シーズヒータ（発熱体）、
３３…ＬＬＣ（熱伝達媒体）、
４４…ポンプ、
４５…熱伝達媒体温度センサ、
４６…感温筒（開度制御部材）、
４７…感温筒ヒータ（開度制御部材加熱手段）、
４９…ヒータ表面温度センサ（開度制御部材加熱手段温度センサ）、
５０…オートアンプ（制御手段）、
５２…外気温センサ、
５３…空気温度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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