(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサで高温・高圧とした熱交換媒体を車内側熱交換器、車外側熱交換器の順で循環させることにより暖房運転を行なうに際し、前記車外側熱交換器に取り付けた着霜検出センサからの検出温度に基づいて前記車外側熱交換器の着霜が検出されれば、四方弁を切り替えることにより、熱交換媒体を逆循環させて前記車外側熱交換器から除霜するようにした電気自動車用空調装置において、
前記着霜検出センサを、車外側熱交換器の近傍に設けたファンからの送風及び走行風が吹き付けられない位置であって、暖房運転開始直後に、熱交換媒体が車外側熱交換器内に流入する際に発生する初期温度乱れが生じる範囲以外の位置に設け、
前記着霜検出センサからの検出温度が、車外側熱交換器に着霜が発生したと判断される設定値以下となっても、検出温度のばらつき度合がある一定範囲を超えていれば暖房運転を続行する除霜制御手段を設けたことを特徴とする電気自動車用空調装置。
【請求項２】
前記着霜センサを、前記車外側熱交換器以外からの熱影響を遮断する断熱部材で被覆した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】
暖房運転開始から所定時間経過した後に着霜判断を行う除霜制御手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の電気自動車用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気自動車用空調装置の除霜手段、特に、車外側熱交換器での着霜を正確に検出することのできる着霜検出センサを備えた除霜手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車用空調装置では、四方弁を暖房サイクルに切り替え、バッテリー電源を利用してコンプレッサを駆動することにより熱交換媒体を車内側熱交換器、車外側熱交換器の順で循環させ、暖房運転を行なうようにしている。この暖房運転では、車外側熱交換器において周囲雰囲気から吸熱しているため、外気温度が非常に低ければ、この車外側熱交換器の表面に着霜し、熱交換効率が悪化するという問題がある。
【０００３】
このため、従来では、前記車外側熱交換器に着霜検出センサを設け、この着霜検出センサでの検出温度に基づいて車外側熱交換器の着霜の有無を推測し、着霜していると判断されれば、四方弁を切り替えて冷房サイクルとすることにより、除霜するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記着霜検出センサの取付位置の違いによって検出温度に大きな差が生じ、誤動作により車外側熱交換器に着霜していないにも拘わらず、除霜運転を開始するという問題がある。
例えば、着霜検出センサを、ファンからの送風あるいは走行風の当たる位置に設けた場合、車外側熱交換器の温度が非常に低温となって着霜が発生しているにも拘わらず、吹き付けられる空気温度によって実際の車外側熱交換器の表面温度よりも高い温度が検出されることがある。
【０００５】
また、暖房運転開始直後では、熱交換媒体の温度が大きく変動し、特に、着霜検出センサを、車外側熱交換器の熱交換媒体の流入口近傍に設けた場合にはこの変動幅が顕著なため、着霜判定の基準となる温度（例えば、−１３℃）以下まで低下する結果、誤動作を起こす恐れがある。
本発明は前記問題点に鑑み、着霜状態を正確に検出して除霜運転を行なうことのできる電気自動車用空調装置の除霜手段を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、コンプレッサで高温・高圧とした熱交換媒体を車内側熱交換器、車外側熱交換器の順で循環させることにより暖房運転を行なうに際し、前記車外側熱交換器に取り付けた着霜検出センサからの検出温度に基づいて前記車外側熱交換器の着霜が検出されれば、四方弁を切り替えることにより、熱交換媒体を逆循環させて前記車外側熱交換器から除霜するようにした電気自動車用空調装置において、前記着霜検出センサを、車外側熱交換器の近傍に設けたファンからの送風及び走行風が吹き付けられない位置であって、暖房運転開始直後に、熱交換媒体が車外側熱交換器内に流入する際に発生する初期温度乱れが生じる範囲以外の位置に設け、前記着霜検出センサからの検出温度が、車外側熱交換器に着霜が発生したと判断される設定値以下となっても、検出温度のばらつき度合がある一定範囲を超えていれば暖房運転を続行する除霜制御手段を設けたものである。
【０００７】
また、前記着霜検出センサを、熱交換媒体が車外側熱交換器内に流入する際に発生する初期温度乱れが生じる範囲以外の位置に設けるようにしてもよい。
さらに、暖房運転開始から所定時間経過した後に着霜判断を行う除霜制御手段を設けるようにしてもよい。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
図１に示す電気自動車用空調装置では、熱交換媒体が循環するサイクルは四方弁１により暖房サイクルと冷房サイクルとに切り替えられるようになっている。そして、これらサイクル中には、前記四方弁１の外、コンプレッサ２、車内側熱交換器３、車外側熱交換器４及びアキュムレータ５が配設されている。
【０００９】
前記四方弁１は、弁本体内に、一対の連通路を備えた回転体を収容した構造で、図示しない制御装置からの制御信号に基づき、暖房時には実線で示すように切り替わり、冷房時には点線で示すように切り替わる。
前記コンプレッサ２は、インバータ２ａからの供給電力により駆動し、内部に吸引した熱交換媒体を高温・高圧状態として排出する。
【００１０】
前記車内側熱交換器３及び車外側熱交換器４はほぼ同様な構成で、車外側熱交換器４は、図２に示すように、一対のヘッダ６ａ，６ｂ間に複数の偏平管７を所定間隔で並設し、各偏平管７の間に交互に折り曲げたフィン８を配設することにより形成され、一方のヘッダ６ａには、下端部に熱交換媒体の流入口９ａが、上端部に流出口９ｂがそれぞれ設けられている。この車外側熱交換器４は車両前方部に取り付けられ、その近傍２箇所に設けたファン１０から周囲の空気が強制的に吹き付けられるようになっている。そして、熱交換媒体が下方側の偏平管７から蛇行しながら上方に流動する際、フィン８を介して前記ファン１０によって吹き付けられる空気あるいは走行風から熱を吸収し、前記熱交換媒体に吸熱させるようになっている。
【００１１】
一方、前記車内側熱交換器３は、車内側に設けた送風ユニット１１内に配設されており、ブロア１２の回転駆動によりこの送風ユニット１１内に吸引された内気あるいは外気を加熱する。
前記アキュムレータ５は、前記車外側熱交換器４で吸熱された熱交換媒体を加圧状態としてコンプレッサ２に供給する役割を果すものである。
【００１２】
ところで、前記車外側熱交換器４には、サーミスタ等の着霜検出センサ１３が、図２に示すように、ファン１０からの送風が直接当たらない位置に取り付けられている。
前記着霜検出センサ１３の取付けは、図３，４あるいは図５，６に示すような取付部材１４，１５を利用することが可能である。
【００１３】
図３，４に示す取付部材１４は、車外側熱交換器４のフィン８の間に差し込まれ、先端に形成した係止爪１６で脱落を防止される係止部１７と、前記着霜検出センサ１３の車外側熱交換器４に対向する部分以外を被覆する断熱部１８とから構成されている。断熱部１８の凹面にはウレタン等の断熱材１８ａが配設され、着霜検出センサ１３が車外側熱交換器４以外から熱影響を受けることを防止するようにしている。
【００１４】
また、図５及び図６に示す取付部材１５は、取付本体２０、断熱部材２１及び取付プレート２２から構成されている。取付本体２０は、前記係止部１７と同様な係止部１９を備え、着霜検出センサ１３を保持する。断熱部材２１は、中央部が膨出し、その内面には断熱材２１ａが配設されることにより着霜検出センサ１を車外側熱交換器４以外から断熱する。取付プレート２２は、車外側熱交換器４に対して断熱部材２１とは反対側に配設され、断熱部材２１をボルト・ナット等で車外側熱交換器４に取り付ける。
【００１５】
このように、前記着霜検出センサ１３を、ファン１０からの送風が吹き付けられない位置で、かつ、断熱部１７あるいは断熱部材２０で被覆した状態で車外側熱交換器４に取り付けるようにしたので、着霜検出センサ１３は車外側熱交換器４以外から熱影響を受けにくく、より適切に車外側熱交換器４の表面温度を検出することができる。
【００１６】
また、前記着霜検出センサ１３の取付位置は、車外側熱交換器４のほぼ中間位置よりも上方側である。すなわち、図７のグラフに示すように、暖房運転開始直後に車外側熱交換器４内へ熱交換媒体が急激に流入することにより、流入口９ａ近傍温度にはばらつきが生じるが、前記着霜検出センサ１３はその温度変化の影響を受けにくい位置に設けられている。
【００１７】
前記着霜検出センサ１３の検出温度は着霜検出制御装置２３に入力される。着霜検出制御装置２３ではこの検出温度に基づいて図８のフローチャートに従って除霜運転を行なう。
【００１８】
まず、ステップＳ１で図示しない暖房スイッチがオンされると、ステップＳ２で暖房運転が開始される。この暖房運転では、四方弁１を図１中実線で示すように切り替えた状態でコンプレッサ２を駆動することにより、熱交換媒体を車内側熱交換器３、車外側熱交換器４、四方弁１及びアキュムレータ５からコンプレッサ２に循環させる。これにより、コンプレッサ２で高温・高圧となった熱交換媒体が車内側熱交換器３で放熱し、送風ユニット１１を通過する空気が加熱された後、車外側熱交換器４で吸熱する。
【００１９】
続いて、ステップＳ３で着霜検出センサ１３での検出温度が設定値（本実施例では−１３℃に設定する。）以下まで低下したかどうかを判断する。この場合、暖房運転開始直後では、熱交換媒体の温度が安定せず、図７のグラフに示すように大きく変動するため、車外側熱交換器４に着霜していないにも拘わらず、前記設定値以下の温度が検出されることがあるが、前述のように、着霜検出センサ１３は車外側熱交換器４のほぼ中間位置よりも上方側に設けられているため、常に、熱交換媒体の温度が安定した状態で検出できる。
【００２０】
そして、検出温度が設定値まで低下していなければ車外側熱交換器４には着霜がなく熱交換効率も十分であると判断して暖房運転を続行し、低下していれば着霜が発生して熱交換効率が悪化していると判断してステップＳ４で除霜運転を開始する。この除霜運転は、前記四方弁１を図１中点線で示すように切り替えて熱交換媒体を逆方向、すなわち、コンプレッサ２から四方弁１、車外側熱交換器４、車内側熱交換器２、四方弁１、アキュムレータ５を介してコンプレッサ２に循環させる。これにより、車内側熱交換器３と車外側熱交換器４の間の加熱及び吸熱状態が逆転し、車外側熱交換器４で除霜が開始される。
【００２１】
その後、ステップＳ５で、着霜検出センサ１３での検出温度が所定値よりも高くなったかどうかにより除霜が完了したかどうかを判断し、除霜が完了していなければ除霜運転を続行し、完了していればステップＳ２に戻って暖房運転を再開する。
【００２２】
なお、前記実施例では、車外側熱交換器４のほぼ中間位置よりも上方側に設けた着霜検出センサ１３での検出温度に基づいて除霜運転を開始することにより、暖房運転開始直後の熱交換媒体温度のばらつきによる誤動作を防止するようにしたが、次のようにしてもよい。
【００２３】
すなわち、暖房運転開始直後から所定時間（例えば、１０分）の間、着霜判断を行わないようにする。これは、暖房運転開始直後では、熱交換媒体が車外側熱交換器４内に急激に流入し、流入口９ａ側の温度が急激に低下するため、図７のグラフに示すように、検出温度のばらつきが大きく、適切な温度測定ができないためである。
【００２４】
また、検出温度が設定値以下となっても、ばらつき度合がある一定範囲を超えていれば暖房運転を続行するようにする。これは、暖房運転が開始されてから所定時間の間は着霜が発生していないにも拘わらず、検出温度の変動幅が大きいためである。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、着霜検出センサを、ファンからの送風及び走行風が吹き付けられない位置であって、熱交換媒体の温度が大きく変動しなくなる位置に設けるようにしたので、誤動作する心配もなく、正確に車外側熱交換器の表面温度を検出することができ、適切な除霜運転を行なうことが可能である。
【００２６】
また、前記着霜検出センサでの検出温度が所定値以下で、かつ、単位時間当たりの変動幅が所定範囲内でのみ除霜運転を開始するようにしたので、この着霜検出センサの設ける位置に拘わらず、確実に着霜状態を検出することができる。
さらに、暖房運転の開始直後に着霜判定を行わないようにしたので、より着霜有無判定の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施例に係る電気自動車用空調装置の概略図である。
【図２】  図１の車外側熱交換器の正面図である。
【図３】  着霜検出センサの取付部材及び車外側熱交換器の一部を示す斜視図である。
【図４】  図３の着霜検出センサ及び取付部材を他の角度から見た状態を示す斜視図である。
【図５】  他の着霜検出センサの取付部材の分解斜視図である。
【図６】  図５の取付部材による取付状態を示す断面図である。
【図７】  外気温度及び検出温度の変化を示すグラフである。
【図８】  図１の着霜検出制御装置による除霜運転制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４…車外側熱交換器、１０…ファン、１３…着霜検出センサ、２１…断熱部材。
【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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