JP2003291635A - 空調装置 - Google Patents
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Abstract
なものとする。 【解決手段】 除湿冷却用に小型の空気温度低下用熱交
換器5を設け、逆転ヒートポンプシステム内を循環する
冷媒の一部を分岐させて空気温度低下用熱交換器5に導
入する。これにより、逆転ヒートポンプシステムと略同
等な簡素な構成としながら、除湿能力を確保することが
できる。また、空気温度低下用熱交換器5を室内熱交換
器4に比べて小型とすることが可能であるので、車両へ
の搭載性を向上させることができる。
Description
蒸気圧縮式冷凍機を用いた空調装置に関するもので、車
両用空調装置に適用して有効である。
ヒートポンプ式の蒸気圧縮式冷凍機を用いた車両用空調
装置は、エンジン冷却水等のヒータ用熱源がない電気自
動車用の空調装置として開発が進められてきた。
く分けて「フルヒートポンプシステム」と「逆転ヒート
ポンプ(簡易ヒートポンプ)システム」があり、それぞ
れ以下に述べるような特徴を有している。
空気冷却専用熱交換器及び加熱専用熱交換器を備えるフ
ルヒートポンプでは、暖房運転時には、先ず、空気冷却
専用熱交換器でHVACに導入された空気の温度を露点
以下まで下げることで、空気中の水分を凝縮させて排除
し、その後、空気冷却専用熱交換器の空気流れ下流側に
配置された加熱専用熱交換器によって空気の温度を上げ
て空調を行う。
空気冷却専用熱交換器によって空気湿度を下げることが
できるため、車両窓温度が低下した状況においても室内
の湿度が低いために窓曇りを抑制することが可能にな
る。
内熱交換器と室外熱交換器とを備え、冷房運転時と暖房
運転時とで冷媒流れを逆転させることにより、冷房運転
時には室内熱交換器にて空気を冷却し、暖房運転時には
室内熱交換器にて空気を加熱する。
は、室内側配置された1つの熱交換器にて冷房運転と暖
房運転とを行うことができる簡易な構成であるものの、
暖房運転時に空気を冷却することができないので、除湿
ができない。このため、乗員が大量の湿度を車室内に持
ち込んだ場合には、窓部において空気温度が露点に達し
て窓曇りが発生し易い。
好な暖房感を実現すべく、エンジンを有する車両におい
ても、ヒートポンプシステムにて暖房を行う要望が増加
している。
装置では、エンジン冷却水の比熱が大きいため、その温
度が暖房を行うに十分な温度まで上昇するのに比較的時
間を要するのに対して、ヒートポンプシステムによる暖
房は、ヒートマスの影響が小さく即効性が高い。
水温度が低いときには、ヒートポンプにて車室内を暖房
し、エンジン冷却水温度が暖房を行うに十分な温度まで
上昇したときに、ヒータシステムを停止してエンジン冷
却水を熱源とする暖房に切り替えていくヒートポンプ兼
用型システムが検討されている。
にてヒートポンプ兼用型システムを構成したとすると、
室内(HVAC)には、空気冷却専用熱交換器及び加熱
専用熱交換器に加えて、エンジン冷却水を熱源とするヒ
ータを搭載する必要がある。
用いたヒートポンプ兼用型システムシステムにおいて、
冷房運転時及び暖房運転のいずれの場合においても十分
な空調能力を確保するには、空気冷却専用熱交換器及び
加熱専用熱交換器を大型のものとする必要があり、HV
AC内にこれらの熱交換器を搭載することが難しい。
用熱交換器用の冷媒配管として、少なくとも4本必要で
あるので、冷媒配管の引き回し複雑となり、車両への搭
載性を悪い。
ヒートポンプ兼用型システムでは、HVAC内の熱交換
器は冷却・加熱共用の大型熱交換器及びヒータコアのみ
となり、ヒートポンプシステムを兼用しない従来型の空
調装置と同様な構成となるので、冷媒配管を従来と同様
に2本とすることができ、システムを簡素な構成とする
ことができる。
たヒートポンプ兼用型システムでは、エンジン始動直後
のエンジン冷却水温度が低いときには、前述したように
除湿ができないという問題が発生する。
と異なる新規な構成の空調装置を提供し、第2には、除
湿能力を確保しつつ、システム構成を簡素なものとする
ことを目的とする。
成するために、請求項1に記載の発明では、冷房運転時
には室外熱交換器(2)にて放熱し、室内熱交換器
(4)にて吸熱することで空調を行い、暖房運転時には
室内熱交換器(4)で放熱することで空調を行うヒート
ポンプ式の蒸気圧縮式冷凍機を有し、冷房運転時には圧
縮機(1)から吐出した冷媒を室外熱交換器(2)に流
した後、室内熱交換器(4)に流し、暖房運転時には圧
縮機(1)から吐出した冷媒を室内熱交換器(4)に流
した後、室外熱交換器(2)に流す空調装置において、
室内熱交換器(4)とは別に、室内に吹き出す空気を冷
却する空気温度低下用熱交換器(5)を備えることを特
徴とする。
調装置を得ることができるとともに、逆転ヒートポンプ
システムと略同等な簡素な構成としながら、空気温度低
下用熱交換器(5)にて除湿能力を確保することができ
る。
度低下用熱交換器(5)は、室内熱交換器の空気流れ上
流に配置されることを特徴とするものである。
用熱交換器(5)は、空気の流通方向において、室内熱
交換器(4)と並列に配置されていることを特徴とす
る。
できるので、風量をを増大させることができ、空調能力
を増大させることができる。
に、例えば室内熱交換器(4)から蒸発した水分が窓ガ
ラスに供給されてしまうことを防止できるとともに、空
気温度低下用熱交換器(5)にて除湿された空気を窓ガ
ラス側に供給することができるので、窓ガラスが曇るこ
とを未然に防止することができる。
用熱交換器(5)を通過した空気の少なくとも一部が室
内熱交換器(4)を通過するように構成されていること
を特徴とする。
が過度に低下してしまうことを防止できる。
加熱されるヒータ(11)が、空気温度低下用熱交換器
(5)及び室内熱交換器(4)の空気流れ下流側に配置
されていることを特徴とする。
が過度に低下してしまうことを確実に防止できる。
(4)を通過した空気の少なくとも一部を室外に放出す
ることができる通路(60)が設けられていることを特
徴とする。
した水分の多くを室外に排出することができるので、例
えば窓が曇ることを未然に防止することができる。
には、開閉可能なドア(61)が設けられていることを
特徴とするものである。
用熱交換器(5)の外形寸法のうち空気流れ方向の厚さ
寸法は、室内熱交換器(4)の外形寸法のうち空気流れ
方向の厚さ寸法より小さいことを特徴とするものであ
る。
用熱交換器(5)の空気流れ方向の正面面積は、室内熱
交換器(4)の空気流れ方向の正面面積より小さいこと
を特徴とするものである。
下用熱交換器(5)のフィンピッチは、室内熱交換器
(4)のフィンピッチより大きいことを特徴とするもの
である。
下用熱交換器(5)のフィン高さは、室内熱交換器
(4)のフィン高さより高いことを特徴とするものであ
る。
においては、室内熱交換器(4)から流出した冷媒の少
なくとも一部が、空気温度低下用熱交換器(5)に導入
されることを特徴とするものである。
下用熱交換器(5)へ流入する冷媒は、室内熱交換器
(4)から分岐することを特徴とするものである。
下用熱交換器(5)の冷媒流れ上流側には、空気温度低
下用熱交換器(5)に流入する冷媒を減圧する絞り(1
0)が設けられていることを特徴とするものである。
には、絞り(10)を開放することを特徴とする。
冷却用熱交換器(5)の両者を冷却用として利用するこ
とができる。
熱交換器(5)で凝縮させられ、室内熱交換器(4)の
表面には多くの凝縮水が発生しないので、例えば冷房運
転から暖房運転に切り替えた際に窓が曇ってしまうこと
を未然に防止できる。
二酸化炭素が使用されていることを特徴とするものであ
る。
冷凍機の高圧側冷媒の圧力を制御する高圧制御弁(9、
9a)は、高圧側冷媒の温度に基づいて高圧側冷媒の圧
力を制御することを特徴とするものである。
における蒸気圧縮式冷凍機の減圧手段として、エジェク
タ(25)を備えることを特徴とするものである。
における蒸気圧縮式冷凍機の減圧手段として、蒸気圧縮
式冷凍機の高圧側冷媒の温度に基づいて高圧側冷媒の圧
力を制御する高圧制御弁(9、9a)を備えることを特
徴とするものである。
における蒸気圧縮式冷凍機の減圧手段として、固定絞り
を備えることを特徴とするものである。
下用熱交換器(5)へ流入する冷媒を減圧する減圧手段
として、固定絞りを備えることを特徴とするものであ
る。
下用熱交換器(5)を通過した空気を、デフロスタ開口
部(35)に導く空気案内ドア(120)を備えること
を特徴とする。
(5)にて除湿された空気を窓側に供給することができ
るので、窓が曇ることを未然に防止することができる。
ら暖房運転に移行したときには、空気案内ドア(12
0)により空気温度低下用熱交換器(5)を通過した空
気の少なくとも一部を、デフロスタ開口部(35)に導
くことを特徴とする。
(5)にて除湿された空気を窓側に供給することができ
るので、窓が曇ることを未然に防止することができる。
ら暖房運転に移行した時から所定時間が経過した後に、
空気案内ドア(120)により空気温度低下用熱交換器
(5)を通過した空気の少なくとも一部を、デフロスタ
開口部(35)に導くことを特徴とする。
(5)にて除湿された空気を窓側に供給することができ
るので、窓が曇ることを未然に防止することができる。
には室外熱交換器(2)にて放熱し、室内熱交換器
(4)にて吸熱することで空調を行い、暖房運転時には
室内熱交換器(4)で放熱することで空調を行うヒート
ポンプ式の蒸気圧縮式冷凍機を有し、冷房運転時には圧
縮機(1)から吐出した冷媒を室外熱交換器(2)に流
した後、室内熱交換器(4)に流し、暖房運転時には圧
縮機(1)から吐出した冷媒を室内熱交換器(4)に流
した後、室外熱交換器(2)に流す空調装置において、
蒸気圧縮式冷凍機を循環する高圧側冷媒と低圧側冷媒と
を熱交換する内部熱交換器(3)を有し、内部熱交換器
(3)の各冷媒通路の通路直径は同じであることを特徴
とする。
調装置を得ることができるとともに、冷媒流れを逆転さ
せても、内部熱交換器(3)にて熱交換能力が大きく低
下することを抑制できる。
には室外熱交換器(2)にて放熱し、室内熱交換器
(4)にて吸熱することで空調を行い、暖房運転時には
室内熱交換器(4)で放熱することで空調を行うヒート
ポンプ式の蒸気圧縮式冷凍機を有し、冷房運転時には圧
縮機(1)から吐出した冷媒を室外熱交換器(2)に流
した後、室内熱交換器(4)に流し、暖房運転時には圧
縮機(1)から吐出した冷媒を室内熱交換器(4)に流
した後、室外熱交換器(2)に流す空調装置において、
蒸気圧縮式冷凍機を循環する高圧側冷媒と低圧側冷媒と
を熱交換する内部熱交換器(3)を有し、内部熱交換器
(3)の各冷媒通路の相当通路直径は同じであることを
特徴とする。
調装置を得ることができるとともに、冷媒流れを逆転さ
せても、内部熱交換器(3)にて熱交換能力が大きく低
下することを抑制できる。
二酸化炭素が使用されていることを特徴とするものであ
る。
冷凍機の高圧側冷媒の圧力を制御する高圧制御弁(9、
9a)は、高圧側冷媒の温度に基づいて高圧側冷媒の圧
力を制御することを特徴とするものである。
における蒸気圧縮式冷凍機の減圧手段として、エジェク
タ(25)を備えることを特徴とするものである。
における蒸気圧縮式冷凍機の減圧手段として、蒸気圧縮
式冷凍機の高圧側冷媒の温度に基づいて高圧側冷媒の圧
力を制御する高圧制御弁(9、9a)を備えることを特
徴とするものである。
における蒸気圧縮式冷凍機の減圧手段として、固定絞り
(9)を備えることを特徴とするものである。
いし31のいずれか1つに記載の空調装置にて、車室内
の空調を行うことを特徴とする。
略同等な簡素な構成としながら、除湿能力を確保しつ
つ、空気温度低下用熱交換器(5)を室内熱交換器
(4)に比べて小型とすることが可能であるので、車両
への搭載性を向上させることができる。
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
一例である。
本発明に係る空調装置を車両用空調装置に適用したもの
で、図1は本実施形態に係る車両用空調装置の模式図で
ある。
換器2、内部熱交換器3、室内熱交換器4、空気温度低
下用熱交換器5、アキュムレータ6、三方弁7、8、弁
9、ヒータコア11等から構成されている。なお、冷媒
はフロンであり、蒸気圧縮式冷凍機は、高圧側の冷媒圧
力が冷媒の臨界圧力未満となるように運転される。
とを熱交換するものであり、室内熱交換器4は冷媒と室
内に吹き出す空気とを熱交換するものであり、ヒータコ
ア11はエンジン冷却水等の車両で発生する廃熱を熱源
として車室内に吹き出す空気を加熱するものであり、ア
キュムレータ6は、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離
して余剰冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機1に
吸入側に流出させるものである。
機を循環する高圧側冷媒と低圧側冷媒とを熱交換するも
のであり、具体的には、高圧側冷媒が流れる高圧側通路
3a、及び低圧側冷媒が流れる低圧側通路3bから構成
されたもので、各通路3a、3bの相当通路直径が同一
寸法となるように設定されている。
と同一面積を有する円に換算したときの直径寸法であ
り、通路断面形状が円である場合には、通路直径と一致
する。
ら室内熱交換器4へ流れる際には、高圧冷媒を減圧する
膨張弁として機能し、室内熱交換器4から高圧側通路3
aへ流れる際には、開度を全開として開口面積を広げ、
弁9での圧力損失を極力小さくするものである。
通路には、冷媒を分岐させて空気温度低下用熱交換器5
に導く冷媒分岐部20が設けられており、冷媒分岐部2
0と空気温度低下用熱交換器5とを繋ぐ冷媒通路には、
この冷媒通路を閉じる場合と分流した高圧冷媒を減圧す
る場合を切り替えることができる絞り10が設けられて
いる。
交換器5の冷媒出口側を三方弁7よりアキュムレータ6
側でアキュムレータ6の冷媒入口側に接続することによ
り、冷媒分岐部20から空気温度低下用熱交換器5に確
実に冷媒が流れるようにしている。
換器5、室内熱交換器4及びヒータコア11が収納され
た空調ケーシング31、空調ケーシング31に空気を送
風する送風機32、及び空調ケーシング31(送風機3
2)内に室内空気を導入する場合と室外空気を導入する
場合とを切り替える内外気切替ケーシング33等からな
るものである。
熱交換器4及びヒータコア11は、空気流れ上流側から
空気温度低下用熱交換器5、室内熱交換器4、ヒータコ
ア11の順に配置されている。このため、空気温度低下
用熱交換器5を通過した空気の少なくとも一部又は全量
は、室内熱交換器4を通過する。
内熱交換器4より風上であればよく、その配置位置は、
室内熱交換器4の直前、或いは送風機32と空調ケーシ
ング31とを繋ぐダクト内や送風機32の空気導入口側
に設けてもよい。
動及びその効果を述べる。
7→室内熱交換器4→の順に流れて冷媒分岐部20に至
り、冷媒分岐部20で分流した一方の流れは、弁9→高
圧側通路3a→室外熱交換器2→三方弁8の順に流れて
アキュムレータ6に至る。
れは、絞り10→空気温度低下用熱交換器5の順に流れ
てアキュムレータ6に至る。
つの冷媒流れは、アキュムレータガス出口6aから低圧
側通路3bに流れ込んで圧縮機1に戻る。因みに、暖房
運転時では、高圧側通路3aを流れる冷媒と低圧側通路
3bを流れる冷媒は共に減圧後の冷媒であり、温度差が
殆どないため、内部熱交換器3では殆ど熱交換が行われ
ない。
た冷媒は、冷媒分岐部21及び三方弁7を経由して室内
熱交換器4に流入し、室内熱交換器4にて室内に吹き出
す空気、つまり空気温度低下用熱交換器5にて除湿冷却
された空気を加熱する。
媒流れは、弁9にて減圧されて低温・低圧の気液二相状
態となり、室外熱交換器2にて外気から吸熱して蒸発す
る。一方、冷媒分岐部20で分流した他方の冷媒流れ
は、絞り10にて減圧されて低温・低圧となって空気温
度低下用熱交換器5へと流入し、室内に吹き出す空気か
ら吸熱して蒸発する。
まで冷却されるため、空気中の水分が凝縮するととも
に、発生した凝縮水は排水口34から空調ケーシング3
1外に排出される。
室内に吹き出す空気が露点以下まで冷却して除湿を行う
こと主目的とする熱交換器であるので、冷房を行うため
の熱交換器、つまり冷房運転時に蒸発器となる室内熱交
換器4ほど大きな冷却能力を必要となしない。
の外形寸法のうち空気流れ方向の厚さ寸法を、室内熱交
換器4の外形寸法のうち空気流れ方向の厚さ寸法より小
さくする、 空気温度低下用熱交換器5の空気流れ方向の正面面積
を、室内熱交換器4の空気流れ方向の正面面積より小さ
くする、 空気温度低下用熱交換器(5)のフィンピッチは、前
記室内熱交換器(4)のフィンピッチより大きくする、 空気温度低下用熱交換器5のフィン高さを、室内熱交
換器4のフィン高さより高くする、等して空気温度低下
用熱交換器5の熱交換能力を室内熱交換器4より小さく
すること等ができる。
おける通風抵抗を低減することができるので、風量が低
下することを防止できる。
8→室外熱交換器2→高圧側通路3a→弁9の順に流れ
て冷媒分岐部20に至り、冷媒分岐部20で分流した一
方の冷媒は、室内熱交換器4→三方弁7の順に流れてア
キュムレータ6に至る。
媒は、絞り10→空気温度低下用熱交換器5の順に流れ
てアキュムレータ6に至り、アキュムレータ6で合流し
た2つの冷媒流れは、アキュムレータガス出口6aから
流出して低圧側通路3bを経由して圧縮機1に吸入され
る。
は、室外熱交換器2にて外気で冷却され、室外熱交換器
2で冷却された高圧冷媒は、内部熱交換器3にて低圧冷
媒にて冷却された落ち後、弁9で減圧される。
にて分流し、室内熱交換器4及び空気温度低下用熱交換
器5にて室内に吹き出す空気から吸熱して室内に吹き出
す空気を冷却する。
と、冷房運転中に室内熱交換器4の表面に発生した凝縮
水が、暖房運転時に蒸発することで窓が曇ってしまう可
能性があるが、冷房運転時に絞り10を開いて空気温度
低下用熱交換器5にて空気を冷却すれば、空気中の水分
の多くは、空気冷却用熱交換器5で凝縮させられ、室内
熱交換器4の表面には多くの凝縮水が発生しないので、
冷房運転から暖房運転に切り替えた際に窓が曇ってしま
うことを未然に防止できる。
冷却された空気は、室内熱交換器4にて加熱され、場合
によってはヒータコア11にて更に加熱されて車室内に
吹出される。
調装置では、逆転ヒートポンプシステムと略同等な簡素
な構成としながら、除湿能力を確保することができる。
交換器4に比べて小型とすることが可能であるので、車
両への搭載性を向上させることができる。
3bの相当通路直径を同じとしているので、冷媒流れを
逆転させても、内部熱交換器3にて熱交換能力が大きく
低下することを抑制できる。
酸化炭素とするとともに、高圧側の冷媒圧力、つまり圧
縮機1の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上まで加圧した状態
で蒸気圧縮式冷凍機を運転するものである。
づいて述べる。
る。しかし、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる超
臨界蒸気圧縮式冷凍機において、運転効率(成績係数)
を高く維持しながら蒸気圧縮式冷凍機を運転するため
に、公知のごとく、高圧側の冷媒温度に基づいて高圧側
の冷媒圧力を制御する必要がある。
が放熱器、つまり高圧側熱交換器として機能する暖房運
転時には、室内熱交換器4から流出した冷媒の温度を温
度測定装置26にて検出してこの温度測定装置26で検
出された温度に基づいて制御目標高圧冷媒圧力を決定す
るとともに、圧力測定装置28にて検出した高圧側冷媒
圧力が制御目標高圧冷媒圧力となるように弁9の絞り開
度を制御する。
度を調整して冷媒通過量を調整する可変調整弁、又は開
いたときには所定の固定開度となる開閉弁として、高圧
側冷媒の圧力は弁9にて制御し、絞り10は空気温度低
下用熱交換器5に流れる冷媒を制御する。
る。しかし、暖房運転時と同様に、高圧側の冷媒温度に
基づいて高圧側の冷媒圧力を制御する必要があるので、
冷房運転時に高圧側熱交換器となる室外熱交換器2から
流出した冷媒の温度を温度測定装置27で検出し、この
温度測定装置27で検出された温度に基づいて制御目標
高圧冷媒圧力を決定するとともに、圧力測定装置28に
て検出した高圧側冷媒圧力が制御目標高圧冷媒圧力とな
るように弁9の絞り開度を制御する。なお、絞り10は
開く。
側の冷媒温度を電気信号として検出し、電気的な弁9に
て高圧側の冷媒圧力を制御したが、本実施形態は、公知
の機械式の高圧制御弁9aを用いて高圧側の冷媒温度に
基づいて高圧側の冷媒圧力を制御するように構成したも
のである。
づいて述べる。
る。そして、高圧制御弁9aは、内部に設けられた温度
検知部が冷媒温度を感知し、その感知した冷媒温度を機
械的作動に変換して絞り開度を制御する。
度を調整して冷媒通過量を調整する可変調整弁、又は開
いたときには所定の固定開度となる開閉弁として、高圧
側冷媒の圧力は弁9にて制御し、絞り10は空気温度低
下用熱交換器5に流れる冷媒を制御する。
る。そして、高圧制御弁9aは、内部に設けられた温度
検知部が冷媒温度を感知し、その感知した冷媒温度を機
械的作動に変換して絞り開度を制御する。なお、絞り1
0は開く。
内熱交換器4と弁9とを繋ぐ冷媒通路に、空気温度低下
用熱交換器5に冷媒を導く冷媒分岐部20を設けたが、
本実施形態は、図4に示すように、冷媒配管ではなく、
室内熱交換器4から冷媒を分岐させて空気温度低下用熱
交換器5に導くように構成したものである。
示すように、空調ケーシング31のうち室内熱交換器4
の空気流れ下流側に、室外に通じる通路60及びこの通
路60を開閉するパージドア61を設けるとともに、冷
房運転から暖房運転に切り替わったとき等の曇りの発生
が懸念されるときに、パージドア61このドアを開放し
て室内熱交換器4を通過した空気を室外へ放出するもの
である。
水分の多くを室外に排出することができるので、窓が曇
ることを未然に防止することができる。
気圧縮式冷凍機の減圧手段として、膨脹弁や固定絞り等
の等エンタルピ的に冷媒を減圧する減圧器を採用した
が、本実施形態では、図6に示すように、等エントロピ
的に冷媒を減圧するとともに、減圧時に低下したエンタ
ルピを圧力エネルギに変換するエジェクタ25を蒸気圧
縮式冷凍機の減圧手段として採用したものである。
7→室内熱交換器4の順に流れて冷媒分岐部20に至
り、冷媒分岐部20にて分流した一方の冷媒流れは、絞
り24→高圧側通路3a→三方弁8の順に流れてアキュ
ムレータ6に至る。一方、冷媒分岐部20にて分流した
他方の冷媒流れは、絞り10→空気温度低下用熱交換器
5の順に流れてアキュムレータ6に至る。
の冷媒流れは、アキェムレータガス出口6a→低圧側通
路3bの順に流れて圧縮機1に吸入される。因みに、暖
房運転時では、高圧側通路3aを流れる冷媒と低圧側通
路3bを流れる冷媒は共に減圧後の冷媒であり、温度差
が殆どないため、内部熱交換器3では殆ど熱交換が行わ
れない。
エジェクタ25を使用しないで、絞り10、24を使用
する。
なった冷媒は、室内熱交換器4に流入して室内に吹き出
す空気を加熱する。そして、室内熱交換器4で冷却され
た冷媒のうち空気温度低下用熱交換器5に流れ込み冷媒
は、絞り10にて減圧されて室内に吹き出す空気から吸
熱して蒸発する。
は、絞り24にて減圧されて低圧側通路3bを経由して
室外熱交換器2に流入し、室外熱交換器2にて外気から
吸熱して蒸発する。
21、三方弁8を経由して室外熱交換器2に流入し、室
外熱交換器2で外気により冷却される。
熱交換器3にて低圧側冷媒にて冷却された後、エジェク
タ25に流入し、エジェクタ25内のノズルにて減圧さ
れて、室内熱交換器4にて蒸発した冷媒と共にアキェム
レータ6に流入する。
は圧縮機1に吸引され、液相冷媒はアキュムレータ6の
液導出口6bから逆止弁23、冷媒分岐部20を通って
室内熱交換器4へ流入し、室内に吹き出す空気から吸熱
して蒸発する。
媒は、三方弁7を経由してエジェクタ25の戻り部25
aにからエジェクタ25内に吸引されて、前述したよう
に、室外熱交換器2からエジェクタ25に流入した冷媒
と共にアキェムレータ6に流れ込む。
媒入口側の圧力と冷媒出口の圧力は、共にアキュムレー
タ6内の圧力と同じであるので、絞り10を固定絞りと
しても、冷房運転時に空気温度低下用熱交換器5に冷媒
が流れない。
うことを防止できるので、フロスト等の問題は発生しな
い。つまり、本実施形態では、絞り10を簡素な固定絞
りとしながら、フロスト等の問題が発生することを未然
に防止できる。
的に調節できる可変絞りとして、暖房時の除湿量を制御
するようにしてもよい。
形態の変形例である。具体的には、図7に示すように、
空気温度低下用熱交換器5の冷媒出口側と戻り部25a
と繋ぐ冷媒配管72を設けるとともに、この冷媒配管7
2に、空気温度低下用熱交換器5の冷媒出口側から戻り
部25aに向かう向きにのみ冷媒が流れことを許容する
逆止弁71を設けることにより、冷房運転時においても
空気温度低下用熱交換器5にて冷却能力が発生するよう
にしたものである。
同じであるので、以下、冷房運転時の作動を述べる。
21、三方弁8を経由して室外熱交換器2に流入し、室
外熱交換器2で外気により冷却される。
熱交換器3にて低圧側冷媒にて冷却された後、エジェク
タ25に流入し、エジェクタ25内のノズルにて減圧さ
れて、室内熱交換器4及び空気温度低下用熱交換器5に
て蒸発した冷媒と共にアキェムレータ6に流入する。
は圧縮機1に吸引され、液相冷媒はアキュムレータ6の
液導出口6bから逆止弁23、冷媒分岐部20を通って
室内熱交換器4へ流入し、室内に吹き出す空気から吸熱
して蒸発する。
媒は、三方弁7を経由してエジェクタ25の戻り部25
aにからエジェクタ25内に吸引されて、前述したよう
に、室外熱交換器2からエジェクタ25に流入した冷媒
と共にアキェムレータ6に流れ込む。
度低下用熱交換器5に流入して冷媒は、空気温度低下用
熱交換器5にて室内に吹き出す冷媒から吸熱して蒸発
し、冷媒配管72を経由して戻り部25aにからエジェ
クタ25内に吸引されて、前述したように、室外熱交換
器2からエジェクタ25に流入した冷媒と共にアキェム
レータ6に流れ込む。
交換器5内の圧力は、戻り部25aと略同圧となり、絞
り10にて減圧しなくても空気温度低下用熱交換器5に
て冷媒を蒸発させることが可能であるので、本実施形態
では、絞り10を単純な開閉弁としてもよい。
も暖房運転時においては、図8に示すように、空気温度
低下用熱交換器5を通過した空気がデフロスタ開口部3
5に流れ込むようにしたものである。
スに向けて吹き出す空気が吹き出すデフロスタ吹出口に
空気を供給する開口部であり、通常、デフロスタ開口部
35とデフロスタ吹出口とはダクトで接続される。
替わったときに、室内熱交換器4から蒸発した水分が窓
ガラスに供給されてしまうことを防止できるとともに、
空気温度低下用熱交換器5にて除湿された空気を窓ガラ
ス側に供給することができるので、窓ガラスが曇ること
を未然に防止することができる。
る際に発生する圧力損失を小さくすることができるの
で、風量を増大させることができ、空調能力を増大させ
ることができる。
房運転から暖房運転に切り替わったときに、空気温度低
下用熱交換器5を通過した空気が確実にデフロスタ開口
部35に流れ込むようにしている。
った直後は、空気案内ドア120を二点差線に示す位置
として、室内熱交換器4を通過した空気がデフロスタ開
口部35に流れ込むことを阻止した状態で、空気温度低
下用熱交換器5を通過した空気が確実にデフロスタ開口
部35に流れ込むようにするとともに、室内熱交換器4
の温度が上昇し、室内熱交換器4の表面に付着した凝縮
水が蒸発しきったときに、空気案内ドア120を実線に
示す位置として、室内熱交換器4を通過した空気がデフ
ロスタ開口部35に流れ込むことを許容する。
替わったときに、室内熱交換器4から蒸発した水分が窓
ガラスに供給されてしまうことを防止できるとともに、
空気温度低下用熱交換器5にて除湿された空気を窓ガラ
ス側に供給することができるので、窓ガラスが曇ること
を未然に防止することができる。
すように、空気の流通方向において、空気温度低下用熱
交換器5と室内熱交換器4と並列に配置するとともに、
空気案内ドア120を設けて、冷房運転から暖房運転に
切り替わったときに、空気温度低下用熱交換器5を通過
した空気が確実にデフロスタ開口部35に流れ込むよう
にしたものである。なお、空気案内ドア120の作動及
び効果は第8実施形態と同様である。
気温度低下用熱交換器5と室内熱交換器4とは、冷媒流
れにおいて並列接続されていたが、本実施形態は、図1
0、11に示すように、空気温度低下用熱交換器5と室
内熱交換器4とを冷媒流れにおいて直列接続したもので
ある。
態を適用した例であり、図11はエジェクタサイクルに
本実施形態を適用した例であり、空気案内ドア120の
作動及び効果は第8実施形態と同様である。
は、冷房運転時に絞り10を開いて空気温度低下用熱交
換器5で冷房能力を発生させていたが、冷房運転時に絞
り10を全閉として空気温度低下用熱交換器5で冷房能
力を発生させないようにしてもよい。
圧縮機1の吸入側の冷媒過熱度が所定値となるように開
度が調節される膨脹弁を採用したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、開度が固定された固定絞りやキ
ャピラリーチューブ等の減圧手段を用いてもよい。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
である。
式図である。
式図である。
…室内熱交換器、5…空気温度低下用熱交換器、6…ア
キュムレータ。
Claims (32)
- 【請求項1】 冷房運転時には室外熱交換器(2)にて
放熱し、室内熱交換器(4)にて吸熱することで空調を
行い、暖房運転時には前記室内熱交換器(4)で放熱す
ることで空調を行うヒートポンプ式の蒸気圧縮式冷凍機
を有し、 冷房運転時には圧縮機(1)から吐出した冷媒を前記室
外熱交換器(2)に流した後、前記室内熱交換器(4)
に流し、暖房運転時には前記圧縮機(1)から吐出した
冷媒を前記室内熱交換器(4)に流した後、前記室外熱
交換器(2)に流す空調装置において、 前記室内熱交換器(4)とは別に、室内に吹き出す空気
を冷却する空気温度低下用熱交換器(5)を備えること
を特徴とする空調装置。 - 【請求項2】 前記空気温度低下用熱交換器(5)は、
室内熱交換器の空気流れ上流に配置されることを特徴と
する請求項1に記載の空調装置。 - 【請求項3】 前記空気温度低下用熱交換器(5)は、
空気の流通方向において、前記室内熱交換器(4)と並
列に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の
空調装置。 - 【請求項4】 前記空気温度低下用熱交換器(5)を通
過した空気の少なくとも一部が前記室内熱交換器(4)
を通過するように構成されていることを特徴とする請求
項1に記載の空調装置。 - 【請求項5】 温水によって加熱されるヒータ(11)
が、前記空気温度低下用熱交換器(5)及び前記室内熱
交換器(4)の空気流れ下流側に配置されていることを
特徴とする請求項2ないし4のいずれか1つに記載の空
調装置。 - 【請求項6】 前記室内熱交換器(4)を通過した空気
の少なくとも一部を室外に放出することができる通路
(60)が設けられていることを特徴とする請求項2な
いし4のいずれか1つに記載の空調装置。 - 【請求項7】 前記通路(60)には、開閉可能なドア
(61)が設けられていることを特徴とする請求項6に
記載の空調装置。 - 【請求項8】 前記空気温度低下用熱交換器(5)の外
形寸法のうち空気流れ方向の厚さ寸法は、前記室内熱交
換器(4)の外形寸法のうち空気流れ方向の厚さ寸法よ
り小さいことを特徴とする請求項1に記載の空調装置。 - 【請求項9】 前記空気温度低下用熱交換器(5)の空
気流れ方向の正面面積は、前記室内熱交換器(4)の空
気流れ方向の正面面積より小さいことを特徴とする請求
項1に記載の空調装置。 - 【請求項10】 前記空気温度低下用熱交換器(5)の
フィンピッチは、前記室内熱交換器(4)のフィンピッ
チより大きいことを特徴とする請求項1に記載の空調装
置。 - 【請求項11】 前記空気温度低下用熱交換器(5)の
フィン高さは、前記室内熱交換器(4)のフィン高さよ
り高いことを特徴とする請求項1に記載の空調装置。 - 【請求項12】 暖房運転時においては、前記室内熱交
換器(4)から流出した冷媒の少なくとも一部が、前記
空気温度低下用熱交換器(5)に導入されることを特徴
とする請求項1に記載の空調装置。 - 【請求項13】 前記空気温度低下用熱交換器(5)へ
流入する冷媒は、前記室内熱交換器(4)から分岐する
ことを特徴とする請求項1に記載の空調装置。 - 【請求項14】 前記空気温度低下用熱交換器(5)の
冷媒流れ上流側には、前記空気温度低下用熱交換器
(5)に流入する冷媒を減圧する絞り(10)が設けら
れていることを特徴とする請求項12又は13に記載の
空調装置。 - 【請求項15】 冷房運転時には、前記絞り(10)を
開放することを特徴とする請求項14に記載の空調装
置。 - 【請求項16】 冷媒として二酸化炭素が使用されてい
ることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つ
に記載の空調装置。 - 【請求項17】 前記蒸気圧縮式冷凍機の高圧側冷媒の
圧力を制御する高圧制御弁(9、9a)は、前記高圧側
冷媒の温度に基づいて前記高圧側冷媒の圧力を制御する
ことを特徴とする請求項16に記載の空調装置。 - 【請求項18】 冷房運転時における前記蒸気圧縮式冷
凍機の減圧手段として、エジェクタ(25)を備えるこ
とを特徴とする請求項16に記載の空調装置。 - 【請求項19】 暖房運転時における前記蒸気圧縮式冷
凍機の減圧手段として、前記蒸気圧縮式冷凍機の高圧側
冷媒の温度に基づいて前記高圧側冷媒の圧力を制御する
高圧制御弁(9、9a)を備えることを特徴とする請求
項18に記載の空調装置。 - 【請求項20】 暖房運転時における前記蒸気圧縮式冷
凍機の減圧手段として、固定絞りを備えることを特徴と
する請求項18に記載の空調装置。 - 【請求項21】 前記空気温度低下用熱交換器(5)へ
流入する冷媒を減圧する減圧手段として、固定絞りを備
えることを特徴とする請求項18に記載の空調装置。 - 【請求項22】 前記空気温度低下用熱交換器(5)を
通過した空気を、デフロスタ開口部(35)に導く空気
案内ドア(120)を備えることを特徴とする請求項1
ないし21のいずれか1つに記載の空調装置。 - 【請求項23】 冷房運転から暖房運転に移行したとき
には、前記空気案内ドア(120)により前記空気温度
低下用熱交換器(5)を通過した空気の少なくとも一部
を、デフロスタ開口部(35)に導くことを特徴とする
請求項22に記載の空調装置。 - 【請求項24】 冷房運転から暖房運転に移行した時か
ら所定時間が経過した後に、前記空気案内ドア(12
0)により前記空気温度低下用熱交換器(5)を通過し
た空気の少なくとも一部を、デフロスタ開口部(35)
に導くことを特徴とする請求項22に記載の空調装置。 - 【請求項25】 冷房運転時には室外熱交換器(2)に
て放熱し、室内熱交換器(4)にて吸熱することで空調
を行い、暖房運転時には前記室内熱交換器(4)で放熱
することで空調を行うヒートポンプ式の蒸気圧縮式冷凍
機を有し、冷房運転時には圧縮機(1)から吐出した冷
媒を前記室外熱交換器(2)に流した後、前記室内熱交
換器(4)に流し、暖房運転時には前記圧縮機(1)か
ら吐出した冷媒を前記室内熱交換器(4)に流した後、
前記室外熱交換器(2)に流す空調装置において、 前記蒸気圧縮式冷凍機を循環する高圧側冷媒と低圧側冷
媒とを熱交換する内部熱交換器(3)を有し、 前記内部熱交換器(3)の各冷媒通路の通路直径は同じ
であることを特徴とする空調装置。 - 【請求項26】 冷房運転時には室外熱交換器(2)に
て放熱し、室内熱交換器(4)にて吸熱することで空調
を行い、暖房運転時には前記室内熱交換器(4)で放熱
することで空調を行うヒートポンプ式の蒸気圧縮式冷凍
機を有し、 冷房運転時には圧縮機(1)から吐出した冷媒を前記室
外熱交換器(2)に流した後、前記室内熱交換器(4)
に流し、暖房運転時には前記圧縮機(1)から吐出した
冷媒を前記室内熱交換器(4)に流した後、前記室外熱
交換器(2)に流す空調装置において、 前記蒸気圧縮式冷凍機を循環する高圧側冷媒と低圧側冷
媒とを熱交換する内部熱交換器(3)を有し、 前記内部熱交換器(3)の各冷媒通路の相当通路直径は
同じであることを特徴とする空調装置。 - 【請求項27】 冷媒として二酸化炭素が使用されてい
ることを特徴とする請求項25又は26に記載の空調装
置。 - 【請求項28】 前記蒸気圧縮式冷凍機の高圧側冷媒の
圧力を制御する高圧制御弁(9、9a)は、前記高圧側
冷媒の温度に基づいて前記高圧側冷媒の圧力を制御する
ことを特徴とする請求項27に記載の空調装置。 - 【請求項29】 冷房運転時における前記蒸気圧縮式冷
凍機の減圧手段として、エジェクタ(25)を備えるこ
とを特徴とする請求項27に記載の空調装置。 - 【請求項30】 暖房運転時における前記蒸気圧縮式冷
凍機の減圧手段として、前記蒸気圧縮式冷凍機の高圧側
冷媒の温度に基づいて前記高圧側冷媒の圧力を制御する
高圧制御弁(9、9a)を備えることを特徴とする請求
項28に記載の空調装置。 - 【請求項31】 暖房運転時における前記蒸気圧縮式冷
凍機の減圧手段として、固定絞り(9)を備えることを
特徴とする請求項28に記載の空調装置。 - 【請求項32】 請求項1ないし31のいずれか1つに
記載の空調装置にて、車室内の空調を行うことを特徴と
する車両用空調装置。
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