JP2005297803A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な冷媒回収運転を行わないでも、暖房サイクルに必要な冷媒量を確保することができて、即暖性能の向上が図れるようにする。
【解決手段】メインコンデンサ２１からエバポレータ５への流路とサブコンデンサ２１からエバポレータ５への流路の合流点６の手前に、膨張弁の代わりの機能を果たす絞り弁１１、１４と、コンデンサ側への冷媒の抜けを防止する逆止弁１２、１３を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプサイクル内にメインとサブの２つのコンデンサを挿入し、サブコンデンサを補助ヒータとして空調ダクト内の送風路中に配置した車両用空調装置に関するものである。

一般の車両に備わっているヒートポンプ式の車両用空調装置は、冷媒の循環経路中にコンプレッサ、コンデンサ、膨張弁、エバポレータをこの順に接続し、エバポレータを空調ダクト内の送風路中に配備すると共に、コンデンサを外気の流通する箇所に配備（ラジエータと並べて配備）し、更に、空調ダクト内のエバポレータの下流部に、エンジン冷却水を循環させることで空調風を加温するヒータコアを配備した構成となっている。

この種の車両用空調装置では、冷房時は、エバポレータで冷やした冷風をそのまま車内へ吹き出し、暖房時は、エバポレータで冷却除湿した風をヒータコアで再び温めて車室内に吹き出している。

ところが、ディーゼル車等の低水温エンジン搭載車両の場合、特に寒冷期におけるエンジン始動時に、ヒータコアへの熱供給が不足する事態が発生することがある。

そこで、メインコンデンサとは別にサブコンデンサをヒートポンプサイクル内に組み込み、このサブコンデンサを補助ヒータとして空調ダクト内に配備したものがある（例えば、特許文献１参照）。このようにサブコンデンサを空調ダクト内に組み込んだ場合、ヒータコアへの熱供給が不足するときに、サブコンデンサで冷媒の熱を空調ダクト内に放出することにより、ヒータコアによる加熱不足を補うことができる。
特開２００２ー２１１２３４号公報

ところで、前述したサブコンデンサを補助ヒータとして備える車両用空調装置では、メインコンデンサの出口からエバポレータの入口への冷媒流路とサブコンデンサの出口からエバポレータの入口への冷媒流路の合流点の手前に逆止弁をそれぞれ設け、合流点とエバポレータの入口との間に膨張弁を設けているので、外気温が低くメインコンデンサ内に大量の冷媒が寝込んている状態で、サブコンデンサを利用する暖房運転を始動した際に、合流点が高圧となることで逆止弁の作用により、メインコンデンサ内に寝込んでいる冷媒を暖房サイクル中に回収できず、暖房サイクルが冷媒不足になるという問題があった。

そこで、暖房運転の始動時には、まず、暖房サイクルの冷媒量を確保するための冷媒回収運転を一定時間行い、その後、必要冷媒量が回収された段階で実際の暖房運転を開始するようにしている。このため、暖房運転の開始後、直ちに暖かい空気が吹き出る状態にはならず、即暖性に欠ける傾向があった。
本発明は、上記事情を考慮し、特別な冷媒回収運転を行わないでも、暖房サイクルに必要な冷媒量を確保することができて、即暖性能の向上が図れる車両用空調装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、冷媒循環経路中にコンプレッサとコンデンサと膨張手段とエバポレータとをこの順に接続し、前記コンデンサとしてメインコンデンサとサブコンデンサの２つのコンデンサを前記コンプレッサの出口とエバポレータの入口との間に並列に接続し、前記コンプレッサの出口から前記メインコンデンサ及びサブコンデンサへの分岐にいずれか一方のコンデンサを流路として選択する流路切換手段を設け、前記メインコンデンサ及びサブコンデンサの各出口とエバポレータとの間に、メインコンデンサからエバポレータへの流路とサブコンデンサからエバポレータへの流路の合流点を設けたヒートポンプサイクルを備え、前記メインコンデンサを外気への放熱手段として外気の流通する箇所に配置し、車室内へ空調風を送り込むための送風路中に、空調風の冷却手段として前記エバポレータを配置すると共に、その下流側に空調風の加温手段としてヒータコアと前記サブコンデンサとを配置し、冷房運転時は、前記流路切換手段によりメインコンデンサを流路として冷媒を流す冷房ラインを選択し、冷媒ガスの凝縮熱の利用による暖房運転時は、前記流路切換手段によりサブコンデンサを流路として冷媒を流す暖房ラインを選択する車両用空調装置において、前記メインコンデンサの出口と前記合流点との間、及び、前記サブコンデンサの出口と前記合流点との間に、それぞれ前記膨張手段として絞り弁を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用空調装置であって、前記合流点と各絞り弁との間にそれぞれ逆止弁を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、膨張手段として、膨張弁に代えて絞り弁（オリフィス）を使用し、冷房ラインと暖房ラインの合流点の手前にその絞り弁を配置したので、低圧合流とすることができる。従って、サブコンデンサに冷媒を通す暖房サイクルの起動により、圧力差で暖房ライン中にメインコンデンサ内に寝込んだ冷媒を自然に回収することができる。このように、ヒートポンプサイクルそのものに冷媒回収機能を持たせることができるので、特別な冷媒回収運転を行う必要がなくなり、それにより即暖性能を向上させることができる。なお、膨張弁を１個を使用するよりも、オリフィスを２個を使用する方が安価にすむため、コスト低減効果も期待できる。

請求項２の発明によれば、ヒートポンプによる暖房運転時に、車室内温度が上昇しコンプレッサ吸入圧が上がった段階で、逆止弁の作用により、メインコンデンサ方向への冷媒の抜けを防止できる。従って、一度冷媒を回収してしまえば、暖房サイクルに必要な冷媒量は常に確保しておくことができる。また、冷房運転の場合は、逆止弁の作用により、サブコンデンサへの冷媒の抜けを防止できる。なお、逆止弁を絞り弁より合流点に近い位置に設けたことにより、冷媒の変動を少なくできる。

以下、本発明の実施形態を説明する。

図１は実施形態の車両用空調装置の構成図である。この車両用空調装置は、冷媒循環経路中に、コンプレッサ１、コンデンサ２、エバポレータ５をこの順に接続し、コンデンサ２としてメインコンデンサ２１とサブコンデンサ２２の２つのコンデンサを、コンプレッサ１の出口とエバポレータとの間に並列に接続し、コンプレッサ１のからメインコンデンサ２１及びサブコンデンサ２２への分岐部に、いずれか一方のコンデンサ２１、２２を流路として選択するための三方切換弁（流路切換手段）３を設け、メインコンデンサ２１及びサブコンデンサ２２からエバポレータへの合流部６の手前にそれぞれ、膨張手段としての絞り弁１１、１４と、各コンデンサ２１、２２への冷媒の抜けを防止する逆止弁１２、１３とを設けたヒートポンプサイクルを備えている。ここで、逆止弁１２、１３は、絞り弁１１、１４より合流点６に近い位置にある。また、ヒートポンプサイクル中の符号４で示すものはリキッドタンク、８で示すものはアキュムレータである。

そして、メインコンデンサ２１を外気への放熱手段として外気の流通する箇所（ラジエータと同じ場所）に配置し、車室内へ空調風を送り込むための空調ダクト５０内の送風路５１中に、空調風の冷却手段としてエバポレータ５を配置すると共に、その下流側の温風形成流路５５中に、空調風の加温手段として、エンジンの冷却水の循環により空調風を加温するヒータコア５２と、ヒートポンプサイクル中のサブコンデンサ２２とを配置している。また、空調ダクト５０内には、温風形成流路５５と並列に冷風バイパス流路５６を設け、それらの流路の前側にエアミックスドア５７を設け、エバポレータ５の上流側に送風ファン５８を設けている。

この車両用空調装置では、冷房運転時は、切換弁３によりメインコンデンサ２１を流路として冷媒を流す冷房ラインＬ１を選択し、冷媒ガスの凝縮熱の利用による暖房運転時は、切換弁３によりサブコンデンサ２２を流路として冷媒を流す暖房ラインＬ２を選択する。

このような構成の車両用空調装置において、冷房運転時は、冷媒が、コンプレッサ１→三方切換弁３→メインコンデンサ２１→絞り弁１１→逆止弁１２→合流点６→エバポレータ５→コンプレッサ１の経路（冷房ラインＬ１）で流れる。また、冷媒ガスの凝縮熱を利用しての暖房運転時は、冷媒が、コンプレッサ１→三方切換弁３→サブコンデンサ２２→絞り弁１４→逆止弁１３→合流点６→エバポレータ５→コンプレッサ１の経路（暖房ラインＬ２）で流れる。この際、絞り弁１４が冷媒の膨張機能を果たす。

この場合の暖房運転時には、冷媒はサブコンデンサ２２から合流点６を介してエバポレータ５に流れ、ここで、エバポレータ５の圧損をΔＰ、エバポレータ５の入口圧をＰ３とすると、
Ｐ３＝コンプレッサ吸入圧＋ΔＰ
となる。暖房初期、車室内温度が低い時は、エバポレータ５に当たる風（内気循環風）の温度も低いため、コンプレッサ１の吸入圧が極めて低く、Ｐ３も低くなる。

一方、メインコンデンサ２１の出口圧Ｐ１は、外気温レベルのコンデンサ内飽和圧力であり、このとき、Ｐ３＜Ｐ１ならば、逆止弁１２を通って、メインコンデンサ２１に寝込んでいた冷媒が暖房ラインＬ２に回収される。

このように、膨張手段として、従来の膨張弁に代えて絞り弁（オリフィス）１１、１４を使用し、冷房ラインＬ１と暖房ラインＬ２の合流点６の手前にその絞り弁１１、１４を配置しているので、従来のような高圧合流ではなく、低圧合流とすることができる。

従って、サブコンデンサ２２に冷媒を通す暖房サイクルＬ２の起動により、圧力差で暖房ラインＬ２中にメインコンデンサ２１内に寝込んだ冷媒を自然に回収することができる。よって、ヒートポンプサイクルそのものに冷媒回収機能を持たせることができ、特別な冷媒回収運転を行う必要がなくなり、即暖性能を向上させることができる。なお、膨張弁を１個を使用するよりも、オリフィスを２個を使用する方が安価にすむため、コスト低減効果も期待できる。

なお、ヒートポンプサイクルによる暖房運転時に、車室内温度が上昇しコンプレッサ１の吸入圧が上がった段階で、逆止弁１２の作用により、メインコンデンサ２１方向への冷媒の抜けが防止されるので、一度冷媒が回収されてしまえば、暖房サイクルＬ２に必要な冷媒量は常に確保されることになる。また、逆止弁１２、１３の位置が絞り弁１１、１４の位置より合流点に近い側にあるので、冷媒の圧力変動をより少なくできる。

本発明の実施形態の車両用空調装置の構成図である。

符号の説明

１ コンプレッサ
２ コンデンサ
３ 三方切換弁（流路切換手段）
５ エバポレータ
６ 合流点
１１，１４ 絞り弁
１２，１３ 逆止弁
２１ メインコンデンサ
２２ サブコンデンサ
５１ 送風路
５２ ヒータコア
Ｌ１ 冷房ライン
Ｌ２ 暖房ライン

Claims (2)

1. 冷媒循環経路中にコンプレッサ（１）とコンデンサ（２）と膨張手段とエバポレータ（５）とをこの順に接続し、前記コンデンサ（２）としてメインコンデンサ（２１）とサブコンデンサ（２２）の２つのコンデンサを前記コンプレッサ（１）の出口とエバポレータ（５）の入口との間に並列に接続し、前記コンプレッサ（１）の出口から前記メインコンデンサ（２１）及びサブコンデンサ（２２）への分岐にいずれか一方のコンデンサを流路として選択する流路切換手段（３）を設け、前記メインコンデンサ（２１）及びサブコンデンサ（２２）の各出口とエバポレータ（５）との間に、メインコンデンサ（２１）からエバポレータ（５）への流路とサブコンデンサ（２２）からエバポレータ（５）への流路の合流点（６）を設けたヒートポンプサイクルを備え、
   前記メインコンデンサ（２１）を外気への放熱手段として外気の流通する箇所に配置し、車室内へ空調風を送り込むための送風路（５１）中に、空調風の冷却手段として前記エバポレータ（５）を配置すると共に、その下流側に空調風の加温手段としてヒータコア（５２）と前記サブコンデンサ（２２）とを配置し、
   冷房運転時は、前記流路切換手段（３）によりメインコンデンサ（２１）を流路として冷媒を流す冷房ライン（Ｌ１）を選択し、冷媒ガスの凝縮熱の利用による暖房運転時は、前記流路切換手段（３）によりサブコンデンサ（２２）を流路として冷媒を流す暖房ライン（Ｌ２）を選択する車両用空調装置において、
   前記メインコンデンサ（２１）の出口と前記合流点（６）との間、及び、前記サブコンデンサ（２２）の出口と前記合流点（６）との間に、それぞれ前記膨張手段として絞り弁（１１、１４）を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置であって、
   前記合流点（６）と各絞り弁（１１、１４）との間にそれぞれ逆止弁（１２、１３）を設けたことを特徴とする車両用空調装置。

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