JP2605930Y2 - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ヒートポンプ式の自動
車用空気調和装置において、暖房時の除湿機能を持つ自
動車用空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、電気自動車の開発が盛んになりつ
つあるが、電気自動車は当然のことながら従来の自動車
とは異なりエンジンやその冷却水を有しないために、そ
の車室内の空調装置には従来とは異なったタイプのもの
を搭載する必要がある。

【０００３】現在ではこの種の自動車に搭載する空調装
置としてはヒートポンプ式の自動車用空気調和装置が有
望視されている。この種の自動車用空気調和装置は概略
図６に示すように構成されている。

【０００４】エンジンルーム内には冷媒の流れる方向に
応じて放熱あるいは吸熱を行う室外熱交換器１０が配設
されている。一方、空調風を生成する空調ユニット１５
内には冷媒の流れる方向に応じてエバポレータあるいは
コンデンサとして機能する室内熱交換器１７が設けられ
ている。これらの熱交換器１０，１７はコンプレッサ１
８及び４方弁１９を介して配管２０によって相互に接続
されている。

【０００５】この空調装置を暖房装置として機能させる
場合には、４方弁１９を図示のように切り換えて冷媒を
図示実線で示されている方向に流す。このように冷媒を
流すと、室内熱交換器１７はコンデンサとして機能する
ようになり、ファン２２によって送風される空気を温風
に変えて車室内に吹き出すようになる。室内熱交換器１
７によって気体から液体に変わった冷媒は、逆止弁２３
及び膨張弁２４を通って室外熱交換器１０に導入され、
ここで吸熱されて再び気体に戻される。このとき室外熱
交換器１０はエバポレータとして機能することになる
が、この際の熱交換はファン２５によって促進される。
室外熱交換器１０によって気体に戻された冷媒は４方弁
１９によってコンプレッサ１８の吸入口に導かれ、ここ
で圧縮されて室内熱交換器１７に供給される。以上のよ
うなサイクルを繰り返すことによって車室内の暖房が行
われることになる。

【０００６】一方、この空調装置を冷房装置として機能
させる場合には、４方弁１９を切り換えて、冷媒が図示
実線方向とは逆の方向に流れるようにする。このように
した場合には、室外熱交換器１０がコンデンサとして、
また室内熱交換器１７がエバポレータとしてそれぞれ機
能するようになる。尚、膨張弁２４と膨張弁２６とは冷
暖房が効率良く行えるように調整されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されている従来のヒートポンプ式の自動車用空
気調和装置にあっては、確かに冷暖房を行うことはでき
るものの、暖房時には除湿をすることができないという
問題がある。この種の空調装置で自動車の車室内を煖房
すると、湿度調整をすることができなくなってしまうた
めに、窓曇りの発生する可能性が非常に高くなってしま
う。これでは安全上の問題を内在させることになるし、
空調フィーリング上でも問題となる。

【０００８】本考案はこのような従来の問題点を解消す
るためになされたものであり、暖房時でも除湿機能を備
えた自動車用空気調和装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本考案は、車室外に設置されるコンプレッサと、車室
外に設置される第１の熱交換器と、車室内への空調風を
形成するユニット内に空気流れに設置される第２の熱交
換器と、前記ユニット内に前記第２の熱交換器よりも空
気流れ上流側に設置される第３の熱交換器と、前記コン
プレッサで圧縮された冷媒を、冷房運転時には前記第１
の熱交換器に、暖房運転時には前記第２の熱交換器に切
り換えて供給する４方弁と、前記第１の熱交換器と前記
第２の熱交換器とを前記コンプレッサおよび前記４方弁
を介して接続する循環経路と、を有するヒートポンプ式
の自動車用空気調和装置において、前記循環経路に、暖
房運転時にのみ前記第２の熱交換器に冷媒が流れること
を許容して当該第２の熱交換器をコンデンサとして機能
させる逆止弁を設け、前記第３の熱交換器を、冷房運転
時には前記第１の熱交換器からの冷媒を通過させて前記
コンプレッサに戻し、暖房運転時には前記第２の熱交換
器から前記第１の熱交換器に戻る冷媒の一部を通過させ
て前記コンプレッサに戻すように、接続管を介して前記
循環経路に接続し、前記接続管における前記第３の熱交
換器への入口側に膨張弁を設け、冷房運転時または暖房
運転時に拘らず前記第３の熱交換器を常時エバポレータ
として機能させるようにしたことを特徴とする自動車用
空気調和装置である。

【００１０】また、前記接続管の途中に、当該接続管を
流通する冷媒の量を調整する調整弁を設けたことを特徴
とするものである。

【００１１】

【作用】このように構成した本考案にあっては、ユニッ
ト内に第３の熱交換器を設置する一方、当該第３の熱交
換器を、冷房運転時または暖房運転時に拘らず前記第３
の熱交換器を常時エバポレータとして機能するように、
前記循環経路に接続しているので、暖房装置として機能
させている場合でも第３の熱交換器によって車室内の除
湿が行われるようになる。しかも、第３の熱交換器を、
暖房運転時には第２の熱交換器から第１の熱交換器に戻
る冷媒の一部を通過させてコンプレッサに戻すように循
環経路に接続してあるので、暖房能力の低下を最小限に
抑えつつ、車室内の除湿暖房を行うことができるように
なる。

【００１２】また、第３の熱交換器を前記循環経路に接
続する接続管の途中に、当該接続管を流通する冷媒の量
を調整する調整弁を設けたことで、この調整弁を適度に
調整することによって暖房能力の低下をある程度抑えつ
つ車室内の除湿が行えるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明にかかる自動車用空気調和装置
の概略構成を示す図である。図１に示したものは、図６
に示した従来の自動車用空気調和装置に空調ユニット１
５内に設けた第３の熱交換器を常時エバポレータとして
機能するように循環経路としての配管２０に接続した構
成となっている点で大きく相違する。

【００１４】第１の熱交換器である室外熱交換器１０
は、エンジンルーム内に配設されている。一方、空調風
を生成する空調ユニット１５内には、暖房運転時にコン
デンサとしてのみ機能する第２の熱交換器である室内熱
交換器１７と、常時エバポレータとして機能させる第３
の熱交換器である室内熱交換器３０とが設けられてい
る。これらの熱交換器１０，１７はコンプレッサ１８及
び４方弁１９を介して配管２０によって相互に接続され
ている。また、配管２０から分岐してコンプレッサ１８
の吸入側に接続される配管３２には、膨張弁２６を介し
て室内熱交換器３０が接続されている。そして、室内熱
交換器１７のコンプレッサ１８吸入側には逆止弁２３が
設けられ、これにより室内熱交換器３０および室内熱交
換器１７には冷媒を図示矢印方向にのみ流れるようにし
てある。図示実線は暖房運転時の冷媒の流れを示し、図
示点線は冷房運転時の冷媒の流れを示している。逆止弁
２３は、暖房運転時にのみ室内熱交換器１７に冷媒が流
れることを許容し、当該室内熱交換器１７をコンデンサ
として機能させる。

【００１５】この空調装置を暖房装置として機能させる
場合には、４方弁１９を図示のように切り換えて冷媒を
図示実線で示されている方向に流す。このように冷媒を
流すと、室内熱交換器１７はコンデンサとして機能する
ようになり、ファン２２によって送風される空気を温風
に変えて車室内に吹き出すようになる。一方、配管２０
を通って室外熱交換器１０に戻る冷媒の一部は配管３２
に導入され、膨張弁２６を介して室内熱交換器３０でふ
たたび気化されてコンプレッサ１８に吸入される。この
ときには室内熱交換器３０はエバポレータとして機能す
ることになるが、これによってファン２２によって送風
される空気中に含まれている水分が凝縮水として取り出
されて車室内の除湿が行われることになる。したがっ
て、ファン２２によって送風される空気は室内熱交換器
３０を通過するときに一旦冷やされて除湿され、その後
室内熱交換器１７を通過するときに所望の温度の温風に
されて車室内に吹き出されることになる。

【００１６】室内熱交換器１７によって気体から液体に
変わった冷媒は、逆止弁２３及び膨張弁２４を通って室
外熱交換器１０に導入され、ここで吸熱されて再び気体
に戻される。このとき室外熱交換器１０はエバポレータ
として機能することになるが、この際の熱交換はファン
２５によって促進される。室外熱交換器１０によって気
体に戻された冷媒は４方弁１９によってコンプレッサ１
８の吸入口に導かれ、ここで圧縮されて室内熱交換器１
７に供給される。以上のようなサイクルを繰り返すこと
によって車室内の暖房が行われることになる。この場合
の暖房能力の調整は膨張弁２４によって行われ、一方、
除湿能力の調整は膨張弁２６によって行われる。

【００１７】一方、この空調装置を冷房装置として機能
させる場合には、４方弁１９を切り換えて、冷媒が図示
点線方向に流れるようにする。このようにした場合に
は、室外熱交換器１０がコンデンサとして、また室内熱
交換器３０がエバポレータとしてそれぞれ機能するよう
になる。このときには逆止弁２３の作用によって室内熱
交換器１７には冷媒は流れなくなる。この場合の冷房能
力の調整は膨張弁２６の動作によって決定される。

【００１８】上記の膨張弁２４と膨張弁２６との設定は
除湿能力が必要最小限となるようにして暖房能力の低下
ができるだけ抑えられるようにしてある。つまり、室内
熱交換器３０は冷房時に要求される熱負荷に十分対処で
きるような容量のものが選定されているわけであるが、
暖房時の除湿に冷房時と同様の条件でこの室内熱交換器
３０に冷媒が流れてしまうと除湿能力大きすぎてかえっ
て不具合を生じてしまうので、冷房時には最大能力が得
られるように、また、暖房時には必要最小限の除湿能力
が得られるように、また、室内熱交換器１７は暖房時に
最大の暖房能力が得られるように両膨張弁２４、２６の
設定が行われている。

【００１９】図２は、本考案にかかる自動車用空気調和
装置の他の実施例を示す図である。この実施例にかかる
ものは、室内熱交換器３０からコンプレッサ１８に至る
経路途中に絞り弁３５を設けたものである。このように
絞り弁３５を設けることによって、室外熱交換器１０と
室内熱交換器３０との間で所定の圧力差を得ることがで
きるようになる。

【００２０】つまり、通常ならば室外熱交換器１０と室
内熱交換器３０とは当然のことながら雰囲気温度の相違
による蒸発圧力に差が生じるが、第１図に示したよう
に、室内熱交換器３０からコンプレッサ１８に至る経路
を直接接続した場合には、この差が平均化されることと
なる。このために、室外熱交換器１０の圧力及び温度が
上昇し、外気からの吸熱が困難になったり、逆に室内熱
交換器３０の圧力及び温度が低下して必要以上の冷力を
発生させてしまう。また、両熱交換器１０，３０におい
て異なる蒸発圧力が影響し合うために、外気温の変化な
どに対してハンチング等の現象がおきる恐れがあるなど
の不具合を解消できるようになる。

【００２１】このような構成の自動車用空気調和装置の
動作状態をモリエル線図上に表わせば図３のように示す
ことができる。この図を見れば明らかなように、各熱交
換器１０，１７，３０間で適度な圧力差が生じている。
すなわち、室外熱交換器１０の圧力は低下し、室内熱交
換器３０の圧力はやや高くなっている。なお、この自動
車用空気調和装置を冷房装置として機能させる場合に
は、絞り弁３５は全開になるようにして通路抵抗をでき
るだけ少なくするようにする。このようにしないと冷房
の能力が低下してしまうからである。

【００２２】図４は、図２の絞り弁３５に代えて低圧エ
ゼクタ４０を使用したものである。このような構成とし
ても、前述した不具合は絞り弁３５の場合と同様に解消
することができるようになる。

【００２３】この場合のモリエル線図は図３とほぼ同様
な図５に示すようなものになるが、低圧エゼクタ４０を
使用した場合には、この低圧エゼクタ４０自体がその内
部で圧縮作用を有しているために、図示のようにコンプ
レッサ１８の圧縮作用を補助する機能を有しているの
で、コンプレッサの消費電力を低減できるという効果が
ある。

【００２４】以上のように本実施例によれば、このヒー
トポンプ式の自動車用空気調和装置を暖房装置として機
能させる場合に、エバポレータとして機能する室内熱交
換器３０を設けてあるので、車室内の除湿暖房をするこ
とが可能となる。また、このときの除湿能力は２つの膨
張弁２４，２６の作用によって必要最小限となるように
調整されているので、暖房能力の低下を最小限に抑える
ことができることになる。

【００２５】また、絞り弁により両熱交換器の圧力制御
が可能となるために、室外熱交換器は外気からの吸熱が
効率良く行われるような低温低圧状態が実現でき、一
方、室内熱交換器は除湿に最適な圧力、温度が実現でき
る。そして、両熱交換器において圧力差を雰囲気温度に
合わせ得るために、ハンチング等の発生を解消すること
ができるようになる。

【００２６】

【考案の効果】以上述べたように本考案によれば、暖房
能力の低下を最小限に抑えつつ、車室内の除湿暖房を行
うことができるようになる。

【００２７】また、上記第３の熱交換器を前記循環経路
に接続する接続管の途中に、当該接続管を流通する冷媒
の量を調整する調整弁を設けたので、暖房能力の低下を
最小限に抑えることができることになる。また、当該調
整弁により第１及び第３の両熱交換器の圧力制御が可能
となるために、ハンチング等の発生を解消することがで
きることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の自動車用空気調和装置の概略構成図で
ある。

【図２】本考案の自動車用空気調和装置の第２の実施例
を示す概略構成図である。

【図３】図２に示した装置のモリエル線図である。

【図４】本考案の自動車用空気調和装置の第３の実施例
を示す概略構成図である。

【図５】図４に示した装置のモリエル線図である。

【図６】従来の自動車用空気調和装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１０…室外熱交換器（第１の熱交換器） １７…室内熱交換器（第２の熱交換器） ２０…配管 ２３、２７…逆止弁 ２４、２６…膨張弁 ３０…室内熱交換器（第３の熱交換器） ３５…絞り弁（調整弁） ４０…低圧エグゼクタ（調整弁）

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室外に設置されるコンプレッサ（１
   ８）と、 車室外に設置される第１の熱交換器（１０）と、 車室内への空調風を形成するユニット（１５）内に空気
   流れに設置される第２の熱交換器（１７）と、 前記ユニット（１５）内に前記第２の熱交換器（１７）
   よりも空気流れ上流側に設置される第３の熱交換器（３
   ０）と、 前記コンプレッサ（１８）で圧縮された冷媒を、冷房運
   転時には前記第１の熱交換器（１０）に、暖房運転時に
   は前記第２の熱交換器（１７）に切り換えて供給する４
   方弁（１９）と、 前記第１の熱交換器（１０）と前記第２の熱交換器（１
   ７）とを前記コンプレッサ（１８）および前記４方弁
   （１９）を介して接続する循環経路（２０）と、を有す
   るヒートポンプ式の自動車用空気調和装置において、 前記循環経路（２０）に、暖房運転時にのみ前記第２の
   熱交換器（１７）に冷媒が流れることを許容して当該第
   ２の熱交換器（１７）をコンデンサとして機能させる逆
   止弁（２３）を設け、 前記第３の熱交換器（３０）を、冷房運転時には前記第
   １の熱交換器（１０）からの冷媒を通過させて前記コン
   プレッサ（１８）に戻し、暖房運転時には前記第２の熱
   交換器（１７）から前記第１の熱交換器（１０）に戻る
   冷媒の一部を通過させて前記コンプレッサ（１８）に戻
   すように、接続管（３２）を介して前記循環経路（２
   ０）に接続し、 前記接続管（３２）における前記第３の熱交換器（３
   ０）への入口側に膨張弁（２６）を設け、冷房運転時ま
   たは暖房運転時に拘らず前記第３の熱交換器（３０）を
   常時エバポレータとして機能させるようにしたことを特
   徴とする自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記接続管（３２）の途中に、当該接続
   管（３２）を流通する冷媒の量を調整する調整弁（３
   ５、４０）を設けたことを特徴とする請求項１記載の自
   動車用空気調和装置。