JP2607723Y2 - 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ち、
かつ安定した運転が行える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４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】ところが、このようなタイプのヒートポン
プ式の自動車用空気調和装置にあっては、冷暖房を行え
る反面、暖房時には除湿をすることができないという問
題があることから、窓曇りの発生による走行安全上の問
題及び空調フィーリング上の問題がある。考案者らはこ
の問題を解消するために図５に示すような除湿機能を有
する自動車用空気調和装置を先に提案している。

【０００８】図５に示したものは、図４に示した自動車
用空気調和装置に空調ユニット１５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
路に接続した構成となっている点で大きく相違する。

【０００９】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、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と、
常時エバポレータとして機能させる室内熱交換器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、コンプレッサ１８の吸入
側と室内熱交換器１７に接続されている逆止弁２３に
は、絞り弁３５及び膨張弁２６を介して室内熱交換器３
０が接続され、この熱交換器３０には冷媒を図示矢印方
向にのみ流れるようにしてある。

【００１０】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を介して絞り弁３５の作用によ
って所定の圧力に調整されている室内熱交換器３０で再
び気化されてコンプレッッサ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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】

【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、室内熱交換器３０の容量を要求
される冷房能力以上に設定する必要があるために、暖房
時に除湿をさせるには必要以上に除湿をしてしまう場合
があり、暖房時のサイクルに不安定な現象を引き起こす
恐れが内在している。この不安定な現象は室内熱交換器
１７にその容量に見合った冷媒量が流れなくなることに
よってもさらに助長される恐れがある。

【００１４】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、暖房時でも極めて安定し
た運転が行える自動車用空気調和装置の提供を目的とす
る。

【００１５】

【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、車室外に第１の熱交換器が設置されるとと
もに、車室内への空調風を形成するユニット内に第２の
熱交換器が設置され、当該第１の熱交換器と当該第２の
熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる冷媒の循
環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行う
ヒートポンプ式の自動車用空気調和装置において、前記
ユニット内に第３の熱交換器を設置する一方、当該第３
の熱交換器は、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循環方
向に拘らずエバポレータとして機能するように前記循環
経路に接続され、前記車室内のウインドガラスに設けた
結露センサによって、前記ウインドガラスの結露の状態
を検出し、露点に近い場合にのみ、制御手段によって、
前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを接続する
経路途中に設けた第１のバルブを閉じ、前記第３の熱交
換器のみに至る経路途中に設けた第２のバルブとを開く
ことを特徴とする。

【００１６】

【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、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循環方向に拘
らず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。そして前記車室内のウインドガラスに
設けた結露センサによって、前記ウインドガラスの結露
の状態を検出し、露点に近い場合にのみ、制御手段によ
って、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを接
続する経路途中に設けた第１のバルブを閉じ、前記第３
の熱交換器のみに至る経路途中に設けた第２のバルブを
開く。したがって、暖房として機能させる場合と、除湿
機能を付加させる場合とを明確に分けて制御することが
できるようになる。このために結果としてサイクル運転
の安定性が向上することになる。

【００１７】

【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５
に示した従来の自動車用空気調和装置の室外熱交換器１
０と室内熱交換器１７とを接続する配管２０と、この配
管２０から分岐して室内熱交換器３０に至る配管３２と
に、循環する冷媒の流れを制御するバルブ４０とバルブ
４２とを設けたものである。これらのバルブの開閉は結
露センサ５０の検出値にしたがって後述するコントロー
ラ４５によって制御される。

【００１８】図中、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、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、コンプ
レッサ１８の吸入側と室内熱交換器１７に接続されてい
る逆止弁２３には、膨張弁２６を介して室内熱交換器３
０が接続され、この熱交換器３０には冷媒を図示矢印方
向にのみ流れるようにしてある。前記したようにこの循
環経路には、室外熱交換器１０と室内熱交換器１７とを
接続する配管２０にバルブ４０が、この配管２０から分
岐して室内熱交換器３０に至る配管３２にバルブ４２が
設けてある。

【００１９】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、同時に
バルブ４０を開けると共にバルブ４２を閉めて冷媒を図
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。つまり、図４に示
した従来の自動車用空気調和装置と全く同様に機能する
ことになる。ただしこの場合は結露センサ５０からの検
出信号に基づいて制御手段たるコントローラ４５が車室
内に結露を生じる恐れがないと判断している場合であ
る。したがって、ウインドガラスが曇る恐れのない場合
には、室内熱交換器１７によって最大の暖房能力が得ら
れることになる。また、同時に安定したサイクル運転が
可能となる。

【００２０】このサイクルにおいて、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１８の吸入口に導かれ、ここで圧
縮されて液体にされ、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。この場合の暖房能力の調整
は膨張弁２４によって行われる。

【００２１】この状態が続いて、結露センサ５０からの
検出信号によりコントローラ４５がそろそろウインドガ
ラスが曇りそうであると判断した場合には、上記のバル
ブの開閉状態を全く反転させ、つまりバルブ４０を閉じ
てバルブ４２を開き、室内熱交換器１７からの冷媒を全
て配管３２に導入させ、膨張弁２６を介して室内熱交換
器３０でふたたび気化させてコンプレッッサ１８に吸入
させる。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。

【００２２】このサイクルにおいて、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，
バルブ４２及び膨張弁２６を通って室内熱交換器３０に
導入され、ここで吸熱されて再び気体に戻される。この
とき室内熱交換器３０はエバポレータとして機能する。
室内熱交換器３０によって気体に戻された冷媒はコンプ
レッサ１８の吸入口に導かれ、ここで圧縮されて液体に
され、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除湿暖房が行わ
れることになる。この場合の除湿能力及び暖房能力の調
整は膨張弁２６によって行われる。

【００２３】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を切り換えるとともに、バ
ルブ４０とバルブ４２とを開き、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。

【００２４】以上が本発明装置の概略の動作であるが、
次に、制御系の動作を図２及び図３に基づいて説明す
る。図２は、本発明にかかる自動車用空気調和装置のバ
ルブ制御系のブロック図である。

【００２５】結露センサ５０はフロントウインドウ等の
最も結露の生じやすい部分に取り付けられており、結露
するか否かを電気信号として出力するものである。この
センサ５０は、結露の発生を検出するものでも良く、相
対湿度を検出するものであっても良い。この結露センサ
５０からの検出信号はコントローラ４５に出力される。
コントローラ４５は、この結露センサ５０からの信号及
び図示されてはいないが、自動車用空気調和装置の動作
モード、つまり暖房装置として機能しているのか冷房装
置として機能しているのかの信号に基づいてバルブ４０
と４２との開閉を制御する機能を有している。

【００２６】コントローラ４５は図３に示すフローチャ
ートのように動作する。コントローラ４５は、現在の空
調モードが暖房モードであるか冷房モードであるかを判
断し（Ｓ１）、冷房モードであれば、バルブ４０とバル
ブ４２を両方とも開き、空調装置を冷房装置として機能
させる（Ｓ２，Ｓ３）。一方、暖房モードであれば、バ
ルブ４０を開く一方バルブ４２を閉じ、空調装置を暖房
装置として機能させる（Ｓ４，Ｓ５）。そして、常時結
露センサ５０からの検出信号を入力し（Ｓ６）、この検
出値に基づいてウインドガラスが曇りそうか否か、すな
わち露点に近いかいなかを判断する（Ｓ７）。露点に近
くなければ暖房を優先してこのままの状態で車室内の暖
房を行う。また、露点に近ければ、暖房に優先して車室
内の除湿を行う必要が有るので、バルブ４０を閉じると
共にバルブ４２を開き、除湿暖房の状態を実現する（Ｓ
８，Ｓ９）。

【００２７】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、車室内の結露の状態に基づいて暖房装
置としてのみ機能させるようにするか、除湿を併用させ
るように機能させるかを選択的に切り換えることがで
き、不安定な運転状態を極力回避できるようになる。ま
た、各熱交換器には、冷房時あるいは暖房時の設計値通
りの冷媒量を流通させることができるようになり、空調
装置としての全体の効率向上が図れることになる。また
この作用によって除湿能力が必要最小限となるように調
整されることから、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。

【００２８】

【考案の効果】以上述べたように本考案によれば、車室
内のウインドガラスに設けた結露センサによって、前記
ウインドガラスの結露の状態を検出し、露点に近い場合
にのみ、制御手段によって、前記第１の熱交換器と前記
第２の熱交換器とを接続する経路途中に設けた第１のバ
ルブを閉じ、前記第３の熱交換器のみに至る経路途中に
設けた第２のバルブを開くようにしたので、どうしても
除湿が必要な場合（ウインドガラスが露点に近く曇りそ
うな場合）に、第３の熱交換器が機能するため、ウイン
ドガラスが曇るほど湿度が高くなっているときには、ウ
インドガラスが曇り始める前に自動的に除湿暖房が行わ
れ、視界が確実に確保できるようになるとともに、運転
者は除湿の操作に気を使うことなく、運転に専念するこ
とができる。

【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制御系の概略
構成ブロック図である。

【図３】図２に示した装置の動作を示すフローチャート
である。

【図４】従来の自動車用空気調和装置の概略構成図であ
る。

【図５】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） ４０、４２…バルブ ４５…コントローラ（制御手段） ５０…結露センサ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室外に第１の熱交換器が設置されると
   ともに、車室内への空調風を形成するユニット内に第２
   の熱交換器が設置され、当該第１の熱交換器と当該第２
   の熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる冷媒の
   循環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行
   うヒートポンプ式の自動車用空気調和装置において、 前記ユニット内に第３の熱交換器を設置する一方、当該
   第３の熱交換器は、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循
   環方向に拘らずエバポレータとして機能するように前記
   循環経路に接続され、前記車室内のウインドガラスに設けた結露センサによっ
   て、前記ウインドガラスの結露の状態を検出し、露点に
   近い場合にのみ、制御手段によって、前記第１の熱交換
   器と前記第２の熱交換器とを接続する経路途中に設けた
   第１のバルブを閉じ、前記第３の熱交換器のみに至る経
   路途中に設けた第２のバルブとを開くことを特徴とする
   自動車用空気調和装置。