JP2684668B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車室内温度を低下させることなく除湿する
ことのできる車両用空気調和装置に関する。

［従来の技術］ 室内の除湿を行うとともに、その室内温度の制御を行
うことのできる空気調和装置として、例えば、特開昭59
−12260号公報が開示されている。

この公報に開示された空気調和装置は、第６図に示す
ように、圧縮機100、凝縮器101、第１減圧器102、副凝
縮器103、第２二方弁104、蒸発器105を環状に連結し、
第１減圧器102と並列に第１二方弁106を、第２二方弁10
4と並列に第２減圧器107をそれぞれ接続し、さらに第２
二方弁104の冷媒流入側と圧縮機100の吸入側に第３二方
弁108を備えたバイパス回路109を設けた冷媒回路110を
形成している。

なお、副凝縮器103および蒸発器105は室内に配置さ
れ、室内送風機111の送風を受けて、冷媒と室内空気と
の熱交換が行われる。また、凝縮器101は室外に配置さ
れ、室外送風機112の送風を受けて圧縮機100から吐出さ
れたガス状冷媒を凝縮液化する。

この空気調和装置により除湿運転を行う際に、室外送
風機112の作動を停止することで凝縮器101の放熱能力が
低下し、第１二方弁106を通って高温高圧の冷媒が副凝
縮器103に流れる。副凝縮器103を通過する冷媒は、室内
送風機111の送風を受けて凝縮液化され、第２減圧器107
で減圧膨脹された後、蒸発器105で室内空気と熱交換さ
れる。このとき、蒸発器105を通過する空気が除湿、冷
却されるが、副凝縮器103を通過する際に熱交換されて
暖められるため、室内温度を低下させることなく室内の
除湿を行うことができる。

なお、室外送風機112を作動させた場合には副凝縮器1
03での放熱能力が低下するため、上記の除湿運転の際に
得られる室内温度より若干低めの室内温度を得ることが
できる。

前述した作動で、第３二方弁108を開くことにより、
副凝縮器103から流出した冷媒の一部が蒸発器105をバイ
パスして圧縮機100に流れるため、蒸発器105へ流れる冷
媒量が減り、蒸発器105での吸熱能力が減少する。これ
により、前述した除湿運転の際に得られる室内温度より
若干高めの室内温度を得ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上述した従来技術による冷媒回路110は、
除湿運転の際に室外送風機112の作動を停止して副凝縮
器103で冷媒の凝縮潜熱を得るため、必然的に、圧縮機1
00の上流にアキュームレータを配設したアキュームレー
タサイクルとして構成される。

このため、前記公報に開示された従来技術では、熱負
荷変動が大きく、且つ圧縮機の回転変動の激しい車両用
空気調和装置には不適当である問題点を有していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、車両用として好適なレシーバ方式の冷媒回路を採
用し、車室内の除湿時に、室内温度を制御することので
きる空気調和装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、冷媒凝縮器の
下流に副冷媒凝縮器を有し、この副冷媒凝縮器が冷媒蒸
発器の送風方向下流に配置され、前記冷媒凝縮器より流
出した冷媒が前記副冷媒凝縮器を通ってレシーバへ流入
する第１の冷媒通路、前記冷媒凝縮器より流出した冷媒
が前記副冷媒凝縮器をバイパスして前記レシーバへ流入
する第２の冷媒通路、及び前記第１の冷媒通路と前記第
２の冷媒通路とを切り替える切替弁を備えた冷媒回路
と、前記レシーバで気液分離されたガス冷媒を冷媒圧縮
機に導くインジェクション回路と、このインジェクショ
ン回路を開閉する開閉弁とを備えたことを技術的手段と
する。

［作用］ 上記構成よりなる本発明は、車室内を冷房する場合
は、切替弁により第２の冷媒通路を選択する（開閉弁は
閉じている）。これにより、冷媒凝縮器で凝縮液化され
た冷媒は、副冷媒凝縮器をバイパスして直接レシーバへ
流れ込み、レシーバ内で気液分離された後、減圧装置で
減圧されて冷媒蒸発器へ供給される。冷媒蒸発器を流れ
る冷媒は、冷媒蒸発器を通過する空気より蒸発潜熱を奪
って蒸発し、冷媒圧縮機に吸引される。この結果、冷媒
蒸発器で冷却された空気が車室内へ送風されて車室内を
冷房する。

車室内の温度制御とともに車室内の除湿を行う場合
は、切替弁により第１の冷媒通路を選択する（開閉弁は
閉じている）。これにより、冷媒凝縮器より流出した冷
媒は、副冷媒凝縮器を通ってレシーバへ流れ込む。ここ
で、副冷媒凝縮器が冷媒蒸発器の送風方向下流（風下
側）に配置されていることから、冷媒蒸発器で除湿冷却
された空気は、副冷媒凝縮器を通過する際に副冷媒凝縮
器内を流れる高温の冷媒との熱交換によって加熱され
る。この結果、車室内温度を略一定に保ったまま除湿を
行うことができる。

また、切替弁により第１の冷媒通路を選択した状態で
開閉弁を開くと、レシーバで気液分離されたガス冷媒の
一部がインジェクション回路を通って冷媒圧縮機に吸引
される。この結果、レシーバより吐出される冷媒流量が
低下するため、冷媒蒸発器の冷却能力が低下する。一
方、副冷媒凝縮器の放熱能力は変わらないため、その
分、車室内への吹き出し温度を上げることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、レシーバ方式の冷媒回路を備えた車
両用空気調和装置において、切替弁と副冷媒凝縮器を追
加するだけの構成で従来の冷房機能に除湿機能を付加す
ることができる。また、レシーバ方式の冷媒回路のた
め、副冷媒凝縮器において安定した凝縮潜熱が得られ、
従って、安定した除湿性能を得ることが可能である。

更に、除湿運転時には、例えば、送風機の送風量によ
り冷媒凝縮器の放熱量を制御することで副冷媒凝縮器の
放熱能力を調節できるため、車室内温度を低下させるこ
となく除湿することができる。

また、レシーバで気液分離されたガス冷媒を冷媒圧縮
機に導くインジェクション回路と、このインジェクショ
ン回路を開閉する開閉弁とを備えたことにより、除湿暖
房制御をより細かく行うことができる。

［実施例］ 次に、本発明の車両用空気調和装置を図面に示す一実
施例に基づき説明する。

第１図は車両空気調和装置の冷媒回路図、第２図は車
両空気調和装置を適用したバス車両の斜視図である。

本実施例の空気調和装置は、バス車両１の後部に配置
されたエンジン２により、空気調和装置の冷凍サイクル
３を構成する６気筒の冷媒圧縮機４が駆動される。な
お、冷媒圧縮機４は、Ｖベルト（図示しない）を介して
エンジン２に締結されるため、エンジン２と同様に、バ
ス車両１の後部に配置される。

冷凍サイクル３は、第１図に示すように、冷媒圧縮機
４、冷媒凝縮器５、副冷媒凝縮器11、レシーバ６、エキ
スパンションバルブ７（減圧装置）、及び冷媒蒸発器８
をそれぞれ冷媒配管９によって連結した冷媒回路10と、
レシーバ６で気液分離されたガス冷媒の一部を冷媒圧縮
機４に吸引させるバイパス回路12（本発明のインジェク
ション回路）とを備える。

冷媒回路10には、冷媒凝縮器５より流出した冷媒が副
冷媒凝縮器11を通ってレシーバ６へ流入する第１の冷媒
通路10aと、冷媒凝縮器５より流出した冷媒が副冷媒凝
縮器11をバイパスしてレシーバ６へ流入する第２の冷媒
通路10bとが設けられ、その第１の冷媒通路10aと第２の
冷媒通路10bとの分岐点に第１の冷媒通路10aと第２の冷
媒通路10bとを切り替える三方切替弁13が設けられてい
る。また、第１の冷媒通路10aには、副冷媒凝縮器11の
下流に逆止弁14が設けられている。

バイパス回路12には、レシーバ６側近傍に電磁弁15
（本発明の開閉弁）が設けられている。この電磁弁15
は、通電時に開弁し、通電停止時に閉弁する。

この冷凍サイクル３は、三方切替弁13により第２の冷
媒通路10bを選択することにより、冷媒凝縮器５から流
出した冷媒を直接レシーバ６に供給して、エキスパンシ
ョンバルブ７で減圧膨張させた後、冷媒蒸発器８で蒸発
させる冷房サイクルを構成し、三方切替弁13により第１
の冷媒通路10aを選択することにより、冷媒凝縮器５か
ら流出した冷媒を副冷媒凝縮器11に供給して、冷媒凝縮
器５と副冷媒凝縮器11とで凝縮液化させ、冷媒蒸発器８
で除湿冷却された空気を副冷媒凝縮器11に供給して再加
熱させるリヒートサイクルを構成することができる。

上記冷凍サイクル３を構成する冷媒圧縮機４以外の各
機器は、第２図に示すように、凝縮器用送風機16、室内
送風用送風機17とともに、バス車両１の屋上に装着され
たパッケージユニット18に収納されている。

バス車両１の左右両側の天井肩部には、バス車両１の
前後方向に伸び、室内送風用送風機17により冷媒蒸発器
８および副冷媒凝縮器11を通過した空気を車室内へ向か
って吹出す空調ダクト19が設けられている。なお、副冷
媒凝縮器11は、冷媒蒸発器８に対して室内送風用送風機
17により発生する空気流の下流側に配置されている。

バス車両１の床部には、エンジン２の冷却水を熱源と
する温水式ヒータ20が設けられ、車室内の左右両側の床
面コーナ部に配設された温風用ダクト21より、温水式ヒ
ータ20で加熱した温風が乗客の足下付近に吹出される。

上述した冷凍サイクル３および温水式ヒータ20は、運
転席に設置されたコントロールパネル22の各スイッチを
操作することにより、前記パッケージユニット18に組み
込まれた制御回路23を介して駆動、制御される。

このコントロールパネル22には、第３図に示すよう
に、室温を設定するための室温設定ボリューム24、この
室温設定ボリューム24により設定された設定温度に従っ
て、室内送風用送風機17、冷媒圧縮機４、および温水式
ヒータ20の能力制御を行うAUTOモードスイッチ25、リヒ
ートサイクルを選択して、車室内の除湿とともに車室内
温度を制御するDEHUMモードスイッチ26、AUTOモードス
イッチ25およびDEHUMモードスイッチ26と独立して室内
送風用送風機17の能力制御を行う送風機スイッチ27、エ
ンジン２のウォームアップ時で車室内温度が低い場合
に、暖房能力を高めるHEATBOOSTスイッチ28、外気を取
り入れるためのVENTスイッチ29などが設けられている。

なお、AUTOモードスイッチ25、DEHUMモードスイッチ2
6は、冷凍サイクル３と温水式ヒータ20とを連動して作
動させ、外気温度、車室内温度、および設定温度に基づ
いて後述する能力モードを選択する。

制御回路23は、室内送風用送風機17および冷媒圧縮機
４の能力制御、三方切替弁13の切り替え制御、バイパス
回路12に設けられた電磁弁15への通電制御、リヒートサ
イクルで運転中の凝縮器用送風機16の能力制御、温水式
ヒータ20の制御などを行う。

この制御回路23の作動を、第４図に示すフローチャー
ト、第５図の能力モード設定グラフ、および第１表の能
力モード表に基づき説明する。

まずステップ１で、AUTOモードか否かを判断する。ス
テップ１の判断結果がYESの場合には、ステップ２で外
気温、内気温、および室温設定ボリューム24による設定
温度を呼び込む。

ステップ３で、ステップ２において呼び込んだ外気
温、内気温、設定温度に基づき、第５図に示すモード設
定グラフに従って能力モードを選択する。

次にステップ４では、ステップ３で選択された能力モ
ードに従い、第１表の能力モード表に示すように、室内
送風用送風機17、冷媒圧縮機４、および温水式ヒータ20
の能力制御を行う。

ステップ１の判断結果がNOの場合には、ステップ５に
おいてDEHUMモードか否かを判断する。ステップ５の判
断結果がYESの場合には、ステップ６で外気温、内気
温、および室温設定ボリューム24による設定温度を呼び
込む。

ステップ７で、ステップ６において呼び込んだ外気
温、内気温、設定温度に基づき、第５図に示すモード設
定グラフに従って能力モードを選択する。

次にステップ８では、ステップ７で選択された能力モ
ードに従い、第１表の能力モード表に示すように、室内
送風用送風機17、冷媒圧縮機４、および温水式ヒータ20
の能力制御を行う。

ここで上記の能力モード表について説明する。

ａ）AUTOモード時。

M1〜M5までは温水式ヒータ20の作動が停止されるとと
もに、三方切替弁13により冷房サイクルが選択される。

外気温、内気温、設定温度に基づいてM1が選択された
場合、室内送風用送風機17の能力がHi（強）に設定さ
れ、冷媒圧縮機４は６気筒として使用される。

M2が選択された場合、室内送風用送風機17の能力がMe
2（中強）に設定され、冷媒圧縮機４は４気筒として使
用される。

M3が選択された場合、室内送風用送風機17の能力がMe
1（中弱）に設定され、冷媒圧縮機４は２気筒として使
用される。

M4が選択された場合、室内送風用送風機17の能力がLo
（弱）に設定され、冷媒圧縮機４は２気筒として使用さ
れるとともに、バイパス回路12に設けられた電磁弁15が
通電され、バイパス回路12を開いて使用する。

M5が選択された場合、室内送風用送風機17の能力がLo
（弱）に設定され、冷媒圧縮機４の作動は停止される。

M6〜M8が選択された場合には、室内送風用送風機17お
よび冷媒圧縮機４の作動は共に停止され、温水式ヒータ
20が作動される。温水式ヒータ20の能力は、M6が選択さ
れた場合、Lo（弱）に設定され、M7が選択された場合、
Me（中）に設定され、M8が設定された場合、Hi（強）に
設定される。

ｂ）DEHUMモード時。

M1〜M5までは温水式ヒータ20の作動が停止されるとと
もに、M1〜M4までは、三方切替弁13により冷房サイクル
が選択され、M5〜M8まではリヒートサイクルが選択され
る。このリヒートサイクルが選択された際には、室内送
風用送風機17の能力はLo（弱）に設定される。

またDEHUMモード時の場合には、冷媒圧縮機４は常に
６気筒として使用される。

外気温、内気温、設定温度に基づいてM1が選択された
場合、室内送風用送風機17の能力がHi（強）に設定され
る。

M2が選択された場合、室内送風用送風機17の能力がMe
2（中強）に設定される。

M3が選択された場合、室内送風用送風機17の能力がMe
1（中弱）に設定される。

M4が選択された場合、室内送風用送風機17の能力がLo
（弱）に設定される。

M5が選択された場合、リヒートサイクルが選択され、
室内送風用送風機17の能力がLo（弱）に設定される。な
お、このM5の場合には、パッケージユニット18の吹き出
し温度が20℃〜25℃に制御される。

M6が選択された場合、温水式ヒータ20の能力がLo
（弱）に設定される。

M7が選択された場合、温水式ヒータ20の能力がMe
（弱）に設定される。

M8が選択された場合、温水式ヒータ20の能力がHi
（弱）に設定される。

上記したM6〜M8の場合には、パッケージユニット18の
吹き出し温度が25℃〜30℃に制御される。

ｃ）DEHUMモード時にHEATBOOSTスイッチ28を投入した場
合。

バイパス回路12に設けた電磁弁15が通電され、電磁弁
15が開弁してバイパス回路12が開く。

上述のように、コントロールパネル22のAUTOモードス
イッチ25、DEHUMモードスイッチ26を操作することによ
り、外気温、内気温、および設定温度に基づきM1〜M8ま
での８段階の能力設定を行うことができる。

なお、DEHUMモード時にリヒートサイクルを選択した
場合の吹き出し温度T1を制御するために、副冷媒凝縮器
11の下流には、サーミスタなどの吹出温度検出器30が配
設されている。

また、冷媒凝縮器５の上流には、冷凍サイクル３内の
高圧圧力、すなわち凝縮圧力が、冷凍サイクル３の保証
圧力以下かどうかを判別するための圧力スイッチ31が設
けられている。

次に、本実施例の作動について説明する。

イ）使用者がAUTOモードスイッチ25を選択した場合。

室温設定ボリューム24による室温設定温度と車室内温
度とに基づき、車室内の冷房を必要とする場合には、制
御回路23により温水式ヒータ20の作動を停止するととも
に、三方切替弁13を制御して冷房サイクルを選択する。
これにより、冷媒圧縮機４により高温高圧に圧縮された
ガス状冷媒が冷媒凝縮器５で凝縮液化され、レシーバ６
で気液分離された後、液冷媒のみがエキスパンションバ
ルブ７に供給される。その後、エキスパンションバルブ
７で減圧膨脹され、冷媒蒸発器８へ供給される。冷媒蒸
発器８に供給された冷媒は、周囲の空気より蒸発潜熱を
奪って蒸発し、ガス状冷媒として冷媒圧縮器に吸入され
る。

冷却された空気は、室内送風用送風機17により、空調
ダクト19を介して車室内に吹き出され、車室内を冷房す
る。

このとき、凝縮器用送風機16および冷媒圧縮機４の能
力制御を、例えば５段階で行うことにより、車室内温度
を制御する。

また、AUTOモード時に、車室内の暖房を必要とする場
合には、制御回路23を介して凝縮器用送風機16および冷
媒圧縮機４の作動を停止するとともに、温水式ヒータ20
を作動させる。

ロ）使用者がDEHUMモードスイッチ26を選択した場合。

DEHUMモードの場合、除湿機能を高めるために、冷媒
圧縮機４の能力を最大にしたまま、室内送風用送風機17
の能力を制御することにより車室内温度を制御する。

また、室温設定ボリューム24による室温設定温度と車
室内温度とに基づき、室内の温度を下げないで除湿を行
う場合には、制御回路23により三方切替弁13を制御して
リヒートサイクルが選択される。これにより、冷媒圧縮
機４により高温高圧に圧縮されたガス状冷媒は、冷媒凝
縮器５と副冷媒凝縮器11とで凝縮液化され、レシーバ６
に供給される。レシーバ６で気液分離された後、液冷媒
のみがエキスパンションバルブ７に供給され、エキスパ
ンションバルブ７で減圧膨脹されて冷媒蒸発器８へ供給
される。冷媒蒸発器８に供給された冷媒は、周囲の空気
より蒸発潜熱を奪って蒸発し、ガス状冷媒として冷媒圧
縮機４に吸入される。

冷媒蒸発器８で除湿冷却された空気は、室内送風用送
風機17の作動により、冷媒蒸発器８の下流に配置された
副冷媒凝縮器11を通過する際に加熱され、空調ダクト19
を介して車室内へ吹き出される。この結果、車室内温度
をほぼ一定に保ったまま、除湿を行うことができる。ま
たこのとき、温水式ヒータ20を作動させることにより除
湿暖房も可能である。

ハ）使用者がHEATBOOSTスイッチ28を選択した場合。

リヒートサイクルで運転中に、制御回路23を介してバ
イパス回路12に設けた電磁弁15が通電されることによ
り、電磁弁15が開弁してバイパス回路12が開く。

この結果、冷媒凝縮器５と副冷媒凝縮器11とで凝縮液
化された冷媒が、レシーバ６で気液分離された後、ガス
状冷媒のみがバイパス回路12を通って直接冷媒圧縮機４
に吸入される。従って、レシーバ６より吐出される冷媒
流量が低下するため、冷媒蒸発器８の冷却能力が低下す
る。一方、副冷媒凝縮器11の放熱能力は変わらないた
め、その分、車室内への吹き出し温度を上げることがで
きる。

上述した作動において、リヒートサイクルで運転中
に、その吹き出し温度T1を制御するために、副冷媒凝縮
器11の下流に配置した吹出温度検出器30により吹き出し
温度T1を検出し、所定の吹き出し温度T0との比較を行
う。そして、吹き出し温度T1が所定の吹き出し温度T0よ
り低い場合には、凝縮器用送風機16の能力を低下、ある
いは停止させ、副冷媒凝縮器11の放熱能力を上げること
により、吹き出し温度T1を上昇させる。

また吹き出し温度T1が所定の吹き出し温度T0より高い
場合には、凝縮器用送風機16の能力を上げて副冷媒凝縮
器11の放熱能力を低下させることにより、吹き出し温度
T1を低下させる。

なお、吹き出し温度T1に関係なく、圧力スイッチ31に
より検出した冷凍サイクル３内の高圧圧力が冷凍サイク
ル３の保証圧力まで達した場合には、凝縮器用送風機16
の能力を上げて冷凍サイクル３の安全性を維持する。

上述のように、レシーバ方式の冷媒回路10に冷媒の流
通方向切替手段である三方切替弁13および副冷媒凝縮器
11を追加するのみで従来の冷房機能に除湿機能を追加す
ることが可能となる。

また、レシーバ方式の冷媒回路10のため、副冷媒凝縮
器11において安定した凝縮潜熱が得られ、従って、安定
した除湿性能を得ることが可能となる。

さらに、冷媒の流通方向を切り替えてリヒートサイク
ルを選択した際に、凝縮器用送風機16の送風量により冷
媒凝縮器５の放熱量を制御するのみで、副冷媒凝縮器11
の能力制御を行うことができる。その結果、車室内温度
を低下させることなく除湿することができる。

また、レシーバ６で気液分離されたガス冷媒を冷媒圧
縮機４に吸引させるバイパス回路12と、こバイパス回路
12を開閉する電磁弁15とを設けたことにより、除湿暖房
時の制御をより細かく行うことができる。

（変形例） 本実施例では、車両用空気調和装置をバス車両に適用
した例を示したが、バス車両以外にも、鉄道車両、普通
乗用車など他の車両に適用しても良い。

冷媒回路10の第１の冷媒通路10aと第２の冷媒通路10b
とを切り替えるために三方切替弁13を設けたが、三方切
替弁13の代わりに第１の冷媒通路10aと第２の冷媒通路1
0bにそれぞれ逆作動する開閉弁を設けても良い。

冷凍サイクル３と温水式ヒータ20とを連動させた場合
を例示したが、冷凍サイクル３のみで使用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は車両空気調和装置の冷媒回路図、第２図は車両
空気調和装置を適用したバス車両の斜視図、第３図はコ
ントロールパネルの平面図、第４図は制御回路のフロー
チャート、第５図は能力モード設定グラフ、第６図は従
来技術による空気調和装置の冷媒回路図である。 図中 ４……冷媒圧縮機、５……冷媒凝縮器、６……レ
シーバ、８……冷媒蒸発器、10……冷媒回路、10a……
第１の冷媒通路、10b……第２の冷媒通路、11……副冷
媒凝縮器、12……バイパス回路（インジェクション回
路）、13……三方切替弁（切替弁）、15……電磁弁（開
閉弁）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒凝縮器の下流に副冷媒凝縮器を有し、
   この副冷媒凝縮器が冷媒蒸発器の送風方向下流に配置さ
   れ、前記冷媒凝縮器より流出した冷媒が前記副冷媒凝縮
   器を通ってレシーバへ流入する第１の冷媒通路、前記冷
   媒凝縮器より流出した冷媒が前記副冷媒凝縮器をバイパ
   スして前記レシーバへ流入する第２の冷媒通路、及び前
   記第１の冷媒通路と前記第２の冷媒通路とを切り替える
   切替弁を備えた冷媒回路と、 前記レシーバで気液分離されたガス冷媒を冷媒圧縮機に
   導くインジェクション回路と、 このインジェクション回路を開閉する開閉弁と を備えた車両用空気調和装置。