JP3204831B2

JP3204831B2 - 自動車用空気調和装置

Info

Publication number: JP3204831B2
Application number: JP02702694A
Authority: JP
Inventors: 清小池; 寅秀高橋; 信重鈴木
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JPH07232546A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

【従来の技術】電気自動車は、エンジンやその冷却水を
有しないために、従来の自動車とは異なった方式の空調
装置を搭載する必要があり、ヒートポンプ式が有望視さ
れている。

【０００３】この種のヒートポンプ式の自動車用空気調
和装置は、図４に示すように、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、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
て相互に接続された構成を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成の自動車用空気調和装置は、暖房運転時の除湿機能を
有しておらず、乗員等から発生する水分を空気中から除
去することができないため、車室内外の温度差が原因と
なり窓ガラスの内側に曇りが発生する可能性が非常に高
く、安全走行上の問題となる。

【０００５】このような点に基づいて提案されたものと
しては、前記室内熱交換器を、相互に近接して並設した
第２、第３の２個の熱交換器から構成し、この第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
路に接続することにより、暖房運転時に除湿機能を発揮
させるようにしたものがある（実願平５ー４１６９２号
参照）。

【０００６】しかし、この空気調和装置は、単に、前記
室内熱交換器に第３の熱交換器を併設したものと考える
ことができ、除湿運転は、第３の熱交換器により冷却し
た車室内空気を前記室内側熱交換器により加温して車室
内に吹き出す構成を有している。

【０００７】そのため、暖房能力及び冷房能力の調整が
主として膨張弁の動作により決定されることになり、車
室内の温度調節が容易ではない。

【０００８】特にこの空気調和装置を車室内に冷風を吹
き出す冷房装置として機能させる場合は、第３の熱交換
器はエバポレータとして機能する一方、室内熱交換器は
逆止弁の作用によって冷媒は流れなくなり機能停止して
いる結果、空調ユニット内には除湿後の冷風の温度調節
手段が無い。

【０００９】本発明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、除湿機能を備えかつ温度
制御が容易な自動車用空気調和装置の提供を目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、車室外に第１の熱交換器が、車室内に第２
と第３の熱交換器が第２の熱交換器が空気流れの下流側
になるように設置され、第２の熱交換器の第３の熱交換
器に対向する面に、エアミックスドアが設けられ、コン
プレッサから吐出され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、前記第３の熱交換器は、第
１の熱交換器と第２の熱交換器とを接続する配管の途中
に膨張弁を介して接続され、前記コンプレッサは、吸入
側に第３の熱交換器が接続され、吐出側に３方弁及び４
方弁が配置され、前記３方弁は、第１の熱交換器と第２
の熱交換器及び４方弁に接続され、前記４方弁は、３方
弁と、３方弁と第１の熱交換器とを接続する配管の途中
と、コンプレッサの吐出側と、コンプレッサの吸引側と
第３の熱交換器とを接続する配管の途中とに接続され、
車室内の暖房においては、コンプレッサから吐出される
冷媒の全量が、３方弁及び４方弁を経由し第２の熱交換
器に導入され、その後、冷媒の一部は、膨張弁を経由し
第３の熱交換器に導入され、一方、冷媒の残りは、膨張
弁および第１の熱交換器を経由し４方弁に導入され、そ
して、第３の熱交換器からの冷媒と４方弁からの冷媒と
は合流し、コンプレッサに吸入され、車室内の冷房にお
いては、コンプレッサから吐出される冷媒の一部が、３
方弁を経由し第２の熱交換器に導入され、一方、冷媒の
残りは、第１の熱交換器に導入され、そして、第２の熱
交換器からの冷媒と第１の熱交換器からの冷媒とは合流
し、膨張弁および第３の熱交換器を経由してコンプレッ
サに吸入されることを特徴とする自動車用空気調和装置
である。

【００１１】

【作用】このように構成した本発明にあっては、３方弁
及び４方弁により冷媒の循環方向を切り換えると共に、
冷媒の流れを分岐あるいは合流させることによって、常
にコンデンサとして機能するエアミックスドアを有する
室内熱交換器及びエバポレータとして機能する室内熱交
換器を得ることができる。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は、本発明に係る自動車用空気調和装
置の概略構成を示す図、図２は、暖房運転時の冷媒の流
れを説明する概念図、図３は、冷房運転時の冷媒の流れ
を説明する概念図である。

【００１４】なお、図４と共通する部材には同一の符号
を付してある。

【００１５】本発明に係る自動車用空気調和装置は、図
１に示すように、冷媒の流れる方向に応じエバポレータ
あるいはコンデンサとして機能する第１の熱交換器であ
る室外熱交換器１０が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、常
時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する第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。

【００１６】また室内熱交換器１７は、室内熱交換器３
０に対する側にエアミックスドア３７を設けており、該
室内熱交換器３０を通過し除湿された冷風を効率良く温
度調整するために使用する。

【００１７】これらの熱交換器１０，１７，３０はコン
プレッサ１８、３方弁３５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。つまり、室内熱交
換器３０は、室外熱交換器１０と室内熱交換器１７とを
接続する配管の途中に膨張弁２６を介して接続され、コ
ンプレッサ１８は、吸入側に室内熱交換器３０が接続さ
れ、吐出側に３方弁３５及び４方弁１９が配置され、３
方弁３５は、室外熱交換器１０と室内熱交換器１７及び
４方弁１９に接続され、４方弁１９は、３方弁３５と、
３方弁３５と室外熱交換器１０とを接続する配管の途中
と、コンプレッサ１８の吐出側と、コンプレッサ１８の
吸引側と室内熱交換器３０とを接続する配管の途中とに
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との間に
は、リキッドタンク３２及び膨張弁２６を介して室内熱
交換器３０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。

【００１８】この空調装置を暖房装置として機能させる
場合には、３方弁３５及び４方弁１９を図２に示すよう
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。

【００１９】この結果、コンプレッサ１８で圧縮された
冷媒の全量が、３方弁３５及び４方弁１９を経由し室内
熱交換器１７に導入され、ここで凝縮し放熱することに
より該室内熱交換器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。

【００２０】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リキッドタンク３２に導入され、膨
張弁２６を介して室内熱交換器３０で吸熱し気化されて
コンプレッサ１８に吸入される。

【００２１】このときに、室内熱交換器３０はエバポレ
ータとして機能し、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を凝縮水として取り出し車室内の
除湿を行うことになるため、除湿能力の調整は主として
膨張弁２６によって決定されることとなる。

【００２２】また、リキッドタンク３２では混入してい
るガスの気液分離が行われ、液冷媒の安定した供給を提
供することとなる。

【００２３】以上のように、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、エアミックスドア３７で室内熱交換
器１７を通過するものとバイパスする風量を調整され、
室内熱交換器１７を通過した温風とバイパスした未加熱
の風をミックスして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り、したがって、暖房能力の調整
は主としてエアミックスドア３７によって決定されるこ
ととなる。

【００２４】室内熱交換器１７によって凝縮された冷媒
は、逆止弁２３及び膨張弁２４を通って室外熱交換器１
０に導入され、ここで吸熱し再び気体にされる。したが
って、室外熱交換器１０はエバポレータとして機能し、
外気から吸熱することにより暖房のエネルギーコストの
低減を計ることが可能となり、また、この際の熱交換は
ファン２５によって促進される。

【００２５】室外熱交換器１０によって気体にされた冷
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３方弁３５を経由し室内熱交
換器１７に供給される。

【００２６】こ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。

【００２７】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、図３に示すように、３方弁３５及び４
方弁１９を切り換えて、室外熱交換器１０に導入される
冷媒の流れる方向を逆転させ図示実線方向に流れるよう
にする。

【００２８】この結果、コンプレッサ１８で圧縮された
冷媒の一部が、３方弁３５を経由し室内熱交換器１７に
導入され凝縮し放熱することにより、該室内熱交換器１
７は暖房運転時と同様に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。

【００２９】一方、室内熱交換器１７で凝縮された冷媒
は、逆止弁２３を経由し室外熱交換器１０からの冷媒と
合流しリキッドタンク３２に導入され、膨張弁２６を介
して室内熱交換器３０で吸熱し気化されてコンプレッサ
１８に吸入される。

【００３０】したがって、室内熱交換器３０は、暖房運
転時と同様にエバポレータとして機能し、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を凝縮水と
して取り出し車室内の除湿を行うことになり、暖房運転
時と同様に除湿能力の調整は主として膨張弁２６によっ
て決定される。

【００３１】また、リキッドタンク３２では混入してい
るガスの気液分離が行われ、液冷媒の安定した供給を提
供することとなる。

【００３２】以上のように、ファン２２によって送風さ
れる空気は、暖房運転時と同様に室内熱交換器３０を通
過するときに一旦冷やされて除湿され、エアミックスド
ア３７で室内熱交換器１７を通過するものとバイパスす
る風量を調整され、室内熱交換器１７を通過した温風と
バイパスした未加熱に風をミックスして所望の温度の温
風にされて車室内に吹き出されることになり、冷房能力
の調整は主としてエアミックスドア３７によって決定さ
れる。

【００３３】コンプレッサ１８に吸入され圧縮された冷
媒は分割され、一部は３方弁を経由し室内熱交換器１７
に、一部は室外熱交換器１０に供給される。

【００３４】室外熱交換器１０に導入された冷媒は、こ
こで放熱させられ気体から液体にされる。このとき室外
熱交換器１０はコンデンサとして機能することになり、
この際の熱交換は暖房運転時と同様にファン２５によっ
て促進される。

【００３５】室外熱交換器１０によって液体にされ逆止
弁２７を通った冷媒は、逆止弁２３を経由し室内熱交換
器１７から供給された冷媒と合流しリキッドタンク３２
に導入される。

【００３６】このようなサイクルを繰り返すことによっ
て車室内の冷房が行われる。

【００３７】また、上記の膨張弁２４と膨張弁２６との
設定は、暖房時に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。

【００３８】つまり、室内熱交換器３０は冷房運転時に
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、暖房運転時の除湿に冷房
運転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が大きすぎてかえって不具合を生
じてしまう。

【００３９】そのため、室内熱交換器３０は、冷房運転
時には最大能力が暖房運転時には必要最小限の除湿能力
が得られるように、暖房運転時には室内熱交換器１７に
よる最大の暖房能力が得られるように両膨張弁２４、２
６の設定が行われている。

【００４０】以上のように本実施例によれば、常にエバ
ポレータとして機能する室内熱交換器及びコンデンサと
して機能する室内熱交換器を設けてあるので、空気調和
装置の運転状態に関わらず車室内の除湿をすることが可
能であり、エアミックスドアを室内熱交換器に設けてい
るため、温度調整が容易となっている。

【００４１】一方、室外熱交換器は、暖房運転時にエバ
ポレータとして機能するため、外気から吸熱することに
より暖房のエネルギーコストの低減を計ることが可能と
なる。

【００４２】また、リキッドタンクを設けているため、
混入しているガスの気液分離が行われ、室内熱交換器へ
の液冷媒の安定した供給を提供することが可能となる。

【００４３】さらに、暖房運転時の除湿能力は、２つの
膨張弁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。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、３方
弁及び４方弁により冷媒の循環方向を切り換えると共
に、冷媒の流れを分岐あるいは合流させることによっ
て、常にコンデンサとして機能するエアミックスドアを
有する室内熱交換器及びエバポレータとして機能する室
内熱交換器を得ることができ、外部熱交換器の冷媒循環
方向が切り換えられて、空気調和装置を冷房運転してい
る場合に限らず、暖房運転している場合にも、室外熱交
換器で吸熱しながら車室内の除湿を効率よく行うことが
可能であり、また、温度調整も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用空気調和装置の概略構成図
である。

【図２】暖房運転時の冷媒の流れを説明する概念図で
ある。

【図３】冷房運転時の冷媒の流れを説明する概念図で
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。

【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…３方弁、３７…エアミックスドア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−319077（ＪＰ，Ａ) 特開平５−319070（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/32 624 F25B 13/00 103 F25B 29/00 391

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車室外に第１の熱交換器が、車室内に第
２と第３の熱交換器が第２の熱交換器が空気流れの下流
側になるように設置され、第２の熱交換器の第３の熱交
換器に対向する面に、エアミックスドアが設けられ、コ
ンプレッサから吐出され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、前記第３の熱交換器は、第１の熱交換器と第２の熱交換
器とを接続する配管の途中に膨張弁を介して接続され、前記コンプレッサは、吸入側に第３の熱交換器が接続さ
れ、吐出側に３方弁及び４方弁が配置され、前記３方弁は、第１の熱交換器と第２の熱交換器及び４
方弁に接続され、前記４方弁は、３方弁と、３方弁と第１の熱交換器とを
接続する配管の途中と、コンプレッサの吐出側と、コン
プレッサの吸引側と第３の熱交換器とを接続する配管の
途中とに接続され、車室内の暖房においては、コンプレッサから吐出される冷媒の全量が、３方弁及び
４方弁を経由し第２の熱交換器に導入され、その後、冷
媒の一部は、膨張弁を経由し第３の熱交換器に導入さ
れ、一方、冷媒の残りは、膨張弁および第１の熱交換器
を経由し４方弁に導入され、そして、第３の熱交換器か
らの冷媒と４方弁からの冷媒とは合流し、コンプレッサ
に吸入され、車室内の冷房においては、コンプレッサから吐出される冷媒の一部が、３方弁を経
由し第２の熱交換器に導入され、一方、冷媒の残りは、
第１の熱交換器に導入され、そして、第２の熱交換器か
らの冷媒と第１の熱交換器からの冷媒とは合流し、膨張
弁および第３の熱交換器を経由してコンプレッサに吸入
されることを特徴とする自動車用空気調和装置。