JP3339345B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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JP3339345B2 JP00963197A JP963197A JP3339345B2 JP 3339345 B2 JP3339345 B2 JP 3339345B2 JP 00963197 A JP00963197 A JP 00963197A JP 963197 A JP963197 A JP 963197A JP 3339345 B2 JP3339345 B2 JP 3339345B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、車両用空調装置、
特にエアコンサイクルによる暖房運転が可能な車両用空
調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の車両用空調装置、特にエアコンサ
イクルによる暖房運転を行う車両用空調装置としては、
図6に示すものがある。この図6に示す車両用空調装置
は、吸熱用車室内熱交換器および放熱用車室内熱交換器
を用いたエアコンサイクルによる吸放熱源と、エンジン
冷却後の冷却水を用いたヒーターコアによる放熱源とを
併用したものである。このエアコンサイクルは、コンプ
レッサ31、三方弁73、車室外熱交換器38、放熱用
車室内熱交換器33、絞り弁34、吸熱用室内車室内熱
交換器35、逆止弁80、81などから構成される。そ
して、冷房運転時には三方弁73が破線で示す流路に切
り換えられ、コンプレッサ吐出側31E→車室外熱交換
器38→逆止弁80→放熱用車室内熱交換器33→絞り
弁34→吸熱用室内熱交換器35→コンプレッサ吸入側
31Sの順で冷媒が循環する。一方、暖房運転時には三
方弁73が実線で示す流路に切り換えられ、コンプレッ
サ吐出側31E→逆止弁81→放熱用車室内熱交換器3
3→絞り弁34→吸熱用車室内熱交換器35→コンプレ
ッサ吸入側31Sの順で冷媒が循環する。
【0003】つまり、コンプレッサ31により圧縮され
る際に発した冷媒の熱は、冷房運転時には車室外熱交換
器38で廃熱として車室外に放出される一方、暖房運転
時には放熱用車室内熱交換器33で放出され、このとき
の熱が暖房の熱源として利用される。そして、空調装置
の運転モードに応じて車室外熱交換器38あるいは放熱
用車室内熱交換器33で冷却された冷媒は絞り弁34で
断熱膨張した後に吸熱用車室内熱交換器35を通過し、
その際に空調ダクト内を流れる空気を冷却する。この吸
熱用車室内熱交換器35の冷却作用によって暖房運転時
には除湿効果を、冷房運転時には冷房効果を発揮する。
【0004】空調ダクト39には以上の吸熱用車室内熱
交換器35、放熱用車室内熱交換器33に加えて、エン
ジン201を冷却した熱水を熱源するヒーターコア20
2が配置される。そしてブロアファン37により、イン
テークドア42の開度に応じて外気と内気とが所定の割
合で混ざった空気が空調ダクト39に導かれて上述の吸
熱用車室内熱交換器35を通過した後、エアミックスド
ア46の開度に応じた分流比で放熱用車室内熱交換器3
3およびヒーターコア202を通過する空気と、これら
放熱用車室内熱交換器33およびヒーターコア202を
バイパスする空気とに分流し、エアミックスチャンバ4
7で再度合流して混合され、デフロスタドア56、ベン
チレータドア57およびフットダクトドア55などの開
閉状態に応じてフット吹出口51、デフロスタ吹出口5
2、ベント吹出口53などから車室内に吹き出される。
【0005】以上のように図6に示すようなエアコンサ
イクルを有する車両用空調装置は、冷媒の流路を切り換
えることにより冷房運転あるいは暖房運転が可能となる
反面、従来からある空調装置に放熱用車室内熱交換器3
3を新たに追加設置する必要があり、空調ダクト内の限
られたスペースにこれら放熱用車室内熱交換器33、吸
熱用車室内熱交換器35を同時に配設するのは困難であ
る。また、この放熱用車室内熱交換器33は暖房時には
凝縮器として作用するが、冷房時には熱交換器としての
機能を有さず、空調ダクト内の通気抵抗が増加して最大
空調能力が低下するという問題もある。
【0006】これに対して吸熱用車室内熱交換器35を
幅薄化して配設に要するスペースを少なくするとともに
空調ダクト内の通気抵抗を低減することも考えられる
が、この吸熱用車室内熱交換器35を単に幅薄化した場
合、熱交換量能力が低下して十分な冷房能力が得られな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、通気抵抗の
増加を伴うことなく従来の空調ダクト内に配設可能で、
空調能力に優れた車両用空調装置を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図5
に対応づけて説明すると、請求項1に記載の発明は、冷
媒を吐出するコンプレッサ31と;冷房運転時にコンプ
レッサ31から圧送される冷媒の熱を車室外へ放熱する
車室外熱交換器38と;冷房運転時にも暖房運転時にも
冷媒によりダクト内の空気を吸熱する第1の車室内熱交
換器321と;冷房運転時には冷媒によりダクト内の空
気を第1の車室内熱交換器321とともに吸熱し、暖房
運転時には冷媒の熱をダクト内へ放熱する第2の車室内
熱交換器322と;コンプレッサ31からの冷媒を断熱
膨張させた後、第1の車室内熱交換器321へ導き、第
1の車室内熱交換器321を吸熱器として機能させる第
1の絞り弁341と;冷房運転時にはコンプレッサ31
からの冷媒を断熱膨張させた後、第2の車室内熱交換器
322へ導き、第2の車室内熱交換器322を第1の車
室内熱交換器321とともに吸熱器として機能させる一
方、暖房運転時にはコンプレッサ31から圧送され、第
2の車室内熱交換器322で放熱された冷媒を断熱膨張
せずにそのまま通過させて第1の絞り弁341に導き、
第1の絞り弁341で断熱膨張させた後、第1の車室内
熱交換器321へ導き、第1の車室内熱交換器321を
吸熱器として機能させる第2の絞り手段361と;冷房
運転時には第1の絞り弁341で断熱膨張した後に第1
の車室内熱交換器321に導かれるとともに第2の絞り
手段361で断熱膨張した後に第2の車室内熱交換器3
22に導かれ、第1の車室内熱交換器321および第2
の車室内熱交換器322で熱交換された冷媒をコンプレ
ッサ31に還流されるように冷媒流路を切り換える一
方、暖房運転時には第2の絞り手段361をそのまま通
過し第1の絞り弁341で断熱膨張した後に第1の車室
内熱交換器321に導かれ、第1の車室内熱交換器32
1で熱交換された冷媒をコンプレッサ31へ還流される
ように冷媒流路を切り換える冷媒流路切換手段74とを
有することにより上述の目的を達成する。
【0009】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かりやすくす
るために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより
本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0010】
【発明の効果】請求項1に記載の車両用空調装置によれ
ば、従来の車両用空調装置の設置スペースに、空調能力
を低下させることなくエアコンサイクルによる暖房運転
が可能な車両用空調装置を設置することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
−第1の実施の形態− 図1〜3を参照し、本発明の第1の実施の形態について
説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る車両
用空調装置の構成を示すブロック図、図2は本発明の第
1の実施の形態に係る空調装置に用いられる絞り弁の構
成を示す図、図3は本発明の第1の実施の形態に係る車
両用空調装置の車室内熱交換器の要部を示す図である。
なお、図1において、従来の技術に係る車両用空調装置
の構成を示す図6と同じ構成の部分には同一の符号を付
し、その説明を省略する。
【0012】図1におけるエアコンサイクルにおいて、
コンプレッサ31の吐出側31Eと四方弁74の接続部
74Aとが接続され、四方弁74の接続部74Bは車室
外熱交換器38の流入側38Sと接続される。車室外熱
交換器38の出口側38Eは第1の絞り弁34の入り口
側34Sと接続され、第1の絞り弁34の出口側34E
近傍のP部で冷媒流路は分岐し、一方は第1の車室内熱
交換器321の入り口側321Sと、他方は第2の絞り
弁36を経て第2の車室内熱交換器322の一方の口3
22Aと接続される。第2の車室内熱交換器322の他
方の口322Bは四方弁74の接続部74Dと接続され
る一方、第1の車室内熱交換器321の出口側321E
はコンプレッサ31の吸入側31Sと接続される。ま
た、四方弁74の接続部74Cとコンプレッサ31の吸
入側31Sとが接続される。
【0013】続いて第2の絞り弁36の構成について説
明する。この第2の絞り弁36は図2に示すようにハウ
ジング36C、可動オリフィス36B、付勢ばね36A
などから構成される。可動オリフィス36Bはオリフィ
スガイド36D内において図面の上下方向に移動可能と
なっており、図2(C)に示すように付勢ばね36Aに
よってA方向に付勢されている。
【0014】オリフィスガイド36Dは、エアコンサイ
クル運転時に図2(A)、(B)に示すように、第2の
絞り弁36内を流れる冷媒を妨げることのないようにメ
ッシュ、あるいは格子等で枠状に形成されている。
【0015】そして、図2(A)に示すように、冷媒の
流れ方向が付勢ばね36Aの付勢方向と逆向きのときに
は冷媒流動時の抗力により可動オリフィス36Bは押し
下げられ、冷媒は主としてオリフィスガイド36Dを通
り抜けるので、この第2の絞り弁36は絞り効果を発揮
せず、同時に付勢ばね36Aのばね力を所定の値に設定
することにより、冷媒の流れを大きく妨げることもな
い。
【0016】逆に図2(B)に示すように冷媒の流れ方
向が付勢ばね36Aの付勢方向と同じときには付勢ばね
36Aおよび冷媒流動時の抗力により可動オリフィス3
6Bは図示上側に押しつけられ、冷媒は可動オリフィス
36Bのオリフィス部を通過する。このとき冷媒は、可
動オリフィス36Bの絞り効果により断熱膨張をする。
【0017】このように第2の絞り弁36は、冷媒が一
の方向に流れるときには絞り効果を有さず、逆に他の方
向に流れるときには絞り効果を有し、膨張弁として作用
する。ここで図3を参照して冷房モード時の冷媒の流れ
を説明する。第1の絞り弁34の絞り効果により断熱膨
張した冷媒は、Pで示す分岐部で分流して一部は第1の
車室内熱交換器321へ、残りは第2の絞り弁36を経
て第2の車室内熱交換器322へ流れ込み、第1および
第2の車室内熱交換器321によりダクト39内を通過
する空気を冷却する。このとき、第2の絞り弁36は上
述のとおり冷媒を再び絞ったり冷媒の流れを妨げたりす
ることはない。
【0018】以上のエアコンサイクルにおいて、四方弁
74の流路は不図示の空調制御装置によって図1の実線
あるいは破線に示すように切り換えられ、これにより空
調モードは暖房モードあるいは冷房モードに切り換えら
れる。以下、これら暖房モードおよび冷房モードでのエ
アコンサイクルの作動について説明する。
【0019】−冷房モード− 四方弁74が不図示の空調制御装置によって図1の実線
で示す流路に切り換えられるのに伴い、コンプレッサ3
1で圧縮された冷媒はコンプレッサ31の吐出側31E
より車室外熱交換器38に導かれる。そしてこの車室外
熱交換器38で冷却された冷媒は第1の絞り弁34で断
熱膨張した後で第1の車室内熱交換器321には直に、
そして第2の車室内熱交換器322には第2の絞り弁3
6を経て流れ込む。このとき、第2の絞り弁36は図2
(A)および図3(A)に示すように可動オリフィス3
6Bを下げた状態となっているために絞り効果を発揮せ
ず、冷媒の流れを妨げることもない。これにより冷えた
冷媒は第1の車室内熱交換器321および第2の車室内
熱交換器322に均等に導かれ、これら第1の車室内熱
交換器および第2の車室内熱交換器は吸熱器として作用
して空調ダクト内の空気を冷却する。
【0020】上述のように第1および第2の車室内熱交
換器321および322で吸熱の作用を終えた冷媒は以
下のようにしてコンプレッサ31に還流する。すなわち
図1に示すように、第1の車室内熱交換器321内の冷
媒はコンプレッサ31の吸入側31Sに直接導かれる一
方、第2の車室内熱交換器322内の冷媒は四方弁74
の接続部74D→74C→流路100を経てコンプレッ
サ31の吸入側31Sに導かれる。
【0021】以上のように、空調ダクト内の空気は第1
および第2の車室内熱交換器321、322によって効
果的に冷却されるので、これら第1および第2の車室内
熱交換器321、322の幅薄化が可能となり、したが
って本発明の実施の形態に係る空調装置は従来の空調装
置の占有空間に設置することができる。
【0022】−暖房モード− 引き続き図1を参照し、四方弁74が不図示の空調制御
装置によって破線で示す流路に切り換えられ、暖房モー
ドで運転される場合の作動について説明する。コンプレ
ッサ31により圧縮された高温の冷媒はコンプレッサの
吐出側31Eから四方弁74の接続部74Dを経て第2
の車室内熱交換器322に送られる。このとき、冷媒は
車室外熱交換器38を経由していないので、コンプレッ
サ31の断熱圧縮作用により加熱された高温の冷媒が第
2の車室内熱交換器322に送られる。これにより第2
の車室内熱交換器322は放熱器として作用する。
【0023】第2の車室内熱交換器322で熱交換さ
れ、冷却された冷媒は第2の絞り弁36を通過する。こ
のとき、第2の絞り弁は図2(B)および図3(B)に
示すように可動オリフィス36Bが上昇して冷媒の流れ
をこの可動オリフィス36Bにより制限する状態となっ
ている。これにより、第2の絞り弁36は絞り弁すなわ
ち膨張弁として作用し、冷媒は第2の絞り弁36を通過
する際に断熱膨張する。このとき、図1に示すように第
1の絞り弁34→車室外熱交換器38に続く流路は四方
弁74によって閉じられているため、第2の絞り弁36
を経て断熱膨張した冷媒はP部を経て第1の車室内熱交
換器321のみに導かれ、第1の車室内熱交換器321
は吸熱器として作用する。
【0024】このように、暖房モード時には第2の車室
内熱交換器322が放熱源、第1の車室内熱交換器32
1が吸熱源として作用するので、ブロアファン37によ
り空調ダクト内に導かれた空気は第1の車室内熱交換器
321で冷却、除湿された後、第2の車室内熱交換器3
22でリヒートされる。そして、図1に示すように冷媒
は第2の絞り弁36を通じて連通した第2および第1の
車室内熱交換器322、321を通過した後にコンプレ
ッサ31の吸入側31Sに導かれる。このとき、四方弁
74の接続部74Cは閉じられているため、冷媒が流路
100に流れ込むことはない。
【0025】また、以上説明したように冷房運転時には
第1の絞り弁34が膨張弁として作用し、暖房運転時に
は第2の可能第2の絞り弁36が膨張弁として作用す
る。したがって、これら第1および第2の絞り弁34、
36に対して冷房運転、暖房運転それぞれに対応した絞
り特性を設定することが可能となる。すなわち、冷房運
転時には第1の車室内熱交換器321および第2の車室
内熱交換器322によって効率のよい吸熱が可能となる
ように第1の絞り弁34の特性を設定すればよく、暖房
運転時には第1の車室内熱交換器321によって除湿を
するのに必要十分な吸熱量が得られる程度に第2の絞り
弁36の特性を設定すればよい。これにより暖房運転時
に第1の車室内熱交換器321によって過度の吸熱がな
され、暖房の効率が低下するようなことがない。
【0026】以上の説明において第2の絞り弁36は、
冷媒の流動方向に応じて異なる機能を発揮するために付
勢ばね36Aによる作用と冷媒流動時の抗力による作用
とを利用したものであったが、この第2の絞り弁36を
図4(A)に示すような電磁弁90で構成してもよい
し、あるいは図4(B)に示すような可変絞り弁91で
構成することも可能である。図4(A)では、冷房時は
電磁弁90を位置ロに切換え、暖房時は位置イに切り換
える。一方、図4(B)では、冷房時は絞り度をほぼゼ
ロとし、暖房時には絞り度を大きくすることにより、第
2の絞り弁36と同様の作用効果を奏することができ
る。また、冷房時にこの可変絞り弁91を必要に応じて
全閉とすることにより冷房能力をよりきめ細かく調節す
ることが可能となる。
【0027】−第2の実施の形態− 図5を参照し、本発明の第2の実施の形態について説明
する。図5は、本発明の第2の実施の形態に係る車両用
空調装置の構成を示すブロック図であり、図1に示す第
1の実施の形態に係る車両用空調装置との相違点は、第
1の絞り弁341の入り口側341S近傍のQで冷媒流
路が分岐し、一方は第1の絞り弁341の入り口側34
1Sに、他方は第2の絞り弁361を経て第2の車室内
熱交換器322の、一方の口322Aに接続される点、
第1の絞り弁341が冷房モードあるいは暖房モードに
よらず常に絞り弁として作用する点、および冷媒の流動
方向に対する第2の絞り弁の361の作動が第1の実施
の形態のものと逆になっている点である。その他の点は
第1の実施の形態に係る車両用空調装置と同じであり、
第1の実施の形態のものと同様の部分には同じ符号を付
してその説明を省略する。
【0028】−冷房モード− 図5において、冷房モード時に4方弁74は実線で示す
流路に切り換えられる。そして、コンプレッサ31で圧
縮され、車室外熱交換器38で冷却された冷媒は分岐点
Qで分流し、一部は第1の絞り弁341に、残りは第2
の絞り弁361に流入する。そして、第1の絞り弁34
1および第2の絞り弁361で断熱膨張された冷媒はそ
れぞれ第1の車室内熱交換器321および第2の車室内
熱交換器322でダクト39内を通過する空気を冷却
し、そしてコンプレッサ31の吸入側31Sに還流す
る。
【0029】−暖房モード− 図5において、暖房モード時に4方弁74は破線で示す
流路に切り換えられる。そして、コンプレッサ31で圧
縮された高温の冷媒は第2の車室内熱交換器322に流
入し、この第2の車室内熱交換器322は放熱器として
機能する。第2の車室内熱交換器322で冷却された冷
媒は第2の絞り弁361で絞られることなく通過し、分
岐点Qを経て第1の絞り弁341に流入して断熱膨張さ
れ、第1の車室内熱交換器321が吸熱器として機能す
る。これら第1の車室内熱交換器321および第2の車
室内熱交換器322により、第2の実施の形態に係る車
両用空調装置は除湿暖房器として機能する。そして、冷
媒は第2の車室内熱交換器321からコンプレッサ31
の吸入側31Sに還流する。
【0030】なお、以上の第2の実施の形態に係る空調
装置が暖房モードで運転される際に、第2の絞り弁36
1で絞られることなく分岐点Qにまで達した冷媒が、車
室外熱交換器38の出口側38Eに向けて流出すること
のないように、分岐点Qと車室外熱交換器38の出口側
38Eとの間に逆止機構を設けるのが望ましい。
【0031】以上の構成により、第2の実施の形態に係
る車両用空調装置によれば、第1の実施の形態に係る空
調装置と同等の作用、効果が得られる。なお、第1の実
施の形態に係る車両用空調装置が第2の実施の形態のも
のに対して優れている点は、上述の逆止機構が不要であ
る点、あるいは冷房運転時に冷媒が断熱膨張するのは第
1の絞り弁34のみであるので、機構が簡単に済む点で
ある。
【0032】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、第2の絞り弁361が第2の絞り手段を、四方弁7
4が冷媒流路切換手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る車両用空調
装置の構成を示すブロック図。
【図2】 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の
第2の絞り弁36の構成、作動を説明する図であり、
(A)は冷房運転時における可動オリフィスの位置と冷
媒の流動方向を示す図、(B)は暖房運転時における可
動オリフィスの位置と冷媒の流動方向を示す図、(C)
は空調運転停止時の可動オリフィスの位置を示す図であ
る。
【図3】 本発明に係る車両用空調装置の車室内熱交換
器の要部の構成を示す略図であり、(A)は冷房運転時
における冷媒の流動方向および第2の絞り弁の状態を示
す図、(B)は暖房運転時における冷媒の流動方向およ
び第2の絞り弁の状態を示す図である。
【図4】 第2の絞り弁36を電磁弁あるいは可変絞り
弁で構成したものを示す図であり、(A)は電磁弁を用
いた場合を示す図、(B)は可変絞り弁を用いた場合を
示す図である。
【図5】 本発明の第2の実施の形態に係る車両用空調
装置の構成を示すブロック図。
【図6】 従来の技術に係る車両用空調装置の構成を示
す図。
【符号の説明】
31 コンプレッサ 34、341 第1の絞り弁 36、361 第2の絞り弁 37 ブロアファン 38 車室外熱交換器 39 空調ダクト 74 四方弁 90 電磁弁 91 可変絞り弁 321 第1の車室内熱交換器 322 第2の車室内熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−91042(JP,A) 特開 平4−190060(JP,A) 特開 平5−96940(JP,A) 特開 平7−294071(JP,A) 特開 平5−147435(JP,A) 特開 平9−21576(JP,A) 実開 平3−27571(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/22 B60H 1/32 624 B60H 1/03 B60H 1/20 F25B 41/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を吐出するコンプレッサと、 冷房
    運転時に前記コンプレッサから圧送される冷媒の熱を車
    室外へ放熱する車室外熱交換器と、 冷房運転時にも暖
    房運転時にも冷媒によりダクト内の空気を吸熱する第1
    の車室内熱交換器と、 冷房運転時には冷媒により前記
    ダクト内の空気を前記第1の車室内熱交換器とともに吸
    熱し、暖房運転時には冷媒の熱を前記ダクト内へ放熱す
    る第2の車室内熱交換器と、 前記コンプレッサからの冷媒を断熱膨張させた後、前記
    第1の車室内熱交換器へ導き、前記第1の車室内熱交換
    器を吸熱器として機能させる第1の絞り弁と、 冷房運転時には前記コンプレッサからの冷媒を断熱膨張
    させた後、前記第2の車室内熱交換器へ導き、前記第2
    の車室内熱交換器を前記第1の車室内熱交換器とともに
    吸熱器として機能させる一方、暖房運転時には前記コン
    プレッサから圧送され、前記第2の車室内熱交換器で放
    熱された冷媒を断熱膨張せずにそのまま通過させて前記
    第1の絞り弁に導き、前記第1の絞り弁で断熱膨張させ
    た後、前記第1の車室内熱交換器へ導き、前記第1の車
    室内熱交換器を吸熱器として機能させる第2の絞り手段
    と、 冷房運転時には前記第1の絞り弁で断熱膨張した後に前
    記第1の車室内熱交換器に導かれるとともに前記第2の
    絞り手段で断熱膨張した後に前記第2の車室内熱交換器
    に導かれ、前記第1および第2の車室内熱交換器で熱交
    換された冷媒を前記コンプレッサに還流されるように冷
    媒流路を切り換える一方、暖房運転時には前記第2の絞
    り手段をそのまま通過し前記第1の絞り弁で断熱膨張し
    た後に前記第1の車室内熱交換器に導かれ、前記第1の
    車室内熱交換器で熱交換された冷媒を前記コンプレッサ
    へ還流されるように冷媒流路を切り換える冷媒流路切換
    手段とを有することを特徴とする車両用空調装置。
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