JP3975567B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式の冷媒圧縮機を備えたヒートポンプ式の空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特開平6−146987号公報には、エンジンで駆動されるヒートポンプ式の空調装置において、燃料消費を節減する制御方法が記載されている。それは、室内温度、目標温度等に基づいて演算したエンジン回転数となるようにエンジンの運転を制御するモードの他に、エンジンの最高回転数よりも少ない所定の回転数を節約回転数とする節約モードを設定し、節約モード運転時には上記演算されたエンジン回転数が節約回転数を超えても、該節約回転数でエンジンの運転を制御する、というものである。
【0003】
特開平8−282253号公報には、電動式の冷媒圧縮機を備えた車両用空調装置において、冷房、除湿冷房、暖房及び除湿暖房の4つの運転モードを有するものが記載されている。
【0004】
また、電動式の冷媒圧縮機を採用してインバーター制御で能力を制御するとともに、4方向弁で冷媒の流路を変える事によって冷房と暖房と除湿暖房を切り替える方式のヒートポンプ式の空調装置が、電気自動車用として広く採用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、4方向弁とインバーターだけでは室内の温度・湿度を微妙に制御することはできず、そのような制御には別途に電熱装置を併用する必要があり、電力消費が大きい。
【0006】
これに対して、エンジンや燃料電池などの熱源を備えた車両においては、冷媒圧縮機は冷房だけを行い、暖房は上記の熱源を使って行う方式を採用すれば、室内の温度分布などを微妙に制御することができる。しかし、例えば春先の晴れた日の停車中など微妙な温度・湿度の制御が要求されるときには、停車中であってもエンジンを作動させる必要があって、燃料の無駄使いが多くなる。
【0007】
また、エンジンとバッテリとを併用して車両を走行させるハイブリッド自動車においても、渋滞走行や低速走行ではエンジンを停止させたまま電気モーターだけを使用すればよいにも拘わらず、上記微妙な温度・湿度調整を必要とするときにはエンジンを作動させる必要があつて、燃料の無駄使いが多くなる。
【0008】
本発明の課題は、電動式の冷媒圧縮機を採用した空調装置において、微妙な温度・湿度調整を簡単に行なうことができるようにすることにあり、また、エンジンや燃料電池などの熱源を備えた車両においては、熱源を有効に利用して燃料の無駄使いをしないで暖房することができるようにすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この出願の請求項1に係る発明は、電動式の冷媒圧縮機を備えたヒートポンプ式の空調装置であって、
上記圧縮機から送られる冷媒が流入する1つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した3つの吐出口とを備えた流路切替弁を備え、
上記冷房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒を冷却して凝縮し絞って湿り蒸気にした状態で該冷媒と空調用空気との熱交換を行なわせて上記圧縮機に戻すための冷房用流路が接続され、
上記暖房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒と空調用空気との間で熱交換を行なわせ液化した冷媒を絞って湿り蒸気にした後、加熱蒸発させて上記圧縮機に戻すための暖房用流路が接続され、
上記除湿暖房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒と空調用空気との間で熱交換を行なわせ液化した冷媒を絞って湿り蒸気にした状態で該冷媒と空調用空気との熱交換を行なわせて上記圧縮機に戻すための除湿暖房用流路が接続されていて、
上記流路切替弁は、上記流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有することを特徴とする。
【0010】
この発明においては、流路切替弁を、その流入口が冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置にすれば、当該空調装置は涼し目の除湿暖房運転モードとなり、流入口が暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置にすれば、当該空調装置は暖か目の除湿暖房運転モードとなる。
【0011】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁は、さらに上記流入口を冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置とを有することを特徴とする。
【0012】
この発明においては、流路切替弁の切替によって、冷房、涼し目の除湿暖房、普通の除湿暖房、暖か目の除湿暖房及び暖房、という5つの運転モードを得ることができる。
【0013】
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁は、スプール弁式のものであって、上記3つの吐出口は、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とが相隣り、該除湿暖房用吐出口と暖房用吐出口とが相隣るように並設されていることを特徴とする。
【0014】
この場合の流路切替弁は直動型スプール弁であっても、回転型スプール弁であってもよい。この発明においては、流路切替弁の3つの吐出口が冷房用吐出口、除湿暖房用吐出口、暖房用吐出口の順で並んでいるから、スプール弁の単なる直動又は回転によって、流路切替弁を、流入口が冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置と、暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置とに切り換えることができ、さらには冷房用吐出口のみに接続した弁位置、除湿暖房用吐出口のみに接続した弁位置、並びに暖房用吐出口のみに接続した弁位置に切り換えることができ、流路切替弁の構造が簡単になる。また、流入口を冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置する場合に、スプール弁の位置を細かく制御することによつて、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とに対する冷媒の分配割合を段階的に若しくは連続的に変えることも可能になる。この点は、暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口とに対する冷媒の分配割合に関しても同じである。
【0015】
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載されている空調装置において、
空調用空気が流れる空気通路を備え、冷媒との熱交換によって空調用空気を冷却する冷媒式の空気冷却器と、冷媒との熱交換によって空調用空気を加熱する冷媒式の空気加熱器とが、該空気通路内の上流側と下流側とに配設されているとともに、該空気冷却器と空気加熱器との間に該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節するダンパが配設されていることを特徴とする。
【0016】
この発明においては、空調用空気を空気冷却器で冷却した後に空気加熱器によって加熱することができるから、除湿暖房を行なうことができ、ダンパによって空気加熱器を通過する空調用空気量を絞れば冷房能力が高くなり、ダンパによって空気加熱器を通過する空調用空気量を増大させれば暖房能力が高くなる。
【0017】
請求項5に係る発明は、
電動式の冷媒圧縮機と、
空調用空気が流れる空気通路に設けられて上記圧縮機の吐出口に接続され、該圧縮機から吐出された高温・高圧の冷媒蒸気と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を加熱するための冷媒式の空気加熱器と、
上記空気加熱器に接続され該空気加熱器を経た冷媒が流入する1つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した3つの吐出口とを備えた流路切替弁と、
上記流路切替弁の冷房用吐出口に接続され、該冷房用吐出口から吐出される冷媒を冷却用媒体によって冷却して凝縮させる冷媒凝縮器と、
上記冷媒凝縮器に該冷媒凝縮器への冷媒の逆流を阻止する第1逆止弁を介して接続され、該冷媒凝縮器によって凝縮された冷媒の一部を蒸発させるための第1絞り手段と、
上記空気通路における上記空気加熱器よりも上流側に配設されて上記第1絞り手段に接続され、該第1絞り手段を経た冷媒と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を冷却するための空気冷却器と、
上記流路切替弁の暖房用吐出口に接続され、該暖房用吐出口から吐出される冷媒の一部を蒸発させるための第2絞り手段と、
上記第2絞り手段に接続され、該第2絞り手段を経た冷媒を加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器と、
上記空気通路における上記空気冷却器と空気加熱器との間に配設され、該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節する流量調節手段とを備え、
上記空気冷却器及び冷媒加熱器は、各々冷媒を上記圧縮機に戻すように該圧縮機の流入口に接続され、
上記流路切替弁の除湿暖房用吐出口は、上記第1絞り手段に当該除湿暖房用吐出口への冷媒の逆流を阻止する第2逆止弁を介して接続され、
上記流路切替弁は、上記流入口を、上記冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、上記暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有し、
上記流路切替弁が流入口を冷房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、冷媒凝縮器、第1逆止弁、第1絞り手段、及び空気冷却器を順に巡って、当該圧縮機に戻る冷房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を暖房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、第2絞り手段、及び冷媒加熱器を順に巡って、当該圧縮機に戻る暖房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、第2逆止弁、第1絞り手段、及び空気冷却器を順に巡って、当該圧縮機に戻る除湿暖房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続する弁位置にあるときに、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成され、
上記流路切替弁が流入口を暖房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続する弁位置にあるときに、上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成され、
上記流量調節手段は、上記流路切替弁の切替に連動して、上記冷房用冷媒回路のみが構成されるときは上記空気加熱器を通過する空調用空気量を最小量にし、上記暖房用冷媒回路のみが構成されるときは上記空気加熱器を通過する空調用空気量を最大量にし、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるとき、上記除湿暖房用冷媒回路がのみ構成されるとき、並びに上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるときは、当該記載順序で上記空調用空気量が段階的に多くなるように作動することを特徴とする空調装置である。
【0018】
これにより、冷媒回路を複雑にすることなく、流路切替弁の切替及びこれに連動する流量調節手段による流量調節によって、冷房、涼し目の除湿暖房、普通の除湿暖房、暖か目の除湿暖房及び暖房、という5つの運転モードを得ることができる。
【0019】
請求項6に係る発明は、請求項4又は請求項5に記載されている空調装置を車両用としたものであって、
当該車両のエンジンとの熱交換によって加熱された加熱用媒体により空調用空気を加熱する第2の空気加熱器を備え、該第2の空気加熱器は、上記空気通路内における上記ダンパの下流側に、該ダンパによって上記冷媒式の空気加熱器と同様に通過空気量が調節されるように配設されていることを特徴とする。
【0020】
この発明においては、空調用空気の加熱を冷媒式の空気加熱器だけでなくエンジンの熱を利用した第2の空気加熱器によっても賄うことができるから、冷媒式空気加熱器及び冷媒圧縮機に要求される能力が低くなる。すなわち、冷媒圧縮機の能力を高くしなくとも、冷媒式空気加熱器で凝縮する冷媒の飽和温度を高くすることができるから、電力を多量に消費することなく、充分な暖房を行なうことができる。加熱用媒体としてはエンジン冷却水やエンジンオイルを採用することができる。
【0021】
請求項7に係る発明は、請求項6に記載されている空調装置において、
上記加熱用媒体を上記エンジンと第2の空気加熱器との間で循環させる電動式ポンプを備えていることを特徴とする。
【0022】
これにより、エンジンを停止させたときでもその余熱で空調用空気を加熱することができる。
【0023】
請求項8に係る発明は、請求項6又は請求項7に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁の暖房用吐出口から吐出した冷媒を上記加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器を備えていることを特徴とする。
【0024】
これにより、エンジンの熱をより有効に利用することができる。
【0025】
【発明の効果】
従って、この出願の発明によれば、電動式の冷媒圧縮機を備えたヒートポンプ式の空調装置において、上記圧縮機から送られる冷媒が流入する1つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した3つの吐出口とを備えた流路切替弁を有し、該流路切替弁が該流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、該流入口を暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有するから、当該空調装置を涼し目の除湿暖房運転モードと暖か目の除湿暖房運転モードとに切り替えることができ、簡単な構造で木目細かな除湿を行なうことができるようになる。
【0026】
また、上記流路切替弁に、さらに上記流入口を冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置とを設けた発明によれば、流路切替弁の切替によって、冷房、涼し目の除湿暖房、普通の除湿暖房、暖か目の除湿暖房及び暖房、という5つの運転モードを得ることができ、簡単な構造でさらに木目細かな空調を行なうことができる。
【0027】
また、上記流路切替弁をスプール弁形式とし、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とが相隣り、該除湿暖房用吐出口と暖房用吐出口とが相隣るようにこれら吐出口を並設した発明によれば、スプール弁の単なる直動又は回転によって、上記5つの運転モードを切り替えて得ることができ、さらには、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とに対する冷媒の分配割合、あるいは暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口とに対する冷媒の分配割合を段階的に若しくは連続的に変えて、さらに木目細かな空調を行なうことが可能になる。
【0028】
また、空調用空気が流れる空気通路に、冷媒式の空気冷却器と冷媒式の空気加熱器とを前者が上流側に後者が下流側になるように配設し、該空気冷却器と空気加熱器との間に該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節するダンパを配設した発明によれば、空調用空気を冷却した後に加熱することによって除湿暖房を行なうことがで、ダンパによって空気加熱器を通過する空調用空気量を調節することによって木目細かな除湿及び温度調整を行なうことができるようになる。
【0029】
また、当該車両のエンジンとの熱交換によって加熱された加熱用媒体により空調用空気を加熱する第2の空気加熱器を設け、該第2の空気加熱器を通過する空気量をダンパによって調節するようにした発明によれば、空調にエンジンの熱を利用することができるから、電動圧縮機の消費電力を抑えることができる。
【0030】
また、上記加熱用媒体を上記エンジンと第2の空気加熱器との間で循環させる電動式ポンプを備えている発明によれば、エンジンを停止させたときでもその余熱で空調用空気を加熱することができ、エンジンの一時的な停止によって空調性能が大きく低下することを避けることができる。
【0031】
また、流路切替弁の暖房用吐出口から吐出した冷媒を上記エンジンを熱源とする加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器を備えている発明によれば、エンジンの熱をより有効に利用することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
図1乃至図5は自動車用空調装置を示す。同図において、実線の矢符は冷媒の流れを示し、破線の矢符はエンジン冷却水の流れを示している。
【0033】
同図において、1は自動車のパワープラントを構成するエンジン、2は車室に空調用空気を送る空調ダクト(空気通路)、3はヒートポンプ式(蒸気圧縮式)の空調用冷媒回路を構成する電動の冷媒圧縮機、4は冷媒流路、20はエンジン冷却水流路である。空調ダクト2には外気と車室内空気とを切り替えて又は同時に取り入れるものである。冷媒回路としては、冷房用冷媒回路と暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とがあり、後述する流路の切り替えによって各冷媒回路を単独で構成し、又は複数の冷媒回路を同時に構成することができるようになっている。
【0034】
<冷媒回路構成要素>
冷媒回路の構成要素を説明する。
【0035】
符号5で示す要素は、空調ダクト2に設けられて上記圧縮機3の吐出口に接続された冷媒式の空気加熱器であり、圧縮機3から吐出された高温・高圧の冷媒蒸気と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を加熱するためのものである。
【0036】
符号6で示す要素は、空気加熱器5に接続され該空気加熱器5を経た冷媒が流入する1つの流入口7と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した3つの吐出口8,9,10とを備えた流路切替弁である。
【0037】
符号11で示す要素は、上記流路切替弁6の冷房用吐出口8に接続された冷媒凝縮器であり、該冷房用吐出口8から吐出される冷媒を冷却用媒体によって冷却して凝縮させるものである。この場合の冷却用媒体は外気であり、走行風を利用して冷媒を凝縮するものである。
【0038】
符号12で示す要素は、上記冷媒凝縮器11に該冷媒凝縮器11への冷媒の逆流を阻止する第1逆止弁13を介して接続された第1絞り弁(絞り手段)であり、冷媒凝縮器11によって凝縮された冷媒の一部を蒸発させるためのものである。
【0039】
符号14で示す要素は、上記空調ダクト2における上記空気加熱器5よりも上流側に配設された空気冷却器であり、上記第1絞り弁12に接続され、該第1絞り弁12を経た冷媒と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を冷却するためのものである。
【0040】
符号15で示す要素は、上記流路切替弁6の暖房用吐出口9に接続され、該暖房用吐出口9から吐出される冷媒の一部を蒸発させるための第2絞り手段である。
【0041】
符号16で示す要素は、上記第2絞り弁15に接続され、該第2絞り弁15を経た冷媒を加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器である。この加熱用媒体としては、エンジンとの熱交換によって加熱されるエンジン冷却水が用いられている。
【0042】
符号17で示す要素は、上記空調ダクト2における上記空気冷却器14と空気加熱器5との間に配設され、該空気加熱器5を通る空調用空気の量を調節するダンパ(流量調節手段)である。すなわち、空気冷却器14は空調ダクト2を通る空調用空気の全てが該空気冷却器14を通過するように設けられ、空気加熱器5は空調ダクト2の断面積よりも小さな断面積を有し、空調ダクト2の内壁に接するように片寄せて配置されている。そして、ダンパ17は、一端が空調ダクト2の略中央に軸支されていて、他端を上記空気加熱器5側の内壁に当接させて該空気加熱器5を通る空調用空気の量を実質的に零とする全閉位置から、当該他端を空気加熱器5とは反対側の内壁に当接させて空調用空気の実質的に全量が当該空気加熱器5を通過するようにする全開位置までの間で段階的に(又は連続的に)回動するようになっている。
【0043】
符号18で示す要素は、上記流路切替弁6の除湿暖房用吐出口10を上記第1逆止弁13の下流側において上記第1絞り弁11に接続する冷媒通路に介設された第2逆止弁であり、当該除湿暖房用吐出口10への冷媒の逆流を阻止するものである。
【0044】
上記空気冷却器14及び冷媒加熱器16は、各々冷媒を上記圧縮機3に戻すように該圧縮機3の流入口に接続されている。
【0045】
<エンジン冷却水等>
上記空調ダクト2における冷媒式空気加熱器5の上流側には、エンジン1との熱交換によって加熱されたエンジン冷却水により空調用空気を加熱する第2の空気加熱器19が設けられている。この第2の空気加熱器19は、上記ダンパ17によって上記冷媒式の空気加熱器5と同様に通過空気量が調節されるものである。すなわち、第2の空気加熱器19を通過した空調用空気の全量が冷媒式空気加熱器5を通過するように、両空気加熱器5,19は空気流れ方向に隣接して配設されている。
【0046】
エンジン冷却水の循環経路は、エンジン1を出た冷却水を走行風によって冷却するラジエータ21、サーモスタットバルブ22、冷却水用電動ポンプ23、上記第2の空気加熱器19、上記冷媒加熱器16を巡って、エンジン1に戻るように構成されている。また、エンジン1からラジエータ21をバイパスしてサーモスタットバルブ22へ冷却水を送るバイパス通路24が設けられている。サーモスタットバルブ22は、エンジン冷却水温度が所定温度に達するまでは、バイパス通路24をポンプ23に接続してエンジン冷却水がラジエータ21をバイパスして流れるようにし、該温度が所定温度に達するとバイパス通路24を遮断してラジエータ21を通過した冷却水がポンプ23へ流れるようにするものである。
【0047】
<流路切替弁>
上記流路切替弁6は、正方形断面の内室を有するシリンダ状弁本体25にステッピングモータ26によって駆動される正方形断面のスプール27が直進的に往復動するように嵌められてなる。3つの吐出口8〜10は、弁本体25の長手方向に間隔をおいて且つ冷房用吐出口8、除湿暖房用吐出口10、暖房用吐出口9の順で直線状に並ぶように形成されている。流入口7は、この3つの吐出口8〜10に相対するように弁本体25の長手方向に細長く形成されている。
【0048】
スプール27は、該スプール27を横切るように貫通する冷媒通過孔29を備え、冷媒通過孔29の両端を、上記流入口7と上記冷房用吐出口8のみに接続させた弁位置と、上記流入口7と上記暖房用吐出口9のみに接続させた弁位置と、上記流入口7と上記除湿暖房用吐出口10のみに接続させた弁位置と、上記流入口7と上記冷房用吐出口8及び除湿暖房用吐出口10の双方とを接続させた弁位置と、上記流入口7と上記暖房用吐出口9と除湿暖房用吐出口10の双方とを接続させた弁位置とにシフトするように設けられている。
【0049】
すなわち、冷媒通過孔29の孔径は、冷房用吐出口8と除湿暖房用吐出口10との隔たり、並びに暖房用吐出口9と除湿暖房用吐出口10との隔たりよりも広く形成されて、上記双方接続の弁位置をとることができるようになっている。
【0050】
また、スプール27には雌ねじ31が形成され、該雌ねじ31にステッピングモータ26の出力軸32の先端の雄ねじ33が螺合しており、該出力軸32の回転によってスプール27は上述の各弁位置に進退するようになっている。また、弁本体25のスプール孔の両端にはエア抜き孔が形成されている。
【0051】
<各冷媒回路>
図1に示すように、上記流路切替弁6が流入口7を冷房用吐出口8のみに接続する弁位置にあるときには、上記圧縮機3から、空気加熱器5、流路切替弁6の流入口7、冷媒通過孔29、冷房用吐出口8、冷媒凝縮器11、第1逆止弁13、第1絞り弁12、及び空気冷却器14を順に巡って、当該圧縮機3に戻る冷房用冷媒回路のみが構成されることになる。
【0052】
図2に示すように、上記流路切替弁6が流入口7を暖房用吐出口10のみに接続する弁位置にあるときには、上記圧縮機3から、空気加熱器5、流路切替弁6の流入口7、冷媒通過孔29、暖房用吐出口9、第2絞り弁15、及び冷媒加熱器16を順に巡って、当該圧縮機3に戻る暖房用冷媒回路のみが構成されることになる。
【0053】
図3に示すように、上記流路切替弁6が流入口7を除湿暖房用吐出口10のみに接続する弁位置にあるときには、上記圧縮機3から、空気加熱器5、流路切替弁6の流入口7、冷媒通過孔29、除湿暖房用吐出口10、第2逆止弁18、第1絞り弁12、及び空気冷却器14を順に巡って、当該圧縮機3に戻る除湿暖房用冷媒回路がのみ構成されることになる。
【0054】
図4に示すように、上記流路切替弁6が流入口7を冷房用吐出口8及び除湿暖房用吐出口10の双方に接続する弁位置にあるときには、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されることになる。
【0055】
図5に示すように、上記流路切替弁6が流入口7を暖房用吐出口9及び除湿暖房用吐出口10の双方に接続する弁位置にあるときには、上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されることになる。
【0056】
<ダンパ17について>
上記ダンパ17は、上記流路切替弁6の切替に連動するものであり、図1に示すように上記冷房用冷媒回路のみが構成されるときは、上記空気加熱器5,19を通過する空調用空気量を零とする全閉位置となり、図2に示すように上記暖房用冷媒回路のみが構成されるとき、並びに図5に示すように上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるときは、空気冷却器14を通過した空調用空気の全量が当該空気加熱器5,19を通過する全開位置となり、図4に示すように上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるときは、空気冷却器14を通過した空調用空気の半量が当該空気加熱器5,19を通過する半開位置となり、図3に示すように上記除湿暖房用冷媒回路がのみ構成されるときは、上記半開よりも開度が大きくなる。
【0057】
<空調の各運転モード>
−冷房運転−
冷房運転では図1に示すように、流路切替弁6が流入口7を冷房用吐出口8のみに接続して冷房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度も高くなっているから、サーモスタットバルブ11はバイパス通路24を閉じた状態になり、また、ダンパ17は全閉位置にある。
【0058】
従って、圧縮機3から出た高温・高圧の冷媒は、まず冷媒式の空気加熱器5に入るが、該空気加熱器5にはダンパ17によって空調用空気が通過しないようになっているから、当該冷媒は空気加熱器5を素通りすることになる。次いで当該冷媒は、流路切替弁6を通ってその冷房用吐出口8から吐出され、冷媒凝縮器11によって走行風との熱交換で凝縮され、第1逆止弁13を通過し、第1絞り弁12を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体(湿り蒸気)となり、ダクト2の空気冷却器14で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機3に戻る。
【0059】
よって、上記空気冷却器14で冷却された空調用空気は、その全量が空気加熱器5,19を通過することなく車室へ送られることになり、強力な冷房を実現することができる。
【0060】
なお、エンジン1で加熱されたエンジン冷却水は、ラジエータ21、サーモスタットバルブ22、電動ポンプ23、第2の空気加熱器19、及び冷媒加熱器16を通ってエンジン1に戻るが、第2の空気加熱器19はダンパ17によって塞がれ、冷媒加熱器16に冷媒が流れないから、空調には寄与しない。
【0061】
−暖房運転−
暖房運転では図2に示すように、上記流路切替弁6は流入口7を暖房用吐出口9のみに接続して暖房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度は過度に高くなっていないから、サーモスタットバルブ11はバイパス通路24を開いた状態になり、また、ダンパ17は全開位置にある。
【0062】
従って、圧縮機3から吐出された高温・高圧の冷媒は、空気加熱器5において空調用空気を加熱し、流路切替弁6を通ってその暖房用吐出口9から吐出され、第2絞り弁15を通過することによって減圧されて、冷媒加熱器16でエンジン冷却水によって加熱されて圧縮機3に戻る。また、エンジン1で加熱されたエンジン冷却水は、バイパス通路24、サーモスタットバルブ22、電動ポンプ23、第2の空気加熱器19、及び冷媒加熱器16を通ってエンジン1に戻り、第2の空気加熱器19において空調用空気を加熱し、冷媒加熱器16において冷媒を加熱する。
【0063】
よって、空調用空気は第2の空気加熱器19で加熱された後、さらに冷媒式の空気加熱器5で加熱されて車室に送られるから、強力な暖房が実現される。
【0064】
−普通の除湿暖房運転−
普通の除湿暖房運転では図3に示すように、上記流路切替弁6は流入口7を除湿暖房用吐出口10のみに接続して除湿暖房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度は過度に高くなっていないから、サーモスタットバルブ11はバイパス通路24を開いた状態になり、また、ダンパ17は半開よりも開いた位置にある。
【0065】
従って、圧縮機3から吐出された高温・高圧の冷媒は、空気加熱器5において空調用空気を加熱し、流路切替弁6を通って除湿暖房用吐出口10から吐出され、第2逆止弁18を通過し、第1絞り弁12を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体となり、ダクト2の空気冷却器14で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機3に戻る。また、エンジン1で加熱されたエンジン冷却水は、バイパス通路24、サーモスタットバルブ22、電動ポンプ23、第2の空気加熱器19、及び冷媒加熱器16を通ってエンジン1に戻り、第2の空気加熱器19において空調用空気を加熱する。冷媒加熱器16には冷媒が流れないため、冷媒の加熱には利用されない。
【0066】
よって、空調用空気は、空気冷却器14で冷却された後、その一部が空気加熱器19,5で加熱されることになり、これにより、除湿された暖かい空気が車室内へ送られることになる。
【0067】
−涼し目の除湿暖房運転−
涼し目の除湿暖房運転では図4に示すように、上記流路切替弁6は流入口7を冷房用吐出口8及び除湿暖房用吐出口10の双方に接続して涼し目の除湿暖房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度は過度に高くなっていないから、サーモスタットバルブ11はバイパス通路24を開いた状態になり、また、ダンパ17は半開位置にある。
【0068】
従って、圧縮機3から吐出された高温・高圧の冷媒は、空気加熱器5において空調用空気を加熱し、流路切替弁6を通ってその一部は冷房用吐出口8から吐出され、冷媒凝縮器11によって走行風との熱交換で凝縮され、第1逆止弁13を通過し、第1絞り弁12を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体となり、ダクト2の空気冷却器14で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機3に戻る。流路切替弁6を通る冷媒の残部は除湿暖房用吐出口10から吐出され、第2逆止弁18を通過し、第1絞り弁12を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体となり、ダクト2の空気冷却器14で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機3に戻る。
【0069】
エンジン1で加熱されたエンジン冷却水は、バイパス通路24、サーモスタットバルブ22、電動ポンプ23、第2の空気加熱器19、及び冷媒加熱器16を通ってエンジン1に戻り、第2の空気加熱器19において空調用空気を加熱する。冷媒加熱器16には冷媒が流れないため、冷媒の加熱には利用されない。
【0070】
よって、空調用空気は、空気冷却器14によって普通の除湿暖房の場合よりも強めに冷却された後、その半量が空気加熱器19,5で加熱されることになり、これにより、涼し目の除湿された空気が車室内へ送られることになる。
【0071】
−暖か目の除湿暖房運転−
暖か目の除湿暖房運転では図5に示すように、上記流路切替弁6は流入口7を暖房用吐出口9及び除湿暖房用吐出口10の双方に接続して暖か目の除湿暖房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度は過度に高くなっていないから、サーモスタットバルブ11はバイパス通路24を開いた状態になり、また、ダンパ17は全開位置にある。
【0072】
従って、圧縮機3から吐出された高温・高圧の冷媒は、空気加熱器5において空調用空気を加熱し、流路切替弁6を通ってその一部は暖房用吐出口9から吐出され、第2絞り弁15を通過することによって減圧されて、冷媒加熱器16でエンジン冷却水によって加熱されて圧縮機3に戻る。流路切替弁6を通る冷媒の残部は除湿暖房用吐出口10から吐出され、第2逆止弁18を通過し、第1絞り弁12を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体となり、ダクト2の空気冷却器14で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機3に戻る。
【0073】
エンジン1で加熱されたエンジン冷却水は、バイパス通路24、サーモスタットバルブ22、電動ポンプ23、第2の空気加熱器19、及び冷媒加熱器16を通ってエンジン1に戻り、第2の空気加熱器19において空調用空気を加熱するとともに、冷媒加熱器16において冷媒を加熱する。
【0074】
よって、空調用空気は、空気冷却器14によって普通の除湿暖房の場合よりも弱めに冷却された後、その全量が空気加熱器19,5で加熱されることになり、これにより、暖か目の除湿された空気が車室内へ送られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る空調装置の冷房運転時の回路図。
【図2】同空調装置の暖房運転時の回路図。
【図3】同空調装置の普通の除湿暖房運転時の回路図。
【図4】同空調装置の涼し目の除湿暖房運転時の回路図。
【図5】動空調装置の暖か目の除湿暖房運転時の回路図。
【符号の説明】
1 エンジン
2 空調ダクト
3 電動式冷媒圧縮機
5 冷媒式空気加熱器
6 流路切替弁
7 流入口
8 冷房用吐出口
9 暖房用吐出口
10 除湿暖房用吐出口
11 冷媒凝縮器
12 第1絞り弁
14 冷媒式空気冷却器
15 第2絞り弁
16 冷媒加熱器
17 ダンパ(流量調節手段)
19 第2の空気加熱器(温水式空気加熱器)
21 ラジエータ
23 電動ポンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump type air conditioner equipped with an electric refrigerant compressor.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-146987 describes a control method for reducing fuel consumption in a heat pump type air conditioner driven by an engine. In addition to the mode that controls the engine operation so that the engine speed is calculated based on the room temperature, the target temperature, etc., it saves a predetermined speed that is less than the maximum speed of the engine. A mode is set, and during the saving mode operation, even if the calculated engine speed exceeds the saving speed, the operation of the engine is controlled at the saving speed.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-282253 discloses a vehicle air conditioner equipped with an electric refrigerant compressor having four operation modes of cooling, dehumidifying cooling, heating, and dehumidifying heating.
[0004]
In addition, while adopting an electric refrigerant compressor to control the capacity by inverter control, a heat pump type air conditioner that switches between cooling, heating and dehumidifying heating by changing the refrigerant flow path with a four-way valve, Widely used for electric vehicles.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is not possible to delicately control the indoor temperature and humidity with only the four-way valve and the inverter. For such control, it is necessary to separately use an electric heating device, and power consumption is large.
[0006]
On the other hand, in a vehicle equipped with a heat source such as an engine or a fuel cell, if the system in which the refrigerant compressor only performs cooling and the heating is performed using the above heat source, the temperature distribution in the room is subtle. Can be controlled. However, when subtle temperature / humidity control is required, for example, when the vehicle is stopped on a sunny day in early spring, it is necessary to operate the engine even when the vehicle is stopped, resulting in increased waste of fuel.
[0007]
Even in a hybrid vehicle that runs a vehicle using both an engine and a battery, the subtle temperature / humidity described above can be used in a congested or low-speed drive, although only the electric motor needs to be used while the engine is stopped. When adjustment is required, it is necessary to operate the engine, which increases the waste of fuel.
[0008]
An object of the present invention is to make it possible to easily perform delicate temperature / humidity adjustment in an air conditioner employing an electric refrigerant compressor, and to include a heat source such as an engine or a fuel cell. It is another object of the present invention to enable effective heating of a vehicle without wasting fuel by effectively using a heat source.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of this application is a heat pump type air conditioner provided with an electric refrigerant compressor,
A flow path switching valve provided with one inflow port into which refrigerant sent from the compressor flows, and three independent discharge ports for cooling, heating, and dehumidifying heating;
In the cooling outlet, the refrigerant sent from the compressor is cooled, condensed, squeezed into wet steam, heat exchange is performed between the refrigerant and air-conditioning air, and the refrigerant is returned to the compressor. The cooling channel is connected,
At the heating outlet, heat exchange is performed between the refrigerant sent from the compressor and the air for air conditioning, and the liquefied refrigerant is squeezed into wet steam, and then heated and evaporated to return to the compressor. A heating flow path is connected,
In the dehumidifying and heating outlet, heat exchange is performed between the refrigerant sent from the compressor and the air for air conditioning, and the liquefied refrigerant is squeezed into wet steam so that the refrigerant and the air for air conditioning are A dehumidifying heating flow path for returning heat to the compressor is connected,
The flow path switching valve connects the inlet to both the cooling outlet and the dehumidifying and heating outlet, and connects the inlet to both the heating outlet and the dehumidifying and heating outlet. And a valve position.
[0010]
In this invention, if the flow path switching valve is in the valve position where the inlet is connected to both the cooling outlet and the dehumidifying and heating outlet, the air conditioner is in the cooler dehumidifying and heating mode, If the inlet is at the valve position connected to both the heating outlet and the dehumidifying heating outlet, the air conditioner is in the warm dehumidifying and heating mode.
[0011]
The invention according to
The flow path switching valve further includes a valve position in which the inlet is connected only to the cooling outlet, a valve position in which the inlet is connected only to the heating outlet, and the inlet to the dehumidifying heating outlet. And a valve position connected only to the outlet.
[0012]
In the present invention, five operation modes of cooling, cool dehumidifying heating, normal dehumidifying heating, warm dehumidifying heating and heating can be obtained by switching the flow path switching valve.
[0013]
The invention according to claim 3 is the air conditioner according to
The flow path switching valve is of a spool valve type, and the three discharge ports are adjacent to the cooling discharge port and the dehumidifying heating discharge port, the dehumidifying heating discharge port and the heating discharge port, Are arranged side by side so as to be adjacent to each other.
[0014]
The flow path switching valve in this case may be a direct acting spool valve or a rotary spool valve. In this invention, since the three discharge ports of the flow path switching valve are arranged in the order of the cooling discharge port, the dehumidifying and heating discharge port, and the heating discharge port, The switching valve can be switched between a valve position where the inlet is connected to both the cooling outlet and the dehumidifying and heating outlet, and a valve position connected to both the heating outlet and the dehumidifying and heating outlet. Furthermore, it is possible to switch between a valve position connected only to the cooling outlet, a valve position connected only to the dehumidifying and heating outlet, and a valve position connected only to the heating outlet, and the structure of the flow path switching valve is simple. become. Further, when the inlet is located at a valve connected to both the cooling outlet and the dehumidifying and heating outlet, the cooling outlet and the dehumidifying and heating outlet are controlled by finely controlling the position of the spool valve. It is also possible to change the distribution ratio of the refrigerant to stepwise or continuously. This also applies to the distribution ratio of the refrigerant to the heating outlet and the dehumidifying heating outlet.
[0015]
The invention according to
A refrigerant-type air cooler that includes an air passage through which air-conditioning air flows and cools the air-conditioning air by heat exchange with the refrigerant, and a refrigerant-type air heater that heats the air-conditioning air by heat exchange with the refrigerant And a damper that adjusts the amount of air-conditioning air that passes through the air heater between the air cooler and the air heater, as well as disposed upstream and downstream in the air passage. It is characterized by being.
[0016]
In this invention, since air-conditioning air can be heated by an air heater after being cooled by an air cooler, dehumidification heating can be performed, and if the amount of air-conditioning air passing through the air heater is reduced by a damper If the cooling capacity is increased and the amount of air-conditioning air passing through the air heater is increased by the damper, the heating capacity is increased.
[0017]
The invention according to
An electric refrigerant compressor;
Provided in the air passage through which the air for air conditioning flows, is connected to the discharge port of the compressor, and heats the air for air conditioning by exchanging heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant vapor discharged from the compressor and the air-conditioning air. A refrigerant-type air heater for
A flow path switching valve provided with one inflow port connected to the air heater and into which refrigerant flowing through the air heater flows, and three independent discharge ports for cooling, heating, and dehumidifying heating;
A refrigerant condenser connected to the cooling outlet of the flow path switching valve and configured to cool and condense the refrigerant discharged from the cooling outlet with a cooling medium;
A first throttle means connected to the refrigerant condenser via a first check valve for preventing the refrigerant from flowing back to the refrigerant condenser and evaporating a part of the refrigerant condensed by the refrigerant condenser; ,
The air passage is disposed on the upstream side of the air heater and connected to the first throttle means, and the refrigerant that has passed through the first throttle means exchanges heat with the air-conditioning air to cool the air-conditioning air. An air cooler for
A second throttle means connected to the heating outlet of the flow path switching valve for evaporating a part of the refrigerant discharged from the heating outlet;
A refrigerant heater connected to the second squeezing means and heating the refrigerant having passed through the second squeezing means with a heating medium;
A flow rate adjusting means disposed between the air cooler and the air heater in the air passage, for adjusting the amount of air-conditioning air passing through the air heater;
The air cooler and the refrigerant heater are each connected to an inlet of the compressor to return the refrigerant to the compressor;
The dehumidifying and heating outlet of the flow path switching valve is connected to the first throttling means via a second check valve that prevents the refrigerant from flowing back to the dehumidifying and heating outlet.
The flow path switching valve connects the inlet to a valve position connected only to the cooling outlet, a valve position connected only to the heating outlet, and only to the dehumidifying heating outlet. A valve position connected to both the cooling outlet and the dehumidifying heating outlet, and a valve position connected to both the heating outlet and the dehumidifying heating outlet,
When the flow path switching valve is in a valve position where the inlet is connected only to the cooling discharge port, the compressor, the air heater, the flow path switching valve, the refrigerant condenser, the first check valve, the first Only the refrigerant circuit for cooling that goes around the throttle means and the air cooler in order and returns to the compressor is configured,
When the flow path switching valve is in a valve position where the inlet is connected only to the heating outlet, the air heater, the flow path switching valve, the second throttle means, and the refrigerant heater are circulated in order from the compressor. Thus, only the refrigerant circuit for heating returning to the compressor is configured,
When the flow path switching valve is in a valve position where the inlet is connected only to the discharge port for dehumidifying heating, from the compressor, an air heater, a flow path switching valve, a second check valve, a first throttle means, And only the refrigerant circuit for dehumidifying heating that goes around the air cooler and returns to the compressor is configured,
When the flow path switching valve is at a valve position connecting the inlet to both the cooling outlet and the dehumidifying heating outlet, the cooling refrigerant circuit and the dehumidifying heating refrigerant circuit are both configured,
When the flow path switching valve is at the valve position connecting the inlet to both the heating outlet and the dehumidifying heating outlet, the heating refrigerant circuit and the dehumidifying heating refrigerant circuit are both configured,
The flow rate adjusting means minimizes the amount of air conditioning air passing through the air heater when only the cooling refrigerant circuit is configured in conjunction with the switching of the flow path switching valve, and the heating refrigerant When only the circuit is configured, the amount of air conditioning air passing through the air heater is maximized, and when the cooling refrigerant circuit and the dehumidifying heating refrigerant circuit are both configured, the dehumidifying heating refrigerant circuit is And when the heating refrigerant circuit and the dehumidifying heating refrigerant circuit are both configured, the air-conditioning air amount operates in a stepwise manner in the description order. It is an air conditioner.
[0018]
Thus, without complicating the refrigerant circuit, by switching the flow path switching valve and adjusting the flow rate by the flow rate adjusting means linked thereto, cooling, cool dehumidifying heating, normal dehumidifying heating, warm dehumidifying heating and Five operation modes of heating can be obtained.
[0019]
An invention according to
A second air heater for heating air-conditioning air by a heating medium heated by heat exchange with the engine of the vehicle, the second air heater being downstream of the damper in the air passage In addition, the damper is arranged so that the amount of passing air is adjusted in the same manner as the refrigerant air heater.
[0020]
In this invention, the air-conditioning air can be heated not only by the refrigerant air heater but also by the second air heater using the heat of the engine. The required ability is reduced. That is, even if the capacity of the refrigerant compressor is not increased, the saturation temperature of the refrigerant condensed by the refrigerant air heater can be increased, so that sufficient heating can be performed without consuming a large amount of power. . Engine cooling water or engine oil can be used as the heating medium.
[0021]
The invention according to
An electric pump for circulating the heating medium between the engine and the second air heater is provided.
[0022]
Thereby, even when the engine is stopped, the air for air conditioning can be heated with the residual heat.
[0023]
The invention according to
A refrigerant heater for heating the refrigerant discharged from the heating discharge port of the flow path switching valve by the heating medium is provided.
[0024]
Thereby, the heat of the engine can be used more effectively.
[0025]
【The invention's effect】
Therefore, according to the invention of this application, in the heat pump type air conditioner equipped with the electric refrigerant compressor, one inlet into which the refrigerant sent from the compressor flows, and for cooling, heating and dehumidifying heating A flow path switching valve having three discharge ports independent from each other, and the flow path switching valve connects the inlet to both the cooling outlet and the dehumidifying heating outlet. Since the inflow port has a valve position connected to both the heating outlet and the dehumidifying heating outlet, the air conditioner is switched between a cooler dehumidifying heating operation mode and a warmer dehumidifying heating operation mode. Therefore, fine dehumidification can be performed with a simple structure.
[0026]
In addition, a valve position in which the inlet is connected only to the cooling outlet, a valve position in which the inlet is connected only to the heating outlet, and the inlet is dehumidified and heated. According to the invention in which the valve position connected only to the discharge outlet is provided, by switching the flow path switching valve, cooling, cool dehumidifying heating, ordinary dehumidifying heating, warm dehumidifying heating, and
[0027]
In addition, the flow path switching valve is a spool valve type, and the discharge outlet for cooling and the discharge outlet for dehumidification heating are adjacent to each other, and the discharge outlet for the dehumidification heating and the discharge outlet for heating are adjacent to each other. According to the side-by-side invention, the above five operation modes can be switched by simple linear movement or rotation of the spool valve, and furthermore, the distribution ratio of the refrigerant to the cooling outlet and the dehumidifying heating outlet Alternatively, the distribution ratio of the refrigerant with respect to the heating outlet and the dehumidifying heating outlet can be changed stepwise or continuously so that finer air conditioning can be performed.
[0028]
Also, a refrigerant type air cooler and a refrigerant type air heater are arranged in an air passage through which air for air conditioning flows so that the former is on the upstream side and the latter is on the downstream side. According to the invention in which the damper for adjusting the amount of air-conditioning air passing through the air heater is disposed between the air heater and the air-conditioning air, the dehumidifying heating can be performed by heating the air-conditioning air after being cooled. By adjusting the amount of air-conditioning air passing through the air heater, fine dehumidification and temperature adjustment can be performed.
[0029]
In addition, a second air heater that heats the air-conditioning air using a heating medium heated by heat exchange with the engine of the vehicle is provided, and the amount of air passing through the second air heater is adjusted by a damper. According to the above-described invention, since the heat of the engine can be used for air conditioning, the power consumption of the electric compressor can be suppressed.
[0030]
Further, according to the invention including the electric pump that circulates the heating medium between the engine and the second air heater, the air-conditioning air is heated by the residual heat even when the engine is stopped. Therefore, it is possible to avoid a significant decrease in air conditioning performance due to a temporary stop of the engine.
[0031]
Further, according to the invention including the refrigerant heater that heats the refrigerant discharged from the heating outlet of the flow path switching valve by the heating medium using the engine as a heat source, the heat of the engine can be used more effectively. Can do.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 5 show an automotive air conditioner. In the figure, solid arrows indicate the flow of refrigerant, and broken arrows indicate the flow of engine cooling water.
[0033]
In the figure, 1 is an engine constituting an automobile power plant, 2 is an air conditioning duct (air passage) for sending air conditioning air to the passenger compartment, and 3 is an electric motor constituting a heat pump type (vapor compression type) air conditioning refrigerant circuit. , 4 is a refrigerant flow path, and 20 is an engine coolant flow path. The air-
[0034]
<Refrigerant circuit components>
The components of the refrigerant circuit will be described.
[0035]
The element shown by the code |
[0036]
The element denoted by
[0037]
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[0038]
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[0039]
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[0040]
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[0041]
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[0042]
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[0043]
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[0044]
The
[0045]
<Engine cooling water, etc.>
On the upstream side of the
[0046]
The circulation path of the engine cooling water includes a
[0047]
<Flow path switching valve>
The flow
[0048]
The
[0049]
That is, the hole diameter of the
[0050]
Further, a
[0051]
<Each refrigerant circuit>
As shown in FIG. 1, when the flow
[0052]
As shown in FIG. 2, when the flow
[0053]
As shown in FIG. 3, when the flow
[0054]
As shown in FIG. 4, when the flow
[0055]
As shown in FIG. 5, when the flow
[0056]
<About
The
[0057]
<Air conditioning operating modes>
-Cooling operation-
In the cooling operation, as shown in FIG. 1, the flow
[0058]
Accordingly, the high-temperature and high-pressure refrigerant that has come out of the compressor 3 first enters the refrigerant-
[0059]
Therefore, the entire amount of the air-conditioning air cooled by the
[0060]
The engine coolant heated by the engine 1 returns to the engine 1 through the
[0061]
-Heating operation-
As shown in FIG. 2, in the heating operation, the flow
[0062]
Accordingly, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 3 heats the air-conditioning air in the
[0063]
Therefore, after the air for air conditioning is heated by the
[0064]
-Normal dehumidifying heating operation-
In the normal dehumidifying and heating operation, as shown in FIG. 3, the flow
[0065]
Therefore, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 3 heats the air-conditioning air in the
[0066]
Therefore, after the air-conditioning air is cooled by the
[0067]
-Cooling dehumidification heating operation-
In the cool dehumidifying heating operation, as shown in FIG. 4, the flow
[0068]
Therefore, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 3 heats the air for air conditioning in the
[0069]
The engine coolant heated by the engine 1 returns to the engine 1 through the
[0070]
Therefore, after the air for air conditioning is cooled by the
[0071]
-Warm eye dehumidifying heating operation-
In the warm dehumidifying and heating operation, as shown in FIG. 5, the flow
[0072]
Therefore, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 3 heats the air for air conditioning in the
[0073]
The engine coolant heated by the engine 1 returns to the engine 1 through the
[0074]
Therefore, after the air for air conditioning is cooled by the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram during cooling operation of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram at the time of heating operation of the air conditioner.
FIG. 3 is a circuit diagram during normal dehumidifying and heating operation of the air conditioner.
FIG. 4 is a circuit diagram during the dehumidifying and heating operation of the cool air of the air conditioner.
FIG. 5 is a circuit diagram at the time of dehumidifying and heating operation of the warm eye of the dynamic air conditioner.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Air conditioning duct
3 Electric refrigerant compressor
5 Refrigerant air heater
6 Flow path switching valve
7 Inlet
8 Cooling outlet
9 Heating outlet
10 Dehumidifying heating outlet
11 Refrigerant condenser
12 First throttle valve
14 Refrigerant air cooler
15 Second throttle valve
16 Refrigerant heater
17 Damper (Flow rate adjusting means)
19 Second air heater (hot water type air heater)
21 Radiator
23 Electric pump
Claims (8)
上記圧縮機から送られる冷媒が流入する1つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した3つの吐出口とを備えた流路切替弁を備え、
上記冷房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒を冷却して凝縮し絞って湿り蒸気にした状態で該冷媒と空調用空気との熱交換を行なわせて上記圧縮機に戻すための冷房用流路が接続され、
上記暖房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒と空調用空気との間で熱交換を行なわせ液化した冷媒を絞って湿り蒸気にした後、加熱蒸発させて上記圧縮機に戻すための暖房用流路が接続され、
上記除湿暖房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒と空調用空気との間で熱交換を行なわせ液化した冷媒を絞って湿り蒸気にした状態で該冷媒と空調用空気との熱交換を行なわせて上記圧縮機に戻すための除湿暖房用流路が接続されていて、
上記流路切替弁は、上記流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有することを特徴とする空調装置。A heat pump type air conditioner equipped with an electric refrigerant compressor,
A flow path switching valve provided with one inflow port into which refrigerant sent from the compressor flows, and three independent discharge ports for cooling, heating, and dehumidifying heating;
In the cooling outlet, the refrigerant sent from the compressor is cooled, condensed, squeezed into wet steam, heat exchange is performed between the refrigerant and air-conditioning air, and the refrigerant is returned to the compressor. The cooling channel is connected,
At the heating outlet, heat exchange is performed between the refrigerant sent from the compressor and the air for air conditioning, and the liquefied refrigerant is squeezed into wet steam, and then heated and evaporated to return to the compressor. A heating flow path is connected,
In the dehumidifying and heating outlet, heat exchange is performed between the refrigerant sent from the compressor and the air for air conditioning, and the liquefied refrigerant is squeezed into wet steam so that the refrigerant and the air for air conditioning are A dehumidifying heating flow path for returning heat to the compressor is connected,
The flow path switching valve connects the inlet to both the cooling outlet and the dehumidifying and heating outlet, and connects the inlet to both the heating outlet and the dehumidifying and heating outlet. An air conditioner having a valve position.
上記流路切替弁は、さらに上記流入口を冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置とを有することを特徴とする空調装置。In the air conditioner described in claim 1,
The flow path switching valve further includes a valve position in which the inlet is connected only to the cooling outlet, a valve position in which the inlet is connected only to the heating outlet, and the inlet to the dehumidifying heating outlet. An air conditioner having a valve position connected only to the outlet.
上記流路切替弁は、スプール弁式のものであって、上記3つの吐出口は、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とが相隣り、該除湿暖房用吐出口と暖房用吐出口とが相隣るように並設されていることを特徴とする空調装置。In the air conditioner described in claim 1 or claim 2,
The flow path switching valve is of a spool valve type, and the three discharge ports are adjacent to the cooling discharge port and the dehumidifying heating discharge port, the dehumidifying heating discharge port and the heating discharge port, The air conditioner characterized by being arranged side by side so as to be adjacent to each other.
空調用空気が流れる空気通路を備え、冷媒との熱交換によって空調用空気を冷却する冷媒式の空気冷却器と、冷媒との熱交換によって空調用空気を加熱する冷媒式の空気加熱器とが、該空気通路内の上流側と下流側とに配設されているとともに、該空気冷却器と空気加熱器との間に該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節する流量調節手段が配設されていることを特徴とする空調装置。In the air conditioner as described in any one of Claim 1 thru | or 3,
A refrigerant-type air cooler that includes an air passage through which air-conditioning air flows and cools the air-conditioning air by heat exchange with the refrigerant, and a refrigerant-type air heater that heats the air-conditioning air by heat exchange with the refrigerant And a flow rate adjusting means that is disposed on the upstream side and the downstream side in the air passage, and that adjusts the amount of air-conditioning air passing through the air heater between the air cooler and the air heater. An air conditioner characterized by being arranged.
空調用空気が流れる空気通路に設けられて上記圧縮機の吐出口に接続され、該圧縮機から吐出された高温・高圧の冷媒蒸気と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を加熱するための空気加熱器と、
上記空気加熱器に接続され該空気加熱器を経た冷媒が流入する1つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した3つの吐出口とを備えた流路切替弁と、
上記流路切替弁の冷房用吐出口に接続され、該冷房用吐出口から吐出される冷媒を冷却用媒体によって冷却して凝縮させる冷媒凝縮器と、
上記冷媒凝縮器に該冷媒凝縮器への冷媒の逆流を阻止する第1逆止弁を介して接続され、該冷媒凝縮器によって凝縮された冷媒の一部を蒸発させるための第1絞り手段と、
上記空気通路における上記空気加熱器よりも上流側に配設されて上記第1絞り手段に接続され、該第1絞り手段を経た冷媒と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を冷却するための冷媒式の空気冷却器と、
上記流路切替弁の暖房用吐出口に接続され、該暖房用吐出口から吐出される冷媒の一部を蒸発させるための第2絞り手段と、
上記第2絞り手段に接続され、該第2絞り手段を経た冷媒を加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器と、
上記空気通路における上記空気冷却器と空気加熱器との間に配設され、該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節する流量調節手段とを備え、
上記空気冷却器及び冷媒加熱器は、各々冷媒を上記圧縮機に戻すように該圧縮機の流入口に接続され、
上記流路切替弁の除湿暖房用吐出口は、上記第1絞り手段に当該除湿暖房用吐出口への冷媒の逆流を阻止する第2逆止弁を介して接続され、
上記流路切替弁は、上記流入口を、上記冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、上記暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有し、
上記流路切替弁が流入口を冷房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、冷媒凝縮器、第1逆止弁、第1絞り手段、及び空気冷却器を順に巡って、当該圧縮機に戻る冷房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を暖房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、第2絞り手段、及び冷媒加熱器を順に巡って、当該圧縮機に戻る暖房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、第2逆止弁、第1絞り手段、及び空気冷却器を順に巡って、当該圧縮機に戻る除湿暖房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続する弁位置にあるときに、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成され、
上記流路切替弁が流入口を暖房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続する弁位置にあるときに、上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成され、
上記流量調節手段は、上記流路切替弁の切替に連動して、上記冷房用冷媒回路のみが構成されるときは上記空気加熱器を通過する空調用空気量を最小量にし、上記暖房用冷媒回路のみが構成されるときは上記空気加熱器を通過する空調用空気量を最大量にし、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるとき、上記除湿暖房用冷媒回路がのみ構成されるとき、並びに上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるときは、当該記載順序で上記空調用空気量が段階的に多くなるように作動することを特徴とする空調装置。An electric refrigerant compressor;
Provided in the air passage through which the air for air conditioning flows, is connected to the discharge port of the compressor, and heats the air for air conditioning by exchanging heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant vapor discharged from the compressor and the air-conditioning air. An air heater to
A flow path switching valve provided with one inflow port connected to the air heater and into which refrigerant flowing through the air heater flows, and three independent discharge ports for cooling, heating, and dehumidifying heating;
A refrigerant condenser connected to the cooling outlet of the flow path switching valve and configured to cool and condense the refrigerant discharged from the cooling outlet with a cooling medium;
A first throttle means connected to the refrigerant condenser via a first check valve for preventing the refrigerant from flowing back to the refrigerant condenser and evaporating a part of the refrigerant condensed by the refrigerant condenser; ,
The air passage is disposed on the upstream side of the air heater and connected to the first throttle means, and the refrigerant that has passed through the first throttle means exchanges heat with the air-conditioning air to cool the air-conditioning air. A refrigerant-type air cooler,
A second throttle means connected to the heating outlet of the flow path switching valve for evaporating a part of the refrigerant discharged from the heating outlet;
A refrigerant heater connected to the second squeezing means and heating the refrigerant having passed through the second squeezing means with a heating medium;
A flow rate adjusting means disposed between the air cooler and the air heater in the air passage, for adjusting the amount of air-conditioning air passing through the air heater;
The air cooler and the refrigerant heater are each connected to an inlet of the compressor to return the refrigerant to the compressor;
The dehumidifying and heating outlet of the flow path switching valve is connected to the first throttling means via a second check valve that prevents the refrigerant from flowing back to the dehumidifying and heating outlet.
The flow path switching valve connects the inlet to a valve position connected only to the cooling outlet, a valve position connected only to the heating outlet, and only to the dehumidifying heating outlet. A valve position connected to both the cooling outlet and the dehumidifying heating outlet, and a valve position connected to both the heating outlet and the dehumidifying heating outlet,
When the flow path switching valve is in a valve position where the inlet is connected only to the cooling discharge port, the compressor, the air heater, the flow path switching valve, the refrigerant condenser, the first check valve, the first Only the refrigerant circuit for cooling that goes around the throttle means and the air cooler in order and returns to the compressor is configured,
When the flow path switching valve is in a valve position where the inlet is connected only to the heating outlet, the air heater, the flow path switching valve, the second throttle means, and the refrigerant heater are circulated in order from the compressor. Thus, only the refrigerant circuit for heating returning to the compressor is configured,
When the flow path switching valve is in a valve position where the inlet is connected only to the discharge port for dehumidifying heating, from the compressor, an air heater, a flow path switching valve, a second check valve, a first throttle means, And only the refrigerant circuit for dehumidifying heating that goes around the air cooler and returns to the compressor is configured,
When the flow path switching valve is at a valve position connecting the inlet to both the cooling outlet and the dehumidifying heating outlet, the cooling refrigerant circuit and the dehumidifying heating refrigerant circuit are both configured,
When the flow path switching valve is at the valve position connecting the inlet to both the heating outlet and the dehumidifying heating outlet, the heating refrigerant circuit and the dehumidifying heating refrigerant circuit are both configured,
The flow rate adjusting means minimizes the amount of air conditioning air passing through the air heater when only the cooling refrigerant circuit is configured in conjunction with the switching of the flow path switching valve, and the heating refrigerant When only the circuit is configured, the amount of air conditioning air passing through the air heater is maximized, and when the cooling refrigerant circuit and the dehumidifying heating refrigerant circuit are both configured, the dehumidifying heating refrigerant circuit is And when the heating refrigerant circuit and the dehumidifying heating refrigerant circuit are both configured, the air-conditioning air amount operates in a stepwise manner in the description order. Air conditioner to do.
当該車両のエンジンとの熱交換によって加熱された加熱用媒体により空調用空気を加熱する第2の空気加熱器を備え、該第2の空気加熱器は、上記空気通路内における上記ダンパの下流側に、該ダンパによって上記冷媒式の空気加熱器と同様に通過空気量が調節されるように配設されていることを特徴とする空調装置。The air conditioner described in claim 4 or claim 5 is for a vehicle,
A second air heater for heating air-conditioning air by a heating medium heated by heat exchange with the engine of the vehicle, the second air heater being downstream of the damper in the air passage Further, the air conditioner is arranged such that the amount of passing air is adjusted by the damper in the same manner as the refrigerant type air heater.
上記加熱用媒体を上記エンジンと第2の空気加熱器との間で循環させる電動式ポンプを備えていることを特徴とする空調装置。In the air conditioner described in claim 6,
An air conditioner comprising an electric pump for circulating the heating medium between the engine and a second air heater.
上記流路切替弁の暖房用吐出口から吐出した冷媒を上記加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器を備えていることを特徴とする空調装置。In the air conditioner described in claim 6 or claim 7,
An air conditioner comprising a refrigerant heater that heats the refrigerant discharged from the heating outlet of the flow path switching valve with the heating medium.
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