JP3986422B2 - Air conditioner for vehicles - Google Patents

Air conditioner for vehicles Download PDF

Info

Publication number
JP3986422B2
JP3986422B2 JP2002352297A JP2002352297A JP3986422B2 JP 3986422 B2 JP3986422 B2 JP 3986422B2 JP 2002352297 A JP2002352297 A JP 2002352297A JP 2002352297 A JP2002352297 A JP 2002352297A JP 3986422 B2 JP3986422 B2 JP 3986422B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
vehicle
operation mode
air conditioner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002352297A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004182109A (en
Inventor
知康 足立
信也 中川
英人 野山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002352297A priority Critical patent/JP3986422B2/en
Publication of JP2004182109A publication Critical patent/JP2004182109A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3986422B2 publication Critical patent/JP3986422B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式の車両用空調装置に係り、特に、暖房運転時の立ち上がりに要する時間を短縮するのに用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化等の環境問題を解決する手段として、従来の内燃機関で走行する車両に代わる電気自動車やハイブリッド車の開発が進み、一部実用化されている。このような車両においては、電気自動車のように内燃機関が全くないか、あるいは、ハイブリッド車のように内燃機関を搭載していてもその運転が制限されるため、内燃機関を駆動源とする車両に装備されている従来の車両用空調装置のように、内燃機関の廃熱のみを利用して暖房運転を行うことは困難である。
【０００３】
このような背景から、状態変化を繰り返しながら冷媒回路を循環する冷媒の流れ方向を切り換えることで車室内の空調を行うように構成したヒートポンプ式の車両用空調装置が提案されている。
従来のヒートポンプ式の車両用空調装置においては、冷媒の流れ方向が異なる冷房運転（除湿運転を含む）や暖房運転等の各種空調運転を実施するため、空調ユニット内に設置されて空調する空気との熱交換を行う二つの車内熱交換器と、外気との熱交換を行う車外熱交換器とを備えている。また、空調運転モードに応じて冷媒の流れ方向を切り換える手段として四方弁が用いられ、さらに、二つの車内熱交換器についてその用途（放熱器または蒸発器）を選択切換するため、空調運転モードに応じて使い分ける２個の冷媒絞り装置を冷媒回路中の異なる位置に設置することが必要な構成となっている。（たとえば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１５６０４８号公報（段落番号００２８〜００４１及び図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の車両用空調装置においては、暖房運転時の立ち上がり性能の向上、すなわち暖房運転を開始してから充分な暖房能力を発揮するまでの時間を短縮することが求められている。このような暖房運転時の立ち上がり性能を向上させるためには、コンプレッサに吸引して圧縮するガス冷媒の圧力低下を軽減させることが望ましい。すなわち、コンプレッサに吸引する冷媒圧力を上げて冷媒密度が高くなれば、冷媒循環量の増加により冷媒の仕事量も増して立ち上がり性能の向上が期待できる。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、暖房運転時における立ち上がり性能の向上、すなわち暖房能力を発揮するまでの時間を短縮して良好な空調フィーリングを得ることができるヒートポンプ式の車両用空調装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の車両用空調装置は、コンプレッサにより圧縮されたガス冷媒が冷媒回路を循環する冷媒流れ方向を切り換えることで車室内の空調を行うように構成されたヒートポンプ式の車両用空調装置であって、暖房運転開始の初期に実施され、前記冷媒回路を循環する冷媒量を増加させるホットキープ運転モードが設けられるとともに、前記冷媒回路が、ガス冷媒を圧縮するコンプレッサと、空調ユニット内に空気流れ上流側から順に直列に配置され、外気または室内気と冷媒との間で熱交換する第１車内熱交換器及び第２車内熱交換器と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切換する冷媒流れ方向切換手段とを具備して構成され、前記第２車内熱交換器を放熱専用とし、前記ホットキープ運転モード時には、前記冷媒流れ方向切換手段の操作により、前記冷媒が前記第１車内熱交換器、前記車外熱交換器及び前記絞り機構をバイパスして流れることを特徴とするものである。
【０００８】
このような請求項１記載の車両用空調装置によれば、暖房運転開始の初期に実施され、冷媒回路を循環する冷媒量を増加させるホットキープ運転モードを設けたので、暖房運転開始から短時間の内に冷媒温度を上昇させて充分な暖房能力を得られる本格的な暖房運転に移行することができる。
【０００９】
また、前記冷媒回路が、ガス冷媒を圧縮するコンプレッサと、空調ユニット内に空気流れ上流側から順に直列に配置され、外気または室内気と冷媒との間で熱交換する第１車内熱交換器及び第２車内熱交換器と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切換する冷媒流れ方向切換手段とを具備して構成され、前記第２車内熱交換器を放熱専用とし、前記ホットキープ運転モード時には、前記冷媒流れ方向切換手段の操作により、前記冷媒が前記第１車内熱交換器、前記車外熱交換器及び前記絞り機構をバイパスして流れるようにされるため、コンプレッサで圧縮された冷媒がホットキープ運転モード用のバイパス流路を循環して流れ、短時間の内に温度上昇する。
このようなホットキープ運転モードは、第２車内熱交換器に係わる温度が所定値以下の場合、あるいは、コンプレッサに係わる温度が所定値以下の場合に実施するとよい。
【００１０】
請求項３記載の車両用空調装置は、請求項１または２記載のものにおいて、前記冷媒流れ方向切換手段が、前記冷媒回路中に配置した二つの三方弁であることを特徴とし、これにより、簡単な回路構成によるホットキープ運転モードの実施が可能となる。
【００１１】
請求項４記載の車両用空調装置は、請求項１から３のいずれかに記載のものにおいて、前記絞り機構が、前記第１車内熱交換器と前記車外熱交換器とを連結する冷媒流路に配設された１個の電子膨張弁であることを特徴とし、これにより、ホットキープ運転モードが可能な低コストの装置となる。
【００１２】
請求項５記載の車両用空調装置は、請求項１から４のいずれかに記載のものにおいて、暖房運転モード時には、前記冷媒を空調空気流れ方向の下流側に位置する前記第２車内熱交換器から上流側に位置する前記第１車内熱交換器へ向かって流すことを特徴とし、このように冷媒と空調空気との対向流とすれば、温度勾配の大きい冷媒を使用した場合にも良好な暖房効率を得ることができる。
そして、上述した温度勾配の大きい冷媒には、たとえば代替フロンの自然冷媒として注目されている二酸化炭素（ＣＯ２）がある。
【００１３】
請求項７記載の車両用空調装置は、請求項１から６のいずれかに記載のものにおいて、前記冷媒回路が、冷房運転モードにおいて前記車外熱交換器により冷却された冷媒と前記第２車内熱交換器により気化した冷媒との間で熱交換する内部熱交換器を備えていることを特徴とし、これにより、冷房運転時には内部熱交換器でも放熱されるので、冷房能力を向上させることができる。
【００１４】
請求項８記載の車両用空調装置は、請求項１から７のいずれかに記載のものにおいて、冷房運転モード時には、前記コンプレッサで圧縮されたガス冷媒が前記第２車内熱交換器をバイパスして前記車外熱交換器に導かれる開閉弁を備えた冷媒バイパス流路を設けたことを特徴とし、これにより、冷房運転時にはコンプレッサで圧縮された高温のガス冷媒が第２車内熱交換器へ流入することはなく、従って、第２車内熱交換器が第１車内熱交換器で冷却された空調空気を加熱して冷房効率を低下させるようなことはない。
【００１５】
請求項９記載の車両用空調装置は、請求項１から８のいずれかに記載のものにおいて、前記冷媒回路が、液冷媒と駆動装置冷却系から供給される駆動装置冷却媒体との間で熱交換を行うクーラント熱交換器を備えていることを特徴とし、これにより、暖房運転時においては、クーラント熱交換器により加熱された液冷媒が気化してガス冷媒となる。このため、クーラント熱交換器は、車両の駆動装置冷却系が保有する熱量を有効に利用した蒸発器として機能する。
【００１６】
請求項１０に記載の車両用空調装置は、請求項１または２記載のものにおいて、前記冷媒流れ方向切換手段が、前記冷媒回路中に配置した１つの三方弁と２つの電磁弁であることを特徴とし、これにより、ホットキープ運転モードから暖房運転モードへの切替をスムーズに実施することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用空調装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態の車両用空調装置を構成する冷媒回路（冷凍サイクル）において冷媒の流れを示すフローチャート、図２ないし図４は車両用空調装置の冷媒回路を示す構成図で、図２は冷房運転モードにおける冷媒の流れ、図３は暖房運転モードにおける冷媒の流れ、図４はホットキープ運転モードにおける冷媒の流れである。
【００１８】
最初に、図２に基づいて車両用空調装置の冷媒回路構成を説明する。
図示の冷媒回路１０は、ガス冷媒を圧縮するコンプレッサ１１と、空調ユニット３０内に設置された第１車内熱交換器１２及び第２車内熱交換器１３と、外気導入が容易な車体前端部近傍等に設置された車外熱交換器１４と、絞り機構として設けた電子膨張弁１５と、冷媒流れ方向切換手段として設けた二つの三方弁１６Ａ，１６Ｂとを具備し、これらの各機器間が冷媒管路１７により連結されて閉回路を構成している。
なお、図中の符号１８はコンプレッサ１１から冷媒と共に流出する潤滑油を分離させて除去するオイルセパレータ、１９は液冷媒がコンプレッサ１１に吸引されないよう冷媒の気液分離を行うアキュムレータ、２０は冷媒の温度及び圧力をそれぞれ検出するＰＴセンサ、２１は冷媒の温度を検出する温度センサ、２２は冷媒の圧力を検出する圧力センサである。
また、三方弁１６Ｂを２つの電磁弁に置き換えても良い。
【００１９】
コンプレッサ１１は、図示しない電動モータを駆動源として運転される。このコンプレッサ１１では、アキュムレータ１９からガス冷媒を吸引して圧縮し、冷媒回路１０に送出する。
第１車内熱交換器１２及び第２車内熱交換器１３は、空調ユニット３０において空調する空気、すなわち熱交換器を通過する車室外の空気（外気）または車室内の空気（内気）と熱交換器内部を流れる冷媒との間で熱交換するように構成したものである。この場合、空調ユニット３０内には、空気流れ上流側から第１車内熱交換器１２及び第２車内熱交換器１３の順に、すなわち空調する空気の流れ方向において上流側から順に、適当な間隔を設けて直列に配置されている。
【００２０】
一方の第１車内熱交換器１２は、冷媒回路１０を循環する冷媒の流れ方向に応じて、蒸発器（冷房運転時）または放熱器（暖房運転時）として機能する。
また、他方の第２車内熱交換器１３は、空調運転モードに係わらず冷媒の流れ方向は一定であり、いずれの空調運転モードにおいても、コンプレッサ１１から高温高圧のガス冷媒が供給されるため、放熱を行う放熱器として機能する。
【００２１】
車外熱交換器１４は、車両の走行風や図示しないファンにより熱交換器を通過する外気と熱交換器内部を流れる冷媒との間で熱交換するように構成したものである。この車外熱交換器１４は、上述した第１車内熱交換器１２と同様に、冷媒回路１０を循環する冷媒の流れ方向に応じて、蒸発器（暖房運転時）または放熱器（冷房運転時）として機能する。すなわち、この車外熱交換器１４は、空調運転モードに応じて、第１車内熱交換器１２が蒸発器として機能する冷房運転時には放熱器として、第１車内熱交換器１２が放熱器として機能する暖房運転時には蒸発器として機能するようになっている。
【００２２】
電子膨張弁１５は、第１車内熱交換器１２と車外熱交換器１４との間を連結する冷媒管路１７に配設された絞り機構である。この電子膨張弁１５は、開度調整により通過する冷媒を減圧する機能を有している。
また、この電子膨張弁１５は、これを通過して流れる冷媒の流れ方向に制約はなく、従って、暖房運転時及び冷房運転時のように冷媒流れ方向が異なる場合であっても、１個を設置することで対応可能である。なお、この電子膨張弁１５は、必要に応じて全閉とすることもできるため、冷媒管路１７における冷媒の流れを阻止することも可能である。
【００２３】
三方弁１６Ａ，１６Ｂは、いずれも冷媒管路１７の適所に設置されている冷媒流れ方向切換手段である。これらの三方弁１６Ａ，１６Ｂは、それぞれの弁操作により空調運転の運転モードに応じた冷媒の流れ方向を選択切換する機能を有している。図示の冷媒回路では二つの三方弁１６Ａ，１６Ｂを１組とし、それぞれの流れ方向を適宜切り換えて空調運転の運転モード（すなわち冷媒の流れ方向）を設定する。
図示の構成において、一方の三方弁１６Ａに設けられた各接続口には、第２車内熱交換器１３、車外熱交換器１４及び三方弁１６Ｂを介してアキュムレータ１９との間を連結する冷媒配管１７が接続されている。また、他方の三方弁１６Ｂは、二つの接続口が第２車内熱交換器１３と車外熱交換器１４との間を連結する冷媒配管１７とアキュムレータ１９との間を連結する冷媒配管１７にそれぞれ接続され、残る一つの接続口が第１車内熱交換器１２との間を連結する冷媒配管１７と接続されている。
【００２４】
空調ユニット３０は、いわゆるＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air-Conditioning）ユニットと呼ばれるものである。この空調ユニット３０は、内気及び外気の導入口や各種吹出口を備えたケーシング内に、第１車内熱交換器１２、第２車内熱交換器１３、ブロワファン３１、エアミックスダンパ３２及び図示しない各種ダンパ類（内外気切換ダンパ及び各吹出ダンパ）が設けられている。
このように構成された空調ユニット３０では、空調しようとする導入空気（内気または外気）がブロワファン３１及び第１車内熱交換器１２を通過して流れ、さらに、エアミックスダンパ３２の開度に応じて第２車内熱交換器１３を通過して流れる。この過程において、導入空気は第１車内熱交換器１２及び第２車内熱交換器１３に供給される冷媒と熱交換して空調空気となり、設定された吹出モードの吹出口より車室内に吹き出すこととなる。
【００２５】
以下、上述した構成の冷媒回路１０を備えた車両用空調装置について、各空調運転モードの作用を冷媒の流れと共に説明する。
この車両用空調装置には、少なくとも冷房運転モード、暖房運転モード及びホットキープ運転モードが設けられている。
【００２６】
冷房運転モードにおいて、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、図１のフローチャート及び図２の冷媒回路構成図に示すように、最初に第２車内熱交換器１３へ導かれる。この時、空調ユニット３０内を流れる導入空気が第２車内熱交換器１３を通過して加熱を受けないようにするため、エアミックスダンパ３２は最大の冷房能力を発揮する全閉位置とする。なお、エアミックスダンパ３２の開度調整を行うことにより、導入空気の一部が第２車内熱交換器１３を通過して加熱されるため、空調空気の温度調整が可能となる。
【００２７】
第２車内熱交換器１３を通過した高温高圧のガス冷媒は、三方弁１６Ａの設定により車外熱交換器１４へ導かれる。なお、図中の三方弁１６Ａ，１６Ｂにおいては、黒塗りして示した接続口が閉じられている。
車外熱交換器１４に流れ込んだ高温高圧のガス冷媒は、外気との熱交換により放熱し高圧冷媒となる。すなわち、この場合の車外熱交換器１４は、放熱器として機能している。
【００２８】
車外熱交換器１４で放熱した冷媒は、電子膨張弁１５を通過することにより減圧されて低圧の液冷媒となる。この液冷媒は第１車内熱交換器１２に流れ込んで導入空気と熱交換し、導入空気から吸熱して冷却する。この結果、液冷媒は気化して低温低圧のガス冷媒となり、また、冷却された導入空気は温度が低下して冷風となる。すなわち、この場合の第１車内熱交換器１２は、蒸発器として機能している。
【００２９】
第１車内熱交換器１２で気化した低温低圧のガス冷媒は、三方弁１６Ｂを通ってアキュムレータ１９に導かれ、ここで気液の分離がなされる。そして、液分が分離除去された低温低圧のガス冷媒がコンプレッサ１１に吸引され、以下同様の経路をたどって循環する。
このようにして、冷房運転モードの冷媒は、三方弁１６Ａ，１６Ｂの設定により、コンプレッサ１１、第２車内熱交換器１３、車外熱交換器１４、電子膨張弁１５、第１車内熱交換器１２、アキュムレータ１９の順に流れ、再度コンプレッサ１１に吸引されるという順序で冷媒配管１７を循環する。
【００３０】
暖房運転モードにおいて、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、図１のフローチャート及び図３の冷媒回路構成図に示すように、最初は冷房運転モードと同様に第２車内熱交換器１３へ導かれる。この時、空調ユニット３０内を流れる導入空気が第２車内熱交換器１３を通過して加熱を受けるようにするため、エアミックスダンパ３２は全開位置とする。
この運転モードでは三方弁１６Ａ，１６Ｂの設定が変わり、第２車内熱交換器１３を通過した冷媒が第１車内熱交換器１２に導かれるようになっている。すなわち、第２車内熱交換器１３及び第１車内熱交換器１２は冷媒配管１７及び三方弁１６Ａを介して直列に接続され、両熱交換器共に高温高圧のガス冷媒が導入空気と熱交換して放熱する一体的な放熱器として機能する。
【００３１】
この結果、空調ユニット３０内を流れる導入空気は二段階の加熱を受け、温風となって所望の吹出口より車室内へ吹き出される。
この時、導入空気を加熱して空調空気とする空調ユニット３０内の空調空気流れ方向（図３に白抜矢印で示す）において、第１車内熱交換器１２及び第２車内熱交換器１３の方向へ流れる空調空気の流れ方向において下流側となる第２車内熱交換器１３に対し、コンプレッサ１１から高温高圧のガス冷媒を先に供給した後、空調空気の流れ方向において上流側となる第１車内熱交換器１４に導くようにしてある。このため、コンプレッサ１１から供給される高温高圧のガス冷媒が第２車内熱交換器１３で最終的な加熱を行い、この第２車内熱交換器１３で温度低下した高温高圧のガス冷媒が第１車内熱交換器１２で最初の加熱を行うことになる。
【００３２】
このような加熱順序とすれば、すなわち空調空気の流れ方向と高温高圧のガス冷媒の流れ方向とが対向流となる加熱順序とすれば、最終的な加熱がより高温の冷媒によって行われるので、空調空気の温風温度が高くなって良好な暖房性能を得ることができる。
特に、近年代替フロンとして大きな注目を集めている自然冷媒のＣＯ２ を採用する場合には、温度勾配が大きいという特性を有しているため、第２車内熱交換器１３と第１車内熱交換器１２との温度差が大きくなる。このため、上述した対向流とすれば、最終的な加熱温度が高くなって良好な暖房効率を得ることができる。
【００３３】
しかしながら、これとは反対に空調空気と冷媒とが同方向に流れる並行流とすれば、すなわちコンプレッサ１１から最初に第１車内熱交換器１２へ高温高圧のガス冷媒を導入して導入空気を加熱し、その後に第２車内熱交換器１３へ温度低下したガス冷媒を供給して最終的な加熱をするように構成すれば、最初の加熱温度に比べて温度勾配が大きい分だけ最終的な加熱温度が低下するので、空調空気の温風温度が低下して暖房効率の面で不利になる。しかも、諸条件によっては第１車室内熱交換器１２で加熱された空調空気の温度より第２車室内熱交換器１３の加熱温度が低くなることも考えられるため、せっかく加熱した空調空気の温風温度を低下させるという不都合が生じることもある。
なお、上述したＣＯ２ 冷媒のように温度勾配が大きい冷媒を使用しない場合には、暖房効率の面では対向流の方が有利ではあるものの、温度差が小さいため並行流の構成を採用してもよい。
【００３４】
一方、放熱したガス冷媒は放熱して高圧冷媒となり、電子膨張弁１５を通って減圧された後、低圧の液冷媒として車外熱交換器１４へ導かれる。この液冷媒は、車外熱交換器１４に流れ込んで外気と熱交換し、外気から吸熱して気化する。すなわち、この場合の車外熱交換器１４は、蒸発器として機能している。
車外熱交換器１４で気化した低温低圧のガス冷媒は、三方弁１６Ｂを通ってアキュムレータ１９に導かれ、ここで気液の分離がなされる。そして、液分が分離除去された低温低圧のガス冷媒がコンプレッサ１１に吸引され、以下同様の経路をたどって循環する。
【００３５】
このようにして、暖房運転モードの冷媒は、三方弁１６Ａ，１６Ｂの設定により、コンプレッサ１１、第２車内熱交換器１３、第１車内熱交換器１２、電子膨張弁１５、車外熱交換器１４、アキュムレータ１９の順に流れ、再度コンプレッサ１１に吸引されるという順序で冷媒配管１７を循環する。
【００３６】
次に、暖房運転開始の初期に実施するホットキープ運転モードにおいて、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、図１のフローチャート及び図４の冷媒回路構成図に示すように、最初に第２車内熱交換器１３を通過した後、三方弁１６Ａ，１６Ｂの設定により、第１車内熱交換器１２、電子膨張弁１５及び車外熱交換器１４をバイパスしてアキュムレータ１９に導かれる。この時、電子膨張弁１５は全閉の状態とする。
【００３７】
このようなホットキープ運転モードでは、コンプレッサ１１で圧縮されたガス冷媒が、第２車内熱交換器１３における比較的小さな放熱をするのみで冷媒回路を循環する。このため、比較的小さな温度低下をしたガス冷媒がアキュムレータ１９を通過して、比較的小さな圧力低下した冷媒が再度コンプレッサ１１に吸入されるようになり、コンプレッサ１１に吸入するガス冷媒圧力の低下は軽減される
この時、エアミックスダンパが全閉状態もしくはブロワファンをOFFにしてもよい。
【００３８】
こうしてコンプレッサ１１に吸入するガス冷媒の圧力低下が軽減され、吸入側の冷媒密度が高くなるので、実質的な冷媒循環量が増加することにより熱交換能力が向上する。換言すれば、実質的な冷媒循環量が増加した分だけ熱交換の仕事量も増加するので、適当な時間だけホットキープ運転モードを実施した後に上述した通常の暖房運転モードに切り換えれば、充分な暖房能力を得られる暖房運転が可能になる。従って、最初から通常の暖房運転を実施した場合と比較して、短時間のうちに充分な暖房能力を得ることができる。すなわち、暖房運転開始時における立ち上がり時間を短縮することができる。
【００３９】
ところで、上述したホットキープ運転モードは、第２車内熱交換器１３に係わる温度が所定値以下の場合、あるいは、コンプレッサ１１に係わる温度が所定値以下の場合に実施する。すなわち、冷媒温度が低いことを検出して実施する。
第２車内熱交換器１３に係わる温度は、たとえばＰＴセンサ２０で検出した冷媒の温度から判断することができる。一方、コンプレッサ１１に係わる温度についても、ＰＴセンサ２０で検出した冷媒から判断することもできる。
【００４０】
また、上述したホットキープ運転モードは、従来一般に使用されている四方弁に代えて、冷媒回路１０の適所に配設した二つの三方弁１６Ａ，１６Ｂを採用することにより、比較的簡単な冷媒回路構成として実現することができる。なお、四方弁を用いた従来の一般的な冷媒回路は、そのままではホットキープ運転を実施することはできないため、これを実現するためには開閉弁や冷媒配管の追加などが必要となって複雑な回路構成となる。
【００４１】
続いて、上述した第１の実施形態の変形例を図５ないし図７に基づいて簡単に説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様の構成部品については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
さて、この変形例の冷媒回路１０Ａでは、冷媒管路中における三方弁１６Ｃ，１６Ｄの設置位置が異なっている。
【００４２】
この冷媒回路１０Ａでは、一方の三方弁１６Ｃに設けられた各接続口には、第２車内熱交換器１３、車外熱交換器１４及びアキュムレータ１９との間を連結する冷媒配管１７が接続されている。また、他方の三方弁１６Ｄに設けられた各接続口は、二つの接続口が第１車内熱交換器１２とアキュムレータ１９との間を連結する冷媒配管１７にそれぞれ連結され、残る一つの接続口が第２車内熱交換器１３と三方弁１６Ｃとの間を連結する冷媒配管から分岐した冷媒配管１７と接続されている。
また、三方弁１６Ｄを２つの電磁弁に置き換えても良い。
【００４３】
このような構成の冷媒回路１０Ａとしても、各空調運転モードにおける冷媒の流れは、上述した実施形態の構成と同様に、図１に示したフローチャートのようになる。そして、各空調運転モードにおける冷媒の流れについては、実質的に上述した実施形態と同様であるため、ここでは図４ないし図６に示してその詳細な説明を省略する。なお、図４は冷房運転モード、図５は暖房運転モード、図６はホットキープ運転モードの状態をそれぞれ示している。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
図８は、本実施形態の車両用空調装置を構成する冷媒回路（冷凍サイクル）において冷媒の流れを示すフローチャート、図９ないし図１１は車両用空調装置の冷媒回路を示す構成図で、図９は冷房運転モードにおける冷媒の流れ、図１０は暖房運転モードにおける冷媒の流れ、図１１はホットキープ運転モードにおける冷媒の流れである。なお、図８ないし図１１においては、上述した第１の実施形態と同様の構成部品には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
さて、この実施形態の冷媒回路１０Ｂでは、上述した第１の実施形態にはない内部熱交換器２３を備えている。この内部熱交換器２３は、コンプレッサ１１に吸入されるガス冷媒と、車外熱交換器１４と電子膨張弁１５との間を連結する冷媒配管１７を流れる冷媒との間で、熱交換を行うように構成したものである。なお、冷媒回路１０Ｂの他の構成については、上述した第１の実施形態（図２〜図４）と同様である。
また、三方弁１６Ｂを２つの電磁弁に置き換えても良い。
【００４６】
このようにして内部熱交換器２３を設けると、冷房運転モード時において、図８及び図９に基づいて以下に説明するような機能を発揮する。この冷房運転モードでは、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、最初に第２車内熱交換器１３へ導かれる。この時、空調ユニット３０内を流れる導入空気が第２車内熱交換器１３を通過して加熱を受けないようにするため、エアミックスダンパ３２は最大の冷房能力を発揮する全閉位置とする。なお、エアミックスダンパ３２の開度調整を行うことにより、導入空気の一部が第２車内熱交換器１３を通過して加熱されるため、空調空気の温度調整が可能となる。
【００４７】
第２車内熱交換器１３を通過した高温高圧のガス冷媒は、三方弁１６Ａの設定により車外熱交換器１４へ導かれる。なお、図中の三方弁１６Ａ，１６Ｂにおいては、黒塗りして示した接続口が閉じられている。
車外熱交換器１４に流れ込んだ高温高圧のガス冷媒は、外気との熱交換により放熱し、高圧冷媒となる。すなわち、この場合の車外熱交換器１４は、放熱器として機能している。
【００４８】
車外熱交換器１４で冷却された冷媒は比較的温度が高く、内部熱交換器２３に導かれて後述する第１車内熱交換器１２で気化してアキュムレータ１９で気液分離されたガス冷媒と熱交換する。ここでの熱交換は、液冷媒が放熱してコンプレッサ１１に吸引される低温低圧のガス冷媒を昇温させる。
内部熱交換器２３を通過して温度低下した冷媒は、電子膨張弁１５を通過することにより減圧されて低温低圧の冷媒となる。この冷媒は第１車内熱交換器１２に流れ込んで導入空気と熱交換し、導入空気から吸熱して冷却する。この結果、冷媒は気化して低温低圧のガス冷媒となり、また、冷却された導入空気は温度が低下して冷風となる。すなわち、この場合の第１車内熱交換器１２は、蒸発器として機能している。
【００４９】
第１車内熱交換器１２で気化した低温低圧のガス冷媒は、三方弁１６Ｂを通ってアキュムレータ１９に導かれ、ここで気液の分離がなされる。そして、液分が分離除去された低温低圧のガス冷媒が内部熱交換器２３を通過する際に加熱され、コンプレッサ１１に吸引される。この結果、第1車内熱交換器１２の入口冷媒エンタルピが低下することにより第1車内熱交換器１２のエンタルピ差が増加し、温度上昇によるコンプレッサ吸入ガス密度の低下に伴う冷媒循環量の低下に打ち勝ち、冷媒が熱交換する仕事量を増すことができる。そして、コンプレッサ１１に吸引されて圧縮されたガス冷媒は、以下同様の経路をたどって冷媒回路１０Ｂを循環する。
【００５０】
このようにして、冷房運転モードの冷媒は、三方弁１６Ａ，１６Ｂの設定により、コンプレッサ１１、第２車内熱交換器１３、車外熱交換器１４、内部熱交換器２３、電子膨張弁１５、第１車内熱交換器１２、アキュムレータ１９の順に状態変化を繰り返しながら流れ、再度コンプレッサ１１に吸引されるという順序で冷媒配管１７を循環する。従って、上述した第１の実施形態にはなかった内部熱交換器２３を追加して設けたことにより、冷房運転モード時における冷媒循環量が増加するので、冷媒の仕事量も増加して冷房能力が向上する。
【００５１】
さて、本実施形態の冷媒回路１０Ｂにおいて、上述した冷房運転モード以外の空調運転では実質的に上述した第１の実施形態と同様であり、従って、ここではその冷媒の流れを図１０及び図１１に示し、その詳細な説明は省略する。なお、暖房運転モードにおける内部熱交換器２３は、コンプレッサ１１に吸引する前のガス冷媒と電子膨張弁１５で減圧された後の冷媒とを熱交換することになるから、内部熱交換器２３の効果は実質的に期待できない。
【００５２】
次に、上述した第２の実施形態の変形例となる冷媒回路１０Ｃを図１２に示して説明する。この冷媒回路１２Ｃは、第２の実施形態における三方弁１６Ａ，１６Ｂの位置を変更し、第１の実施形態における変形例（図５〜図７）の三方弁１６Ｃ，１６Ｄと同様の位置に設置したものである。なお、図１２に示した冷媒回路１０Ｃは、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
また、三方弁１６Ｄを２つの電磁弁に置き換えても良い。
【００５３】
このような構成としても、上述した第２の実施形態と同様に、各空調運転モードにおける冷媒の流れは図８に示すようになるので、内部熱交換器２３の放熱により車内熱交換器１２の入口冷媒エンタルピが低下することによる車内熱交換器１２のエンタルピ差が増加し、温度上昇によるコンプレッサ吸入ガス密度の低下に伴う冷媒循環量の低下に打ち勝ち、冷房能力を増すことができる。なお、暖房運転モード及びホットキープ運転モードでは、冷媒の流れや作用が上述した各実施形態と実質的に同様になるため、この変形例では図示を含めその詳細な説明は省略する。
【００５４】
＜第３の実施形態＞
図１３は、本実施形態の車両用空調装置を構成する冷媒回路（冷凍サイクル）において冷媒の流れを示すフローチャート、図１４ないし図１６は車両用空調装置の冷媒回路を示す構成図で、図１４は冷房運転モードにおける冷媒の流れ、図１５は暖房運転モードにおける冷媒の流れ、図１６はホットキープ運転モードにおける冷媒の流れである。なお、図１３ないし図１６においては、上述した各実施形態と同様の構成部品には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
さて、この実施形態の冷媒回路１０Ｄは、上述した第１及び第２の実施形態にはない開閉弁として、電磁弁２４を備えている。この電磁弁２４は、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒を直接車外熱交換器１４へ導く冷媒バイパス流路１７ａに設けられている。すなわち、オイルセパレータ１８と第２車内熱交換器１３との間を連結している冷媒配管１７の途中から分岐させた冷媒バイパス流路１７ａが、第２車内熱交換器１３及び三方弁１６Ａから車外熱交換器１４へ連結された冷媒配管１７の途中に連結されているので、冷媒バイパス流路１７ａに設けた電磁弁２４を開くことにより、第２車内熱交換器１３をバイパスして冷媒を流すことができる。
なお、冷媒回路１０Ｄの他の構成については、上述した第１の実施形態（図２〜図４）と同様である。
【００５６】
このようにして電磁弁２４を設けると、冷房運転モード時において、図１３及び図１４に基づいて以下に説明するような運転が可能となる。
この冷房運転モードでは電磁弁２４を開とし、三方弁１６Ａ，１６Ｂについては上述した第１の実施形態と同様とする。この結果、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒の主流は、冷媒流路における圧力損失の大きい第２車内熱交換器１３をバイパスし、電磁弁２４及び冷媒バイパス流路１７ａを通って直接車外熱交換器１４へ導かれる。
【００５７】
この時、空調ユニット３０内を流れる導入空気が第２車内熱交換器１３を通過して加熱を受けないようにするため、エアミックスダンパ３２は最大の冷房能力を発揮する全閉位置とするが、この第２車内熱交換器１３を高温高圧のガス冷媒が流れると、熱交換器自体が温度上昇して放熱する。このような放熱は、後述する経過を経て得られた冷風を加熱して温度上昇させる原因となるため、冷房効率の面で好ましくない。しかし、上述したように冷媒の主流が第２車内熱交換器１３をバイパスして流れると、第１車内熱交換器１２で冷却された空調空気の冷風が放熱による加熱をほとんど受けなくてすむので、冷房効率の低下を抑制することができる。
【００５８】
一方、車外熱交換器１４に流れ込んだ高温高圧のガス冷媒は、外気との熱交換により放熱し、高圧冷媒となる。すなわち、この場合の車外熱交換器１４は、放熱器として機能している。
車外熱交換器１４で凝縮した液冷媒は、電子膨張弁１５を通過することにより減圧されて低圧の液冷媒となる。この液冷媒は第１車内熱交換器１２に流れ込んで導入空気と熱交換し、導入空気から吸熱して冷却する。この結果、液冷媒は気化して低温低圧のガス冷媒となり、また、冷却された導入空気は温度が低下して冷風となる。すなわち、この場合の第１車内熱交換器１２は、蒸発器として機能している。
【００５９】
第１車内熱交換器１２で気化した低温低圧のガス冷媒は、三方弁１６Ｂを通ってアキュムレータ１９に導かれ、ここで気液の分離がなされる。そして、液分が分離除去された低温低圧のガス冷媒はコンプレッサ１１に吸引されて圧縮され、以下同様の経路をたどって冷媒回路１０Ｄを循環する。
【００６０】
このようにして、冷房運転モードの冷媒は、三方弁１６Ａ，１６Ｂの設定により、コンプレッサ１１、車外熱交換器１４、電子膨張弁１５、第１車内熱交換器１２、アキュムレータ１９の順に状態変化を繰り返しながら流れ、再度コンプレッサ１１に吸引されるという順序で冷媒配管１７を循環する。すなわち、上述した第１の実施形態にはなかった電磁弁２４及び冷媒バイパス流路１７ａを追加して設けたことにより、冷房運転モード時にはほとんどの冷媒が第２車内熱交換器１３をバイパスして流れるので、冷風の加熱による温度上昇が抑制されて冷房効率を向上させる。
なお、コンプレッサ１１から第２車内熱交換器１３へ高温高圧のガス冷媒を導く冷媒配管１７等の適所にも図示しない電磁弁を追加して設け、冷房運転モード時にこの電磁弁を閉とすれば、コスト面では不利になるものの、第２車内熱交換器１３への冷媒の流れを止め、冷風の加熱を防止することが可能になる。
【００６１】
さて、本実施形態の冷媒回路１０Ｄは、上述した冷房運転モード以外の空調運転において、電磁弁２４を閉じることにより、実質的に電磁弁２４及び冷媒バイパス流路１７ａのない第１の実施形態と同様の回路構成になる。従って、ここではその冷媒の流れを図１５（暖房運転モード）及び図１６（ホットキープ運転モード）に示し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
また、この実施形態の変形例として図１７に示した冷媒回路１０Ｅは、上述した第１の実施形態の変形例（図５参照）と同様に、設置位置の異なる三方弁１０Ｃ，１０Ｄを採用した構成例である。この場合も、電磁弁２４を備えた冷媒バイパス流路１７ａを設けてあるので、冷房運転モード時に電磁弁２４を開とすれば、第２車内熱交換器１３による冷風の加熱を抑制して冷房効率を向上させることができる。
また、三方弁１６Ｄを２つの電磁弁に置き換えても良い。
なお、図１７は冷房運転モード時における冷媒の流れを示しており、暖房運転モード及びホットキープ運転モードについては、電磁弁２４を閉じることで第１の実施形態と同様になるため、ここでは図示及び詳細な説明を省略する。
【００６３】
＜第４の実施形態＞
図１８は、本実施形態の車両用空調装置を構成する冷媒回路（冷凍サイクル）において冷媒の流れを示すフローチャート、図１９は冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
この実施形態の冷媒回路１０Ｆは、上述した第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた構成のものである。すなわち、内部熱交換器２３を備えた冷媒回路１０Ｂ（図９参照）に電磁弁２４を備えた冷媒バイパス流路１７ａを設け、冷房運転モードにおいて電磁弁２４を開とし、第２熱交換器１３からの放熱による冷風の加熱を抑制して冷房効率を向上させるようにしたものである。
【００６４】
このような構成としても、上述した第２の実施形態と同様に、内部熱交換器２３の放熱により車内熱交換器１２の入口冷媒エンタルピが低下させることにより車内熱交換器１２のエンタルピ差が増加し、温度上昇によるコンプレッサ吸入ガス密度の低下に伴う冷媒循環量の低下に打ち勝つちことができ、かつ、第２車内熱交換器１３による加熱も抑制されて第１車内熱交換器１２を通過して冷却された冷風の温度上昇もほとんどなくなるので、装置全体としての冷房能力及び冷房効率を向上させることができる。
なお、暖房運転モード及びホットキープ運転モードにおける冷媒の流れは、電磁弁２４を閉じることにより、上述した第２の実施形態（図１０及び１１参照）と同様になるため、ここでは図示及び詳細な説明を省略する。
【００６５】
また、図２０は上述した第４の実施形態に係る変形例であり、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。この冷媒回路１０Ｇは内部熱交換器２３を備え、設置位置が異なる三方弁１６Ｃ，１６Ｄを採用した冷媒回路（図１２参照）に、電磁弁２４を備えた冷媒バイパス流路１７ａを設けたものである。
また、三方弁１６Ｄを２つの電磁弁に置き換えても良い。
このような構成としても、冷房運転モードにおいて電磁弁２４を開とすれば、内部熱交換器２３の放熱により車内熱交換器１２の入口冷媒エンタルピが低下することによる車内熱交換器１２のエンタルピ差が増加し、温度上昇によるコンプレッサ吸入ガス密度の低下に伴う冷媒循環量の低下に打ち勝ち冷房能力を増し、さらに、第２車内熱交換器１３による加熱も抑制されて冷風の温度上昇もほとんどなくなるので、装置全体としての冷房能力及び冷房効率を向上させることができる。
なお、暖房運転モード及びホットキープ運転モードにおける冷媒の流れは、電磁弁２４を閉じることにより、上述した第２の実施形態（図１０及び１１参照）と同様になるため、ここでは図示及び詳細な説明を省略する。
【００６６】
＜第５の実施形態＞
続いて、本発明の第５の実施形態を図２１ないし図２４に基づいて説明する。なお、図２１は、本実施形態の車両用空調装置を構成する冷媒回路（冷凍サイクル）において冷媒の流れを示す構成図で、図２２は冷房運転モードにおける冷媒の流れ、図２３は暖房運転モードにおける冷媒の流れ、図２４はホットキープ運転モードにおける冷媒の流れであり、上述した各実施形態と同様の構成部品には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
さて、この実施形態の冷媒回路１０Ｈは、上述した各実施形態にはないクーラント熱交換器２５を備えている。このクーラント熱交換器２５は、駆動装置冷却系２７とクーラント配管２７を介して連結されており、暖房運転モード時にアキュムレータ１９へ戻す冷媒と高温のクーラントとの間で熱交換するように設置したものである。
ここで、駆動装置冷却系２７の具体例をあげると、たとえば車両の駆動系に電力を供給する燃料電池や内燃機関等を冷却するクーラント循環系統を使用することができる。
【００６８】
また、この冷媒回路１０Ｈは、空調運転モードにおける冷媒の流れ方向を切り換えるため、適所に三方弁１６Ａ，１６Ｅ及び逆止弁２８が設けられている。
一方の三方弁１６Ａは、上述した各実施形態と同様の位置に設けられている。そして、三方弁１６Ｅの各接続口には、それぞれが第１車内熱交換器１２、クーラント熱交換器２５及びアキュムレータ１９との間を連結する冷媒配管１７が接続されている。すなわち、クーラント熱交換器２５は、車外熱交換器１４と電子膨張弁１５との間を連結している冷媒配管１７から分岐して設けられ、三方弁１６Ｅを操作することにより、冷媒がクーラント熱交換器２５を通ってアキュムレータ１９へ流れるように、あるいは、第１車内熱交換器１２からアキュムレータ１９へ流れるように選択切換することができる。
また、三方弁１６Ｅを２つの電磁弁に置き換えても良い。
【００６９】
逆止弁２８は、車外熱交換器１４と電子膨張弁１５との間を連結する冷媒配管１７を流れる冷媒の流れ方向を、車外熱交換器１４からクーラント熱交換器２５の分岐点及び電子膨張弁１５へ向けて流れる一方向に限定するために設けたものである。従って、逆止弁２８の設置位置は、クーラント熱交換器２５へ冷媒を流す分岐点よりも車外熱交換器１４側となる。
【００７０】
このような構成の冷媒回路１０Ｈにおいて、冷房運転モードの冷媒の流れを図２２に示して説明する。
冷房運転モードにおいて、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、図２１のフローチャート及び図２２の冷媒回路構成図に示すように、最初に第２車内熱交換器１３へ導かれる。この時、空調ユニット３０内を流れる導入空気が第２車内熱交換器１３を通過して加熱を受けないようにするため、エアミックスダンパ３２は最大の冷房能力を発揮する全閉位置とする。
【００７１】
第２車内熱交換器１３を通過した高温高圧のガス冷媒は、三方弁１６Ａの設定により車外熱交換器１４へ導かれる。なお、図中の三方弁１６Ａ，１６Ｅにおいては、黒塗りして示した接続口が閉じられている。
車外熱交換器１４に流れ込んだ高温高圧のガス冷媒は、外気との熱交換により放熱し、高圧冷媒となる。すなわち、この場合の車外熱交換器１４は、放熱器として機能している。
【００７２】
車外熱交換器１４で放熱した冷媒は、逆止弁２８を通過して電子膨張弁１５に導かれる。この時、三方弁１６Ｅの設定は、クーラント熱交換器２５へ冷媒が流れ込まないようになっている。そして、電子膨張弁１５を通過した冷媒は、減圧されて低圧の冷媒となる。
この冷媒は第１車内熱交換器１２に流れ込んで導入空気と熱交換し、導入空気から吸熱して冷却する。この結果、液冷媒は気化して低温低圧のガス冷媒となり、また、冷却された導入空気は温度が低下して冷風となる。すなわち、この場合の第１車内熱交換器１２は、蒸発器として機能している。
【００７３】
第１車内熱交換器１２で気化した低温低圧のガス冷媒は、三方弁１６Ｅを通ってアキュムレータ１９に導かれ、ここで気液の分離がなされる。そして、液分が分離除去された低温低圧のガス冷媒がコンプレッサ１１に吸引され、以下同様の経路をたどって循環する。
このようにして、冷房運転モードの冷媒は、三方弁１６Ａ，１６Ｅの設定により、コンプレッサ１１、第２車内熱交換器１３、車外熱交換器１４、電子膨張弁１５、第１車内熱交換器１２、アキュムレータ１９の順に流れ、再度コンプレッサ１１に吸引されるという順序で冷媒配管１７を循環する。
【００７４】
暖房運転モードにおいて、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、図２１のフローチャート及び図２３の冷媒回路構成図に示すように、最初は冷房運転モードと同様に第２車内熱交換器１３へ導かれる。この時、空調ユニット３０内を流れる導入空気が第２車内熱交換器１３を通過して加熱を受けるようにするため、エアミックスダンパ３２は全開位置とする。
この運転モードでは三方弁１６Ａ，１６Ｅの設定が変わり、第２車内熱交換器１３を通過した冷媒が第１車内熱交換器１２に導かれるようになっている。すなわち、第２車内熱交換器１３及び第１車内熱交換器１２は冷媒配管１７及び三方弁１６Ａを介して直列に接続され、両熱交換器共に高温高圧のガス冷媒が導入空気と熱交換して放熱する一体的な放熱器として機能する。
【００７５】
この結果、空調ユニット３０内を流れる導入空気は二段階の加熱を受け、温風となって所望の吹出口より車室内へ吹き出される。
この時、空調空気の流れ方向と高温高圧のガス冷媒の流れ方向とが対向流となる加熱順序とすれば、最終的な加熱がより高温の冷媒によって行われるので、空調空気の温風温度が高くなって良好な暖房性能を得ることができる。
特に、近年代替フロンとして大きな注目を集めている自然冷媒のＣＯ２ を採用する場合には、温度勾配が大きいという特性を有しているため、第２車内熱交換器１３と第１車内熱交換器１２との温度差が大きくなる。このため、上述した対向流とすれば、最終的な加熱温度が高くなって良好な暖房効率を得ることができる。
【００７６】
一方、空調空気に放熱したガス冷媒は、放熱して高圧冷媒となり、電子膨張弁１５を通って減圧されて低圧の冷媒となる。この低圧の冷媒は、三方弁１６Ｅの設定及び逆止弁２８が設けられていることにより、クーラント熱交換器２５へ導かれる。この低圧の冷媒は、クーラント熱交換器２５に流れ込んで高温のクーラントと熱交換し、クーラントから吸熱して気化する。すなわち、この場合は車外熱交換器１４を使用せず、車両駆動装置を冷却することによって得られた廃熱を保有する高温のクーラント（駆動装置冷却媒体）で液冷媒を加熱するクーラント熱交換器２５が蒸発器として機能している。
【００７７】
このため、廃熱を有効に利用して液冷媒を蒸発させることができ、一般的な暖房運転時には車外熱交換器１４で冷媒を気化させる外気温度が低くなりがちなことから、高温の廃熱を有効利用できるクーラント熱交換器２５の使用は、蒸発器における液冷媒の気化を促進して暖房能力を確保するのに有効である。
こうしてクーラント熱交換器２５で気化した低温低圧のガス冷媒は、三方弁１６Ｅを通ってアキュムレータ１９に導かれ、ここで気液の分離がなされる。そして、液分が分離除去された低温低圧のガス冷媒がコンプレッサ１１に吸引され、以下同様の経路をたどって循環する。
【００７８】
このようにして、暖房運転モードの冷媒は、三方弁１６Ａ，１６Ｅの設定により、コンプレッサ１１、第２車内熱交換器１３、第１車内熱交換器１２、電子膨張弁１５、クーラント熱交換器２５、アキュムレータ１９の順に流れ、再度コンプレッサ１１に吸引されるという順序で冷媒配管１７を循環する。
【００７９】
次に、暖房運転開始の初期に実施するホットキープ運転モードにおいて、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、図１のフローチャート及び図２４の冷媒回路構成図に示すように、最初に第２車内熱交換器１３を通過した後、三方弁１６Ａ，１６Ｅの設定により、第１車内熱交換器１２、電子膨張弁１５及び車外熱交換器１４をバイパスしてアキュムレータ１９に導かれる。この時、電子膨張弁１５は全閉の状態とする。
【００８０】
このようなホットキープ運転モードでは、コンプレッサ１１で圧縮されたガス冷媒が、第２車内熱交換器１３における比較的小さな放熱をするのみで冷媒回路を循環する。このため、比較的小さな温度低下をしたガス冷媒がアキュムレータ１９を通過して、比較的小さな圧力低下したガス冷媒がコンプレッサ１１に吸入されるようになり、コンプレッサ１１に吸入するガス冷媒密度の低下が軽減される。
【００８１】
こうして、吸入側の冷媒密度低下が軽減されるので、実質的な冷媒循環量が増加することにより熱交換能力が向上する。換言すれば、実質的な冷媒循環量が増加した分だけ熱交換の仕事量も増加するので、適当な時間だけホットキープ運転モードを実施した後に上述した通常の暖房運転モードに切り換えれば、充分な暖房能力を得られる暖房運転が可能になる。従って、最初から通常の暖房運転を実施した場合と比較して、短時間のうちに充分な暖房能力を得ることができる。すなわち、暖房運転開始時における立ち上がり時間を短縮することができる。
【００８２】
続いて、上述した第５の実施形態の変形例について、図２５に基づいて簡単に説明する。なお、上述した第５の実施形態と同様の構成部品については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
さて、この変形例の冷媒回路１０Ｉでは、上述した三方弁１６Ａに代えて二つの電磁弁２９Ａ，２９Ｂが使用されている。これらの電磁弁２９Ａ，２９Ｂは、それぞれの開閉状態を適宜組み合わせることにより、上述した三方弁１６Ａと同様の機能を果たしている。また、図２５は暖房運転モードにおける冷媒の流れを示しており、電磁弁２９Ａが閉、電磁弁２９Ｂが開となっている。
なお、図示を省略した冷房運転モードにおいては、電磁弁２９Ａが開、電磁弁２９Ｂが閉となり、また、ホットキープ運転モードにおいては、暖房運転時と同様に、電磁弁２９Ａが閉、電磁弁２９Ｂが開となる。
【００８３】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態を図２６ないし図２８に基づいて説明する。
なお、図２６は、本実施形態の車両用空調装置を構成する冷媒回路（冷凍サイクル）において冷媒の流れを示す構成図、図２７は暖房運転モードにおける冷媒の流れ、図２８は図２７の変形例であり、上述した各実施形態と同様の構成部品には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８４】
この実施形態の冷媒回路１０Ｊは、図２７に示すように、上述した第５の実施形態の冷媒回路１０Ｈに対し、第３の実施形態で説明した電磁弁２４を備えた冷媒バイパス流路１７ａを設けた構成としてある。
このような構成の冷媒回路１０Ｊでは、暖房運転モードにおいて、電磁弁２４が閉となるため、実質的には上述した電磁弁２４のない冷媒回路１０Ｈ（図２３参照）と同じ回路構成となる。従って、冷媒の流れや状態変化についても第５の実施形態と全く同じになり、電子膨張弁１５で減圧された冷媒の加熱は、車外熱交換器１４ではなくクーラント熱交換器２５で加熱して気化させる。
【００８５】
また、本実施形態の冷房運転モード及びホットキープ運転モードにおいては、実質的にクーラント熱交換器２５を使用することがない。従って、冷房運転モードについては、第３の実施形態で既に説明したように、電磁弁２４を開とすることで第２車内熱交換器１３による冷風の加熱を防止することができる。さらに、ホットキープ運転モードについても、冷媒の流れは上述した第３の実施形態と実質的に同じになる。
【００８６】
また、図２８に示す変形例の冷媒回路１０Ｋは、三方弁１６Ａを二つの電磁弁２９Ａ，２９Ｂに置き換えた構成のものであり、図示した暖房運転モードを含めて、各空調運転モードにおける実質的な冷媒の流れは同じである。
【００８７】
さらに、上述した第５及び第６の実施形態で説明した冷媒回路１０Ｈ〜Ｋは、第２の実施形態で説明した内部熱交換器２３を追加して設けた構成とすることも可能であり、ここではその回路構成を図２９〜３２に示して簡単に説明する。なお、上述した各実施形態と同様の構成部品には同じ符号を付してある。
【００８８】
図２９に示した冷媒回路１０Ｌは、第５の実施形態の冷媒回路１０Ｈ（図２２参照）に内部熱交換器２３を設けたものである。なお、図示の冷媒回路１０Ｌでは、冷房運転モードにおける冷媒の流れが示されている。
図３０に示した冷媒回路１０Ｍは、第５の実施形態の変形例である冷媒回路１０Ｉ（図２５参照）に内部熱交換器２３を設けたものである。なお、図示の冷媒回路１０Ｍでは、冷房運転モードにおける冷媒の流れが示されている。
【００８９】
図３１に示した冷媒回路１０Ｎは、第６の実施形態の冷媒回路１０Ｊ（図２７参照）に内部熱交換器２３を設けたものである。なお、図示の冷媒回路１０Ｎでは、冷房運転モードにおける冷媒の流れが示されている。
図３２に示した冷媒回路１０Ｐは、第６の実施形態の変形例である冷媒回路１０Ｋ（図２８参照）に内部熱交換器２３を設けたものである。なお、図示の冷媒回路１０Ｐでは、冷房運転モードにおける冷媒の流れが示されている。
【００９０】
なお、本発明の構成は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することが可能であることは言うまでもない。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の車両用空調装置によれば、以下の効果を奏する。
上述した本発明によれば、暖房運転開始の初期に実施され、冷媒回路を循環する冷媒量を増加させるホットキープ運転モードを設けた車両用空調装置としたので、暖房運転開始から短時間の内に冷媒密度の低下を軽減し、充分な暖房能力を得られる本格的な暖房運転に移行することができるようになる。従って、暖房運転開始時における空調フィーリングが向上するといった顕著な効果を奏する。
【００９２】
また、上記の本発明において、第２車内熱交換器を放熱専用とし、ホットキープ運転モード時には、冷媒流れ方向切換手段の操作により、冷媒が第１車内熱交換器、車外熱交換器及び絞り機構をバイパスして流れるように構成したので、コンプレッサで圧縮された冷媒がホットキープ運転モード用のバイパス流路を循環して流れる。このため、循環する冷媒の放熱量は最少となり、短時間の内に冷媒の温度が上昇して冷媒密度を増し、その分熱交換の仕事を行う冷媒循環量も増加する。
【００９３】
また、上記の本発明において、冷媒流れ方向切換手段として二つの三方弁を冷媒回路中に配置した構成とすれば、簡単な回路構成によるホットキープ運転モードの実施が可能となる。従って、低コストでホットキープ運転モードを実施することができる。
【００９４】
また、上記の本発明においては、絞り機構として、第１車内熱交換器と車外熱交換器とを連結する冷媒流路に配設された１個の電子膨張弁を設けた回路構成が可能となり、従って、ホットキープ運転モードを低コストの装置により実施することができる。
【００９５】
また、暖房運転モード時において、冷媒を空調空気流れ方向の下流側に位置する第２車内熱交換器から上流側に位置する第１車内熱交換器へ向かって流す対向流とすれば、温度勾配の大きい冷媒を使用した場合にも良好な暖房効率を得ることができる。このような温度勾配の大きい冷媒としては、近年代替フロンの自然冷媒として注目されている二酸化炭素（ＣＯ２ ）があり、特に、このＣＯ２ 冷媒に対向流を適用するのが好ましい。
【００９６】
また、冷房運転モードにおいて車外熱交換器により冷却された冷媒と第２車内熱交換器により気化した冷媒との間で熱交換する内部熱交換器を設けると、冷房運転時には内部熱交換器でも放熱されるので、冷房能力を向上させることができる。
【００９７】
また、コンプレッサで圧縮されたガス冷媒を第２車内熱交換器をバイパスして車外熱交換器に導く開閉弁を備えた冷媒バイパス流路を設ければ、冷房運転モード時に開閉弁を開とすれば、コンプレッサで圧縮された高温のガス冷媒が第２車内熱交換器へほとんど流入しないので、第２室内熱交換器が第１室内熱交換器で冷却された空調空気の冷風を加熱して冷房効率を低下させることはない。
【００９８】
また、液冷媒と駆動装置冷却系から供給される駆動装置冷却媒体との間で熱交換を行うクーラント熱交換器を備えている冷媒回路とすれば、暖房運転時においては、クーラント熱交換器により加熱された液冷媒が気化してガス冷媒となるため、クーラント熱交換器は、車両の駆動装置冷却系が保有する熱量を有効に利用した蒸発器として機能する。従って、低外気温時の暖房運転モード時にも、廃熱を有効に利用した効率のよい暖房運転を実施することができる。
【００９９】
また、上記の本発明において、冷媒流れ方向切換手段として１つの三方弁と２つの電磁弁を冷媒回路中に配置した構成とすれば、簡単な回路構成によるホットキープ運転モードの実施が可能となる。これにより、ホットキープ運転モードから暖房運転モードへの切替をスムーズに実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る車両用空調装置を構成する第１の実施形態の冷媒回路において、冷媒の流れを示すフローチャートである。
【図２】 第１の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図３】 第１の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図４】 第１の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、ホットキープ運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図５】 第１の実施形態の変形例に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図６】 第１の実施形態の変形例に係る冷媒回路の構成図で、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図７】 第１の実施形態の変形例に係る冷媒回路の構成図で、ホットキープ運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図８】 本発明に係る車両用空調装置を構成する第２の実施形態の冷媒回路において、冷媒の流れを示すフローチャートである。
【図９】 第２の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図１０】 第２の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図１１】 第２の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、ホットキープ運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図１２】 第２の実施形態の変形例に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図１３】 本発明に係る車両用空調装置を構成する第３の実施形態の冷媒回路において、冷媒の流れを示すフローチャートである。
【図１４】 第３の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図１５】 第３の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図１６】 第３の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、ホットキープ運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図１７】 第３の実施形態の変形例に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図１８】 本発明に係る車両用空調装置を構成する第４の実施形態の冷媒回路において、冷媒の流れを示すフローチャートである。
【図１９】 第４の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図２０】 第４の実施形態の変形例に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図２１】 本発明に係る車両用空調装置を構成する第５の実施形態の冷媒回路において、冷媒の流れを示すフローチャートである。
【図２２】 第５の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図２３】 第５の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図２４】 第５の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、ホットキープ運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図２５】 第５の実施形態の変形例に係る冷媒回路の構成図で、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図２６】 本発明に係る車両用空調装置を構成する第６の実施形態の冷媒回路において、冷媒の流れを示すフローチャートである。
【図２７】 第６の実施形態に係る冷媒回路の構成図で、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図２８】 第６の実施形態の変形例に係る冷媒回路の構成図で、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図２９】 第６の実施形態に係る冷媒回路に内部熱交換器を設けた構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図３０】 第６の実施形態の変形例に係る冷媒回路に内部熱交換器を設けた構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図３１】 第６の実施形態に係る冷媒回路に内部熱交換器を設けた構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【図３２】 第６の実施形態の変形例に係る冷媒回路に内部熱交換器を設けた構成図で、冷房運転モードにおける冷媒の流れを示している。
【符号の説明】
１０，１０Ａ〜Ｎ，１０Ｐ 冷媒回路
１１ コンプレッサ
１２ 第１車内熱交換器
１３ 第２車内熱交換器
１４ 車外熱交換器
１５ 電子膨張弁（絞り機構）
１６Ａ〜Ｅ 三方弁
１７ 冷媒配管
１７ａ 冷媒バイパス流路
２３ 内部熱交換器
２４ 電磁弁（開閉弁）
２５ クーラント熱交換器
２６ 駆動装置冷却系
２９Ａ，２９Ｂ 電磁弁
３０ 空調ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump type vehicle air conditioner, and more particularly to a technique suitable for use in shortening the time required for startup during heating operation.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a means for solving environmental problems such as global warming, development of electric vehicles and hybrid vehicles replacing conventional vehicles running on an internal combustion engine has progressed, and some have been put into practical use. In such a vehicle, there is no internal combustion engine like an electric vehicle, or even if an internal combustion engine is mounted like a hybrid vehicle, its operation is limited, so a vehicle using an internal combustion engine as a drive source. It is difficult to perform the heating operation using only the waste heat of the internal combustion engine as in the conventional vehicle air conditioner installed in the vehicle.
[0003]
Against this background, there has been proposed a heat pump type vehicle air conditioner configured to perform air conditioning of the passenger compartment by switching the flow direction of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit while repeating state changes.
In a conventional heat pump type vehicle air conditioner, in order to perform various air conditioning operations such as cooling operation (including dehumidification operation) and heating operation in which the refrigerant flows in different directions, There are two in-vehicle heat exchangers that perform the heat exchange and an external heat exchanger that performs heat exchange with the outside air. In addition, a four-way valve is used as means for switching the flow direction of the refrigerant according to the air conditioning operation mode, and further, the use (radiator or evaporator) of the two in-vehicle heat exchangers is selected and switched to the air conditioning operation mode. Accordingly, it is necessary to install two refrigerant throttling devices to be used at different positions in the refrigerant circuit. (For example, see Patent Document 1)
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-1556048 (paragraph numbers 0028 to 0041 and FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional vehicle air conditioner described above, it is required to improve the startup performance during the heating operation, that is, to shorten the time from the start of the heating operation until the sufficient heating capacity is exhibited. In order to improve the start-up performance during such heating operation, it is desirable to reduce the pressure drop of the gas refrigerant sucked into the compressor and compressed. That is, if the refrigerant pressure to be sucked into the compressor is increased and the refrigerant density is increased, the work amount of the refrigerant is increased due to the increase of the refrigerant circulation amount, and the rise performance can be expected.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a heat pump type that can improve the start-up performance during heating operation, i.e., shorten the time until the heating capability is exhibited and obtain a favorable air conditioning feeling. The object is to provide a vehicle air conditioner.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The vehicle air conditioner according to claim 1 is a heat pump type vehicle air conditioner configured to perform air conditioning in a vehicle interior by switching a refrigerant flow direction in which a gas refrigerant compressed by a compressor circulates in a refrigerant circuit. A hot keep operation mode is provided that is implemented at the beginning of heating operation and increases the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit. In addition, the refrigerant circuit is arranged in series in order from the upstream side of the air flow in the air conditioning unit and the compressor that compresses the gas refrigerant, and the first in-vehicle heat exchanger that exchanges heat between the outside air or the indoor air and the refrigerant And a second in-vehicle heat exchanger, an in-vehicle heat exchanger for exchanging heat between the outside air and the refrigerant, a throttle mechanism for depressurizing the refrigerant, and a refrigerant flow direction switching means for selectively switching the refrigerant flow direction according to the operation mode The second in-vehicle heat exchanger is dedicated to heat dissipation, and in the hot-keeping operation mode, the refrigerant flows into the first in-vehicle heat exchanger and the outside of the vehicle by operating the refrigerant flow direction switching means. Flows bypassing the heat exchanger and the throttle mechanism It is characterized by this.
[0008]
According to the vehicle air conditioner of the first aspect, since the hot keep operation mode that increases the amount of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is provided at the beginning of the heating operation, a short time has elapsed since the start of the heating operation. It is possible to shift to a full-scale heating operation in which the refrigerant temperature is raised to obtain a sufficient heating capacity.
[0009]
Also, The refrigerant circuit includes a compressor that compresses the gas refrigerant, a first in-vehicle heat exchanger that is arranged in series in order from the upstream side of the air flow in the air conditioning unit, and exchanges heat between the outside air or room air and the refrigerant. An in-vehicle heat exchanger, an in-vehicle heat exchanger that exchanges heat between outside air and refrigerant, a throttle mechanism that depressurizes the refrigerant, and a refrigerant flow direction switching unit that selectively switches a refrigerant flow direction according to an operation mode. The second in-vehicle heat exchanger is exclusively used for heat dissipation, and in the hot keep operation mode, the refrigerant is converted into the first in-vehicle heat exchanger and the out-of-vehicle heat exchanger by operating the refrigerant flow direction switching means. And flow bypassing the throttle mechanism So that The refrigerant compressed by the compressor flows through the bypass channel for the hot keep operation mode, and the temperature rises within a short time.
Such a hot-keeping operation mode is preferably performed when the temperature related to the second in-vehicle heat exchanger is equal to or lower than a predetermined value, or when the temperature related to the compressor is equal to or lower than a predetermined value.
[0010]
Claim 3 The vehicle air conditioner described in claim 1 Or 2 In the described embodiment, the refrigerant flow direction switching means is two three-way valves arranged in the refrigerant circuit, and this makes it possible to implement a hot keep operation mode with a simple circuit configuration.
[0011]
Claim 4 The vehicle air conditioner described in claim 1 From 3 In any one of the above, the throttling mechanism is one electronic expansion valve disposed in a refrigerant flow path connecting the first in-vehicle heat exchanger and the out-of-vehicle heat exchanger. Thus, a low-cost device capable of the hot keep operation mode is obtained.
[0012]
Claim 5 The vehicle air conditioner described in claim 1 From 4 In the heating operation mode, the refrigerant is moved from the second in-vehicle heat exchanger located on the downstream side in the conditioned air flow direction toward the first in-vehicle heat exchanger located on the upstream side. If the refrigerant and the conditioned air are opposed to each other as described above, good heating efficiency can be obtained even when a refrigerant having a large temperature gradient is used.
For the refrigerant having a large temperature gradient described above, for example, carbon dioxide (CO 2 )
[0013]
Claim 7 The vehicle air conditioner described in claim 1 From 6 The internal heat exchange in which the refrigerant circuit exchanges heat between the refrigerant cooled by the external heat exchanger and the refrigerant vaporized by the second in-vehicle heat exchanger in the cooling operation mode. It is characterized by having a cooler, and by this, since it is also radiated in the internal heat exchanger during cooling operation, the cooling capacity can be improved.
[0014]
Claim 8 The vehicle air conditioner described in claim 1 From 7 The refrigerant bypass flow comprising an on-off valve in which the gas refrigerant compressed by the compressor bypasses the second in-vehicle heat exchanger and is led to the outside heat exchanger in the cooling operation mode. Thus, the high-temperature gas refrigerant compressed by the compressor does not flow into the second in-vehicle heat exchanger during the cooling operation, and accordingly, the second in-vehicle heat exchanger is in the first in-vehicle. The air-conditioning air cooled by the heat exchanger is not heated to reduce the cooling efficiency.
[0015]
Claim 9 The vehicle air conditioner described in claim 1 From 8 In any one of the above, the refrigerant circuit includes a coolant heat exchanger that performs heat exchange between the liquid refrigerant and the driving device cooling medium supplied from the driving device cooling system, Thereby, at the time of heating operation, the liquid refrigerant heated by the coolant heat exchanger is vaporized and becomes a gas refrigerant. For this reason, the coolant heat exchanger functions as an evaporator that effectively utilizes the amount of heat held by the vehicle drive device cooling system.
[0016]
Claim 10 The vehicle air conditioner according to claim 1 1 or 2 In the description, the refrigerant flow direction switching means is one three-way valve and two electromagnetic valves arranged in the refrigerant circuit, thereby switching from the hot keep operation mode to the heating operation mode. Can be carried out smoothly.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a vehicle air conditioner according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a flowchart showing a refrigerant flow in a refrigerant circuit (refrigeration cycle) constituting the vehicle air conditioner of the present embodiment, and FIGS. 2 to 4 are block diagrams showing a refrigerant circuit of the vehicle air conditioner. Is the refrigerant flow in the cooling operation mode, FIG. 3 is the refrigerant flow in the heating operation mode, and FIG. 4 is the refrigerant flow in the hot keep operation mode.
[0018]
First, the refrigerant circuit configuration of the vehicle air conditioner will be described with reference to FIG.
The refrigerant circuit 10 shown in the figure includes a compressor 11 that compresses a gas refrigerant, a first in-vehicle heat exchanger 12 and a second in-vehicle heat exchanger 13 installed in the air conditioning unit 30, and the vicinity of the front end of the vehicle body that allows easy introduction of outside air. Vehicle external heat exchanger 14, an electronic expansion valve 15 provided as a throttle mechanism, and two three-way valves 16A and 16B provided as refrigerant flow direction switching means. They are connected by a pipe line 17 to form a closed circuit.
Reference numeral 18 in the figure denotes an oil separator that separates and removes the lubricating oil flowing out from the compressor 11 together with the refrigerant, 19 denotes an accumulator that performs gas-liquid separation of the refrigerant so that the liquid refrigerant is not sucked into the compressor 11, and 20 denotes the refrigerant. A PT sensor that detects temperature and pressure, 21 is a temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant, and 22 is a pressure sensor that detects the pressure of the refrigerant.
Further, the three-way valve 16B may be replaced with two electromagnetic valves.
[0019]
The compressor 11 is operated using an electric motor (not shown) as a drive source. In the compressor 11, the gas refrigerant is sucked and compressed from the accumulator 19 and sent to the refrigerant circuit 10.
The first in-vehicle heat exchanger 12 and the second in-vehicle heat exchanger 13 exchange heat with air to be air-conditioned in the air conditioning unit 30, that is, air outside the vehicle (outside air) or air inside the vehicle (inside air) passing through the heat exchanger. It is configured to exchange heat with the refrigerant flowing inside the vessel. In this case, in the air conditioning unit 30, appropriate intervals are arranged in the order of the first in-vehicle heat exchanger 12 and the second in-vehicle heat exchanger 13 from the upstream side of the air flow, that is, in order from the upstream side in the flow direction of the air to be conditioned. Provided and arranged in series.
[0020]
The first in-vehicle heat exchanger 12 functions as an evaporator (during cooling operation) or a radiator (during heating operation) depending on the flow direction of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 10.
The other second in-vehicle heat exchanger 13 has a constant refrigerant flow direction regardless of the air-conditioning operation mode, and high-temperature and high-pressure gas refrigerant is supplied from the compressor 11 in any air-conditioning operation mode. Functions as a radiator that dissipates heat.
[0021]
The outside heat exchanger 14 is configured to exchange heat between the outside air passing through the heat exchanger and the refrigerant flowing inside the heat exchanger by a running wind of the vehicle or a fan (not shown). Similarly to the first in-vehicle heat exchanger 12 described above, the outside heat exchanger 14 is an evaporator (during heating operation) or a radiator (during cooling operation) depending on the flow direction of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 10. Function as. That is, the outside heat exchanger 14 functions as a radiator during cooling operation in which the first in-vehicle heat exchanger 12 functions as an evaporator, and the first in-vehicle heat exchanger 12 functions as a radiator according to the air conditioning operation mode. It functions as an evaporator during heating operation.
[0022]
The electronic expansion valve 15 is a throttle mechanism disposed in the refrigerant pipe 17 that connects the first in-vehicle heat exchanger 12 and the out-of-vehicle heat exchanger 14. The electronic expansion valve 15 has a function of depressurizing the refrigerant passing therethrough by adjusting the opening degree.
The electronic expansion valve 15 is not limited in the flow direction of the refrigerant that flows through the electronic expansion valve 15. Therefore, even when the refrigerant flow direction is different as in the heating operation and the cooling operation, one electronic expansion valve 15 is provided. It can respond by installing. In addition, since this electronic expansion valve 15 can also be fully closed as needed, it is also possible to prevent the flow of the refrigerant in the refrigerant line 17.
[0023]
The three-way valves 16 </ b> A and 16 </ b> B are refrigerant flow direction switching means installed at appropriate positions in the refrigerant pipe 17. These three-way valves 16A and 16B have a function of selectively switching the flow direction of the refrigerant according to the operation mode of the air conditioning operation by operating each valve. In the illustrated refrigerant circuit, two three-way valves 16A and 16B are set as one set, and the operation mode of the air-conditioning operation (that is, the refrigerant flow direction) is set by appropriately switching the flow directions.
In the configuration shown in the drawing, each connection port provided in one of the three-way valves 16A has a refrigerant pipe connecting the accumulator 19 via the second in-vehicle heat exchanger 13, the in-vehicle heat exchanger 14, and the three-way valve 16B. 17 is connected. Further, the other three-way valve 16B has two connection ports respectively connected to the refrigerant pipe 17 connecting the second in-vehicle heat exchanger 13 and the external heat exchanger 14 and the accumulator 19, respectively. One of the remaining connection ports is connected to the refrigerant pipe 17 that connects the first in-vehicle heat exchanger 12.
[0024]
The air conditioning unit 30 is a so-called HVAC (Heating, Ventilation, and Air-Conditioning) unit. The air conditioning unit 30 includes a first in-vehicle heat exchanger 12, a second in-vehicle heat exchanger 13, a blower fan 31, an air mix damper 32, and an unillustrated casing in a casing provided with an introduction port for various types of inside air and outside air and various outlets. Various dampers (inside / outside air switching dampers and blowing dampers) are provided.
In the air conditioning unit 30 configured as described above, the introduction air (inside air or outside air) to be air-conditioned flows through the blower fan 31 and the first in-vehicle heat exchanger 12, and further, the opening degree of the air mix damper 32 is increased. Accordingly, the air flows through the second in-vehicle heat exchanger 13. In this process, the introduced air exchanges heat with the refrigerant supplied to the first in-vehicle heat exchanger 12 and the second in-vehicle heat exchanger 13 to become conditioned air, and is blown into the vehicle interior from the outlet in the set blowing mode. It becomes.
[0025]
Hereinafter, regarding the vehicle air conditioner including the refrigerant circuit 10 having the above-described configuration, the operation of each air conditioning operation mode will be described together with the flow of the refrigerant.
This vehicle air conditioner is provided with at least a cooling operation mode, a heating operation mode, and a hot keep operation mode.
[0026]
In the cooling operation mode, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 is first guided to the second in-vehicle heat exchanger 13 as shown in the flowchart of FIG. 1 and the refrigerant circuit configuration diagram of FIG. At this time, in order to prevent the introduced air flowing in the air conditioning unit 30 from passing through the second in-vehicle heat exchanger 13 and being heated, the air mix damper 32 is set to a fully closed position that exhibits the maximum cooling capacity. Note that, by adjusting the opening degree of the air mix damper 32, a part of the introduced air passes through the second in-vehicle heat exchanger 13 and is heated, so that the temperature of the conditioned air can be adjusted.
[0027]
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has passed through the second in-vehicle heat exchanger 13 is guided to the outside heat exchanger 14 by setting the three-way valve 16A. In the three-way valves 16A and 16B in the figure, the connection ports shown in black are closed.
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing into the vehicle exterior heat exchanger 14 dissipates heat by exchanging heat with the outside air, and becomes high-pressure refrigerant. That is, the vehicle exterior heat exchanger 14 in this case functions as a radiator.
[0028]
The refrigerant radiated by the heat exchanger 14 outside the vehicle is reduced in pressure by passing through the electronic expansion valve 15 and becomes a low-pressure liquid refrigerant. This liquid refrigerant flows into the first in-vehicle heat exchanger 12, exchanges heat with the introduced air, and cools by absorbing heat from the introduced air. As a result, the liquid refrigerant is vaporized to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, and the cooled introduced air is cooled to a cold wind. In other words, the first in-vehicle heat exchanger 12 in this case functions as an evaporator.
[0029]
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant vaporized by the first in-vehicle heat exchanger 12 is guided to the accumulator 19 through the three-way valve 16B, where the gas and liquid are separated. Then, the low-temperature and low-pressure gas refrigerant from which the liquid component has been separated and removed is sucked into the compressor 11 and circulates along the same path.
In this way, the refrigerant in the cooling operation mode is the compressor 11, the second in-vehicle heat exchanger 13, the in-vehicle heat exchanger 14, the electronic expansion valve 15, and the first in-vehicle heat exchanger 12 depending on the settings of the three-way valves 16A and 16B. Then, the refrigerant flows in the order of the accumulator 19 and is circulated through the refrigerant pipe 17 in the order of being sucked into the compressor 11 again.
[0030]
In the heating operation mode, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 is initially in the second in-vehicle heat exchanger 13 as in the cooling operation mode, as shown in the flowchart of FIG. 1 and the refrigerant circuit configuration diagram of FIG. Led to. At this time, the air mix damper 32 is set to the fully open position so that the introduced air flowing through the air conditioning unit 30 passes through the second in-vehicle heat exchanger 13 and is heated.
In this operation mode, the settings of the three-way valves 16A and 16B are changed, and the refrigerant that has passed through the second in-vehicle heat exchanger 13 is guided to the first in-vehicle heat exchanger 12. That is, the second in-vehicle heat exchanger 13 and the first in-vehicle heat exchanger 12 are connected in series via the refrigerant pipe 17 and the three-way valve 16A, and high-temperature and high-pressure gas refrigerant exchanges heat with the introduced air in both heat exchangers. It functions as an integrated radiator that dissipates heat.
[0031]
As a result, the introduced air flowing in the air conditioning unit 30 is subjected to two-stage heating, and is blown out from the desired air outlet into the vehicle compartment.
At this time, in the direction of the conditioned air flow in the air conditioning unit 30 that heats the introduced air to be conditioned air (indicated by white arrows in FIG. 3), the first in-vehicle heat exchanger 12 and the second in-vehicle heat exchanger 13 After the high-temperature and high-pressure gas refrigerant is first supplied from the compressor 11 to the second in-vehicle heat exchanger 13 on the downstream side in the flow direction of the conditioned air flowing in the direction, the first on the upstream side in the flow direction of the conditioned air It leads to the in-vehicle heat exchanger 14. For this reason, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant supplied from the compressor 11 performs final heating in the second in-vehicle heat exchanger 13, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant whose temperature has decreased in the second in-vehicle heat exchanger 13 is the first. The first heating is performed by the in-vehicle heat exchanger 12.
[0032]
If such a heating sequence is used, that is, if the heating sequence in which the flow direction of the conditioned air and the flow direction of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant are opposite flows, the final heating is performed by the higher-temperature refrigerant, The warm air temperature of the conditioned air becomes high, and good heating performance can be obtained.
In particular, CO, a natural refrigerant that has attracted much attention as an alternative chlorofluorocarbon in recent years. 2 Is employed, the temperature difference between the second in-vehicle heat exchanger 13 and the first in-vehicle heat exchanger 12 is large because the temperature gradient is large. For this reason, if it is set as the counterflow mentioned above, final heating temperature will become high and favorable heating efficiency can be obtained.
[0033]
However, on the contrary, if the conditioned air and the refrigerant flow in the same direction, that is, a parallel flow that flows in the same direction, that is, the high-temperature high-pressure gas refrigerant is first introduced from the compressor 11 to the first in-vehicle heat exchanger 12 to heat the introduced air Then, if the gas refrigerant whose temperature is lowered is supplied to the second in-vehicle heat exchanger 13 and the final heating is performed, the final heating is performed by the amount of the temperature gradient larger than the initial heating temperature. Since temperature falls, the warm air temperature of conditioned air falls and it becomes disadvantageous in terms of heating efficiency. Moreover, since the heating temperature of the second vehicle interior heat exchanger 13 may be lower than the temperature of the conditioned air heated by the first vehicle interior heat exchanger 12 depending on various conditions, The disadvantage of lowering the wind temperature may occur.
The above-mentioned CO 2 When a refrigerant with a large temperature gradient such as a refrigerant is not used, the counter flow is advantageous in terms of heating efficiency, but a parallel flow configuration may be employed because the temperature difference is small.
[0034]
On the other hand, the radiated gas refrigerant radiates heat to become a high-pressure refrigerant, is reduced in pressure through the electronic expansion valve 15, and then led to the external heat exchanger 14 as a low-pressure liquid refrigerant. This liquid refrigerant flows into the vehicle exterior heat exchanger 14, exchanges heat with the outside air, and absorbs heat from the outside air to vaporize. That is, the vehicle exterior heat exchanger 14 in this case functions as an evaporator.
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant vaporized by the external heat exchanger 14 is guided to the accumulator 19 through the three-way valve 16B, where the gas and liquid are separated. Then, the low-temperature and low-pressure gas refrigerant from which the liquid component has been separated and removed is sucked into the compressor 11 and circulates along the same path.
[0035]
In this way, the refrigerant in the heating operation mode is the compressor 11, the second in-vehicle heat exchanger 13, the first in-vehicle heat exchanger 12, the electronic expansion valve 15, and the out-of-vehicle heat exchanger 14 depending on the settings of the three-way valves 16A and 16B. Then, the refrigerant flows in the order of the accumulator 19 and is circulated through the refrigerant pipe 17 in the order of being sucked into the compressor 11 again.
[0036]
Next, in the hot keep operation mode that is performed at the beginning of the heating operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 is first changed as shown in the flowchart of FIG. 1 and the refrigerant circuit configuration diagram of FIG. After passing through the in-vehicle heat exchanger 13, the first in-vehicle heat exchanger 12, the electronic expansion valve 15, and the external heat exchanger 14 are bypassed and guided to the accumulator 19 by setting the three-way valves 16 </ b> A and 16 </ b> B. At this time, the electronic expansion valve 15 is fully closed.
[0037]
In such a hot-keeping operation mode, the gas refrigerant compressed by the compressor 11 circulates in the refrigerant circuit only by releasing a relatively small amount of heat in the second in-vehicle heat exchanger 13. For this reason, the gas refrigerant having a relatively small temperature drop passes through the accumulator 19, and the refrigerant having a relatively small pressure drop is again sucked into the compressor 11, and the pressure of the gas refrigerant sucked into the compressor 11 is reduced. Be reduced
At this time, the air mix damper may be fully closed or the blower fan may be turned off.
[0038]
Thus, the pressure drop of the gas refrigerant sucked into the compressor 11 is reduced, and the refrigerant density on the suction side is increased, so that the heat exchange capacity is improved by increasing the substantial refrigerant circulation amount. In other words, since the work amount of heat exchange increases by the amount of substantial refrigerant circulation, it is sufficient to switch to the normal heating operation mode described above after performing the hot keep operation mode for an appropriate time. Heating operation that can obtain a good heating capacity. Therefore, it is possible to obtain a sufficient heating capacity in a short time compared to the case where the normal heating operation is performed from the beginning. That is, the rise time at the start of the heating operation can be shortened.
[0039]
By the way, the above-described hot keep operation mode is performed when the temperature related to the second in-vehicle heat exchanger 13 is equal to or lower than a predetermined value or when the temperature related to the compressor 11 is equal to or lower than the predetermined value. That is, it is carried out by detecting that the refrigerant temperature is low.
The temperature related to the second in-vehicle heat exchanger 13 can be determined from the temperature of the refrigerant detected by the PT sensor 20, for example. On the other hand, the temperature related to the compressor 11 can also be determined from the refrigerant detected by the PT sensor 20.
[0040]
Further, the above-described hot keep operation mode employs two three-way valves 16A and 16B arranged at appropriate positions in the refrigerant circuit 10 in place of the conventionally used four-way valve, thereby making a relatively simple refrigerant circuit. It can be realized as a configuration. In addition, since the conventional general refrigerant circuit using a four-way valve cannot perform hot keep operation as it is, it requires complicated addition of an on-off valve and refrigerant piping to realize this. Circuit configuration.
[0041]
Subsequently, a modification of the above-described first embodiment will be briefly described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to 1st Embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
Now, in the refrigerant circuit 10A of this modification, the installation positions of the three-way valves 16C and 16D in the refrigerant pipe are different.
[0042]
In the refrigerant circuit 10A, a refrigerant pipe 17 that connects the second in-vehicle heat exchanger 13, the in-vehicle heat exchanger 14, and the accumulator 19 is connected to each connection port provided in one of the three-way valves 16C. Yes. Each of the connection ports provided in the other three-way valve 16D has two connection ports connected to the refrigerant pipe 17 connecting the first in-vehicle heat exchanger 12 and the accumulator 19, respectively, and the remaining one connection port. Is connected to a refrigerant pipe 17 branched from a refrigerant pipe connecting between the second in-vehicle heat exchanger 13 and the three-way valve 16C.
Further, the three-way valve 16D may be replaced with two electromagnetic valves.
[0043]
Even in the refrigerant circuit 10A having such a configuration, the flow of the refrigerant in each air conditioning operation mode is as shown in the flowchart of FIG. 1 as in the configuration of the above-described embodiment. And since the flow of the refrigerant in each air-conditioning operation mode is substantially the same as that of the above-described embodiment, it will be shown in FIGS. 4 to 6 and detailed description thereof will be omitted. 4 shows the cooling operation mode, FIG. 5 shows the heating operation mode, and FIG. 6 shows the hot keep operation mode.
[0044]
<Second Embodiment>
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of refrigerant in the refrigerant circuit (refrigeration cycle) constituting the vehicle air conditioner of this embodiment, and FIGS. 9 to 11 are block diagrams showing the refrigerant circuit of the vehicle air conditioner. Is the refrigerant flow in the cooling operation mode, FIG. 10 is the refrigerant flow in the heating operation mode, and FIG. 11 is the refrigerant flow in the hot keep operation mode. In FIGS. 8 to 11, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0045]
Now, the refrigerant circuit 10B of this embodiment includes the internal heat exchanger 23 that is not in the first embodiment described above. The internal heat exchanger 23 performs heat exchange between the gas refrigerant sucked into the compressor 11 and the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 17 that connects the external heat exchanger 14 and the electronic expansion valve 15. It is configured. In addition, about the other structure of the refrigerant circuit 10B, it is the same as that of 1st Embodiment (FIGS. 2-4) mentioned above.
Further, the three-way valve 16B may be replaced with two electromagnetic valves.
[0046]
When the internal heat exchanger 23 is provided in this way, the following functions are exhibited based on FIGS. 8 and 9 in the cooling operation mode. In this cooling operation mode, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 is first guided to the second in-vehicle heat exchanger 13. At this time, in order to prevent the introduced air flowing in the air conditioning unit 30 from passing through the second in-vehicle heat exchanger 13 and being heated, the air mix damper 32 is set to a fully closed position that exhibits the maximum cooling capacity. Note that, by adjusting the opening degree of the air mix damper 32, a part of the introduced air passes through the second in-vehicle heat exchanger 13 and is heated, so that the temperature of the conditioned air can be adjusted.
[0047]
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has passed through the second in-vehicle heat exchanger 13 is guided to the outside heat exchanger 14 by setting the three-way valve 16A. In the three-way valves 16A and 16B in the figure, the connection ports shown in black are closed.
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing into the vehicle exterior heat exchanger 14 dissipates heat by exchanging heat with the outside air, and becomes a high-pressure refrigerant. That is, the vehicle exterior heat exchanger 14 in this case functions as a radiator.
[0048]
The refrigerant cooled by the external heat exchanger 14 has a relatively high temperature, and is guided to the internal heat exchanger 23 and vaporized by the first in-vehicle heat exchanger 12 to be described later, and gas refrigerant separated by the accumulator 19. Exchange heat. The heat exchange here raises the temperature of the low-temperature and low-pressure gas refrigerant that is radiated from the liquid refrigerant and sucked into the compressor 11.
The refrigerant whose temperature has decreased through the internal heat exchanger 23 is reduced in pressure by passing through the electronic expansion valve 15 and becomes a low-temperature and low-pressure refrigerant. This refrigerant flows into the first in-vehicle heat exchanger 12, exchanges heat with the introduced air, absorbs heat from the introduced air, and cools. As a result, the refrigerant is vaporized to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, and the cooled introduced air is cooled to become cold air. In other words, the first in-vehicle heat exchanger 12 in this case functions as an evaporator.
[0049]
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant vaporized by the first in-vehicle heat exchanger 12 is guided to the accumulator 19 through the three-way valve 16B, where the gas and liquid are separated. Then, the low-temperature and low-pressure gas refrigerant from which the liquid component has been separated and removed passes through the internal heat exchanger 23 and is heated and sucked into the compressor 11. As a result, the inlet refrigerant enthalpy of the first in-vehicle heat exchanger 12 is reduced, so that the enthalpy difference of the first in-vehicle heat exchanger 12 is increased, and the refrigerant circulation amount is decreased due to the decrease in the compressor intake gas density due to the temperature rise. The amount of work that the refrigerant exchanges heat can be increased. Then, the gas refrigerant sucked and compressed by the compressor 11 follows the same path and circulates through the refrigerant circuit 10B.
[0050]
In this way, the refrigerant in the cooling operation mode includes the compressor 11, the second in-vehicle heat exchanger 13, the in-vehicle heat exchanger 14, the internal heat exchanger 23, the electronic expansion valve 15, and the first, depending on the settings of the three-way valves 16 </ b> A and 16 </ b> B. 1 The in-vehicle heat exchanger 12 and the accumulator 19 are circulated through the refrigerant pipe 17 in the order of repeated state changes and being sucked into the compressor 11 again. Accordingly, by providing the internal heat exchanger 23 that was not provided in the first embodiment described above, the amount of refrigerant circulation in the cooling operation mode increases, so the work amount of the refrigerant also increases and the cooling capacity is increased. Will improve.
[0051]
Now, in the refrigerant circuit 10B of the present embodiment, the air-conditioning operation other than the above-described cooling operation mode is substantially the same as that of the first embodiment described above, and therefore the flow of the refrigerant here is shown in FIGS. Detailed description thereof will be omitted. The internal heat exchanger 23 in the heating operation mode exchanges heat between the gas refrigerant before being sucked into the compressor 11 and the refrigerant after being decompressed by the electronic expansion valve 15. The effect is virtually impossible.
[0052]
Next, a refrigerant circuit 10C, which is a modification of the above-described second embodiment, will be described with reference to FIG. This refrigerant circuit 12C changes the positions of the three-way valves 16A and 16B in the second embodiment, and is installed at the same position as the three-way valves 16C and 16D of the modified examples (FIGS. 5 to 7) in the first embodiment. It is a thing. Note that the refrigerant circuit 10C illustrated in FIG. 12 illustrates the flow of the refrigerant in the cooling operation mode.
Further, the three-way valve 16D may be replaced with two electromagnetic valves.
[0053]
Even in such a configuration, the refrigerant flow in each air conditioning operation mode is as shown in FIG. 8 as in the second embodiment described above. The enthalpy difference of the in-vehicle heat exchanger 12 due to the decrease in the inlet refrigerant enthalpy increases, and the cooling capacity can be increased by overcoming the decrease in the refrigerant circulation amount due to the decrease in the compressor intake gas density due to the temperature rise. In the heating operation mode and the hot keep operation mode, the flow and action of the refrigerant are substantially the same as those in each of the above-described embodiments. Therefore, in this modified example, detailed description including illustration is omitted.
[0054]
<Third Embodiment>
13 is a flowchart showing the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit (refrigeration cycle) constituting the vehicle air conditioner of the present embodiment, and FIGS. 14 to 16 are block diagrams showing the refrigerant circuit of the vehicle air conditioner. Is the refrigerant flow in the cooling operation mode, FIG. 15 is the refrigerant flow in the heating operation mode, and FIG. 16 is the refrigerant flow in the hot keep operation mode. In FIG. 13 to FIG. 16, the same reference numerals are given to the same components as those of the above-described embodiments, and detailed description thereof will be omitted.
[0055]
Now, the refrigerant circuit 10 </ b> D of this embodiment includes an electromagnetic valve 24 as an on-off valve that is not in the first and second embodiments described above. The electromagnetic valve 24 is provided in the refrigerant bypass passage 17 a that guides the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 directly to the external heat exchanger 14. That is, the refrigerant bypass passage 17a branched from the middle of the refrigerant pipe 17 connecting the oil separator 18 and the second in-vehicle heat exchanger 13 is connected to the outside from the second in-vehicle heat exchanger 13 and the three-way valve 16A. Since it is connected in the middle of the refrigerant pipe 17 connected to the heat exchanger 14, by opening the electromagnetic valve 24 provided in the refrigerant bypass passage 17a, the refrigerant flows by bypassing the second in-vehicle heat exchanger 13. be able to.
In addition, about the other structure of refrigerant circuit 10D, it is the same as that of 1st Embodiment (FIGS. 2-4) mentioned above.
[0056]
When the electromagnetic valve 24 is provided in this way, the operation described below based on FIGS. 13 and 14 is possible in the cooling operation mode.
In this cooling operation mode, the electromagnetic valve 24 is opened, and the three-way valves 16A and 16B are the same as those in the first embodiment described above. As a result, the main stream of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 bypasses the second in-vehicle heat exchanger 13 having a large pressure loss in the refrigerant flow path, and directly passes through the electromagnetic valve 24 and the refrigerant bypass flow path 17a. Guided to the external heat exchanger 14.
[0057]
At this time, in order to prevent the introduced air flowing in the air conditioning unit 30 from passing through the second in-vehicle heat exchanger 13 and being heated, the air mix damper 32 is in a fully closed position that exhibits the maximum cooling capacity. When a high-temperature and high-pressure gas refrigerant flows through the second in-vehicle heat exchanger 13, the heat exchanger itself rises in temperature and dissipates heat. Such heat radiation is not preferable in terms of cooling efficiency because it causes a temperature rise by heating the cold air obtained through the process described later. However, as described above, when the main flow of the refrigerant flows by bypassing the second in-vehicle heat exchanger 13, the cold air of the conditioned air cooled by the first in-vehicle heat exchanger 12 is hardly subjected to heating due to heat radiation. In addition, a decrease in cooling efficiency can be suppressed.
[0058]
On the other hand, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing into the outside heat exchanger 14 dissipates heat by exchanging heat with the outside air, and becomes a high-pressure refrigerant. That is, the vehicle exterior heat exchanger 14 in this case functions as a radiator.
The liquid refrigerant condensed in the external heat exchanger 14 is reduced in pressure by passing through the electronic expansion valve 15 and becomes a low-pressure liquid refrigerant. This liquid refrigerant flows into the first in-vehicle heat exchanger 12, exchanges heat with the introduced air, and cools by absorbing heat from the introduced air. As a result, the liquid refrigerant is vaporized to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, and the cooled introduced air is cooled to a cold wind. In other words, the first in-vehicle heat exchanger 12 in this case functions as an evaporator.
[0059]
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant vaporized by the first in-vehicle heat exchanger 12 is guided to the accumulator 19 through the three-way valve 16B, where the gas and liquid are separated. The low-temperature and low-pressure gas refrigerant from which the liquid has been separated and removed is sucked into the compressor 11 and compressed, and thereafter circulates in the refrigerant circuit 10D along the same path.
[0060]
In this way, the refrigerant in the cooling operation mode changes in the order of the compressor 11, the external heat exchanger 14, the electronic expansion valve 15, the first in-vehicle heat exchanger 12, and the accumulator 19 according to the settings of the three-way valves 16A and 16B. The refrigerant pipe 17 is circulated in the order of flowing while being repeated and sucked into the compressor 11 again. That is, most of the refrigerant bypasses the second in-vehicle heat exchanger 13 during the cooling operation mode by additionally providing the solenoid valve 24 and the refrigerant bypass passage 17a that were not in the first embodiment. Since it flows, the temperature rise by the heating of the cold air is suppressed and the cooling efficiency is improved.
If a solenoid valve (not shown) is additionally provided at an appropriate position such as the refrigerant pipe 17 for guiding the high-temperature and high-pressure gas refrigerant from the compressor 11 to the second in-vehicle heat exchanger 13, and this solenoid valve is closed in the cooling operation mode. Although it is disadvantageous in terms of cost, it becomes possible to stop the flow of the refrigerant to the second in-vehicle heat exchanger 13 and prevent the cold air from being heated.
[0061]
Now, the refrigerant circuit 10D of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment substantially free of the electromagnetic valve 24 and the refrigerant bypass flow path 17a by closing the electromagnetic valve 24 in the air conditioning operation other than the above-described cooling operation mode. A similar circuit configuration is obtained. Therefore, here, the flow of the refrigerant is shown in FIG. 15 (heating operation mode) and FIG. 16 (hot keep operation mode), and detailed description thereof is omitted.
[0062]
As a modification of this embodiment, the refrigerant circuit 10E shown in FIG. 17 employs three-way valves 10C and 10D having different installation positions, as in the modification of the first embodiment (see FIG. 5). It is a structural example. Also in this case, since the refrigerant bypass passage 17a provided with the electromagnetic valve 24 is provided, if the electromagnetic valve 24 is opened during the cooling operation mode, the cooling of the cold air by the second in-vehicle heat exchanger 13 is suppressed. Efficiency can be improved.
Further, the three-way valve 16D may be replaced with two electromagnetic valves.
FIG. 17 shows the flow of the refrigerant in the cooling operation mode. The heating operation mode and the hot keep operation mode are the same as those in the first embodiment by closing the solenoid valve 24. Detailed description will be omitted.
[0063]
<Fourth Embodiment>
FIG. 18 is a flowchart showing the refrigerant flow in the refrigerant circuit (refrigeration cycle) constituting the vehicle air conditioner of the present embodiment, and FIG. 19 shows the refrigerant flow in the cooling operation mode.
The refrigerant circuit 10F of this embodiment has a configuration in which the second embodiment and the third embodiment described above are combined. That is, the refrigerant circuit 10B including the internal heat exchanger 23 (see FIG. 9) is provided with the refrigerant bypass flow path 17a including the electromagnetic valve 24, and the electromagnetic valve 24 is opened in the cooling operation mode, so that the second heat exchanger 13 is opened. The cooling efficiency is improved by suppressing the heating of the cold air due to heat radiation from the air.
[0064]
Even in such a configuration, as in the second embodiment described above, the enthalpy difference of the in-vehicle heat exchanger 12 is increased by reducing the inlet refrigerant enthalpy of the in-vehicle heat exchanger 12 due to the heat radiation of the internal heat exchanger 23. In addition, it is possible to overcome the decrease in the refrigerant circulation amount due to the decrease in the compressor intake gas density due to the temperature increase, and the heating by the second in-vehicle heat exchanger 13 is also suppressed and the first in-vehicle heat exchanger 12 passes. As a result, the temperature of the cooled cold air is hardly increased, so that the cooling capacity and cooling efficiency of the entire apparatus can be improved.
Note that the refrigerant flow in the heating operation mode and the hot keep operation mode is the same as that in the second embodiment (see FIGS. 10 and 11) described above by closing the solenoid valve 24. Description is omitted.
[0065]
FIG. 20 is a modification according to the fourth embodiment described above, and shows the flow of the refrigerant in the cooling operation mode. This refrigerant circuit 10G includes an internal heat exchanger 23, and is provided with a refrigerant bypass passage 17a including an electromagnetic valve 24 in a refrigerant circuit (see FIG. 12) employing three-way valves 16C and 16D having different installation positions. is there.
Further, the three-way valve 16D may be replaced with two electromagnetic valves.
Even in such a configuration, if the solenoid valve 24 is opened in the cooling operation mode, the enthalpy difference of the in-vehicle heat exchanger 12 due to a decrease in the inlet refrigerant enthalpy of the in-vehicle heat exchanger 12 due to heat radiation of the internal heat exchanger 23. This increases the cooling capacity by overcoming the decrease in the refrigerant circulation amount due to the decrease in the compressor intake gas density due to the temperature increase, and further, the heating by the second in-vehicle heat exchanger 13 is suppressed and the temperature rise of the cold air is almost eliminated. As a result, the cooling capacity and cooling efficiency of the entire apparatus can be improved.
Note that the refrigerant flow in the heating operation mode and the hot keep operation mode is the same as that in the second embodiment (see FIGS. 10 and 11) described above by closing the solenoid valve 24. Description is omitted.
[0066]
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is a configuration diagram showing a refrigerant flow in the refrigerant circuit (refrigeration cycle) constituting the vehicle air conditioner of the present embodiment, FIG. 22 is a refrigerant flow in the cooling operation mode, and FIG. 23 is a heating operation mode. FIG. 24 shows the flow of the refrigerant in the hot keep operation mode. The same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiments, and the detailed description thereof will be omitted.
[0067]
Now, the refrigerant circuit 10H of this embodiment is provided with the coolant heat exchanger 25 which is not in each embodiment mentioned above. The coolant heat exchanger 25 is connected to the drive device cooling system 27 via the coolant pipe 27 and is installed so as to exchange heat between the refrigerant returned to the accumulator 19 and the high-temperature coolant in the heating operation mode. It is.
Here, as a specific example of the drive device cooling system 27, for example, a coolant circulation system for cooling a fuel cell, an internal combustion engine or the like that supplies electric power to the drive system of the vehicle can be used.
[0068]
Further, the refrigerant circuit 10H is provided with three-way valves 16A and 16E and a check valve 28 at appropriate positions in order to switch the flow direction of the refrigerant in the air conditioning operation mode.
One three-way valve 16A is provided at the same position as in the above-described embodiments. A refrigerant pipe 17 that connects the first in-vehicle heat exchanger 12, the coolant heat exchanger 25, and the accumulator 19 is connected to each connection port of the three-way valve 16E. That is, the coolant heat exchanger 25 is provided by branching from the refrigerant pipe 17 that connects the external heat exchanger 14 and the electronic expansion valve 15, and operating the three-way valve 16 </ b> E allows the refrigerant to generate coolant heat. It can be selectively switched to flow to the accumulator 19 through the exchanger 25 or to flow from the first in-vehicle heat exchanger 12 to the accumulator 19.
Further, the three-way valve 16E may be replaced with two electromagnetic valves.
[0069]
The check valve 28 changes the flow direction of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 17 connecting between the external heat exchanger 14 and the electronic expansion valve 15, the branch point of the coolant heat exchanger 25 from the external heat exchanger 14, and the electronic expansion. It is provided in order to limit to one direction which flows toward the valve 15. Therefore, the installation position of the check valve 28 is closer to the outside heat exchanger 14 than the branch point at which the refrigerant flows to the coolant heat exchanger 25.
[0070]
In the refrigerant circuit 10H having such a configuration, the refrigerant flow in the cooling operation mode will be described with reference to FIG.
In the cooling operation mode, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 is first guided to the second in-vehicle heat exchanger 13 as shown in the flowchart of FIG. 21 and the refrigerant circuit configuration diagram of FIG. At this time, in order to prevent the introduced air flowing in the air conditioning unit 30 from passing through the second in-vehicle heat exchanger 13 and being heated, the air mix damper 32 is set to a fully closed position that exhibits the maximum cooling capacity.
[0071]
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has passed through the second in-vehicle heat exchanger 13 is guided to the outside heat exchanger 14 by setting the three-way valve 16A. In the three-way valves 16A and 16E in the figure, the connection ports shown in black are closed.
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing into the vehicle exterior heat exchanger 14 dissipates heat by exchanging heat with the outside air, and becomes a high-pressure refrigerant. That is, the vehicle exterior heat exchanger 14 in this case functions as a radiator.
[0072]
The refrigerant radiated by the heat exchanger 14 outside the vehicle passes through the check valve 28 and is guided to the electronic expansion valve 15. At this time, the three-way valve 16E is set so that the refrigerant does not flow into the coolant heat exchanger 25. And the refrigerant | coolant which passed the electronic expansion valve 15 is pressure-reduced, and turns into a low voltage | pressure refrigerant | coolant.
This refrigerant flows into the first in-vehicle heat exchanger 12, exchanges heat with the introduced air, absorbs heat from the introduced air, and cools. As a result, the liquid refrigerant is vaporized to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, and the cooled introduced air is cooled to a cold wind. In other words, the first in-vehicle heat exchanger 12 in this case functions as an evaporator.
[0073]
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant vaporized by the first in-vehicle heat exchanger 12 is guided to the accumulator 19 through the three-way valve 16E, where the gas and liquid are separated. Then, the low-temperature and low-pressure gas refrigerant from which the liquid component has been separated and removed is sucked into the compressor 11 and circulates along the same path.
In this way, the refrigerant in the cooling operation mode is the compressor 11, the second in-vehicle heat exchanger 13, the in-vehicle heat exchanger 14, the electronic expansion valve 15, and the first in-vehicle heat exchanger 12 depending on the settings of the three-way valves 16A and 16E. Then, the refrigerant flows in the order of the accumulator 19 and is circulated through the refrigerant pipe 17 in the order of being sucked into the compressor 11 again.
[0074]
In the heating operation mode, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 is initially in the second in-vehicle heat exchanger 13 as in the cooling operation mode, as shown in the flowchart of FIG. 21 and the refrigerant circuit configuration diagram of FIG. Led to. At this time, the air mix damper 32 is set to the fully open position so that the introduced air flowing through the air conditioning unit 30 passes through the second in-vehicle heat exchanger 13 and is heated.
In this operation mode, the settings of the three-way valves 16 </ b> A and 16 </ b> E are changed, and the refrigerant that has passed through the second in-vehicle heat exchanger 13 is guided to the first in-vehicle heat exchanger 12. That is, the second in-vehicle heat exchanger 13 and the first in-vehicle heat exchanger 12 are connected in series via the refrigerant pipe 17 and the three-way valve 16A, and high-temperature and high-pressure gas refrigerant exchanges heat with the introduced air in both heat exchangers. It functions as an integrated radiator that dissipates heat.
[0075]
As a result, the introduced air flowing in the air conditioning unit 30 is subjected to two-stage heating, and is blown out from the desired air outlet into the vehicle compartment.
At this time, if the heating sequence is such that the flow direction of the conditioned air and the flow direction of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant are opposite flows, the final heating is performed by the higher-temperature refrigerant. Higher heating performance can be obtained.
In particular, CO, a natural refrigerant that has attracted much attention as an alternative chlorofluorocarbon in recent years. 2 Is employed, the temperature difference between the second in-vehicle heat exchanger 13 and the first in-vehicle heat exchanger 12 is large because the temperature gradient is large. For this reason, if it is set as the counterflow mentioned above, final heating temperature will become high and favorable heating efficiency can be obtained.
[0076]
On the other hand, the gas refrigerant that has radiated heat to the conditioned air radiates heat to become a high-pressure refrigerant, and is decompressed through the electronic expansion valve 15 to become a low-pressure refrigerant. The low-pressure refrigerant is guided to the coolant heat exchanger 25 by setting the three-way valve 16E and the check valve 28. This low-pressure refrigerant flows into the coolant heat exchanger 25, exchanges heat with the high-temperature coolant, and absorbs heat from the coolant to vaporize. That is, in this case, the coolant heat exchanger for heating the liquid refrigerant with a high-temperature coolant (drive device cooling medium) that retains waste heat obtained by cooling the vehicle drive device without using the external heat exchanger 14. 25 is functioning as an evaporator.
[0077]
Therefore, the liquid refrigerant can be evaporated by effectively using the waste heat, and the temperature of the outside air that vaporizes the refrigerant in the external heat exchanger 14 tends to be low during a general heating operation. The use of the coolant heat exchanger 25 that can effectively use is effective in promoting the vaporization of the liquid refrigerant in the evaporator and ensuring the heating capacity.
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant thus vaporized by the coolant heat exchanger 25 is guided to the accumulator 19 through the three-way valve 16E, where the gas and liquid are separated. Then, the low-temperature and low-pressure gas refrigerant from which the liquid component has been separated and removed is sucked into the compressor 11 and circulates along the same path.
[0078]
In this way, the refrigerant in the heating operation mode is the compressor 11, the second in-vehicle heat exchanger 13, the first in-vehicle heat exchanger 12, the electronic expansion valve 15, and the coolant heat exchanger 25 depending on the settings of the three-way valves 16A and 16E. Then, the refrigerant flows in the order of the accumulator 19 and is circulated through the refrigerant pipe 17 in the order of being sucked into the compressor 11 again.
[0079]
Next, in the hot keep operation mode performed at the beginning of the heating operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the compressor 11 is first changed as shown in the flowchart of FIG. 1 and the refrigerant circuit configuration diagram of FIG. After passing through the in-vehicle heat exchanger 13, the first in-vehicle heat exchanger 12, the electronic expansion valve 15, and the external heat exchanger 14 are bypassed and guided to the accumulator 19 by setting the three-way valves 16 </ b> A and 16 </ b> E. At this time, the electronic expansion valve 15 is fully closed.
[0080]
In such a hot-keeping operation mode, the gas refrigerant compressed by the compressor 11 circulates in the refrigerant circuit only by releasing a relatively small amount of heat in the second in-vehicle heat exchanger 13. For this reason, the gas refrigerant having a relatively small temperature drop passes through the accumulator 19, and the gas refrigerant having a relatively small pressure drop is sucked into the compressor 11, and the density of the gas refrigerant sucked into the compressor 11 is reduced. It is reduced.
[0081]
In this way, since the decrease in refrigerant density on the suction side is reduced, the heat exchange capacity is improved by increasing the substantial refrigerant circulation amount. In other words, since the work amount of heat exchange increases by the amount of substantial refrigerant circulation, it is sufficient to switch to the normal heating operation mode described above after performing the hot keep operation mode for an appropriate time. Heating operation that can obtain a good heating capacity. Therefore, it is possible to obtain a sufficient heating capacity in a short time compared to the case where the normal heating operation is performed from the beginning. That is, the rise time at the start of the heating operation can be shortened.
[0082]
Subsequently, a modification of the above-described fifth embodiment will be briefly described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to 5th Embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
Now, in the refrigerant circuit 10I of this modification, two electromagnetic valves 29A and 29B are used in place of the above-described three-way valve 16A. These electromagnetic valves 29A and 29B perform the same function as the above-described three-way valve 16A by appropriately combining the respective open / close states. FIG. 25 shows the refrigerant flow in the heating operation mode, in which the electromagnetic valve 29A is closed and the electromagnetic valve 29B is open.
In the cooling operation mode (not shown), the solenoid valve 29A is open and the solenoid valve 29B is closed. In the hot keep operation mode, the solenoid valve 29A is closed and the solenoid valve 29B is closed as in the heating operation. Is open.
[0083]
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
26 is a block diagram showing the flow of refrigerant in the refrigerant circuit (refrigeration cycle) constituting the vehicle air conditioner of the present embodiment, FIG. 27 is a flow of refrigerant in the heating operation mode, and FIG. 28 is a modification of FIG. It is an example, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to each embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
[0084]
As shown in FIG. 27, the refrigerant circuit 10J of this embodiment includes a refrigerant bypass passage 17a including the electromagnetic valve 24 described in the third embodiment, compared to the refrigerant circuit 10H of the fifth embodiment described above. The configuration is provided.
In the refrigerant circuit 10J having such a configuration, since the electromagnetic valve 24 is closed in the heating operation mode, the circuit configuration is substantially the same as that of the refrigerant circuit 10H without the electromagnetic valve 24 described above (see FIG. 23). Accordingly, the refrigerant flow and state changes are exactly the same as in the fifth embodiment, and the refrigerant depressurized by the electronic expansion valve 15 is heated not by the external heat exchanger 14 but by the coolant heat exchanger 25. Vaporize.
[0085]
In the cooling operation mode and the hot keep operation mode of the present embodiment, the coolant heat exchanger 25 is not substantially used. Therefore, in the cooling operation mode, as already described in the third embodiment, the heating of the cold air by the second in-vehicle heat exchanger 13 can be prevented by opening the electromagnetic valve 24. Furthermore, also in the hot keep operation mode, the refrigerant flow is substantially the same as in the third embodiment described above.
[0086]
The refrigerant circuit 10K of the modification shown in FIG. 28 has a configuration in which the three-way valve 16A is replaced with two electromagnetic valves 29A and 29B, and is substantially in each air conditioning operation mode including the illustrated heating operation mode. The refrigerant flow is the same.
[0087]
Furthermore, the refrigerant circuits 10H to K described in the fifth and sixth embodiments described above can be configured by additionally providing the internal heat exchanger 23 described in the second embodiment. Here, the circuit configuration will be briefly described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to each embodiment mentioned above.
[0088]
A refrigerant circuit 10L shown in FIG. 29 is obtained by providing an internal heat exchanger 23 in the refrigerant circuit 10H (see FIG. 22) of the fifth embodiment. In the illustrated refrigerant circuit 10L, the refrigerant flow in the cooling operation mode is shown.
A refrigerant circuit 10M shown in FIG. 30 is obtained by providing an internal heat exchanger 23 in a refrigerant circuit 10I (see FIG. 25), which is a modification of the fifth embodiment. In the illustrated refrigerant circuit 10M, the flow of the refrigerant in the cooling operation mode is shown.
[0089]
A refrigerant circuit 10N shown in FIG. 31 is obtained by providing an internal heat exchanger 23 in the refrigerant circuit 10J (see FIG. 27) of the sixth embodiment. In the illustrated refrigerant circuit 10N, the flow of the refrigerant in the cooling operation mode is shown.
A refrigerant circuit 10P shown in FIG. 32 is obtained by providing an internal heat exchanger 23 in a refrigerant circuit 10K (see FIG. 28) which is a modified example of the sixth embodiment. In the illustrated refrigerant circuit 10P, the refrigerant flow in the cooling operation mode is shown.
[0090]
In addition, it cannot be overemphasized that the structure of this invention is not limited to each embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
[0091]
【The invention's effect】
The vehicle air conditioner of the present invention has the following effects.
According to the present invention described above, since the vehicle air conditioner is provided at the initial stage of the heating operation and is provided with the hot keep operation mode for increasing the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit, Therefore, it is possible to shift to a full-scale heating operation in which a decrease in refrigerant density is reduced and sufficient heating capacity can be obtained. Therefore, there is a remarkable effect that the air conditioning feeling at the start of the heating operation is improved.
[0092]
In the present invention described above, the second in-vehicle heat exchanger is exclusively used for heat dissipation, and in the hot keep operation mode, the refrigerant flows into the first in-vehicle heat exchanger, the outside heat exchanger, and the throttle mechanism by operating the refrigerant flow direction switching means. The refrigerant compressed by the compressor circulates and flows through the bypass channel for the hot keep operation mode. For this reason, the heat release amount of the circulating refrigerant is minimized, and the temperature of the refrigerant rises within a short time to increase the refrigerant density, and the amount of refrigerant circulation that performs heat exchange work is increased accordingly.
[0093]
Further, in the above-described present invention, if two three-way valves are arranged in the refrigerant circuit as the refrigerant flow direction switching means, it is possible to implement the hot keep operation mode with a simple circuit configuration. Therefore, the hot keep operation mode can be implemented at low cost.
[0094]
Further, in the present invention described above, a circuit configuration in which one electronic expansion valve disposed in the refrigerant flow path connecting the first in-vehicle heat exchanger and the out-of-vehicle heat exchanger can be provided as the throttle mechanism. Therefore, the hot keep operation mode can be implemented by a low-cost device.
[0095]
In the heating operation mode, if the refrigerant is a counter flow that flows from the second in-vehicle heat exchanger located downstream in the air-conditioned air flow direction toward the first in-vehicle heat exchanger located upstream, the temperature gradient Good heating efficiency can be obtained even when a large refrigerant is used. As a refrigerant having such a large temperature gradient, carbon dioxide (CO 2 ), Especially this CO 2 It is preferable to apply a counter flow to the refrigerant.
[0096]
Also, if an internal heat exchanger is provided to exchange heat between the refrigerant cooled by the external heat exchanger and the refrigerant vaporized by the second in-vehicle heat exchanger in the cooling operation mode, the internal heat exchanger also dissipates heat during the cooling operation. Therefore, the cooling capacity can be improved.
[0097]
In addition, if a refrigerant bypass passage having an on-off valve for guiding the gas refrigerant compressed by the compressor to the outside heat exchanger by bypassing the second in-vehicle heat exchanger is provided, the on-off valve can be opened in the cooling operation mode. For example, since the high-temperature gas refrigerant compressed by the compressor hardly flows into the second in-vehicle heat exchanger, the second indoor heat exchanger heats the cold air of the conditioned air cooled by the first indoor heat exchanger to cool it. There is no reduction in efficiency.
[0098]
Further, if the refrigerant circuit is provided with a coolant heat exchanger that performs heat exchange between the liquid refrigerant and the drive device cooling medium supplied from the drive device cooling system, the coolant heat exchanger can be used during the heating operation. Since the heated liquid refrigerant is vaporized to become a gas refrigerant, the coolant heat exchanger functions as an evaporator that effectively uses the amount of heat held by the vehicle drive device cooling system. Therefore, even in the heating operation mode at the low outside temperature, it is possible to carry out an efficient heating operation that effectively uses waste heat.
[0099]
In the present invention described above, if one three-way valve and two electromagnetic valves are arranged in the refrigerant circuit as the refrigerant flow direction switching means, it is possible to implement a hot keep operation mode with a simple circuit configuration. . This makes it possible to smoothly switch from the hot keep operation mode to the heating operation mode.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a refrigerant flow in a refrigerant circuit of a first embodiment constituting a vehicle air conditioner according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to the first embodiment, showing a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 3 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to the first embodiment, showing a refrigerant flow in a heating operation mode.
FIG. 4 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to the first embodiment, showing a refrigerant flow in a hot keep operation mode.
FIG. 5 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a modification of the first embodiment, and shows a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 6 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a modification of the first embodiment, and shows a refrigerant flow in the heating operation mode.
FIG. 7 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a modification of the first embodiment, and shows a refrigerant flow in a hot keep operation mode.
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of refrigerant in the refrigerant circuit of the second embodiment constituting the vehicle air conditioner according to the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a second embodiment, and shows a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 10 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a second embodiment, showing a refrigerant flow in a heating operation mode.
FIG. 11 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a second embodiment, and shows a refrigerant flow in a hot keep operation mode.
FIG. 12 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a modification of the second embodiment, and shows a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 13 is a flowchart showing a refrigerant flow in the refrigerant circuit of the third embodiment constituting the vehicle air conditioner according to the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a third embodiment, showing a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 15 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a third embodiment, showing a refrigerant flow in a heating operation mode.
FIG. 16 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a third embodiment, and shows a refrigerant flow in a hot keep operation mode.
FIG. 17 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a modification of the third embodiment, and shows a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 18 is a flowchart showing the flow of refrigerant in the refrigerant circuit of the fourth embodiment constituting the vehicle air conditioner according to the present invention.
FIG. 19 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a fourth embodiment, showing a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 20 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a modification of the fourth embodiment, and shows a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 21 is a flowchart showing a refrigerant flow in the refrigerant circuit of the fifth embodiment constituting the vehicle air conditioner according to the present invention.
FIG. 22 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a fifth embodiment, showing a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 23 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a fifth embodiment, showing a refrigerant flow in a heating operation mode.
FIG. 24 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a fifth embodiment, and shows a refrigerant flow in a hot keep operation mode.
FIG. 25 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a modification of the fifth embodiment, and shows a refrigerant flow in the heating operation mode.
FIG. 26 is a flowchart showing a refrigerant flow in the refrigerant circuit of the sixth embodiment constituting the vehicle air conditioner according to the present invention.
FIG. 27 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a sixth embodiment, showing a refrigerant flow in a heating operation mode.
FIG. 28 is a configuration diagram of a refrigerant circuit according to a modification of the sixth embodiment, and shows a refrigerant flow in the heating operation mode.
FIG. 29 is a configuration diagram in which an internal heat exchanger is provided in the refrigerant circuit according to the sixth embodiment, and shows the flow of the refrigerant in the cooling operation mode.
FIG. 30 is a configuration diagram in which an internal heat exchanger is provided in a refrigerant circuit according to a modification of the sixth embodiment, and shows a refrigerant flow in a cooling operation mode.
FIG. 31 is a configuration diagram in which an internal heat exchanger is provided in the refrigerant circuit according to the sixth embodiment, and shows the flow of the refrigerant in the cooling operation mode.
FIG. 32 is a configuration diagram in which an internal heat exchanger is provided in a refrigerant circuit according to a modification of the sixth embodiment, and shows the flow of the refrigerant in the cooling operation mode.
[Explanation of symbols]
10, 10A-N, 10P Refrigerant circuit
11 Compressor
12 First in-car heat exchanger
13 Second in-vehicle heat exchanger
14 External heat exchanger
15 Electronic expansion valve (throttle mechanism)
16A-E three-way valve
17 Refrigerant piping
17a Refrigerant bypass channel
23 Internal heat exchanger
24 Solenoid valve (open / close valve)
25 Coolant heat exchanger
26 Drive system cooling system
29A, 29B Solenoid valve
30 Air conditioning unit

Claims (10)

コンプレッサにより圧縮されたガス冷媒が冷媒回路を循環する冷媒流れ方向を切り換えることで車室内の空調を行うように構成されたヒートポンプ式の車両用空調装置であって、
暖房運転開始の初期に実施され、前記冷媒回路を循環する冷媒量を増加させるホットキープ運転モードが設けられるとともに、
前記冷媒回路が、ガス冷媒を圧縮するコンプレッサと、空調ユニット内に空気流れ上流側から順に直列に配置され、外気または室内気と冷媒との間で熱交換する第１車内熱交換器及び第２車内熱交換器と、外気と冷媒との間で熱交換する車外熱交換器と、冷媒を減圧する絞り機構と、運転モードに応じて冷媒流れ方向を選択切換する冷媒流れ方向切換手段とを具備して構成され、
前記第２車内熱交換器を放熱専用とし、前記ホットキープ運転モード時には、前記冷媒流れ方向切換手段の操作により、前記冷媒が前記第１車内熱交換器、前記車外熱交換器及び前記絞り機構をバイパスして流れることを特徴とする車両用空調装置。A heat pump type vehicle air conditioner configured to perform air conditioning in a vehicle interior by switching a refrigerant flow direction in which a gas refrigerant compressed by a compressor circulates in a refrigerant circuit,
Implemented at the beginning of the heating operation, a hot keep operation mode for increasing the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit is provided ,
The refrigerant circuit includes a compressor that compresses the gas refrigerant, a first in-vehicle heat exchanger that is arranged in series in order from the upstream side of the air flow in the air conditioning unit, and exchanges heat between the outside air or room air and the refrigerant. An in-vehicle heat exchanger, an in-vehicle heat exchanger that exchanges heat between outside air and refrigerant, a throttle mechanism that depressurizes the refrigerant, and a refrigerant flow direction switching unit that selectively switches a refrigerant flow direction according to an operation mode. Configured,
The second in-vehicle heat exchanger is dedicated to heat dissipation, and in the hot keep operation mode, the refrigerant causes the first in-vehicle heat exchanger, the outside heat exchanger, and the throttle mechanism to be operated by operating the refrigerant flow direction switching means. A vehicle air conditioner that flows by bypass . 前記ホットキープ運転モードが、前記第２車内熱交換器に係わる温度が所定値以下の場合、あるいは、前記コンプレッサに係わる温度が所定値以下の場合に実施されることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。The hot keep operating mode, if the temperature according to the second interior heat exchanger is less than a predetermined value, or, according to claim 1, wherein the temperature relating to the compressor is characterized in that it is carried out when more than a predetermined value Vehicle air conditioner. 前記冷媒流れ方向切換手段が、前記冷媒回路中に配置した二つの三方弁であることを特徴とする請求項１または２記載の車両用空調装置。The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2, wherein the refrigerant flow direction switching means is two three-way valves arranged in the refrigerant circuit. 前記絞り機構が、前記第１車内熱交換器と前記車外熱交換器とを連結する冷媒流路に配設された１個の電子膨張弁であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用空調装置。The diaphragm mechanism, any of claims 1 to 3, characterized in that said a single electronic expansion valve disposed in the refrigerant passage in which the first interior heat exchanger for connecting the exterior heat exchanger A vehicle air conditioner according to claim 1. 暖房運転モードにおいて、前記冷媒を空調空気流れ方向の下流側に位置する前記第２車内熱交換器から上流側に位置する前記第１車内熱交換器へ向かって流すことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用空調装置。In the heating operation mode, according to claim 1, characterized in that flow toward the first interior heat exchanger located upstream from the second interior heat exchanger which is located the refrigerant downstream of the conditioned air flow direction To 4. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 4 . 前記冷媒が二酸化炭素（ＣＯ２）であることを特徴とする請求項５記載の車両用空調装置。The vehicle air conditioner according to claim 5, wherein the refrigerant is carbon dioxide (CO 2 ). 前記冷媒回路が、冷房運転モードにおいて前記車外熱交換器により冷却された冷媒と前記第２車内熱交換器により気化した冷媒との間で熱交換する内部熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の車両用空調装置。The refrigerant circuit includes an internal heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant cooled by the external heat exchanger in the cooling operation mode and the refrigerant vaporized by the second in-vehicle heat exchanger. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 6 . 冷房運転モードにおいて、前記コンプレッサで圧縮されたガス冷媒が前記第２車内熱交換器をバイパスして前記車外熱交換器に導かれる開閉弁を備えた冷媒バイパス流路を設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の車両用空調装置。In the cooling operation mode, there is provided a refrigerant bypass passage provided with an open / close valve that guides the gas refrigerant compressed by the compressor to the second heat exchanger while bypassing the second heat exchanger. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 7 . 前記冷媒回路が、液冷媒と駆動装置冷却系から供給される駆動装置冷却媒体との間で熱交換を行うクーラント熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の車両用空調装置。The refrigerant circuit, to claim 1 8, characterized in that it comprises a coolant heat exchanger for exchanging heat between the driving device cooling medium supplied from the liquid refrigerant drive cooling system The vehicle air conditioner described. 前記冷媒流れ方向切換手段が、前記冷媒回路中に配置した１つの三方弁と２つの電磁弁であることを特徴とする請求項１または２記載の車両用空調装置。The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2, wherein the refrigerant flow direction switching means is one three-way valve and two electromagnetic valves arranged in the refrigerant circuit.
JP2002352297A 2002-12-04 2002-12-04 Air conditioner for vehicles Expired - Fee Related JP3986422B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002352297A JP3986422B2 (en) 2002-12-04 2002-12-04 Air conditioner for vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002352297A JP3986422B2 (en) 2002-12-04 2002-12-04 Air conditioner for vehicles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004182109A JP2004182109A (en) 2004-07-02
JP3986422B2 true JP3986422B2 (en) 2007-10-03

Family

ID=32753946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002352297A Expired - Fee Related JP3986422B2 (en) 2002-12-04 2002-12-04 Air conditioner for vehicles

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3986422B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257709A (en) * 2008-04-21 2009-11-05 Panasonic Corp Air conditioner
JP2010234847A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Japan Climate Systems Corp Air conditioner for vehicle
DE102011109055A1 (en) * 2010-09-04 2012-03-08 Volkswagen Ag Aircondition for a vehicle and method for air conditioning a vehicle
JP2012166679A (en) * 2011-02-14 2012-09-06 Tgk Co Ltd Heating/cooling device for vehicle and collecting valve
JP6049339B2 (en) * 2012-07-24 2016-12-21 株式会社日本クライメイトシステムズ Air conditioner for vehicles
JP6049338B2 (en) * 2012-07-24 2016-12-21 株式会社日本クライメイトシステムズ Air conditioner for vehicles
US10160289B2 (en) 2012-07-24 2018-12-25 Japan Climate Systems Corporation Air conditioning device for vehicle
JP5712248B2 (en) * 2013-06-04 2015-05-07 株式会社日本クライメイトシステムズ Air conditioner for vehicles
JP6204111B2 (en) 2013-08-09 2017-09-27 株式会社日本クライメイトシステムズ Air conditioner for vehicles
JP5865459B2 (en) * 2014-09-16 2016-02-17 株式会社日本クライメイトシステムズ Air conditioner for vehicles

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004182109A (en) 2004-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101637968B1 (en) Heat pump system for vehicle
CN111688432B (en) Vehicle-mounted temperature adjusting device
JP5646681B2 (en) Refrigerant circuit of air conditioner with heat pump and reheating function
EP1059182A2 (en) Vehicular air conditiioner
CN112092566B (en) Thermal management system
CN115427240A (en) Heat pump system for automobile
JP2004217087A (en) Vehicular air conditioner
JP2005263200A (en) Air conditioner for vehicle
CN111688434A (en) Vehicle-mounted temperature adjusting device
KR101748213B1 (en) Heat pump system for vehicle
JP6590321B2 (en) Air conditioner for vehicles
JP2004182168A (en) Vehicular air conditioner
CN109982877B (en) Vehicle heat pump system
JP3986422B2 (en) Air conditioner for vehicles
CN115366620A (en) Vehicle-mounted temperature adjusting system
JP2010125912A (en) Vehicular air-conditioner
JP2011225174A (en) Vehicular air conditioner
WO2022163712A1 (en) Temperature control system
JP5346528B2 (en) Air conditioning system for vehicles
JP2006232145A (en) Air-conditioner for vehicle
JP4067951B2 (en) Air conditioner for vehicles
JP2004182110A (en) Vehicular air conditioner
WO2020246305A1 (en) Vehicle air conditioning device
KR20230143259A (en) Automotive heat pump system
JP3993509B2 (en) Air conditioner for vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050608

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070326

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070403

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070525

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070619

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070710

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3986422

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100720

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110720

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120720

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130720

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees