JPH04151318A - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用の空気調和装置に関し、特に圧縮機の
回転数を制御することで圧縮機吐出容量を可変させる空
気調和装置に関する。本発明の空気調和装置は、例えば
電気自動車等温水加熱源を有さない自動車に用いて好適
である。

〔従来技術及びその問題点〕

従来の自動車用空気調和装置は、第２０図に示すように
ダクト１内に送風機２を配設し、この送風機により車室
内側へ導かれる空気をエバポレータ３にて冷却していた
。またエバポレータ３の下流に自動車走行用エンジンの
冷却水を利用した温水ヒータ４を配設し、この温水ヒー
タにより冷却空気の加熱を行うようにしていた。そして
、温水ヒータ４へ導かれる空気流と、温水ヒータをバイ
パスする空気流とをエアミックスダンパー５にて適宜制
御し、温水ヒータを通過した温風と温水ヒータ４を通過
しない冷風とをその下流で混合させることにより所望の
温度を得るようにしていた。

しかしながら、この従来の自動車用の空気調和装置では
、空気の加熱源として温水〜ヒータ４を用いるため、エ
ンジン冷却水等の温水が必然的に要求されるものとなる
。そのため、例えば電気自動車のように温水源を有さな
いものでは適切な再加熱ができず、車室内に吹き出す温
度を適温に制御することは困難であった。

また、従来の自動車用空調装置としては、冷房運転時温
水ヒータ４を用いることなく、冷媒圧縮機の運転を断続
させることによってエバポレータ３の通過空気温度を制
御し、これによってダクトより車室内に吹き出される空
気温度を制御するものも知られている。しかしながらこ
の従来の装置では圧縮機は自動車走行用エンジンからの
動力を受けて回転するものであるため、圧縮機の断続に
伴い自動車走行用エンジンに加わる負荷が急変し、その
結果乗員に走行用のフィーリングを悪化させるという具
合を生じていた。さらに従来の例として圧縮機の運転を
断続するのみでなく、圧縮機の吐出容量を可変すること
により、エバポレータ３通過空気温度を制御するものも
知られている。しかしながら、この場合でも圧縮機は自
動車用空気調和装置の動力を受けて回転するものである
ため、いくら圧縮機の吐出容量を可変制御しても圧縮機
の回転数までは制御できなかった。したがって、冷凍サ
イクルを循環する冷媒量を一律に制御してこれによって
エバポレータ通過空気温度を快適制御するということは
実質的に困難であった。

圧縮機の回転数が一律に制御できるものとしては、自動
車用ではな（例えば家庭用の空気調和装置がある。

しかしながら、家庭用の空気調和装置では吹出口から吹
き出された空気が直接人体にあたるという使い方はむし
ろ稀で、したがって吹出口の空気温度の制御はなされて
いなかった。家庭用空気調和装置でインバータ等を用い
て圧縮機の回転数制御をするものは、専ら室内の温度と
設定温度との差に応して熱負荷を検出し、この熱負荷に
応して圧縮機の回転数を制御するようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、吹き出し空気が直接乗員に当たる自動車用空
気調和装置において、温水ヒータ等自動車の排熱を利用
することなく吹出空気温度を制御できるようにすること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の空調装置では、主に
室内熱交換器の熱交換能力を可変することによってダク
トを通過する空気の温度を変え、これによりダクトより
乗員に吹き出される空気温度を可変制御するようにする
。

即ち、圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段を用い
、この制御手段により圧縮機回転数を変えることによっ
て冷凍サイクルを循環する冷媒量を制御し、以て室内熱
交換器の熱交換能力を可変制御する。この室内熱交換器
の熱交換能力の制御は、主に温度調整手段からの信号に
基づき温度制御手段が回転数制御手段を制御’ｆＵｌす
ることにより行〔作用］ 上記構成より成る空調装置は、例えば冷房運転時には室
内熱交換器がエバポレータとして作動する。そして温度
調整器からの信号に基づき、ダクトからの吹出空気温度
を最大限下げる必要がある場合には、温度制御手段が回
転数制御手段に圧縮機回転数を増大させるべく信号を出
力する。その結果、圧縮機は高速で回転し、室内熱交換
器を通過する冷媒流量が増大し、これによりダクトより
室内に吹き出される空気をより一層冷却することができ
て吹出空気温度の低減がはかれる。逆に、吹出空気温度
を少しだけ低くする場合には温度制御手段からの信号に
基づき回転数制御手段が圧縮機回転数を低減させる。こ
れにより、室内熱交換器を通過する冷媒流量を低減させ
、室内熱交換器での熱交換能力を低減させて吹出空気温
度の少しだけ低くすることができる。

逆に、自動車用空気調和装置が暖房状態にある時には、
室内熱交換器にはコンデンサとして作動する。この状態
で吹出空気温度を高くする場合には、温度制御手段から
の信号に基づき回転数制御手段が圧縮機の回転数を増大
させる。この高回転運転に伴い圧縮機の吐出側圧力が増
大し、室内熱交換器での凝縮温度を上げ、以て室内熱交
換器を通過する空気温度の上昇を測る。

逆に暖房連転時に吹出空気温度を少しだけ高くする必要
がある場合には、温度制御手段からの信号に基づき回転
数制御手段が圧縮機の回転数を低減する。この回転数低
減に伴い、圧縮機吐出側圧力が低下し、室内熱交換器で
の凝縮温度を下げる。

その結果室内熱交換器を通過する空気温度を下げ、吹出
空気温度の低減がはかれる。

〔発明の効果〕

上述のごとく、本発明の自動車用空気調和装置では、温
度指示手段からの信号に基づき温度制御手段が回転数制
御手段に信号を出力して圧縮機の回転数を制御するため
、冷凍サイクルを循環する冷媒量を適宜制御することが
できる。これにより冷房運転時には室内熱交換器での蒸
発温度を可変制御することができ、一方暖房連転時には
室内熱交換器での凝縮温度を可変制御することができる
。

その結果、本発明の自動車用空気調和装置では、温水ヒ
ータと自動車のエンジン冷却水の熱を利用することなく
吹出空気温度を冷房運転から暖房運転に渡り幅広く制御
することができる。すなわち、吹出口より乗員に直接向
けられる空気温度を制御することで、乗員に良好な空気
調和フィーリングを与えることができる。

〔実施例］ 以下本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

第１図は空調装置の室内ユニットの構成を示すもので、
図中１０１は導入空気を室内空気と室外空気とで選択切
換する内外気切換装置である。即ち、室内空気導入孔１
０２から導入される内気と室外空気導入孔１０３から導
入される外気と切換ｌｙ’　７ハー　１０４にて切換制
御するようにしている。

１０５は送風機であり、ブロワモータ１０６の回転力を
受けて回転し、内外化切換装置より導入した空気をダク
ト１０７へ向けて送出するものである。ダクト１０７は
第一ユニット１０日と第二ユニット１０９により構成さ
れ、第一ユニット１０８内には室内第１熱交換器１０９
が配置されている。

一方第ニユニット内には室内第２熱交換器１１０及び補
助ヒータ１１１が配置されている。補助ヒータ１１１は
例えば出力５００ワツトのＰＴＣヒータを二つ配置する
ことにより構成される。

第二ユニットは同時に吹出口の切換部も有しており、自
動車窓部に向けて吹き出すデフ吹出口１１２、乗員の足
元に向けて吹き出すヒータ吹出口１１３、及び乗員の頭
胸部に向けて開口するベント吹出口１１４を備える。ベ
ント吹出口はさらに自動車の中央部に開口するセンター
吹出口１１５及び自動車の両サイドに開口するサイド吹
出口１１６．１１７に分岐される。各吹出口には吹出口
切換ダンパー１１８乃至１２２が配置されている。

第２図は本発明装置の冷媒回路を示す。図中２０１は冷
媒の吸入圧縮吐出を行う圧縮機で、密閉容器２０２内に
図示しない電動モータと一体に配置されている。圧縮機
２０１の吐出通路２０３側には切換弁２０４が配置され
ており、吐出冷媒を室内熱交換ａ１０９．１１１側もし
くは室外熱交換器２０５側へ切換制御する。室外熱交換
器１゜９と室外熱交換器２０５とは冷媒配管２０６によ
り結ばれている。この冷媒配管２０６途中には冷房用の
キャブラリチューブ２０７及び暖房用のキャブラリ−チ
ューブ２０８がそれぞれ逆止弁２゜９．２１０と系列配
置されている。

第二ユニット１３０に配置される室内第２熱交換器は、
主に除湿用に行うものであり、この室内第２熱交換器１
１０と室内第１熱交換器１０９との間には除湿用に用い
られるキャブラリ−チューブ２１１が配置される。そし
てこの除湿用キャブラリ−チューブ２１１には並列バイ
パス回路２１２が設けられ、このバイパス回路へ２１２
中には可逆電磁弁２１３が配置される。この可逆電磁弁
は室内第１熱交換器１０９から室内第２熱交換器１１０
側へは常時冷媒流れを許し、逆方向の流れは電磁弁コイ
ルに通電された時に導通させ、非通電時は非導通とする
ものである。

第２図中２１４は除湿用のバイパス回路であり、この回
路２１４の一旦は室内第１熱交換器１０９と冷房用キャ
ブラリ−２０７との間に導通している。一方冷媒回路２
１４の下端は切換弁２０４とアキュームレータ２１５と
の間に導通している。

さらに冷媒回路２１４途中には通電時のみ回路を開く常
閉電磁弁２１６が配置されている。

アキュームレータ２１５はコンプレ・ンサーに導入され
る冷媒を気液分離し、液冷媒を貯蔵しておき、気体冷媒
のみ圧縮機２０２側へ導出するものである。アキュムレ
ータの容量は全冷媒充填量の５０〜１００％収容できる
ものを使用する。なお本例では圧縮機２０１内部に直接
取り付けられた第１アキユームレータと圧縮機２０１と
は別体に配置された第２アキユームレータ２１８とより
なリアキュームレータ２１５の貯蔵容量は第１アキユー
ムレータ２１７および第２アキユームレータ２１８の総
量で１３００ｃｃ程度となっている。これは本例の冷凍
サイクル全般に冷媒流量が１５００　ｃｃ程度であるこ
とより定められる。

第３図は上記各構成を図示する斜視図であり、室外熱交
換器には送風機３０１及び３０２がファンシュラウドと
共に配置されている。本例では室外熱交換器が第１熱交
換器、第２熱交換器の二つに分割され冷媒は両室外熱交
換器に並列に流れるように構成されている。第３図の符
号３０４はコンプレッサーユニットを示し、内部に圧縮
機２０１、アキュームレータ２１８、切換弁２０４及び
電磁弁２１６等が配置される（第４図図示）。また第３
図中符号３０５は温度調整手段を示す操作パネルであり
、符号３０６は圧縮機２０１の回転数を制御する回転数
制御手段をなすインバータである。符号３０７はこのイ
ンバータへの出力信号を制御するもので、温度制御手段
をなすコントロールユニットである。

第５図は第３図図示各部品の自動車への取り付は状態を
示す斜視図である。本発明において圧縮機２０１は自動
車走行用のエンジンによって駆動されるものではなく、
独自の電動モータにより駆動されるものであるため、そ
の配置位置は全く限定さない。なお電動モータとしては
交流モータであることもブラシレス型の直流モータであ
ることもある。ここでは直流モータの回転数可変を行う
電気制御部もインバータとよぶものとする。本例では自
動車の中央部から後部に配置されるものとしている。室
外熱交換器２０５は、冷房運転時暖房連転時とも十分室
外空気を取り入れやすい位置に配置される必要がある。

また本例においてはインバータ３０６とコントロールユ
ニット３０７とは電気ボックス３２０内に同時に収納さ
れるようにしている。

第６図は第３図及び第５図図示コントロールパネル３０
５を示すものである。図より明らかなようにコントロー
ルパネル３０５にはモード切換レバー３３１、吹き出し
温度調整手段をなす温度調整レバー３３２、内外比切換
レバー３３３、プロワスイッチ３３４及びエアコンスイ
ッチ３３５が配置される。モード切換レバー３３１は吹
出口切換ダンパー１１８．１１９．１２０を開閉制御す
ることによって、車室に吹き出される空気を乗員の頭胸
部に向かうベントモードと、乗員の頭胸部及び足元の双
方に向かうパイレベルモード、乗員の足元に向かうヒー
タモード、乗員の足元と窓ガラスの双方に向かうヒータ
デフモード及び窓ガラスに向けるデフモードに切り換え
るものである。

またエアコンスイッチは空調装置の作動のオンオフのみ
ならず、冷房運転暖房運転及び除湿運転に切り換えるも
のである。

第７図は上記温度調整レバーの設定位置と圧縮機２０１
の回転数との一般的関係を示すものである。暖房連転時
には、これにより室内熱交換器１０９の凝縮温度を制御
することになる。即ち暖房連転時で温度調整レバー３３
２が最も低温側に変位したときには圧縮機２０１を最小
回転数で回転させ、逆に温度調整レバーが最も高温側に
変位した場合には圧縮機２０１を最高回転数で回転させ
ることになる。なお最小回転数は０に設定することもで
きる。

逆に冷房運転時には、この温度調整レバー３３２によっ
て、室内熱交換器１０９の蒸発温度を制御するようにし
ている。すなわち、温度調整レバーが最も低温側に変位
した状態では圧縮機２０１の回転数を最高回転とし、温
度調整レバー３３２が高温側に変位した時には圧縮機２
０１０回転数を低減させ、最も高温側の場合には圧縮機
を停止させる。

第８図はコントロールユニット３０７に伝達される信号
及び出力される信号を示す。コントロールユニット３０
７には上述のコントロールパネル３０５の温度調整レバ
ー３３２からの信号の他に、圧縮機２０１から吐出され
た冷媒の温度を検出する吐出温度検出器４０１からの信
号、室内熱交換器１０９に関係する温度として室内熱交
換器表面温度を検出する室内熱交換器温度検出器４０２
からの信号、室外熱交換器２０５に関係する温度として
室外熱交換器の冷媒温度を検出する室外熱交換器温度検
出器４０３からの信号、室外の空気温度を検出する室外
温度検出器４０４からの信号、圧縮機２０１より吐出さ
れた冷媒の圧力を検出する圧力センサ４０４からの信号
、圧縮機胴体２０１の温度を検出する圧縮機温度検出器
４０６からの信号、及び圧縮機２０１より吐出された冷
媒の圧力を検出する高圧スイッチ４０７からの信号がそ
れぞれ入力信号として挿入される。さらにコントロール
ユニット３０７には電流検出器４０８からの信号が入力
され、又、インバータ３０６の状態がフィードバック信
号として入力される。そしてコントロールユニット３０
７にて演算された制御信号はインバータ３０６、送風機
１０５、室外送風機３０１、切換弁２０４及び電磁弁２
１３．２１６へ出力される。

上記各種検出器からコントロールユニット３０７へ導入
される信号は以下の目的で使用される。

まず電流検出器４０８からの信号は、インバータ３０６
の入力電流を検知し、過負荷時の負荷低減運転を行う目
的で用いられる。具体的には、インバータ入力電流が設
定値以上となった場合にインバータの周波数を漸減して
、コンプレツサーの回転数を減少させるようにする。

吐出温度検出器４０１からの信号は、過負荷時の巻線温
度を制限させる目的で用いられる。具体的には、吐出温
度が設定値例えば１１５°Ｃ以上の高温となった時にイ
ンバータ３０６の周波数を漸減し、圧縮機の回転数を減
少させることによってモータの負荷を低減するものであ
る。圧力センサー４０５からの信号は、過負荷運転状態
の時圧縮機の吐出圧力を低減させる目的で用いられる。

具体的には、圧縮機の吐出圧力が約２６ｋｇ／ｃｉとな
ったときにインバータ３０６の周波数を漸減し、圧縮機
の回転数を低減させることで負荷の軽減をはかる。

室内熱交換器温度検出器４０２からの信号は、冷房運転
時に室内熱交換器１０９が凍結するのを防止する目的で
用いられる。具体的には、室内熱交換器の表面温度が０
°Ｃ以下となった場合には、室内熱交換器１０９上に氷
結が生じる恐れがあるので、インバータ３０６の周波数
を漸減し、圧縮機の回転数を低減させる。これにより冷
凍能力を軽減させて冷房運転時の室内熱交換器１０９の
氷結を防止する。

インバータ３０６からのフィードバック信号は、インバ
ータ３０６での電流を低減させる目的で用いられる。す
なわちインバータ作動中電流が設定値以上となった場合
には、インバータ３０６自身で周波数を自動的に漸減し
、圧縮機２０’ｌの回転数を低減させるようにする。

室外熱交換器温度検出器４０３及び室外温度検出器４０
４からの信号は、暖房時に室外熱交換器に着霜するのを
検出する目的で用いられる。即ち外気温が低くかつ室外
熱交換器の冷媒温度との差が大きくなったとき室外熱交
換器に着霜が進行したことを検出し、それを図示しない
ランプ等の表示手段で表示する。この場合には、空調装
置の作動を一時的に逆サイクルとすることで、室外熱交
換器に高温の冷媒を導入し、これにより除霜を行つ。

圧縮機温度検出器４０６からの信号は、圧縮機の巻線を
保護する目的で用いられる。即ち圧縮機の温度が例えば
１２０°Ｃ以上となった場合には、−旦圧縮機２０１を
停止する。この圧縮機停止は、圧縮機２０１の温度が再
び低下してくれば自動復帰させる。

同じく高圧スイッチ４０７の信号も、冷凍ザイクルの異
常高圧を防止する目的で用いられる。具体的には吐出冷
媒の圧力が約２９ｋｇ／ａｆｌとなった場合にはインバ
ータ３０６を遮断して、圧縮機２０１を一旦停止させる
。この−旦停止後、高圧スイッチ４０７からの圧力信号
が再び低下してくれば自動復帰させる。

上述のインバータ３０６からの信号はまた圧縮機２０１
の運転停止にも用いられる。具体的には誤動作の防止の
目的で不足電圧の保護を行う。これは電圧が例えば１７
０ボルト以下となった時にインバータを停止し圧縮機の
運転を一旦停止する。

この場合、電圧が回復すれば圧縮機の運転も自動復帰す
る。また過電圧保護の目的で、電源が例えば２４０ボル
ト以上となった時にインバータを遮断する。これにより
電気部品の保護がはかられる。

この場合−旦遮断したインバータは、運転を再開するた
めには使用者が手動操作することとする。

また負荷保護の目的より過電流保護を行い、これはイン
バータの出力定格の例えば１５０％以上の過電流が例え
ば１２０秒以上続いた時に自動的にインバータ３０６を
遮断することとする。この場合もインバータの運転を再
開するには、使用者が手動で復帰動作を行うこととする
。さらにインバータにも温度検出器を用いインバータの
温度が異常上昇した時にインバータを遮断し電気部品の
保護をはかる。この場合も、−旦遮断されたインバータ
３０６の運転は、使用者が手動動作にて復帰させること
とする。

次に上記構成よりなる空気調和装置の作動を説明する。

第９図は作動説明に用いるモリエル線図で、圧縮機２０
１により冷媒はａ点からｂ点の状態まで断熱圧縮される
。

モリエル線図上すからＣまでは冷媒の凝縮を示し、冷房
運転時には室外熱交換器２０５での熱交換動作を示し、
一方暖房連転時には室内熱交換器１１０での熱交換動作
を示す。

モリエル線図上Ｃ点からｄ点はキャピラリーチューブで
の減圧動作を示す。冷房運転時にはキャピラリーチュー
ブ２０７での減圧動作を示し、暖房連転時にはキャピラ
リーチューブ２０８での減圧動作を示す。また除湿運転
時においてはキャピラリーチューブ２１１における減圧
動作を示す。

モリエル線図上ｄからａまでは冷媒の蒸発動作を示し、
冷房運転時には室内熱交換器１０９での熱交換動作を示
す。一方暖房連転時には室外熱交換器２０５での熱交換
動作を示す。さらに除湿運転時においては室内熱交換器
１０９での熱交換動作を示す。

ここで、本発明の空気調和装置の冷房能力は、Ｑｏ　＝
Ｇ　（ｉａ　　　Ｉ　ｃ　） で計算される。一方暖房能力は、 ＱＨ＝Ｇ　（ｉ　ｂ　　−ｉ　ｃ　） で計算される。なお、Ｇは冷媒の循環量（ｋｇ／ｈ）を
示し、１ｍ　＋　　ｊｂ　＋　　Ｉｃはそれぞれａ点、
ｂ点。

０点における冷媒のエンタルピを示す。

冷房運転時には、切換弁２０４は圧縮機２０１より吐出
された冷媒が室外熱交換器２０５へ向かうように切り換
えられる。その結果、圧縮機２０１より吐出された高温
高圧の冷媒は室外熱交換器２０５で凝縮して高温のまま
液化し、次いで逆止弁２１０を通過して冷房用キャブラ
リ−２０７へ到達する。この冷房用キャブラリ−２０７
通過時に断熱膨張し低温定圧の霧状状態となり、室内熱
交換器１０９に流入する。この室内熱交換器１０９で送
風機１０５より送風された空気と熱交換し、空気より気
化熱を奪って空気を冷却する。一方冷媒はこの熱交換に
より蒸発して次いで可逆電磁弁２１３を介して室内熱交
換器１１０よりアキュームレータ２１５へ流入する。ア
キュームレータで気冷媒と液冷媒に分離され気冷媒のみ
が圧縮機２０１に吸入される。

第１Ｏ図はこの冷房時における温度調整レバー３３２の
位置と冷房能力および吹出温度との関係を示す。また図
中実線Ｈｉ、Ｍｅ、Ｌｏはそれぞれ送風機１０５を高速
回転させた状態、中速回転させた状態および低速回転さ
せた状態を示す、温度調整レバー３３２を最も高温側に
変位させた状態では、圧縮機２０１の回転数をＯに設定
している場合であるため冷房能力はＱｋｃａｌとなる。

またこの状態では吹出温度は吸入空気温度と同一の温度
となる。温度調整レバー３３２を低温側に変位させるに
つれ、インバータ３０６の周波数が漸増する。本実施例
では７段階に増加する。周波数が最小ヘルツの状態では
今回圧縮機２０１が最小回転数で運転し、したがってこ
の状態では冷凍サイクルを循環する冷媒流量は最小とな
る。上述の式より明らかなように、冷媒循環量が少ない
ので冷房能力は最小となり、室内熱交換器１０９を通過
した空気はさほど冷却されず、吹出温度は送風機１０５
に吸い込まれる空気温度よりやや低い程度に留まる。

温度調整レバーを低温側に変位させるにつれインバータ
での周波数が増大し、最大周波数時には、圧縮機２０１
は最大回転となる。この状態では、従って冷凍サイクル
を循環する冷媒流量が増大する。そのため、冷房能力も
最大となり、室内熱交換器１０９での蒸発温度が下がり
、室内熱交換器１０９を通過する空気の温度も低下する
。それによりダクト１０７より車室に吹き出される吹出
空気温度も低下する。

さらに第１０図より明らかなように、上記吹出温度及び
冷房能力は送風機１０５の回転数によっても変動する。

即ち送風機１０５が高速回転しているときは、それだけ
ダクト１０７を通過する空気量が多くなり、同じ状態で
送風機１０５の回転数が少ない場合に比べて吹出空気温
度が増大することになる。

何れにせよ、本例によれば冷房時に温度調整レバー３３
２に応じて、圧縮機２０１の回転数を制御することによ
って、吹出空気温度を連続的に可変制御することができ
る。

次に暖房連転時の作動について説明する。この状態では
切換弁２０４が切り換えられて圧縮機より吐出された高
温高圧の冷媒が室内熱交換器１１０側へ流れるようにす
る。また可逆電磁弁は開かれ、従って除霜用キャブラリ
−２１１を通過することなく室内熱交換器１０９側へ冷
媒が流れるようになる。

従って圧縮機より吐出された冷媒は室内第２熱交換器１
１０と室内第１熱交換器１０９との双方で凝縮すること
になる。この際凝縮熱をダクト１０７内を流れる空気に
放出し、その結果ダクトを通過する空気は加熱される。

室内熱交換器１０９にて凝縮された冷媒は、次いで逆止
弁２０９を通り暖房用キャピラリー２０８に流入する。

このキャピラリー２０８通過時に冷媒は断熱膨張し低温
低圧の霧状になる。この低温の冷媒は室外熱交換器によ
り室外空気と熱交換され蒸発して気冷媒となる。次いで
切換弁２０４を経てアキュームレータ２１５に流入し、
液冷媒を分離後再度圧縮機２０１に吸入される。

第１１図はこの暖房連転時の温度調整レバー３３２位置
と暖房能力及び吹出温度との関係を示す。

本例では温度調整レバーが最も低温側に変位している状
態ではインバータ３０６より出力される周波数は０ヘル
ツとなり、圧縮機２０１は運転を行わない、従って暖房
能力はＱｋｃａｌとなり吹出温度は送風機１０５に吸入
される空気温度と同一になる。

温度調整レバーを高温側に変位させるにつれ、インバー
タ３０６での周波数が増大する。この周波数の増大に伴
い圧縮４１９２０１は回転数が増大し、それにより冷凍
サイクルを循環する冷媒流量も増大する。その結果室内
熱交換器１０９，１１１での冷媒圧力も増大し、冷媒の
凝縮温度が上昇することになる。即ち第１１図に示すよ
うに周波数の増大につれ暖房能力も増大し、吹出空気温
度も上昇する。

また第１１図より明らかなように、送風機１０５からの
送風空気量が多くなると、暖房能力全体には増大するも
のの吹出温度は低くなることになる。逆に、送風機１０
５からの送風量が小さくなれば吹出温度が上昇するもの
の、全体の暖房能力は低下してしまうことになる。従っ
て、吹出温度を高くすることを望むあまり、送風機１０
５からの風量を低風量で使用することは極めてエネルギ
ー効率が悪いことになる。

第１２図はこの点に鑑みて案出された実施例で、吹出空
気温度を５０°Ｃ以上には上げないようにするものであ
る。一般に暖房時には、吹出空気温度は４５ないし５０
°Ｃあれば乗員に十分な暖房感を与えるものであるため
、５０°Ｃ以上の吹出温度を送風機１０５の風量を落と
すことによって達成することを自動的に排除するように
したものである。

この例では、吹出温度が５０°Ｃ以上でなれば、自動的
にインバータ３０６の周波数を落とし、暖房能力が必要
以上に大きな状態で運転が継続されることがないように
したものである。即ち、第１２図より明らかなように吹
出温度が５０°Ｃを境として、暖房能力がそれ以上増大
することがないようにしている。

第１３図は第１２図図示実施例におけるコンプレッサー
人力と吹出温度との関係を示す。第１３図において一点
鎖線χは吹出温度が５０°Ｃとなる状態での圧縮機２０
１への入力電力を示す。上述のようにインバータ３０６
にて周波数を低減させることにより、入力電力の増大を
効果的にはかるようにしている。

なお上述の例において吹出温度を５０’Ｃに設定するた
めに、室内熱交換器１１０を通過した直後の空気温度は
それより、高めの温度に設定する必要があることもある
。

以上説明したように暖房連転時には、室内熱交換器１０
９，１１０により通過空気が加熱されることになるが、
第１３図に示すように吸入される空気温度が特に冷たい
場合には吹出空気温度を要求される５０°Ｃ程度まで上
げることは能力的に困難である場合もある。そこで、本
例では室内熱交換器１１０のさらに後流に補助ヒータ１
１１を用いて、この吸入空気温度が特に低い場合におけ
る補助加熱を達成するようにしている。本例では、補助
ヒータとして消費電力がＩＫＷ程度のものを用い、第１
４図に示すように補助ヒータ１１１に流入する空気温度
が５０°Ｃより低い時には消費電力が大となり、補助ヒ
ータ１１１に流入する空気温度が５０°Ｃより高い時に
は消費電力が小さくなるＰＴＣヒータを用いる。このヒ
ータによる補助加熱により本例のものでは、吸入空気温
度が０°Ｃ程度でも、送風機風量１０５を最小風量とし
た場合はぼ５０°Ｃの吹出空気温度が達成できるように
なる。補助ヒータの使い方としては、専用のスイッチを
設けて使用者が暖房能力不足を感じた時手段によって使
用できる方法や、暖房温度調整レバーと連動させて最大
能力側にレバーを設定した時に補助ヒータが入るように
する方法もある。

次に、除湿運転状態について説明する。この除湿時には
、切換弁２０４は暖房時と同様に圧縮機２０１からの冷
媒を室内熱交換器１１０側へ流すよう設定される。また
この除湿運転時には可逆電磁弁１１３が冷媒回路２１２
を閉じることになる。

さらに除湿運転時は電磁弁２１６が除湿用冷媒回路２１
４を開くことになる。

従って圧縮機２０１より吐出された高温高圧の冷媒は室
内第２熱交換器１１０に流入し、ここで凝縮されること
になる。そ３０凝縮された冷媒はキャブラリ−２１１通
過時に断熱膨張し、低温低圧の霧状となり室内第１熱交
換器１０９に流入する。そしてこの室内第１熱交換器１
０９で冷媒は蒸発し、次いでガス冷媒は除湿用冷媒回路
２１４より電磁弁２１６を介してアキュームレータ２１
５に流入する。

第１図の室内ユニットの構成に基づいて説明すれば、第
１ユニツトに配置された室内メイン熱交換器１０９は蒸
発器として作用しこの室内メイン熱交換器を通過した空
気は冷却されることになる。

−力筒２ユニットに設置された室内第２熱交換器は凝縮
器として作動し、この室内第２熱交換器を通過した空気
は加熱されることになる。従って、送風機１０５より送
風された空気は、室内第１熱交換器１０９通過時に冷却
されて、空気中の水分が室内第１熱交換器１０９上に凝
縮し、次いでドレン水として排出される。従って、室内
第２熱交換器１１０には室内第１熱交換器１０９通過時
に水分を除去された空気が流入することになり、この空
気を再加熱することでより乾燥した空気が得られること
になる。

この除湿運転時の冷媒の挙動を第９図のモリエル図に基
づき説明する。モリエル線図において、エンタルピｉｂ
の状態からエンタルピｉｃの状態までの変動が室内サブ
熱交換器１１０での冷媒の挙動であり、これが空気の加
熱に用いられる。一方エンタルビｉ、とエンタルピｉｃ
の差が室内第１熱交換器１０９における冷媒の挙動であ
り、この差のうち冷媒の顕熱分が空気の冷却に用いられ
、−方上記エンタルピの差のうち潜熱分はドレン水の生
成に用いられる。従って、室内第１熱交換器１０９での
冷媒の挙動のうち潜熱分は冷却には用いられないので、
室内第１熱交換器１０９と室内第２熱交換器１１０の双
方を通過した空気は必ずその温度が上昇し、暖房と同時
に除湿運転ができることになる。

しかも上述の第１図図示装置より明らかなようにこの除
湿を伴う暖房連転時においても調整レバー３３２の操作
に伴って吹出空気温度を可変制御することができる。即
ち、本空調装置によれば、除湿を伴う暖房連転時におい
ても圧縮機の回転数を制御することができるため、除湿
量及び暖房量を共にインバータの周波数変換で制御する
ことができることになる。

なお、上述の例では除湿用に冷媒回路２１４及び電磁弁
２１６を設けたが、第１５図に示すようにこの回路２１
４を廃止してもよい。この場合には暖房運転用のキャブ
ラリ−２０８に並列配置された逆止弁２１０を一方向電
磁弁５０１に変換する。

第１図示装置によれば除湿運転時に冷媒は圧縮機２０１
より吐出された冷媒は切換弁２０４を介して室内第２熱
交換器１１０にて凝縮し、次いで除湿用キャブラリ−２
１１通過時に減圧膨張する。その後室内第１熱交換器１
０９にて蒸発し、次いで逆止弁２０９より冷媒配管２０
６及び一方向電磁弁に５０１を通過して室外熱交換器２
０５へ流入し、次いで室外熱交換器２０５よりアキュー
ムレータ２１５を経て圧縮機２０１に再び吸入されるこ
とになる。

第１７図はコントロールパネル３０５の他の態様を示す
。なおこの第１図示装置例及び第６図示実施例ともに吹
出口の切り換えや内外気の切り換え及び送風機の風量切
り換え等を手動操作にて行う例を示したが、オートエア
コンとして自動的に設定するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の室内ユニ・ントの１実施例を示す
構成図、第２図は本発明装置の冷媒回路の１実施例を示
す回路図、第３図は本発明装置の１実施例の各機器を示
す斜視図、第４図は第３図図示コンプレッサーユニット
を示す模式図、第５図は第３図図示温機器の自動車への
取りつけ状態を示す斜視図、第６図は第４図図示コント
ロールパネルの正面図、第７図は第３図図示温度調整レ
バーの位置と圧縮機回転数との関係を示す説明図、第８
図は第３図図示コントロール部の、入力信号及び出力信
号を示す説明図、第９図は本発明装置の作動を説明する
モリエル線図、第１０図は第１図示装置の冷房運転時に
おける温度調整レバーと冷房能力及び吹出温度との関係
を示す図、第１１図は第１図示装置の暖房連転時におけ
る温度調整レバーと暖房能力及び吹出温度との関係を示
す図、第１２図は温度調整レバーと暖房能力及び吹出温
度との関係の他の例を示す図、第１３図は第１図示装に
おける吸入空気温度と吹出温度との関係を示す図、第１
４図は第１図図示装置における補助ヒータの挙動を説明
する図、第１５図は本発明装置に係わる冷凍サイクルの
他の例を示す冷媒回路図、第１６図は本発明に係わるさ
らに他の装置のコントロールユニット部の有力信号及び
出力信号を説明する構成図、第１７図は本発明に係わる
コントロールパネルの他の例を示す正面図、第１８図は
従来の自動車用空調装置の構成を示す模式１０５・・・
送風機、１０７・・・ダクト、１０９，１１０・・・室
内熱交換器、１１１・・・補助ヒータ、１１２・・・デ
フ吹出口１℃１３・・・可逆電磁弁、１１５〜１１７・
・・ベント吹出口、センター吹出口、２０４・・・切換
弁、２０５・・・室外熱交換器、２０７，２０８．２１
１・・・キャブラリ−チューブ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ほか１名） 第 図 第 図 第 図 第 図 ン＋　片手　ジャ 第 図 暖房時 第 図 グトタてゑ＆−覧内来へ丈σ仄υしシ晟１ハ（第 図 ブト今℃壇紅＝を内至些交口及Ω’、；４ｄ’Ｆ第 図 第 図 第 図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）被空調空気を送風する送風機と、 この送風機より送風された空気を自動車車室内に導くダ
   クトと、 このダクト内に配設され送風空気の冷却もしくは加熱を
   行う室内熱交換器と、 前記室内熱交換器に冷媒を供給する圧縮機と、この圧縮
   機の回転数を所定回転数に制御する回転数制御手段と、 前記ダクトより車室内に吹き出される空気の温度を調整
   する調整手段と、 この温度調整手段からの指令に基づき前記回転数制御手
   段を制御して、前記圧縮機の容量を可変し、前記室内熱
   交換器出口側空気温度を可変制御する温度制御手段と を備える自動車用空気調和装置。
2. （２）請求項１記載の自動車用空気調和装置において、 前記ダクトの内前記室内熱交換器下流に、前記ダクトを
   通過した空気を乗員の頭胸部側に抜けて吹き出す流れと
   、乗員の足元部に向けて吹き出す流れと自動車窓ガラス
   に向けて吹き出す流れとに切り換える吹出口切換手段を
   備えることを特徴とする自動車用空気調和装置。
3. （３）請求項１もしくは２記載の自動車用空気調和装置
   であって、前記ダクトの内前記室内熱交換器下流側には
   、通過空気の昇温を行う電気式の補助ヒーターが配設さ
   れることを特徴とする自動車用空気調和装置。
4. （４）請求項３記載の自動車用空気調和装置であって、
   暖房時は専ら前記電気ヒーターによって行うことを特徴
   とする自動車用空気調和装置。
5. （５）請求項１ないし３何れか記載の自動車用空気調和
   装置であって、 前記圧縮機は電動モータにより回転駆動され、かつ前記
   回転数制御手段はこの電動モータの周波数を可変制御す
   るインバータであることを特徴とする自動車用空気調和
   装置。
6. （６）冷媒の圧縮吐出を行う圧縮機と、 自動車車室内に空気を送風するダクト内に配設される室
   内熱交換器と、 自動車車室外空気と熱交換を行う室外熱交換器と、 前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室内熱交換器側と前記
   室外熱交換器側とへ切換制御する切換弁と、 前記圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段と、 この回転数制御手段を制御して前記圧縮機の吐出容量を
   可変させ前記室内熱交換器出口側の空気温度を制御する
   温度制御手段とを備えることを特徴とする 自動車用空気調和装置。
7. （７）請求項５記載の自動車用空気調和装置であって、 前記圧縮機の吸入側には吸入冷媒を一旦貯留して、気冷
   媒のみ前記圧縮機側へ流出するアキュームレータを備え
   ることを特徴とする自動車用空気調和装置。
8. （８）請求項５記載の自動車用空気調和装置であって、 前記圧縮機の吐出側と暖房連転時における前記室外熱交
   換器の吸入側との間に、吐出冷媒を前記室外熱交換器へ
   導くホットガスバイパス回路を設け、 このホットガスバイパス回路途中に通路内を流れる冷媒
   を導通遮断する開閉弁を配置したことを特徴とする 自動車用空気調和装置。
9. （９）被空調空気を送風する送風機と、 この送風機より送風された空気を車室内に導くダクトと
   、 このダクト内に配設され空気の熱交換を行う室内熱交換
   器と、 電動モータによって駆動され冷媒の圧縮吐出を行う圧縮
   機と、 室外空気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、前記圧
   縮機より吐出された冷媒を前記室内熱交換器側もしくは
   前記室外熱交換器側へ切り換える切換弁と、 前記室外熱交換器へ室外空気を送風する室外送風機と、 前記圧縮機駆動用の電動モータの回転数を制御する回転
   数制御手段と、 前記ダクトより車室内に吹き出される空気の温度を調整
   する温度調整手段と、 前記圧縮機より吐出される冷媒の温度を検出する温度検
   出手段と、 前記室内熱交換器に関係する温度を検出する室内熱交換
   器温度検出手段と、 前記回転数制御手段に入力される電流を検出する電流検
   出手段と、 前記圧縮機の吐出側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段
   と、 前記温度調整手段、前記吐出温度検出手段、前記室内熱
   交換器温度検出手段、前記電流検出手段、前記圧力検出
   手段からの信号のうち一以上の信号に基づき前記圧縮機
   の負荷を低減すべく、前記回転数制御手段を制御して前
   記圧縮機の吐出容量を可変する温度制御手段とを備える
   自動車用空気調和装置。