JPH06193972A

JPH06193972A - 空調装置

Info

Publication number: JPH06193972A
Application number: JP34235292A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Enomoto; 雅好榎本; Hiroshi Kinoshita; 宏木下; Seiji Ito; 誠司伊藤
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】冷凍サイクル中の高温高圧ガス冷媒（ホット
ガス）を用いた急速暖房が可能な簡易な補助暖房装置を
もつ空調装置を提供する。【構成】温水ヒータ３を主暖房装置とし、冷凍サイク
ル中のホットガスを利用した熱交換器１４を補助暖房装
置とする。冷凍サイクルを構成する圧縮機１０とコンデ
ンサ１１を結ぶ冷媒回路に第１の開閉弁１８ａが設けら
れ、コンデンサ１１を迂回する第１のバイパス管２０に
減圧装置２２が備えられる。第１のバイパス管２０から
分岐される第２のバイパス管３０は、レシーバ１２の入
口側に接続される。暖房時、圧縮機１０のなす圧縮仕事
が第１のバイパス管２０中のホットガスのもつ熱量とな
って熱交換器１４で放熱され、熱交換器１４を流れる冷
媒量はレシーバ１２で調節される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調装置に関するもの
で、特に車両に搭載される空調装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特公昭５７−４７８２９号公
報に示されるように、冷凍サイクルにおける冷媒回路中
の高温高圧のガス冷媒（ホットガス）を用いて蒸発器を
除霜する装置が知られている。この装置は、冷却運転時
に蒸発器が着霜により閉塞した場合に除霜運転に切り換
え、蒸発器の霜を溶かし、冷媒をガス状態のままアキュ
ムレータを経て圧縮機に戻すサイクルを形成する。

【０００３】また一般に従来の車両に搭載される空調装
置としては、車両走行用の内燃機関の冷却温水のもつ排
熱を利用した温水ヒータが用いられ、例えば図６に示す
ように、内燃機関１の冷却温水を配管２により温水ヒー
タ３のヒータコア３ａに導入し、ヒータコア３ａで放熱
した冷却温水を配管４により内燃機関１に戻すようにし
ている。この温水ヒータ３は、車室内に導く空気の流れ
に対し、冷房装置を構成する熱交換器１４としてのエバ
ポレータの下流側に設けられている。空調装置６の冷凍
サイクルは、圧縮機１０、コンデンサ１１、レシーバ１
２、減圧装置１３、エバポレータ１４、アキュームレー
タ１５が配管１６により接続されている。

【０００４】このような温水ヒータを主暖房装置にする
従来の空調装置では、この主暖房装置の暖房能力を補足
するための補助暖房装置として、電気ヒータ、燃焼ヒー
タ、ヒートポンプ等が用いたものが公知である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな車両走行用の内燃機関の冷却温水のもつ排熱を熱源
に利用した従来の暖房装置は、内燃機関の低温始動時に
冷却水温度が低いことから、この冷却水を熱源にする温
水ヒータの立ち上がりが悪いという問題がある。さら
に、前述のように電気ヒータ、燃焼ヒータ、ヒートポン
プを補助暖房装置に併用した空調装置では、内燃機関の
低温始動時に前述のように温水ヒータの立ち上がりが悪
いという問題があるうえ、電気ヒータを併用するもの
は電力不足が生じやすい問題があり、燃焼ヒータを併
用するものは安全性が低下しやすい問題があり、ヒー
トポンプを併用するものは寒冷地での使用が不能になる
等の問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、温水ヒータ等の主暖房装置に加
え、冷凍サイクル中の高温高圧ガス冷媒（ホットガス）
を用いることで、暖房能力を向上した簡易な空調装置を
提供することを目的とする。併せて本発明は、アキュー
ムレータを設けないでレシーバにより冷媒量調整を可能
にした簡素な構成をもつ空調装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明による空調装置は、主暖房装置を備えた空調装
置であって、冷媒圧縮機と、この冷媒圧縮機の吐出側に
接続されるコンデンサと、前記冷媒圧縮機の吸入側に接
続される熱交換器であって、この熱交換器を流通する空
気流路と前記主暖房装置で加熱される空気流路とが少な
くとも一部一致するように前記主暖房装置に対し直列に
設けられる熱交換器と、前記コンデンサと前記熱交換器
とを結ぶ経路に設けられるレシーバと、前記冷媒圧縮機
と前記コンデンサとを結ぶ経路に設けられる開閉弁と、
前記コンデンサを迂回して前記開閉弁の入口側から前記
コンデンサと前記熱交換器とを結ぶ経路に接続される第
１のバイパス管と、前記第１のバイパス管に設けられる
減圧装置と、前記減圧装置の入口側の前記第１のバイパ
ス管から分岐し、この分岐部に一端を有し、前記コンデ
ンサの出口側に他端を有する第２のバイパス管とを備え
たことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の空調装置によると、例えば内燃機関の
低温始動の際の暖房時、第１のバイパス管に冷媒を流す
ことで、例えば図２に示すように、冷媒圧縮機のなす圧
縮仕事が熱仕事となって減圧装置を経て熱交換器で放熱
される。したがって、熱交換器の放熱量が主暖房装置と
しての温水ヒータの放熱量に加えられるので、発熱量が
増大し、暖房能力がアップする。また、圧縮機に仕事を
与える内燃機関は、その排熱が内燃機関の冷却温水に伝
達されるから、その冷却温水の流れるヒータコアからの
放熱量が増加する。このため、急速暖房が可能になり、
暖房能力がアップする。この暖房時、熱交換器を流れる
冷媒量は、レシーバに貯められる冷媒量により調整され
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。車両用空調装置に本発明を適用した第１実施例
の冷媒回路を図１に示す。車両に搭載した内燃機関１の
ウォータジャケット内に連通する冷却水配管２は、温水
ヒータ３のヒータコア３ａのチューブ内に連通し、この
ヒータコア３ａのチューブは冷却水戻し配管４によって
内燃機関１のウォータジャケットに連通する。

【００１０】一方、空調装置６の冷媒回路は、内燃機関
１により駆動される圧縮機１０、コンデンサ１１、レシ
ーバ１２、温度式膨張弁１３、熱交換器１４が配管１６
により順に接続されている。そして圧縮機１０とコンデ
ンサ１１の間に設けられる第１の開閉弁１８ａと圧縮機
１０との間には、第１のバイパス管２０の一端２０ａが
接続され、第１のバイパス管２０の他端２０ｂは温度式
膨張弁１３と熱交換器１４の間の配管１６に連通する。
第１のバイパス管２０には、減圧装置２２が設けられて
いる。減圧装置２２と第１のバイパス管２０の一端２０
ａの間には第２の開閉弁１８ｂが設けられている。

【００１１】この減圧装置２２により制御されるガス冷
媒の適正な圧力は、減圧装置２２の高圧側で１５ｋｇ／
ｃｍ² 以上、低圧側で２〜４ｋｇ／ｃｍ² である。これ
は、外気温が低い場合、低圧側の温度も低いため十分な
暖房能力を得るために高圧側の圧力を高く保持し、図２
に示すように、圧縮機１０の負荷増大による圧縮仕事を
大きくする必要があるからであり、そのためには減圧装
置２２の高圧側の圧力は１５ｋｇ／ｃｍ² 以上が望まし
い。

【００１２】第１のバイパス管２０の第２の開閉弁１８
ｂと減圧装置２２との間からは第２のバイパス管３０が
分岐する。第２のバイパス管３０の一端３０ａは、第２
の開閉弁１８ｂと減圧装置２２の間の第１のバイパス管
２０に接続され、他端３０ｂはコンデンサ１１の出口側
に設けられる第３の開閉弁１８ｃとレシーバ１２との間
の配管１６に接続される。

【００１３】次に暖房時、第１のバイパス管２０を循環
するホットガスサイクル中の冷媒量の調整作用について
説明する。暖房時、第１の開閉弁１８ａは閉、第２の開
閉弁１８ｂは開に設定される。第１のバイパス管２０を
流れる冷媒の流量は、温度式膨張弁１３の開閉で決ま
る。この温度式膨張弁１３は、熱交換器１４の出口冷媒
の過熱量により開閉される。すなわち、暖房時の第１の
バイパス管２０を流れるホットガスサイクル中の冷媒量
が過剰となると、ホットガスはサイクル中を循環する熱
交換器１４の出口冷媒の過熱度が小さくなる。このた
め、温度式膨張弁１３が閉じるので、第１のバイパス管
２０から第２のバイパス管３０に流入する冷媒はレシー
バ１２に次第に貯蔵されていくため、第１のバイパス管
２０を流れるホットガスサイクル中の冷媒量が減少す
る。逆に、暖房時のホットガスサイクル中の冷媒量が不
足すると、熱交換器１４の出口冷媒の過熱度が大きくな
る。このため、温度式膨張弁１３が開くため、レシーバ
１２中に溜っていた液冷媒が流出するのでホットガスサ
イクル中の冷媒量が増加する。

【００１４】そして主暖房装置を構成するヒータコア３
ａと暖房時に補助暖房装置として機能する熱交換器１４
とは通風ダクト２６内に直列に配置され、送風ファン２
８により通風ダクト２６内に取り入れた空気を熱交換器
１４およびヒータコア３ａを経由して図示しない吹出口
から車室内に送風する。冷房時、第１の開閉弁１８ａは
開、第２の開閉弁１８ｂは閉となり、圧縮機１０からの
冷媒をコンデンサ１１側にのみ流し、圧縮機１０からの
冷媒を、コンデンサ１１、レシーバ１２、温度式膨張弁
１３、熱交換器１４、アキュームレータ１５、圧縮機１
０の順に循環する。熱交換器１４では、送風ファン２８
から熱交換器１４内に送られた空気が冷媒に熱を奪われ
て冷風となり通風ダクト２６から図示矢印方向に流れ、
ヒータコア３ａを通過し車室内に吹き出される。

【００１５】暖房時、第１の開閉弁１８ａは閉、第２の
開閉弁１８ｂは開となり、圧縮機１０からの冷媒を第１
のバイパス管２０側にのみ流し、圧縮機１０からの冷媒
を減圧装置２２、熱交換器１４、圧縮機１０の順に循環
する。圧縮機１０により吹出される高温高圧の冷媒ガス
は、減圧装置２２により減圧され、高温低圧のガス冷媒
に状態変化する。熱交換器１４は放熱器として作用す
る。

【００１６】このとき、第２の開閉弁１８ｂの出口側の
第１のバイパス管２０から分岐する第２のバイパス管３
０、レシーバ１２、温度式膨張弁１３、熱交換器１４を
流れる冷媒の流路が形成される。この流路は、温度式膨
張弁１３の開閉により冷媒流れが制御される。すなわ
ち、温度式膨張弁１３が開の場合、レシーバ１２に流入
する冷媒はガス冷媒であるのに対し、レシーバ１２から
流出する冷媒は液冷媒であるため、レシーバ１２内の冷
媒は減少し、圧縮機１０、減圧装置２２、熱交換器１４
から圧縮機１０に戻るホットガスサイクルの循環冷媒量
が増加する。

【００１７】温度式膨張弁１３が閉の場合、レシー
バ１２から冷媒は流出しないが、レシーバ１２は大気で
冷却されるためレシーバ１２の内部圧力は第１のバイパ
ス管２０の分岐点３０ａの圧力より低く、冷媒はレシー
バ１２に流入し凝縮するため、レシーバ１２内の冷媒は
増加し、ホットガスサイクル中の循環冷媒量が増加す
る。

【００１８】温度式膨張弁１３の開閉は、熱交換器１４
の出口の冷媒の過熱度による。すなわち、ホットガスサ
イクル中に冷媒が過剰であれば、熱交換器１４の出口の
冷媒の加熱度が減少し、温度式膨張弁１３が閉、レシー
バ１２に過剰な冷媒が溜っていく。逆に、ホットガスサ
イクル中に冷媒が不足であれば、熱交換器１４の出口の
冷媒の加熱度が増大し、温度式膨張弁１３が開いて、レ
シーバ１２内の冷媒が供給される。以上の作動によりホ
ットガスサイクル中の冷媒量が適正に制御される。

【００１９】減圧装置２２を通る高温低圧の熱ガス冷媒
が熱交換器１４に導入されると、この高温ガスから熱を
奪った空気が加熱され、さらに図１に示す矢印方向の下
流側の温水ヒータ３のヒータコア３ａ中の温水から熱を
奪ってさらに空気が加熱され、この加熱された温風が図
示しない吹出口から車室内に吹き出される。冷媒の変化
をモリエル線図上に示すと図２に示すようになる。すな
わち、第１の開閉弁１８ａが閉、第２の開閉弁１８ｂが
開になっているとき、圧縮機１０で圧縮された高温高圧
のガス冷媒は、低圧Ｐ_L から高圧Ｐ_H になり、減圧装置
２２を通ると、そのガス圧が高圧Ｐ_H から低圧Ｐ_L に降
下し、熱交換器１４に入り次いで圧縮機１０の入口側に
導入される。

【００２０】圧縮機１０による圧縮仕事は、図３に示す
ように、圧縮機１０の出口側の圧力が高圧Ｐ_H となり、
この高圧Ｐ_H が１５ｋｇ／ｃｍ² 以上になるのが望まし
い。圧縮機１０の吸入圧力が１〜５ｋｇ／ｃｍ² の範囲
で圧縮機出口側の吹出圧力（高圧Ｐ_H ）が１５ｋｇ／ｃ
ｍ² 以上であると圧縮動力がより大きくなるからであ
る。

【００２１】本実施例によると、圧縮機１０を内燃機関
１により駆動するため、内燃機関１の負荷が増大し、内
燃機関で発生する熱が冷却温水に伝達され、この冷却温
水のもつ熱がヒータコア３ａで送風温度を上昇させ、ヒ
ータコア３ａの暖房能力も増大する。従って、熱交換器
１４での高温低圧の熱ガス冷媒により空気が加熱され、
この加熱された空気はさらにヒータコア３ａで内燃機関
冷却温水から熱を奪ってさらに高温に加熱される。従っ
て、空調装置６による暖房能力はかなり増大する。これ
により暖房能力の増大および急速暖房が可能となる。

【００２２】なお、前記第１実施例では、空気の流れに
対し熱交換器１４が温水ヒータ３の上流に設けられてい
るが、温水ヒータ３の下流に設けてもよい。次に、車両
用空調装置に適用した本発明の第２実施例を図４に示
す。この第２実施例は、図１に示す第１実施例の第１の
バイパス管２０の他端２０ｂに代えて、図４に示すよう
に、他端２０ｃを温度式膨張弁１３の入口側の配管１６
に連結した例である。この場合、温度式膨張弁１３は、
図１に示す第１実施例の減圧装置２２の機能を兼ね備え
ているため、レシーバ１２の出口側から流出する冷媒の
流出を制御する第４の開閉弁１８ｄを設けている。その
他の構成部分は第１実施例と同様であるので実質的に同
一の構成部分については同一符号を付し、説明を省略す
る。

【００２３】車両用空調装置に適用した本発明の第３実
施例を図５に示す。この第３実施例は、第１のバイパス
管２０の一端２０ａと分岐部３０ａとの間に熱交換器４
０を設けた例である。熱交換器４０は、熱交換器１４と
圧縮機１０との間の配管１６と、第１のバイパス管２０
との間で熱交換する。これは、前記第１および第２の実
施例では、レシーバ１２で冷媒が外気により冷却され凝
縮するため熱が失われる。これに対し、この第３実施例
では、冷媒を熱交換器４０で凝縮させ熱をサイクルから
逃さないようにした例である。本発明としては、この第
３の変形例として、熱交換器４０に代えて、第２のバイ
パス管３０の分岐部３０ａと３０ｂとの間にこれに変わ
る熱交換器を設けても良い。

【００２４】なお、前記第１〜第３の実施例では、温度
式膨張弁１３を用いているが、これに代えて電気式、手
動式等の膨張弁を用いることで冷媒量を制御することも
可能である。さらに、前記実施例は、本発明を車両用空
調装置のカークーラに適用した例であるが、前記実施例
におけるコンデンサ１１、レシーバ１２等の冷房時にの
み使用する部品を除き、ホットガスサイクルのみとして
補助暖房専用としても良い。さらには、本発明の前記実
施例では、主暖房装置の熱源を内燃機関の冷却温水と
し、補助暖房装置の熱源を冷媒回路に循環される冷媒
（ホットガス）としているが、前記主暖房装置の熱源は
内燃機関の冷却温水に限られず、その他の熱源であって
も良い。また圧縮機の駆動源は内燃機関としたが、これ
に代えて、電圧源を用いてもよい。更に、開閉弁１８
ａ、１８ｂの代わりに、バイパス管の分岐点に配した三
方弁等の他の切替手段を用いても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空調装置
によれば、冷媒回路の高温高圧のガス冷媒を用いた簡易
な暖房装置が構成されるから、この暖房装置を主暖房装
置に加えると暖房能力がアップされるので、急速暖房が
可能になるという効果がある。また、本発明の空調装置
によると、暖房時、コンデンサを迂回して流れるホット
ガスサイクル中の冷媒量をアキュームレータなしでレシ
ーバにより調整できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による空調装置の冷媒回路
を示す回路図である。

【図２】本発明の第１実施例による冷凍サイクルを示す
部分モリエル線図である。

【図３】本発明の第１実施例で用いた圧縮機の吸入圧力
と圧縮動力の関係を示す特性図である。

【図４】本発明の第２実施例による空調装置の冷媒回路
を示す回路図である。

【図５】本発明の第３実施例による空調装置の冷媒回路
を示す回路図である。

【図６】従来の空調装置の冷媒回路を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１内燃機関３温水ヒータ（主暖房装置）１０圧縮機（冷媒圧縮機）１１コンデンサ１２レシーバ１４エバポレータ（熱交換器）１８ａ第１の開閉弁１８ｂ第２の開閉弁２０第１のバイパス管２２減圧装置３０第２のバイパス管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２５Ｂ 27/00 Ａ 8919−3Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主暖房装置を備えた空調装置であって、冷媒圧縮機と、この冷媒圧縮機の吐出側に接続されるコンデンサと、前記冷媒圧縮機の吸入側に接続される熱交換器であっ
て、この熱交換器を流通する空気流路と前記主暖房装置
で加熱される空気流路とが少なくとも一部一致するよう
に前記主暖房装置に対し直列に設けられる熱交換器と、前記コンデンサと前記熱交換器とを結ぶ経路に設けられ
るレシーバと、前記冷媒圧縮機と前記コンデンサとを結ぶ経路に設けら
れる開閉弁と、前記コンデンサを迂回して前記開閉弁の入口側から前記
コンデンサと前記熱交換器とを結ぶ経路に接続される第
１のバイパス管と、前記第１のバイパス管に設けられる減圧装置と、前記減圧装置の入口側の前記第１のバイパス管から分岐
し、この分岐部に一端を有し、前記コンデンサの出口側
に他端を有する第２のバイパス管とを備えたことを特徴
とする空調装置。