JPH078018U - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房時でも極めて安定した運転が行えるヒー
トポンプ式の自動車用空気調和装置を提供すること。 【構成】 車室外に熱交換器１０が設置されるととも
に、車室内への空調風を形成するユニット１５内に熱交
換器１７が設置され、熱交換器１０と熱交換器１７とを
接続する循環経路内に流通させる冷媒の循環方向を切り
換えることによって車室内の冷暖房を行うヒートポンプ
式の自動車用空気調和装置において、ユニット１５内に
熱交換器３０を設置する一方、この熱交換器３０を熱交
換器３０が前記冷媒の循環方向に拘らずエバポレータと
して機能するように前記循環経路に接続し、熱交換器３
０に流入する冷媒の量は、前記車室内に設けた結露セン
サ５０に接続する経路途中に設けたバルブ４０と熱交換
器３０のみに至る経路途中に設けたバルブ４２の開度を
調整するコントローラ４５によって調整する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ヒートポンプ式の自動車用空気調和装置において、暖房時の除湿機 能を持ち、かつ安定した運転が行える自動車用空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在、電気自動車の開発が盛んになりつつあるが、電気自動車は当然のことな がら従来の自動車とは異なりエンジンやその冷却水を有しないために、その車室 内の空調装置には従来とは異なったタイプのものを搭載する必要がある。

【０００３】 現在ではこの種の自動車に搭載する空調装置としてはヒートポンプ式の自動車 用空気調和装置が有望視されている。この種の自動車用空気調和装置は概略図４ に示すように構成されている。

【０００４】 エンジンルーム内には冷媒の流れる方向に応じて放熱あるいは吸熱を行う室外 熱交換器１０が配設されている。一方、空調風を生成する空調ユニット１５内に は冷媒の流れる方向に応じてエバポレータあるいはコンデンサとして機能する室 内熱交換器１７が設けられている。これらの熱交換器１０，１７はコンプレッサ １８及び４方弁１９を介して配管２０によって相互に接続されている。

【０００５】 この空調装置を暖房装置として機能させる場合には、４方弁１９を図示のよう に切り換えて冷媒を図示実線で示されている方向に流す。このように冷媒を流す と、室内熱交換器１７はコンデンサとして機能するようになり、ファン２２によ って送風される空気を温風に変えて車室内に吹き出すようになる。室内熱交換器 １７によって気体から液体に変わった冷媒は、逆止弁２３及び膨張弁２４を通っ て室外熱交換器１０に導入され、ここで吸熱されて再び気体に戻される。このと き室外熱交換器１０はエバポレータとして機能することになるが、この際の熱交 換はファン２５によって促進される。室外熱交換器１０によって気体に戻された 冷媒は４方弁１９によってコンプレッサ１８の吸入口に導かれ、ここで圧縮され て室内熱交換器１７に供給される。以上のようなサイクルを繰り返すことによっ て車室内の暖房が行われることになる。

【０００６】 一方、この空調装置を冷房装置として機能させる場合には、４方弁１９を切り 換えて、冷媒が図示実線方向とは逆の方向に流れるようにする。このようにした 場合には、室外熱交換器１０がコンデンサとして、また室内熱交換器１７がエバ ポレータとしてそれぞれ機能するようになる。尚、膨張弁２４と膨張弁２６とは 冷暖房が効率良く行えるように調整されている。

【０００７】 ところが、このようなタイプのヒートポンプ式の自動車用空気調和装置にあっ ては、冷暖房を行える反面、暖房時には除湿をすることができないという問題が あることから、窓曇りの発生による走行安全上の問題及び空調フィーリング上の 問題がある。考案者らはこの問題を解消するために図５に示すような除湿機能を 有する自動車用空気調和装置を先に提案している。

【０００８】 図５に示したものは、図４に示した自動車用空気調和装置に空調ユニット１５ 内に設けた第３の熱交換器を常時エバポレータとして機能するように循環経路に 接続した構成となっている点で大きく相違する。

【０００９】 室外熱交換器１０は、エンジンルーム内に配設されている。一方、空調風を生 成する空調ユニット１５内には、冷媒の流れる方向に応じてエバポレータあるい はコンデンサとして機能する室内熱交換器１７と、常時エバポレータとして機能 させる室内熱交換器３０とが設けられている。これらの熱交換器１０，１７はコ ンプレッサ１８及び４方弁１９を介して配管２０によって相互に接続されている 。また、コンプレッサ１８の吸入側と室内熱交換器１７に接続されている逆止弁 ２３には、絞り弁３５及び膨張弁２６を介して室内熱交換器３０が接続され、こ の熱交換器３０には冷媒を図示矢印方向にのみ流れるようにしてある。

【００１０】 この空調装置を暖房装置として機能させる場合には、４方弁１９を図示のよう に切り換えて冷媒を図示実線で示されている方向に流す。このように冷媒を流す と、室内熱交換器１７はコンデンサとして機能するようになり、ファン２２によ って送風される空気を温風に変えて車室内に吹き出すようになる。一方、配管２ ０を通って室外熱交換器１０に戻る冷媒の一部は配管３２に導入され、膨張弁２ ６を介して絞り弁３５の作用によって所定の圧力に調整されている室内熱交換器 ３０で再び気化されてコンプレッッサ１８に吸入される。このときには室内熱交 換器３０はエバポレータとして機能することになるが、これによってファン２２ によって送風される空気中に含まれている水分が凝縮水として取り出されて車室 内の除湿が行われることになる。したがって、ファン２２によって送風される空 気は室内熱交換器３０を通過するときに一旦冷やされて除湿され、その後室内熱 交換器１７を通過するときに所望の温度の温風にされて車室内に吹き出されるこ とになる。

【００１１】 室内熱交換器１７によって気体から液体に変わった冷媒は、逆止弁２３及び膨 張弁２４を通って室外熱交換器１０に導入され、ここで吸熱されて再び気体に戻 される。このとき室外熱交換器１０はエバポレータとして機能することになるが 、この際の熱交換はファン２５によって促進される。室外熱交換器１０によって 気体に戻された冷媒は４方弁１９によってコンプレッサ１８の吸入口に導かれ、 ここで圧縮されて室内熱交換器１７に供給される。以上のようなサイクルを繰り 返すことによって車室内の暖房が行われることになる。この場合の暖房能力の調 整は膨張弁２４によって行われ、一方、除湿能力の調整は膨張弁２６によって行 われる。

【００１２】 一方、この空調装置を冷房装置として機能させる場合には、４方弁１９を切り 換えて、冷媒が図示点線方向に流れるようにする。このようにした場合には、室 外熱交換器１０がコンデンサとして、また室内熱交換器３０がエバポレータとし てそれぞれ機能するようになる。このときには逆止弁２３の作用によって室内熱 交換器１７には冷媒は流れなくなる。この場合の冷房能力の調整は膨張弁２６の 動作によって決定される。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このように構成されている従来のヒートポンプ式の自動車用空 気調和装置にあっては、室内熱交換器３０の容量を要求される冷房能力以上に設 定する必要があるために、暖房時に除湿をさせるには必要以上に除湿をしてしま う場合があり、暖房時のサイクルに不安定な現象を引き起こす恐れが内在してい る。この不安定な現象は室内熱交換器１７にその容量に見合った冷媒量が流れな くなることによってもさらに助長される恐れがある。

【００１４】 本考案はこのような従来の問題点を解消するためになされたものであり、暖房 時でも極めて安定した運転が行える自動車用空気調和装置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、車室外に第１の熱交換器が設置されると ともに、車室内への空調風を形成するユニット内に第２の熱交換器が設置され、 当該第１の熱交換器と当該第２の熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる 冷媒の循環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行うヒートポンプ式 の自動車用空気調和装置において、前記ユニット内に第３の熱交換器を設置する 一方、当該第３の熱交換器は、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循環方向に拘ら ずエバポレータとして機能するように前記循環経路に接続され、前記第３の熱交 換器に流入する冷媒の量は、前記車室内に設けた結露センサからの検出信号に基 づいて、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを接続する経路途中に設け た第１のバルブと前記第３の熱交換器のみに至る経路途中に設けた第２のバルブ の開度を調整する制御手段によって調整することを特徴とする

【００１６】

【作用】

このように構成した本考案にあっては、ユニット内に第３の熱交換器を設置す る一方、当該第３の熱交換器を、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循環方向に拘 らずエバポレータとして機能するように、前記循環経路に接続している。そして この第３の熱交換器に流入する冷媒の量は、制御手段によって、車室内に設けた 結露センサからの検出信号に基づいて、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換 器とを接続する経路途中に設けた第１のバルブと前記第３の熱交換器のみに至る 経路途中に設けた第２のバルブの開度を調整する。したがって、暖房として機能 させる場合と、除湿機能を付加させる場合とを明確に分けて制御することができ るようになる。このために結果としてサイクル運転の安定性が向上することにな る。

【００１７】

【実施例】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる 自動車用空気調和装置の概略構成を示す図である。図１に示したものは、図５に 示した従来の自動車用空気調和装置の室外熱交換器１０と室内熱交換器１７とを 接続する配管２０と、この配管２０から分岐して室内熱交換器３０に至る配管３ ２とに、循環する冷媒の流れを制御するバルブ４０とバルブ４２とを設けたもの である。これらのバルブの開閉は結露センサ５０の検出値にしたがって後述する コントローラ４５によって制御される。

【００１８】 図中、第１の熱交換器である室外熱交換器１０は、エンジンルーム内に配設さ れている。一方、空調風を生成する空調ユニット１５内には、冷媒の流れる方向 に応じてエバポレータあるいはコンデンサとして機能する第２の熱交換器である 室内熱交換器１７と、常時エバポレータとして機能させる第３の熱交換器である 室内熱交換器３０とが設けられている。これらの熱交換器１０，１７はコンプレ ッサ１８及び４方弁１９を介して配管２０によって相互に接続されている。また 、コンプレッサ１８の吸入側と室内熱交換器１７に接続されている逆止弁２３に は、膨張弁２６を介して室内熱交換器３０が接続され、この熱交換器３０には冷 媒を図示矢印方向にのみ流れるようにしてある。前記したようにこの循環経路に は、室外熱交換器１０と室内熱交換器１７とを接続する配管２０にバルブ４０が 、この配管２０から分岐して室内熱交換器３０に至る配管３２にバルブ４２が設 けてある。

【００１９】 この空調装置を暖房装置として機能させる場合には、４方弁１９を図示のよう に切り換え、同時にバルブ４０を閉めると共にバルブ４２を開けて冷媒を図示実 線で示されている方向に流す。このように冷媒を流すと、室内熱交換器１７はコ ンデンサとして機能するようになり、ファン２２によって送風される空気を温風 に変えて車室内に吹き出すようになる。つまり、図４に示した従来の自動車用空 気調和装置と全く同様に機能することになる。ただしこの場合は結露センサ５０ からの検出信号に基づいて制御手段たるコントローラ４５が車室内に結露を生じ る恐れがないと判断している場合である。したがって、ウインドガラスが曇る恐 れのない場合には、室内熱交換器１７によって最大の暖房能力が得られることに なる。また、同時に安定したサイクル運転が可能となる。

【００２０】 このサイクルにおいて、室内熱交換器１７によって気体から液体に変わった冷 媒は、逆止弁２３及び膨張弁２４を通って室外熱交換器１０に導入され、ここで 吸熱されて再び気体に戻される。このとき室外熱交換器１０はエバポレータとし て機能することになるが、この際の熱交換はファン２５によって促進される。室 外熱交換器１０によって気体に戻された冷媒は４方弁１９によってコンプレッサ １８の吸入口に導かれ、ここで圧縮されて液体にされ、室内熱交換器１７に供給 される。以上のようなサイクルを繰り返すことによって車室内の暖房が行われる ことになる。この場合の暖房能力の調整は膨張弁２４によって行われる。

【００２１】 この状態が続いて、結露センサ５０からの検出信号によりコントローラ４５が そろそろウインドガラスが曇りそうであると判断した場合には、上記のバルブの 開閉状態を全く反転させ、つまりバルブ４０を閉じてバルブ４２を開き、室内熱 交換器１７からの冷媒を全て配管３２に導入させ、膨張弁２６を介して室内熱交 換器３０でふたたび気化させてコンプレッッサ１８に吸入させる。このときには 室内熱交換器３０はエバポレータとして機能することになるが、これによってフ ァン２２によって送風される空気中に含まれている水分が凝縮水として取り出さ れて車室内の除湿が行われることになる。したがって、ファン２２によって送風 される空気は室内熱交換器３０を通過するときに一旦冷やされて除湿され、その 後室内熱交換器１７を通過するときに所望の温度の温風にされて車室内に吹き出 されることになる。

【００２２】 このサイクルにおいて、室内熱交換器１７によって気体から液体に変わった冷 媒は、逆止弁２３，バルブ４２及び膨張弁２６を通って室内熱交換器３０に導入 され、ここで吸熱されて再び気体に戻される。このとき室内熱交換器３０はエバ ポレータとして機能する。室内熱交換器３０によって気体に戻された冷媒はコン プレッサ１８の吸入口に導かれ、ここで圧縮されて液体にされ、室内熱交換器１ ７に供給される。以上のようなサイクルを繰り返すことによって車室内の除湿暖 房が行われることになる。この場合の除湿能力及び暖房能力の調整は膨張弁２６ によって行われる。

【００２３】 一方、この空調装置を冷房装置として機能させる場合には、４方弁１９を切り 換えるとともに、バルブ４０とバルブ４２とを開き、冷媒が図示点線方向に流れ るようにする。このようにした場合には、室外熱交換器１０がコンデンサとして 、また室内熱交換器３０がエバポレータとしてそれぞれ機能するようになる。こ のときには逆止弁２３の作用によって室内熱交換器１７には冷媒は流れなくなる 。この場合の冷房能力の調整は膨張弁２６の動作によって決定される。

【００２４】 以上が本発明装置の概略の動作であるが、次に、制御系の動作を図２及び図３ に基づいて説明する。図２は、本発明にかかる自動車用空気調和装置のバルブ制 御系のブロック図である。

【００２５】 結露センサ５０はフロントウインドウ等の最も結露の生じやすい部分に取り付 けられており、結露するか否かを電気信号として出力するものである。このセン サ５０は、結露の発生を検出するものでも良く、相対湿度を検出するものであっ ても良い。この結露センサ５０からの検出信号はコントローラ４５に出力される 。コントローラ４５は、この結露センサ５０からの信号及び図示されてはいない が、自動車用空気調和装置の動作モード、つまり暖房装置として機能しているの か冷房装置として機能しているのかの信号に基づいてバルブ４０と４２との開閉 を制御する機能を有している。

【００２６】 コントローラ４５は図３に示すフローチャートのように動作する。コントロー ラ４５は、現在の空調モードが暖房モードであるか冷房モードであるかを判断し （Ｓ１）、冷房モードであれば、バルブ４０とバルブ４２を両方とも開き、空調 装置を冷房装置として機能させる（Ｓ２，Ｓ３）。一方、暖房モードであれば、 バルブ４０を開く一方バルブ４２を閉じ、空調装置を暖房装置として機能させる （Ｓ４，Ｓ５）。そして、常時結露センサ５０からの検出信号を入力し（Ｓ６） 、この検出値に基づいてウインドガラスが曇りそうか否か、すなわち露点に近い かいなかを判断する（Ｓ７）。露点に近くなければ暖房を優先してこのままの状 態で車室内の暖房を行う。また、露点に近ければ、暖房に優先して車室内の除湿 を行う必要が有るので、バルブ４０を閉じると共にバルブ４２を開き、除湿暖房 の状態を実現する（Ｓ８，Ｓ９）。

【００２７】 以上のように本実施例によれば、このヒートポンプ式の自動車用空気調和装置 を暖房装置として機能させる場合に、車室内の結露の状態に基づいて暖房装置と してのみ機能させるようにするか、除湿を併用させるように機能させるかを選択 的に切り換えることができ、不安定な運転状態を極力回避できるようになる。ま た、各熱交換器には、冷房時あるいは暖房時の設計値通りの冷媒量を流通させる ことができるようになり、空調装置としての全体の効率向上が図れることになる 。またこの作用によって除湿能力が必要最小限となるように調整されることから 、暖房能力の低下を最小限に抑えることができることになる。

【００２８】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、車室外に第１の熱交換器が設置されるとと もに、車室内への空調風を形成するユニット内に第２の熱交換器が設置され、当 該第１の熱交換器と当該第２の熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる冷 媒の循環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行うヒートポンプ式の 自動車用空気調和装置において、前記ユニット内に第３の熱交換器を設置する一 方、当該第３の熱交換器を、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循環方向に拘らず エバポレータとして機能するように、前記循環経路に接続し、前記第３の熱交換 器に流入する冷媒の量は、前記車室内に設けた結露センサからの検出信号に基づ いて、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを接続する経路途中に設けた 第１のバルブと前記第３の熱交換器のみに至る経路途中に設けた第２のバルブの 開度を調整する制御手段によって調整するようにしたので、安定した運転が行え るようになると共に、冷暖房時の効率を向上させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の自動車用空気調和装置の概略構成図で
ある。

【図２】本考案の自動車用空気調和装置の制御系の概略
構成ブロック図である。

【図３】図２に示した装置の動作を示すフローチャート
である。

【図４】従来の自動車用空気調和装置の概略構成図であ
る。

【図５】従来の自動車用空気調和装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１０…室外熱交換器（第１の熱交換器） １７…室内熱交換器（第２の熱交換器） ２０…配管 ２３、２７…逆止弁 ２４、２６…膨張弁 ３０…室内熱交換器（第３の熱交換器） ４０、４２…バルブ ４５…コントローラ（制御手段） ５０…結露センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車室外に第１の熱交換器が設置されるとと
   もに、車室内への空調風を形成するユニット内に第２の
   熱交換器が設置され、当該第１の熱交換器と当該第２の
   熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる冷媒の循
   環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行う
   ヒートポンプ式の自動車用空気調和装置において、 前記ユニット内に第３の熱交換器を設置する一方、当該
   第３の熱交換器は、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循
   環方向に拘らずエバポレータとして機能するように前記
   循環経路に接続され、 前記第３の熱交換器に流入する冷媒の量は、前記車室内
   に設けた結露センサからの検出信号に基づいて、前記第
   １の熱交換器と前記第２の熱交換器とを接続する経路途
   中に設けた第１のバルブと前記第３の熱交換器のみに至
   る経路途中に設けた第２のバルブの開度を調整する制御
   手段によって調整することを特徴とする自動車用空気調
   和装置。