JPH08276716A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

車両用空気調和装置

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JPH08276716A
JPH08276716A JP7081360A JP8136095A JPH08276716A JP H08276716 A JPH08276716 A JP H08276716A JP 7081360 A JP7081360 A JP 7081360A JP 8136095 A JP8136095 A JP 8136095A JP H08276716 A JPH08276716 A JP H08276716A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 換気分の空気が持つ熱量を回収しこれを冷房
時の冷媒凝縮または暖房時の冷媒蒸発に用いることによ
って、ヒートポンプシステムの運転効率及び能力の向上
を図った車両用空気調和装置を提供する。 【構成】 換気分の空気が持つ熱量を換気通路１４に設
けた排熱回収熱交換器１７で回収し、該回収熱を熱媒体
回路の循環熱媒体に伝えて熱媒体冷媒熱交換器１５の熱
媒体用流路１５ｂに送り込んで、該熱媒体冷媒熱交換器
１５の冷媒用流路１５ａに分流された冷媒と熱交換させ
ているので、冷房時には回収熱によってヒートポンプシ
ステムの冷媒凝縮を促進させ、また暖房時には回収熱に
よってヒートポンプシステムの冷媒蒸発を促進させるこ
とができ、これにより放熱性能と吸熱性能を高めて冷・
暖房能力を向上できると共に、同一車内温度を維持する
ための動力エネルギーを低減してヒートポンプシステム
を高効率で運転させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプにより車
室内の冷房または暖房を行う車両用空気調和装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図４にはこの種従来の車両用空気調和装
置の全体構成を示してある。同図において、１は圧縮
機、２は四方弁、３は室外熱交換器、４は室内熱交換
器、５は冷房用の膨張弁、６は暖房用の膨張弁、７，８
は逆止弁、９は受液器であり、これら機器は冷媒管路に
より接続されて冷暖房兼用のヒートポンプシステムを構
成している。また、１０は空調ダクト、１１はブロアフ
ァン、１２は吸入空気切替用のダンパ、１３は車室、１
４は車室１３内の後部に設けられた換気通路であり、空
調ダクト１０内には上記の室内熱交換器４が配置されて
いる。
【０００３】この車両用空気調和装置は、ヒートポンプ
システムにおける四方弁２の切り替えによって車室１３
内の冷房と暖房を選択的に行うことができる。
【０００４】車室１３内の冷房を行う場合には四方弁２
を図中実線位置に切り替えればよく、圧縮機１から吐出
した冷媒は、図中実線矢印で示すように、四方弁２を介
して室外熱交換器３に流れ込み、さらに逆止弁７，受液
器９及び膨張弁５を介して室内熱交換器４に流れ込み、
四方弁２を介して圧縮機１に戻る。空調ダクト１０内で
はブロアファン１１による吸入空気と室内熱交換器４と
の間で熱交換が行われ、車室１３内には該室内熱交換器
４で冷却された空気が吹き出される。
【０００５】また、車室１３内の暖房を行う場合には四
方弁２を図中破線位置に切り替えればよく、圧縮機１か
ら吐出した冷媒は、図中破線矢印で示すように、四方弁
２を介して室内熱交換器４に流れ込み、さらに逆止弁
８，受液器９及び膨張弁６を介して室外熱交換器３に流
れ込み、四方弁２を介して圧縮機１に戻る。空調ダクト
１０内ではブロアファン１１による吸入空気と室内熱交
換器４との間で熱交換が行われ、車室１３内には該室内
熱交換器４で加熱された空気が吹き出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の車両用空気
調和装置では、換気通路１４を通じて車室１３内の汚れ
た空気を車外に排出できるようにしているが、換気時に
は空気のみならず該空気が持つ熱量も車外に排出されて
しまうため、この熱量を補うための運転がヒートポンプ
に課せられ動力エネルギーが嵩む問題点がある。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、換気分の空気が持つ熱量
を回収しこれを冷房時の冷媒凝縮または暖房時の冷媒蒸
発に用いることによって、ヒートポンプシステムの運転
効率及び能力の向上を図った車両用空気調和装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、冷・暖房運転を可能としたヒー
トポンプシステムと、車室内の空気を車外に排出するた
めの換気通路を備えた車両用空気調和装置において、上
記換気通路から車外に排出される換気分の空気が持つ熱
量を回収し、該回収熱を利用して上記ヒートポンプシス
テムにおける冷房時の冷媒凝縮または暖房時の冷媒蒸発
を行う排熱利用手段を設けた、ことを特徴としている。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の車両用
空気調和装置において、排熱利用手段が、換気通路に配
置された排熱回収熱交換器と、ヒートポンプシステムの
室外熱交換器にその冷媒用流路を並列接続された熱媒体
冷媒熱交換器と、該熱媒体冷媒熱交換器の熱媒体用流路
と排熱回収熱交換器とを結ぶポンプ介装の熱媒体管路と
から成る、ことを特徴としている。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載の車両用
空気調和装置において、排熱利用手段が、換気通路に配
置された排熱回収熱交換器と、ヒートポンプシステムの
室外熱交換器にその冷媒用流路を並列接続された熱媒体
冷媒熱交換器と、該熱媒体冷媒熱交換器の熱媒体用流路
と排熱回収熱交換器とを結ぶポンプ介装の熱媒体管路
と、熱媒体冷媒熱交換器の冷媒用流路への冷媒流入を制
御する電磁弁と、循環熱媒体温度を検出する手段と、外
気温度を検出する手段と、冷房時に熱媒体温度が外気温
度よりも低いときのみ上記電磁弁を開とする手段と、暖
房時に熱媒体温度が外気温度よりも高いときのみ上記電
磁弁を開とする手段とから成る、ことを特徴としてい
る。
【００１１】
【作用】請求項１の発明では、換気分の空気が持つ熱量
を回収し、冷房時には該回収熱を利用してヒートポンプ
システムにおける冷媒凝縮を促進させ、また暖房時には
該回収熱によってヒートポンプシステムにおける冷媒蒸
発を促進させることができる。
【００１２】請求項２の発明では、排熱回収熱交換器で
回収した熱を熱媒体に伝えてこれを熱媒体冷媒熱交換器
の熱媒体用流路に流通させ、室外熱交換器に流れ込む冷
媒の一部を熱媒体冷媒熱交換器の冷媒用流路に流通させ
ることにより、該熱媒体冷媒熱交換器における冷媒と循
環熱媒体との相互熱交換によって上記の冷媒凝縮と冷媒
蒸発の促進を行うことができる。
【００１３】請求項３の発明では、熱媒体冷媒熱交換器
の冷媒用流路への冷媒流入、即ち冷媒と循環熱媒体との
相互熱交換を、冷房時には熱媒体温度が外気温度よりも
低いときのみ実施し、また暖房時には熱媒体温度が外気
温度よりも高いときのみ実施できる。
【００１４】
【実施例】図１には本発明による車両用空気調和装置の
全体構成を示してある。尚、本実施例では図４に示した
従来例と構成を同じくする部分に同一符号を用いその説
明を省略する。
【００１５】同図において、１５は冷媒用流路１５ａと
熱媒体用流路１５ｂを備えた熱媒体冷媒熱交換器で、冷
媒用流路１５ａを室外熱交換器３の冷媒流路に並列に接
続されている。１６は電磁弁で、熱媒体冷媒熱交換器１
５の冷媒用流路と室外熱交換器３を結ぶ一方の冷媒管路
に介装され、その開閉により冷媒用流路１５ａへの冷媒
流入を制御する。
【００１６】１７は排熱回収熱交換器で、換気通路１４
に配置されている。この排熱回収熱交換器１７は熱媒体
管路Ｋを介して上記熱媒体冷媒熱交換器１５の熱媒体用
流路１５ｂに直列に接続されている。１８はポンプで、
上記熱媒体管路Ｋに介装され、排熱回収熱交換器１７と
熱媒体冷媒熱交換器１５の熱媒体用流路１５ｂとの間で
熱媒体、例えば水やブライン等を循環させる。
【００１７】１９は外気温度を検出する外気温センサ、
２０は上記熱媒体冷媒熱交換器１５の熱媒体用流路１５
ｂに流れ込む熱媒体の温度を検出する熱媒体温センサで
あり、サーモスタット等の温度スイッチまたはサーミス
タ等の温度検出素子から成る。
【００１８】図２には上記車両用空気調和装置における
熱媒体回路制御系の構成を示してある。同図において、
２１はマイクロコンピュータ構成の制御部、２２は上記
電磁弁１６に駆動電力を供給する駆動部である。制御部
２１は熱媒体回路制御のためのプログラムをメモリに格
納しており、外気温センサ１９及び熱媒体温センサ２０
の検出信号に基づき図３（ａ）（ｂ）に示すプログラム
フローに従って上記駆動部２２に電磁弁開閉のための制
御信号を送出する。
【００１９】本実施例の車両用空気調和装置は、従来の
ものと同様に、ヒートポンプシステムにおける四方弁２
の切り替えによって車室１３内の冷房と暖房を選択的に
行うことができる。ポンプ１８はヒートポンプシステム
の起動により作動を開始し起動停止まで連続作動する。
【００２０】車室１３内の冷房を行う場合には四方弁２
を図中実線位置に切り替えればよく、圧縮機１から吐出
した冷媒は、図中実線矢印で示すように、四方弁２を介
して室外熱交換器３に流れ込み、さらに逆止弁７，受液
器９及び膨張弁５を介して室内熱交換器４に流れ込み、
四方弁２を介して圧縮機１に戻る。空調ダクト１０内で
はブロアファン１１による吸入空気と室内熱交換器４と
の間で熱交換が行われ、車室１３内には該室内熱交換器
４で冷却された空気が吹き出される。このとき車室１３
内の汚れた空気は換気通路１４を通じて車外に排出され
るが、該換気分の空気が持つ熱量は排熱回収熱交換器１
７で回収され循環熱媒体に伝えられる。
【００２１】上記の冷房時に熱媒体温度Ｔｗが外気温度
Ｔａｍｂよりも低くなると、つまり循環熱媒体の温度Ｔ
ｗが冷媒凝縮に有効な温度域にあるときには、図３
（ａ）に示すように、電磁弁１６が開にされ、これによ
り圧縮機１からの吐出冷媒の一部が熱媒体冷媒熱交換器
１５の冷媒用流路１５ｂに流れ込み、該冷媒の凝縮が循
環熱媒体との相互熱交換によって促進される。一方、熱
媒体温度Ｔｗが外気温度Ｔａｍｂ以上になると、電磁弁
１６が閉にされ、熱媒体冷媒熱交換器１５の冷媒用流路
１５ｂへの冷媒流入が抑制されて循環熱媒体と冷媒との
相互熱交換が停止される。
【００２２】また、車室１３内の暖房を行う場合には四
方弁２を図中破線位置に切り替えればよく、圧縮機１か
ら吐出した冷媒は、図中破線矢印で示すように、四方弁
２を介して室内熱交換器４に流れ込み、さらに逆止弁
８，受液器９及び膨張弁６を介して室外熱交換器３に流
れ込み、四方弁２を介して圧縮機１に戻る。空調ダクト
１０内では、ブロアファン１１による吸入空気と室内熱
交換器４との間で熱交換が行われ、車室１３内には該室
内熱交換器４で加熱された空気が吹き出される。このと
き車室１３内の汚れた空気は換気通路１４を通じて車外
に排出されるが、該換気分の空気が持つ熱量は排熱回収
熱交換器１７で回収され循環熱媒体に伝えられる。
【００２３】上記の暖房時に熱媒体温度Ｔｗが外気温度
Ｔａｍｂよりも高くなると、つまり循環熱媒体の温度Ｔ
ｗが冷媒蒸発に有効な温度域にあるときには、図３
（ｂ）に示すように、電磁弁１６が開にされ、これによ
り膨張弁６を通過した冷媒の一部が熱媒体冷媒熱交換器
１５の冷媒用流路１５ｂに流れ込み、該冷媒の蒸発が循
環熱媒体との相互熱交換によって促進される。一方、熱
媒体温度Ｔｗが外気温度Ｔａｍｂ以下になると、電磁弁
１６が閉にされ、熱媒体冷媒熱交換器１５の冷媒用流路
１５ｂへの冷媒流入が抑制されて循環熱媒体と冷媒との
相互熱交換が停止される。
【００２４】このように、本実施例によれば、換気分の
空気が持つ熱量を排熱回収熱交換器１７にて回収し、冷
房時には該回収熱によってヒートポンプシステムにおけ
る冷媒凝縮を促進させ、また暖房時には該回収熱によっ
てヒートポンプシステムにおける冷媒蒸発を促進させる
ことができ、これにより放熱性能と吸熱性能を高めて冷
・暖房能力を向上できると共に、同一車内温度を維持す
るための動力エネルギーを低減してヒートポンプシステ
ムを高効率で運転させることができる。
【００２５】依って、少ない動力エネルギーでしかも高
効率でヒートポンプシステムを運転できることから、圧
縮機をモータにて駆動する電気自動車用の空気調和装置
として極めて有用であり、限られたエネルギーの中で車
室１３内の冷・暖房を良好に行うことができる。
【００２６】また、排熱回収熱交換器１７で回収した熱
を熱媒体冷媒熱交換器１５を用い熱媒体を媒介として冷
媒に伝えるようにしてあるので、配管及び回路構成を簡
単にでき、回収熱をロスなく有効利用することができ
る。
【００２７】さらに、熱媒体冷媒熱交換器１５における
循環熱媒体と冷媒の相互熱交換が、冷房時では熱媒体温
度Ｔｗが外気温度Ｔａｍｂよりも低いときのみ実施さ
れ、また暖房時では熱媒体温度Ｔｗが外気温度Ｔａｍｂ
よりも高いときのみ実施されるように電磁弁１６の開閉
を制御しているので、循環熱媒体が冷媒凝縮と冷媒蒸発
の夫々に有効な温度域にあるときのみ循環熱媒体と冷媒
との相互熱交換を的確に行って、回収熱による冷媒凝縮
と冷媒蒸発をより効果的に行うことができる。
【００２８】尚、ヒートポンプシステムとして四方弁を
用いたものを例示したが、該システムは四方弁と同等の
冷媒サイクル切り替えを複数の電磁弁によって行うもの
であってもよい。また、本発明は、ヒートポンプシステ
ムを有する種々の車両用空気調和装置に幅広く適用でき
同様の作用効果を発揮することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、換気分の空気が持つ熱量を回収し、冷房時には
該回収熱によってヒートポンプシステムにおける冷媒凝
縮を促進させ、また暖房時には該回収熱によってヒート
ポンプシステムにおける冷媒蒸発を促進させることがで
き、これにより放熱性能と吸熱性能を高めて冷・暖房能
力を向上できると共に、同一車内温度を維持するための
動力エネルギーを低減してヒートポンプシステムを高効
率で運転させることができる。依って、少ない動力エネ
ルギーでしかも高効率でヒートポンプシステムを運転で
きることから、圧縮機をモータにて駆動する電気自動車
用の空気調和装置として極めて有用であり、限られたエ
ネルギーの中で車室内の冷・暖房を良好に行うことがで
きる。
【００３０】請求項２の発明によれば、排熱回収熱交換
器で回収した熱を熱媒体冷媒熱交換器を用い熱媒体を媒
介として冷媒に伝えるようにしてあるので、配管及び回
路構成を簡単にでき、回収熱をロスなく有効利用するこ
とができる。他の効果は請求項１の発明と同様である。
【００３１】請求項３の発明によれば、熱媒体冷媒熱交
換器における循環熱媒体と冷媒の相互熱交換が、冷房時
では熱媒体温度が外気温度よりも低いときのみ実施さ
れ、また暖房時では熱媒体温度が外気温度よりも高いと
きのみ実施されるように電磁弁の開閉を制御しているの
で、循環熱媒体が冷媒凝縮と冷媒蒸発の夫々に有効な温
度域にあるときのみ循環熱媒体と冷媒との相互熱交換を
的確に行って、回収熱による冷媒凝縮と冷媒蒸発をより
効果的に行うことができる。他の効果は請求項１の発明
と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す車両用空気調和装置の
全体構成図
【図２】図１に示した車両用空気調和装置における熱媒
体回路制御系の構成図
【図３】熱媒体回路制御のフローチャート
【図４】従来例を示す車両用空気調和装置の全体構成図
【符号の説明】
１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…室内
熱交換器、５…冷房用の膨張弁、６…暖房用の膨張弁、
７，８…逆止弁、９…受液器、１０…空調ダクト、１１
…ブロアファン、１２…吸入空気切替用のダンパ、１３
…車室、１４…換気通路、１５…熱媒体冷媒熱交換器、
１５ａ…冷媒用流路、１５ｂ…熱媒体用流路、１６…電
磁弁、１７…排熱回収熱交換器、Ｋ…熱媒体管路、１８
…ポンプ、１９…外気温センサ、２０…熱媒体温セン
サ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷・暖房運転を可能としたヒートポンプ
    システムと、車室内の空気を車外に排出するための換気
    通路を備えた車両用空気調和装置において、 上記換気通路から車外に排出される換気分の空気が持つ
    熱量を回収し、該回収熱を利用して上記ヒートポンプシ
    ステムにおける冷房時の冷媒凝縮または暖房時の冷媒蒸
    発を行う排熱利用手段を設けた、 ことを特徴とする車両用空気調和装置。
  2. 【請求項２】 排熱利用手段が、 換気通路に配置された排熱回収熱交換器と、 ヒートポンプシステムの室外熱交換器にその冷媒用流路
    を並列接続された熱媒体冷媒熱交換器と、 該熱媒体冷媒熱交換器の熱媒体用流路と排熱回収熱交換
    器とを結ぶポンプ介装の熱媒体管路とから成る、 ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
  3. 【請求項３】 排熱利用手段が、 換気通路に配置された排熱回収熱交換器と、 ヒートポンプシステムの室外熱交換器にその冷媒用流路
    を並列接続された熱媒体冷媒熱交換器と、 該熱媒体冷媒熱交換器の熱媒体用流路と排熱回収熱交換
    器とを結ぶポンプ介装の熱媒体管路と、 熱媒体冷媒熱交換器の冷媒用流路への冷媒流入を制御す
    る電磁弁と、 循環熱媒体温度を検出する手段と、 外気温度を検出する手段と、 冷房時に熱媒体温度が外気温度よりも低いときのみ上記
    電磁弁を開とする手段と、 暖房時に熱媒体温度が外気温度よりも高いときのみ上記
    電磁弁を開とする手段とから成る、 ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
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