JPH0858358A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートポンプ式の車両用空気調和装置の暖房
性能を安定した状態で向上させる。 【構成】 インテークユニット１１とクーリングユニッ
ト１３の間にＰＴＣヒータ３０を設置して通過する空気
を加熱する。クーリングユニット１３の上流側にＰＴＣ
ヒータ３０を設置すると、エバポレータ２９に送られる
空気の温度差（温度変化）が小さくなり、エバポレータ
２９内を流通する冷媒が循環される冷凍サイクルの運転
状態が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気調和装置に
関し、特に、ヒートポンプシステムを利用した車両用空
気調和装置の暖房性能の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用空気調和装置における暖房
運転では、車室外熱交換器において外気と冷媒との熱交
換を行って冷媒を加熱し、この加熱された冷媒の熱を車
室内熱交換器において内気に放熱して、車室内暖房を行
っている。しかし、このようにして車室内暖房を行う
と、例えばコンプレッサの仕事量を一定とすると、外気
温の変化により車室外熱交換器での熱交換において冷媒
が吸熱する熱量が変化することとなり、安定した暖房性
能を得ることができなくなる。このような問題を解消す
る車両用空気調和装置として、図７に示されるようなヒ
ートポンプ式の車両用空気調和装置がある（特開平５−
２０１２４３号参照）。

【０００３】図示されるように、この車両用空気調和装
置は、車室外熱交換器１０１の他に、空気調和する空気
を流すダクトＤ内に第１車室内熱交換器１０３と第２車
室内熱交換器１０５とを有している。そして暖房運転時
には、切り換え手段１０７の流路切り換え動作により、
第１車室内熱交換器１０３を放熱器として使用すると共
に第２車室内熱交換器１０５を吸熱器として使用し、こ
れにより安定した暖房性能を得ている。なお、符号「１
０９」はファン、「１１１」はコンプレッサ、「１１
３」は膨脹弁である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の車両用空気調和装置では、安定した暖房性能
が得られる一方で、車室内暖房のための熱源が、第２車
室内熱交換器１０５において吸熱される熱エネルギと、
コンプレッサ１１１の仕事により冷媒に与えられるエネ
ルギとに限られていることから、車室内を急速に暖房す
る場合に必要となる高い暖房性能を得にくい。

【０００５】このような問題点に鑑みてなされた本発明
は、上記のような安定した暖房運転を行い得るヒートポ
ンプ式の車両用空気調和装置を、より急速な暖房を行い
得るものとすると共に急速暖房時における暖房性能を安
定して調節し得るようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の本発明は、車室内または車室外から
の空気を車室内に送風するファンを備えたインテークユ
ニットと、当該インテークユニットに接続され、前記フ
ァンから送り出された空気を流通冷媒と熱交換させて冷
却するエバポレータを備えるクーリングユニットと、当
該クーリングユニットに接続され、前記エバポレータを
通過した空気を流通冷媒との間で熱交換させて空気を加
熱するコンデンサと、当該コンデンサを通過しない空気
を通過させるバイパス通路と、前記エバポレータを通過
した空気のうち前記コンデンサを通過させる空気の割合
を調節するミックスドアと、前記コンデンサまたはバイ
パス通路を通過した空気を車室内に配風する空調風吹出
し口とを備えるヒータユニットとからなる車両用空気調
和装置において、前記ファンから送り出し後、前記エバ
ポレータに送風される前に空気を加熱するＰＴＣヒータ
を、前記ファンと前記エバポレータの間に設置したこと
を特徴とする車両用空気調和装置である。

【０００７】また上記目的を達成するための請求項２に
記載の本発明は、前記ＰＴＣヒータを隣接して設置され
る複数のユニットより構成し、当該複数のＰＴＣヒータ
ユニットのうちの少なくとも１つのＰＴＣヒータユニッ
トの中心位置を、前記ＰＴＣヒータを設置する位置にお
ける単位面積当たりの空気流量が最大となる主流部側に
ずらして設置することにより、当該主流部の空気が当該
ずらして設置されたＰＴＣヒータユニットを通過するよ
うにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気
調和装置である。

【０００８】

【作用】ファンから送り出された空気を、エバポレータ
に送風される前に、ＰＴＣヒータにより加熱するので、
エバポレータに送風される空気の温度が安定し、暖房能
力の調整が容易になる。

【０００９】また、ＰＴＣヒータを複数のユニットによ
り構成して、そのうちの少なくとも１つのＰＴＣヒータ
ユニットを、ＰＴＣヒータ設置位置における単位面積当
たりの空気流量が最大となる主流領域側に配置すると、
主流領域の空気がＰＴＣヒータにより確実に加熱され
る。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係る車両用空気調和装置の一
実施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明
に係る実施例の車両用空気調和装置を示す概略構成図で
ある。

【００１１】図１に示されるように、本実施例の車両用
空気調和装置は、インテークユニット１１とクーリング
ユニット１３とヒータユニット１５とからなっている。
このうちインテークユニット１１には、外気を導入する
外気取入口２１と、車室内気を循環させるために内気を
取入れる内気取入口２３とが設けられている。また、イ
ンテークユニット１１には、いずれの取入口から空気を
取入れるかを選択するインテークドア２５が設けられて
おり、このドア２５を動作させることにより、いずれか
一方、あるいは両方の取入口２１，２３からインテーク
ユニット１１内に空気を取入れることができる。さら
に、インテークユニット１１には、モータ（図示せず）
などの駆動手段により駆動されるファン２７が設けられ
ている。これにより、上記取入口２１，２３から取入れ
られた空気は、下流側のクーリングユニット１３に送風
される。

【００１２】インテークユニット１１に接続されるクー
リングユニット１３内には、図示しない冷凍サイクルを
循環する冷媒が流通されるエバポレータ２９が設けられ
ている。したがって、インテークユニット１１からクー
リングユニット１３内に送られた空気は、エバポレータ
２９を通過する際、冷媒との間で熱交換され冷却され
る。

【００１３】このようなインテークユニット１１とクー
リングユニット１３との接続部には、電気エネルギによ
り空気を加熱するＰＴＣ（Positive Temperature Coeff
icient）ヒータ３０が設置されている。このようにする
と、エバポレータ２９に送られる空気は、エバポレータ
２９に送られる前に、ＰＴＣヒータ３０により一旦暖め
られることとなる。したがって、エバポレータ２９の外
周面に結露した水滴が凍結することを防止できる。

【００１４】ＰＴＣヒータ３０は、図２に示されるよう
に、５つのＰＴＣヒータパネル３１を一列に並べられて
なるＰＴＣヒータユニット３２ａ〜３２ｄを４列配置し
てなるものである。

【００１５】そして、これらのＰＴＣヒータユニット３
２ａ〜３２ｄのうち、図２において下側に位置する第３
および第４ＰＴＣヒータユニット３２ｃ，３２ｄは、上
側に位置する第１および第２ＰＴＣヒータユニット３２
ａ，３２ｂに対して、ユニットの長手方向外周側（図２
および図３における矢印Ａ側）にずれた位置に設置され
ている。このように、第３および第４ＰＴＣヒータユニ
ット３２ｃ，３２ｄをインテークユニット１１の外周側
にずらして設置すると、各ＰＴＣヒータユニット３２ａ
〜３２ｄに電力を供給する配線を保持するハーネス５０
を小さなスペースでひとまとめにすることができる。し
たがって通気抵抗が小さくなる。なお、ハーネス５０
の、ＰＴＣヒータユニット３２ａ〜３２ｄとの接続部
は、ＰＴＣヒータユニット３２ａ〜３２ｄに取り付けら
れる金属製の保持部材５２に、カシメにより固定されて
いる。したがって、隣接するハーネス５０が相互に接触
して短絡するようなことを防止することができる。

【００１６】また、第３および第４ＰＴＣヒータユニッ
ト３２ｃ，３２ｄをインテークユニット１１の外周側
（つまり矢印Ａ側）にずらして設置すると、通過する空
気に対する通気抵抗を小さくすることができる。すなわ
ち、遠心作用により空気に速度エネルギを与えるファン
２７では、図４に示されるインテークユニット出口部１
１ａ（図３参照）における空気の流速分布から解るよう
に、インテークユニット１１内で回転するファン２７か
ら送り出された空気の主流部Ｍは、インテークユニット
１１の外周側（矢印Ａ側）に偏る。このようなことか
ら、図４に示されるように、第３および第４ＰＴＣヒー
タユニット３２ｃ，３２ｄの位置を外周側（矢印Ａ側）
にずらすと、流速が最も速い主流部Ｍの空気は、ＰＴＣ
ヒータ３０の周囲のフレーム３０ｆに衝突することな
く、確実にＰＴＣヒータパネル３１の部分を通過するよ
うになり、通気抵抗が小さくなる。

【００１７】また、図５は、ＰＴＣヒータユニットと電
源との接続状態を示す回路図である。図示されるよう
に、ＰＴＣヒータユニットはそれぞれ並列に設置されて
おり、第１〜第３スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３をオン・オ
フすることにより、通電されるＰＴＣヒータユニット３
２ａ〜３２ｄを選択し、ＰＴＣヒータの出力レベルを３
段階（強、中、弱）に調節できるようになっている。

【００１８】そして本実施例では、出力レベルが最小の
“弱”の場合には第２スイッチＳ２のみをオンにし、
“中”の場合にはさらに第３スイッチＳ３をオン状態に
し、“強”の場合には第１〜第３の全てのスイッチＳ１
〜Ｓ３がオン状態にしている。このように、本実施例で
は、通過する空気の主流部Ｍに近いＰＴＣヒータユニッ
トから順に通電してＰＴＣヒータ３０の出力を調節する
ようになっているので、主流部Ｍの空気を確実に加熱す
ることができる。この結果、ＰＴＣヒータ３０による効
率的な空気の加熱が行われる。なお、各レベルにおける
出力（呼び出力）は、この実施例では弱い方から順に、
５００Ｗ、１ｋＷ、２ｋＷである。また、ここでの出力
とは、呼び出力のことであり、各ＰＴＣヒータユニット
の実際の出力は、通過する空気の温度（吸気温度）に応
じて、約４００Ｗ（通過空気温度が３０℃時）〜約５０
０Ｗ（通過空気温度が−２０℃時）まで変化する。

【００１９】さらに、ＰＴＣヒータ３０は、周知のよう
に雰囲気温度の変化により発熱量が変化する特性を有し
ている。つまり、クーリングユニット１３に送風される
空気の温度が比較的低い場合には発熱量が増加し、逆に
空気の温度が比較的高くなると発熱量が減少する（図６
参照）。したがって、例えばＰＴＣヒータ３０に、出力
レベルを一定として異なる温度の空気を交互に通過させ
た（空気の温度変化を大きくした）場合、ＰＴＣヒータ
３０通過後における空気の温度差（温度変化）は、通過
前に比較して小さくなる。このようにしてエバポレータ
２９に送られる空気の温度差（温度変化）を小さくする
と、冷凍サイクルの運転をより安定したものとすること
ができる。以上がＰＴＣヒータ３０の説明である。

【００２０】そして、クーリングユニット１３には、エ
バポレータ２９を通過して冷却された空気が送られるヒ
ータユニット１５が接続されている。ヒータユニット１
５内には、冷凍サイクル内を循環する冷媒が流通される
サブコンデンサ（コンデンサ）３５が設けられており、
サブコンデンサ３５を通過した空気は冷媒との間での熱
交換されて加熱される。図１に示されるようにサブコン
デンサ３５は、ヒータユニット１５の一側面に偏った位
置配置されており、この結果、サブコンデンサ３５の傍
らには、サブコンデンサ３５を迂回するバイパス通路３
７が形成される。サブコンデンサ３５を通過する空気と
バイパス通路３７を通過する空気の割合は、サブコンデ
ンサ３５の上流側に回動自在に設置されるミックスドア
３９を回動させることにより調節される。なお、ミック
スドア３９の回動位置は、例えば本実施例では、車室内
のコントロールパネルなどに設けられる温度調節レバー
（図示せず）により調節されている。

【００２１】そしてサブコンデンサ３５の下流側には混
合室４１が形成されており、この混合室４１において調
和された空気は、ヒータユニット１５のケースに設けら
れる例えばベントダクト吹出口４３ａ，４３ｂなどの吹
出口より車室内に吹出される。

【００２２】次に、作用を説明する。実施例の車両用空
気調和装置において、モータなどの駆動手段によりファ
ン２７を稼動させると、外気取入口２１または／および
内気取入口２３からインテークユニット１１内に導入さ
れた空気がＰＴＣヒータ３０に送られる。ＰＴＣヒータ
３０に送られた空気は、ここを通過する際に加熱され、
その後エバポレータ２９に送られる。

【００２３】このように、ＰＴＣヒータ３０により先に
加熱した後、空気をエバポレータ２９に送るようにする
と、エバポレータ２９の外周に結露した水滴が凍結する
ことを防止できる。また、空気をＰＴＣヒータ３０によ
り先に加熱すると、エバポレータ２９に送られる空気の
温度差（温度変化）を小さくすることができるので、冷
凍サイクルの運転をより安定させることができる。

【００２４】そして、第３および第４ＰＴＣヒータユニ
ット３２ｃ，３２ｄが、インテークユニット１１の外周
側（つまり矢印Ａ側）にずれた位置に設置されているの
で、流通する空気のうちの主流部Ｍの空気が確実にＰＴ
Ｃヒータ３０の部分を通過することとなり、通気抵抗を
小さくすることができる。

【００２５】さらに、ＰＴＣヒータ３０の電源回路には
複数のスイッチＳ１〜Ｓ３が設置されているので、出力
レベルを切替えてＰＴＣヒータ３０の出力を調節して吹
出口から吹出される空気の温度を所望の温度に調節する
ことができる。特に、いずれの出力レベルに切替えて
も、主流部Ｍの空気が通過する第３ＰＴＣヒータユニッ
ト３２ｃは常に通電されることとなるので、通過する空
気をより効率的に加熱することができる。

【００２６】このようにＰＴＣヒータ３０において加熱
された後エバポレータに送られた空気は、ここで冷却さ
れ、その後、ヒータユニット１５に送られる。ヒータユ
ニット１５には、ミックスドア３９が設置されており、
ヒータユニット１５に送られた空気は、ミックスドア３
９の開度に応じた割合でサブコンデンサ３５側とバイパ
ス通路３７側とに分流される。なおミックスドア３９を
調節することにより、いずれか一方の側にのみ空気を流
すようにすることも可能である。サブコンデンサ３５側
とバイパス通路３７側とに分流された空気は、その後、
混合室４１で混合された後、ベントダクト吹出口４３
ａ，４３ｂなどの吹出口より車室内に吹出される。

【００２７】なお、本実施例の車両用空気調和装置は、
本発明を明確に説明するための一実施例であり、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で種々改変することができる。
例えば、ＰＴＣヒータユニット３２ａ〜３２ｄの数は４
つに限られるものではない。また各ＰＴＣヒータユニッ
ト３２ａ〜３２ｄを構成するＰＴＣヒータパネル３１の
数も５つにかぎられるものではなく、各ＰＴＣヒータユ
ニット３２ａ〜３２ｄを構成するＰＴＣヒータパネル３
１の数はそれぞれ異なっていてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、エバポ
レータに送られる空気は、その前に、ＰＴＣヒータによ
り加熱されるので、エバポレータの外周に結露した水滴
が凍結することを防止できる。

【００２９】また、ＰＴＣヒータで加熱することによ
り、エバポレータに送られる空気の温度差（温度変化）
が小さくなるので、エバポレータ内を流通する冷媒が循
環する冷凍サイクルの運転をより安定したものとするこ
とができる。

【００３０】そして、ＰＴＣヒータユニットの少なくと
も１つをずらして設置したので、流通する空気のうちの
主流部の空気が確実にＰＴＣヒータの部分を通過するこ
ととなり、通気抵抗が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施例の車両用空気調和装置を
示す概略構成図である。

【図２】 ＰＴＣヒータを示す正面図である。

【図３】 インテークユニットを示す斜視図である。

【図４】 （Ａ）は図３における矢印Ｂ方向の矢視図を
用いてインテークユニット出口部における空気の単位時
間当たりの流量の分布を示す図であり、（Ｂ）は図２に
正面図が示されているＰＴＣヒータヒータの背面を示す
図である。

【図５】 ＰＴＣヒータユニットと電源との接続を示す
回路図である。

【図６】 通過する空気の温度により変化するＰＴＣヒ
ータの出力の変化を、各レベルについてそれぞれ示すグ
ラフである。

【図７】 従来の車両用空気調和装置を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１１…インテークユニット、 １３…クーリングユニット、 １５…ヒータユニット、 ２７…ファン、 ２９…エバポレータ、 ３０…ＰＴＣヒータ、 ３５…サブコンデンサ（コンデンサ）、 ３９…ミックスドア、 ４３ａ，４３ｂ…ベントダクト吹出口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車室内または車室外からの空気を車室内に
   送風するファン(27)を備えたインテークユニット(11)
   と、 当該インテークユニット(11)に接続され、前記ファン(2
   7)から送り出された空気を流通冷媒と熱交換させて冷却
   するエバポレータ(29)を備えるクーリングユニット(13)
   と、 当該クーリングユニット(13)に接続され、前記エバポレ
   ータ(29)を通過した空気を前記流通冷媒との間で熱交換
   させて空気を加熱するコンデンサ(35)と、当該コンデン
   サ(35)を通過しない空気を通過させるバイパス通路(37)
   と、前記エバポレータ(29)を通過した空気のうち前記コ
   ンデンサ(35)を通過させる空気の割合を調節するミック
   スドア(39)と、前記コンデンサ(35)またはバイパス通路
   (37)を通過した空気を車室内に配風する空調風吹出口(4
   3a,43b) とを備えるヒータユニット(15)とからなる車両
   用空気調和装置において、 前記ファン(27)から送り出し後、前記エバポレータ(29)
   に送風される前に空気を加熱するＰＴＣヒータ(30)を、
   前記ファン(27)と前記エバポレータ(29)の間に設置した
   ことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 【請求項２】前記ＰＴＣヒータ(30)を隣接して設置され
   る複数のユニット(32a〜32d)より構成し、当該複数のＰ
   ＴＣヒータユニット(32a〜32d)のうちの少なくとも１つ
   のＰＴＣヒータユニット(32c) の中心位置を、前記ＰＴ
   Ｃヒータ(30)を設置する位置における単位面積当たりの
   空気流量が最大となる主流部(M) 側にずらして設置する
   ことにより、当該主流部(M) の空気が当該ずらして設置
   されたＰＴＣヒータユニット(32c) を通過するようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装
   置。