JPH09169207A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブライン回路を利用して車室内側熱交換器を
冷却或いは加熱することにより車室内を冷暖房する構成
において、車室内側熱交換器を大形化することなく熱交
換効率を高める。 【解決手段】 冷凍サイクル回路１の作動状態で冷媒−
ブライン熱交換器８が冷却される。ブライン回路２の作
動状態でダクト１０内のブライン用熱交換器１１と冷媒
−ブライン熱交換器８との間で熱交換が行われてブライ
ン用熱交換器１１が冷却される。温水回路３の作動状態
でダクト１０内の温水用熱交換器１３が加熱される。こ
こで、ブライン用熱交換器１１及び温水用熱交換器１３
には切替弁１４，１５が接続されており、制御装置２２
は、最大冷房が設定されたときは、切替弁１４，１５を
切替えることによりブライン回路２のブライン（冷媒）
をブライン用熱交換器１１に加えて温水用熱交換器１３
にも与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブライン回路を利
用して車室内側熱交換器を冷却或いは加熱することによ
り車室内を冷暖房する車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般の車両では、冷房用にＨ
ＦＣ１３４ａを用いた冷凍サイクル回路を備えると共
に、暖房用にエンジンの排熱を利用した温水回路を備
え、それらの装置を適宜作動することにより、車室内を
空調するようにしている。また、電気自動車では、車両
駆動用エンジンを持たないため、暖房用として冷凍サイ
クル回路をヒートポンプサイクル回路として構成するこ
とで対応するようにしている。

【０００３】これらの冷凍サイクル回路（ヒートポンプ
サイクル回路）を使用した空調装置に対して、地球温暖
化防止等の環境保護面から冷凍サイクル回路用にＨＦＣ
１３４ａ等の人工的な冷媒の使用を止めて、自然冷媒を
冷凍サイクル回路に用いることを推奨する動きが最近活
発化している。自然冷媒としては、特に冷凍効率の観点
からＲ２９０（プロパン）、Ｒ６００（ブタン）等の可
燃性の冷媒が注目されている。

【０００４】この種のＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒
は、ＨＦＣ１３４ａに対して地球温暖化係数も低く、冷
凍効率も優れているといった理想的な冷媒であるものの
可燃性を有することから、車室内側熱交換器の冷却用冷
媒として使用した場合には、車室内に可燃性冷媒が漏洩
充満して爆発する危険性があり、そのための安全対策を
施す必要がある。この対策としては、車室外において冷
凍サイクル回路とブライン回路との間で熱交換を行い、
そのブライン回路により車室内側熱交換器を冷却するこ
とにより車室内を空調する構成が考えられている。

【０００５】図１７はブライン回路を利用した車両用空
調装置の一例を示している。この図１７において、空調
装置は、冷凍サイクル回路１、ブライン回路２及び温水
回路３から構成されている。冷凍サイクル回路１は、コ
ンプレッサ４、コンデンサとして機能する熱交換器５、
レシーバ６、膨張弁７、エバポレータとして機能する冷
媒−ブライン熱交換器８を備えて構成されており、コン
プレッサ４の駆動に応じてコンデンサ５において気化冷
媒を液化してレシーバ６に貯留すると共に、その液冷媒
を膨張弁７により霧化して冷媒−ブライン熱交換器８に
供給することにより当該冷媒−ブライン熱交換器８を冷
却するようにしている。

【０００６】ブライン回路２は、ポンプ９、ダクト１０
内に配設されたブライン用熱交換器１１、冷媒−ブライ
ン熱交換器８から構成されており、それらの機器をブラ
イン（例えばエチレングリコール）が循環することによ
り、冷媒−ブライン熱交換器８とブライン用熱交換器１
１との間で熱交換が行われるようになっている。従っ
て、冷凍サイクル回路１により冷媒−ブライン熱交換器
８が冷却されると、ブライン回路２においてブライン用
熱交換器１１が冷却されるので、ブライン用熱交換器１
１を通じた送風により車室内に冷気を送風することがで
きる。

【０００７】一方、温水回路３は、ポンプ１２及びダク
ト１０内に配設された温水用熱交換器１３から構成され
ており、その温水用熱交換器１３に高温流体としてエン
ジンの冷却水（エチレングリコール）を供給することに
より当該温水用熱交換器１３を加熱するようになってい
る。従って、温水用熱交換器１３を通じた送風により車
室内に暖気を送風することができる。

【０００８】この場合、冷凍サイクル回路１、ブライン
回路２及び温水回路３を作動させた状態では、ブライン
用熱交換器１１が加熱されると共に温水用熱交換器１３
が冷却されるので、それらの熱交換器１１，１３を通じ
た送風により車室内に除湿された空調風を送風すること
ができる。

【０００９】また、最大冷房時には、冷凍サイクル回路
１及びブライン回路２のみを作動させることにより、ブ
ライン用熱交換器１１のみを有効化させ、以て車室内を
急速冷房することができる。また、最大暖房時には、温
水回路３のみを作動させることにより、温水用熱交換器
１３のみを有効化させ、以て車室内を急速暖房すること
ができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成のものでは、ブライン回路２と温水回路３とは独
立して構成されているので、最大冷房時にはブライン用
熱交換器１１のみで熱交換し、最大暖房時は温水用熱交
換器１３のみで熱交換を行うようにしている。このた
め、最大冷房時及び最大暖房時の熱交換効率が低く、熱
交換率を高めるには熱交換器１１，１３を大形化する必
要がある。

【００１１】特に、ブライン用熱交換器１１について
は、一般の車両用空調装置の車室内側熱交換器が空気−
冷媒熱交換であるのに対して、空気−ブライン熱交換で
あり熱交換効率が低いので、ブライン用熱交換器１１の
大形化を図る必要があり、全体が大形化するという問題
がある。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ブライン回路を利用して車室内側熱交
換器を冷却或いは加熱することにより車室内を冷暖房す
る構成において、車室内側熱交換器を大形化することな
く熱交換効率を高めることができる車両用空調装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、制御手段は、最大冷房時は切替手段により第２の車
室内側熱交換器をブライン回路に接続した状態で冷凍サ
イクル回路及びブライン回路を作動させる。これによ
り、ブライン回路のブラインが第２の車室内側熱交換器
にも供給されて第１の車室内側熱交換器に加えて第２の
車室内側熱交換器も冷却されるので、第１及び第２の車
室内側熱交換器を通じた送風により車室内を急速冷房す
ることができる。

【００１４】請求項２の発明によれば、制御手段は、最
大暖房時は切替手段により第１の車室内側熱交換器を温
水回路に接続した状態で温水回路を作動させる。これに
より、温水回路の高温流体が第１の車室内側熱交換器に
も供給されて第２の車室内側熱交換器に加えて第１の車
室内側熱交換器も加熱されるので、第１及び第２の車室
内側熱交換器を通じた送風により車室内を急速暖房する
ことができる。

【００１５】請求項３の発明によれば、制御手段は、最
大暖房時はヒートポンプサイクル回路、ブライン回路及
び温水回路を作動させる。これにより、ヒートポンプサ
イクル回路により車室外側熱交換器が加熱されると共
に、ブライン回路により車室外側熱交換器と第１の車室
内側熱交換器とが熱交換されるので、第１の車室内側熱
交換器が加熱される。また、温水回路により第２の車室
内側熱交換器が加熱される。従って、第１及び第２の車
室内側熱交換器を通じた送風により車室内を急速暖房す
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を図１
乃至図１２を参照して説明するに、従来例を説明するた
めの図１７と同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、異なる部分について符号を付して説明する。尚、本
実施例では、冷媒−ブライン熱交換器８が本発明でいう
車室外側熱交換器に相当し、ブライン用熱交換器１１が
第１の車室内側熱交換器に相当し、温水用熱交換器１３
が第２の車室内側熱交換器に相当する。ダクト１０内に
配設されたブライン用熱交換器１１及び温水用熱交換器
１３の流入側及び流出側には切替手段としての流入側切
替弁１４及び流出側切替弁１５が夫々設けられている。

【００１７】図２乃至図４は流入側切替弁１４を示して
いる。これらの図２乃至図４において、流入側切替弁１
４は、第１の流入路１６及び第２の流入路１７が切替室
１８を介して第１の流出路１９及び第２の流出路２０と
接続されて構成されている。切替室１８には仕切板２１
が回転可能に設けられており、通常においては仕切板２
１が中立位置に位置していることにより第１の流入路１
６が第１の流出路１９に接続され、第２の流入路１７が
第２の流出路２０に接続されている。また、図５に示す
ように仕切板２１が中立位置から回転した状態では、第
１及び第２の流入路１６及び１７の何れか一方が第１及
び第２の流出路１９及び２０と接続される。

【００１８】一方、図６は流出側切替弁１５を示してい
る。この図６において、流出側切替弁１５は、流入側切
替弁１４に対して第１及び第２の流入路１６及び１７と
第１及び第２の流出路１９及び２０との関係が逆となる
ように構成されている。つまり、流出側切替弁１５にお
いては、流入側切替弁１４の第１及び第２の流出路１９
及び２０が第１及び第２の流入路１６´及び１７´に設
定され、流入側切替弁１４の第１及び第２の流入路１６
及び１７が第１及び第２の流出路１９´及び２０´に設
定されている。

【００１９】ここで、流入側切替弁１４においては、第
１の流入路１６が冷媒−ブライン熱交換器８のブライン
流出側と接続され、第１の流出路１９がブライン用熱交
換器１１のブライン流入側と接続されていると共に、第
２の流入路１７がエンジンの冷却水流出側と接続され、
第２の流出路２０が温水用熱交換器１３の温水流入側と
接続されている。

【００２０】また、流出側切替弁１５においては、第１
の流入路１６´がブライン用熱交換器１１の流出側と接
続され、第１の流出路１９´が冷媒−ブライン熱交換器
８の流入側と接続されていると共に、第２の流入路１７
´が温水用熱交換器８の温水流出側と接続され、第２の
流出路２０´がエンジンの冷却水流入側と接続されてい
る。

【００２１】そして、制御手段としての制御装置２２
は、上記構成の冷凍サイクル回路１、ブライン回路２、
温水回路３、流入側切替弁１４及び流出側切替弁１５の
動作を制御するようになっている。

【００２２】次に、上記構成の作用について説明する。
図７は制御装置２２の冷房運転時の判断動作を簡単に示
している。この図７において、制御装置２２は、冷房運
転が設定されたときは、必要冷房能力を判定する。

【００２３】このとき、制御装置２２は、必要冷房能力
は小さいと判定した場合は、流入側切替弁１４及び流出
側切替弁１５の仕切板２１を中立位置に切替えた状態で
冷凍サイクル回路１及びブライン回路２を作動させると
共に温水回路３を停止する。この場合、ブライン回路１
と温水回路３とは分離されているので、ブライン用熱交
換器１１のみにブラインが供給されて当該ブライン用熱
交換器１１の温度が低下する。従って、ダクト１０を通
じて送風される空気はブライン用熱交換器１１により冷
却されるので、車室内に冷気を送風することができる。

【００２４】ところで、冷房時においてはブライン用熱
交換器１１のみでダクト１０を通過する空気を冷却する
ようにしているので、最大冷房時には車室内に送風する
空気を十分に冷却することができない虞がある。そこ
で、本実施例では、制御装置２２は、必要冷房能力は最
大であると判定した場合は、図５に示すように流入側切
替弁１４及び流出側切替弁１５の仕切板２１の位置を切
替えることにより温水用熱交換器１３をブライン回路２
に接続した状態で冷凍サイクル回路１及びブライン回路
２を作動させると共に温水回路３を停止するようになっ
ている。

【００２５】これにより、図８に示すようにブライン用
熱交換器１１に加えて温水用熱交換器１３にもブライン
が供給されるので、ブライン用熱交換器１１及び温水用
熱交換器１３の温度が低下する。従って、ダクト１０を
通じて送風される空気はブライン用熱交換器１１及び温
水用熱交換器１３により冷却されるので、車室内に十分
に冷却された冷気を送風することができ、以て車室内を
急速冷房することができる。

【００２６】一方、図９は制御装置２２の暖房運転時の
判断動作を簡単に示している。この図９において、制御
装置２２は、暖房運転が指令されたときは、除湿（除湿
暖房）が指令されたか否かを判定する。この場合、除湿
暖房が指令されたときは、流入側切替弁１４及び流出側
切替弁１５の仕切板２１を中立位置に切替えることによ
りブライン回路２と温水回路３とを切離した状態で冷凍
サイクル回路１及びブライン回路２並びに温水回路３を
作動させる。すると、図１０に示すようにブライン用熱
交換器１１にブラインが供給されると共に、温水用熱交
換器１３に高温のエンジン冷却水が供給される。

【００２７】これにより、ブライン用熱交換器１１の温
度が低下すると共に温水用熱交換器１３の温度が上昇す
る。従って、ダクト１０を通じて送風される空気はブラ
イン用熱交換器１１により一旦冷却されてから温水用熱
交換器１３により加熱されるので、車室内に乾燥した暖
気を送風することができる。

【００２８】また、制御装置２２は、除湿不要時には必
要暖房能力を判定し、必要暖房能力が小さいと判定した
ときは、流入側切替弁１４及び流出側切替弁１５を中立
位置に切替えた状態で冷凍サイクル回路１及びブライン
回路２を停止すると共に温水回路３を作動させる。する
と、図１１に示すように温水用熱交換器１３に高温のエ
ンジン冷却水が供給されるので、温水用熱交換器１３の
温度が上昇する。従って、ダクト１０を通じて送風され
る空気は温水用熱交換器１３により加熱されるので、車
室内に暖気を送風することができる。

【００２９】ところで、暖房時においては温水用熱交換
器１３のみでダクト１０を通じて送風される空気を加熱
するようにしているので、最大暖房時には車室内に送風
する空気を十分に加熱することができない虞がある。そ
こで、本実施例では、制御装置２２は、除湿不要時にお
いて必要暖房能力が最大であると判定した場合は、ブラ
イン用熱交換器１１を温水回路３に接続した状態で冷凍
サイクル回路１及びブライン回路２を停止すると共に温
水回路３を作動させる。

【００３０】これにより、図１２に示すように温水回路
３の温水は温水用熱交換器１３に加えてブライン用熱交
換器１１に供給されるので、ブライン用熱交換器１１及
び温水用熱交換器１３の温度が上昇する。従って、ダク
ト１０を送風される空気はブライン用熱交換器１１及び
温水用熱交換器１３により加熱されるので、車室内に十
分に加熱された高温の暖気を送風することができ、以て
車室内を急速暖房することができる。

【００３１】尚、最大冷房時においては温水用熱交換器
１３がブライン回路２に接続されることから、温水用熱
交換器１３に残留していたエンジン冷却水がブラインと
混合するが、ブラインとエンジン冷却水とは両方ともエ
チレングリコールであるので、両方が混合するにしても
支障を招じることはない。このことは、最大暖房時にお
いても同一である。

【００３２】上記構成のものによれば、冷凍サイクル回
路１及びブライン回路２の動作に応じてダクト１０内の
ブライン用熱交換器１１を冷却すると共に、温水回路３
の動作に応じてダクト１０内の温水用熱交換器１３を加
熱する構成において、最大冷房時には流入側切替弁１４
及び流出側切替弁１５によりブライン回路２のブライン
をブライン用熱交換器１１に加えて温水用熱交換器１３
にも供給することにより両方の熱交換器１１，１３を冷
却すると共に、最大暖房時には流入側切替弁１４及び流
出側切替弁１５により温水回路３のエンジン冷却水を温
水用熱交換器１３に加えてブライン用熱交換器１１にも
供給することにより両方の熱交換器１１，１３を加熱す
るようにしたので、最大冷房時及び最大暖房時に熱交換
器１１，１３とダクト１０を通過する空気との熱交換効
率を高めることができる。従って、ブライン回路と温水
回路とが独立していることにより最大冷房時及び最大暖
房時の熱交換効率が低い従来例のものと違って、熱交換
器１１，１３を大形化することなく車室内を短時間で急
速冷房或いは急速暖房することができる。

【００３３】この場合、従来の構成に流入側切替弁１４
及び流出側切替弁１５を付加するだけで実施することが
できるので、コストが大幅に上昇することなく実施する
ことができる。

【００３４】図１３及び図１４は本発明の第２実施例を
示している。この第２実施例は、第１実施例の冷凍サイ
クル回路１に代えてヒートポンプサイクル回路２３を設
けたことを特徴とする。即ち、ヒートポンプサイクル回
路２３は、四方弁３０の切替えに応じて第１実施例に示
した冷凍サイクル回路１の冷媒−ブライン熱交換器８を
コンデンサとして機能させ、熱交換器５をエバポレータ
として機能させるように構成されており、その状態で冷
媒−ブライン熱交換器８に高温のブラインが供給される
ことにより当該冷媒−ブライン熱交換器８が加熱される
ようになっている。

【００３５】これにより、ヒートポンプサイクル回路２
３及びブライン回路２の作動状態では、冷媒−ブライン
熱交換器８とダクト１０内のブライン用熱交換器１１と
の熱交換が行われるので、ブライン用熱交換器１１の温
度が上昇する。

【００３６】ここで、制御装置２２は、必要暖房能力が
最大であると判定した場合は、図１４に示したように流
入側切替弁１４及び流出側切替弁１５を中立位置に切替
えた状態でヒートポンプサイクル回路２３，ブライン回
路２及び温水回路３を作動させる。これにより、ヒート
ポンプサイクル回路２３の作動により冷媒−ブライン熱
交換器８が加熱されるので、ブライン回路２の作動によ
りブライン用熱交換器１１が加熱される。また、温水回
路３の作動により温水用熱交換器１３も加熱される。従
って、ブライン用熱交換器８及び温水用熱交換器１３の
両方の温度が上昇するので、ブライン用熱交換器８及び
温水用熱交換器１３を通じた送風により車室内を急速暖
房することができる。

【００３７】この第２実施例によれば、ヒートポンプサ
イクル回路２３によりブライン用熱交換器１１を加熱す
ると共に、温水回路３により温水用熱交換器１３を加熱
するようにしたので、エンジンの冷却水の温度が低い場
合であっても、ブライン用熱交換器１１によりダクト１
０を通過する空気を加熱することができる。従って、エ
ンジンの暖機運転中、或いは外気温度が低くてエンジン
の冷却水の温度が低い状態が継続する場合であっても、
車室内を急速暖房することができる。

【００３８】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、次のように変形または拡張できる。切替弁とし
ては、図１５に示すように切替室２４の内部に直動する
弁２５を設け、その弁２５の切替位置に応じて、図１６
に示すように第１及び第２の流入路２６及び２７と第１
及び第２の流通路２８及び２９との接続を切替えるよう
にしてもよい。切替弁を、図１７に示すように電磁弁の
組合わせにより構成するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体の概略構成図

【図２】流入側切替弁を示す横断平面図

【図３】流入側切替弁を示す縦断側面図

【図４】流入側切替弁を示す縦断正面図

【図５】流入側切替弁の切替状態で示す図２相当図

【図６】流出側切替弁の切替状態で示す図２相当図

【図７】制御装置の冷房運転時の判断内容を示す図

【図８】最大冷房時における切替弁の切替状態を示す模
式図

【図９】制御装置の冷房運転時の判断内容を示す図

【図１０】除湿暖房時の状態を示す図９相当図

【図１１】通常暖房時の状態を示す図９相当図

【図１２】最大暖房時の状態を示す図９相当図

【図１３】本発明の第２実施例を示す全体の概略構成図

【図１４】最大暖房時における切替弁の切替状態を示す
模式図

【図１５】その他の実施例を示す切替弁の横断平面図

【図１６】切替状態を示す図１５相当図

【図１７】その他の実施例を示す図１相当図

【図１８】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１は冷凍サイクル回路、２はブライン回路、３は温水回
路、８は冷媒−ブライン熱交換器（車室外側熱交換
器）、１１はブライン用熱交換器（第１の車室内側熱交
換器）、１３は温水用熱交換器（第２の車室内側熱交換
器）、１４は流入側切替弁（切替手段）、１５は流出側
切替弁（切替手段）である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室外側熱交換器を低温冷媒の供給によ
   り冷却するように設けられた冷凍サイクル回路と、 前記車室外側熱交換器と第１の車室内側熱交換器とをブ
   ラインで熱交換することにより上記第１の車室内側熱交
   換器を冷却するように設けられたブライン回路と、 第２の車室内側熱交換器を高温流体の供給により加熱す
   るように設けられた温水回路とを備え、 前記第１及び第２の車室内側熱交換器を通じて車室内に
   送風する車両用空調装置において、 前記第２の車室内側熱交換器を前記ブライン回路に接続
   可能に設けられた切替手段と、 最大冷房時は前記切替手段により前記第２の車室内側熱
   交換器を前記ブライン回路に接続した状態で前記冷凍サ
   イクル回路及び前記ブライン回路を作動させる制御手段
   とを備えたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 車室外側熱交換器を低温冷媒の供給によ
   り冷却するように設けられた冷凍サイクル回路と、 前記車室外側熱交換器と第１の車室内側熱交換器とをブ
   ラインで熱交換することにより上記第１の車室内側熱交
   換器を冷却するように設けられたブライン回路と、 第２の車室内側熱交換器を高温流体の供給により加熱す
   るように設けられた温水回路とを備え、 前記第１及び第２の車室内側熱交換器を通じて車室内に
   送風する車両用空調装置において、 前記第１の車室内側熱交換器を前記温水回路に接続可能
   に設けられた切替手段と、 最大暖房時は前記切替手段により前記第１の車室内側熱
   交換器を前記温水回路に接続した状態で前記温水回路を
   作動させる制御手段とを備えたことを特徴とする車両用
   空調装置。
3. 【請求項３】 車室外側熱交換器を高温冷媒の供給によ
   り加熱するように設けられたヒートポンプサイクル回路
   と、 前記車室外側熱交換器と第１の車室内側熱交換器とをブ
   ラインにより熱交換することにより上記第１の車室内側
   熱交換器を加熱するように設けられたブライン回路と、 第２の車室内側熱交換器を高温流体の供給により加熱す
   るように設けられた温水回路とを備え、 前記第１及び第２の車室内側熱交換器を通じて車室内に
   送風する車両用空調装置において、 最大暖房時は前記ヒートポンプサイクル回路、前記ブラ
   イン回路及び前記温水回路を作動させる制御手段を備え
   たことを特徴とする車両用空調装置。
4. 【請求項４】 前記温水回路は、エンジンの排熱により
   高温流体を生成することを特徴とする請求項１乃至３の
   何れかに記載の車両用空調装置。