JPH11254957A - 車両用ヒートポンプ式空調装置 - Google Patents

車両用ヒートポンプ式空調装置

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JPH11254957A
JPH11254957A JP6527998A JP6527998A JPH11254957A JP H11254957 A JPH11254957 A JP H11254957A JP 6527998 A JP6527998 A JP 6527998A JP 6527998 A JP6527998 A JP 6527998A JP H11254957 A JPH11254957 A JP H11254957A
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JP
Japan
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auxiliary
heat
exchange medium
exchanger
pressure reducing
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Application number
JP6527998A
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English (en)
Inventor
Tomonori Zenbou
友紀 前坊
Toru Fujiwara
徹 藤原
Hiroshi Hamamoto
浩 濱本
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NIPPON CLIMATE SYSTEMS CORP
Original Assignee
NIPPON CLIMATE SYSTEMS CORP
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13Economisers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2509Economiser valves

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  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換媒体の流動騒音が少なく、冷却・除湿
能力に優れた車両用ヒートポンプ式空調装置を提供す
る。 【解決手段】 減圧手段12の上流側に補助熱交換器1
1を接続する。補助熱交換器11と減圧手段12との間
に、補助減圧手段14から前記補助熱交換器11を介し
てコンプレッサ5に至る補助バイパス管13を接続す
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、ヒートサイクルと
クーラーサイクルを備えた車両用ヒートポンプ式空調装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電気自動車等に搭載される車両用
ヒートポンプ式空調装置として、図3に示す構成のもの
がある(例えば、特開平5―229333号公報参
照)。
【0003】この車両用ヒートポンプ式空調装置では、
図示しない車内前方パネル内に設けた空調ユニット10
0内に、上流側からエバポレータ101、ミックスダン
パ102及びサブコンデンサ103が配設されている。
そして、三方弁104を切り替え、コンプレッサ105
から吐出させた熱交換媒体を、実線矢印Hで示すヒート
サイクルで循環させることにより除湿暖房を行い、点線
矢印Cで示すクーラーサイクルで循環させることにより
冷房を行うことができるようになっている。
【0004】除湿暖房時には、コンプレッサ105から
吐出させた高温・高圧の熱交換媒体は、バイパス通路1
06、サブコンデンサ103及び膨張弁107を介して
エバポレータ101に流入した後、コンプレッサ105
に戻って循環するようになっている。すなわち、熱交換
媒体がメインコンデンサ108を通過しないようにする
ことにより、サブコンデンサ103での加熱能力を向上
させている。
【0005】冷房時には、コンプレッサ105から吐出
させた高温・高圧の熱交換媒体は、メインコンデンサ1
08、サブコンデンサ103及び膨張弁107を介して
エバポレータ101に流入した後、コンプレッサ105
に戻って循環するようになっている。すなわち、メイン
コンデンサ108で放熱させることによりエバポレータ
101での冷却能力を向上させている。
【0006】そして、空調ユニット100内に導入され
た外気又は内気を、エバポレータ101で冷却・除湿
し、ミックスダンパ102で分流し、一方はそのまま、
他方はサブコンデンサ103で加熱した後、両者を混合
して車内に送風するようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記車
両用ヒートポンプ式空調装置では、除湿暖房時、ミック
スダンパ102を矢印方向に回動してサブコンデンサ1
03を通過する空気量を少なくした場合、サブコンデン
サ103での放熱量が抑制され、内部を流動する熱交換
媒体が液化しにくくなる。つまり、サブコンデンサ10
3での出口付近での過冷却度が減少し、熱交換媒体が気
化したままの状態で膨張弁107に至ることになる。ま
た、冷房時、ミックスダンパ102を矢印方向に回動し
てサブコンデンサ103に空気を通過させないようにす
ることが多く、又、外気温度が高ければ、メインコンデ
ンサ108での放熱が不十分となるため、前記除湿暖房
時同様、熱交換媒体が気化したままの状態で膨張弁10
7に至ることがある。この場合、膨張弁107を気化し
た熱交換媒体が通過することにより、大きな流動音が発
生したり、エバポエータでの冷却・除湿能力が低下する
という問題が発生する。
【0008】そこで、本発明は、熱交換媒体の流動音が
少なく、冷却・除湿能力に優れた車両用ヒートポンプ式
空調装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、空調ユニット内の上流側か
ら、エバポレータ、ミックスダンパ及びサブコンデンサ
を配設し、コンプレッサから吐出して前記サブコンデン
サに流入する熱交換媒体を、車外のメインコンデンサ、
減圧手段及びエバポレータを介して再びコンプレッサに
戻して循環させるヒートサイクルと、バイパス管、前記
減圧手段及びエバポレータを介して再びコンプレッサに
戻して循環させるクーラーサイクルのいずれか一方に切
り替えて流動できるようにした車両用ヒートポンプ式空
調装置において、前記減圧手段の上流側に補助熱交換器
を接続し、その管内側に熱交換媒体を流動させると共
に、前記補助熱交換器と減圧手段との間に、前記補助熱
交換器の管外側を介して前記コンプレッサに至る補助バ
イパス管を接続し、該補助バイパス管の補助熱交換器の
上流側に補助減圧手段を設けたものである。
【0010】この構成により、熱交換媒体は、減圧手段
を通過する前に補助熱交換器にて冷却されることにな
る。したがって、サブコンデンサやメインコンデンサで
の放熱量が不足したとしても、その放熱量の不足を補助
熱交換器で十分に補うことができる。
【0011】前記補助減圧手段を、前記減圧手段を通過
する前の熱交換媒体の温度に応じて開度を変更可能とす
るのが好ましい。
【0012】この構成により、熱交換媒体の温度が高
く、気相媒体が含まれると判断されれば、補助減圧手段
の開度を大きくして補助熱交換器の冷却能力を増大させ
ることができる。これにより、補助熱交換器を通過した
熱交換媒体の過冷却度を一定に維持することが可能とな
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に従って説明する。
【0014】図1は、本実施形態に係る車両用ヒートポ
ンプ式空調装置の概略平面図である。この空調装置で
は、図示しない車内前方パネル内に配設される空調ユニ
ット1内に、上流側からエバポレータ2、ミックスダン
パ3及びサブコンデンサ4が配設されている。サブコン
デンサ4は、ミックスダンパ3によって区画される流路
の一方に配設されている。
【0015】前記エバポレータ2及びサブコンデンサ4
は、熱交換媒体が図1中実線の矢印で示す方向に流動す
るヒートサイクルHと、熱交換媒体が図1中点線の矢印
で示す方向に流動するクーラーサイクルCとで構成され
るヒートポンプサイクルの途中に配設されている。
【0016】すなわち、前記サブコンデンサ4には、流
入口側にコンプレッサ5が接続されている。コンプレッ
サ5は、インバータ6からの信号に基づいて駆動制御さ
れるようになっている。また、前記サブコンデンサ4に
は、流出口側に三方弁7を介してメインコンデンサ8と
バイパス管9とが並列接続されている。そして、三方弁
7を切り替えることにより、ヒートサイクルHとクーラ
ーサイクルCのいずれかを選択できるようになってい
る。メインコンデンサ8は、車両前方部に配設され、そ
の前方に配設したファン10からの風あるいは走行風を
受けて内部を流動する熱交換媒体を冷却するようになっ
ている。
【0017】前記メインコンデンサ8及びバイパス管9
の合流点Cと前記エバポレータ2との間には、二重管式
の補助熱交換器11の内管(管内)と、減圧手段である
キャピラリーチューブ12とが順次接続されている。
【0018】前記エバポレータ2とコンプレッサ5の間
にはアキュムレータ16が接続されている。アキュムレ
ータ16は、熱交換媒体の気液を分離してコンプレッサ
5に気相媒体のみを供給するためのものである。
【0019】前記補助熱交換器11とキャピラリーチュ
ーブ12の間の分岐点Dには、前記補助熱交換器11の
外管(管外)を介してアキュムレータ16に至る補助バ
イパス管13が接続されている。補助バイパス管13に
は、分岐点Dと補助熱交換器11の間に補助減圧手段で
ある膨張弁14が設けられている。この膨張弁14は、
補助熱交換器11と分岐点Dの間に設けた温度センサ1
5で検出される熱交換媒体の温度に基づいて開度を調整
されるようになっている。
【0020】次に、前記構成からなる車両用ヒートポン
プ式空調装置の動作を説明する。
【0021】空調ユニット1では、内部に導入した外気
又は内気を、エバポレータ2で冷却・除湿し、ミックス
ダンパ3で分流し、その一方をそのまま、他方をサブコ
ンデンサ4で加熱した後、両者を混合して車内に送風す
る。
【0022】ヒートポンプサイクルでは、車内を除湿暖
房する場合、三方弁7を切り替え、熱交換媒体が図1中
実線の矢印で示す方向に流動するヒートサイクルHを選
択する。位置Aでは気相状態の熱交換媒体は、コンプレ
ッサ5で圧縮されることにより、位置Bで高温・高圧の
気相冷媒となる(図2中、a―b線で示す。)。そし
て、サブコンデンサ4に流入し、その外部を通過する空
気を加熱(放熱)することにより、合流点Cでは気相状
態から液相状態へと相変化する(図2中、b―c又はb
―dで示す。)。続いて、バイパス管9から補助熱交換
器11を通過し、キャピラリーチューブ12で減圧膨張
され、位置Eでは気化しやすい状態となる。次いで、熱
交換媒体は、エバポレータ2に流入して気化することに
より、外部を通過する空気から気化熱を奪って、この空
気を冷却・除湿し、位置Fでは気液2相状態となる。そ
の後、熱交換媒体はアキュムレータ16に流入し、気液
を分離されて気相のみがコンプレッサ5に戻って循環す
る。
【0023】熱交換媒体は、サブコンデンサ4で十分に
放熱されている場合、合流点Cでは、完全に液相状態に
相変化するが(図2中、点dで示す。)、ミックスダン
パ3が矢印方向に回動してサブコンデンサ4を通過する
空気量が減少する等により、サブコンデンサ4での放熱
量が不十分となった場合、気液2相状態となる(図2
中、点cで示す。)。これは、外気温度、内気温度、設
定温度等の車内外諸条件の変化や変更によってミックス
ダンパ3の回動位置が変更されることにより発生する。
この場合、熱交換媒体が気液2相状態でキャピラリーチ
ューブ12を通過すれば(図2中、c―jで示す。)、
気相媒体のために大きな流動音が発生する。また、エバ
ポレータ2を流動する際の乾き度が小さくなり(本実施
形態では約0.8)、エバポレータ2での冷却・除湿能
力が低下する。
【0024】そこで、本実施形態では、温度センサ15
でキャピラリーチューブ12に流入する前の熱交換媒体
の温度を検出し、検出温度が高ければ高い程、膨張弁1
4の開度が大きくなるように調整する。膨張弁14を通
過して迂回する熱交換媒体(迂回媒体)は、位置Gで減
圧膨張された状態となり(図2中、d―gで示す。)、
補助熱交換器11で気化することにより(図2中、g―
hで示す。)、サブコンデンサ4から補助熱交換器11
に流入する熱交換媒体(流入媒体)から気化熱を奪っ
て、この流入媒体を冷却する。したがって、流入媒体が
気液2相状態になっている場合、補助熱交換器11を流
動して気化する迂回媒体の流量が多くなり、補助熱交換
器11で流入媒体を確実に液相化することができ、分岐
点Dでは一定の過冷却状態を得ることが可能となる(図
2中、c―dで示す。)。液相化した流入媒体は、キャ
ピラリーチューブ12を通過する際、減圧膨張され、位
置Eでは気化しやすい状態となる(図2中、d―eで示
す。)。流入媒体には気相部分がないため、前記キャピ
ラリーチューブ12を通過する際、大きな流動音を発生
させることがない。また、エバポレータ2を流動する
際、気化可能な媒体量が多くなり、空調ユニット1内を
通過する空気を十分に冷却・除湿することができる(図
2中、e―fで示す。)。
【0025】なお、エバポレータ2を通過した熱交換媒
体と、補助バイパス管13を流動した熱交換媒体とは混
合された後、アキュムレータ16で気液を分離される。
したがって、位置I,Aでは液相状態となっており(図
2中、h―i,a及びf―i,aで示す。)、この気相
媒体のみがコンプレッサ5に戻される。
【0026】また、車内を冷房する場合、三方弁7を切
り替え、熱交換媒体が図1中点線の矢印で示す方向に流
動するクーラーサイクルCを選択する。この場合、熱交
換媒体は、サブコンデンサ4では殆ど放熱されず、メイ
ンコンデンサ8でのみ放熱される。
【0027】冷房の場合でも、キャピラリーチューブ1
2に流入する熱交換媒体が気液2相状態となることがあ
る。そこで、前記除湿暖房の場合と同様に、温度センサ
15でキャピラリーチューブ12に流入する前の熱交換
媒体の温度を検出し、補助熱交換器11による流入媒体
の冷却を行う。これにより、キャピラリーチューブ12
を通常冷媒が気相状態で流動することがなくなり、又、
エバポレータ2での冷却能力が低下することもない。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る車両用ヒートポンプ式空調装置によれば、補助熱
交換器で熱交換媒体を冷却可能となったので、十分に気
相媒体を液相化させることができる。これにより、減圧
手段を通過する熱交換媒体は液相状態となり、大きな流
動音の発生が抑制されると共に、エバポレータでの冷却
能力を増大させることが可能となる。
【0029】また、前記補助減圧手段を、減圧手段を通
過する前の熱交換媒体の温度に応じて開度を変更可能と
したので、簡単な構成で自動的に熱交換媒体の相状態を
把握し、減圧手段に流入する前の熱交換媒体を常に一定
の過冷却状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態に係る車両用ヒートポンプ式空調
装置の概略平面図である。
【図2】 図1の車両用ヒートポンプ式空調装置に於け
る熱交換媒体の相状態の変化を示すモリエル線図であ
る。
【図3】 従来例に係る車両用ヒートポンプ式空調装置
の概略平面図である。
【符号の説明】
2:エバポレータ 4:サブコンデンサ 5:コンプレッサ 7:三方弁 8:メインコンデンサ 9:バイパス管 11:補助熱交換器 12:キャピラリーチューブ 13:補助バイパス管 14:膨張弁 15:温度センサ 16:アキュムレータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空調ユニット内の上流側から、エバポレ
    ータ、ミックスダンパ及びサブコンデンサを配設し、コ
    ンプレッサから吐出して前記サブコンデンサに流入する
    熱交換媒体を、車外のメインコンデンサ、減圧手段及び
    エバポレータを介して再びコンプレッサに戻して循環さ
    せるヒートサイクルと、バイパス管、前記減圧手段及び
    エバポレータを介して再びコンプレッサに戻して循環さ
    せるクーラーサイクルのいずれか一方に切り替えて流動
    できるようにした車両用ヒートポンプ式空調装置におい
    て、 前記減圧手段の上流側に補助熱交換器を接続し、その管
    内側に熱交換媒体を流動させると共に、前記補助熱交換
    器と減圧手段との間に、前記補助熱交換器の管外側を介
    して前記コンプレッサに至る補助バイパス管を接続し、
    該補助バイパス管の補助熱交換器の上流側に補助減圧手
    段を設けたことを特徴とする車両用ヒートポンプ式空調
    装置。
  2. 【請求項2】 前記補助減圧手段を、前記減圧手段を通
    過する前の熱交換媒体の温度に応じて開度を変更可能と
    したことを特徴とする請求項1に記載の車両用ヒートポ
    ンプ式空調装置。
JP6527998A 1998-03-16 1998-03-16 車両用ヒートポンプ式空調装置 Pending JPH11254957A (ja)

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