KR20130029090A - 차량용 냉난방 장치 - Google Patents

Abstract

차량용 냉난방 장치(1)는, 냉방 운전시 및 난방 운전시에 압축기(2)에서 토출된 냉매가 증발기(7)를 경유하여 압축기(2)에 되돌아가도록 순환 가능한 제 1 냉매 순환 통로와, 난방 운전시에 압축기(2)에서 토출된 냉매가 실외 열교환기(5)를 경유하여 압축기(2)에 되돌아 가도록 순환 가능한 제 2 냉매 순환 통로와, 냉방 운전시에 압축기(2)에서 토출된 냉매가 실외 열교환기(5) 및 증발기(7)를 순차적으로 경유하여 압축기(2)에 되돌아가도록 순환 가능한 제 3 냉매 순환 통로를 구비한다. 제어부(100)는, 제 2 냉매 순환 통로를 개방시킬 때는, 제 1 비례 밸브(41) 및 제 2 비례 밸브(42)의 각각의 개도를 제어하는 것에 의해, 압축기(2)에서 실외 열교환기(5) 및 증발기(7)로 흐르는 냉매 유량의 비율을 조정한다.

Description

차량용 냉난방 장치{VEHICLE HEATING AND COOLING DEVICE}

본 발명은 자동차 실내를 제습 난방 가능한 히트 펌프식의 차량용 냉난방 장치에 관한 것이다.

최근, 내연기관을 탑재한 차량은 엔진의 연소 효율이 향상하였고, 열원으로서 이용해온 냉각수가 난방에 필요한 온도까지 상승하기 어렵게 되어 있다. 한편, 내연기관과 전동기를 병용한 하이브리드 차량은 내연기관의 가동률이 낮기 때문에, 그와 같은 냉각수의 이용이 한층 더 어렵다. 전기 자동차와 같은 것은 내연기관에 따른 열원 자체가 없다. 이 때문에, 냉방뿐만 아니라 난방에도 냉매를 사용한 사이클 운전을 실행하고, 자동차 실내를 제습 난방 가능한 히트 펌프식의 차량용 냉난방 장치가 제안된다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

이와 같은 차량용 냉난방 장치는 압축기, 실외 열교환기, 증발기, 실내 열교환기 등을 포함하는 냉동 사이클을 가지고, 난방 운전시와 냉방 운전시에서 실외 열교환기의 기능이 전환된다. 난방 운전시에는 실외 열교환기가 증발기로서 기능한다. 그때, 냉동 사이클을 냉매가 순환하는 과정에서 실내 열교환기가 방열되고, 그 열에 의해 자동차 실내의 공기가 가열된다. 한편, 냉방 운전시에는 실외 열교환기가 응축기로서 기능한다. 그때, 실외 열교환기에 의해 응축된 냉매가 증발기에 의해 증발하고, 그 증발 잠열에 의해 자동차 실내의 공기가 냉각된다. 그때, 제습도 실행된다.

특개평9-240266호 공보

그러나 이와 같은 차량용 냉난방 장치는, 난방 운전시에 실외 열교환기를 증발기로서 기능 시켰을 때 그 증발량이 필요 이상으로 커지면, 자동차 실내의 증발기에 충분한 액냉매가 공급되지 않는 사태가 발생할 가능성이 있다. 그렇게 되면, 실질적으로 증발기에서의 열교환이 이루어지지 않게 되기 때문에, 자동차 실내의 제습 기능을 적정하게 유지할 수 없게 되고, 창 유리의 흐림 등의 무제를 발생시킬 가능성이 있다. 발명자는 이와 같이 실외 열교환기를 증발기로서 기능시킬 때에도 자동차 실내의 증발기에 적정량의 액냉매가 공급되도록 조정할 수 있다면, 이러한 문제를 해결할 수 있다고 생각했다.

본 발명의 목적 중 하나는, 난방 운전시의 제습 성능을 양호하게 확보 가능한 차량용 냉난방 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태의 차량용 냉난방 장치는, 냉매를 압축해서 토출하는 압축기와, 자동차 실외에 배치되고 냉방 운전시에 냉매를 방열시키는 실외 응축기로서 기능하는 한편, 난방 운전시에는 냉매를 증발시키는 실외 증발기로서 기능하는 실외 열교환기와, 자동차 실내에 배치되고 냉매를 증발시키는 실내 증발기와, 냉방 운전시 및 난방 운전시에 압축기에서 토출된 냉매가 실내 증발기를 경유하여 압축기로 되돌아가도록 순환 가능한 제 1 냉매 순환 통로와, 난방 운전시에 압축기에서 토출된 냉매가 실외 열교환기를 경유하여 압축기에 되돌아가도록 순환 가능한 제 2 냉매 순환 통로와, 냉방 운전시에 압축기에서 토출된 냉매가 실외 열교환기 및 실내 증발기를 순차적으로 경유하여 압축기로 되돌아가도록 순환 가능한 제 3 냉매 순환 통로와, 제 1 냉매 순환 통로에 마련되고, 압축기에서 실내 증발기로 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위해 개도가 제어되는 제 1 밸브와, 제 2 냉매 순환 통로에 마련되고, 압축기에서 실외 열교환기로 흐르는 냉매의 유량을 제어하기 위해 개도가 제어되는 제 2 밸브와, 제 3 냉매 순환 통로에 마련되고, 실외 열교환기에서 실내 증발기로 흐르는 냉매의 유량을 제어하기 위해 개도가 제어되는 제 3 밸브와, 각 밸브를 구동 제어하는 제어부를 구비한다. 제어부는, 제 2 밸브 및 제 3 밸브의 한편을 밸브 개방시킬 때는 다른 방향을 밸브 폐쇄하는 것에 의해, 제 2 냉매 순환 통로 및 제 3 냉매 순환 통로 중 어느 한쪽의 냉매의 흐름을 허용하고, 제 2 냉매 순환 통로를 개방시킬 때는, 제 1 밸브 및 제 2 밸브 각각의 개도를 제어하는 것에 따라, 압축기에서 실외 열교환기 및 실내 증발기로 흐르는 냉매의 유량의 비율을 조정한다.

또한, 각 "밸브"는, 제어부의 구동에 의해 그 밸브 개도가 각각의 설정 개도에 조정되는 것이다. 예를 들면, 스테핑 모터 등의 액추에이터에 의해 밸브 개방도가 제어되는 것이어도 좋다. 또는, 솔레노이드 등의 액추에이터에 의해 밸브 개방도가 공급 전류 값에 의해 설정되는 설정 개도에 제어되는 것이어도 좋다. 각 밸브는 제어 지령 값에 따라 밸브 개방도가 비례적으로 변화하는 비례 밸브이어도 좋다. 각 밸브는 공급 전류 값이 커질수록 밸브 개방도가 커지고, 공급 전류 값이 작아질수록 밸브 개방도가 작아지는 것도 좋다. 반대로, 공급 전류 값이 커질수록 밸브 개방도가 작아지고, 공급 전류 값이 작아질수록 밸브 개방도가 커지는 것도 좋다. 그 경우, 공급 전류 값과 밸브 개방도와의 관계는 리니어(1차 함수)에 대응해도 좋고, 곡선 모양(2차 함수)에 대응해도 좋다. 또, 1차 함수적으로 대응하는 경우에 변곡점이 있어도 좋지만, 선형적으로 대응하는 것이 바람직하다. 각 밸브가 "비례 밸브"의 경우, 구동량(예를 들면 구동 신호의 펄스 수나 공급 전류 값 등)에 대해 밸브 개방도가 대부분 비례적으로 변화하는 경향이 있으면 좋고, 다소 곡선 모양으로 변화하는 것도 변곡점이 있는 것도 좋지만, 직선 모양으로 변화하는 것이 바람직하다.

이 양태에 의하면, 난방 운전시에는 제 1 밸브와 제 2 밸브의 개도가 각각 제어된다. 그것에 의해, 압축기에서 실외 열교환기(실외 증발기)와 실내 증발기로 흐르는 냉매 유량의 비율이 조정된다. 즉, 각 증발기에 있어서 증발량을 조정할 수 있기 때문에, 실내 증발기의 증발량을 확보함으로써, 난방 운전시에 있어서도 실내 증발기에 도입되는 냉매의 유량을 확보할 수 있고, 자동차 실내의 습도 기능을 적정하게 유지할 수 있다.

이 양태에서는, 제 2 밸브 및 제 3 밸브의 한쪽이 밸브 개방될 때에는 다른 쪽이 밸브 폐쇄되고, 제 2 밸브와 제 3 밸브가 동시에 밸브 개방 상태로 제어되는 경우는 없다. 이 때문에, 제 2 밸브와 제 3 밸브를 하나의 액추에이터에 의해 구동되는 복합 밸브로서 구성할 수 있다. 이렇게 하면, 액추에이터의 수를 삭감할 수 있기 때문에 비용 저감을 도모할 수 있다.

본 발명에 의하면, 난방 운전시의 제습 성능을 양호하게 확보 가능한 차량용 냉난방 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.
도 2a 내지 도 2d는 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 3은 제 2 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.
도 4a 내지 도 4d는 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5는 제 3 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.
도 6a 내지 도 6d은 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[제 1 실시형태]

먼저, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 도 1은 제 1 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다. 본 실시형태는, 본 발명의 차량용 냉난방 장치를 전기 자동차의 냉난방 장치로서 구체화한 것이다.

차량용 냉난방 장치(1)는 압축기(2), 실내 응축기(3), 제 1 제어 밸브 유닛(4), 실외 열교환기(5), 제 2 제어 밸브 유닛(6), 증발기(7) 및 어큐뮬레이터(8)를 배관으로 접속한 냉동 사이클(냉매 순환 회로)을 구비한다. 차량용 냉난방 장치(1)는 냉매로서의 대체 프레온(HFC-134a)이 냉동 사이클 내를 상태 변화하면서 순환하는 과정으로, 그 냉매의 열을 이용하여 자동차 실내의 공조를 실행하는 히트 펌프식의 냉난방 장치로서 구성되어 있다.

또한, 차량용 냉난방 장치(1)는 냉방 운전시와 난방 운전시에서 복수의 냉매 순환 통로를 전환하도록 운전된다. 그리고, 이 냉동 사이클은 실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)가 응축기로서 병렬로 동작 가능하게 구성되고, 또한, 증발기(7)와 실외 열교환기(5)가 증발기로서 병렬로 동작 가능하게 구성되어 있다. 즉, 냉방 운전시 및 난방 운전시에 냉매가 순환하는 제 1 냉매 순환 통로, 난방 운전시에만 냉매가 순환하는 제 2 냉매 순환 통로, 냉방 운전시에만 냉매가 순환하는 제 3 냉매 순환 통로가 형성된다. 제 1 냉매 순환 통로는 압축기(2)→실내 응축기(3)→증발기(7)→어큐뮬레이터(8)→압축기(2)와 같이 냉매가 순환하는 통로이다. 제 2 냉매 순환 통로는 압축기(2)→실내 응축기(3)→실외 열교환기(5)→어큐뮬레이터(8)→압축기(2)와 같이 냉매가 순환하는 통로이다. 제 3 냉매 순환 통로는 압축기(2)→실외 열교환기(5)→증발기(7)→어큐뮬레이터(8)→압축기(2)와 같이 냉매가 순환하는 통로이다. 실외 열교환기(5)를 흐르는 냉매의 흐름은 제 2 냉매 순환 통로가 개방된 경우와 제 3 냉매 순환 통로가 개방된 경우에서 역전한다. 즉, 실외 열교환기(5)에 있어서 냉매의 입구와 출구는 제 2 냉매 순환 통로가 개방된 경우와 제 3 냉매 순환 통로가 개방된 경우에 전환한다.

구체적으로는, 압축기(2)의 토출실로 연결되는 통로가 분기되고, 일 방향인 제 1 통로(21)가 실내 응축기(3)의 입구에 연결되고, 다른 방향인 제 2 통로(22)가 실외 열교환기(5)의 한쪽 출입구에 연결되어 있다. 실내 응축기(3)의 출구에 연결되는 제 3 통로(23)는 그 하류측으로 분기되고, 그 분기 통로의 한쪽에 있는 주통로(26)가 제 4 통로(24)를 사이에 두고 증발기(7)에 연결되고, 다른 쪽에 있는 부통로(27)가 제 5 통로(25)를 사이에 두고 실외 열교환기(5)의 다른 방향 출입구에 연결되어 있다. 제 4 통로(24)와 제 5 통로(25)는 접속 통로(28)에 의해 접속되어 있다. 또, 제 2 통로(22)의 중간부에서 바이패스 통로(29)가 분기되고, 어큐뮬레이터(8) 나아가서는 압축기(2)에 연결되어 있다. 또한, 증발기(7)의 출구에 이어지는 되돌림 통로(30)가 바이패스 통로(29)와 제 2 제어 밸브(32)(후술함)의 하류측으로 접속되고, 어큐뮬레이터(8) 나아가서는 압축기(2)에 연결되어 있다.

제 1 냉매 순환 통로는 제 1 통로(21), 제 3 통로(23), 주통로(26), 제 4 통로(24), 되돌림 통로(30)를 접속하여 구성된다. 제 2 냉매 순환 통로는 제 1 통로(21), 제 3 통로(23), 부통로(27), 제 5 통로(25), 제 2 통로(22), 바이패스 통로(29)를 접속하여 구성된다. 제 3 냉매 순환 통로는 제 2 통로(22), 제 5 통로(25), 접속 통로(28), 제 4 통로(24), 되돌림 통로(30)를 접속하여 구성된다. 그리고 이와 같은 냉매 순환 통로의 전환을 실현하기 위해, 압축기(2)와 실외 열교환기(5)와의 접속부에 제 1 제어 밸브 유닛(4)이 마련되고, 실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)와 증발기(7)와의 접속부에 제 2 제어 밸브 유닛(6)이 마련되어 있다.

차량용 냉난방 장치(1)는 공기의 열교환이 실행되는 덕트(10)를 가지고, 그 덕트(10)에 있어서의 공기의 흐름 방향 상류측에서 실내 송풍기(12), 증발기(7), 실내 응축기(3)가 배설(配設)되어 있다. 실내 응축기(3)의 상류측에는 에어믹스 도어(14)가 회동 자재에 마련되고, 실내 응축기(3)를 통과하는 풍량과 실내 응축기(3)를 우회하는 풍량과의 비율이 조절된다. 또, 실외 열교환기(5)에 대향 하도록 실외 송풍기(16)가 배치되어 있다.

압축기(2)는 하우징 내에 모터와 압축기구를 수용하는 전동 압축기로서 구성되고, 도시하지 않은 배터리로부터의 공급 전류에 의해 구동되고, 모터의 회전수에 따라 냉매의 토출 용량이 변화한다. 이 압축기(2)는 리시프로(recipro)식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형식의 압축기를 채택할 수 있지만, 전동 압축기 자체는 공지이기 때문에 그 설명에 대해서는 생략한다.

실내 응축기(3)는 자동차 실내에 마련되고, 실외 열교환기(5)와는 별도로 냉매를 방열시키는 보조 응축기로서 기능한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 냉매가 실내 응축기(3)를 통과할 때 방열한다. 에어믹스 도어(14)의 개도에 따라 배분된 공기는 실내 응축기(3)를 통과하는 과정에서 그 열교환이 실행된다.

실외 열교환기(5)는 자동차 실외에 배치되고, 냉방 운전시에 내부를 통과하는 냉매를 방열시키는 실외 응축기로서 기능하는 한편, 난방 운전시에는 내부를 통과하는 냉매를 증발시키는 실외 증발기로서 기능한다. 실외 송풍기(16)는 흡입식의 송풍기이고, 축류 팬을 모터에 의해 회전 구동하는 것에 따라 외기를 도입한다. 실외 열교환기(5)는 그 외기와 냉매와의 사이에서 열교환을 시킨다.

증발기(7)는 자동차 실내에 배치되고, 내부를 통과하는 냉매를 증발시키는 실내 증발기로서 기능한다. 즉, 제 2 제어 밸브 유닛(6)을 구성하는 각 제어 밸브(후술함)의 통과에 의해 저온·저압이 된 냉매는 증발기(7)를 통과할 때 증발한다. 덕트(10)의 상류측에서 도입된 공기는 그 증발 잠열에 의해 냉각된다. 이때, 냉각·제습된 공기는 에어믹스 도어(14)의 개도에 따라 실내 응축기(3)를 통과하는 것과 실내 응축기(3)를 우회하는 것으로 배분된다. 실내 응축기(3)를 통과하는 공기는 그 통과 과정에서 가열된다. 실내 응축기(3)를 통과한 공기와 우회한 공기가 실내 응축기(3)의 하류측으로 혼합하여 목표의 온도에 조정되고, 도시하지 않은 방출구에서 차내로 공급된다. 예를 들면, 벤트 분출구, 풋 분출구, 데프 분출구에서 자동차 실내의 소정 장소를 향해 불기 시작한다.

어큐뮬레이터(8)는 증발기에서 송출된 냉매를 기액 분리하고 모아놓는 장치이고, 액상부와 기상부를 가진다. 이 때문에, 반대로 증발기(7)에서 상정 이상의 액냉매가 도출되었다고 해도 그 액냉매를 액상부에 모아놓을 수 있고, 기상부의 냉매를 압축기(2)에 도출할 수 있다. 그 결과, 압축기(2)의 압축 동작으로 지장을 초래할 일도 없다. 한편, 본 실시형태에는, 그 액상부의 냉매 일부를 압축기(2)에 공급할 수 있도록 되어 있고, 압축기(2)에 필요량의 윤활 오일을 되돌려줄 수 있게 되어 있다.

제 1 제어 밸브 유닛(4)은 제 1 제어 밸브(31) 및 제 2 제어 밸브(32)를 포함한다. 제 1 제어 밸브(31)는 제 2 통로(22)를 개폐하는 밸브부와, 그 밸브부를 구동하는 솔레노이드를 구비하고, 공급 전류의 유무에 의해 밸브부를 개폐하는 것에 따라 제 2 통로(22)의 개도를 조정한다. 본 실시형태에는, 제 1 제어 밸브(31)로서 통전 유무에 의해 개폐하는 밸브 개폐(온/오프 밸브)가 사용된다. 한편, 제 2 제어 밸브(32)는 바이패스 통로(29)를 개폐하는 밸브부와, 그 밸브부를 구동하는 솔레노이드를 구비하고, 공급 전류 값에 따라 밸브부의 개도를 조정하는 것에 의해 바이패스 통로(29)의 개도를 조정한다. 본 실시형태에는, 제 2 제어 밸브(32)로서 통전 유무에 의해 개폐하는 밸브 개폐(온/오프 밸브)가 사용된다.

또한, 변형예에 있어서, 제 2 제어 밸브(32)는, 전후 차압(제 2 제어 밸브(32)의 상류측 압력과 하류측 압력과의 차압)이 설정 값(미리 설정하는 밸브 개방 차압)을 넘으면 자율적으로 밸브 개방되는 차압 밸브이어도 좋다. 또는, 그 전후 차압이 공급 전류 값에 따른 일정한 값이 되도록 밸브부가 자율적으로 동작하는 정차압 밸브이어도 좋다. 또는, 밸브부의 개도가 구동력에 따른 일정한 개도가 되도록 동작하는 비례 밸브이어도 좋다. 그 경우, 밸브부의 개도가 공급 전류 값에 따른 일정한 개도가 되는 것도 좋다. 또한, 제 2 제어 밸브(32)는 공급 전류에 따른 일정한 유량이 되도록 냉매의 흐름을 제어하는 유량 제어 밸브이어도 좋다. 또는, 그 상류측 압력이 공급 전류 값에 따른 일정한 값이 되도록 동작하는 정압 밸브이어도 좋다. 혹은, 실외 열교환기(5)의 과열도(슈퍼 히트)를 공급 전류에 따른 일정한 과열도가 되도록 냉매의 흐름을 제어하는 제어 밸브([증발 과열도 제어 밸브])로서 구성해도 좋다. 제 1 제어 밸브(31) 및 제 2 제어 밸브(32)는 각각 액추에이터로서 솔레노이드를 구비하는 전자 밸브이어도 좋지만, 액추에이터로서 스테핑 모터 등의 전동기를 구비하는 전동 밸브이어도 좋다.

제 2 제어 밸브 유닛(6)은 제 1 비례 밸브(41), 제 2 비례 밸브(42) 및 제 3 비례 밸브(43)를 포함한다. 제 1 비례 밸브(41)는 주통로(26)를 개폐하는 밸브부와 그 밸브부를 구동하는 액추에이터를 구비하고, 밸브부의 개도가 제어되는 것에 의해 제 1 냉매 순환 통로의 개도를 조정한다. 제 2 비례 밸브(42)는 부통로(27)를 개폐하는 밸브부와 그 밸브부를 구동하는 액추에이터를 구비하고, 밸브부의 개도가 제어되는 것에 의해 제 2 냉매 순환 통로의 개도를 조정한다. 제 3 비례 밸브(43)는 접속 통로(28)를 개폐하는 밸브부와 그 밸브부를 구동하는 액추에이터를 구비하고, 밸브부의 개도가 제어되는 것에 의해 제 3 냉매 순환 통로의 개도를 조정한다. 본 실시형태에는, 각 비례 밸브의 액추에이터가 스테핑 모터로 이루어지지만, 변형예에 있어서, 솔레노이드로 이루어지는 것도 좋다.

이와 같이 구성된 차량용 냉난방 장치(1)는 제어부(100)에 의해 제어된다. 제어부(100)는 각종 연산 처리를 실행하는 CPU, 각종 제어 프로그램을 저장하는 ROM, 데이터 저장이나 프로그램 실행을 위한 작업 영역으로서 이용되는 RAM, 입출력 인터페이스 등을 구비한다. 제어부(100)에는 차량용 냉난방 장치(1)에 설치된 도시하지 않은 각종 센서·스위치류로부터의 신호가 입력된다. 제어부(100)는 차량의 승무원에 의해 설정된 실온을 실현하기 위해 각 액추에이터의 제어량을 연산하고, 각 액추에이터의 구동 회로에 제어 신호를 출력한다. 제어부(100)는 제 1 제어 밸브 유닛(4)의 각 제어 밸브(제 1 제어 밸브(31), 제 2 제어 밸브(32))의 개폐 제어, 제 2 제어 밸브 유닛(6)의 각 제어 밸브(제 1 비례 밸브(41), 제 2 비례 밸브(42), 제 3 비례 밸브(43))의 개폐 제어 이외에, 압축기(2), 실내 송풍기(12), 실외 송풍기(16) 및 에어믹스 도어(14)의 구동 제어도 실행한다.

제어부(100)는 제 2 제어 밸브 유닛(6)의 각 제어 밸브의 구동 회로에 설정한 펄스 신호를 출력하는 구동 신호 출력부를 갖지만, 그 구성 자체에는 공지의 것이 채택되기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 제어부(100)는 자동차 실내외의 온도, 증발기(7)의 송풍 공기 온도, 각종 센서에 의해 검출된 소정의 외부 정보에 기초하여 각 비례 밸브의 설정 개도를 결정하고, 각 비례 밸브의 개도가 그 설정 개도가 되도록 스테핑 모터를 구동한다. 또한, 변형예로서 각 비례 밸브의 액추에이터를 솔레노이드에 의해 구성하는 경우에는 각 비례 밸브의 개도가 그 설정 개도가 되도록 전류를 공급한다.

이와 같은 제어에 의해, 도시된 바와 같이, 압축기(2)는 그 흡입실을 사이에 두고 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하고, 이것을 압축하여 토출 압력(Pd)의 냉매로서 토출한다. 이때, 제 2 제어 밸브 유닛(6)의 압력은 도시된 바와 같이 된다. 즉, 제 1 비례 밸브(41) 및 제 2 비례 밸브(42)의 상류측은 고압의 상류측 압력(P1)이 되고, 제 1 비례 밸브(41) 및 제 3 비례 밸브(43)의 하류측은 저압의 하류측 압력(P3)이 된다. 제 2 비례 밸브(42)의 하류측에서 제 3 비례 밸브(43)의 상류측은 중간 압력(P2)이 된다.

다음으로, 본 실시형태의 냉동 사이클의 동작에 대해 설명한다. 도 2는 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다. 도 2a는 냉방 운전시의 상태를 나타내고, 도 2b는 난방 운전시의 상태를 나타내고, 도 2c는 특정 난방 운전시의 상태를 나타내고, 도 2d는 특수 냉난방 운전시의 상태를 나타내고 있다. 여기서 말하는 "냉방 운전"은 냉방 기능이 난방 기능보다도 크게 기능하는 운전 상태이고, "난방 운전"은 난방 기능이 냉방 기능보다도 크게 기능하는 운전 상태이다. 또한, "특정 난방 운전"은 증발기(7)를 기능시키지 않는 난방 운전(실질적으로 냉방 기능 없음)이다. "특수 냉난방 운전"은 실외 열교환기(5)를 기능시키지 않는 냉방 운전 및 난방 운전이다.

각 도의 상단에는 냉동 사이클의 동작을 설명하는 모리엘선도(Mollier chart)가 도시되어 있다. 가로축은 엔탈피를 나타내고 세로축은 각종 압력을 나타낸다. 각 도의 하단에는 냉동 사이클의 동작 상태가 도시되어 있다. 도면의 굵은 선 및 화살표는 냉매의 흐름을 나타내고, 부호a~g는 모리엘선도의 부호와 대응된다. 또, 도면 중 "x"는 냉매의 흐름이 차단되어 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 2a 내지 도 2d의 하단은 도 1에 대응하지만, 에어믹스 도어(14) 등의 도시를 생략하는 등 편의상 간략 표기되었다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 냉방 운전시에는, 제 1 제어 밸브 유닛(4)의 제 1 제어 밸브(31)가 밸브 개방되고 제 2 제어 밸브(32)가 밸브 폐쇄된다. 한편, 제 2 제어 밸브 유닛(6)의 제 1 비례 밸브(41) 및 제 3 비례 밸브(43)가 밸브 개방되고 제 2 비례 밸브(42)가 밸브 폐쇄된다. 이때, 실외 열교환기(5)는 실외 응축기로서 기능한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 냉매는, 한쪽에서 실내 응축기(3), 제 1 비례 밸브(41), 증발기(7), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제 1 냉매 순환 통로를 순환하여 압축기(2)에 되돌아 가고, 다른 쪽에서 제 1 제어 밸브(31), 실외 열교환기(5), 제 3 비례 밸브(43), 증발기(7), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제 3 냉매 순환 통로를 순환하여 압축기(2)로 되돌아 간다.

즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는, 한쪽에서 실내 응축기(3)를, 다른 쪽에서 실외 열교환기(5)를 지나면서 응축된다. 그리고 실내 응축기(3)를 경유한 냉매가 제 1 비례 밸브(41)에 의해 단열 팽창되고, 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되어 증발기(7)에 도입된다. 또, 실외 열교환기(5)를 경유한 냉매가 제 3 비례 밸브(43)에 의해 단열 팽창되고, 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되어 증발기(7)에 도입된다. 그리고 증발기(7)를 통과하는 과정에서 증발하고, 자동차 실내의 공기를 냉각한다. 이때, 증발기(7)에서 도출된 냉매는 어큐뮬레이터(8)를 지나고 압축기(2)에 도입되지만, 그때 압축기(2)에 윤활 오일을 되돌리게 된다.

한편, 도 2b에 도시된 바와 같이, 난방 운전시에는, 제 1 제어 밸브 유닛의 제 1 제어 밸브(31)가 밸브 폐쇄되고 제 2 제어 밸브(32)가 밸브 개방된다. 한편, 제 2 제어 밸브 유닛(6)의 제 1 비례 밸브(41) 및 제 2 비례 밸브(42)가 밸브 개방되고 제 3 비례 밸브(43)가 밸브 폐쇄된다. 이때, 실외 열교환기(5)는 실외 증발기로서 기능한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 냉매는, 한쪽에서 실내 응축기(3), 제 1 비례 밸브(41), 증발기(7), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제 1 냉매 순환 통로를 순환하여 압축기(2)에 되돌아가고, 다른 쪽에서 실내 응축기(3), 제 2 비례 밸브(42), 실외 열교환기(5), 제 2 제어 밸브(32), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제 2 냉매 순환 통로를 순환하여 압축기(2)에 되돌아간다.

즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는 실내 응축기(3)를 거쳐 응축된다. 그리고 제 1 비례 밸브(41)에 의해 단열 팽창된 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 증발기(7)에 의해 증발한다. 한편, 제 2 비례 밸브(42)에 의해 단열 팽창된 냉온·저압의 기액 이상 냉매는 실외 열교환기(5)에 의해 증발한다. 이때, 실외 열교환기(5) 및 증발기(7)의 양 증발기에 의해 증발되는 비율이 제 1 비례 밸브(41)와 제 2 비례 밸브(42)의 각 개도의 설정에 의해 제어된다. 그것에 의해, 증발기(7)에서의 증발량을 확보할 수 있고 제습 기능을 확보할 수 있다. 또, 윤활 오일을 증발기(7)에 체류시키지 않고 압축기(2)에 되돌릴 수 있다.

이 난방 운전에는 제습 운전을 양호하게 실행하는 것이 필요하지만, 그 제습 제어의 개요는 이하와 같다. 즉, 도 2b에 도시된 바와 같이, 어큐뮬레이터(8)에 의해 압축기(2)의 입구의 냉매의 상태가 항상 포화 증기압 곡선상에 유지된다(a점). 한편, 증발기(7)의 출구의 냉매 상태(e점)는 실외 열교환기(5)의 출구의 냉매 상태(g점)와 균형이 잡히도록 변화한다. 즉, 증발기(7) 출구의 냉매의 습도는 실외 열교환기(5) 출구의 냉매의 과열도(슈퍼 히트)와 균형을 잡는다. 이 때문에, 그 실외 열교환기(5) 출구의 과열도가 적정하게 되도록 제 1 비례 밸브(41) 및 제 2 비례 밸브(42) 각각의 개도를 조정하는 것에 따라, 증발기(7)의 습도를 확보하고 그 제습 성능을 유지할 수 있다.

제어부(100)는, 예를 들면 실외 열교환기(5)의 출구의 온도로부터 그 과열도를 산출하고, 이것을 적정 값이 되도록 제 1 비례 밸브(41) 및 제 2 비례 밸브(42) 각각의 개도를 조정한다. 또한, 본 실시형태에는 실외 열교환기(5)에 있어서 과열도가 발생하는 예를 나타냈지만, 증발기(7)에 있어서 과열도를 발생시켜야 하는 운전 모드가 있는 경우에는, 반대로 증발기(7) 출구의 온도로부터 그 과열도를 산출하고, 이것을 적정 값이 되도록 제 1 비례 밸브(41) 및 제 2 비례 밸브(42) 각각의 개도를 조정하는 것에 의해, 실외 열교환기(5)의 습도를 조정할 수 있다.

또, 도 2c에 도시된 바와 같이, 특정 난방 운전시에는, 제 1 제어 밸브 유닛(4)의 제 2 제어 밸브(32)가 밸브 개방되고 제 1 제어 밸브(31)가 밸브 폐쇄된다. 한편, 제 2 제어 밸브 유닛(6)의 제 2 비례 밸브(42)가 밸브 개방되고, 제 1 비례 밸브(41) 및 제 3 비례 밸브(43)가 밸브 폐쇄된다. 이 때문에, 냉매는 증발기(7)를 통과하지 않고, 증발기(7)는 실질적으로 기능하지 않게 된다. 즉, 실외 열교환기(5)만이 증발기로서 기능한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 냉매는 실내 응축기(3), 제 2 비례 밸브(42), 실외 열교환기(5), 제 2 제어 밸브(32), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제 2 냉매 순환 통로를 순환하여 압축기(2)로 되돌아 간다.

즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는 실내 응축기(3)를 거쳐 응축되고, 제 2 비례 밸브(42)에 의해 단열 팽창되고 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되고, 실외 열교환기(5)를 통과하여 증발된다. 실외 열교환기(5)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(2)로 되돌아간다. 즉, 냉온·저압의 냉매가 증발기(7)에 의해 열교환되지 않기 때문에 자동차 실내에 도입된 공기는 실내 응축기(3)에 의해 가열될 뿐이다. 이와 같이, 일시적으로 증발기(7)에 저온·저압의 액냉매가 공급되지 않게 되기 때문에 덕트(10)를 통과하는 공기에 의해 증발기(7)가 따뜻해진다. 제어부(100)는 외부 온도에 따라서 외부 환경이 극저온이라고 판정하면, 난방 운전에서 특정 난방 운전으로 적절히 전환하는 것에 의해 증발기(7)가 동결하는 것을 방지 또는 억제한다.

또, 도 2d에 도시된 바와 같이, 특수 냉난방 운전시에는, 제 1 제어 밸브 유닛(4)의 제 1 제어 밸브(31) 및 제 2 제어 밸브(32)가 밸브 폐쇄된다. 한편, 제 2 제어 밸브 유닛(6)의 제 1 비례 밸브(1)가 밸브 개방되고, 제 2 비례 밸브(42) 및 제 3 비례 밸브(43)가 밸브 폐쇄된다. 이 때문에, 냉매는 실외 열교환기(5)를 통과하지 않고, 실외 열교환기(5)는 실질적으로 기능하지 않게 된다. 즉, 증발기(7)만이 증발기로서 기능하는 내기 순환의 상태가 된다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 냉매는 실내 응축기(3), 제 1 비례 밸브(41), 증발기(7), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제 1 냉매 순환 통로를 순환하여 압축기(2)로 되돌아간다.

즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는, 실내 응축기(3)를 거쳐 응축되고, 제 1 비례 밸브(41)에 의해 단열 팽창되고 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되고, 증발기(7)를 통과하여 증발된다. 증발기(7)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(2)로 되돌아 간다. 자동차 실내에 도입된 공기는 증발기(7)를 경유하여 냉각·제습되고, 실내 응축기(3)에 의해 가열됨으로써 그 온도 조정이 실행된다. 이와 같은 특수 난방 운전은, 외부로부터의 흡열이 곤란한 경우, 예를 들면 차량이 극한 상황에 놓인 경우 등에 유효하게 기능한다.

[제 2 실시형태]

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치는, 제 2 제어 밸브 유닛의 구성이 다른 점을 제외하면 제 1 실시형태와 같다. 이 때문에, 제 1 실시형태와 같은 구성에 대해 동일한 부호를 붙이고, 적절히 그 설명을 생략한다. 도 3은 제 2 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 생략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.

차량용 냉난방 장치(201)는, 제 1 실시형태와 같이, 압축기(2), 실내 응축기(3), 제 1 제어 밸브 유닛(4), 실외 열교환기(5), 제 2 제어 밸브 유닛(206), 증발기(7) 및 어큐뮬레이터(8)를 배관에 의해 접속한 냉동 사이클을 구비한다.

제 2 제어 밸브 유닛(206)은 제 1 비례 밸브(41)와 제 2 비례 밸브(240)를 포함한다. 제 2 비례 밸브(240)는 제 1 실시형태에 있어서 제 2 비례 밸브(42)와 제 3 비례 밸브(43)를 합친 기능을 가지는 복합 밸브로서 구성되어 있다. 즉, 제 2 비례 밸브(240)는 부통로(27)를 개폐하는 제 1 밸브부와, 접속 통로(28)를 개폐하는 제 2 밸브부와, 이들 제 1 밸브부 및 제 2 밸브부를 구동하는 공통의 액추에이터를 구비한다. 단, 제 1 밸브부와 제 2 밸브부의 한쪽이 밸브 개방될 때는 다른 쪽은 밸브 폐쇄되고, 제 1 밸브부와 제 2 밸브부가 동시에 리니어 제어되는 경우는 없다. 다시 말해서, 동시에 리니어 제어 되는 경우가 없기 때문에, 하나의 액추에이터에 의해 구동 제어하는 것이 가능하게 된다. 본 실시형태에는 제 2 비례 밸브(240)의 액추에이터가 스테핑 모터고 이루어지지만, 변형예는 솔레노이드로 이루어지는 것이어도 좋다.

다음으로, 본 실시형태의 냉동 사이클의 동작에 대해 설명한다. 도 4는 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다. 도 4a는 냉방 운전시의 상태를 나타내고, 도 4b는 난방 운전시의 상태를 나타내고, 도 4c는 특정 난방 운전시의 상태를 나타내고, 도 4d는 특수 냉난방 운전시의 상태를 나타내고 있다. 각 도의 상단에는 모리엘선도가 표시되고, 각 도의 하단에는 냉동 사이클의 동작 상태가 도시되어 있다. 부호a~g는 모리엘선의 부호와 대응하고 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 냉방 운전시에 있어서, 제 2 제어 밸브 유닛(206)의 제 1 비례 밸브(41)가 밸브 개방된다. 또, 제 2 비례 밸브(240)의 제1 밸브부가 밸브 폐쇄되고 제 2 밸브부가 밸브 개방된다. 이때, 실외 열교환기(5)는 실외 응축기로서 기능한다. 그 결과, 도시된 바와 같이, 압축기(2)에서 토출된 냉매는, 한쪽에서 제 1 냉매 순환 통로를 순환하고, 다른 쪽에서 제 3 냉매 순환 통로를 순환한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는, 한쪽에서 실내 응축기(3)를, 다른 쪽에서 실외 열교환기(5)를 거쳐 응축된다. 그리고 실내 응축기(3)를 경유한 냉매가 제 1 비례 밸브(41)에 의해 단열 팽창되고, 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되어 증발기(7)에 도입된다. 또, 실외 열교환기(5)를 경유한 냉매가 제 2 비례 밸브(240)의 제 2 밸브부를 통과함으로써 단열 팽창되고, 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되어 증발기(7)에 도입된다. 그리고 그 증발기(7)를 통과하는 과정에서 증발하고, 자동차 실내의 공기를 냉각한다.

한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 난방 운전시에는, 제 2 제어 밸브 유닛(206)의 제 1 비례 밸브(41)가 밸브 개방된다. 또, 제 2 비례 밸브(240)의 제 1 밸브부가 밸브 개방되고 제 2 밸브부가 밸브 폐쇄된다. 이때, 실외 열교환기(5)는 실외 증발기로서 기능한다. 그 결과, 도시된 바와 같이, 압축기(2)에서 토출된 냉매는, 한쪽에서 제 1 냉매 순환 통로를 순환하고, 다른 쪽에서 제 2 냉매 순환 통로를 순환한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는 실내 응축기(3)를 거쳐 응축된다. 그리고 제 1 비례 밸브(41)에 의해 단열 팽창된 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 증발기(7)에 의해 증발한다. 한편, 제 2 비례 밸브(240)의 제 1 밸브부를 통과함으로써 단열 팽창된 냉온·저압의 기액 이상 냉매는 실외 열교환기(5)에 의해 증발한다. 이때, 실외 열교환기(5) 및 증발기(7)의 양증발기에 의해 증발되는 비율은 제 1 비례 밸브(41)와 제 2 비례 밸브(240)의 각 개도의 설정에 의해 제어된다. 그것에 의해, 증발기(7)에서의 증발량을 확보할 수 있고 제습 기능을 확보할 수 있다. 또한, 제습 제어에 대해서는 제 1 실시형태에 의해 설명한 바와 같다.

또, 도 4c에 도시된 바와 같이, 특정 난방 운전시에는, 제 2 제어 밸브 유닛(206)의 제 1 비례 밸브(41)가 밸브 폐쇄된다. 또, 제 2 비례 밸브(240)의 제 1 밸브부가 밸브 개방되고 제 2 밸브부가 밸브 폐쇄된다. 이 때문에, 냉매는 증발기(7)를 통과하지 않고, 증발기(7)는 실질적으로 기능하지 않게 된다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는 실내 응축기(3)를 거쳐 응축되고, 제 2 비례 밸브(240)의 제 1 밸브부를 통과함으로써 단열 팽창되고 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되고, 실외 열교환기(5)를 통과하여 증발된다. 실외 열교환기(5)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(2)로 되돌아간다. 즉, 일시적으로 증발기(7)에 저온·저압의 액냉매가 공급되지 않기 때문에 덕트(10)를 통과하는 공기에 의해 증발기(7)가 따뜻해진다. 이 때문에, 외부 환경이 극저온이어도 증발기(7)가 동결하는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.

또, 도 4d에 도시된 바와 같이, 특수 난방 운전시에는, 제 2 제어 밸브 유닛(206)의 제 1 비례 밸브(41)가 밸브 개방된다. 또, 제 2 비례 밸브(240)의 제 1 밸브부 및 제 2 밸브부가 함께 밸브 폐쇄된다. 이 때문에, 냉매는 실외 열교환기(5)를 통과하지 않고, 실외 열교환기(5)는 실질적으로 기능하지 않게 된다. 즉, 증발기(7)만이 증발기로서 기능한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는 실내 응축기(3)를 거쳐 응축되고, 제 1 비례 밸브(41)에 의해 단열 팽창되고 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되고, 증발기(7)를 통과하여 증발된다. 증발기(7)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(2)에 되돌아간다.

이와 같이, 본 실시형태에는 제 2 냉매 순환 통로의 개도를 조정하는 제 2 비례 밸브와, 제 3 냉매 순환 통로의 개도를 조정하는 제 3 비례 밸브를 하나의 액추에이터에 의해 구동되는 제 2 비례 밸브(240)(복합 밸브)로서 구성했기 때문에, 액추에이터의 수를 삭감할 수 있고, 코스트 저감을 도모할 수 있다.

[제 3 실시형태]

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치는, 제 1 제어 밸브 유닛의 구성이 다른 점을 제외하면 제 2 실시형태와 같다. 이 때문에, 제 2 실시형태와 같은 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 그 설명을 생략한다. 도 5는 제 3 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.

차량용 냉난방 장치(301)는, 제 1 실시형태와 같이, 압축기(2), 실내 응축기(3), 제 1 제어 밸브 유닛(304), 실외 열교환기(5), 제 2 제어 밸브 유닛(206) 증발기(7) 및 어큐뮬레이터(8)를 배관에 의해 접속한 냉동 사이클을 구비한다.

제 1 제어 밸브 유닛(304)은 제어 밸브(331) 및 역지 밸브(check valve, 332)를 포함한다. 제어 밸브(331)는 이른바 삼방 밸브(three way valve)로 이루어지고, 제 2 통로(22)에 있어서 바이패스 통로(29)와의 분기점에 배치된다. 제어 밸브(331)는 압축기(2)의 토출실과 실외 열교환기(5)의 출입구를 연결하는 통로를 개폐하는 제 1 밸브부와, 실외 열교환기(5)의 출입구와 압축기(2)의 흡입실을 연결하는 통로를 개폐하는 제 2 밸브부를 포함한다. 제어 밸브(331)는 공급 전류의 유무에 따라 밸브부를 개폐하는 개폐 밸브이고, 제 1 밸브부 및 제 2 밸브부의 한쪽을 밸브 개방할 때는 다른 쪽을 밸브 폐쇄한다. 역지 밸브(332)는 바이패스 통로(29)에 마련되고, 냉매의 역류를 방지한다. 역지 밸브(332)는, 예를 들면 스프링 등에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 힘이 가해지고, 그 전후 차압이 소정의 밸브 개방 차압보다 커졌을 때 밸브 개방하는 것이어도 좋다.

또한, 변형예에 있어서는, 제 2 밸브부가 상술한 차압 밸브, 정차압 밸브, 비례 밸브, 유량 제어 밸브, 정압 밸브, 증발 과열도 제어 밸브의 어느 것 중 하나이어도 좋다. 또, 제어 밸브(331)는 액추에이터로서 솔레노이드를 구비하는 전자 밸브이지만, 변형예에 있어서는 액추에이터로서 스테핑 모터 등의 전동기를 구비하는 전동 밸브이어도 좋다.

다음으로, 본 실시형태의 냉동 사이클의 동작에 대해 설명한다. 도 6은 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다. 도 6a는 냉방 운전시의 상태를 나타내고, 도 6b는 난방 운전시의 상태를 나타내고, 도 6c는 특정 난방 운전시의 상태를 나타내고, 도 6d는 특수 냉난방 운전시의 상태를 나타내고 있다. 각 도의 상단에는 모리엘선도가 도시되어 있고, 각 도의 하단에는 냉동 사이클의 동작 상태가 도시되어 있다. 부호a~g는 모리엘선의 부호와 대응하고 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 냉방 운전시에는, 제 1 제어 밸브 유닛(304)에는 제어 밸브(331)의 제 1 밸브부가 밸브 개방되고, 제 2 밸브부가 밸브 폐쇄된다. 한편, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 난방 운전시 및 특정 난방 운전에는, 제어 밸브(331)의 제 1 밸브부가 밸브 폐쇄되고 제 2 밸브부가 밸브 개방된다. 또, 도 6d에 도시된 바와 같이, 특수 냉난방 운전에는, 제어 밸브(331)의 제 1 밸브부 및 제 2 밸브부의 쌍방이 밸브 폐쇄된다. 또한, 제습 운전시의 동작을 포함하고, 제 2 제어 밸브 유닛(206)의 동작 및 작용에 대해서는 제 2 실시형태와 같기 때문에 그 설명에 대해서는 생략한다. 이와 같은 구성에 따라, 본 실시형태의 냉동 사이클에 있어서도 제 2 실시형태와 같은 운전이 이루어지게 된다.

이와 같이, 본 발명의 적절한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 그 특정의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.

상기 실시형태에는, 본 발명의 차량용 냉난방 장치를 전기 자동차에 적용한 예를 나타냈지만, 내연기관을 탑재한 자동차나 내연기관과 전동기를 모두 탑재한 하이브리드식의 자동차에 제공하는 것이 가능한 것은 물론이다. 상기 실시형태에는 압축기(2)로서 전동 압축기를 채택한 예를 나타냈지만, 엔진 회전을 이용해서 용량 가변을 실행하는 가변 용량 압축기를 채택할 수도 있다.

상기 실시형태에는, 제 2 제어 밸브 유닛으로서, 비례 밸브의 기능을 복수 탑재한 것을 나타냈다. 변형예에 있어서는, 예를 들면, 제 2 제어 밸브 유닛을 구성하는 적어도 어느 것 중 하나의 비례 밸브를 개폐 밸브로 전환하고, 그 개폐 빈도가 변화되는 것에 의해 단위 시간당 흐르는 냉매 유량을 변화시키는 것으로 해도 좋다.

1: 차량용 냉난방 장치
2: 압축기
3: 실내 응축기
4: 제 1 제어 밸브 유닛
5: 실외 열교환기
6:제 2 제어 밸브 유닛
7: 증발기
8: 어큐뮬레이터
31: 제 1 제어 밸브
32: 제 2 제어 밸브
41: 제 1 비례 밸브
42: 제 2 비례 밸브
43: 제 3 비례 밸브
100: 제어부
201: 차량용 냉난방 장치
206: 제 2 제어 밸브 유닛
240: 제 2 비례 밸브
301: 차량용 냉난방 장치
304: 제 1 제어 밸브 유닛
331: 제어 밸브
332: 역지 밸브

Claims (5)

1. 냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
   자동차 실외에 배치되고, 냉방 운전시에 냉매를 방열시키는 실외 응축기로서 기능하는 한편, 난방 운전시에는 냉매를 증발시키는 실외 증발기로서 기능하는 실외 열교환기;
   자동차 실내에 배치되고 냉매를 증발시키는 실내 증발기;
   냉방 운전시 및 난방 운전시에 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 실내 증발기를 경유하여 상기 압축기로 되돌아 가도록 순환 가능한 제 1 냉매 순환 통로;
   난방 운전시에 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 실외 열교환기를 경유하여 상기 압축기로 되돌아 가도록 순환 가능한 제 2 냉매 순환 통로;
   냉방 운전시에 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 실외 열교환기 및 상기 실내 증발기를 순차 경유하여 상기 압축기로 되돌아 가도록 순환 가능한 제 3 냉매 순환 통로;
   상기 제 1 냉매 순환 통로에 마련되고, 상기 압축기에서 상기 실내 증발기로 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위해 개도가 제어되는 제 1 밸브;
   상기 제 2 냉매 순환 통로에 마련되고, 상기 압축기에서 상기 실외 열교환기로 흐르는 냉매의 유량을 제어하기 위해 개도가 제어되는 제 2 밸브;
   상기 제 3 냉매 순환 통로에 마련되고, 상기 실외 열교환기에서 상기 실내 증발기로 흐르는 냉매의 유량을 제어하기 위해 개도가 제어되는 제 3 밸브; 및
   각 밸브를 구동 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 제 2 밸브 및 상기 제 3 밸브의 한쪽을 밸브 개방시킬 때는 다른 쪽을 밸브 폐쇄하는 것에 의해, 상기 제 2 냉매 순환 통로 및 상기 제 3 냉매 순환 통로 중 어느 한쪽의 냉매의 흐름을 허용하고, 상기 제 2 냉매 순환 통로를 개방시킬 때는, 상기 제 1 밸브 및 상기 제 2 밸브 각각의 개도를 제어하는 것에 의해, 상기 압축기에서 상기 실외 열교환기 및 상기 실내 증발기로 흐르는 냉매의 유량의 비율을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 밸브가 제 1 비례 밸브로 이루어지고, 상기 제 2 밸브가 제 2 비례 밸브로 이루어지고, 상기 제 3 밸브가 제 3 비례 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 제 2 밸브와 상기 제 3 밸브가, 한 개의 액추에이터에 의해 구동되는 복합 밸브로서 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 밸브.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 냉매 순환 통로에 있어서, 난방 운전시에 상기 실외 열교환기의 하류측이 되는 위치에, 상기 실외 열교환기에서 상기 압축기로 되돌아가는 냉매의 유량을 조정하는 제어 밸브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 냉매 순환 통로와 상기 제 2 냉매 순환 통로와의 분기점과 상기 압축기와의 사이에, 상기 실외 열교환기와는 별도로 냉매를 방열시키는 보조 응축기를 더 포함하고,
   상기 제 1 냉매 순환 통로는, 냉방 운전시 및 난방 운전시에 상기 응축기에서 토출된 냉매가 상기 보조 응축기 및 상기 실내 증발기를 순차적으로 경유하여 상기 압축기에 되돌아가도록 순환 가능하게 마련되고,
   상기 제 2 냉매 순환 통로는, 난방 운전시에 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 보조 응축기 및 상기 실외 열교환기를 순차적으로 경유하여 상기 압축기에 되돌아가도록 순환 가능하게 마련되고,
   상기 보조 응축기가 방출하는 열이, 상기 실내 증발기를 통과한 공기의 가열에 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 장치.

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