WO2000010824A1 - Air conditioner for vehicle - Google Patents

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WO2000010824A1
WO2000010824A1 PCT/JP1999/001199 JP9901199W WO0010824A1 WO 2000010824 A1 WO2000010824 A1 WO 2000010824A1 JP 9901199 W JP9901199 W JP 9901199W WO 0010824 A1 WO0010824 A1 WO 0010824A1
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WO
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outdoor heat
air conditioner
coolant
temperature
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Muneo Sakurada
Kunihiko Nishishita
Tatsuo Haraguchi
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Zexel Valeo Climate Control Corporation
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    • F28F2215/02Arrangements of fins common to different heat exchange sections, the fins being in contact with different heat exchange media

Definitions

  • the present invention has a heat pump refrigeration cycle in which a refrigerant circulates, and a coolant circulation cycle in which an engine coolant circulates, and an outdoor heat exchanger of a heat pump refrigeration cycle and a rage of a coolant circulation cycle.
  • the present invention relates to a device for preventing frost formation on an outdoor heat exchanger.
  • vehicles have a coolant circulation cycle to cool the engine, which heats the coolant to a specified temperature (usually around 80 ° C) as quickly as possible, especially when the engine is started. Due to the necessity, the coolant is circulated until it reaches the specified temperature, without circulating through the heat exchange section in Laje.
  • a specified temperature usually around 80 ° C
  • heat pump type air conditioner as an air conditioner for cooling and heating the vehicle interior.
  • the heat pump refrigeration cycle used in this air conditioner uses an outdoor heat exchanger as an evaporator (evaporator) and an indoor heat exchanger as a condenser (condenser) during heating operation, and an outdoor heat exchanger during cooling operation.
  • the refrigerant flow direction is switched so that the heat exchanger is used as a condenser and the indoor heat exchanger is used as an evaporator.
  • the heat pump air conditioner described above exchanges heat between the refrigerant and the outside air when the outside air temperature is low or when the temperature of the refrigerant approaches 0 ° C, especially during the heating operation when the engine is started.
  • Condensed water or the like forms frost around the heat exchange section of the outdoor heat exchanger to be performed, and this heat exchange section is clogged and the air cannot escape. Accordingly, heat exchange between the refrigerant and the outside air is hindered, and the outdoor heat exchanger does not function as an evaporator. Even if the temperature does not reach frost, if the temperature of the heat exchange part is low, the refrigerant cannot sufficiently absorb heat from the outside air, so that the heating function cannot be sufficiently exhibited.
  • the present invention can prevent the frost formation of the outdoor heat exchanger of the heat pump type air conditioner by effectively utilizing the heat of the engine coolant, and even if the frost formation state occurs, It is an object of the present invention to provide a vehicle air conditioner capable of promptly canceling the air condition and improving a heating function. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a heat pump refrigeration cycle including a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion device, and an outdoor heat exchanger, and circulating a coolant for cooling an engine.
  • a cooling liquid circulation cycle for allowing the cooling liquid to flow through the lager when the temperature of the cooling liquid becomes equal to or higher than a predetermined temperature, wherein the outdoor heat exchanger and the lager are alternately stacked with the fins and the fins
  • a plurality of tubes each comprising a plurality of tubes, and a header communicating with the plurality of tubes.
  • Each of the plurality of tubes is opposed to each other and the fins are integrally formed by a common member.
  • determining means for determining whether or not the outdoor heat exchanger is in an environment where frost can be formed; and When it is determined that the outdoor heat exchanger is in an environment where frost can form, control means for circulating the cooling liquid to the Laje night is provided.
  • the outdoor heat exchanger is in an environment where frost can form and the heating function may be impaired, Even if the temperature of the engine coolant is lower than the specified temperature and there is no need to cool the coolant, The heat of the coolant is transmitted to the outdoor heat exchanger through an integrated fin formed integrally by a common member between the Laje and the outdoor heat exchanger by flowing the heat through the heat exchanger.
  • the frost formation of the outdoor heat exchanger can be prevented or removed, and the heating function can be improved.
  • the coolant circulation cycle includes an on-off valve that opens a flow path to the Lager when the coolant reaches a predetermined temperature or higher.
  • the on-off valve may be opened even when the temperature of the coolant is lower than the predetermined temperature.
  • the on-off valve is opened when the outdoor heat exchanger is in an environment where frost can form.
  • the coolant circulation cycle includes an on-off valve that sets a flow path to the Lager when the coolant reaches a predetermined temperature or higher. If it is determined that the outdoor heat exchanger is in an environment where frost can form, the cooling liquid may be allowed to flow through the Laje night by bypassing the on-off valve.
  • the coolant is at or below a predetermined temperature and the on-off valve is closed, the coolant is in an environment where the outdoor heat exchanger can be frosted, The heat is transmitted to the outdoor heat exchanger via the integral fins by bypassing the closed on-off valve and flowing through the lager.
  • the cooling liquid circulation cycle includes an on-off valve that opens a flow path to the Lager when the cooling liquid has a predetermined temperature or more, and an on-off valve arranged in parallel with the on-off valve.
  • the control means is provided by the determination means. When it is determined that the outdoor heat exchanger is in an environment where frost can form, the other on-off valve may be opened.
  • the valve is opened and closed when the outdoor heat exchanger is in an environment where frost can form.
  • the determination means has a sensor for detecting a surface temperature of the outdoor heat exchanger, an outdoor air temperature, or a sensor for detecting a refrigerant pressure at an inlet or an outlet of the outdoor heat exchanger, and these detected temperatures are predetermined. The determination may be made as to whether or not the outdoor heat exchanger is in an environment where the frost can be formed, based on whether or not the temperature is equal to or lower than a predetermined pressure or not.
  • the surface temperature of the heat exchange unit causing frost on the outdoor heat exchanger that is, the heat temperature of the fins of the heat exchange unit of the outdoor heat exchanger, the air temperature between the fins, Since it is determined whether or not the outdoor heat exchanger is in an environment where frost can form, based on the outside air temperature or based on a change in the pressure of the refrigerant due to the influence of frost, the frost formation state is determined. It can be determined accurately.
  • the heat pump refrigeration cycle may further include a fin formed by a member different from the fin of the outdoor heat exchanger, and the heat exchanger may include another fin formed in parallel with the outdoor heat exchanger.
  • a flow path switching means for switching a refrigerant flow path between the outdoor heat exchanger and the other outdoor heat exchanger, wherein the outdoor heat exchanger is more leeward than the Laje night.
  • the other outdoor heat exchanger is disposed on the windward side of the Lager night, and the flow path switching unit is configured to perform the outdoor heat exchanger during a heating operation.
  • the refrigerant may be switched to and circulated to the other outdoor heat exchanger during the cooling operation.
  • the air conditioner is arranged on the leeward side of the Laje night.
  • the refrigerant flow path is switched by the flow path switching means so that the refrigerant flows through the integrated fin outdoor heat exchanger having the integrated fin, so that the waste heat energy of the coolant flowing through the radiator is reduced. Since the heat is effectively transmitted to the refrigerant, frost formation of the integrated fin type outdoor heat exchanger can be more reliably prevented or released, and the heating performance can be dramatically improved.
  • the refrigerant flows to the separation fin type outdoor heat exchanger that is installed on the windward side of the Lager and has a separation fin formed by a member different from the integral fin.
  • the cooling medium flow path is switched by the flow path switching means, it is possible to reduce conduction of waste heat of the cooling liquid flowing through the Lager to the cooling medium, thereby impairing the cooling function. There is nothing.
  • integral fin of the outdoor heat exchanger integrally formed with the Lager and the separation fin of the separation fin type outdoor heat exchanger are not in contact with each other, or are in contact with each other. You may. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a block diagram showing a frost prevention device for a vehicle air conditioner according to first, second and third embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the first and second embodiments of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the side-by-side integrated heat exchanger according to the second, third, fourth, fifth and sixth embodiments, and FIG. 3 (a) is a side-by-side integrated type heat exchanger shown in FIG. Fig. 3 is a front view of the heat exchanger as viewed from the outdoor heat exchanger side, and Fig. 3 (b) is a front view of the side-by-side integrated heat exchanger shown in Fig. 2 as viewed from the Lager side.
  • FIG. 3 is a perspective view of the side-by-side integrated heat exchanger according to the second, third, fourth, fifth and sixth embodiments
  • FIG. 3 (a) is a side-by-side integrated type heat exchanger shown in FIG.
  • Fig. 3 is a front view of the heat
  • FIG. 4 is a perspective view showing a heat exchange part inside the juxtaposed integrated heat exchanger shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a coolant circulation in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing opening / closing control of a first solenoid valve installed during the cycle.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the first solenoid valve installed during the coolant circulation cycle according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing closing control.
  • FIG. 7 is a flowchart showing opening / closing control of a first solenoid valve installed during a coolant circulation cycle according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an air conditioner for a vehicle according to fourth and fifth embodiments of the present invention.
  • FIG. 9 (a) is a view showing a state during a coolant circulation cycle according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 (b) is a flowchart showing the opening / closing control of the installed second solenoid valve.
  • FIG. 9 (b) shows the control of the thermostat and the second solenoid valve installed during the coolant circulation cycle in the fourth embodiment.
  • FIG. 10 (a) is a graph showing the relationship between the temperature and the open / closed state.
  • FIG. 10 (a) shows the open / close control of the second solenoid valve installed during the coolant circulation cycle in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 (a) is a view showing a state during a coolant circulation cycle according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 (b) is a flowchart showing the opening / closing control of the installed second solenoid valve.
  • FIG. 10 (b) Is a graph showing the relationship between the temperature and the open / close state of the thermostat and the second solenoid valve installed during the coolant circulation cycle in the fifth embodiment
  • FIG. 11 (a) is FIG. 11 is a flowchart showing opening / closing control of a second solenoid valve provided during a coolant circulation cycle according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 (b) is a flow chart showing the sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the temperature of the thermostat and the second solenoid valve installed during the coolant circulation cycle and the open / closed state in FIG. 12.
  • FIG. 12 shows a seventh embodiment of the present invention. Fig.
  • FIG. 13 (a) is a block diagram showing a part of a heat pump refrigeration cycle in the vehicle air conditioner according to the seventh embodiment.
  • FIG. 13 (b) is a schematic diagram showing the movement
  • FIG. FIG. 14 is a perspective view of the heat exchange inside the heat exchanger
  • FIG. 14 is a diagram illustrating opening and closing control of a flow path switching valve installed in a heat pump refrigeration cycle according to seventh and eighth embodiments of the present invention.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a part of a heat pump refrigeration cycle in an air conditioner for a vehicle according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 (a) FIG. 16 is a schematic diagram showing heat transfer between heat exchangers according to the eighth embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 28 is a perspective view of a heat exchange unit inside a heat exchanger according to an eighth embodiment.
  • the vehicle air conditioner shown in FIG. 1 includes a heat pump refrigeration cycle for cooling and heating the air conditioner, and an engine 30. And a cooling liquid circulation cycle for cooling the cooling water.
  • the refrigeration cycle includes a compressor 35 composed of a single type, a piston type, a scroll type, and the like for compressing the refrigerant, a refrigerant flow path 37 for circulating the refrigerant, and a heat radiation of the refrigerant inside the vehicle cabin.
  • the indoor heat exchanger 42 is disposed in an air conditioning duct 51, and a blower fan 43 is provided upstream of the indoor heat exchanger 42.
  • the four-way valve 36 is switched as shown by the solid line in the figure to circulate the refrigerant in the direction of the arrow H of the solid line in the figure, and the surroundings of the indoor heat exchanger 42
  • the outdoor heat exchanger 5 is used as an evaporator for absorbing heat. That is, the refrigerant compressed by the compressor 35 passes through the four-way valve 36 to reach the indoor heat exchanger 42 and releases heat, and this heat is pressure-fed by the blower fan 43. It exchanges heat with the outside air and is sent to the passenger compartment as warm air.
  • the refrigerant that has released heat in the indoor heat exchanger 42 is decompressed by the orifice 38 and then reaches the outdoor heat exchanger 5, where it evaporates while absorbing ambient heat. .
  • the four-way valve 36 is switched as shown by the broken line in the figure, and the refrigerant is circulated in the direction of the arrow C shown by the broken line in the figure.
  • a process reverse to that of the vehicle is performed, and the indoor heat exchanger 42 functions as an evaporator, and the outdoor heat exchanger 5 functions as a condenser.
  • the refrigerant compressed by the compressor 35 passes through the four-way valve 36 to the outdoor heat exchanger 5 where heat is released, and the air-conditioning duct is passed through the indoor heat exchanger 42. 5 Absorbs heat from the air in 1 and evaporates.
  • the air blown by the blower fan 43 exchanges heat by passing through the indoor heat exchanger 42, and is sent as cold air into the vehicle interior.
  • the coolant circulation cycle for cooling the engine 30 includes a coolant passage 31 for circulating coolant drawn from a water jacket 52 provided around the engine 30, and a coolant passage 31.
  • a pump 9 for circulating the coolant in the coolant passage 31; and a pump 32 for circulating the coolant without passing through the coolant 9 A sub flow path 33 and a first solenoid valve 34 installed in the coolant flow path 31 and controlled to open and close by a control signal from a control unit 44 described later are provided.
  • the coolant flows through the coolant channel 31 as shown by the arrow A, and circulates through a route including both the engine 30 and the Laje 9 I do.
  • the first solenoid valve 34 is closed, as shown by the arrow B, the coolant circulates through the sub-flow path 33 and the path that bypasses the Lager 9.
  • the outdoor heat exchanger 5 and the Lager's bath 9 are entirely composed of an aluminum alloy, and are arranged side by side as shown in FIGS. 2, 3, (a), (b) and FIG. It is integrally formed as an exchanger 1.
  • the outdoor heat exchanger 5 includes a pair of headers 2 a and 2 b and a pair of headers 2 a and 2 b.
  • the Rajeshka 9 includes a pair of headers 6a and 6b and a plurality of flat tubes communicating with the pair of headers 6a and 6b.
  • the heat exchange portions 11 are configured by alternately stacking and brazing the fins 4 in a shape of a circle.
  • the fins 4 are formed by cutting and raising a cover 4a to improve the heat exchange rate, and are formed between the outdoor heat exchanger 5 and the heat exchange section of the Rajje 9. It is integrally formed by a common member.
  • a flat extrusion tube shown in FIG. 4 is used for the tube 3 of the outdoor heat exchanger 5, and the headers 2a and 2b of the outdoor heat exchanger 5 are As shown in Fig. (A), both ends of the cylindrical tubular member 10 are closed with lids 12, and the end of the tube 3 is formed on the peripheral wall of the tubular member 10. A plurality of tube insertion holes (not shown) to be inserted are formed. Further, inside the cylindrical member 10, a plurality of flow chambers 10a, 10b, 10c, 10d are partitioned by partition walls 15a, 15b, The flow path chamber 10a communicates with the inflow pipe 13 into which the refrigerant flows, and the most downstream flow path chamber 10d is provided with the outflow pipe 14 through which the refrigerant flows.
  • the refrigerant flows from the most upstream side flow path chamber 10a through the tube 3 to the flow path chamber 10b, the flow path chamber 10c, and the flow path chamber 10d, and the refrigerant reciprocates for one and a half times ( 3 passes).
  • the internal structure of the tubular member 10 is not limited to the above-described configuration, but can be changed as appropriate to change the number of refrigerant passes.
  • the tube 7 of the Laje night 9 is formed by a flat tube whose inside is not partitioned, and the headers 6a and 6b of the Laje night 9 have the end of the tube 7 inserted therein.
  • a first header member 16 having a U-shaped cross section in which a tube insertion hole (not shown) is formed, and a side wall portion of the first header member 16, and a header 6 a together with the first header member 16.
  • a cylindrical body having a rectangular cross section is formed by the second header member 17 constituting the peripheral wall of the cylindrical body, and the opening at both ends of the cylindrical body is closed by a closing plate 18.
  • One header 6a of the Laje night 9 has an inflow pipe 2 into which fluid flows. 6 and a cooling liquid introduction section 19 for introducing a cooling liquid used as a fluid, and the opening of the cooling liquid introduction section 19 is closed by a cap 21 equipped with a pressure valve.
  • an overflow pipe 22 is provided, and the other header 6b is provided with an outflow pipe 27 from which fluid flows out.
  • the interior of both headers 6a and 6b is not partitioned, and the cooling liquid that has entered from the inflow pipe 26 is transferred from one header 6a to the other header 6b by all tubes. 7 through the outlet pipe 27.
  • a side plate formed of a single plate shared between the outdoor heat exchanger 5 and the radiator 9 is provided on both outer sides in the laminating direction of the tubes 3, 7 and the fins 4.
  • the side plate 20 allows the outdoor heat exchanger 5 to be positioned on the windward side of the air flow generated by the rotation of the cooling fan 53 (see FIG. 1).
  • the outdoor heat exchanger 5 and the Laje night 9 are integrally configured so that the night 9 is on the leeward side.
  • 39 is a coolant temperature sensor for detecting the temperature X of the coolant
  • 40 is a surface temperature Y of the outdoor heat exchanger 5.
  • the heat exchanger temperature sensor which detects from the heat of the fins 4 of the heat exchanger 11 of the heat exchanger 5 (see FIG. 4) or the heat of the air between the fins 4, A control that controls the four-way valve 36 and the like, and controls opening and closing of the first solenoid valve 34 based on signals from the coolant temperature sensor 39 and the heat exchanger surface temperature sensor 40.
  • the heat exchanger temperature sensor 40 may be any sensor that can detect the surface temperature of the outdoor heat exchanger 5, and is not limited to the above.
  • step 100 by starting the engine 30
  • the following control is started from the main control routine, and it is determined in step 110 whether or not the heating use of the air conditioner is requested. If it is determined in step 110 that the use of heating is not requested, the control goes out to return to the main control routine, while if it is determined that the use of heating is requested, In Step 120, the coolant temperature X is detected by the coolant temperature sensor 39, and the surface temperature Y of the outdoor heat exchanger 5 is detected by the heat exchanger surface temperature sensor 40. .
  • step 130 it is determined whether or not the coolant temperature X is higher than a predetermined temperature.
  • the predetermined temperature may be, for example, the lowest temperature (around 80 ° C.) in a temperature range in which the performance of the coolant can be effectively exhibited.
  • the first solenoid valve is opened by a signal from the control unit 44, and thereafter, Return to step 110.
  • step 140 the heat exchanger temperature sensor 40
  • the surface temperature Y of the outdoor heat exchanger 5 detected by the above is a predetermined temperature? (For example, 0 ° C) which is assumed to be in an environment where the heat exchange unit 11 of the outdoor heat exchanger 5 can form frost. It is determined whether the temperature is lower than ().
  • step 140 If it is determined in this step 140 that the surface temperature Y is lower than the predetermined temperature 5, in step 150, a signal from the control port unit 44 is used in accordance with a signal from the control unit 44. (1) The solenoid valve (3) (4) is opened, and then the process returns to step (11). On the other hand, if it is determined in step 130 that the surface temperature Y is not lower than the predetermined temperature 5, in step 160, the first temperature is determined by a signal from the control unit 44. The solenoid valve 34 is closed, and the coolant passes through the sub flow path 33. Circulates through 30 (see Fig. 1).
  • the heat exchanger temperature sensor 4 If the surface temperature Y of the outdoor heat exchanger 5 detected by 0 is equal to or lower than the predetermined temperature 9 at which the outdoor heat exchanger 5 needs to be warmed, the first solenoid valve 34 is opened. As a result, the cooling fluid is circulated through the Laje night 9 and the heat of the coolant flowing through the Laje night 9 is transmitted to the outdoor heat exchanger 5 via the fins 4. The frost formation of the outdoor heat exchanger 5 can be prevented or removed, and the heating function of the air conditioner can be improved.
  • the vehicle air conditioner according to the second embodiment includes the outside air temperature sensor 41 for detecting the temperature of outside air in FIG. 1, and the control unit 44 includes the coolant Based on the signals from the temperature sensor 39 and the outside air temperature sensor 41, the opening and closing of the first solenoid valve 34 is controlled as shown in FIG.
  • Steps 100 and 110 are performed. If it is determined in step 110 that heating use is required, then in step 122, the coolant temperature sensor 39 is Thus, the coolant temperature X is detected, and the outside air temperature sensor 41 detects the outside air temperature Z.
  • step 130 it is determined whether or not the coolant temperature X is higher than the predetermined temperature, and if it is determined that the coolant temperature X is higher than the predetermined temperature, in step 152, the control unit The first solenoid valve 34 is opened by a signal from the unit 44, and then the process returns to step 110.
  • the outside air temperature Z is It is determined whether or not the temperature is lower than a predetermined temperature a (for example, 0 ° C.) which is assumed to be in an environment where the heat exchange unit 11 of the vessel 5 can form frost.
  • step 152 the first port is connected to the first unit by a signal from the control unit 44.
  • the solenoid valve 34 is opened, and then the process returns to step 110.
  • the control unit 44 receives a signal from the control unit 44.
  • the first solenoid valve 34 is closed by a signal, and thereafter, the process returns to the step 110, and the coolant circulates in the engine 30 through the sub flow path 33 (see FIG. 1).
  • the outside air temperature sensor 4 If the outside air temperature Z detected by 1 is equal to or lower than the predetermined temperature a for which the outdoor heat exchanger 5 needs to be warmed, the coolant is opened by opening the first solenoid valve 34. It will be distributed on the 9th of Lü. Thus, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
  • the vehicle air conditioner according to the third embodiment has a heat exchanger pressure sensor 62 for detecting a refrigerant pressure at an inlet or an outlet of the outdoor heat exchanger 5 in FIG. Further, based on signals from the coolant temperature sensor 39 and the heat exchanger pressure sensor 62, the control unit 44 controls the first solenoid valve 34 as shown in FIG. It performs opening and closing control. In FIG. 7, opening / closing control of the first solenoid valve 34 will be described.
  • Steps 100 and 110 are performed. If it is determined in step 110 that the use of heating is required, in step 124, the coolant temperature sensor 39 determines In addition to detecting the coolant temperature X, the heat exchanger pressure sensor 62 detects the outlet side refrigerant pressure V during the heating operation of the outdoor heat exchanger 5.
  • step 130 it is determined whether or not the coolant temperature X is higher than the predetermined temperature, and if it is determined that the coolant temperature X is higher than the predetermined temperature, in step 154, the first solenoid valve 34 is opened by a signal from the control unit 44, and the process returns to step 110.
  • step 144 the refrigerant pressure V is changed to the outdoor heat exchange. It is determined whether or not the pressure is lower than a predetermined pressure ⁇ ⁇ ⁇ , which is assumed to be in an environment where the heat exchange section 11 of the vessel 5 can form frost.
  • step 154 If it is determined in step 144 that the refrigerant pressure V is lower than the predetermined pressure ⁇ , in step 154, the first solenoid valve is controlled by a signal from the control unit 44. 3 4 is released, and then the process returns to step 110.
  • a signal from the control unit 44 is used in advance. The first solenoid valve 34 is closed, and thereafter, the process returns to step 110, and the coolant circulates in the engine 30 through the sub flow path 33 (see FIG. 1).
  • the heat exchange The refrigerant pressure V detected by the heat exchanger pressure sensor 62 indicates that the heat exchange unit 11 of the outdoor heat exchanger 5 can be frosted or frosted. If the pressure is equal to or lower than the predetermined pressure ⁇ , it is assumed that the first solenoid valve 34 is opened, so that the coolant flows through the Lager 9. Thereby, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.
  • a frost prevention device for a vehicle air conditioner according to a fourth embodiment shown in FIG. 8 is different from the first electromagnetic valve 34 in the first embodiment in that a thermostat A bypass passage 46 for bypassing the thermostat 45 is formed in the coolant passage 37, and a second solenoid valve 4 is provided in the bypass passage 46. 7 is installed in parallel with the thermostat 45, and the control unit 50 controls opening and closing of the second solenoid valve 47 based on a signal from the heat exchanger temperature sensor 40. Is what you do.
  • the thermostat 45 opens and closes a valve using the thermal expansion of a metal material or a resin material caused by a rise in the temperature of the coolant without being controlled by another mechanism.
  • the valve is opened when the temperature exceeds the predetermined temperature (see FIG. 9 (b)).
  • the second solenoid valve 47 is provided with a control signal from the control unit 50 based on the surface temperature Y of the outdoor heat exchanger 5 detected by the heat exchanger temperature sensor 40. Is controlled as follows.
  • the other configurations of the heat pump refrigeration cycle and the coolant circulation cycle are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 9 (a) the opening / closing control of the second solenoid valve 47 by the control unit 50 will be described. First, the step 100 and the step 110 are performed.
  • step 110 If it is determined in this step 110 that the use of heating is required, in the step 124, the heat exchanger is used.
  • the surface temperature Y of the outdoor heat exchanger 5 is detected by the temperature sensor 40, and in step 140, it is determined whether or not the surface temperature Y is lower than the predetermined temperature / ?.
  • step 140 the surface temperature Y becomes the predetermined temperature /? If it is determined that the temperature is lower than that, in step 154, the second solenoid valve 47 is opened by a signal from the control unit 50, and thereafter, the process returns to step 110. On the other hand, when it is determined in step 140 that the surface temperature Y is not lower than the predetermined temperature?, In step 164, a signal from the control unit 50 is output. After the second solenoid valve 47 is closed, the process returns to step 110, and the coolant circulates in the engine 30 through the sub flow path 33 (see FIG. 8).
  • the temperature of the coolant is higher than the predetermined temperature at which the cooling of the coolant is required, or the surface temperature Y is
  • the thermostat 45 or the (2) The solenoid valve (47) is opened, and the coolant flows through the rage (9).
  • the heat of the coolant flowing through the lager 9 is transmitted to the outdoor heat exchanger 5 through the fins 4, so that frost formation on the outdoor heat exchanger 5 can be prevented or eliminated.
  • the heating function of the air conditioner can be improved.
  • the vehicle air conditioner according to the fifth embodiment includes the outside air temperature sensor 41 for detecting the temperature of outside air in FIG. 8, and the control unit 50 includes the outside air temperature sensor shown in FIG. Based on the signal from the temperature sensor 41, the opening and closing of the second solenoid valve 47 is controlled as shown in FIG. 10 (a).
  • the other configuration is the same as that of the fourth embodiment.
  • Steps 100 and 110 are performed. If it is determined in step 110 that the use of heating is required, in step 126, the outside air temperature sensor 41 detects the outside air. The temperature Z is detected, and in step 144, this outdoor air temperature Z It is determined whether or not the temperature is lower than the predetermined temperature y, which is assumed to be in an environment where the side heat exchange unit 5 can be frosted.
  • step 156 If it is determined in this step 142 that the outside air temperature Z is lower than the predetermined temperature a, in step 156, the second control unit 50 receives the signal from the control unit 50 to output the second air. (2) The solenoid valve 47 is opened, and thereafter, the process returns to step 110. On the other hand, when it is determined in the step 142 that the outside air temperature Z is not lower than the predetermined temperature a, the signal from the control unit 50 is determined in the step 166. After the second solenoid valve 47 is closed by the above, the process returns to step 110, and the coolant circulates in the engine 30 through the sub flow path 33 (see FIG. 8).
  • the temperature of the cooling liquid is equal to or higher than the predetermined temperature at which the cooling of the cooling liquid is required, or When Z is in a region of a predetermined temperature or less where the outdoor heat exchanger 5 may be frosted and the outdoor heat exchanger 5 needs to be warmed, the thermostat 4 5 Alternatively, the second solenoid valve 47 is opened, and the cooling fluid flows through the above-mentioned lager 9.
  • the vehicle air conditioner according to the sixth embodiment includes the heat exchanger pressure sensor 62 for detecting the refrigerant pressure at the inlet or the outlet of the outdoor heat exchanger 5 in FIG.
  • the control unit 50 controls the opening and closing of the second solenoid valve 47 based on the signal from the heat exchanger pressure sensor 62 as shown in FIG. 11 (a). c; Note that the configuration other than these is the same as that of the fourth embodiment.
  • Steps 100 and 110 are performed. If it is determined in step 110 that heating use is required, then in step 128, the heat exchanger pressure sensor 62 By Refrigerant pressure V is detected, and in step 144, it is determined whether or not the refrigerant pressure V is lower than the predetermined pressure which is assumed to be in an environment where the outdoor heat exchange unit 5 can form frost. Is determined.
  • step 158 If it is determined in step 144 that the refrigerant pressure V is lower than the predetermined pressure ⁇ , in step 158, the signal from the control unit 50 is used in response to the signal from the control unit 50. (2) The solenoid valve 47 is opened, and thereafter, the process returns to step 110. On the other hand, if it is determined in step 144 that the refrigerant pressure V is not lower than the predetermined pressure ⁇ , in step 168, the signal from the control unit 50 is output. After the second solenoid valve 47 is closed by the above, the process returns to step 110, and the coolant circulates in the engine 30 through the sub flow path 33 (see FIG. 8).
  • the temperature of the cooling liquid is equal to or higher than the predetermined temperature at which the cooling of the cooling liquid is required, or
  • V is in a region of a predetermined pressure ⁇ or less where frost may be formed on the outdoor heat exchanger 5 and the outdoor heat exchanger 5 needs to be warmed
  • the thermostat 4 5 Alternatively, the second solenoid valve 47 is opened, and the cooling fluid flows through the above-mentioned lager 9.
  • each on-off valve is controlled to open and close corresponding to one temperature. That is, the thermostat 45 is set to the coolant temperature X, the second solenoid valve 47 is set to the surface temperature Y of the outdoor heat exchanger 5, the outside air temperature ⁇ , or the refrigerant at the inlet or the outlet of the outdoor heat exchanger 5. Since it is sufficient to correspond to each pressure V, it is possible to use simple structures for each.
  • the heat pump refrigeration cycle according to the seventh embodiment is configured integrally with the Laje Outdoor heat exchanger (hereinafter referred to as an integral fin type outdoor heat exchanger) 5 and a separate fin type outdoor heat exchanger 6 0 arranged in parallel with the integral fin type outdoor heat exchanger 5 0 And a flow path switching valve 58 for switching a refrigerant flow path between the integrated fin type outdoor heat exchanger 5 and the separation fin type outdoor heat exchanger 60. .
  • an integral fin type outdoor heat exchanger hereinafter referred to as an integral fin type outdoor heat exchanger
  • 6 0 arranged in parallel with the integral fin type outdoor heat exchanger 5 0
  • a flow path switching valve 58 for switching a refrigerant flow path between the integrated fin type outdoor heat exchanger 5 and the separation fin type outdoor heat exchanger 60.
  • the heat exchange part of the integrated fin type outdoor heat exchanger 5 is composed of the tube 3 through which a refrigerant flows, and the tube of the Rajesh 9 through which a coolant flows. 7 are included in an integrated heat exchange section 54, which is alternately laminated and brazed by the fins (hereinafter, referred to as integral fins) 4 formed by a common member.
  • the tube 3 of the integrated fin type outdoor heat exchanger 5 is arranged on the leeward side of the wind direction W generated by the rotation of the cooling fan 53 with respect to the tube 9 of the Lager's house 9.
  • the heat exchange part 55 of the separation fin type outdoor heat exchanger 60 includes a flat tube 56 through which a refrigerant flows, the louver 4 a is formed, and the integral fin 4 is formed. Separation fins 57 formed by separate members are alternately laminated and brazed. Further, the heat exchange section 55 of the separation fin type outdoor heat exchanger 60 is arranged at a predetermined interval so as to be more windward than the integrated heat exchange section 54. In addition, in FIG. 13 (b), the integral fin 4 and the separation fin 57 are formed in the same phase, but are not limited to this, and may be the same or shifted. And
  • the integrated heat exchanging section 54 is configured such that the heat exchanging section of the Rajje 9 and the heat exchanging section of the integrated fin type outdoor heat exchanger 5 are integrated by the integrated fin 4. And the integrated fin type outdoor heat exchanger 5 is arranged on the downwind side of the Lager night 9, so that the exhaust heat of the engine coolant is passed through the integrated fin 4 and the cooling fan
  • the structure is such that it rides on the flow of air generated by the air conditioner 3 and transmits the air to the refrigerant of the air conditioner satisfactorily.
  • the radiator Since the heat exchange section 55 of the fin-separated outdoor heat exchanger 60 is separated from the integrated heat exchange section 54 and is arranged on the windward side with respect to the ladder overnight 9, the radiator The configuration is such that the exhaust heat of 9th is hardly conducted.
  • the flow path switching valve 58 includes a flow path 37 a that communicates with the refrigerant flow path 37, the integrated fin type outdoor heat exchanger 5, and a flow that communicates with the separation fin type outdoor heat exchanger 60. It is installed at a branch point with the channel 37 b, and the control signal from the control unit 59 according to the use status of the heating function and the cooling function of the air conditioner causes the flow path of the refrigerant to flow through the two channels 37 a and 3. It is configured to switch between 7b.
  • step 200 the control unit 59 determines whether the air conditioner is using the heating function or the cooling function. If it is determined in step 200 that the heating function is being used, in step 210, the flow path switching valve 58 is controlled by a control signal from the control unit 59. After opening the flow path 37a to the integrated fin type outdoor heat exchanger 5 and closing the flow path 37b to the separation fin type outdoor heat exchanger 60, Return to 220. On the other hand, if it is determined in step 220 that cooling is being used, then in step 220 the flow switching valve is controlled by a control signal from the control unit 59. After controlling the flow path 8 and closing the flow path 37 a to the integrated fin type outdoor heat exchanger 5 and opening the flow path 37 b to the separation fin type outdoor heat exchanger 61 Return to step 200.
  • any configuration other than the above may apply any one of the above-described first to sixth embodiments.
  • the refrigerant is connected to the tube 7 of the lager room 9 by the integral fin 4 and is sent to the tube 3 arranged on the leeward side of the tube 7 of the lager room 9. Therefore, as shown in FIG. 13 (a), the exhaust heat of the cooling liquid is favorably transmitted to the refrigerant, and the heating function of the air conditioner can be dramatically improved.
  • the refrigerant is sandwiched between separation fins 57 formed by a member separate from the integral fins 4, and a tube 5 arranged on the windward side with respect to the tube 7 of the Rage 1 Since the refrigerant is sent to 6, the heat of the cooling liquid is hardly transmitted to the refrigerant, and the cooling function is not hindered.
  • the above configuration can be particularly preferably used in a vehicle such as a hybrid vehicle in which the temperature of the engine coolant does not rise so much when the air conditioner mounted is of a heat pump type.
  • a hybrid vehicle may run overnight without the engine running, and even when the engine is running, the heat generated by the engine itself is high in order to operate the engine with high efficiency.
  • the amount is small, the amount of heat of the engine coolant is insufficient, and the heating function of the air conditioner tends to deteriorate.
  • PTC heaters to perform auxiliary heating.However, this method consumes a lot of electricity, so it has poor energy efficiency and poor heating efficiency.
  • the integral fin type heat exchanger 5 used at the time of heating is disposed on the leeward side of the Lager overnight 9 so that the engine coolant Since the exhaust heat is transmitted well to the refrigerant of the air conditioner, the exhaust heat of this cooling liquid is effectively used to improve the heating function. Since it does not become low temperature, the heat absorption source of the refrigerant However, the heating function is surely improved as compared with the case where only outside air is used. In addition, even when the temperature of the coolant is low and the cooling fan 53 is controlled so as not to operate, the refrigerant obtains heat from the Lager night 9 because the integral fins 4 are connected to the Lager night 9. be able to.
  • the separation fin type outdoor outdoor unit is provided on the windward side of the Lager day 9 and has the heat exchange unit 55 separated from the integrated heat exchange unit 54. Since the refrigerant is circulated through the heat exchanger 60, the cooling function is not hindered by the heat of the above-mentioned Laje overnight.
  • the integral fin 4 and the separation fin 57 of the heat exchange section 55 of the separation fin type outdoor heat exchanger 60 are configured to be in contact with each other and to be out of phase.
  • the configuration other than the above is the same as that of the fifth embodiment, and the phases of the integral fin 4 and the separation fin 57 may be the same.
  • the side plates 20 arranged on both outer sides in the stacking direction of 7 can easily form an integral structure.
  • frost formation during heating of an outdoor heat exchanger of a heat pump air conditioner is effectively prevented or canceled by effectively utilizing the exhaust heat of the engine coolant.
  • the heating function of the air conditioner can be improved.
  • frost formation during heating of the outdoor heat exchanger of the heat pump air conditioner can be effectively prevented or eliminated, and the heating function of the air conditioner can be improved.
  • the cooling function can be prevented from lowering.

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Description

明 細 車両用空調装置 技術分野
この発明は、 冷媒が循環するヒートポンプ式冷凍サイクルと、 エンジン冷 却液が循環する冷却液循環サイクルとを有し、 ヒートボンプ式冷凍サイクル の室外用熱交換器と冷却液循環サイクルのラジェ一夕とが並設され、 室外用 熱交換器の着霜を防止する装置に関する。 背景技術
通常、 車両は、 エンジンを冷却するための冷却液循環サイクルを有し、 こ の冷却液循環サイクルは、 特にエンジン始動時において、 冷却液を所定温度 (通常 8 0 °C付近) までできるだけ早く暖める必要があることから、 この所 定温度に達するまで、 冷却液をラジェ一夕の熱交換部には流通させずに循環 させる構成となっている。
また、 車室内の冷暖房を行うための空調装置として、 ヒートポンプ式の空 調装置がある。 この空調装置で使用されるヒートポンプ式冷凍サイクルは、 暖房運転時には、 室外用熱交換器を蒸発器 (エバポレー夕) 、 室内用熱交換 器を凝縮器 (コンデンサ) として、 一方冷房運転時には、 室外用熱交換器を 凝縮器、 室内用熱交換器を蒸発器として使用するように、 冷媒の流通方向を 切り換える構成となっている。
上記ヒートポンプ式の空調装置は、 特にエンジン始動時において暖房運転 を行う際に、 外気温度が低かったり、 冷媒の温度が 0 °C付近となった場合に、 冷媒と外気との間で熱交換を行うための室外用熱交換器の熱交換部周辺に凝 縮水等が着霜し、 この熱交換部が目詰まりを起こして風が抜けなくなること によって、 冷媒と外気との熱交換が阻害され、 前記室外用熱交換器が蒸発器 として機能しなくなるという不具合があった。 また、 着霜する状態まで達し なくても、 この熱交換部の温度が低ければ、 冷媒は十分に外気から吸熱を行 えないために暖房機能が十分に発揮できないという不具合があった。
そこで、 この発明は、 エンジン冷却液の熱を有効に利用することによって、 ヒートポンプ式空調装置の室外用熱交換器の着霜を防止できると共に、 着霜 した状態であっても、 この着霜状態を速やかに解除でき、 且つ暖房機能を向 上させることができる車両用空調装置を提供することを目的としている。 発明の開示
上記目的を達成するために、 この発明は、 コンプレッサ、 室内用熱交換器、 膨張装置、 室外用熱交換器を含んで構成されるヒートポンプ式冷凍サイクル と、 エンジンを冷却する冷却液を循環させ、 この冷却液が所定温度以上とな つた場合にラジェ一夕へ流通させる冷却液循環サイクルとを有し、 前記室外 用熱交換器及び前記ラジェ一夕は、 フィンと、 このフィンと共に交互に積層 される複数のチューブとによって構成される熱交換部と、 前記複数のチュー ブと連通するヘッダとをそれぞれ備え、 それぞれの前記熱交換部が互いに対 峙されると共に前記フィンが共通する部材によって一体に形成されている車 両用空調装置において、 前記室外用熱交換器が着霜し得る環境にあるか否か を判定する判定手段と、 前記判定手段により前記室外用熱交換器が着霜し得 る環境にあると判定された場合に、 この冷却液を前記ラジェ一夕へ流通させ る制御手段とを設けたものである。
上記構成によれば、 特にエンジン始動時において、 空調装置の暖房機能を 使用する際、 室外用熱交換器が着霜し得る環境下にあり暖房機能が阻害され る可能性がある場合には、 エンジン冷却液の温度が所定温度よりも低温であ り、 この冷却液を冷却する必要がなくても、 この冷却液をラジェ一夕の熱交 換部に流通させることによって、 この冷却液の熱がラジェ一夕と室外用熱交 換器との間で共通の部材によって一体に形成される一体フィンを通じて室外 用熱交換器に伝達するので、 室外用熱交換器の着霜を防止又は除去すること ができると共に、 暖房機能を向上させることができる。
また、 前記冷却液循環サイクルは、 前記冷却液が所定温度以上となった場 合に前記ラジェ一夕への流通経路を開とする開閉弁を有し、 前記制御手段は、 前記判定手段によって前記室外用熱交換器が着霜し得る環境にあると判定さ れた場合に、 前記冷却液の温度が前記所定温度を下回る場合においても前記 開閉弁を開とするものであってもよい。
上記構成によれば、 冷却液が所定温度以下であり前記開閉弁が閉じた状態 であっても、 室外用熱交換器が着霜し得る環境下にある場合には、 この開閉 弁を開状態とし、 前記冷却液をラジェ一夕に流通させることによって、 この 冷却液の熱を前記一体フィンを介して室外用熱交換器に伝達させることがで ぎる。
また、 前記冷却液循環サイクルは、 前記冷却液が所定温度以上となった場 合に前記ラジェ一夕への流通経路を閧とする開閉弁を有し、 前記制御手段は、 前記判定手段によって前記室外用熱交換器が着霜し得る環境にあると判定さ れた場合に、 前記冷却液を、 前記開閉弁をバイパスさせて前記ラジェ一夕へ 流通させるものであってもよい。
上記構成によれば、 冷却液が所定温度以下であり前記開閉弁が閉じた状態 であっても、 前記室外用熱交換器が着霜し得る環境下にある場合には、 前記 冷却液が、 閉じた開閉弁をバイパスして前記ラジェ一夕に流通し、 前記一体 フィンを介して冷却液の熱が室外用熱交換器に伝達される。
また、 前記冷却液循環サイクルは、 前記冷却液が所定温度以上となった場 合に前記ラジェ一夕への流通経路を開とする開閉弁と、 この開閉弁に対して 並列に配された他の開閉弁とを有し、 前記制御手段は、 前記判定手段によつ て前記室外用熱交換器が着霜し得る環境にあると判定された場合に、 前記他 の開閉弁を開とするものであってもよい。
上記の構成によれば、 冷却液が所定温度以下であり前記開閉弁が閉じた状 態であっても、 室外用熱交換器が着霜し得る環境下にある場合には、 この開 閉弁と並列に配された他の開閉弁を開とすることによって、 前記冷却液を閉 じた前記開閉弁をバイパスさせてラジェ一夕へ流通させることができる。 また、 前記判定手段は、 室外用熱交換器の表面温度、 外気温度を検出する センサ、 又は室外用熱交換器の入口或いは出口の冷媒圧力を検出するセンサ を有し、 これらの検出温度が所定温度以下であるか否か、 又は検出圧力が所 定圧力以下である否かによって、 前記室外用熱交換器が着霜し得る環境にあ るか否かを判定するものであってもよい。
上記構成によれば、 室外用熱交換器の着霜の原因となる熱交換部の表面温 度、 即ち室外用熱交換器の熱交換部のフィンの感熱温度、 フィン間の空気感 熱温度や、 外気温度に基づいて、 又は着霜の影響による冷媒の圧力変化に基 づいて、 この室外用熱交換器が着霜し得る環境にあるか否かが判定されるの で、 着霜状況を正確に判定することができる。
また、 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルは、 前記室外用熱交換器のフィン とは別部材によって形成されたフィンを有すると共に前記室外用熱交換器に 対して並列に配置される他の室外用熱交換器と、 前記室外用熱交換器と前記 他の室外用熱交換器との間で冷媒流路を切り換える流路切換手段とを有し、 前記室外用熱交換器は、 前記ラジェ一夕よりも風下側に配置されると共に、 前記他の室外用熱交換器は、 前記ラジェ一夕よりも風上側に配置されるもの であり、 また前記流路切換手段は、 暖房運転時に前記室外用熱交換器へ、 冷 房運転時に前記他の室外用熱交換器へ冷媒を切り換えて流通させるものであ つてもよい。
上記構成によれば、 暖房運転時には、 前記ラジェ一夕よりも風下側に配置 され、 且つ前記一体フィンを有する一体フィン室外用熱交換器に冷媒が流通 されるように、 流路切換手段によって冷媒流路が切り換えられるため、 ラジ エー夕を流通する冷却液の排熱エネルギーが冷媒に効果的に伝達されるので、 この一体フィン型室外用熱交換器の着霜をより確実に防止又は解除すること ができると共に、 暖房性能を飛躍的に向上させることができる。
更に、 冷房運転時には、 前記ラジェ一夕よりも風上側に設置され、 且つ前 記一体フィンとは別部材によって形成された分離フィンを有する分離フィン 型室外用熱交換器へ冷媒が流通されるように、 前記流路切換手段によって冷 媒流路が切り換えられるため、 前記ラジェ一夕を流通する冷却液の排熱が冷 媒に伝導することを低減させることができるので、 冷房機能が阻害されるこ とはない。
尚、 前記ラジェ一夕と一体的に構成された室外用熱交換器の一体フィンと、 前記分離フィン型室外用熱交換器の分離フィンとは、 互いに接触していなく ても、 又接触していてもよい。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の第 1、 第 2及び第 3の実施の形態に係る車両用空調 装置の着霜防止装置を示すブロック図であり、 第 2図は、 この発明の第 1、 第 2、 第 3、 第 4、 第 5及び第 6の実施の形態に係る並設一体型熱交換器の 斜視図であり、 第 3図 (a ) は、 第 2図に示した並設一体型熱交換器の室外 用熱交換器側から見た正面図であり、 第 3図 (b ) は、 第 2図に示した並設 一体型熱交換器のラジェ一夕側から見た正面図であり、 第 4図は、 第 2図に 示した並設一体型熱交換器内部の熱交換部を示す斜視図であり、 第 5図は、 この発明の第 1の実施の形態における冷却液循環サイクル中に設置された第 1電磁弁の開閉制御を示すフローチャートであり、 第 6図は、 この発明の第 2の実施の形態における冷却液循環サイクル中に設置された第 1電磁弁の開 閉制御を示すフローチャートであり、 第 7図は、 この発明の第 3の実施の形 態における冷却液循環サイクル中に設置された第 1電磁弁の開閉制御を示す フローチャートであり、 第 8図は、 この発明の第 4及び第 5の実施の形態に 係る車両用空調装置を示すブロック図であり、 第 9図 (a ) は、 この発明の 第 4の実施の形態における冷却液循環サイクル中に設置された第 2電磁弁の 開閉制御を示すフローチャートであり、 第 9図 (b ) は、 この第 4の実施の 形態における冷却液循環サイクル中に設置されたサーモスタツト及び第 2電 磁弁の温度と開閉状態との関係を示すグラフであり、 第 1 0図 (a ) は、 こ の発明の第 5の実施の形態における冷却液循環サイクル中に設置された第 2 電磁弁の開閉制御を示すフローチャートであり、 第 1 0図 (b ) は、 この第 5の実施の形態における冷却液循環サイクル中に設置されたサ一モスタツト 及び第 2電磁弁の温度と開閉状態との関係を示すグラフであり、 第 1 1図 ( a ) は、 この発明の第 6の実施の形態における冷却液循環サイクル中に設 置された第 2電磁弁の開閉制御を示すフローチャートであり、 第 1 1図 ( b ) は、 この第 6の実施の形態における冷却液循環サイクル中に設置され たサ一モス夕ット及び第 2電磁弁の温度と開閉状態との関係を示すグラフで あり、 第 1 2図は、 この発明の第 7の実施の形態に係る車両用空調装置にお けるヒートポンプ式冷凍サイクルの一部を示すブロック図であり、 第 1 3図 ( a ) は、 この発明の第 7の実施の形態に係る熱交換器間での熱移動を示す 概略図であり、 第 1 3図 (b ) は、 この第 7の実施の形態に係る熱交換器内 部の熱交換 の斜視図であり、 第 1 4図は、 この発明の第 7及び第 8の実施 の形態におけるヒートポンプ式冷凍サイクル中に設置された流路切換バルブ の開閉制御を示すフローチャートであり、 第 1 5図は、 この発明の第 8の実 施の形態に係る車両用空調装置におけるヒートポンプ式冷凍サイクルの一部 を示すブロック図であり、 第 1 6図 (a ) は、 この発明の第 8の実施の形態 に係る熱交換器間での熱移動を示す概略図であり、 第 1 6図 (b ) は、 この 第 8の実施の形態に係る熱交換器内部の熱交換部の斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する, 第 1図に示す車両用空調装置は、 空調装置の冷暖房を行うためのヒートポ ンプ式冷凍サイクルと、 エンジン 3 0を冷却するための冷却液循環サイクル とを有して構成されている。
前記冷凍サイクルは、 冷媒を圧縮するための口一タリ型、 ピストン型、 ス クロール型等からなるコンプレッサ 3 5と、 冷媒が循環するための冷媒流路 3 7と、 車室内側で冷媒の放熱放冷を行う室内用熱交換器 4 2と、 冷媒の減 圧手段であるオリフィス 3 8と、 車室外側で冷媒の放熱放冷を行う室外用熱 交換器 5と、 空調装置の冷暖房操作に伴って冷媒の循環方向を変換させる四 方弁 3 6とを有する。 そして、 前記室内用熱交換器 4 2は、 空調ダクト 5 1 内に配置されると共に、 この室内用熱交換器 4 2の上流側には送風ファン 4 3が設置されている。
上記冷凍サイクルの暖房運転時においては、 前記四方弁 3 6を図中の実線 のように切り換えて、 冷媒を図中実線の矢印 Hの方向に循環させ、 前記室内 用熱交換器 4 2を周囲に熱を放出する凝縮器として、 また前記室外用熱交換 器 5を熱を吸収する蒸発器として用いる。 即ち、 前記コンプレッサ 3 5で圧 縮された冷媒は、 前記四方弁 3 6を通って前記室内用熱交換器 4 2に至りこ こで熱を放出し、 この熱は送風ファン 4 3によって圧送される空気と熱交換 し、 温風として車室内に送られる。 そして、 この室内用熱交換器 4 2で熱を 放出した冷媒は、 前記オリフィス 3 8で減圧された後、 前記室外用熱交換器 5に至り、 ここで周囲の熱を吸収しながら蒸発気化する。
一方、 冷房運転時においては、 前記四方弁 3 6を図中の破線のように切り 換えて、 冷媒を図中破線の矢印 Cの方向に循環させ、 上記暖房運転時のサイ クルとは逆の行程が行われ、 前記室内用熱交換器 4 2は蒸発器として、 また 前記室外用熱交換器 5は凝縮器として機能する。 前記コンプレッサ 3 5で圧 縮された冷媒は、 前記四方弁 3 6を通って前記室外用熱交換器 5に至り、 こ こで熱を放出し、 前記室内用熱交換器 4 2において前記空調ダクト 5 1内の 空気から熱を吸収して蒸発気化する。 そして、 前記送風ファン 4 3によって 圧送される空気は、 前記室内用熱交換器 4 2を通過することによって熱交換 し、 冷風として車室内に送られる。
上記エンジン 3 0を冷却するための冷却液循環サイクルは、 エンジン 3 0 周囲に設けられるウォー夕一ジャケッ ト 5 2から引き出された冷却液が循環 するための冷却液流路 3 1と、 冷却液の放熱を行うラジェ一夕 9と、 冷却液 を前記冷却液流路 3 1内に循環させるためのウォー夕一ポンプ 3 2と、 冷却 液を前記ラジェ一夕 9を通さずに循環させるための副流路 3 3と、 前記冷却 液流路 3 1内に設置されると共に、 後述するコントロールュニッ ト 4 4から の制御信号によって開閉制御される第 1電磁弁 3 4とを有する。
前記第 1電磁弁 3 4が開いている時には、 冷却液は矢印 Aで示されるよう に冷却液流路 3 1内を流れ、 エンジン 3 0とラジェ一夕 9との両方を含む経 路を循環する。 一方、 前記第 1電磁弁 3 4が閉じている時には、 矢印 Bで示 されるように、 冷却液は副流路 3 3を通ってラジェ一夕 9をバイパスする経 路を循環する。
前記室外用熱交換器 5及び前記ラジェ一夕 9は、 その全体がアルミニウム 合金で構成されると共に、 第 2図、 第 3図 (a ) ( b ) 及び第 4図に示す並 設ー体型熱交換器 1として一体的に構成されている。
室外用熱交換器 5は、 一対のへヅダ 2 a , 2 bと、 この一対のヘッダ 2 a ,
2 bと連通する複数の偏平状のチューブ 3とを有し、 前記ラジェ一夕 9は、 一対のヘッダ 6 a , 6 bと、 この一対のヘッダ 6 a , 6 bを連通する複数の 偏平チューブ 7とを有する。 これら複数のチューブ 3及び 7と、 コルゲート 状のフィン 4とが交互に積層されると共にろう付されることによって、 熱交 換部 1 1が構成される。 そして、 前記フィン 4は、 熱交換率を向上させるた めにル一バ 4 aが切り起こされて形成されると共に、 前記室外用熱交換器 5 及び前記ラジェ一夕 9の熱交換部間で、 共通する部材によって一体的に形成 されている。
室外用熱交換器 5のチューブ 3は、 第 4図に示される偏平状の押出チュー ブが用いられており、 また、 この室外用熱交換器 5の前記ヘッダ 2 a , 2 b は、 第 3図 (a ) に示すように、 円筒状の筒状部材 1 0の両端開口部を蓋体 1 2で閉塞して構成され、 この筒状部材 1 0の周壁には、 チューブ 3の端部 が挿入される複数の図示しないチューブ揷入孔が形成される。 また前記筒状 部材 1 0の内部には、 仕切壁 1 5 a , 1 5 bによって複数の流路室 1 0 a, 1 0 b , 1 0 c , 1 0 dが区画され、 最上流側の流路室 1 0 aは、 冷媒が流 入する流入パイプ 1 3と連通し、 最下流側の流路室 1 0 dは冷媒が流出する 流出パイプ 1 4が設けられる。 これによつて、 最上流側の流路室 1 0 aから チューブ 3を介して、 流路室 1 0 b、 流路室 1 0 cそして流路室 1 0 dと、 冷媒が 1往復半 (3パス) するように構成される。 尚、 前記筒状部材 1 0の 内部構造は、 上記構成に限定されるものではなく、 適宜変更して冷媒のパス 数を変更することが可能である。
一方、 前記ラジェ一夕 9のチューブ 7は、 内部が仕切られていない偏平チ ユーブによって形成され、 また、 ラジェ一夕 9の前記ヘッダ 6 a , 6 bは、 チューブ 7の端部が挿入される図示しないチューブ挿入孔が形成された断面 コ字状の第 1のヘッダ部材 1 6と、 この第 1のヘッダ部材 1 6の側壁部間に 架設され、 第 1のヘッダ部材 1 6と共にヘッダ 6 aの周壁を構成する第 2の ヘッダ部材 1 7とによって断面矩形状の筒状体を構成し、 この筒状体の両端 開口部を閉鎖板 1 8で閉塞して構成される。
前記ラジェ一夕 9の一方のヘッダ 6 aには、 流体が流入する流入パイプ 2 6が設けられると共に、 流体として用いられる冷却液を導入するための冷却 液導入部 1 9が設けられ、 この冷却液導入部 1 9はその開口部分が圧力弁を 具備したキャップ 2 1にて閉塞されると共にオーバ一フローパイプ 2 2が設 けら、 また他方のヘッダ 6 bには、 流体が流出する流出パイプ 2 7が設けら れる。 また、 この実施の形態においては、 両ヘッダ 6 a, 6 bの内部は仕切 られておらず、 流入パイプ 2 6から入った冷却液を一方のヘッダ 6 aから他 方のヘッダ 6 bへ全チューブ 7を介して移動させ、 前記流出パイプ 2 7から 流出させる構成となっている。
上記構成において、 前記チューブ 3 , 7及びフィン 4の積層方向の両外側 には、 前記室外用熱交換器 5及びラジェ一夕 9間で共有される一枚のプレー 卜で形成されたサイ ドプレート 2 0が取り付けられ、 このサイ ドブレ一ト 2 0によって、 前記室外用熱交換器 5が、 冷却ファン 5 3 (第 1図参照) の回 動によって生じる空気の流れの風上側に、 一方前記ラジェ一夕 9が風下側と なるように、 前記室外用熱交換器 5及びラジェ一夕 9は一体的に構成される。 また、 第 1図に示す車両用空調装置において、 3 9は、 前記冷却液の温度 Xを検出する冷却液温度センサ、 4 0は、 前記室外用熱交換器 5の表面温度 Yを、 この室外用熱交換器 5の熱交換部 1 1 (第 4図参照) のフィン 4の感 熱、 又はこのフィン 4間の空気感熱から検出する熱交換器温度センサ、 4 4 は、 前記コンプレッサ 3 5や前記四方弁 3 6等の制御を行うと共に、 前記冷 却液温度センサ 3 9及び前記熱交換器表面温度センサ 4 0からの信号に基づ いて前記第 1電磁弁 3 4の開閉制御を行うコントロールュニットである。 尚、 前記熱交換器温度センサ 4 0は、 前記室外用熱交換器 5の表面温度を検出で きるものであればよく、 上記に限定されるものではない。
以下、 第 5図において、 第 1の実施の形態に係る車両用空調装置の着霜防 止制御についてフローチャートを用いながら説明する。
先ず、 ステップ 1 0 0において、 エンジン 3 0を始動させることによって メイン制御ルーチンから以下の制御が起動し、 ステップ 1 1 0において、 空 調装置の暖房使用が要求されているか否かが判断される。 このステップ 1 1 0において、 暖房使用が要求されていないと判断された場合には、 この制御 から O U Tしてメイン制御ルーチンに戻り、 一方暖房使用が要求されている と判断された場合には、 ステップ 1 2 0において、 前記冷却液温度センサ 3 9によつて冷却液温度 Xを検出すると共に、 前記熱交換器表面温度センサ 4 0によつて室外用熱交換器 5の表面温度 Yを検出する。
そして、 ステップ 1 3 0において、 前記冷却液温度 Xが所定温度ひより高 温であるか否かが判断される。 この所定温度ひは、 例えば冷却液の性能を効 果的に発揮できる温度範囲の最低温度 (8 0 °C付近) とすることができる。 ここで、 前記冷却液温度 Xが前記所定温度ひよりも高温であると判断された 場合には、 ステップ 1 5 0において、 前記コントロールユニット 4 4からの 信号によって前記第 1電磁弁が開放され、 その後前記ステップ 1 1 0に戻る。 これに対して、 前記ステップ 1 3 0において、 前記冷却液温度 Xが前記所 定温度ひよりも高温ではないと判断された場合には、 ステップ 1 4 0におい て、 前記熱交換器温度センサ 4 0によって検出された前記室外用熱交換器 5 の表面温度 Yが、 この室外用熱交換器 5の熱交換部 1 1が着霜し得る環境に あると推測される所定温度 ? (例えば 0 °C) よりも低温であるか否かが判断 される。
そして、 このステップ 1 4 0において、 前記表面温度 Yが前記所定温度 5 よりも低温であると判断された場合には、 ステップ 1 5 0において、 前記コ ント口一ルュニット 4 4からの信号によって第 1電磁弁 3 4が開放され、 そ の後前記ステップ 1 1 0に戻る。 一方、 前記ステップ 1 3 0において、 前記 表面温度 Yが前記所定温度 5よりも低温ではないと判断された場合には、 ス テツプ 1 6 0において、 前記コントロールユニット 4 4からの信号によって 前記第 1電磁弁 3 4が閉鎖され、 冷却液は前記副流路 3 3を通つ' 3 0内を循環する (第 1図参照) 。
上記第 1の実施の形態においては、 冷却液温度センサ 3 9によって検出さ れる冷却液温度 Xが、 この冷却液の冷却が必要ない前記所定温度ひ以下であ つても、 熱交換器温度センサ 4 0によって検出される室外用熱交換器 5の表 面温度 Yが、 この室外用熱交換機 5を暖める必要がある前記所定温度9以下 であれば、 前記第 1電磁弁 3 4が開放される。 これによつて、 冷却液が前記 ラジェ一夕 9に流通され、 このラジェ一夕 9に流れる冷却液の熱が、 前記フ ィン 4を介して室外用熱交換器 5に伝達するので、 この室外用熱交換器 5の 着霜を防止又は除去することができると共に、 空調装置の暖房機能を向上さ せることができる。
以下、 この発明の他の実施の形態について図面を参照して説明するが、 上 記第 1の実施の形態と同一の個所もしくは同様の効果を奏する個所には同様 の符号を付してその説明を省略する。
第 2の実施の形態に係る車両用空調装置は、 第 1図において、 外気の温度 を検出するための前記外気温度センサ 4 1を有し、 また前記コントロールュ ニッ ト 4 4は、 前記冷却液温度センサ 3 9と前記外気温度センサ 4 1とから の信号に基づいて、 第 6図に示すように前記第 1電磁弁 3 4の開閉制御を行 うものである。
第 6図において、 前記第 1電磁弁 3 4の開閉制御について説明する。 前記 ステップ 1 0 0及びステップ 1 1 0が行われ、 このステップ 1 1 0において、 暖房使用が要求されていると判断された場合には、 ステップ 1 2 2において、 前記冷却液温度センサ 3 9によつて冷却液温度 Xを検出すると共に、 前記外 気温度センサ 4 1によって外気温度 Zを検出する。
そして、 ステップ 1 3 0において、 前記冷却液温度 Xが前記所定温度ひよ り高温であるか否かが判断され、 冷却液温度 Xが所定温度ひよりも高温であ ると判断された場合には、 ステップ 1 5 2において、 前記コントロールュニ ット 4 4からの信号によって第 1電磁弁 3 4が開放され、 その後ステップ 1 1 0に戻る。 一方、 前記ステップ 1 3 0において、 前記冷却液温度 Xが前記 所定温度ひよりも高温ではないと判断された場合には、 ステップ 1 4 2にお いて、 前記外気温度 Zが、 前記室外用熱交換器 5の熱交換部 1 1が着霜し得 る環境にあると推測される所定温度ァ (例えば 0 °C) より低温であるか否か が判断される。
このステップ 1 4 2において、 前記外気温度 Zが前記所定温度ァより低温 であると判断された場合には、 前記ステップ 1 5 2において、 前記コント口 —ルュニッ ト 4 4からの信号によって前記第 1電磁弁 3 4が開放され、 その 後前記ステップ 1 1 0に戻る。 一方、 前記ステップ 1 4 2において、 前記外 気温度 Zが前記所定温度 yよりも低温ではないと判断された場合には、 ステ ップ 1 6 2において、 前記コントロールュニヅ ト 4 4からの信号によって前 記第 1電磁弁 3 4が閉鎖され、 その後前記ステップ 1 1 0に戻り、 冷却液は 前記副流路 3 3を通ってエンジン 3 0内を循環する (第 1図参照) 。
上記第 2の実施の形態においては、 前記冷却液温度センサ 3 9によって検 出される冷却液温度 Xが、 この冷却液を冷却する必要のない前記所定温度 OL 以下あっても、 前記外気温度センサ 4 1によって検出される外気温度 Zが、 前記室外用熱交換器 5を暖める必要のある前記所定温度ァ以下である場合に は、 前記第 1電磁弁 3 4が開放されることによって、 冷却液が前記ラジェ一 夕 9に流通される。 これによつて、 第 1の実施の形態と同様の作用効果を得 ることができる。
また、 第 3の実施の形態に係る車両用空調装置は、 第 1図において、 前記 室外用熱交換器 5の入口或いは出口の冷媒圧力を検出する熱交換器圧力セン サ 6 2を有し、 また前記コントロールユニッ ト 4 4は、 前記冷却液温度セン サ 3 9と前記熱交換器圧力センサ 6 2とからの信号に基づいて、 第 7図に示 すように前記第 1電磁弁 3 4の開閉制御を行うものである。 第 7図において、 前記第 1電磁弁 3 4の開閉制御について説明する。 前記 ステップ 1 0 0及びステップ 1 1 0が行われ、 このステップ 1 1 0において、 暖房使用が要求されていると判断された場合には、 ステップ 1 2 4において、 前記冷却液温度センサ 3 9によって冷却液温度 Xを検出すると共に、 前記熱 交換器圧力センサ 6 2によつて前記室外用熱交換器 5の暖房運転時における 出口側の冷媒圧力 Vを検出する。
そして、 ステップ 1 3 0において、 前記冷却液温度 Xが前記所定温度ひよ り高温であるか否かが判断され、 冷却液温度 Xが所定温度ひよりも高温であ ると判断された場合には、 ステップ 1 5 4において、 前記コントロールュニ ヅト 4 4からの信号によって第 1電磁弁 3 4が開放され、 その後ステップ 1 1 0に戻る。 一方、 前記ステップ 1 3 0において、 前記冷却液温度 Xが前記 所定温度ひよりも高温ではないと判断された場合には、 ステップ 1 4 4にお いて、 前記冷媒圧力 Vが、 前記室外用熱交換器 5の熱交換部 1 1が着霜し得 る環境にあると推測される所定圧力△より低圧であるか否かが判断される。 このステップ 1 4 4において、 前記冷媒圧力 Vが前記所定圧力△より低圧 であると判断された場合には、 前記ステップ 1 5 4において、 前記コント口 ールュニット 4 4からの信号によって前記第 1電磁弁 3 4が開放され、 その 後前記ステップ 1 1 0に戻る。 一方、 前記ステップ 1 4 4において、 前記冷 媒圧力 Vが前記所定圧力 Δよりも低圧ではないと判断された場合には、 ステ ヅプ 1 6 4において、 前記コントロールユニット 4 4からの信号によって前 記第 1電磁弁 3 4が閉鎖され、 その後前記ステップ 1 1 0に戻り、 冷却液は 前記副流路 3 3を通ってエンジン 3 0内を循環する (第 1図参照) 。
上記第 3の実施の形態においては、 前記冷却液温度センサ 3 9によって検 出される冷却液温度 Xが、 この冷却液を冷却する必要のなレ、前記所定温度 a 以下あっても、 前記熱交換器圧力センサ 6 2によって検出される冷媒圧力 V が、 前記室外用熱交換器 5の熱交換部 1 1が着霜し得るか、 若しくは着霜し ていると推測される所定圧力 Δ以下である場合には、 前記第 1電磁弁 3 4が 開放されることによって、 冷却液が前記ラジェ一夕 9に流通される。 これに よって、 第 1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、 第 8図に示す第 4の実施の形態に係る車両用空調装置の着霜防止装 置は、 上記第 1の実施の形態における前記第 1電磁弁 3 4に替えてサーモス 夕ッ ト 4 5が設置され、 このサ一モスタツ ト 4 5をバイパスするためのバイ パス流路 4 6が前記冷却液流路 3 7に形成され、 このバイパス流路 4 6内に は、 第 2電磁弁 4 7が前記サーモスタツ ト 4 5と並列となるように設置され、 コントロールュニッ ト 5 0は、 前記熱交換器温度センサ 4 0からの信号に基 づいて前記第 2電磁弁 4 7の開閉制御を行うものである。
前記サーモスタッ ト 4 5は、 他の機構から制御されることなく、 冷却液の 温度上昇に伴う金属素材や樹脂素材等の熱膨張を利用して弁の開閉を行うも のであり、 冷却液の温度が前記所定温度ひ以上となった時に弁が開放される ものである (第 9図 (b ) 参照) 。 また、 前記第 2電磁弁 4 7は、 前記熱交 換器温度センサ 4 0によつて検出される前記室外用熱交換器 5の表面温度 Y に基づく前記コントロールュニッ ト 5 0からの制御信号によって、 以下のよ うに閧閉制御されるものである。 尚、 これら以外のヒートポンプ式冷凍サイ クル及び冷却液循環サイクルの構成は、 上記第 1の実施の形態と同様である。 第 9図 (a ) において、 前記コントロールュニッ ト 5 0による前記第 2電 磁弁 4 7の開閉制御について説明する。 先ず、 前記ステップ 1 0 0及びステ ヅプ 1 1 0が行われ、 このステップ 1 1 0において、 暖房使用が要求されて いると判断された場合には、 ステップ 1 2 4において、 前記熱交換器温度セ ンサ 4 0によって前記室外用熱交換器 5の表面温度 Yが検出され、 ステップ 1 4 0において、 この表面温度 Yが前記所定温度/?よりも低温であるか否か が判断される。
そして、 このステップ 1 4 0において、 前記表面温度 Yが前記所定温度/? よりも低温であると判断された場合には、 ステップ 1 5 4において、 前記コ ントロールュニット 5 0からの信号によって前記第 2電磁弁 4 7が開放され、 その後前記ステップ 1 1 0に戻る。 一方、 前記ステップ 1 4 0において、 前 記表面温度 Yが前記所定温度 ?よりも低温ではないと判断された場合には、 ステップ 1 6 4において、 前記コントロールュニット 5 0からの信号によつ て前記第 2電磁弁 4 7が閉鎖された後前記ステップ 1 1 0に戻り、 冷却液は 前記副流路 3 3を通ってエンジン 3 0内を循環する (第 8図参照) 。
上記第 4の実施の形態においては、 第 9図 (b ) に示すように、 冷却液の 温度が、 この冷却液の冷却が必要とされる前記所定温度ひ以上か、 又は前記 表面温度 Yが、 前記室外用熱交換器 5に着霜が生じる可能性がありこの室外 用熱交換器 5を暖めることが必要とされる所定温度/?以下の領域にある場合 に、 前記サーモスタット 4 5又は第 2電磁弁 4 7が開放し、 冷却液が前記ラ ジェ一夕 9に流通する。 これによつて、 ラジェ一夕 9に流れる冷却液の熱が、 前記フィン 4を介して室外用熱交換器 5に伝達するので、 この室外用熱交換 器 5の着霜を防止又は除去することができると共に、 空調装置の暖房機能を 向上させることができるものである。
また、 第 5の実施の形態に係る車両用空調装置は、 第 8図において、 外気 の温度を検出するための前記外気温度センサ 4 1を有し、 また前記コント口 ールユニット 5 0は、 前記外気温度センサ 4 1からの信号に基づいて、 第 1 0図 (a ) に示すように前記第 2電磁弁 4 7の開閉制御を行うものである。 尚、 これら以外の構成は、 上記第 4の実施の形態と同様である。
第 1 0図 (a ) において、 この第 5の実施の形態における前記第 2電磁弁 4 7の開閉制御を説明する。 前記ステップ 1 0 0及びステップ 1 1 0が行わ れ、 このステップ 1 1 0において、 暖房使用が要求されていると判断された 場合には、 ステップ 1 2 6において、 前記外気温度センサ 4 1によって外気 温度 Zが検出され、 ステップ 1 4 2において、 この外気温度 Zが、 前記室外 側熱交換部 5が着霜し得る環境にあると推測される前記所定温度 yよりも低 温であるか否かが判断される。
そして、 このステップ 1 4 2において、 前記外気温度 Zが前記所定温度ァ よりも低温であると判断された場合には、 ステップ 1 5 6において、 前記コ ントロールュニット 5 0からの信号によって前記第 2電磁弁 4 7が開放され、 その後前記ステップ 1 1 0に戻る。 一方、 前記ステップ 1 4 2において、 前 記外気温度 Zが前記所定温度ァよりも低温ではないと判断された場合には、 前記ステップ 1 6 6において、 前記コントロールュニヅト 5 0からの信号に よって第 2電磁弁 4 7が閉鎖された後前記ステップ 1 1 0に戻り、 冷却液は 前記副流路 3 3を通ってエンジン 3 0内を循環する (第 8図参照) 。
上記第 5の実施の形態においては、 第 1 0図 (b ) に示すように、 冷却液 の温度が、 この冷却液の冷却が必要とされる前記所定温度ひ以上か、 又は前 記外気温度 Zが、 前記室外用熱交換器 5に着霜が生じる可能性がありこの室 外用熱交換器 5を暖めることが必要とされる所定温度ァ以下の領域にある場 合に、 前記サーモスタット 4 5又は第 2電磁弁 4 7が開放し、 冷却液が前記 ラジェ一夕 9に流通する。
また、 第 6の実施の形態に係る車両用空調装置は、 第 8図において、 前記 室外用熱交換器 5の入口或いは出口の冷媒圧力を検出する前記熱交換器圧力 センサ 6 2を有し、 また前記コントロールユニット 5 0は、 前記熱交換器圧 力センサ 6 2からの信号に基づいて、 第 1 1図 (a ) に示すように前記第 2 電磁弁 4 7の開閉制御を行うものである c; 尚、 これら以外の構成は、 上記第 4の実施の形態と同様である。
第 1 1図 (a ) において、 この第 6の実施の形態における前記第 2電磁弁 4 7の開閉制御を説明する。 前記ステップ 1 0 0及びステップ 1 1 0が行わ れ、 このステップ 1 1 0において、 暖房使用が要求されていると判断された 場合には、 ステップ 1 2 8において、 前記熱交換器圧力センサ 6 2によって 冷媒圧力 Vが検出され、 ステップ 1 4 4において、 この冷媒圧力 Vが、 前記 室外側熱交換部 5が着霜し得る環境にあると推測される前記所定圧力 より も低圧であるか否かが判断される。
そして、 このステップ 1 4 4において、 前記冷媒圧力 Vが前記所定圧力 Δ よりも低圧であると判断された場合には、 ステップ 1 5 8において、 前記コ ントロールュニット 5 0からの信号によって前記第 2電磁弁 4 7が開放され、 その後前記ステップ 1 1 0に戻る。 一方、 前記ステップ 1 4 4において、 前 記冷媒圧力 Vが前記所定圧力 Δよりも低温ではないと判断された場合には、 前記ステップ 1 6 8において、 前記コントロールュニヅト 5 0からの信号に よって第 2電磁弁 4 7が閉鎖された後前記ステップ 1 1 0に戻り、 冷却液は 前記副流路 3 3を通ってエンジン 3 0内を循環する (第 8図参照) 。
上記第 6の実施の形態においては、 第 1 1図 (b ) に示すように、 冷却液 の温度が、 この冷却液の冷却が必要とされる前記所定温度ひ以上か、 又は前 記冷媒圧力 Vが、 前記室外用熱交換器 5に着霜が生じる可能性がありこの室 外用熱交換器 5を暖めることが必要とされる所定圧力△以下の領域にある場 合に、 前記サーモスタット 4 5又は第 2電磁弁 4 7が開放し、 冷却液が前記 ラジェ一夕 9に流通する。
尚、 上記第 4、 第 5及び 6の実施の形態においては、 各開閉弁が、 それぞ れ 1つの温度に対応して開閉制御されている。 即ち、 前記サーモスタット 4 5は冷却液温度 Xに、 前記第 2電磁弁 4 7は室外用熱交換器 5の表面温度 Y、 外気温度 Ζ、 若しくは前記室外用熱交換器 5の入口或いは出口における冷媒 圧力 Vにそれぞれ対応すれば足りることから、 それぞれ簡単な構造のものを 使用することができる。
次に、 第 1 2図、 第 1 3図 (a ) ( b ) 、 及び第 1 4図において、 この発 明における第 7の実施の形態について説明する。 この第 7の実施の形態にお けるヒートポンプ式冷凍サイクルは、 前記ラジェ一夕 9と一体的に構成され る室外用熱交換器 (以下、 一体フィン型室外用熱交換器と称する) 5と、 こ の一体フィン型室外用熱交換器 5と並列に配置される分離フィン型室外用熱 交換器 6 0と、 前記一体フィン型室外用熱交換器 5と前記分離フィン型室外 用熱交換器 6 0との間で冷媒の流通経路を切り換えるための流路切換バルブ 5 8とを有して構成される。
第 1 3図 (b ) に示すように、 前記一体フィン型室外用熱交換器 5の熱交 換部は、 冷媒が流通する前記チューブ 3と、 冷却液が流通する前記ラジェ一 夕 9のチューブ 7とが、 共に共通する部材によって形成される前記フィン (以下、 一体フィンと称する) 4によって、 交互に積層されると共にろう付 されて構成された一体型熱交換部 5 4に含まれており、 また前記一体フィン 型室外用熱交換器 5のチューブ 3は、 前記ラジェ一夕 9のチューブ 9よりも、 前記冷却ファン 5 3の回転によって生じる風向き Wの風下側に配置される。 また、 前記分離フィン型室外用熱交換器 6 0の熱交換部 5 5は、 冷媒が流 通する偏平状のチューブ 5 6と、 前記ルーバ 4 aが形成されると共に前記一 体フィン 4とは別部材によって形成される分離フィン 5 7とが、 交互に積層 されると共にろう付されて構成される。 また、 この分離フィン型室外用熱交 換器 6 0の熱交換部 5 5は、 前記一体型熱交換部 5 4よりも風上側になるよ うに、 所定の間隔をおいて配置される。 尚、 第 1 3図 (b ) において、 前記 一体フィン 4と前記分離フィン 5 7とは、 同一の位相で形成されているが、 これに限定されるものではなく、 同一でもずらしてもよいものとする。
前記一体型熱交換部 5 4は、 上記のように、 前記ラジェ一夕 9の熱交換部 と前記一体フィン型室外用熱交換器 5の熱交換部とが前記一体フィン 4によ つて一体的に構成され、 且つ一体フィン型室外用熱交換器 5がラジェ一夕 9 の風下側に配置されていることから、 エンジン冷却液の排熱が前記一体フィ ン 4を介して、 また前記冷却ファン 5 3により生じる空気の流れに乗って、 空調装置の冷媒へ良好に伝達する構成となっている。 これに対して、 前記分 離フィン型室外用熱交換器 6 0の熱交換部 5 5は、 前記一体型熱交換部 5 4 とは分離し、 且つ前記ラジェ一夕 9よりも風上側に配置されていることから、 ラジェ一夕 9の排熱はほとんど伝導しない構成となっている。
前記流路切換バルブ 5 8は、 前記冷媒流路 3 7と、 前記一体フィン型室外 用熱交換器 5に通じる流路 3 7 aと、 前記分離フィン型室外用熱交換器 6 0 に通じる流路 3 7 bとの分岐部分に設置され、 空調装置の暖房機能及び冷房 機能の使用状況に伴うコントロールュニット 5 9からの制御信号によって、 冷媒の流通経路を前記両流路 3 7 a , 3 7 b間で切り換えられるように構成 されている。
前記切換バルブ 5 8の切換制御は、 例えば第 1 4図のように行われる。 ス テツプ 2 0 0において、 空調装置の暖房機能を使用しているか、 又は冷房機 能を使用しているかが、 前記コントロールュニヅト 5 9によって判断される。 このステップ 2 0 0において、 暖房機能を使用していると判断された場合に は、 ステップ 2 1 0において、 前記コン トロールユニット 5 9からの制御信 号によって前記流路切換バルブ 5 8を制御し、 前記一体フィ ン型室外用熱交 換器 5への流路 3 7 aを開放すると共に、 前記分離フィン型室外用熱交換器 6 0への流路 3 7 bを閉鎖した後、 前記ステップ 2 2 0へ戻る。 一方、 前記 ステップ 2 2 0において、 冷房を使用していると判断された場合には、 ステ ヅプ 2 2 0において、 前記コントロールュニット 5 9からの制御信号によつ て前記流路切換バルブ 5 8を制御し、 前記一体フィン型室外用熱交換器 5へ の流路 3 7 aを閉鎖すると共に、 前記分離フィン型室外用熱交換器 6 1への 流路 3 7 bを開放した後、 前記ステップ 2 0 0へ戻る。
尚、 上記以外の構成は、 上述した第 1乃至第 6の実施の形態のうちのいず れか 1つを適用すればよい。
上記構成によれば、 暖房運転時には、 上述した第 1乃至第 6の実施の形態 のうちのいずれかの冷却液循環経路の制御によって着霜の防止又は解除がな され、 更に前記冷媒は、 前記一体フィン 4によって前記ラジェ一夕 9のチュ —ブ 7と連結していると共にこのラジェ一夕 9のチューブ 7よりも風下側に 配置された前記チューブ 3へ送られるので、 第 1 3図 (a ) に示すように、 前記冷却液の排熱が前記冷媒に良好に伝達し、 空調装置の暖房機能を飛躍的 に向上させることができる。 一方、 冷房運転時には、 前記冷媒は、 前記一体 フィン 4とは別部材によって形成される分離フイン 5 7に挟持されると共に、 前記ラジェ一夕 9のチューブ 7よりも風上側に配置されたチューブ 5 6へ送 られるので、 前記冷却液の排熱が前記冷媒へ伝導することはほとんどなく、 冷房機能が阻害されることはない。
また、 上記構成は、 ハイブリッ ト車両のようなエンジン冷却液の温度があ まり上がらない車両において、 搭載されるエアコンをヒートポンプ式で構成 する場合に、 特に好適に用いることができるものである。 ハイブリッ ト車両 は、 エンジンを稼動させることなくモ一夕で走行する場合があり、 またェン ジンを稼動させる場合であつても、 ェンジンを高効率で作動させるためにェ ンジンそのものの発熱量が少ないので、 エンジン冷却液の熱量が不足し、 空 調装置の暖房機能が低下しやすいものである。 特に、 車両停止時のエンジン が稼動していない状況では、 エンジン冷却液の温度が低いために十分な吹出 温度を確保することができない。 このため、 通常は P T Cヒー夕等を用いて 補助的暖房を行うことも考えられるが、 この方法では、 電気を多く消費する のでエネルギー効率が悪い上に、 暖房効率も良くないといった不具合を有す る o
そこで、 上記第 7の実施の形態の構成によれば、 暖房時に使用される一体 フィン型熱交換器 5が、 前記ラジェ一夕 9よりも風下側に配置されているた め、 エンジン冷却液の排熱が空調装置の冷媒に良好に伝達するので、 この冷 却液の排熱が暖房機能の向上のために有効に利用されるものであり、 また前 記ラジェ一夕 9は外気温度よりも低温になることはないので、 冷媒の吸熱源 が外気だけの場合よりも暖房機能は確実に向上する。 また、 冷却液の温度が 低く、 前記冷却ファン 5 3を稼動しないように制御する場合でも、 前記一体 フィン 4がラジェ一夕 9とつながっていることによって、 冷媒はラジェ一夕 9から熱を得ることができる。
更に、 この構成においては、 冷房時には、 前記ラジェ一夕 9よりも風上側 に配置されると共に前記一体型熱交換部 5 4とは分離した前記熱交換部 5 5 を有する前記分離フィン型室外用熱交換器 6 0に冷媒が流通されるので、 前 記ラジェ一夕 9の熱によって冷房機能が阻害されることはない。
また、 第 1 5図及び第 1 6図 (a ) ( b ) に示される第 8の実施の形態は、 第 1 6図 (b ) に示すように、 前記一体型熱交換部 5 4の前記一体フィン 4 と前記分離フィン型室外用熱交換器 6 0の熱交換部 5 5の前記分離フイン 5 7とが、 互いに接触すると共に、 位相をずらして構成されている。 尚、 上記 以外の構成は、 上記第 5の実施の形態と同様であり、 また前記一体フィン 4 及び分離フィン 5 7の位相は同位相であってもよい。
上記構成においても、 上記第 7の実施の形態と同様の作用効果を得ること ができると共に、 前記一体型熱交換部 5 4と前記分離フィン型室外用熱交換 器 6 0の熱交換部 5 5とを、 前記複数のチューブ 3 , 7 , 5 6及びフィン 4 ,
7の積層方向の両外側に配置される前記サイ ドプレート 2 0によって、 容易 に一体構造を構成することもできる。
産業上の利用可能性
以上のように、 この発明によれば、 エンジン冷却液の排熱を有効に利用す ることによって、 ヒートポンプ式空調装置の室外用熱交換器の暖房時におけ る着霜を効果的に防止又は解除することができると共に、 空調装置の暖房機 能を向上させることができる。 これによつて、 消費エネルギーの低下による 燃費の向上、 排ガスの低減、 及び暖房開始時間の短縮化を図ることができる。 また、 第 7及び第 8の実施の形態においては、 ヒートポンプ式空調装置の 室外用熱交換器の暖房時における着霜を効果的に防止又は除去することがで きると共に、 空調装置の暖房機能を向上させることがき、 且つ冷房機能の低 下を防ぐことができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . コンプレッサ、 室内用熱交換器、 膨張装置、 室外用熱交換器を含んで構 成されるヒートポンプ式冷凍サイクルと、 エンジンを冷却する冷却液を循環 させ、 この冷却液が所定温度以上となった場合にラジェ一夕へ流通させる冷 却液循環サイクルとを有し、
前記室外用熱交換器及び前記ラジェ一夕は、 フィンと、 このフィンと共に 交互に積層される複数のチューブとによって構成される熱交換部と、 前記複 数のチューブと連通するヘッダとをそれぞれ備え、 それぞれの前記熱交換部 が互いに対峙されると共に前記フィンが共通する部材によって一体に形成さ れている車両用空調装置において、
前記室外用熱交換器が着霜し得る環境にあるか否かを判定する判定手段と、 前記判定手段により前記室外用熱交換器が着霜し得る環境にあると判定され た場合に、 前記冷却液を前記ラジェ一夕へ流通させる制御手段とを設けたこ とを特徴とする車両用空調装置。
2 . 前記冷却液循環サイクルは、 前記冷却液が所定温度以上となった場合に 前記ラジェ一夕への流通経路を開とする開閉弁を有し、
前記制御手段は、 前記判定手段によつて前記室外用熱交換器が着霜し得る 環境にあると判定された場合に、 前記冷却液の温度が前記所定温度を下回る 場合においても前記開閉弁を開とすることを特徴とする請求の範囲第 1項記 載の車両用空調装置。
3 . 記冷却液循環サイクルは、 前記冷却液が所定温度以上となった場合に 前記ラジェ一夕への流通経路を開とする開閉弁を有し、
前記制御手段は、 前記判定手段によって前記室外用熱交換器が着霜し得る 環境にあると判定された場合に、 前記冷却液を、 前記開閉弁をバイパスさせ て前記ラジェ一夕へ流通させることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の車 両用空調装置。
4 . 前記冷却液循環サイクルは、 前記冷却液が所定温度以上となった場合に 前記ラジェ一夕への流通経路を開とする開閉弁と、 この開閉弁に対して並列 に配された他の開閉弁とを有し、
前記制御手段は、 前記判定手段によって前記室外用熱交換器が着霜し得る 環境にあると判定された場合に、 前記他の開閉弁を開とすることを特徴とす る請求項 3記載の車両用空調装置。
5 . 前記判定手段は、 前記室外用熱交換器の表面温度を検出する熱交換器温 度センサを有し、 前記室外用熱交換器の表面温度が所定温度以下であるか否 かによつて、 前記室外用熱交換器が着霜し得る環境にあるか否かを判定する ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の車両用空調装置。
6 . 前記判定手段は、 外気の温度を検出する外気温度センサを有し、 外気が 所定温度以下であるか否かによって、 前記室外用熱交換器が着霜し得る環境 にあるか否かを判定することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の車両用空
7 . 前記判定手段は、 前記室外用熱交換器の入口あるいは出口の冷媒圧力を 検出する熱交換器圧力センサを有し、 前記室外用熱交換器の入口あるいは出 口の冷媒圧力が所定圧力以下であるか否かによって、 前記室外用熱交換器が 着霜し得る環境にあるか否かを判定することを特徴とする請求の範囲第 1項 の車両用空調装置。
8 . 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルは、 前記室外用熱交換器のフィンとは 別部材によつて形成されたフィンを有すると共に前記室外用熱交換器に対し て並列に配置される他の室外用熱交換器と、 前記室外用熱交換器と前記他の 室外用熱交換器との間で冷媒流路を切り換える流路切換手段とを有し、 前記室外用熱交換器は、 前記ラジェ一夕よりも風下側に配置されると共に、 前記他の室外用熱交換器は、 前記ラジェ一夕よりも風上側に配置されること を特徴とする請求の範囲第 1項の車両用空調装置。
9 . 前記流路切換手段は、 暖房運転時に前記室外用熱交換器へ、 冷房運転時 に前記他の室外用熱交換器へ冷媒を切り換えて流通させるものである請求の 範囲第 8項記載の車両用空調装置。
1 0 . 前記室外用熱交換器のフィンと、 前記他の室外用熱交換器のフィンと は、 離れていることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の車両用空調装置。
1 1 . 前記室外用熱交換器のフィンと、 前記他の室外用熱交換器のフィンと は、 接触していることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の車両用空調装置。
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