WO2001015922A1 - Climatiseur pour vehicule - Google Patents

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WO2001015922A1
WO2001015922A1 PCT/JP2000/001938 JP0001938W WO0115922A1 WO 2001015922 A1 WO2001015922 A1 WO 2001015922A1 JP 0001938 W JP0001938 W JP 0001938W WO 0115922 A1 WO0115922 A1 WO 0115922A1
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compressor
refrigerant
heat
air
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Inventor
Yasutaka Negishi
Kazuhiro Irie
Original Assignee
Zexel Valeo Climate Control Corporation
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    • F25B2313/0272Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using bridge circuits of one-way valves

Definitions

  • the present invention provides an air conditioner for a vehicle using a heat pump, specifically, an air conditioning unit for air-conditioning, for example, a front seat side and a rear seat side of a vehicle compartment, and performs a heating operation with priority given to the front seat side.
  • the present invention relates to a vehicle air conditioner having a heat pump type cycle in which a heating operation with a rear seat priority can be set.
  • the front seat is an air-conditioning unit equipped with an evaporator unit that forms a part and a heater core that uses engine cooling water as a heat source, and a mix door that adjusts the ratio of air that passes through the heater core to air that bypasses it. It is known to have a side and a rear seat, respectively.
  • an air-conditioning unit has an air-conditioning duct and an air-conditioning unit that forms a part of a cooling cycle and a heat source core that uses engine cooling water as a heat source. If the mix door is configured to adjust the ratio of air passing through the heater core to the bypass air, such an air conditioning unit may be shifted to the front and rear seats.
  • the engine cooling water is Heating must be distributed to both the seat side and rear seat side heater cores, and the shortage of heating capacity becomes noticeable. For this reason, it is conceivable to substitute a cycle using a heat pump or to use a heat pump cycle as an auxiliary heat source. It is necessary to deal with the case where heating is required, or conversely, when the rear seat side is preferentially heated.
  • a main object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can efficiently air-condition two different areas in a vehicle interior while utilizing a heat pump cycle.
  • a vehicle air conditioner that can selectively improve the heating performance of two different areas in the passenger compartment, for example, the front seat side and the rear seat side.
  • the heating capacity is adjusted according to external environmental conditions.
  • the task is to improve the capacity, prevent the heating capacity from lowering, and provide an inexpensive system configuration.
  • Another object is to improve the cooling capacity during the cooling operation, and to reduce the so-called sleeping refrigerant that does not contribute to heat exchange as a cycle.
  • a vehicle air conditioner includes a first air conditioning unit for air conditioning a first area of a vehicle cabin and a second air conditioning unit for air conditioning a second area.
  • a compressor for compressing a refrigerant comprising: an air conditioning unit; a first heat exchanger having a heat radiation function disposed outside the air conditioning unit; and a heat absorption disposed inside the first air conditioning unit.
  • the refrigerant compressed by the compressor is radiated by at least the third heat exchanger.
  • a first heating circuit configured to absorb the heat in the second heat exchanger after the pressure is reduced and then return the heat to the compressor through the first heat exchanger, and heat the second area preferentially.
  • the compressor compresses The cooled refrigerant is radiated here using the fourth heat exchanger as a radiator, decompressed, absorbed in the second heat exchanger, and then passed through the first heat exchanger.
  • a second heating circuit for returning to the compressor is provided.
  • the refrigerant compressed by the compressor is radiated by the third heat exchanger, decompressed and then absorbed by the second heat exchanger, so that the refrigerant is introduced into the first air conditioning unit.
  • the air is dehumidified by the second heat exchanger and heated by the third heat exchanger and supplied to the first region. At this time, heating by the heat pump is not performed in the second air conditioning unit.
  • the refrigerant compressed by the compressor is radiated by the fourth heat exchanger, decompressed, and absorbed by the second heat exchanger.
  • the heated air is heated by the fourth heat exchanger and supplied to the rear seat space, and the air introduced into the first air conditioning unit is dehumidified by the second heat exchanger.
  • the heat pump cycle is used for a dual air conditioner. It can be used in place of hot water that uses engine cooling water.
  • a first blower is provided in a first air conditioning unit
  • a second blower is provided in the second air conditioning unit
  • the first heating circuit is compressed by the compressor.
  • the first fan is driven, while the second fan is stopped.
  • the first fan and the second fan are connected to each other.
  • the refrigerant compressed by the compressor is radiated by the third heat exchanger, decompressed and then absorbed by the second heat exchanger.
  • the air introduced into the air conditioning unit is dehumidified by the second heat exchanger and heated by the third heat exchanger to supply dehumidified warm air to the first area.
  • the refrigerant compressed by the compressor is also supplied to the fourth heat exchanger, but since the second blower is in a stopped state, no air is introduced into the second air conditioning unit, and The air conditioning unit does not heat the second area.
  • a configuration in which a heating heat exchanger having a heating function is added separately from the heat exchanger that forms the heating circuit in the first air conditioning unit, and a heating circuit in the first air conditioning unit and the second air conditioning unit Has a heating function separately from the heat exchanger If the configuration is such that a heating heat exchanger is added, the heating heat exchanger is a hot water heater using engine cooling water, and even if the heating capacity of the hot water heater is insufficient, This can be compensated for by the heat pump cycle according to claim 1 or 2.
  • the above-described configuration is effective for a dual-air conditioner in which the first area is a front-seat area of the passenger compartment and the second area is a rear-seat area of the passenger compartment, such as a one-box power supply. .
  • a cooling circuit may be configured to further absorb heat in the third heat exchanger and return the heat to the compressor.
  • the refrigerant compressed by the compressor is radiated by the first heat exchanger, decompressed, absorbed by the second heat exchanger, and then absorbed by the third heat exchanger.
  • the cycle configuration for realizing the heat pump cycle described above includes a first air conditioning unit for air-conditioning the first area of the passenger compartment and a second air-conditioning unit for air-conditioning the second area, and a compressor for compressing the refrigerant.
  • a heat exchanger for supplying the refrigerant from the side and a heat exchanger for returning the refrigerant to the suction side of the compressor are switched to regulate the flow direction of the refrigerant in accordance with the operation mode;
  • a second flow direction regulating means for regulating the flow direction of the refrigerant so that the refrigerant is introduced from the inflow side of the heat exchanger, and a first flow direction regulation of the refrigerant compressed by the compressor during the heating operation.
  • After supplying to at least the third heat exchanger via the means it is led to the first expansion means via the second flow direction regulating means, where the pressure is reduced and then supplied to the second heat exchanger. Thereafter, the first heat exchange is performed via the second flow direction regulating means.
  • a first heating circuit that returns to the compressor via the first flow direction restricting means after passing through the first flow direction restricting means, and a fourth refrigerant through the first flow direction restricting means through the first flow direction restricting means.
  • a configuration is conceivable that includes a priority heating switching unit that enables selection of a second heating circuit that leads to the exchanger, passes through the exchanger, and returns to the compressor via the first flow direction regulating unit.
  • the first flow direction regulating means connects the refrigerant path during the heating operation to the refrigerant path during the cooling operation to change the flow direction of the refrigerant discharged from the compressor during the heating operation.
  • the direction of flow of the refrigerant during the heating operation and the direction of flow of the refrigerant during the cooling operation can be adjusted in one direction by the second flow direction regulating means.
  • the priority heating switching means can switch between the first heating circuit and the second heating circuit for the refrigerant path during the heating operation.
  • the cycle configuration includes a first air-conditioning unit for air-conditioning a first area of a vehicle compartment and a second air-conditioning unit for air-conditioning a second area, and a compressor for compressing a refrigerant.
  • a first heat exchanger having a heat releasing function disposed outside the air conditioning unit, a second heat exchanger having a heat absorbing function disposed inside the first air conditioning unit, and having at least a heat releasing function
  • First expansion means provided on the side of the first heat exchanger, second expansion means provided on one side to which the refrigerant of the fourth heat exchanger flows in and out, and the refrigerant of the first heat exchanger flows in and out.
  • the second heat exchanger is provided between the other side of the heat exchanger where the refrigerant flows in and out and the second heat exchanger, and the second heat exchanger is one of the first and third heat exchangers.
  • the heat exchanger connected to the inflow side of the second heat exchanger via the first expansion means and the heat exchanger connected to the outflow side of the second heat exchanger are switched, and the first heat exchanger is connected regardless of the operation mode.
  • the flow of the refrigerant is introduced so as to introduce the refrigerant from the inflow side of the second heat exchanger through an expansion device.
  • a second flow direction regulating means for regulating the pressure, and a first flow direction provided between the first flow direction regulating means and the third and fourth heat exchangers.
  • a first priority heating operation in which the refrigerant discharged from the compressor is supplied to at least the third heat exchanger via a regulating means to preferentially heat the first region, and the first flow direction. Discharge from the compressor through the regulating means Priority heating switching means for switching between a second priority heating operation for supplying the refrigerant to only the fourth heat exchanger and heating the second region preferentially, and the fourth heat exchanger.
  • One side of the first expansion means may be connected between the second flow direction regulating means and the first expansion means via the second expansion means.
  • the flow direction of the refrigerant discharged from the compressor by connecting the refrigerant path at the time of the heating operation and the refrigerant path at the time of the cooling operation by the first flow direction regulating means is changed to the flow direction at the time of the heating operation. It is possible to switch between the flow direction during the cooling operation and the flow direction during the cooling operation. It can be led to the inlet side of the heat exchanger. Further, the priority heating switching means can switch between the refrigerant route during the heating operation as the first priority heating operation route and the second priority heating operation route. Further, by connecting one side of the fourth heat exchanger between the second flow direction regulating means and the first expansion means via the second expansion means, A configuration has been realized in which the fourth heat exchanger provided in the unit can be used as both a heat absorber and a radiator.
  • the flow direction of the heating operation is regulated by the first flow direction regulating means, and the priority heating is performed.
  • the switching means guides the refrigerant discharged from the compressor to one side of the third heat exchanger and connects the suction side of the compressor to one side of the first heat exchanger, thereby regulating the second flow direction.
  • the flow direction of the heating operation is regulated by the first flow direction regulating means
  • the refrigerant discharged from the compressor is guided to the other side of the fourth heat exchanger by the preferential heating switching means, and the suction side of the compressor is provided.
  • the outlet side of the second heat exchanger is connected to the other side of the first heat exchanger by the second flow direction regulating means.
  • the flow direction of the cooling operation is regulated by the first flow direction regulating means, and the inflow side of the second heat exchanger is regulated by the second flow direction regulating means.
  • the refrigerant discharged from the compressor is supplied to the first heat exchanger via the first flow direction regulating means. After that, it is led to at least the first expansion means via the second flow direction regulating means, where the pressure is reduced and then supplied to the second heat exchanger to absorb heat, and then the second flow direction regulating means Then, the heat may be supplied to the third heat exchanger to further absorb heat, and then returned to the compressor via the first flow direction regulating means.
  • the refrigerant discharged from the compressor is supplied to the first heat exchanger via the first flow direction regulating means, and then to the second expansion means via the second flow direction regulating means. After the pressure is reduced here, the pressure may be returned to the compressor via the first flow direction regulating means.
  • the path through which the heat is absorbed by the second heat exchanger and then returned to the compressor through the first heat exchanger is defined as the second path.
  • the first heat exchanger may be switched to a bypass route that returns to the compressor by bypassing the first heat exchanger. If this is replaced with the cycle configuration described above, one end of the first heat exchanger may be used. And the second flow direction regulating means, and the other end is connected to the first flow direction regulating means.
  • a bypass path connected between the 1U heat exchanger and the suction side of the compressor, the bypass path bypassing the first heat exchanger, and the refrigerant flowing through the bypass path and the first heat exchanger; It is sufficient to provide a path switching means for selectively switching between.
  • the first heat exchanger is connected between the other end of the detour path and the first flow direction regulating means during the heating operation. It is desirable to provide a means such as a check valve that allows only the flow of the refrigerant to the compressor.
  • the first heat exchanger is disconnected. Since the refrigerant is further radiated when passing through, it is conceivable that the heat absorption capacity is reduced and the heating capacity becomes insufficient. Therefore, in this case, the refrigerant is returned to the compressor by switching to the detour path and bypassing the first heat exchanger. Conversely, if the temperature of the refrigerant flowing through the first heat exchanger is lower than the temperature of the air outside the air conditioning unit, the refrigerant is further absorbed through the first heat exchanger and then returned to the compressor.
  • the first flow direction regulating means and the second flow direction regulating means may be constituted by a four-way valve or a combination of a four-way valve and a check valve.
  • the valve may be configured by a combination of valves, for example, a bridge circuit may be configured by four check valves, or may be configured by using a two-way valve or a collective valve.
  • means for regulating the flow direction of the refrigerant is not particularly limited.
  • a first expansion means is provided on the refrigerant inflow side of the second heat exchanger.
  • the second expansion means and the first on one side of the fourth heat exchanger Provide a parallel circuit with a two-way valve (or a check valve that allows only the flow in the outflow direction from the fourth heat exchanger), and install a second two-way valve on one side of the third heat exchanger.
  • the discharge side of the compressor is connected via the first four-way valve to one side of the first heat exchanger or to the second two-way valve and the other side of the fourth heat exchanger (the Connected to the second two-way valve and the other side of the fourth heat exchanger during 1st priority heating operation or 2nd priority heating operation, and connected to one side of the 1st heat exchanger during cooling operation ),
  • the other side of the third heat exchanger is connected via a second four-way valve to the first expansion device or the refrigerant outlet side of the second heat exchanger (during the first priority heating operation or 2 Connect to the first expansion device during the priority heating operation, and connect to the refrigerant outflow side of the second heat exchanger during the cooling operation.) Connect the other side of the first heat exchanger to the second expansion device.
  • the fourth heat exchanger Connected to the other side of the fourth heat exchanger (connected to one side of the first heat exchanger during the first priority heating operation or the second priority heating operation, and connected to the second side during the cooling operation)
  • Directional valve and the other side of the fourth heat exchanger is connected to the first four-way valve and the first expansion device via the parallel circuit.
  • the second four-way valve may be replaced by a bridge circuit of four check valves.
  • the first expansion device may be constituted by a fixed orifice or may use a temperature-operated expansion valve.
  • An accumulator is provided between the suction side and the first flow direction regulating means, and the temperature-sensitive cylinder of the temperature-operated expansion valve is arranged between the accumulator and the first flow direction regulating means. Hope Good. Further, without providing an accumulator, the temperature-sensitive cylinder of the temperature-operated expansion valve may be provided between the suction side of the compressor and the first flow direction regulating means. In any case, the temperature-operated expansion valve is preferably of a cross-charge type.
  • the heat pump cycle used for heating is as follows.
  • the front air conditioning unit includes a compressor that compresses and an outdoor condenser having a heat dissipation function disposed outside the air conditioning unit.
  • the front air conditioning unit includes a hot water heater, an evaporator, and a front sub that has at least a heat dissipation function.
  • the heat pump cycle used for heating only the rear seat side is for vehicles equipped with a front air-conditioning unit that air-conditions the front-seat area of the passenger compartment and a rear air-conditioning unit that air-conditions the rear-seat area.
  • the air conditioner is equipped with a compressor that compresses refrigerant and an outdoor condenser with a heat dissipation function that is arranged outside the air conditioning unit.
  • the front air conditioning unit has an evaporator and hot water heater, and a rear air conditioner.
  • the unit is equipped with a rear sub-condenser that has at least a heat-dissipating function.
  • the refrigerant compressed by the compressor is radiated by the rear sub-condenser, decompressed and then evaporated. It is conceivable to configure a rear-seat priority heating circuit that returns to the compressor at least through the path that absorbs heat in the evening. According to such a configuration, it is possible to separately heat the front seat area by using warm water and the rear seat area by using a heat pump.
  • the refrigerant compressed by the compressor is radiated by the outdoor condenser and then released. It is only necessary to configure a cooling circuit that divides the flow, absorbs heat in the evaporator after decompressing a part, and absorbs heat in the rear sub-condenser after depressurizing the rest, and returns to the compressor after passing through the evaporator and the rear sub-condenser.
  • the cycle configuration that achieves this is to compress the refrigerant in a vehicle air conditioner equipped with a front air conditioning unit that air-conditions the front-seat area of the passenger compartment and a rear air-conditioning unit that air-conditions the rear-seat area.
  • the heat exchanger that supplies refrigerant from the discharge side of the compressor and the heat exchanger that returns refrigerant to the suction side of the compressor are switched, and the flow direction of the refrigerant according to the operation mode
  • a flow direction regulating means for regulating, during a heating operation, the refrigerant compressed by the compressor is supplied to the rear sub-condenser through the flow direction regulating means, and then guided to the first expansion means, where the pressure is reduced.
  • the refrigerant compressed by the compressor is controlled by the flow direction regulating means.
  • the refrigerant is supplied to the outdoor condenser via the first expansion means, and then supplied to the evaporator after being decompressed by the first expansion means, and then supplied to the rear sub-condenser after being decompressed by the second expansion means. It is conceivable to return the refrigerant that has passed through the rear sub-condenser to the compressor via the flow direction regulating means.
  • a first expansion means is provided on the refrigerant inflow side of the evaporator, and the second expansion means and the rear
  • a parallel circuit consisting of a check valve that allows only the flow from the condenser to the outlet direction is provided, and the discharge side of the compressor is connected to one side of the outdoor condenser or the other side of the rear sub-condenser via a four-way valve.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a vehicle air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram simply rewritten from the configuration example shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 1, a path through which a refrigerant flows during a normal heating operation is drawn with a thick line.
  • FIG. 4 shows the configuration example of Fig. 1
  • FIG. 3 is a diagram in which a flowing path is emphasized with a bold line.
  • FIG. 5 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 1, the flow path of the refrigerant in the rear seat priority heating operation is emphasized with a bold line.
  • FIG. 6 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 1, the flow path of the refrigerant during the cooling operation is drawn with a thick line.
  • FIG. 7 is a diagram in which a third two-way valve is added to the vehicle air conditioner shown in FIG. 1, and a refrigerant line in a front seat priority heating operation is emphasized with a thick line.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example in which the vehicle air conditioner shown in FIG. 1 is improved.
  • FIG. 9 is a diagram simply rewritten from the configuration example shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 8, the flow of the refrigerant after flowing out of the evaporator evening in the flow path of the refrigerant during the heating operation is highlighted by a thick line.
  • FIG. 11 is a diagram showing a modification of the configuration example shown in FIG. 9 in which the second four-way valve is replaced with a bridge circuit of four check valves.
  • FIG. 12 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 11, the flow path of the refrigerant during the normal heating operation and the front-seat priority heating operation is emphasized by a bold line.
  • FIG. 13 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 11, the flow path of the coolant in the rear seat priority heating operation is emphasized by a bold line.
  • FIG. 14 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 11, the flow path of the refrigerant during the cooling operation is emphasized with a thick line.
  • Fig. 15 shows the configuration of Fig. 11 in which the expansion valve provided on the inflow side of the evaporator is a temperature-operated expansion valve, and the temperature-sensitive cylinder is arranged immediately before the accumulator.
  • FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the temperature operated expansion valve used in FIG. is there.
  • FIG. 17 is a diagram showing characteristics of the temperature-operated expansion valve used in FIG.
  • FIG. 18 is a development of a configuration example according to the present invention, and is a diagram showing a cycle configuration in which only front-seat priority heating is performed.
  • FIG. 19 is a development of a configuration example according to the present invention, and is a diagram illustrating a cycle configuration in which only rear seat priority heating is performed.
  • FIG. 20 is a diagram showing a modification of the cycle configuration shown in FIG.
  • FIG. 21 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 20, the path through which the refrigerant flows during the heating operation is emphasized with a thick line.
  • FIG. 22 is a diagram in which, in the configuration example of FIG. 20, the path through which the refrigerant flows during the cooling operation is emphasized by a bold line.
  • FIG. 1 shows a configuration example of an air conditioner for a vehicle according to the present invention.
  • the air conditioner for a vehicle includes a front air conditioning unit 1 for air-conditioning a front-seat area of a passenger compartment, and a rear-seat area. And a rear air conditioning unit 2 for air conditioning.
  • the front air conditioning unit 1 has an air conditioning passage 3, an evaporator 4, a front sub-condenser 5, and a front heater core 6, and a front mixing core 6 provided by an air mix door 7 located upstream of the front heater core 6.
  • the ratio of the air passing through the air and the air bypassing the air is adjusted.
  • the evaporator 4 and the front sub-condenser 5 are arranged side by side in the ventilation direction so as to block the entire cross section of the passage, so that all the air sent from the upstream passes therethrough. It is located downstream of evaporator 4 and has a heat dissipation function during heating, It has a heat absorption function during cooling.
  • the front heat core 6 is disposed downstream of the front sub-condenser 5 and is provided so as to block one of the passages that divides a part of the unit into two.
  • an intake device is arranged at the most upstream side, and the opening ratio between the inside air inlet and the outside air inlet is adjusted by the intake door.
  • a blower 8 is housed so as to face the inside air inlet and the outside air inlet, and the air sucked by the rotation of the blower 8 is sent to the evaporator 4 by pressure.
  • the rear air-conditioning unit 2 sucks only the inside air into the air-conditioning passage 10 by the blower 9, and the rear sub-capacitor 11 and the rear heater core 12 are arranged downstream of the blower 9.
  • the proportion of the air passing through the rear heater core 12 and the air bypassing the rear heater core 12 is adjusted by an air mix door 13 arranged upstream of the overnight core 12.
  • the rear sub-condenser 11 is provided so as to block the entire cross-section of the air-conditioning passage 10 and passes through all the air sent from the upstream, has a heat-dissipating function during heating, and absorbs heat during cooling. It has a function, and its switching is described later.
  • the rear heater core 12 is disposed downstream of the rear sub-condenser 11 and is provided so as to block one of two passages formed by dividing a part in the unit.
  • the above-described front heater core 6 is an essential component in the above-described air conditioner, but the rear heater core 12 is not always necessary and may be removed as necessary. In that case, air mixed The key 13 is also unnecessary.
  • the front and back cores 6 and 12 heat the passing air using hot water as a heat source.
  • the hot water may be engine cooling water or hot water supplied from a hot water supply device provided outside the vehicle compartment. Is used.
  • the heat exchange medium can be heated by an electric heater such as a sheathed heater, even if the engine coolant heated by the engine is circulated to the core by a pump.
  • an electric heater such as a sheathed heater
  • a configuration may be adopted in which hot water is circulated from the hot water supply device to the core by a pump.
  • the heat of the hot water heated by the hot water supply device is stored in the heat storage tank, and the air conditioner is temporarily stopped and restarted. For this reason, hot water having a high temperature may be used to improve immediate warming.
  • connection part (H, ⁇ , A, 6) is connected to the connection point (HOT) by connecting the connection points (H, ⁇ , A, 6) to H / 5, and H5, Switching to the cooling state (communication state during cooling: COLD) simplifies the cycle configuration and regulates the refrigerant flow direction.
  • the first expansion device 17 is provided on the refrigerant inflow side of the evaporator 4, and the second expansion device is provided on one side where the refrigerant of the rear sub-condenser 11 flows in and out.
  • a parallel circuit 20 constituted by connecting 18 and the first two-way valve 21 in parallel is connected, and the discharge side (D) of the compressor 15 is connected to the connection point of the first four-way valve 31.
  • the connection part of the first four-way valve 31 is connected to one side of the refrigerant of the outdoor condenser 14 through which the refrigerant flows in and out, and the connection part is connected via the accumulator 16 to the suction side of the compressor 15.
  • the two-way valve 22 is connected to one side of the front sub-condenser 5 where the refrigerant flows in and out, and the other is connected to the other side of the rear sub-condenser 11.
  • the first two-way valve 21 may be replaced with a check valve that allows only the flow in the outflow direction from the rear sub-condenser 11, but in this example, a two-way valve is used.
  • a check valve that allows only the flow in the outflow direction from the rear sub-condenser 11
  • the other side of the front sub-condenser 5 is connected to the connection of the second four-way valve 32, the y connection of the second four-way valve 32 is on the refrigerant outflow side of the evaporator 4, and the d connection is outdoor.
  • the other end of the condenser 14 to which the refrigerant flows in and out is connected to the refrigerant connection side of the evaporator 4 through the first expansion device 17 and the rear side through the parallel circuit 20. Connected to one side of sub-capacitor 1 1.
  • the expansion valve may be a non-electrically controlled expansion valve, or may be an orifice formed by reducing the flow path area in the middle of the pipe without adjusting the valve opening. .
  • control unit 30 is a signal input from the operation panel 25 for manually setting the temperature setting, suction mode, blow-off mode, etc., an outside air temperature sensor 26 for detecting the outside air temperature (T a), and an evaporator 4 Control that receives signals from various sensors such as a refrigerant temperature sensor 27 that is provided at the outlet, the inlet of the outdoor condenser 14, etc., and that substantially detects the temperature (Tb) of the refrigerant passing through the outdoor condenser 14
  • the control unit 30 includes a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), an input / output boat (I / O), and the like (not shown).
  • FIG. 2 shows a functionally simplified rewrite of the configuration shown in FIG. 1 described above in order to make it easier to understand.
  • the first four-way valve 31 is the first flow valve.
  • the flow direction restricting means regulates the flow direction of the refrigerant discharged and the refrigerant sucked from the compressor 15 by the flow direction restricting means. That is, since the discharge port and the suction port of the compressor are fixed, the first flow direction regulating means (the first four-way valve 31) allows the heat exchanger into which the discharged refrigerant flows directly to exchange heat inside the air conditioning unit.
  • the flow of the refrigerant constituting the heating operation (heating circuit) and the flow of the refrigerant constituting the cooling operation (cooling circuit) are connected by appropriately switching between the air conditioner and the outdoor capacitor 14. Has a function of switching appropriately. Then, when the heating circuit is selected by the first four-way valve 31, the priority heating switching means constituted by the second two-way valve 22 causes front-seat priority heating and rear-seat priority heating to be described later. Function to switch Also, the second four-way valve 32 corresponds to a second flow direction regulating means, and the flow direction regulating means regulates the flow of the refrigerant that differs between the cooling operation and the heating operation in one direction and evaporates. A function is always provided to allow the refrigerant to flow in from the inflow side where the first expansion valve 1 ⁇ ⁇ is provided.
  • this cycle configuration is that one side of the rear sub-capacitor 11 through which the refrigerant flows in and out is connected to the second four-way valve 32 and the first expansion device 17 via the parallel circuit 20. Between the front air-conditioning units at such a point (the point indicated by the connection point “A” in the figure). By connecting the path and the path on the rear air-conditioning unit side, the rear sub-condenser 11 disposed in the rear air-conditioning unit 2 can be used as a radiator or a heat sink.
  • the first two-way valve 21 is opened and the second two-way valve 22 is opened. Open.
  • the first and second four-way valves 31 and 32 are set to the communication state during heating (HOT), and the air mixing doors 7 and 13 are located at the position where the air flow to the heater cores 6 and 12 becomes large, If the load is large or if immediate warming is required, set the fan to the position where the airflow to the heater cores 6 and 12 is the maximum, and drive the fans 8 and 9 of both units with the desired airflow capacity o
  • the flow of the refrigerant flows from the discharge side (D) of the compressor 15 through the first four-way valve 31 and the second two-way valve 22 as shown by the bold line in FIG. It is supplied directly to the sub-condenser 5 and then to the first expansion device 17 via the second four-way valve 32.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 15 is directly supplied to the rear sub-condenser 11 through the first four-way valve 32, and then passes through the first two-way valve 21 to the first expansion device.
  • the refrigerant guided to the first expansion device 17 is depressurized here and enters the evaporator 4, and is sent from the evaporator 4 to the outdoor condenser 14 through the second four-way valve 32. After that, the refrigerant reaches the accumulator 16 via the first four-way valve 31, where only gas-phase refrigerant is returned to the compressor 15 after gas-liquid separation. Therefore, in the front air conditioning unit 1, the air introduced into the unit is dehumidified by the evaporator 4, heated by the front sub-condenser 5, and further passed through the front heater core 6 to be heated.
  • the absolute value of the heat radiation at the front core 5 and the front sub-capacitor 5 is set to be larger than the absolute value of the heat absorption at the evaporator 4, so the air introduced into the unit Although it is cooled and dehumidified by the evaporator 4, it is heated by the front sub-condenser 5 and the front heater core 6 more than it is cooled by the evaporator 4, and is supplied to the front seat area as warm air dehumidified as a whole.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 12 is directly supplied, so that the air introduced into the rear air-conditioning unit passes through the rear sub-condenser 11 when passing therethrough. It is heated and further heated through the rear core 12 to be supplied to the rear seat area.
  • the first two-way valve 2 1 Is opened, the second two-way valve 22 is opened, and the first and second four-way valves 3 1 and 3 2 are set to the communication state during heating (HOT).
  • the difference from the normal heating operation is that the blower 8 of the front air conditioning unit 1 is driven with a desired blowing capacity, but the blower 9 of the rear air conditioning unit 2 is stopped.
  • the flow of the refrigerant flows as in the normal heating operation, and in the front air conditioning unit 1, the air introduced into the unit is dehumidified by the evaporator 4, and After being heated by the front sub-condenser 5, it is further heated through the front heater core 6 and supplied to the front seat area as warm air dehumidified as a whole.
  • the refrigerant is also supplied to the rear sub-condenser 11, but since the blower 9 is stopped, no air is forcibly introduced into the rear air-conditioning unit 2, and the rear air-conditioning unit 2 is not.
  • the air heated by the rear sub-condenser 11 and the rear heat core 12 of the unit is not actively supplied to the rear seat area, and the heating on the rear seat side is substantially suppressed.
  • the refrigerant is supplied to the rear sub-condenser 11 despite the fact that the rear seat area is not substantially heated, because the refrigerant stagnates in the rear sub-condenser 11. This is to avoid the disadvantage that the oil required for lubricating the compressor is not sufficiently circulated.
  • the first two-way valve 21 is opened, and the second Close the two-way valve 22 of.
  • the first and second four-way valves 31 and 32 are set to the communication state during heating (HOT), and the air mix doors 7 and 12 are set to the same position as during normal heating, so that the desired air blowing capacity is obtained.
  • the fans 8 and 9 of both air conditioning units are driven.
  • the flow of the refrigerant is directly supplied to the rear sub-condenser 11 through the first four-way valve 32, as shown by the bold line in FIG.
  • the pressure is reduced by the first expansion device 17, and then enters the evaporator 4.
  • the outdoor condenser 1 4 passes through the second four-way valve 32.
  • the air introduced into the unit is dehumidified in the evaporator 4 and passed through the front heater core 6 without being exchanged with the front sub-condenser 5, thereby being heated.
  • the hot air is supplied to the front seat area as dehumidified warm air.
  • the air introduced into the unit is heated by the rear sub-condenser 11, passed through the rear heating core 12, heated and supplied to the rear seat area.
  • the heating capacity is small if the temperature of the hot water supplied to the front air heating core 6 is low because the heating is only performed by the front air heating core 6, but the rear sub-condenser is used in the rear air conditioning unit 2.
  • the temperature of the blown air can be increased in preference to the front seat side, and the temperature of the hot water supplied to the core 1 2 This can be compensated for by the rear sub-capacitor 11 even if it is low.
  • the first two-way valve 21 is closed and the second two-way valve 22 is opened.
  • the first and second four-way valves 31 and 32 are set to a communication state during cooling (COLD), and the air mixing doors 7 and 13 are positioned at a position where the airflow to the heater cores 6 and 12 is reduced.
  • the heater cores 6 and 12 should be set to the position where the airflow to the airflow is the minimum, and the airflow at the desired airflow capacity should be maintained.
  • Unit ventilation Machines 8 and 9 are driven.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 15 passes through the first four-way valve 31 and directly enters the outdoor condenser 14 to radiate heat, as shown by the thick line in FIG.
  • the four-way valve 32 to the first expansion device 17, where the pressure is reduced and the evaporator 4 is entered.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor capacitor 14 reaches the second expansion device 18 through the second four-way valve 32, where it is depressurized and enters the rear sub-condenser 11.
  • the refrigerant flowing out of the evaporator 4 passes through the second four-way valve 32, the front sub-condenser 5, and the second two-way valve 22 and merges with the refrigerant flowing out of the rear sub-condenser 11. Then, the gas is sent to the accumulator 16 via the first four-way valve 31, where the gas-liquid separation is performed and only the gas-phase refrigerant is returned to the compressor 15.
  • the air introduced into the unit is cooled by the evaporator 4 and further cooled by the front subcondenser 5 because the front subcondenser functions as a heat absorber. Thereafter, the air is supplied to the front seat side area without passing through the front heater core 6.
  • the air introduced into the unit is cooled by the rear sub-condenser 11 and is supplied to the rear seat side area without passing through the rear heater core 12.
  • the air conditioner is always divided by the evaporator 4 during the heating operation. Because of the humidity, the ventilation load can be reduced by reducing the amount of outside air introduced to ensure window clearing.Therefore, it is necessary to introduce 100% outside air to maintain window clearing as before. And heating becomes possible with less power than before.
  • the heater cores 6 and 12 are arranged downstream of the sub-condensers 5 and 11, the air drawn into the heater core is high-temperature air that has passed through the sub-condensers.
  • the heat generated in 1 2 decreases, the temperature of the hot water flowing through the heater core rises, and when the compressor 15 is driven by the engine to operate the heat pump cycle, the engine load becomes slightly higher than usual.
  • the temperature of the engine cooling water can be increased, and the temperature of the water supplied to the heater cores 6 and 12 can be increased to contribute to the improvement of the heating capacity.
  • the rear sub-condenser 11 is configured to supply the refrigerant irrespective of the heating operation mode, so that the front seat priority heating and the rear seat priority heating are switched by turning the blower 9 on and off.
  • the refrigerant supply to the rear sub-condenser 11 is stopped during the front seat priority heating operation, and the refrigerant is supplied to the rear sub-condenser 11 during other operations.
  • a third two-way valve 23 may be provided at a location indicated by “B j” in Fig. 1 and controlled to open and close as shown in Table 1. That is, during normal heating operation, the valve is opened. It should be closed during front-seat priority heating operation, open during rear-seat priority heating operation, and cooled during cooling operation.
  • the flow of the refrigerant during the front-seat preferential heating operation is controlled by the compressor 15 through the compressor 15 as shown by the thick line in FIG. It is supplied directly to the front sub-condenser 5 via the one four-way valve 31 and the second two-way valve 22 and then passes through the second four-way valve 32 and the first expansion device 17 After the pressure is reduced by the first expansion device 17, the evaporator 4 enters the evaporator 4 and is sent from the evaporator 4 to the outdoor condenser 14 through the second four-way valve 32.
  • the air introduced into the unit is dehumidified by the evaporator 4 and heated by the front sub-condenser 5, then further passes through the front heater core 6, and is heated. It is supplied to the front seat area as dehumidified warm air.
  • the air introduced into the unit passes through the rear sub-condenser 11 without heat exchange, passes through the rear heater core 12 and is heated, and is heated to the rear seat side. Supplied to the area. Therefore, since the rear air conditioning unit 2 is heated only by the rear heater core 12, the heating capacity is reduced if the temperature of the hot water supplied to the rear heater core 12 is low. 5 and the front heater core 6, so that the outlet air temperature is given priority over the rear seat side. In addition, even when the temperature of the hot water supplied to the front heater core 6 is low, the temperature can be compensated for by the front sub-condenser 5.
  • the third two-way valve 23 In the other operation modes of the cycle configuration provided with the third two-way valve 23 (normal heating operation, rear-seat priority heating operation, and cooling operation), the third two-way valve 23 is opened. Therefore, the configuration is the same as that of the above-described cycle configuration in which the third two-way valve 23 is not provided, and the description is omitted.
  • FIG. 8 a further improved configuration of the above configuration is shown.
  • This configuration is different from the configuration shown in FIG. 1 in that a bypass path 35 for bypassing the outdoor capacitor 14, that is, an outdoor capacitor 14 is provided.
  • One end is connected between the other side and the (5) connection portion of the second four-way valve 32, and the other end is connected between one side of the outdoor capacitor 14 and the suction side (S) of the compressor 15 (
  • a path is provided for connection between the key connection of the first four-way valve 31 and the accumulator 16), and the refrigerant absorbed by the evaporator 4 during the heating operation is supplied to the outdoor capacitor 14
  • the user can select either the path returning to the compressor 15 through the bypass and the path returning to the compressor 15 through the detour 35.
  • a switching means is provided between the outdoor condenser 14 and the second four-way valve 32, and this switching means is branched from a connection portion of the second four-way valve 32 in this example.
  • a fourth two-way valve 24 is provided on the path leading to the outdoor condenser 14 and a fifth two-way valve 25 is provided on the detour path. 5 is preferably laid out with a heat insulating material or laid out so as to pass through the dash panel side because it is necessary to make it difficult for the refrigerant to radiate heat when passing through it.
  • connection point C between the bypass path 35 and the outdoor condenser 14 (in this example, the connection point C and the A check valve 36 that allows only the flow toward the accumulator 16 is installed between the four-way valve 31 and the connection of the 1). 1 Because it is necessary to block the refrigerant flowing from 1 to the front sub-condenser 5 through the second four-way valve 32, the connection between the connection point A and the other side of the front sub-condenser 5 (in this example, the second Between the /? Connection of the four-way valve 3 2 and the other side of the front sub-condenser 5), there is a flow prevention valve 37 that closes only in the rear seat priority heating operation and opens in other operation modes. Is provided.
  • first four-way valve 31 and the check valve 36 constitute first flow direction regulating means
  • second four-way valve 42 and the inflow prevention valve 37 form the second flow direction regulating means.
  • a flow direction regulating means is provided.
  • open / close control of the two-way valve is performed as follows. That is, the outside air temperature T a is compared with the refrigerant temperature T b passing through the outdoor condenser 14 (or the temperature of the outdoor condenser 14), and when the outside air temperature is high, the refrigerant passing through the outdoor condenser 15 Will absorb heat, which is consistent with the need to increase the heat absorption capacity and improve the heating capacity. For this reason, in this case, as shown in Table 2, the fourth two-way valve is opened, the fifth two-way valve is closed, and after the refrigerant has further absorbed heat through the outdoor condenser 14, Return to compressor 15 Valve Normal heating ⁇ Front priority ⁇ Rear seat priority Cooling
  • the fourth two-way valve is closed, the fifth two-way valve is opened, and the refrigerant flowing out of the evaporator 4 is discharged to the second four-way valve as shown in FIG.
  • the refrigerant passes through the bypass route 35, bypasses the outdoor condenser 14 and sends the refrigerant directly to the accumulator 16, and the compressor 15 prevents the heat from being released by the outdoor condenser 14.
  • a flow-in prevention valve 37 which is closed only in the rear seat priority heating operation and is opened in other operation modes. Therefore, in the normal heating operation, the priority heating operation, and the cooling operation, which are frequently used as the operation modes, the refrigerant can be prevented from stagnation on the cycle, and the refrigerant can also be used in the rear seat priority heating operation. The inconvenience of falling asleep on Densa 5 can be eliminated.
  • FIG. 11 shows a modification of the configuration shown in FIG. 9, in which the second four-way valve uses four check valves 33a, 33b, 33c, 33d.
  • the connections of the four-way valve are made to correspond to each other, the flow from the a connection to the /? Connection and the 5 connection is allowed, and the connection
  • Each check valve is connected by a bridge so as to allow only the flow from the connection to the connection.
  • the fourth two-way valve 24 is opened, the fifth two-way valve 25 is closed and the refrigerant does not pass through the bypass route 35.
  • the first two-way valve 21 is opened and the second two-way valve 22 is opened.
  • the first four-way valve 31 is set to the communication state during heating (HOT), and in the normal heating operation, the blowers 8 and 9 of each air conditioning unit are driven with a desired blowing capacity, and the front seat priority heating operation is performed. In some cases, the blower 8 of the front air conditioning unit 1 is driven, and the blower 9 of the rear air conditioning unit 2 is stopped.
  • the flow of the refrigerant flows from the discharge side (D) of the compressor 15 through the first four-way valve 31 and the second two-way valve 22 as shown by the bold line in FIG. It is directly supplied to the sub-condenser 5, and then guided to the first expansion device 17 via the anti-flow valve 37 and the check valve 33d of the bridge circuit.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 15 is It is supplied directly to the rear sub-condenser 11 via the first four-way valve 31, and then guided to the first expansion device 17 through the first two-way valve 21.
  • the refrigerant guided to the first expansion device 17 is decompressed here, enters the evaporator 4 and passes from the evaporator 4 to the outside through the check valve 33 a of the bridge circuit.
  • the gas is sent to the condenser 14, and thereafter reaches the accumulator 16 via the first four-way valve 31, where only gas-phase refrigerant is returned to the compressor 15 after gas-liquid separation.
  • the air introduced into the unit is dehumidified by the evaporator 4 and heated by the front sub-condenser 5, and then the front air core 6 is further cooled.
  • the air passes through and is heated and supplied to the front seat area as warm air that is entirely dehumidified.
  • the rear air conditioning unit 2 during normal heating operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 12 is directly supplied, so that the air introduced into the rear air conditioning unit is not supplied to the rear air conditioning unit. Heated when passing through the condenser 11, further heated through the rear heater core 12 and supplied to the rear seat side area.
  • the refrigerant is supplied to the rear sub-condenser 11 as in the normal heating operation, but since the blower 9 is stopped, the rear air conditioning unit No air is forcibly introduced into the air conditioning unit 2, and the air heated by the rear sub-condenser 11 of the rear air conditioning unit and the core 12 is not actively supplied to the rear seat area. Heating on the rear seat side is suppressed.
  • the first two-way valve 21 is opened, and the second two-way valve 22 is closed.
  • the first four-way valve 31 is set to the communication state during heating (HOT), and the fans 8 and 9 of both air-conditioning units are driven with a desired blowing capacity.
  • the air introduced into the unit is dehumidified by the evaporator 4, and is heated by passing through the front core 6 without heat exchange by the front sub-condenser 5. As a whole, the air is supplied to the front seat area as dehumidified warm air.
  • the air introduced into the unit is heated by the rear sub-condenser 11 and further passed through the rear heater core 12 to be heated and supplied to the rear seat area. .
  • the front air conditioning unit 1 is heated only by the front air core 6, the heating capacity is small if the temperature of the hot water supplied to the front air overnight core 6 is low, but the rear air conditioning unit 2 Since the air is heated by the rear sub-condenser 11 and the rear heat core 12, the blow-out air temperature can be raised in preference to the front seat side, and
  • the first two-way valve 21 is closed and the second two-way valve 22 is opened. Further, the first four-way valve 31 is set to the communication state during cooling (COLD), and the blowers 8 and 9 of both units are driven with a desired blowing capacity. Then, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 15 directly passes through the first four-way valve 31 and directly enters the outdoor condenser 14 to dissipate heat, as indicated by the thick line in FIG. Through the check valve 3 3 c of the first expansion device 17, the pressure is reduced and the evaporator 4 is entered.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor condenser 14 passes through the check valve 33 c of the bridge circuit, reaches the second expansion device 18, where the pressure is reduced and enters the rear sub-condenser 11. Then, the refrigerant flowing out of the evaporator 4 passes through the check valve 33b, the inflow prevention valve 37, the front sub-capacitor 5, and the second two-way valve 22 of the bridge circuit, and the rear sub-condenser.
  • the refrigerant merges with the refrigerant flowing out of 11 and is sent to the accumulator 16 via the first four-way valve 31, where only gas-phase refrigerant is returned to the compressor 15 after gas-liquid separation.
  • the air mixing door of the front air conditioning unit 1 is opened. If the introduced air is set so as not to pass through the front heater core 6, it is supplied to the front seat side area without passing through the front heater core 6.
  • the air introduced into the unit is cooled by the rear sub-capacitor 11, and the air mixing door of the rear air conditioning unit 2 does not allow the introduced air to pass through the rear air core 12. If it is set to, it is supplied to the rear seat side area without passing through the rear heat core 12.
  • the flow direction of 5 ⁇ is also the forward direction of the check valve, but since the refrigerant pressure at the connection part is higher than the refrigerant pressure at the connection part, the flow of In addition, since the refrigerant pressure at the (5) connection side is higher than the refrigerant pressure at the (a) connection side, the flow of the a ⁇ (5 does not occur.
  • the four-way valve can be replaced by a check valve bridge circuit, so considering that one four-way valve is more expensive than four check valves, Cycles can be constructed at low cost, and
  • check valve bridge circuit eliminates the need for switching control, simplifies the system configuration as an air conditioner, and simply replaces the four-way valve with a check valve.
  • the layout of the cycle is not impaired compared to the cycle configuration using a four-way valve. Note that, in the above-described example, a configuration example in which the second four-way valve 32 is replaced with four check valves in the cycle configuration shown in FIG. Even if the first four-way valve 31 is replaced with four check valves, or if only the first four-way valve 31 is replaced with four check valves, the detour path 3 5 In the cycle configuration of FIG. 2 having no check valve, one or both of the first and second four-way valves may be replaced with four check valves.
  • the anti-inflow valve 37 is provided to prevent refrigerant from flowing from the rear sub-condenser 11 to the front sub-condenser 5 during the rear seat priority heating operation.
  • the four-way valve is placed with a check valve as shown in Fig. 11.
  • the check valve 33d prevents the refrigerant from flowing from the rear sub-condenser 11 to the front sub-condenser 5, but the refrigerant flows from the evaporator 4 to the front sub-condenser 5 and the front Refrigerant may fall into the sub-condenser 5.
  • an inflow prevention valve 37 is similarly provided, and is closed only in the rear-seat priority heating operation as in Table 2 above, and is opened in other operation modes. Although it is preferable that the inflow prevention valve 37 be omitted.
  • FIG. 15 shows a modification of the present invention.
  • a temperature-operated expansion valve is used as the expansion device 17 instead of the fixed orifice.
  • the temperature-operated expansion valve used in this example includes a valve body 63 that is seated from the high-pressure passage side in a communication portion between the high-pressure passage 60 and the low-pressure passage 61, and A spring 62 that urges the valve body 63 in a direction to close the communicating part, and a diaphragm 64 that moves integrally with the valve body 63 are provided, and a temperature-sensitive cylinder is provided on one side of the diaphragm 64.
  • a low-pressure chamber 6.7 is formed on the other side, which is filled with low-pressure refrigerant at the outlet side of the evaporator 4, and the amount of heat acting on the temperature-sensitive cylinder 65
  • the pressure (temperature-sensitive cylinder pressure) in the closed chamber which varies with the pressure of the low-pressure refrigerant and the spring force of the spring 62, is applied to one side of the diaphragm 64 to change the pressure in the closed chamber.
  • the diaphragm 64 is displaced to a position where these are balanced, and the opening degree of the valve body 63, that is, In which ⁇ the expansion valve with a conventional structure to be adjusted.
  • the temperature sensing tube 65 is arranged on the pipe immediately before the accumulator 16, that is, on the pipe between the accumulator 16 and the connection point C, and the refrigerant temperature immediately before the accumulator 16 is set.
  • an expansion valve having the characteristics shown in FIG. 17, ie, inside the temperature sensing cylinder. It is characterized in that a so-called cross-charge method is used in which the pressure characteristic lines of the above cross each other as a gradient characteristic that is gentler than the saturation pressure characteristic line of the refrigerant used in the refrigeration cycle.
  • the characteristic of the expansion valve is that the air temperature passing through the evaporator during stable cooling operation and the stable heating operation is different, and the evaporator operating pressure range (from low load to high The range of the expansion valve characteristic line in which the temperature and pressure are higher than the intersection X with the refrigerant saturation characteristic line during the stable cooling operation (the right side in the figure).
  • the region where the temperature and pressure are lower than the intersection X with the refrigerant saturation characteristic line (the region on the left side of the figure) in the expansion valve characteristic line.
  • predetermined set temperature Tx near o ° c and predetermined set pressure ⁇ ⁇ At the time of the evening As superheat at the dynamic pressure becomes a predetermined value, which is determined by adjusting set force of Split ring 6 2, and the type and amount of filler gas enclosed in the closed chamber 6 6.
  • the expansion valve pressure of the expansion valve is lower than the saturated vapor pressure of the refrigerant.
  • the opening of the valve is adjusted so that the expected degree of superheat is obtained with the valve being slightly throttled, and in the region where the pressure and temperature are lower than the intersection X, the expansion valve pressure of the expansion valve is lower than the saturated vapor pressure of the refrigerant. Therefore, the expansion valve is set to the direction in which the amount of refrigerant flows with the valve opening slightly increased.
  • the temperature range in which the superheat degree is controlled during the stable cooling operation is in a range of 10 ° C to 20 ° C.
  • the temperature range in which the valve forcible opening control is performed during stable heating operation is set to be in the range of 120 ° C to 15 ° C.
  • the temperature sensing cylinder 65 is arranged immediately before the accumulator 16 for the following reason. That is, in this cycle configuration, in any of the operation modes, the refrigerant flows into the evaporator 4 through the expansion valve, and in the cooling operation, not only the evaporator 4 but also the front sub-condenser 5 absorbs heat. In the heating operation, the front sub-condenser is used as a heat exchanger for heat dissipation and the evaporator has a dehumidifying function. 6 5 is provided at the exit of the evaporator 4 to detect the degree of superheat of the refrigerant passing through the evaporator 4 and to control the degree of the expansion valve accordingly.
  • the temperature-sensitive cylinder 65 is mounted on a pipe that is always used as a low-pressure line regardless of the operation mode, and the expansion valve is mounted on the pipe so that the desired characteristics can be obtained even during heating operation. It is necessary to set the characteristics, and in this cycle configuration,
  • the position immediately before the accumulator is desirable.
  • the temperature-sensitive cylinder 65 In cooling operation, both evaporator 4 and front sub-condenser 5 are used as heat exchangers for heat absorption, so the refrigerant temperature after passing through the front sub-condenser is detected.
  • the opening of the expansion valve is set such that a sufficient amount of refrigerant can be supplied to the evaporator 4 so that the front sub-condenser 5 also functions as a heat absorber.
  • the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant are separated here, and only the gas-phase refrigerant is returned to the compressor.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 15 directly enters the outdoor condenser 14 through the first four-way valve 31 as shown by the thick line in FIG. 14 as described above. After that, the heat is released, and then passes through the check valve 33 c of the bridge circuit to reach the first expansion device 17 where the pressure is reduced and the evaporator 4 enters.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor condenser 14 passes through the check valve 33 c of the bridge circuit, reaches the second expansion device 18, where the pressure is reduced and enters the rear sub-condenser 11.
  • the refrigerant flowing out of the evaporator 4 passes through the check valve 3 3b, the inflow prevention valve 37, the front sub-condenser 5, and the second two-way valve 22 of the bridge circuit, and the rear sub-condenser 1
  • the refrigerant merges with the refrigerant flowing out of 1 and is sent to the accumulator 16 via the first four-way valve 31, where only gas-phase refrigerant is returned to the compressor 15 after gas-liquid separation.
  • the superheat control is performed because the predetermined area on the right side is also used.
  • This superheat control is based on the fact that the temperature sensing tube 65 of the expansion valve (expansion device 17) is located immediately before the accumulator 16. It reflects the temperature of the refrigerant after passing through it, and expands to obtain the optimal amount of refrigerant required when both the evaporator 4 and the front sub-condenser 5 are used as heat-absorbing heat exchangers.
  • the opening of the valve is set.
  • the first two-way valve 21 is opened and the second two-way valve 22 is opened.
  • the first four-way valve 31 is set to the communication state during heating (HOT), and in the normal heating operation, the blowers 8 and 9 of each air conditioning unit are driven with a desired air blowing capacity, and the front seat priority heating operation is performed.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 15 flows through the front sub-condenser 5 through the first four-way valve 31 and the second two-way valve 22 as shown by the thick line in FIG. And then to the first expansion device 17 via the anti-inflow valve 37 and the check valve 33 d in the bridge circuit.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 15 is supplied directly to the rear sub-condenser 11 via the first four-way valve 31, and then passes through the first two-way valve 21 to the first To the expansion device 17. Then, the refrigerant guided to the first expansion device 17 is decompressed here and enters the evaporator 4.
  • the refrigerant passes through the check valve 33 a of the bridge circuit and is connected to the outdoor condenser.
  • the gas is then sent to the accumulator 16 via the first four-way valve 31 where only gas-phase refrigerant is returned to the compressor 15 after gas-liquid separation.
  • the refrigerant sent to the rear sub-condenser 11 of the rear air conditioning unit 2 and the refrigerant sent to the front sub-condenser 5 of the front air conditioning unit 1 are both compressed after passing through the evaporator 4. If the amount of refrigerant is reduced too much by the expansion valve (expansion device 17) at the entrance at Evapore 4 and the amount of refrigerant is suppressed, there is a concern that heating will be insufficient as described above. However, in this configuration, since the temperature-operated expansion valve described above is used, during the heating operation in which the operating pressure is low (the operating temperature is low), the intersection X shown in FIG.
  • the expansion valve Since the predetermined area on the left side is used, the expansion valve is forcibly opened. In other words, since the expansion valve is set to be slightly open, it is possible to avoid a disadvantage that the expansion valve is unnecessarily throttled during the heating operation, and a sufficient amount of refrigerant cannot be secured, thereby lowering the heating capacity. In addition, instead of fully opening the expansion valve, the valve opening is set at a position where the temperature-sensitive cylinder pressure, the low pressure pressure, and the spring pressure are balanced according to the characteristics of the expansion valve.
  • the temperature-operated expansion valve can be provided with a throttling function like a fixed orifice while preventing dehumidification, so that the dehumidifying function of the evaporator can be secured and optimal dehumidifying and heating operation can be performed.
  • the first two-way valve 21 is opened, and the second two-way valve 22 is closed.
  • the first four-way valve 31 is set to the communication state during heating (HOT), and the fans 8 and 9 of both air conditioning units are driven with a desired blowing capacity.
  • the flow of the refrigerant is directly supplied to the rear sub-condenser 11 through the first four-way valve 32, as shown by the thick line in FIG.
  • the evaporator 4 After passing through the directional valve 21 and being depressurized by the first expansion device 17, the evaporator 4 enters the evaporator 4 and is sent from the evaporator 4 to the outdoor condenser 14 through the check valve 33 a of the bridge circuit.
  • the expansion valve expansion device 17
  • the temperature-operated expansion valve can be used as if it were a fixed orifice to dehumidify the epapole overnight. Optimum dehumidification and heating operation can be performed while securing the function.
  • the front sub-condenser functions effectively as a heat absorber to improve cooling capacity, and expands during heating operation (normal heating operation, front-seat priority heating operation, rear-seat priority heating operation). Since the valve is controlled to be slightly open, a good heating operation can be secured without excessively reducing the flow rate of the medium even at a low load, and a dehumidifying function can be secured.
  • the second four-way valve 32 is replaced with four check valves, but the first configuration of this cycle configuration is shown. Even if the four-way valve 31 is replaced with four check valves, or if only the first four-way valve 31 is replaced with four check valves, the bypass route 35 is also provided. In the cycle configuration shown in FIG. 2, one or both of the first and second four-way valves or both of them may be replaced with four check valves.
  • a configuration is shown in which the heat pump cycle is used to heat both or one of the front and rear seats of the vehicle compartment, or to use these configurations to assist in hot water chilling.
  • a cycle that can be used for heating or auxiliary heating only for the front air conditioning unit and a cycle that can be used for heating or auxiliary heating only for the rear air conditioning unit can be considered.
  • FIG. 18 shows the front air conditioning unit 1.
  • the front air conditioning unit 1 has the same configuration as described above, that is, the blower 8, the evaporator 4, the front sub-condenser 5, It has a front door core 6 and an air mix door 7 for adjusting the amount of air passing through the front heater core 6.
  • the discharge side of the compressor 15 is connected to the connection of the first four-way valve 41. Connect the / connection of this first four-way valve 41 to one side of the front sub-condenser 5, connect the main connection to the suction side of the compressor 15, and connect the 5 connection to one side of the outdoor condenser 14.
  • the rear air conditioning unit 2 is connected to the air conditioning passage 10 It has a blower 9, a rear heat core 12, and an air mix door 13 that adjusts the amount of air passing through the rear heat core 12, and basically has only a heating heat source using hot water.
  • Fig. 19 shows a cycle that can be used for heating or auxiliary heating of only the rear air-conditioning unit 2, and the front air-conditioning unit 1 has a blower 8, an evaporator 4, It has an air core 6 and an air mix door 7 for adjusting the air flow passing through the front night core 6.
  • the rear air-conditioning unit 2 has a blower 9 in the air-conditioning passage 10 and a rear air-conditioning unit 10. It has a sub-condenser 11, a rear heater core 12, and an air mix door 13 for adjusting the air flow passing through the rear heater core 12.
  • a first expansion device 44 is provided on the refrigerant inflow side of the evaporator, and a first two-way valve 51 and a second expansion device 45 are provided on one side of the rear sub-condenser 11.
  • a parallel circuit connect the discharge side of the compressor 15 to the connection of the four-way valve 46, connect the / connection of this four-way valve to the other side of the rear sub-condenser 11, and connect the air connection to the compressor 1
  • the S connection is connected to one side of the outdoor condenser 14 respectively, and a check valve 47 is provided on the other side of the outdoor condenser 14 to allow only the flow in the outflow direction,
  • the outlet side of the check valve 47 is connected to the refrigerant inlet side of the evaporator 4 via the first expansion device 44.
  • the refrigerant outflow side of the evaporator 4 is connected to the / connection of the four-way valve 46 via the second two-way valve 52, and is connected to the outdoor condenser 14 via the third two-way valve 53. Connected between check valve 47 and
  • One side of the rear sub-condenser 11 is connected to the outflow side of the check valve 44 via the parallel circuit.
  • the other configuration may be the same as the above-described configuration, or such a configuration may be used alone.
  • the first two-way valve 51 may be replaced with a check valve that allows only the flow in the outflow direction from the rear sub-condenser 11, but in this example, an example in which a two-way valve is used is used. Show.
  • the four-way valve 41 is set to the communication state during heating, the first two-way valve 51 is opened, the second two-way valve 52 is closed, and the third two-way valve 53 is opened.
  • the refrigerant discharged from the compressor 15 is radiated by the rear sub-capacitor 11, decompressed by the first expansion device 44, absorbed by the evaporator 4, and then passed through the outdoor condenser 14 to be compressed. Returned to 1 5 Therefore, the air introduced into the front air conditioning unit 1
  • FIG. 20 shows a modification of the cycle configuration shown in FIG.
  • the front air-conditioning unit 1 has a configuration in which an air-conditioning circuit 3 includes a blower 8, an evaporator 4, a front heat core 6, and an air door 7 for adjusting the amount of air passing through the front heater core 6.
  • the rear air conditioning unit 2 has a configuration in which an air conditioning passage 10 has a blower 9 and a rear sub-condenser 11.
  • a first expansion device 44 is provided on the refrigerant inflow side of the evaporator 4, and a first check valve 7 1 and a second check valve 7 are provided on one side of the rear sub-condenser 11 to allow only the flow in the outflow direction.
  • a parallel circuit 75 composed of an expansion device 45 is provided.
  • the discharge side of the compressor 15 is connected to the connection of the four-way valve 46, and the / connection of this four-way valve 46 is connected to the other side of the rear sub-condenser 11.
  • the second connection valve is connected to the suction side of the compressor 15 through a second check valve 72 and an accumulator 76 that allows only the flow in the direction flowing out of the four-way valve.
  • a third check valve 73 which is connected to one side of the outdoor condenser 14 and is provided on the other side of the outdoor condenser 14 and allows only the flow in the direction flowing out of the outdoor condenser, is provided.
  • the outlet side of the third check valve 73 is connected to the refrigerant inlet side of the evaporator 4 via the first expansion device 44.
  • the refrigerant outlet side of the evaporator 4 is connected to the suction side of the compressor 15 via the accumulator 76, and one side of the rear sub-condenser 11 is connected to the third check valve via the parallel circuit 75. It is configured to be connected between the valve 73 and the first expansion device 44.
  • the other configuration may be the same as the configuration described above, or such a configuration may be used alone. Also,
  • Each check valve may be replaced by a two-way valve.
  • the four-way valve 46 is set to the communication state during heating (HOT), and the air mix door 7 is positioned at a position where the amount of air flow to the heater core 6 is large, particularly when the heating load is large or when the heating load is large. If warmth is required, the airflow to the air core 7 is set to the maximum position, and the fans 8 and 9 of both units are driven with the desired airflow capacity.
  • the refrigerant discharged from the compressor 15 is directly supplied to the rear sub-condenser 11 through the four-way valve 46 as shown by the thick line in FIG. 21, and then the first two-way valve 2 After passing through 1 and being decompressed by the first inflation device 4 4, it enters evaporator 4 and accumulates from epapole 4 It is sent to the laser 76, where it is gas-liquid separated and only the gas-phase refrigerant is returned to the compressor 15. In this case, no refrigerant is supplied to the outdoor condenser 14.
  • the air introduced into the unit is dehumidified by the evaporator 4 and is heated through the front heater core 6 at a rate corresponding to the opening of the air mix door 7, It is supplied to the front seat area as warm air that has been dehumidified as a whole.
  • the air introduced into the unit is heated by the rear sub-condenser 11, and is supplied to the rear seat area as it is.
  • the four-way valve 46 is set to the communication state during cooling (COLD), and the air mix door 7 is placed at a position where the amount of airflow to the heater core 6 becomes small, especially when the heating load is small. If rapid cooling down is required, set the air flow to the heat sink core 6 at the minimum position (full cool position), and drive the air blowers 8 and 9 of both units with the desired air blowing capacity.
  • the refrigerant discharged from the compressor 15 flows directly into the outdoor condenser 14 through the four-way valve 46 as shown by the thick line in FIG. Reaches the first inflator 44, where it is depressurized and enters evaporator 4. The remaining refrigerant reaches the second expansion device 45, where it is depressurized and enters the rear sub-condenser 11.
  • the refrigerant flowing out of the rear sub-condenser 11 merges with the refrigerant flowing out of the evaporator 4 and is sent to the accumulator 76.
  • the gas-liquid separation only the gas phase solvent is returned to the compressor 15.
  • the air introduced into the unit is cooled by the evaporator 4, and the air mixing door is brought to the full cool position. If there is, it is supplied to the front seat area without passing through the heat core 6.
  • the air introduced into the unit is cooled by the rear sub-condenser 11 and supplied to the rear seat side area as it is.
  • this configuration has three check valves, one four-way valve, and an accumulator. As apparent from the comparison with the configuration in FIG. Since a directional valve can be dispensed with, there is no need to control the opening / closing operation, and there is no need for a rear heater core and a pipe for guiding hot water to this rear heater core. The cost can be reduced by using.
  • hot water can be used intensively for heating the front seat space, and a heat pump cycle can be used intensively for heating the rear seat space. Even if this cycle is used for a low-heat-generation vehicle with a small engine calorific value, sufficient heating can be obtained even if the flow rate of hot water supplied to the evening core 6 can be increased. In other words, since each heat source is used to heat a specific space without being dispersed, heating performance can be improved.o
  • Second check valve 72 third check valve 73 This prevents the refrigerant from flowing into the outdoor condenser 14, thereby preventing the inconvenience of refrigerant stagnation in the outdoor condenser 14 and insufficient heating performance during low outdoor air heating operation.
  • a compressor for compressing a refrigerant a first heat exchanger having a heat dissipation function provided outside the air conditioning unit, and a heat absorbing device provided inside the first air conditioning unit
  • a first-priority heating circuit is configured to return to the compressor through the first heat exchanger, and in a second-priority heating operation in which the second region is preferentially heated, the refrigerant compressed by the compressor is removed.
  • a second priority heating circuit was configured to release the heat in the fourth heat exchanger, absorb the heat in the second heat exchanger after reducing the pressure, and then return to the compressor through the first heat exchanger.
  • the second heat exchanger dehumidifies the air introduced into the front air conditioning unit, regardless of which heating method is given priority, so it is introduced into the front air conditioning unit to ensure clear windows. Reduced external air intake As a result, the ventilation load can be reduced, and heating can be performed with less power compared to the heating operation of a conventional vehicle with 100% introduction of outside air. Furthermore, a heating heat exchanger having a heating function is added to the first air conditioning unit in addition to the heat exchanger that constitutes the heating circuit, and a heating circuit is configured for the first air conditioning unit and the second air conditioning unit.
  • a heating heat exchanger having a heating function is added separately from the heat exchanger to be heated, even if the heating heat exchanger is a hot water heater and Insufficient heating capacity can be compensated for, and the temperature of the intake air of the hot water heater is high because it passes through the third or fourth heat exchanger, so the heat generated by the heater Is reduced and the temperature of hot water can be increased.
  • the compressor uses the power from the engine as rotational power
  • the engine load is slightly higher than usual, the amount of heat generated by the engine is increased, and the temperature of the engine cooling water can be increased. Can be compensated for by increasing the engine load, so that the heating capacity can be sufficiently secured by the hot water heater and the heat pump cycle.
  • the first area is the area on the front seat side of the cabin and the second area is the area on the rear seat side of the cabin, the air-conditioned space in the front-rear direction of the vehicle such as one-box power This is suitable for dual air conditioners mounted on large vehicles.
  • the first expansion means is provided on the inflow side of the second heat exchanger, and the second expansion means is provided on one side of the fourth heat exchanger where the refrigerant flows in and out.
  • the first flow direction that regulates the flow direction of the refrigerant according to the operation mode by switching between a heat exchanger that supplies refrigerant from the discharge side of the compressor and a heat exchanger that returns refrigerant to the suction side of the compressor Regulating means and a heat exchanger connected to the inflow side of the second heat exchanger and a heat exchanger connected to the outflow side of the second heat exchanger
  • the second flow that regulates the flow direction of the refrigerant so as to introduce the refrigerant from the inflow side of the second heat exchanger via the first expansion means regardless of the operation mode, regardless of the operation mode Direction control means, and during the heating operation, the refrigerant compressed by the compressor is supplied to at least the third heat exchanger via the first flow direction control means, and then the second flow direction control is performed.
  • a first air-conditioning circuit that returns to the compressor via the first flow direction regulating means after passing through the first heat exchanger, and a fourth heat exchanger through which the refrigerant compressed by the compressor is passed through the first flow direction regulating means.
  • a priority heating switching means that can select between the heating operation and the cooling operation by the first flow direction restriction means, and the first flow direction restriction by the second flow direction restriction means.
  • the flow direction of the refrigerant that is reversed by the means can be adjusted in one direction, and the function of switching the heating area to be prioritized by the priority heating switching means can be provided.
  • a detour path for bypassing the first heat exchanger and returning to the compressor after absorbing heat in the second heat exchanger that is, one end of the first heat exchanger
  • a detour path connected between the first heat exchanger and the suction side of the compressor is provided between the first heat exchanger and the suction side of the compressor. If the heat absorbed by the heat exchanger is returned to the compressor through the detour path or returned to the compressor through the first heat exchanger, heat can be positively absorbed from the first heat exchanger due to external environmental conditions. The heating capacity is not lost.
  • the refrigerant flowing out of the second heat exchanger is sent to the compressor through the bypass path
  • the refrigerant flowing out of the second heat exchanger passes through the first heat exchanger and is sent to the compressor
  • the flow direction regulating means is constituted by a four-way valve or a combination of a four-way valve and a check valve, there is an advantage that the number of parts constituting a cycle is reduced. If a combination of check valves, for example, a configuration in which check valves are connected in a ridge-like manner, an inexpensive cycle can be provided.
  • the first expansion means is composed of a fixed orifice, an inexpensive cycle can be provided, and the first expansion means is a temperature-operated expansion valve, and the temperature-sensitive cylinder is arranged immediately before the accumulator. Then, the cooling capacity can be improved.
  • a cross-charging type of temperature-operated expansion valve is used, it is possible to improve the cooling capacity while securing the heating capacity during the heating operation, and it can be used in a wide range from the cooling / heating operation to the heating operation. Appropriate air conditioning capacity can be obtained under heat load conditions.
  • a front air conditioning unit that air-conditions the front seat area of the passenger compartment and a rear seat side
  • the front air conditioning unit will use an evaporator and at least heat dissipation.
  • a front sub-condenser with a function is provided, and during the heating operation, the refrigerant compressed by the compressor is radiated by the front sub-condenser, decompressed, absorbed by the evaporator, and then passed through the outdoor condenser.
  • a cycle that preferentially heats the rear seats If only the front air conditioning unit has an evaporator and a hot water heater, the rear air conditioning unit is equipped with a rear sub-condenser that has at least a heat dissipation function. It is sufficient to provide a circuit that radiates the heat generated by the rear sub-condenser and returns it to the compressor through at least the path through which heat is absorbed by the evaporator after reducing the pressure.This replaces the heating of the rear seats with hot water.
  • a hot water heater is also provided in the rear air-conditioning unit and combined with this, priority can be given to rear-seat side heating. The shortage of the heating capacity of the hot water heater can be compensated for. If the hot water heater is not provided in the rear air conditioning unit, the hot water can be intensively flowed to the hot water heater in the front air conditioning unit, and the front air conditioning unit has a hot water heater. In the case of rear air conditioning units, different heat sources can be used for heating by heat pump cycles. It can be used intensively for heating and can improve heating performance.

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Description

明 細 書 車両用空調装置 技術分野
この発明は、 ヒートポンプを利用した車両用空調装置、 具体的には、 車室の例えば前席側と後席側とを空調するそれそれの空調ュニッ トを備 え、 前席側優先の暖房運転と後席側優先の暖房運転とをそれそれ設定可 能にしたヒ一トポンプ式サイクルを備えた車両用空調装置に関する。 背景技術
車室の前席側領域と後席側領域とを格別に空調する所謂デュアルエア コンとして、 特開平 5— 8 5 1 4 1号公報に示されるように、 空調ダク ト内に冷房サイクルの一部をなすエバポレー夕と、 エンジン冷却水を熱 源とするヒー夕コアとを配し、 ヒータコアを通過する空気とバイパスす る空気との割合を調節するミックス ドアを配した空調ュニッ トを前席側 と後席側とにそれそれ設けたものが知られている。
しかしながら、 上述のようなデュアルエアコンにおいては、 昨今のェ ンジン燃焼効率の向上などから、 ェンジン冷却水が十分な暖房熱源とな りにくい点が指摘されている。 つまり、 空調ュニッ トが、 特開平 5— 8 5 1 4 1号公報に示されるように、 空調ダク ト内に冷房サイクルの一部 をなすエバポレー夕と、 エンジン冷却水を熱源とするヒー夕コアとを配 し、 ミックス ドアによってヒータコアを通過する空気とバイパスする空 気との割合を調節する構成となっている場合に、 このような空調ュニッ トを前席側と後席側とにそれそれ設けてデュアルエアコンを構成する と、 エンジン廃熱量が低下しているにも拘わらず、 エンジン冷却水を前 席側と後席側の両ヒータコアに分配しなければならず、 暖房能力の不足 が顕著になる。 このため、 ヒートポンプを利用したサイクルに代替させ ること、 又は、 ヒートポンプサイクルを利用して補助熱源とすることが 考えられるが、 このようなサイクルを利用するにあたっても、 前席側を 優先して暖房したい場合や、 逆に後席側を優先して暖房したい場合に対 応させる必要がある。
そこで、 この発明においては、 ヒートポンプサイクルを利用しつつ車 室内の 2つの異なる領域を効率よく空調できる車両用空調装置の提供を 主たる課題としている。 そして、 それを前提とした上で、 車室内の 2つ の異なる領域、 例えば、 前席側と後席側の暖房性能の向上を選択的に図 ることができる車両用空調装置を提供することを課題としている。 また、 暖房能力の低下を回避しつつ暖房能力の向上を図ると共に、 温 水ヒータを併用する場合にあっては、 この温水ヒー夕による暖房能力の 不足を補い、 外部の環境条件に伴って暖房能力の向上を図ると共に暖房 能力の低下を防ぎ、 さらには、 廉価なシステム構成を提供することをも 課題としている。
さらに、 冷房運転時時における冷房能力の向上を図ることができ、 サ ィクルとして熱交換に寄与しない所謂寝込み冷媒を少なくすることをも 課題としている。
さらにまた、 ヅインエアコン用の上記ヒートポンプ式サイクルの要請 に加え、 冷暖運転から暖房運転までの巾広い熱負荷条件で適正な空調能 力を得ることができるようにすることをも課題としている。 発明の開示
上記課題を達成するために、 この発明に係る車両用空調装置は、 車室 の第 1の領域を空調する第 1空調ュニッ トと第 2の領域を空調する第 2 空調ユニッ トとを備え、 冷媒を圧縮するコンプレッサと、 前記空調ュニ ッ ト外に配された放熱機能を有する第 1の熱交換器と、 前記第 1空調ュ ニッ ト内に配された吸熱機能を有する第 2の熱交換器及び少なくとも放 熱機能を有する第 3の熱交換器と、 前記第 2空調ュニッ ト内に配された 吸熱機能と放熱機能とが択一的に選択される第 4の熱交換器とを有し、 前記第 1の領域を優先して暖房する第 1優先暖房運転時には、 前記コン プレッサによって圧縮された冷媒を、 少なくとも、 前記第 3の熱交換器 で放熱し、 減圧した後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に第 1 の熱交換器を通って前記コンブレッサに戻す第 1暖房回路が構成され、 前記第 2の領域を優先して暖房する第 2優先暖房運転時には、 前記コン プレッサによって圧縮された冷媒を、 前記第 4の熱交換器を放熱器とし て用いてここで放熱し、 減圧した後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 し かる後に第 1の熱交換器を通って前記コンプレッサに戻す第 2暖房回路 が構成されることを特徴としている。
したがって、 第 1優先暖房運転時には、 コンプレッサによって圧縮さ れた冷媒が第 3の熱交換器で放熱され、 減圧した後に第 2の熱交換器で 吸熱されるので、 第 1空調ユニッ トに導入される空気は、 第 2の熱交換 器で除湿されると共に第 3の熱交換器で加熱されて第 1の領域へ供給さ れる。 この際、 第 2空調ユニッ トにあっては、 ヒートポンプによる暖房 は行われない。
また、 第 2優先暖房運転時には、 コンプレッサによって圧縮された冷 媒が第 4の熱交換器で放熱され、 減圧した後に第 2の熱交換器で吸熱さ れるので、 第 2空調ユニッ トに導入される空気は、 第 4の熱交換器で加 熱されて後席空間に供給され、 第 1空調ュニッ トに導入される空気は、 第 2の熱交換器で除湿されるが、 ヒートポンプによる暖房は行われな い。 つまり、 上述の構成においては、 デュアルエアコンに利用するヒート ポンプサイクルでありながら、 前席を優先して暖房する場合と後席を優 先して暖房する場合とを選択することができるので、 従来のエンジン冷 却水を利用した温水ヒ一夕の代わりに用いることが可能となる。
上述の具体的な 1つの態様としては、 第 1空調ュニッ 卜に第 1の送風 機を設け、 前記第 2空調ユニッ トに第 2の送風機を設け、 前記第 1暖房 回路を、 前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 前記第 3の熱交 換器で放熱し、 減圧した後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に 第 1の熱交換器を通って前記コンプレッサに戻す経路と、 前記コンプレ ッサによって圧縮された冷媒を、 第 4の熱交換器を通過させ、 減圧した 後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に第 1の熱交換器を通って 前記コンブレッサに戻す経路とを備えたものとし、 第 1優先暖房運転時 では、 第 1の送風機を駆動させる一方、 第 2の送風機を停止させ、 第 2 優先暖房運転時では、 第 1の送風機と第 2の送風機とを駆動させるもの が考えられる。
このような構成によれば、 第 1優先暖房運転時には、 コンプレッサに よって圧縮された冷媒が第 3の熱交換器で放熱され、 減圧した後に第 2 の熱交換器で吸熱されるので、 第 1空調ュニッ トに導入される空気は、 第 2の熱交換器で除湿されると共に第 3の熱交換器で加熱されて除湿さ れた暖かい空気を第 1の領域へ供給することになる。 この際、 第 4の熱 交換器にもコンブレッサによって圧縮された冷媒が供給されるが、 第 2 の送風機は停止された状態であるので、 第 2空調ュニッ トに空気は導入 されず、 第 2空調ュニッ トによって第 2の領域は暖房されない。
また、 第 1空調ュニッ トに暖房回路を構成する熱交換器とは別に加熱 機能を有する加熱用熱交換器を追加する構成や第 1空調ュニッ ト及び第 2空調ュニッ トに暖房回路を構成する熱交換器とは別に加熱機能を有す る加熱用熱交換器を追加する構成とすれば、 この加熱用熱交換器がェン ジン冷却水を利用した温水ヒ一夕であり、 温水ヒー夕の暖房能力が不足 するような場合でも、 請求項 1又は 2に係るヒートポンプサイクルによ りこれを補うことができる。
上述の構成は、 ワンボックス力一等のように、 第 1の領域を車室の前 席側領域とし、 第 2の領域を車室の後席側領域とするデュアルェアコン などに有効である。
上述のツインエアコン用のヒートポンプサイクルを用いて冷房運転を 行うには、 コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 少なくとも、 第 1 の熱交換器で放熱し、 減圧した後に第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後 に第 3の熱交換器でさらに吸熱してコンプレッサに戻す冷房回路を構成 すればよい。 ここで、 冷房回路は、 コンプレッサによって圧縮された冷 媒を、 第 1の熱交換器で放熱し、 減圧した後に第 2の熱交換器で吸熱 し、 しかる後に第 3の熱交換器でさらに吸熱して前記コンプレッサに戻 す経路と、 コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 第 1の熱交換器で 放熱し、 減圧した後に前記第 4の熱交換器で吸熱し、 しかる後にコンプ レッサに戻す経路とを具備するものであっても良い。
上述したヒートポンプサイクルを実現するサイクル構成としては、 車 室の第 1の領域を空調する第 1空調ュニッ 卜と第 2の領域を空調する第 2空調ユニッ トとを備え、 冷媒を圧縮するコンプレッサと、 空調ュニッ ト外に配された放熱機能を有する第 1の熱交換器と、 第 1空調ュニッ ト 内に配された吸熱機能を有する第 2の熱交換器、 及び、 少なくとも放熱 機能を有する第 3の熱交換器と、 第 2空調ュニッ ト内に配された吸熱機 能と放熱機能とが択一的に選択される第 4の熱交換器と、 第 2の熱交換 器の流入側に設けられる第 1の膨張手段と、 第 4の熱交換器の冷媒が流 出入する一方の側に設けられる第 2の膨張手段と、 コンプレッサの吐出 側から冷媒を供給する熱交換器とコンプレッサの吸入側へ冷媒を戻す熱 交換器とが切り換えられて運転モードに応じて冷媒の流方向を規制する 第 1の流方向規制手段と、 第 2の熱交換器の流入側に接続する熱交換器 と前記第 2の熱交換器の流出側に接続する熱交換器とを切り換えて、 前 記運転モードに拘わらず第 1の膨張装置を介して第 2の熱交換器の流入 側から冷媒を導入するよう冷媒の流方向を規制する第 2の流方向規制手 段と、 暖房運転時において、 コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 第 1の流方向規制手段を介して少なく とも第 3の熱交換器へ供給した後 に第 2の流方向規制手段を介して第 1の膨張手段へ導き、 ここで減圧し た後に前記第 2の熱交換器へ供給し、 しかる後に第 2の流方向規制手段 を介して前記第 1の熱交換器に導き、 ここを通過させた後に第 1の流方 向規制手段を介してコンプレッサに戻す第 1暖房回路と、 コンプレッサ によって圧縮された冷媒を、 第 1の流方向規制手段を介して第 4の熱交 換器を通過させた後に第 1の膨張手段へ導き、 ここで減圧した後に前記 第 2の熱交換器へ供給し、 しかる後に第 2の流方向規制手段を介して第 1の熱交換器へ導き、 ここを通過させた後に第 1の流方向規制手段を介 してコンプレッサに戻す第 2暖房回路とを選択可能とする優先暖房切り 換え手段とを具備する構成が考えられる。
このような構成においては、 第 1の流方向規制手段によって、 暖房運 転時の冷媒経路と冷房運転時の冷媒絰路とを接続してコンプレッサから 吐出する冷媒の流方向を暖房運転時の流方向か冷房運転時の流方向かを 切り換えることができ、 第 2の流方向規制手段によって、 暖房運転時の 冷媒の流方向と冷房運転時の冷媒の流方向とを一方向に整えて第 2の熱 交換器の流入側へ導くことができる。 また、 優先暖房切り換え手段によ つて、 暖房運転時の冷媒経路を第 1暖房回路とするか第 2暖房回路とす るかを切り換えることができる。 上記サイクル構成をより具体的に構成としては、 車室の第 1の領域を 空調する第 1空調ュニッ 卜と第 2の領域を空調する第 2空調ュニッ 卜と を備え、 冷媒を圧縮するコンプレッサと、 空調ユニッ ト外に配された放 熱機能を有する第 1の熱交換器と、 第 1空調ュニッ ト内に配された吸熱 機能を有する第 2の熱交換器、 及び、 少なくとも放熱機能を有する第 3 の熱交換器と、 前記第 2空調ュニッ ト内に配された吸熱機能と放熱機能 とが択一的に選択される第 4の熱交換器と、 前記第 2の熱交換器の流入 側に設けられる第 1の膨張手段と、 前記第 4の熱交換器の冷媒が流出入 する一方の側に設けられる第 2の膨張手段と、 前記第 1の熱交換器の冷 媒が流出入する一方の側、 前記第 3の熱交換器の冷媒が流出入する一方 の側、 及び前記第 4の熱交換器の冷媒が流出入する他方の側と、 前記コ ンプレヅサとの間に設けられて、 前記コンプレッサの吐出側から冷媒を 供給する熱交換器と前記コンプレッサの吸入側へ泠媒を戻す熱交換器と が切り換えられて暖房運転時と冷房運転時との冷媒の流方向を規制する 第 1の流方向規制手段と、 前記第 1の熱交換器の冷媒が流出入する他方 の側及び第 3の熱交換器の冷媒が流出入する他方の側と、 前記第 2の熱 交換器との間に設けられて、 前記第 1及び第 3の熱交換器のうち、 前記 第 2の熱交換器の流入側に前記第 1の膨張手段を介して接続する熱交換 器と前記第 2の熱交換器の流出側に接続する熱交換器とが切り換えられ て、 運転モードに拘わらず前記第 1の膨張装置を介して前記第 2の熱交 換器の流入側から冷媒を導入するよう冷媒の流方向を規制する第 2の流 方向規制手段と、 前記第 1の流方向規制手段と前記第 3及び第 4の熱交 換器との間に設けられ、 暖房運転時において、 前記第 1の流方向規制手 段を介して前記コンプレッサから吐出する冷媒を少なくとも前記第 3の 熱交換器へ供給して前記第 1の領域を優先して暖房する第 1優先暖房運 転と、 前記第 1の流方向規制手段を介して前記コンプレッサから吐出す る冷媒を前記第 4の熱交換器のみへ供給して前記第 2の領域を優先して 暖房する第 2優先暖房運転とを切り換える優先暖房切り換え手段とを有 し、 前記第 4の熱交換器の一方の側を、 前記第 2の膨張手段を介して前 記第 2の流方向規制手段と前記第 1の膨張手段との間に接続する構成を 考えることができる。
このような構成においては、 第 1の流方向規制手段によって、 暖房運 転時の冷媒経路と冷房運転時の冷媒経路とを接続してコンプレッサから 吐出する冷媒の流方向を暖房運転時の流方向か冷房運転時の流方向かを 切り換えることができ、 第 2の流方向規制手段によって、 暖房運転時の 冷媒の流方向と冷房運転時の冷媒の流方向とを一方向に整えて第 2の熱 交換器の流入側へ導くことができる。 また、 優先暖房切り換え手段によ つて、 暖房運転時の冷媒経路を第 1優先暖房運転の経路とするか第 2優 先暖房運転の経路とす'るかを切り換えることができる。 さらに、 第 4の 熱交換器の一方の側を前記第 2の膨張手段を介して前記第 2の流方向規 制手段と前記第 1の膨張手段との間に接続したことによって、 第 2空調 ュニッ トに配される第 4の熱交換器を吸熱器としても放熱器としても使 用できる構成を実現している。
上述した具体的なサイクル構成において、 第 1の領域を優先して暖房 する第 1優先暖房運転時であれば、 第 1の流方向規制手段によって暖房 運転の流方向に規制されると共に、 優先暖房切り換え手段によってコン プレッサから吐出する冷媒を第 3の熱交換器の一方の側に導く と共にコ ンプレッサの吸入側を第 1の熱交換器の一方の側に接続し、 第 2の流方 向規制手段によって、 第 2の熱交換器の流入側を第 3の熱交換器の他方 の側に接続すると共に第 2の熱交換器の流出側を第 1の熱交換器の他方 の側に接続することとなる。
これに対して、 第 2の領域を優先して暖房する第 2優先暖房運転時で あれば、 第 1の流方向規制手段によって暖房運転の流方向に規制される と共に、 優先暖房切り換え手段によってコンプレッサから吐出する冷媒 を第 4の熱交換器の他方の側に導くと共にコンブレッサの吸入側を第 1 の熱交換器の一方の側に接続し、 第 2の流方向規制手段によって、 第 2 の熱交換器の流出側を第 1の熱交換器の他方の側に接続する。 これに対 して、 冷房運転時であれば、 第 1の流方向規制手段によって冷房運転の 流方向に規制されると共に、 第 2の流方向規制手段によって、 第 2の熱 交換器の流入側を第 1の熱交換器の他方の側に接続すると共に第 2の熱 交換器の流出側を第 3の熱交換器の他方の側に接続することとなる。 また、 上記サイクル構成を有するヅインエアコン用のヒートポンプサ ィクルを用いて冷房運転を行うには、 コンプレッサから吐出する冷媒 を、 第 1の流方向規制手段を介して第 1の熱交換器へ供給し、 その後第 2の流方向規制手段を介して少なくとも第 1の膨張手段へ導き、 ここで 減圧した後に第 2の熱交換器へ供給して吸熱し、 しかる後に第 2の流方 向規制手段を介して第 3の熱交換器へ供給してさらに吸熱させ、 その後 に第 1の流方向規制手段を介してコンプレッサに戻すようにすればよ い。 この場合、 コンプレッサから吐出する冷媒を、 第 1の流方向規制手 段を介して第 1の熱交換器へ供給し、 その後第 2の流方向規制手段を介 してさらに第 2の膨張手段へ導き、 ここで減圧した後に第 1の流方向規 制手段を介してコンプレッサに戻すようにしてもよい。
ところで、 暖房能力の向上を図るために、 第 1暖房回路及び第 2暖房 回路において、 第 2の熱交換器で吸熱した後に第 1の熱交換器を通って コンプレッサに戻す経路は、 第 2の熱交換器で吸熱した後に第 1の熱交 換器をバイパスしてコンプレッサに戻す迂回経路と切り換え可能として もよく、 これを上述したサイクル構成に置き直せば、 一端が前記第 1の 熱交換器と前記第 2の流方向規制手段との間に接続され、 他端が第 1の 1U 熱交換器と前記コンプレッサの吸入側との間に接続されて第 1の熱交換 器をバイパスする迂回経路を有し、 冷媒を流す経路を迂回経路と第 1の 熱交換器を通過させる経路とで選択的に切り換える経路切換手段を具備 するようにすればよい。
この際、 冷媒が第 1の熱交換器へ逆流しないように、 迂回経路の他端 が接続される部位と第 1の流方向規制手段との間に暖房運転時において 第 1の熱交換器からコンブレッサへの冷媒の流れのみを許容する逆止弁 等の手段を設けることが望ましい。
そして、 このような構成においては、 暖房運転時において、 第 1の熱 交換器を通過しょうとする冷媒温度が空調ュニッ ト外の空気温度よりも 高い場合には、 この第 1の熱交換器を通過する際に冷媒がさらに放熱さ れてしまうので、 吸熱能力が低下して暖房能力が不充分になることが想 念される。 このため、 この場合には、 迂回経路に切り換えて第 1の熱交 換器をパイパスしてコンプレッサに冷媒を戻す。 逆に、 第 1の熱交換器 を流れる冷媒温度が空調ユニッ ト外の空気温度よりも低い場合には、 第 1の熱交換器を通してここで更に吸熱させた後にコンプレッサに冷媒を 戻す。
ここで、 第 1の流方向規制手段と第 2の流方向規制手段は、 四方弁、 又は、 四方弁と逆止弁との組合せによって構成されるものであっても、 また、 複数の逆止弁の組合せによって構成されるもの、 例えば、 4つ逆 止弁によってプリッジ回路を構成するものや、 二方向弁や集合弁を用い て構成されるものであってもよく、 弁の種類や組合せなど、 冷媒の流方 向を規制する手段は特に限定されるものではない。
例えば、 第 1の流方向規制手段と第 2の流方向規制手段を四方弁で構 成する具体的な構成例としては、 第 2の熱交換器の冷媒流入側に第 1の 膨張手段を設け、 第 4の熱交換器の一方の側に第 2の膨張手段と第 1の 二方向弁 (又は、 第 4の熱交換器からの流出方向の流れのみを許す逆止 弁) との並列回路を設け、 第 3の熱交換器の一方の側に第 2の二方向弁 を設け、 コンブレッサの吐出側を第 1の四方弁を経て第 1の熱交換器の 一方の側、 又は、 第 2の二方向弁と第 4の熱交換器の他方の側とに接続 し (第 1優先暖房運転時または第 2優先暖房運転時には第 2の二方向弁 と第 4の熱交換器の他方の側とに接続し、 冷房運転時には第 1の熱交換 器の一方の側に接続する)、 第 3の熱交換器の他方の側を第 2の四方弁 を経て第 1の膨張装置、 又は、 第 2の熱交換器の冷媒流出側に接続し (第 1優先暖房運転時または第 2優先暖房運転時には第 1の膨張装置に 接続し、 冷房運転時には第 2の熱交換器の冷媒流出側に接続する)、 第 1の熱交換器の他方の側を第 2の四方弁を介して第 2の熱交換器の冷媒 流出側または第 1の膨張装置に接続し (第 1優先暖房運転時または第 2 優先暖房運転時には第 2の熱交換器の冷媒流出側に接続し、 冷房運転時 には第 1の膨張装置に接続する)、 コンプレッサの吸入側を第 1の四方 弁を介して第 1の熱交換器の一方の側、 又は、 第 2の二方向弁と第 4の 熱交換器の他方の側とに接続し (第 1優先暖房運転時または第 2優先暖 房運転時には第 1の熱交換器の一方の側に接続し、 冷房運転時には第 2 の二方向弁と第 4の熱交換器の他方の側とに接続する)、 第 4の熱交換 器の一方の側を前記並列回路を介して前記第 1の四方弁と前記第 1の膨 張装置との間に接続する構成が考えられる。 この際、 第 2の四方弁を 4 つの逆止弁のプリッジ回路によって代替させるようにしてもよい。 また、 第 1の膨張装置は、 固定オリフィスで構成されるものであって も、 温度作動式膨張弁を利用するものであってもよく、 特に、 温度作動 式膨張弁を用いる場合には、 コンプレッサの吸入側と第 1の流方向規制 手段との間にアキュムレータを設け、 温度作動式膨張弁の感温筒をアキ ュムレ一夕と第 1の流方向規制手段との間に配するようにすることが望 ましい。 また、 アキュムレータを設けずに、 温度作動式膨張弁の感温筒 をコンプレッサの吸入側と第 1の流方向規制手段との間に設けることも 可能である。 いずれの場合も、 温度作動式膨張弁は、 クロスチャージ方 式のものであることが望ましい。
ところで、 上述の構成の発展態様として、 前席側のみの暖房時に利用 するヒートポンプサイクル、 又は、 後席側のみの暖房時に利用するヒー トポンプサイクルを構築してもよく、 例えば、 前席側のみの暖房時に利 用するヒートポンプサイクルとしては、 車室の前席側領域を空調するフ 口ント空調ュニッ トと後席側領域を空調するリァ空調ュニッ トとを備え た車両用空調装置において、 冷媒を圧縮するコンプレッサと、 空調ュニ ッ ト外に配された放熱機能を有する室外コンデンサとを備え、 前記フロ ント空調ユニッ トに、 温水ヒー夕と、 エバポレー夕と、 少なく とも放熱 機能を有するフロントサブコンデンサとを有し、 前記リア空調ュニヅ ト に温水ヒー夕を有し、 暖房運転時には、 コンプレッサによって圧縮され た冷媒を、 フロン トサブコンデンサで放熱し、 減圧した後にエバポレー 夕で吸熱し、 しかる後に室外コンデンサを通って、 又は、 室外コンデン サをバイパスしてコンプレッサに戻す前席優先暖房回路を構成するもの が考えられる。
また、 後席側のみの暖房時に利用するヒ一トポンプサイクルとして は、 車室の前席側領域を空調するフロント空調ユニッ トと後席側領域を 空調するリア空調ュニッ 卜とを備えた車両用空調装置において、 冷媒を 圧縮するコンプレッサと、 空調ュニッ ト外に配された放熱機能を有する 室外コンデンサとを備え、 フロン ト空調ユニッ トに、 エバポレー夕と温 水ヒー夕とを有し、 リア空調ュニッ トに少なく とも放熱機能を有するリ ァサブコンデンサを備え、 暖房運転時には、 コンプレッサによって圧縮 された冷媒を、 リアサブコンデンサで放熱し、 減圧した後にエバポレー 夕で吸熱する経路を少なくとも通ってコンプレッサに戻すようにした後 席優先暖房回路を構成するものが考えられる。 このような構成によれ ば、 前席側領域を温水を利用して、 後席側領域をヒートポンプを利用し てそれそれ別々に暖房できることとなる。
このようなヒートポンプサイクルでの暖房を後席側領域だけに利用す る上述のサイクル構成を用いて冷房運転を行うには、 コンプレッサによ つて圧縮された冷媒を、 室外コンデンサで放熱し、 しかる後に分流させ て、 一部を減圧した後にエバポレー夕で吸熱させると共に、 残りを減圧 した後にリアサブコンデンザで吸熱させ、 エバポレー夕及びリアサブコ ンデンサを通過した後にコンブレッサに戻す冷房回路を構成すればよ い。
これを実現するサイクル構成としては、 車室の前席側領域を空調する フロン ト空調ュニッ トと後席側領域を空調する リア空調ュニッ 卜とを備 えた車両用空調装置において、 冷媒を圧縮するコンブレッサと、 空調ュ ニッ ト外に配された放熱機能を有する室外コンデンサと、 フロン ト空調 ュニッ トに配されたエバポレー夕及び温水ヒー夕と、 リァ空調ュニッ ト に配された放熱機能と吸熱機能とが択一的に選択されるリアサブコンデ ンサと、 エバポレー夕の流入側に設けられる第 1の膨張手段と、 リアサ ブコンデンサの冷媒が流出入する一方の側に設けられる第 2の膨張手段 と、 コンプレッサの吐出側から冷媒を供給する熱交換器とコンプレッサ の吸入側へ冷媒を戻す熱交換器とが切り換えられて運転モードに応じて 冷媒の流方向を規制する流方向規制手段とを備え、 暖房運転時には、 コ ンプレッサによって圧縮された冷媒を、 流方向規制手段を介してリアサ ブコンデンサへ供給し、 その後に第 1の膨張手段へ導き、 ここで減圧し た後にエバポレー夕へ供給し、 しかる後にコンプレッサに戻し、 冷房運 転時には、 コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 流方向規制手段を 介して室外コンデンザへ供給し、 第 1の膨張手段で減圧した後にェパポ レー夕へ供給すると共に第 2の膨張手段で減圧した後にリアサブコンデ ンサに供給し、 しかる後にエバポレー夕を通過した冷媒をコンブレッサ へ戻すと共にリァサブコンデンサを通過した冷媒を流方向規制手段を介 してコンプレッサに戻す構成が考えられる。
例えば、 流方向規制手段を四方弁で構成する具体的な構成例として は、 エバポレー夕の冷媒流入側に第 1の膨張手段を設け、 リアサブコン デンサの一方の側に第 2の膨張手段とリァサブコンデンサからの流出方 向の流れのみを許す逆止弁とによって構成された並列回路を設け、 コン プレッサの吐出側を四方弁を経て室外コンデンサの一方の側、 又は、 リ アサブコンデンザの他方の側とに接続し (暖房運転時にはリアサブコン デンサの他方の側とに接続し、 冷房運転時には室外コンデンザの一方の 側に接続する)、 コンプレッサの吸入側を四方弁を経てリアサブコンデ ンサの他方の側、 又は、 室外コンデンサの一方の側に接続し (暖房運転 時には室外コンデンサの一方の側に接続し、 冷房運転時にはリアサブコ ンデンザの他方の側に接続する)、 エバポレー夕の流出側をコンブレッ ザの吸入側に接続し、 室外コンデンザの他方の側を逆止弁を介して第 1 の膨張手段を介してエバポレー夕の流入側に接続すると共に、 並列回路 を介してリアサブコンデンザの一方の側に接続する構成が考えられる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明に係る車両用空調装置の構成例を示す図である。 第 2図は、 第 1図に示す構成例を簡易的に書き直した図である。 第 3図は、 第 1図の構成例において、 通常の暖房運転時での冷媒が流 れる経路を太線で強調して描いた図である。
第 4図は、 第 1図の構成例において、 前席優先暖房運転時での冷媒が 流れる経路を太線で強調して描いた図である。
第 5図は、 第 1図の構成例において、 後席優先暖房運転時での冷媒が 流れる経路を太線で強調して描いた図である。
第 6図は、 図 1の構成例において、 冷房運転時での冷媒が流れる経路 を太線で強調して描いた図である。
第 7図は、 第 1図に示す車両用空調装置に第 3の二方向弁を付加した 構成で、 前席優先暖房運転時での冷媒絰路を太線で強調して描いた図で ある。
第 8図は、 第 1図に示す車両用空調装置を改良した構成例を示す図で ある。
第 9図は、 第 8図に示す構成例を簡易的に書き直した図である。 第 1 0図は、 第 8図の構成例において、 暖房運転時での冷媒が流れる 経路のうち、 ェパボレー夕を流出した後の冷媒の流れを太線で強調して 描いた図である。
第 1 1図は、 第 9図に示す構成例のうち、 第 2の四方弁を 4つの逆止 弁のプリッジ回路に置き換えた変形例を示す図である。
第 1 2図は、 第 1 1図の構成例において、 通常暖房運転時及び前席優 先暖房運転時での冷媒が流れる経路を太線で強調して描いた図である。 第 1 3図は、 第 1 1図の構成例において、 後席優先暖房運転時での冷 媒が流れる経路を太線で強調して描いた図である。
第 1 4図は、 第 1 1図の構成例において、 冷房運転時での冷媒が流れ る経路を太線で強調して描いた図である。
第 1 5図は、 第 1 1図の構成例において、 エバポレー夕の流入側に設 けられる膨張弁を温度作動式膨張弁とし、 その感温筒をアキュムレータ の直前に配置するようにした構成を示す図である。
第 1 6図は、 第 1 5図で用いられる温度作動式膨張弁の概略構成図で ある。
第 1 7図は、 第 1 5図で用いられる温度作動式膨張弁の特性を示す線 図である。
第 1 8図は、 本願発明にかかる構成例の発展系であって、 前席優先暖 房のみを行うサイクル構成を示す図である。
第 1 9図は、 本願発明にかかる構成例の発展系であり、 後席優先暖房 のみを行うサイクル構成を示す図である。
第 2 0図は、 第 1 9図で示すサイクル構成の変形例を示す図である。 第 2 1図は、 第 2 0図の構成例において、 暖房運転時での冷媒が流れ る経路を太線で強調して描いた図である。
第 2 2図は、 第 2 0図の構成例において、 冷房運転時での冷媒が流れ る経路を太線で強調して描いた図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の実施の形態を図面により説明する。 第 1図におい て、 本発明に係る車両用空調装置の構成例が示され、 この車両用空調装 置は、 車室の前席側領域を空調するフロント空調ユニッ ト 1と、 後席側 領域を空調するリァ空調ュニッ ト 2とを備えている。
フロント空調ユニッ ト 1は、 空調通路 3にエバポレー夕 4、 フロント サブコンデンサ 5、 フロントヒー夕コア 6が配置され、 フロントヒータ コア 6の上流側に配置されたェアミックスドア 7によってフロントヒ一 夕コア 6を通過する空気とバイパスする空気との割合が調節されるよう になっている。 ここで、 エバポレー夕 4とフロントサブコンデンサ 5 は、 通路断面全体を遮るように通風方向に並設され、 上流から送られて くる空気を全て通過するようになっており、 フロントサブコンデンサ 5 は、 エバポレー夕 4の下流側に配置され、 暖房時には放熱機能を有し、 冷房時には吸熱機能を有している。 また、 フロン トヒー夕コア 6は、 フ ロントサブコンデンサ 5の下流側に配されてュニッ ト内の一部を 2分し てなる一方の通路上を遮るように設けられている。
実際においては、 図には示されていないが、 最上流側にはインテ一ク 装置が配置され、 内気入口と外気入口との開口割合がインテ一ク ドアに よって調整されるようになっており、 また、 内気入口と外気入口とに臨 むように送風機 8が収納され、 この送風機 8の回転により吸引された空 気をェパポレー夕 4へ圧送するようにしている。 また、 フロン トヒ一夕 コア 6よりも下流側には、 デフロスト吹出口、 ベント吹出口、 およびヒ ート吹出口に分かれて前席側領域に開口し、 その分かれた部分にモード ドアが設けられ、 このモードドアを操作することにより吹出モ一ドが切 り換えられるようになつている。
これに対して、 リア空調ユニッ ト 2は、 送風機 9によって内気のみを 空調通路 1 0に吸引するもので、 送風機 9の下流側には、 リアサブコン デンサ 1 1及びリアヒータコア 1 2が配置され、 リアヒ一夕コア 1 2の 上流側に配置されたェアミックスドア 1 3によってリアヒータコア 1 2 を通過する空気とバイパスする空気との割合が調節されるようになつて いる。 リアサブコンデンサ 1 1は、 空調通路 1 0の通路断面全体を遮る ように設けられ、 上流から送られてくる空気を全て通過するようになつ ており、 暖房時には放熱機能を有し、 冷房時には吸熱機能を有するもの で、 その切り替えは、 後述するようになっている。 また、 リアヒータコ ァ 1 2は、 リァサブコンデンサ 1 1よりも下流側に配置され、 ュニッ ト 内の一部を 2分してなる一方の通路上を遮るように設けられている。 上述したフロントヒータコア 6は、 上記空調装置にあっては必須の構 成であるが、 リアヒータコア 1 2は必ずしもなければならないものでは なく、 必要に応じて取り除いてもよい。 その場合には、 エアミックスド ァ 1 3も不要となる。 また、 フロントヒ一夕コア 6及びリアヒ一夕コア 1 2は、 温水を熱源として通過空気を加熱するもので、 温水としては、 エンジン冷却水又は車室外に配された温水供給装置から供給される温水 が用いられる。 例えば、 エンジンを搭載した車両であれば、 エンジンに よって加熱されるエンジン冷却水をポンプによってヒ一夕コアに循環さ せる構成としても、 シーズ型ヒータなどの電気ヒー夕によって熱交換媒 体を加熱する温水供給装置からポンプによってヒ一夕コアに温水を循環 させる構成としてもよい。 また、 温水供給装置に蓄熱タンクを接続し、 温水供給装置によって加熱された温水の熱を蓄熱タンクに蓄積してお き、 空調装置が一旦止められて再起動するような場合に、 初期の段階か ら温度の高い温水を利用して即暖性の向上を図るようにしてもよい。 空調ュニッ ト外の例えばエンジンルームには、 室外コンデンサ 1 4や コンプレッサ 1 5等が配置され、 コンプレッサ 1 5の吸入側の配管上に はアキュムレータ 1 6が設けられており、 このサイクルにおいては、 四 方弁を用いてその接続部 (ひ、 β、 ァ、 6 ) をひ一 /5、 ァー 5の連通状 態 (暖房時連通状態: H O T ) と、 ひ一 (5、 ?一ァの連通状態 (冷房時 連通状態: C O L D ) とに切り替えることで、 サイクル構成の簡素化や 冷媒の流方向の規制が図られている。
即ち、 この例におけるサイクル構成では、 エバポレー夕 4の冷媒流入 側に第 1の膨張装置 1 7が設けられ、 リアサブコンデンサ 1 1の冷媒が 流出入する一方の側には、 第 2の膨張装置 1 8と第 1の二方向弁 2 1と を並列に接続して構成された並列回路 2 0が接続され、 コンプレッサ 1 5の吐出側 (D ) を第 1の四方弁 3 1のひ接続部に接続し、 この第 1の 四方弁 3 1の ό接続部を室外コンデンサ 1 4の冷媒が流出入する一方の 側に接続し、 ァ接続部をアキュムレータ 1 6を介してコンプレヅサ 1 5 の吸入側 (S ) に接続し、 接続部を 2系統に分岐して、 一方を第 2の 二方向弁 2 2を介してフロントサブコンデンサ 5の冷媒が流出入する一 方の側に接続すると共に、 他方をリアサブコンデンサ 1 1の他方の側に 接続している。 尚、 第 1の二方向弁 2 1は、 リアサブコンデンサ 1 1か らの流出方向の流れのみを許す逆止弁で置き代えてもよいが、 この例で は二方向弁を用いた場合の例を示す。
フロントサブコンデンサ 5の他方の側は第 2の四方弁 3 2の 接続部 に接続され、 この第 2の四方弁 3 2の y接続部はエバポレー夕 4の冷媒 流出側に、 d接続部は室外コンデンサ 1 4の冷媒が流出入する他方の側 に、 ひ接続部は、 第 1の膨張装置 1 7を介してエバポレー夕 4の冷媒流 入側に接続されると共に並列回路 2 0を介してリアサブコンデンサ 1 1 の一方の側に接続されている。
ここで、 第 1の膨張装置 1 Ίと第 2の膨張装置 1 8は、 電気的に弁開 度が制御される電気制御式膨張弁であっても、 感温筒によって弁閧度が 制御される非電気制御式の膨張弁であっても、 さらには、 弁開度の調節 を不用として配管途中の流路面積を絞って形成されるオリフィスによつ て構成されるものであってもよい。
3 0は、 温度設定や吸入モード、 吹出モードなどをマニュアル設定す る操作パネル 2 5からの信号が入力されると共に、 外気温度 (T a ) を 検出する外気温センサ 2 6、 エバボレー夕 4の出口や室外コンデンサ 1 4の流入口などに設けられて室外コンデンサ 1 4を通過する冷媒温度 ( T b ) を実質的に検出する冷媒温度センサ 2 7等の各種センサからの 信号が入力される制御部であり、 この制御部 3 0は、 図示しない中央演 算処理装置 (C P U )、 読出専用メモリ (R O M )、 ランダムアクセスメ モリ (R A M )、 入出力ボート ( I / O ) 等を備えると共に、 コンプレ ッサ 1 5、 エアミックス ドア 7, 1 3、 第 1及び第 2の二方向弁 2 1〜 2 2、 第 1及び第 2の四方弁 3 1, 3 2、 送風機 8, 9などを制御する 駆動回路を有して構成され、 R O Mに与えられた所定のプログラムにし たがって各種入力信号を処理し、 コンプレッサ 1 5の稼動 ·停止 (O N / O F F ), エアミックス ドア 7 , 1 3の開度、 第 1及び第 2の二方向 弁 2 1、 2 2の開閉、 第 1及び第 2の四方弁 3 1、 3 2の切り替え、 送 風機 8、 9の回転数等を制御するようになっている。
上述した第 1図に示される構成を理解し易くするために機能的に簡略 して書き直したものが第 2図に示されており、 図中、 第 1の四方弁 3 1 が第 1の流方向規制手段に相当しており、 この流方向規制手段によって コンプレッサ 1 5からの吐出冷媒及び吸入冷媒の流方向を規制するよう にしている。 即ち、 コンプレヅサの吐出口や吸入口は決まっていること から、 第 1の流方向規制手段 (第 1の四方弁 3 1 ) によって吐出冷媒が 直接流入する熱交換器を空調ュニッ ト内の熱交換器とするか、 室外コン デンサ 1 4とするかを適宜切り換えることで、 暖房運転を構成する冷媒 の流れ (暖房回路) と冷房運転を構成する冷媒の流れ (冷房回路) とを 結合してこれを適宜切り換える機能を持たせている。 そして、 第 1の四 方弁 3 1によって暖房回路が選択された場合に、 第 2の二方向弁 2 2で 構成される優先暖房切り換え手段によって、 後述する前席優先暖房と後 席優先暖房とを切り換える機能を持たせている。 また、 第 2の四方弁 3 2が第 2の流方向規制手段に相当しており、 この流方向規制手段によつ て冷房運転と暖房運転とで異なる冷媒の流れを一方向に整えてエバポレ 一夕 4に対して必ず第 1の膨張弁 1 Ίが設けられた流入側から冷媒を流 入させる機能を持たせている。
さらに、 このサイクル構成において特徴的であるのは、 リアサブコン デンサ 1 1の冷媒が流出入する一方の側を並列回路 2 0を介して第 2の 四方弁 3 2と第 1の膨張装置 1 7との間に接続した点にあり、 このよう な箇所 (図中 「A」 の接続点で示す箇所) でフロント空調ュニッ ト側の 経路とリァ空調ュニッ ト側の経路とを接続したことによって、 リァ空調 ユニッ ト 2に配されたリアサブコンデンサ 1 1を放熱器として用いたり 吸熱器として用いることができるようになつている。
上記構成において、 前席側と後席側の両方を暖房する通常の暖房運転 時においては、 表 1に示すように、 第 1の二方向弁 2 1を開、 第 2の二 方向弁 22を開にする。 また、 第 1及び第 2の四方弁 3 1 , 32を暖房 時連通状態 (HOT) とし、 エアミックスドア 7, 13を、 ヒー夕コア 6, 12への通風量が大きくなる位置、 特に、 暖房負荷が大きい場合や 即暖性を要する場合には、 ヒー夕コア 6, 12への通風量が最大となる 位置に設定し、 所望の送風能力で両ユニッ トの送風機 8 , 9を駆動す o
弁 or 送風機 通 常 前席優 後席優 冷 房
(図番) 暖 房 先暖房 先暖房 運 転
運 転 運 転
第 1の二方向弁 開 開 開 閉 (21)
第 2の二方向弁 閧 開 閉
(22)
[第 3の二方向弁] [開] [閉] [開] [閧]
(23)
第 1の四方弁 HOT HOT HOT COLD
(31)
第 2の四方弁 HOT HOT HOT COLD
(32)
第 1の送風機 0 N 0 N 0 N 0 N
( 8)
第 2の送風機 0 N OFF 0 N 0 N
( 9) すると、 冷媒の流れは、 コンプレッサ 1 5の吐出側 (D ) から、 第 3 図の太線に示されるように、 第 1の四方弁 3 1及び第 2の二方向弁 2 2 を介してフロン トサブコンデンサ 5へ直接供給され、 その後、 第 2の四 方弁 3 2を介して第 1の膨張装置 1 7へ導かれる。 また、 コンプレッサ 1 5から吐出した高温高圧冷媒は、 第 1の四方弁 3 2を介してリアサブ コンデンサ 1 1へ直接供給され、 その後、 第 1の二方向弁 2 1を通って 第 1の膨張装置 1 7へ導かれる。 そして、 第 1の膨張装置 1 7に導かれ た冷媒は、 ここで減圧された後にエバポレー夕 4に入り、 このエバポレ —夕 4から第 2の四方弁 3 2を通って室外コンデンサ 1 4へ送られ、 し かる後に第 1の四方弁 3 1を介してアキュムレータ 1 6へ至り、 ここで 気液分離された後に気相冷媒のみがコンプレッサ 1 5へ戻される。 よって、 フロント空調ュニッ ト 1では、 ユニッ ト内に導入される空気 が、 エバポレー夕 4で除湿され、 フロントサブコンデンサ 5で暖められ た後に更にフロントヒー夕コア 6を通過して加熱される。 フロン トヒー 夕コア 5やフロントサブコンデンサ 5での放熱量の絶対値はエバボレー 夕 4での吸熱量の絶対値よりも大きく設定されるのが通常であるから、 ュニッ ト内に導入される空気は、 エバポレー夕 4で冷却除湿されるもの の、 フロントサブコンデンサ 5やフロントヒータコア 6によってエバボ レー夕 4で冷却された以上に加熱され、 全体として除湿された温かい空 気として前席側領域に供給される。 また、 リア空調ユニッ ト 2では、 コ ンプレッサ 1 2から吐出した高温高圧の冷媒が直接供給されるので、 リ ァ空調ュニッ ト内に導入される空気は、 リアサブコンデンサ 1 1を通過 する際に加熱され、 更に、 リアヒ一夕コア 1 2を通過して加熱されて後 席側領域へ供給される。
前席側の暖房を後席側よりも優先して行う前席優先暖房運転時におい ては、 表 1に示すように、 通常暖房運転時と同様、 第 1の二方向弁 2 1 を開、 第 2の二方向弁 2 2を開にし、 第 1及び第 2の四方弁 3 1 , 3 2 を暖房時連通状態 (H O T ) とする。 通常暖房運転時と異なるのは、 フ ロント空調ュニッ ト 1の送風機 8は所望の送風能力で駆動するものの、 リア空調ュニッ ト 2の送風機 9は停止状態とする点にある。
すると、 冷媒の流れは、 第 4図に示されるように、 通常暖房運転時と 同様に流れ、 フロント空調ュニッ ト 1では、 ユニッ ト内に導入される空 気が、 エバポレー夕 4で除湿され、 フロントサブコンデンサ 5で暖めら れた後に更にフロントヒータコア 6を通過して加熱され、 全体として除 湿された温かい空気として前席側領域に供給される。 この場合には、 リ ァサブコンデンサ 1 1へも冷媒が供給されているが、 送風機 9が停止し ていることから、 リァ空調ュニッ ト 2へ強制的に導入される空気はな く、 リア空調ュニッ 卜のリアサブコンデンサ 1 1やリアヒー夕コア 1 2 によって加熱された空気が後席側領域へ積極的に供給されることがな く、 実質的に後席側での暖房が抑えられる。 このように、 後席側領域の 暖房が実質的に行われないにも拘わらず、 冷媒をリアサブコンデンサ 1 1へ供給するようにしているのは、 リアサブコンデンサ 1 1内に冷媒が 寝込んで、 コンプレッサの潤滑に必要なオイルが十分に循環されなくな る不都合を回避するためである。
これに対して、 後席側の暖房を前席側よりも優先して行う後席優先暖 房運転時においては、 表 1に示すように、 第 1の二方向弁 2 1を開、 第 2の二方向弁 2 2を閉にする。 また、 第 1及び第 2の四方弁 3 1 , 3 2 を暖房時連通状態 (H O T ) とし、 エアミックスドア 7, 1 2を、 通常 暖房時と同様の位置に設定し、 所望の送風能力で両空調ュニッ トの送風 機 8 , 9を駆動する。
すると、 冷媒の流れは、 第 5図の太線に示されるように、 第 1の四方 弁 3 2を介してリアサブコンデンサ 1 1へ直接供給され、 その後、 第 1 の二方向弁 2 1を通過し、 第 1の膨張装置 1 7で減圧された後にエバボ レ一タ 4に入り、 このエバポレー夕 4から第 2の四方弁 3 2を通って室 外コンデンサ 1 4へ送られる。 そして、 この室外コンデンサ 1 4を通過 した後に第 1の四方弁 3 1を介してアキュムレータ 1 6へ送られ、 ここ で気液分離された後に気相冷媒のみがコンプレッサ 1 5へ戻される。 こ の場合には、 フロントサブコンデンサ 5へは冷媒は供給されない。 よって、 フロン ト空調ュニヅ ト 1では、 ユニッ ト内に導入される空気 が、 エバボレー夕 4で除湿され、 フロン トサブコンデンサ 5で熱交換さ れることなくフロン トヒータコア 6を通過して加熱され、 全体として除 湿された温かい空気として前席側領域に供給される。 また、 リア空調ュ ニッ ト 2では、 ュニッ ト内に導入される空気がリアサブコンデンサ 1 1 で加熱され、 更に、 リアヒー夕コア 1 2を通過して加熱されて後席側領 域へ供給される。 したがって、 フロント空調ユニッ ト 1ではフロントヒ 一夕コア 6のみによって加熱されるので、 フロントヒ一夕コア 6へ供給 される温水の温度が低ければ暖房能力は小さいが、 リア空調ユニッ ト 2 ではリアサブコンデンサ 1 1とリァヒ一夕コア 1 2とによって加熱され るので、 前席側よりも優先して吹出空気温度を高めることができ、 ま た、 リアヒ一夕コア 1 2へ供給される温水の温度が低い場合でもリアサ ブコンデンサ 1 1によってこれを補うことができる。
また、 前席側と後席側の両方を冷房する冷房運転時においては、 表 1 に示すように、 第 1の二方向弁 2 1を閉、 第 2の二方向弁 2 2を開にす る。 また、 第 1及び第 2の四方弁 3 1, 3 2を冷房時連通状態 (C O L D ) とし、 エアミックスドア 7, 1 3を、 ヒー夕コア 6 , 1 2への通風 量が小さくなる位置、 特に、 冷房負荷が大きい場合や急速クールダウン を要する場合には、 第 6図に示されるように、 ヒータコア 6, 1 2への 通風量が最小となる位置に設定し、 所望の送風能力で両ュニッ 卜の送風 機 8, 9を駆動する。
すると、 コンプレッサ 1 5から吐出した高温高圧冷媒は、 第 6図の太 線で示されるように、 第 1の四方弁 3 1を通って直接室外コンデンサ 1 4に入って放熱し、 その後、 第 2の四方弁 3 2を通って第 1の膨張装置 1 7へ至り、 ここで減圧されてエバポレー夕 4に入る。 また、 室外コン デンサ 1 4から流出した冷媒は、 第 2の四方弁 3 2を通って第 2の膨張 装置 1 8へ至り、 ここで減圧されてリアサブコンデンサ 1 1に入る。 そ して、 ェパポレー夕 4から流出した冷媒は第 2の四方弁 3 2、 フロン ト サブコンデンサ 5、 及び、 第 2の二方向弁 2 2を通過してリアサブコン デンサ 1 1から流出した冷媒と合流し、 第 1の四方弁 3 1を介してアキ ュムレー夕 1 6へ送られ、 ここで気液分離された後に気相冷媒のみがコ ンプレッサ 1 5へ戻される。
よって、 フロン ト空調ユニッ ト 1では、 ユニッ ト内に導入される空気 が、 エバポレー夕 4で冷却され、 フロン トサブコンデンサが吸熱器とし て機能することから、 フロン トサブコンデンサ 5でさらに冷却され、 し かる後にフロン トヒータコア 6を通過することなく前席側領域に供給さ れる。 また、 リア空調ユニッ ト 2では、 ユニッ ト内に導入される空気 は、 リアサブコンデンサ 1 1で冷却され、 リアヒータコア 1 2を通過す ることなくそのまま後席側領域に供給される。
したがって、 上述の構成によれば、 ヒー夕コア 6 , 1 2による温水を 利用した加熱機構に加えてヒートポンプサイクルによる熱源が付加され ているので、 エンジン冷却水が十分な暖房熱源となりにくい場合でも、 これを補うことができ、 仮に、 エンジンを有しない車両にあってヒ一夕 コアが削除される場合にも、 暖房能力の向上を図りたいところ (前席側 領域又は後席側領域) を従来通りに選択することができる。
また、 上述の構成によれば、 暖房運転時には常にエバポレー夕 4で除 湿を行うため、 窓晴れを確保するための外気導入量を減らして換気負荷 を低減することができ、 このため、 従来のように窓晴れを確保するため に 1 0 0 %外気導入を行う必要がなくなり、 従来に比べてより少ない動 力で暖房が可能となる。
さらに、 ヒータコア 6 , 1 2はサブコンデンサ 5 , 1 1の下流側に配 置されているので、 ヒー夕コアへの吸い込み空気は、 サブコンデンサを 通過した温度の高い空気であるため、 ヒータコア 6, 1 2での発熱量が 減少し、 ヒータコアを流れる温水の温度が上がり、 また、 ヒートポンプ サイクルを稼動させるためにコンプレッサ 1 5をエンジンで駆動する場 合には、 エンジン負荷が通常よりも少し高くなることから、 エンジン冷 却水の温度も高めることができ、 ヒータコア 6, 1 2へ供給される水温 を高めて暖房能力の向上に寄与することができる。
さらにまた、 この構成において特筆すべき点は、 運転モードとして使 用される頻度が高い通常暖房運転、 前記優先暖房運転、 冷房運転におい ては、 第 3図、 第 4図、 第 6図から明らかなように、 ヒートポンプサイ クルを構成する全ての熱交換器 (室外コンデンサ 1 4、 エバポレー夕 4、 フロントサブコンデンサ 5、 リアサブコンデンサ 1 1 ) に冷媒が流 れるようになっており、 このため、 サイクル上で冷媒が寝込むことがな くなり、 冷媒の寝込みによる能力不足を回避することができ、 ツインェ アコン用のヒートポンプサイクルとして極めて効率のいいサイクルを提 供することができる。
尚、 上述の構成において、 リアサブコンデンサ 1 1に対しては、 暖房 運転モードに拘わらずに冷媒を供給する構成とし、 送風機 9のオンオフ によって前席優先暖房と後席優先暖房とを切り換えるようにしたが、 前 席優先暖房運転時にはリアサブコンデンサ 1 1への冷媒供給を停止し、 それ以外の運転時には、 冷媒をリアサブコンデンサ 1 1へ供給する構成 とするために第 3の二方向弁 2 3を第 1図の 「B j で示す箇所に設け、 前記表 1に示されるように開閉制御してもよい。 即ち、 通常暖房運転時 には開、 前席優先暖房運転時には閉、 後席優先暖房運転時には開、 冷房 運転時には閧とすればよい。
このように第 3の二方向弁 2 3を更に追加した構成によれば、 前席優 先暖房運転時の冷媒の流れは、 第 7図の太線に示されるように、 コンプ レッサ 1 5から第 1の四方弁 3 1及び第 2の二方向弁 2 2を介してフロ ントサブコンデンサ 5へ直接供給され、 その後、 第 2の四方弁 3 2及び 第 1の膨張装置 1 7を通過し、 この第 1の膨張装置 1 7で減圧された後 にエバポレー夕 4に入り、 このエバポレー夕 4から第 2の四方弁 3 2を 通って室外コンデンサ 1 4へ送られる。 そして、 この室外コンデンサ 1 4を通過した後に第 1の四方弁 3 1を介してアキュムレータ 1 6へ送ら れ、 ここで気液分離された後に気相冷媒のみがコンプレッサ 1 5へ戻さ れる。 この場合には、 リアサブコンデンサ 1 1へは冷媒は供給されな い。
よって、 フロント空調ュニッ ト 1では、 ュニッ ト内に導入される空気 が、 エバポレー夕 4で除湿され、 フロントサブコンデンサ 5で暖められ た後に更にフロントヒー夕コア 6を通過して加熱され、 全体として除湿 された温かい空気として前席側領域に供給される。 また、 リア空調ュニ ッ ト 2では、 ユニッ ト内に導入される空気は、 リアサブコンデンサ 1 1 と熱交換することなくそのまま通過し、 リアヒータコア 1 2を通過して 加熱されて後席側領域へ供給される。 したがって、 リア空調ユニッ ト 2 ではリアヒータコア 1 2のみによって加熱されるので、 リアヒータコア 1 2へ供給される温水の温度が低ければ暖房能力は小さくなるが、 フロ ント空調ュニヅ ト 1ではフロントサブコンデンサ 5とフロントヒータコ ァ 6とによって加熱されるので、 吹出空気温度を後席側よりも優先して 高めることができ、 また、 フロン トヒータコア 6へ供給される温水の温 度が低い場合でもフロントサブコンデンサ 5によってこれを補うことが できる。
第 3の二方向弁 2 3を設けたサイクル構成の他の運転モ一ド (通常暖 房運転、 後席優先暖房運転、 冷房運転) は、 第 3の二方向弁 2 3がいず れも開となることから、 第 3の二方向弁 2 3を設けない前述したサイク ル構成と同様となるので、 説明を省略する。
第 8図において、 前記構成の更に改良された構成が示され、 この構成 が第 1図で示す構成と異なる点は、 室外コンデンサ 1 4をバイパスする 迂回経路 3 5、 即ち、 室外コンデンサ 1 4の他方の側と第 2の四方弁 3 2の (5接続部との間に一端が接続し、 他端が室外コンデンサ 1 4の一方 の側とコンプレヅサ 1 5の吸入側 (S ) との間 (この例では、 第 1の四 方弁 3 1のァ接続部とアキュムレータ 1 6との間) に接続する経路を設 け、 暖房運転時においてエバポレー夕 4で吸熱した冷媒を、 室外コンデ ンサ 1 4を通ってコンプレッサ 1 5に戻す経路と迂回経路 3 5を通って コンプレッサ 1 5に戻す経路とのいずれかを選択できる構成としたこと にある。 これを機能的に簡潔に表すと、 第 9図のようになるが、 室外コ ンデンサ 1 4を通る経路と迂回経路 3 5とを選択する手段としては、 室 外コンデンサ 1 4と第 2の四方弁 3 2との間に切り換え手段を設け、 こ の切り換え手段を、 この例では第 2の四方弁 3 2の 接続部から分岐し て室外コンデンサ 1 4へ通じる経路上に第 4の二方向弁 2 4を設け、 迂 回絰路上に第 5の二方向弁 2 5を設けることで構成している。 ここで、 迂回経路 3 5は、 ここを冷媒が通過する際に放熱しにく くする必要から 断熱材で覆ったり、 ダッシュパネル側を通るようにレイアウトすること が好ましい。
また、 第 8図及び第 9図に示されるサイクル構成においては、 暖房運 転時での迂回経路から室外コンデンサ 1 4への冷媒の流れ込みを防止す るために、 迂回経路 3 5との接続点 Cと室外コンデンサ 1 4との間 (こ の例では接続点 Cと第 1の四方弁 3 1のァ接続部との間) に、 アキュム レー夕 1 6へ向かう流れのみを許容する逆止弁 3 6を設け、 さらに、 後 席優先暖房運転時の場合にリアサブコンデンサ 1 1から第 2の四方弁 3 2を介してフロントサブコンデンサ 5へ流れ込む冷媒を阻止する必要か ら、 接続点 Aとフロントサブコンデンサ 5の他方の側との間 (この例で は第 2の四方弁 3 2の/?接続部とフロントサブコンデンサ 5の他方の側 との間) に、 後席優先暖房運転時においてのみ閉となり、 他の運転モー ドでは開となる流れ込み防止弁 3 7が設けられている。
このような例では、 前記第 1の四方弁 3 1及び逆止弁 3 6によって第 1の流方向規制手段が構成され、 第 2の四方弁 4 2と流れ込み防止弁 3 7とによって第 2の流方向規制手段が構成されている。
上記構成において、 二方向弁の開閉制御は次のように行っている。 即 ち、 外気温 T aと室外コンデンサ 1 4を通過する冷媒温度 T b (又は、 室外コンデンサ 1 4の温度) とを比較し、 外気温が高い場合には、 室外 コンデンサ 1 5を通過する冷媒は吸熱することになるので、 吸熱能力を 高めて暖房能力の向上を図る要請と一致することになる。 このため、 こ の場合には、 表 2に示されるように、 第 4の二方向弁を開、 第 5の二方 向弁を閉とし、 冷媒を室外コンデンサ 1 4を通してさらに吸熱させた後 にコンプレッサ 1 5へ戻す。 弁 通常暖房 ·前 優先 ·後席優先 冷 房
、凶番 T a > T b T a < T b 連 ¾ 第 4の—方 ίόΐ弁 開 閉 閲 ( 24)
第 5の二方向弁 閉 閉 ( 25)
弁 通常暖 目 ιϊ席優元 後席優先 冷 房 (図番) 房運転 暖房運転 暖房運転 流れ込み防止弁 閧 閧 閉 開
( 37)
これに対して、 外気温が低い場合には、 室外コンデンサ 1 4を通過す る冷媒は放熱することになるので、 吸熱能力を高めて暖房能力の向上を 図る要請に反することになる。 このため、 この場合には、 第 4の二方向 弁を閉、 第 5の二方向弁を開とし、 第 1 0図に示されるように、 エバポ レー夕 4から流出した冷媒を第 2の四方弁 3 2を通過させた後に迂回経 路 3 5を通すことで室外コンデンサ 1 4をバイパスして冷媒を直接アキ ュムレー夕 1 6へ送り、 室外コンデンサ 1 4で放熱しないようにしてコ ンプレッサ 1 5へ戻す。 この際、 迂回経路が断熱材で覆われていたり、 ダッシュパネル側を通るようにレイァゥトされていれば、 外気との接触 がー層断たれ、 暖房能力を損なうことが無くなる。 尚、 第 1 0図におい ては、 説明の便宜上、 暖房運転時でのエバポレー夕 4に流入するまでの 流れが、 第 3図、 第 4図、 第 5図と同様であるので省略し、 エバポレー 夕 4から流出した後の冷媒の流れのみが太線で示されている。
さらに、 この構成においては、 後席優先暖房運転時においてのみ閉と なり、 他の運転モードでは開となる流れ込み防止弁 3 7が設けられてい るので、 運転モードとして使用頻度が高い通常暖房運転、 前記優先暖房 運転、 冷房運転において、 サイクル上で冷媒が寝込みをなくすことがで きると共に、 後席優先暖房運転時においても、 冷媒がフロン トサブコン デンサ 5に寝込んでしまう不都合を解消することができる。
その他の構成や作用効果は、 前記第 1図で示すサイクルと同様である ので、 同一箇所に同一番号を付して説明を省略する。
第 1 1図に第 9図で示す構成の変形例が示され、 この例では、 第 2の 四方弁が 4つの逆止弁 3 3 a, 3 3 b , 3 3 c , 3 3 dを用いて代替さ れ、 四方弁の各接続部 (ひ〜 (?) を対応させた場合に、 ァ接続部から/? 接続部と 5接続部とに向かう流れのみを許容し、 接続部と (5接続部か らひ接続部に向かう流れのみを許容するように各逆止弁をプリッジ接続 して構成されている。
このような構成において、 以下において第 4の二方向弁 2 4を開、 第 5の二方向弁 2 5を閉として迂回経路 3 5に冷媒を通さない場合を前提 にして説明すると、 通常暖房運転時及び前席優先暖房運転時には、 前記 表 1に示すように、 第 1の二方向弁 2 1を開、 第 2の二方向弁 2 2を開 にする。 また、 第 1の四方弁 3 1を暖房時連通状態 (H O T ) とし、 通 常暖房運転時においては、 各空調ユニッ トの送風機 8、 9を所望の送風 能力で駆動し、 前席優先暖房運転時においては、 フロン ト空調ユニッ ト 1の送風機 8を駆動、 リア空調ユニッ ト 2の送風機 9を停止させる。 すると、 冷媒の流れは、 コンプレッサ 1 5の吐出側 (D ) から、 第 1 2図の太線に示されるように、 第 1の四方弁 3 1及び第 2の二方向弁 2 2を介してフロントサブコンデンサ 5へ直接供給され、 その後、 流れ込 み防止弁 3 7及びプリッジ回路の逆止弁 3 3 dを介して第 1の膨張装置 1 7へ導かれる。 また、 コンプレッサ 1 5から吐出した高温高圧冷媒 は、 第 1の四方弁 3 1を介してリアサブコンデンサ 1 1へ直接供給され、 そ の後、 第 1の二方向弁 2 1を通って第 1の膨張装置 1 7へ導かれる。 そ して、 第 1の膨張装置 1 7へ導かれた冷媒は、 ここで減圧された後にェ パポレ一夕 4に入り、 このエバポレー夕 4からプリッジ回路の逆止弁 3 3 aを通って室外コンデンサ 1 4へ送られ、 しかる後に第 1の四方弁 3 1を介してアキュムレータ 1 6へ至り、 ここで気液分離された後に気相 冷媒のみがコンブレッサ 1 5へ戻される。
よって、 通常暖房運転時においては、 フロン ト空調ユニッ ト 1では、 ユニッ ト内に導入される空気が、 エバボレー夕 4で除湿され、 フロント サブコンデンサ 5で暖められた後に更にフロントヒ一夕コア 6を通過し て加熱され、 全体として除湿された温かい空気として前席側領域に供給 される。 また、 リア空調ユニッ ト 2では、 通常暖房運転時であれば、 コ ンプレッサ 1 2から吐出した高温高圧の冷媒が直接供給されるので、 リ ァ空調ュニヅ ト内に導入される空気は、 リアサブコンデンサ 1 1を通過 する際に加熱され、 更に、 リアヒータコア 1 2を通過して加熱されて後 席側領域へ供給される。 これに対して、 前席優先暖房運転時であれば、 通常暖房運転時と同様にリァサブコンデンサ 1 1に対して冷媒は供給さ れるが、 送風機 9が停止していることから、 リア空調ユニット 2へ強制 的に導入される空気はなく、 リア空調ュニッ トのリアサブコンデンサ 1 1やリアヒ一夕コア 1 2によって加熱された空気が後席側領域へ積極的 に供給されることがなく、 後席側での暖房は抑えられた状態となる。 また、 後席優先暖房運転時においては、 表 1に示すように、 第 1の二 方向弁 2 1を開、 第 2の二方向弁 2 2を閉にする。 また、 第 1の四方弁 3 1を暖房時連通状態 (H O T ) とし、 所望の送風能力で両空調ュニッ トの送風機 8, 9を駆動する。
すると、 冷媒の流れは、 第 1 3図の太線に示されるように、 第 1の四 方弁 3 2を介してリアサブコンデンサ 1 1へ直接供給され、 その後、 第 1の二方向弁 2 1を通過し、 第 1の膨張装置 1 7で減圧された後にエバ ポレー夕 4に入り、 このェパポレー夕 4からプリッジ回路の逆止弁 3 3 aを通って室外コンデンサ 1 4へ送られる。 そして、 この室外コンデン サ 1 4を通過した後に第 1の四方弁 3 1を介してアキュムレータ 1 6へ 送られ、 ここで気液分離された後に気相冷媒のみがコンプレッサ 1 5へ 戻される。 この場合には、 フロン トサブコンデンサ 5へは冷媒は供給さ れない。
よって、 フロント空調ュニッ ト 1では、 ュニッ ト内に導入される空気 が、 エバポレー夕 4で除湿され、 フロン トサブコンデンサ 5で熱交換さ れることなくフロン トヒ一夕コア 6を通過して加熱され、 全体として除 湿された温かい空気として前席側領域に供給される。 また、 リア空調ュ ニッ ト 2では、 ュニッ ト内に導入される空気がリアサブコンデンサ 1 1 で加熱され、 更に、 リアヒータコア 1 2を通過して加熱されて後席側領 域へ供給される。 したがって、 フロン ト空調ユニッ ト 1ではフロン トヒ —夕コア 6のみによって加熱されるので、 フロン トヒ一夕コア 6へ供給 される温水の温度が低ければ暖房能力は小さいが、 リア空調ュニッ ト 2 ではリアサブコンデンサ 1 1とリアヒー夕コア 1 2とによって加熱され るので、 前席側よりも優先して吹出空気温度を高めることができ、 ま た、
リアヒー夕コア 1 2へ供給される温水の温度が低い場合でもリアサブコ ンデンサ 1 1によってこれを補うことができる。
これに対して、 冷房運転時においては、 表 1に示すように、 第 1の二 方向弁 2 1を閉、 第 2の二方向弁 2 2を開にする。 また、 第 1の四方弁 3 1を冷房時連通状態 (C O L D ) とし、 所望の送風能力で両ユニッ ト の送風機 8 , 9を駆動する。 すると、 コンプレッサ 1 5から吐出した高温高圧冷媒は、 第 1 4図の 太線で示されるように、 第 1の四方弁 3 1を通って直接室外コンデンサ 1 4に入って放熱し、 その後、 ブリッジ回路の逆止弁 3 3 cを通って第 1の膨張装置 1 7に至り、 ここで減圧されてエバポレー夕 4に入る。 ま た、 室外コンデンサ 1 4から流出した冷媒は、 ブリッジ回路の逆止弁 3 3 cを通って第 2の膨張装置 1 8へ至り、 ここで減圧されてリアサブコ ンデンサ 1 1に入る。 そして、 エバポレー夕 4から流出した冷媒はプリ ッジ回路の逆止弁 3 3 b、 流れ込み防止弁 3 7、 フロン トサブコンデン サ 5、 及び、 第 2の二方向弁 2 2を通過してリアサブコンデンサ 1 1か ら流出した冷媒と合流し、 第 1の四方弁 3 1を介してアキュムレータ 1 6へ送られ、 ここで気液分離された後に気相冷媒のみがコンプレッサ 1 5へ戻される。
よって、 フロント空調ュニッ ト 1では、 ユニッ ト内に導入される空気 が、 エバポレー夕 4で冷却され、 さらにフロン トサブコンデンサ 5で冷 却された後に、 フロン ト空調ユニッ ト 1のエアミックス ドアが導入空気 をフロン トヒータコア 6を通過しない位置に設定されていれば、 フロン トヒ一夕コア 6を通過することなく前席側領域に供給される。 また、 リ ァ空調ユニッ ト 2では、 ユニッ ト内に導入される空気は、 リアサブコン デンサ 1 1で冷却され、 リァ空調ュニッ ト 2のェアミックスドアが導入 空気をリアヒー夕コア 1 2を通過しない位置に設定されていれば、 リア ヒー夕コア 1 2を通過することなくそのまま後席側領域に供給される。 以上のように、 暖房運転時には、 ブリッジ回路によって/? ひ、 ァ→5 の流れが達成されることから四方弁を用いた前記構成例と同様の冷媒の 流れを確保することができる。 この際、 (^ ひ、 ァ→ ?の流れ方向も逆 止弁の順方向であるが、 5接続部側の冷媒圧よりもひ接続部側の冷媒圧 の方が高いので 6→ひの流れはなく、 また、 ァ接続部側の冷媒圧よりも ?接続部側の冷媒圧の方が高いので の流れは生じない。 冷房運転 時においても、 c5→ひ、 ァ の流れが達成されることから前記構成例 と同様の冷媒の流れを確保することができる。 この場合にあっても、 5 → , の流れ方向も逆止弁の順方向であるが、 ?接続部側の冷媒 圧よりもひ接続部側の冷媒圧の方が高いので ? ひの流れはなく、 ま た、 ァ接続部側の冷媒圧よりも(5接続部側の冷媒圧の方が高いのでァ→ (5の流れは生じない。
また、 このような構成によれば、 四方弁を逆止弁のブリッジ回路によ つて代替することができるので、 1つの四方弁が 4つの逆止弁よりも高 価であることを考えれば、 安価にサイクルを構成することができ、 ま た、
逆止弁のプリッジ回路を用いることから、 切り換え制御の必要がなくな り、 空調装置としてのシステム構成を簡単にすることができると共に、 四方弁を単に逆止弁に置き換えただけであることから、 四方弁を用いた サイクル構成に比べてサイクルのレイアウ トを損なうことは無い。 尚、 上述の例では、 迂回経路 3 5を備えた第 9図で示すサイクル構成 において、 第 2の四方弁 3 2を 4つの逆止弁に置き換えた構成例を示し たが、 このサイクル構成の第 1の四方弁 3 1も 4つの逆止弁に置き換え るようにしても、 第 1の四方弁 3 1だけを 4つの逆止弁に置き換えるよ うにしても、 さらには、 迂回経路 3 5を有しない第 2図のサイクル構成 において、 第 1及び第 2の四方弁のいずれか一方、 又は、 両方のそれぞ れを 4つの逆止弁に置き換えるようにしてもよい。
また、 流れ込み防止弁 3 7は、 第 8図及び第 9図に示されるサイクル 構成においては、 後席優先暖房運転時においてリアサブコンデンサ 1 1 からフロントサブコンデンサ 5への冷媒の流れ込みを阻止する目的で設 けられたものであるが、 第 1 1図の構成のように四方弁を逆止弁で置き 換えた場合には、 逆止弁 3 3 dによってリアサブコンデンサ 1 1からフ ロントサブコンデンサ 5への冷媒の流れ込みは阻止されるものの、 エバ ポレー夕 4からフロントサブコンデンサ 5へ冷媒が流れ込んでフロント サブコンデンサ 5に冷媒が寝込んでしまう恐れがある。 このため、 この ような冷媒の流れを阻止する必要から流れ込み防止弁 3 7を同様に設け て、 前記表 2と同様に、 後席優先暖房運転時においてのみ閉とし、 他の 運転モードでは開とすることが好ましいが、 流れ込み防止弁 3 7は無く すようにしてもよい。
第 1 5図にこの発明の変形例が示され、 この例では、 膨張装置 1 7と して固定ォリフイスの代わりに温度作動式の膨張弁を用いた例が示され ている。 この例で用いられる温度作動式膨張弁は、 第 1 6図にも示され るように、 高圧通路 6 0と低圧通路 6 1 との連通部分に高圧通路側から 着座する弁体 6 3と、 連通部分を閉塞する方向に弁体 6 3を付勢するス プリング 6 2と、 この弁体 6 3と一体をなして動くダイヤフラム 6 4と を備え、 ダイヤフラム 6 4の一方の側に感温筒 6 5が接続されている密 閉室 6 6を形成し、 他方の側にエバポレー夕 4の出口側の低圧冷媒が満 たされる低圧室 6 7を形成し、 感温筒 6 5に作用する熱量によって変化 する密閉室内の圧力 (感温筒圧) をダイヤフラム 6 4の一方の側に作用 させ、 低圧冷媒の圧力とスプリング 6 2のばね力とを加えた圧力をダイ ャフラム 6 4の他方の側に作用させ、 これらが釣り合う位置にダイヤフ ラム 6 4を変位させて、 弁体 6 3の開度、 即ち、 膨張弁の閧度が調整さ れる通常の構成を備えたものである。
この構成例においては、 感温筒 6 5を特にアキュムレータ 1 6の直前 の配管上、 即ち、 アキュムレータ 1 6と接続点 Cとの間の配管上に配置 してこのアキュムレータ 1 6直前での冷媒温度を検知できる構成とし、 尚且つ、 膨張弁として、 第 1 7図の特性を有するもの、 即ち、 感温筒内 の圧力特性線を冷凍サイクルに使用する冷媒の飽和圧力特性線よりも緩 やかな勾配特性として交差させるようにした所謂クロスチャージ方式の ものを用いるようにした点に特徴がある。
ここで、 膨張弁の特性は、 冷房安定運転時と暖房安定運転時とではェ パポレー夕を通過する空気温度が異なり、 それそれの運転時でエバポレ —夕の作動圧力範囲 (低負荷時から高負荷時までの範囲) が異なってく ることから、 冷房安定運転時においては、 膨張弁の特性線のうち、 冷媒 の飽和特性線との交差点 Xよりも温度と圧力が高くなる領域 (図中右側 の領域) を用い、 暖房安定運転時においては、 膨張弁の特性線のうち、 冷媒の飽和特性線との交差点 Xよりも温度と圧力が低くなる領域 (図中 左側の領域) を用いることができるように、 所定の設定条件 (o °c近傍 での所定の設定温度 T x と所定の設定圧力 Ρ χ ) において、 冷媒の飽和 特性線と膨張弁の特性線とを交差させると共に、 冷房運転時でのェパポ レー夕のある作動圧力における過熱度が所定の値となるように、 スプリ ング 6 2のセッ ト力、 密閉室 6 6に封入される封入ガスの種類や量など を調整することによって決定されている。
このため、 膨張弁にこのような特性を持たせたことで、 交差点 より も圧力と温度が高くなる領域においては、 膨張弁の閧弁圧力が冷媒の飽 和蒸気圧力よりも低くなるので、 膨張弁は絞り気味となって予定した過 熱度が得られるように弁開度が調節され、 交差点 Xよりも圧力と温度が 低くなる領域においては、 膨張弁の閧弁圧力が冷媒の飽和蒸気圧力より も高くなるので、 膨張弁は、 弁開度を開き気味にして冷媒を多く流す方 向に設定される。 すなわち、 冷房運転時においては、 通常の過熱度制御 がなされ、 暖房運転時には、 ある程度の絞りを持たせながら、 感温筒内 の圧力とエバボレー夕出口側での冷媒圧力及びスプリング力とが釣り合 つた開度に強制的に開かれる状態となる。 この例では、 感温筒 6 5をアキュムレータ 1 6の直前に配置した状態 で、 例えば、 冷房安定運転時の過熱度制御が行われる温度領域が 1 0 °C 〜2 0 °Cの範囲となり、 暖房安定運転時の弁強制開制御が行われる温度 領域が一 2 0 °C〜一 5 °Cの範囲となるように設定されている。
本構成において、 感温筒 6 5をアキュムレータ 1 6の直前に配置する ようにしたのは、 次のような理由による。 即ち、 本サイクル構成におい ては、 いずれの運転モードの場合も、 冷媒が膨張弁を介してエバポレー 夕 4に流入し、 冷房運転時においてはエバポレー夕 4のみならずフロン トサブコンデンサ 5も吸熱用の熱交換器として用いられ、 暖房運転時に おいてはフロントサブコンデンサが放熱用の熱交換器として用られると 共にエバポレー夕 4に除湿機能を持たせる構成としていることから、 単 純に感温筒 6 5をエバボレー夕 4の出口に設けてこのエバポレー夕 4を 通過した冷媒の過熱度を検出し、 これに応じて膨張弁の閧度を制御する ような場合には、 膨張弁の設定状態が冷房側負荷を重視した設定状態に なっていると暖房運転時において膨張弁が絞られすぎてしまい、 暖房不 足になることが懸念されるためである。 この点を解消するためには、 冷 房運転時においてフロントサブコンデンサ 5の下流側となるライン上に 感温筒 6 5を配置する対策が考えられるが、 暖房運転時にその部分が高 圧ラインとして用いられると、 既存の膨張弁はそもそも高圧冷媒の温度 環境下で正常動作するように設計されていないため、 閧度制御が不能に なって閉塞してしまう等の不都合がある。 このため、 感温筒 6 5を取り 付ける位置としては、 運転モードを問わず常時低圧ラインとして用いら れる配管上とし、 その上で暖房運転時においても得たい特性が得られる ように膨張弁の特性を設定する必要があり、 本サイクル構成にあって は、
アキュムレータの直前が望ましいとの知見を得るに至っている。 つまり、 暖房運転時での暖房不足の懸念を回避しつつ冷房運転時にお いても温度作動式膨張弁を最適に制御できるようにすることを目標とし た場合、 感温筒 6 5をアキュムレータ 1 6の直前に置くことで、 冷房運 転時においては、 エバポレー夕 4とフロントサブコンデンサ 5との両方 が吸熱用熱交換器として用いられることから、 フロントサブコンデンサ を通過した後の冷媒温度を検知し、 これによつてフロントサブコンデン サ 5も吸熱器として機能させるために十分な量の冷媒をエバポレー夕 4 に供給できるような膨張弁の開度を得るようにしている。
しかも、 第 1 5図に示すサイクル構成においては、 暖房運転時に冷媒 全体が膨張弁を通って流れる構成であることから、 作動圧力 (作動温 度) が低くなる暖房運転時の環境下においては、 このような作動圧力 (作動温度) でも膨張弁が絞られすぎて冷媒量の不足により暖房能力が 損なわれることがないようにする必要がある。 このためには、 アキュム レー夕 1 6の直前に感温筒 6 5を配置することを前提として、 このよう な低い作動圧力 (作動温度) で膨張弁を開き気味にする必要があり、 こ のため、 上述のようなクロスチャージ方式の膨張弁が用いられているの であ 。
クロスチャージ方式の膨張弁を用いたことから、 作動温度が低くなる 暖房運転時においては、 感温筒圧が冷媒の飽和蒸気圧よりも高くなるた め、 液戻りが生じやすくなつているが、 コンブレッサ 1 5の吸入側に は、
アキュムレータ 1 6が設けられているので、 ここで、 気相冷媒と液相冷 媒とが分離され、 気相冷媒のみがコンプレッサへ戻されることとなるの で特に問題ない。
尚、 他の構成は前記第 1 1図に示す構成と同様であるので、 同一箇所 に同一番号を付して説明を省略する。 したがって、 冷房運転時において、 表 1に示すように、 第 1の二方向 弁 2 1を閉、 第 2の二方向弁 2 2を開とし、 第 1の四方弁 3 1を冷房時 連通状態 ( C O L D ) として、 所望の送風能力で両ュニッ 卜の送風機 8,
9を駆動すると、 コンプレッサ 1 5から吐出した高温高圧冷媒は、 前述 した如く、 第 1 4図の太線で示されるように、 第 1の四方弁 3 1を通つ て直接室外コンデンサ 1 4に入って放熱し、 その後、 ブリッジ回路の逆 止弁 3 3 cを通って第 1の膨張装置 1 7に至り、 ここで減圧されてエバ ポレー夕 4に入る。 また、 室外コンデンサ 1 4から流出した冷媒は、 ブ リッジ回路の逆止弁 3 3 cを通って第 2の膨張装置 1 8へ至り、 ここで 減圧されてリアサブコンデンサ 1 1に入る。 そして、 エバボレー夕 4か ら流出した冷媒はプリッジ回路の逆止弁 3 3 b、 流れ込み防止弁 3 7、 フロントサブコンデンサ 5、 及び、 第 2の二方向弁 2 2を通過してリア サブコンデンサ 1 1から流出した冷媒と合流し、 第 1の四方弁 3 1を介 してアキュムレータ 1 6へ送られ、 ここで気液分離された後に気相冷媒 のみがコンプレッサ 1 5へ戻される。
このような冷房運転時においては、 作動圧力が暖房運転時の作動圧力 よりも高くなるので (作動温度が暖房運転時の作動温度よりも高くなる ので)、 第 1 7図で示される交差点 Xよりも右側の所定領域が用いられ ることから、 過熱度制御が行われる。 この過熱度制御は、 膨張弁 (膨張 装置 1 7 ) の感温筒 6 5がアキュムレータ 1 6の直前に置かれているこ とから、 感温筒で検地される冷媒温度は、 フロントサブコンデンサ 5を 通過した後の冷媒温度を反映したものであり、 エバポレー夕 4とフロン トサブコンデンサ 5との両方を吸熱用熱交換器として用いた場合に要求 される最適な冷媒量が得られるように膨張弁の開度が設定される。 これに対して、 通常暖房運転時及び前席優先暖房運転時において、 前 記表 1に示すように、 第 1の二方向弁 2 1を開、 第 2の二方向弁 2 2を 開にする。 また、 第 1の四方弁 3 1を暖房時連通状態 (H O T ) とし、 通常暖房運転時においては、 各空調ユニッ トの送風機 8、 9を所望の送 風能力で駆動し、 前席優先暖房運転時においては、 フロン ト空調ュニッ ト 1の送風機 8を駆動、 リア空調ユニッ ト 2の送風機 9を停止させる と、
コンブレッサ 1 5から吐出した高温高圧冷媒は、 前述のごとく、 第 1 2 図の太線で示されるように、 第 1の四方弁 3 1及び第 2の二方向弁 2 2 を介してフロントサブコンデンサ 5へ直接供給され、 その後、 流れ込み 防止弁 3 7及びプリッジ回路の逆止弁 3 3 dを介して第 1の膨張装置 1 7へ導かれる。 また、 コンブレッサ 1 5から吐出した高温高圧冷媒は、 第 1の四方弁 3 1を介してリアサブコンデンサ 1 1へ直接供給され、 そ の後、 第 1の二方向弁 2 1を通って第 1の膨張装置 1 7へ導かれる。 そ して、 第 1の膨張装置 1 7へ導かれた冷媒は、 ここで減圧された後にェ バポレー夕 4に入り、 このエバポレー夕 4からブリッジ回路の逆止弁 3 3 aを通って室外コンデンサ 1 4へ送られ、 しかる後に第 1の四方弁 3 1を介してアキュムレータ 1 6へ至り、 ここで気液分離された後に気相 冷媒のみがコンプレッサ 1 5へ戻される。
このように暖房運転時においては、 リァ空調ュニッ ト 2のリアサブコ ンデンサ 1 1に送られる冷媒も、 フロント空調ユニッ ト 1のフロントサ ブコンデンサ 5に送られる冷媒も、 エバポレー夕 4を通過した後にコン プレヅサ 1 5へ戻されることとなるので、 エバポレ一夕 4での入口で膨 張弁 (膨張装置 1 7 ) によって絞られ過ぎて冷媒量が抑えられると前述 した如く暖房不足を起こすことが懸念されるが、 本構成においては、 上 述した温度作動式膨張弁を用いていることから、 作動圧力が低く (作動 温度が低く) なる暖房運転時においては、 第 1 7図で示される交差点 X よりも左側の所定領域が用いられることから、 膨張弁が強制的に開かれ ることとなる。 つまり、 膨張弁が開き気味に設定されるので、 暖房運転 時に不必要に膨張弁が絞れられて十分な冷媒量を確保できずに暖房能力 が低下する不都合を回避することができる。 しかも、 膨張弁を全開させ るのではなく、 自身の有する特性に従って、 弁開度が感温筒圧と低圧圧 力及びスプリング圧との釣り合った位置に設定されることから、 暖房能 力の低下を防ぎつつ温度作動式の膨張弁にあたかも固定ォリフイスのよ うな絞り機能を持たせることができ、 もってエバポレー夕の除湿機能を 確保し、 最適な除湿暖房運転を行うことが可能となる。
また、 後席優先暖房運転時においては、 表 1に示すように、 第 1の二 方向弁 2 1を開、 第 2の二方向弁 2 2を閉にする。 また、 第 1の四方弁 3 1を暖房時連通状態 (H O T ) とし、 所望の送風能力で両空調ュニッ トの送風機 8 , 9を駆動する。
すると、 冷媒の流れは、 前述した如く、 第 1 3図の太線に示されるよ うに、 第 1の四方弁 3 2を介してリアサブコンデンサ 1 1へ直接供給さ れ、 その後、 第 1の二方向弁 2 1を通過し、 第 1の膨張装置 1 7で減圧 された後にエバポレー夕 4に入り、 このエバポレー夕 4からプリッジ回 路の逆止弁 3 3 aを通って室外コンデンサ 1 4へ送られる。 そして、 こ の室外コンデンサ 1 4を通過した後に第 1の四方弁 3 1を介してアキュ ムレー夕 1 6へ送られ、 ここで気液分離された後に気相冷媒のみがコン プレッサ 1 5へ戻される。 この場合には、 フロントサブコンデンサ 5へ は冷媒は供給されない。
よって、 このような場合においても、 通常暖房運転時及び前席優先暖 房運転時と同様、 膨張弁 (膨張装置 1 7 ) を強制的に開き気味としつつ 冷媒量を確保して暖房能力の低下を防ぐことができ、 しかも、 温度作動 式膨張弁をあたかも固定ォリフィスのように用いてェパポレ一夕の除湿 機能を確保して、 最適な除湿暖房運転を行うことが可能となる。
このように、 温度作動式の膨張弁を用い、 感温筒をアキュムレータの 直前に配置すると共に、 クロスチヤ一ジとすることで、 ツインエアコン 用のヒートポンプサイクルにおいて冷房運転から暖房運転までの広い熱 負荷条件で膨張弁を適正開度に保つことができ、 冷房運転時にあって は、
フロントサブコンデンサを吸熱器として効果的に機能させて冷房能力の 向上が図れると共に、 暖房運転時 (通常暖房運転時、 前席優先暖房運転 時、 後席優先暖房運転時) にあっては、 膨張弁が開き気味に制御される ことから、 低負荷時にあっても泠媒流量が絞られ過ぎることなく良好な 暖房運転を確保することができると共に、 除湿機能を確保することがで ぎる。
尚、 この例においても、 迂回経路を備えた第 9図で示すサイクル構成 において、 第 2の四方弁 3 2を 4つの逆止弁に置き換えた構成例を示し たが、 このサイクル構成の第 1の四方弁 3 1も 4つの逆止弁に置き換え るようにしても、 第 1の四方弁 3 1だけを 4つの逆止弁に置き換えるよ うにしても、 さらには、 迂回経路 3 5を有しない第 2図のサイクル構成 において、 第 1及び第 2の四方弁のいずれか一方、 又は、 両方のそれそ れを 4つの逆止弁に置き換えるようにしてもよい。
ところで、 上述の構成においては、 ヒートポンプサイクルによって車 室の前席側と後席側の両方又は一方の暖房、 若しくは、 これらの構成に よって温水ヒ一夕の補助に利用する構成を示したが、 このような基本構 成からの発展系として、 フロント空調ュニッ トのみの暖房又は暖房補助 に利用できるサイクルと、 リァ空調ュニッ トのみの暖房又は暖房補助に 利用できるサイクルを考えることができる。
その例が第 1 8図に示され、 第 1 8図は、 フロント空調ュニッ ト 1の みの暖房又は暖房補助に利用できるサイクルを示すもので、 フロント空 調ユニッ ト 1は、 前述と同様の構成、 即ち、 空調通路 3に送風機 8と、 エバポレー夕 4と、 フロントサブコンデンサ 5と、 フロントヒ一夕コア 6と、 このフロントヒータコア 6を通過する風量を調節するェアミック ス ドア 7を有した構成となっており、 コンプレッサ 1 5の吐出側を第 1 の四方弁 4 1のひ接続部に接続し、 この第 1の四方弁 4 1の/?接続部を フロントサブコンデンサ 5の一方の側に、 ァ接続部をコンプレッサ 1 5 の吸入側に、 5接続部を室外コンデンサ 1 4の一方の側にそれそれ接続 し、 フロントサブコンデンサ 5の他方の側を第 2の四方弁 4 2の^接続 部に接続し、 第 2の四方弁 4 2のひ接続部をオリフィス等の膨張装置 4 3を介してエバポレー夕 4の流入側に、 ァ接続部をエバポレー夕 4の流 出側に、 (5接続部を室外コンデンサ 1 4の他方の側にそれそれ接続する 構成となっている。 尚、 リァ空調ュニッ ト 2は、 空調通路 1 0に送風機 9と、 リアヒー夕コア 1 2と、 このリアヒー夕コア 1 2を通過する風量 を調節するエアミックスドア 1 3を有した構成となっており、 基本的に 温水による暖房熱源だけを有している。 尚、 他の構成は、 前述した構成 と同様にしても、 このような構成を単独で用いるようにしてもよい。 このような構成においては、 第 1及び第 2の四方弁 4 1 , 4 2を暖房 時連通状態とすることで、 コンプレッサ 1 5から吐出した冷媒をフロン トサブコンデンサ 5で放熱し、 膨張装置 4 3で減圧した後にエバポレー 夕 4で吸熱し、 しかる後に室外コンデンサ 1 4を通過してコンプレッサ 1 5へ戻される。 したがって、 フロン ト空調ユニッ ト 1に導入される空 気は、 エバボレー夕 4で除湿され、 その後フロントサブコンデンサ 5で 加熱され、 さらにフロントヒ一夕コア 6によって加熱された後に前席側 領域へ供給される。 また、 リア空調ユニッ ト 2に導入される空気は、 リ ァヒ一夕コア 1 2によってのみ加熱されて後席側領域へ供給される。 よ つて、 温水ヒータ 6、 1 2の暖房能力が十分でない場合でも、 前席側に おいては、 ヒートポンプサイクルによる熱源が加えられることから、 後 席側に優先して前席側の暖房能力の不足を補うことができる。
また、 第 1 9図は、 リア空調ユニッ ト 2のみの暖房又は暖房補助に利 用できるサイクルを示すもので、 フロント空調ユニッ ト 1は、 空調通路 3に送風機 8と、 エバポレー夕 4と、 フロントヒ一夕コア 6と、 このフ ロントヒ一夕コア 6を通過する風量を調節するェアミックスドア 7を有 した構成となっており、 リア空調ユニッ ト 2は、 空調通路 1 0に送風機 9と、 リアサブコンデンサ 1 1と、 リアヒータコア 1 2と、 このリアヒ 一夕コア 1 2を通過する風量を調節するェアミックス ドア 1 3を有した 構成となっている。
そして、 エバポレー夕の冷媒流入側に第 1の膨張装置 4 4を設け、 リ ァサブコンデンサ 1 1の一方の側に第 1の二方向弁 5 1と第 2の膨張装 置 4 5とから成る並列回路を設け、 コンプレッサ 1 5の吐出側を四方弁 4 6のひ接続部に接続し、 この四方弁の/?接続部をリアサブコンデンサ 1 1の他方の側に、 ァ接続部をコンプレッサ 1 5の吸入側に、 S接続部 を室外コンデンサ 1 4の一方の側にそれそれ接続し、 室外コンデンサ 1 4の他方の側に流出方向への流れのみを許容する逆止弁 4 7を設け、 こ の逆止弁 4 7の流出側を第 1の膨張装置 4 4を介してエバポレー夕 4の 冷媒流入側に接続している。 また、 エバボレー夕 4の冷媒流出側を第 2 の二方向弁 5 2を介して四方弁 4 6の/?接続部に接続すると共に第 3の 二方向弁 5 3を介して室外コンデンサ 1 4と逆止弁 4 7との間に接続 し、
リアサブコンデンサ 1 1の一方の側を前記並列回路を介して逆止弁 4 4 の流出側と接続する構成となっている。 尚、 他の構成は、 前述した構成 と同様にしても、 このような構成を単独で用いるようにしてもよい。 ま た、 第 1の二方向弁 5 1は、 リアサブコンデンサ 1 1からの流出方向の 流れのみを許す逆止弁で置き代えてもよいが、 この例では二方向弁を用 いた場合の例を示す。
このような構成においては、 四方弁 4 1を暖房時連通状態とし、 第 1 の二方向弁 5 1を開、 第 2の二方向弁 5 2を閉、 第 3の二方向弁 5 3を 開とすることで、 コンプレッサ 1 5から吐出した冷媒をリアサブコンデ ンサ 1 1で放熱し、 第 1の膨張装置 4 4で減圧した後にエバポレー夕 4 で吸熱し、 しかる後に室外コンデンサ 1 4を通過してコンプレッサ 1 5 へ戻される。 したがって、 フロン ト空調ュニヅ ト 1に導入される空気 は、
ェパポレー夕 4で除湿され、 その後フロントヒ一夕コア 6によって加熱 された後に前席側領域へ供給される。 また、 リア空調ユニッ ト 2に導入 される空気は、 リアサブコンデンサ 1 1で加熱され、 さらにリアヒータ コア 1 2で加熱された後に後席側領域に供給され、 よって、 温水ヒー夕 6、 1 2の暖房能力が十分でない場合でも、 後席側においては、 ヒート ポンプサイクルによる熱源が加えられることから、 前席側に優先して後 席側の暖房能力の不足を補うことができる。
さらに、 第 2 0図において、 第 1 9図で示すサイクル構成の変形例が 示されている。 この構成において、 フロント空調ユニッ ト 1は、 空調通 路 3に送風機 8と、 エバポレー夕 4と、 フロントヒ一夕コア 6と、 この フロントヒータコア 6を通過する風量を調節するェアミヅクスドア 7を 有した構成となっており、 リア空調ユニッ ト 2は、 空調通路 1 0に送風 機 9と、 リアサブコンデンサ 1 1とを有した構成となっている。
そして、 エバポレー夕 4の冷媒流入側に第 1の膨張装置 4 4を設け、 リアサブコンデンサ 1 1の一方の側に流出方向の流れのみを許容する第 1の逆止弁 7 1と第 2の膨張装置 4 5とから成る並列回路 7 5を設け、 コンプレッサ 1 5の吐出側を四方弁 4 6のひ接続部に接続し、 この四方 弁 4 6の/?接続部をリアサブコンデンサ 1 1の他方の側に接続してい また、 四方弁 4 6のァ接続部をこの四方弁から流出する方向への流れの みを許容する第 2の逆止弁 7 2とアキュムレータ 7 6とを介してコンブ レッサ 1 5の吸入側に、 5接続部を室外コンデンサ 1 4の一方の側にそ れそれ接続し、 室外コンデンサ 1 4の他方の側にこの室外コンデンサか ら流出する方向への流れのみを許容する第 3の逆止弁 7 3を設け、 この 第 3の逆止弁 7 3の流出側を第 1の膨張装置 4 4を介してエバポレー夕 4の冷媒流入側に接続している。
また、 エバポレー夕 4の冷媒流出側を前記アキュムレータ 7 6を介し てコンブレッサ 1 5の吸入側に接続し、 リアサブコンデンサ 1 1の一方 の側を前記並列回路 7 5を介して第 3の逆止弁 7 3と第 1の膨張装置 4 4との間に接続する構成としている。 尚、 他の構成は、 前述した構成と 同様にしても、 このような構成を単独で用いるようにしてもよい。 ま た、
それそれの逆止弁は、 二方向弁で置き代えてもよい。
このような構成において、 暖房運転時には、 四方弁 4 6を暖房時連通 状態 (H O T ) とし、 エアミックスドア 7を、 ヒータコア 6への通風量 が大きくなる位置、 特に、 暖房負荷が大きい場合や即暖性を要する場合 には、 ヒ一夕コア 7への通風量が最大となる位置に設定し、 所望の送風 能力で両ユニッ トの送風機 8 , 9を駆動する。
すると、 コンプレッサ 1 5から吐出した冷媒は、 第 2 1図の太線に示 されるように、 四方弁 4 6を介してリアサブコンデンサ 1 1へ直接供給 され、 その後、 第 1の二方向弁 2 1を通過し、 第 1の膨張装置 4 4で減 圧された後にエバポレー夕 4に入り、 このェパポレ一夕 4からアキュム レー夕 7 6へ送られ、 ここで気液分離された後に気相冷媒のみがコンプ レヅサ 1 5へ戻される。 この場合には、 室外コンデンサ 1 4へは冷媒は 供給されない。
よって、 フロン ト空調ユニッ ト 1では、 ユニッ ト内に導入される空気 が、 エバポレー夕 4で除湿され、 エアミックスドア 7の開度に応じた割 合でフロン トヒータコア 6を通過して加熱され、 全体として除湿された 温かい空気として前席側領域へ供給される。 また、 リア空調ユニッ ト 2 では、 ュニッ ト内に導入される空気がリアサブコンデンサ 1 1で加熱さ れ、 そのまま後席側領域へ供給される。
これに対して、 冷房運転時においては、 四方弁 4 6を冷房時連通状態 ( C O L D ) とし、 エアミックスドア 7を、 ヒータコア 6への通風量が 小さくなる位置、 特に、 暖房負荷が小さい場合や急速クールダウンを要 する場合には、 ヒー夕コア 6への通風量が最小となる位置 (フルクール 位置) に設定し、 所望の送風能力で両ユニッ トの送風機 8 , 9を駆動す る。
すると、 コンプレッサ 1 5から吐出した冷媒は、 第 2 2図の太線に示 されるように、 四方弁 4 6を通って直接室外コンデンサ 1 4に入って放 熱し、 その後、 二手に分かれて一部は第 1の膨張装置 4 4へ至り、 ここ で減圧されてエバポレー夕 4に入る。 また、 残り冷媒は、 第 2の膨張装 置 4 5へ至り、 ここで減圧されてリアサブコンデンサ 1 1に入る。 そし て、 リアサブコンデンサ 1 1から流出した冷媒は、 四方弁 4 6、 及び、 第 2の逆止弁 7 2を通過した後にエバボレー夕 4から流出した冷媒と合 流してアキュムレータ 7 6へ送られ、 ここで気液分離された後に気相泠 媒のみがコンプレッサ 1 5へ戻される。
よって、 フロント空調ュニヅ ト 1では、 ュニッ ト内に導入される空気 が、 エバポレー夕 4で冷却され、 エアミックスドアがフルクール位置に あれば、 ヒー夕コア 6を通過することなく前席側領域に供給される。 ま た、 リア空調ユニッ ト 2では、 ユニッ ト内に導入される空気は、 リアサ ブコンデンサ 1 1で冷却され、 そのまま後席側領域に供給される。
したがって、 このような構成によれば、 逆止弁 3個、 四方弁 1個、 及 び、 アキュムレータを有した構成となっており、 第 1 9図の構成と比較 すれば明らかなように、 二方向弁を不要とすることができるので、 開閉 動作を制御する必要がなくなり、 リアヒータコア及びこのリアヒー夕コ ァへ温水を導く配管を不要とし、 システム全体として部品点数を削減す ると共に廉価な部品を用いてコス 卜の低減を図ることができる。
また、 ツインエアコンでありながら、 温水を前席空間の暖房のために 集中的に用いることができ、 また、 ヒートポンプサイクルを後席空間の 暖房のために集中的に用いることができるので、 フロントヒー夕コア 6 へ供給される温水流量を多くすることができ、 エンジンの発熱量が少な い低発熱車に本サイクルを利用した場合においても、 十分な暖房を得る ことができる。 つまり、 それそれの熱源が分散されることなく特定の空 間を暖房するために用いられるので、 暖房性能の向上を図ることができ る o
特にヅィンエアコンの場合においては、 温水配管を後席側まで引き回 すこととなれば温度や圧力の損失は大きく、 また、 配管の引き回しのた めに余分なスペースを確保しなければならないが、 第 2 0図のような構 成とすれば、 そのような不都合はなく、 各領域の暖房能力を向上させつ つ空調装置全体としても簡素化を図ることができる利点を有している。 また、 このサイクルにおいては、 冷房運転時において、 サイクル経路 上の全ての熱交換器に冷媒を流すことができるし、 暖房運転時において も室外コンデンサ 1 4に冷媒は流れないものの、 この室外コンデンサ 1 4の両側に設けられた逆止弁 (第 2の逆止弁 7 2、 第 3の逆止弁 7 3 ) によってこの室外コンデンサ 1 4への冷媒の流入が妨げられるので、 低 外気の暖房運転時に、 室外コンデンサ 1 4に冷媒が寝込んで暖房能力不 足となる不都合をなくすことができ、 良好な暖房性能を得ることができ る o 産業上の利用可能性
以上述べたように、 この発明によれば、 冷媒を圧縮するコンプレッサ と、 空調ユニッ ト外に配された放熱機能を有する第 1の熱交換器と、 第 1空調ュニッ ト内に配された吸熱機能を有する第 2の熱交換器及び少な くとも放熱機能を有する第 3の熱交換器と、 第 2空調ユニッ ト内に配さ れた放熱機能と吸熱機能とを択一的に選択する第 4の熱交換器とを有 し、
第 1の領域を優先して暖房する第 1優先暖房運転時には、 コンプレッサ によって圧縮された冷媒を、 少なくとも、 第 3の熱交換器で放熱し、 減 圧した後に第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に第 1の熱交換器を通つ てコンプレッサに戻す第 1優先暖房回路を構成し、 第 2の領域を優先し て暖房する第 2優先暖房運転時には、 コンプレッサによって圧縮された 冷媒を、 第 4の熱交換器で放熱し、 減圧した後に第 2の熱交換器で吸熱 し、 しかる後に第 1の熱交換器を通ってコンプレッサに戻す第 2優先暖 房回路を構成するようにしたので、 使用者のニーズに合わせて暖房能力 を高めたい領域を選択することが可能となり、 ヒートポンプ方式のサイ クル構成によっても従来の温水式ヒータを利用したデュアルエアコンに 代替又は補助するシステムの構築が可能となる。
また、 暖房運転時においては、 何れを優先して暖房させるにせよ第 2 の熱交換器でフロント空調ュニッ トに導入される空気を除湿するので、 窓晴れ確保のためにフロント空調ュニッ トに導入される外気導入量を減 らすことができ、 換気負荷の低減を図ることが可能となり、 従来車の 1 0 0 %外気導入を伴う暖房運転に比べて、 少ない動力で暖房ができる。 さらに、 第 1空調ュニッ 卜に暖房回路を構成する熱交換器とは別に加 熱機能を有する加熱用熱交換器を追加したり、 第 1空調ュニッ ト及び第 2空調ュニッ トに暖房回路を構成する熱交換器とは別に加熱機能を有す る加熱用熱交換器を追加する構成によれば、 加熱用熱交換器がエンジン 冷却水を利用した温水ヒー夕である場合でも、 温水ヒー夕の暖房能力不 足を補うことができ、 また、 温水ヒータの吸い込み空気は、 第 3又は第 4の熱交換器を通過していることから温度が高く、 このため、 ヒ一夕コ ァの発熱量が低減されて温水温度を高めることができる。
また、 コンブレッサは、 通常エンジンからの動力を回転動力とする が、
上述したヒートポンプサイクルの併用により、 エンジン負荷が通常より も少し高くなってエンジンからの発熱量が多くなり、 エンジン冷却水の 温度を高めることができ、 不足ぎみであった温水ヒ一夕の暖房能力をェ ンジン負荷の増大によって補うことができ、 もって、 温水ヒー夕とヒー トポンプサイクルとによって暖房能力を十分に確保することができる。 第 1の領域を車室の前席側領域とし、 第 2の領域を車室の後席側領域 とした場合には、 ワンボックス力一などのように車両の前後方向で被空 調空間が大きい車両に搭載するデュアルエアコンに適したものとなる。 具体的なサイクル構成としては、 第 2の熱交換器の流入側に第 1の膨 張手段を設け、 第 4の熱交換器の冷媒が流出入する一方の側に第 2の膨 張手段を設け、 コンプレッサの吐出側から冷媒を供給する熱交換器とコ ンプレッサの吸入側へ冷媒を戻す熱交換器とが切り換えられて運転モー ドに応じて冷媒の流方向を規制する第 1の流方向規制手段と、 第 2の熱 交換器の流入側に接続する熱交換器と第 2の熱交換器の流出側に接続す る熱交換器とを切り換えて、 運転モードに拘わらず第 1の膨張手段を介 して第 2の熱交換器の流入側から冷媒を導入するよう冷媒の流方向を規 制する第 2の流方向規制手段とを設け、 暖房運転時において、 コンブレ ッサによって圧縮された冷媒を、 第 1の流方向規制手段を介して少なく とも第 3の熱交換器へ供給した後に第 2の流方向規制手段を介して第 1 の膨張手段へ導き、 ここで減圧した後に第 2の熱交換器へ供給し、 しか る後に第 2の流方向規制手段を介して第 1の熱交換器に導き、 ここを通 過させた後に第 1の流方向規制手段を介してコンプレッサに戻す第 1暧 房回路と、 コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 第 1の流方向規制 手段を介して第 4の熱交換器を通過させた後に第 1の膨張手段へ導き、 ここで減圧した後に第 2の熱交換器へ供給し、 しかる後に第 2の流方向 規制手段を介して第 1の熱交換器へ導き、 ここを通過させた後に第 1の 流方向規制手段を介してコンプレッサに戻す第 2暖房回路とを選択可能 とする優先暖房切り換え手段とを具備する構成とすれば、 第 1の流方向 規制手段によって暖房運転と冷房運転との切り換え、 第 2の流方向規制 手段によって第 1の流方向規制手段で逆になつてしまう冷媒の流方向を 一方向に整え、 優先暖房切り換え手段によって優先すべき暖房領域を切 り換える機能を持たせることができる。
さらに、 第 1暖房回路及び第 2暖房回路において、 第 2の熱交換器で 吸熱した後に第 1の熱交換器をバイパスしてコンプレッサに戻す迂回絰 路、 即ち、 一端が第 1の熱交換器と第 2の流方向規制手段との間に接続 され、 他端が第 1の熱交換器とコンプレッサの吸入側との間に接続され る迂回経路を設け、 経路切換手段によって第 2の熱交換器で吸熱した冷 媒を迂回経路を通してコンプレッサへ戻すか、 第 1の熱交換器を通して コンブレッサに戻す構成とすれば、 外部の環境条件により第 1の熱交換 器から積極的に吸熱でき、 また、 暖房能力を損なうことが無くなる。 このような迂回経路を設けるにあたり、 迂回経路の他端が接続される 部位と第 1の熱交換器との間に、 暖房運転時において第 1の熱交換器か らコンプレッサへの冷媒の流れのみを許容する手段を設ければ、 第 1の 熱交換器へ冷媒が逆流して寝込まないようにすることができる。
特に、 第 1の熱交換器を通過する冷媒温度が空調ユニッ ト外の空気温 度よりも高い場合に、 第 2の熱交換器から流出した冷媒を迂回経路を通 してコンプレッサへ送り、 第 1の熱交換器を通過する冷媒温度が空調ュ ニッ ト外の空気温度よりも低い場合に、 第 2の熱交換器から流出した冷 媒を第 1の熱交換器を通過させてコンプレッサへ送る構成とすれば第 1 の熱交換器によって冷媒が更に吸熱するときは第 1の熱交換部を通過さ せて暖房能力を向上させ、 冷媒が第 1の熱交換器を通ることによって放 熱する環境にある場合には第 1の熱交換器を迂回させることで暖房能力 の低下を阻止するようにしている。
また、 流方向規制手段を、 四方弁、 又は、 四方弁と逆止弁との組合せ によって構成すれば、 サイクルを構成する部品点数が少なくなる利点が あり、 また、 流方向規制手段を、 複数の逆止弁の組合せ、 例えば、 逆止 弁をプリッジ状に接続した構成とすれば、 廉価なサイクルを提供するこ とが可能となる。
第 1の膨張手段を固定ォリフイスで構成すれば、 廉価なサイクルを提 供することができるし、 第 1の膨張手段を温度作動式膨張弁とし、 その 感温筒をアキュムレータの直前に配置する構成とすれば、 冷房能力の向 上を図ることができる。 特に、 温度作動式膨張弁として、 クロスチヤ一 ジ方式のものを用いれば、 暖房運転時の暖房能力を確保しつつ、 冷房能 力の向上も図ることができ、 冷暖運転から暖房運転までの巾広い熱負荷 条件で適正な空調能力を得ることができるようになる。
さらに、 車室の前席側領域を空調するフ口ント空調ュニッ トと後席側 領域を空調するリァ空調ュニッ トとを備えた車両用空調装置において、 前席側を優先して暖房するサイクルのみを持たせる場合には、 フロン ト 空調ユニッ トに、 エバポレー夕と、 少なく とも放熱機能を有するフロン トサブコンデンサとを設け、 暖房運転時には、 コンプレッサによって圧 縮された冷媒を、 フロントサブコンデンサで放熱し、 減圧した後にエバ ポレー夕で吸熱し、 しかる後に室外コンデンサを通って前記コンプレツ ザに戻す前席優先暖房回路を設ければよく、 これにより、 前席側の暖房 を温水ヒータに代替して行うことができ、 また、 温水ヒータと組合せた 場合には、 前席側優先暖房を図ることができると共に温水ヒー夕の暖房 能力の不足を補うことができる。
逆に、 車室の前席側領域を空調するフロント空調ュニッ トと後席側領 域を空調するリァ空調ュニッ 卜とを備えた車両用空調装置において、 後 席側を優先して暖房するサイクルのみを持たせる場合には、 フロン ト空 調ユニッ トに、 エバポレー夕と温水ヒータとを有し、 リア空調ユニット に少なくとも放熱機能を有するリアサブコンデンサを備え、 暖房運転時 には、 コンブレッサによって圧縮された冷媒を、 リアサブコンデンサで 放熱し、 減圧した後にエバポレー夕で吸熱する経路を少なくとも通って コンプレッサに戻す回路を設ければよく、 これにより、 後席側の暖房を 温水ヒー夕に代替して行うことができ、 仮にリア空調ュニッ トにも温水 ヒータを設けてこれと組合せた場合には、 後席側優先暖房を図ることが できると共に温水ヒータの暖房能力の不足を補うことができる。 また、 温水ヒータをリァ空調ュニッ トには設けない場合であれば、 温水をフロ ント空調ュニッ トの温水ヒータに集中的に流すことができ、 フロン ト空 調ユニッ トにあっては、 温水ヒータによって、 リア空調ユニッ トにあつ ては、 ヒートポンプサイクルによって、 それぞれ別々の熱源を用いて暖 房を行うことができるので、 それそれの熱源を分散させずに特定領域の 暖房のために集中的に用いることができ、 暖房性能の向上を図ることが できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 車室の第 1の領域を空調する第 1空調ュニッ トと第 2の領域を空 調する第 2空調ュニッ トとを備えた車両用空調装置において、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記空調ュニッ ト外に配された放熱機能を有する第 1の熱交換器と、 前記第 1空調ュニッ ト内に配された吸熱機能を有する第 2の熱交換器 及び少なく とも放熱機能を有する第 3の熱交換器と、
前記第 2空調ュニッ ト内に配された吸熱機能と放熱機能とが択一的に 選択される第 4の熱交換器とを有し、
前記第 1の領域を優先して暖房する第 1優先暖房運転時には、 前記コ ンプレッサによって圧縮された冷媒を、 少なくとも、 前記第 3の熱交換 器で放熱し、 減圧した後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に第 1の熱交換器を通って前記コンブレッサに戻す第 1暖房回路が構成さ れ、
前記第 2の領域を優先して暖房する第 2優先暖房運転時には、 前記コ ンプレッサによって圧縮された冷媒を、 前記第 4の熱交換器を放熱器と して用いてここで放熱し、 減圧した後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に第 1の熱交換器を通って前記コンプレッサに戻す第 2暖房回 路が構成される
ことを特徴とする車両用空調装置。
2 . 前記第 1空調ユニッ トには第 1の送風機が設けられ、 前記第 2空 調ュニッ トには第 2の送風機が設けられており、
前記第 1暖房回路は、
前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 前記第 3の熱交換器で 放熱し、 減圧した後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に第 1の 熱交換器を通って前記コンプレッサに戻す経路と、
前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 第 4の熱交換器を通過 させ、 減圧した後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に第 1の熱 交換器を通って前記コンプレッサに戻す経路とを備え、
前記第 1優先暖房運転時には、 前記第 1の送風機を駆動、 前記第 2の 送風機を停止させ、
前記第 2優先暖房運転時には、 前記第 1の送風機と前記第 2の送風機 とを駆動させるものである請求項 1記載の車両用空調装置。
3 . 前記第 1空調ユニッ トには、 前記暖房回路を構成する熱交換器と は別に加熱機能を有する加熱用熱交換器が追加されていることを特徴と する請求項 1又は 2記載の車両用空調装置。
4 . 前記第 1空調ユニッ ト及び前記第 2空調ユニッ トには、 前記暖房 回路を構成する熱交換器とは別に加熱機能を有する加熱用熱交換器が追 加されていることを特徴とする請求項 1又は 2記載の車両用空調装置。
5 . 前記第 1の領域は、 前記車室の前席側領域であり、 前記第 2の領 域は、 前記車室の後席側領域である請求項 1記載の車両用空調装置。
6 . 冷房運転時には、 前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 少なくとも、 前記第 1の熱交換器で放熱し、 減圧した後に前記第 2の熱 交換器で吸熱し、 しかる後に第 3の熱交換器でさらに吸熱して前記コン ブレッサに戻す冷房回路が構成されることを特徴とする請求項 1記載の 車両用空調装置。
7 . 前記冷房回路は、
前記コンブレッサによって圧縮された冷媒を、 前記第 1の熱交換器で 放熱し、 減圧した後に前記第 2の熱交換器で吸熱し、 しかる後に第 3の 熱交換器でさらに吸熱して前記コンプレッサに戻す経路と、
前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 前記第 1の熱交換器で 放熱し、 減圧した後に前記第 4の熱交換器で吸熱し、 しかる後に前記コ ンプレッサに戻す経路とを具備することを特徴とする請求項 6記載の車 両用空調装置。
8 . 車室の第 1の領域を空調する第 1空調ュニッ 卜と第 2の領域を空 調する第 2空調ュニッ トとを備えた車両用空調装置において、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
空調ュニッ ト外に配された放熱機能を有する第 1の熱交換器と、 前記第 1空調ュニッ ト内に配された吸熱機能を有する第 2の熱交換 器、 及び、 少なくとも放熱機能を有する第 3の熱交換器と、
前記第 2空調ュニッ ト内に配された吸熱機能と放熱機能とが択一的に 選択される第 4の熱交換器と、
前記第 2の熱交換器の流入側に設けられる第 1の膨張手段と、 前記第 4の熱交換器の冷媒が流出入する一方の側に設けられる第 2の 膨張手段と、
前記コンプレッサの吐出側から冷媒を供給する熱交換器と前記コンプ レッサの吸入側へ冷媒を戻す熱交換器とが切り換えられて運転モードに 応じて冷媒の流方向を規制する第 1の流方向規制手段と、
前記第 2の熱交換器の流入側に接続する熱交換器と前記第 2の熱交換 器の流出側に接続する熱交換器とを切り換えて、 前記運転モードに拘わ らず前記第 1の膨張手段を介して前記第 2の熱交換器の流入側から冷媒 を導入するよう冷媒の流方向を規制する第 2の流方向規制手段と、 暖房運転時において、 前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 前記第 1の流方向規制手段を介して少なくとも前記第 3の熱交換器へ供 給した後に前記第 2の流方向規制手段を介して前記第 1の膨張手段へ導 き、 ここで減圧した後に前記第 2の熱交換器へ供給し、 しかる後に前記 第 2の流方向規制手段を介して前記第 1の熱交換器に導き、 ここを通過 させた後に前記第 1の流方向規制手段を介して前記コンプレ、ソサに戻す 第 1暖房回路と、 前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 前記第 1の流方向規制手段を介して前記第 4の熱交換器を通過させた後に前記 第 1の膨張手段へ導き、 ここで減圧した後に前記第 2の熱交換器へ供給 し、 しかる後に前記第 2の流方向規制手段を介して前記第 1の熱交換器 へ導き、 ここを通過させた後に前記第 1の流方向規制手段を介して前記 コンプレッサに戻す第 2暖房回路とを選択可能とする優先暖房切り換え 手段とを具備することを特徴とする車両用空調装置。
9 . 冷房運転時において、 前記コンプレッサから吐出する冷媒を、 前 記第 1の流方向規制手段を介して前記第 1の熱交換器へ供給し、 その後 前記第 2の流方向規制手段を介して少なくとも前記第 1の膨張手段へ導 き、 ここで減圧した後に前記第 2の熱交換器へ供給して吸熱し、 しかる 後に前記第 2の流方向規制手段を介して前記第 3の熱交換器へ供給して さらに吸熱させ、 その後に前記第 1の流方向規制手段を介して前記コン プレッサに戻すことを特徴とする請求項 8記載の車両用空調装置。
1 0 . 冷房運転時において、 前記コンプレッサから吐出する泠媒を、 前記第 1の流方向規制手段を介して前記第 1の熱交換器へ供給し、 その 後前記第 2の流方向規制手段を介してさらに前記第 2の膨張手段へ導 き、 ここで減圧した後に前記第 1の流方向規制手段を介して前記コンプ レッサに戻すことを特徴とする請求項 9記載の車両用空調装置。
1 1 . 前記第 1暖房回路及び前記第 2暖房回路において、 前記第 2の 熱交換器で吸熱した後に前記第 1の熱交換器を通って前記コンプレッサ に戻す経路は、 前記第 2の熱交換器で吸熱した後に前記第 1の熱交換器 をバイパスして前記コンプレッサに戻す迂回経路と切り換え可能である ことを特徴とする請求項 1記載の車両用空調装置。
1 2 . 一端が前記第 1の熱交換器と前記第 2の流方向規制手段との間 に接続され、 他端が前記第 1の熱交換器と前記コンブレッサの吸入側と の間に接続されて前記第 1の熱交換器をバイパスする迂回経路を有し、 冷媒を流す経路を前記迂回経路と前記第 1の熱交換器を通過させる経路 とで選択的に切り換える経路切換手段を具備することを特徴とする請求 項 8記載の車両用空調装置。
1 3 . 前記迂回経路の他端が接続される部位と前記第 1の流方向規制 手段との間には、 暖房運転時において前記第 1の熱交換器から前記コン プレッサへの冷媒の流れのみを許容する手段が設けられている請求項 1 2記載の車両用空調装置。
1 4 . 暖房運転時において、 前記第 1の熱交換器を通過しょうとする 冷媒温度が前記空調ュニッ ト外の空気温度よりも高い場合には、 前記迂 回経路を通過させ、 前記第 1の熱交換器を通過しょうとする冷媒温度が 前記空調ュニッ ト外の空気温度よりも低い場合には、 前記第 1の熱交換 器を通過させることを特徴とする請求項 1 1、 1 2又は 1 3記載の車両 用空調装置。
1 5 . 前記流方向規制手段は、 四方弁、 又は、 四方弁と逆止弁との組 合せによって構成されることを特徴とする請求項 8記載の車両用空調装 置。
1 6 . 前記流方向規制手段は、 複数の逆止弁の組合せによって構成さ れることを特徴とする請求項 8記載の車両用空調装置。
1 7 . 前記複数の逆止弁の組合せは、 4つの逆止弁をブリッジ接続し たものである請求項 1 6記載の車両用空調装置。
1 8 . 前記第 1の膨張手段は、 固定オリフィスで構成されることを特 徴とする請求項 8記載の車両用空調装置。
1 9 . 前記第 1の膨張手段を温度作動式膨張弁で構成し、 その感温筒 を前記コンブレッサの吸入側と前記第 1の流方向規制手段との間に配す るようにしたことを特徴とする請求項 8記載の車両用空調装置。
2 0 . 前記コンプレッサの吸入側と前記第 1の流方向規制手段との間 にアキュムレータを設け、 前記第 1の膨張手段を温度作動式膨張弁で構 成し、 その感温筒を前記アキュムレータと前記第 1の流方向規制手段と の間に配するようにしたことを特徴とする請求項 8記載の車両用空調装 置。
2 1 . 前記温度作動式膨張弁は、 クロスチャージ方式のものである請 求項 1 9又は 2 0記載の車両用空調装置。
2 2 . 車室の前席側領域を空調するフロント空調ュニッ トと後席側領 域を空調するリァ空調ュニッ トとを備えた車両用空調装置において、 冷媒を圧縮するコンブレッサと、 空調ュニッ ト外に配された放熱機能 を有する室外コンデンザとを備え、
前記フロント空調ユニッ トに、 温水ヒー夕と、 エバボレー夕と、 少な くとも放熱機能を有するフロントサブコンデンサとを有し、
前記リア空調ュニッ トに温水ヒ一夕を有し、
暖房運転時には、 前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 前記 フロントサブコンデンサで放熱し、 減圧した後に前記エバポレー夕で吸 熱し、 しかる後に前記室外コンデンサを通って、 又は、 前記室外コンデ ンサをバイパスして前記コンプレッサに戻す前席優先暖房回路を構成す るようにしたことを特徴とする車両用空調装置。
2 3 . 車室の前席側領域を空調するフロント空調ュニッ トと後席側領 域を空調するリァ空調ュニッ トとを備えた車両用空調装置において、 冷媒を圧縮するコンプレッサと、 空調ュニッ ト外に配された放熱機能 を有する室外コンデンサとを備え、
前記フロン ト空調ユニッ トに、 エバポレー夕と温水ヒータとを有し、 前記リア空調ュニッ トに少なくとも放熱機能を有するリアサブコンデン サを備え、
暖房運転時には、 前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 前記 リァサブコンデンサで放熱し、 減圧した後に前記エバポレー夕で吸熱す る経路を少なくとも通って前記コンプレッサに戻すようにしたことを特 徴とする車両用空調装置。
2 4 . 冷房運転時には、 前記コンプレッサによって圧縮された冷媒 を、 前記室外コンデンサで放熱し、 しかる後に分流させて、 一部を減圧 した後に前記エバポレ一夕で吸熱させると共に、 残りを減圧した後に前 記リァサブコンデンサで吸熱させ、 前記エバポレー夕及び前記リァサブ コンデンサを通過した後に前記コンプレッサに戻す冷房回路を構成する ようにしたことを特徴とする請求項 2 3記載の車両用空調装置。
2 5 . 車室の前席側領域を空調するフロント空調ュニッ 卜と後席側領 域を空調するリァ空調ュニッ トとを備えた車両用空調装置において、 冷媒を圧縮するコンブレッサと、
空調ュニッ ト外に配された放熱機能を有する室外コンデンサと、 フロント空調ュニッ トに配されたエバポレ一夕及び温水ヒー夕と、 リァ空調ュニッ トに配された放熱機能と吸熱機能とが択一的に選択さ れるリァサブコンデンサと、
前記エバポレー夕の流入側に設けられる第 1の膨張手段と、 前記リアサブコンデンザの冷媒が流出入する一方の側に設けられる第 2の膨張手段と、
前記コンブレッサの吐出側から冷媒を供給する熱交換器と前記コンプ レッサの吸入側へ冷媒を戻す熱交換器とが切り換えられて運転モードに 応じて冷媒の流方向を規制する流方向規制手段とを備え、
暖房運転時には、 前記コンブレッサによって圧縮された冷媒を、 流方 向規制手段を介して前記リアサブコンデンザへ供給し、 その後に第 1の 膨張手段へ導き、 ここで減圧した後に前記エバポレー夕へ供給し、 しか る後に前記コンプレッサに戻し、
冷房運転時には、 前記コンプレッサによって圧縮された冷媒を、 流方 向規制手段を介して前記室外コンデンザへ供給し、 前記第 1の膨張手段 で減圧した後に前記エバポレー夕へ供給すると共に前記第 2の膨張手段 で減圧した後に前記リァサブコンデンサに供給し、 しかる後に前記エバ ポレー夕を通過した冷媒をコンプレッサへ戻すと共に前記リアサブコン デンサを通過した冷媒を前記流方向規制手段を介して前記コンプレッサ に戻すことを特徴とする車両用空調装置。
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