JP2001246929A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
搭載される車両用空調装置に係り、特に、補助暖房運転
に用いて好適な技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle air conditioner mounted on a vehicle such as an automobile, and more particularly to a technique suitable for use in an auxiliary heating operation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、低温低圧のガス冷媒を圧縮し
て高温高圧のガス冷媒（ホットガス）を送出する圧縮機
と、高温高圧のガス冷媒を凝縮させて高温高圧の液冷媒
とする熱交換器（コンデンサ）と、高温高圧の液冷媒を
減圧・膨張させて低温低圧の液冷媒（霧状）とする絞り
機構と、低温低圧の液冷媒を気化させて低温低圧のガス
冷媒とする熱交換器（エバポレータ）とを冷媒流路で接
続して形成される冷凍サイクルを用いた車両用空気調和
装置が知られている。この冷凍サイクルは、通常の車両
用空調装置において、冷房及び除湿を行うための冷却装
置として使用されている。また、暖房装置としては、車
両走行用エンジン（内燃機関）の廃熱を利用した熱交換
器（ヒータコア）が一般的に使用されている。この場合
の廃熱は、エンジンを冷却することで加熱され、温水と
なったエンジン冷却水の熱を利用するものであり、温水
ヒータとも呼ばれている。2. Description of the Related Art Conventionally, a compressor for compressing a low-temperature and low-pressure gas refrigerant to deliver a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (hot gas) and a heat for condensing the high-temperature and high-pressure gas refrigerant into a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant An exchanger (condenser), a throttling mechanism that decompresses and expands high-temperature and high-pressure liquid refrigerant into low-temperature and low-pressure liquid refrigerant (mist), and heat that evaporates low-temperature and low-pressure liquid refrigerant into low-temperature and low-pressure gas refrigerant 2. Description of the Related Art A vehicle air conditioner using a refrigeration cycle formed by connecting an exchanger (evaporator) with a refrigerant flow path is known. This refrigeration cycle is used as a cooling device for performing cooling and dehumidification in an ordinary vehicle air conditioner. Further, as a heating device, a heat exchanger (heater core) using waste heat of a vehicle traveling engine (internal combustion engine) is generally used. The waste heat in this case utilizes the heat of the engine cooling water, which is heated by cooling the engine and becomes hot water, and is also called a hot water heater.
【０００３】このような車両用空気調和装置では、冷房
及び除湿を行う冷却能力を備えたエバポレータと、暖房
を行う加熱能力を備えたヒータコアとが空調空気の流路
内、たとえばＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Ai
r-Conditioning）ユニット内に直列に配置されており、
ダンパ等により空調する空気の流路を切り換えて、冷房
運転、暖房運転及び除湿暖房運転等を実施することがで
きる。また、内燃機関の廃熱を利用した暖房装置では、
近年におけるエンジンの高効率化に伴い廃熱量が減る傾
向にあるため、十分な暖房能力が得にくかったり、ある
いは、運転開始直後にはエンジン冷却水の温度が低く、
ある程度温度上昇するまでは暖房運転を実施できないと
いう問題がある。In such an air conditioner for a vehicle, an evaporator having a cooling capacity for cooling and dehumidifying and a heater core having a heating capacity for heating are provided in a flow path of conditioned air, for example, HVAC (Heating, Ventilation). , and Ai
r-Conditioning)
A cooling operation, a heating operation, a dehumidification heating operation, and the like can be performed by switching a flow path of air to be air-conditioned by a damper or the like. Also, in a heating device using the waste heat of an internal combustion engine,
Since the amount of waste heat tends to decrease with the recent increase in efficiency of engines, it is difficult to obtain sufficient heating capacity, or the temperature of engine cooling water is low immediately after starting operation,
There is a problem that the heating operation cannot be performed until the temperature rises to some extent.
【０００４】上述した問題を解決するため、主暖房装置
として温水ヒータ等を用いている従来の車両用空気調和
装置においては、主暖房装置の暖房能力を補う補助暖房
装置として、電気ヒータ、燃焼ヒータ及びヒートポンプ
等を利用するものが公知である。また、このような補助
暖房装置の公知技術に代えて、たとえば特開平５−２２
３３５７号公報に示されるように、冷凍サイクル中のホ
ットガス、すなわち冷媒圧縮機から送出されるガス冷媒
をエバポレータに導いて利用するものがある。この従来
技術では、図８示すように、冷媒圧縮機８１とコンデン
サ８２とを接続する冷媒流路８３に開閉弁８４を設け、
該開閉弁８４の上流側（冷媒圧縮機側）から一端部８５
ａを分岐させ、コンデンサ８２を迂回してエバポレータ
８６の上流側へ他端部８５ｂが合流するようにしたホッ
トガスバイパス管８５を設けてある。In order to solve the above-mentioned problem, in a conventional vehicle air conditioner using a hot water heater or the like as a main heating device, an electric heater or a combustion heater is used as an auxiliary heating device to supplement the heating capacity of the main heating device. And those utilizing a heat pump or the like are known. Further, instead of the known technology of such an auxiliary heating device, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
As disclosed in Japanese Patent No. 3357, there is a type in which hot gas in a refrigeration cycle, that is, gas refrigerant delivered from a refrigerant compressor is guided to an evaporator and used. In this conventional technique, as shown in FIG. 8, an on-off valve 84 is provided in a refrigerant flow path 83 connecting a refrigerant compressor 81 and a condenser 82,
One end 85 from the upstream side (refrigerant compressor side) of the on-off valve 84
A hot gas bypass pipe 85 is provided in which a is branched and the other end 85b joins the upstream side of the evaporator 86 bypassing the condenser 82.
【０００５】このホットガスバイパス管８５には開閉弁
８７や減圧装置（絞り機構）８８が設けられ、コンデン
サ８２へホットガスを導く冷房運転時には、冷媒流路８
３に設けた開閉弁８４を開とし、さらに、ホットガスバ
イパス管８５に設けた開閉弁８７を閉とする。また、エ
バポレータ８６へホットガスを導く補助暖房運転時に
は、反対に冷媒流路８３に設けた開閉弁８４を閉とし、
さらに、ホットガスバイパス管８５に設けた開閉弁８７
を開とする。なお、図中の符号８９は、補助暖房運転時
にホットガスがコンデンサ８２側へ逆流するのを防止し
た逆止弁である。[0005] The hot gas bypass pipe 85 is provided with an on-off valve 87 and a pressure reducing device (throttle mechanism) 88.
The on / off valve 84 provided on the hot gas bypass pipe 85 is closed. In addition, at the time of the auxiliary heating operation in which the hot gas is introduced to the evaporator 86, the on-off valve 84 provided in the refrigerant channel 83 is closed,
Further, an on-off valve 87 provided in the hot gas bypass pipe 85
Open. Reference numeral 89 in the drawing denotes a check valve that prevents hot gas from flowing back to the condenser 82 during the auxiliary heating operation.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術は、ホットガスバイパス管８５を設けて冷媒
流路を切り換えるものであるため、高温高圧のガス冷媒
をコンデンサ８２に導く冷房運転と、同冷媒をエバポレ
ータ８６に導く補助暖房運転とを切り換えるためには、
ホットガスバイパス管８５に加えて、開閉弁８４、８７
や逆止弁８９が必要となる。このため、冷凍サイクルの
冷媒回路を構成する部品の数が多くなり、回路構成が複
雑になるという問題がある。そこで、よりシンプルで安
価な回路構成にして、冷媒圧縮機から吐出される冷凍サ
イクルのホットガスを補助暖房として有効利用できるよ
うにし、暖房能力を向上させることができる車両用空気
調和装置が望まれる。また、エバポレータで補助暖房す
る空調空気の温度条件が広範囲にわたる場合であって
も、シンプルかつ安価な装置構成で適切に補助暖房を実
施できるようにすることが望まれる。However, in the above-mentioned prior art, the hot gas bypass pipe 85 is provided to switch the refrigerant flow path. In order to switch between the auxiliary heating operation in which the refrigerant is guided to the evaporator 86,
In addition to the hot gas bypass pipe 85, on-off valves 84, 87
And a check valve 89 are required. For this reason, there is a problem that the number of components constituting the refrigerant circuit of the refrigeration cycle increases and the circuit configuration becomes complicated. Therefore, a vehicle air conditioner that has a simpler and less expensive circuit configuration, can effectively use the hot gas of the refrigeration cycle discharged from the refrigerant compressor as auxiliary heating, and can improve the heating capacity is desired. . Further, even when the temperature condition of the conditioned air to be supplementarily heated by the evaporator is wide, it is desired that the supplementary heating can be appropriately performed with a simple and inexpensive device configuration.
【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、温水ヒータ等の主暖房
装置に加えて、冷凍サイクル中のホットガスを用いて補
助暖房運転を行うことができるシンプルかつ安価な回路
構成の車両用空気調和装置を提供し、暖房運転時におけ
る空調フィーリングを向上させることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to perform an auxiliary heating operation using hot gas in a refrigeration cycle in addition to a main heating device such as a hot water heater. It is an object of the present invention to provide a vehicle air conditioner having a simple and inexpensive circuit configuration that can improve the air conditioning feeling during a heating operation.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
車両用空気調和装置は、冷媒系に接続されたエバポレー
タと主暖房装置とを空調空気の流路中に備え、前記冷媒
系が、冷媒圧縮機と、該冷媒圧縮機の吐出側に接続され
るコンデンサと、前記冷媒圧縮機の吸入側に接続される
エバポレータと、前記コンデンサと前記エバポレータと
の間に設けられる絞り機構とを具備してなる車両用空気
調和装置であって、前記冷媒系に、各接続口を前記冷媒
圧縮機の吐出側、前記コンデンサの冷媒入口、前記コン
デンサの冷媒出口、及び前記エバポレータの冷媒入口に
接続した四方弁を設け、該四方弁により、前記圧縮機を
出た冷媒を前記コンデンサに導く冷房運転モードと、前
記圧縮機を出た冷媒を前記エバポレータに導く補助暖房
運転モードとを切換操作すると共に、前記絞り機構を、
前記コンデンサの冷媒出口と前記四方弁との間に配置し
た第１の絞り機構と、前記四方弁と前記エバポレータの
冷媒入口との間に配置した第２の絞り機構とにより構成
したことを特徴とするものである。The present invention employs the following means in order to solve the above-mentioned problems. The vehicle air conditioner according to claim 1, further comprising an evaporator and a main heating device connected to a refrigerant system in a flow path of the conditioned air, wherein the refrigerant system includes a refrigerant compressor and a refrigerant compressor. An air conditioner for a vehicle, comprising: a condenser connected to a discharge side; an evaporator connected to a suction side of the refrigerant compressor; and a throttle mechanism provided between the condenser and the evaporator. In the refrigerant system, each connection port is provided with a four-way valve connected to a discharge side of the refrigerant compressor, a refrigerant inlet of the condenser, a refrigerant outlet of the condenser, and a refrigerant inlet of the evaporator. A switching operation between a cooling operation mode that guides the refrigerant that has exited the compressor to the condenser and an auxiliary heating operation mode that guides the refrigerant that has exited the compressor to the evaporator, and the throttle mechanism,
A first throttle mechanism disposed between the refrigerant outlet of the condenser and the four-way valve; and a second throttle mechanism disposed between the four-way valve and the refrigerant inlet of the evaporator. Is what you do.
【０００９】このような車両用空気調和装置によれば、
四方弁を用いて冷房運転モードまたは補助暖房運転モー
ドに切り換える冷媒回路の構成としたので、従来必要で
あったホットガスバイパス管及びこれに付随する開閉弁
や逆止弁が不要になり、四方弁のみというきわめてシン
プルな回路構成となる。この場合、前記コンデンサの冷
媒出口と前記四方弁との間に配置した第１の絞り機構
と、前記四方弁と前記エバポレータの冷媒入口との間に
配置した第２の絞り機構とを設けることにより、運転領
域が狭いものの安価な固定絞りを使用できるようにな
る。すなわち、高温高圧の液冷媒が流れる冷房運転モー
ドと、高温高圧のガス冷媒が流れる補助暖房運転モード
において、両モードに最適の絞り開度を設定することが
可能になる。また、第２の絞り機構を設けて減圧するよ
うにしたため、補助暖房運転時にホットガスが供給され
るエバポレータの耐圧設計を従来通りの低い値に設定す
ることができる。According to such a vehicle air conditioner,
The configuration of the refrigerant circuit that switches between the cooling operation mode and the auxiliary heating operation mode using a four-way valve eliminates the need for a hot gas bypass pipe and an on-off valve and a check valve associated with the hot gas bypass pipe, which were conventionally required. Only a very simple circuit configuration. In this case, by providing a first throttle mechanism disposed between the refrigerant outlet of the condenser and the four-way valve, and a second throttle mechanism disposed between the four-way valve and the refrigerant inlet of the evaporator. Thus, an inexpensive fixed aperture can be used although the operating area is narrow. That is, in the cooling operation mode in which the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant flows and the auxiliary heating operation mode in which the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flows, it is possible to set the optimum throttle opening in both modes. Further, since the pressure is reduced by providing the second throttle mechanism, the pressure resistance design of the evaporator to which the hot gas is supplied at the time of the auxiliary heating operation can be set to a conventionally low value.
【００１０】そして、前記絞り機構を前記四方弁と前記
エバポレータの冷媒入口との間に配置された電子膨張弁
とすれば、制御可能領域が広く広範囲にわたる減圧膨張
が可能となるので、ひとつの絞り機構で高温高圧の液冷
媒及び高温高圧のガス冷媒に対応できるようになる。な
お、この電子膨張弁を四方弁とエバポレータの冷媒入口
との間に配置したので、補助暖房運転時にホットガスを
減圧してからエバポレータに供給できるようになり、エ
バポレータの耐圧設計を従来通りの低い値に設定するこ
とができる。If the throttle mechanism is an electronic expansion valve disposed between the four-way valve and the refrigerant inlet of the evaporator, the controllable region is wide and the pressure can be expanded over a wide range. The mechanism can support high-temperature and high-pressure liquid refrigerant and high-temperature and high-pressure gas refrigerant. Since the electronic expansion valve is disposed between the four-way valve and the refrigerant inlet of the evaporator, the hot gas can be supplied to the evaporator after depressurizing the hot gas during the auxiliary heating operation. Can be set to a value.
【００１１】請求項３に記載の車両用空気調和装置は、
冷媒系に接続されたエバポレータと主暖房装置とを空調
空気の流路中に備え、前記冷媒系が、冷媒圧縮機と、該
冷媒圧縮機の吐出側に接続されるコンデンサと、前記冷
媒圧縮機の吸入側に接続されるエバポレータと、前記コ
ンデンサと前記エバポレータとの間に設けられる絞り機
構とを具備してなる車両用空気調和装置であって、前記
冷媒系に、各接続口を前記冷媒圧縮機の吐出側、前記コ
ンデンサの冷媒入口、前記コンデンサの冷媒出口、及び
前記エバポレータの冷媒入口に接続した四方弁を設け、
該四方弁により、前記圧縮機を出た冷媒を前記コンデン
サに導く冷房運転モードと、前記圧縮機を出た冷媒を前
記エバポレータに導く補助暖房運転モードとを切換操作
すると共に、前記絞り機構を、前記コンデンサの冷媒出
口と前記四方弁との間に配置した第１の絞り機構と、前
記四方弁と前記エバポレータの冷媒入口との間に配置し
た可変絞り機構とにより構成し、該可変絞り機構が運転
状況検出手段の検出値に応じて制御されることを特徴と
するものである。The vehicle air conditioner according to claim 3 is
An evaporator and a main heating device connected to a refrigerant system are provided in a flow path of the conditioned air, and the refrigerant system includes a refrigerant compressor, a condenser connected to a discharge side of the refrigerant compressor, and the refrigerant compressor An air conditioner for a vehicle, comprising: an evaporator connected to a suction side of the air conditioner; and a throttle mechanism provided between the condenser and the evaporator. A four-way valve connected to the discharge side of the machine, the refrigerant inlet of the condenser, the refrigerant outlet of the condenser, and the refrigerant inlet of the evaporator,
The four-way valve switches between a cooling operation mode in which refrigerant flowing out of the compressor is guided to the condenser and an auxiliary heating operation mode in which refrigerant flowing out of the compressor is guided to the evaporator. A first throttle mechanism arranged between the refrigerant outlet of the condenser and the four-way valve, and a variable throttle mechanism arranged between the four-way valve and the refrigerant inlet of the evaporator, wherein the variable throttle mechanism is It is characterized by being controlled in accordance with the detection value of the driving situation detecting means.
【００１２】このような車両用空気調和装置によれば、
四方弁とエバポレータの冷媒入口との間に可変絞り機構
を配置し、該可変絞り機構が運転状況検出手段の検出値
に応じて制御されるようにしたので、絞り開度を変更す
ることにより広範囲の空気条件で適切に補助暖房運転を
実施することができる。According to such a vehicle air conditioner,
A variable throttle mechanism is arranged between the four-way valve and the refrigerant inlet of the evaporator, and the variable throttle mechanism is controlled in accordance with the value detected by the operating condition detecting means. The auxiliary heating operation can be appropriately performed under the above air condition.
【００１３】上記の車両用空気調和装置において、前記
可変絞り機構は、並列に配置した複数の固定絞りと、該
固定絞りに冷媒を導く流路を選択する開閉弁とを具備し
てなり、該開閉弁が前記運転状況検出手段の検出値に応
じて開閉制御されるものでもよいし、あるいは、直列に
配置した複数の固定絞りと、該固定絞りと並列に接続し
て開閉弁を設けたバイパス流路とを具備し、前記開閉弁
が前記運転状況検出手段の検出値に応じて開閉制御され
るものでもよい。また、前記可変絞り機構は、電子膨張
弁を採用してもよい。この場合の運転状況検出手段は、
前記エバポレータの入口空気温度を検出する温度センサ
でもよいし、あるいは、前記エバポレータの冷媒入口温
度を検出する温度センサでもよい。In the above air conditioner for a vehicle, the variable throttle mechanism includes a plurality of fixed throttles arranged in parallel, and an opening / closing valve for selecting a flow path for guiding a refrigerant to the fixed throttle. The on-off valve may be controlled to open and close according to the detection value of the operating condition detecting means, or a plurality of fixed throttles arranged in series, and a bypass provided with an on-off valve connected in parallel with the fixed throttle. A flow path, wherein the on / off valve is controlled to open / close in accordance with a value detected by the operating condition detecting means. Further, the variable throttle mechanism may employ an electronic expansion valve. The driving situation detecting means in this case is
A temperature sensor for detecting the inlet air temperature of the evaporator or a temperature sensor for detecting a refrigerant inlet temperature of the evaporator may be used.
【００１４】そして、上記の車両用空気調和装置におい
ては、前記冷媒圧縮機がインバータ制御された電動モー
タにより駆動され、前記エバポレータの冷媒入口近傍に
温度検出手段を設けて、該温度検出手段で検出した冷媒
温度が設定値になるよう前記冷媒圧縮機の容量をフィー
ドバック制御するように構成するのが好ましく、これに
より、エバポレータの温度が設定値以上に高くなるのを
防止してフィーリングのよい補助暖房を実施することが
できる。In the above air conditioner for a vehicle, the refrigerant compressor is driven by an electric motor controlled by an inverter, and a temperature detecting means is provided near a refrigerant inlet of the evaporator, and the temperature is detected by the temperature detecting means. It is preferable that feedback control of the capacity of the refrigerant compressor is performed so that the temperature of the refrigerant becomes a set value, whereby the temperature of the evaporator is prevented from becoming higher than the set value, and a good assist is provided. Heating can be implemented.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る車両用空気調
和装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１
に示す第１の実施形態において、図中の符号１は冷媒圧
縮機、２はコンデンサ、３はエバポレータ、４はアキュ
ムレータ、５は四方弁、６は第１膨張弁、７は第２膨張
弁であり、これらの各機器を冷媒配管８で接続すること
により、冷媒が状態変化して循環する冷凍サイクルの冷
媒回路１０を形成している。また、この実施形態では、
冷媒圧縮機１の駆動源として車両走行用のエンジンＥが
使用され、主暖房装置として、エンジンＥの廃熱を利用
した温水ヒータ（ヒータコア）２１が採用されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a vehicle air conditioner according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
In the first embodiment shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a refrigerant compressor, 2 denotes a condenser, 3 denotes an evaporator, 4 denotes an accumulator, 5 denotes a four-way valve, 6 denotes a first expansion valve, and 7 denotes a second expansion valve. There is a refrigerant circuit 10 of a refrigeration cycle in which these devices are connected by a refrigerant pipe 8 so that the refrigerant changes state and circulates. In this embodiment,
An engine E for driving a vehicle is used as a drive source of the refrigerant compressor 1, and a hot water heater (heater core) 21 using waste heat of the engine E is used as a main heating device.
【００１６】冷媒圧縮機１は、低温低圧のガス冷媒を圧
縮して高温高圧のガス冷媒（ホットガス）を送出するも
ので、エンジンＥの出力軸とベルト１１及び電磁クラッ
チ１２を介して連結されている。冷媒圧縮機１の吐出側
は、冷媒配管８により四方弁５の第１ポート５ａと接続
されている。四方弁５の第２ポート５ｂ及び第３ポート
５ｃは、冷媒配管８によりそれぞれコンデンサ２の冷媒
入口２ａ及び冷媒出口２ｂと接続されている。このコン
デンサ２は、冷媒圧縮機１より供給される高温高圧のガ
ス冷媒を空気との熱交換により凝縮させ、高温高圧の液
冷媒として送出する機能を有している。なお、図中の符
号９はコンデンサファンを示している。The refrigerant compressor 1 compresses a low-temperature and low-pressure gas refrigerant and sends out a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (hot gas). The refrigerant compressor 1 is connected to an output shaft of the engine E via a belt 11 and an electromagnetic clutch 12. ing. The discharge side of the refrigerant compressor 1 is connected to a first port 5 a of the four-way valve 5 by a refrigerant pipe 8. The second port 5b and the third port 5c of the four-way valve 5 are connected to the refrigerant inlet 2a and the refrigerant outlet 2b of the condenser 2 by a refrigerant pipe 8, respectively. The condenser 2 has a function of condensing a high-temperature and high-pressure gas refrigerant supplied from the refrigerant compressor 1 by heat exchange with air and sending it out as a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant. Reference numeral 9 in the drawing indicates a condenser fan.
【００１７】また、四方弁５の第４ポート５ｄは、冷媒
配管８によりエバポレータ３の冷媒入口３ａと接続され
ている。このエバポレータ３は、通常の冷房運転時にお
いてコンデンサ２、絞り機構として設けた第１膨張弁６
及び第２膨張弁７を通過した低温低圧の液冷媒の供給を
受け、この液冷媒を空調空気との熱交換により気化さ
せ、低温低圧のガス冷媒として送出する機能を有してい
る。この結果、エバポレータ３を通過する空調空気は気
化熱を奪われて冷却されるため、空調空気の冷房・除湿
効果がえられる。なお、エバポレータ３の冷媒出口３ｂ
は、冷媒配管８により冷媒圧縮機１の吸入側に接続さ
れ、同冷媒配管８の途中にはアキュムレータ４を設置し
て冷媒量の調整及び気液の分離を行っている。A fourth port 5d of the four-way valve 5 is connected to a refrigerant inlet 3a of the evaporator 3 by a refrigerant pipe 8. The evaporator 3 includes a condenser 2 and a first expansion valve 6 provided as a throttle mechanism during a normal cooling operation.
And a function of receiving the supply of the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant that has passed through the second expansion valve 7, vaporizing the liquid refrigerant by heat exchange with the conditioned air, and sending it out as a low-temperature and low-pressure gas refrigerant. As a result, the conditioned air passing through the evaporator 3 is deprived of the heat of vaporization and cooled, so that the cooling and dehumidifying effects of the conditioned air can be obtained. The refrigerant outlet 3b of the evaporator 3
Is connected to the suction side of the refrigerant compressor 1 by a refrigerant pipe 8, and an accumulator 4 is installed in the refrigerant pipe 8 to adjust the amount of refrigerant and separate gas and liquid.
【００１８】このように構成された冷媒回路１０は、四
方弁５を切換操作することにより、通常の冷房運転モー
ド（破線表示）と補助暖房運転モード（実線表示）との
切り換えが可能である。冷房運転モードでは、四方弁５
を通過する冷媒の流路は、破線で表示したように、第１
ポート５ａと第２ポート５ｂとの間及び第３ポート５ｃ
と第４ポート５ｄとの間がそれぞれ接続されているた
め、冷媒圧縮機１から送出された高温高圧のガス冷媒は
コンデンサ２へ導かれる。これに対して、補助暖房運転
モードでは、四方弁５を通過する冷媒の流路は、実線で
表示したように、第１ポート５ａと第４ポート５ｄとの
間及び第２ポート５ｂ及び第３ポート５ｃとの間がそれ
ぞれ接続された状態へと変化する。このため、冷媒圧縮
機１から送出された高温高圧のガス冷媒は、コンデンサ
２を通過することなくエバポレータ３へ向けて導かれ
る。エバポレータ３へ導入された高温高圧のガス冷媒
（ホットガス）は、空調空気と熱交換して加熱するの
で、この場合のエバポレータ３は補助暖房装置として機
能する。The refrigerant circuit 10 thus configured can switch between a normal cooling operation mode (displayed by a broken line) and an auxiliary heating operation mode (displayed by a solid line) by switching the four-way valve 5. In the cooling operation mode, the four-way valve 5
The flow path of the refrigerant passing through the first
Between port 5a and second port 5b and third port 5c
And the fourth port 5d are connected to each other, so that the high-temperature and high-pressure gas refrigerant sent from the refrigerant compressor 1 is guided to the condenser 2. On the other hand, in the auxiliary heating operation mode, the flow path of the refrigerant passing through the four-way valve 5 is between the first port 5a and the fourth port 5d and between the second port 5b and the third port 5d as indicated by solid lines. The connection with the port 5c changes to a connected state. Therefore, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant sent from the refrigerant compressor 1 is guided to the evaporator 3 without passing through the condenser 2. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant (hot gas) introduced into the evaporator 3 heats by exchanging heat with the conditioned air, so that the evaporator 3 in this case functions as an auxiliary heating device.
【００１９】ところで、図示の実施形態においては、コ
ンデンサ２の冷媒出口２ｂと四方弁５の第３ポート５ｃ
との間を接続する冷媒配管８に第１の絞り機構として第
１膨張弁６が設けられ、さらに、四方弁５の第４ポート
５ｄとエバポレータ３の冷媒入口３ａとの間を接続する
冷媒配管８に第２の絞り機構として第２膨張弁７が設け
られている。第１膨張弁６には可変絞りもしくは固定絞
りが使用されており、第２膨張弁７には固定絞りが使用
されている。一方の第１膨張弁６は、冷房運転モードに
おいてコンデンサ２より送出された高温高圧の液冷媒が
通過するものである。従って、この第１膨張弁６には、
高温高圧の液冷媒を減圧膨張させ、低温低圧の液冷媒
（霧状）として送出するよう設定された絞り開度のもの
が使用される。なお、冷房運転モードにおける第１膨張
弁６は、後述する第２膨張弁７と直列に配置された状態
にあるため、両者が協働して所望の機能を発揮するよう
に設定すればよい。また、第２膨張弁７は、主として補
助暖房運転モードにおいて冷媒圧縮機１より送出された
高温高圧のガス冷媒（ホットガス）を減圧する目的で設
けられたものである。従って、この第２膨張弁７には、
ホットガスを所定の圧力まで減圧するよう設定された絞
り開度のものが用いられる。すなわち、通常の冷房運転
では低温低圧の液冷媒が供給されるため、高い耐圧設計
がなされていないエバポレータ３に作用する冷媒圧力を
制限して保護する機能を有している。In the illustrated embodiment, the refrigerant outlet 2b of the condenser 2 and the third port 5c of the four-way valve 5 are provided.
A first expansion valve 6 is provided as a first throttle mechanism in a refrigerant pipe 8 that connects between the refrigerant pipe 8 and a refrigerant pipe that connects between a fourth port 5 d of the four-way valve 5 and a refrigerant inlet 3 a of the evaporator 3. 8, a second expansion valve 7 is provided as a second throttle mechanism. The first expansion valve 6 uses a variable throttle or a fixed throttle, and the second expansion valve 7 uses a fixed throttle. The first expansion valve 6 allows the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant delivered from the condenser 2 to pass in the cooling operation mode. Therefore, the first expansion valve 6 includes
A liquid refrigerant having a throttle opening set so as to decompress and expand a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant and to deliver it as a low-temperature and low-pressure liquid refrigerant (mist) is used. In addition, since the first expansion valve 6 in the cooling operation mode is arranged in series with the second expansion valve 7 described later, it is sufficient to set the first expansion valve 6 so as to cooperate to exhibit a desired function. The second expansion valve 7 is provided mainly for the purpose of reducing the pressure of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant (hot gas) sent from the refrigerant compressor 1 in the auxiliary heating operation mode. Therefore, the second expansion valve 7 has
A gas having a throttle opening set to reduce the pressure of the hot gas to a predetermined pressure is used. That is, since the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant is supplied in the normal cooling operation, the refrigerant has a function of limiting and protecting the refrigerant pressure acting on the evaporator 3 not designed to have a high pressure resistance.
【００２０】上述したエバポレータ３は、ＨＶＡＣユニ
ット２０内において、空調空気の流れ方向上流側に温水
ヒータ２１と直列に配置されている。このＨＶＡＣユニ
ット２０は、エバポレータ３、温水ヒータ２１及び送風
装置２２の他にも、図示省略の内外気切換ダンパ、エア
ミックスダンパ、各種の吹出モードに応じて空調空気の
吹出口を選択切換するダンパ類などを備えている。温水
ヒータ２１は、エンジンＥのエンジン冷却水系と温水配
管２３をもって接続され、該温水配管２３の適所には開
閉弁２４が設けられている。この開閉弁２４は、暖房運
転等加熱を必要とする場合に開とされ、エンジンＥを冷
却することで高温となったエンジン冷却水を分流させて
温水ヒータ２１に導入するようになっている。こうして
温水ヒータ２１に導かれたエンジン冷却水は、温水ヒー
タ２１を通過する空調空気と熱交換して加熱した後、再
度エンジン冷却水系に戻される。The above-described evaporator 3 is arranged in series with the hot water heater 21 in the HVAC unit 20 on the upstream side in the flow direction of the conditioned air. The HVAC unit 20 includes, in addition to the evaporator 3, the hot water heater 21, and the air blower 22, an inside / outside air switching damper (not shown), an air mix damper, and a damper that selectively switches an air-conditioning air outlet according to various blowing modes. It has a kind. The hot water heater 21 is connected to an engine cooling water system of the engine E through a hot water pipe 23, and an opening / closing valve 24 is provided at an appropriate position of the hot water pipe 23. The on-off valve 24 is opened when heating such as a heating operation is required. The on-off valve 24 shunts engine cooling water, which has become high temperature by cooling the engine E, and introduces it into the hot water heater 21. The engine cooling water thus guided to the hot water heater 21 is heated by exchanging heat with the conditioned air passing through the hot water heater 21, and then returned to the engine cooling water system again.
【００２１】上述した構成の車両用空気調和装置によれ
ば、ホットガスをコンデンサ２に導く通常の冷房運転モ
ードと、ホットガスをエバポレータに導いて補助暖房用
の加熱装置として利用する補助暖房モードとの運転切換
が四方弁５の操作のみで実施できる。また、このような
構成ではホットガスバイパス管が不要となるので、冷媒
回路１０の構成がシンプルなものとなる。しかも、ホッ
トガスバイパス管が不要となったことで、該ホットガス
バイパス管との流路切換に必要な開閉弁、そしてコンデ
ンサ２の冷媒出口２ｂへの冷媒逆流を防止する逆止弁も
不要となり、シンプルな回路構成に加えて部品点数の削
減も可能になる。According to the vehicle air conditioner having the above-described configuration, a normal cooling operation mode in which hot gas is guided to the condenser 2 and an auxiliary heating mode in which hot gas is guided to the evaporator and used as a heating device for auxiliary heating. Can be switched only by operating the four-way valve 5. Further, since the hot gas bypass pipe is not required in such a configuration, the configuration of the refrigerant circuit 10 is simple. In addition, since the hot gas bypass pipe is not required, an on-off valve required for switching the flow path with the hot gas bypass pipe and a check valve for preventing the refrigerant from flowing back to the refrigerant outlet 2b of the condenser 2 are also unnecessary. In addition to the simple circuit configuration, the number of components can be reduced.
【００２２】続いて、本発明の第２の実施形態を図２に
示して説明する。この実施形態が上述した第１の実施形
態と異なるのは、電動機１３を駆動源とする電動の冷媒
圧縮機１Ａを採用したこと、そして、絞り機構として電
子膨張弁１４を採用したことである。なお、他の基本構
成については実質的に同じであるため、ここでは図１と
同じ符号を付して示し、その詳細な説明は省略する。図
示の例では、冷媒圧縮機１Ａとして、車両走行用のエン
ジンＥを駆動源とするものではなく、ケーシング内に電
動機１３を内蔵した密閉型と呼ばれるものを採用してい
る。この電動機１３は、制御部１５及びインバータ制御
部１６によりインバータ制御されて回転速度が可変であ
り、従って、これを駆動源とする冷媒圧縮機１Ａの運転
（回転）速度及びこれに関連する圧縮機容量も可変であ
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the above-described first embodiment in that an electric refrigerant compressor 1A driven by an electric motor 13 is employed, and an electronic expansion valve 14 is employed as a throttle mechanism. Since other basic configurations are substantially the same, they are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 and detailed description thereof is omitted. In the example shown in the figure, as the refrigerant compressor 1A, a so-called hermetic type compressor having a motor 13 built in a casing is used instead of using the engine E for driving the vehicle as a drive source. The motor 13 is inverter-controlled by the control unit 15 and the inverter control unit 16 and has a variable rotation speed. Accordingly, the operation (rotation) speed of the refrigerant compressor 1A using the motor as a driving source and the compressor related thereto The capacity is also variable.
【００２３】また、電子膨張弁１４は、四方弁５の第４
ポート５ｄとエバポレータ３の冷媒入口３ａとを接続す
る冷媒配管８に設置される。この電子膨張弁１４は、制
御部１５から入力されるパルス信号に応じて絞り開度を
可変制御でき、高温高圧の液冷媒から高温高圧のガス冷
媒まで広範囲にわたる冷媒に使用可能な絞り機構であ
る。このため、冷房運転モード及び補助暖房運転モード
のいずれにおいてもひとつの電子膨張弁１４で対応でき
るようになり、従って、第１の実施形態でコンデンサ２
の冷媒出口２ａと四方弁５の第３ポート５ｃとの間に設
置した第１膨張弁６を廃止してなくすことができる。The electronic expansion valve 14 is a fourth
It is installed in a refrigerant pipe 8 that connects the port 5d and the refrigerant inlet 3a of the evaporator 3. The electronic expansion valve 14 is a throttle mechanism that can variably control the throttle opening in accordance with a pulse signal input from the control unit 15 and can be used for a wide range of refrigerants from high-temperature and high-pressure liquid refrigerant to high-temperature and high-pressure gas refrigerant. . For this reason, in one of the cooling operation mode and the auxiliary heating operation mode, one electronic expansion valve 14 can cope with it.
The first expansion valve 6 installed between the refrigerant outlet 2a and the third port 5c of the four-way valve 5 can be eliminated and eliminated.
【００２４】このように、インバータ制御の電動機１３
を駆動源とする冷媒圧縮機１Ａや電子膨張弁１４を採用
しても、シンプルで部品点数の少ない冷媒回路１０Ａの
構成となり、ホットガスをコンデンサ２に導く通常の冷
房運転モードと、ホットガスをエバポレータに導いて補
助暖房用の加熱装置として利用する補助暖房モードとの
運転切換が四方弁５の操作のみで実施できる。また、イ
ンバータ制御の冷媒圧縮機１Ａを使用したことで、同圧
縮機より吐出される冷媒容量そのものをきめ細かく制御
でき、また、電子膨張弁１４を四方弁５の第４ポート５
ｄとエバポレータ３の冷媒入口３ａとの間に配置したの
で、補助暖房運転時においてホットガスを減圧してから
エバポレータ３に供給できるようになり、従って、エバ
ポレータ３の耐圧設計を従来通りの低い値に設定するこ
とができる。As described above, the motor 13 controlled by the inverter 13
Even if the refrigerant compressor 1A or the electronic expansion valve 14 having the driving source as the drive source is adopted, the configuration of the refrigerant circuit 10A is simple and has a small number of parts. The operation switching to the auxiliary heating mode, which is guided to the evaporator and used as a heating device for auxiliary heating, can be performed only by operating the four-way valve 5. Further, by using the inverter-controlled refrigerant compressor 1A, the refrigerant volume itself discharged from the compressor can be finely controlled, and the electronic expansion valve 14 is connected to the fourth port 5 of the four-way valve 5.
d and the refrigerant inlet 3a of the evaporator 3, the hot gas can be supplied to the evaporator 3 after the pressure has been reduced during the auxiliary heating operation. Can be set to
【００２５】なお、上記の電子膨張弁１４については、
第１の実施形態に適用してエンジンＥを駆動源とする冷
媒圧縮機１と組み合わせる構成も可能であり、また、第
２の実施形態においても、電子膨張弁１４に代えて、固
定絞りの第１膨張弁６及び第２膨張弁７を適用すること
も可能である。なおまた、第２の実施形態の電動機１３
は必ずしもインバータ制御される必要はなく、さらに、
冷媒圧縮機１Ａは電動機１３をケーシング内に内蔵した
密閉型に限定されず、たとえば横型の圧縮機を別体の電
動機で駆動するようにしてもよい。The above-mentioned electronic expansion valve 14 is
It is also possible to apply to the first embodiment and combine it with the refrigerant compressor 1 using the engine E as a drive source. In the second embodiment, the electronic expansion valve 14 is replaced with a fixed throttle It is also possible to apply the first expansion valve 6 and the second expansion valve 7. Further, the electric motor 13 of the second embodiment
Does not necessarily need to be controlled by an inverter.
The refrigerant compressor 1A is not limited to a hermetic type in which the electric motor 13 is built in a casing, and for example, a horizontal type compressor may be driven by a separate electric motor.
【００２６】ところで、上述した第１の実施形態のよう
に第２膨張弁７が固定絞りの場合、暖房運転モードにお
いて次のような問題が生じることがある。すなわち、エ
バポレータ３で熱交換して空調される空気の入口温度
（流入空気温度Ｔ）が高くなると、冷媒圧縮機１より吐
出される冷媒ガスの吐出圧力及び吐出温度が高くなり、
結果として冷媒圧縮機１の使用範囲を外れることがあ
る。また、反対にエバポレータ３の入口における流入空
気温度Ｔが低くなると、冷媒圧縮機１の吐出圧力、吐出
温度及び圧縮機動力が低くなり、結果として補助暖房能
力が低下することがある。When the second expansion valve 7 is a fixed throttle as in the first embodiment, the following problem may occur in the heating operation mode. That is, when the inlet temperature (inflow air temperature T) of the air to be air-conditioned by exchanging heat with the evaporator 3 increases, the discharge pressure and discharge temperature of the refrigerant gas discharged from the refrigerant compressor 1 increase,
As a result, the usage range of the refrigerant compressor 1 may be deviated. Conversely, when the inflow air temperature T at the inlet of the evaporator 3 decreases, the discharge pressure, discharge temperature and compressor power of the refrigerant compressor 1 decrease, and as a result, the auxiliary heating capacity may decrease.
【００２７】そこで、図３に示す本発明の第３の実施形
態では、固定絞りの第２膨張弁７に代えて、同じ位置に
可変絞り機構７０を採用して設置する。図示の可変絞り
機構７０は、第１固定絞り７１及び第２固定絞り７２を
並列に配置し、第２固定絞り７２の上流側に流路選択用
の開閉弁７３を設けてある。この開閉弁７３は制御部１
５から出力される信号で開閉し、開閉弁７３が閉じて固
定絞り７１のみを冷媒が通過する場合と、開閉弁７３が
開いて固定絞り７１及び固定絞り７２の両方を冷媒が通
過する場合との２種類から冷媒流路を選択して切り換え
ることができる。すなわち、開閉弁７３の開閉操作によ
り、予め設定した２種類の絞り開度を選択切換できるよ
うになる。Therefore, in the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3, a variable throttle mechanism 70 is installed at the same position instead of the second expansion valve 7 of the fixed throttle. In the illustrated variable throttle mechanism 70, a first fixed throttle 71 and a second fixed throttle 72 are arranged in parallel, and an on-off valve 73 for selecting a flow path is provided upstream of the second fixed throttle 72. The on-off valve 73 is connected to the control unit 1
5, the case where the refrigerant passes only through the fixed throttle 71 with the opening / closing valve 73 closed and the case where the refrigerant passes through both the fixed throttle 71 and the fixed throttle 72 with the opening / closing valve 73 closed. The refrigerant flow path can be selected and switched from the two types. That is, the opening and closing operation of the on-off valve 73 allows the selection and switching of two types of preset throttle opening degrees.
【００２８】このような開閉弁７３の開閉制御は、エバ
ポレータ３の入口に運転状況検出手段として設けた温度
センサ１７の検出値が入力される制御部１５において、
図４に基づき以下に説明するようにして行われる。温度
センサ１７で検出した流入空気温度Ｔが所定の温度Ｔ１
より高い場合、開閉弁７３を閉じておき、第１固定絞り
７１のみの絞り開度を選択する。この結果、可変絞り機
構７０は絞り開度が小さい状態にあり、これを通過する
ホットガスが受ける減圧は大きなものとなる。このよう
にして、冷媒圧縮機１の吸入圧力等を低下させ、室内熱
交換器の入口出口間のエンタルピ差を大きくとることに
より、補助暖房能力を確保して適切に補助暖房運転を実
施することができる。そして、流入空気温度Ｔが低下
し、吸入圧力が使用制限外となる心配がない温度Ｔ１に
なった時点で開閉弁７３を開き、第１固定絞り７１及び
第２固定絞り７２の両方にホットガスを流す絞り開度が
大きい状態に切り換える。The opening / closing control of the opening / closing valve 73 is performed by the control unit 15 to which the detected value of the temperature sensor 17 provided as the operating condition detecting means at the entrance of the evaporator 3 is inputted.
This is performed as described below with reference to FIG. The inflow air temperature T detected by the temperature sensor 17 is equal to a predetermined temperature T1.
If it is higher, the on-off valve 73 is closed, and the throttle opening of only the first fixed throttle 71 is selected. As a result, the variable throttle mechanism 70 is in a state where the throttle opening is small, and the pressure of the hot gas passing therethrough is large. In this way, by reducing the suction pressure of the refrigerant compressor 1 and increasing the enthalpy difference between the inlet and outlet of the indoor heat exchanger, the auxiliary heating capacity is ensured and the auxiliary heating operation is appropriately performed. Can be. Then, when the inflow air temperature T decreases and the suction pressure reaches a temperature T1 at which there is no fear that the usage pressure is out of the usage restriction, the on-off valve 73 is opened, and the hot gas is supplied to both the first fixed throttle 71 and the second fixed throttle 72. Is switched to a state in which the opening degree of the throttle is large.
【００２９】また、温度センサ１７で検出した流入空気
温度Ｔが所定の温度Ｔ２以下と低い場合は、開閉弁７３
を開いて絞り開度が大きい状態を選択しておく。この結
果、これを通過するホットガスが受ける減圧は小さいた
め、冷媒圧縮機回転数を増加もしくは容量制御すること
で冷媒循環量を増やすことができ、吸入圧力を上昇させ
ることができるので、冷媒圧縮機１の使用範囲から外れ
るのを防止して適切に補助暖房運転を実施することがで
きる。そして、流入空気温度Ｔが所定の温度Ｔ２まで上
昇した時点で開閉弁７３を開き、ホットガスを流す絞り
開度が小さい状態に切り換える。ここで、流入空気温度
Ｔが低下する場合の切換温度Ｔ１と上昇する場合の切換
温度Ｔ２とに温度差を設けてあるのは、頻繁な開閉操作
が繰り返し行われるのを防止するためである。If the inflow air temperature T detected by the temperature sensor 17 is lower than the predetermined temperature T2, the on-off valve 73
And select a state in which the aperture is large. As a result, the pressure of the hot gas passing therethrough is small, so that the refrigerant circulation amount can be increased by increasing the rotation speed or controlling the capacity of the refrigerant compressor, and the suction pressure can be increased. The auxiliary heating operation can be appropriately performed by preventing the heater 1 from being out of the use range. Then, when the inflow air temperature T rises to the predetermined temperature T2, the on-off valve 73 is opened to switch to a state in which the degree of throttle opening for flowing hot gas is small. Here, the temperature difference is provided between the switching temperature T1 when the inflow air temperature T decreases and the switching temperature T2 when the inflow air temperature T increases, in order to prevent frequent opening and closing operations from being performed repeatedly.
【００３０】上述したように、本発明の第３の実施形態
では並列に配置した二つの固定絞り７１，７２を用いて
２段階の絞り開度を選択切換できるようにしていたが、
並列に配置する固定絞り及び開閉弁の数を増やして、さ
らに多段の絞り開度を選択できるようにして、より一層
きめ細かい制御を実施できるようにしてもよい。また、
絞り開度の異なる第１固定絞り７１及び第２固定絞り７
２の両方に開閉弁７３を設けて、いずれか一方を開とす
るかあるいは両方を開とするように開閉制御すれば、３
段階の絞り開度から最適のものを選択することができ
る。As described above, in the third embodiment of the present invention, two fixed apertures 71 and 72 arranged in parallel can be used to selectively switch the aperture in two stages.
The number of fixed throttles and on-off valves arranged in parallel may be increased so that more stages of throttle openings can be selected, so that finer control can be performed. Also,
First fixed throttle 71 and second fixed throttle 7 having different apertures
2 is provided with an open / close valve 73 to open and close either one or both of them.
An optimum one can be selected from the degree of throttle opening.
【００３１】ところで、上述した可変絞り機構７０Ａに
は、図５に示すような第１変形例が可能である。この第
１変形例では、図５（ａ）に示すように、第１固定絞り
７１と第２固定絞り７２とが直列に配置されている。そ
して、一方の第２固定絞り７２と並列にこれをバイパス
するよう接続されたバイパス流路７４が設けられ、該バ
イパス流路７４には開閉弁７３が設けられている。この
ような構成の可変絞り機構７０Ａでは、開閉弁７３を閉
じてバイパス流路７４にホットガスを流さない状態と、
開閉弁７３を開いてバイパス流路７４にホットガスを流
す状態とで冷媒の減圧膨張が異なるので、開閉弁７３の
開閉操作により絞り開度の選択切換を実施したのと同様
の作用効果が得られる。By the way, the above-described variable aperture mechanism 70A can have a first modified example as shown in FIG. In the first modified example, as shown in FIG. 5A, a first fixed stop 71 and a second fixed stop 72 are arranged in series. A bypass flow path 74 is provided in parallel with the second fixed throttle 72 so as to bypass the second fixed throttle 72, and an on-off valve 73 is provided in the bypass flow path 74. In the variable throttle mechanism 70A having such a configuration, a state in which the on-off valve 73 is closed and hot gas is not supplied to the bypass flow path 74 is set.
Since the decompression and expansion of the refrigerant are different between the state in which the on-off valve 73 is opened and the hot gas flows in the bypass flow path 74, the same operation and effect as those obtained by selectively switching the throttle opening degree by opening and closing the on-off valve 73 are obtained. Can be
【００３２】そして、この第１変形例においても、温度
センサ１７で検出した流入空気温度Ｔに応じて開閉弁７
３の開閉操作を実施する。しかし、この場合の開閉操作
は、図５（ｂ）に示すように上述した並列配置の場合と
は逆になる。すなわち、所定の温度Ｔ４まで温度上昇し
た時点で開閉弁７３を開から閉に切換操作して可変絞り
機構７０Ａの絞り開度を小さくし、所定の温度Ｔ３まで
温度が下がった時点で開閉弁７３を閉から開に切換操作
して可変絞り機構７０Ａの絞り開度を大きくする。な
お、この第１変形例についても、直列に配置する固定絞
り、バイパス流路及び開閉弁の数を増やしたり、直列に
配置した固定絞りの全てに開閉弁を備えたバイパス流路
を設けることで、多段階の絞り開度を選択できるように
なる。Also, in the first modified example, the on-off valve 7 is controlled in accordance with the inflow air temperature T detected by the temperature sensor 17.
3 opening and closing operation is performed. However, the opening / closing operation in this case is opposite to the case of the above-described parallel arrangement as shown in FIG. That is, when the temperature rises to the predetermined temperature T4, the on-off valve 73 is switched from open to closed to reduce the throttle opening of the variable throttle mechanism 70A, and when the temperature drops to the predetermined temperature T3, the on-off valve 73 Is switched from closed to open to increase the aperture of the variable aperture mechanism 70A. Note that, also in the first modified example, the number of fixed throttles, bypass flow paths and on-off valves arranged in series is increased, or a bypass flow path having on-off valves is provided in all of the fixed throttles arranged in series. Thus, it becomes possible to select a multi-stage throttle opening.
【００３３】さらに、上述した可変絞り機構７０の第２
変形例として、図２に示したような電子膨張弁１４の使
用も可能である。この場合も、温度センサ１７で検出し
た流入空気温度Ｔに応じて、制御部１５よりパルス信号
を出力し、電子膨張弁１４の絞り開度を最適値に調整す
ればよい。なお、インバータ制御された電動機１３を駆
動源とする冷媒圧縮機１Ａを採用すれば、絞り開度の調
整に加えて、圧縮機側の容量制御により微調整を行うこ
とができる。Further, the second variable aperture mechanism 70 described above
As a modification, the use of an electronic expansion valve 14 as shown in FIG. 2 is also possible. Also in this case, a pulse signal is output from the control unit 15 in accordance with the inflow air temperature T detected by the temperature sensor 17, and the throttle opening of the electronic expansion valve 14 may be adjusted to an optimum value. If the refrigerant compressor 1A using the motor 13 driven by the inverter as a drive source is employed, fine adjustment can be performed by controlling the capacity of the compressor in addition to adjusting the throttle opening.
【００３４】また、これまで説明した第３の実施形態に
おいては、運転状態検出手段がエバポレータ３の入口空
気温度（流入空気温度Ｔ）を検出する温度センサ１７と
していたが、この運転状態検出手段の他の実施例として
は、たとえば図６に示すように、エバポレータ３に供給
される冷媒の温度（冷媒入口温度）を検出する温度セン
サ１８を採用することができる。なお、この他の運転状
態検出手段としては、エバポレータ３に供給される冷媒
圧力もしくは冷媒圧縮機吐出圧力を検出する圧力センサ
を設け、この検出値を採用することも可能である。In the third embodiment described so far, the operating state detecting means is the temperature sensor 17 for detecting the inlet air temperature (inflow air temperature T) of the evaporator 3. As another embodiment, for example, as shown in FIG. 6, a temperature sensor 18 for detecting the temperature of the refrigerant supplied to the evaporator 3 (refrigerant inlet temperature) can be employed. In addition, as another operating state detecting means, a pressure sensor for detecting the pressure of the refrigerant supplied to the evaporator 3 or the discharge pressure of the refrigerant compressor may be provided, and the detected value may be employed.
【００３５】さて、上述したエバポレータ３について
は、冷房運転によりフィン表面に付着する水滴を原因と
して錆やかびなどが発生する恐れがあるため、これを防
止するのに適した表面処理が一般的に施されている。し
かし、この表面処理は熱に弱い傾向があるため、エバポ
レータ３を補助暖房装置として使用する場合は、表面処
理の劣化を防ぐためホットガスによりエバポレータ３の
温度が高くなりすぎないよう注意する必要がある。すな
わち、補助暖房運転時において、コンデンサファン９に
より送風される風量やエバポレータ３の流入空気温度Ｔ
によっては、エバポレータ３の入口でホットガスの温度
が高くなりすぎて、フィンの表面処理が劣化することが
ある。このような表面処理の劣化は、冷房運転時におけ
るドレン処理不良やにおい発生の原因となるため、対策
が望まれる。In the evaporator 3 described above, rust and mold may be generated due to water droplets adhering to the fin surface during the cooling operation. Therefore, surface treatment suitable for preventing such rust is generally performed. It has been subjected. However, since this surface treatment tends to be weak against heat, when the evaporator 3 is used as an auxiliary heating device, care must be taken to prevent the temperature of the evaporator 3 from becoming too high by hot gas in order to prevent deterioration of the surface treatment. is there. That is, during the auxiliary heating operation, the air volume blown by the condenser fan 9 and the inflow air temperature T of the evaporator 3 are set.
In some cases, the temperature of the hot gas at the entrance of the evaporator 3 becomes too high, and the surface treatment of the fin may be deteriorated. Such deterioration of the surface treatment causes poor drain treatment and generation of odor during the cooling operation, so that a countermeasure is desired.
【００３６】このため、図６に示す第４の実施形態で
は、インバータ制御された電動機１３を駆動源とする冷
媒圧縮機１Ａを用いると共に、エバポレータ３の冷媒入
口温度ＴＲを検出する温度検出手段として温度センサ１
８を設けて、冷媒入口温度ＴＲが設定値になるよう冷媒
圧縮機１Ａの容量をフィードバック制御する。具体的に
は、図７に示すように、温度範囲（Ｔ５〜Ｔ６）を定め
て、この温度範囲内に入るよう電動機１３の回転数を制
御して冷媒圧縮機１の冷媒容量を調整する。すなわち、
温度センサ１８で検出した冷媒入口温度ＴＲが上記温度
範囲内に入るよう１サンプリング毎に電動機１３の回転
数を変化させて冷媒容量を増減するもので、冷媒入口温
度ＴＲが低い場合はＴ６に上昇するまでは回転数を上げ
て圧縮機容量を増し、冷媒入口温度ＴＲがＴ６より高い
場合はＴ５に低下するまで回転数を下げて圧縮機容量を
低減させる。なお、温度センサ１８で検出した冷媒入口
温度ＴＲがＴ６より高い上限設定温度以上になったら、
電動機１３を最低回転数まで低下させて圧縮機容量を最
小にする保護制御を設けておくのが好ましい。For this reason, in the fourth embodiment shown in FIG. 6, the refrigerant compressor 1A having the inverter-controlled electric motor 13 as a driving source is used, and the temperature detecting means for detecting the refrigerant inlet temperature TR of the evaporator 3 is used. Temperature sensor 1
8, the capacity of the refrigerant compressor 1A is feedback-controlled so that the refrigerant inlet temperature TR becomes a set value. Specifically, as shown in FIG. 7, the temperature range (T5 to T6) is determined, and the rotation speed of the electric motor 13 is controlled so as to fall within this temperature range, and the refrigerant capacity of the refrigerant compressor 1 is adjusted. That is,
The number of revolutions of the electric motor 13 is changed every sampling so that the refrigerant inlet temperature TR detected by the temperature sensor 18 falls within the above temperature range to increase or decrease the refrigerant capacity. When the refrigerant inlet temperature TR is low, the temperature rises to T6. Until the refrigerant inlet temperature TR is higher than T6, the rotational speed is decreased until the refrigerant inlet temperature TR decreases to T5, thereby reducing the compressor capacity until the cooling operation is completed. If the refrigerant inlet temperature TR detected by the temperature sensor 18 becomes equal to or higher than the upper limit set temperature higher than T6,
It is preferable to provide a protection control to reduce the compressor capacity by lowering the electric motor 13 to the minimum rotation speed.
【００３７】このような制御を行うことで、高温によっ
てフィンの表面処理を劣化させることなくエバポレータ
３を補助暖房装置として利用できるので、劣化防止と暖
房フィーリングとを両立させた補助暖房運転が可能にな
る。また、フィンの表面処理が劣化するのを防止された
ことで、冷房運転時におけるドレン処理不良やにおい発
生などの問題も解決される。By performing such control, the evaporator 3 can be used as an auxiliary heating device without deteriorating the surface treatment of the fins due to high temperatures, so that an auxiliary heating operation that achieves both deterioration prevention and heating feeling can be performed. become. Further, since the surface treatment of the fins is prevented from deteriorating, problems such as poor drain treatment and generation of odor during the cooling operation are solved.
【００３８】なお、以上の実施形態では主暖房装置が温
水ヒータ２１であったが、上述した本発明は、電気ヒー
タや燃焼ヒータなど、他の暖房装置を主暖房装置として
用いた車両用空気調和装置への適用が可能であり、ま
た、主暖房装置とエバポレータ３とが水平方向に並ぶ構
成のＨＶＡＣユニット２０だけでなく、上下方向に配置
された構成のものにも適用可能なことはいうまでもな
い。In the above-described embodiment, the main heating device is the hot water heater 21. However, the present invention described above employs another heating device, such as an electric heater or a combustion heater, as the main heating device. It is needless to say that the present invention can be applied not only to the HVAC unit 20 having a configuration in which the main heating device and the evaporator 3 are arranged in a horizontal direction but also to a configuration in which the main heating device and the evaporator 3 are arranged vertically. Nor.
【００３９】[0039]
【発明の効果】上述した本発明の車両用空気調和装置に
よれば、四方弁による冷媒流路の切換操作で通常の冷房
運転モードと補助暖房運転モードとを選択的に切り換え
ることができるため、シンプルな回路構成により冷媒回
路のホットガスを補助暖房に有効に利用して暖房能力を
向上させることができ、しかも、部品点数を低減するこ
ともできる。従って、運転開始時に短時間で暖房能力を
得られる補助暖房装置を安価に得ることができ、暖房能
力の向上と共に、暖房フィーリングの面でも優れた車両
用空気調和装置を提供できるといった効果を奏する。ま
た、補助暖房する空調空気の温度が広範囲にわたる場合
であっても、安価な固定絞りを有効に組み合わせて可変
絞りの機能を持たることができるので、シンプルかつ安
価な補助暖房を可能にする。さらに、補助暖房時にエバ
ポレータの冷媒入口温度が高くなりすぎないようにした
ので、エバポレータのフィンに施された表面処理が劣化
するのを防止し、しかも、良好な暖房フィーリング車両
用空気調和装置を提供できるようになる。According to the vehicle air conditioner of the present invention described above, the normal cooling operation mode and the auxiliary heating operation mode can be selectively switched by the switching operation of the refrigerant flow path by the four-way valve. With a simple circuit configuration, the hot gas in the refrigerant circuit can be effectively used for auxiliary heating to improve the heating capacity and also reduce the number of parts. Therefore, it is possible to obtain an inexpensive auxiliary heating device capable of obtaining a heating capacity in a short time at the start of operation, and it is possible to provide an air conditioner for a vehicle that is improved in heating performance and excellent in heating feeling. . Further, even when the temperature of the conditioned air for auxiliary heating is wide, a variable throttle function can be provided by effectively combining inexpensive fixed throttles, thereby enabling simple and inexpensive auxiliary heating. Furthermore, since the refrigerant inlet temperature of the evaporator was not excessively increased during the auxiliary heating, the surface treatment applied to the fins of the evaporator was prevented from being deteriorated, and a good air conditioning apparatus for a heating feeling vehicle was provided. Be able to provide.
【図１】 本発明に係る車両用空気調和装置の一実施形
態を示す図で、第１の実施形態を示す系統図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a vehicle air conditioner according to the present invention, and is a system diagram showing a first embodiment.
【図２】 本発明に係る車両用空気調和装置の一実施形
態を示す図で、第２の実施形態を示す系統図である。FIG. 2 is a view showing one embodiment of a vehicle air conditioner according to the present invention, and is a system diagram showing a second embodiment.
【図３】 本発明に係る車両用空気調和装置の一実施形
態を示す図で、第３の実施形態を示す系統図である。FIG. 3 is a view showing one embodiment of a vehicle air conditioner according to the present invention, and is a system diagram showing a third embodiment.
【図４】 図３の可変絞り機構において、流入空気温度
Ｔに基づく開閉弁の開閉制御を示す図である。4 is a diagram showing opening / closing control of an on-off valve based on an inflow air temperature T in the variable throttle mechanism shown in FIG. 3;
【図５】 図３に示した可変絞り機構の第１変形例を示
しており、（ａ）は可変絞り機構の要部構成図、（ｂ）
は流入空気温度Ｔに基づく開閉弁の開閉制御を示す図で
ある。5A and 5B show a first modified example of the variable aperture mechanism shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 4 is a diagram showing opening / closing control of an on-off valve based on an inflow air temperature T.
【図６】 本発明に係る車両用空気調和装置の一実施形
態を示す図で、第４の実施形態を示す系統図である。FIG. 6 is a view showing one embodiment of a vehicle air conditioner according to the present invention, and is a system diagram showing a fourth embodiment.
【図７】 図６に示した第４の実施形態において、冷媒
温度ＴＲに基づく圧縮機容量の制御を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing control of a compressor capacity based on a refrigerant temperature TR in the fourth embodiment shown in FIG.
【図８】 車両用空気調和装置における従来の構成例を
示す系統図である。FIG. 8 is a system diagram showing a conventional configuration example of a vehicle air conditioner.
１，１Ａ 冷媒圧縮機 ２ コンデンサ ３ エバポレータ ４ アキュムレータ ５ 四方弁 ６ 第１膨張弁（第１の絞り機構） ７ 第２膨張弁（第２の絞り機構） ８ 冷媒配管 １０，１０Ａ 冷媒回路 １３ 電動機 １４ 電子膨張弁（絞り機構，可変絞り機
構） １５ 制御部 １６ インバータ制御部 １７ 温度センサ（運転状況検出手段） １８ 温度センサ（温度検出手段） ２０ ＨＶＡＣユニット ２１ 温水ヒータ（主暖房装置） ７０，７０Ａ 可変絞り機構 ７１ 第１固定絞り ７２ 第２固定絞り ７３ 開閉弁 ７４ バイパス流路 Ｅ エンジン1, 1A refrigerant compressor 2 condenser 3 evaporator 4 accumulator 5 four-way valve 6 first expansion valve (first throttle mechanism) 7 second expansion valve (second throttle mechanism) 8 refrigerant pipe 10, 10A refrigerant circuit 13 electric motor 14 Electronic expansion valve (throttle mechanism, variable throttling mechanism) 15 control section 16 inverter control section 17 temperature sensor (operating state detecting means) 18 temperature sensor (temperature detecting means) 20 HVAC unit 21 hot water heater (main heating device) 70, 70A variable Throttle mechanism 71 First fixed throttle 72 Second fixed throttle 73 Open / close valve 74 Bypass flow path E Engine
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安井 清登 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社エアコン製作所 内 (72)発明者 足立 知康 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社エアコン製作所 内 Ｆターム(参考） 3L060 AA01 AA06 CC04 DD05 DD07 EE09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kiyoto Yasui 3-1-1 Asahicho, Nishibiwajima-cho, Nishi-Kasugai-gun, Aichi Prefecture Inside Air Conditioning Works of Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Tomoyasu Adachi Tomoyasu Adachi 3-1-1 Asahicho Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Air Conditioner Works F-term (reference) 3L060 AA01 AA06 CC04 DD05 DD07 EE09
Claims (9)
暖房装置とを空調空気の流路中に備え、前記冷媒系が、
冷媒圧縮機と、該冷媒圧縮機の吐出側に接続されるコン
デンサと、前記冷媒圧縮機の吸入側に接続されるエバポ
レータと、前記コンデンサと前記エバポレータとの間に
設けられる絞り機構とを具備してなる車両用空気調和装
置であって、 前記冷媒系に、各接続口を前記冷媒圧縮機の吐出側、前
記コンデンサの冷媒入口、前記コンデンサの冷媒出口、
及び前記エバポレータの冷媒入口に接続した四方弁を設
け、該四方弁により、前記圧縮機を出た冷媒を前記コン
デンサに導く冷房運転モードと、前記圧縮機を出た冷媒
を前記エバポレータに導く補助暖房運転モードとを切換
操作すると共に、 前記絞り機構を、前記コンデンサの冷媒出口と前記四方
弁との間に配置した第１の絞り機構と、前記四方弁と前
記エバポレータの冷媒入口との間に配置した第２の絞り
機構とにより構成したことを特徴とする車両用空気調和
装置。1. An evaporator and a main heating device connected to a refrigerant system are provided in a flow path of air-conditioned air, and the refrigerant system comprises:
A refrigerant compressor, a condenser connected to a discharge side of the refrigerant compressor, an evaporator connected to a suction side of the refrigerant compressor, and a throttle mechanism provided between the condenser and the evaporator. An air conditioner for a vehicle, comprising: a connection port on the refrigerant system, a discharge port of the refrigerant compressor, a refrigerant inlet of the condenser, a refrigerant outlet of the condenser,
And a four-way valve connected to the refrigerant inlet of the evaporator, and the four-way valve provides a cooling operation mode in which the refrigerant that has exited the compressor is guided to the condenser, and an auxiliary heating in which the refrigerant that has exited the compressor is guided to the evaporator. Switching the operation mode and the operation mode, the throttle mechanism, the first throttle mechanism disposed between the refrigerant outlet of the condenser and the four-way valve, and disposed between the four-way valve and the refrigerant inlet of the evaporator. An air conditioner for a vehicle, comprising: a second throttle mechanism.
バポレータの冷媒入口との間に配置された電子膨張弁で
あることを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装
置。2. An air conditioner for a vehicle according to claim 1, wherein said throttle mechanism is an electronic expansion valve disposed between said four-way valve and a refrigerant inlet of said evaporator.
暖房装置とを空調空気の流路中に備え、前記冷媒系が、
冷媒圧縮機と、該冷媒圧縮機の吐出側に接続されるコン
デンサと、前記冷媒圧縮機の吸入側に接続されるエバポ
レータと、前記コンデンサと前記エバポレータとの間に
設けられる絞り機構とを具備してなる車両用空気調和装
置であって、 前記冷媒系に、各接続口を前記冷媒圧縮機の吐出側、前
記コンデンサの冷媒入口、前記コンデンサの冷媒出口、
及び前記エバポレータの冷媒入口に接続した四方弁を設
け、該四方弁により、前記圧縮機を出た冷媒を前記コン
デンサに導く冷房運転モードと、前記圧縮機を出た冷媒
を前記エバポレータに導く補助暖房運転モードとを切換
操作すると共に、 前記絞り機構を、前記コンデンサの冷媒出口と前記四方
弁との間に配置した第１の絞り機構と、前記四方弁と前
記エバポレータの冷媒入口との間に配置した可変絞り機
構とにより構成し、該可変絞り機構が運転状況検出手段
の検出値に応じて制御されることを特徴とする車両用空
気調和装置。3. An evaporator and a main heating device connected to a refrigerant system are provided in a flow path of the conditioned air, and the refrigerant system includes:
A refrigerant compressor, a condenser connected to a discharge side of the refrigerant compressor, an evaporator connected to a suction side of the refrigerant compressor, and a throttle mechanism provided between the condenser and the evaporator. An air conditioner for a vehicle, comprising: a connection port on the refrigerant system, a discharge port of the refrigerant compressor, a refrigerant inlet of the condenser, a refrigerant outlet of the condenser,
And a four-way valve connected to the refrigerant inlet of the evaporator, and the four-way valve provides a cooling operation mode in which the refrigerant that has exited the compressor is guided to the condenser, and an auxiliary heating in which the refrigerant that has exited the compressor is guided to the evaporator. Switching the operation mode and the operation mode, the throttle mechanism, the first throttle mechanism disposed between the refrigerant outlet of the condenser and the four-way valve, and disposed between the four-way valve and the refrigerant inlet of the evaporator. An air conditioner for a vehicle, comprising: a variable throttle mechanism, wherein the variable throttle mechanism is controlled in accordance with a value detected by an operating condition detecting means.
複数の固定絞りと、該固定絞りに冷媒を導く流路を選択
する開閉弁とを具備してなり、該開閉弁が前記運転状況
検出手段の検出値に応じて開閉制御されることを特徴と
する請求項３記載の車両用空気調和装置。4. The variable throttle mechanism comprises: a plurality of fixed throttles arranged in parallel; and an on-off valve for selecting a flow path for guiding a refrigerant to the fixed throttle, wherein the on-off valve detects the operating condition. 4. The air conditioner for a vehicle according to claim 3, wherein opening / closing is controlled according to a detection value of the means.
複数の固定絞りと、該固定絞りと並列に接続して開閉弁
を設けたバイパス流路とを具備し、前記開閉弁が前記運
転状況検出手段の検出値に応じて開閉制御されることを
特徴とする請求項３記載の車両用空気調和装置。5. The variable throttle mechanism includes a plurality of fixed throttles arranged in series, and a bypass passage connected in parallel with the fixed throttle and provided with an on-off valve, wherein the on-off valve is in the operating state. The air conditioner for a vehicle according to claim 3, wherein opening / closing is controlled in accordance with a detection value of the detection means.
ことを特徴とする請求項３記載の車両用空気調和装置。6. An air conditioner for a vehicle according to claim 3, wherein said variable throttle mechanism is an electronic expansion valve.
ータの入口空気温度を検出する温度センサであることを
特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の車両用
空気調和装置。7. An air conditioner for a vehicle according to claim 3, wherein said operating condition detecting means is a temperature sensor for detecting an inlet air temperature of said evaporator.
ータの冷媒入口温度を検出する温度センサであることを
特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の車両用
空気調和装置。8. The air conditioner for a vehicle according to claim 3, wherein said operating condition detecting means is a temperature sensor for detecting a refrigerant inlet temperature of said evaporator.
た電動モータにより駆動され、前記エバポレータの冷媒
入口近傍に温度検出手段を設けて、該温度検出手段で検
出した冷媒温度が設定値になるよう前記冷媒圧縮機の容
量をフィードバック制御するように構成したことを特徴
とする請求項３ないし６記載の車両用空気調和装置。9. The refrigerant compressor is driven by an inverter-controlled electric motor, and a temperature detector is provided near a refrigerant inlet of the evaporator, and the refrigerant temperature detected by the temperature detector is set to a set value. 7. The vehicle air conditioner according to claim 3, wherein the capacity of the refrigerant compressor is feedback-controlled.
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 2000-03-07 JP JP2000062421A patent/JP4370035B2/en not_active Expired - Lifetime
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