JPH06347111A

JPH06347111A - 車両用空調装置の冷暖房サイクル

Info

Publication number: JPH06347111A
Application number: JP16012093A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Suzuki; 伸彦鈴木
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1993-06-04
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】暖房運転時での暖房能力を高めるようにした
車両用空調装置の冷暖房サイクルを提供する。【構成】空調ダクト外に配された第３熱交換器１５及
び空調ダクト内に配された第２熱交換器８とを介してコ
ンプレッサ１３と膨張弁１１とを接続すると共に、空調
ダクト内に配された第１熱交換器７を介して膨張弁１１
とコンプレッサ１３とを接続する経路を有している。こ
の経路に対し、コンプレッサ１３と膨張弁１１とを第２
熱交換器８を介して接続すると共に、膨張弁１１とコン
プレッサ１３とを第３熱交換器１５を介して接続する経
路を設ける。暖房運転時においては、コンプレッサ１３
から吐出した冷媒を第２熱交換器８を介して膨張弁１１
に送り、しかる後に第３熱交換器１５を介してコンプレ
ッサ１３に戻すようにすれば、第３熱交換器１５によっ
て空調ダクト外から吸熱できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車等の車両
に利用される空調装置の冷暖房機能を有する冷暖房サイ
クルの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車用の空気調和装置に用いられ
る冷暖房サイクルとしては、例えば特開昭５９─４９４
３９号公報や実公昭６２─１８４８４号公報等に示され
るヒートポンプ式の空気調和装置を利用することが考え
られるが、近年においては、空調ダクトのエバポレータ
（第１熱交換器）の下流にサブコンデンサ（第２熱交換
器）を設け、メインコンデンサ（第３熱交換器）の流入
側に設けられた三方弁の切り換えによって、コンプレッ
サから流出した冷媒を、冷房運転時には第３熱交換器、
第２熱交換器、膨張弁、第１熱交換器、コンプレッサの
順で循環させ、暖房運転時には第３熱交換器をバイパス
させて、第２熱交換器、膨張弁、第１熱交換器、コンプ
レッサの順で循環させるようにしたシステムが考えられ
ている。

【０００３】このシステムにおいては、暖房運転時にお
いて、コンプレッサから吐出した冷媒が空調ダクト内で
第２熱交換器によって放熱されると共に、同じ空調ダク
ト内で第１熱交換器によって吸熱されることになるが、
コンプレッサの仕事量に相当する分の熱が加えられるの
で、全体として空調ダクト内の空気を加熱できるように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
システムにおいては、暖房運転時に空調ダクト外からの
吸熱がなく、実質的にはコンプレッサの仕事量のみによ
って暖房能力を確保しているので、暖房効率が悪く、暖
房能力自体も小さいものであった。

【０００５】そこで、この発明においては、暖房運転時
において暖房能力を高めるようにした車両用空調装置の
冷暖房サイクルを提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、コンプレッサ及び膨張弁と、空調ダ
クト内に配された上流側の第１熱交換器と、エアミック
スドアで通風量が調節され、空調ダクト内に配された下
流側の第２熱交換器と、空調ダクト外に配された第３熱
交換器とを少なくとも有し、前記コンプレッサと膨張弁
とを前記第３熱交換器と第２熱交換器とを介して接続す
ると共に、前記膨張弁とコンプレッサとを前記第１熱交
換器を介して接続する経路と、前記コンプレッサと膨張
弁とを前記第２熱交換器を介して接続すると共に、前記
膨張弁とコンプレッサとを前記第３熱交換器を介して接
続する経路とを備えていることにある。

【０００７】

【作用】したがって、冷房運転時においては、コンプレ
ッサから吐出した冷媒を第３熱交換器および第２の熱交
換器を介して膨張弁に導き、第１の熱交換器を介してコ
ンプレッサに戻すようにし、エアミックスドアの開度を
小さくして第２熱交換器の通風量をなくすようにすれ
ば、コンプレッサからの冷媒は、第３熱交換器によって
空調ダクト外で放熱され、膨張弁で減圧された後に第１
熱交換器によって空調ダクト内の空気から吸熱し、空調
ダクトに導入された空気を冷却する。

【０００８】また、暖房運転時においては、コンプレッ
サから吐出した冷媒を第２熱交換器に直接導いてこの第
２熱交換器を介して膨張弁に送り、しかる後に第３の熱
交換器に導き、この第３熱交換器を介してコンプレッサ
に戻すようにすると共に、エアミックスドアの開度を大
きくして第２熱交換器の通風量を大きくするようにすれ
ば、コンプレッサからの冷媒は、第２熱交換器によって
空調ダクト内で放熱され、膨張弁で減圧された後に第３
熱交換器によって空調ダクト外の空気から吸熱する。従
って、空調ダクトに導入された空気は、第１熱交換器で
は熱交換せず、第３熱交換器を通過する際に加熱され
る。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１０】図１において、この発明に係る空気調和装
置が示され、空気調和装置は、例えば電気自動車に搭載
されるもので、空調ダクト１の最上流側に内外気切換装
置２が設けられ、内気入口３と外気入口４とがインテー
クドア５によって選択的に開口されるようになってい
る。この空調ダクト１に選択的に導入される内気または
外気は、送風機６の回転により吸引され、第１熱交換器
７および第２熱交換器８に送られ、ここで熱交換されて
所望の吹き出し口から車室内に供給されるようになって
いる。第２熱交換器８は、第１熱交換器７よりも下流側
に配置され、そこを通過する空気の量をエアミックスド
ア９の開度を調節することによって可変できるようにな
っている。

【００１１】尚、エアミックスドア９は、開度１００％
で第２熱交換器８の通風量が最大、開度０％で第２熱交
換器８の通風量が最小になるものとする。

【００１２】前記第２熱交換器８の流出側は、リキッド
タンク１０、膨張弁１１、及び第１開閉弁１２を介して
第１熱交換器７の流入側に接続され、第１熱交換器７の
流出側は、コンプレッサ１３の吸入側（Ｂ）に配管接続
されている。また、コンプレッサ１３の吐出側（Ａ）は
第２開閉弁１４を介して、空調ダクト外に配置された第
３熱交換器１５の一方端（Ｃ）に接続され、第３熱交換
器１５の他方端（Ｄ）は、逆止弁１６を介して第２熱交
換器８の流入側に接続されている。

【００１３】更に、コンプレッサ１３の吐出側（Ａ）と
逆止弁１６の流出側との間には、第３開閉弁１７にて開
閉され、第３熱交換器１５をバイパスするバイパス通路
１８が配管接続されている。また、膨張弁１１と第１開
閉弁１２との間は、逆止弁１９を介して第３熱交換器１
５の他方端（Ｄ）に配管接続され、第３熱交換器１５の
一方端（Ｃ）は、第４開閉弁２０を介してコンプレッサ
１３の吸入側（Ｂ）に配管接続されている。

【００１４】そして、上記開閉弁１２，１４，１７，２
０のオン・オフ、エアミックスドア９の開度を制御する
ことにより、各種運転モードが得られるようになってお
り、以下にそれぞれの運転モードを説明する。

【００１５】先ず、冷房運転モードを説明すると、第１
及ぶ第２開閉弁１２、１４を開、第３及び第４開閉弁１
７、２０を閉とし、エアミックスドア９の開度を０％
（図中、実線で示す位置）に設定する。すると、コンプ
レッサ１３の吐出側（Ａ）から流出した冷媒は、実線矢
印の流れで示す如く、第３の熱交換器１５に入ってここ
で空調ダクト外の空気に放熱して凝縮液化し、第２熱交
換器８に至る。この第２熱交換器８に至った冷媒は、第
２熱交換器８への通風がエアミックスドア９により遮ら
れているので、空調ダクト内の空気と熱交換せず、この
第２熱交換器８を素通りし、リキッドタンク１０を介し
て膨張弁１１に至る。そして、膨張弁１１で減圧されて
第１熱交換器７に送られ、ここで空調ダクト内の空気か
ら吸熱して蒸発気化し、コンプレッサ１３の吸入側
（Ｂ）に戻される。このため、空調ダクト１の上流から
送られてくる空気は、第１熱交換器７によって冷やさ
れ、第２熱交換器８をバイパスしてそのまま車室内に供
給される。

【００１６】これに対して、暖房運転モードにおいて
は、第１及ぶ第２開閉弁１２，１４を閉、第３及び第４
開閉弁１７，２０を開とし、エアミックスドア９の開度
を例えば１００％（図中、一点鎖線で示す位置）に設定
する。この場合には、コンプレッサ１３の吐出側（Ａ）
から流出した冷媒は、破線矢印の流れで示す如く、第３
熱交換器１５をバイパスして第２熱交換器８に入り、こ
こで空調ダクト内の空気に放熱して凝縮液化し、リキッ
ドタンク１０を介して膨張弁１１に至る。そして、膨張
弁１１で減圧されて第３熱交換器１５に送られ、ここで
空調ダクト外の空気から吸熱し、コンプレッサ１３の吸
入側（Ｂ）に戻される。このため、空調ダクト１の上流
から送られてくる空気は、第１熱交換器７を通過するも
のの、冷媒が流れていないので冷却されず、エアミック
スドア９によって第２熱交換器８に導かれ、ここで加熱
されてそのまま車室内に供給される。

【００１７】また、除湿暖房運転を望む場合には、第２
開閉弁１４を閉、第１、第３及び第４開閉弁１２，１
７，２０を開とし、エアミックスドア９の開度を例えば
中間位置（図中、破線で示す位置）に設定する。この場
合には、コンプレッサ１３の吐出側（Ａ）から流出した
冷媒は、破線矢印の流れで示す如く、第３熱交換器１５
をバイパスして第２熱交換器８に入り、ここで空調ダク
ト内の空気に放熱して凝縮液化し、リキッドタンク１０
を介して膨張弁１１に至る。そして、膨張弁１１で減圧
されて第３の熱交換器１５に送られると共に、第２熱交
換器７に送られ、第３熱交換器１５に送られた冷媒は、
空調ダクト外の空気から吸熱し、コンプレッサ１３の吸
入側（Ｂ）に戻され、また、第２熱交換器７に送られた
冷媒は、空調ダクト内の空気から吸熱し、コンプレッサ
１３の吸入側（Ｂ）に戻される。このため、空調ダクト
１の上流から送られてくる空気は、第１熱交換器７を通
過する際に除湿され、エアミックスドア９によって一部
が第２熱交換器８に導かれてここで加熱され、乾燥され
た所望温度の温風として車室内に供給される。

【００１８】尚、この実施例においては、膨張弁１１と
第１開閉弁１２との間が、逆止弁１９を介して第３熱交
換器１５の他方端（Ｄ）に配管接続され、第３熱交換器
１５の一方端（Ｃ）が、第４開閉弁２０を介してコンプ
レッサ１３の吸入側（Ｂ）に配管接続されているが、図
２に示されるように、膨張弁１１と第１開閉弁１２との
間を逆止弁１９を介して第３熱交換器１５の一方端
（Ｃ）に接続し、第３熱交換器１５の他方端（Ｄ）を第
４開閉弁２０を介してコンプレッサ１３の吸入側（Ｂ）
に接続するようにしても同様の作用、効果が得られる
（第２の実施例）。

【００１９】但し、上述の２つの実施例においては、第
３熱交換器１５が凝縮器としても、蒸発器としても用い
られるので、図１の配管構成の方が望ましい。即ち、凝
縮器にあっては、冷媒が凝縮液化作用により冷媒流出側
の口径を冷媒流入側の口径より小さくしても差し支えな
いが、蒸発器にあっては、冷媒の蒸発気化作用により冷
媒流出側の口径を冷媒流入側の口径より大きくするのが
望ましい。このため、凝縮器として用いる場合と、蒸発
器として用いる場合では、冷媒の流れを逆にするのが望
ましく、図２の構成においては、第３熱交換器１５を凝
縮器として用いる場合と蒸発器として用いる場合とで冷
媒の流れが同じであるので、いずれか一方の機能を中心
に熱交換器を設計すれば、他方の機能として用いる場合
には、通路抵抗が大きくなったり、熱交換効率が悪くな
る等の不都合がある。

【００２０】また、図１においては、リキッドタンク１
０の流出側に膨張弁１１と第１開閉弁１２を設け、この
膨張弁１１と第１開閉弁１２との間を第３熱交換器１５
の他方端（Ｄ）に接続することで、除湿暖房運転時に１
つの膨張弁１１を第１及び第３熱交換器７，１５で共用
する構成としたが、図３に示すように、リキッドタンク
１０の流出側を第１開閉弁１２および膨張弁２１を介し
て第１熱交換器７に接続すると共に、膨張弁２２および
逆止弁１９を介して第３熱交換器１５の他方端（Ｄ）に
接続するようにしても同様の作用、効果が得られる（第
３の実施例）。

【００２１】特に、図１の配管構成によれば、除湿暖房
運転時に第１熱交換器側の経路と第３熱交換器側の経路
の抵抗バランスがとれていないと、冷媒が一方に偏って
流れてしまう恐れがあるが、図３のような構成にすれ
ば、各経路の抵抗バランスがとれていなくても、それぞ
れの経路抵抗に見合った冷媒を供給することができ、冷
媒の偏流がなくなるメリットを有している。

【００２２】尚、図３の構成において、第１開閉弁１２
と膨張弁２１との配列順序、膨張弁２２と逆止弁１９と
の配列順序を逆にしても差し支えないことは言うまでも
ない。

【００２３】図４において、この発明にかかる第４の実
施例が示されている。

【００２４】この実施例において、コンプレッサ１３の
吐出側（Ａ）は、第２熱交換器８の流入側に接続され、
第２熱交換器８の流出側は、第５開閉弁２５を介して空
調ダクト外に配置された第３熱交換器１５の一方端
（Ｃ）に接続されている。そして、第３熱交換器１５の
他方端（Ｄ）は、逆止弁２６及びリキッドタンク１０を
介して膨張弁１１に接続され、この膨張弁１１は、第６
開閉弁２７を介して第１熱交換器７の流入側に接続さ
れ、第１熱交換器７の流出側は、コンプレッサ１３の吸
入側（Ｂ）に配管接続されている。

【００２５】更に、第２熱交換器８の流出側とリキッド
タンク１０の流入側との間には、第７開閉弁２８にて開
閉され、第３熱交換器１５をバイパスするバイパス通路
１８が配管接続されている。また、膨張弁１１と第６開
閉弁２７との間は、逆止弁２９を介して第３熱交換器１
５の他方端（Ｄ）に配管接続され、第３熱交換器１５の
一方端（Ｃ）は、第８開閉弁３０を介してコンプレッサ
１３の吸入側（Ｂ）に配管接続されている。

【００２６】そして、上記開閉弁２５，２７，２８，３
０のオン・オフ、エアミックスドア９の開度を制御する
ことにより、各種運転モードが得られるようになってお
り、以下にそれぞれの運転モードを説明する。

【００２７】先ず、冷房運転モードを説明すると、第５
及ぶ第６開閉弁２５，２７を開、第７及び第８開閉弁２
８，３０を閉とし、エアミックスドア９の開度を０％
（図中、実線で示す位置）に設定する。すると、コンプ
レッサ１３の吐出側（Ａ）から流出した冷媒は、実線矢
印の流れで示す如く、第２の熱交換器８に直接入る。こ
の運転モードでは、第２熱交換器８への通風がエアミッ
クスドア９により遮られているので、空調ダクト内の空
気と熱交換せず、この第２熱交換器８に至った冷媒は、
ここを素通りして第３熱交換器１５に至り、ここで空調
ダクト外の空気に放熱して凝縮液化する。そして、この
第３熱交換器１５を通過した冷媒は、リキッドタンク１
０を介して膨張弁１１に至り、この膨張弁１１で減圧さ
れて第１熱交換器７に送られ、ここで空調ダクト内の空
気から吸熱して蒸発気化し、コンプレッサ１３の吸入側
（Ｂ）に戻される。このため、空調ダクト１の上流から
送られてくる空気は、第１熱交換器７によって冷やさ
れ、第２熱交換器８をバイパスしてそのまま車室内に供
給される。

【００２８】これに対して、暖房運転時においては、第
５及び第６開閉弁２５，２７を閉、第７及び第８開閉弁
２８，３０を開とし、エアミックスドア９の開度を例え
ば１００％（図中、一点鎖線で示す位置）に設定する。
この場合には、コンプレッサ１３の吐出側（Ａ）から流
出した冷媒は、破線矢印の流れで示す如く、第２熱交換
器８に入り、ここで空調ダクト内の空気に放熱して凝縮
液化し、第３熱交換器１５をバイパスしてリキッドタン
ク１０に入る。そして、膨張弁１１で減圧されて第３の
熱交換器１５に送られ、ここで空調ダクト外の空気から
吸熱し、コンプレッサ１３の吸入側（Ｂ）に戻される。
このため、空調ダクト１の上流から送られてくる空気
は、第１熱交換器７を通過するものの、冷媒が流れてい
ないので冷却されず、エアミックスドア９によって第２
熱交換器８に導かれ、ここで加熱されてそのまま車室内
に供給される。

【００２９】また、除湿暖房運転を望む場合には、第５
開閉弁２５を閉、第６、第７及び第８開閉弁２７，２
８，３０を開とし、エアミックスドア９の開度を例えば
中間位置（図中、破線で示す位置）に設定する。この場
合には、コンプレッサ１３の吐出側（Ａ）から流出した
冷媒は第２熱交換器８に入り、ここで空調ダクト内の空
気に放熱して凝縮液化し、リキッドタンク１０を介して
膨張弁１１に至る。そして、膨張弁１１で減圧されて第
３の熱交換器１５に送られると共に、第１熱交換器７に
送られ、第３熱交換器１５に送られた冷媒は、空調ダク
ト外の空気から吸熱して、コンプレッサ１３の吸入側
（Ｂ）に戻され、また、第２熱交換器７に送られた冷媒
は、空調ダクト内の空気から吸熱して、コンプレッサ１
３の吸入側（Ｂ）に戻される。このため、空調ダクト１
の上流から送られてくる空気は、第１熱交換器７を通過
する際に除湿され、エアミックスドア９によって一部が
第２熱交換器８に導かれてここで加熱され、乾燥された
所望温度の温風として車室内に供給される。

【００３０】尚、この実施例においては、膨張弁１１と
第６開閉弁２７との間が、逆止弁２９を介して第３熱交
換器１５の他方端（Ｄ）に配管接続され、第３熱交換器
１５の一方端（Ｃ）が、第８開閉弁３０を介してコンプ
レッサ１３の吸入側（Ｂ）に配管接続されているが、図
５に示されるように、膨張弁１１と第６開閉弁２７との
間を逆止弁２９を介して第３熱交換器１５の一方端
（Ｃ）に接続し、第３熱交換器１５の他方端（Ｄ）を第
８開閉弁３０を介してコンプレッサ１３の吸入側（Ｂ）
に接続するようにしても同様の作用、効果が得られる
（第５の実施例）。

【００３１】但し、上述の２つの実施例においては、第
３熱交換器１５が凝縮器としても、蒸発器としても用い
られるので、前述した理由により、図４の配管構成の方
が望ましい。

【００３２】また、図４においては、リキッドタンク１
０の流出側に膨張弁１１と第６開閉弁２７を設け、この
膨張弁１１と第６開閉弁２７との間を第３熱交換器１５
の他方端（Ｄ）に接続することで、除湿暖房運転時に１
つの膨張弁１１を第１及び第３熱交換器７，１５で共用
する構成としているが、図６に示すように、リキッドタ
ンク１０の流出側を第６開閉弁２７および膨張弁２１を
介して第１熱交換器７に接続すると共に、膨張弁２２お
よび逆止弁２９を介して第３熱交換器１５の他方端
（Ｄ）に接続するようにしても同様の作用、効果が得ら
れる（第６の実施例）。

【００３３】特に、図４の配管構成によれば、除湿暖房
運転時に第１熱交換器側の経路と第３熱交換器側の経路
の抵抗バランスがとれていないと、冷媒が一方に偏って
流れる恐れがあるが、図６のような構成にすれば、各経
路の抵抗バランスがとれていなくても、それぞれの経路
抵抗に見合った冷媒を供給することができ、冷媒の偏流
がなくなるメリットも有している。

【００３４】尚、図６の構成において、第６開閉弁２７
と膨張弁２１との配列順序、膨張弁２２と逆止弁２９と
の配列順序を逆にしても差し支えないことは言うまでも
ない。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
空調ダクト内に第１及び第２熱交換器を設け、空調ダク
ト外に第３熱交換器を設け、コンプレッサからの熱交換
媒体を第２及び第３熱交換器を介して膨張弁に導き、こ
の膨張弁から第１熱交換器を介してコンプレッサに戻す
ようにしたサイクルに対し、暖房運転時には、コンプレ
ッサからの熱交換媒体を第２熱交換器を介して膨張弁に
導き、この膨張弁から第３熱交換器を介してコンプレッ
サに戻すような経路を選択できるようにしたので、空調
ダクト外からも吸熱することができ、これによって、暖
房効率がよくなり、暖房能力を向上させることができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る車両用空調装置の冷暖房サイク
ルの第１の実施例を示す概略構成図である。

【図２】この発明に係る車両用空調装置の冷暖房サイク
ルの第２の実施例を示す概略構成図である。

【図３】この発明に係る車両用空調装置の冷暖房サイク
ルの第３の実施例を示す概略構成図である。

【図４】この発明に係る車両用空調装置の冷暖房サイク
ルの第４の実施例を示す概略構成図である。

【図５】この発明に係る車両用空調装置の冷暖房サイク
ルの第５の実施例を示す概略構成図である。

【図６】この発明に係る車両用空調装置の冷暖房サイク
ルの第６の実施例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１空調ダクト７第１熱交換器８第２熱交換器９エアミックスドア１１，２１，２２膨張弁１３コンプレッサ１５第３熱交換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンプレッサ及び膨張弁と、空調ダクト
内に配された上流側の第１熱交換器と、エアミックスド
アで通風量が調節され、空調ダクト内に配された下流側
の第２熱交換器と、空調ダクト外に配された第３熱交換
器とを少なくとも有し、前記コンプレッサと膨張弁とを
前記第３熱交換器と第２熱交換器とを介して接続すると
共に、前記膨張弁とコンプレッサとを前記第１熱交換器
を介して接続する経路と、前記コンプレッサと膨張弁と
を前記第２熱交換器を介して接続すると共に、前記膨張
弁とコンプレッサとを前記第３熱交換器を介して接続す
る経路とを備えていることを特徴とする車両用空調装置
の冷暖房サイクル。