JPH0711405U - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房時でも除湿が可能なヒートポンプ式の自
動車用空気調和装置を提供すること。 【構成】 車室外に熱交換器１０が設置されるととも
に、車室内への空調風を形成するユニット１５内に熱交
換器１７が設置され、熱交換器１０と熱交換器１７とを
接続する循環経路内に流通させる冷媒の循環方向を切り
換えることによって車室内の冷暖房を行うヒートポンプ
式の自動車用空気調和装置において、ユニット１５内に
熱交換器３０を設置する一方、この熱交換器３０を熱交
換器３０が前記冷媒の循環方向に拘らずエバポレータと
して機能するように前記循環経路に接続した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ヒートポンプ式の自動車用空気調和装置において、暖房時の除湿機 能を持つ自動車用空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在、電気自動車の開発が盛んになりつつあるが、電気自動車は当然のことな がら従来の自動車とは異なりエンジンやその冷却水を有しないために、その車室 内の空調装置には従来とは異なったタイプのものを搭載する必要がある。

【０００３】 現在ではこの種の自動車に搭載する空調装置としてはヒートポンプ式の自動車 用空気調和装置が有望視されている。この種の自動車用空気調和装置は概略図６ に示すように構成されている。

【０００４】 エンジンルーム内には冷媒の流れる方向に応じて放熱あるいは吸熱を行う室外 熱交換器１０が配設されている。一方、空調風を生成する空調ユニット１５内に は冷媒の流れる方向に応じてエバポレータあるいはコンデンサとして機能する室 内熱交換器１７が設けられている。これらの熱交換器１０，１７はコンプレッサ １８及び４方弁１９を介して配管２０によって相互に接続されている。

【０００５】 この空調装置を暖房装置として機能させる場合には、４方弁１９を図示のよう に切り換えて冷媒を図示実線で示されている方向に流す。このように冷媒を流す と、室内熱交換器１７はコンデンサとして機能するようになり、ファン２２によ って送風される空気を温風に変えて車室内に吹き出すようになる。室内熱交換器 １７によって気体から液体に変わった冷媒は、逆止弁２３及び膨張弁２４を通っ て室外熱交換器１０に導入され、ここで吸熱されて再び気体に戻される。このと き室外熱交換器１０はエバポレータとして機能することになるが、この際の熱交 換はファン２５によって促進される。室外熱交換器１０によって気体に戻された 冷媒は４方弁１９によってコンプレッサ１８の吸入口に導かれ、ここで圧縮され て室内熱交換器１７に供給される。以上のようなサイクルを繰り返すことによっ て車室内の暖房が行われることになる。

【０００６】 一方、この空調装置を冷房装置として機能させる場合には、４方弁１９を切り 換えて、冷媒が図示実線方向とは逆の方向に流れるようにする。このようにした 場合には、室外熱交換器１０がコンデンサとして、また室内熱交換器１７がエバ ポレータとしてそれぞれ機能するようになる。尚、膨張弁２４と膨張弁２６とは 冷暖房が効率良く行えるように調整されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このように構成されている従来のヒートポンプ式の自動車用空 気調和装置にあっては、確かに冷暖房を行うことはできるものの、暖房時には除 湿をすることができないという問題がある。この種の空調装置で自動車の車室内 を煖房すると、湿度調整をすることができなくなってしまうために、窓曇りの発 生する可能性が非常に高くなってしまう。これでは安全上の問題を内在させるこ とになるし、空調フィーリング上でも問題となる。

【０００８】 本考案はこのような従来の問題点を解消するためになされたものであり、暖房 時でも除湿機能を備えた自動車用空気調和装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、車室外に第１の熱交換器が設置されると ともに、車室内への空調風を形成するユニット内に第２の熱交換器が設置され、 当該第１の熱交換器と当該第２の熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる 冷媒の循環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行うヒートポンプ式 の自動車用空気調和装置において、前記ユニット内に第３の熱交換器を設置する 一方、当該第３の熱交換器を、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循環方向に拘ら ずエバポレータとして機能するように、前記循環経路に接続したことを特徴とす るものである。

【００１０】 また、前記第３の熱交換器を前記循環経路に接続する接続管の途中に、当該接 続管を流通する冷媒の量を調整する調整弁を設けたことを特徴とするものである 。

【００１１】

【作用】

このように構成した本考案にあっては、ユニット内に第３の熱交換器を設置す る一方、当該第３の熱交換器を、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循環方向に拘 らずエバポレータとして機能するように、前記循環経路に接続しているので、暖 房装置として機能させている場合でも第３の熱交換器によって車室内の除湿が行 われるようになる。

【００１２】 また、第３の熱交換器を前記循環経路に接続する接続管の途中に、当該接続管 を流通する冷媒の量を調整する調整弁を設けたことで、この調整弁を適度に調整 することによって暖房能力の低下をある程度抑えつつ車室内の除湿が行えるよう になる。

【００１３】

【実施例】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる 自動車用空気調和装置の概略構成を示す図である。図１に示したものは、図６に 示した従来の自動車用空気調和装置に空調ユニット１５内に設けた第３の熱交換 器を常時エバポレータとして機能するように循環経路に接続した構成となってい る点で大きく相違する。

【００１４】 第１の熱交換器である室外熱交換器１０は、エンジンルーム内に配設されてい る。一方、空調風を生成する空調ユニット１５内には、冷媒の流れる方向に応じ てエバポレータあるいはコンデンサとして機能する第２の熱交換器である室内熱 交換器１７と、常時エバポレータとして機能させる第３の熱交換器である室内熱 交換器３０とが設けられている。これらの熱交換器１０，１７はコンプレッサ１ ８及び４方弁１９を介して配管２０によって相互に接続されている。また、コン プレッサ１８の吸入側と室内熱交換器１７に接続されている逆止弁２３には、バ ルブ２６を介して室内熱交換器３０が接続され、この熱交換器３０には冷媒を図 示矢印方向にのみ流れるようにしてある。

【００１５】 この空調装置を暖房装置として機能させる場合には、４方弁１９を図示のよう に切り換えて冷媒を図示実線で示されている方向に流す。このように冷媒を流す と、室内熱交換器１７はコンデンサとして機能するようになり、ファン２２によ って送風される空気を温風に変えて車室内に吹き出すようになる。一方、配管２ ０を通って室内熱交換器１０に戻る冷媒の一部は配管３２に導入され、膨張弁２ ６を介して室内熱交換器３０でふたたび気化されてコンプレッッサ１８に吸入さ れる。このときには室内熱交換器３０はエバポレータとして機能することになる が、これによってファン２２によって送風される空気中に含まれている水分が凝 縮水として取り出されて車室内の除湿が行われることになる。したがって、ファ ン２２によって送風される空気は室内熱交換器３０を通過するときに一旦冷やさ れて除湿され、その後室内熱交換器１７を通過するときに所望の温度の温風にさ れて車室内に吹き出されることになる。

【００１６】 室内熱交換器１７によって気体から液体に変わった冷媒は、逆止弁２３及び膨 張弁２４を通って室外熱交換器１０に導入され、ここで吸熱されて再び気体に戻 される。このとき室外熱交換器１０はエバポレータとして機能することになるが 、この際の熱交換はファン２５によって促進される。室外熱交換器１０によって 気体に戻された冷媒は４方弁１９によってコンプレッサ１８の吸入口に導かれ、 ここで圧縮されて室内熱交換器１７に供給される。以上のようなサイクルを繰り 返すことによって車室内の暖房が行われることになる。この場合の暖房能力の調 整は膨張弁２４によって行われ、一方、除湿能力の調整は膨張弁２６によって行 われる。

【００１７】 一方、この空調装置を冷房装置として機能させる場合には、４方弁１９を切り 換えて、冷媒が図示点線方向に流れるようにする。このようにした場合には、室 外熱交換器１０がコンデンサとして、また室内熱交換器３０がエバポレータとし てそれぞれ機能するようになる。このときには逆止弁２３の作用によって室内熱 交換器１７には冷媒は流れなくなる。この場合の冷房能力の調整は膨張弁２６の 動作によって決定される。

【００１８】 上記の膨張弁２４と膨張弁２６との設定は除湿能力が必要最小限となるように して暖房能力の低下ができるだけ抑えられるようにしてある。つまり、室内熱交 換器３０は冷房時に要求される熱負荷に十分対処できるような容量のものが選定 されているわけであるが、暖房時の除湿に冷房時と同様の条件でこの室内熱交換 器３０に冷媒が流れてしまうと除湿能力大きすぎてかえって不具合を生じてしま うので、冷房時には最大能力が得られるように、また、暖房時には必要最小限の 除湿能力が得られるように、また、室内熱交換器１７は暖房時に最大の暖房能力 が得られるように両膨張弁２４、２６の設定が行われている。

【００１９】 図２は、本考案にかかる自動車用空気調和装置の他の実施例を示す図である。 この実施例にかかるものは、室内熱交換器３０からコンプレッサ１８に至る経路 途中に絞り弁３５を設けたものである。このように絞り弁３５を設けることによ って、室外熱交換器１０と室内熱交換器３０との間で所定の圧力差を得ることが できるようになる。

【００２０】 つまり、通常ならば室外熱交換器１０と室内熱交換器３０とは当然のことなが ら雰囲気温度の相違による蒸発圧力に差が生じるが、第１図に示したように、室 内熱交換器３０からコンプレッサ１８に至る経路を直接接続した場合には、この 差が平均化されることとなる。このために、室外熱交換器１０の圧力及び温度が 上昇し、外気からの吸熱が困難になったり、逆に室内熱交換器３０の圧力及び温 度が低下して必要以上の冷力を発生させてしまう。また、両熱交換器１０，３０ において異なる蒸発圧力が影響し合うために、外気温の変化などに対してハンチ ング等の現象がおきる恐れがあるなどの不具合を解消できるようになる。

【００２１】 このような構成の自動車用空気調和装置の動作状態をモリエル線図上に表わせ ば図３のように示すことができる。この図を見れば明らかなように、各熱交換器 １０，１７，３０間で適度な圧力差が生じている。すなわち、室外熱交換器１０ の圧力は低下し、室内熱交換器３０の圧力はやや高くなっている。なお、この自 動車用空気調和装置を冷房装置として機能させる場合には、絞り弁３５は全開に なるようにして通路抵抗をできるだけ少なくするようにする。このようにしない と冷房の能力が低下してしまうからである。

【００２２】 図４は、図２の絞り弁３５に代えて低圧エゼクタ４０を使用したものである。 このような構成としても、前述した不具合は絞り弁３５の場合と同様に解消する ことができるようになる。

【００２３】 この場合のモリエル線図は図３とほぼ同様な図５に示すようなものになるが、 低圧エゼクタ４０を使用した場合には、この低圧エゼクタ４０自体がその内部で 圧縮作用を有しているために、図示のようにコンプレッサ１８の圧縮作用を補助 する機能を有しているので、コンプレッサの消費電力を低減できるという効果が ある。

【００２４】 以上のように本実施例によれば、このヒートポンプ式の自動車用空気調和装置 を暖房装置として機能させる場合に、エバポレータとして機能する室内熱交換器 ３０を設けてあるので、車室内の除湿暖房をすることが可能となる。また、この ときの除湿能力は２つの膨張弁２４，２６の作用によって必要最小限となるよう に調整されているので、暖房能力の低下を最小限に抑えることができることにな る。

【００２５】 また、絞り弁により両熱交換器の圧力制御が可能となるために、室外熱交換器 は外気からの吸熱が効率良く行われるような低温低圧状態が実現でき、一方、室 内熱交換器は除湿に最適な圧力、温度が実現できる。そして、両熱交換器におい て圧力差を雰囲気温度に合わせ得るために、ハンチング等の発生を解消すること ができるようになる。

【００２６】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、車室外に第１の熱交換器が設置されるとと もに、車室内への空調風を形成するユニット内に第２の熱交換器が設置され、当 該第１の熱交換器と当該第２の熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる冷 媒の循環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行うヒートポンプ式の 自動車用空気調和装置において、前記ユニット内に第３の熱交換器を設置する一 方、当該第３の熱交換器を、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循環方向に拘らず エバポレータとして機能するように、前記循環経路に接続したので、車室内の除 湿暖房を行うことができるようになる。

【００２７】 また、上記第３の熱交換器を前記循環経路に接続する接続管の途中に、当該接 続管を流通する冷媒の量を調整する調整弁を設けたので、暖房能力の低下を最小 限に抑えることができることになる。また、当該調整弁により第１及び第３の両 熱交換器の圧力制御が可能となるために、ハンチング等の発生を解消することが できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の自動車用空気調和装置の概略構成図で
ある。

【図２】本考案の自動車用空気調和装置の第２の実施例
を示す概略構成図である。

【図３】図２に示した装置のモリエル線図である。

【図４】本考案の自動車用空気調和装置の第３の実施例
を示す概略構成図である。

【図５】図４に示した装置のモリエル線図である。

【図６】従来の自動車用空気調和装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１０…室外熱交換器（第１の熱交換器） １７…室内熱交換器（第２の熱交換器） ２０…配管 ２３、２７…逆止弁 ２４、２６…膨張弁 ３０…室内熱交換器（第３の熱交換器） ３５…絞り弁（調整弁） ４０…低圧エグゼクタ（調整弁）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車室外に第１の熱交換器が設置されるとと
   もに、車室内への空調風を形成するユニット内に第２の
   熱交換器が設置され、当該第１の熱交換器と当該第２の
   熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる冷媒の循
   環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行う
   ヒートポンプ式の自動車用空気調和装置において、 前記ユニット内に第３の熱交換器を設置する一方、当該
   第３の熱交換器を、前記第３の熱交換器が前記冷媒の循
   環方向に拘らずエバポレータとして機能するように、前
   記循環経路に接続したことを特徴とする自動車用空気調
   和装置。
2. 【請求項２】前記第３の熱交換器を前記循環経路に接続
   する接続管の途中に、当該接続管を流通する冷媒の量を
   調整する調整弁を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の自動車用空気調和装置。