JPH0330161Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ヒートポンプにて車輌内の冷暖房を
行なう車輌用空調システムに関するものである。

（従来の技術） 従来、冷暖房が可能な車輌用空調システムとし
て第３図に示すものが知られている。

この車輌用空調システムは、蒸発器３、圧縮機
４、凝縮器５及び膨張弁６からなる冷凍回路を具
備し、該蒸発器３を通路１内に配置するととも
に、エンジン冷却水が循環されるヒータコア７を
通路１内に配置している。

この空調システムで車室内の冷房を行なう場合
には、冷凍回路を作動し、通路１の一端開口から
送風機２によつて取入られた空気を蒸発器３で冷
却し該冷風を車室内に送出している。また、車室
内の暖房を行なう場合には、冷凍回路の作動を停
止し、エンジン冷却水をヒータコア７に循環さ
せ、通路１の一端開口から送風機２によつて取入
られた空気をヒータコア７で加温し該温風を車室
内に送出している。

しかしながら、前述の車輌用空調システムで
は、外気温が低い冬期等においてエンジン運転開
始直後に車室内を暖房しようとしても、エンジン
及び該エンジン冷却水が充分に加熱されていない
ことからヒータコア７において放熱作用が期待で
きず、車室内が暖められるまでに長い時間を要す
るという問題点があつた。

上記の事情に鑑み、エンジン運転開始直後でも
車室内の暖房を迅速に行なえるようにした空調シ
ステムが、特開昭59−38113号公報にて提案され
ている。

この車輌用空調システムは、エンジンで駆動さ
れるコンプレツサ、熱交換器、レシーバー、膨張
弁及び蒸発器によつてヒートポンプを構成する一
方、エンジンの排気管に隣接して空気ダクトを設
け、該空気ダクト及び排気管に夫々連通する回転
式熱交換器を配置し、蒸発器を空気ダクト内の回
転式熱交換器の後流側に配置している。

この車輌用空調システムでは、暖房運転時にコ
ンプレツサから吐出された冷媒を熱交換器、レシ
ーバー、膨張弁及び蒸発器の順で流通させる一
方、回転式熱交換器を回転させて排気ガスの排熱
を蒸発器側に導き、蒸発器における吸熱作用を促
進させている。

この車輌用空調システムでは、エンジン運転開
始直後でもヒートポンプを効果的に作動させて車
室内を迅速に暖めることができる。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、ヒートポンプを使用した従来の
車輌用空調システムでは、排気管と隣接して空気
ダクトを設け、しかもこの空気ダクトと排気管に
亘つて回転式熱交換器を配置する必要があるた
め、特に回転式熱交換器部分の構造が複雑で配設
工事が極めて面倒になるとともに、搭載のために
広いスペースを必要とするという欠点がある。

また、エンジン運転時には常時回転式熱交換器
に排気ガスが接触しており、また回転式熱交換器
を通じて排気ガスが多少なり蒸発器側に流れ込む
ために、長期的な使用によつて回転式熱交換器及
び蒸発器に煤等の異物が付着したり、腐食が発生
して熱交換に支障を生じやすいという欠点があ
る。

本考案は前記問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、エンジン運転開始直後
でも車室内を迅速に暖めることができることは勿
論のこと、簡素な構成で後付け工事に有利であ
り、しかも排気ガスと熱交換される熱交換器に腐
食等を生じることなく長期に亘つて排熱利用の暖
房を良好に行なえるヒートポンプ式車輌用空調シ
ステムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本考案は前記目的を達成するため、エンジンを
駆動源とする圧縮機から吐出された冷媒を４方向
切換え弁を介して室内側熱交換器、膨張弁及び室
外側熱交換器の順に流通させる暖房サイクルと、
圧縮機から吐出された冷媒を４方向切換え弁を介
して室外側熱交換器、膨張弁及び室内側熱交換器
の順に流通させる冷房サイクルとに切換え運転可
能なヒートポンプを具備した車輌用空調システム
において、膨張弁として電気的に開度制御可能な
膨張弁を使用するとともに、エンジンの排気管の
外側に排気ガスの熱を回収する排ガス熱交換器を
付設し、該排ガス熱交換器の冷媒吸入側を切換え
弁を介して室内側熱交換器と膨張弁との接続中点
に連結し、また排ガス熱交換器の冷媒吐出側を室
外側熱交換器と４方向切換え弁との接続中点に連
結している。

（作用） 本考案の車輌用空調システムで冷房を行なう場
合には、４方向切換え弁を冷房の位置に切換えて
圧縮機を作動させる。圧縮機から吐出した冷媒は
４方向切換え弁を介して室外側熱交換器、膨張弁
及び室内側熱交換器の順で流通し、これにより該
室内側熱交換器で吸熱作用が生じて車室内が冷房
される。室外側熱交換器を流通した後の冷媒は圧
縮機に戻る。

一方、暖房を行なう場合には、４方向切換え弁
を暖房の位置に切換えて圧縮機を作動させる。圧
縮機から吐出した冷媒は４方向切換え弁を介して
室内側熱交換器に流通し、これにより該室内側熱
交換器で放熱作用が生じて車室内が暖房される。
室内側熱交換器を流通した後の冷媒は膨張弁及び
室外側熱交換器を流通し、圧縮機に戻る。

また、外気温が低い冬期等においてエンジン運
転開始直後に車室内を暖房する場合には、４方向
切換え弁を暖房の位置に切換えるとともに、膨張
弁の開度を小さくして切換え弁を開いて圧縮機を
作動させる。圧縮機から吐出した冷媒は４方向切
換え弁を介して室内側熱交換器に流通し、これに
より該室内側熱交換器で放熱作用が生じて車室内
が暖房される。室内側熱交換器を流通した後の冷
媒の一部は切換え弁を介して排ガス熱交換器に流
通し、排ガスの排熱によつて加温されて圧縮機に
戻る。また、残りの冷媒は膨張弁及び室外側熱交
換器を流通し、圧縮機に戻る。

（実施例） 第１図は本考案の一実施例を示すもので、１０
は自動車のエンジン、１１はエンジンの排気管、
１２はエンジン１０の冷却水を汲上げるポンプ、
１３はエンジン１０とベルト機構１４により連結
された圧縮機、１５は４方向切換え弁、１６はア
キユームレータ、１７は室内側熱交換器、１８は
室外側熱交換器、１９は室内暖房用のヒータコ
ア、２０は排ガス熱交換器、２１は膨張弁、２２
は切換え弁である。

４方向切換え弁１５の第１の冷媒流通口１５ａ
は圧縮機１３の吐出側に、第２の冷媒流通口１５
ｂはアキユームレータ１６の吸入側に、第３の冷
媒流通口１５ｃは室内側熱交換器１７の一端側
に、第４の冷媒流通口１５ｄは室外側熱交換器１
６の一端側に夫々連結されている。また、アキユ
ームレータ１６の吐出側は圧縮機１３の吸入側
に、室内側熱交換器１７の他端は、コントローラ
２１ａによつて開度が制御される膨張弁２１を介
して室外側熱交換器１８の他端に夫々連結されて
いる。

本実施例では上記の圧縮機１３、４方向切換え
弁１５、アキユームレータ１６、室内側熱交換器
１７、室外側熱交換器１８及び膨張弁２１により
空調用のヒートポンプが構成されている。

上記の排ガス熱交換器２０は第２図にも示すよ
うに、両側にリング状の側板を有する横長の外筒
２０ａと、該外筒２０ａと所定間隔をおいて内側
に配置された内筒２０ｂと、該内筒２０ｂと所定
間隔をおいて内側に位置する排気流通管２０ｃと
からなる。また、外筒２０ａの外周面の一部には
冷媒流入管２０ｄと冷媒流出管２０ｅが夫々設け
られ、該冷媒流入管２０ｄは常閉の切換え弁２２
を介して室内側熱交換器１７と膨張弁２１との接
続中点に連結され、また冷媒流出管２０ｅは冷媒
流出管２０ｅ側への冷媒の逆流を規制する逆止弁
２３を介して４方向切換え弁１５の第４の冷媒流
通口１５ｄと室外側熱交換器１８との接続中点に
連結されている。更に、内筒２０ｂの各端面は外
筒２０ａの側板の内周面に密閉して取付け、その
内部には耐熱性及び熱伝導率が良く、且つ比重及
び熱膨張率の小さいオイルが充填されている。更
にまた、排気流通管２０ｃの長手方向中央寄りに
は複数のリング状の熱交換フイン２０ｆが設けら
れ、その両端は内筒２０ｂの端面を貫いてフレア
ナツト２０ｇを介して排気管１１間に連結されて
いる。

上記のポンプ１２の吐出側及び吸込側はヒータ
コア１９に夫々接続され、前記エンジン１０の冷
却水をヒータコア９に循環できるようになつてい
る。

尚、２４は車室内外の空気を室内側熱交換器１
７及びヒータコア１９に送風し車室内に熱交換空
気を送風する送風機である。

前述の車輌用空調システムで車室内の冷房を行
なう場合には、４方向切換え弁１５を冷房の位置
に切換え、第１の冷媒流通口１５ａと第４の冷媒
流通口１５ｄを接続し、また第２の冷媒流通口１
５ｂと第３の冷媒流通口１５ｃを接続した状態で
エンジン１０を介して圧縮機１３を作動させる。

この圧縮機１３の作動によつて、該圧縮機１３
から吐出した冷媒は実線の矢印で示すように、４
方向切換え弁１５を介して室外側熱交換器１８、
膨張弁２１及び室内側熱交換器１７の順で流通
し、これにより該室内側熱交換器１７で吸熱作用
が生じて車室内が冷房される。室内側熱交換器１
７を流通した後の冷媒は、アキユームレータ１６
を介して圧縮機１３に戻る。

一方、同空調システムで車室内の暖房を行なう
場合には、４方向切換え弁１５を暖房の位置に切
換え、第１の冷媒流通口１５ａと第３の冷媒流通
口１５ｃを接続し、また第２の冷媒流通口１５ａ
と第４の冷媒流通口１５ｄを接続した状態でエン
ジン１０を介して圧縮機１３を作動させる。

この圧縮機１３の作動によつて、該圧縮機１３
から吐出された冷媒は一点鎖線の矢印で示すよう
に、４方向切換え弁１５を介して室内側熱交換器
１７に流通し、これにより該室内側熱交換器１７
で放熱作用が生じて車室内が暖房される。室内側
熱交換器１７を流通した後の冷媒は、膨張弁２１
及び室外側熱交換器１８を流通し、アキユームレ
ータ１６を介して圧縮機１３に戻る。

また、外気温が低い冬期等においてエンジン運
転開始直後に車室内を暖房する場合には、４方向
切換え弁１５を上記と同様に暖房の位置に切換え
るとともに、膨張弁２１の開度を小さくして切換
え弁２２を開いて圧縮機を作動させる。圧縮機１
３から吐出した冷媒は４方向切換え弁１５を介し
て室内側熱交換器１７に流通し、これにより該室
内側熱交換器１７で放熱作用が生じて車室内が暖
房される。室内側熱交換器１７を流通した後の冷
媒の一部は２点鎖線の矢印で示すように切換え弁
２２を介して排ガス熱交換器２０に流通し、排ガ
スの排熱によつて加温された後に、アキユームレ
ータ１６を介して圧縮機１３に戻る。また、残り
の冷媒は膨張弁２１及び室外側熱交換器１８を流
通し、アキユームレータ１６を介して圧縮機１３
に戻る。

即ち、前述の車輌用空調システムでは、膨張弁
２１の開度を小さくして切換え弁２２を開くこと
によつて、室内側熱交換器１７を通過した後の冷
媒の一部を排ガス熱交換器２０に流通させ、排気
ガスの排熱を利用して加温することができるの
で、外気温が低い冬期等において室外側熱交換器
１８で充分な吸熱作用（冷媒の蒸発作用）が期待
できず、またエンジン運転開始直後で冷却水の循
環によつても暖房が期待できない場合でも、放熱
後の冷媒に充分な熱を吸収せさてヒートポンプを
効果的に作動させ、暖房を迅速に行なうことが可
能である。

また、前述の車輌用空調システムでは、ヒート
ポンプとは別にヒータコア１９を設けてあるの
で、エンジン１０の運転によつてエンジン冷却水
の温度が暖房に利用できるまで上昇している場合
には、ヒートポンプの作動を停止し、ポンプ１２
を作動してエンジン１０の冷却水をヒータコア１
９に循環させることによつても車室内の暖房を行
なうことも可能である。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、下記のよ
うな効果を得ることができる。

４方向切換え弁の簡単な切換え操作によつ
て、室内側熱交換器で選択的に吸熱作用と放熱
作用を生じさせ、車室内の冷房と暖房を適宜行
なうことができる。

外気温が低い冬期等においてエンジン運転開
始直後に車室内を暖房する場合でも、膨張弁の
開度を小さくして切換え弁を開くことによつ
て、室内側熱交換器を通過した後の冷媒の一部
を排ガス熱交換器に流通させて、該冷媒を排気
ガスの排熱を利用して加温することができるの
で、放熱後の冷媒に充分な熱を吸収させてヒー
トポンプを効果的に作動させ、暖房を迅速に行
なうことができる。

構成が簡素であるのでシステム自体を安価に
構成することができることに加え、切換え弁と
排ガス熱交換器等を既存のヒートポンプに接続
することで同空調システムを構成することがで
きるので、後付け工事等に有利で汎用性が高
い。

室内側熱交換器及び排ガス熱交換器に排気ガ
スが直接接触することがないので、これらに腐
食等を生じることがなく、長期に亘つて排熱利
用の冷却水を良好に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の一実施例を示すも
ので、第１図はヒートポンプ式車輌用空調システ
ムの配管図、第２図は排ガス熱交換器の一部省略
断面斜視図、第３図は従来の車輌用空調システム
の構成図である。 図中、１０……エンジン、１１……排気管、１
３……圧縮機、１５……４方向切換え弁、１７…
…室内側熱交換器、１８……室外側熱交換器、２
０……排ガス熱交換器、２１……膨張弁、２２…
…切換え弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 エンジンを駆動源とする圧縮機から吐出された
   冷媒を４方向切換え弁を介して室内側熱交換器、
   膨張弁及び室外側熱交換器の順に流通させる暖房
   サイクルと、圧縮機から吐出された冷媒を４方向
   切換え弁を介して室外側熱交換器、膨張弁及び室
   内側熱交換器の順に流通させる冷房サイクルとに
   切換え運転可能なヒートポンプを具備した車輌用
   空調システムにおいて、 膨張弁として電気的に開度制御可能な膨張弁を
   使用するとともに、 エンジンの排気管の外側に排気ガスの熱を回収
   する排ガス熱交換器を付設し、 該排ガス熱交換器の冷媒吸入側を切換え弁を介
   して室内側熱交換器と膨張弁との接続中点に連結
   し、 また排ガス熱交換器の冷媒吐出側を室外側熱交
   換器と４方向切換え弁との接続中点に連結した、 ことを特徴とするヒートポンプ式車輌用空調シス
   テム。