JPS6035619A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用ヒートポンプ式冷暖房装置とエンジン冷
却水を利用した温水ヒータとを組合−げた車両用空調装
置に関する。

従来の自動車′における暖房装置は、エンジン冷却水（
温水）を利用するいわゆる温水ヒータが一般的である。

しかし冬期等のエンジン始動時ζ二４：１、冷却水が十
分温まるまで時間がかかり、温水ヒータではずばやい暖
房効果が得られない。また、ディーゼルエンジン車にお
いては、厳寒特に冷却水の温度が十分に上昇せず、温水
ヒータの暖房能力が不足する場合がある。

そのため温水ヒータを使用する代わりに、自動車用冷却
装置の冷凍サイクルをヒートポンプサイクルに切換え、
車室外熱交換器で外気より汲み上げた熱を車室内熱交換
器で放熱するヒートポンプ式冷暖房装置（以下ヒートポ
ンプとする）が知られている。

しかし、ヒートポンプでは、外気温が低いと、室外熱交
換器は十分な熱を汲み上げることができず、十分な暖房
感が得られないという問題があった。

ところで、本発明者らが研究したところによると、エン
ジン冷却水温は暖房に必要な温度まで上昇しないときで
も、尋人外気温度よりは高いため、まずこの尋人外気を
温水ヒータのヒータコアで若干加熱した後、ヒートポン
プの室内熱交換器に導びけば、エンジン始動時において
も即効的にしかも十分な暖房感が得られることを見い出
した。

ところが、従来の自動車用空調装置では、除湿暖房、あ
るいは細かい温度コントロールの目的のため、空気の流
れに対し温水ヒータ用のヒータコアは、冷房時に冷媒を
蒸発させて周囲空気を冷却する蒸発器（ヒーしポンプサ
イクルには凝縮器として作用する室内熱交換器）の下流
に設置されているため、前述の温水式とヒートポンプの
併用は非常に困難である。

そこで本発明は、上記点に鑑み、冷房時あるいは除湿時
においては従来の冷房装置としての機能を損なわず、暖
房時には、温水ヒータとヒートポンプを組合せることに
より、暖房の立上がりを一層向上させるとともに、暖房
能力の増強した車両用空調装置を提供することを目的と
する。

以下本発明を図に示す実施冷によって説明する。

第１図において、圧縮機１は図示しないエンジンの駆動
力を電磁クラッチ２を介して受＋３、冷媒を圧縮するよ
うになっている。圧縮機１の吸入側はアキュムレータ６
に接続され、圧１１ｉＩＭ！Ａｌの吐出側、および室内
熱交換器４、室外熱交換器５、アキュムレータ６は四方
弁３に接続されており、冷房運転時は四方弁３を実線の
ように切換え、暖房運転時は点線のように切換えて冷媒
の流れを変えるようになっている。

室外熱交換器５は、車のエンジンルーム内の図示しない
ラジェータの前方に取付けられラジェータフアンマによ
って周囲空気を強制送風されるようになっている。また
、この他に室外熱交換器５の熱源として、エンジン冷却
水、排気ガスを利用してもよい。

熱交換器４と熱交換器５の間の冷却配管には、ｌ：Ａ圧
装置としてのキャピラリチューブ８．９が設りられ、キ
ャピラリチューブ９には逆止弁１ｏが並列に接続されて
いる。したがっ゛乙実線の矢印で示す如くヒートポンプ
を冷房に使用するときは、逆止弁ｌＯが開き、キャピラ
リデユープ８のみが減圧装置とし゛Ｃ作用し、暖房に使
用するときは、逆止弁１０が閉じるためキャピラリデユ
ープ８と９とが直列接続される。すなわち暖房運転の方
が循環冷媒流量が少ない分キャピラリチューブ３５を追
加して抵抗を大きくしている。

一方、本実施例の空調装置の通風ダクト１１の上流部に
は、吸気口１１．ａから導入した空気を下流に送風する
送風機１２が配設され、送風機１２下流部の通風ダクト
１１内部は、仕切壁１５によって第１通路１４と第２通
路１６に仕切られている。第１通路側には、自動車エン
ジンの冷却水を熱源とし周囲空気を加熱するヒータコア
１３と前記室内熱交換器４が連絡通路１７を間にはさん
で配設されている。この連絡通路１７には、ヒータコア
１３によって加熱された空気の温度を感知する温度セン
サ２０が設置されている。仕切壁１５の第１通路１４側
には、ｍ１通路１４の上流部と連絡通路１７の間を回動
する第１ダンパ１８が設けられ、ヒートポンプ運転を行
なわない時には第１図の点線位置に、またヒートポンプ
運転時には実線のように切換えられるよ２うになってい
る。第１通路１４の室内熱交換器４の下流部１４ａは、
開口部２１によって混合室１９に連通しＣいる。

開口部２１には第２ダンパ２２が設けられ混合室１９と
連絡通路１７を通る風量割合を可変できるようになっ°
Ｃいる。上記室内熱交換器４の吹出側には、吹出口温度
を感知するための温度センサ５Ｉが取付けられている。

一方、仕切壁１５には第２通路１９と混合室１９を連通
ずる開口部１５ａが設けられ、開口部１５ａには第３ダ
ンパ２３が第１ダンパ１８と連動し′ζ０１１０部１５
ａを開閉するように設けられている。すなわち上記第１
ダンパ１８、第２ダンパ２２はエンジンの吸気圧を負圧
源とするダイヤフラム６０によって駆動される。負圧の
導入は電磁弁４Ｇの切換えによって行なわれる。

混合室１９の下流には温風吹出口２４と冷風吹出口２５
が開口され、吹出口切換ダンパ２６によって開閉される
ようになっている。温風吹出口２４は図示しない車室の
下方吹出口に連通し、温風を乗員の足元に向けて吹出す
ようになっている。

温風吹出口２４の下流の通風ダクト１１の途中には、温
風をフロントガラスに導いて除霜を行なうデフロスタ吹
出口２７が開口され、デフロスタダンパ２８によって開
閉されるようになっている。

第２図は、上記空調装置ユニットの車室内取付場所を具
体的に示した概念図であり、車両計器盤５０の中央部内
側に、上記空調ダクト１．１内に室内熱交換器４とヒー
タコア１３を上下２段に収納した空調ユニット７０が収
納されている。

上記第１ダンパ１８、第２ダンパ２２、第３ダンパ２３
、吹出口切換ダンパ２Ｇ、デフロスタダンパ２７は、自
動車運転席のダッシュパネルに設りられた第３図に示す
本空調装置の制御盤２９のモード切換レバー３０、温度
コントロールレバー　−−３１、ヒートポンプ作動スイ
ッチ３２に連動し“Ｃ作動するようになっている。

制御盤２９のエアコンスイッチ３１は、圧ｍ機１を作動
させるスイッチであり、ヒートボンブスイッチ３２は四
方弁３を第１図の点線位置に切換え、ヒートポンプ運転
を行なうものである。そ−ド切換レバー３０は、冷房ま
たは換気を行なう■ＥＮＴ（ベント）、乗員の頭寒足熱
空調を行なうＢ　Ｉ　ＬＥＶＥＬ　（パイレベル）、温
水ヒータニよる暖房を行なうＨＥＡＴ（ヒート）、除霜
用のＤＥＩ？（デフ）の５つのモードに切換可能となっ
ており、温度コントロールレバー３１は、ｃｏＯＬ（最
大冷房）からＷＡＲＭ（最大暖房）まで連続して切換可
能となっている。

上記制御盤２９の各スイッチ、レバーの切換に応じた、
上記各種レバーの位置を次表に示１゛。

（以下余白） 第４図は、本実流冷の電気回路を示し、この電気回路は
、この制御機構は、室内器４の風下の空気温度を検出す
るためのサーミスタなど温度により電気抵抗値が変化す
る温度センサ５１、温水ヒータ１３の暖房能力の検出機
構でありヒータコアの風下の空気温度を検出するための
ヒータコアの吹１１目」に取付けられたバイメタルスイ
ッチからなる温度センサ２０、電磁スイッチであるニア
コンス・イソチ３１、同じく電源スィッチであるヒート
ポンプスイッチ３２、これらセンサおよびスイッチの出
力を人力とする電子制御回路５０、および電子制御回路
５０の出力により制御される前記電磁クラッチ２、四方
弁３、ダイヤフラム６０を作動させるための前記電磁弁
４６からなる。

電子制御回路５０は第４図に示す如く比較器５６、その
出力回路に挿入された増幅素子５７およびリレー５８、
比較器５６の入力回路に挿入されブリッジ回路を形成す
る抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４および抵抗Ｒ１とＲ２と
の中間点と電源との間に抵抗Ｒ１と並列した接続された
リレー５９とからなる。

エアコンスイッチ３１がＯＮされたときは、この車両用
空気調和装置では室内器４の風下の空気温度をセンサ５
１で検出し、室内器４の風下温度がたとえば３℃以下な
ら比較器５６はローレベルの出力を生じ、増幅素子５−
７の導通−を停止させてリレー５８をＯＦＦさせ電磁ク
ラッチ２への通電を非通電して圧縮機１の駆動を停止し
、３°Ｃより高温なら比較器５６の出力をハイレベルに
反転させ増幅素子５７を導通させてリレー５８をＯＮさ
セミ磁りラッチ２への通電を行ない圧縮機１を駆動させ
るようブリッジ回路の各抵抗の抵抗値および温度センサ
５１の抵抗値が設定されている。ヒートポンプスイッチ
３２をＯＮすると、リレー５９に通電され抵抗Ｒ１が短
絡されるため、電磁クラッチ２は温度が５５℃以下でＯ
ＮＬ、６０℃を超えるとＯＦＦになるようにブリッジ温
度センサ５１の抵抗値が設定されている。ヒータコア１
３の吹き出し空気温度を検出するバイメタルスイッチで
ある温度センサ２０は５５℃以」二で開放し、５０℃で
再び閉じるよう設定してあリヒートポンプスイッチ３２
と直列接続され°Ｃいる。また電磁弁４６、および四方
弁３もそれぞれヒートポンプスイッチ３２と直列接続さ
れ、電磁弁４６は通電時にダイヤフラム６０にエンジン
の吸気負圧を導き第１ダンパ１８と第２ダンパ２３を第
１図の実線位置に切換えるようになっている。

次に上記構成における本実施例の作動につぃ゛Ｃ説明す
る。

まず、本空調装置を冷房運転する際は、制御盤２９のエ
アコンスイッチ３１を投入すると四方弁３は第１図の実
線状態で、電磁クラッチ２は通電され゛Ｃ圧縮機ｌを駆
動し、圧縮１３１１で圧縮されたガス冷媒は、室外熱交
換器５に送られラジェータフアンマにより冷却され液冷
媒となり、キャピラリデユープ８で減圧され、室内熱交
換器４で蒸発させられる。ずなわら、室内熱交換器４は
蒸発器として作用し周囲空気を冷却する。

このとき例えばモード切換レバー３ｏをベントの位置に
、また温度コントロールレバー３Ｉを最大冷房位置に切
換えていると、上述の表に示す通り、また第５図に示す
如く、第１ダンパ１８および第２ダンパ２２は第１通路
１４を開通させており、第３ダンパ２３は開口部１５ａ
を閉じ、吹出口切換ダンパ２６は温風吹出口２４を閉じ
る。

したがって、矢印Ａで示す如く送風機１２によって第１
通路１４内に導入された空気は、室内熱交換機４によっ
て冷却され、混合室１９を通過し、冷風吹出口２５を通
って上方吹出口より車室内に吹出される。

また、例えば、温度コントロールレバー３１を中間位置
に切換えると第２ダンパは点線で示す位置２２ｂに回動
し、吹出口切換ダンパ２６は、点線位置２６ｃに回動す
る。その結果室内熱交換器４で冷却除湿された空気の一
部は、矢印Ｉ３で示すようにヒータコア１３を通過する
際再加熱されるため、除湿暖房が可能となる。

」二記のようにヒートポンプ運転を行なわないときは、
モード切換レバー３ｏ、温度コントロールレバー３１を
適宜切換えることにより、上記表に示ずごとく各種ダン
パを回動さ−υて温度コントロールが可能となる。

次に、ヒートポンプスイッチ３２をオンすると四方弁３
は第１図の点線位置に切換ねり、圧縮機１が作動し圧縮
機１によって圧縮されたガス冷媒は冷房運転とは逆に室
内熱交換器４で凝縮され液冷媒となる。このとき、室内
熱交換器４は、凝縮熱を放出して周囲空気を温める。

一方、ヒーＩ・ボンブスイッヂ３２のオンと同時に、電
磁弁４６は通電されてダイヤフラム６ｏにエンジンの吸
気負圧を導き、第１ダンパ１８は、第１通路１４を閉じ
る位置１８ａに、第２ダンパ２３は、第２通路１６を開
通させる位置２３ｂに回動する。このとき温度コントロ
ールレバー３１を最大暖房位置３１ｂにすると第３ダン
パ２２は冷房時の最大冷房位Ｂ　２２　ａに切換ねる。

したがっ゛（、送風機１２によっ”Ｃ導入された冷風は
、エンジン冷却水が充分上昇しなくても周囲空気温度よ
りは高いため、矢印Ｃに示すようにヒータコア１３を通
過Ｊる際に若干加熱された後、室内熱交換器４によって
加熱され温風となって温風吹出口２４を通って下方吹出
口より、乗員の足元に向けて温風が吹出す。したがって
、ヒータコア１３を通過させない場合に比べて暖房能力
が向上する。

ここで、エンジン冷却水温度が充分上昇してヒータコア
１３の風下の空気温度が温水ヒータのみにより十分な暖
房の効果が得られるのに必要な５５℃になると温度セン
サ２０が開きこれによって四方弁３は実線の如く切換わ
ると同時に圧縮機１は作動を停止する。

また、第１ダンパ１８は、第１通路１４を開通させるよ
うに切換わり、ｆｆ１２ダンパ２２は温度コントロール
レバー３１の位置に応じた位置に切換ねり、第３ダンパ
２３は仕切板１５の開口部１５ａを閉じる。したがって
、送風機２より送風された空気は第１通路内１４に導入
され、室内熱交換機４を通過し、連絡通路１７を通り、
ヒータコア１３によって加熱されるようになっている。

上記のように、ヒートポンプ運転をするときは第２通路
１６側から空気を導入し、ヒートポンプ運転をしないと
きは、第１通路１４側から空気を導入するように第１ダ
ンパ１８、第２ダンパ２２、第３ダンパ２３を切換え、
ヒータコア１３を通過する空気の流れ方向を逆転させて
いるため、ヒートポンプ運転をするときは、ヒータコア
１３での補助暖房が可能である。また、ヒートポンプ運
転をしないときは、室内熱交換器４で冷却除湿した後、
ヒータコアで再加熱が可能であり、細かい空調制御が可
能である。

上記の実施例において、温水ヒータの暖房能力検出機構
として温度センサ２ｏをヒータコア１３の風下側に設４
）でいるが、この検出器は温水ヒータのエンジン冷却水
中に設けてもよい。

また、ヒートポンプ機構としては、上記のようなアキュ
ムレータ６とキャピラリー８．９を組み合わせたサイク
ルの他に、レシーバと温度差動式ｔｉｌｔ張ブ「を組み
合わせたものでも本発明は同様に適用できない。

以上述べたように、本発明は、ヒートポンプと温水ヒー
タを備えた車両の空調装置において、ヒートポンプ運転
時には、第１通路から導入した空気を一旦ヒータコアを
通過させて補助加熱し、室内熱交換器で温風にするよう
にしているため、温水ヒータの冷却水温度をヒートポン
プの暖房能力の増大に利用でき、寒冷地における冷間始
動時の暖房の立上がりを一層向上できるとともに温水ピ
ークの暖房能力が十分増大するまでの間の暖房効果が増
強できる。

また、ヒー！・ポンプ運転を行なわないで車室内の空調
をする場合には、第２通路から導入した空気は室内熱交
換器を通した後、ヒータコアで加熱できるため、除湿暖
房等の４１１１かい空調制御が可能となる効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示し、第１１ｉｌは車
両用空調装置の構成図、第２図は空調ユニットの車室内
取付場所を示す概念図、ｍ３図は空調装置の制御盤の平
面図、第４図は空調装置の電気回路図、第５図および第
６図は通風ダクト内のレイアウト図。 １・・・圧縮機、３・・・四方弁、４・・・室内熱交換
器。 ５・・・室外熱交換器、８，９・・・キャピラリデユー
プ。 １３・・・温水ヒータ、１１・・・通風ダクＩ−，１８
・・・第１ダンパ、２２・・・第２ダンパ、２３・・・
第３ダンパ。 代理人弁理士　岡　部　隆 第１図 第２図 第４図 第　５　図 第６図 手続禎正書 昭和５８年１０月ｂ　日 昭和５１１年特１′１願第１４４０３８号２発明の名称 車両用空調装置 ３補正をする者 事イ１１との関係　特許出願人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 ＜４２６）日本電装株式会社 代表者　戸１１１憲菖 ４代　理　人 〒４４８　ｆｆｅ知県刈谷市昭和町１丁目１番地（１ ５７市正の文ｊ象 ６禎正の内容 明細書第１７頁第１８行のＥ川できない。」を「用でき
ることは言うまでもない。」にδ１正しまず。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 室内熱交換器、室外熱交換器、冷媒圧縮機、該冷媒圧縮
   機から吐出された冷媒の前記車室内外の画然交換器への
   送入切換を行なう四方弁、および冷媒を低温低圧の湿り
   冷媒に断熱膨張させる減圧装置によって構成されるヒー
   Ｉ・ポンプ式冷暖房装置と、エンジンの冷却水を利用し
   た温水ヒータによる暖房装置とを備えた車両用空調装置
   において、一端に空気の吸入口が開口され、他端が車室
   内に１１１１　Ｄする通風ダクトと、この通風ダクト内
   部に形成された仕切壁と、この仕切壁によって前記通風
   ダクト内部に設けられた第１通路と、この第１通路に対
   し゛Ｃ前記仕切壁を挾んで設けられた第２通路と、前記
   第１通路側に配設された前記室内熱交換器および前記温
   水ヒータのヒータコアと、前記室内熱交換器によって冷
   却された空気および前記ヒータコアによって加熱された
   空気を混合するように前記第１通路の下流に設けられた
   混合室と、前記ヒートポンプ式冷暖房装置がヒート）Ｉ
   ソンブ運転を行なう場合には、前記第１通路の人口を閉
   鎖し前記第２通路からの空気を前記ヒータコアを通した
   後、前記室内交換器を通して前記混合室Ｇこ送り、また
   ヒートポンプ運転を行なわなＧ）場合（よ、前記第２通
   路を閉鎖し前記第１通路からの空気を前記室内熱交換器
   を通した後、前記ヒータコ°ｒを通して前記混合室に導
   入可能とする複数の夕゛ンノ々とを有することを特徴と
   する車両用空調装置。