JP5142032B2 - Air conditioner for vehicles - Google Patents
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Description
この発明は、車両に用いられる空調装置に関し、特にヒートポンプ式の車両用空調装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner used in a vehicle, and more particularly, to a heat pump type vehicle air conditioner.
近年、電気自動車、ハイブリッド自動車の開発、又はエンジンの高効率化等が盛んに行われているが、このような車両においては、従来のエンジン走行車のようにエンジン冷却水を暖房の熱源として用いることができない、又は困難であるため、十分な暖房機能を得るための熱源の確保が模索されている。特に電気自動車の場合、バッテリの電力のみで電動圧縮機を駆動して快適な空気調和を得る必要があり、車両の走行用の電力を浪費しないために、効率のよい冷暖房運転および除湿運転が求められている。 In recent years, development of electric vehicles, hybrid vehicles, or engine efficiency has been actively carried out. In such vehicles, engine cooling water is used as a heat source for heating as in conventional engine vehicles. Since it is impossible or difficult, it is sought to secure a heat source for obtaining a sufficient heating function. In particular, in the case of an electric vehicle, it is necessary to drive the electric compressor with only the electric power of the battery to obtain a comfortable air condition, and in order not to waste the electric power for running the vehicle, an efficient air conditioning operation and a dehumidifying operation are required. It has been.
このような状況下、ヒートポンプ冷暖房を行う車両用ヒートポンプ式空調装置として、例えば特許文献1に開示されているように、四方弁により冷媒の流れを冷房運転時と暖房運転時で逆転させ、暖房運転時には、車室外熱交換器を吸熱器として使用すると共に、車室内熱交換器を放熱器として使用し、冷房運転時には、車室外熱交換器を放熱器として使用するようにした冷凍サイクルが知られている。さらに、特許文献1に記載される空調装置は、車室外から空調装置への導入空気と、車室内から車室外への排出空気とを熱交換させる排気熱回収構造を備えている。この構成により、冷房時は車室外空気よりも冷たい空気を、暖房時は車室外空気より暖かい空気を導入することができ、圧縮機の消費電力を小さくすることができる。 Under such circumstances, as a heat pump type air conditioner for vehicles that performs heat pump cooling and heating, for example, as disclosed in Patent Document 1, a refrigerant flow is reversed between a cooling operation and a heating operation by a four-way valve, and a heating operation is performed. In some cases, a refrigeration cycle is used in which an exterior heat exchanger is used as a heat sink, an interior heat exchanger is used as a radiator, and an exterior heat exchanger is used as a radiator during cooling operation. ing. Furthermore, the air conditioner described in Patent Literature 1 includes an exhaust heat recovery structure that exchanges heat between the air introduced from the outside of the passenger compartment to the air conditioner and the exhaust air from the passenger compartment to the outside of the passenger compartment. With this configuration, air that is cooler than the air outside the passenger compartment can be introduced during cooling, and air that is warmer than the air outside the passenger compartment can be introduced during heating, and the power consumption of the compressor can be reduced.
また、特許文献2に示されるように、放熱用熱交換器を車室外と空調装置内双方に設けて直列に接続して冷凍サイクルを構成し、暖房時には三方弁32を切り替えて車室外熱交換器38をバイパスさせるようにした構成も知られている。さらに特許文献2に示される車両用ヒートポンプ式空調装置は、コンプレッサ31へ吸入される冷媒と廃熱を回収した熱媒体を熱交換させる廃熱回収構造を備えている。この構成によれば、回収した廃熱によってコンプレッサが吸引する冷媒の温度が上昇し、結果としてコンプレッサの吐出する冷媒の温度が上昇するため、暖房能力を向上させることができる。
しかしながら、特許文献1に開示されるような四方弁を用いたヒートポンプ式空調装置においては、冷凍サイクルを構成する熱交換器のうち室内熱交換器5しか車室内空調装置内に設けられていないため、蒸発器によって冷却された空気を放熱器によって適宜加熱すること、いわゆるエアミックスを得ることができない。また、梅雨時など外気温は低いが除湿が必要なときにおいては、冷えすぎないように圧縮機の回転数を低く抑えることが考えられるが、これは単に「弱冷房運転」であって、必要な除湿が得られない恐れがある。また、特許文献1の第3の実施例においては、空調空気を加熱するための電気ヒータ32が設けられているが、熱源としてはきわめて効率が悪い。 However, in the heat pump type air conditioner using a four-way valve as disclosed in Patent Document 1, only the indoor heat exchanger 5 among the heat exchangers constituting the refrigeration cycle is provided in the vehicle interior air conditioner. It is impossible to obtain a so-called air mix by appropriately heating the air cooled by the evaporator with a radiator. In addition, when the outside air temperature is low, such as during the rainy season, but dehumidification is required, it is conceivable to keep the compressor speed low so that it does not get too cold. There is a risk that proper dehumidification cannot be obtained. Further, in the third embodiment of Patent Document 1, an electric heater 32 for heating the conditioned air is provided, but it is very inefficient as a heat source.
さらに、冷房運転時と暖房運転時で冷媒の流れ方向が変わるため、車室外熱交換器側、車室内熱交換器側にいずれの配管も高温、高圧に耐えられるよう管径等を設定しなければならないという問題がある。 In addition, since the refrigerant flow direction changes during cooling operation and heating operation, the pipe diameter must be set so that both piping can withstand high temperatures and high pressures on the exterior heat exchanger side and the interior heat exchanger side. There is a problem that must be.
また、特許文献1が備える排気熱回収構造においては、空調装置の導入空気に回収した排気熱を還元する方式となっているため、除湿暖房運転時にはこの排気熱回収を適用できない。もし適用したとすると、室内熱交換器を通過する導入空気の温度が上がってしまい、除湿効果を得るためにコンプレッサが冷やさなければならない熱量が大きくなり、却って効率が悪くなるという不都合が生じる。 Moreover, in the exhaust heat recovery structure with which patent document 1 is equipped, since it becomes a system which reduces the exhaust heat collect | recovered to the introduction air of an air conditioner, this exhaust heat recovery cannot be applied at the time of dehumidification heating operation. If it is applied, the temperature of the introduced air passing through the indoor heat exchanger rises, increasing the amount of heat that the compressor must cool in order to obtain the dehumidifying effect, and inconveniences that the efficiency becomes worse.
この点、特許文献2に開示されるような三方弁を用いたヒートポンプ式空調装置においては、冷凍サイクルを構成する熱交換器のうち放熱器と蒸発器がともに車室内空調装置内に設けられているため、冷房運転、エアミックス運転、除湿暖房運転を得ることができる。しかしながら、冷凍サイクルを流れる冷媒が全て吸収用車室内熱交換器(蒸発器)35を通過する構成のため、除湿の必要がないときでも空調空気が一旦冷やされるという点で非効率である。 In this regard, in the heat pump type air conditioner using a three-way valve as disclosed in Patent Document 2, both the radiator and the evaporator of the heat exchanger constituting the refrigeration cycle are provided in the vehicle interior air conditioner. Therefore, cooling operation, air mix operation, and dehumidifying heating operation can be obtained. However, since all the refrigerant flowing through the refrigeration cycle passes through the absorption vehicle interior heat exchanger (evaporator) 35, it is inefficient in that the conditioned air is once cooled even when there is no need for dehumidification.
また、冷房運転時においても放熱用車室熱交換器33を高圧ガスが通過することになり、エアミックスドアが閉鎖されて熱交換が抑制されているとは言え、放射熱や漏れ等で空調空気が暖められてしまうという不都合がある。 Further, even during the cooling operation, the high-pressure gas passes through the heat-dissipating passenger compartment heat exchanger 33, and although the air mix door is closed and heat exchange is suppressed, air conditioning is performed by radiant heat or leakage. There is an inconvenience that the air is warmed.
さらに、特許文献2が備える廃熱回収構造においては、廃熱が還元される箇所が吸収用車室内熱交換器(蒸発器)35の下流となるため、回収還元された廃熱の大小に関わらず、吸収用車室内熱交換器を通過する空気の温度は外気温度となる。除湿暖房が必要な状況は一般に外気温度が低く、吸収用車室内熱交換器で吸熱しすぎると熱交換器が凍結してしまうため、凍結が生じない程度に圧縮機の能力を落とさなければならない。結果として、吸熱量が減り、放熱用車室内熱交換器から放熱量が小さくなって暖房能力が不十分となるという問題がある。 Furthermore, in the waste heat recovery structure provided in Patent Document 2, the location where the waste heat is reduced is downstream of the absorption vehicle interior heat exchanger (evaporator) 35. Therefore, regardless of the size of the recovered and reduced waste heat. First, the temperature of the air passing through the absorption vehicle interior heat exchanger becomes the outside air temperature. The situation where dehumidifying heating is necessary is that the outside air temperature is generally low and the heat exchanger freezes if it absorbs too much heat in the absorption cabin heat exchanger, so the capacity of the compressor must be reduced to the extent that freezing does not occur . As a result, there is a problem that the amount of heat absorption is reduced, the amount of heat released from the heat exchanger for heat radiation is reduced, and the heating capacity becomes insufficient.
そこで、この発明は、暖房運転、冷房運転のみならず中間期の適切な温度制御および除湿運転を可能とするヒートポンプ式の空調装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat pump type air conditioner that enables not only heating operation and cooling operation but also appropriate intermediate temperature control and dehumidifying operation.
この発明に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサを持ち、このコンプレッサの出口側に少なくとも2つの冷凍サイクルを備え、第1の冷凍サイクルは、圧縮冷媒と外気とを熱交換させる第1のコンデンサと、この第1のコンデンサにより放熱された冷媒を膨張弁を介して断熱膨張させ、導入空気を冷却し、前記コンプレッサの入り口側に接続される、空調装置本体内に配された第1のエバポレータと、前記コンプレッサ出口側から前記第1のコンデンサまでの配管に設けられた開閉型の第1の電磁弁とより成り、第2の冷凍サイクルは、空調装置本体内に配され、圧縮冷媒の持つ熱を放出させる第2のコンデンサと、空調装置本体外に配され、この第2のコンデンサにより放熱された冷媒に吸熱させる第2のエバポレータと、前記コンプレッサの出口側から前記第2のコンデンサまでの配管に設けられた開閉型の第2の電磁弁とより成り、更に前記第2の冷凍サイクルの前記第2のコンデンサの下流から分岐して前記第1の冷凍サイクルの前記第1のコンデンサの下流に接続する連絡配管を設け、この連絡配管に開閉型の第3の電磁弁を設けて、前記第2のコンデンサで放熱された冷媒を前記第1の冷凍サイクルへ分配可能に構成すると共に、車両の後方には、車室内から車室外へ空気を排出させる排気ブロアと、この排出される空気から排熱回収を図る排気熱交換器とを備え、この排気熱交換器と前記第2のエバポレータとの間に循環ポンプを備えた排熱回収サイクルを設けるようにし、前記第1の電磁弁を開いて前記第1の冷凍サイクルを稼働させる冷房運転モードと、前記第2の電磁弁を開いて前記第2の冷凍サイクルを稼働させる暖房運転モードと、前記第1の電磁弁と第2の電磁弁を同時に開いて前記第1の冷凍サイクルと前記第2の冷凍サイクルを稼動させる冷・暖房運転モードと、前記第2の電磁弁と前記第3の電磁弁を開いて除湿機能を持つ暖房運転モードとの4つの空調モードを有し、各空調運転モードを少なくとも車室内温度、設定温度から演算される総合信号により切換える制御装置を具備することを特徴としている(請求項1)。 The vehicle air conditioner according to the present invention has a compressor for compressing refrigerant, and includes at least two refrigeration cycles on the outlet side of the compressor. The first refrigeration cycle exchanges heat between the compressed refrigerant and outside air. And the refrigerant radiated by the first condenser are adiabatically expanded via an expansion valve to cool the introduced air, and is connected to the inlet side of the compressor. And an opening / closing type first electromagnetic valve provided in a pipe from the compressor outlet side to the first condenser, and the second refrigeration cycle is disposed in the air conditioner body, and is a compressed refrigerant. A second condenser that releases heat of the second condenser, a second evaporator that is disposed outside the air conditioner main body and that absorbs heat from the refrigerant radiated by the second condenser, An open / close type second solenoid valve provided in a pipe from the compressor outlet side to the second condenser, and further branched from the downstream side of the second condenser of the second refrigeration cycle. A connecting pipe connected downstream of the first condenser of the first refrigeration cycle is provided, and an open / close type third solenoid valve is provided in the connecting pipe, so that the refrigerant radiated by the second condenser is used as the first condenser. An exhaust blower that exhausts air from the passenger compartment to the outside of the passenger compartment and an exhaust heat exchanger that recovers exhaust heat from the exhausted air are provided at the rear of the vehicle. A cooling operation in which an exhaust heat recovery cycle having a circulation pump is provided between the exhaust heat exchanger and the second evaporator, and the first electromagnetic valve is opened to operate the first refrigeration cycle. Mo A heating operation mode in which the second electromagnetic valve is opened to operate the second refrigeration cycle, the first electromagnetic valve and the second electromagnetic valve are simultaneously opened, and the first refrigeration cycle and the There are four air conditioning modes: a cooling / heating operation mode for operating the second refrigeration cycle, and a heating operation mode having a dehumidifying function by opening the second solenoid valve and the third solenoid valve, A control device that switches the operation mode by at least a comprehensive signal calculated from the vehicle interior temperature and the set temperature is provided (claim 1).
この構成により、二つの冷凍サイクルのうち、第1の冷凍サイクルのみを稼働させれば、第1のエバポレータによる冷却作用が働いて冷房運転となり、第2の冷凍サイクルのみを稼働させれば、第2のコンデンサによる加熱作用が働いて暖房運転となり、そして同時に二つの冷凍サイクルを稼働させれば、第1のエバポレータからの冷風と第2のコンデンサからの温風を混合して温度制御する冷・暖房運転となる。さらに、第2の冷凍サイクル(暖房側)を稼働させながら、その一部の冷媒を第1の冷凍サイクル(冷房側)の第1のエバポレータに分配することにより除湿機能を有する暖房運転となる。このように第1、第2の冷凍サイクルを適宜切り替えることにより、様々な運転が得られ、特に中間期にあって、暖房運転時に除湿を可能として窓ガラスの曇ってしまうことを防ぐことができると共に、冷・暖房運転モードとすれは、冷風と温風をエアミックスダンパによる混合制御を可能として、細かい空調制御を可能としている。 With this configuration, if only the first refrigeration cycle is operated out of the two refrigeration cycles, the cooling action by the first evaporator works and the cooling operation is performed, and if only the second refrigeration cycle is operated, If the heating action by the condenser of 2 works and becomes a heating operation, and two refrigeration cycles are operated at the same time, the cold air from the first evaporator and the hot air from the second condenser are mixed to control the temperature. It becomes heating operation. Further, while operating the second refrigeration cycle (heating side), a part of the refrigerant is distributed to the first evaporator of the first refrigeration cycle (cooling side), thereby providing a heating operation having a dehumidifying function. As described above, by appropriately switching the first and second refrigeration cycles, various operations can be obtained. In particular, in the intermediate period, it is possible to dehumidify during the heating operation and prevent the window glass from being fogged. At the same time, in the cooling / heating operation mode, it is possible to control the mixing of cold air and hot air with an air mix damper, and fine air conditioning control is possible.
第2のエバポレータへの吸熱は、車室内から車室外へ排出される空気から行うため、車両の後方に、車室内から車室外へ空気を排出させる排気ブロアと、この排出される空気から排熱回収を図る排気熱交換器とを備え、この排気熱交換器と前記第2のコンデンサとの間に循環ポンプを備えた排熱回収サイクルを設けるようにしている。この構成により、排気から熱を排気熱交換器により回収し、その熱を排熱回収サイクルを経て第2のエバポレータに伝えて、暖房の貴重な熱源として利用することができる。 Since the heat absorption to the second evaporator is performed from the air exhausted from the passenger compartment to the outside of the passenger compartment, the exhaust blower for exhausting air from the passenger compartment to the exterior of the passenger compartment is disposed behind the vehicle, and the exhaust heat is exhausted from the exhausted air. An exhaust heat exchanger for recovery is provided, and an exhaust heat recovery cycle including a circulation pump is provided between the exhaust heat exchanger and the second condenser . With this configuration, heat from the exhaust can be recovered by the exhaust heat exchanger, and the heat can be transmitted to the second evaporator via the exhaust heat recovery cycle and used as a valuable heat source for heating.
この発明の空調運転モードは、前述したごとく、冷房運転モード、暖房運転モード、冷・暖房運転モード、除湿機能を持つ暖房運転モード、の4つの運転モードを有し、各空調運転モードを少なくとも室内温度、設定温度から演算される総合信号により切換える制御装置を具備している。 As described above , the air conditioning operation mode of the present invention has four operation modes: a cooling operation mode, a heating operation mode, a cooling / heating operation mode, and a heating operation mode having a dehumidifying function. A control device is provided that switches according to a comprehensive signal calculated from the temperature and the set temperature .
即ち、熱負荷信号である総合信号に基づいて、各空調運転モードを選択でき、暖房要求側から冷房要求側へ、暖房運転モード、除湿機能を持つ暖房運転モード、冷・暖房運転モード、冷房運転モード、が順次稼動される(請求項1)。 That is, each air-conditioning operation mode can be selected based on a comprehensive signal that is a heat load signal, from the heating request side to the cooling request side, the heating operation mode, the heating operation mode having a dehumidifying function, the cooling / heating operation mode, the cooling operation The modes are sequentially operated (claim 1).
また請求項1の発明において、第2のコンデンサが空調装置本体に配されて、冷媒の熱を放出しているが、この第2のコンデンサに代わってヒータコアを空調装置本体に配するとともに、第2のコンデンサは空調装置本体外に配し、この第2のコンデンサから放出される熱を循環ポンプを持つヒータコア加熱サイクルを介してこのヒータコアに供給するようにしても良い(請求項2)。この構成により、第2のコンデンサに代えて、ヒータコアにより空調装置内に熱が放出される。 In the first aspect of the invention , the second condenser is disposed in the air conditioner body to release the heat of the refrigerant. Instead of the second capacitor, the heater core is disposed in the air conditioner body, the second capacitor arranged outside the air conditioner main body may be through the heater core heating cycle with circulation pump the heat released from the second capacitor is supplied to the heater core (claim 2). With this configuration, heat is released into the air conditioner by the heater core instead of the second capacitor.
また、この発明に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサを持ち、このコンプレッサの出口側に2つの冷凍サイクルを備え、第1の冷凍サイクルは、圧縮冷媒と外気とを熱交換させる第1のコンデンサと、この第1のコンデンサにより放熱された冷媒を膨張弁を介して断熱膨張させ、導入空気を冷却する、空調装置本体内に配された第1のエバポレータと、前記コンプレッサの出口側から前記第1のコンデンサまでの配管に設けられた開閉型の第1の電磁弁とより成り、第2の冷凍サイクルは、空調装置本体内に配され、圧縮冷媒の持つ熱を放出させる第2のコンデンサと、空調装置本体外に配され、この第2のコンデンサより放熱された冷媒に吸熱させる第2のエバポレータと、前記コンプレッサの出口側から前記第2のコンデンサまでの配管に設けられた開閉型の第2の電磁弁とより成り、更に前記第2の冷凍サイクルの前記第2のコンデンサの下流から分岐して前記第1の冷凍サイクルの前記第1のコンデンサの下流に接続する連絡配管を設け、この連絡配管に開閉型の第3の電磁弁を設けて、前記第2のコンデンサで放熱された冷媒を前記第1の冷凍サイクルへ分配可能に構成すると共に、車両の後方には、車室内から車室外へ空気を排出させる排気ブロアと、この排出される空気から排熱回収を図る排気熱交換器とを備え、この排気熱交換器と前記第2のエバポレータとの間に循環ポンプを備えた排熱回収サイクルを設け、前記連絡配管が前記第2の冷凍サイクルから分岐する分岐点と前記第2のエバポレータの間に、第4の電磁弁を設けるようにし、前記第1の電磁弁を開いて前記第1の冷凍サイクルを稼働させる冷房運転モードと、前記第2の電磁弁と前記第4の電磁弁を開いて前記第2の冷凍サイクルを稼働させる暖房運転モードと、前記第1の電磁弁と第2の電磁弁と前記第4の電磁弁を同時に開いて前記第1の冷凍サイクルと前記第2の冷凍サイクルを稼動させる冷・暖房運転モードと、前記第2の電磁弁と前記第3の電磁弁と前記第4の電磁弁を開いて除湿機能を持つ暖房運転モードと、前記第1の電磁弁と前記第2の電磁弁と前記第3の電磁弁を開いて前記第1の冷凍サイクルと前記第2の冷凍サイクルの第2のコンデンサのみを稼動させる微冷除湿運転モードとの5つの空調モードを有し、各空調運転モードを少なくとも車室内温度、設定温度から演算される総合信号により切換える制御装置を具備することを特徴としている(請求項3)。 The vehicle air conditioner according to the present invention has a compressor that compresses the refrigerant, and includes two refrigeration cycles on the outlet side of the compressor, and the first refrigeration cycle exchanges heat between the compressed refrigerant and the outside air. 1 condenser, a first evaporator disposed in the air conditioner body for adiabatically expanding the refrigerant radiated by the first condenser through an expansion valve to cool the introduced air, and an outlet side of the compressor To the first condenser. The second refrigeration cycle is arranged in the air conditioner main body and releases the heat of the compressed refrigerant. And a second evaporator that is disposed outside the air conditioner main body and absorbs heat from the refrigerant radiated from the second condenser, and the second condenser from the outlet side of the compressor. And an open / close-type second solenoid valve provided in a pipe to the sensor, and further branched from the downstream side of the second capacitor of the second refrigeration cycle, and the first refrigeration cycle of the first refrigeration cycle. A connecting pipe connected downstream of the condenser is provided, and an open / close type third solenoid valve is provided in the connecting pipe so that the refrigerant radiated by the second condenser can be distributed to the first refrigeration cycle. In addition, an exhaust blower for exhausting air from the passenger compartment to the outside of the passenger compartment and an exhaust heat exchanger for recovering exhaust heat from the exhausted air are provided at the rear of the vehicle, and the exhaust heat exchanger and the second An exhaust heat recovery cycle having a circulation pump is provided between the second evaporator and a fourth solenoid valve between the branch point where the communication pipe branches from the second refrigeration cycle and the second evaporator. And said A cooling operation mode in which one electromagnetic valve is opened to operate the first refrigeration cycle, and a heating operation mode in which the second electromagnetic valve and the fourth electromagnetic valve are opened to operate the second refrigeration cycle; A cooling / heating operation mode in which the first refrigeration cycle and the second refrigeration cycle are operated by simultaneously opening the first solenoid valve, the second solenoid valve, and the fourth solenoid valve; A heating operation mode having a dehumidifying function by opening the third solenoid valve, the third solenoid valve, and the fourth solenoid valve, and the first solenoid valve, the second solenoid valve, and the third solenoid valve. There are five air-conditioning modes, namely, the first refrigeration cycle and a slight cooling and dehumidifying operation mode in which only the second condenser of the second refrigeration cycle is operated, and each air-conditioning operation mode is set to at least the cabin temperature. Switching by comprehensive signal calculated from temperature It is characterized by comprising a control device (claim 3) .
第4の開閉弁を備えた本発明に係る車両用空調装置においては、第1、第2、第3の電磁弁を開き、第4の電磁弁を閉鎖することにより、第1の冷凍サイクルの第1のコンデンサを通過した冷媒のみならず第2の冷凍サイクルの第2のコンデンサを通過した全ての冷媒を第1のサイクルの第1のエバポレータに振り分けることができるので、空調装置に導入された外気を効率的に冷却・除湿する一方で、冷えすぎないように第2のコンデンサの熱源により再加熱することが可能となる。このように冷房運転モードでは冷えすぎるが、冷房・暖房モードでは除湿能力が足りない、というような条件のとき、総合信号に基づいて上記の如く各開閉弁を切り替えることにより、前述の4つの運転モードに加え、微冷除湿運転も可能となる。 In the vehicle air conditioner according to the present invention including the fourth on-off valve, the first, second, and third electromagnetic valves are opened, and the fourth electromagnetic valve is closed, whereby the first refrigeration cycle. Since not only the refrigerant that has passed through the first condenser but all the refrigerant that has passed through the second condenser in the second refrigeration cycle can be distributed to the first evaporator in the first cycle, it has been introduced into the air conditioner. While the outside air is efficiently cooled and dehumidified, it can be reheated by the heat source of the second condenser so as not to get too cold. As described above, when the cooling operation mode is too cold but the dehumidifying capacity is insufficient in the cooling / heating mode, the above four operations are performed by switching each on-off valve as described above based on the comprehensive signal. In addition to the mode, a slightly cold dehumidifying operation is also possible.
また、前記した請求項3の発明の、第4の電磁弁を電子膨張弁とした場合(請求項4)、さらに第2のコンデンサから第2のエバポレータへ流れる冷媒量の絞り度合いを調整することが可能となる。 Further, when the fourth solenoid valve of the invention of claim 3 is an electronic expansion valve (claim 4 ), the degree of throttling of the amount of refrigerant flowing from the second capacitor to the second evaporator is further adjusted. Is possible.
さらに請求項3及び4の発明において、第2のコンデンサが空調装置本体に配されて、冷媒の熱を放出しているが、この第2のコンデンサに代わってヒータコアを空調装置本体に配するとともに、第2のコンデンサは空調装置本体外に配し、この第2のコンデンサから放出される熱を循環ポンプを持つヒータコア加熱サイクルを介してこのヒータコアに供給するようにしても良い(請求項5)。この構成により、第2のコンデンサに代えて、ヒータコアにより空調装置内に熱が放出される。 Furthermore, in the inventions of claims 3 and 4 , the second condenser is arranged in the air conditioner main body to release the heat of the refrigerant, and instead of this second condenser, the heater core is arranged in the air conditioner main body. The second condenser may be arranged outside the air conditioner main body, and the heat released from the second condenser may be supplied to the heater core through a heater core heating cycle having a circulation pump. . With this configuration, heat is released into the air conditioner by the heater core instead of the second capacitor.
以上のように、請求項1の発明によれば、冷凍サイクルを2つとしたことで、一方の冷凍サイクルを稼動させれば冷房運転となり、他方の冷凍サイクルを稼動させれば暖房運転となり、同時に両者を稼働させれば、冷風と温風が得られることから混合して温度制御を可能とする冷・暖房運転となる。 As described above, according to the first aspect of the invention, the number of refrigeration cycles is two, so that if one refrigeration cycle is operated, the cooling operation is performed, and if the other refrigeration cycle is operated, the heating operation is performed. If both are operated, cold air and hot air can be obtained, so that cooling and heating operation is possible by mixing and enabling temperature control.
また、第2の冷凍サイクルの第2のコンデンサの下流から分岐して第1の冷凍サイクルの第1のコンデンサの下流に接続する連絡配管が設けられているため、暖房運転時にこの連絡配管に設けられた電磁弁を開くことにより、第2のコンデンサで放熱された冷媒の一部を第1の冷凍サイクルの第1のエバポレータに分配することが可能となる。これにより、空調装置に導入された空気が第1のエバポレータで冷却・除湿されることとなり、除湿機能を持つ暖房運転が得られる。第1のエバポレータに分配される冷媒は一部のみであり、残りの冷媒は第2のサイクルを流れるため、特許文献2に示されるヒートポンプ装置のように全ての冷媒が室内熱交換器に流されて導入空気が過度に冷却されることがなく、効率的な除湿暖房運転が得られる。 In addition, since a communication pipe is provided that branches from the downstream side of the second condenser of the second refrigeration cycle and is connected to the downstream side of the first condenser of the first refrigeration cycle, the connection pipe is provided during heating operation. By opening the generated solenoid valve, a part of the refrigerant radiated by the second capacitor can be distributed to the first evaporator of the first refrigeration cycle. Thereby, the air introduced into the air conditioner is cooled and dehumidified by the first evaporator, and a heating operation having a dehumidifying function is obtained. Since only a part of the refrigerant is distributed to the first evaporator and the remaining refrigerant flows through the second cycle, all the refrigerant flows through the indoor heat exchanger as in the heat pump device disclosed in Patent Document 2. Thus, the introduced air is not excessively cooled, and an efficient dehumidifying heating operation is obtained.
さらに、車室内から車室外へ排出される空気から回収された熱は、排熱回収サイクルを介して前記第2の冷凍サイクルの第2のエバポレータに吸熱される。第2のエバポレータは空調装置本体外に配されているため、特許文献1に示される排気熱回収構造のように、空調装置に導入された除湿前の外気を暖めてしまい除湿機能が損なわれてしまうことがない。さらにまた、暖房運転モード、除湿機能を持つ暖房運転モード、冷・暖房運転モード、冷房運転モードの4つの運転モードが熱負荷信号である総合信号により切換えられ、良好な空調制御を得ることができる。 Furthermore, the heat recovered from the air discharged from the passenger compartment to the outside of the passenger compartment is absorbed by the second evaporator of the second refrigeration cycle through the exhaust heat recovery cycle. Since the second evaporator is arranged outside the air conditioner main body, like the exhaust heat recovery structure shown in Patent Document 1, the dehumidifying function is impaired because the outside air introduced into the air conditioner is warmed. There is no end. Furthermore, the four operation modes of the heating operation mode, the heating operation mode having a dehumidifying function, the cooling / heating operation mode, and the cooling operation mode are switched by a comprehensive signal that is a heat load signal, and favorable air conditioning control can be obtained. .
請求項3の発明によれば、連絡配管が第2の冷凍サイクルから分岐する分岐点と第2のエバポレータの間に、第4の電磁弁が設けられているため、第2の冷凍サイクルの第2のコンデンサから第2のエバポレータへの冷媒流れを開閉もしくは絞り度合いを加減することができる。特に第1、第2、第3の電磁弁を開放し、第4の電磁弁を閉鎖することにより、第2の冷凍サイクルの第2のコンデンサで放熱した冷媒全てを第1のサイクルの第1のエバポレータに振り分けて十分な冷却・除湿能力を確保すると同時に、第2のコンデンサによる熱源により冷えすぎが緩和されるため、微冷除湿運転が可能となる。このように、冷房運転モードでは冷房能力が過剰であるが、冷・暖房運転モードでは冷房能力が足りない、というような条件のとき、熱負荷状況を示す総合信号に基づいて、この微冷除湿運転モードに切り替えることにより、さらに好適な空調制御が得られる。 According to the invention of claim 3 , since the fourth solenoid valve is provided between the branch point where the connecting pipe branches from the second refrigeration cycle and the second evaporator, The refrigerant flow from the second condenser to the second evaporator can be opened / closed or the degree of throttling can be adjusted. In particular, by opening the first, second, and third solenoid valves and closing the fourth solenoid valve, all of the refrigerant that has dissipated heat by the second capacitor in the second refrigeration cycle is removed from the first cycle. In order to ensure sufficient cooling and dehumidifying capacity by distributing to the evaporators, and at the same time, overcooling is mitigated by the heat source by the second condenser, so that a slight cooling and dehumidifying operation is possible. In this way, when the cooling capacity is excessive in the cooling operation mode but the cooling capacity is insufficient in the cooling / heating operation mode, this slight cooling and dehumidification is performed based on the comprehensive signal indicating the heat load status. By switching to the operation mode, more suitable air conditioning control can be obtained.
請求項4の発明によれば、第4の電磁弁を電子膨張弁とした場合、さらに第2のコンデンサから第2のエバポレータへ流れる冷媒量の絞り度合いを調整することが可能となり、微冷除湿運転モードから冷・暖房運転モードへの切替わりを連続的に行なうことができる。According to the fourth aspect of the present invention, when the fourth solenoid valve is an electronic expansion valve, it is possible to further adjust the degree of throttling of the refrigerant amount flowing from the second capacitor to the second evaporator. Switching from the operation mode to the cooling / heating operation mode can be performed continuously.
請求項2および5の発明によれば、第2のコンデンサに代わってヒータコアが空調装置本体内に配され、空調装置本体外に配された第2のコンデンサから放出された熱が循環ポンプを持つヒータコア加熱サイクルを介してヒータコアに供給される。この構成により、第2の冷凍サイクルの高圧高温冷媒を空調装置本体まで導くことが不要になり、媒体に水等を用いた容易な配管構成ヒータコア加熱サイクルにてヒータコアに熱を供給することが可能となる。 According to invention of Claim 2 and 5, a heater core is distribute | arranged in the air conditioner main body instead of a 2nd capacitor | condenser, and the heat | fever discharge | released from the 2nd capacitor | condenser arranged outside the air conditioner main body has a circulation pump. It is supplied to the heater core through the heater core heating cycle. With this configuration, it is not necessary to guide the high-pressure and high-temperature refrigerant of the second refrigeration cycle to the air conditioner main body, and heat can be supplied to the heater core in an easy piping configuration heater core heating cycle using water or the like as a medium. It becomes.
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1において、車両用空調装置1は、車室3内の温度等を制御する装置であり、車両2に搭載された空調装置本体4は、空調ケース5の上流側にインテーク部6を備え、インテークドア7の作動によって内気導入口10と外気導入口11を切換えて、内気又は外気の導入を選択している。そして、ブロア12により導入される内気又は外気を下流へ送り出している。 In FIG. 1, the vehicle air conditioner 1 is a device that controls the temperature in the passenger compartment 3, and the air conditioner body 4 mounted on the vehicle 2 includes an intake portion 6 on the upstream side of the air conditioning case 5. The operation of the intake door 7 switches between the inside air introduction port 10 and the outside air introduction port 11 to select introduction of inside air or outside air. The inside air or outside air introduced by the blower 12 is sent downstream.
前記インテーク部6の下流には、導入空気を冷却するための第1のエバポレータ14が配され、ここを通過する空気を冷却している。この第1のエバポレータ14は下記に説明する冷凍サイクル30の構成要素となっている。 A first evaporator 14 for cooling the introduced air is disposed downstream of the intake portion 6 to cool the air passing therethrough. The first evaporator 14 is a constituent element of the refrigeration cycle 30 described below.
第2のコンデンサ16は、前記空調装置本体4内で前記第1のエバポレータ14の下流に配され、下記する冷凍サイクル30からの熱の供給を受けて、ここを通過する空気を加熱している。この第2のコンデンサ16への通過空気量は、その前に設けられたミックスドア17にて制御され、この下流域で第2のコンデンサ16を通過して暖められた温風と、この第2のコンデンサ16をバイパスした冷風と混合することで、吹出空気温度が調温されている。 The second condenser 16 is disposed downstream of the first evaporator 14 in the air conditioner body 4, receives heat supplied from the refrigeration cycle 30 described below, and heats the air passing therethrough. . The amount of air passing through the second condenser 16 is controlled by a mix door 17 provided in front of the second condenser 16, and the warm air warmed by passing through the second condenser 16 in the downstream area, and the second air The blown air temperature is adjusted by mixing with the cold air that bypasses the condenser 16.
そして、調温された空気が、選択されている吹出モードによりデフロスト吹出口18、ベント吹出口19及び足元吹出口20から車室3内に吹出される。21は熱源不足時に用いられるPTCなどの補助ヒータである。 Then, the temperature-controlled air is blown into the passenger compartment 3 from the defrost outlet 18, the vent outlet 19, and the foot outlet 20 in the selected blowing mode. Reference numeral 21 denotes an auxiliary heater such as PTC used when the heat source is insufficient.
車室3内の後方には、排気空気から熱を回収する排熱回収システムの排気熱交換器26が設けられ、この排気熱交換器26は排気ブロア24も共に排気ケース25に包まれ、車室3内から排出される空気(内気)から熱交換して熱の回収を図っている。この排気熱交換器26は下記に説明する排熱回収サイクル47を構成している。 An exhaust heat exchanger 26 of an exhaust heat recovery system that recovers heat from the exhaust air is provided at the rear of the passenger compartment 3, and the exhaust heat exchanger 26 is also encased in an exhaust case 25 together with an exhaust blower 24. Heat is recovered by exchanging heat from the air (inside air) discharged from the chamber 3. The exhaust heat exchanger 26 constitutes an exhaust heat recovery cycle 47 described below.
冷凍サイクル30は、冷媒を加圧するモータ駆動のコンプレッサ33を共通とし、該コンプレッサ33からの吐出側に2つの第1及び第2の冷凍サイクル31及び32を備えている。前記第1の冷凍サイクル31は、第1の開閉型の電磁弁34を介して車室外に配された第1のコンデンサ35に接続され、この第1のコンデンサ35で放熱され、冷媒は液化され、一方向弁36を介して前記第1のエバポレータ14に流される。 The refrigeration cycle 30 has a common motor-driven compressor 33 that pressurizes the refrigerant, and includes two first and second refrigeration cycles 31 and 32 on the discharge side from the compressor 33. The first refrigeration cycle 31 is connected to a first capacitor 35 disposed outside the vehicle compartment via a first open / close electromagnetic valve 34, and is radiated by the first capacitor 35, whereby the refrigerant is liquefied. The first evaporator 14 flows through the one-way valve 36.
第1のエバポレータ14は積層型、フィンアンドチューブ型等で、その上流側に絞り弁38を持ち、この絞り弁38により冷媒は断熱膨張され、その際に吸熱し、第1のエバポレータ14を通る空気を冷風化する。そして、冷媒は吸熱して気化されながら、該第1のエバポレータ14の出口からアキュームレータ39に至り、そこで、一時的に貯められた後、コンプレッサ33に吸入される。即ち、第1の冷凍サイクル31を稼働させることで、冷媒が実線矢印のように流れ、車室内を冷房する働きが行われる。40は高圧側の圧力を検出する圧力検出器である。 The first evaporator 14 is a laminated type, fin-and-tube type or the like, and has a throttle valve 38 upstream thereof. The refrigerant is adiabatically expanded by the throttle valve 38, absorbs heat at that time, and passes through the first evaporator 14. Cool the air. Then, while the refrigerant absorbs heat and is vaporized, it reaches the accumulator 39 from the outlet of the first evaporator 14, where it is temporarily stored and then sucked into the compressor 33. That is, by operating the first refrigeration cycle 31, the refrigerant flows as shown by solid arrows, and the function of cooling the passenger compartment is performed. Reference numeral 40 denotes a pressure detector for detecting the pressure on the high pressure side.
それから、第2の冷凍サイクル32は、第2の開閉型の電磁弁41を介して前述した空調装置本体4内に配された第2のコンデンサ16が接続され、この第2のコンデンサ16で高温高圧の冷媒ガスの持つ熱が放熱される。即ち、第2の冷凍サイクル32を稼働させることで、車室内を暖房する働きが行われる。そして、第2のコンデンサ16からの冷媒は、下記する第2のエバポレータ45に流される。 Then, the second refrigeration cycle 32 is connected to the second capacitor 16 disposed in the air conditioner main body 4 through the second open / close electromagnetic valve 41, and the second capacitor 16 is used for high temperature. The heat of the high-pressure refrigerant gas is dissipated. That is, by operating the second refrigeration cycle 32, the vehicle interior is heated. Then, the refrigerant from the second condenser 16 flows to the second evaporator 45 described below.
第2のエバポレータ45に流される冷媒は、その上流側に設けられたオリフィス46により断熱膨張され、第2のエバポレータ45にて下記する排熱回収サイクル47と熱交換される。熱交換する部位の構造は、冷媒が流れる第2のエバポレータの複数の扁平チューブと、下記する熱媒体が流れる排熱回収サイクル47の放熱部50の複数の扁平チューブが、それぞれ互いに重なり合って積層されてなり、この排熱回収サイクル47の熱媒体の熱を第2の冷凍サイクルの冷媒に吸熱させることが可能となっている。 The refrigerant flowing to the second evaporator 45 is adiabatically expanded by the orifice 46 provided on the upstream side thereof, and is heat-exchanged with the exhaust heat recovery cycle 47 described below in the second evaporator 45. The structure of the part to exchange heat is such that a plurality of flat tubes of the second evaporator through which the refrigerant flows and a plurality of flat tubes of the heat radiating section 50 of the exhaust heat recovery cycle 47 through which the heat medium described below flows are overlapped with each other. Thus, the heat of the heat medium of the exhaust heat recovery cycle 47 can be absorbed by the refrigerant of the second refrigeration cycle.
この排熱回収サイクル47は、前述した排気熱交換器26で回収した温熱を、水を媒体にして第1の循環ポンプ48にて前記放熱部50に循環させることにより構成されている。これにより、車室3内から車室3外へ排出される空気から回収した排熱を、放熱部50にて第2の冷凍サイクル32と熱交換させ、暖房運転時の貴重な熱源として利用することが可能となっている。なお、この排熱回収サイクル47には、他の熱源であるモータ等の機器から吸熱部49も接続している。 The exhaust heat recovery cycle 47 is configured by circulating the heat recovered by the exhaust heat exchanger 26 described above to the heat radiating section 50 by the first circulation pump 48 using water as a medium. As a result, the heat exhausted from the air exhausted from the passenger compartment 3 to the exterior of the passenger compartment 3 is heat-exchanged with the second refrigeration cycle 32 by the heat radiating section 50 and used as a valuable heat source during heating operation. It is possible. In addition, the heat absorption part 49 is also connected to this waste heat recovery cycle 47 from apparatuses, such as a motor which is another heat source.
さらに、第2のエバポレータ45からの冷媒は、前記したアキュームレータ39に至り、ここで貯められた後コンプレッサ33に吸入される。このように、第2の冷凍サイクル32を稼働させることで、冷媒が点線矢印のように流れ、車室内を暖房する働きが行われる。 Further, the refrigerant from the second evaporator 45 reaches the accumulator 39 and is stored therein and then sucked into the compressor 33. In this way, by operating the second refrigeration cycle 32, the refrigerant flows as indicated by the dotted arrows, and the function of heating the passenger compartment is performed.
また、冷凍サイクル30には、前記第2の冷凍サイクルの第2のコンデンサ16の下流から分岐して前記第1の冷凍サイクルの第1のコンデンサ35の下流に接続する連絡配管56が設けられている。さらにこの連絡配管56上には、第3の開閉弁57と一方向弁58が設けられている。 Further, the refrigeration cycle 30 is provided with a connecting pipe 56 that branches from the downstream side of the second capacitor 16 of the second refrigeration cycle and connects to the downstream side of the first capacitor 35 of the first refrigeration cycle. Yes. Further, a third on-off valve 57 and a one-way valve 58 are provided on the communication pipe 56.
暖房運転時、すなわち第2の冷凍サイクル32が稼動しているときに、この第3の開閉型の電磁弁57を開けることで、そこを流れる冷媒の一部が二点鎖線矢印のように第1の冷凍サイクルの第1のエバポレータ14側に分配される。これにより、導入空気を第1のエバポレータ14によって冷却・除湿し、さらに第2のコンデンサによって加熱する、除湿機能を持つ暖房運転が得られる。 During the heating operation, that is, when the second refrigeration cycle 32 is in operation, by opening the third open / close electromagnetic valve 57, a part of the refrigerant flowing therethrough is changed to a second dot-dash line as indicated by a two-dot chain arrow. Distributed to the first evaporator 14 side of one refrigeration cycle. Thereby, the heating operation with a dehumidification function which cools and dehumidifies introduction air by the 1st evaporator 14, and also heats by the 2nd condenser is obtained.
特許文献2に記載されるヒートポンプ式冷暖房装置においては、暖房運転時においても全ての冷媒を第1のエバポレータに流す構成のため、導入空気が冷却されすぎてしまい、第1のエバポレータが凍結したり、暖房能力を低下させる問題があったが、本発明の構成においては、第1の冷凍サイクル31の第1のエバポレータ14に分配される冷媒は一部のみであるため、導入空気が冷却されすぎて、暖房能力を低下させたり、第1のエバポレータ14が凍結する恐れがない。このように、車室内の湿度が高く車外の温度が低い時に、暖房能力を損なうことなくガラス面に発生する曇りを防止する効果を持たすことができる。 In the heat pump air-conditioning apparatus described in Patent Document 2, because all the refrigerant flows through the first evaporator even during the heating operation, the introduced air is cooled too much and the first evaporator is frozen. However, in the configuration of the present invention, only a part of the refrigerant is distributed to the first evaporator 14 of the first refrigeration cycle 31, so that the introduced air is cooled too much. Thus, there is no possibility that the heating capacity is reduced or the first evaporator 14 is frozen. In this way, when the humidity in the vehicle interior is high and the temperature outside the vehicle is low, it is possible to have an effect of preventing fogging that occurs on the glass surface without impairing the heating capacity.
上記の構成において、第1の開閉型の電磁弁34を開けば、第1の冷凍サイクル31に冷媒が流れて冷房運転モードとなり、第2の開閉型の電磁弁41を開けば、第2の冷凍サイクル32に冷媒が流れて暖房運転モードとなり、第1の開閉型の電磁弁34と第2の開閉型の電磁弁41とを共に開けば、冷・暖房運転モードとなり、そして、第2の開閉型の電磁弁41と第3の開閉型の電磁弁57を共に開けば、除湿機能を持つ暖房運転モードとなる。なお、上記において、説明のないその他の開閉弁は閉状態となっている。このように、4つのモードの運転が3個の電磁弁の制御で行われる。 In the above configuration, if the first open / close electromagnetic valve 34 is opened, the refrigerant flows into the first refrigeration cycle 31 to enter the cooling operation mode, and if the second open / close electromagnetic valve 41 is opened, the second The refrigerant flows into the refrigeration cycle 32 to enter the heating operation mode. When both the first opening / closing electromagnetic valve 34 and the second opening / closing electromagnetic valve 41 are opened, the cooling / heating operation mode is set, and the second If both the open / close electromagnetic valve 41 and the third open / close electromagnetic valve 57 are opened, a heating operation mode having a dehumidifying function is established. In addition, in the above, other on-off valves not described are closed. As described above, the operation in the four modes is performed by controlling the three solenoid valves.
各運転モードの選択は、図示しないがマイクロコンピュータなどの制御装置で行われ、例えば図3に示すフローのように行われる。車両用空量装置1が稼働されると、ステップ101において、外気温度、車室内温度、設定温度、日射などの熱負荷情報から総合信号(Tm)が制御装置により演算される。 Each operation mode is selected by a control device such as a microcomputer (not shown), for example, as shown in the flowchart of FIG. When the vehicle air volume device 1 is operated, in step 101, a comprehensive signal (Tm) is calculated by the control device from heat load information such as outside air temperature, vehicle interior temperature, set temperature, and solar radiation.
総合信号が演算されたら、ステップ102に進み、運転モード選択が行われる。即ち、総合信号(Tm)により、暖房運転モード、除湿機能を持つ暖房運転モード(図3においては除湿暖房と記述する)、冷・暖房運転モード、冷房運転モードの一つが選ばれる。 When the total signal is calculated, the process proceeds to step 102, and the operation mode is selected. That is, one of a heating operation mode, a heating operation mode having a dehumidifying function (described as dehumidifying heating in FIG. 3), a cooling / heating operation mode, and a cooling operation mode is selected based on the total signal (Tm).
4つの運転モードから一つが選択されると、その運転モードを稼働させるための電磁弁34,41,57の制御が以下のステップにより行われる。冷房運転モードが選択されると、ステップ103で「冷房モード?」と判断され、「YES」であるから、ステップ104に進み、第2の電磁弁41は閉に、それから、ステップ105に進み、第1の電磁弁34は開に、それから、ステップ106に進み、第3の電磁弁57は閉とされる。即ち、第1の冷凍サイクル31が稼働され、冷媒が図1の実線矢印のように流され、冷房運転モードが稼働される。 When one of the four operation modes is selected, control of the solenoid valves 34, 41, and 57 for operating the operation mode is performed by the following steps. When the cooling operation mode is selected, it is determined in step 103 that “cooling mode?” And “YES”, so the process proceeds to step 104, the second solenoid valve 41 is closed, and then the process proceeds to step 105. The first solenoid valve 34 is opened, and then the routine proceeds to step 106, where the third solenoid valve 57 is closed. That is, the first refrigeration cycle 31 is operated, the refrigerant is flowed as indicated by the solid line arrow in FIG. 1, and the cooling operation mode is operated.
冷・暖房運転モードが選択されると、ステップ103で「冷房運転モード?」と判断され、「NO」であるから、ステップ107に進み、第2の電磁弁41は開に、それからステップ108に進み「冷・暖房運転モード?」と判断され、「YES」であるから、ステップ105に進み、第1の電磁弁34は開に、それからステップ106に進み第3の電磁弁57は閉とされる。即ち第1及び第2の冷凍サイクル31,32が稼働され、冷媒が図1の実線矢印及び点線矢印のように流され、冷・暖房運転モードが稼働される。このため、冷風と温風を混合して温度調節をすることから、温度制御の自由度が増し、中間期の温調に最適である。 When the cooling / heating operation mode is selected, it is determined in step 103 that “cooling operation mode?” And “NO”, so the process proceeds to step 107, the second solenoid valve 41 is opened, and then to step 108. The process proceeds to step 105, the first solenoid valve 34 is opened, and then the process proceeds to step 106, where the third solenoid valve 57 is closed. The That is, the first and second refrigeration cycles 31 and 32 are operated, the refrigerant is caused to flow as indicated by solid line arrows and dotted line arrows in FIG. 1, and the cooling / heating operation mode is operated. For this reason, since temperature adjustment is performed by mixing cold air and hot air, the degree of freedom of temperature control is increased, which is optimal for intermediate temperature control.
除湿暖房運転モードが選択されると、ステップ103で「冷房運転モード?」と判断され、「NO」であるから、ステップ107に進み、第2の電磁弁41は開に、それから、ステップ108に進み「冷・暖房運転モード?」と判断され、「NO」であるから、ステップ109に進み、第1の電磁弁は開に、それから、ステップ110に進み、「除湿暖房運転?」と判断され、「YES」であるから、ステップ111に進んで第3の電磁弁57は開とされる。即ち、第2の冷凍サイクル32と連絡配管56に冷媒が点線矢印と二点鎖線矢印のように流され、除湿機能を持つ暖房運転モードが稼働される。このため、低外気時にフロントガラスの曇り止め作用が行え、有効な効果となる。 When the dehumidifying and heating operation mode is selected, it is determined in step 103 that “cooling operation mode?” And “NO”, so that the process proceeds to step 107, the second solenoid valve 41 is opened, and then to step 108. It is determined that the operation is “cooling / heating operation mode?” And “NO”, so the process proceeds to step 109, the first solenoid valve is opened, and then the process proceeds to step 110, where “dehumidification heating operation?” Is determined. , “YES”, the routine proceeds to step 111 where the third electromagnetic valve 57 is opened. That is, the refrigerant is caused to flow through the second refrigeration cycle 32 and the communication pipe 56 as indicated by a dotted arrow and a two-dot chain arrow, and a heating operation mode having a dehumidifying function is activated. For this reason, the windshield can be prevented from fogging when the outside air is low, which is an effective effect.
暖房運転モードが選択されると、ステップ103で「冷房運転モード?」と判断され、「NO」であるから、ステップ107に進み、第2の電磁弁41は開に、それから「冷・暖房運転モード?」と判断され、「NO」であるから、ステップ109に進み、第1の電磁弁34は閉に、それから、ステップ110に進み、「除湿暖房モード?」と判断され、「NO」であるから、ステップ106に進み、第3の電磁弁57を閉とされる。即ち、第2の冷凍サイクル32に冷媒が点線矢印のように流され、暖房運転モードが稼働される。 When the heating operation mode is selected, it is determined in step 103 that “cooling operation mode?” Is “NO”, so that the process proceeds to step 107, the second electromagnetic valve 41 is opened, and then “cooling / heating operation” is performed. Since it is determined as “mode?” And “NO”, the process proceeds to step 109, the first solenoid valve 34 is closed, and then proceeds to step 110, where “dehumidification heating mode?” Is determined and “NO” is determined. Therefore, the process proceeds to step 106 and the third electromagnetic valve 57 is closed. That is, the refrigerant flows through the second refrigeration cycle 32 as indicated by the dotted arrows, and the heating operation mode is activated.
図2において、この発明の2番目の実施例が示されている。この実施例2が前記実施例1と異なる所は、前記実施例1が直接第2のコンデンサ16を空調装置本体4内に配しているのに対し、この実施例2においては、第2のコンデンサ16を空調装置本体4外に配し、この第2のコンデンサ16からヒータコア加熱サイクル62を介して加熱媒体(水)を空調装置本体4内に配されたヒータコア61に送り、このヒータコア61を加熱するようにしている。 In FIG. 2, a second embodiment of the invention is shown. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the second capacitor 16 is directly disposed in the air conditioner body 4 in the first embodiment, whereas the second embodiment has a second capacitor 16. The condenser 16 is disposed outside the air conditioner body 4, and the heating medium (water) is sent from the second capacitor 16 to the heater core 61 disposed in the air conditioner body 4 through the heater core heating cycle 62. I try to heat it.
即ち、第2の冷凍サイクル32に設けられた第2のコンデンサ16にヒータコア加熱サイクル62の受熱部63が添着された構成で、この受熱部63により第2のコンデンサ16からの放熱が回収される。この第2のコンデンサ16は、冷媒の流れる部位と前記受熱部63の水が流れる部位との間にフィンを介した構成で、第2のコンデンサ16から放熱された熱はヒータコア加熱サイクル62の水側に伝えられる。 That is, the heat receiving part 63 of the heater core heating cycle 62 is attached to the second condenser 16 provided in the second refrigeration cycle 32, and the heat radiation from the second condenser 16 is recovered by the heat receiving part 63. . The second condenser 16 has a configuration in which a fin is interposed between a portion where the refrigerant flows and a portion where the water of the heat receiving portion 63 flows, and the heat radiated from the second capacitor 16 is the water of the heater core heating cycle 62. To the side.
前記受熱部63は、第2の循環ポンプ60と空調装置本体4内に配されたヒータコア61とで閉サイクルのヒータコア加熱サイクル62を構成し、回収された熱はヒータコア61に至って、放熱される。この実施例2にあっては、ヒータコア加熱サイクル62を設けたことが実施例1と異なるが、その他の構成は実施例1と同一のため、同一部分を同じ符号を付して説明を省略した。この実施例2にあっても、前述した4つの運転モードを総合信号により、選択して空調運転が行われることは勿論である。 The heat receiving portion 63 forms a closed-cycle heater core heating cycle 62 with the second circulation pump 60 and the heater core 61 disposed in the air conditioner body 4, and the recovered heat reaches the heater core 61 and is radiated. . In the second embodiment, the heater core heating cycle 62 is different from the first embodiment, but the other components are the same as those in the first embodiment. . Even in the second embodiment, it is a matter of course that the air-conditioning operation is performed by selecting the above-described four operation modes based on the comprehensive signal.
図4において、この発明の3番目の実施例が示されている。前記実施例1においては、第2のエバポレータ45の上流にオリフィス46が設けられているのに対し、この実施例3においては、このオリフィス46の上流または下流に開閉型の第4の電磁弁52が設けられており、第2のコンデンサ16から第2のエバポレータ45への冷媒流れを開閉できるようになっている。 In FIG. 4, a third embodiment of the invention is shown. In the first embodiment, the orifice 46 is provided upstream of the second evaporator 45, whereas in the third embodiment, an open / close type fourth electromagnetic valve 52 is provided upstream or downstream of the orifice 46. The refrigerant flow from the second capacitor 16 to the second evaporator 45 can be opened and closed.
この第3の実施例においては、前記第1の実施例における冷房運転モード、暖房運転モード、冷・暖房運転モード、除湿機能つき暖房運転モードに加え、さらに微冷除湿運転モードが可能となっている。この微冷除湿運転モードにおいては、第1の電磁弁34と第2の電磁弁41両方を開くことにより、コンプレッサ33から吐出された冷媒は第1の冷凍サイクル31の第1のコンデンサ35と第2の冷凍サイクル32の第2のコンデンサ16に振り分けられる。ここまでは冷・暖房運転モードと同じであるが、この微冷除湿運転モードおいては、さらに第3の電磁弁57を開いて第4の電磁弁52を閉じることにより、第2の冷凍サイクル32の第2のコンデンサ16に流れた冷媒を、連絡配管56を介して第1の冷凍サイクル31の第1のエバポレータ14に流入させている。これにより、冷・暖房運転モードにおいては、第1の冷凍サイクル31に振り分けられた冷媒のみで空調装置本体4に導入された空気を冷却しなければならないところ、この微冷除湿運転モードにおいては、第1の冷凍サイクル31に分配された冷媒と第2の冷凍サイクル32に分配された冷媒がともに第1のエバポレータ14を通過するため、冷・暖房モードに比して冷房要求が高い条件のときに好ましい空調制御が得られる。 In the third embodiment, in addition to the cooling operation mode, the heating operation mode, the cooling / heating operation mode, and the heating operation mode with a dehumidifying function in the first embodiment, a slightly cold dehumidifying operation mode is possible. Yes. In this slightly cold dehumidifying operation mode, both the first solenoid valve 34 and the second solenoid valve 41 are opened, so that the refrigerant discharged from the compressor 33 causes the first condenser 35 and the first condenser 35 of the first refrigeration cycle 31 to It is distributed to the second condenser 16 of the second refrigeration cycle 32. Up to this point, it is the same as the cooling / heating operation mode, but in this slight cooling and dehumidifying operation mode, the second electromagnetic valve 57 is further opened and the fourth electromagnetic valve 52 is closed, whereby the second refrigeration cycle. The refrigerant that has flowed into the second condenser 16 of 32 is caused to flow into the first evaporator 14 of the first refrigeration cycle 31 via the connection pipe 56. Thereby, in the cooling / heating operation mode, the air introduced into the air conditioner main body 4 must be cooled only by the refrigerant distributed to the first refrigeration cycle 31. In this slightly cold dehumidification operation mode, When both the refrigerant distributed to the first refrigeration cycle 31 and the refrigerant distributed to the second refrigeration cycle 32 pass through the first evaporator 14, the cooling requirement is higher than in the cooling / heating mode. Therefore, preferable air conditioning control can be obtained.
この実施例3における各運転モードの選択は、外気温度、車室内温度、設定温度、日射などの熱負荷情報から演算された総合信号に基づいて、暖房運転モード、除湿機能を持つ暖房運転モード、冷・暖房モード、微冷除湿運転モード、冷房運転モード、の5つの運転モードから一つが選択される。総合信号によるモード判定と各電磁弁の開閉操作手順は、前述の実施例1と同様の考え方であるため詳述しないが、各モードに対する各電磁弁の開閉パターンを図6に示す。 Selection of each operation mode in this Example 3 is based on a comprehensive signal calculated from heat load information such as outside air temperature, vehicle interior temperature, set temperature, and solar radiation, heating operation mode, heating operation mode having a dehumidifying function, One is selected from five operation modes: a cooling / heating mode, a slightly cold dehumidifying operation mode, and a cooling operation mode. The mode determination based on the comprehensive signal and the opening / closing operation procedure of each solenoid valve are not described in detail because they are the same concept as in the first embodiment, but FIG. 6 shows the opening / closing pattern of each solenoid valve for each mode.
図5において、この発明の4番目の実施例が示されている。前記実施例3においては、オリフィス46の上流に第4の電磁弁として開閉型の弁が設けられているのに対し、実施例4においては、オリフィス46が除かれ、開閉型の電磁弁52に変えて電子膨張弁53が設けられている。これにより、第2のコンデンサ16から第2のエバポレータ45への絞り度合いを調節することが可能となり、微冷除湿運転モードから冷・暖房運転モードへの切り替わりを連続的に行うことも可能となる。 In FIG. 5, a fourth embodiment of the invention is shown. In the third embodiment, an open / close type valve is provided as a fourth electromagnetic valve upstream of the orifice 46, whereas in the fourth embodiment, the orifice 46 is removed and the open / close type electromagnetic valve 52 is provided. Instead, an electronic expansion valve 53 is provided. As a result, the degree of throttling from the second condenser 16 to the second evaporator 45 can be adjusted, and the switching from the slightly cold dehumidifying operation mode to the cooling / heating operation mode can also be performed continuously. .
なお、実施例3、実施例4に対しても、前述の実施例2と同様に、空調装置本体4外に配した第2のコンデンサ16から、ヒータコア加熱サイクル62を介して空調装置本体4に配されたヒータコア61を加熱するように構成することが可能であるのは言うまでもない。 In addition, in the third and fourth embodiments, as in the second embodiment, the second condenser 16 disposed outside the air conditioner main body 4 is connected to the air conditioner main body 4 through the heater core heating cycle 62. Needless to say, the heater core 61 may be configured to be heated.
1 車両空調装置
2 車両
3 車室
4 空調装置本体
6 インテーク部
12 フロント側のブロア
14 第1のエバポレータ
16 第2のコンデンサ
17 ミックスドア
21 補助ヒータ
24 排気ブロア
25 排気ケース
26 排気熱交換器
30 冷凍サイクル
31 第1の冷凍サイクル
32 第2の冷凍サイクル
33 コンプレッサ
34 第1の開閉型の電磁弁
35 第1のコンデンサ
39 アキュームレータ
41 第2の開閉型の電磁弁
45 第2のエバポレータ
47 排熱回収サイクル
52 第4の開閉型の電磁弁
56 連絡配管
57 第3の開閉型の電磁弁
61 ヒータコア
62 ヒータコア加熱サイクル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle air conditioner 2 Vehicle 3 Car interior 4 Air conditioner main body 6 Intake part 12 Front side blower 14 First evaporator 16 Second condenser 17 Mix door 21 Auxiliary heater 24 Exhaust blower 25 Exhaust case 26 Exhaust heat exchanger 30 Refrigeration Cycle 31 First refrigeration cycle 32 Second refrigeration cycle 33 Compressor 34 First open / close solenoid valve 35 First condenser 39 Accumulator 41 Second open / close solenoid valve 45 Second evaporator 47 Waste heat recovery cycle 52 Fourth open / close type solenoid valve 56 Connecting pipe 57 Third open / close type solenoid valve 61 Heater core 62 Heater core heating cycle
Claims (5)
第1の冷凍サイクルは、圧縮冷媒と外気とを熱交換させる第1のコンデンサと、
この第1のコンデンサにより放熱された冷媒を膨張弁を介して断熱膨張させ、導入空気を冷却する、空調装置本体内に配された第1のエバポレータと、
前記コンプレッサの出口側から前記第1のコンデンサまでの配管に設けられた開閉型の第1の電磁弁とより成り、
第2の冷凍サイクルは、空調装置本体内に配され、圧縮冷媒の持つ熱を放出させる第2のコンデンサと、
空調装置本体外に配され、この第2のコンデンサより放熱された冷媒に吸熱させる第2のエバポレータと、
前記コンプレッサの出口側から前記第2のコンデンサまでの配管に設けられた開閉型の第2の電磁弁とより成り、
更に前記第2の冷凍サイクルの前記第2のコンデンサの下流から分岐して前記第1の冷凍サイクルの前記第1のコンデンサの下流に接続する連絡配管を設け、この連絡配管に開閉型の第3の電磁弁を設けて、前記第2のコンデンサで放熱された冷媒を前記第1の冷凍サイクルへ分配可能に構成すると共に、
車両の後方には、車室内から車室外へ空気を排出させる排気ブロアと、この排出される空気から排熱回収を図る排気熱交換器とを備え、この排気熱交換器と前記第2のエバポレータとの間に循環ポンプを備えた排熱回収サイクルを設けるようにし、
前記第1の電磁弁を開いて前記第1の冷凍サイクルを稼働させる冷房運転モードと、
前記第2の電磁弁を開いて前記第2の冷凍サイクルを稼働させる暖房運転モードと、
前記第1の電磁弁と第2の電磁弁を同時に開いて前記第1の冷凍サイクルと前記第2の冷凍サイクルを稼動させる冷・暖房運転モードと、
前記第2の電磁弁と前記第3の電磁弁を開いて除湿機能を持つ暖房運転モードとの4つの空調モードを有し、各空調運転モードを少なくとも車室内温度、設定温度から演算される総合信号により切換える制御装置を具備することを特徴とする車両用空調装置。 It has a compressor that compresses the refrigerant, and has two refrigeration cycles on the outlet side of this compressor.
The first refrigeration cycle includes a first capacitor that exchanges heat between the compressed refrigerant and the outside air,
A first evaporator disposed in the air conditioner body for adiabatically expanding the refrigerant radiated by the first condenser via an expansion valve and cooling the introduced air;
An open / close type first solenoid valve provided in a pipe from the outlet side of the compressor to the first capacitor;
The second refrigeration cycle is disposed in the air conditioner body, and releases a heat of the compressed refrigerant.
A second evaporator disposed outside the air conditioner body and absorbing heat to the refrigerant radiated from the second capacitor;
An open / close type second solenoid valve provided in a pipe from the outlet side of the compressor to the second capacitor;
Further, a connecting pipe branched from the downstream side of the second condenser of the second refrigeration cycle and connected to the downstream side of the first condenser of the first refrigeration cycle is provided. And configured to distribute the refrigerant radiated by the second condenser to the first refrigeration cycle ,
An exhaust blower that exhausts air from the passenger compartment to the outside of the passenger compartment and an exhaust heat exchanger that recovers exhaust heat from the exhausted air are provided at the rear of the vehicle. The exhaust heat exchanger and the second evaporator An exhaust heat recovery cycle with a circulation pump between
A cooling operation mode in which the first solenoid valve is opened to operate the first refrigeration cycle;
A heating operation mode in which the second solenoid valve is opened to operate the second refrigeration cycle;
A cooling / heating operation mode in which the first solenoid valve and the second solenoid valve are simultaneously opened to operate the first refrigeration cycle and the second refrigeration cycle;
There are four air conditioning modes, a heating operation mode having a dehumidifying function by opening the second solenoid valve and the third solenoid valve, and each air conditioning operation mode is calculated from at least a vehicle interior temperature and a set temperature. A vehicle air conditioner comprising a control device that switches according to a signal.
第1の冷凍サイクルは、圧縮冷媒と外気とを熱交換させる第1のコンデンサと、The first refrigeration cycle includes a first capacitor that exchanges heat between the compressed refrigerant and the outside air,
この第1のコンデンサにより放熱された冷媒を膨張弁を介して断熱膨張させ、導入空気を冷却する、空調装置本体内に配された第1のエバポレータと、 A first evaporator disposed in the air conditioner body for adiabatically expanding the refrigerant radiated by the first condenser via an expansion valve and cooling the introduced air;
前記コンプレッサの出口側から前記第1のコンデンサまでの配管に設けられた開閉型の第1の電磁弁とより成り、An open / close type first solenoid valve provided in a pipe from the outlet side of the compressor to the first capacitor;
第2の冷凍サイクルは、空調装置本体内に配され、圧縮冷媒の持つ熱を放出させる第2のコンデンサと、The second refrigeration cycle is disposed in the air conditioner body, and releases a heat of the compressed refrigerant.
空調装置本体外に配され、この第2のコンデンサより放熱された冷媒に吸熱させる第2のエバポレータと、A second evaporator disposed outside the air conditioner body and absorbing heat to the refrigerant radiated from the second capacitor;
前記コンプレッサの出口側から前記第2のコンデンサまでの配管に設けられた開閉型の第2の電磁弁とより成り、An open / close type second solenoid valve provided in a pipe from the outlet side of the compressor to the second capacitor;
更に前記第2の冷凍サイクルの前記第2のコンデンサの下流から分岐して前記第1の冷凍サイクルの前記第1のコンデンサの下流に接続する連絡配管を設け、この連絡配管に開閉型の第3の電磁弁を設けて、前記第2のコンデンサで放熱された冷媒を前記第1の冷凍サイクルへ分配可能に構成すると共に、Further, a connecting pipe branched from the downstream side of the second condenser of the second refrigeration cycle and connected to the downstream side of the first condenser of the first refrigeration cycle is provided. And configured to distribute the refrigerant radiated by the second condenser to the first refrigeration cycle,
車両の後方には、車室内から車室外へ空気を排出させる排気ブロアと、この排出される空気から排熱回収を図る排気熱交換器とを備え、この排気熱交換器と前記第2のエバポレータとの間に循環ポンプを備えた排熱回収サイクルを設け、An exhaust blower that exhausts air from the passenger compartment to the outside of the passenger compartment and an exhaust heat exchanger that recovers exhaust heat from the exhausted air are provided at the rear of the vehicle. The exhaust heat exchanger and the second evaporator A waste heat recovery cycle equipped with a circulation pump between
前記連絡配管が前記第2の冷凍サイクルから分岐する分岐点と前記第2のエバポレータの間に、第4の電磁弁を設けるようにし、A fourth solenoid valve is provided between the branch point where the communication pipe branches from the second refrigeration cycle and the second evaporator;
前記第1の電磁弁を開いて前記第1の冷凍サイクルを稼働させる冷房運転モードと、A cooling operation mode in which the first solenoid valve is opened to operate the first refrigeration cycle;
前記第2の電磁弁と前記第4の電磁弁を開いて前記第2の冷凍サイクルを稼働させる暖房運転モードと、A heating operation mode in which the second electromagnetic valve and the fourth electromagnetic valve are opened to operate the second refrigeration cycle;
前記第1の電磁弁と前記第2の電磁弁と前記第4の電磁弁を同時に開いて前記第1の冷凍サイクルと前記第2の冷凍サイクルを稼動させる冷・暖房運転モードと、A cooling / heating operation mode in which the first refrigeration cycle and the second refrigeration cycle are operated by simultaneously opening the first solenoid valve, the second solenoid valve, and the fourth solenoid valve;
前記第1の電磁弁と前記第2の電磁弁と前記第3の電磁弁を開いて前記第1の冷凍サイクルと前記第2の冷凍サイクルの第2のコンデンサのみを稼動させる微冷除湿運転モードと、A slight cold dehumidification operation mode in which only the second condenser of the first refrigeration cycle and the second refrigeration cycle is operated by opening the first solenoid valve, the second solenoid valve, and the third solenoid valve. When,
前記第2の電磁弁と前記第3の電磁弁と前記第4の電磁弁を開いて除湿機能を持つ暖房運転モードとの5つの空調モードを有し、各空調運転モードを少なくとも車室内温度、設定温度から演算される総合信号により切換える制御装置を具備することを特徴とする車両用空調装置。There are five air conditioning modes, a heating operation mode having a dehumidifying function by opening the second solenoid valve, the third solenoid valve, and the fourth solenoid valve, and each air conditioning operation mode has at least a vehicle interior temperature, A vehicle air conditioner comprising a control device that switches according to a comprehensive signal calculated from a set temperature.
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