(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動式の冷媒圧縮機を備えたヒートポンプ式の空調装置であって、
上記圧縮機から送られる冷媒が流入する１つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した３つの吐出口とを備えた流路切替弁を備え、
上記冷房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒を冷却して凝縮し絞って湿り蒸気にした状態で該冷媒と空調用空気との熱交換を行なわせて上記圧縮機に戻すための冷房用流路が接続され、
上記暖房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒と空調用空気との間で熱交換を行なわせ液化した冷媒を絞って湿り蒸気にした後、加熱蒸発させて上記圧縮機に戻すための暖房用流路が接続され、
上記除湿暖房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒と空調用空気との間で熱交換を行なわせ液化した冷媒を絞って湿り蒸気にした状態で該冷媒と空調用空気との熱交換を行なわせて上記圧縮機に戻すための除湿暖房用流路が接続されていて、
上記流路切替弁は、上記流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有することを特徴とする空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁は、さらに上記流入口を冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置とを有することを特徴とする空調装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁は、スプール弁式のものであって、上記３つの吐出口は、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とが相隣り、該除湿暖房用吐出口と暖房用吐出口とが相隣るように並設されていることを特徴とする空調装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載されている空調装置において、
空調用空気が流れる空気通路を備え、冷媒との熱交換によって空調用空気を冷却する冷媒式の空気冷却器と、冷媒との熱交換によって空調用空気を加熱する冷媒式の空気加熱器とが、該空気通路内の上流側と下流側とに配設されているとともに、該空気冷却器と空気加熱器との間に該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節する流量調節手段が配設されていることを特徴とする空調装置。
【請求項５】
電動式の冷媒圧縮機と、
空調用空気が流れる空気通路に設けられて上記圧縮機の吐出口に接続され、該圧縮機から吐出された高温・高圧の冷媒蒸気と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を加熱するための空気加熱器と、
上記空気加熱器に接続され該空気加熱器を経た冷媒が流入する１つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した３つの吐出口とを備えた流路切替弁と、
上記流路切替弁の冷房用吐出口に接続され、該冷房用吐出口から吐出される冷媒を冷却用媒体によって冷却して凝縮させる冷媒凝縮器と、
上記冷媒凝縮器に該冷媒凝縮器への冷媒の逆流を阻止する第１逆止弁を介して接続され、該冷媒凝縮器によって凝縮された冷媒の一部を蒸発させるための第１絞り手段と、
上記空気通路における上記空気加熱器よりも上流側に配設されて上記第１絞り手段に接続され、該第１絞り手段を経た冷媒と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を冷却するための冷媒式の空気冷却器と、
上記流路切替弁の暖房用吐出口に接続され、該暖房用吐出口から吐出される冷媒の一部を蒸発させるための第２絞り手段と、
上記第２絞り手段に接続され、該第２絞り手段を経た冷媒を加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器と、
上記空気通路における上記空気冷却器と空気加熱器との間に配設され、該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節する流量調節手段とを備え、
上記空気冷却器及び冷媒加熱器は、各々冷媒を上記圧縮機に戻すように該圧縮機の流入口に接続され、
上記流路切替弁の除湿暖房用吐出口は、上記第１絞り手段に当該除湿暖房用吐出口への冷媒の逆流を阻止する第２逆止弁を介して接続され、
上記流路切替弁は、上記流入口を、上記冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、上記暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有し、
上記流路切替弁が流入口を冷房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、冷媒凝縮器、第１逆止弁、第１絞り手段、及び空気冷却器を順に巡って、当該圧縮機に戻る冷房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を暖房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、第２絞り手段、及び冷媒加熱器を順に巡って、当該圧縮機に戻る暖房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、第２逆止弁、第１絞り手段、及び空気冷却器を順に巡って、当該圧縮機に戻る除湿暖房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続する弁位置にあるときに、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成され、
上記流路切替弁が流入口を暖房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続する弁位置にあるときに、上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成され、
上記流量調節手段は、上記流路切替弁の切替に連動して、上記冷房用冷媒回路のみが構成されるときは上記空気加熱器を通過する空調用空気量を最小量にし、上記暖房用冷媒回路のみが構成されるときは上記空気加熱器を通過する空調用空気量を最大量にし、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるとき、上記除湿暖房用冷媒回路がのみ構成されるとき、並びに上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるときは、当該記載順序で上記空調用空気量が段階的に多くなるように作動することを特徴とする空調装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載されている空調装置は車両用であって、
当該車両のエンジンとの熱交換によって加熱された加熱用媒体により空調用空気を加熱する第２の空気加熱器を備え、該第２の空気加熱器は、上記空気通路内における上記ダンパの下流側に、該ダンパによって上記冷媒式の空気加熱器と同様に通過空気量が調節されるように配設されていることを特徴とする空調装置。
【請求項７】
請求項６に記載されている空調装置において、
上記加熱用媒体を上記エンジンと第２の空気加熱器との間で循環させる電動式ポンプを備えていることを特徴とする空調装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁の暖房用吐出口から吐出した冷媒を上記加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器を備えていることを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式の冷媒圧縮機を備えたヒートポンプ式の空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６−１４６９８７号公報には、エンジンで駆動されるヒートポンプ式の空調装置において、燃料消費を節減する制御方法が記載されている。それは、室内温度、目標温度等に基づいて演算したエンジン回転数となるようにエンジンの運転を制御するモードの他に、エンジンの最高回転数よりも少ない所定の回転数を節約回転数とする節約モードを設定し、節約モード運転時には上記演算されたエンジン回転数が節約回転数を超えても、該節約回転数でエンジンの運転を制御する、というものである。
【０００３】
特開平８−２８２２５３号公報には、電動式の冷媒圧縮機を備えた車両用空調装置において、冷房、除湿冷房、暖房及び除湿暖房の４つの運転モードを有するものが記載されている。
【０００４】
また、電動式の冷媒圧縮機を採用してインバーター制御で能力を制御するとともに、４方向弁で冷媒の流路を変える事によって冷房と暖房と除湿暖房を切り替える方式のヒートポンプ式の空調装置が、電気自動車用として広く採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、４方向弁とインバーターだけでは室内の温度・湿度を微妙に制御することはできず、そのような制御には別途に電熱装置を併用する必要があり、電力消費が大きい。
【０００６】
これに対して、エンジンや燃料電池などの熱源を備えた車両においては、冷媒圧縮機は冷房だけを行い、暖房は上記の熱源を使って行う方式を採用すれば、室内の温度分布などを微妙に制御することができる。しかし、例えば春先の晴れた日の停車中など微妙な温度・湿度の制御が要求されるときには、停車中であってもエンジンを作動させる必要があって、燃料の無駄使いが多くなる。
【０００７】
また、エンジンとバッテリとを併用して車両を走行させるハイブリッド自動車においても、渋滞走行や低速走行ではエンジンを停止させたまま電気モーターだけを使用すればよいにも拘わらず、上記微妙な温度・湿度調整を必要とするときにはエンジンを作動させる必要があつて、燃料の無駄使いが多くなる。
【０００８】
本発明の課題は、電動式の冷媒圧縮機を採用した空調装置において、微妙な温度・湿度調整を簡単に行なうことができるようにすることにあり、また、エンジンや燃料電池などの熱源を備えた車両においては、熱源を有効に利用して燃料の無駄使いをしないで暖房することができるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この出願の請求項１に係る発明は、電動式の冷媒圧縮機を備えたヒートポンプ式の空調装置であって、
上記圧縮機から送られる冷媒が流入する１つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した３つの吐出口とを備えた流路切替弁を備え、
上記冷房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒を冷却して凝縮し絞って湿り蒸気にした状態で該冷媒と空調用空気との熱交換を行なわせて上記圧縮機に戻すための冷房用流路が接続され、
上記暖房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒と空調用空気との間で熱交換を行なわせ液化した冷媒を絞って湿り蒸気にした後、加熱蒸発させて上記圧縮機に戻すための暖房用流路が接続され、
上記除湿暖房用吐出口には、上記圧縮機から送られた冷媒と空調用空気との間で熱交換を行なわせ液化した冷媒を絞って湿り蒸気にした状態で該冷媒と空調用空気との熱交換を行なわせて上記圧縮機に戻すための除湿暖房用流路が接続されていて、
上記流路切替弁は、上記流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有することを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、流路切替弁を、その流入口が冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置にすれば、当該空調装置は涼し目の除湿暖房運転モードとなり、流入口が暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置にすれば、当該空調装置は暖か目の除湿暖房運転モードとなる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁は、さらに上記流入口を冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置とを有することを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、流路切替弁の切替によって、冷房、涼し目の除湿暖房、普通の除湿暖房、暖か目の除湿暖房及び暖房、という５つの運転モードを得ることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁は、スプール弁式のものであって、上記３つの吐出口は、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とが相隣り、該除湿暖房用吐出口と暖房用吐出口とが相隣るように並設されていることを特徴とする。
【００１４】
この場合の流路切替弁は直動型スプール弁であっても、回転型スプール弁であってもよい。この発明においては、流路切替弁の３つの吐出口が冷房用吐出口、除湿暖房用吐出口、暖房用吐出口の順で並んでいるから、スプール弁の単なる直動又は回転によって、流路切替弁を、流入口が冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置と、暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置とに切り換えることができ、さらには冷房用吐出口のみに接続した弁位置、除湿暖房用吐出口のみに接続した弁位置、並びに暖房用吐出口のみに接続した弁位置に切り換えることができ、流路切替弁の構造が簡単になる。また、流入口を冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続した弁位置する場合に、スプール弁の位置を細かく制御することによつて、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とに対する冷媒の分配割合を段階的に若しくは連続的に変えることも可能になる。この点は、暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口とに対する冷媒の分配割合に関しても同じである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載されている空調装置において、
空調用空気が流れる空気通路を備え、冷媒との熱交換によって空調用空気を冷却する冷媒式の空気冷却器と、冷媒との熱交換によって空調用空気を加熱する冷媒式の空気加熱器とが、該空気通路内の上流側と下流側とに配設されているとともに、該空気冷却器と空気加熱器との間に該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節するダンパが配設されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、空調用空気を空気冷却器で冷却した後に空気加熱器によって加熱することができるから、除湿暖房を行なうことができ、ダンパによって空気加熱器を通過する空調用空気量を絞れば冷房能力が高くなり、ダンパによって空気加熱器を通過する空調用空気量を増大させれば暖房能力が高くなる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、
電動式の冷媒圧縮機と、
空調用空気が流れる空気通路に設けられて上記圧縮機の吐出口に接続され、該圧縮機から吐出された高温・高圧の冷媒蒸気と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を加熱するための冷媒式の空気加熱器と、
上記空気加熱器に接続され該空気加熱器を経た冷媒が流入する１つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した３つの吐出口とを備えた流路切替弁と、
上記流路切替弁の冷房用吐出口に接続され、該冷房用吐出口から吐出される冷媒を冷却用媒体によって冷却して凝縮させる冷媒凝縮器と、
上記冷媒凝縮器に該冷媒凝縮器への冷媒の逆流を阻止する第１逆止弁を介して接続され、該冷媒凝縮器によって凝縮された冷媒の一部を蒸発させるための第１絞り手段と、
上記空気通路における上記空気加熱器よりも上流側に配設されて上記第１絞り手段に接続され、該第１絞り手段を経た冷媒と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を冷却するための空気冷却器と、
上記流路切替弁の暖房用吐出口に接続され、該暖房用吐出口から吐出される冷媒の一部を蒸発させるための第２絞り手段と、
上記第２絞り手段に接続され、該第２絞り手段を経た冷媒を加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器と、
上記空気通路における上記空気冷却器と空気加熱器との間に配設され、該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節する流量調節手段とを備え、
上記空気冷却器及び冷媒加熱器は、各々冷媒を上記圧縮機に戻すように該圧縮機の流入口に接続され、
上記流路切替弁の除湿暖房用吐出口は、上記第１絞り手段に当該除湿暖房用吐出口への冷媒の逆流を阻止する第２逆止弁を介して接続され、
上記流路切替弁は、上記流入口を、上記冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、上記暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有し、
上記流路切替弁が流入口を冷房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、冷媒凝縮器、第１逆止弁、第１絞り手段、及び空気冷却器を順に巡って、当該圧縮機に戻る冷房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を暖房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、第２絞り手段、及び冷媒加熱器を順に巡って、当該圧縮機に戻る暖房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続する弁位置にあるときに、上記圧縮機から、空気加熱器、流路切替弁、第２逆止弁、第１絞り手段、及び空気冷却器を順に巡って、当該圧縮機に戻る除湿暖房用冷媒回路のみが構成され、
上記流路切替弁が流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続する弁位置にあるときに、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成され、
上記流路切替弁が流入口を暖房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続する弁位置にあるときに、上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成され、
上記流量調節手段は、上記流路切替弁の切替に連動して、上記冷房用冷媒回路のみが構成されるときは上記空気加熱器を通過する空調用空気量を最小量にし、上記暖房用冷媒回路のみが構成されるときは上記空気加熱器を通過する空調用空気量を最大量にし、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるとき、上記除湿暖房用冷媒回路がのみ構成されるとき、並びに上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるときは、当該記載順序で上記空調用空気量が段階的に多くなるように作動することを特徴とする空調装置である。
【００１８】
これにより、冷媒回路を複雑にすることなく、流路切替弁の切替及びこれに連動する流量調節手段による流量調節によって、冷房、涼し目の除湿暖房、普通の除湿暖房、暖か目の除湿暖房及び暖房、という５つの運転モードを得ることができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項４又は請求項５に記載されている空調装置を車両用としたものであって、
当該車両のエンジンとの熱交換によって加熱された加熱用媒体により空調用空気を加熱する第２の空気加熱器を備え、該第２の空気加熱器は、上記空気通路内における上記ダンパの下流側に、該ダンパによって上記冷媒式の空気加熱器と同様に通過空気量が調節されるように配設されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明においては、空調用空気の加熱を冷媒式の空気加熱器だけでなくエンジンの熱を利用した第２の空気加熱器によっても賄うことができるから、冷媒式空気加熱器及び冷媒圧縮機に要求される能力が低くなる。すなわち、冷媒圧縮機の能力を高くしなくとも、冷媒式空気加熱器で凝縮する冷媒の飽和温度を高くすることができるから、電力を多量に消費することなく、充分な暖房を行なうことができる。加熱用媒体としてはエンジン冷却水やエンジンオイルを採用することができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載されている空調装置において、
上記加熱用媒体を上記エンジンと第２の空気加熱器との間で循環させる電動式ポンプを備えていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、エンジンを停止させたときでもその余熱で空調用空気を加熱することができる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載されている空調装置において、
上記流路切替弁の暖房用吐出口から吐出した冷媒を上記加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器を備えていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、エンジンの熱をより有効に利用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
従って、この出願の発明によれば、電動式の冷媒圧縮機を備えたヒートポンプ式の空調装置において、上記圧縮機から送られる冷媒が流入する１つの流入口と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した３つの吐出口とを備えた流路切替弁を有し、該流路切替弁が該流入口を冷房用吐出口及び除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置と、該流入口を暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口の双方に接続させた弁位置とを有するから、当該空調装置を涼し目の除湿暖房運転モードと暖か目の除湿暖房運転モードとに切り替えることができ、簡単な構造で木目細かな除湿を行なうことができるようになる。
【００２６】
また、上記流路切替弁に、さらに上記流入口を冷房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を暖房用吐出口のみに接続させた弁位置と、上記流入口を除湿暖房用吐出口のみに接続させた弁位置とを設けた発明によれば、流路切替弁の切替によって、冷房、涼し目の除湿暖房、普通の除湿暖房、暖か目の除湿暖房及び暖房、という５つの運転モードを得ることができ、簡単な構造でさらに木目細かな空調を行なうことができる。
【００２７】
また、上記流路切替弁をスプール弁形式とし、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とが相隣り、該除湿暖房用吐出口と暖房用吐出口とが相隣るようにこれら吐出口を並設した発明によれば、スプール弁の単なる直動又は回転によって、上記５つの運転モードを切り替えて得ることができ、さらには、冷房用吐出口と除湿暖房用吐出口とに対する冷媒の分配割合、あるいは暖房用吐出口と除湿暖房用吐出口とに対する冷媒の分配割合を段階的に若しくは連続的に変えて、さらに木目細かな空調を行なうことが可能になる。
【００２８】
また、空調用空気が流れる空気通路に、冷媒式の空気冷却器と冷媒式の空気加熱器とを前者が上流側に後者が下流側になるように配設し、該空気冷却器と空気加熱器との間に該空気加熱器を通る空調用空気の量を調節するダンパを配設した発明によれば、空調用空気を冷却した後に加熱することによって除湿暖房を行なうことがで、ダンパによって空気加熱器を通過する空調用空気量を調節することによって木目細かな除湿及び温度調整を行なうことができるようになる。
【００２９】
また、当該車両のエンジンとの熱交換によって加熱された加熱用媒体により空調用空気を加熱する第２の空気加熱器を設け、該第２の空気加熱器を通過する空気量をダンパによって調節するようにした発明によれば、空調にエンジンの熱を利用することができるから、電動圧縮機の消費電力を抑えることができる。
【００３０】
また、上記加熱用媒体を上記エンジンと第２の空気加熱器との間で循環させる電動式ポンプを備えている発明によれば、エンジンを停止させたときでもその余熱で空調用空気を加熱することができ、エンジンの一時的な停止によって空調性能が大きく低下することを避けることができる。
【００３１】
また、流路切替弁の暖房用吐出口から吐出した冷媒を上記エンジンを熱源とする加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器を備えている発明によれば、エンジンの熱をより有効に利用することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５は自動車用空調装置を示す。同図において、実線の矢符は冷媒の流れを示し、破線の矢符はエンジン冷却水の流れを示している。
【００３３】
同図において、１は自動車のパワープラントを構成するエンジン、２は車室に空調用空気を送る空調ダクト（空気通路）、３はヒートポンプ式（蒸気圧縮式）の空調用冷媒回路を構成する電動の冷媒圧縮機、４は冷媒流路、２０はエンジン冷却水流路である。空調ダクト２には外気と車室内空気とを切り替えて又は同時に取り入れるものである。冷媒回路としては、冷房用冷媒回路と暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とがあり、後述する流路の切り替えによって各冷媒回路を単独で構成し、又は複数の冷媒回路を同時に構成することができるようになっている。
【００３４】
＜冷媒回路構成要素＞
冷媒回路の構成要素を説明する。
【００３５】
符号５で示す要素は、空調ダクト２に設けられて上記圧縮機３の吐出口に接続された冷媒式の空気加熱器であり、圧縮機３から吐出された高温・高圧の冷媒蒸気と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を加熱するためのものである。
【００３６】
符号６で示す要素は、空気加熱器５に接続され該空気加熱器５を経た冷媒が流入する１つの流入口７と、冷房用、暖房用及び除湿暖房用の互いに独立した３つの吐出口８，９，１０とを備えた流路切替弁である。
【００３７】
符号１１で示す要素は、上記流路切替弁６の冷房用吐出口８に接続された冷媒凝縮器であり、該冷房用吐出口８から吐出される冷媒を冷却用媒体によって冷却して凝縮させるものである。この場合の冷却用媒体は外気であり、走行風を利用して冷媒を凝縮するものである。
【００３８】
符号１２で示す要素は、上記冷媒凝縮器１１に該冷媒凝縮器１１への冷媒の逆流を阻止する第１逆止弁１３を介して接続された第１絞り弁（絞り手段）であり、冷媒凝縮器１１によって凝縮された冷媒の一部を蒸発させるためのものである。
【００３９】
符号１４で示す要素は、上記空調ダクト２における上記空気加熱器５よりも上流側に配設された空気冷却器であり、上記第１絞り弁１２に接続され、該第１絞り弁１２を経た冷媒と空調用空気とを熱交換させて該空調用空気を冷却するためのものである。
【００４０】
符号１５で示す要素は、上記流路切替弁６の暖房用吐出口９に接続され、該暖房用吐出口９から吐出される冷媒の一部を蒸発させるための第２絞り手段である。
【００４１】
符号１６で示す要素は、上記第２絞り弁１５に接続され、該第２絞り弁１５を経た冷媒を加熱用媒体によって加熱する冷媒加熱器である。この加熱用媒体としては、エンジンとの熱交換によって加熱されるエンジン冷却水が用いられている。
【００４２】
符号１７で示す要素は、上記空調ダクト２における上記空気冷却器１４と空気加熱器５との間に配設され、該空気加熱器５を通る空調用空気の量を調節するダンパ（流量調節手段）である。すなわち、空気冷却器１４は空調ダクト２を通る空調用空気の全てが該空気冷却器１４を通過するように設けられ、空気加熱器５は空調ダクト２の断面積よりも小さな断面積を有し、空調ダクト２の内壁に接するように片寄せて配置されている。そして、ダンパ１７は、一端が空調ダクト２の略中央に軸支されていて、他端を上記空気加熱器５側の内壁に当接させて該空気加熱器５を通る空調用空気の量を実質的に零とする全閉位置から、当該他端を空気加熱器５とは反対側の内壁に当接させて空調用空気の実質的に全量が当該空気加熱器５を通過するようにする全開位置までの間で段階的に（又は連続的に）回動するようになっている。
【００４３】
符号１８で示す要素は、上記流路切替弁６の除湿暖房用吐出口１０を上記第１逆止弁１３の下流側において上記第１絞り弁１１に接続する冷媒通路に介設された第２逆止弁であり、当該除湿暖房用吐出口１０への冷媒の逆流を阻止するものである。
【００４４】
上記空気冷却器１４及び冷媒加熱器１６は、各々冷媒を上記圧縮機３に戻すように該圧縮機３の流入口に接続されている。
【００４５】
＜エンジン冷却水等＞
上記空調ダクト２における冷媒式空気加熱器５の上流側には、エンジン１との熱交換によって加熱されたエンジン冷却水により空調用空気を加熱する第２の空気加熱器１９が設けられている。この第２の空気加熱器１９は、上記ダンパ１７によって上記冷媒式の空気加熱器５と同様に通過空気量が調節されるものである。すなわち、第２の空気加熱器１９を通過した空調用空気の全量が冷媒式空気加熱器５を通過するように、両空気加熱器５，１９は空気流れ方向に隣接して配設されている。
【００４６】
エンジン冷却水の循環経路は、エンジン１を出た冷却水を走行風によって冷却するラジエータ２１、サーモスタットバルブ２２、冷却水用電動ポンプ２３、上記第２の空気加熱器１９、上記冷媒加熱器１６を巡って、エンジン１に戻るように構成されている。また、エンジン１からラジエータ２１をバイパスしてサーモスタットバルブ２２へ冷却水を送るバイパス通路２４が設けられている。サーモスタットバルブ２２は、エンジン冷却水温度が所定温度に達するまでは、バイパス通路２４をポンプ２３に接続してエンジン冷却水がラジエータ２１をバイパスして流れるようにし、該温度が所定温度に達するとバイパス通路２４を遮断してラジエータ２１を通過した冷却水がポンプ２３へ流れるようにするものである。
【００４７】
＜流路切替弁＞
上記流路切替弁６は、正方形断面の内室を有するシリンダ状弁本体２５にステッピングモータ２６によって駆動される正方形断面のスプール２７が直進的に往復動するように嵌められてなる。３つの吐出口８〜１０は、弁本体２５の長手方向に間隔をおいて且つ冷房用吐出口８、除湿暖房用吐出口１０、暖房用吐出口９の順で直線状に並ぶように形成されている。流入口７は、この３つの吐出口８〜１０に相対するように弁本体２５の長手方向に細長く形成されている。
【００４８】
スプール２７は、該スプール２７を横切るように貫通する冷媒通過孔２９を備え、冷媒通過孔２９の両端を、上記流入口７と上記冷房用吐出口８のみに接続させた弁位置と、上記流入口７と上記暖房用吐出口９のみに接続させた弁位置と、上記流入口７と上記除湿暖房用吐出口１０のみに接続させた弁位置と、上記流入口７と上記冷房用吐出口８及び除湿暖房用吐出口１０の双方とを接続させた弁位置と、上記流入口７と上記暖房用吐出口９と除湿暖房用吐出口１０の双方とを接続させた弁位置とにシフトするように設けられている。
【００４９】
すなわち、冷媒通過孔２９の孔径は、冷房用吐出口８と除湿暖房用吐出口１０との隔たり、並びに暖房用吐出口９と除湿暖房用吐出口１０との隔たりよりも広く形成されて、上記双方接続の弁位置をとることができるようになっている。
【００５０】
また、スプール２７には雌ねじ３１が形成され、該雌ねじ３１にステッピングモータ２６の出力軸３２の先端の雄ねじ３３が螺合しており、該出力軸３２の回転によってスプール２７は上述の各弁位置に進退するようになっている。また、弁本体２５のスプール孔の両端にはエア抜き孔が形成されている。
【００５１】
＜各冷媒回路＞
図１に示すように、上記流路切替弁６が流入口７を冷房用吐出口８のみに接続する弁位置にあるときには、上記圧縮機３から、空気加熱器５、流路切替弁６の流入口７、冷媒通過孔２９、冷房用吐出口８、冷媒凝縮器１１、第１逆止弁１３、第１絞り弁１２、及び空気冷却器１４を順に巡って、当該圧縮機３に戻る冷房用冷媒回路のみが構成されることになる。
【００５２】
図２に示すように、上記流路切替弁６が流入口７を暖房用吐出口１０のみに接続する弁位置にあるときには、上記圧縮機３から、空気加熱器５、流路切替弁６の流入口７、冷媒通過孔２９、暖房用吐出口９、第２絞り弁１５、及び冷媒加熱器１６を順に巡って、当該圧縮機３に戻る暖房用冷媒回路のみが構成されることになる。
【００５３】
図３に示すように、上記流路切替弁６が流入口７を除湿暖房用吐出口１０のみに接続する弁位置にあるときには、上記圧縮機３から、空気加熱器５、流路切替弁６の流入口７、冷媒通過孔２９、除湿暖房用吐出口１０、第２逆止弁１８、第１絞り弁１２、及び空気冷却器１４を順に巡って、当該圧縮機３に戻る除湿暖房用冷媒回路がのみ構成されることになる。
【００５４】
図４に示すように、上記流路切替弁６が流入口７を冷房用吐出口８及び除湿暖房用吐出口１０の双方に接続する弁位置にあるときには、上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されることになる。
【００５５】
図５に示すように、上記流路切替弁６が流入口７を暖房用吐出口９及び除湿暖房用吐出口１０の双方に接続する弁位置にあるときには、上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されることになる。
【００５６】
＜ダンパ１７について＞
上記ダンパ１７は、上記流路切替弁６の切替に連動するものであり、図１に示すように上記冷房用冷媒回路のみが構成されるときは、上記空気加熱器５，１９を通過する空調用空気量を零とする全閉位置となり、図２に示すように上記暖房用冷媒回路のみが構成されるとき、並びに図５に示すように上記暖房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるときは、空気冷却器１４を通過した空調用空気の全量が当該空気加熱器５，１９を通過する全開位置となり、図４に示すように上記冷房用冷媒回路と除湿暖房用冷媒回路とが共に構成されるときは、空気冷却器１４を通過した空調用空気の半量が当該空気加熱器５，１９を通過する半開位置となり、図３に示すように上記除湿暖房用冷媒回路がのみ構成されるときは、上記半開よりも開度が大きくなる。
【００５７】
＜空調の各運転モード＞
−冷房運転−
冷房運転では図１に示すように、流路切替弁６が流入口７を冷房用吐出口８のみに接続して冷房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度も高くなっているから、サーモスタットバルブ１１はバイパス通路２４を閉じた状態になり、また、ダンパ１７は全閉位置にある。
【００５８】
従って、圧縮機３から出た高温・高圧の冷媒は、まず冷媒式の空気加熱器５に入るが、該空気加熱器５にはダンパ１７によって空調用空気が通過しないようになっているから、当該冷媒は空気加熱器５を素通りすることになる。次いで当該冷媒は、流路切替弁６を通ってその冷房用吐出口８から吐出され、冷媒凝縮器１１によって走行風との熱交換で凝縮され、第１逆止弁１３を通過し、第１絞り弁１２を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体（湿り蒸気）となり、ダクト２の空気冷却器１４で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機３に戻る。
【００５９】
よって、上記空気冷却器１４で冷却された空調用空気は、その全量が空気加熱器５，１９を通過することなく車室へ送られることになり、強力な冷房を実現することができる。
【００６０】
なお、エンジン１で加熱されたエンジン冷却水は、ラジエータ２１、サーモスタットバルブ２２、電動ポンプ２３、第２の空気加熱器１９、及び冷媒加熱器１６を通ってエンジン１に戻るが、第２の空気加熱器１９はダンパ１７によって塞がれ、冷媒加熱器１６に冷媒が流れないから、空調には寄与しない。
【００６１】
−暖房運転−
暖房運転では図２に示すように、上記流路切替弁６は流入口７を暖房用吐出口９のみに接続して暖房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度は過度に高くなっていないから、サーモスタットバルブ１１はバイパス通路２４を開いた状態になり、また、ダンパ１７は全開位置にある。
【００６２】
従って、圧縮機３から吐出された高温・高圧の冷媒は、空気加熱器５において空調用空気を加熱し、流路切替弁６を通ってその暖房用吐出口９から吐出され、第２絞り弁１５を通過することによって減圧されて、冷媒加熱器１６でエンジン冷却水によって加熱されて圧縮機３に戻る。また、エンジン１で加熱されたエンジン冷却水は、バイパス通路２４、サーモスタットバルブ２２、電動ポンプ２３、第２の空気加熱器１９、及び冷媒加熱器１６を通ってエンジン１に戻り、第２の空気加熱器１９において空調用空気を加熱し、冷媒加熱器１６において冷媒を加熱する。
【００６３】
よって、空調用空気は第２の空気加熱器１９で加熱された後、さらに冷媒式の空気加熱器５で加熱されて車室に送られるから、強力な暖房が実現される。
【００６４】
−普通の除湿暖房運転−
普通の除湿暖房運転では図３に示すように、上記流路切替弁６は流入口７を除湿暖房用吐出口１０のみに接続して除湿暖房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度は過度に高くなっていないから、サーモスタットバルブ１１はバイパス通路２４を開いた状態になり、また、ダンパ１７は半開よりも開いた位置にある。
【００６５】
従って、圧縮機３から吐出された高温・高圧の冷媒は、空気加熱器５において空調用空気を加熱し、流路切替弁６を通って除湿暖房用吐出口１０から吐出され、第２逆止弁１８を通過し、第１絞り弁１２を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体となり、ダクト２の空気冷却器１４で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機３に戻る。また、エンジン１で加熱されたエンジン冷却水は、バイパス通路２４、サーモスタットバルブ２２、電動ポンプ２３、第２の空気加熱器１９、及び冷媒加熱器１６を通ってエンジン１に戻り、第２の空気加熱器１９において空調用空気を加熱する。冷媒加熱器１６には冷媒が流れないため、冷媒の加熱には利用されない。
【００６６】
よって、空調用空気は、空気冷却器１４で冷却された後、その一部が空気加熱器１９，５で加熱されることになり、これにより、除湿された暖かい空気が車室内へ送られることになる。
【００６７】
−涼し目の除湿暖房運転−
涼し目の除湿暖房運転では図４に示すように、上記流路切替弁６は流入口７を冷房用吐出口８及び除湿暖房用吐出口１０の双方に接続して涼し目の除湿暖房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度は過度に高くなっていないから、サーモスタットバルブ１１はバイパス通路２４を開いた状態になり、また、ダンパ１７は半開位置にある。
【００６８】
従って、圧縮機３から吐出された高温・高圧の冷媒は、空気加熱器５において空調用空気を加熱し、流路切替弁６を通ってその一部は冷房用吐出口８から吐出され、冷媒凝縮器１１によって走行風との熱交換で凝縮され、第１逆止弁１３を通過し、第１絞り弁１２を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体となり、ダクト２の空気冷却器１４で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機３に戻る。流路切替弁６を通る冷媒の残部は除湿暖房用吐出口１０から吐出され、第２逆止弁１８を通過し、第１絞り弁１２を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体となり、ダクト２の空気冷却器１４で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機３に戻る。
【００６９】
エンジン１で加熱されたエンジン冷却水は、バイパス通路２４、サーモスタットバルブ２２、電動ポンプ２３、第２の空気加熱器１９、及び冷媒加熱器１６を通ってエンジン１に戻り、第２の空気加熱器１９において空調用空気を加熱する。冷媒加熱器１６には冷媒が流れないため、冷媒の加熱には利用されない。
【００７０】
よって、空調用空気は、空気冷却器１４によって普通の除湿暖房の場合よりも強めに冷却された後、その半量が空気加熱器１９，５で加熱されることになり、これにより、涼し目の除湿された空気が車室内へ送られることになる。
【００７１】
−暖か目の除湿暖房運転−
暖か目の除湿暖房運転では図５に示すように、上記流路切替弁６は流入口７を暖房用吐出口９及び除湿暖房用吐出口１０の双方に接続して暖か目の除湿暖房用冷媒回路を構成する弁位置となる一方、通常はエンジン冷却水温度は過度に高くなっていないから、サーモスタットバルブ１１はバイパス通路２４を開いた状態になり、また、ダンパ１７は全開位置にある。
【００７２】
従って、圧縮機３から吐出された高温・高圧の冷媒は、空気加熱器５において空調用空気を加熱し、流路切替弁６を通ってその一部は暖房用吐出口９から吐出され、第２絞り弁１５を通過することによって減圧されて、冷媒加熱器１６でエンジン冷却水によって加熱されて圧縮機３に戻る。流路切替弁６を通る冷媒の残部は除湿暖房用吐出口１０から吐出され、第２逆止弁１８を通過し、第１絞り弁１２を通過することによって減圧されて低温低圧の気液混合体となり、ダクト２の空気冷却器１４で空調用空気を冷却して高温低圧の気体となって圧縮機３に戻る。
【００７３】
エンジン１で加熱されたエンジン冷却水は、バイパス通路２４、サーモスタットバルブ２２、電動ポンプ２３、第２の空気加熱器１９、及び冷媒加熱器１６を通ってエンジン１に戻り、第２の空気加熱器１９において空調用空気を加熱するとともに、冷媒加熱器１６において冷媒を加熱する。
【００７４】
よって、空調用空気は、空気冷却器１４によって普通の除湿暖房の場合よりも弱めに冷却された後、その全量が空気加熱器１９，５で加熱されることになり、これにより、暖か目の除湿された空気が車室内へ送られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る空調装置の冷房運転時の回路図。
【図２】同空調装置の暖房運転時の回路図。
【図３】同空調装置の普通の除湿暖房運転時の回路図。
【図４】同空調装置の涼し目の除湿暖房運転時の回路図。
【図５】動空調装置の暖か目の除湿暖房運転時の回路図。
【符号の説明】
１  エンジン
２  空調ダクト
３  電動式冷媒圧縮機
５  冷媒式空気加熱器
６  流路切替弁
７  流入口
８  冷房用吐出口
９  暖房用吐出口
１０  除湿暖房用吐出口
１１  冷媒凝縮器
１２  第１絞り弁
１４  冷媒式空気冷却器
１５  第２絞り弁
１６  冷媒加熱器
１７  ダンパ（流量調節手段）
１９  第２の空気加熱器（温水式空気加熱器）
２１  ラジエータ
２３  電動ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003975567.tif 000006