JP2001219732A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

車両用空気調和装置

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JP2001219732A
JP2001219732A JP2000034106A JP2000034106A JP2001219732A JP 2001219732 A JP2001219732 A JP 2001219732A JP 2000034106 A JP2000034106 A JP 2000034106A JP 2000034106 A JP2000034106 A JP 2000034106A JP 2001219732 A JP2001219732 A JP 2001219732A
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vehicle
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air conditioner
refrigerant
cooling
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Tomoki Hase
知樹 羽瀬
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用空気調和装置の冷房能力を高めて夏場
でも車室内を涼しく快適な空間とする。 【解決手段】 冷媒と外気との間で熱交換を行う車外熱
交換器11と、冷媒と車室内の空気との間で熱交換を行
う車室内熱交換器21と、圧縮機12と、膨張弁22
と、四方弁13とが冷媒配管30により接続され、冷媒
の流れ方向を切り換えて冷暖房を行うヒートポンプ式の
車両用空気調和装置において、車外熱交換器11を冷却
する冷却ファン14と、車内外で生じる余剰水を溜めて
おき必要に応じてこれを冷却ファン14に向けて供給す
る水供給機構15として、雨水を溜おく雨水タンク16
と、雨水タンク16から冷却ファン14に向けて雨水を
流下させる排水管17と、排水管17に設けられる開閉
栓18とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001 】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用空気調和装
置に関し、特に圧縮機を電動モータで駆動して冷媒の搬
送を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置に関する
ものである。
【0002 】
【従来の技術】従来の車両用空気調和装置にかわってヒ
ートポンプ式の車両用空気調和装置の開発が進められて
いる。これは、近年の環境問題への関心の高まりの中
で、自動車についても電気自動車やハイブリッド車(駆
動源として電動モータとガソリンエンジンを併用する車
両)の市場への導入が始まりつつあることによる。
【0003 】従来の車両用空気調和装置はエンジン冷
却水を熱源として利用し、圧縮機の駆動力をエンジンの
回転から得る構造となっているが、ハイブリッド車では
電動モータとエンジンを併用し必要に応じてエンジンを
停止させて電動モータで走行することになるため熱源と
して十分な温水が得られず、エンジンの回転をいつでも
取り出せるわけではないため圧縮機を常時駆動させるこ
とができない。また、電気自動車ではエンジン自体が存
在しないのでその構造自体が採用できない。
【0004 】このような背景から、電気自動車やハイ
ブリッド車に搭載される空気調和装置に、家庭用エアコ
ン等で一般的なヒートポンプ方式が採用されるようにな
ったのである。
【0005 】
【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車の車
室内はいうなればガラス張りの箱の中に近い環境にあ
り、夏場の炎天下では車室内の温度はかなりの高温にな
ることは否めない。そのため、車両用空気調和装置には
家庭用エアコン等よりもはるかに高い冷房能力が要求さ
れる。
【0006 】本発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、車両用空気調和装置の冷房能力を高めて夏場
でも車室内を涼しく快適な空間とすることを目的として
いる。
【0007 】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成の車両用空気調和装置
を採用する。すなわち、請求項1記載の車両用空気調和
装置は、冷媒と外気との間で熱交換を行う車外熱交換器
と、冷媒と車室内の空気との間で熱交換を行う車室内熱
交換器と、圧縮機と、膨張弁と、四方弁とが冷媒配管に
より接続され、前記冷媒の流れ方向を切り換えて冷暖房
を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置であって、
前記車外熱交換器を冷却する冷却ファンと、車内外で生
じる余剰水を溜めておき必要に応じてこれを前記冷却フ
ァンに向けて供給する水供給機構を備えることを特徴と
する。
【0008 】この車両用空気調和装置においては、溜
おかれた余剰水を回転する冷却ファンに供給すると、こ
れが遠心力と冷却ファンにより作られる風の勢いによっ
て飛散し、車外熱交換器に付着する。車外熱交換器に付
着した水は車外熱交換器の熱で加熱されて蒸発するが、
このとき水の相変化による潜熱により熱が吸収されて室
外熱交換器が冷却され、冷媒との熱交換が促される。
【0009 】請求項2記載の車両用空気調和装置は、
請求項1記載の車両用空気調和装置において、前記水供
給機構が、雨水を溜おく雨水タンクと、該雨水タンクか
ら前記冷却ファンに向けて雨水を流下させる排水管と、
該排水管に設けられる開閉栓とを備えることを特徴とす
る。
【0010 】この車両用空気調和装置においては、雨
天走行中にフロントガラス下やボンネットの隙間等から
エンジンルームに流入してくる雨水を溜めておき、これ
を必要に応じて雨水タンクから排水して車外熱交換器に
導いて冷却に利用する。これにより、従来は全く利用さ
れず車外への排水のために車体に様々な工夫をしなけれ
ばならなかった雨水を有効に利用することができ、余剰
水の確保も容易になる。
【0011 】請求項3記載の車両用空気調和装置は、
請求項2記載の車両用空気調和装置において、前記車室
内熱交換器から排出される凝縮水を前記雨水タンクに導
入する第2の排水管を備えることを特徴とする。
【0012 】この車両用空気調和装置においては、冷
房運転を行うことにより発生する車室内熱交換器の凝縮
水を雨水タンクに溜おき、雨水とともに利用することで
余剰水の確保がさらに容易になる。
【0013 】請求項4記載の車両用空気調和装置は、
請求項2または3記載の車両用空気調和装置において、
前記開閉栓が、前記車外熱交換器の温度が上昇し所定の
温度に達すると開放する形状記憶部材からなる弁体を備
えることを特徴とする。
【0014 】この車両用空気調和装置においては、車
外熱交換器の温度が高まると冷媒との熱交換が十分に行
えない状態になったと見なせるから、これを契機として
開閉栓を開くようにすることで冷媒との熱交換がより効
果的に行われる。また、開閉栓の作動が自動的に行える
ので簡易な構造を実現できる。
【0015 】請求項5記載の車両用空気調和装置は、
請求項1記載の車両用空気調和装置において、前記車室
内熱交換器から排出される凝縮水を前記冷却ファンに直
接供給することを特徴とする。
【0016 】この車両用空気調和装置においては、冷
房運転を行うことにより発生する車室内熱交換器の凝縮
水を冷却ファンに直接供給することで、簡易な構造であ
りながらも冷媒との熱交換がより効果的に行われる。
【0017 】
【発明の実施の形態】本発明に係る車両用空気調和装置
の第1実施形態を図1に示して説明する。図1には本実
施形態における車両用空気調和装置のシステム構成図を
示す。この空気調和装置は、車外ユニット10および車
室内ユニット20から構成されている。これら車外ユニ
ット10および車室内ユニット20は、冷媒が導通する
冷媒配管30や図示しない電気配線等により接続されて
いる。
【0018 】車外ユニット10には、冷媒と外気との
間で熱交換を行う車外熱交換器11と、車外熱交換器1
1または後述する車室内熱交換器21に冷媒を送出する
圧縮機12と、冷媒配管30を流通する冷媒の流れ方向
を切り換える四方弁13と、車外熱交換器11に屋外の
空気を流通させる冷却ファン14とが具備されている。
【0019 】車室内ユニット20には、冷媒と車室内
の空気との間で熱交換を行う車室内熱交換器21と、冷
房運転時において高温高圧の液冷媒を膨張させて低温低
圧の液冷媒とする膨張弁22と、車室内熱交換器21に
屋内の空気を流通させるブロワファン23とが具備され
ている。
【0020 】また、車外ユニット10には、車内外で
生じる余剰水を溜めおき必要に応じてこれを冷却ファン
14に向けて供給する水供給機構15が設けられてい
る。この水供給機構15は、雨天走行中にフロントガラ
ス下やボンネットの隙間等からエンジンルームに流入し
てくる雨水を溜おく雨水タンク16と、雨水タンク16
から冷却ファン14に向けて雨水を流下させる排水管1
7と、排水管17に設けられた開閉栓18とを備えてい
る。
【0021 】開閉栓18は、車外熱交換器11の温度
が上昇し所定の温度に達すると開放する形状記憶部材
(例えば形状記憶合金や形状記憶ポリマー)からなる弁
体(図示略)を備えている。
【0022 】さらに、車室内ユニット20には、車室
内熱交換器21から排出される凝縮水を雨水タンク16
に導入する排水管(第2の排水管)24が設けられてい
る。
【0023 】次に、上記のように構成された車両用空
気調和装置の暖房運転時および冷房運転時の作動の仕方
について説明する。暖房運転時、冷媒配管系を流れる冷
媒は、圧縮機12で圧縮されて高温高圧のガス冷媒とな
り、冷媒配管30を通って車室内ユニット20に送ら
れ、車室内熱交換器21を流通する。車室内ユニット2
0では、ブロワファン23により取り込まれた車室内の
空気に対して車室内熱交換器21を流通する高温高圧の
ガス冷媒から熱が与えられ、車室内に温風が供給される
こととなる。
【0024 】車室内の空気に排熱した高温高圧のガス
冷媒は、車室内熱交換器21において凝縮液化し、高温
高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、冷媒配
管30を通って車外ユニット10における車外熱交換器
11に送られる。車外ユニット10では、冷却ファン1
4により取り込まれた車外の空気から車外熱交換器11
を流通する高温高圧の液冷媒が熱を奪うことになる。こ
れにより、高温高圧の液冷媒は蒸発気化して低温低圧の
ガス冷媒となる。これが再び圧縮機12に送出され、上
記過程を繰り返すことになる。
【0025 】冷房運転時、冷媒は上記とは逆方向に冷
媒配管系を流れる。まず、圧縮機12で圧縮された高温
高圧のガス冷媒は、冷媒配管30を通過して車外熱交換
器11に送られ、冷却ファン14により取り込まれた車
外の空気に熱を与えて凝縮液化し高温高圧の液冷媒とな
る。この高温高圧の液冷媒は、冷媒配管30を通って車
室内ユニット20に送られ、膨張弁22を通過する過程
で低温低圧の液冷媒となり、車室内熱交換器21を流通
する。車室内ユニット20では、低温低圧の液冷媒は車
室内の空気から熱を奪って冷却し、冷媒自身は蒸発気化
して低温低圧のガス冷媒となる。これが再び圧縮機12
に送出され、上記過程を繰り返すことになる。
【0026 】ところで、例えば炎天下での冷房運転時
において、車外熱交換器11の温度が高まると冷媒との
熱交換が十分に行えない状態になる。そこで、車外熱交
換器11が所定の温度に達すると開閉栓18が開き、雨
水タンク16に溜おかれた雨水や行出水等の余剰水が、
排水管17を通じて冷却ファン14に供給される。
【0027 】冷却ファン14に供給された水は、遠心
力と冷却ファン14により作られる風の勢いによって飛
散し、車外熱交換器11に付着する。付着した水は車外
熱交換器11の熱で加熱されて蒸発するが、このとき水
の相変化による潜熱により熱が吸収されて車外熱交換器
11が冷却され、冷媒との熱交換が促進される結果とな
る。
【0028 】また、冷房運転を行うことにより車室内
熱交換器21からは室内の空気から奪った水分が凝縮水
となって発生するが、これは排水管24を通じて雨水タ
ンク16に流入し、余剰水として使用される。
【0029 】上記の車両用空気調和装置によれば、雨
天走行中にフロントガラス下やボンネットの隙間等から
エンジンルームに流入してくる雨水や、車室内熱交換器
21から発生する凝縮水を溜めておき、これを必要に応
じて雨水タンク16から排水して車外熱交換器11に導
いて冷却に利用することにより、冷房能力を格段に向上
させることができる。しかも、従来は全く利用されず車
外への排水のために車体に様々な工夫をしなければなら
なかった雨水を有効に利用するので、余剰水の確保も容
易であり、余計なエネルギーを必要とせず無駄のない冷
房運転が可能になる。
【0030 】なお、本実施形態においては雨水タンク
16に凝縮水を導入するように構成したが、凝縮水は車
外に捨て、雨水だけを利用するものであっても構わな
い。また、開閉栓18には形状記憶特性を有する部材を
使用したが、これについては例えば車外熱交換器11の
温度を検知して電磁弁を作動させて開閉を行うような構
造であっても構わない。
【0031 】本発明に係る車両用空気調和装置の他の
実施形態を図2に示して説明する。なお、上記第1実施
形態において既に説明した構成要素には同一符号を付し
て説明は省略する。本実施形態においては、車室内熱交
換器21から発生する凝縮水は排水管25を通じて冷却
ファン14に直接供給されるようになっている。凝縮水
が発生するのは冷房運転を行っているときだけなので、
これをそのまま冷却ファン14に供給することで、簡易
な構造でありながらも冷媒との熱交換がより効果的に行
われるようになる。
【0032 】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項1記載の車両用空気調和装置によれば、溜おかれた余
剰水を回転する冷却ファンに供給すると、これが遠心力
と冷却ファンにより作られる風の勢いによって飛散し、
車外熱交換器に付着する。車外熱交換器に付着した水は
車外熱交換器の熱で加熱されて蒸発するが、このとき水
の相変化による潜熱により熱が吸収されて室外熱交換器
が冷却され、冷媒との熱交換が促されるので、冷房能力
を格段に向上させることができる。
【0033 】請求項2記載の車両用空気調和装置によ
れば、雨天走行中にフロントガラス下やボンネットの隙
間等から流入してくる雨水を溜めておき、これを必要に
応じて雨水タンクから排水して車外熱交換器に導いて冷
却に利用する。これにより、従来は全く利用されず車外
への排水のために車体に様々な工夫をしなければならな
かった雨水を有効に利用するので、余剰水の確保も容易
であり、余計なエネルギーを必要とせず無駄のない冷房
運転が可能になる。
【0034 】請求項3記載の車両用空気調和装置によ
れば、冷房運転を行うことにより発生する車室内熱交換
器の凝縮水を雨水タンクに溜おき、雨水とともに利用す
ることで余剰水の確保がさらに容易になり、無駄のない
冷房運転が可能になる。
【0035 】請求項4記載の車両用空気調和装置によ
れば、車外熱交換器の温度が高まると冷媒との熱交換が
十分に行えない状態になったと見なせるから、これを契
機として開閉栓を開くようにすることで冷媒との熱交換
がより効果的に行われ、無駄のない冷房運転が可能にな
る。また、開閉栓の作動が自動的に行えるので簡易な構
造を実現できる。
【0036 】請求項5記載の車両用空気調和装置によ
れば、冷房運転を行うことにより発生する車室内熱交換
器の凝縮水を冷却ファンに直接供給することで、簡易な
構造でありながらも冷媒との熱交換がより効果的に行わ
れ、無駄のない冷房運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る車両用空気調和装置の第1実施
形態を示すシステム構成図である。
【図2】 本発明に係る車両用空気調和装置の他の実施
形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
10 車外ユニット 11 車外熱交換器 12 圧縮機 13 四方弁 14 冷却ファン 15 水供給機構 16 雨水タンク 17 排水管 18 開閉栓 20 車室内ユニット 21 車室内熱交換器 22 膨張弁 23 ブロワファン 24,25 排水管(第2の排水管) 30 冷媒配管

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒と外気との間で熱交換を行う車外
    熱交換器と、冷媒と車室内の空気との間で熱交換を行う
    車室内熱交換器と、圧縮機と、膨張弁と、四方弁とが冷
    媒配管により接続され、前記冷媒の流れ方向を切り換え
    て冷暖房を行うヒートポンプ式の車両用空気調和装置で
    あって、 前記車外熱交換器を冷却する冷却ファンと、車内外で生
    じる余剰水を溜めておき必要に応じてこれを前記冷却フ
    ァンに向けて供給する水供給機構を備えることを特徴と
    する車両用空気調和装置。
  2. 【請求項2】 前記水供給機構は、雨水を溜おく雨水
    タンクと、該雨水タンクから前記冷却ファンに向けて雨
    水を流下させる排水管と、該排水管に設けられる開閉栓
    とを備えることを特徴とする請求項1記載の車両用空気
    調和装置。
  3. 【請求項3】 前記車室内熱交換器から排出される凝
    縮水を前記雨水タンクに導入する第2の排水管を備えこ
    とを特徴とする請求項2記載の車両用空気調和装置。
  4. 【請求項4】 前記開閉栓は、前記車外熱交換器の温
    度が上昇し所定の温度に達すると開放する形状記憶部材
    からなる弁体を備えることを特徴とする請求項2または
    3記載の車両用空気調和装置。
  5. 【請求項5】 前記車室内熱交換器から排出される凝
    縮水を前記冷却ファンに直接供給することを特徴とする
    請求項1記載の車両用空気調和装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4162256B1 (ja) * 2008-02-13 2008-10-08 株式会社極東電巧 バッテリー駆動式電力自動車
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KR20230001352A (ko) * 2021-06-28 2023-01-04 호남대학교 산학협력단 차량용 응축기 냉각장치

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