JP2005225330A - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 省エネルギー効率が高く、しかも、車室内の快適性が良い自動車用空気調和装置を提供する。
【解決手段】 車室６内に開口された空気吸込口３２を有する換気用通路３１と、この換気用通路３１に空気吸込口３２より車室内空気を吸引し、吸引した車室内空気を車外に排気する第３ファン３４と、換気用通路３１内に配置され、排気される空気との間で熱交換を行うリサイクル用熱交換器１１とからなる熱リサイクル手段１０を備えた自動車用空気調和装置１Ａにおいて、空気吸込口３２を車室６内の上部に設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車室内の換気時に、排気される空気より熱エネルギーを回収する熱リサイクル手段を備えた自動車用空気調和装置に関する。

この種の従来の自動車用空気調和装置としては、特許文献１に開示されたものがある。

この自動車用空気調和装置１００は、図５に示すように、ヒートポンプ式であり、車体１０１の最前部に配置された第１熱交換器１０２と、車室１０３内の前方に配置された第２熱交換器１０４と、車体１０１の後部で、換気用通路１０５内に配置されたリサイクル用熱交換器１０６とを備えている。第１熱交換器１０２と第２熱交換器１０４との間は第１冷媒配管１１０を介して接続され、この第１冷媒配管１１０には可逆式の膨脹弁１１１が設けられている。第２熱交換器１０４とリサイクル用熱交換器１０６との間は第２冷媒配管１１２を介して接続され、この第２冷媒配管１１２には四方弁１１３を介してコンプレッサ１１４が設けられている。コンプレッサ１１４は、圧縮冷媒を第２熱交換器１０４側とリサイクル用熱交換器１０６側に選択的に供給できる。リサイクル用熱交換器１０６と第１熱交換器１０２との間は、第３冷媒配管１１５を介して接続されている。

上記構成において、冷房運転時には、四方弁１１３によってコンプレッサ１１４からの冷媒がリサイクル用熱交換器１０６側に供給される。すると、コンプレッサ１１４によって断熱圧縮された冷媒がリサイクル用熱交換器１０６及び第１熱交換器１０２の順に通過し、この通過時に冷媒が熱交換によって冷却される。そして、冷却された冷媒が膨脹弁１１１で減圧され、第２熱交換器１０４の通過時に車室内供給空気の熱を吸熱して気化する。車室内供給空気はこの気化熱によって冷却され、冷却された空気が車室１０３内に吹き出される。つまり、リサイクル用熱交換器１０６は第１熱交換器１０２と共にコンデンサとして機能する。

ここで、車室１０３内の空気の換気時にあって、車室１０３内の空気が、切替ドア１１６よりリサイクル用熱交換器１０６を通って車外に排気されると、この車室内の冷却空気によってリサイクル用熱交換器１０６が有効に冷却されるため、車室内空気の冷却のためのエネルギーが有効に回収される。

暖房運転時には、四方弁１１３によってコンプレッサ１１４からの冷媒が第２熱交換器１０４側に供給される。すると、コンプレッサ１１４によって断熱圧縮された冷媒が第２熱交換器１０４の通過時に車室内供給空気に放熱して冷却される。冷却された冷媒は膨脹弁１１１で減圧され、第１熱交換器１０２及びリサイクル熱交換器１０６の通過時に周囲の空気の熱を吸熱して気化する。第２熱交換器１０４を通過した車室内供給空気は、冷媒の放熱によって加熱されるため、加熱された空気が車室１０３内に吹き出される。つまり、リサイクル用熱交換器１０６は第１熱交換器１０２と共にエバポレータとして機能する。

ここで、車室１０３内の空気の換気時にあって、車室１０３内の空気がリサイクル用熱交換器１０６を通って車外に排気されると、この車室１０３内の暖かい空気によってリサイクル用熱交換器１０６が有効に暖められて冷媒の気化が促進されるため、車室内空気の暖房のためのエネルギーが有効に回収される。

以上より、自動車用空気調和装置１００は、冷房時及び暖房時の車室１０３内の換気時において、排気される空気より熱エネルギーを回収できるため、省エネルギー効率の高いものとなっている。
特開平５−１５５２４５号公報

しかしながら、従来の自動車用空気調和装置１００では、換気用通路１０５の空気吸込口１１７が車室１０３内の下部に配置されているため、車室１０３内の下部の空気が空気吸込口１１７より吸い込まれる。従って、乗員の頭部に溜まる熱気を有効に排気できないと共に換気時における車室１０３内の空気流を乗員が意識するため、車室内の快適性を維持することできない。

そこで、本発明は、省エネルギー効率が高く、しかも、車室内の快適性が良い自動車用空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、車室内に開口された空気吸込口を有する換気用通路と、この換気用通路に前記空気吸込口より車室内空気を吸引し、吸引した車室内空気を車外に排気するファンと、前記換気用通路内に配置され、排気される空気との間で熱交換を行うリサイクル用熱交換器とからなる熱リサイクル手段を備えた自動車用空気調和装置であって、前記空気吸込口が車室内の上部に設けられたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の自動車用空気調和装置において、前記熱リサイクル手段は、車体の後部に設置されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の自動車用空気調和装置において、前記空気吸込口が設けられる車室内の上部は、車室内の天井位置であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３記載の自動車用空気調和装置において、前記空気吸込口には、空気中の微粒物をトラップする微粒物トラップ手段を着脱自在に設けられたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３又は請求項４記載の自動車用空気調和装置において、前記空気吸込口は、車室の天井のほぼ全域に亘って配置され、且つ、交換可能に設けられたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、自動車用空調装置の動作中で、且つ、車内換気時には、車室内の上部の空気が換気用通路を通って車室外に排出され、この排出される車室内空気の熱との間でリサイクル用熱交換器が熱交換を行うため、換気時に排出される空気中のエネルギーを回収できる。そして、車室内の上部の空気が空気吸込口より吸い込まれるため、乗員の頭部に溜まる熱気を排気できると共に車室内の空気流を乗員に意識させることなく排気できる。以上より、省エネルギー効率が高く、しかも、車室内の快適性が良い。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、車室内をほとんど狭めることなく熱リサイクル手段を設置できるため、快適な車室内環境を実現できると共に、熱リサイクル手段のレイアウトが容易である。

請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、車室内の上部に溜まる熱気を有効に排気できる。

請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３の発明の効果に加え、車室内の空気と共に吸い込むゴミ、ほこりを微粒物トラップ手段でトラップするため、車室内環境の向上を図ることができる。又、微粒物トラップ手段が汚れた場合に交換できるため、空気吸込口を清潔を保つことができる。

請求項５の発明によれば、請求項３又は請求項４の発明の効果に加え、冷房時も天井の熱を取り除けるため、より快適な車室内環境を実現できる。又、交換可能であるため、所望形状、所望寸法等の空気吸込口を有するものに容易に交換できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は本発明の第１実施形態を示し、図１は自動車用空気調和装置１Ａの概略構成図、図２は自動車用空気調和装置１Ａの冷房運転時及び暖房運転時の冷媒ルートを示す図である。

図１に示すように、自動車用空気調和装置１Ａは、ヒートシンク方式であり、冷媒を圧縮するコンプレッサ２と、車体３の最前部に配置され、第１ファン４によって外気が送風される第１熱交換器５と、車室６の前方位置に配置され、第２ファン７によって外気若しくは車室空気が送風される第２熱交換器８と、熱リサイクル手段１０のリサイクル用熱交換器１１とを有する。第２熱交換器８を通過した空気流が車室内供給空気として車室内に吹き出される。

コンプレッサ２の冷媒吐出口と第１熱交換器５との間は第１冷媒配管１２を介して接続され、この第１冷媒配管１２の途中には第１切替弁１３と第２切替弁１４が設けられている。第１熱交換器５とリサイクル熱交換器１１との間は第２冷媒配管１５及び第３冷媒配管１６を介してそれぞれ接続されている。第２冷媒配管１５の途中には第３切替弁１７が設けられている。第３冷媒配管１６の途中には第４切替弁１８が設けられている。

第３切替弁１７と第２熱交換器８との間は第４冷媒配管１９を介して接続されており、第４冷媒配管１９の途中には第５切替弁２０、膨脹弁２２、第６切替弁２３等が直列に設けられている。膨脹弁２２の下流と第４切替弁１８との間は第５冷媒配管２４を介して接続されている。

又、第２熱交換器８とコンプレッサ２の冷媒吸入口との間は第６冷媒配管２５を介して接続されている。第６冷媒配管２５には第１分岐管２６と第２分岐管２７が接続され、第１分岐管２６の他端は第２切替弁１４に、第２分岐管２７の他端側は第５切替弁２０にそれぞれ接続されている。

次に、上記熱リサイクル手段１０の構成を説明する。熱リサイクル手段１０は、車体３の後部に設置された換気用ダクト３０を有し、その内部が換気用通路３１として構成されている。換気用ダクト３０には、その一端側に空気吸込口３２が、その他端側に空気排出口３３がそれぞれ形成されている。空気吸込口３２は、車体３の後部で、且つ、車室６内の上部に開口されている。空気排出口３３は、車体３の後端に開口されている。換気用通路３１には上記したリサイクル用熱交換器１１が配置されていると共にリサイクル用熱交換器１１の直ぐ上流には第３ファン３４が配置されている。第３ファン３４が駆動すると、車室６内の空気が空気吸込口３２より換気用通路３１に吸引され、この吸引された空気はリサイクル用熱交換器１１を通って空気排出口３３より車外に排気される。リサイクル用熱交換器１１の近傍の換気用ダクト３０の箇所には凝縮水排出口３５が設けられている。

上記構成において、冷房運転時には、図２にて矢印で示すように冷媒が流れる。つまり、コンプレッサ２からの冷媒が第１切替弁１３によって第１熱交換器５側に供給され、且つ、第２切替弁１４によって第１熱交換器５と共にリサイクル用熱交換器１１にも供給される。すると、コンプレッサ２によって断熱圧縮された冷媒が第１熱交換器５及びリサイクル用熱交換器１１を通過し、この通過時に冷媒が熱交換によって冷却される。そして、冷却された冷媒が第３切替弁１７を介して第４冷媒配管１９で合流し、この合流した冷媒が膨脹弁２２で減圧され、第２熱交換器８の通過時に車室内供給空気の熱を吸熱して気化する。車室内供給空気はこの気化熱によって冷却され、冷却された空気が車室６内に吹き出される。つまり、リサイクル用熱交換器１１は第１熱交換器５と共にコンデンサとして機能する。

ここで、車室６内の空気の換気時にあって、車室６内の冷却された空気がリサイクル用熱交換器１１を通って車外に排気されると、この車室６内の冷却空気によってリサイクル用熱交換器１１が有効に冷却されるため、車室内空気の冷却のためのエネルギーが有効に回収される。

暖房運転時には、図２にて矢印で示すように冷媒が流れる。つまり、コンプレッサ２からの冷媒が第１切替弁１３によって第２熱交換器８に供給される。すると、コンプレッサ２によって断熱圧縮された冷媒が第２熱交換器８の通過時に車室内供給空気に放熱することによって冷却される。冷却された冷媒は膨脹弁２２で減圧され、リサイクル用熱交換器１１及び第１熱交換器５の順に供給され、このリサイクル熱交換器１１及び第１熱交換器５の通過時に周囲の空気の熱を吸熱して気化する。第２熱交換器８を通過した車室内供給空気は、冷媒の放熱によって加熱されるため、加熱された空気が車室６内に吹き出される。つまり、リサイクル用熱交換器１１は第１熱交換器５と共にエバポレータとして機能する。

ここで、車室６内の空気の換気時にあって、車室６内の空気がリサイクル用熱交換器１１を通って車外に排気されると、この車室６内の暖かい空気によってリサイクル用熱交換器１１が有効に暖められて冷媒の気化が促進されるため、車室内空気の暖房のためのエネルギーが有効に回収される。

以上、自動車用空調装置１Ａの動作中で、且つ、車内換気時には、車室６内の上部の空気が換気用通路３１を通って車室外に排出され、この排出される車室内空気の熱との間でリサイクル用熱交換器１１が熱交換を行うため、換気時に排出される空気中のエネルギーを回収できる。そして、車室６内の上部の空気が空気吸込口３２より吸い込まれるため、乗員の頭部に溜まる熱気を排気できると共に車室６内の空気流を乗員に意識させることなく排気できる。以上より、省エネルギー効率が高く、しかも、車室６内の快適性が良い。

前記第１実施形態では、熱リサイクル手段１０は、車体３の後部に設置されたので、車室６内をほとんど狭めることなく熱リサイクル手段１０を設置できるため、快適な車室内環境を実現できると共に、熱リサイクル手段１０のレイアウトが容易である。

図３及び図４は本発明の第２実施形態を示し、図３は自動車用空気調和装置１Ｂの冷房運転時及び暖房運転時の冷媒ルートを示す図、図４は図３のＡ矢視図である。

図３において、この第２実施形態の自動車用空気調和装置１Ｂと前記第１実施形態のものとを比較するに、換気ダクト１０の構成のみが相違し、他の構成は同一であるため図面の同一構成箇所に同一符号を付してその説明を回避する。

つまり、換気ダクト１０の一端側には天井設置ダクト４０が接続されており、この天井設置ダクト４０は交換可能に設けられている。天井設置ダクト４０には空気吸込口３２が形成されており、この空気吸込口３２は車室６内の天井に沿って、且つ、ほぼ天井全体に亘って配置されている。空気吸込口３２には微粒物トラップ手段であるフィルタ４１が着脱自在に設けられている。

この第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。

その上、前記第２実施形態では、空気吸込口３２は、車室６内の天井位置に配置されているので、車室６内の上部に溜まる熱気を有効に排気できる。

前記第２実施形態では、空気吸込口３２には、空気中の微粒物をトラップするフィルタ４１を着脱自在に設けられたので、車室４１内の空気と共に吸い込むゴミ、ほこりを微フィルタ４１でトラップするため、車室内環境の向上を図ることができる。又、フィルタ４１が汚れた場合に交換できるため、空気吸込口３２を清潔を保つことができる。

前記第２実施形態では、空気吸込口３２は、車室６の天井のほぼ全域に亘って配置され、且つ、天井設置ダクト４０が交換可能に設けられたので、冷房時も天井の熱を取り除けるため、より快適な車室内環境を実現できる。又、天井設置ダクト４０が交換可能であるため、所望形状、所望寸法等の空気吸込口３２を有するものに容易に交換できる。

尚、この各実施形態の自動車用空気調和装置１Ａ，１Ｂはヒートポンプ方式のものであったが、冷凍サイクルを行う蒸気圧縮式冷房装置とエンジン冷却水を利用したヒータとを組み合わせたものであっても本発明を適用できる。又、ヒートポンプ方式における冷媒の循環切替手段は、種々の手段が考えられ、従来例のように四方弁を用いたものであっても良い。

本発明の第１実施形態を示し、自動車用空気調和装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態を示し、自動車用空気調和装置の冷房運転時及び暖房運転時の冷媒ルートを示す図である。 本発明の第２実施形態を示し、自動車用空気調和装置の冷房運転時及び暖房運転時の冷媒ルートを示す図である。 本発明の第２実施形態を示し、図３のＡ矢視図である。 従来例の自動車用空気調和装置の概略構成図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 自動車用空気調和装置
３ 車両
６ 車室
１０ 熱リサイクル手段
１１ リサイクル用熱交換器
３１ 換気用通路
３２ 空気吸込口
３４ 第３ファン（ファン）
４０ 天井設置ダクト
４１ フィルタ（微粒物トラップ手段）

Claims (5)

1. 車室（６）内に開口された空気吸込口（３２）を有する換気用通路（３１）と、この換気用通路（３１）に前記空気吸込口（３２）より車室内空気を吸引し、吸引した車室内空気を車外に排気するファン（３４）と、前記換気用通路（３１）内に配置され、排気される空気との間で熱交換を行うリサイクル用熱交換器（１１）とからなる熱リサイクル手段（１０）を備えた自動車用空気調和装置（１Ａ），（１Ｂ）であって、
   前記空気吸込口（３２）が車室（６）内の上部に設けられたことを特徴とする自動車用空気調和装置（１Ａ），（１Ｂ）。
2. 請求項１記載の自動車用空気調和装置（１Ａ），（１Ｂ）において、
   前記熱リサイクル手段（１０）は、車体（３）の後部に設置されたことを特徴とする自動車用空気調和装置（１Ａ），（１Ｂ）。
3. 請求項１又は請求項２記載の自動車用空気調和装置（１Ｂ）において、
   前記空気吸込口（３２）が設けられる車室内の上部は、車室（６）内の天井位置であることを特徴とする自動車用空気調和装置（１Ｂ）。
4. 請求項１〜請求項３記載の自動車用空気調和装置（１Ｂ）において、
   前記空気吸込口（３２）には、空気中の微粒物をトラップする微粒物トラップ手段（４１）を着脱自在に設けられたことを特徴とする自動車用空気調和装置（１Ｂ）。
5. 請求項３又は請求項４記載の自動車用空気調和装置（１Ｂ）において、
   前記空気吸込口（３２）は、車室（６）の天井のほぼ全域に亘って配置され、且つ、交換可能に設けられたことを特徴とする自動車用空気調和装置（１Ｂ）。
   

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