JP2009280038A - Air-conditioning device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用空調装置に関し、とくに、乗員に直接当たる調和空気の量を低減しつつ、車室内を適切に冷房できるようにした車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner, and more particularly, to a vehicle air conditioner that can appropriately cool a passenger compartment while reducing the amount of conditioned air that directly hits an occupant.
自動車に搭載される車両用空調装置においては、通常、車室内を冷却するための冷媒回路を1つ備えており、空気ダクトを通して送られる空気を、冷媒回路中に設けられた冷媒の蒸発器との間の熱交換により冷却し、冷却した調和空気を車室内に吹出口を介して送り出すようになっている。この調和空気の吹出口は、少なくとも運転席の前面に位置するインストルメントパネルに配置されることが多い。 In a vehicle air conditioner mounted on an automobile, usually, one refrigerant circuit for cooling the passenger compartment is provided, and air sent through an air duct is converted into a refrigerant evaporator provided in the refrigerant circuit. The conditioned air is cooled by heat exchange between the two, and the cooled conditioned air is sent out into the vehicle compartment through the outlet. In many cases, the air outlet for the conditioned air is disposed at least on an instrument panel located in front of the driver's seat.
しかしながら、上記のような車両用空調装置においては、冷房時、送風されてくる調和空気が乗員に多量に直接当たると、乗員に不快感を与えることがある。特に、気温が高い場合には、車室内を迅速に快適な温度にまで冷却するために、多量の調和空気を車室内へと送出する必要があり、調和空気が乗員に直接当たる量も増え、不快感が増す可能性が高くなる。 However, in the vehicle air conditioner as described above, when the conditioned air blown directly hits the occupant during cooling, the occupant may be uncomfortable. In particular, when the temperature is high, it is necessary to send a large amount of conditioned air to the passenger compartment in order to quickly cool the passenger compartment to a comfortable temperature, and the amount of conditioned air that directly hits the passenger increases. Increased likelihood of discomfort.
このような問題に対し、従来から、調和空気が乗員へ直接当たる量を減らし、かつ、車室内をできるだけ速やかに快適な温度にまで調整するための試みが数多くなされてきた。例えば特許文献1には、調和空気を車室内へ供給する送出口を、運転席の前面に位置するインストルメントパネルだけでなく車室上部にも形成し、かつ、車室上部から吹き出される調和空気の流れや吹き出し量を自動的に調節することにより、インストルメントパネルから送出される調和空気の量を極力低減させるようにした構造が提案されている。しかしながら、このような構造では、調和空気の経路を分岐させ、インストルメントパネルと車室上部の双方から調和空気を車室内へ送出するため、特に調和空気の分岐経路を形成しづらい車種等においては適用が難しい。また、車室が狭い自動車においては、インストルメントパネルから供給される調和空気と車室上部から供給される調和空気がともに乗員に当たる可能性もあり、そのような場合には乗員に直接当たる調和空気の量を必ずしも低減できることにはならず、上記不快感の抑制効果に限界が生じることになる。
そこで本発明の課題は、車室内空気の冷却において、インストルメントパネル側から車室内への調和空気の送出量を極力低減でき、かつ、他の部位における冷房能力を適切に確保して車室内を速やかに快適な温度に調整することが可能な車両用空調装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the amount of conditioned air sent from the instrument panel side to the vehicle interior as much as possible in cooling the vehicle interior air, and to appropriately secure the cooling capacity in other parts to ensure the interior of the vehicle interior. An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can be quickly adjusted to a comfortable temperature.
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段と、減圧・膨張された冷媒を蒸発させるとともに車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器とを備え、該蒸発器からの冷媒を前記圧縮機へと戻すように冷媒を循環させる冷媒回路を有する車両用空調装置において、前記冷媒を1次冷媒、前記冷媒回路を1次冷媒回路として、該1次冷媒回路中に、前記1次冷媒と該1次冷媒とは別の2次冷媒との間で熱交換が可能な1次冷媒/2次冷媒熱交換器を設け、前記2次冷媒を循環させる2次冷媒回路を形成するとともに、該2次冷媒回路中に、2次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な2次冷媒/車室内空気熱交換器を設けたことを特徴とするものからなる。つまり、従来のような調和空気の分岐経路構造ではなく、新たに2次冷媒回路を設置して車室内空調に使用するものである。 In order to solve the above-described problems, a vehicle air conditioner according to the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the compressed refrigerant, and a decompression / expansion unit that decompresses and expands the condensed refrigerant. And an evaporator capable of evaporating the decompressed and expanded refrigerant and capable of exchanging heat with the air sent into the passenger compartment, so that the refrigerant from the evaporator is returned to the compressor. In a vehicle air conditioner having a refrigerant circuit that circulates the refrigerant, the refrigerant is a primary refrigerant, the refrigerant circuit is a primary refrigerant circuit, and the primary refrigerant and the primary refrigerant are separated from each other in the primary refrigerant circuit. A primary refrigerant / secondary refrigerant heat exchanger capable of exchanging heat with the secondary refrigerant, forming a secondary refrigerant circuit for circulating the secondary refrigerant, and in the secondary refrigerant circuit, Secondary refrigerant / vehicle compartment capable of heat exchange between secondary refrigerant and passenger compartment air Consisting of those characterized by providing the air heat exchanger. That is, instead of the conventional conditioned air branch path structure, a secondary refrigerant circuit is newly installed and used for vehicle interior air conditioning.
このような車両用空調装置においては、1次冷媒回路中には、従来構造同様、1次冷媒と車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器が設けられるが、この1次冷媒回路とは独立に2次冷媒を循環できる2次冷媒回路が形成され、その2次冷媒回路中に、2次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な2次冷媒/車室内空気熱交換器が設けられる。したがって、1次冷媒回路の蒸発器で冷却された調和空気は従来同様インストルメントパネル側から車室内へ向けて吹き出しつつ、2次冷媒回路の2次冷媒/車室内空気熱交換器によりインストルメントパネルとは離れた場所にて車室内空気を冷却することが可能になり、少なくとも2次冷媒/車室内空気熱交換器による冷房能力分、インストルメントパネル側からの吹き出し調和空気量を低減でき、乗員に直接当たる調和空気量を低減して不快感を与えることを防止することができる。そして、2次冷媒回路は1次冷媒回路とは独立した冷媒回路であるから、必ずしも1次冷媒回路におけるような送出(吹き出し)空気と熱交換器(蒸発器)との熱交換形態を採る必要はなく、2次冷媒/車室内空気熱交換器により、車室内に存在している基本的に流動されていない空気との間で熱交換を行わせることも可能である。特にこのような形態では、車室内全体の冷房能力を維持しつつ、インストルメントパネル側からの吹き出し調和空気量を大きく低減することが可能になり、調和空気が直接乗員に当たることに起因する不快感付与をより効果的に抑制できるようになる。さらに、2次冷媒回路と1次冷媒回路が独立した冷媒回路であることから、例えばアイドリング停止時等において2次冷媒回路における2次冷媒のみを循環させることも可能になり、1次冷媒回路により冷却されていた2次冷媒の熱容量を有効利用することが可能になる。 In such a vehicle air conditioner, an evaporator that can exchange heat between the primary refrigerant and the air sent into the vehicle interior is provided in the primary refrigerant circuit, as in the conventional structure. A secondary refrigerant circuit capable of circulating the secondary refrigerant independently of the primary refrigerant circuit is formed, and in the secondary refrigerant circuit, a secondary refrigerant / A cabin air heat exchanger is provided. Therefore, while the conditioned air cooled by the evaporator of the primary refrigerant circuit is blown out from the instrument panel side to the vehicle interior as in the conventional case, the instrument panel is operated by the secondary refrigerant / vehicle interior air heat exchanger of the secondary refrigerant circuit. It is possible to cool the air inside the vehicle at a location away from the vehicle and reduce the amount of conditioned air blown from the instrument panel side by at least the cooling capacity of the secondary refrigerant / vehicle air heat exchanger. It is possible to reduce the amount of conditioned air that directly hits and prevent discomfort. Since the secondary refrigerant circuit is a refrigerant circuit independent of the primary refrigerant circuit, it is necessary to adopt a heat exchange mode between the delivery (blowing) air and the heat exchanger (evaporator) as in the primary refrigerant circuit. No, it is also possible to cause heat exchange with the air that is present in the passenger compartment and is not basically flowed by the secondary refrigerant / vehicle compartment air heat exchanger. Particularly in such a form, it becomes possible to greatly reduce the amount of conditioned air blown out from the instrument panel while maintaining the cooling capacity of the entire vehicle interior, and uncomfortable feeling caused by the conditioned air directly hitting the passenger Granting can be suppressed more effectively. Furthermore, since the secondary refrigerant circuit and the primary refrigerant circuit are independent refrigerant circuits, it is possible to circulate only the secondary refrigerant in the secondary refrigerant circuit, for example, when idling is stopped. It becomes possible to effectively use the heat capacity of the cooled secondary refrigerant.
このような本発明に係る車両用空調装置においては、1次冷媒回路における1次冷媒/2次冷媒熱交換器の配設位置は特に限定されるものではないが、上記1次冷媒回路内に備えられた蒸発器と圧縮機の間に配置されることが好ましい。1次冷媒/2次冷媒熱交換器を蒸発器と圧縮機の間に配置することにより、蒸発器によって気化した1次冷媒と2次冷媒との間で効率のよい熱交換を行うことが可能になり、2次冷媒を効率的に冷却することが可能となる。 In such a vehicle air conditioner according to the present invention, the arrangement position of the primary refrigerant / secondary refrigerant heat exchanger in the primary refrigerant circuit is not particularly limited. It is preferably arranged between the provided evaporator and the compressor. By arranging the primary refrigerant / secondary refrigerant heat exchanger between the evaporator and the compressor, it is possible to perform efficient heat exchange between the primary refrigerant and the secondary refrigerant vaporized by the evaporator. Thus, the secondary refrigerant can be efficiently cooled.
また、本発明に係る車両用空調装置においては、2次冷媒回路における2次冷媒としては、とくに非圧縮性の媒体を用いることが可能である。つまり、2次冷媒回路は1次冷媒回路とは独立して冷媒を循環させる回路であり、1次冷媒回路によって冷却された2次冷媒を循環させ2次冷媒/車室内空気熱交換器を用いて車室内空気との間で熱交換させれば足りるから、単に回路中を循環されるだけの非圧縮性の媒体を用いることが可能になる。このような非圧縮性の媒体としては、例えば、水やブラインなどが挙げられる。冷媒として気体・液体の相変化を伴う圧縮性の媒体を用いた場合、冷媒回路内に蒸発器、圧縮機、凝縮器などの気液相変化のための機器が必要となり、冷媒回路全体が複雑かつ大型のものになりやすいが、2次冷媒として非圧縮性の媒体を使用することにより、該2次冷媒回路の小型化および軽量化が容易となり、該2次冷媒回路の車両搭載性を向上させることができる。また、単に2次冷媒を循環させればよいので、回路配管を容易に任意の場所に引き回すことも可能になり、冷房機能を持たせたい実質的に任意の場所に2次冷媒を送り、そこで2次冷媒/車室内空気熱交換器を用いて車室内空気を適切に冷却することが可能になる。 In the vehicle air conditioner according to the present invention, an incompressible medium can be used as the secondary refrigerant in the secondary refrigerant circuit. That is, the secondary refrigerant circuit is a circuit that circulates the refrigerant independently of the primary refrigerant circuit, and circulates the secondary refrigerant cooled by the primary refrigerant circuit and uses the secondary refrigerant / vehicle interior air heat exchanger. Therefore, it is only necessary to exchange heat with the air in the passenger compartment, so that it is possible to use an incompressible medium that is simply circulated in the circuit. Examples of such an incompressible medium include water and brine. When a compressible medium with a gas / liquid phase change is used as the refrigerant, equipment for gas-liquid phase change such as an evaporator, compressor, and condenser is required in the refrigerant circuit, and the entire refrigerant circuit is complicated. Although it tends to be large, the use of an incompressible medium as the secondary refrigerant makes it easier to reduce the size and weight of the secondary refrigerant circuit and improves the vehicle mounting of the secondary refrigerant circuit. Can be made. Further, since it is only necessary to circulate the secondary refrigerant, the circuit piping can be easily routed to any place, and the secondary refrigerant is sent to virtually any place where the cooling function is desired. The vehicle interior air can be appropriately cooled using the secondary refrigerant / vehicle interior air heat exchanger.
このような簡単な回路構成で済む本発明における上記2次冷媒回路には、単に、2次冷媒を循環させるための循環ポンプを設けておけばよいことになる。 In the secondary refrigerant circuit according to the present invention, which requires such a simple circuit configuration, a circulation pump for circulating the secondary refrigerant may be simply provided.
本発明に係る車両用空調装置においては、2次冷媒/車室内空気熱交換器は、基本的に車室内の任意の位置に設置可能であり、本発明の解決課題からして、車室内のインスツルメントパネル以外の適切な場所に配置すればよい。本発明の解決課題からは、例えば、車室内の天井部またはその近傍に配置することが好ましい。 In the vehicle air conditioner according to the present invention, the secondary refrigerant / vehicle interior air heat exchanger can be basically installed at any position in the vehicle interior. What is necessary is just to arrange | position to an appropriate place other than an instrument panel. In view of the problem to be solved by the present invention, for example, it is preferable to arrange at the ceiling portion in the passenger compartment or in the vicinity thereof.
このように、本発明に係る車両用空調装置によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段と、減圧・膨張された冷媒を蒸発させるとともに車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器とを備え、該蒸発器からの冷媒を圧縮機へと戻すように冷媒を循環させる1次冷媒回路に対し2次冷媒回路を設け、1次冷媒回路中に、1次冷媒と該1次冷媒とは別の2次冷媒との間で熱交換が可能な1次冷媒/2次冷媒熱交換器を設けるとともに、2次冷媒回路中に、2次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な、特に送出空気を使用することなく車室内空気との間で熱交換が可能な2次冷媒/車室内空気熱交換器を設けたので、車室内空気に対する必要冷却量を、1次冷媒回路により冷却されインストルメントパネル側から吹き出される調和空気と、2次冷媒/車室内空気熱交換器による冷却とにより達成可能となり、所望の冷房能力を確保しつつ、インストルメントパネル側から吹き出され直接乗員に当たる調和空気量を大幅に低減して乗員への不快感付与を効果的に抑制することができる。また、アイドリング停止時等において2次冷媒回路のみを作動させることも可能になり、それまでに冷却されていた2次冷媒の熱容量を有効に利用して、空調に消費される動力の低減をはかることも可能になる。 Thus, according to the vehicle air conditioner according to the present invention, the compressor that compresses the refrigerant, the condenser that condenses the compressed refrigerant, the decompression and expansion means that decompresses and expands the condensed refrigerant, An evaporator capable of evaporating the decompressed and expanded refrigerant and capable of exchanging heat with the air sent into the passenger compartment, and circulating the refrigerant so that the refrigerant from the evaporator is returned to the compressor A secondary refrigerant circuit is provided for the primary refrigerant circuit, and a primary refrigerant / secondary in which heat can be exchanged between the primary refrigerant and a secondary refrigerant different from the primary refrigerant in the primary refrigerant circuit. A refrigerant heat exchanger is provided and heat can be exchanged between the secondary refrigerant and the passenger compartment air in the secondary refrigerant circuit, and heat exchange between the passenger compartment air can be performed without using the delivery air. Since a possible secondary refrigerant / vehicle interior air heat exchanger is provided, the required cooling amount for vehicle interior air can be reduced. It can be achieved by the conditioned air cooled by the primary refrigerant circuit and blown out from the instrument panel side, and cooling by the secondary refrigerant / vehicle interior air heat exchanger, while ensuring the desired cooling capacity, the instrument panel side The amount of conditioned air that is blown from the vehicle and directly hits the occupant can be greatly reduced, and the discomfort imparted to the occupant can be effectively suppressed. It is also possible to operate only the secondary refrigerant circuit when idling is stopped, etc., and to effectively use the heat capacity of the secondary refrigerant that has been cooled so far, the power consumed for air conditioning is reduced. It becomes possible.
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係る車両用空調装置を示しており、とくに、1次冷媒/2次冷媒熱交換器を1次冷媒回路内における蒸発器と圧縮機の間に配置し、かつ、2次冷媒回路内に循環ポンプを設けた場合の例を示している。図1に示す構成において、1は1次冷媒回路を示しており、1次冷媒回路1は、冷媒を吸入する圧縮機2、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器3、凝縮された冷媒を減圧・膨張させる膨張弁4、減圧・膨張された冷媒を蒸発させるとともに車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器5、1次冷媒と該1次冷媒とは別の2次冷媒との間で熱交換が可能な1次冷媒/2次冷媒熱交換器10を備えている。一方、11は2次冷媒回路を示しており、該2次冷媒回路11内には、2次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な2次冷媒/空気熱交換器12、2次冷媒の循環を行う循環ポンプ13、および前述の1次冷媒/2次冷媒熱交換器10が設けられている。2次冷媒には、前述の如く、水やブライン等の非圧縮性の媒体が使用されている。2次冷媒/空気熱交換器12は、例えば車室内の天井部に配置されて車室20内の空気と直に接しており、車室20内へ調和空気の送出を行うことなく、車室20内の空気を熱交換によって直接冷却することが可能になっている。なお、図1における1次冷媒回路1中、2次冷媒回路11中の矢印は各冷媒の流れ方向を示している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention. In particular, a primary refrigerant / secondary refrigerant heat exchanger is arranged between an evaporator and a compressor in a primary refrigerant circuit. And the example at the time of providing the circulation pump in a secondary refrigerant circuit is shown. In the configuration shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a primary refrigerant circuit. The primary refrigerant circuit 1 is a
図2に、比較のために、従来の一般的な車両用空調装置の一例を示す。図1と比較すると、図2は単一の冷媒回路30のみを備えており、2次冷媒回路11およびそれに付随する2次冷媒/空気熱交換器12、循環ポンプ13、1次冷媒/2次冷媒熱交換器10を有していない。その他の構成は、実質的に図1に示したものと同じであるので、図1と同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 2 shows an example of a conventional general vehicle air conditioner for comparison. Compared to FIG. 1, FIG. 2 includes only a single
図2に示した従来の車両用空調装置においては、車室内空気の冷却はすべて蒸発器5を使用して行われる。具体的には、車室内空気または外部からの取り入れ空気は、まず送風機など(図示略)により吸引され、空気ダクト(図示略)を通して蒸発器5へ送られる。蒸発器5では、空気ダクト内を送られてきた空気と、膨張弁4により減圧・膨張され蒸発器5により蒸発された冷媒との間で熱交換が行われ、冷却された調和空気がインストルメントパネルなどに形成された吹出口(図示略)から車室20内へと送出される。このように、図2に示す構成では、車室内空気の冷却はすべて蒸発器5によって行われ、かつ、蒸発器5で冷却された調和空気は最終的にすべて車室20内へと送出されるため、特に車室内温度が高い場合には、車室内空気が多量に蒸発器5で冷却されて車室20内へと送出され、インストルメントパネルからの調和空気の吹き出し量も多量になる可能性がある。
In the conventional vehicle air conditioner shown in FIG. 2, the vehicle interior air is all cooled using the
一方、本発明に係る車両用空調装置においては、図1に示すとおり、車室内空気の冷却は蒸発器5および2次冷媒/空気熱交換器12によって行われる。図1において、蒸発器5による冷却は、上述した図2の従来装置と同様に、まず空気ダクトを通して送られてくる空気が、蒸発器5にて、蒸発された1次冷媒との熱交換によって冷却された後、インストルメントパネル等に形成された吹出口から車室20内へと送出されることによって行われる。そして、2次冷媒/空気熱交換器12による冷却は以下のようにして行われる。まず、蒸発器5によって蒸発された1次冷媒と2次冷媒との熱交換が1次冷媒/2次冷媒熱交換器10で行われ、2次冷媒が冷却される。冷却された2次冷媒は、循環ポンプ13によって2次冷媒回路11内を循環され、2次冷媒/空気熱交換器12にて、車室内空気との間で熱交換が行われ、車室内空気が冷却される。本実施態様では、2次冷媒/空気熱交換器12は2次冷媒と車室内空気との間で直接熱交換を行うため、2次冷媒回路11においては車室内への調和空気の送出を行うことなく車室内空気を冷却することができる。その結果、本発明に係る車両用空調装置においては、単一の冷媒回路を持つ従来の車両用空調装置と比較して、インストルメントパネル等から直接乗員に当たる調和空気の量を低減して不快感の発生を抑制できるとともに、本実施態様では車室内への調和空気の送出量の総量を低減可能になり、この面からも乗員への不快感付与の抑制を促進可能となる。
On the other hand, in the vehicle air conditioner according to the present invention, as shown in FIG. 1, the air in the passenger compartment is cooled by the
本発明に係る車両用空調装置は、あらゆる種類の車両に適用可能であり、とくに従来インストルメントパネルからの調和空気吹き出しを主構成としていた自動車の車両用空調装置に好適なものである。 The vehicle air conditioner according to the present invention can be applied to all types of vehicles, and is particularly suitable for an automotive vehicle air conditioner that has mainly been conditioned air blowing from an instrument panel.
1 1次冷媒回路
2 圧縮機
3 凝縮器
4 膨張弁
5 蒸発器
10 1次冷媒/2次冷媒熱交換器
11 2次冷媒回路
12 2次冷媒/空気熱交換器
13 循環ポンプ
20 車室
30 冷媒回路
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Citations (2)
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JP2005306227A (en) * | 2004-04-22 | 2005-11-04 | Calsonic Kansei Corp | Cooling device for vehicle |
JP2006519133A (en) * | 2003-02-20 | 2006-08-24 | ヴァレオ システム テルミク | Ventilation, heating, or air-conditioning system for vehicle occupant compartment that cools air and heat transfer fluid simultaneously |
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2008
- 2008-05-21 JP JP2008132979A patent/JP2009280038A/en active Pending
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