JP2012001036A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、暖房の熱源の得られにくい電気自動車やハイブリッド車等に使用される車室内を暖房可能な車両用空調装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle air conditioner that can heat a vehicle interior used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like that is difficult to obtain a heat source for heating.
従来、電気自動車やハイブリッド車のエアコンには、コンプレッサをモータで駆動するクーラと電気ヒータとによるシステムが一部に用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in air conditioners of electric vehicles and hybrid vehicles, a system using a cooler that drives a compressor with a motor and an electric heater is used in part.
最近では、暖房時の省電力の観点からヒートポンプサイクルによるシステムが主流となっており、電動コンプレッサを駆動制御した冷凍サイクルを用いて、冷房、暖房、除湿などを行うものがある(例えば、非特許文献1参照)。 Recently, a system using a heat pump cycle has become mainstream from the viewpoint of power saving during heating, and there is a system that performs cooling, heating, dehumidification, etc. using a refrigeration cycle that drives and controls an electric compressor (for example, non-patent) Reference 1).
図3に四方弁を用いたヒートポンプシステムの例を示す。冷房時の冷媒はコンプレッサ101から吐出され四方弁102により室外熱交換器103に流して放熱後、 冷房用絞り104で減圧しエバポレータ(蒸発器)105で吸熱しコンプレッサ101に戻る冷凍サイクルである。
FIG. 3 shows an example of a heat pump system using a four-way valve. The refrigerant during cooling is discharged from the
暖房時は四方弁102を切り替え、冷媒をコンデンサ106に流して放熱し、室外熱交換器103は蒸発器として作動させる。また除湿をする場合はコンデンサ106、 暖房用絞り107、室外熱交換器103、冷房用絞り104、エバポレータ105などの順に冷媒を流し、空気を冷却除湿した後に過熱を行う、いわゆるリヒート方式としている。
At the time of heating, the four-
このような従来の車両用空調装置においては、リヒート方式で暖房時の除湿可能なヒートポンプシステムの構成は開発されているが、ヒートポンプシステムの特性を生かし、特に暖房時の除湿において、無駄な電力を消費せず窓、特にフロントガラスの曇りを抑制できるような制御は行われていないという課題を有していた。 In such conventional vehicle air conditioners, a heat pump system configuration that can be dehumidified during heating has been developed by the reheat method, but by utilizing the characteristics of the heat pump system, wasteful power is consumed particularly in dehumidification during heating. There has been a problem that control is not performed to prevent fogging of windows, particularly windshields, without consuming.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、暖房時の除湿において、無駄な電力を消費せず窓、特にフロントガラスの曇りを抑制できるような制御が行える車両用空調装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and provides a vehicle air conditioner that can perform control so as to suppress the fogging of windows, particularly windshields, without consuming unnecessary power in dehumidification during heating. The purpose is to do.
そして、この目的を達成するために、本発明は、外気を導入する外気導入口から車内に空調風を吹き出す空調吹出口にかけての給気送風路と、内気を導入する内気導入口から内気を車外へ排出する内気排出口にかけての内気排出路と、前記給気送風路に前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる外気送風手段と、前記内気排出路に前記内気導入口から前記内気排出口に向かう空気流を発生させる内気送風手段と、前記給気送風路を流れる空気を冷却または加熱する第1車内熱交換器および第2車内熱交換器と、冷房運転時凝縮器、暖房運転時蒸発器として外気と熱交換する車外熱交換器と、前記第1車内熱交換器、前記第2車内熱交換器および前記車外熱交換器と圧縮機の間で冷媒を循環させるヒートポンプと、前記内気排出路を流れる内気と前記外気導入口から導入される外気とを熱交換させて熱回収する熱回収器と、車内の空気温度を検知する内気温検知手段と、車外の空気温度を検知する外気温検知手段を備え、前記内気温検知手段で検知した温度と前記外気温検知手段で検知した温度を用いて、暖房運転時の除湿を制御するものであり、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention provides a supply air passage from an outside air introduction port for introducing outside air to an air conditioning outlet for blowing conditioned air into the vehicle, and an inside air from the inside air introduction port for introducing inside air. An inside air discharge path to the inside air discharge port for discharging to the outside air, an outside air blowing means for generating an air flow from the outside air introduction port to the air conditioning outlet in the supply air blowing passage, and an inside air discharge passage from the inside air introduction port to the inside air discharge passage An inside air blowing means for generating an air flow toward the inside air discharge port, a first in-vehicle heat exchanger and a second in-vehicle heat exchanger for cooling or heating air flowing through the supply air passage, a condenser during cooling operation, An outside heat exchanger that exchanges heat with outside air as an evaporator during heating operation, the first in-vehicle heat exchanger, the second in-vehicle heat exchanger, and a heat pump that circulates refrigerant between the outside heat exchanger and the compressor; The above A heat recovery unit that recovers heat by exchanging heat between the inside air flowing through the discharge path and the outside air introduced from the outside air inlet, an inside air temperature detecting means that detects the air temperature inside the vehicle, and an outside that detects the air temperature outside the vehicle An air temperature detecting means is provided, and dehumidification during heating operation is controlled using the temperature detected by the inside air temperature detecting means and the temperature detected by the outside air temperature detecting means, thereby achieving the intended purpose. Is.
本発明によれば、車外熱交換器と第1車内熱交換器に直列に冷媒を流すという構成にし、車内の空気温度を検知する内気温検知手段と、車外の空気温度を検知する外気温検知手段を備え、前記内気温検知手段で検知した温度と外気温検知手段で検知した温度を用いて、暖房運転時の除湿を制御することにより、暖房時に外気が高湿で窓、特にフロントガラスが曇る恐れがある時のみ、第1車内熱交換器で除湿してから、第2車内熱交換器で加熱できるので、無駄な電力を消費せず窓、特にフロントガラスの曇りを抑制するという効果を得ることができる。 According to the present invention, the refrigerant is caused to flow in series between the vehicle exterior heat exchanger and the first vehicle interior heat exchanger, the interior air temperature detection means for detecting the air temperature inside the vehicle, and the ambient temperature detection for detecting the air temperature outside the vehicle. Means for controlling the dehumidification during heating operation using the temperature detected by the inside air temperature detecting means and the temperature detected by the outside air temperature detecting means, so that the outside air is highly humid during heating and windows, particularly the windshield Only when there is a risk of fogging, after dehumidifying with the first in-vehicle heat exchanger, it can be heated with the second in-vehicle heat exchanger, so the effect of suppressing the fogging of windows, especially windshields, without consuming wasteful power. Obtainable.
さらに、内気排出路を流れる内気と外気導入口から導入される外気とを熱交換させて熱回収する熱回収器とを備えた構成にしたことにより、空調された車内空気から熱回収を行い、導入する外気を車内環境に近づけることができるので、車内の空調負荷を低減し、省エネ効果のある車両用空調装置を提供するという効果を得ることができる。 Furthermore, heat recovery is performed from the air-conditioned interior air by providing a heat recovery device that recovers heat by exchanging heat between the inside air flowing through the inside air discharge path and the outside air introduced from the outside air introduction port, Since the outside air to be introduced can be brought close to the vehicle interior environment, the effect of reducing the air conditioning load in the vehicle and providing a vehicle air conditioner having an energy saving effect can be obtained.
また、外気導入口を複数設け、空調された車内空気から熱回収を行わず、外気を直接第1車内熱交換器に送れるという構成にしたことにより、窓、特にフロントガラスの曇りをより抑制するという効果を得ることができる。 Further, by providing a plurality of outside air inlets, heat is not collected from the air-conditioned vehicle interior, and the outside air can be sent directly to the first vehicle heat exchanger, thereby further suppressing fogging of windows, particularly the windshield. The effect that can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1に示すように、車両用空調装置は、外気、内気の送風路とヒートポンプシステムで構成されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the vehicle air conditioner includes an outside air and inside air blowing path and a heat pump system.
外気、内気の送風路には、外気を導入する外気導入口1から車内に空調風を吹き出す空調吹出口2にかけての給気送風路3と、内気導入口4から内気排出口7に向かい内気を車外へ排出する内気排出路8と、給気送風路3に外気導入口1から空調吹出口2に向かう空気流を発生させる外気送風手段9aと、内気排出路8に内気導入口4から内気排出路8に向かう空気流を発生させる内気送風手段9bと、給気送風路3を流れる空気を冷却または加熱する第1車内熱交換器10および第2車内熱交換器11が設けられている。
In the outside air and inside air blowing path, the inside air is directed from the
また、内気導入口4には車内の空気温度を検知する内気温検知手段としての温度センサ5、車外の空気温度を検知する外気温検知手段としての温度センサ6が設けられている。
The
熱源として、冷房運転時凝縮器、暖房運転時蒸発器として外気と熱交換する車外熱交換器12が、給気送風路3とは別の送風路に設けられ、第1車内熱交換器10、第2車内熱交換器11および車外熱交換器12と圧縮機13の間で冷媒を循環させるヒートポンプを備えている。
As a heat source, an
ここでヒートポンプの構成を説明する。 Here, the configuration of the heat pump will be described.
圧縮機13の高圧冷媒吐出側に四方弁14、四方弁14と車外熱交換器12の間に逆止弁15、車外熱交換器12と第1車内熱交換器10の間に絞り弁16(図に示すように膨張弁16aと電磁弁16bを内蔵)、第2車内熱交換器11と車外熱交換器12の間に逆止弁17と絞り弁18(図に示すように膨張弁18aと電磁弁18bを内蔵)を設け、ヒートポンプを構成している。ここで本実施の形態では、前述の外気温検知手段としての温度センサ6を、車外熱交換器12の吸込み側に設けている。
On the high-pressure refrigerant discharge side of the
そして、内気排出路8を流れる内気から吸熱し、外気導入口1から導入される外気へ放熱する熱回収器19を備えている。この熱回収器19は顕熱と潜熱の両方を熱交換する全熱交換器である。
A
上記構成において、表1に記載の各運転モードについて説明する。 In the above configuration, each operation mode described in Table 1 will be described.
まず冷房運転時の冷媒の流れは、圧縮機13→四方弁14→逆止弁15→車外熱交換器12→絞り弁16→第1車内熱交換器10→圧縮機13で、第2車内熱交換器11には冷媒は流さない。
First, the flow of the refrigerant during the cooling operation is as follows:
このような冷媒の流れの中、外気は外気送風手段9aの運転により外気導入口1から導入され、熱回収器19で外気より温度の低い内気に冷やされ、給気送風路3を通り、蒸発器として作用する第1車内熱交換器10通過時に冷媒の気化熱で冷却され、冷媒の流れていない第2車内熱交換器11を通り、空調吹出口2からフロントガラスや運転者に冷風を吹き出す。吹出された冷風は、内気となり車内を循環し、内気送風手段9bの運転により内気導入口4から内気排出路8中の熱回収器19で外気に暖められ、内気排出口7から車外へ排出される。
In such a refrigerant flow, the outside air is introduced from the outside
このように外気より温度の低い内気をそのまま排出せず、熱回収器19で外気と熱交換させてから排出するようにしたので、第1車内熱交換器10での冷媒による冷却負荷が減り圧縮機13の消費電力を低減できる。
Thus, the internal air having a temperature lower than that of the outside air is not discharged as it is, but is discharged after the
次に暖房運転時の冷媒の流れは、圧縮機13→四方弁14→第2車内熱交換器11→絞り弁18→車外熱交換器12→電磁弁16b→圧縮機13で、第1車内熱交換器10には冷媒は流さない。
Next, the refrigerant flow during the heating operation is as follows:
このような冷媒の流れの中、外気は外気送風手段9aの運転により外気導入口1から導入され、熱回収器19で外気より温度の高い内気に暖められ、給気送風路3を通り、冷媒の流れていない第1車内熱交換器10を通り、凝縮器として作用する第2車内熱交換器11通過時に冷媒の凝縮熱で加熱され、空調吹出口2からフロントガラスや運転者に温風を吹き出す。吹出された温風は、内気となり車内を循環し、内気送風手段9bの運転により内気導入口4から内気排出路8中の熱回収器19で外気に冷やされ、内気排出口7から車外へ排出される。
In such a refrigerant flow, the outside air is introduced from the outside
このように外気より温度の高い内気をそのまま排出せず、熱回収器19で外気と熱交換させてから排出するようにしたので、第2車内熱交換器11での冷媒による加熱負荷が減り圧縮機13の消費電力を低減できる。
Thus, the internal air having a temperature higher than that of the outside air is not discharged as it is, but is discharged after the
また暖房時窓が曇る等除湿が必要な場合(表1では第一除湿暖房)、例えば結露検知手段として温度センサ6で検知した外気の温度が温度センサ5で検知した車内室温(または車内の空調の設定温度)の露点温度より低い場合、車外熱交換器12の後、第1車内熱交換器10にも冷媒を流し蒸発器として作用させ、第1車内熱交換器10通過時に外気を冷却除湿することにより、低湿な温風を空調吹出口2からフロントガラスや運転者に吹き出すことができる。
In addition, when dehumidification is required such as the window being clouded during heating (first dehumidifying heating in Table 1), for example, the temperature of the outside air detected by the
ここで車内の露点温度は、車内の湿度により変化するが、暖房時の一般的な相対湿度50〜60%と設定することにより、車内の露点温度は算出でき、外気温との比較により、窓の曇りの有無を判断できる。また、車内の湿度を検知する湿度検知手段として湿度センサ(図示なし)を内気温検知手段としての温度センサ5の近傍に設けて検知した湿度も用いて車内の露点温度を算出することにより、窓の曇りの有無をより正確に判断できる。
Here, the dew point temperature inside the vehicle changes depending on the humidity inside the vehicle, but by setting the general relative humidity 50 to 60% during heating, the dew point temperature inside the vehicle can be calculated. It can be judged whether there is cloudiness. Further, a humidity sensor (not shown) is provided in the vicinity of the
このとき、窓の曇りを早く解消したい場合、車外熱交換器12より第1車内熱交換器10での冷媒の蒸発量を多くすればよい。すなわち、車外熱交換器12用の送風機20を停止または送風量を減少させることにより、第1車内熱交換器10での冷媒の蒸発量を多くでき、除湿能力を増加させることができる。
At this time, if it is desired to eliminate the fogging of the window quickly, the amount of refrigerant evaporated in the first in-
さらに上記の除湿をしても窓が曇る場合(表1では第二除湿暖房)、外気導入口1をダンパ21で閉じ、外気導入口1aのダンパ21aを開き、熱回収器19を通らない外気導入口1aから外気を導入することにより、熱回収器19での内気からの湿度回収を行わないため、より低湿な温風を空調吹出口2からフロントガラスや運転者に吹き出すことができる。
Further, if the window is cloudy even after the above dehumidification (the second dehumidifying heating in Table 1), the
また、外気が高湿、すなわち、外気の絶対湿度が内気の絶対湿度より高い場合には、内気導入口4のダンパ22、外気導入口1のダンパ21、外気導入口1aのダンパ21aを閉じ、通常閉じている内気導入口4aのダンパ22aを開けることによる内気循環を断続的に行うことによっても、第1車内熱交換器10での除湿負荷を減らすことができ、無駄な電力を消費せず窓、特にフロントガラスの曇りを抑制できる。
When the outside air is highly humid, that is, when the absolute humidity of the outside air is higher than the absolute humidity of the inside air, the
以上のように、このような構成によれば、車内の空気温度を検知する内気温検知手段として温度センサ5と、車外の空気温度を検知する外気温検知手段として温度センサ6を備え、各温度センサで検知した温度と設定湿度あるいは湿度センサで検知した湿度を用いて、車内の露点温度は算出でき、外気温との比較により、窓、特にフロントガラスの曇りの有無を判断することにより、暖房時に外気が高湿で窓、特にフロントガラスが曇る恐れがある時のみ、第1車内熱交換器で除湿してから、第2車内熱交換器で加熱できるので、無駄な電力を消費せず窓、特にフロントガラスの曇りを抑制するという効果を得ることができる。
As described above, according to such a configuration, the
(実施の形態2)
次に図2に、実施の形態1で説明した熱回収器19の別の形態を示す。
(Embodiment 2)
Next, FIG. 2 shows another form of the
図2に示すように、熱回収器29は顕熱のみを回収(熱交換)する顕熱部29aと全熱を回収(熱交換)する全熱部29bにより構成され、表1で示した各運転モードにより、顕熱部29a、全熱部29bを使い分けることができる。
As shown in FIG. 2, the
上記構成において、表1で示した各運転モードにおける熱回収器29の使い分けを説明する。
In the above configuration, the proper use of the
冷房運転時は外気の湿度を車内に入れない方が冷房負荷を低減できるので、全熱部29bのみを使用するのが好ましく、外気が低湿の場合、顕熱部29aと全熱部29b両方を使用してもよい。
Since it is possible to reduce the cooling load when the humidity of the outside air is not put in the vehicle during the cooling operation, it is preferable to use only the
暖房運転時は、外気が低湿の場合、顕熱部29aと全熱部29b両方を使用するのが好ましく、外気が高湿の場合や窓が曇る等除湿が必要な場合(表1では第一除湿暖房)、顕熱部29aのみを使用するのが好ましい。すなわち、表1での第二除湿暖房時にも、熱回収器29を使用することができ、外気より温度の高い内気をそのまま排出せず、熱回収器19で外気と熱交換させてから排出するようにしたので、第2車内熱交換器11での冷媒による加熱負荷が減り圧縮機13の消費電力を低減できる。
During heating operation, when the outside air is low humidity, it is preferable to use both the
なお、本実施の形態では、図2のように顕熱部29aと全熱部29bをイメージで表したが、顕熱部29aと全熱部29bを使い分けるには風路を切替えるダンパが必要となる。
In the present embodiment, the
また、顕熱部29aと全熱部29b両方に流す場合と、どちらか一方のみ流す場合では、圧損の違いから風量も変わるため、風量を確保したい場合は、顕熱部29aと全熱部29b両方に流すのが好ましい。
In addition, when the flow is made to flow through both the
本発明にかかる車両用空調装置は、空調された車内空気から熱回収を行い、導入する外気を車内環境に近づけることができるので、車内の空調負荷の低減を可能とするものであるので、暖房の熱源の得られにくい電気自動車やハイブリッド車等に使用される車室内を暖房可能な車両用空調装置として有用である。 Since the vehicle air conditioner according to the present invention recovers heat from the air-conditioned vehicle interior and can bring the outside air to be introduced closer to the vehicle interior environment, it can reduce the air conditioning load in the vehicle. It is useful as a vehicle air conditioner that can heat the passenger compartment used in electric vehicles, hybrid vehicles, and the like where it is difficult to obtain a heat source.
1、1a 外気導入口
2 空調吹出口
3 給気送風路
4、4a 内気導入口
5、6 温度センサ
7 内気排出口
8 内気排出路
9a 外気送風手段
9b 内気送風手段
10 第1車内熱交換器
11 第2車内熱交換器
12 車外熱交換器
13 圧縮機
14 四方弁
15、17 逆止弁
16、18 絞り弁
16a、18a 膨張弁
16b、18b 電磁弁
19、29 熱回収器
20 送風機
21、21a、22、22a ダンパ
29a 顕熱部
29b 全熱部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
内気を導入する内気導入口から内気を車外へ排出する内気排出口にかけての内気排出路と、
前記給気送風路に前記外気導入口から前記空調吹出口に向かう空気流を発生させる外気送風手段と、
前記内気排出路に前記内気導入口から前記内気排出口に向かう空気流を発生させる内気送風手段と、
前記給気送風路を流れる空気を冷却または加熱する第1車内熱交換器および第2車内熱交換器と、
冷房運転時凝縮器、暖房運転時蒸発器として外気と熱交換する車外熱交換器と、
前記第1車内熱交換器、前記第2車内熱交換器および前記車外熱交換器と圧縮機の間で冷媒を循環させるヒートポンプと、
前記内気排出路を流れる内気と前記外気導入口から導入される外気とを熱交換させて熱回収する熱回収器と、
車内の空気温度を検知する内気温検知手段と、車外の空気温度を検知する外気温検知手段を備え、
前記内気温検知手段で検知した温度と前記外気温検知手段で検知した温度を用いて、暖房運転時の除湿を制御することを特徴とする車両用空調装置。 An air supply air passage from an outside air inlet that introduces outside air to an air conditioning outlet that blows out conditioned air into the vehicle;
An inside air discharge path from an inside air introduction port for introducing inside air to an inside air discharge port for discharging inside air to the outside of the vehicle,
An outside air blowing means for generating an air flow from the outside air inlet to the air conditioning outlet in the supply air passage;
An inside air blowing means for generating an air flow from the inside air inlet to the inside air outlet in the inside air discharge path;
A first in-vehicle heat exchanger and a second in-vehicle heat exchanger for cooling or heating the air flowing through the air supply air passage;
An external heat exchanger that exchanges heat with outside air as a condenser during cooling operation and an evaporator during heating operation;
A heat pump that circulates refrigerant between the first in-vehicle heat exchanger, the second in-vehicle heat exchanger, and the external heat exchanger and the compressor;
A heat recovery unit that recovers heat by exchanging heat between the inside air flowing through the inside air discharge path and the outside air introduced from the outside air inlet;
It has an inside air temperature detecting means for detecting the air temperature inside the vehicle and an outside air temperature detecting means for detecting the air temperature outside the car,
A vehicle air conditioner that controls dehumidification during heating operation using the temperature detected by the inside air temperature detecting means and the temperature detected by the outside air temperature detecting means.
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