JP2015104932A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される車両用空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle air conditioner mounted on a vehicle.
従来、列車等において車両天井に搭載されたヒートポンプ式の車両用空気調和装置は、筐体内に圧縮機及び送風機等が配置されており、天井から冷風又は温風が車両内へ吹き出す構造になっている。空気の特性上、冷えた空気は下方へ、暖められた空気は上方へ対流するため、冷たい空気が足元に溜まり暖かい空気が天井に溜まりやすい。そこで、従来から天井に溜まった暖気を攪拌するための種々の方法が提案されている(例えば特許文献1、2参照)。特許文献1には、天井の温度が設定温度を超えたとき、天井に取り付けられた車両内ファンが駆動する車両用空気調和装置が開示されている。特許文献2には、空気調和装置から供給される冷気は天井側から吹き出し、暖気は床側から吹き出すように吹出口を切り替える車両用空気調和装置が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a heat pump type vehicle air conditioner mounted on a vehicle ceiling in a train or the like has a structure in which a compressor, a blower, and the like are arranged in a casing, and cool air or hot air blows out from the ceiling into the vehicle. Yes. Due to the characteristics of the air, cold air convects downward and warmed air convects upward, so that cold air accumulates at the feet and warm air tends to accumulate on the ceiling. Thus, various methods for stirring warm air accumulated on the ceiling have been proposed (see, for example,
しかしながら、特許文献1のように、室内送風機を駆動して車両内の空気を撹拌した場合、天井に溜まった暖気が下側に送風されるのみであるため、効率的に撹拌を行うことができない。その結果、空気調和装置から吹き出された暖気をそのまま、空気調和装置が吸い込むことにより(ショートサーキット)、冷媒圧力の異常昇圧等が引き起こされ、圧縮機および空気調和装置が停止し、車両内を十分に暖房することができない状況になる。また、特許文献2のように、冷気と暖気とが異なる吹出口から供給される場合、切り替えるための構造及び床側まで暖気を導風する構造が必要になり、構造が複雑になってしまう。
However, as in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で暖房運転時に天井に溜まる暖気と床に溜まる冷気を効率的に攪拌することができる車両用空気調和装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a vehicle air conditioner that can efficiently stir warm air accumulated on a ceiling and cold air accumulated on a floor during heating operation with a simple configuration. To get.
本発明の車両用空気調和装置は、車両の屋根に設置され、車両内の天井に形成された吸込口から車両内の空気を吸い込み、車両内の天井に形成された吹出口から車両内に冷気又は暖気を供給する車両用空気調和装置であって、圧縮機と、流路切替器と、熱源側熱交換器と、絞り装置と、利用側熱交換器とが冷媒配管により接続されており、流路切替器を切り替えることにより冷房運転及び暖房運転を行う冷凍サイクル回路と、暖房運転が行われている際に熱源側熱交換器の除霜運転が行われる場合、冷凍サイクル回路が冷房運転時の冷媒流路になるように流路切替器を切り替えて車両の天井から車両内へ冷気が供給されるように制御する制御部とを備えたものである。 The vehicle air conditioner of the present invention is installed on the roof of a vehicle, sucks air in the vehicle from a suction port formed in a ceiling in the vehicle, and cools air in the vehicle from a blowout port formed in the ceiling in the vehicle. Or a vehicle air conditioner that supplies warm air, wherein the compressor, the flow path switch, the heat source side heat exchanger, the expansion device, and the use side heat exchanger are connected by a refrigerant pipe, Refrigeration cycle circuit that performs cooling operation and heating operation by switching the flow path switch, and when the defrosting operation of the heat source side heat exchanger is performed during the heating operation, the refrigeration cycle circuit is in the cooling operation And a control unit that controls the channel switch so that the cool air is supplied from the ceiling of the vehicle into the vehicle.
本発明の車両用空気調和装置によれば、除霜運転時に室内送風機から供給される冷気が天井の吹出口から車両内へ供給されることにより、吹出口から吹き出される冷気が天井に溜まった暖気とともに下方へ導かれるため、新たな構成を追加することなく天井に溜まる暖気と床に溜まる冷気とを効率的に攪拌することができる。 According to the vehicle air conditioner of the present invention, the cold air supplied from the indoor blower during the defrosting operation is supplied into the vehicle from the ceiling outlet, so that the cold air blown out from the outlet has accumulated on the ceiling. Since the air is guided downward along with the warm air, the warm air accumulated on the ceiling and the cold air accumulated on the floor can be efficiently stirred without adding a new configuration.
実施形態1.
以下、図面を参照しながら本発明の車両用空気調和装置の実施形態について説明する。図1は車両用空気調和装置が搭載された車両の模式図、図2及び図3は図1の車両用空気調和装置の車内の様子を示す模式図であり、図1から図3を参照して車両用空気調和装置1について説明する。車両用空気調和装置1は、車両2の屋根3に搭載される車両用の空気調和装置であって、車両2の屋根3上に設置されている。車両2の屋根3側には化粧面である天井4が設置されており、天井4には車両2内の空気を吸い込む吸込口5と、車両用空気調和装置1から供給される冷気又は暖気を車両2内に吹き出す吹出口6とが形成されている。なお、車両2の屋根3には吸込口5及び吹出口6に通じる開口が形成されている。そして、車両用空気調和装置1は、吸込口5から車両2内の空気を吸い込み、吹出口6から車両2内に冷気又は暖気を供給する。
Embodiments of a vehicle air conditioner according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a vehicle on which a vehicle air conditioner is mounted, and FIGS. 2 and 3 are schematic views showing the interior of the vehicle air conditioner of FIG. 1, with reference to FIGS. The
図4は図1の車両用空気調和装置における冷凍サイクル回路の一例を示す冷媒回路図である。車両用空気調和装置1は、冷房運転及び暖房運転が可能なヒートポンプ式の空気調和装置であって、圧縮機11、熱源側熱交換器13、室外送風機14、利用側熱交換器16を冷媒配管で接続した冷凍サイクル回路10を備えている。
FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of a refrigeration cycle circuit in the vehicle air conditioner of FIG. The
圧縮機11は、例えばベーン圧縮機もしくはスクリュー圧縮機等からなっており、冷媒を吸引し圧縮するものである。流路切替器12は、例えば四方弁等からなっており、圧縮機11の吐出側に接続されている。そして、流路切替器12は、冷房運転時には圧縮機11の吐出側と熱源側熱交換器13とを接続するとともに、利用側熱交換器16と圧縮機11の吸入側とを接続する冷房流路に設定される。一方、流路切替器12は、暖房運転時には圧縮機11の吐出側と利用側熱交換器16とを接続するとともに、熱源側熱交換器13と圧縮機11の吸入側とを接続する暖房流路に設定される。
The compressor 11 is composed of, for example, a vane compressor or a screw compressor, and sucks and compresses the refrigerant. The
熱源側熱交換器13は、冷媒と外気との熱交換を行うものであって、冷房運転時には冷媒を凝縮して液化させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて気化させる蒸発器として機能する。熱源側熱交換器13には室外送風機14から送風が行われるようになっている。絞り装置15は、冷媒の圧力を調整する減圧弁や膨張弁として機能し、熱源側熱交換器13と利用側熱交換器16との間に接続されている。利用側熱交換器16は冷媒と外気との熱交換を行うものであり、冷房運転時には冷媒を凝縮して液化させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて気化させる蒸発器として機能する。また、図3に示すように、車両用空気調和装置1は、吸込口5から車両2内の空気を吸い込んで利用側熱交換器16に供給するとともに、利用側熱交換器16において熱交換された冷気又は暖気を吹出口6から車両2内へ供給する室内送風機17を有している。
The heat source
図1から図4を参照して車両用空気調和装置1の冷房運転時における冷媒の流れについて説明する。まず、圧縮機11において冷媒が高温・高圧に圧縮され熱源側熱交換器13に流入する。熱源側熱交換器13に流入した冷媒は、室外送風機14により取り込まれた外気と熱交換を行い凝縮液化する。そして、凝縮液化した冷媒は利用側熱交換器16に流入する。利用側熱交換器16に流入した冷媒は、絞り装置15で減圧されて低圧二相状態の冷媒に変化する。その後、冷媒は利用側熱交換器16で車両2内の空気と熱交換して蒸発ガス化する。この際、室内送風機17により熱交換後の冷気が吹出口6から車両2内へ供給される。その後、蒸発ガス化した冷媒は、利用側熱交換器16から再び圧縮機11に吸入される。
The flow of the refrigerant during the cooling operation of the
次に、図1から図4を参照して車両用空気調和装置1の暖房運転時における冷媒の流れについて説明する。まず、圧縮機11において冷媒が高温・高圧に圧縮され利用側熱交換器16に流入する。利用側熱交換器16において冷媒は車両2内の空気と熱交換されて凝縮液化する。この際、室内送風機17により熱交換後の暖気が吹出口6から車両2内に供給される。その後、凝縮液化した冷媒は絞り装置15を介して熱源側熱交換器13に流入する。熱源側熱交換器13に流入した冷媒は、室外送風機14により取り込まれた外気と熱交換を行い蒸発ガス化する。そして、蒸発ガス化した冷媒は、利用側熱交換器16から再び圧縮機11に吸入される。
Next, the flow of the refrigerant during the heating operation of the
図1に示すように、車両用空気調和装置1は、冷房運転及び暖房運転の切り替え及び運転時の冷凍サイクル回路10の動作を制御する制御部20を有している。特に、制御部20は、暖房運転が行われている際に熱源側熱交換器の除霜運転が行われるように冷凍サイクル回路10を制御する機能を有している。なお、暖房運転時における除霜運転の開始タイミングは、たとえば一定期間毎等の公知の手法を用いることができる。ここで、制御部20は、除霜運転時において冷凍サイクル回路10が冷房運転時の冷媒流路になるように流路切替器12を切り替えて天井4から車両2内へ冷気が供給されるように制御する(リバースサイクルデフロスト)。
As shown in FIG. 1, the
すると、図3に示すように、利用側熱交換器16において冷媒と熱交換された冷気が吹出口6から車両2内へ流れ込む。天井4から車両2内へ流れ込んだ冷気は天井4側に溜まった暖気を伴って床7へ向かう空気流を生成する。これにより、車両2内の空気の撹拌を行うことができる。
Then, as shown in FIG. 3, the cold air heat-exchanged with the refrigerant in the use
このとき、制御部20は、上述した除霜運転時に車両2内に送風が行われるように室内送風機17を制御する。これにより、冷気による車両2内の空気の撹拌に加えて室内送風機17による撹拌を行うことができるため、車両2内の空気の撹拌をより効果的に行うことができる。特に、制御部20は、室内送風機17による送風強度を調節する機能を有しており、除霜運転時には室内送風機17の送風強度が弱くなるように制御する。すると、除霜運転時の室内送風機17が低速運転を行う場合、送風により車両2内を冷やし過ぎることなく乗客の快適性を保ったまま車両2内の空気の撹拌を行うことができる。
At this time, the
上記実施形態1によれば、除霜運転時に室内送風機17を駆動して吹出口6から車両2内に吹き込む冷気及び天井4にたまった暖気を下方に送り込んで車両2内の空気の撹拌を行うことができ、ショートサーキットによる暖房効率の低下を抑制することができる。すなわち、従来の図5の示すように、室内送風機17のみを駆動させた場合、天井4に溜まった暖気が下側に送風されるのみであるため、効率的な撹拌を行うことができない。一方、車両用空気調和装置1においては、図3に示すように、リバースサイクルデフロストによる除霜運転を行い吹出口6から車両2内へ冷気が流れるようにしているため、新たな構成を追加することなく効率的な空気の撹拌を行うことができる。
According to the first embodiment, the
実施形態2.
図6は本発明の実施形態2に係る車両用空気調和装置を示す模式図であり、図6を参照して車両用空気調和装置100について説明する。なお、図6の車両用空気調和装置100において、図1〜図5の車両用空気調和装置1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図6の車両用空気調和装置100が図1〜5の車両用空気調和装置1と異なる点は、車両2内における天井4の天井温度Trと床7の床温度Tfとに基づいて除霜運転の開始タイミングを制御することである。
FIG. 6 is a schematic view showing a vehicle air conditioner according to
具体的には、車両用空気調和装置100は、車両2内の天井4の温度を天井温度Trとして検出する天井温度検出センサ101と、床7の温度を床温度Tfとして検出する床温度検出センサ102とを備えている。そして、天井温度検出センサ101及び床温度検出センサ102においてそれぞれ検出された天井温度Tr及び床温度Tfは制御部20に送られる。そして、制御部120は、暖房運転時に天井温度Trと床温度Tfとの差分ΔTが、設定温度しきい値Trefよりも大きい場合、リバースサイクルデフロストによる除霜運転を開始するように制御する。なお、制御部120は、通常の着霜の除去のために除霜運転の開始を制御するとともに、上述した差分ΔTに基づく除霜運転を制御するものであってもよい。また、制御部120は、除霜運転中において、上記実施形態1のように室内送風機17を駆動させるように制御してもよい。
Specifically, the
図7は図6の車両用空気調和装置の動作例を示すフローチャートであり、図6及び図7を参照して車両用空気調和装置の動作例について説明する。まず、暖房運転が開始されている際、天井温度検出センサ101において天井温度Trが検出され、床温度検出センサ102において床温度Tfが検出される(ステップST11)。その後、制御部20において天井温度Trと床温度Tfとの差分ΔTが算出され、差分ΔTが設定温度しきい値Trefよりも大きいか否かが判定される(ステップST12)。差分ΔTが設定温度しきい値Trefよりも大きい場合、暖房効率の低下が生じる可能性があると判断してリバースサイクルデフロストによる除霜運転が開始される(ステップST13)。この際、実施形態1に示すように、室内送風機17が駆動し車両2内に送風を行うようにしてもよい。そして、所定期間の除霜運転が行われた後、冷凍サイクル回路10の冷媒流路が暖房運転時の冷媒流路に切り替えられて暖房運転が再開する(ステップST14)。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation example of the vehicle air conditioner in FIG. 6, and an operation example of the vehicle air conditioner will be described with reference to FIGS. 6 and 7. First, when the heating operation is started, the ceiling
このように、車両2内における天井4と床7との差分ΔTに基づいて除霜運転の開始タイミングを制御することにより、車両2内がショートサーキットが生じる可能性がある状態になったとき、吹出口6から供給される冷気を用いて車両2内の空気を撹拌することができるため、天井4に暖気が溜まることによるショートサーキットを確実に防止することができる。また、実施形態1と同様、冷気を用いて空気を撹拌するため、新たな構成を追加することなく効率的な空気の撹拌を行うことができる。
In this way, when the start timing of the defrosting operation is controlled based on the difference ΔT between the ceiling 4 and the
本発明の実施形態は、上記実施形態1、2に限定されない。たとえば、上記実施形態1、2において、除霜運転時に冷気をそのまま車両2内に吹き出す場合について例示しているが、吹出口6に電気ヒータ等の除霜運転時の冷気を車両2内の温度よりも低い温度の範囲内で加熱する加熱手段が設置されていてもよい。そして、制御部20、120は、除霜運転と同時に加熱手段を稼働させ、除霜運転時に吹出口6から冷気を吹き出す際、加熱手段により冷気を加熱した後に吹き出すようにしてもよい。これにより、冷気除霜運転時の冷気がそのまま室内に吹き出されたときに、冷気が車両2内の温度を低下させるのを抑制しながら、車両2内の空気を撹拌させることができる。
The embodiment of the present invention is not limited to the first and second embodiments. For example, in the first and second embodiments, the case where the cold air is directly blown into the
また、図7において、差分ΔTに基づいて除霜運転の開始タイミングを制御する場合について例示しているが、除霜運転後に差分ΔTが所定のしきい値よりも小さくなった場合に除霜運転が終了するように制御してもよい。これにより、車両2内への必要以上の冷気の供給を防止することができる。
7 illustrates the case where the start timing of the defrosting operation is controlled based on the difference ΔT, but the defrosting operation is performed when the difference ΔT becomes smaller than a predetermined threshold after the defrosting operation. May be controlled to end. Thereby, supply of the cold air more than necessary into the
1、100 車両用空気調和装置、2 車両、3 屋根、4 天井、5 吸込口、6 吹出口、7 床、10 冷凍サイクル回路、11 圧縮機、12 流路切替器、13 熱源側熱交換器、14 室外送風機、15 絞り装置、16 利用側熱交換器、17 室内送風機、20、120 制御部、101 天井温度検出センサ、102 床温度検出センサ、Tf 床温度、Tr 天井温度、Tref 設定温度しきい値、ΔT 差分。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Air conditioning apparatus for vehicles, 2 Vehicles, 3 Roofs, 4 Ceilings, 5 Suction ports, 6 Air outlets, 7 Floors, 10 Refrigeration cycle circuit, 11 Compressor, 12 Flow path switch, 13 Heat source side heat exchanger , 14 outdoor blower, 15 throttle device, 16 utilization side heat exchanger, 17 indoor blower, 20, 120 control unit, 101 ceiling temperature detection sensor, 102 floor temperature detection sensor, Tf floor temperature, Tr ceiling temperature, Tref set temperature Threshold, ΔT difference.
Claims (5)
圧縮機と、流路切替器と、熱源側熱交換器と、絞り装置と、利用側熱交換器とが冷媒配管により接続されており、前記流路切替器を切り替えることにより冷房運転及び暖房運転を行う冷凍サイクル回路と、
暖房運転が行われている際に前記熱源側熱交換器の除霜運転が行われる場合、前記冷凍サイクル回路が冷房運転時の冷媒流路になるように前記流路切替器を切り替えて前記車両の天井から前記車両内へ冷気が供給されるように制御する制御部と
を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。 A vehicle that is installed on the roof of a vehicle, sucks air in the vehicle from a suction port formed in a ceiling in the vehicle, and supplies cool air or warm air to the vehicle from a blowout port formed in the ceiling in the vehicle An air conditioner for use,
The compressor, the flow path switch, the heat source side heat exchanger, the expansion device, and the use side heat exchanger are connected by refrigerant piping, and cooling operation and heating operation are performed by switching the flow path switch. A refrigeration cycle circuit for performing
When the defrosting operation of the heat source side heat exchanger is performed during the heating operation, the vehicle is switched by switching the flow path switch so that the refrigeration cycle circuit becomes a refrigerant flow path during cooling operation. A vehicle air conditioner comprising: a control unit that controls the cool air to be supplied into the vehicle from the ceiling of the vehicle.
前記制御部は、除霜運転を行う際に前記室内送風機を駆動させることを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。 An indoor blower that blows cool air or warm air heat-exchanged with the refrigerant in the use side heat exchanger from the outlet into the vehicle;
The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the control unit drives the indoor blower when performing a defrosting operation.
前記車両内の床の温度を床温度として検出する床温度センサと
をさらに備え、
前記制御部は、暖房運転時において、前記天井温度センサにより検出された前記天井温度と、前記床温度センサにより検出された前記床温度との差分が、設定温度しきい値よりも大きい場合、前記除霜運転を開始するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用空気調和装置。 A ceiling temperature sensor for detecting a ceiling temperature in the vehicle as a ceiling temperature;
A floor temperature sensor that detects a floor temperature in the vehicle as a floor temperature; and
In the heating operation, when the difference between the ceiling temperature detected by the ceiling temperature sensor and the floor temperature detected by the floor temperature sensor is larger than a set temperature threshold, The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 3, which starts a defrosting operation.
前記制御部は、暖房運転時において、前記冷媒温度センサにより検出された前記冷媒温度が設定冷媒しきい値よりも小さい場合、前記除霜運転を開始するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用空気調和装置。 A refrigerant temperature sensor for detecting a refrigerant temperature flowing into the heat source side heat exchanger during heating operation;
2. The controller is configured to start the defrosting operation when the refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature sensor is lower than a set refrigerant threshold value during heating operation. The vehicle air conditioner of any one of -3.
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