JP2015196475A - 車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1に、上述した付帯部品からの伝熱や流路抵抗の増加により、空調性能が悪化する。
第2に、付帯部品の増加が、装置コストの増加や、生産効率の低下に繋がる。
第3に、付帯部品の増加に伴い、冷媒封入量が増加し、これによっても装置コストの増加や、また装置重量の増加に繋がる。
第4に、付帯部品の増加に伴い、各種配管や弁、継手等の連結部分からの冷媒漏れのおそれがあり、空調装置のシステム信頼性が低下する。
また、車両の冷房時には、空気がエバポレータを通過する際にエバポレータにおける吸熱によって冷却されることで、車室内に冷風を供給することができる。
車両の除湿暖房時には、空気がエバポレータを通過する際にエバポレータにおける吸熱によって露点以下まで冷却されることで、除湿される。その後、除湿された空気がコンデンサを通過することで、上述した暖房時と同様に、温風となって車室内に供給される。
このように、車両用空調装置内での空気流れを切り替えるだけで、冷房、暖房、及び除湿暖房を切り替えることができるため、従来のヒートポンプサイクルのように冷媒流れを切り替えて各種運転を切り替える構成に比べて、部品点数の削減を図ることができる。
その結果、低コスト化や生産効率の向上、軽量化、簡素化等を図ることができる。
また、部品点数の削減に伴い、伝熱面積や流路抵抗の増加を抑制できるため、空調性能の向上も図ることができる。
さらに、各部品の連結部分からの冷媒漏れも抑制できるため、システム信頼性の向上を図ることができる。
本発明の構成では、エバポレータがコンデンサよりも上方に配置されているため、エバポレータに付着した凝縮水は、エバポレータを伝って下方に向けて流通する。その後、凝縮水は、エバポレータの下方に配置されたコンデンサに到達してコンデンサ(例えば、スーパーヒート部(過熱部))を冷却する。
このように、エバポレータに付着する凝縮水を用いてコンデンサを冷却することができるので、コンデンサを流通する冷媒を効果的に冷却できる。その結果、エバポレータに向けて液相の冷媒が供給され易くなるので、空調性能を向上させることができる。
図1は車両用空調装置の構成図(側面図)である。
図1に示すように、本実施形態の車両用空調装置1は、例えば車両駆動源としてエンジン(内燃機関)等を具備していない車両(例えば、電気自動車等)に搭載されている。具体的に、車両用空調装置1は、ケーシング10と、冷媒が循環可能なヒートポンプサイクル11と、を主に備えている。
第1導入ダクト12は、ケーシング10の前端部に位置するとともに、車幅方向の一方側に向けて開口する図示しない第1空気取り込み口を有している。また、第1導入ダクト12内には、第1ブロワ14が収納されている。第1ブロワ14は、第1空気取り込み口内を通してケーシング10内に内気または外気(以下、まとめて空気という場合がある)を取り込む。
第2導入ダクト13は、ケーシング10の後端部に位置するとともに、車幅方向の他方側に向けて開口する図示しない第2空気取り込み口を有している。また、第2導入ダクト13内には、第2ブロワ15が収納されている。第2ブロワ15は、第2空気取り込み口を通してケーシング10内に空気を取り込む。
後方吹き出し口22は、ケーシング10のうち下方吹き出し口22よりも後方に形成され、ケーシング10内と車室2内とを連通可能としている。
すなわち、第1ダンパー31が冷却位置D1にある場合には、下方吹き出し口21から吹き出される空気がモータルーム3内に排出される。一方、第1ダンパー31が加熱位置D2にある場合には、後方吹き出し口22から吹き出される空気が、車室2に設けられた供給口を通して車室2内(足元や、上半身、デフロスタ)等)に暖房用(または除湿暖房用)の温風として供給される。
すなわち、第2ダンパー32が冷却位置E1にある場合には、上方吹き出し口23から吹き出される空気が、図示しない供給口を通して車室2内に冷房用の冷風として供給される。一方、第2ダンパー32が加熱位置E2にある場合には、上方吹き出し口23から吹き出される空気がモータルーム3内に排出される。なお、上方吹き出し口23には、後述する除湿暖房運転において、上方吹き出し口23からモータルーム3内に排出される空気を第1導入ダクト12に導く図示しない案内経路が接続されていても構わない。
次に、上述した車両用空調装置1の動作方法について説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、ケーシング10内での空気流れを切り替えることで、冷房運転、暖房運転、及び除湿暖房運転を切替可能となっている。
まず、ヒートポンプサイクル11での冷媒流れ(図中矢印C参照)について説明する。図2、図3は冷房運転を説明するための説明図であって、図2は図1に相当する構成図、図3は空気流れ、及び冷媒流れを説明するための図である。
図2、図3に示すように、コンプレッサ42から吐出される高温かつ高圧の冷媒(気相)は、コンデンサ43の入口側流路43aに供給される。コンデンサ43の入口側流路43aに供給された冷媒は、コンデンサ43によって放熱されながら流通することで、液相となる。その後、液相となった冷媒は、出口側流路43bを介して膨張弁46に流入する。
<冷房運転>
冷房運転においては、まず第1ダンパー31及び第2ダンパー32を冷却位置D1,E1に設定する。すなわち、第1ダンパー31によって後方吹き出し口22が閉塞され、第2ダンパー32によって上方吹き出し口23のうちモータルーム3側が閉塞される。
各ダクト12,13内に流入する空気F1,F2のうち、第1導入ダクト12内に流入した空気F1は、ケーシング10内において、コンデンサ43を通過する際にコンデンサ43との間で熱交換される。その後、空気F1は、下方吹き出し口21を通ってケーシング10外に排出される。下方吹き出し口21から排出された空気F1は、モータルーム3を通って車外に排出される。すなわち、空気F1は、コンデンサ43での放熱に用いられた後、下方吹き出し口21から排出される。
図4、図5は暖房運転を説明するための説明図であって、図4は図1に相当する構成図、図5は空気流れ、及び冷媒流れを説明するための図である。
暖房運転においては、まず図4、図5に示すように、第1ダンパー31及び第2ダンパー32を加熱位置D2,E2に設定する。すなわち、第1ダンパー31によって下方吹き出し口21が閉塞され、第2ダンパー32によって上方吹き出し口23のうち車室2側が閉塞される。
なお、第2導入ダクト13から取り込む空気F2は、内気であっても外気であっても構わない。但し、第2導入ダクト13内に外気を取り込むことで、モータルーム3内の廃熱を回収して高温となった外気がエバポレータ44を通過することになる。そのため、エバポレータ44での熱交換効率を向上させることができる。
図6、図7は除湿暖房運転を説明するための説明図であって、図6は図1に相当する構成図、図7は空気流れ、及び冷媒流れを説明するための図である。
除湿暖房運転においては、まず図6、図7に示すように、暖房運転と同様に第1ダンパー31及び第2ダンパー32を加熱位置D2,E2に設定した状態で、第2導入ダクト13から空気F2を取り込む。
上方吹き出し口23から排出された空気F2a(以下、除湿空気F2aという)は、モータルーム3内(例えば、上述した案内経路)を経て第1導入ダクト12に流入する。
なお、除湿暖房運転において、第1導入ダクト12内に内気や外気を導入して、足元や上半身に温風を供給するようにしても構わない。この場合、内気や外気を暖房用として、除湿空気F2aをデフロスタ用として、別々に供給しても構わない。また、内気や外気と除湿空気F2aとをケーシング10内で合流させた後、暖房用及びデフロスタ用に分配しても構わない。
その結果、低コスト化や生産効率の向上、軽量化、簡素化等を図ることができる。
また、部品点数の削減に伴い、伝熱面積や流路抵抗の増加を抑制できるため、空調性能の向上も図ることができる。
さらに、各部品の連結部分からの冷媒漏れも抑制できるため、システム信頼性の向上を図ることができる。
この構成によれば、エバポレータ44に付着する凝縮水Wを用いてコンデンサ43を冷却することができるので、コンデンサ43を流通する冷媒を効果的に冷却できる。その結果、エバポレータ44に向けて液相の冷媒が供給され易くなるので、空調性能を向上させることができる。
例えば、上述した実施形態では、エンジンを具備していない車両として、電気自動車を例にして説明したが、これに限らず、燃料電池自動車に本発明の車両用空調装置1を採用しても構わない。また、エンジンを具備する車両に本発明の車両用空調装置1を採用しても構わない。なお、エンジンを具備する車両に本発明の車両用空調装置1を採用した場合には、エンジンの冷却水が循環可能なヒータコアをケーシング10内に設ける構成としても構わない。
また、上述した実施形態では、各ダンパー31,32を、冷却位置D1,E1または加熱位置D2,E2のどちらか一方に設定する場合について説明したが、これに限らず、冷却位置D1,E1と加熱位置D2,E2との間で開度を調整できるようにしても構わない。
31…第1ダンパー(切替手段)
32…第2ダンパー(切替手段)
42…コンプレッサ
43…コンデンサ
44…エバポレータ
Claims (3)
- コンプレッサから吐出される冷媒により放熱するコンデンサと、
前記コンデンサから流出する冷媒を膨張させて吸熱させるエバポレータと、を備えた車両用空調装置において、
車両の暖房時、冷房時、及び除湿暖房時に対応して空気流れを切り替える切替手段を備え、
前記切替手段は、
車両の暖房時、前記コンデンサを通して空気を車室内に流出させ、
前記車両の冷房時、前記エバポレータを通して空気を前記車室内に流出させ、
前記車両の除湿暖房時、前記エバポレータ及び前記コンデンサを順に通して空気を前記車室内に流出させ、
前記エバポレータは、前記コンデンサよりも上方に配置されるとともに、前記エバポレータに付着する凝縮水を下方に向けて案内しうるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。 - 前記エバポレータは、前記コンデンサに連設されていることを特徴とする請求項1記載の車両用空調装置。
- 前記コンプレッサは、前記エバポレータよりも下方に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の車両用空調装置。
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