JP2016094180A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房と暖房を複数個のシステムで構成するものではなく、１つのシステムで車両室内の冷房と暖房が可能した車両用空調装置を提供する。
【解決手段】本発明の車両用空調装置は、凝縮器が入口部に設けられ、出口部が車両の室内と連通される暖房ラインと、入口部が暖房ラインの入口部と接続され、出口部が車両の室内と連通され、内部に凝縮器と接続された蒸発器が設けられた冷却ラインと、各ラインの流動フローを制御して、車両の室内に流入する空気の温度を調節する少なくとも１つ以上のドアとを備えたことを特徴とする。ドアは、暖房ラインと冷却ラインの入口部側と出口部側に各々少なくとも１つ以上設け、暖房ラインと冷却ラインには、外部と流通する流通ホールが形成され、ドアは、流通ホールを開閉させ、流通ホールの開閉によって各ラインを流れる空気の流動経路を変化させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用空調装置に係り、より詳しくは、凝縮器と蒸発器を介して暖房または冷房を行う車両用空調装置に関する。

車両の空調装置には、外部から空気を吸入して室内に吐出するブロワーと、ブロワーによって流れる空気の流動経路上に設けられて、空気の暖房または冷房を行うヒータ及び蒸発器と、が設けられ、温風と冷風が車両室内の上部または下部に吐出されるように接続されたダクトが備えられている。
しかし、このような従来の空調装置は、冷却のためのシステムとは別に、暖房のためのシステムが設けなければならず、それぞれのシステムを構成するために過度の費用が支払われるという問題があった。また、それぞれのシステムを稼働するのに相当量のエネルギーが消費されて、車両の燃費を悪化させる原因となっていた。

韓国特許公報 ＫＲ１０−２０１２−００２１１４２

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、冷房と暖房を複数個のシステムで構成するものではなく、１つのシステムで車両室内の冷房と暖房を可能にした車両用空調装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の車両用空調装置は、凝縮器が入口部に設けられ、出口部が車両の室内と連通される暖房ラインと、入口部が暖房ラインの入口部と接続され、出口部が車両の室内と連通され、内部に凝縮器と接続された蒸発器が設けられた冷却ラインと、各ラインの流動フローを制御して、車両の室内に流入する空気の温度を調節する少なくとも１つ以上のドアとを備えたことを特徴とする。

本発明の好ましい実施例によるドアは、暖房ラインと冷却ラインの入口部側と出口部側に各々少なくとも１つ以上設けることができる。
暖房ラインと冷却ラインには、外部と流通する流通ホールが形成され、ドアは、流通ホールを開閉させ、流通ホールの開閉によって各ラインを流れる空気の流動経路を変化させることができる。

ドアは、冷却ラインの入口部側に設けられ、流通ホールの開放時、外気が冷却ラインに流入するように流動経路を形成する第１の冷却ドアと、冷却ラインの出口部側に設けられ、流通ホールの開放時、冷却ラインの空気が外部に吐出されるように流動経路を形成する第２の冷却ドアとを備えることができる。
ドアは、暖房ラインの出口部側に設けられ、流通ホールの開放時、暖房ラインの空気を外部に吐出する流動経路を形成する暖房ドアを備えることができる。

第１の冷却ドアは、開放時、各々冷却ラインと暖房ラインの内側に開放されて、凝縮器から冷却ラインまたは暖房ラインに流入する空気量を制御することができる。
第２の冷却ドアと暖房ドアとは、開放時、各々冷却ラインと暖房ラインの内側に開放され、開放時、冷却ラインまたは暖房ラインを閉鎖することができる。

冷却ライン及び車両室内と連通されて、車両室内空気を冷却ラインに再循環させる循環ラインがさらに設けられ、冷却ラインと循環ラインの連通を開閉する第３の冷却ドアがさらに設けることができる。
車両室内の冷房時、第１の冷却ドアが開放され、第２の冷却ドアは閉鎖され、暖房ドアが開放されて、蒸発器を通過した冷気を車両の室内に流入させることができる。

車両室内の暖房時、暖房ドアは閉鎖され、第１の冷却ドアと第２の冷却ドアとのうち、少なくとも１つ以上が開放されて、凝縮器の空気を車両の室内に流入させることができる。
第１の冷却ドアと第２の冷却ドアとの間及び凝縮器と暖房ドアとの間には、各ラインの出口部側に空気を流動させるブロワーが設けられることができる。
ブロワーと暖房ドアとの間には、ＰＴＣヒータ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｈｅａｔｅｒ）が設けられることができる。

本発明によると、上述した構造の車両用空調装置は、車両のエアコンシステムをそのまま活用しつつ、冷房と暖房を同時に実現できるようにしたことにより、冷房と暖房を別のシステムで実現するものと比較して、費用の低減と燃費の向上を実現することができる。
また、システム上の構成を単純化することにより、制御の複雑性を減少させ、また、空調装置の生産を容易にすることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の構成図である。 本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の冷房時の空気の流れを示す図面である。 室内空気再循環状態での冷房時の空気の流れを示す図面である。 冷房時に温度調節されるときの空気の流れを示す図面である。 本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の暖房時の空気の流れを示す図面である。 極低温状態での暖房時の空気の流れを示す図面である。 暖房時に温度調節されるときの空気の流れを示す図面である。

以下に、添付した図面を基に本発明の好ましい実施形態に係る車両用空調装置について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の構成図であって、凝縮器４００が入口部２０１に設けられ、出口部２０２が車両の室内と連通される暖房ライン２００と、入口部１０１が暖房ライン２００の入口部２０１と接続され、出口部１０２が車両の室内と連通され、内部に凝縮器４００と接続された蒸発器５００が設けられた冷却ライン１００と、各ラインの流動フローを制御して、車両の室内に流入する空気の温度を調節する少なくとも１つ以上のドアとを備える。
ドアは、一端部を軸として回転可能なフラップになることができ、暖房ライン２００と冷却ライン１００の入口部１０１、２０１側と出口部１０２、２０２側に各々少なくとも１つ以上設けられることができ、暖房ライン２００と冷却ライン１００には、外部と流通するように流通ホールＡが形成され、ドアは、流通ホールＡを開閉させ、流通ホールＡの開閉によって各ライン１００、２００を流れる空気の流動経路を変化させることができる。

本発明の構成についてより具体的に説明する。凝縮器４００と蒸発器５００とは、１つの冷却システム上に設けられたものであって、凝縮器４００は、圧縮機（図示せず）から圧縮された冷媒を伝達されて冷媒の放熱を行い、凝縮器４００を通過した凝縮された冷媒は、膨脹弁（図示せず）を経て蒸発器５００で吸熱を行い、蒸発器５００を通過する空気の冷却を行う。そして、蒸発器５００を通過した空気は再度圧縮機に流入する。
本実施形態では、車両の暖房実行の際、発熱要素として凝縮器４００を使用することを特徴とし、暖房ライン２００に流入する空気が凝縮器４００を経由して流入することにより、凝縮器４００から放熱される熱を暖房源として用いることができる。したがって、冷房時と暖房時の両方において凝縮器４００は空気の加熱を、蒸発器５００は空気の冷却を行って、１つの冷房システムで暖房も行えるようにしたものである。
車両冷房システムから廃出される熱を用いて車両の暖房を行うので、暖房のための別のシステムを構築する必要が無くなり、これにより、費用の低減、重さの減少、及びシステムと生産工程の単純化を図ることができる。

一方、冷却ライン１００と暖房ライン２００の入口部１０１、２０１と出口部１０２、２０２は、互いに接続されて共通した入口部と出口部を形成することができ、流通ホールＡは、各ライン１００、２００の壁部に形成されて外部と連通できるように構成されることが好ましい。もちろん、入口部１０１、２０１と出口部１０２、２０２が各ライン１００、２００毎に独立して設けることもでき、上記したとおり、部分的に互いに流通し得るように設けることもできる。そして、流通ホールＡは、各ドアが設置された位置及び設置個数に合うように形成されることが好ましい。
ドアについて、より具体的に説明すれば、ドアは、冷却ライン１００の入口部１０１側に設けられ、流通ホールＡの開放時、外気が冷却ライン１００に流入するように流動経路を形成する第１の冷却ドア１１０と、冷却ライン１００の出口部１０２側に設けられ、流通ホールＡの開放時、冷却ライン１００の空気が外部に吐出されるように流動経路を形成する第２の冷却ドア１２０とを備えることができる。
また、ドアは、暖房ライン２００の出口部２０２側に設けられ、流通ホールＡの開放時、暖房ライン２００の空気が外部に吐出されるように流動経路を形成する暖房ドア２２０と、暖房ライン２００の入口部２０１側に設けられ、凝縮器４００から吐出された空気のうちの一部が外部に吐出されるように流動経路を形成する補助暖房ドア２１０とをさらに備えることができる。

より好ましい実施形態として、第１の冷却ドア１１０は、開放時、冷却ライン１００の内側に開放され、一端が流通ホールＡの周り部のうち、冷却ライン１００の入口部１０１側に回転可能に結合され、他端が冷却ライン１００の出口部１０２側へ向かうように配置されて、開放時、冷却ライン１００を閉鎖または一部開放させて、凝縮器４００から冷却ライン１００に流入する空気を遮断または空気量を制御することができる。
また、第２の冷却ドア１２０と暖房ドア２２０は、開放時、各々冷却ライン１００と暖房ライン２００の内側に開放され、一端が流通ホールＡの周り部のうち、各ライン１００、２００の出口部１０２、２０２側に回転可能に結合され、他端が各ライン１００、２００の入口部１０１、２０１側へ向かうように配置されて、開放によって冷却ライン１００または暖房ライン２００を閉鎖させて各ライン１００、２００を流動する空気を外部に吐出させるか、一部開放して車両の室内に流入させることができる。そして、補助暖房ドア２１０も暖房ドア２２０と設置位置にのみ相違があり、同様に設けられて凝縮器４００から吐出された空気のうちの一部を外部に吐出させることができるようにすることが好ましい。

本実施形態では、各ライン１００、２００別に入口部１０１、２０１と出口部１０２、２０２に１つずつドアが設けられたものと説明しているが、設置されるドアの数と位置は、設計者の意図によって様々に設定されることができ、それぞれのドアの回転軸には、モータまたはドアを回転させることができる駆動装置が設けられて、外部信号に応じてドアの開度量を調節することが好ましい。もちろん、ドアが設置された位置には、全て流通ホールＡが形成されることが好ましい。
各ドアの開度量によって各ライン１００、２００を流れる空気の外部に吐出される量、及び車両の室内に流入する量が決定される。

一方、第１の冷却ドア１１０は、凝縮器４００と蒸発器５００との間に設けられることが好ましく、蒸発器５００は、第１の冷却ドア１１０と第２の冷却ドア１２０との間に設けられることが好ましい。
また、補助暖房ドア２１０と暖房ドア２２０との間には、ＰＴＣヒータ６００が設けられることができ、また、補助暖房ドア２１０は、凝縮器４００とＰＴＣヒータ６００との間に設けられることができる。ＰＴＣヒータ６００を設けることにより、凝縮器４００には、熱源が足りない場合、追加的な熱源として供給が可能となる。
さらに、第１の冷却ドア１１０と第２の冷却ドア１２０との間及び補助暖房ドア２１０と暖房ドア２２０との間、より好ましくは、第１の冷却ドア１１０と蒸発器５００との間及び補助暖房ドア２１０とＰＴＣヒータ６００との間には、各ライン１００、２００の出口部１０２、２０２側に空気を流動させるブロワー７００を設けることができる。ブロワー７００が各ライン１００、２００に個別的に設けられることにより、各ライン１００、２００別の空気流動量を調節することができ、ブロワー７００が空気フロー上、蒸発器５００及びＰＴＣヒータ６００の後側に配置されることにより、冷却または加熱された空気をブロワー７００が直接受けないため、ブロワー７００の寿命を延長できるという利点がある。

本発明の構成要素の配置は様々に設定されることができ、ブロワー７００も様々な位置と個数で設けることができる。
一方、冷却ライン１００及び車両室内と連通されて、車両室内空気を冷却ライン１００に再循環させる循環ライン３００がさらに設けられ、冷却ライン１００と循環ライン３００との連通を開閉する第３の冷却ドア３１０をさらに設けることができる。第３の冷却ドア３１０は、冷却ライン１００と循環ライン３００とが連通する境界地点に開閉できるように設けられることが好ましい。
循環ライン３００は、冷却ライン１００と暖房ライン２００との間に設けられて、冷却ライン１００と暖房ライン２００とが互いに区別されたラインになるようにすることができるが、必ずそのようにしなければならないものではなく、別のラインとして設けることもできる。

次に、図２〜図７に基づいて温度状態による空気の流動制御過程を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の冷房時の空気の流れを示す図面であって、車両室内の冷房時、第１の冷却ドア１１０が開放されて、凝縮器４００から吐出された暖かい空気Ｈが冷却ライン１００に流入することを防ぎ、第２の冷却ドア１２０は閉鎖されて、蒸発器５００を経て冷却された空気Ｃが冷却ライン１００の出口部１０２を経て車両の室内に流入するようにする。そして、暖房ドア２２０が開放されて、凝縮器４００から吐出された暖かい空気Ｈが外部に排出されるようにすることにより、暖かい空気Ｈが車両の室内に流入することを遮断させる。
図３は、室内空気再循環状態での冷房時の空気の流れを示す図面であって、冷房効率を高め、最大の冷房性能を実現するために、車両内部の冷却された空気Ｃを一部再循環させるように構成されている。この場合、した冷房時の空気フローと同様に、各ドアの開放及び閉鎖がなされるが、これに加えて、第３の冷却ドア３１０が開放されて冷却ライン１００と循環ライン３００とが連通されることが好ましく、循環ライン３００を介して冷却ライン１００に冷却された室内空気が一部流入する。したがって、第３の冷却ドア３１０は、第１の冷却ドア１１０と第２の冷却ドア１２０との間に位置して、冷却ライン１００の内部に空気が流入するようにすることが好ましい。そして、凝縮器４００から吐出された暖かい空気Ｈの排出が円滑になされるように、暖房ライン２００の開放に加えて補助暖房ドア２１０の開放も共になされる。

一方、冷房時にも適切な温度調節が行われる。図４は、冷房時に温度調節がなされるときの空気の流れを示す図面であって、各ドアの開放は、上記の冷却時と同様になされるが、暖房ドア２２０が暖房ライン２００を完全に閉鎖するのではなく、一部開放状態になるように位置することにより、凝縮器４００から吐出された空気のうちの一部が暖房ライン２００の出口部２０２を介して冷却ライン１００から吐出された冷却された空気Ｃと混ぜられて共に車両の室内に流入する。
温度調節のために、暖房ドア２２０だけでなく、全てのドアの開放程度が様々に設定されることができ、これは、設計者の意図によって様々な実施形態を介して実現することができる。

一方、図５は、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の暖房時の空気の流れを示す図面であって、車両室内の暖房時、補助暖房ドア２１０と暖房ドア２２０とが閉鎖されて、凝縮器４００の暖かい空気Ｈが車両の室内に流入し得るようにし、第１の冷却ドア１１０と第２の冷却ドア１２０とのうち、少なくとも１つ以上が開放されて、蒸発器５００から吐出された冷却された空気Ｃが外部に排出されるようにすることが好ましい。
車両の暖房が行われるときは、外部温度が相対的に低い状態であり、この状態でも蒸発器５００は、続けて冷却を行うため、蒸発器５００が冷却される虞がある。したがって、車両の暖房実行の際には、第１の冷却ドア１１０が冷却ライン１００を完全閉鎖せずに、凝縮器４００の暖かい空気Ｈが一部冷却ライン１００に流入するようにすることにより、蒸発器５００が過度に冷却されることを防止することができる。
特に、外部温度が極低温状態、例えば、零下２０度以下の温度では、第１の冷却ライン１００の閉鎖を一部開放しただけでは不十分なので、図６に示したとおり、第３の冷却ドア３１０を開放させて車両室内の空気を蒸発器５００に追加的に流入させ、蒸発器５００の過度な冷却を防止することが好ましい。

もちろん、場合によって第１の冷却ライン１００の開放度をさらに高めることもできるが、この場合、暖房ライン２００に流入する暖かい空気Ｈの量が減少するので、注意が必要である。各ドアの開放度は、外部温度及び様々な状況に応じて実験により適宜調節されることが好ましい。
そして、外部温度が極低温状態である場合には、必要に応じてＰＴＣヒータ６００を作動させ、追加的な熱源の確保を可能にする。ＰＴＣの作動温度は、設計者の意図によって様々に設定することができる。

車両室内の暖房時にも、場合によって適宜温度調節が必要なことがある。この場合、図７の空気の流れを示す図面に示したとおり、第２の冷却ドア１２０が冷却ライン１００を一部開放させて蒸発器５００から吐出された空気の一部が外部に抜け出ることなく、暖房ライン２００から吐出された暖かい空気Ｈとともに車両の室内に流入するようにする。もちろん、温度調節のために、第２の冷却ドア１２０だけでなく、他のドアの開放も実験によって様々に設定することができる。
上述した構造からなる車両用空調装置は、車両のエアコンシステムをそのまま活用しつつ、冷房と暖房を一つの装置で実現できるようにしたことにより、冷房と暖房を別のシステムで実現するものと比較して費用の低減と燃費の向上を実現できる。
また、システム上の構成を単純化することにより、制御の複雑性を減少させて生産を容易にすることができる。

本発明は、特定の実施形態を図示して説明したが、以下の特許請求の範囲により提供される本発明の技術的思想を逸脱しない限度内で、本発明が様々に改良及び変化され得るということは、当業界で通常の知識を有した者にとって自明である。

１００ 冷却ライン
１０１，２０１ 入口部
１０２，２０２ 出口部
１１０ （第１の）冷却ドア
１２０ 第２の冷却ドア
２００ 暖房ライン
２１０ 補助暖房ドア
２２０ 暖房ドア
３００ 循環ライン
３１０ 第３の冷却ドア
４００ 凝縮器
５００ 蒸発器
６００ ＰＴＣヒータ
７００ ブロワー
Ａ 流通ホール
Ｃ 冷却された空気
Ｈ 暖かい空気

Claims (12)

1. 凝縮器が入口部に設けられ、出口部が車両の室内と連通される暖房ラインと、
   入口部が前記暖房ラインの入口部と接続され、出口部が車両の室内と連通され、内部に前記凝縮器と接続された蒸発器が設けられた冷却ラインと、
   各ラインの流動フローを制御して、車両の室内に流入する空気の温度を調節する少なくとも１つ以上のドアと、
   を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記ドアは、暖房ラインと冷却ラインの入口部側と出口部側に各々少なくとも１つ以上設けられたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記暖房ラインと冷却ラインには、外部と流通する流通ホールが形成され、前記ドアは、流通ホールを開閉させ、流通ホールの開閉によって各ラインを流れる空気の流動経路を変化させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
4. 前記ドアは、冷却ラインの入口部側に設けられ、流通ホールの開放時、外気が冷却ラインに流入するように流動経路を形成する第１の冷却ドアと、冷却ラインの出口部側に設けられ、流通ホールの開放時、冷却ラインの空気が外部に吐出されるように流動経路を形成する第２の冷却ドアとを備えたことを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 前記ドアは、暖房ラインの出口部側に設けられ、流通ホールの開放時、暖房ラインの空気を外部に吐出する流動経路を形成する暖房ドアを備えたことを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記第１の冷却ドアは、開放時、各々冷却ラインと暖房ラインの内側に開放されて、凝縮器から冷却ラインまたは暖房ラインに流入する空気量を制御することを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
7. 前記第２の冷却ドアと暖房ドアとは、開放時、各々冷却ラインと暖房ラインの内側に開放され、開放時、冷却ラインまたは暖房ラインを閉鎖することを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
8. 冷却ライン及び車両室内と連通されて、車両室内空気を冷却ラインに再循環させる循環ラインがさらに設けられ、冷却ラインと循環ラインの連通を開閉する第３の冷却ドアがさらに設けられたことを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
9. 車両室内の冷房時、前記第１の冷却ドアが開放され、第２の冷却ドアは閉鎖され、暖房ドアが開放されて、蒸発器を通過した冷気を車両の室内に流入させることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
10. 車両室内の暖房時、前記暖房ドアは閉鎖され、第１の冷却ドアと第２の冷却ドアとのうち、少なくとも１つ以上が開放されて、凝縮器の空気を車両の室内に流入させることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
11. 前記第１の冷却ドアと第２の冷却ドアとの間及び凝縮器と暖房ドアとの間には、各ラインの出口部側に空気を流動させるブロワーが設けられたことを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
12. 前記ブロワーと暖房ドアとの間には、ＰＴＣヒータ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｈｅａｔｅｒ）が設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の車両用空調装

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