JP2016107961A

JP2016107961A - 車両の空調装置

Info

Publication number: JP2016107961A
Application number: JP2015012378A
Authority: JP
Inventors: パク、ジュン、ギュ; June Kyu Park
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-06-20
Also published as: DE102015207647B4; DE102015207647A1; CN106183701B; KR101628558B1; US10160284B2; CN106183701A; US20160161154A1

Abstract

【課題】冷房と暖房を複数のシステムで実現するのではなく、一つのシステムで車両室内の冷房と暖房を可能にする、車両の空調装置を提供する。【解決手段】本発明に係る車両の空調装置は、空気の流動経路上に蒸発器が設けられ、冷却された空気を吐き出す冷房ラインと、空気の流動経路上に前記蒸発器と連結された凝縮器が設けられ、加熱された空気を吐き出す暖房ラインとを含んでなる。【選択図】図１

Description

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

車両の空調装置には、外部から空気を吸い込んで室内に吐き出すブロワーと、該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ーおよび蒸発器が備えられ、温風と冷風が車両室内の上部または下部へ吐き出されるように連結されたダクトが含まれている。

ところが、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個に、暖房のためのシステムが設けられなければならず、それぞれのシステムの構成に過度な費用が支出されてきた問題があったうえ、それぞれのシステムの実現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して作用してきた。

前述の背景技術として説明された事項は、本発明の背景に対する理解増進のためのものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者に、公知の従来の技術に該当することを認定するものと受け入れられてはならない。

韓国公開特許第１０−２０１２−００２１１４２

本発明は、かかる問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、冷房と暖房を複数のシステムで実現するのではなく、一つのシステムで車両室内の冷房と暖房を可能にする、車両の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、本発明に係る車両の空調装置は、空気の流動経路上に蒸発器が設けられ、冷却された空気を吐き出す冷房ラインと、空気の流動経路上に前記蒸発器と連結された凝縮器が設けられ、加熱された空気を吐き出す暖房ラインとを含んでなる。

前記冷房ラインには蒸発器と連結された補助凝縮器がさらに設けられ、前記蒸発器の内部を通過した冷媒は、圧縮されて凝縮器および補助凝縮器に供給された後、さらに蒸発器に流入できる。

前記冷房ラインには、外気が蒸発器を経て冷却された後、車両の室内に流入できるように冷却側ブロワーが設けられ、前記暖房ラインには、外気が凝縮器を経て加熱された後、車両の室内に流入できるように暖房側ブロワーが設けられてもよい。

前記冷房ラインには蒸発器と連結された補助凝縮器がさらに設けられ、前記冷却側ブロワーは、補助凝縮器と蒸発器との間に設けられ、外気を吸い込んで補助凝縮器および蒸発器にそれぞれ吐き出させ、前記蒸発器を通過した空気は車両の室内に流入し、前記補助凝縮器を通過した空気は冷房ラインの外部へ吐出できる。

前記暖房ラインには暖房ラインの内部空気を加熱するヒーターがさらに設けられ、前記暖房側ブロワーは、凝縮器とヒーターとの間に設けられ、外気が凝縮器とヒーターを経て車両の室内に流入できる。

前記冷房ラインと暖房ラインには、外部と連通するように通気ホールが設けられるとともに、前記通気ホールを覆い、開放の際に冷却または加熱された空気が通気ホールを介して各ラインの外部へ吐き出されるようにガイドするドアがそれぞれ設けられてもよい。

前記ドアの開閉を制御する制御部が設けられ、前記制御部は、車両室内の冷房の際に冷房ライン側のドアを閉鎖し、暖房ライン側のドアを開放することができる。

車両の室内空気を蒸発器へ供給する循環ライン、および前記循環ラインと冷房ラインの通孔を開閉する循環ドアがさらに設けられ、前記制御部は、要求される車両室内の冷房程度に応じて循環ラインと冷房ラインが連通するように前記循環ドアを開放させることができる。

前記ドアの開閉を制御する制御部が設けられ、前記制御部は、車両室内の暖房の際に暖房ライン側のドアを閉鎖し、冷房ライン側のドアを開放することができる。

車両の室内空気を蒸発器へ供給する循環ライン、および前記循環ラインと冷房ラインの通孔を開閉する循環ドアがさらに設けられ、前記制御部は、外気の温度が所定の基準温度以下である場合、車両の室内空気が蒸発器へ供給されるように前記循環ドアを開放させることができる。

前記冷房ラインと暖房ラインは一つの空調ライン内に設けられてもよい。

上述したような構造を持つ車両の空調装置によれば、車両のエアコンシステムをそのまま活用しながら冷房と暖房を同時に実現し得るようにすることにより、冷房と暖房を別個のシステムで実現する場合と比較して費用の節減および燃費の向上を発生させることができる。

また、本発明によれば、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の容易性を図ることができる。

本発明の一実施例に係る車両の空調装置の構成図である。図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本発明の一実施例に係る車両の空調装置を図式化した図である。冷却側ブロワーの通風の様子を示す図である。本発明の一実施例に係る車両の空調装置の冷房時の空気流れ図である。本発明の一実施例に係る車両の空調装置の冷房時の空気流れ図である。本発明の一実施例に係る車両の空調装置の暖房時の空気流れ図である。本発明の一実施例に係る車両の空調装置の暖房時の空気流れ図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例に係る車両の空調装置について説明する。

図１は本発明の一実施例に係る車両の空調装置の構成図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本発明の一実施例に係る車両の空調装置は、空気の流動経路上に蒸発器１２０が設けられ、冷却された空気を吐き出す冷房ライン１００と、空気の流動経路上に前記蒸発器１２０と連結された凝縮器２１０が設けられ、加熱された空気を吐き出す暖房ライン２００とを含む。そして、前記冷房ライン１００には蒸発器１２０と連結された補助凝縮器１１０がさらに設けられ、前記蒸発器１２０の内部を通過した冷媒は、圧縮されて凝縮器２１０および補助凝縮器１１０に供給された後、さらに蒸発器１２０に流入できる。補助凝縮器１１０をさらに備えることにより、放熱効果を増大させ、これにより前記蒸発器１２０の冷却性能を向上させることができる。

さらに具体的に説明すると、前記蒸発器１２０、凝縮器２１０および補助凝縮器１１０は連結された一つのエアコンシステムを構成し、前記凝縮器２１０および補助凝縮器１１０は圧縮器（図示せず）から圧縮された冷媒の伝達を受けて冷媒の放熱を行い、凝縮器２１０と補助凝縮器１１０を通過した凝縮冷媒は膨張弁（図示せず）を経て蒸発器１２０で吸熱を行い、蒸発器１２０を通過する空気の冷却を可能とする。そして、蒸発器１２０を通過した空気は、さらに圧縮器に流入した後、凝縮器２１０と補助凝縮器１１０に再分配される。

好ましくは、前記凝縮器２１０と補助凝縮器１１０が互いに独立して圧縮器に連結され、圧縮器からそれぞれ圧縮された冷媒の伝達を受けるようにすることができるが、これは、各凝縮器に均一な伝熱を可能とすることであり、放熱効果をさらに増大させることができるようにして、蒸発器１２０での冷却性能を極大化する効果を発生させることができる。

場合に応じては、凝縮器２１０と補助凝縮器１１０に伝達される冷媒の量を互いに異なるように設定することもできる。この場合、凝縮器２１０へ伝達される冷媒の量を増加させてさらに多くの放熱が行われるようにして、暖房ライン２００の暖房効果を増大させ、熱損失を減らすことができる。

また、他の実施例として、前記凝縮器２１０と補助凝縮器１１０とが互いに連通した状態となり、圧縮された冷媒が凝縮器２１０および補助凝縮器１１０のいずれか一方を通過した後、他方の凝縮器を通過するように構成することもできるが、好ましくは、冷媒が凝縮器２１０を通過した後、補助凝縮器１１０へ伝達されるようにすることにより、暖房ライン２００の暖房効果を増大させ且つ熱損失を減らすことができる。

上述したように、暖房ライン２００の熱源として、従来では廃熱として捨てられた凝縮器２１０の熱を使用することにより、主熱源を別途備えて加熱するときよりも向上した省エネルギー効果を発生させることができ、一つのエアコンシステムで暖房まで行うことができるため、別途の暖房システムを備えなくてもよいという利点がある。

一方、図３は本発明の一実施例に係る車両の空調装置を図式化した図である。図１〜図３に示すように、前記冷房ライン１００には、外気が蒸発器１２０を経て冷却された後、車両の室内に流入できるように冷却側ブロワー１３０が設けられ、前記暖房ライン２００には、外気が凝縮器２１０を経て加熱された後、車両の室内に流入できるように暖房側ブロワー２３０が設けられてもよい。

前記冷房ライン１００と暖房ライン２００は、それぞれ一端部が車両の室内に連結されることにより、各ライン１００、２００の冷却された空気または加熱された空気が車両の室内に吐き出されるようにすることができる。また、暖房ライン２００の他端部は、外部に連通し、暖房ライン２００内に空気が流入するようにすることができる。

また、図４は冷却側ブロワーの通風の様子を示す図である。前記冷却側ブロワー１３０は、補助凝縮器１１０と蒸発器１２０との間に設けられ、外気を吸入して補助凝縮器１１０と蒸発器１２０へそれぞれ吐き出させ、前記蒸発器１２０を通過した空気は車両の室内に流入し、前記補助凝縮器１１０を通過した空気は冷房ライン１００の外部へ吐き出されるようにすることができる。

前記冷房ライン１００の他端部は、外部に連通し、補助凝縮器１１０で加熱された空気が外部へ吐き出されるようにするか、或いは、前記暖房ライン２００に連結され、補助凝縮器１１０で加熱された空気が暖房ライン２００に流入するようにすることができる。前記冷却側ブロワー１３０へ外気が流入できるように、前記冷房ライン１００には、図１に示すように、冷却側ブロワー１３０へ外気を供給する別途の供給ライン１３１が設けられることが好ましい。

一方、図３に示すように、前記暖房ライン２００には暖房ライン２００の内部空気を加熱するヒーター２２０がさらに設けられ、前記暖房側ブロワー２３０は、凝縮器２１０とヒーター２２０との間に設けられ、外気が凝縮器２１０とヒーター２２０を経て車両の室内に流入できるようにすることができる。

好ましくは、前記凝縮器２１０とヒーター２２０が暖房ライン２００の他端部から一端部への方向に順次配置でき、暖房側ブロワー２３０は、凝縮器２１０側から空気を吸い込んでヒーター２２０側へ空気を吐き出して暖房ライン２００内の流動流れを生成することができる。前記暖房側ブロワー２３０がヒーター２２０より空気流動方向における後ろに位置することにより、ヒーター２２０で加熱された空気が暖房側ブロワー２３０へ直接吐き出されることを防止し、これにより暖房側ブロワー２３０の損傷を防止し且つ寿命を増加させることができる。

また、前記ヒーター２２０は、多様な形態のヒーター、例えば、車両の冷却水を用いたヒーターや電気を用いたＰＴＣヒーターなどが使用でき、前記駆動するよりは外気の温度または設定された条件に応じて適切に調節および作動できるようにすることが好ましい。勿論、前記ヒーター２２０は温度の調節が可能となることが好ましい。

一方、前記冷房ライン１００と暖房ライン２００には、外部に連通するように通気ホール４００が設けられるとともに、前記通気ホール４００を覆い、開放の際に冷却または加熱された空気が通気ホール４００を介して各ライン１００、２００の外部へ吐き出されるようにガイドするドア１４０、２４０がそれぞれ設けられてもよい。

前記ドア１４０、２４０は、一端部が前記通気ホール４００の周縁部にヒンジ結合されて回転可能であり、開放の際に各ライン１００、２００の内側に回転して各ライン１００、２００の流路を塞ぐフラップとなることが好ましいが、必ずこれに限定されるものではなく、多様な形態の実施例が適用できる。

前記ドア１４０、２４０には、ドア１４０、２４０が開閉されるように回転させる駆動モーター（図示せず）が設けられてもよい。前記駆動モーターは、制御部５００によって作動し、設定された条件に応じて前記ドア１４０、２４０が開放されるように回転させることができる。勿論、本実施例では、ドア１４０、２４０の作動主体として駆動モーターが使用されたが、ドア１４０、２４０の形態に応じてドア１４０、２４０を開閉させる様々なアクチュエータが使用できる。

次に、前記ドア１４０、２４０の作動についてさらに具体的に説明する。図５および図６は本発明の一実施例に係る車両の空調装置の冷房時の空気流れ図であって、図５は一般な冷房状態の場合を示し、図６はさらに強い冷房状態の場合を示す。

図５に示すように、一般な冷房状態で、前記制御部５００は、車両室内の冷房の際に冷房ライン側のドア１４０を閉鎖し、暖房ライン側のドア２４０を開放することにより、蒸発器１２０から吐き出された冷却空気が車両の室内に流入するようにし、凝縮器２１０を通過した暖房ライン２００の加熱された空気は暖房ライン側のドア２４０によってガイドされて通気ホール４００を介して外部へ吐き出されるようにすることができる。温度の調節に応じて、蒸発器１２０から吐き出される温度よりさらに高い温度が要求されると、前記制御部５００は、暖房ライン側のドア２４０の開閉量を調節し、暖房ライン２００の加熱された空気のうち、一部が冷却された空気と混ぜられるようにすることにより、要求された温度で空気が吐き出されるようにすることができる。

一方、図６に示すように、車両の室内空気を蒸発器１２０へ供給する循環ライン３００、および前記循環ライン３００と冷房ライン１００の通孔を開閉する循環ドア３１０がさらに設けられ、前記制御部５００は、要求される車両室内の冷房程度に応じて循環ライン３００と冷房ライン１００とが連通するように前記循環ドア３１０を開放させることができる。

場合に応じて、前記蒸発器１２０から吐き出される温度よりさらに低い温度の冷却された空気を要求できる。この場合、前記循環ドア３１０を開放して車両の室内空気を一部の蒸発器１２０を介して再冷却させることにより、さらに低い温度への冷却が可能となる。前記循環ライン３００および冷房ライン１００の通孔は、冷却側ブロワー１３０、または冷却側ブロワー１３０と蒸発器１２０との間に設けられ、蒸発器１２０への再循環を可能とすることできる。

また、要求される温度に応じて、前記制御部５００は、前記循環ドア３１０の開閉量を調節することもできる。

一方、図７および図８は本発明の一実施例に係る車両の空調装置の暖房時の空気流れ図である。図７は一般な暖房状態を示す図、図８は外気の温度が所定の温度以下に落ちるときの暖房状態を示す図である。

まず、図７に示すように、前記制御部５００は、車両室内の暖房の際に暖房ライン側のドア２４０を閉鎖し、冷房ライン側のドア１４０を開放することができる。よって、暖房ライン２００を介して車両の室内には加熱された空気が流入でき、蒸発器１２０を通過した冷却空気は冷房ライン側のドア１４０によってガイドされて冷房ライン１００の外部へ吐出できる。

温度の調節に応じて、暖房ライン２００から吐き出される空気よりさらに低い温度が要求されると、前記制御部５００は、冷房ライン側のドア１４０の開閉量を調節し、冷却された空気の一部が、暖房ライン２００から吐き出された空気と混ぜられて車両の室内に流入するようにすることができる。

また、場合に応じて、暖房ライン２００から吐き出される空気よりさらに高い温度が要求されると、前記制御部５００は、前記ヒーター２２０を作動させ、吐き出される空気の温度を高めることもできる。

一方、車両の暖房の際にも蒸発器１２０の冷却は引き続き行われ、外気の温度が所定の基準温度、例えば零下２０度以下の場合には、前記蒸発器１２０が外気と自体冷却によって過冷却して損傷する或いは故障を引き起こすおそれがあるので、蒸発器１２０の寿命を保障することができるように、前記制御部５００は、外気の温度が所定の基準温度以下の場合、車両の室内空気が蒸発器１２０へ供給されるように前記循環ドア３１０を開放させることができる。この場合、車両室内空気の温度は外気の温度よりはさらに高い状態であるので、室内空気を蒸発器１２０へ供給することにより、蒸発器１２０の過度な冷却を防ぐことができる。

前記基準温度は、蒸発器１２０の状態および種類に応じて実験によって様々に設定できる。

本実施例では、幾つかの状況で要求される温度による各ドア１４０、２４０、３１０の開閉を説明したが、要求される温度に応じて、各ドア１４０、２４０、３１０は多様な開閉組み合わせを持つことができ、上述したところに限定されない。

また、本実施例では、各ドア１４０、２４０、３１０が一つずつ構成された場合について説明しているが、これらはそれぞれ複数設けられてもよい。複数設けられる場合、各ドア１４０、２４０、３１０は、制御部５００によって個別的に開閉されてもよく、同じ目的を行うドアが一緒に開閉されてもよい。

また、前記冷却側ブロワー１３０と暖房側ブロワー２３０は、前記制御部５００によって独立に回転が制御でき、要求される風量や要求される冷却性能など様々な要求条件に応じて回転が制御できる。但し、車両室内の暖房および冷房のいずれか一方を行っても、凝縮器２１０と蒸発器１２０が作動するため、暖房および冷房のいずれか一方を行っても、前記冷却側ブロワー１３０と暖房側ブロワー２３０は駆動状態になることが好ましい。

そして、前記暖房ライン２００と冷房ライン１００は互いに独立した流路であって、各一端部が互いに連通し、吐き出される空気の混合が行われ得る。一つの空調ライン内に位置して一つの空調モジュールの形態で構成されることもできる。例えば、前記暖房ライン２００と冷房ライン１００は、それぞれ個別的な管路を有し、外部に空調ラインハウジングが設けられるように構成されることもでき、空調ラインハウジング内に隔壁を立てて構成されることもできる。すなわち、空調ラインは、前記暖房ライン２００の隔壁と冷房ライン１００の壁部とが結合した形態であり、暖房ライン２００と冷房ライン１００は、同一の管路を使用するが、隔壁によって分離してそれぞれのラインを構成するように形成されることもできる。

上述したような構造を持つ車両の空調装置によれば、車両のエアコンシステムをそのまま活用しながら冷房と暖房を同時に実現することができるようにすることにより、冷房と暖房を別個のシステムで実現する場合と比較して費用の節減および燃費の向上を発生させることができる。

本発明を特定の実施例に関連して図示および説明したが、特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を逸脱しない範疇内で、本発明に様々な改良および変化を加え得るのは、当該分野における通常の知識を有する者にとって自明であろう。

１００冷房ライン
１１０補助凝縮器
１２０蒸発器
１３０冷却側ブロワー
１４０冷房ライン側のドア
２００暖房ライン
２１０凝縮器
２２０ヒーター
２３０暖房側のブロワー
２４０暖房ライン側のドア
３００循環ライン
３１０循環ドア
４００通気ホール

Claims

空気の流動経路上に蒸発器が設けられ、冷却された空気を吐き出す冷房ラインと、
空気の流動経路上に前記蒸発器と連結された凝縮器が設けられ、加熱された空気を吐き出す暖房ラインとを含んでなることを特徴とする、車両用空調装置。
前記冷房ラインには蒸発器と連結された補助凝縮器がさらに設けられ、前記蒸発器の内部を通過した冷媒は、圧縮されて凝縮器および補助凝縮器に供給された後、さらに蒸発器に流入することを特徴とする、請求項１に記載の車両用空調装置。
前記冷房ラインには、外気が蒸発器を経て冷却された後、車両の室内に流入できるように冷却側ブロワーが設けられ、前記暖房ラインには、外気が凝縮器を経て加熱された後、車両の室内に流入できるように暖房側ブロワーが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。
前記冷房ラインには蒸発器と連結された補助凝縮器がさらに設けられ、前記冷却側ブロワーは、補助凝縮器と蒸発器との間に設けられ、外気を吸い込んで補助凝縮器および蒸発器へそれぞれ吐き出させ、前記蒸発器を通過した空気は車両の室内に流入し、前記補助凝縮器を通過した空気は冷房ラインの外部へ吐き出されることを特徴とする、請求項３に記載の車両用空調装置。
前記暖房ラインには暖房ラインの内部空気を加熱するヒーターがさらに設けられ、前記暖房側ブロワーは、凝縮器とヒーターとの間に設けられ、外気が凝縮器とヒーターを経て車両の室内に流入できるようにすることを特徴とする、請求項３に記載の車両用空調装置。
前記冷房ラインと暖房ラインには、外部と連通するように通気ホールが設けられるとともに、前記通気ホールを覆い、開放の際に冷却または加熱された空気が通気ホールを介して各ラインの外部へ吐き出されるようにガイドするドアがそれぞれ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。
前記ドアの開閉を制御する制御部が設けられ、前記制御部は、車両室内の冷房の際に冷房ライン側のドアを閉鎖し、暖房ライン側のドアを開放することを特徴とする、請求項６に記載の車両用空調装置。
車両の室内空気を蒸発器へ供給する循環ライン、および前記循環ラインと冷房ラインの通孔を開閉する循環ドアがさらに設けられ、前記制御部は、要求される車両室内の冷房程度に応じて、循環ラインと冷房ラインとが連通するように前記循環ドアを開放させることを特徴とする、請求項７に記載の車両用空調装置。
前記ドアの開閉を制御する制御部が設けられ、前記制御部は、車両室内の暖房の際に暖房ライン側のドアを閉鎖し、冷房ライン側のドアを開放することを特徴とする、請求項６に記載の車両用空調装置。
車両の室内空気を蒸発器へ供給する循環ライン、および前記循環ラインと冷房ラインの通孔を開閉する循環ドアがさらに設けられ、前記制御部は、外気の温度が所定の基準温度以下である場合、車両の室内空気が蒸発器へ供給されるように前記循環ドアを開放させることを特徴とする、請求項９に記載の車両用空調装置。
前記冷房ラインと前記暖房ラインは一つの空調ライン内に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。