JP2020019352A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複雑な構成の冷媒回路を用いることなく、車室内の冷房、暖房及び除湿を行うことのできる車両用空気調和装置を提供する。【解決手段】第１通風路２１における吸熱器３２の空気流通方向下流側と第２通風路２２おける放熱器３３の空気流通方向上流側とを連通する連通路２３を形成し、連通路２３は、連通路開閉ダンパ２３ａによって開閉される。これにより、冷媒回路３０において、専用の室外熱交換器、冷媒の流路を切り替える電磁弁や四方弁等の機器を必要とすることなく、連通路２３を開放することによって、除湿運転を行うことが可能となる。【選択図】図４

Description

本発明は、車両の車室内の湿度の調整が可能な車両用空気調和装置に関するものである。
従来、この種の車両用空気調和装置としては、冷媒を放熱させる放熱器と冷媒を吸熱させる吸熱器とを有する冷媒回路と、吸熱器が配置された第１通風路と放熱器が配置された第２通風路とを有するユニット本体と、を備え、第１通風路に流入した空気を吸熱器において冷媒と熱交換して車室内に供給し、第２通風路に流入した空気を放熱器において冷媒と熱交換して車室外に排出する冷房運転と、第１通風路に流入した空気を吸熱器において冷媒と熱交換して車室外に排出し、第２通風路に流入した空気を放熱器において冷媒と熱交換して車室内に供給する暖房運転と、を実行可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
前記車両用空気調和装置では、ユニット本体の第１通風路及び第２通風路のそれぞれの空気の流出先を車室内及び車室外の一方に設定することによって、冷房運転と暖房運転とを切り替えている。
特開２０１７−７６２７号公報
しかし、前記車両用空気調和装置では、暖房運転時に吸熱器において冷媒と熱交換した空気を車室外に排出し、冷房運転時に放熱器において冷媒と熱交換した空気を車室外に排出することになる。このため、前記車両用空気調和装置では、吸熱器において冷却して含まれる水分量を低下させた空気を放熱器において加熱して車室内に供給する除湿運転を行うことができない。
本発明の目的とするところは、複雑な構成の冷媒回路を用いることなく、車室内の冷房、暖房及び除湿を行うことのできる車両用空気調和装置を提供することにある。
本発明の車両用空気調和装置は、前記目的を達成するために、冷媒を放熱させる放熱器と冷媒を吸熱させる吸熱器とを有する冷媒回路と、吸熱器が配置された第１通風路と放熱器が配置された第２通風路とを有するユニット本体と、を備え、第１通風路に流入した空気を吸熱器において冷媒と熱交換して車室内に供給し、第２通風路に流入した空気を放熱器において冷媒と熱交換して車室外に排出する冷房運転と、第１通風路に流入した空気を吸熱器において冷媒と熱交換して車室外に排出し、第２通風路に流入した空気を放熱器において冷媒と熱交換して車室内に供給する暖房運転と、を実行可能な車両用空気調和装置であって、ユニット本体は、第１通風路における吸熱器の空気流通方向下流側と第２通風路における放熱器の空気流通方向上流側とを連通する連通路を有し、連通路は、連通路開閉ダンパによって開閉される。
これにより、連通路を開放することで、第１通風路を流通して吸熱器において冷却されることで含まれる水分量が低下した空気が、連通路を介して第２通風路に流入して放熱器において加熱されて車室内に供給されることから、車室内の除湿が可能となる。
本発明によれば、冷媒回路において、専用の室外熱交換器、冷媒の流路を切り替える電磁弁や四方弁等の機器を必要とすることなく、連通路を開放することによって、除湿運転を行うことが可能となるので、製造コストの低減と同時に、車室内の快適性を向上させることが可能となる。
本発明の一実施形態を示す冷房運転を行う空調ユニットの概略構成図である。 暖房運転を行う空調ユニットの概略構成図である。 除湿冷房運転を行う空調ユニットの概略構成図である。 除湿暖房運転を行う空調ユニットの概略構成図である。
図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。
本発明の車両用空気調和装置は、乗員が着座するためのシートが車室内に複数配置された車両において、シート毎に着座した乗員に向かって温度及び湿度を調整した空気を吹き出させるものである。
この車両用空気調和装置は、車室内に配置された複数のシートのそれぞれに設けられた空調ユニット１０を備えている。空調ユニット１０は、例えば、シートの下部、車室の天井部、ドアトリム、車室内の幅方向中央部のアームレストの下部等に配置される。また、空調ユニットから車室内に供給される空気は、シートの背もたれや座面、シートの下部、車室の天井部、車両のＢピラー等に設けられた吹出口から吹き出される。
空調ユニット１０は、図１に示すように、ユニット本体２０と、ユニット本体２０に設けられた冷媒回路３０と、を有している。
ユニット本体２０には、互いに平行に延びる第１通風路２１及び第２通風路２２が形成されている。第１通風路２１及び第２通風路２２のそれぞれの一端及び他端は、車室内及び車室外に連通している。第１通風路２１及び第２通風路２２は、それぞれの中間部が、連通路２３を介して互いに連通している。第１通風路２１における連通路２３の一端側には、冷媒回路３０に接続された後述する吸熱器３２が配置されている。また、第２通風路２２における連通路２３の他端側には、冷媒回路３０に接続された後述する放熱器３３が配置されている。
吸熱器３２及び放熱器３３は、第１通風路２１及び第２通風路２２の延びる方向における互いに異なる位置に配置される。また、吸熱器３２及び放熱器３３は、それぞれの第１通風路２１及び第２通風路２２の延びる方向と直交する方向の一部が、第１通風路２１及び第２通風路２２の延びる方向において互いに重なる配置となっている。
第１通風路２１の一端側には、第１通風路２１の一端から他端に向かって空気を流通させるための第１送風機２１ａが設けられている。第１通風路２１の一端側における第１送風機２１ａの空気流通方向上流側には、第１通風路２１の一端が連通する先を車室内側及び車室外側の一方または両方に切り替えるための第１流入ダンパ２１ｂが設けられている。第１通風路２１の他端側には、第１通風路２１の他端が連通する先を車室内側及び車室内側の一方に切り替えるための第１流出ダンパ２１ｃが設けられている。
第２通風路２２の一端側には、第２通風路２２の一端から他端に向かって空気を流通させるための第２送風機２２ａが設けられている。第２通風路２２の一端側における第２送風機２２ａの空気流通方向上流側には、第２通風路２２の一端が連通する先を車室内側及び車室外側の一方または両方に切り替えるための第２流入ダンパ２２ｂが設けられている。第２通風路２２の他端側には、第２通風路２２の他端が連通する先を車室内側及び車室外側の一方または両方に切り替えるための下流側仕切部材（第２通風路仕切部）としての第２流出ダンパ２２ｃが設けられている。第２流出ダンパ２２ｃは、第２通風路２２を車室内側及び車室外側のそれぞれに連通させた状態で、第２通風路２２における放熱器の下流側を第１通風路２１側の空間とそれ以外の空間とを仕切るようになっている。また、第２通風路２２には、放熱器の空気流通方向上流側を、第２通風路２２の一端側と連通路２３側とに仕切るための上流側仕切部材（第２通風路仕切部）としての流路仕切ダンパ２２ｄが設けられている。第２通風路２２は、流路仕切ダンパ２２ｄ及び第２流出ダンパ２２ｃによって、第２通風路２２の一端から他端に向かって延びる空間と、連通路２３から第２通風路２２の他端に向かって延びる空間と、に仕切られる。第２通風路２２の一端から他端に向かって延びる空間は、車室外に連通している。また、連通路２３から第２通風路２２の他端に向かって延びる空間は、車室内に連通している。
また、連通路２３には、連通路２３を開閉するための連通路開閉ダンパ２３ａが設けられている。連通路開閉ダンパ２３ａは、開度を調整することによって、第１通風路２１から第２通風路２２に流入する空気の流量の調整が可能である。連通路開閉ダンパ２３ａは、開度を大きくするのに従い、連通路２３の開口率を大きくするとともに、第１通風路２１の空気流通方向下流側の開口率を小さくする。即ち、連通路開閉ダンパ２３ａは、開度が０％の状態で連通路２３が閉鎖されるとともに、第１通風路２１の空気流通方向下流側の開口率が最大となり、開度が１００％の状態で連通路２３の開口率が最大となるとともに、第１通風路２１の空気流通方向下流側が閉鎖される。
冷媒回路３０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するための圧縮機３１と、第１通風路２１を流通する空気と冷媒とを熱交換するための吸熱器３２と、第２通風路２２を流通する空気と冷媒とを熱交換するための放熱器３３と、膨張弁３４と、を有している。
冷媒回路３０について具体的に説明すると、圧縮機３１の冷媒吐出側には、放熱器３３の冷媒流入側が接続されている。放熱器３３の冷媒流出側には、膨張弁３４を介して吸熱器３２の冷媒流入側が接続されている。吸熱器３２の冷媒流出側には、圧縮機３１の冷媒吸入側が接続されている。
以上のように構成された車両用空気調和装置において、空調ユニット１０は、センサによって検出された車室内の温度及び湿度に基づいて、または、乗員によって行われる設定操作に基づいて、冷房運転、暖房運転、除湿冷房運転、除湿暖房運転を行う。冷房運転、暖房運転、除湿冷房運転及び除湿暖房運転のそれぞれにおいては、第１送風機２１ａ、第２送風機２２ａ及び圧縮機３１を駆動させる。
冷媒回路３０では、冷房運転、暖房運転、除湿冷房運転及び除湿暖房運転のそれぞれにおいて、圧縮機３１から吐出された冷媒が、放熱器３３、膨張弁３４、吸熱器３２の順に流通して圧縮機３１に吸入される。
これにより、冷媒回路３０を循環する冷媒は、放熱器３３において第２通風路２２を流通する空気と熱交換することによって放熱し、吸熱器３２において第１通風路２１を流通する空気と熱交換することによって吸熱する。
冷房運転において、第１通風路２１では、第１流入ダンパ２１ｂによって一端を車室内及び車室外の一方または両方に連通させ（図１では車室内に連通している状態を示す）、第１流出ダンパ２１ｃによって他端を車室内に連通させる。また、第２通風路２２では、第２流入ダンパ２２ｂによって一端を車室外に連通させ、第２流出ダンパ２２ｃによって他端を車室外に連通させる。また、第２通風路２２では、第２通風路２２の一端側と連通路２３側とに仕切らない流路仕切ダンパ２２ｄの配置とする。また、連通路２３は、連通路開閉ダンパ２３ａによって閉鎖された状態とする。
これにより、第１通風路２１において、一端から流入した車室内及び車室外の一方または両方の空気は、吸熱器３２において冷媒と熱交換することによって冷却されて、他端から車室内に向けて供給される。また、第２通風路２２において、一端から流入した車室外の空気は、放熱器３３において冷媒と熱交換することによって加熱されて、他端から車室外に向けて排出される。ここで、車室内に供給される空気は、圧縮機３１の回転数制御、送風機２１ａ，２２ａの回転数制御、膨張弁３４の弁開度の制御等によって、車室内に吹き出す目標の温度が目標吹出温度に制御される。
暖房運転において、第１通風路２１では、第１流入ダンパ２１ｂによって一端を車室外に連通させ、第１流出ダンパ２１ｃによって他端を車室外に連通させる。また、第２通風路２２では、第２流入ダンパ２２ｂによって一端を車室内及び車室外の一方または両方に連通させ（図２では車室内に連通している状態を示す）、第２流出ダンパ２２ｃによって他端を車室内に連通する。また、第２通風路２２では、第２通風路２２の一端部側と連通路２３側とに仕切らない流路仕切ダンパ２２ｄの配置とする。また、連通路２３は、連通路開閉ダンパ２３ａによって閉鎖された状態とする。
これにより、第１通風路２１において、一端から流入した車室外の空気は、吸熱器３２において冷媒と熱交換することによって冷却されて、他端から車室外に向けて排出される。また、第２通風路２２において、一端から流入した車室内及び車室外の一方または両方の空気は、放熱器３３において冷媒と熱交換することによって加熱されて、他端から車室内に向けて供給される。ここで、車室内に供給される空気は、圧縮機３１の回転数制御、送風機２１ａ，２２ａの回転数制御、膨張弁３４の弁開度の制御等によって、車室内に吹き出す目標の温度が目標吹出温度に制御される。
除湿冷房運転において、第１通風路２１では、第１流入ダンパ２１ｂによって一端を車室内及び車室外の一方または両方に連通させ（図３では車室内に連通している状態を示す）、連通路開閉ダンパ２３ａによって他端側を閉鎖する。また、第２通風路２２では、第２流入ダンパ２２ｂによって一端を車室外に連通させ、第２流出ダンパ２２ｃによって他端を車室内及び車室外に連通させる。また、第２通風路２２では、第２通風路２２の一端側と連通路２３側とに仕切る流路仕切ダンパ２２ｄの配置とする。また、連通路２３は、連通路開閉ダンパ２３ａによって全開に開放された状態とする。
これにより、第１通風路２１において、一端から流入した車室内及び車室外の一方または両方の空気は、吸熱器３２において冷媒と熱交換することによって冷却されて含まれる水分量が低下した状態で、連通路２３を介して第２通風路２２に流入する。また、第２通風路２２において、一端から流入した車室外の空気は、放熱器３３において冷媒と熱交換することによって加熱されて、他端から車室外に向けて排出される。さらに、第２通風路２２において、連通路２３を介して流入した空気は、放熱器３３において加熱されて、他端から車室内に向けて供給される。車室内に供給される空気は、第２流出ダンパ２２ｃにより、第１通風路２１の一端から第２通風路２２に流入した空気に対する、第２通風路２２の一端から流入した空気が混入する量を調整することによって、目標吹出温度に制御される。
除湿暖房運転において、第１通風路２１では、第１流入ダンパ２１ｂによって一端を車室外に連通させ、第１流出ダンパ２１ｃによって他端を車室外に連通させる。また、第２通風路２２では、第２流入ダンパ２２ｂによって一端を車室内及び車室外の一方または両方に連通させ（図４では車室内に連通している状態を示す）、第２流出ダンパ２２ｃによって他端を車室内に連通させる。また、第２通風路２２では、第２通風路２２の一端側と連通路２３側とに仕切らない流路仕切ダンパ２２ｄの配置とする。また、連通路２３は、連通路開閉ダンパ２３ａによって所定の開度で開放されている。
これにより、第１通風路２１において、一端から流入した車室外の空気は、吸熱器３２において冷媒と熱交換することによって冷却されて含まれる水分量が低下した状態で、一部の空気が他端から車室外に排出され、その他の空気が連通路２３を介して第２通風路２２に流入する。また、第２通風路２２において、一端から流入した車室内及び車室外一方または両方の空気は、放熱器３３において冷媒と熱交換することによって加熱されて、他端から車室内に向けて供給される。さらに、第２通風路２２において、連通路２３を介して流入した吸熱器３２で冷却されて含まれる水分量が低下した空気は、放熱器３３において加熱されて、他端から車室内に向けて供給される。車室内に供給される空気は、流路仕切ダンパ２２ｄにより、第２通風路２２の一端から流入する空気に対する、連通路２３から第２通風路２２に流入する空気が混入する量を調整することによって、目標吹出温度に制御される。
このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、第１通風路２１における吸熱器３２の空気流通方向下流側と第２通風路２２おける放熱器３３の空気流通方向上流側とを連通する連通路２３を形成し、連通路２３は、連通路開閉ダンパ２３ａによって開閉される。
これにより、冷媒回路３０において、専用の室外熱交換器、冷媒の流路を切り替える電磁弁や四方弁等の機器を必要とすることなく、連通路２３を開放することによって、除湿運転を行うことが可能となるので、製造コストの低減と同時に、車室内の快適性を向上させることが可能となる。
また、連通路開閉ダンパ２３ａは、第１通風路２１を流通する空気のうち、連通路２３を介して第２通風路２２に流入する空気の割合の調整が可能である。
これにより、空調ユニット１０の除湿能力の調整が可能となるので、必要な除湿能力を発揮させることが可能となる。
また、連通路開閉ダンパ２３ａは、連通路２３を介して第１通風路２１から第２通風路２２に流入する空気の割合を最大に設定したときに、第１通風路２１の下流側を閉鎖する。
これにより、別途、第１通風路２１の下流側を閉鎖するための専用の部材を必要とすることなく、連通路開閉ダンパ２３ａによって第１通風路２１の下流側を閉鎖することが可能となるので、装置の大型化を抑制するとともに、製造コストの低減を図ることが可能となる。
また、第２通風路２２内を、第２通風路２２における一端から他端に向かって延びると共に車室外に連通する空間と、連通路２３から第２通風路２２の他端に向かって延びると共に車室内に連通する空間と、に仕切る流路仕切ダンパ２２ｄ及び第２流出ダンパ２２ｃを備えている。
これにより、第２通風路２２内の一端から第２通風路２２内に流入した空気と、連通路２３を介して第２通風路２２内に流入した空気と、を混合させることなく、第２通風路２２から流出させることが可能となり、除湿冷房運転時において車室外に排出する熱を確実に車室外に排出する空気中に放出することが可能となる。
また、第２通風路２２における放熱器３３の空気流通方向上流側を第２通風路２２における一端部側と連通路２３側とに仕切る流路仕切ダンパ２２ｄと、放熱器３３の空気流通方向下流側を他端部の車室外側と車室内側とに仕切る第２流出ダンパ２２ｃと、によって第２通風路２２内を仕切っている。
これにより、加熱して車室内に供給する空気と、冷媒に放熱させて車室外に排出する空気と、を１つの放熱器３３において冷媒と熱交換させることが可能となり、装置の大型化を抑制するとともに、製造コストの低減を図ることが可能となる。
また、第２流出ダンパ２２ｃは、第２通風路２２における、放熱器３３の空気流通方向下流側を他端部の車室外側と車室内側とに仕切る状態と、他端部の車室内側への連通を許容するとともに車室外側への連通を規制する状態と、他端部の車室外側への連通を許容するとともに車室内側への連通を規制する状態と、を切り替え可能である。
これにより、それぞれ専用の部材を用いることなく、第２流出ダンパ２２ｃによって、第２通風路２２の空気流通方向下流側の３つの状態を切り替えることが可能となるので、装置の大型化を抑制するとともに、製造コストの低減を図ることが可能となる。
また、吸熱器３２及び放熱器３３は、第１通風路２１及び第２通風路２２の延びる方向における互いに異なる位置に配置されるとともに、それぞれの第１通風路２１及び第２通風路２２の延びる方向と直交する方向の一部が、第１通風路２１及び第２通風路２２の延びる方向において互いに重なる配置となっている。
これにより、第１通風路２１及び第２通風路２２が並ぶ方向の寸法を小さくすることが可能となり、ユニット本体２０の大型化を抑制することが可能となる。
尚、前記実施形態では、複数のシートが配置された車室内のシート毎に空調ユニット１０を設けたものを示したがこれに限られるものではなく、一台の空調ユニットによって車室内の温度及び湿度の調整を行うようにしてもよい。
また、前記実施形態では、複数のシートが配置された車室内のシート毎に空調ユニット１０によって乗員の周囲の空気の温度及び湿度を調整するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、車室内のインストルメントパネルの前方とエンジンルームとにわたって設けられた従来の空気調和装置と、本発明の空調ユニットと、を組み合わせて車室内の温度及び湿度の調整を行ってもよい。
１０…空調ユニット、２０…ユニット本体、２１…第１通風路、２２…第２通風路、２２ｃ…第２流出ダンパ、２２ｄ…流路仕切ダンパ、２３…連通路、２３ａ…連通路開閉ダンパ、３０…冷媒回路、３２…吸熱器、３３…放熱器。

Claims (7)

  1. 冷媒を放熱させる放熱器と冷媒を吸熱させる吸熱器とを有する冷媒回路と、吸熱器が配置された第１通風路と放熱器が配置された第２通風路とを有するユニット本体と、を備え、第１通風路に流入した空気を吸熱器において冷媒と熱交換して車室内に供給し、第２通風路に流入した空気を放熱器において冷媒と熱交換して車室外に排出する冷房運転と、第１通風路に流入した空気を吸熱器において冷媒と熱交換して車室外に排出し、第２通風路に流入した空気を放熱器において冷媒と熱交換して車室内に供給する暖房運転と、を実行可能な車両用空気調和装置であって、
    ユニット本体は、第１通風路における吸熱器の空気流通方向下流側と第２通風路における放熱器の空気流通方向上流側とを連通する連通路を有し、
    連通路は、連通路開閉ダンパによって開閉される
    車両用空気調和装置。
  2. 連通路開閉ダンパは、第１通風路を流通する空気のうち、連通路を介して第２通風路に流入する空気の割合の調整が可能である
    請求項１に記載の車両用空気調和装置。
  3. 連通路開閉ダンパは、連通路を介して第１通風路から第２通風路に流入する空気の割合を最大に設定したときに、第１通風路の下流側を閉鎖する
    請求項２に記載の車両用空気調和装置。
  4. 第２通風路内を、第２通風路における空気流入側端部から空気流出側端部に向かって延びると共に車室外に連通する空間と、連通路から空気流出側端部に向かって延びると共に車室内に連通する空間と、に仕切る第２通風路仕切部を備えた
    請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空気調和装置。
  5. 第２通風路仕切部は、第２通風路における放熱器の空気流通方向上流側を空気流入側端部側と連通路側とに仕切る上流側仕切部材と、放熱器の空気流通方向下流側を空気流出側端部の車室外側と車室内側とに仕切る下流側仕切部材と、を有している
    請求項４に記載の車両用空気調和装置。
  6. 下流側仕切部材は、第２通風路における、放熱器の空気流通方向下流側を空気流出側端部の車室外側と車室内側とに仕切る状態と、空気流出側端部の車室内側への連通を許容するとともに車室外側への連通を規制する状態と、空気流出側端部の車室外側への連通を許容するとともに車室内側への連通を規制する状態と、を切り替え可能である
    請求項５に記載の車両用空気調和装置。
  7. 吸熱器及び放熱器は、第１通風路及び第２通風路の延びる方向における互いに異なる位置に配置されるとともに、それぞれの第１通風路及び第２通風路の延びる方向と直交する方向の一部が、第１通風路及び第２通風路の延びる方向において互いに重なる配置となっている
    請求項１乃至６のいずれかに記載の車両用空気調和装置。
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