JP2022114346A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用空調装置を簡素な構成として車室内の温度調整を可能とすると共に、必要に応じて搭載状態を選択することで車両の軽量化を図る。【解決手段】車両用空調装置１０を構成する空調ユニット２４は、ケーシング２２の内部に収容され、該ケーシング２２が車両１２の車室内１２ａに対して着脱自在に設けられ、送風機５４ａ、５４ｂによって送風される空気のうち、蒸発器４４を通過した空気の送出される冷風送風口３４と、凝縮器４８を通過した空気が送出される温風送風口３６とを備えている。そして、冷房運転時には、冷風送風口３４を車室内１２ａにおいて乗員の乗車した前方側へ指向するように配置し、一方、暖房運転時には、温風送風口３６を前記前方側へ指向するように配置して固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、車室内の温度調整を行う車両用空調装置に関し、一層詳細には、前記車室内に対して着脱自在に設けられる車両用空調装置に関する。

従来から、特許文献１に開示されるように、小型電気自動車等の電動車両に搭載される車両用空調装置が知られており、この車両用空調装置は、前記電動車両のシート下部に一体的に収容されシートに温調風を送風するために用いられ、圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒が循環する熱交換器と減圧手段とを含む冷凍サイクル装置とから構成されている。

そして、車室内へ冷風を送風する冷房運転時には、電動車両のバッテリから供給される電力によって圧縮機を駆動させ冷媒を圧縮すると共に、圧縮された冷媒が減圧手段で減圧されることで、熱交換器である蒸発器において前記冷媒が蒸発して空気と熱交換され、冷却された冷風をシートへと供給する。一方、暖房運転時には、熱交換器である凝縮器で放熱される熱と空気とが熱交換され加熱された温風を前記シートへと供給する。

特許第６４３９４７６号公報

上述したような小型電気自動車のような電動車両は、近距離用の移動手段として用いられることが想定されており大型のバッテリを搭載しにくく、その航続距離を延ばすためにより一層の軽量化が求められている。また、上述した電動車両を使用する季節によっては、車両用空調装置による車室内の温度調整が必要とされない場合があるが、前記車両用空調装置がシートの下部に一体的に固定されて取り外すことができないため、使用しない場合には前記電動車両の重量を増加させるだけで快適性の向上には何ら寄与しないという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成で車室内の温度調整を可能とすると共に、必要に応じて搭載状態を選択することで車両の軽量化を図ることが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の態様は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮して通過する空気を加熱する凝縮器と、凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、膨張弁で減圧された冷媒が供給され熱交換を行うことで通過する空気を冷却する蒸発器と、凝縮器及び蒸発器の少なくともいずれか一方に空気を送風する送風機とを有した空調ユニットと、空調ユニットが収容されるケーシングとを備えた車両用空調装置であって、
ケーシングは、車両の車室内に対して着脱自在に設けられ、送風機によって送風される空気のうち、蒸発器を通過した空気が送出される第１開口と、凝縮器を通過した空気の送出される第２開口とを備え、
第１開口が車室内において乗員の乗車している乗員方向へ指向し、第２開口が乗員方向以外となる方向に指向するように配置される第１取付状態と、第２開口が乗員方向へ指向し、第１開口が乗員方向以外となる方向に指向するように配置される第２取付状態のいずれか一方の取付状態で車室内に固定される。

本発明によれば、空調ユニットを含むケーシングが、車両の車室内に対して着脱自在に設けられ、このケーシングには、送風機によって送風される空気のうち、蒸発器を通過した空気が送出される第１開口と、凝縮器を通過した空気の送出される第２開口とを備えており、車室内において乗員の乗車している乗員方向へ第１開口が指向し、乗員方向以外となる方向に第２開口が指向するように配置される第１取付状態と、第２開口が乗員方向へ指向し第１開口が乗員方向以外となる方向に指向するように配置される第２取付状態のいずれか一方の取付状態で空調ユニットを含むケーシングが車室内に固定される。

従って、車室内において乗員が必要とする温度調整状態に応じて、第１開口又は第２開口のいずれか一方が乗員の乗車している乗員方向側へ指向するように車両用空調装置の取付方向を自在に変更して固定することで、例えば、車両用空調装置を備えていない車両であっても、簡素な構成である車両用空調装置を用いて車室内における温度調整を行って快適性を高めることが可能であり、しかも、必要に応じて車両用空調装置を着脱して搭載状態を選択することで、車両用空調装置の非搭載状態において車両の軽量化を図ることが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、車両用空調装置を構成する空調ユニットが、ケーシングの内部に収容されると共に、車両に対して着脱自在に設けられ、蒸発器を通過した空気が送出される第１開口を車室内において乗員の乗車している乗員方向へ指向させ、凝縮器を通過した空気の送出される第２開口を、乗員方向以外となる方向に指向させるように配置した第１取付状態と、第２開口を乗員方向へ指向させ第１開口を乗員方向以外となる方向に指向させるように配置した第２取付状態のいずれか一方の取付状態を選択し、空調ユニットを含むケーシングを車室内に固定する。

これにより、車室において乗員が必要とする温度調整状態に応じて、第１開口又は第２開口のいずれか一方を車室内の乗員方向へ指向させるように車両用空調装置の取付方向を自在に変更することで、例えば、車両用空調装置を備えていない車両であっても、簡素な構成の車両用空調装置を用いて車室内における温度調整が可能となり、さらに、必要に応じて車両用空調装置を着脱して搭載状態を選択することで、車両用空調装置の非搭載状態において車両の軽量化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の搭載された車両を示す概略左側面図である。 図１の車両に搭載された車両用空調装置の外観斜視図である。 図２の車両用空調装置の断面図である。 図２の車両用空調装置を構成する空調ユニットの斜視構成図である。

本発明に係る車両用空調装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

この車両用空調装置１０が搭載される車両１２は、例えば、バッテリから供給される電力によってモータを駆動させて走行する電動車両であり、この車両１２は、図１に示されるように、車体フレーム（図示せず）に車体パネルを組み付けることで構成される車体１４を有し、該車体１４の左右に懸架された前輪１６及び後輪１８が回転することで走行する。また、本実施の形態の説明では、車室内１２ａのシートＳに着座した運転者（乗員）から見た方向に従って、前後方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）として説明する。なお、図１は、車両１２における概略左側面図を示している。

車両用空調装置１０は、図１～図４に示されるように、例えば、上述した車両１２における車室内１２ａの後方側（矢印Ａ２方向）に設けられ水平方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に延在する荷台２０に搭載され、ケーシング２２と、該ケーシング２２の内部に収容される空調ユニット２４と、ケーシング２２の外部から取り込んだ空気を前記空調ユニット２４へと供給する通風ダクト２６とを含む。

ケーシング２２は、例えば、中空の箱状に形成され、その上方及び側方から見て略長方形状に形成され、内部に形成される収容空間には空調ユニット２４が収容されている。なお、以下、図２及び図３に示されるように、ケーシング２２を上方から見て長尺な方向を長手方向（矢印Ｂ方向）、該長尺な方向と直交する短尺な方向を幅方向（矢印Ｃ方向）として説明する。

また、ケーシング２２の上面２２ａ及び底面２２ｂは、図１及び図２に示されるように、長手方向及び幅方向に沿った平坦状にそれぞれ形成され、前記上面２２ａには、例えば、運転者等の使用者が把持可能な把持部２８が設けられると共に、空調ユニット２４を駆動又は停止させる際に操作される電源スイッチ３０が設けられる。把持部２８は、ケーシング２２の長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って長尺に形成され、上面２２ａから上方へと所定距離だけ離間すると共に、長手方向両端が前記上面２２ａに対して固定されている。

また、図２及び図３に示されるように、ケーシング２２の長手方向両端に形成される長手方向側面３２ａ、３２ｂには、例えば、矩形状に開口した冷風送風口（第１開口）３４及び温風送風口（第２開口）３６がそれぞれ形成される。一方、ケーシング２２の幅方向両端に形成される幅方向側面３８ａ、３８ｂには、例えば、円形状に開口した第１及び第２吸込口４０、４２がそれぞれ形成される。なお、冷風送風口３４及び温風送風口３６は、長手方向側面３２ａ、３２ｂの略中央部にそれぞれ開口し、長手方向に沿って対向する位置に形成され第１及び第２吸込口４０、４２は、幅方向側面３８ａ、３８ｂの略中央部にそれぞれ開口し、幅方向に対向するように形成される（図３参照）。

空調ユニット２４は、図２～図４に示されるように、熱交換器である蒸発器４４と、該蒸発器４４から供給される冷媒を圧縮する圧縮機４６と、熱交換器であり該圧縮機４６で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器４８と、該凝縮された冷媒を減圧する膨張弁５０と、前記冷媒の貯留されるタンク５２と、ケーシング２２における第１及び第２吸込口４０、４２に設けられる送風機５４ａ、５４ｂとを有し、第１～第４配管５６、５８、６０、６２を通じて互いに接続され冷媒が循環可能に形成される。

蒸発器４４は、例えば、冷媒の流通する複数のチューブを内部に有した熱交換器であり、該チューブの端部に接続されたヘッダ（図示せず）には、前記冷媒の供給される第１配管５６と、内部を循環した前記冷媒が導出される第２配管５８とが接続されている。そして、第１配管５６の上流側に膨張弁５０が接続され、第２配管５８の下流側には圧縮機４６が接続されている。

圧縮機４６は、例えば、図示しないバッテリからの電力供給によって駆動して冷媒を圧縮可能であり、蒸発器４４の下流側に設けられ第２配管５８によって接続されると共に、その下流側に設けられる凝縮器４８と第３配管６０によって接続されている。そして、圧縮機４６の駆動作用下に圧縮された冷媒が第３配管６０を通じて凝縮器４８へと供給される。

凝縮器４８は、蒸発器４４と同様に、冷媒の流通する複数のチューブ（図示せず）を有した熱交換器であり、圧縮機４６と膨張弁５０との間に設けられ、その下流側に設けられる前記膨張弁５０に対して第４配管６２で接続され、凝縮された冷媒を供給する。

タンク５２は、内部に冷媒を貯留可能な筒状に形成され、蒸発器４４と圧縮機４６との間に配置され第２配管５８で接続されており、詳細には、第２配管５８を構成しタンク５２の上流側となる第１タンク配管６４ａによって蒸発器４４と接続され、一方、前記第２配管５８を構成し前記タンク５２の下流側となる第２タンク配管６４ｂによって圧縮機４６と接続されている。

そして、上述した空調ユニット２４は、図３及び図４に示されるように、ケーシング２２の内部において、蒸発器４４と凝縮器４８とが略平行で長手方向（矢印Ｂ方向）に所定距離だけ離間して長手方向両端側に配置され、長手方向一方側に設けられた前記蒸発器４４が冷風送風口３４に臨み、長手方向他方側に設けられた前記凝縮器４８が温風送風口３６に臨むように配置される。

また、図３に示されるように、圧縮機４６及び膨張弁５０は、蒸発器４４と凝縮器４８との間に配置され、前記蒸発器４４に隣接するようにタンク５２が配置される。

送風機５４ａ、５４ｂは、図示しないバッテリからの電力供給によってファンが回転駆動するように形成され、第１及び第２吸込口４０、４２に臨むように幅方向側面３８ａ、３８ｂ側でケーシング２２の内部にそれぞれ配置される。そして、送風機５４ａ、５４ｂの駆動作用下にファンが回転することで、ケーシング２２の外部の空気（外気）が第１及び第２吸込口４０、４２を通じて内部へと取り込まれる。

通風ダクト２６は、ケーシング２２の内部に設けられ、第１吸込口４０に接続される第１ダクト６６と、第２吸込口４２に接続される第２ダクト６８とを備え、前記第１ダクト６６の下流端が蒸発器４４の熱交換部へと接続され、前記第２ダクト６８の下流端が凝縮器４８の熱交換部へと接続されると共に、前記第１及び第２ダクト６６、６８の上流端の内部には、それぞれ送風機５４ａ、５４ｂが設けられる。

そして、送風機５４ａの駆動作用下に第１吸込口４０を通じて第１ダクト６６へと取り込まれた外気が、該第１ダクト６６を通じて蒸発器４４へと供給され、その熱交換部を通過することで冷媒と熱交換されて冷却される。一方、送風機５４ｂの駆動作用下に第２吸込口４２を通じて第２ダクト６８へと取り込まれた外気が、該第２ダクト６８を通じて凝縮器４８へと供給され、その熱交換部を通過することで冷媒と熱交換されて加熱される。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に前記車両用空調装置１０を車両１２に搭載して使用する場合について説明する。

最初に、図示しない運転者等の使用者が、上方から把持部２８を把持して車両用空調装置１０を搬送し、例えば、図１に示されるように車室内１２ａの後方側（矢印Ａ２方向）の荷台２０に底面２２ｂが接するように載置した後に図示しない固定手段によって固定する。

この場合、例えば、図１に示される車両１２における車室内１２ａの乗員（運転者等）に向けてへ冷風を送風する冷房運転を行う場合（第１取付状態）には、冷風送風口３４が車室内１２ａで前記乗員の乗車している前方側（矢印Ａ１方向、乗員方向）、温風送風口３６が後方側（矢印Ａ２方向、乗員方向以外）となるように配置して固定する。一方、車室内１２ａの乗員に向けて温風を送風する暖房運転を行う場合（第２取付状態）には、温風送風口３６が車室内１２ａで乗員の乗車している前方側（矢印Ａ１方向、乗員方向）、冷風送風口３４が後方側（矢印Ａ２方向、乗員方向以外）となるように配置して固定する。

先ず、車両用空調装置１０による暖房運転を行う場合には、車室内１２ａにおいて温風送風口３６が前方側となるように配置された状態とした後に、ケーシング２２に設けられた電源スイッチ３０を操作する。これにより、図示しないバッテリからの電力供給によって圧縮機４６が駆動し、タンク５２から第２タンク配管６４ｂを通じて供給された冷媒が前記圧縮機４６で圧縮されて高温高圧のガス状態となる。このガス状態に気化した冷媒が、圧縮機４６から第３配管６０を通じて凝縮器４８へと供給され凝縮されることで放熱されて液状態となる。

また、同時に、送風機５４ｂが駆動することで、車室内１２ａ又は車外の空気が第２吸込口４２を通じて第２ダクト６８へと吸い込まれ、凝縮器４８の熱交換部へと供給される。

そして、凝縮器４８の放熱によって熱交換部で生じた冷媒の熱と第２ダクト６８から前記熱交換部へと供給され、その内部を通過する空気との熱交換がなされ、該空気が加熱されて温風となって下流側へと流通する。これにより、車室内１２ａの前方側へ指向するように配置された温風送風口３６から車室内１２ａ側へ向けて温風が供給されると共に、熱交換された冷媒は第４配管６２を通じて膨張弁５０へと供給される。これにより、運転者等の乗員が乗車している車室内１２ａの前方側が温風によって好適に暖められる。

この膨張弁５０において、冷媒が減圧された後に第１配管５６を通じて蒸発器４４へと導入されて第１ダクト６６から供給され熱交換部を通過する空気と熱交換されることで気化する。この蒸発器４４において気化した冷媒は、第１タンク配管６４ａを通じてタンク５２へと戻ることで貯留される。

次に、車両用空調装置１０による冷房運転を行う場合には、ケーシング２２に設けられた電源スイッチ３０を投入することで、図示しないバッテリからの電力供給によって圧縮機４６が駆動し、タンク５２から供給された冷媒が圧縮されて高温高圧のガス状態となる。この気化した冷媒が、圧縮機４６から第３配管６０を通じて凝縮器４８へと供給され、該凝縮器４８によって凝縮されることで液状態となった後、該凝縮器４８から第４配管６２を通じて膨張弁５０へと供給される。そして、膨張弁５０において減圧された冷媒が、第１配管５６を通じて蒸発器４４の内部へと導入される。

また、同時に、送風機５４ａが駆動することで、車室内１２ａ又は車外の空気が第１吸込口４０を通じて第１ダクト６６へと吸い込まれ、蒸発器４４の熱交換部へと供給される。

そして、蒸発器４４の熱交換部において冷媒が蒸発することで、第１ダクト６６から供給され熱交換部を通過する空気と前記冷媒とが熱交換され、該空気が冷却されて冷風として下流側へ流通する。これにより、車両１２の前方側へ指向するように配置された冷風送風口３４から車室内１２ａ側へ向けて冷風が供給されると共に、熱交換された冷媒は徐々に加熱されて気化していく。これにより、運転者等の乗員が乗車している車室内１２ａの前方側が冷風によって好適に冷却される。

上述したように蒸発器４４において気化した冷媒は、該蒸発器４４から第２配管５８の第１タンク配管６４ａを通じてタンク５２へと戻って貯留される。

また、上述したように車両用空調装置１０における冷風送風口３４及び温風送風口３６から車室内１２ａへ直接冷風及び温風を送風する場合に限定されるものではなく、例えば、車室内１２ａにおける荷台２０近傍から乗員の乗車している前方側（矢印Ａ１方向）まで延在する送風ダクトを設け、この送風ダクトの後端に前記冷風送風口３４又は前記温風送風口３６を接続することで、冷風及び温風を前記送風ダクトを通じてより確実且つ効率的に乗員の近傍へと送風可能としてもよい。

一方、車両用空調装置１０を車両１２から取り出す場合には、電源スイッチ３０を操作して空調ユニット２４を停止させた後、車両１２の荷台２０に対する固定手段の固定状態を解除して図示しない運転者等の使用者が把持部２８を把持して前記荷台２０から持ち上げて車両１２の外部へと搬出する。

以上のように、本実施の形態では、電動車両等の車両１２の車室内１２ａに対して着脱自在に設けられ、熱交換を行うことで空気を冷却又は加熱可能な空調ユニット２４をケーシング２２の内部に備え、送風機５４ａ、５４ｂによってケーシング２２内に送風される空気のうち、空調ユニット２４における蒸発器４４を通過して熱交換された冷風が送出される冷風送風口３４と、前記空調ユニット２４の凝縮器４８を通過して熱交換された温風が送出される温風送風口３６とを備えている。そして、冷房運転時には、冷風送風口３４を前記車室内１２ａにおいて乗員が乗車している前方側（矢印Ａ１方向）へ向け、温風送風口３６が後方側（矢印Ａ２方向）となるように配置して固定し、一方、暖房運転時には、前記温風送風口３６を前記前方側（矢印Ａ１方向）へ向け、前記冷風送風口３４が前記後方側（矢印Ａ２方向）となるように配置して固定する。

従って、車室内１２ａにおいて乗員が必要とする温度調整状態に応じて、冷風送風口３４及び温風送風口３６のいずれか一方が乗員の乗車している前方側へ向かうように車両用空調装置１０の取付方向を自在に変更することで、例えば、車両用空調装置を備えていない車両１２であっても、構成が簡素である車両用空調装置１０を搭載することで車室内１２ａの温度調整を行って快適性を高めることが可能となり、さらに、必要に応じて前記車両用空調装置１０を着脱して搭載状態を選択することで、前記車両用空調装置１０の非搭載を選択した場合には前記車両１２の軽量化を図ることが可能となる。

また、冷房運転と暖房運転とを切り替えるための切替機構を設けることなく、車室内１２ａにおける車両用空調装置１０の取付方向を変更するのみで冷房と暖房とを容易に切り替えることが可能であるため、前記切替機構を備えた場合と比較し、車両用空調装置１０の構造を簡素化して製造コストの削減及び軽量化を図ることができる。

さらに、車室内１２ａの温度調整が必要とされない時には、車両用空調装置１０を車室内１２ａから取り外すことで車両１２の軽量化に貢献することが可能となり、例えば、この車両１２が電動車両である場合には、非搭載時におけるバッテリの使用量を抑制することで航続距離を延ばすことが可能となる。

なお、本発明に係る車両用空調装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…車両用空調装置 １２…車両
２０…荷台 ２２…ケーシング
２４…空調ユニット ２６…通風ダクト
３４…冷風送風口 ３６…温風送風口
４０…第１吸込口 ４２…第２吸込口
４４…蒸発器 ４６…圧縮機
４８…凝縮器 ５０…膨張弁
５４ａ、５４ｂ…送風機

Claims (1)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された前記冷媒を凝縮して通過する空気を加熱する凝縮器と、該凝縮器で凝縮された前記冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧された前記冷媒が供給され熱交換を行うことで通過する前記空気を冷却する蒸発器と、前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくともいずれか一方に前記空気を送風する送風機とを有した空調ユニットと、前記空調ユニットが収容されるケーシングとを備えた車両用空調装置であって、
   前記ケーシングは、車両の車室内に対して着脱自在に設けられ、前記送風機によって送風される前記空気のうち、前記蒸発器を通過した前記空気が送出される第１開口と、前記凝縮器を通過した前記空気の送出される第２開口とを備え、
   前記第１開口が前記車室内において乗員の乗車している乗員方向へ指向し、前記第２開口が前記乗員方向以外となる方向に指向するように配置される第１取付状態と、前記第２開口が前記乗員方向へ指向し、前記第１開口が前記乗員方向以外となる方向に指向するように配置される第２取付状態のいずれか一方の取付状態で前記車室内に固定される、車両用空調装置。

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