JP4951133B1 - 車載用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気と内気を混合させることなく、外気と内気を内外気熱交換器により熱交換させるため、熱交換される流体の温度差を十分に取れ、熱交換量も十分にとることができることにより、空調装置の熱負荷を低減させ、消費電力を低減すること。
【解決手段】顕熱交換器１０１は、内気取入口１１６から導入された内気と外気取入口１１２から導入された外気とで熱交換をする。外気取入口１１２、ブロワファン１０２、エバポレータ１０３、コンデンサ１０４、および車室内の順で空気が流れる第一の流路と、内気取入口１１６、熱交換器１０１、および車室外の順で空気が流れる第二の流路と、が形成される。熱交換器１０１は、ブロワファン１０２の吸引力により外気取入口１１２から導入された外気と、ブロワファン１０２の送気力により第一の流路および車室内を通過して第二の流路に導入される内気とを熱交換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電気自動車等の車両に搭載される車載用空調装置に関する。

従来、車室外から取り入れた外気と車室内の内気との間で熱交換を行い、外気を車室内の温度及び湿度に近い状態にしてダクト内に取り込むことにより、車室内の温度調整にかかる熱負荷を低減する車載用空調装置が知られている（例えば、特許文献１）。

具体的には、特許文献１の車載用空調装置では、ファンが駆動することにより、内気取入口から内気がダクト内に取り込まれるとともに、外気取入口から外気が内外気熱交換器を通ってダクト内に取り込まれる。このダクト内に取り込まれた外気と内気との混合気のうちの一部は、ダクト内の冷却用熱交換器を通過して冷却された後に、ダクト内の加熱用熱交換器を通過して昇温されて車室内に送風される。また、混合気のうちの一部は、内外気熱交換器により外気との熱交換を行った後に、混合気排出口から車室外に排出される。

特開２０００−２７２３２６号公報

しかしながら、特許文献１では、内気取入口から取り込まれる内気と外気取入口から取り込まれる外気との混合気と、外気とを熱交換させるため、熱交換量を十分にとることができないという問題がある。また、外気の取り込み量を増やすほど、混合気に含まれる外気の量が増えるので、さらに熱交換量は減少し、取り込んだ外気のみで空調を行う場合には、熱交換量が減少するだけでなく、空調として機能しなくなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、外気取入口から取り込まれる外気と内気取入口から取り込まれる内気との温度差を十分に小さくし、熱交換器における内気と外気との間の熱交換量を増加させることで、空調装置の消費電力を低減させることができる車載用空調装置を提供することである。

本発明の車載用空調装置は、車室外から外気を導入する外気取入口と、車室内から内気を導入する内気取入口と、前記内気取入口から導入された内気と前記外気取入口から導入された外気とで熱交換をする熱交換器と、前記熱交換器により熱交換した外気若しくは前記外気取入口から導入された外気、または前記内気取入口から導入された内気を送風するブロワファンと、前記ブロワファンにより送風された外気または内気を冷却するエバポレータと、前記エバポレータにより冷却された外気または内気を加熱して車室内に向けて送るコンデンサと、を備え、前記ブロワファン、前記エバポレータ、前記コンデンサ、及び車室内の順で外気または内気が流れる第一の流路と、前記第一の流路と分離され、前記内気取入口、前記熱交換器、及び車室外の順で内気が流れる第二の流路と、が形成され、前記熱交換器は、前記ブロワファンの吸引力により前記外気取入口から導入された外気と、前記ブロワファンの送気力により前記第一の流路および車室内を通過して前記第二の流路に導入される内気とを熱交換するとともに、前記エバポレータにより外気を冷却した際に生じるドレン水を車室外に排出するドレンホースを用いて、熱交換を行った内気を車室外へ排出する構成を採る。

外気取入口から取り込まれる外気と内気取入口から取り込まれる内気との温度差を十分に小さくし、熱交換器における内気と外気との間の熱交換量を増加させることで、空調装置の消費電力を低減させることができる。

本発明の実施の形態１に係る車載用空調装置の構成を示す図 本発明の実施の形態２に係る車載用空調装置の構成を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る車載用空調装置１００の構成を示す図である。この車載用空調装置１００は、外気の熱を回収して車室内の暖房を行う、いわゆるヒートポンプ式の車両用空調装置である。

顕熱交換器１０１（熱交換器に相当する）は、外気取入口１１２より車室外からの外気Ａを取り入れるとともに、車室内の内気Ｂを取り入れる。顕熱交換器１０１は、取り入れた外気と内気との間で熱交換することにより、外気を車室内の温度に近づける。顕熱交換器１０１は、熱交換をした後の外気Ｃをブロアファン１０２に供給するとともに、熱交換した後の内気Ｄを車室外に排出する。

ブロアファン１０２は、顕熱交換器１０１にて熱交換された後の外気Ｃを空調ダクト１１３に取り入れる。また、ブロアファン１０２は、車室内の内気Ｂを空調ダクト１１３に取り入れる。ここで、外気Ｃは、顕熱交喚器１０１を通過した空気と顕熱交喚器１０１を通らずにバイパスした空気の混合気であってもよい。

エバポレータ１０３は、ブロワファン１０２により空調ダクト１１３に取り入れられた空気Ｆと冷媒との間で熱交換することにより、空気Ｆを冷却する。そして、エバポレータ１０３により冷却された空気Ｆは、コンデンサ１０４に供給される。ここで、ドア１１１により外気取入口１１２が開いており、かつミックスドア１１７により内気取入口１１６からブロワファン１０２への流路が閉じられている場合には、エバポレータ１０３により外気のみが冷却される。一方、ドア１１１により外気取入口１１２が閉じられており、かつミックスドア１１７により内気取入口１１６からブロワファン１０２への流路が開いている場合には、エバポレータ１０３により内気のみが冷却される。

コンデンサ１０４は、エバポレータ１０３にて冷却された空気Ｇと冷媒との間で熱交換を行うことにより、空気Ｇを昇温する。また、コンデンサ１０４により昇温された空気Ｈは、車室内に導入される。コンデンサ１０４より車室内に導入された空気Ｈは、内気Ｂとなりミックスドア１１７により流量を調整され、空調ダクト１１３または顕熱交換器１０１の少なくとも１つに取り入れられる。なお、コンデンサ１０４にはミックスドア１１４が設けられており、ミックスドア１１４の開度を調整することにより、エバポレータ１０３により冷却された空気Ｇの一部は、コンデンサ１０４を介さずに車室内に導入される。

排出用ホース１０５は、一方が顕熱交換器１０１の内気の排出口と接続し、他方が車載用空調装置１００に設けた開口１１５から車室外に突出する。これにより、排出用ホース１０５は、顕熱交換器１０１により熱交換された内気を車室外に排出する。

外気取入口１１２には、ドア１１１が設けられている。外気導入運転時には、ドア１１１が開いて、外気取入口１１２は外部に開放されており、外気取入口１１２より外気Ａを取り入れることができる。内気循環運転時には、ドア１１１が閉じて、外気取入口１１２より外気Ａを取り入れられない状態になる。ここで、外気導入運転とは、外気と内気とを混合した混合気、あるいは外気のみを用いて車室内を冷暖房する状態をいい、内気循環運転時とは、内気のみを用いて車室内を冷暖房する状態をいう。

内気取入口１１６には、ミックスドア１１７が設けられている。ミックスドア１１７の開度を調整する事で、外気導入運転時の外気と内気の混合度合いを調整することができる。なお、ミックスドア１１７は、内気循環運転時において閉じた状態（図１において実線の状態）になっており、内気Ｂは、内気循環運転時には全て空調ダクト１１３に供給される。

上記の構成を有する車載用空調装置１００には、ブロワファン１０２、エバポレータ１０３、コンデンサ１０４、および車室内の順で空気が流れる第一の流路が形成され、内気取入口１１７、熱交換器１０１、車室外の順で空気が流れる第二の流路が形成されている。

このように、本実施の形態では、内気Ｂと混合していない状態の外気Ａと、内気Ｂを顕熱交換器１０１により熱交換させているので、外気Ａと内気Ｂとの温度差を十分に取ることができ、外気Ａと内気Ｂとの間の熱交換量を増加させることができるので、空調装置の熱負荷を低減させることができるとともに、消費電力を低減することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る車載用空調装置２００の構成を示す図である。実施の形態２は、顕熱交換器１０１により外気と熱交換された内気Ｄを、簡易な構造により、車室外に排出するものである。

図２に示す車載用空調装置２００は、図１に示す実施の形態１に係る車載用空調装置１００に対して、排出用ホース１０５の代わりに排出用ホース２０１を有する。なお、図２において、図１と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

排出用ホース２０１は、一方が顕熱交換器１０１の内気の排出口と接続し、他方がドレンホース２０２と接続する。これにより、排出用ホース２０１は、顕熱交換器１０１により熱交換された内気を、ドレンホース２０２を経て、車室外へと排出する。ドレンホース２０２は、主として、エバポレータ１０３において内気と冷媒との熱交換を行う際に生ずる水分を回収し車室外に排出するために設けられている。

ドレンホース２０２の一方は、空調ダクト１１３の下部に形成されたドレン水の排出口２０３と接続し、他方は、車載用空調装置２００の下部に設けた開口１１５から車室外に突出する。これにより、ドレンホース２０２は、排出口２０３から排出されたドレン水と、排出用ホース２０１から排出された内気とを車室外に排出する。

このように、本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果に加えて、ドレン水を車室外に排出するためのドレンホースを利用して、顕熱交換器より内気を排出するので、内気を車室外に排出するための排出口を設ける必要がなく、空調装置を簡易な構造にすることができる。

なお、上記の実施の形態１及び実施の形態２において、顕熱交換器１０１を設けたが、本発明はこれに限らず、顕熱交換器１０１に代えて、全熱交換器を用いることも可能である。ただし、顕熱交換器を用いる方が、車室内の窓曇りを防止する観点で有利である。顕熱交換器は全熱交換器と異なり、熱量だけを交換し、潜熱（水蒸気）の交換は行なわないからである。

本発明にかかる車載用空調装置は、例えば電気自動車等の車両に搭載するのに好適である。

１００ 車載用空調装置
１０１ 顕熱交換器
１０２ ブロアファン
１０３ エバポレータ
１０４ コンデンサ
１０５ 排出用ホース
１１１、１１４、１１７ ミックスドア
１１２ 外気取入口
１１３ 空調ダクト
１１５ 開口
１１６ 内気取入口

Claims (3)

1. 車室外から外気を導入する外気取入口と、
   車室内から内気を導入する内気取入口と、
   前記内気取入口から導入された内気と前記外気取入口から導入された外気とで熱交換をする熱交換器と、
   前記熱交換器により熱交換した外気若しくは前記外気取入口から導入された外気、または前記内気取入口から導入された内気を送風するブロワファンと、
   前記ブロワファンにより送風された外気または内気を冷却するエバポレータと、
   前記エバポレータにより冷却された外気または内気を加熱して車室内に向けて送るコンデンサと、
   を備え、
   前記ブロワファン、前記エバポレータ、前記コンデンサ、及び車室内の順で外気または内気が流れる第一の流路と、
   前記第一の流路と分離され、前記内気取入口、前記熱交換器、及び車室外の順で内気が流れる第二の流路と、
   が形成され、
   前記熱交換器は、
   前記ブロワファンの吸引力により前記外気取入口から導入された外気と、前記ブロワファンの送気力により前記第一の流路および車室内を通過して前記第二の流路に導入される内気とを熱交換するとともに、前記エバポレータにより外気を冷却した際に生じるドレン水を車室外に排出するドレンホースを用いて、熱交換を行った内気を車室外へ排出する
   車載用空調装置。
2. 前記熱交換器は、顕熱交換器である請求項１記載の車載用空調装置。
3. 請求項１記載の車載用空調装置を具備する車両。
   

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