JP6541424B2

JP6541424B2 - 車両用空気調和装置

Info

Publication number: JP6541424B2
Application number: JP2015101244A
Authority: JP
Inventors: 知樹古賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2035-05-18
Also published as: JP2016215753A

Description

本発明は、車両用空気調和装置、特に車両用空気調和装置の外気の取り入れ機構に関するものである。

従来、「車内に新鮮空気を供給するための給気装置と車内の汚染空気を車外に排出するための排気装置とによって構成される車両用換気装置において、車内温度と外気温度を検出し、外気温度の方が高い場合は給気風量を増大させるか排気風量を絞るように風量調整し、外気温度の方が低い場合は給気風量を絞るか排気風量を増大させるように風量調整するようにしたことを特徴とする鉄道車両用換気装置」が提案されている（特許文献１参照）。

特公昭５８−９０２２号公報

特許文献１に記載の鉄道車両用空気調和装置は、例えば図７に示すように室内ユニット３０の内部に熱交換器５０と、室内送風機８０ａ、８０ｂと、リターン空気口１３０を備えた構成となっている。そして、図８に示すように、新鮮な外気９０は、外気吸込口２２から換気送風機４０によって車両用空気調和装置１００の内部に取り込まれる。そして、外気９０は、進入口６０を経由して、リターン空気口１３０から取り込まれる車両内のリターン空気と合流して、室内送風機８０ａ、８０ｂへと吸引される。この際、室内送風機８０ａは、室内送風機８０ｂよりも進入口６０に近く、室内送風機８０ｂに比べて多くの新鮮な外気９０を吸引してしまうため、室内送風機８０ａと室内送風機８０ｂとが均等に外気９０を取り入れることができないという問題点があった。その結果、車両内のリターン空気の温度と外気９０との温度差が大きい場合、室内送風機８０ａから車両内へ吹き出される空気と、室内送風機８０ｂから車両内へ吹き出される空気との間で大きな温度差が生じてしまうことがあった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、２台の室内送風機が吸引する外気の風量のバランスを調整することができる車両用空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る車両用空気調和装置は、開口部から進入した外気を誘導する板部材と、前記板部材により誘導された前記外気を吸引して、室内に前記外気を送出する複数の室内送風機と、前記板部材および前記複数の室内送風機の間に設けられる室内熱交換器と、を備え、前記複数の室内送風機は、前記開口部の近くに配置された第一の室内送風機と、前記開口部に対して前記第一の室内送風機より遠くに配置された第二の室内送風機と、を含み、前記板部材は、前記開口部から前記室内熱交換器に前記外気が送られる際に、前記開口部から前記第一の室内送風機へ前記外気が直接流入しないように進行方向を変更するものである。

本発明によれば、車両用空気調和装置の板部材は、開口部から第一の室内送風機へ送られる外気と、開口部から第二の室内送風機へ送られる外気とを均等に分配する。このようにすることで、開口部から２台の室内送風機が吸引する外気の風量のバランスを調整することができる車両用空気調和装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の全体構成を示す概略図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の内部の空気の流れを示す概略図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の板部材の別形状を示す拡大概略図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の板部材の別形状を示す拡大概略図である。本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置の全体構成を示す概略図である。本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置の板部材の制御装置の動作を示すフローチャートである。従来の車両用空気調和装置の室内ユニットの概略図である。従来の車両用空気調和装置の内部の空気の流れを示す概略図である。

以下、本発明の車両用空気調和装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の全体構成を示す概略図である。図１に示されるように、車両用空気調和装置１は、換気送風機４と、車両用空気調和装置１の冷凍サイクルの一部を構成する室内ユニット３とを備えている。また、車両用空気調和装置１には、外気吸込口２及びリターン空気口１３が形成されている。室内ユニット３は、熱交換器５、板部材７（以下、整流板とも称する）、室内送風機８ａ、室内送風機８ｂ及びプレート１４を備える。プレート１４には２箇所の進入口６が形成され、進入口６と室内送風機８ａ、８ｂとの間には風路１５が設けられている。板部材７は、進入口６に対向する位置に設けられた板部材７ｃと、板部材７ｃに直角に設けられ板部材７ｃの長さより長い板部材７ｄとにより断面Ｌ字状を形成している。なお、進入口６は本発明における「開口部」に相当する。また、室内送風機８ａは本発明における「第一の室内送風機」に相当する。また、室内送風機８ｂは本発明における「第二の室内送風機」に相当する。

なお、本実施の形態１において、車両用空気調和装置１が換気送風機４を備え、車両用空気調和装置１には外気吸込口２が形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、換気送風機４及び外気吸込口２がない車両用空気調和装置１でもよい。また、本実施の形態１において進入口６をプレート１４に２箇所設けた例を示したが、本発明はこれに限定されず、プレート１４に１箇所又は３箇所以上の進入口６を設けてもよい。

リターン空気口１３は、室内ユニット３に形成され、車内を循環するリターン空気を室内ユニット３の内部に取り込む。外気吸込口２は、車両の外部から新鮮な外気９（図２参照）を車両用空気調和装置１の内部へ取り込む開口である。換気送風機４は、外気吸込口２から車両用空気調和装置１の内部へ取り込んだ外気９を室内ユニット３の内部へ取り込むものである。

進入口６は、換気送風機４から室内ユニット３の内部へ取り込んだ外気９を熱交換器５に導く。進入口６を通過した外気９と、リターン空気口１３から取り込まれたリターン空気とは、室内ユニット３内で合流し、熱交換器５に送られる。板部材７は、進入口６及び室内送風機８ａ、８ｂとの間の風路１５に設けられ、進入口６から導かれた外気９を板部材７ｃ及び板部材７ｄによって室内送風機８ａ、８ｂへ誘導する。

熱交換器５は、熱交換器５の内部を流通する冷媒と熱交換器５を通過する空気との間で熱交換を行い、車両内に供給するための暖房用空気又は冷房用空気を生成するものである。室内送風機８ｂは、進入口６に対して、室内送風機８ａよりも遠い位置に配置されている。室内送風機８ａ及び室内送風機８ｂは、熱交換器５を通過した外気９及びリターン空気を室内へ送り込むものである。

図２は、本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の内部の空気の流れを示す概略図である。なお、図２の中の矢印は、外気９の流れを示している。図２に示されるように、外気吸込口２から取り込まれた新鮮な外気９は、換気送風機４を通じて室内ユニット３内へ送り込まれる。室内ユニット３に送られた外気９は、進入口６及び板部材７を経由して、車内を循環するリターン空気と合流する。合流した外気９とリターン空気は熱交換器５に送られ、熱交換器５の内部を流通する冷媒と熱交換を行い、冷風又は温風となる。熱交換を行った冷風又は温風は、室内送風機８ａ及び室内送風機８ｂによって室内へ送風される。

外気９が進入口６から熱交換器５に送られる際に、板部材７を設置していない場合には、図８に示すように、進入口６に近い位置に設けられた室内送風機８ａには多くの外気９が吸い込まれる。一方で、進入口６から遠い位置に設けられた室内送風機８ｂには、室内送風機８ａに比べて少量の外気９が吸い込まれるため、室内送風機８ａ、８ｂとの間には吸い込む外気９の量に差が発生しやすくなる。

ここで、板部材７ｃと板部材７ｄとから構成される板部材７は、進入口６と室内送風機８ａ、８ｂとの間の風路１５に設けられている。進入口６と室内送風機８ａ、８ｂとの間に設置された板部材７ｃは、進入口６から流入した外気９が室内送風機８ａ、８ｂへ直接吸い込まれないように、外気９の風向きを変え板部材７ｄへ導く。そして、板部材７ｄは、外気９を室内送風機８ａ、８ｂへと誘導する。ここで、板部材７ｄは、外気９が室内送風機８ａ及び室内送風機８ｂにそれぞれ均等に分配されて吸引されるような長さに設計されている。なお、この板部材７ｄの長さは、室内送風機８ａ、８ｂの大きさや外気９等の量を考慮して実験的に求められる。このようにすることで、進入口６から室内送風機８ａ及び室内送風機８ｂへ外気９を均等に分配して送り込むことが可能となる。なお、本実施の形態１において、進入口６から室内送風機８ａ及び室内送風機８ｂへ外気９を「均等」に送り込む例を示したが、ここで述べる「均等」とは、厳密に均等にする必要はなく、「略均等」という概念を含むものである。このことは後述する実施の形態２においても同様である。また、本実施の形態１において、板部材７ｄの長さが板部材７ｃの長さより長い例を挙げたが、本発明はこれに限定されず、室内送風機８ａ、８ｂの運転回転数及び外気９の風量等の状況により、板部材７ｄの長さを板部材７ｃの長さより短くしてもよいし、板部材７ｄを設けなくてもよい。

図３は、本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の板部材の別形状を示す拡大概略図である。また、図４は、本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の板部材の別形状を示す拡大概略図である。図３に示されるように、板部材７は直角の断面Ｌ字型形状をなしているが、板部材７ａのようにＬ字型の角部にＲ面取り加工を施しても良い。また、図４に示されるように、板部材７ｂのように直線形状の板を一定の角度を設けて設置してもよい。このようにすることで、風路１５を通過する際の外気９の空気抵抗及び騒音の低減をすることができる。

［実施の形態１の効果］
以上のことから、本実施の形態１によれば、車両用空気調和装置１は、外気を導入する進入口６が設けられたプレート１４と、進入口６から進入した外気９を誘導する板部材７と、板部材７により誘導された外気９を吸引して、室内に外気９を送出する２台の室内送風機８ａ、８ｂと、を備える。複数の室内送風機８ａ、８ｂは、室内送風機８ａと、進入口６に対して室内送風機８ａより遠い位置に配置された室内送風機８ｂと、からなる。そして、板部材７は、進入口６から室内送風機８ａへ送られる外気と、進入口６から室内送風機８ｂへ送られる外気とを均等に分配する。このようにすることで、室内送風機８ａ及び室内送風機８ｂが、進入口６から吸引する外気の風量のバランスを調整することができる車両用空気調和装置１を得ることができる。その結果、例えば車両内のリターン空気の温度と外気９との温度差が大きい場合、室内送風機８ａから車両内へ吹き出される空気と、室内送風機８ｂから車両内へ吹き出される空気との間で大きな温度差が生じることがなくなり、車両内の快適性が向上するという効果を得ることができる。

また、本実施の形態１によれば、板部材７は、断面Ｌ字型の形状をなしており、角部にＲ面取り加工が施されているようにする。このようにすることで、風路１５を通過する際の外気９の空気抵抗及び騒音の低減する車両用空気調和装置１を得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２における車両用空気調和装置１の基本的な構成は実施の形態１における車両用空気調和装置１と同様であるため、以下、実施の形態１との相違点を中心に本実施の形態２を説明する。実施の形態１と本実施の形態２との相違点は、実施の形態１の板部材７が固定式であるのに対し、本実施の形態２の板部材（整流板）は回動可能である点である。

図５は、本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置の全体構成を示す概略図である。図５に示されるように、車両用空気調和装置１は、板部材１１と板部材１１を制御する制御装置２０を備えている。板部材１１（以下、整流板とも称する）は、室内送風機８ａ及び室内送風機８ｂに近い側の一辺を軸１６として回動自在に設けられている。

制御装置２０は、板部材１１を制御し、回動方向１２の方向へ板部材１１を回動させる。制御装置２０は、例えば板部材１１の回動角度を２段階とし、室内送風機８ａ、８ｂの高速運転時又は低速運転時に対応した角度を設定することが可能である。制御装置２０は、室内送風機８ａ、８ｂが高速運転の場合は、板部材１１の角度を０°（変化無し）とする。このようにすることで、外気９の風量が室内送風機８ａと室内送風機８ｂとに均等に取り込まれるようになる。また、制御装置２０は、室内送風機８ａ、８ｂが低速運転の場合は、板部材１１の角度を３０°傾ける。このようにすることで、外気９の風量が室内送風機８ａと室内送風機８ｂとに均等に取り込まれるようになる。

図６は、本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置の板部材の制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図５を参照しながら図６の各ステップに基づいて車両用空気調和装置１の制御動作について説明する。

（ステップＳＴ１）
制御装置２０は、室内送風機８ａ、８ｂの運転切替スイッチが高速運転であるか低速運転であるかを判断する。室内送風機８ａ、８ｂが高速運転である場合は、制御装置２０は、ステップＳＴ２へ移行し、室内送風機８ａ、８ｂが低速運転である場合は、制御装置２０は、ステップＳＴ３へ移行する。

（ステップＳＴ２）
制御装置２０は、板部材１１（整流板）の角度を０°にする。その後、制御装置２０は、ステップＳＴ１へ移行する。
（ステップＳＴ３）
制御装置２０は、板部材１１（整流板）の角度を３０°にする。その後、制御装置２０は、ステップＳＴ１へ移行する。

以上のことから、本実施の形態２によれば、板部材１１は、室内送風機８ａ、８ｂ側に近い側の一辺を軸１６として回動自在な構成とする。このようにすることで、実施の形態１の効果に加えて、車体のサイズ及び車両用空気調和装置１の運転環境に応じて、室内送風機８ａ、８ｂへの新鮮な外気９の効率的な誘導が可能になる。

なお、本実施の形態２において、板部材１１の角度は、０°又は３０°の２段階の傾きをとることができる例を示した。しかし、本発明はこれに限定されず、センサ等の増設を行い、より詳細な情報を基にした多段階の角度制御を行うことで、より効率的に板部材１１を制御することも可能である。例えば、室内送風機８ａ、８ｂの高速運転時の回転数が１１５０（ｒｐｍ）であって、室内送風機８ａ、８ｂの低速運転時の回転数が８７０（ｒｐｍ）であるとする。ここで、中速運転モードを設けて中速運転の回転数が例えば約１０００（ｒｐｍ）の場合、板部材１１の角度を約１５°として、板部材１１が高速運転時（０℃）、中速運転時（１５°）、低速運転時（３０℃）の３段階の傾きをとるように構成してもよい。また、室内送風機８ａ、８ｂの運転回数や大きさ、又は外気９の取り込み量に応じて適宜、板部材１１の長さ及び大きさを変更してもよい。また、高速運転時、中速運転時及び低速運転時の板部材１１の角度は、本実施の形態２で例示した値に限らず、室内送風機８ａ、８ｂの運転回数や大きさ、又は外気９の取り込み量に応じて適宜、他の角度に設定してもよい。

１車両用空気調和装置、２外気吸込口、３室内ユニット、４換気送風機、５熱交換器、６進入口、７板部材、７ａ板部材、７ｂ板部材、７ｃ板部材、７ｄ板部材、８ａ室内送風機、８ｂ室内送風機、９外気、１１板部材、１２回動方向、１３リターン空気口、１４プレート、１５風路、１６軸、２０制御装置、２２外気吸込口、３０室内ユニット、４０換気送風機、５０熱交換器、６０進入口、８０ａ室内送風機、８０ｂ室内送風機、９０外気、１００車両用空気調和装置、１３０リターン空気口。

Claims

開口部から進入した外気を誘導する板部材と、
前記板部材により誘導された前記外気を吸引して、室内に前記外気を送出する複数の室内送風機と、
前記板部材および前記複数の室内送風機の間に設けられる室内熱交換器と、を備え、
前記複数の室内送風機は、前記開口部の近くに配置された第一の室内送風機と、前記開口部に対して前記第一の室内送風機より遠くに配置された第二の室内送風機と、を含み、
前記板部材は、前記開口部から前記室内熱交換器に前記外気が送られる際に、前記開口部から前記第一の室内送風機へ前記外気が直接流入しないように進行方向を変更する
ことを特徴とする車両用空気調和装置。
前記板部材は、前記開口部に対向する位置に設けられる対向部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
前記板部材は、前記外気を誘導する誘導方向に延びる誘導部を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空気調和装置。
前記板部材は、角部に面取り加工が施されている
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用空気調和装置。
前記板部材は、前記複数の室内送風機に近い側の一辺を軸として回動自在である
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
前記板部材は、前記外気を前記複数の室内送風機に分配する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用空気調和装置。
前記板部材は、前記外気を均等に分配する
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用空気調和装置。