JP6547639B2 - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、温度の調整された空気を車室内に送風する車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner for blowing air whose temperature has been adjusted into a vehicle compartment.
車室内に空気を送風することにより、車室内を空調する車両用空調装置が知られている。このような空調装置では、車室内を乗員にとって快適な温度に維持するため、送風される空気の温度を熱交換器等によって調整する。この種の空調装置としては、特許文献1に記載の装置がある。
An air conditioner for a vehicle is known which air-conditions the vehicle interior by blowing air into the vehicle interior. In such an air conditioner, the temperature of the blown air is adjusted by a heat exchanger or the like in order to maintain the passenger compartment at a temperature comfortable to the passenger. As an air conditioner of this type, there is an apparatus described in
特許文献1に記載の空調装置は、車室内の天井に取り付けられており、熱交換器としてのエバポレータによって空気を冷却する。詳しくは、エバポレータ内には、冷媒の流れる流路が形成されている。この流路には、コンプレッサによって圧縮された後にコンデンサやエキスパンションバルブを通過することで温度の低下した冷媒が流れている。エバポレータ内を流れる低温の液相冷媒が、エバポレータの外面を通過する空気から熱を奪って気化することによって、エバポレータの外面を通過する空気が冷却される。この冷却された空気が車室内に送風されることにより、車室内の冷却が行われる。
The air conditioner described in
特許文献1に記載の空調装置では、夏場などに車室の天井が強い太陽光に曝されると、天井から空調装置に熱が伝わることにより、空調装置が高温になる可能性がある。この場合、空調装置において空気の冷却を適切に行うことができなくなるおそれがある。
In the air conditioner described in
このような課題の対策としては、例えば、天井と空調装置との間に断熱材を配置し、天井から空調装置への熱移動を抑制するという方法が考えられる。しかしながら、このような方法を採用した場合でも、天井が太陽光に長時間曝されることで空調装置が高温となることは回避できず、十分な対策とはいえなかった。 As a countermeasure against such a problem, for example, a method of disposing a heat insulating material between a ceiling and an air conditioner and suppressing heat transfer from the ceiling to the air conditioner can be considered. However, even when such a method is adopted, it can not be avoided that the temperature of the air conditioner becomes high due to the ceiling being exposed to sunlight for a long time, and it can not be said that it is a sufficient countermeasure.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却性能を確保することのできる車両用空調装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a vehicle air conditioner capable of securing a cooling performance.
上記課題を解決するために、車両用空調装置(1)は、空調ユニット(10,11)と、放射反射シート(12)とを備える。空調ユニットは、車両(2)の天井(20)における車室内に面する内面(201)に配置され、温度の調整された空気を車室内に送風することにより車室内を冷却する。放射反射シートは、天井における車室外に面する外面(202)に配置され、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する。空調ユニットは、冷媒を圧縮するコンプレッサ(101)と、コンプレッサから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を冷却するコンデンサ(102)と、コンデンサから吐出される冷媒を膨張させるエキスパンションバルブ(103)と、エキスパンションバルブから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、車室内に送風される空気を冷却するエバポレータ(104)と、を有する。放射反射シートは、エバポレータに対向して配置されている。
また、上記課題を解決するために、他の車両用空調装置(1)では、放射反射シートが、コンデンサに対向して配置されている。
In order to solve the said subject, a vehicle air conditioner (1) is provided with an air conditioning unit (10, 11) and a radiation reflective sheet (12). The air conditioning unit is disposed on the inner surface (201) of the ceiling (20) of the vehicle (2) facing the passenger compartment, and cools the passenger compartment by blowing temperature-controlled air into the passenger compartment. The radiation reflection sheet is disposed on the outer surface (202) of the ceiling facing the exterior of the vehicle, reflects incident light, and selectively emits electromagnetic waves in the window area of the atmosphere. The air conditioning unit includes a compressor (101) for compressing a refrigerant, a condenser (102) for cooling the refrigerant by performing heat exchange between the refrigerant and the air discharged from the compressor, and a refrigerant discharged from the condenser. The expansion valve (103) to be expanded, and the evaporator (104) that cools the air blown into the vehicle compartment by performing heat exchange between the refrigerant and the air discharged from the expansion valve. The radiation reflective sheet is disposed to face the evaporator .
Moreover, in order to solve the said subject, in another vehicle air conditioner (1), the radiation reflection sheet is arrange | positioned facing a capacitor | condenser.
この構成によれば、天井に入射する太陽光が放射反射シートにより反射される。よって、エバポレータ又はコンデンサに対向して放射反射シートが配置されていれば、太陽光に基づく天井を介したエバポレータ又はコンデンサへの熱の流入を低減することができる。したがって、エバポレータ又はコンデンサの吸熱量を低減することができる。また、放射反射シートは、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射するため、いわゆる放射冷却により、天井の有する熱が放射反射シートから放熱される。この放熱効果によっても、エバポレータ又はコンデンサの吸熱量を低減することができる。このように、上記構成によれば、太陽光に基づくエバポレータ又はコンデンサの吸熱量を低減することができるため、エバポレータ又はコンデンサの温度上昇を抑制することができる。よって、空調装置の冷却性能を確保することができる。 According to this configuration, the sunlight incident on the ceiling is reflected by the radiation reflection sheet. Therefore, if it is arranged that radiation reflection sheet opposite the evaporator or condenser, it is possible to reduce the inflow of heat into the evaporator or condenser via a ceiling-based solar. Therefore, the amount of heat absorption of the evaporator or the condenser can be reduced. Further, since the radiation reflection sheet selectively radiates electromagnetic waves in the window region of the atmosphere, heat of the ceiling is dissipated from the radiation reflection sheet by so-called radiation cooling. The heat absorption amount of the evaporator or the condenser can also be reduced by this heat radiation effect. As described above, according to the above configuration, since the heat absorption amount of the evaporator or the condenser based on sunlight can be reduced, it is possible to suppress the temperature rise of the evaporator or the condenser . Therefore, the cooling performance of the air conditioner can be secured.
なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parentheses as described in said means and a claim is an example which shows a correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明によれば、冷却性能を確保することができる。 According to the present invention, the cooling performance can be secured.
以下、車両用空調装置の一実施形態について説明する。
図1に示されるように、本実施形態の車両用空調装置1は、空調ユニット10,11と、放射反射シート12とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a vehicle air conditioner will be described.
As shown in FIG. 1, the
空調ユニット10,11は、車両2の天井20における車室内に面する内面201に配置されている。空調ユニット10,11は、車室内に空気を送風することにより車室内を冷却する。詳しくは、空調ユニット10は、車室内の前列シートS1に対応する位置に設けられている。空調ユニット11は、車室内の後列シートS2に対応する位置に設けられている。空調ユニット10は、温度の調整された空気を前列シートS1に向けて送風することにより、前列シートS1に着座する乗員P1の周囲を冷却する。空調ユニット11は、温度の調整された空気を後列シートS2に向けて送風することにより、後列シートS2に着座する乗員P2の周囲を冷却する。すなわち、空調ユニット10,11は、乗員P1,P2の周囲を個別に冷却する。
The
次に、空調ユニット10,11の構造について詳しく説明する。なお、空調ユニット10,11のそれぞれの構造は同一であるため、以下では便宜上、空調ユニット10の構造について代表して説明する。
Next, the structure of the
図2に示されるように、空調ユニット10は、冷凍サイクル装置100と、ケーシング110と、排気ダクト120とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
冷凍サイクル装置100は、車室内の空気と冷媒との間で熱交換を行うことにより、車室内に送風される空気を冷却する。冷凍サイクル装置100は、コンプレッサ101と、コンデンサ102と、エキスパンションバルブ103と、エバポレータ104と、第1ファン105と、第2ファン106とを備えている。
The
コンプレッサ101には、エバポレータ104から吐出される低温低圧の気相冷媒が配管107dを介して流入する。コンプレッサ101は、図示しない電子制御装置から送信される制御信号に基づいて駆動することにより、エバポレータ104から吐出される冷媒を圧縮し、高温高圧の気相冷媒を生成する。コンプレッサ101は、生成された高温高圧の気相冷媒を配管107aを介してコンデンサ102に吐出する。
The low-temperature low-pressure gas-phase refrigerant discharged from the
コンデンサ102は、図示しない複数のチューブと複数のフィンとが交互に積層された構造を有している。各チューブは、冷媒の流れる流路が内部に形成された金属製の管状部材からなる。各フィンは、所謂コルゲートフィンであり、薄い金属板を屈曲させることで形成されている。コンデンサ102の各チューブには、コンプレッサ101から吐出される高温高圧の気相冷媒が配管107aを介して流入する。コンデンサ102は、チューブ内を流れる冷媒と、チューブ及びフィンの外面を流れる空気との間で熱交換を行うことにより冷媒を冷却し、高温高圧の液相冷媒を生成する。コンデンサ102は、生成された高温高圧の液相冷媒を配管107bを介してエキスパンションバルブ103に吐出する。
The
エキスパンションバルブ103には、コンデンサ102から吐出される高温高圧の液相冷媒が配管107bを介して流入する。エキスパンションバルブ103は、コンデンサ102から吐出される冷媒を膨張させることにより、低温低圧の霧状冷媒を生成する。エキスパンションバルブ103は、生成された低温低圧の霧状冷媒を配管107cを介してエバポレータ104に吐出する。
The high temperature / high pressure liquid phase refrigerant discharged from the
エバポレータ104は、図示しない複数のチューブと複数のフィンとが交互に積層された構造を有している。各チューブは、冷媒の流れる流路が内部に形成された金属製の管状部材からなる。各フィンは、所謂コルゲートフィンであり、薄い金属板を屈曲させることで形成されている。エバポレータ104の各チューブには、エキスパンションバルブ103から吐出される低温低圧の霧状冷媒が流入する。エバポレータ104は、チューブ内を流れる冷媒と、チューブ及びフィンの外面を流れる空気との間で熱交換を行うことにより空気を冷却する。この冷却された空気が車室内に送風されることにより、車室内の空調が行われる。また、チューブ内を流れる冷媒は、空気との熱交換により低温低圧の気相冷媒となる。エバポレータ104は、この低温低圧の気相冷媒を配管107dを介してコンプレッサ101に吐出する。
The
第1ファン105は、コンデンサ102と車両下方に対向するように配置されている。第1ファン105は、図示しない電子制御装置から送信される制御信号に基づいて駆動することにより、図中の矢印W1で示されるような空気流を生成する。すなわち、第1ファン105は、コンデンサ102を車両上方に向かって流れる空気流を生成する。
The
第2ファン106は、エバポレータ104と車両下方に対向するように配置されている。第2ファン106は、図示しない電子制御装置から送信される制御信号に基づいて駆動することにより、図中の矢印W2で示されるような空気流を生成する。すなわち、第2ファン106は、エバポレータ104を車両下方に向かって流れる空気流を生成する。
The
ケーシング110は、冷凍サイクル装置100を内部に収容する箱状の部材からなる。ケーシング110の上壁111は、車両2の天井20の内面201に固定されている。ケーシング110においてエバポレータ104と隣り合う側壁112には、その内面から外面に貫通する吸気口112aが形成されている。ケーシング110においてコンデンサ102と隣り合う側壁113には、その内面から外面に貫通する排気口113aが形成されている。ケーシング110の底壁114における第1ファン105に対向する部分には、その内面から外面に貫通する複数の貫通孔114aが形成されている。また、ケーシング110の底壁114における第2ファン106に対向する部分には、その内面から外面に貫通する複数の貫通孔114bが形成されている。
The
ケーシング110の側壁113の外面における排気口113aの開口部分には、排気ダクト120の一端部が接続されている。排気ダクト120の他端部は、車室外まで延びている。排気ダクト120は、内部に流路を有する管状の部材からなる。排気ダクト120は、ケーシング110の内部の空気を車室内に排出する。
One end of an
ケーシング110では、第2ファン106の回転により、車室内の空気が側壁112の吸気口112aからケーシング110の内部に吸い込まれる。この空気は、矢印W2で示されるように、エバポレータ104を通過する。この際、空気の冷却が行われる。エバポレータ104において冷却された空気は底壁114の貫通孔114bから車室内へと流れ、車室内の冷却が行われる。
In the
また、第1ファン105の回転により、車室内の空気が底壁114の貫通孔114aからケーシング110の内部に吸い込まれる。この空気は、矢印W1で示されるように、コンデンサ102を通過する。この際、コンデンサ102内を流れる冷媒の熱を空気が吸収する。冷媒の熱を吸収することで温度の上昇した空気は、排気口113aから排気ダクト120へと流入し、車室外へと排出される。
Further, due to the rotation of the
図1に示されるように、放射反射シート12は、車両の天井20における車室外に面する外面202に配置されている。放射反射シート12は、空調ユニット10,11に対向して配置されている。放射反射シート12は、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する。
As shown in FIG. 1, the
放射反射シート12の構造としては、例えば非特許文献「LETTER (2014) doi:10.1038/nature13883」に記載の放射冷却シートの構造を採用することができる。すなわち、放射反射シート12は、シリコン基板上に、シリコン基板側から順にチタン(Ti)層、銀(Ag)層、及び放射反射機能層が順に積層された構造を有している。放射反射機能層は、高屈折倍率の部材と、低屈折倍率の部材とが交互に7層積層された構造からなる。高屈折倍率の部材としては、例えば酸化ハフニウム(HfO2)が用いられる。また、低屈折倍率の部材としては、例えば二酸化ケイ素(SiO2)が用いられる。
As a structure of the radiation
放射反射機能層の下4層は入射光を反射する。放射反射機能層の下4層は、特に可視光、及び近赤外光を強く反射する。 The lower four layers of the radiation reflective functional layer reflect incident light. The lower four layers of the radiation reflection functional layer strongly reflect particularly visible light and near infrared light.
放射反射機能層の上3層は、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する。具体的には、放射反射機能層の上3層は、波長が「8[μm]〜13[μm]」の遠赤外線を放射する。これにより、いわゆる放射冷却により放熱することが可能となっている。 The upper three layers of the radiation reflection functional layer selectively emit electromagnetic waves in the window region of the atmosphere. Specifically, the upper three layers of the radiation reflection functional layer emit far infrared rays having a wavelength of 8 μm to 13 μm. Thus, it is possible to dissipate heat by so-called radiation cooling.
このような構造により、放射反射シート12は、入射光に基づく吸熱量よりも、放射冷却による放熱量の方が大きいという特性を有している。
With such a structure, the
次に、本実施形態の空調装置1の動作例について説明する。
図2に示されるように、車両2の天井20は、夏場等に強い太陽光に曝されて高温になることがある。本実施形態の空調装置1では、天井20に入射する太陽光のうち、放射反射シート12に入射する太陽光は、図3に実線の矢印で示されるように反射される。これにより、太陽光に基づく天井20を介した空調ユニット10への熱の流入を低減することができる。よって、空調ユニット10の吸熱量を低減することができる。
Next, an operation example of the
As shown in FIG. 2, the
また、図3に破線で示されるように、放射反射シート12の放射冷却機能により、天井20の有する熱が放射反射シート12から放射される。この放熱効果によっても、空調ユニット10の吸熱量を低減することができる。
Further, as shown by a broken line in FIG. 3, the heat of the
以上説明した本実施形態の空調装置1によれば、以下の(1)及び(2)に示される作用及び効果を得ることができる。
According to the
(1)図3に示されるように、放射反射シート12により、太陽光に基づく空調ユニット10の吸熱量を低減することができるため、空調ユニット10の温度上昇を抑制することができる。よって、空調装置1の冷却性能を確保することができる。
(1) As shown in FIG. 3, since the heat absorption amount of the
(2)放射反射シート12は、空調ユニット10,11に対向して配置されている。これにより、車両2の天井20に強い太陽光が入射している場合でも、空調ユニット10,11の全体的な温度上昇を抑制することができるため、エバポレータ104による空気の冷却性能、及びコンデンサ102による冷媒の排熱性能を確保することができる。よって、より的確に空調装置1の冷却性能を確保することができる。
(2) The
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・放射反射シート12の形状や配置は適宜変更可能である。例えば図4に示されるように、放射反射シート12は、エバポレータ104に対向して配置されていてもよい。このような構成であっても、放射反射シート12が存在しない場合と比較すると、車両2の天井20に強い太陽光が入射している状況において、エバポレータ104による空気の冷却性能を確保することができる。結果的に、空調装置1の冷却性能を確保することができる。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms.
The shape and arrangement of the
・図5に示されるように、放射反射シート12は、コンデンサ102に対向して配置されていてもよい。このような構成であっても、放射反射シート12が存在しない場合と比較すると、車両2の天井20に強い太陽光が入射している状況において、コンデンサ102の排熱性能を確保することができる。結果的に、空調装置1の冷却性能を確保することができる。
As shown in FIG. 5, the
・図6に示されるように、放射反射シート12は、車両2の天井20の外面202全体を覆うように配置されていてもよい。このような構成によれば、車両2の天井20に強い太陽光が入射している状況において、天井20全体の温度上昇を抑制することができる。そのため、放射反射シート12が存在しない場合と比較すると、天井20から空調ユニット10,11に伝達される熱を低減することができる。よって、より的確に空調装置1の冷却性能を確保することができる。
As shown in FIG. 6, the radiation
・放射反射シート12の構造としては、非特許文献「LETTER (2014) doi:10.1038/nature13883」に記載されている構造に限らず、任意の構造を採用することができる。要は、放射反射シート12は、天井20の外面202に配置され、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射するものであればよい。
The structure of the
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above specific example. That is, to the above specific examples, those skilled in the art may appropriately modify the design as long as the features of the present invention are included in the scope of the present invention. For example, each element included in each specific example described above and its arrangement, material, conditions, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Moreover, each element with which the above-mentioned embodiment is equipped can be combined as much as technically possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the feature of the present invention is included.
1:車両用空調装置
2:車両
10,11:空調ユニット
12:放射反射シート
20:天井
101:コンプレッサ
102:コンデンサ
103:エキスパンションバルブ
104:エバポレータ
201:内面
202:外面
1: Vehicle air conditioner 2:
Claims (2)
前記天井における車室外に面する外面(202)に配置され、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する放射反射シート(12)と、を備え、
前記空調ユニットは、
冷媒を圧縮するコンプレッサ(101)と、
前記コンプレッサから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を冷却するコンデンサ(102)と、
前記コンデンサから吐出される冷媒を膨張させるエキスパンションバルブ(103)と、
前記エキスパンションバルブから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、車室内に送風される空気を冷却するエバポレータ(104)と、を有し、
前記放射反射シートは、前記エバポレータに対向して配置されている
車両用空調装置。 An air conditioning unit (10, 11) disposed on the inner surface (201) of the ceiling (20) of the vehicle (2) facing the passenger compartment and cooling the passenger compartment by blowing temperature-controlled air into the passenger compartment ,
A radiation reflection sheet (12) disposed on an outer surface (202) of the ceiling facing the exterior of the vehicle to reflect incident light and selectively radiate electromagnetic waves in the window region of the atmosphere;
The air conditioning unit is
A compressor (101) for compressing a refrigerant;
A condenser (102) for cooling the refrigerant by performing heat exchange between the refrigerant and the air discharged from the compressor;
An expansion valve (103) for expanding the refrigerant discharged from the condenser;
An evaporator (104) for cooling the air blown into the vehicle compartment by performing heat exchange between the refrigerant discharged from the expansion valve and the air;
The air-conditioning system for a vehicle, wherein the radiation reflection sheet is disposed to face the evaporator .
前記天井における車室外に面する外面(202)に配置され、入射光を反射するとともに、大気の窓領域の電磁波を選択的に放射する放射反射シート(12)と、を備え、
前記空調ユニットは、
冷媒を圧縮するコンプレッサ(101)と、
前記コンプレッサから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を冷却するコンデンサ(102)と、
前記コンデンサから吐出される冷媒を膨張させるエキスパンションバルブ(103)と、
前記エキスパンションバルブから吐出される冷媒と空気との間で熱交換を行うことにより、車室内に送風される空気を冷却するエバポレータ(104)と、を有し、
前記放射反射シートは、前記コンデンサに対向して配置されている
車両用空調装置。 An air conditioning unit (10, 11) disposed on the inner surface (201) of the ceiling (20) of the vehicle (2) facing the passenger compartment and cooling the passenger compartment by blowing temperature-controlled air into the passenger compartment ,
A radiation reflection sheet (12) disposed on an outer surface (202) of the ceiling facing the exterior of the vehicle to reflect incident light and selectively radiate electromagnetic waves in the window region of the atmosphere;
The air conditioning unit is
A compressor (101) for compressing a refrigerant;
A condenser (102) for cooling the refrigerant by performing heat exchange between the refrigerant and the air discharged from the compressor;
An expansion valve (103) for expanding the refrigerant discharged from the condenser;
By performing the heat exchange between the refrigerant and the air discharged from the expansion valve includes an evaporator (104) for cooling air blown into the passenger compartment, and
The radiation reflection sheet is disposed to face the capacitor
Car dual air-conditioning system.
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