JP6853138B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に係る車両用空調装置は、暖房用冷媒回路及び冷房用冷媒回路を有し、両冷媒回路間でコンプレッサ、室外熱交換器等を共用している。
特許文献1に係る車両用空調装置では、冷房モード運転時に、コンプレッサから吐出された高温高圧の冷媒が室外熱交換器で放熱され、その後、冷房用減圧弁で減圧・膨張された低温低圧の冷媒が冷房用室内熱交換器で空調空気と熱交換される。このとき空調空気は、冷房用室内熱交換器を通過することで冷却され、冷房として車室内に供給される。
一方、暖房モード運転時に、コンプレッサから吐出された高温高圧の冷媒が暖房用室内熱交換器で熱交換され、その後、暖房用減圧弁で減圧・膨張された低温低圧の冷媒が室外熱交換器で大気の熱を吸熱する。このとき空調空気は、暖房用室内熱交換器を通過することで昇温され、暖房として車室内に供給される。
前記室外熱交換器の冷媒出口には、前記冷房用減圧弁及び前記冷房用室内熱交換器を経由して前記コンプレッサに接続される冷房用冷媒配管と、前記冷房用減圧弁及び前記冷房用室内熱交換器を迂回して前記コンプレッサに接続される暖房用冷媒配管と、が選択的に切り換え可能に接続されている。前記冷媒出口に連なる前記暖房用冷媒配管の内径は、前記冷媒出口に連なる前記冷房用冷媒配管の内径と比べて大きい寸法に設定されている。
前記室外熱交換器の冷媒出口は、当該室外熱交換器の冷媒入口と比べて鉛直方向上方側に位置しており、当該冷媒出口は、前記冷房用冷媒配管が連なる冷房用冷媒出口と、前記暖房用冷媒配管が連なる暖房用冷媒出口と、からなり、前記暖房用冷媒出口は、前記冷房用冷媒出口と比べて鉛直方向上方側に位置している。
[本発明の実施形態に係る車両用空調装置11の全体構成]
まず、本発明の実施形態に係る車両用空調装置11の全体構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置11の全体構成図である。
本発明の実施形態に係る車両用空調装置11は、図1に示すように、空調ユニット13と、冷媒が循環可能なヒートポンプサイクル15と、冷媒を用いた空調制御を行う制御装置17と、を備えて構成されている。車両用空調装置11は、特に限定されないが、例えば、駆動源として内燃機関を備えていない電気自動車等の電動車両に搭載される。
ダクト21は、図1に示すように、空気取込口31、及び空気吹出口33を有する。前記したエアインテークドア22、ブロア23、エバポレータ25、エアミックスドア27、及びコンデンサ29は、ダクト21における空調空気の流通方向のうち上流側(空気取込口31側)から下流側(空気吹出口33側)に向けてこの順で配設されている。
一方、暖房モード運転時には、コンプレッサ41で圧縮後の高温高圧の冷媒はコンデンサ29に流入する。次いで、コンデンサ29から排出された冷媒は暖房用減圧弁45で減圧される。減圧後の低温低圧の冷媒は、室外熱交換器47に流入する。
一方、室外熱交換器47は、暖房モード運転時には、その内部に流入する低温の冷媒を温めるように車室外雰囲気から吸熱する。室外熱交換器47は、車室外雰囲気からの吸熱によって低温の冷媒を昇温する。
そこで、本発明の実施形態に係る車両用空調装置11では、室外熱交換器47の冷媒出口48bに連なる暖房用冷媒配管39の内径は、冷媒出口48aに連なる冷房用冷媒配管37の内径と比べて大きい寸法に設定されている。
これにより、暖房モード運転時における暖房用冷媒配管39での圧力損失を抑制して、暖房モードでの運転効率の向上を図っている。
[車両用空調装置11の冷房モード運転時の動作]
図2は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置11を冷房モードで運転した際の冷媒の流れを表す説明図である。
車両用空調装置11を冷房モードで運転する場合には、制御装置17は、エバポレータ25を通過した空調空気がコンデンサ29を迂回する(流通させない)ように、エアミックスドア27を図2に示す冷房位置に位置決めする。また、制御装置17は、図2に示すように、冷房用第1電磁弁43を開状態とし、冷房用第2電磁弁49を開状態とし、暖房用電磁弁51を閉状態とする制御を行う。
図3は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置11を暖房モードで運転した際の冷媒の流れを表す説明図である。
車両用空調装置11を暖房モードで運転する場合には、制御装置17は、エバポレータ25を通過した空調空気がコンデンサ29を通過する(迂回させない)ように、エアミックスドア27を図3に示す暖房位置に位置決めする。また、制御装置17は、図3に示すように、冷房用第1電磁弁43を閉状態とし、冷房用第2電磁弁49を閉状態とし、暖房用電磁弁51を開状態とする制御を行う。
次に、本発明の実施形態に係る車両用空調装置11の作用効果について説明する。
第1の観点に基づく車両用空調装置11は、コンプレッサ41によって圧縮した冷媒を室外熱交換器47で外気と熱交換し、当該熱交換後の冷媒を冷房用減圧弁53で減圧し、当該減圧後の冷媒をエバポレータ(冷房用室内熱交換器)25で空調空気と熱交換し、当該熱交換後の冷媒をコンプレッサ41に戻す冷房用冷媒回路と、コンプレッサ41によって圧縮した冷媒をコンデンサ(暖房用室内熱交換器)29で空調空気と熱交換し、当該熱交換後の冷媒を暖房用減圧弁45で減圧し、当該減圧後の冷媒を室外熱交換器47で外気と熱交換し、当該熱交換後の冷媒をコンプレッサ41に戻す暖房用冷媒回路と、を備え、冷房用冷媒回路及び暖房用冷媒回路がコンプレッサ41及び室外熱交換器47を共用するヒートポンプ式の車両用空調装置が前提となる。
室外熱交換器47の冷媒出口48には、冷房用減圧弁53及びエバポレータ25を経由してコンプレッサ41に接続される冷房用冷媒配管37と、冷房用減圧弁53及びエバポレータ25を迂回してコンプレッサ41に接続される暖房用冷媒配管39と、が選択的に切り換え可能に接続されている。
そこで、本発明の実施形態に係る車両用空調装置11では、室外熱交換器47の冷媒出口48bに連なる暖房用冷媒配管39の内径は、冷媒出口48aに連なる冷房用冷媒配管37の内径と比べて大きい寸法に設定されている。
これにより、暖房モード運転時における暖房用冷媒配管39での圧力損失を抑制して、暖房モードでの運転効率の向上を図っている。
このとき、仮に、図4に示す暖房用冷媒出口48bの位置(冷媒入口46から離隔した鉛直方向上方側に位置)に、冷房用冷媒出口48aを設けたとする(比較例1)。この比較例1では、図4に示す網掛け領域付近に液冷媒が溜まり、冷媒の円滑な流通を妨げるという問題があった。これは、冷媒入口46及び冷房用冷媒出口48aの間隔が離れていることが主たる要因であると考えられた。
そこで、第2の観点に基づく車両用空調装置11では、図4に示すように、冷媒入口46に近接した鉛直方向上方側の位置に、冷房用冷媒出口48aを設けることとした。
このとき、仮に、図5に示す冷房用冷媒出口48aの位置(冷媒入口46に近接した鉛直方向上方側の位置)に、暖房用冷媒出口48bを設けたとする(比較例2)。この比較例2では、図5に示す網掛け領域付近にガス冷媒が流れづらい部位が生じ、冷媒の円滑な流通を妨げるという問題があった。これは、冷媒入口46及び暖房用冷媒出口48bの間隔が近接していることが主たる要因であると考えられた。
そこで、第2の観点に基づく車両用空調装置11では、図5に示すように、冷媒入口46から離隔した鉛直方向上方側に位置に、暖房用冷媒出口48bを設けることとした。
冷房モードでは冷房用冷媒配管37を開放するように冷房用第2電磁弁(切換弁)49が選択的に切り換えられる一方、暖房モードでは暖房用冷媒配管39を開放するように暖房用電磁弁(切換弁)51が選択的に切り換えられる。
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
冷房用第1電磁弁43は、これを省略することができる。この場合、冷媒の流れは、コンプレッサ41→コンデンサ29→暖房用減圧弁45→室外熱交換器47(以下省略)となる。この場合において、暖房用減圧弁45の弁開度を、暖房モード運転時の弁開度と比べて大きく設定することで、暖房用減圧弁45の上流側及び下流側間の圧力差が実質的に生じないように構成すればよい。
25 エバポレータ(冷房用室内熱交換器)
29 コンデンサ(暖房用室内熱交換器)
37 冷房用冷媒配管
39 暖房用冷媒配管
41 コンプレッサ
45 暖房用減圧弁
47 室外熱交換器
53 冷房用減圧弁
Claims (2)
- コンプレッサによって圧縮した冷媒を室外熱交換器で外気と熱交換し、当該熱交換後の冷媒を冷房用減圧弁で減圧し、当該減圧後の冷媒を冷房用室内熱交換器で空調空気と熱交換し、当該熱交換後の冷媒を前記コンプレッサに戻す冷房用冷媒回路と、
前記コンプレッサによって圧縮した冷媒を暖房用室内熱交換器で空調空気と熱交換し、当該熱交換後の冷媒を暖房用減圧弁で減圧し、当該減圧後の冷媒を前記室外熱交換器で外気と熱交換し、当該熱交換後の冷媒を前記コンプレッサに戻す暖房用冷媒回路と、を備え、
前記冷房用冷媒回路及び前記暖房用冷媒回路が前記コンプレッサ及び前記室外熱交換器を共用するヒートポンプ式の車両用空調装置であって、
前記室外熱交換器の冷媒出口には、前記冷房用減圧弁及び前記冷房用室内熱交換器を経由して前記コンプレッサに接続される冷房用冷媒配管と、前記冷房用減圧弁及び前記冷房用室内熱交換器を迂回して前記コンプレッサに接続される暖房用冷媒配管と、が選択的に切り換え可能に接続され、
前記冷媒出口に連なる前記暖房用冷媒配管の内径は、前記冷媒出口に連なる前記冷房用冷媒配管の内径と比べて大きい寸法に設定されており、
前記室外熱交換器の冷媒出口は、当該室外熱交換器の冷媒入口と比べて鉛直方向上方側に位置しており、
当該冷媒出口は、前記冷房用冷媒配管が連なる冷房用冷媒出口と、前記暖房用冷媒配管が連なる暖房用冷媒出口と、からなり、
前記暖房用冷媒出口は、前記冷房用冷媒出口と比べて鉛直方向上方側に位置している
ことを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項1に記載の車両用空調装置であって、
前記室外熱交換器の冷媒出口には、前記冷房用冷媒配管及び前記暖房用冷媒配管のうちいずれか一方の冷媒配管を開放するように選択的に切り換える切換弁が設けられ、
前記冷房モードでは前記冷房用冷媒配管を開放するように前記切換弁が選択的に切り換えられる一方、暖房モードでは前記暖房用冷媒配管を開放するように前記切換弁が選択的に切り換えられる
ことを特徴とする車両用空調装置。
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