JPH0214914A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、車内を冷暖房する車両用空気調和装置に関
する。

（従来の技術） 車両用空気調和装置では、従来より、車両の屋根や床下
に空調機（室内ユニット部分と室外ユニット部分とから
なる）を据付けて、この空調機で得られる温風や冷風を
天井側に設けた吹出口。

吸込口（天井側吸込口）を通して、車内に循環させてい
る。

ところで、こうした天井から温風や冷風を吹き出す構造
は、車室内の上下方向の温度むらが生じる。特に、温風
は温度が高いために温度分布が偏る。

そこで、近時では、こうした温度むらを改善するために
、床側に吸込口（体側吸込口）を設け、この吸込口に車
外に連通する排気ファンを設け、この排気ファンを空調
機の運転開始と共に運転させ、天井から吹き出された暖
気を床側へ吸引させて、均一な温度分布を得るようにす
ることが行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、こうした車両用空気調和装置は、空調機の冷
暖房運転と共に排気ファンが運転されるために、予熱予
冷の冷暖房運転の立上がり時も、暖気や冷気が車外に放
出されてしまう。このため、熱のロスから、冷暖房運転
の立上がりに、かなりの時間を費やす難点をもっている
。

この発明はこのような事情に着目してなされたもので、
第１は短時間で、均一な温度分布となるように冷暖房運
転を立上げることを目的とし、第２はその暖房運転の立
上がり性能を高めることを目的とした車両用空気調和装
置を提供することにある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、請求項１の車両用空気調和
装置は、車内の温度を検出する温度センサーと、車内の
温度を設定する温度設定手段と、冷暖房運転開始時、こ
の温度設定手段で設定された設定温度に対して上記温度
センサーから出力された車内温度が所定温度以上となる
とき排気ファンの運転を開始させる制御手段とを設ける
。

請求項２の車両用空気調和装置は、室外側熱交換器の風
上側に、該室外側熱交換器に外気を導く空気取入口の他
に、第２の空気取入口を設け、この第２の空気取入口側
に予熱ヒータを設け、前記空気取入口および第２の空気
取入口の空気取入方向を切換える風路切換手段を設け、
この風路切換手段および前記予熱ヒータを制御し、暖房
運転開始時、前記室外側熱交換器と第２の空気取入口と
が連通ずる方向に風路を切換えて予熱された外気を室外
側熱交換器へ導く手段を設ける。

（作用） 請求項１の車両用空気調和装置によると、排気ファンは
ｒＯＦＦＪの状態で、空調機が運転を開始していく。す
ると、天井から吹き出された暖気が、車外に逃げずに車
内を循環して車内の温度を高めていく。そして、車内の
温度が、均一な温度分布を満たすに充分な温度まで上が
ると、制御手段の指令で排気ファンが運転を開始し、上
方側に多く有る暖気を床側に吸引していく。これにより
、車外に出る熱のロスが無い分、立上がりに費やす時間
が短くてすむ。

請求項２の車両用空気調和装置によると、暖房能力が最
も欲しい、暖房運転開始時に、室外側熱交換器と第２の
空気取入口とが連通ずる方向に風路が切換わるとともに
、予熱ヒータが作動していく。すると、予熱ヒータで予
熱された外気が室外側熱交換器に導かれ、ヒートポンプ
サイクルを助けていく。これにより、暖房能力を高め、
その分、暖房立上がり性を良くする。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第４図に示す第１の実施
例にもとづいて説明する。第１図は請求項１に記載した
発明を適用した車両用空気調和装置を示し、１は列車車
両の車体、２はその車体１の屋根に車体前後方向に沿い
に複数、据付けられた空調機（図面は１台のみ図示）、
３は車体１の床１ａの左側に据付けられた２座式タイプ
の座席である。

空調機２は、例えば１つの筺体４内に、室内側熱交換器
５ａ、５ｂおよび室内ファン６などから構成される室内
ユニット部分と、この室内ユニット部分と組合ってヒー
トポンプ式の冷凍サイクルを構成する室外ユニット部分
（図示はしないが室外側熱交換器、室外ファン、四方弁
および圧縮機などから構成される）とを設けて構成され
ている。

そして、室内ファン６の吹出部が車内７の天井の中央に
埋め込んだ吹出ダクト８と連通し、また室外側熱交換器
５ａ、５ｂの風上側が上記吹出ダクト８を挟むように天
井に埋め込んだ戻りダクト９．９と連通している。また
車内７の天井には、吹出ダクト８に開口する吹出口１０
ならびに、戻りダクト９，９に開口する吸込口１１（天
井側吸込口）が設けられていて、室内側熱交換器５ａ。

５ｂで熱交換した車内空気（温風又は冷風）を吹出口１
０から車内７へ吹き出し、吹き出された空気の一部を吸
込口１１から室内側熱交換器５ａ。

５ｂに戻すことができるようにしている。そして、この
暖気がこもりやすい戻りダクト９内に、吸込口１１の付
近に位置して、車内７の温度を検知するリターン側温度
センサー１２が設けられている。

一方、１３は車内７の左側壁に設けた座席下に開口する
吸込口（体側吸込口）である。そして、この吸込口１３
は、車内７の左側壁に内装した吸引ダクト１４を介して
、床下に設置した排気ファン１５の吸込部と連通してい
て、排気ファン１５の運転により、天井から吹き出され
た暖気、又は冷気を吸引して、床１ａ側へ導くことがで
きるようにしている。なお、排気ファン１５の吹出部は
車外に開口している。そして、この冷気がこもりやすい
吸引ダクト１４内にも、吸込口１３の付近に位置して、
車内７の温度を検知する座席側温度センサー１６（いず
れも本願の温度センサーに相当）が設けられている。

そして、こうしたリターン側温度センサー１２および座
席側温度センサー１６が、空調機２の各機器と共に、タ
イマー回路１７を備える制御部１８（マイクロコンピュ
ータおよびその周辺回路からなるもので、制御手段に相
当）に接続されていて、制御部１８に接続された操作部
１９（温度設定手段）を使って冷暖房運転に必要な温度
設定をすることにより、制御部１８の指示にしたがって
空調機２．排気ファン１５を制御するようにしている。

すなわち、制御部１９には「立上がりモード」と「運転
モード」が設定されている。「立上がりモード」は、運
転スタート操作が行なわれると、排気ファン１５がｒｏ
ＦＦＪで、空調機２の冷凍サイクルのみが運転し、その
後、車内温度が所定の温度になる。又は所定の時間が経
過すると、排気ファン１５の運転を開始させる。詳しく
は、暖房時はリターン側温度センサー１２が、設置温度
ＴＳＨより「１０℃」高い温度以上となるリターン側温
度Ｔｎを検出したとき、又は空調機２が始動後、タイマ
ー回路１７により「３０分」を経過したことが検出され
たときに、排気ファン１５へｒＯＮＪ指令を発するよう
にしている。また冷房時は、座席側温度センサー１６が
、設置温度ＴｓＨより「５℃」高い温度以上となる座席
側温度ＴＦを検出したとき、又は空調機２が始動後、タ
イマー回路１７により「３０分」を経過したことが検出
されたときに、排気ファン１５へ「ＯＮ」指令を発する
ようにしている。

また「運転モード」では、車内負荷に応じて、空調機２
の圧縮機につながるインバータ回路（いずれも図示しな
い）を制御して、出力を可変することが行なわれている
。具体的には、暖房時は座席側温度センサー１６から検
出された座席側温度ＴＦと設定温度ＴＳＨとの差に応じ
て圧縮機の電源周波数を変化させ、また冷房時はリター
ン側温度センサー１２から検出されたリターン側温度Ｔ
Ｒと設定温度ＴＳＨとの差に応じて圧縮機の電源周波数
を変化させるようにしている。なお、始動時はいずれも
最高の電源周波数で運転するようにしている。

つぎに、このように構成された車両用空気調和装置の作
用を第２図に示すフローチャートに用いて説明する。

操作部１９を「暖房側」にセットし、設定温度ＴＳＨを
設定する。すると、制御部１８から空調機２に「ＯＮ」
指令が出力され、空調機２の圧縮機を設定の最大の電源
周波数で駆動しく始動時のため）、室内ファン６および
室外ファンが作動していく。なお、排気ファン１５はｒ
ＯＦＦＪのままである。これにより、ヒートポンプサイ
クル（暖房運転）がなされていき、室内側熱交換器５ａ
、５ｂとの熱交換で生じた温風が、吹出ダクト８内を通
って、天井の吹出口１０から車内７内へ吹き出されてい
く。

しかして、排気ファン１５はｒＯＦＦＪであるから、吹
き出された暖気は車外に逃げずに車内７内に充満してい
き、暖気の循環から車内７の温度を高めていく。すると
、熱のロス（車外に逃げる熱）無く、暖房運転が立上が
っていき、第３図に示すリターン側温度ＴＲ（リターン
側温度センサー１２の検出温度）のように車内７の上方
側の温度が急速に上昇していく（予熱運転）。

ここで、リターン側温度Ｔ、が、時間設定の「３０分」
以前で、設定温度ＴＳＨより「１０℃」より高くなると
、制御部１８では均一な温度分布を満たすに十分な熱が
上方側に有ると判断して、排気ファン１５に「ＯＮ」指
令を出力して排気ファン１５の運転を開始させていく。

これにより、吸込口１３から車内７の上方側の暖気が吸
引され、第３図のリターン側温度ＴＲおよび座席側温度
ＴＦのように車室７内の上下方向の温度むらが解消され
ていく。

しかるに、車外に放出される熱のロスが無い分、短時間
で均一な温度分布の暖房運転を立上げることができるこ
ととなる。しかも、温度差で排気フ・アン１５の運転開
始時期を決定するので、外気等の負荷条件の変動による
立上がりスピードの違いに素早く対応できる。そのうえ
、熱がこもりやすい場所にリターン側温度センサー１２
を設置したので、局部的な暖め過ぎ、冷やし過ぎはなく
、無駄な予熱運転を短縮できる利点をもたらす。

なお、上述した予熱運転を続けても第４図に示されるよ
うに「ＴＲ＞ＴｓＨ＋１０℃」とならないまま、始動か
ら「３０分」が経過すると、制御部１８は、それ以上の
予熱運転は無駄と判断して、上記と同様、排気ファン１
５の運転を開始していく。

むろん、操作部１９を「冷房側」にセットして行なわれ
る予冷運転も、座席側温度ＴＦが、時間設定の「３０分
」以前で、設定温度ＴＳＨより「５℃」より高くなると
、上述した暖房のときと同様、均一な温度分布を満たす
に十分で有ると判断して、排気ファン１５に「ＯＮ」指
令を出力していき、゛同様に短時間で冷房運転を立上げ
ていくことになる。

なお、冷房運転の立上がりは、先の暖房運転とは座席側
温度センサー１６からの出力で制御している点が異なる
だけなので、詳細な説明は省略した。

また、第５図は請求項２に記載した発明を適用した車両
用空気調和装置を示している。これは、暖房立上がり時
、空調機２の室外側熱交換器２０ａ、２０ｂに予熱した
外気を導入して、ヒートポンプサイクルの能力を高めよ
うとしたものである。

具体的には、既に筺体４の上部部分に有る室外側熱交換
器２０ａ、２０ｂへ外気を導くための空気取入口２１ａ
、２１ｂの他に、室外側熱交換器、２０ａ、２０ｂの風
上側となる筺体４の車幅方向側部に、第２の空気取入口
２２ａ、２２ｂを設け、この第２の空気取入口２２ａ、
２２ｂ側の風路２３ａ、２３ｂにそれぞれ換気装置の予
熱ヒータ２４ａ、２４ｂを設ける。そして、空気取入口
２１ａ、２１ｂ側の風路２５ａ、２５ｂと第２の空気取
入口２ａ、２２ｂの風路２３ａ、２３ｂとの接続部に、
図示しない駆動源（電磁弁、空気圧等）で操作される第
１のダンパー２６ａ。

２６ｂ（風路切換手段）を設けて、通常は第５図の（Ｂ
）で示す右側のように第１のダンパー２６ａ、２６ｂで
第２の空気取入口２２ａ。

２２ｂを塞いで、空気取入口２１ａ、２１．ｂから外気
を取入れるようにし、暖房運転開始時は（Ａ）で示すよ
うに逆に左側のように第１のダンパー２６ａ、２６ｂで
空気取入口２１ａ、２１ｂを塞いで、第２の空気取入口
２２ａ、２２ｂから、予熱ヒータ２４ａ、２４ｂで予熱
された外気を取入れるようにしている。そして、予熱し
た外気を取入れるための第１のダンパー２６ａ、２６ｂ
の風路切換および予熱ヒータ２４ａ、２４ｂの動作は、
第１の実施例で示した制御部１８で、始動時から例えば
外気温Ｔｏｓが「１０℃」以上なるまで継続するように
なっている。むろん、外気温Ｔ。Ｓが「１０°Ｃ」以上
になると（Ｂ）の新鮮な外気を取込む状態となる。なお
、２７はその外気温検出のための外気温センサー　３２
は室外ファン、３３は第２の空気取入口２２ａ、２２ｂ
に設けたフィルターである。

こうした暖房運転開始時における暖房能力の増大は、暖
房立上がり性が格段に良好になるから、さらに暖房立上
がりに費やす時間を短くすることかできる。

但し、本実施例はこの他、除霜時にも予熱した外気を室
外側熱交換器２０ａ、２０ｂに導入するようにしている
。２８はその除霜時期を検出するための室外側熱交換５
２０ａ、２０ｂの温度を検出する熱交換センサーである
。また第２の空気取入口２３ａ、２３ｂの風路２５ａ、
２５ｂは車室７内と連通する換気路２９に連通していて
、換気路２つに設けた吸気ファン３０および第２のダン
パー３１を使って、通常の暖房運転時になると、予熱さ
れた外気を車内７内に送り、ヒートポンプサイクルによ
る暖房を助けるようにしている。

なお、第６図は上述した暖房の立上がりから通常運転ま
での各機器におけるタイムチャートを示す。

また第７図および第８図は、この第２の実施例の変形例
で、車体１の屋根でなく床下に、少なくとも室外ユニッ
ト部分を据付けた空調機２に外気予熱構造を採用したも
のである。第７図は通常暖房運転時の状態を示し、第８
図は暖房立上がり時の状態を示す。

なお、第７図および第８図において、第２の実施例と同
じ部品には同一符号を付してその説明を省略した。

［発明の効果］ 以上説明したように請求項１に記載の車両用空気調和装
置によれば、立上がり運転時、天井から吹き出された暖
気は、車外に逃げずに車内に供給されていく。

それ故、短時間で、均一な温度分布となるように冷暖房
運転を立上げることができる。

また請求項２に記載の車両用空気調和装置によれば、予
熱された外気が室外側熱交換器に導かれて、暖房能力が
高くなる分、その暖房立上がり性を良くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の第１の実施例を示し、
第１図は車両用空気調和装置を制御系と共に示す断面図
、第２図は冷暖房運転の立上がりの動きを示すフローチ
ャート図、第３図は暖房立上がり時の車内の温度変化を
示す線図、第４図はその異なる暖房立上がり時の車内の
温度変化を示す線図、第５図はこの発明の第２の実施例
の車両用空気調和装置を示す断面図、第６図はその空気
調和装置の機器の動作タイミングを示すタイムチャート
図、第７図はその第２の実施例の変形例を通常暖房運転
状態と共に示す断面図、第８図はその暖房立上がり時の
状態を示す断面図である。 １・・・車体、２・・・空調機、５ａ、５ｂ・・・室内
側熱交換器、７・・・車内、１０・・・吹出口、１１・
・・吸込口（天井側吸込口）、１２．１６・・・リター
ン側温度センサー、座席側温度センサー（車内温度を検
出する温度センサー）　　１５・・・排気ファン、１８
・・・制御部（制御手段、予熱した外気を室外側熱交換
器へ導く手段）　１９・・・操作部（温度設定手段）　
　２０ａ、２０ｂ・・・室外側熱交換器、２１ａ、２１
ｂ−・・空気取入口、２２ａ。 ２２ｂ・・・第２の空気取入口、２４ａ、２４ｂ・・・
予熱ヒータ、２６ａ、２６ｂ・・第１のダンパー（風路
切換手段）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２０ 第３図 弔４ 図 第５ 図 ＄２＾タンハ０′ 聞 第６ 図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 　１．車両の天井側に設けられ空調機の室内側熱交換器
   で得られる温風，冷風を車内に吹き出す吹出口と、同じ
   く天井側に設けられ車内の空気を吸込んで前記室内側熱
   交換器に戻すための天井側吸込口と、車両の床側に設け
   られた床側吸込口と、この床側吸込口に連通され当該床
   側吸込口から吸込まれる車内の空気を外部に排気する排
   気ファンと、前記車内の温度を検出する温度センサーと
   、車内の温度を設定する温度設定手段と、冷暖房運転開
   始時、この湿度設定手段で設定された設定温度に対して
   上記温度センサーから出力された車内温度が所定温度以
   上となるとき前記排気ファンの運転を開始させる制御手
   段とを具備したことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 　２．室外側熱交換器の風上側に、該室外側熱交換器に
   外気を導く空気取入口の他に、第２の空気取入口を設け
   、この第２の空気取入口側に予熱ヒータを設け、前記空
   気取入口および第２の空気取入口の空気取入方向を切換
   える風路切換手段を設け、この風路切換手段および前記
   予熱ヒータを制御し、暖房運転開始時、前記室外側熱交
   換器と第２の空気取入口とが連通する方向に風路を切換
   えて予熱された外気を室外側熱交換器へ導く手段を設け
   た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。