JPWO2012114767A1 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両用空調装置1Aの構成図である。この車両用空調装置1Aは、図略の車室内の冷房および暖房を行うものであり、冷媒を循環させるヒートポンプ回路2Aと、制御装置6とを備えている。なお、冷媒としては、R134a、R410A、HFO−1234yf、HFO−1234ze、CO2などに加え、他のHFC系、HC系などが利用できる。
冷房運転時、制御装置6は、まず第1膨張弁13Aを全開にするとともに、第2膨張弁13Bを所定の開度に設定する。また、制御装置6は、第1調整ダンパ52をバイパス側抑制位置にセットし、第1流路3Aを流れる風量が第2流路3Bを流れる風量よりも大きくなるようにする。このとき、第2調整ダンパ53は、例えば中間位置にセットされる。このため、圧縮機11から吐出された冷媒は、第1室内熱交換器12Aおよび室外熱交換器14で放熱し、第2膨張弁13Bで減圧した後に、第2室内熱交換器12Bで吸熱する。
暖房運転時、制御装置6は、まず第2膨張弁13Bを全開にするとともに、第1膨張弁13Aを所定の開度に設定する。また、制御装置6は、第1調整ダンパ52を熱交換器側抑制位置にセットし、第2流路3Bを流れる風量が第1流路3Aを流れる風量よりも大きくなるようにする。このとき、第2調整ダンパ53は、例えば中間位置にセットされる。このため、圧縮機11から吐出された冷媒は、第1室内熱交換器12Aで放熱し、第1膨張弁13Aで減圧した後に、室外熱交換器14および第2室内熱交換器12Bで吸熱する。
なお、前記実施形態では、第1室内熱交換器12Aおよび第2室内熱交換器12Bの双方の大きさが、それらが配置される位置でのダクト3の断面積よりも小さくされていた。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、図3に示すように、第1室内熱交換器12Aおよび第2室内熱交換器12Bの双方または一方が、それらが配置される位置でのダクト3の断面積と同程度の大きさを有していてもよい。
図4は、本発明の第2実施形態に係る車両用空調装置1Bの構成図である。なお、本実施形態では、第1実施形態と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
前記実施形態では、切換手段として四方弁17が用いられていたが、本発明の切換手段はこれに限られるものではない。例えば、切換手段は、図5Aに示すような、第1流路21および第6流路26と接続された2つの三方弁171が一対の配管172によってループ状に接続され、それらの配管172に第2流路22および第5流路25が接続された回路17Aであってもよい。あるいは、切換手段は、図5Bに示すようないわゆるブリッジ回路17Bであってもよい。
前記第1および第2実施形態では、暖房用排気口34および冷房用排気口35の双方がダクト3に設けられていたが、ダクト3には、暖房用排気口34および冷房用排気口35の少なくとも一方が設けられていればよい。例えば、本発明の車両用空調装置は、暖房用排気口34のみを持つ構成により、暖房性能だけを向上させるものであってもよい。
換器12Bは、冷房運転時および暖房運転時ともに蒸発器として機能する。第2室内熱交換器12Bは、第6流路2fを介して圧縮機11の吸入口に接続されている。なお、第6流路2fには、アキュムレータ15が設けられている。
[0024]
次に、ダクト3の内部の構成を詳細に説明する。なお、図1では、ダクト3における第1室内熱交換器12Aおよび第2室内熱交換器12Bを収容する部分が模式的に一定の断面積を有する筒状に描かれているが、ダクト3の実際の形状は、当該ダクト3が設置されるスペースに合わせて膨らんでいたりうねっていたりしていてもよい。また、上述した流出口32は、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口およびフット吹出口など複数に分岐していてもよい。
[0025]
本実施形態では、第2室内熱交換器12Bが、ダクト3内で当該第2室内熱交換器12Bを経由する第3流路3Aと当該第2室内熱交換器12Bを経由しない第4流路3Bとが層をなすように配置されている。同様に、第1室内熱交換器12Aも、ダクト3内で当該第1室内熱交換器12Aを経由する第1流路3Cと当該第1室内熱交換器12Aを経由しない第2流路3Dとが層をなすように配置されている。また、ダクト3内には、第3流路3Aと第4流路3Bとを仕切る第1仕切り板41と、第1流路3Cと第2流路3Dとを仕切る第2仕切り板42とが配設されている。そして、第2室内熱交換器12Bおよび第1室内熱交換器12Aは、第3流路3Aが第2流路3Dと連続し、第4流路3Bが第1流路3Cと連続するように、第1仕切り板41および第2仕切り板42を挟んで互いに反対側に位置している。
[0026]
さらに、ダクト3内には、第3流路3Aを流れる風量と第4流路3Bを流れる風量の比率を調整する第2調整ダンパ52と、第1流路3Cを流れる風量と第2流路3Dを流れる風量の比率を調整する第1調整ダンパ53とが配設されている。本実施形態では、第1調整ダンパ53が第1仕切り板41と第2仕切り板42の間に配置され、第2調整ダンパ52が第1仕切り板41の風上側に配置されている。ただし、図2に示すように、第2調整ダンパ5
2が第1仕切り板41と第2仕切り板42の間に配置され、第1調整ダンパ53が第2仕切り板42の風下側に配置されていてもよい。第1仕切り板41と第2仕切り板42との間に配置される第1調整ダンパ53(図2の場合は第2調整ダンパ52)は、第1仕切り板41の風下側の端部と第2仕切り板42の風上側の端部とを結ぶ線上に位置したときに、第3流路3Aを通過した空気と第4流路3Bを通過した空気とが混合することを防止する。
[0027]
なお、以下では、説明の簡略化のために、第2調整ダンパ52については、第4流路3Bを遮断する位置をバイパス側遮断位置、第3流路3Aを遮断する位置を熱交換器側遮断位置、第3流路3Aを流れる風量と第4流路3Bを流れる風量とが等しくなる位置を中間位置、中間位置とバイパス側遮断位置との間の位置をバイパス側抑制位置、中間位置と熱交換器側遮断位置との間の位置を熱交換器側抑制位置という。一方、第1調整ダンパ53については、第2流路3Dを遮断する位置をバイパス側遮断位置、第1流路3Cを遮断する位置を熱交換器側遮断位置、第1仕切り板41の風下側の端部と第2仕切り板42の風上側の端部とを結ぶ線上に位置する位置を中間位置、中間位置とバイパス側遮断位置との間の位置をバイパス側抑制位置、中間位置と熱交換器側遮断位置との間の位置を熱交換器側抑制位置という。
[0028]
また、ダクト3には、第2室内熱交換器12Bの風下側に暖房用排気口34が設けられ、第1室内熱交換器12Aの風下側に冷房用排気口35が設けられている。暖房用排気口34は、暖房運転時に第2室内熱交換器12Bで冷却された空気を車室外に排出するためのものであり、冷房用排気口35は、冷房運転時に第1室内熱交換器12Aで加熱された空気を車室外に排出するためのものである。
[0029]
本実施形態では、暖房用排気口34が第3流路3Aに開口するように第1仕切り板41に対応する位置に配置されており、冷房用排気口35が第1流路3Cに開口するように第2仕切り板42に対応する位置に配置されている。ただし、第3流路3Aは第2流路3Dと連続しているので、暖房用排気口34は、図2に示すように第2流路3Dに開口するように第2仕切り板42
に対応する位置に配置されていてもよい。
[0030]
さらに、ダクト3には、暖房用排気口34を開閉する暖房用排出ダンパ54と、冷房用排気口35を開閉する冷房用排出ダンパ55とが取り付けられている。
[0031]
暖房用排出ダンパ54は、暖房用排気口34の風下側に揺動軸を有しており、暖房用排気口34を閉じる閉じ位置からダクト3の内側に揺動して暖房用排気口34を開く。すなわち、暖房用排出ダンパ54は、暖房用排気口34を開いたときに、第2室内熱交換器12Bを通過した空気を暖房用排気口34に導く。なお、暖房用排気口34を開くときは、暖房用排出ダンパ54は図略のサーボモータにより任意の位置に停止可能である。
[0032]
本実施形態では、暖房用排出ダンパ54が、暖房用排気口34を閉じる閉じ位置と、当該暖房用排出ダンパ54の先端が第1仕切り板41に近接または当接して第3流路3Aを遮断する遮断位置(図1中に二点鎖線で示す位置)との間で揺動可能となっている。ただし、図2に示すように、暖房用排気口34が第2仕切り板42に対応する位置に配置される場合は、暖房用排出ダンパ54は、暖房用排気口34を閉じる閉じ位置と、当該暖房用排出ダンパ54の先端が第2仕切り板42に近接または当接して第2流路3Dを遮断する遮断位置との間で揺動可能となっていてもよい。
[0033]
冷房用排出ダンパ55は、冷房用排気口35の風下側に揺動軸を有しており、冷房用排気口35を閉じる閉じ位置からダクト3の内側に揺動して冷房用排気口35を開く。すなわち、冷房用排出ダンパ55は、冷房用排気口35を開いたときに、第1室内熱交換器12Aを通過した空気を冷房用排気口35に導く。なお、冷房用排気口35を開くときは、冷房用排出ダンパ55は図略のサーボモータにより任意の位置に停止可能である。
[0034]
本実施形態では、冷房用排出ダンパ55が、冷房用排気口35を閉じる閉じ位置と、当該冷房用排出ダンパ55の先端が第2仕切り板42に近接または当接して第1流路3Cを遮断する遮断位置(図1中に二点鎖線で示す位置)との間で揺動可能となっている。
[0035]
上述した圧縮機11、第1膨張弁13Aおよび第2膨張弁13B、ならびに各種のダンパ51〜55は、制御装置6により制御される。制御装置6は、車室内に配置された操作パネル(図示せず)と接続されており、冷房運転および暖房運転を行う。以下、冷房運転時および暖房運転時における車両用空調装置1Aの動作を説明する。ただし、以下では、車室内が換気される場合を代表的に説明する。
[0036]
<冷房運転>
冷房運転時、制御装置6は、まず第1膨張弁13Aを全開にするとともに、第2膨張弁13Bを所定の開度に設定する。また、制御装置6は、第2調整ダンパ52をバイパス側抑制位置にセットし、第3流路3Aを流れる風量が第4流路3Bを流れる風量よりも大きくなるようにする。このとき、第1調整ダンパ53は、例えば中間位置にセットされる。このため、圧縮機11から吐出された冷媒は、第1室内熱交換器12Aおよび室外熱交換器14で放熱し、第2膨張弁13Bで減圧した後に、第2室内熱交換器12Bで吸熱する。
[0037]
また、ダクト3内では、吸気ダンパ51が、外気導入口33からダクト3内に換気に十分な流量の外気が取り込まれるように制御され、暖房用排出ダンパ54が暖房用排気口34を閉じる閉じ位置にセットされる。一方、冷房用排出ダンパ55は、例えば第1流路3Cを遮断する遮断位置にセットされ、冷房用排気口35が開かれる。このため、流入口31から取り込まれた内気および外気導入口33から取り込まれた外気は、互いに混ざり合って混合気となり、この混合気の大半が第2室内熱交換器12Bで冷却された後に流出口32から車室内に吹き出される。残りの混合気は、第1室内熱交換器12Aで冷媒を冷却することによって加熱された後に、冷房用排気口35を通じて車室外に排出される。
[0038]
ところで、冷房用排気口35を通じて車室外に排出される空気の流量は、外気導入口33を通じて取り込まれた外気の流量と同等又は少ないことが好ましい。これを実現するには、冷房用排出ダンパ55を遮断位置にセットし
た上で、第2調整ダンパ52および第1調整ダンパ53の少なくとも一方で第1流路3Cに流れ込む流量を規制してもよい。このようにすれば、第1室内熱交換器12Aを通過した空気の全量が外部に排出される。あるいは、第2調整ダンパ52および第1調整ダンパ53の双方を所望の位置にセットした上で、冷房用排出ダンパ55で冷却用排気口35に導かれる空気の量を規制してもよい。このようにすれば、第1室内熱交換器12Aを通過した空気の一部が外部に排出される。この場合、第1調整ダンパ53を第1仕切り板41と連続させて(中間位置)、第2調整ダンパ52により第3流路3Aと第4流路3Bに流れる空気の流量を調整してもよい。
[0039]
なお、言うまでもないが、空調始動時に温度特性改善のために一時的に換気しない場合や駐車時の換気が必要のない場合等で車室内への外気の導入が行われないときには、冷房用排出ダンパ55が閉じ位置にセットされ、第2調整ダンパ52がバイパス側遮断位置にセットされ、第1調整ダンパ53が熱交換器側遮断位置にセットされてもよい。
[0040]
<暖房運転>
暖房運転時、制御装置6は、まず第2膨張弁13Bを全開にするとともに、第1膨張弁13Aを所定の開度に設定する。また、制御装置6は、第2調整ダンパ52を熱交換器側抑制位置にセットし、第4流路3Bを流れる風量が第3流路3Aを流れる風量よりも大きくなるようにする。このとき、第1調整ダンパ53は、例えば中間位置にセットされる。このため、圧縮機11から吐出された冷媒は、第1室内熱交換器12Aで放熱し、第1膨張弁13Aで減圧した後に、室外熱交換器14および第2室内熱交換器12Bで吸熱する。
[0041]
また、ダクト3内では、吸気ダンパ51が、外気導入口33からダクト3内に換気に十分な流量の外気が取り込まれるように制御され、冷房用排出ダンパ55が冷房用排気口35を閉じる閉じ位置にセットされる。一方、暖房用排出ダンパ54は、例えば第3流路3Aを遮断する遮断位置にセットされ、暖房用排気口34が開かれる。このため、流入口31から取り込まれた内
気および外気導入口33から取り込まれた外気は、互いに混ざり合って混合気となり、この混合気の大半が第1室内熱交換器12Aで加熱された後に流出口32から車室内に吹き出される。残りの混合気は、第2室内熱交換器12Bで冷媒を加熱することによって冷却された後に、暖房用排気口34を通じて車室外に排出される。
[0042]
ところで、暖房用排気口34を通じて車室外に排出される空気の流量は、外気導入口33を通じて取り込まれた外気の流量と同等又は少ないことが好ましい。これを実現するには、暖房用排出ダンパ54を遮断位置にセットした上で、第2調整ダンパ52で第3流路3Aに流れ込む流量を規制してもよい。このようにすれば、第2室内熱交換器12Bを通過した空気の全量が外部に排出される。あるいは、第2調整ダンパ52を所望の位置にセットした上で、暖房用排出ダンパ54で暖房用排気口34に導かれる空気の量を規制してもよい。このようにすれば、第2室内熱交換器12Bを通過した空気の一部が外部に排出される。
[0043]
なお、言うまでもないが、車室内への外気の導入が行われないときには、暖房用排出ダンパ54が閉じ位置にセットされ、第2調整ダンパ52が熱交換器側遮断位置にセットされ、第1調整ダンパ53がバイパス側遮断位置にセットされてもよい。
[0044]
以上説明したように、冷房運転時には、冷房によって冷やされた内気が外部に排出される途中で、その内気に第1室内熱交換器12Aによって熱を与えることができる。一方、暖房運転時には、暖房によって温められた内気が外部に排出される途中で、その内気から第2室内熱交換器12Bによって熱を奪うことができる。すなわち、どちらの運転時でも、外部に排出される内気を合理的に利用して、エネルギーを効率的に活用することができる。
[0045]
また、本実施形態の構成では、ダクト3内に取り込まれた外気の一部も外部に排出されることになるが、その外気排出分については、冷房運転時の第1室内熱交換器12Aまたは暖房運転時の第2室内熱交換器12Bを室外熱交換器14のサブ熱交換器として働かせることができる。
Claims (11)
- 車室内の冷房および暖房を行う車両用空調装置であって、
前記車室内に外気を導入するための外気導入口と、
内部に前記車室内の空気である内気を取り込むための流入口および前記車室内に空気を吹き出すための流出口を有するダクトと、
前記ダクト内に前記流入口から前記流出口に向かう空気の流れを生じさせる送風機と、
前記ダクト内に配置された主として暖房に寄与する第1室内熱交換器、前記ダクト内に配置された主として冷房に寄与する第2室内熱交換器、および前記車室外に配置された、暖房運転時に蒸発器として機能し、冷房運転時に凝縮器として機能する室外熱交換器を含むヒートポンプ回路と、を備え、
前記ダクトには、暖房運転時に前記第2室内熱交換器で冷却された空気を前記車室外に排出するための暖房用排気口、および冷房運転時に前記第1室内熱交換器で加熱された空気を前記車室外に排出するための冷房用排気口、の少なくとも一方が設けられている、車両用空調装置。 - 前記ダクトには、前記暖房用排気口および前記冷房用排気口の双方が設けられている、請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記暖房用排気口を開閉する暖房用排出ダンパであって、前記暖房用排気口を開いたときには前記第2室内熱交換器を通過した空気を前記暖房用排気口に導く暖房用排出ダンパをさらに備える、請求項1または2に記載の車両用空調装置。
- 前記冷房用排気口を開閉する冷房用排出ダンパであって、前記冷房用排気口を開いたときには前記第1室内熱交換器を通過した空気を前記冷房用排気口に導く冷房用排出ダンパをさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
- 前記第2室内熱交換器は、前記ダクト内で前記第1室内熱交換器よりも風上側に位置している、請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
- 前記ダクト内に、前記第2室内熱交換器を経由する第1流路と前記第2室内熱交換器を経由しない第2流路とを仕切るように配設された第1仕切り板と、
前記ダクト内に、前記第1室内熱交換器を経由する第3流路と前記第1室内熱交換器を経由しない第4流路とを仕切るように配設された第2仕切り板と、をさらに備え、
前記第1室内熱交換器および前記第2室内熱交換器は、前記第1流路が前記第4流路と連続し、前記第2流路が前記第3流路と連続するように、前記第1仕切り板および前記第2仕切り板を挟んで互いに反対側に位置している、請求項5に記載の車両用空調装置。 - 前記ダクト内に配設された、前記第1流路を流れる風量と前記第2流路を流れる風量の比率を調整する第1調整ダンパと、
前記ダクト内に配設された、前記第3流路を流れる風量と前記第4流路を流れる風量の比率を調整する第2調整ダンパと、をさらに備える、請求項6に記載の車両用空調装置。 - 前記第2調整ダンパは、前記第1仕切り板と前記第2仕切り板との間に、前記第3流路の遮断、前記第4流路の遮断、および前記第1流路を通過した空気と前記第2風路を通過した空気との混合防止を選択的にし得るように設けられている、請求項7に記載の車両用空調装置。
- 前記外気導入口は、前記ダクトに設けられており、
前記外気導入口を通じて前記ダクト内に取り込まれる外気の量と前記流入口を通じて前記ダクト内に取り込まれる内気の量の比率を調整する吸気ダンパをさらに備える、請求項1〜8のいずれか一項に記載の車両用空調装置。 - 前記ヒートポンプ回路は、冷媒を圧縮する圧縮機、暖房運転時に冷媒を膨張させる第1膨張弁、および冷房運転時に冷媒を膨張させる第2膨張弁、をさらに含み、
前記圧縮機、前記第1室内熱交換器、前記第1膨張弁、前記室外熱交換器、前記第2膨張弁および前記第2室内熱交換器は、流路によってこの順に環状に接続されている、請求項1〜9のいずれか一項に記載の車両用空調装置。 - 前記ヒートポンプ回路は、冷媒を圧縮する圧縮機、および冷媒を膨張させる膨張機構、をさらに含み、
前記ヒートポンプ回路に流れる冷媒の流れ方向を、冷房運転時には前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器、前記膨張機構、前記第1室内熱交換器および前記第2室内熱交換器をこの順に通過して前記圧縮機に戻る第1方向に切り換え、暖房運転時には前記圧縮機から吐出された冷媒が前記第1室内熱交換器、前記膨張機構、前記室外熱交換器および前記第2室内熱交換器をこの順に通過して前記圧縮機に戻る第2方向に切り換える切換手段をさらに備える、請求項1〜9のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
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