WO2012132402A1 - 車載用空調装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an in-vehicle air conditioner mounted on a vehicle such as an electric vehicle.
- the inside air is taken into the duct from the inside air intake, and the outside air passes through the inside / outside air heat exchanger and is ducted from the outside air intake. It is taken in.
- Part of the mixture of outside air and inside air taken into the duct passes through the cooling heat exchanger in the duct and is then cooled, and then passes through the heating heat exchanger in the duct.
- the temperature is raised and blown into the passenger compartment.
- a part of the air-fuel mixture is discharged from the air-fuel mixture outlet through the air-fuel mixture discharge port after heat exchange with the outside air is performed by the internal and external air heat exchanger.
- Patent Document 1 has a problem in that a sufficient amount of heat exchange cannot be obtained because the mixture of the inside air taken in from the inside air intake and the outside air taken in from the outside air intake is subjected to heat exchange. .
- the amount of outside air taken in increases, so the amount of outside air contained in the mixture increases, so the amount of heat exchange further decreases. If air conditioning is performed using only the outside air, only the amount of heat exchange decreases. However, there is a problem that it does not function as air conditioning.
- the object of the present invention is to sufficiently reduce the temperature difference between the outside air taken in from the outside air intake and the inside air taken in from the inside air intake, and increase the amount of heat exchange between the inside air and the outside air in the heat exchanger.
- An object of the present invention is to provide an in-vehicle air conditioner that can reduce the power consumption of the air conditioner.
- the in-vehicle air conditioner of the present invention is introduced from the outside air inlet for introducing outside air from the outside of the vehicle interior, the inside air inlet for introducing inside air from the vehicle interior, the inside air introduced from the inside air inlet and the outside air inlet.
- a heat exchanger that exchanges heat with the outside air
- a blower fan that blows the outside air heat-exchanged by the heat exchanger or the outside air introduced from the outside air inlet, or the inside air introduced from the inside air inlet
- An evaporator that cools the outside air or the inside air blown by the blower fan, and a condenser that heats the outside air or the inside air cooled by the evaporator and sends it to the vehicle interior, the blower fan, the evaporator, and the condenser
- a second flow path through which the inside air flows in the order outside the passenger compartment, and the heat exchanger is configured by the outside air introduced from the outside air intake by the suction force of the blower fan and the air feeding force of the blower fan.
- a configuration is adopted in which the inside air that has been subjected to heat exchange is discharged to the outside of the passenger compartment using a hose.
- the power consumption of the air conditioner can be reduced.
- FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle air conditioner 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
- This on-vehicle air conditioner 100 is a so-called heat pump type vehicle air conditioner that collects heat from the outside air and heats the interior of the vehicle.
- the sensible heat exchanger 101 (corresponding to a heat exchanger) takes in the outside air A from the outside of the passenger compartment through the outside air inlet 112 and takes in the inside air B in the passenger compartment.
- the sensible heat exchanger 101 exchanges heat between the taken-out outside air and the inside air to bring the outside air closer to the temperature in the vehicle interior.
- the sensible heat exchanger 101 supplies the outside air C after heat exchange to the blower fan 102 and discharges the inside air D after heat exchange to the outside of the passenger compartment.
- the blower fan 102 takes the outside air C after heat exchange is performed in the sensible heat exchanger 101 into the air conditioning duct 113. Further, the blower fan 102 takes the inside air B in the passenger compartment into the air conditioning duct 113.
- the outside air C may be a mixture of air that has passed through the sensible heat exchanger 101 and air that has been bypassed without passing through the sensible heat exchanger 101.
- the evaporator 103 cools the air F by exchanging heat between the air F taken into the air conditioning duct 113 by the blower fan 102 and the refrigerant. Then, the air F cooled by the evaporator 103 is supplied to the capacitor 104.
- the outside air inlet 112 is opened by the door 111 and the flow path from the inside air inlet 116 to the blower fan 102 is closed by the mix door 117, only the outside air is cooled by the evaporator 103. .
- the condenser 104 raises the temperature of the air G by exchanging heat between the air G cooled by the evaporator 103 and the refrigerant.
- the air H heated by the condenser 104 is introduced into the passenger compartment.
- the air H introduced into the vehicle interior from the condenser 104 becomes the inside air B, the flow rate of which is adjusted by the mix door 117, and is taken into at least one of the air conditioning duct 113 or the sensible heat exchanger 101.
- the condenser 104 is provided with a mix door 114. By adjusting the opening degree of the mix door 114, a part of the air G cooled by the evaporator 103 is introduced into the vehicle interior without passing through the condenser 104. Is done.
- One end of the discharge hose 105 is connected to the inside air discharge port of the sensible heat exchanger 101, and the other protrudes from the opening 115 provided in the in-vehicle air conditioner 100 to the outside of the passenger compartment. Thereby, the discharge hose 105 discharges the inside air heat-exchanged by the sensible heat exchanger 101 to the outside of the passenger compartment.
- a door 111 is provided at the outside air inlet 112.
- the door 111 is opened and the outside air inlet 112 is opened to the outside, so that the outside air A can be taken in from the outside air inlet 112.
- the door 111 is closed and the outside air A cannot be taken in from the outside air inlet 112.
- the outside air introduction operation refers to a state in which the interior of the vehicle is mixed with outside air or the inside air, or a state in which the vehicle interior is cooled and heated using only the outside air.
- the inside air circulation operation the interior of the vehicle is cooled only by using the inside air. The state to do.
- a mix door 117 is provided at the inside air inlet 116. By adjusting the opening degree of the mix door 117, the degree of mixing of the outside air and the inside air during the outside air introduction operation can be adjusted.
- the mix door 117 is in a closed state (indicated by a solid line in FIG. 1) during the inside air circulation operation, and all the inside air B is supplied to the air conditioning duct 113 during the inside air circulation operation.
- the in-vehicle air conditioner 100 having the above-described configuration is formed with a blower fan 102, an evaporator 103, a condenser 104, and a first flow path through which air flows in the order of the passenger compartment, and an internal air intake port 117, a heat exchanger 101.
- a second flow path through which air flows in the order outside the passenger compartment is formed.
- the temperature difference between the outside air A and the inside air B is sufficiently large. Since the heat exchange amount between the outside air A and the inside air B can be increased, the heat load of the air conditioner can be reduced and the power consumption can be reduced.
- FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an in-vehicle air conditioner 200 according to Embodiment 2 of the present invention.
- the inside air D heat-exchanged with the outside air by the sensible heat exchanger 101 is discharged outside the vehicle compartment with a simple structure.
- FIG. 2 has a discharge hose 201 instead of the discharge hose 105, compared to the vehicle air conditioner 100 according to Embodiment 1 shown in FIG.
- FIG. 2 parts having the same configuration as in FIG.
- the discharge hose 201 is connected to the inside air discharge port of the sensible heat exchanger 101, and the other side is connected to the drain hose 202. Thereby, the discharge hose 201 discharges the inside air heat-exchanged by the sensible heat exchanger 101 to the outside of the passenger compartment through the drain hose 202.
- the drain hose 202 is provided mainly for collecting moisture that is generated when heat is exchanged between the inside air and the refrigerant in the evaporator 103 and discharging it outside the passenger compartment.
- One end of the drain hose 202 is connected to a drain water discharge port 203 formed in the lower part of the air conditioning duct 113, and the other protrudes from the opening 115 provided in the lower part of the in-vehicle air conditioner 200 to the outside of the passenger compartment.
- the drain hose 202 discharges the drain water discharged from the discharge port 203 and the inside air discharged from the discharge hose 201 to the outside of the passenger compartment.
- the inside air is discharged from the sensible heat exchanger using the drain hose for discharging the drain water to the outside of the passenger compartment. Therefore, it is not necessary to provide a discharge port for discharging the inside air to the outside of the passenger compartment, and the air conditioner can be made a simple structure.
- the sensible heat exchanger 101 is provided.
- the present invention is not limited to this, and a total heat exchanger may be used instead of the sensible heat exchanger 101. Is possible.
- the use of a sensible heat exchanger is advantageous in terms of preventing window fogging in the passenger compartment. This is because, unlike the total heat exchanger, the sensible heat exchanger exchanges only the amount of heat and does not exchange latent heat (water vapor).
- the on-vehicle air conditioner according to the present invention is suitable for mounting on a vehicle such as an electric vehicle.
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Abstract
空調装置の熱負荷を低減させることができ、消費電力を低減することができる車載用空調装置。この車載用空調装置では、外気取入口(112)、ブロワファン(102)、エバポレータ(103)、コンデンサ(104)、および車室内の順で空気が流れる第一の流路と、内気取入口(116)、顕熱交換器(101)、および車室外の順で空気が流れる第二の流路と、が形成される。顕熱交換器(101)は、ブロワファン(102)の吸引力により外気取入口(112)から導入された外気と、ブロワファン(102)の送気力により第一の流路および車室内を通過して第二の流路に導入される内気とを熱交換するとともに、エバポレータ(103)により外気を冷却した際に生じるドレン水を車室外に排出するドレンホース(201)を用いて、熱交換を行った内気を車室外へ排出する。
Description
本発明は、例えば電気自動車等の車両に搭載される車載用空調装置に関する。
従来、車室外から取り入れた外気と車室内の内気との間で熱交換を行い、外気を車室内の温度及び湿度に近い状態にしてダクト内に取り込むことにより、車室内の温度調整にかかる熱負荷を低減する車載用空調装置が知られている(例えば、特許文献1)。
具体的には、特許文献1の車載用空調装置では、ファンが駆動することにより、内気取入口から内気がダクト内に取り込まれるとともに、外気取入口から外気が内外気熱交換器を通ってダクト内に取り込まれる。このダクト内に取り込まれた外気と内気との混合気のうちの一部は、ダクト内の冷却用熱交換器を通過して冷却された後に、ダクト内の加熱用熱交換器を通過して昇温されて車室内に送風される。また、混合気のうちの一部は、内外気熱交換器により外気との熱交換を行った後に、混合気排出口から車室外に排出される。
しかしながら、特許文献1では、内気取入口から取り込まれる内気と外気取入口から取り込まれる外気との混合気と、外気とを熱交換させるため、熱交換量を十分にとることができないという問題がある。また、外気の取り込み量を増やすほど、混合気に含まれる外気の量が増えるので、さらに熱交換量は減少し、取り込んだ外気のみで空調を行う場合には、熱交換量が減少するだけでなく、空調として機能しなくなってしまうという問題がある。
本発明の目的は、外気取入口から取り込まれる外気と内気取入口から取り込まれる内気との温度差を十分に小さくし、熱交換器における内気と外気との間の熱交換量を増加させることで、空調装置の消費電力を低減させることができる車載用空調装置を提供することである。
本発明の車載用空調装置は、車室外から外気を導入する外気取入口と、車室内から内気を導入する内気取入口と、前記内気取入口から導入された内気と前記外気取入口から導入された外気とで熱交換をする熱交換器と、前記熱交換器により熱交換した外気若しくは前記外気取入口から導入された外気、または前記内気取入口から導入された内気を送風するブロワファンと、前記ブロワファンにより送風された外気または内気を冷却するエバポレータと、前記エバポレータにより冷却された外気または内気を加熱して車室内に向けて送るコンデンサと、を備え、前記ブロワファン、前記エバポレータ、前記コンデンサ、及び車室内の順で外気または内気が流れる第一の流路と、前記第一の流路と分離され、前記内気取入口、前記熱交換器、及び車室外の順で内気が流れる第二の流路と、が形成され、前記熱交換器は、前記ブロワファンの吸引力により前記外気取入口から導入された外気と、前記ブロワファンの送気力により前記第一の流路および車室内を通過して前記第二の流路に導入される内気とを熱交換するとともに、前記エバポレータにより外気を冷却した際に生じるドレン水を車室外に排出するドレンホースを用いて、熱交換を行った内気を車室外へ排出する構成を採る。
外気取入口から取り込まれる外気と内気取入口から取り込まれる内気との温度差を十分に小さくし、熱交換器における内気と外気との間の熱交換量を増加させることで、空調装置の消費電力を低減させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る車載用空調装置100の構成を示す図である。この車載用空調装置100は、外気の熱を回収して車室内の暖房を行う、いわゆるヒートポンプ式の車両用空調装置である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る車載用空調装置100の構成を示す図である。この車載用空調装置100は、外気の熱を回収して車室内の暖房を行う、いわゆるヒートポンプ式の車両用空調装置である。
顕熱交換器101(熱交換器に相当する)は、外気取入口112より車室外からの外気Aを取り入れるとともに、車室内の内気Bを取り入れる。顕熱交換器101は、取り入れた外気と内気との間で熱交換することにより、外気を車室内の温度に近づける。顕熱交換器101は、熱交換をした後の外気Cをブロアファン102に供給するとともに、熱交換した後の内気Dを車室外に排出する。
ブロアファン102は、顕熱交換器101にて熱交換された後の外気Cを空調ダクト113に取り入れる。また、ブロアファン102は、車室内の内気Bを空調ダクト113に取り入れる。ここで、外気Cは、顕熱交喚器101を通過した空気と顕熱交喚器101を通らずにバイパスした空気の混合気であってもよい。
エバポレータ103は、ブロワファン102により空調ダクト113に取り入れられた空気Fと冷媒との間で熱交換することにより、空気Fを冷却する。そして、エバポレータ103により冷却された空気Fは、コンデンサ104に供給される。ここで、ドア111により外気取入口112が開いており、かつミックスドア117により内気取入口116からブロワファン102への流路が閉じられている場合には、エバポレータ103により外気のみが冷却される。一方、ドア111により外気取入口112が閉じられており、かつミックスドア117により内気取入口116からブロワファン102への流路が開いている場合には、エバポレータ103により内気のみが冷却される。
コンデンサ104は、エバポレータ103にて冷却された空気Gと冷媒との間で熱交換を行うことにより、空気Gを昇温する。また、コンデンサ104により昇温された空気Hは、車室内に導入される。コンデンサ104より車室内に導入された空気Hは、内気Bとなりミックスドア117により流量を調整され、空調ダクト113または顕熱交換器101の少なくとも1つに取り入れられる。なお、コンデンサ104にはミックスドア114が設けられており、ミックスドア114の開度を調整することにより、エバポレータ103により冷却された空気Gの一部は、コンデンサ104を介さずに車室内に導入される。
排出用ホース105は、一方が顕熱交換器101の内気の排出口と接続し、他方が車載用空調装置100に設けた開口115から車室外に突出する。これにより、排出用ホース105は、顕熱交換器101により熱交換された内気を車室外に排出する。
外気取入口112には、ドア111が設けられている。外気導入運転時には、ドア111が開いて、外気取入口112は外部に開放されており、外気取入口112より外気Aを取り入れることができる。内気循環運転時には、ドア111が閉じて、外気取入口112より外気Aを取り入れられない状態になる。ここで、外気導入運転とは、外気と内気とを混合した混合気、あるいは外気のみを用いて車室内を冷暖房する状態をいい、内気循環運転時とは、内気のみを用いて車室内を冷暖房する状態をいう。
内気取入口116には、ミックスドア117が設けられている。ミックスドア117の開度を調整する事で、外気導入運転時の外気と内気の混合度合いを調整することができる。なお、ミックスドア117は、内気循環運転時において閉じた状態(図1において実線の状態)になっており、内気Bは、内気循環運転時には全て空調ダクト113に供給される。
上記の構成を有する車載用空調装置100には、ブロワファン102、エバポレータ103、コンデンサ104、および車室内の順で空気が流れる第一の流路が形成され、内気取入口117、熱交換器101、車室外の順で空気が流れる第二の流路が形成されている。
このように、本実施の形態では、内気Bと混合していない状態の外気Aと、内気Bを顕熱交換器101により熱交換させているので、外気Aと内気Bとの温度差を十分に取ることができ、外気Aと内気Bとの間の熱交換量を増加させることができるので、空調装置の熱負荷を低減させることができるとともに、消費電力を低減することができる。
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2に係る車載用空調装置200の構成を示す図である。実施の形態2は、顕熱交換器101により外気と熱交換された内気Dを、簡易な構造により、車室外に排出するものである。
図2は、本発明の実施の形態2に係る車載用空調装置200の構成を示す図である。実施の形態2は、顕熱交換器101により外気と熱交換された内気Dを、簡易な構造により、車室外に排出するものである。
図2に示す車載用空調装置200は、図1に示す実施の形態1に係る車載用空調装置100に対して、排出用ホース105の代わりに排出用ホース201を有する。なお、図2において、図1と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
排出用ホース201は、一方が顕熱交換器101の内気の排出口と接続し、他方がドレンホース202と接続する。これにより、排出用ホース201は、顕熱交換器101により熱交換された内気を、ドレンホース202を経て、車室外へと排出する。ドレンホース202は、主として、エバポレータ103において内気と冷媒との熱交換を行う際に生ずる水分を回収し車室外に排出するために設けられている。
ドレンホース202の一方は、空調ダクト113の下部に形成されたドレン水の排出口203と接続し、他方は、車載用空調装置200の下部に設けた開口115から車室外に突出する。これにより、ドレンホース202は、排出口203から排出されたドレン水と、排出用ホース201から排出された内気とを車室外に排出する。
このように、本実施の形態によれば、上記の実施の形態1の効果に加えて、ドレン水を車室外に排出するためのドレンホースを利用して、顕熱交換器より内気を排出するので、内気を車室外に排出するための排出口を設ける必要がなく、空調装置を簡易な構造にすることができる。
なお、上記の実施の形態1及び実施の形態2において、顕熱交換器101を設けたが、本発明はこれに限らず、顕熱交換器101に代えて、全熱交換器を用いることも可能である。ただし、顕熱交換器を用いる方が、車室内の窓曇りを防止する観点で有利である。顕熱交換器は全熱交換器と異なり、熱量だけを交換し、潜熱(水蒸気)の交換は行なわないからである。
2011年3月29日出願の特願2011-72038の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明にかかる車載用空調装置は、例えば電気自動車等の車両に搭載するのに好適である。
100 車載用空調装置
101 顕熱交換器
102 ブロアファン
103 エバポレータ
104 コンデンサ
105 排出用ホース
111、114、117 ミックスドア
112 外気取入口
113 空調ダクト
115 開口
116 内気取入口
101 顕熱交換器
102 ブロアファン
103 エバポレータ
104 コンデンサ
105 排出用ホース
111、114、117 ミックスドア
112 外気取入口
113 空調ダクト
115 開口
116 内気取入口
Claims (3)
- 車室外から外気を導入する外気取入口と、
車室内から内気を導入する内気取入口と、
前記内気取入口から導入された内気と前記外気取入口から導入された外気とで熱交換をする熱交換器と、
前記熱交換器により熱交換した外気若しくは前記外気取入口から導入された外気、または前記内気取入口から導入された内気を送風するブロワファンと、
前記ブロワファンにより送風された外気または内気を冷却するエバポレータと、
前記エバポレータにより冷却された外気または内気を加熱して車室内に向けて送るコンデンサと、
を備え、
前記ブロワファン、前記エバポレータ、前記コンデンサ、及び車室内の順で外気または内気が流れる第一の流路と、
前記第一の流路と分離され、前記内気取入口、前記熱交換器、及び車室外の順で内気が流れる第二の流路と、
が形成され、
前記熱交換器は、
前記ブロワファンの吸引力により前記外気取入口から導入された外気と、前記ブロワファンの送気力により前記第一の流路および車室内を通過して前記第二の流路に導入される内気とを熱交換するとともに、前記エバポレータにより外気を冷却した際に生じるドレン水を車室外に排出するドレンホースを用いて、熱交換を行った内気を車室外へ排出する
車載用空調装置。 - 前記熱交換器は、顕熱交換器である請求項1記載の車載用空調装置。
- 請求項1記載の車載用空調装置を具備する車両。
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