JP2008273220A - Cooling device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍回路を備えた車両用冷房装置に関するものである。 The present invention relates to a cooling apparatus for a vehicle provided with a refrigeration circuit.
従来の車両用冷房装置について、車両のキャビンとの関係で示した図3を用いて説明する。図3において、冷凍回路1は冷媒を封入しており、その冷媒を圧縮するための圧縮機2と冷媒を膨張させる膨張機構即ち膨張弁3とにより、高圧側経路4と低圧側経路5とに分けられている。高圧側経路4には、凝縮器などの放熱器6が接続されている。放熱器6には放熱ファン7が対向している。低圧側経路5には、蒸発器8が接続されている。蒸発器8にはブロワファン9が対向している。蒸発器8と圧縮機2との間には気液分離器11が接続されている。
A conventional vehicle cooling device will be described with reference to FIG. 3 shown in relation to a vehicle cabin. In FIG. 3, the refrigeration circuit 1 encloses a refrigerant, and a high pressure side path 4 and a low
膨張弁3及び蒸発器8は車両のキャビン12に対応して配置されている。蒸発器8で冷却された冷却空気はブロワファン9によりキャビン12に供給され、キャビン12を循環する。かくして、キャビン12は冷房される。また、キャビン12の空気はベントダクト13を通して外部に排出される。
The
車両用冷房装置には、消費動力の低減、冷房能力の向上、それらの相乗作用による成績係数の向上が、環境負荷を低減する上で望まれる。 In order to reduce the environmental load, a vehicle cooling device is desired to reduce power consumption, improve cooling capacity, and improve the coefficient of performance by their synergistic action.
しかしながら、キャビンへの冷却空気の供給を可能にするには、キャビンの空気を外部に排出することが必要である。結果として、蒸発器で冷却された空気はキャビンを冷房した後に、キャビンからベントダクトを通して外部に捨てられることになる。キャビンから外部に捨てられる空気は一般に外気よりも低温であるため、図3の車両用冷房装置はエネルギーの無駄を引き起こしている。 However, in order to be able to supply cooling air to the cabin, it is necessary to discharge the cabin air to the outside. As a result, the air cooled by the evaporator is discarded outside from the cabin through the vent duct after cooling the cabin. Since the air thrown away from the cabin is generally at a lower temperature than the outside air, the vehicle air conditioner of FIG. 3 causes a waste of energy.
また、図3の車両用冷房装置は、放熱器を外気にさらして冷却するので、放熱器の能力が大きくても、高圧側経路の冷媒(以下、「高圧側冷媒」ということもある)を外気温度未満に冷却することはできない。特に、臨界点を超える二酸化炭素のようなものを冷媒として用いた場合には、膨張機構のエンタルピが外気温度に支配されるため、蒸発器の能力を大きくとることができない。 3 cools the radiator by exposing it to the outside air, so that the refrigerant in the high-pressure side path (hereinafter, also referred to as “high-pressure side refrigerant”) may be used even if the capacity of the radiator is large. It cannot be cooled below the outside temperature. In particular, when carbon dioxide such as carbon dioxide exceeding the critical point is used as the refrigerant, the enthalpy of the expansion mechanism is dominated by the outside air temperature, and thus the capacity of the evaporator cannot be increased.
それ故に本発明の課題は、環境負荷の低減を可能にした車両用冷房装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can reduce the environmental load.
本発明の他の課題は、エネルギーの無駄を低減した車両用冷房装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a vehicle cooling device that reduces waste of energy.
本発明のさらに他の課題は、冷房能力の向上した車両用冷房装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a vehicle cooling device with improved cooling capacity.
本発明のさらに他の課題は、冷凍回路の高圧側経路の冷媒の冷却にキャビン内の冷却空気を利用する車両用冷房装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a vehicle cooling device that uses cooling air in a cabin to cool a refrigerant in a high-pressure side path of a refrigeration circuit.
本発明の一態様によれば、冷凍回路を備えた車両用冷房装置において、前記冷凍回路の放熱器を有する高圧側経路に補助放熱器を設け、前記補助放熱器で前記高圧側経路の冷媒と車室内の冷却された空気とを熱交換させることを特徴とする車両用冷房装置が得られる。 According to one aspect of the present invention, in a vehicle cooling device including a refrigeration circuit, an auxiliary radiator is provided in a high-pressure side path having a radiator of the refrigeration circuit, and the auxiliary radiator is configured to A vehicular cooling device characterized by exchanging heat with the cooled air in the passenger compartment is obtained.
前記補助放熱器は、前記冷凍回路の膨張機構と前記放熱器との間に接続されていてもよい。 The auxiliary radiator may be connected between the expansion mechanism of the refrigeration circuit and the radiator.
前記補助放熱器は、前記冷凍回路の圧縮機と前記放熱器との間に接続されていてもよい。 The auxiliary radiator may be connected between the compressor of the refrigeration circuit and the radiator.
前記冷凍回路は、前記冷媒として、超臨界サイクルとならないものを用いてもよい。 In the refrigeration circuit, a refrigerant that does not become a supercritical cycle may be used as the refrigerant.
前記補助放熱器で熱交換された空気を前記放熱器の冷媒出口部分の近傍に導く案内手段を有してもよい。 You may have a guide means which guides the air heat-exchanged with the said auxiliary radiator to the vicinity of the refrigerant | coolant exit part of the said radiator.
前記案内手段は、前記放熱器の放熱を促進するための放熱ファンを有し、前記放熱ファンによる負圧を利用して空気を吸引して前記補助放熱器の空気流量を向上させる手段を有するものであってもよい。 The guide means has a heat radiating fan for accelerating the heat radiation of the radiator, and has means for sucking air using the negative pressure by the heat radiating fan to improve the air flow rate of the auxiliary radiator. It may be.
前記案内手段は、車両の走行風による負圧を利用して空気を吸引して補助放熱器の空気流量を向上させる手段を有するものであってもよい。 The guide means may include means for improving the air flow rate of the auxiliary radiator by sucking air using a negative pressure generated by the traveling wind of the vehicle.
本発明による車両用冷房装置は、外気による放熱器の冷却のみならず、キャビン内の冷却空気を利用して冷凍回路の高圧側冷媒をさらに冷却することにより、冷媒圧力を低下せしめて消費動力を低減させる。高圧側冷媒の圧力低下は体積効率の向上を伴い、消費動力の低減と冷媒循環量の向上即ち冷房能力の向上を同時に達成することができる。さらに、消費動力の低下と冷房能力の向上はどちらも成績係数の増大をもたらし、冷凍サイクルの効率を上げることができるため、車両の燃料消費低減にも寄与する。よって、環境負荷の低減を可能にした車両用冷房装置を提供することができる。 The vehicle cooling device according to the present invention not only cools the radiator by the outside air but also further cools the high-pressure side refrigerant of the refrigeration circuit using the cooling air in the cabin, thereby reducing the refrigerant pressure and reducing the power consumption. Reduce. The pressure drop of the high-pressure side refrigerant is accompanied by an improvement in volumetric efficiency, and a reduction in power consumption and an increase in refrigerant circulation amount, that is, an improvement in cooling capacity can be achieved simultaneously. Furthermore, both the reduction in power consumption and the improvement in cooling capacity both increase the coefficient of performance and increase the efficiency of the refrigeration cycle, thus contributing to a reduction in vehicle fuel consumption. Therefore, it is possible to provide a vehicular cooling device that can reduce the environmental load.
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る車両用冷房装置の概要について説明する。図1は車両用冷房装置を車両のキャビンとの関係で示した模式図である。 With reference to FIG. 1, the outline | summary of the cooling device for vehicles which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic diagram showing a vehicle cooling device in relation to a cabin of a vehicle.
図1において、冷凍回路21は冷媒を封入しており、その冷媒を圧縮するための圧縮機22と冷媒を膨張させる膨張機構即ち膨張弁23とにより、高圧側経路24と低圧側経路25とに分けられている。高圧側経路24には、凝縮器などの放熱器26とその下流側に補助放熱器30とが接続されている。放熱器26には放熱を促進するための放熱ファン27が対向している。低圧側経路25には、蒸発器28が接続されている。蒸発器28にはブロワファン29が対向している。蒸発器28と圧縮機22との間には気液分離器31が接続されている。
In FIG. 1, the
図1に加えて図2をも参照して、図1の車両用冷房装置の具体的な構造について説明する。図2は車両用冷房装置を車両との関係で示した構成説明図である。 With reference to FIG. 2 in addition to FIG. 1, a specific structure of the vehicle cooling device of FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a configuration explanatory view showing the vehicle cooling device in relation to the vehicle.
膨張弁23と蒸発器28とブロワファン29は、一体のクーリングユニットとして構成され、車両のキャビン32に対応して配設される。冷凍回路21の残りの部分は、車両のエンジンルーム34に配設される。なお、35及び36は、キャビン32に設置されたシートを示している。
The
補助放熱器40は、膨張弁23と放熱器26との間に接続された、冷媒を導くための冷媒側配管41と、冷媒側配管41の周囲を隙間を残して外側から覆った空気側配管42とを有している。即ち、補助放熱器40は二重管である。空気側配管42の一端即ち第1の端部42aは、キャビン32に連通したベントダクト33に接続されている。空気側配管42の他端即ち第2の端部42bは、エンジンルーム34において放熱器26の冷媒出口部分の近傍に開口している。
The
補助放熱器40を、押し出し材によるインナーフィン付き二重管を用いて作ることができる。また、冷媒側配管41をローフィンチューブにて作ることもできる。なお、空気側配管42は断熱ホースとすることが好ましい。
The
次に、上述した車両用冷房装置の動作について説明する。 Next, the operation of the above-described vehicle cooling device will be described.
冷凍回路21の圧縮機22を例えば車両エンジンにて駆動すると、圧縮機22から高圧側経路24に圧縮された高温の気化冷媒が吐出される。その気化冷媒は放熱器26から補助放熱器40の冷媒側配管41を経て放熱されて液化し、または二酸化炭素のように液化しない場合があっても、最適な成績係数を示すような温度まで冷却されて、膨張弁23に至る。液化冷媒は膨張弁23を経て蒸発器28に至って蒸発し、低温の気化冷媒となって吸熱する。したがって、蒸発器28の周辺の空気は冷却される。蒸発器28を出た気化冷媒は、気液分離器31にて液体と気体とに分離される。そして、気化冷媒のみが圧縮機22に吸入され、再び圧縮される。
When the
蒸発器28で冷却された冷却空気はブロワファン29によりキャビン32に供給され、キャビン32を循環する。かくして、キャビン32は冷房される。また、キャビン32の空気はベントダクト33に流入し、補助放熱器40の空気側配管42を通って放熱器26の冷媒出口部分の近傍に排出される。このとき補助放熱器40の空気側配管42を通過する空気は、キャビン32を冷房した後の空気であるため、一般的には外気よりも低温である。したがって、補助放熱器40の空気側配管42を通過する空気は、冷媒側配管41を通過する冷媒と効果的に熱交換される。
The cooling air cooled by the
ここで、空気側配管42は、補助放熱器40で熱交換された空気を放熱器26の冷媒出口部分の近傍に導く案内手段を構成している。キャビン32の室圧によりキャビン32の空気を空気側配管42に供給することを期待できるが、さらに、放熱ファン27による負圧を利用して空気を吸引して空気側配管42の空気流量を向上させることは好ましい。また、車両の走行風による負圧を利用して空気を吸引して空気側配管42の空気流量を向上させるように構成してもよい。
Here, the
冷媒としては、超臨界サイクルとなる二酸化炭素のようなものが望ましいが、超臨界とならないサイクルでも使用可能である。 A refrigerant such as carbon dioxide that becomes a supercritical cycle is desirable, but it can also be used in a cycle that does not become supercritical.
上述した車両用冷房装置では、キャビン32を冷房した空気をそのまま排出するのではなく、ベントダクト33から補助放熱器40に導き、放熱器26から流出した高圧側冷媒をさらに冷却している。したがって、膨張弁23の入口のエンタルピが小さくなり、蒸発器28の能力が向上すると共に、高圧側冷媒の圧力が低下する。よって、圧縮機22の消費動力を低減させることが可能である。
In the vehicle cooling device described above, the air that has cooled the
また、圧縮比が下がり体積効率の向上となるため、冷媒循環量が増加して冷房能力を向上させる。また圧縮比の低下は、吐出ガス温度を低減させて圧縮機の寿命と信頼性を向上させると共に、ブローバイガスを低減して圧縮機の消費動力の低減にも寄与する。 Further, since the compression ratio is lowered and the volume efficiency is improved, the amount of refrigerant circulation is increased and the cooling capacity is improved. Further, the reduction in the compression ratio reduces the discharge gas temperature and improves the life and reliability of the compressor, and also reduces the blow-by gas and contributes to the reduction of the power consumption of the compressor.
したがって、圧縮機動力の低減と冷房能力の向上とを同時にはかり、成績係数を向上させるので、車両に対する負荷を低減させることになり、環境負荷の低減を期待できる。 Therefore, since the compressor power and the cooling capacity are improved at the same time and the coefficient of performance is improved, the load on the vehicle is reduced, and the reduction of the environmental load can be expected.
本発明は、車両全般の冷房装置として適用できるが、特に、自動車用冷房装置として好適である。 The present invention can be applied as a cooling device for vehicles in general, and is particularly suitable as a cooling device for automobiles.
21 冷凍回路
22 圧縮機
23 膨張弁
24 高圧側経路
25 低圧側経路
26 放熱器
27 放熱ファン
28 蒸発器
29 ブロワファン
31 気液分離器
32 キャビン
33 ベントダクト
34 エンジンルーム
35、36 シート
40 補助放熱器
41 冷媒側配管
42 空気側配管
DESCRIPTION OF
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