JP2008273220A - 車両用冷房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】冷凍回路２１を備えた車両用冷房装置において、冷凍回路の放熱器２６を有する高圧側経路２４に補助放熱器４０を設ける。補助放熱器で高圧側経路の冷媒とキャビン３２の冷却された空気とを熱交換させる。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。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。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、上述した車両用冷房装置の動作について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施の形態に係る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。 図１の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。 従来の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。

符号の説明

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

Claims (7)

1. 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。
2. 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る、請求項１に記載の車両用冷房装置。
3. 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る、請求項１に記載の車両用冷房装置。
4. 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いる、請求項１から３のいずれかに記載の車両用冷房装置。
5. 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する、請求項１から４のいずれかに記載の車両用冷房装置。
6. 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る、請求項５に記載の車両用冷房装置。
7. 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る、請求項５に記載の車両用冷房装置。

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