JP2018177096A - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner.
従来、車両用の暖房装置としては、高温になったエンジン冷却液の熱を利用して車室内を暖房する温水式ヒータがある。また、従来の車両用の冷房装置としては、ヒートポンプを利用して車室内へ送られる空気を冷却するヒートポンプ式の冷房装置がある。 Conventionally, as a heating device for vehicles, there is a hot water type heater which heats a vehicle interior using heat of engine coolant which became high temperature. Further, as a conventional cooling device for a vehicle, there is a heat pump type cooling device which cools air sent to a vehicle compartment using a heat pump.
特許文献1には、ヒートポンプを利用して、温水式ヒータの冷却液を加熱する構成を付加することで、エンジン冷却液の熱を利用するだけの温水式ヒータより、暖房性能を向上することのできる車両用の空調装置が開示されている。特許文献1の車両用の空調装置では、エンジン冷却部、ヒートポンプサイクルのコンデンサ、ヒーターコア、ヒートポンプサイクルのエバポレータの順に冷却液が流れるように冷却液通路が構成されている。
In
しかしながら、特許文献1の冷却液通路では、コンデンサとエバポレータがヒーターコアを介して接続されている。そのため、コンデンサとエバポレータを車体の前方に配置する場合、エンジンルーム内において配管の取り回しが煩雑となり、レイアウト性に問題が生じる。
However, in the coolant passage of
本発明の目的は、配管の取り回しの煩雑さを解消でき、レイアウト性の向上を実現できる車両用空調装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can eliminate the complexity of the arrangement of piping and can improve the layout performance.
本発明に係る車両用空調装置は、膨張弁を通って減圧された低温低圧の冷媒と車両の発熱部品の冷却部から送出された熱輸送用の冷却液との間で熱交換させて冷媒を気化させる第1水冷媒熱交換器と、前記第1水冷媒熱交換器を通過した後にコンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒と前記第1水冷媒熱交換器から送出された冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる第2水冷媒熱交換器と、前記冷却液を、前記第1水冷媒熱交換器、前記第2水冷媒熱交換器、車室内への送風を加熱するヒーターコア、前記車両の発熱部品の冷却部の順に循環的に流す冷却液通路と、を具備する構成を採る。 The vehicle air conditioner according to the present invention exchanges heat between the low-temperature low-pressure refrigerant that has been depressurized through the expansion valve and the coolant for heat transport delivered from the cooling unit of the heat-generating component of the vehicle. Between the first water refrigerant heat exchanger to be vaporized, the high temperature / high pressure refrigerant compressed by the compressor after passing through the first water refrigerant heat exchanger, and the cooling fluid delivered from the first water refrigerant heat exchanger And a second water-refrigerant heat exchanger that condenses the refrigerant by heat exchange, and a heater that heats the air flowing into the vehicle compartment, the first water-refrigerant heat exchanger, the second water-refrigerant heat exchanger, and the coolant. A core and a cooling fluid passage which circulates in order of the cooling part of the heat generating component of the vehicle are provided.
本発明によれば、配管の取り回しの煩雑さを解消でき、レイアウト性の向上を実現できる車両用空調装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the complexity of management of piping can be eliminated and the vehicle air conditioner which can implement | achieve the improvement of a layout property can be provided.
<車両用空調装置の構成>
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置1の構成について、図1を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Configuration of air conditioner for vehicle>
The configuration of the
車両用空調装置1は、発熱部品としてのエンジン(内燃機関の一例。図示略)を有する車両に搭載されて、車室内の暖房および冷房を含む空気調整を行う装置である。
The
車両用空調装置1は、第1水冷媒熱交換器11、第2水冷媒熱交換器12、開閉弁13、開閉弁14、逆止弁15、膨張弁36、膨張弁37、コンプレッサ38、室外コンデンサ39、エンジン冷却部(発熱部品の冷却部の一例)40、ヒーターコア44、エバポレータ48、および、これらの間を結ぶ冷却液通路20および冷媒通路50等を具備する。
The
なお、車両用空調装置1は、第1水冷媒熱交換器11、第2水冷媒熱交換器12、開閉弁13、開閉弁14、膨張弁36、コンプレッサ38、室外コンデンサ39、および、これらの間を結ぶ冷却液通路20および冷媒通路50から成る構成としてもよい。換言すれば、車両用空調装置1は、図1に示した構成要素のうち、逆止弁15、膨張弁37、エンジン冷却部40、エバポレータ48を省いた構成であってもよい。
The
開閉弁13および開閉弁14は、冷媒通路を切り換える切換手段の一例に相当する。
The on-off
ヒーターコア44と、エバポレータ48とは、HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning)70の吸気通路内に配置される。HVAC70には、吸気を流すファンF1が設けられている。
The
コンプレッサ38は、エンジンの動力により駆動して、吸入した低圧の冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。低圧の冷媒は、第1水冷媒熱交換器11またはエバポレータ48から、冷媒通路50を介してコンプレッサ38へ吸入される。圧縮された冷媒は、第2水冷媒熱交換器12または室外コンデンサ39へ送られる。
The
エンジン冷却部40は、エンジンの周囲に冷却液を流すウォータジャケット(図示略)と、ウォータジャケットに冷却液を流すポンプ(図示略)とを具備し、ウォータジャケットに流れる冷却液へエンジンから熱を放出させる。ポンプは、例えば、エンジンの動力により回転する。エンジン冷却部40には、エンジンの排熱の量が多くなった場合に、熱を外気に放出するラジエータが備わっていてもよい。
The
冷却液は、例えばLLC(Long Life Coolant)などの不凍液であり、熱を輸送するための液体である。 The coolant is, for example, an antifreeze liquid such as LLC (Long Life Coolant), and is a liquid for transporting heat.
冷却液を移送する構成は、エンジン冷却部40のポンプのみとすることもできる。これにより、装置のコストの低減および装置の設置スペースの縮小を図ることができる。冷却液の移送能力を高めるために、冷却液通路20の他の箇所にポンプを追加してもよい。
The configuration for transferring the coolant may be only the pump of the
ヒーターコア44は、冷却液と空気との間で熱交換を行う機器であり、車室内へ空気を供給するHVAC70の吸気通路内に配置される。ヒーターコア44には、加熱された冷却液が供給され、暖房モード(詳細は後述)のときに、車室内へ送られる吸気(車室内への送風)に熱を放出する。ヒーターコア44は、ドア44aの開度により通過する空気の量を調整可能になっている。ドア44aは、電気的な制御で開閉可能である。ドア44aは、ミックスドアとも呼ばれる。
The
エバポレータ48は、低温低圧の冷媒と、空気との間で熱交換を行う機器であり、HVAC70の吸気通路内に配置される。エバポレータ48には、冷房モード時または除湿モード時に低温低圧の冷媒が流され、車室内へ供給される吸気を冷却する。
The
膨張弁37は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、エバポレータ48に吐出する。膨張弁37は、エバポレータ48に近接して配置されている。膨張弁37は、エバポレータ48の冷媒送出口の冷媒温度に基づき、自動的に冷媒流量を調整する温度式膨張弁(TXV:Thermal Expansion Valve)であってもよい。
The
室外コンデンサ39は、冷媒を流す通路と、空気を流す通路とを有し、例えばエンジンルーム内の車両の先頭付近に配置されて、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ39には、冷房モード(詳細は後述)および除湿モードのときに、高温高圧の冷媒が流されて、冷媒から外気へ熱を排出させる。室外コンデンサ39には、例えば、ファンにより外気が吹き付けられる。室外コンデンサ39の冷媒の送出側にはリキッドタンク39aを設けてもよい。
The
第1水冷媒熱交換器11は、低温低圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。第1水冷媒熱交換器11には、所定の運転モードのときに、膨張弁36から低温低圧の冷媒が吐出されて、冷却液から低温低圧冷媒へ熱を移動させる。これにより、第1水冷媒熱交換器11は低温低圧の冷媒を気化させる。
The first water
第1水冷媒熱交換器11の冷却液の導入口は、冷却液通路20を介してエンジン冷却部40に連通している。また、第1水冷媒熱交換器11の冷却液の送出口は、冷却液通路20を介して第2水冷媒熱交換器12に連通している。すなわち、第1水冷媒熱交換器11と第2水冷媒熱交換器は、直列に接続されている。
The inlet of the coolant of the first water
第1水冷媒熱交換器11の冷媒の導入口は、冷媒通路50を介して膨張弁36に連通している。また、第1水冷媒熱交換器11の冷媒の送出口は、コンプレッサ38の吸入口へ合流する冷媒通路50に連通している。
The inlet of the refrigerant of the first water
第2水冷媒熱交換器12は、高温高圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。第2水冷媒熱交換器12には、所定の運転モードのときに、コンプレッサ38から高温高圧の冷媒が送られて、高温高圧冷媒から冷却液へ熱を放出させる。冷却液の温度が低いとき、第2水冷媒熱交換器12は、高温高圧の冷媒を凝縮させる。
The second water
第2水冷媒熱交換器12の冷却液の導入口は、冷却液通路20を介して第1水冷媒熱交換器11に連通している。第2水冷媒熱交換器12の冷却液の送出口は、冷却液通路20を介してヒーターコア44に連通している。
The inlet of the coolant of the second water
第2水冷媒熱交換器12の冷媒の導入口は、冷媒通路50を介して開閉弁14へ連通している。第2水冷媒熱交換器12の冷媒の送出口は、冷媒通路50を介して膨張弁36に連通している。
The inlet of the refrigerant of the second water
膨張弁36は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、第1水冷媒熱交換器11に吐出する。膨張弁36は、第1水冷媒熱交換器11に近接して配置されている。膨張弁36は、第1水冷媒熱交換器11の冷媒送出口の冷媒温度に基づき、自動的に冷媒流量を調整する温度式膨張弁(TXV:Thermal Expansion Valve)であってもよい。
The expansion valve 36 expands the high-pressure refrigerant to a low temperature and low pressure, and discharges it to the first water
逆止弁15は、室外コンデンサ39およびエバポレータ48に冷媒が流されない運転モードのときに、第1水冷媒熱交換器11から送出された冷媒がエバポレータ48へ流入することを防ぐ弁である。
The
逆止弁15は、冷媒通路50の合流点cと、エバポレータ48との間に設けられている。合流点cは、コンプレッサ38の冷媒導入通路と、第1水冷媒熱交換器11の冷媒導出通路と、エバポレータ48の冷媒導出通路とが交わる位置である。
The
開閉弁13は、例えば電気的な制御により、冷媒通路50の開閉を切り換える弁である。開閉弁13は、例えば電磁弁である。
The on-off
開閉弁14は、例えば電気的な制御により、冷媒通路50の開閉を切り換える弁である。開閉弁14は、例えば電磁弁である。
The on-off
冷媒通路50は、コンプレッサ38、第2水冷媒熱交換器12、膨張弁36、第1水冷媒熱交換器11の順に循環的に冷媒を流す第1冷媒通路を有している。開閉弁13が閉状態に制御され、かつ、開閉弁14が開状態に制御されることで、第1冷媒通路に冷媒が流れる。このとき、後述の第2冷媒通路には冷媒が流れない。
The
また、冷媒通路50は、コンプレッサ38、室外コンデンサ39、膨張弁37、エバポレータ48の順に循環的に冷媒を流す第2冷媒通路を有している。開閉弁13は第2冷媒通路の途中に設けられ、開閉弁14は第1冷媒通路の途中に設けられる。開閉弁13が開状態に制御され、かつ、開閉弁14が閉状態に制御されることで、第2冷媒通路路に冷媒が流れる。このとき、上述した第1冷媒通路には冷媒が流れない。
In addition, the
なお、開閉弁13と開閉弁14とは、1つの三方弁に代替させることが可能である。三方弁は、冷媒を導入する一つの導入口と、冷媒を送出する二つの送出口とを有している。冷媒の送出口は、電気的な制御により、二つの送出口のいずれかに切り換えることができる。開閉弁13と開閉弁14とを三方弁に代替させる場合、三方弁の冷媒の導入口をコンプレッサ38側に、三方弁の二つの送出口の一方を第2水冷媒熱交換器12側に、送出口の他方を室外コンデンサ39側に接続すればよい。
The on-off
冷却液通路20は、第1水冷媒熱交換器11、第2水冷媒熱交換器12、ヒーターコア44、エンジン冷却部40の順に冷却液を循環的に流す通路である。図1において、冷却液通路20の近傍に図示した各矢印は、冷却液の流れを示している。
The
<車両用空調装置の動作>
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置1の動作について、図1を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<Operation of Vehicle Air Conditioner>
The operation of the
車両用空調装置1では、暖房モード、温調モード、および、冷房モードなど、いくつかの動作モードが切り換えられて動作する。暖房モードは、車室内を暖房するモードである。冷房モードは、車室内を冷房するモードである。また、低温冷媒による空気の冷却および除湿と高温の冷却液による空気の加熱とを適宜合わせて空気の温度および湿度の調整を行う温調モードも選択できる。以下では、暖房モードおよび冷房モードを代表例として説明する。
In the
[暖房モード]
暖房モードでは、開閉弁13が閉状態、開閉弁14が開状態に切り換えられる。また、ヒーターコア44のドア44aは開かれる(例えば全開)。さらに、コンプレッサ38が作動する。
[Heating mode]
In the heating mode, the on-off
コンプレッサ38が作動することで、冷媒は、第2水冷媒熱交換器12、膨張弁36、第1水冷媒熱交換器11、コンプレッサ38の順に循環的に流れる。具体的には、コンプレッサ38により圧縮された高温高圧の冷媒は、第2水冷媒熱交換器12にて冷却液へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、膨張弁36により膨張されて低温低圧の冷媒となり、第1水冷媒熱交換器11に送られる。低温低圧の冷媒は、第1水冷媒熱交換器11にて冷却液から熱を吸収して気化する。気化した低圧の冷媒は、コンプレッサ38に吸引されて圧縮される。
By operating the
冷却液は、エンジン冷却部40から冷却液通路20に送出され、第1水冷媒熱交換器11、第2水冷媒熱交換器12、ヒーターコア44、エンジン冷却部40の順に循環的に流れる。ヒーターコア44では、第2水冷媒熱交換器11にて加熱された冷却液と空気との間で熱交換を行い、車室内へ送られる吸気(車室内への送風)に熱を放出する。
The coolant is delivered from the
このような動作により、車室内の十分な暖房を行うことができる。 By such an operation, sufficient heating of the vehicle interior can be performed.
[冷房モード]
冷房モードでは、開閉弁13が開状態、開閉弁14が閉状態に切り換えられる。また、ヒーターコア44のドア44aは、全閉される。さらに、コンプレッサ38が作動する。
[Cooling mode]
In the cooling mode, the on-off
コンプレッサ38が作動することで、冷媒は、室外コンデンサ39、膨張弁37、エバポレータ48、コンプレッサ38の順に循環的に流れる。具体的には、コンプレッサ38により圧縮された高温高圧の冷媒は、室外コンデンサ39で空気に放熱を行うことで凝縮する。凝縮された冷媒は、続いて、膨張弁37により膨張されて低温低圧の冷媒となり、エバポレータ48に送られる。エバポレータ48では、低温低圧の冷媒と車室内への送風との間で熱交換が行われ、車室内への送風は冷却され、低圧の冷媒は気化される。気化した低圧の冷媒は、コンプレッサ38に吸引されて圧縮される。
By operating the
このような動作により、車室内の十分な冷房を行うことができる。 By such an operation, sufficient cooling of the vehicle interior can be performed.
本実施の形態では、車両用空調装置1において、冷却液をエンジン冷却部40から冷却液通路20に送出され、第1水冷媒熱交換器11、第2水冷媒熱交換器12、ヒーターコア44、エンジン冷却部40の順に循環的に流れる構成とした。これにより、ヒートポンプサイクルのコンデンサとヒートポンプサイクルのエバポレータとを車体の前方に配置する場合、エンジンルーム内において配管の取り回しの煩雑さを解消でき、レイアウト性の向上を実現することができる。
In the present embodiment, in the
なお、本発明は、実施の形態で具体的に示した構成および方法に限られるものではない。 The present invention is not limited to the configurations and methods specifically shown in the embodiments.
例えば、実施の形態では、図1に示したように第1水冷媒熱交換器11と第2水冷媒熱交換器12を別々に備える構成を例に挙げて説明したが、第1水冷媒熱交換器11と第2水冷媒熱交換器12を一体的に形成してもよい。その場合、第1水冷媒熱交換器11の冷却液の送出口と、第2水冷媒熱交換器12の冷却液の導入口とは直結してもよい。このようにすることで、車両用空調装置の小型化を図りつつ、レイアウト性の向上を実現することができる。
For example, in the embodiment, the first water
例えば、実施の形態では、冷媒を、コンプレッサ38、第2水冷媒熱交換器12、膨張弁36、第1水冷媒熱交換器11の順に循環的に流す冷媒通路50を備える構成とした。このようにすることで、車室内の暖房および冷房を含む空気調整をより効果的に行うことができる。
For example, the embodiment is configured to include the
例えば、実施の形態では、冷房モードのときに冷媒が流れる冷媒回路の構成要素は、図示された一例に制限されず、様々な冷媒回路を適用してもよい。また、暖房モードのときに冷媒が流れる冷媒回路の構成要素も、第1水冷媒熱交換器11と第2水冷媒熱交換器12とを含めば、他の構成要素が介在する構成としてもよい。
For example, in the embodiment, the components of the refrigerant circuit through which the refrigerant flows in the cooling mode are not limited to the illustrated example, and various refrigerant circuits may be applied. In addition, the components of the refrigerant circuit through which the refrigerant flows in the heating mode may also be configured to be interposed by other components if the first water
また、実施の形態では、コンプレッサ38がエンジンの動力で駆動するものを採用した例を説明したが、コンプレッサ38は電気で駆動するものを採用してもよい。電動のコンプレッサ38は、外部から与えられた電力を、冷媒を圧縮するという運動に変換する。このため、大きな電力をコンプレッサ38に加えることができる。
In the embodiment, the
本発明は、車両に設けられる車両用空調装置に好適である。 The present invention is suitable for a vehicle air conditioner provided in a vehicle.
1 車両用空調装置
11 第1水冷媒熱交換器
12 第2水冷媒熱交換器
13、14 開閉弁
15 逆止弁
20 冷却液通路
36、37 膨張弁
38 コンプレッサ
39 室外コンデンサ
39a リキッドタンク
40 エンジン冷却部
44 ヒーターコア
44a ドア
48 エバポレータ
50 冷媒通路
1
Claims (3)
前記第1水冷媒熱交換器を通過した後にコンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒と前記第1水冷媒熱交換器から送出された冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる第2水冷媒熱交換器と、
前記冷却液を、前記第1水冷媒熱交換器、前記第2水冷媒熱交換器、車室内への送風を加熱するヒーターコア、前記車両の発熱部品の冷却部の順に循環的に流す冷却液通路と、
を具備する車両用空調装置。 A first water-refrigerant heat exchanger that causes heat exchange between a low-temperature low-pressure refrigerant decompressed through an expansion valve and a coolant for heat transport delivered from a cooling unit of a heat-generating component of the vehicle to vaporize the refrigerant; ,
A second high temperature / high pressure refrigerant compressed by a compressor after passing through the first water refrigerant heat exchanger and heat exchange between the coolant discharged from the first water refrigerant heat exchanger to condense the refrigerant; Water refrigerant heat exchanger,
A coolant that circulates the coolant in this order in the order of the first water refrigerant heat exchanger, the second water refrigerant heat exchanger, a heater core that heats air blown into the vehicle compartment, and a cooling unit of a heat generating component of the vehicle The passage,
A vehicle air conditioner equipped with
請求項1記載の車両用空調装置。 The first water refrigerant heat exchanger and the second water refrigerant heat exchanger are integrally formed.
The vehicle air conditioner according to claim 1.
請求項1または2記載の車両用空調装置。 The system further comprises a refrigerant passage for circulating the refrigerant cyclically in the order of the compressor, the second water refrigerant heat exchanger, the expansion valve, and the first water refrigerant heat exchanger.
The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2.
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