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JP5999332B2 - 車両の空調装置 - Google Patents

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Description

本発明は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒と車室外の空気を熱交換する車室外側熱交換器と、
前記冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記冷媒と車室内の空気を熱交換する車室内側熱交換器と、
前記圧縮機の上流側に配置され、前記冷媒を気液分離するアキュムレータタンクとを備え、
前記アキュムレータタンクは、エンジンの排気熱が空気を介して伝達する位置に配置され、
冷房運転と暖房運転とに切り換え自在に構成されている車両の空調装置に関する。
上記の車両の空調装置は次のように作動する。
[冷房運転時]
圧縮機(コンプレッサ)で圧縮された高温高圧の冷媒が車室外側熱交換器で凝縮される。その後、冷媒が膨張機構を通ることにより低温低圧の冷媒となり、車室内側熱交換器で蒸発して、車室内の空気を冷やす。そして、冷媒がアキュムレータタンク内で気液分離される。
[暖房運転時]
圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒が車室内側熱交換器で凝縮され、車室内の空気を暖める。その後、冷媒が膨張機構を通ることにより低温低圧の冷媒となり、車室外側熱交換器で加熱されて蒸発する。そして、冷媒がアキュムレータタンク内で気液分離される。
上記の暖房運転時に、アキュムレータタンクを暖めると、冷媒が加熱されて成績係数が向上する。
そこで、従来、アキュムレータタンク内に冷媒加熱用熱交換器を配置し、エンジンの排気熱を貯留する貯湯タンクから前記排気熱を冷媒加熱用熱交換器に供給して冷媒を加熱するようにしていた(特許文献1参照)。
実開昭62−50466号公報
しかしながら、上記従来の技術によれば、エンジンの排気熱を吸熱する熱交換器と、冷媒に放熱する熱交換器と、両熱交換器を接続する回路と、熱を媒介する流体と、この流体を送り出すポンプとが必要であった。また、冷房運転時にアキュムレータタンク内の冷媒が加熱されると、システム内の圧力が上昇し圧縮機の動力が上昇して成績係数が低下することから、冷房運転時には、エンジンの排気熱が冷媒を加熱しないよう上記回路を遮断する装置が必要であった。
その結果、装置が大型化し、構造が複雑化し、部品点数が多くなり、製作コストが高くなるという問題があった。そして、限られたエンジンルーム内に上記の構造を配置することは非常に困難で実現性が低かった。
本発明の目的は、冷房運転時と暖房運転持のいずれにも成績係数を上げることができる構造でありながら、装置を小型化でき、構造を簡素化でき、部品点数を少なくでき、製作コストを低減できる車両の空調装置を提供する点にある。
本発明の特徴は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒と車室外の空気を熱交換する車室外側熱交換器と、
前記冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記冷媒と車室内の空気を熱交換する車室内側熱交換器と、
前記圧縮機の上流側に配置され、前記冷媒を気液分離するアキュムレータタンクとを備え、
前記アキュムレータタンクは、エンジンの排気熱が空気を介して伝達する位置に配置され、
冷房運転と暖房運転とに切り換え自在に構成されている車両の空調装置であって、
前記エンジンの排気熱の熱源と前記アキュムレータタンクとの間に、前記エンジンの排気熱から前記アキュムレータタンクを遮蔽及び遮蔽解除可能な第1遮蔽扉が設けられ、
前記第1遮蔽扉は、冷房運転時に前記アキュムレータタンクを遮蔽し、暖房運転時に遮蔽解除され、
前記アキュムレータタンクは、エンジンルームの外気取り入れ口から取り入れた外気が吹き当たる位置に配置され、
前記第1遮蔽扉は、前記アキュムレータタンクよりも前記外気の流れ方向下流側から前記アキュムレータタンクを遮蔽し、
前記第1遮蔽扉がアキュムレータタンクを遮蔽する遮蔽位置にある時に前記外気を前記アキュムレータタンク側に導入案内する外気案内面が前記第1遮蔽扉に形成されている点にある。(請求項1)
この構成により、冷房運転時には、第1遮蔽扉が、アキュムレータタンクをエンジンの排気熱から遮蔽するから、アキュムレータタンク内の冷媒が前記排気熱により加熱されることを防止できて、成績係数の低下を防止することができる。
また暖房運転時には、第1遮蔽扉が、アキュムレータタンクをエンジンの排気熱から遮蔽することを解除するから、エンジンの排気熱が周辺空気を介してアキュムレータタンクを暖めることにより、冷媒を加熱できて成績係数を向上させることができる。
本発明の上記の構成では、前記エンジンの排気熱の熱源と前記アキュムレータタンクとの間に、前記エンジンの排気熱から前記アキュムレータタンクを遮蔽及び遮蔽解除可能な第1遮蔽扉を設けただけである。従って、装置を小型化でき、構造を簡素化でき、部品点数を少なくでき、製作コストを低減することができる。(請求項1)
前記第1遮蔽扉がアキュムレータタンクを遮蔽する遮蔽位置にある冷房運転時には、第1遮蔽扉の外気案内面が、エンジンルームの外気取り入れ口から取り入れた外気をアキュムレータタンク側に導入案内する。従って、アキュムレータタンクの冷媒を外気で冷却できて、成績係数を向上させることができる。(請求項
本発明において、
前記第1遮蔽扉は、前記アキュムレータタンクの第1縦軸芯と略同芯の断面円弧状に形成され、
前記第1遮蔽扉を前記第1縦軸芯周りに回転させて、前記第1遮蔽扉の位置を前記遮蔽位置と遮蔽解除位置とに切り換える回転機構が設けられ、
前記第1遮蔽扉の外気案内面は前記第1遮蔽扉の凹面で構成されていると、次の作用を奏することができる。(請求項
第1遮蔽扉は、アキュムレータタンクの第1縦軸芯と略同芯の断面円弧状に形成されている。また、回転機構により、第1遮蔽扉を第1縦軸芯周りに回転させて、第1遮蔽扉の位置を遮蔽位置と遮蔽解除位置とに切り換える。従って、第1遮蔽扉と、第1遮蔽扉の位置の切り換え機構とに要するスペースを小さくすることができる。
そして、第1遮蔽扉の外気案内面は前記第1遮蔽扉の凹面で構成されているから、外気をアキュムレータタンク側に確実に導入案内することができる。(請求項
本発明において、
前記外気取り入れ口を開閉する第2遮蔽扉が設けられ、
前記第1遮蔽扉が前記遮蔽位置にある時は、前記第2遮蔽扉が前記外気取り入れ口を開放する開位置にあり、前記第1遮蔽扉が前記遮蔽解除位置にある時は、前記第2遮蔽扉が前記外気取り入れ口を閉じる閉位置にあるように、前記第1遮蔽扉と第2遮蔽扉が連係されていると、次の作用を奏することができる。(請求項
第1遮蔽扉が遮蔽位置にある冷房運転時には、第2遮蔽扉が外気取り入れ口を開放する開位置にあるから、比較的低温である周辺空気を効率よくアキュムレータタンクに導くことにより、アキュムレータタンク内の冷媒を冷却できて、成績係数を向上させることができる。
また、第1遮蔽扉が遮蔽解除位置にある暖房運転時には、第2遮蔽扉が外気取り入れ口を閉じる閉位置にあるから、比較的低温である周辺空気がアキュムレータタンクに導かれないようにすることにより、アキュムレータタンク内の冷媒の冷却を防止できて、成績係数の低下を防止することができる。
このように、第2遮蔽扉によりアキュムレータタンク内の冷媒の温度の調整を行うことができる。(請求項
本発明において、
前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉と、前記開位置にある第2遮蔽扉とは、前記外気取り入れ口から取り入れられた外気を、前記アキュムレータタンクの外周面に沿って流れるように案内すると、次の作用を奏することができる。(請求項
第1遮蔽扉と第2遮蔽扉とにより、より効率的に外気をアキュムレータタンクの周囲に導くことができる。これにより、冷房運転時には、比較的低温である周辺空気を効率よくアキュムレータタンクに導くことができ、アキュムレータタンク内の冷媒を冷却できて、成績係数を向上させることができる。(請求項
本発明において、
前記第2遮蔽扉は、前記外気取り入れ口付近の第2縦軸芯周りに揺動開閉自在に車体に支持され、
前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉は、周方向の両側部間の開口が前記外気取り入れ口からの外気の流れ方向上流側を向き、
前記開位置にある第2遮蔽扉は、前記外気取り入れ口からの外気の流れ方向に沿うとともに、前記第2遮蔽扉の揺動端部が、前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉の周方向の一側部に突き合わされると、次の作用を奏することができる。(請求項
前記外気取り入れ口からの外気は第1遮蔽扉に沿って流れ、第1遮蔽扉の周方向の一側部に到達する。そして、第1遮蔽扉の外気案内面に沿って流れてアキュムレータタンクに導入案内される。従って、外気をアキュムレータタンクの周囲により確実に導くことができる。これにより、冷房運転時には、比較的低温である周辺空気を効率よくアキュムレータタンクに導くことができ、アキュムレータタンク内の冷媒を冷却できて、成績係数を向上させることができる。(請求項
本発明において、
前記遮蔽解除位置にある第1遮蔽扉は、周方向の両側部間の開口が前記外気取り入れ口からの外気の流れ方向と略直交する横方向を向き、
前記閉じ位置にある第2遮蔽扉は、前記外気取り入れ口からの外気の流れ方向に略直交するとともに、前記第2遮蔽扉の揺動端部が、前記遮蔽解除位置にある第1遮蔽扉の周方向の他側部に突き合わされると、次の作用を奏することができる。(請求項
暖房運転時には、第1遮蔽扉と第2遮蔽扉とで外気がアキュムレータタンクに導かれないようにすることができ、アキュムレータタンク内の冷媒の冷却を防止できて、成績係数の低下を防止することができる。(請求項
本発明によれば、
冷房運転時と暖房運転持のいずれにも成績係数を上げることができる構造でありながら、装置を小型化でき、構造を簡素化でき、部品点数を少なくでき、製作コストを低減できる車両の空調装置を提供することができた。
車両の空調装置を示す図 冷房運転時の車両の空調装置を示す図 暖房運転時の車両の空調装置を示す図 回転機構を示す図であり、冷房運転状態の内歯車と外歯車を示す図 回転機構を示す図であり、暖房運転状態の内歯車と外歯車を示す図 (a)は、第2遮蔽扉が開位置にある状態を示す図、(b)は、第2遮蔽扉が閉位置にある状態を示す図
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図1に、冷房運転と暖房運転とに切り換え自在に構成された自動車(車両に相当)の空調装置を示してある。この空調装置は、エンジンEにより駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機1(コンプレッサ)と、冷媒と車室30外の空気を熱交換する車室外側熱交換器4と、冷媒を膨張させる膨張機構3と、冷媒と車室30内の空気を熱交換する車室内側熱交換器2と、冷媒を気液分離するアキュムレータタンク5とを備えている。前記空調装置の各機器は配管Kを介して連通接続され、前記配管Kに四方弁6が設けられている。
前記車室内側熱交換器2は、車室30内に配置されたHVAC40にブロワファン2Fと共に設けられ、車室内側熱交換器2以外の機器等はエンジンルーム20に配置されている。車室外側熱交換器4には冷却ファン4Fが設けられている。
前記膨張機構3は、冷房用絞り9と、冷房用絞り9に対応する二方弁8と、暖房用絞り10と、暖房用絞り10に対応する二方弁7とから成る。冷房運転時には、前記冷房用絞り9に対応する二方弁8が開き、暖房用絞り10に対応する二方弁7が閉じる。また、暖房運転時には、前記冷房用絞り9に対応する二方弁8が閉じ、暖房用絞り10に対応する二方弁7が開く。
冷房運転時の冷媒の流れと暖房運転時の冷媒の流れとは、前記四方弁6と前記二方弁7,8により切り換えられる。図1に、冷房運転時の冷媒の流れを破線の矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実戦の矢印で示してある。前記空調装置は次のように作動する。
[冷房運転時]
圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒が車室外側熱交換器4で凝縮される。その後、冷媒が、膨張機構3の冷房用絞り9と、冷房用絞り9に対応する二方弁8とを通ることにより低温低圧の冷媒となり、車室内側熱交換器2で蒸発して車室30内の空気を冷やす。そして、冷媒がアキュムレータタンク5内で気液分離される。
[暖房運転時]
圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒が車室内側熱交換器2で凝縮され、車室30内の空気を暖める。その後、冷媒が、膨張機構3の暖房用絞り10と、暖房用絞り10に対応する二方弁7とを通ることにより低温低圧の冷媒となり、車室外側熱交換器4で加熱されて蒸発する。そして、冷媒がアキュムレータタンク5内で気液分離される。
[アキュムレータタンク5の構造]
図1に示すように、アキュムレータタンク5内には液化した冷媒11が貯留される。アキュムレータタンク5は縦型の円筒状に形成され、冷媒が液状のまま圧縮機1に吸入されるのを防ぐ機能を有する。このアキュムレータタンク5は、エンジンEの排気熱B(図3参照)が空気を介して伝達する位置に配置されるとともに、エンジンルーム20の外気取り入れ口35から取り入れた外気A(図2参照)が吹き当たる位置に配置されている。
[第1遮蔽扉12の構造]
図2,図3に示すように、前記エンジンEの排気熱Bの熱源とアキュムレータタンク5との間に、エンジンEの排気熱Bからアキュムレータタンク5を遮蔽及び遮蔽解除可能な第1遮蔽扉12が設けられている。第1遮蔽扉12は、冷房運転時にアキュムレータタンク5を遮蔽し(図2参照)、暖房運転時に遮蔽解除する(図3参照)。
前記第1遮蔽扉12は、前記アキュムレータタンク5の第1縦軸芯O1と略同芯の断面円弧状に形成されている。そして、第1遮蔽扉12を第1縦軸芯O1周りに回転させて、第1遮蔽扉12の位置を遮蔽位置(第1遮蔽扉12がアキュムレータタンク5を遮蔽する遮蔽位置)と遮蔽解除位置とに切り換える回転機構33が設けられている。
図4,図5に示すように、前記回転機構33は、前記第1遮蔽扉12の下端部の内周面に形成された内歯車G1と、この内歯車G1に咬み合い、第1電動モータ(図示せず)により回転駆動される外歯車G2とから成る。
図4は冷房運転状態の内歯車G1と外歯車G2を示し、図5は暖房運転状態の内歯車G1と外歯車G2を示している。冷房運転から暖房運転に切り換える場合、第1電動モータを駆動して、第1遮蔽扉12を周方向一方側に90度回転させる。また、暖房運転から冷房運転に切り換える場合、第1電動モータを駆動して、第1遮蔽扉12を周方向他方側(逆方向)に90度回転させる。この構成によれば、第1遮蔽扉12と、第1遮蔽扉12の位置の切り換え機構とに要するスペースを小さくすることができる。
図2に示すように、前記第1遮蔽扉12は、アキュムレータタンク5よりも外気Aの流れ方向下流側からアキュムレータタンク5を遮蔽する。前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉12は、周方向の両側部12S1,12S2間の開口12Kが、前記外気取り入れ口35からの外気Aの流れ方向上流側(車両前方側Fr)を向く。符号Rrは車両後方側を示している。
また、第1遮蔽扉12がアキュムレータタンク5を遮蔽する遮蔽位置にある時に、外気Aをアキュムレータタンク5側に導入案内する外気案内面12Gが第1遮蔽扉12に形成されている。この外気案内面12Gは第1遮蔽扉12の凹面で構成されている。この構成によれば、外気Aをアキュムレータタンク5側に確実に導入案内することができる。図3に示すように、前記遮蔽解除位置にある第1遮蔽扉12は、周方向の両側部12S1,12S2間の開口12Kが、前記外気取り入れ口35からの外気Aの流れ方向と略直交する横方向(車幅方向内側)を向く。
[第2遮蔽扉22の構造]
図2,図3に示すように、前記外気取り入れ口35を開閉する第2遮蔽扉22が設けられている。この第2遮蔽扉22は、前記外気取り入れ口35付近の第2縦軸芯O2周りに揺動開閉自在に車体に支持されている。
図6(a),図6(b)に示すように、第2遮蔽扉22の揺動端部22Aとは反対側の揺動基端部22Bが軸部23を介して第2電動モータに連結し、第2電動モータの駆動により第2遮蔽扉22が開位置(図6(a)参照)と閉位置(図6(b)参照)とに切り換えられる。
また、前記冷房用絞り9に対応する二方弁8と、暖房用絞り10に対応する二方弁7との駆動信号に基づいて、前記第1電動モータと第2電動モータを制御する制御装置(図示せず)が設けられている。そして、第1遮蔽扉12が前記遮蔽位置にある冷房運転時には、第2遮蔽扉22が前記外気取り入れ口35を開放する開位置にあり、第1遮蔽扉12が前記遮蔽解除位置にある暖房運転時には、第2遮蔽扉22が外気取り入れ口35を閉じる閉位置にあるように、前記制御装置が第1電動モータと第2電動モータを制御する。このように第1遮蔽扉12と第2遮蔽扉22は連係している。
図2に示すように、前記開位置にある第2遮蔽扉22は、前記外気取り入れ口35からの外気Aの流れ方向に沿うとともに、前記第2遮蔽扉22の揺動端部22Aが、前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉12の周方向の一側部12S1に突き合わされる。この状態で、前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉12と、前記開位置にある第2遮蔽扉22とが、前記外気取り入れ口35から取り入れられた外気Aを、アキュムレータタンク5の外周面5Gに沿って流れるように案内する。
前記外気取り入れ口35からの外気Aは第1遮蔽扉12に沿って流れ、第1遮蔽扉12の周方向の一側部12S1に到達する。そして、第1遮蔽扉12の外気案内面12Gに沿って流れてアキュムレータタンク5に導入案内される。従って、外気Aをアキュムレータタンク5の周囲により確実に導くことができる。
これにより、冷房運転時には、比較的低温である周辺空気を効率よくアキュムレータタンク5に導くことができ、アキュムレータタンク5内の冷媒を冷却できて、成績係数を向上させることができる。
図3に示すように、前記閉じ位置にある第2遮蔽扉22は、外気取り入れ口35からの外気Aの流れ方向に略直交するとともに、第2遮蔽扉22の揺動端部22Aが、前記遮蔽解除位置にある第1遮蔽扉12の周方向の他側部12S2に突き合わされる。
これにより、暖房運転時には、第1遮蔽扉12と第2遮蔽扉22とで外気Aがアキュムレータタンク5に導かれないようにすることができ、アキュムレータタンク5内の冷媒の冷却を防止できて、成績係数の低下を防止することができる。
本発明の上記の構成では、前記エンジンEの排気熱Bの熱源と前記アキュムレータタンク5との間に、前記エンジンEの排気熱Bから前記アキュムレータタンク5を遮蔽及び遮蔽解除可能な第1遮蔽扉12を設けただけである。従って、装置を小型化でき、構造を簡素化でき、部品点数を少なくでき、製作コストを低減することができる。
[別実施形態]
(1) 図1に示すように、前記暖房用絞り10と、冷房用絞り9に対応する二方弁8とに分岐する配管Kの分岐部K1に温度センサを配置し、この温度センサによる冷媒温度の検出結果により、暖房運転するか冷房運転するかを判断するよう構成してあってもよい。
暖房運転時は冷媒が高温、冷房運転時は冷媒が低温になる為、冷媒の温度の検出により上記の判断が可能である。
(2) また、前記配管Kの分岐部K1に分岐配管を接続し、分岐配管の先端部にブルドン管を接続して、このブルドン管による冷媒圧力の検出結果により、暖房運転するか冷房運転するかを判断するよう構成してあってもよい。暖房運転時は冷媒が高圧、冷房運転時は冷媒が低圧になる為、冷媒の圧力の検出により上記の判断が可能である。
前記圧縮機1は例えば電動コンプレッサなどのエンジン以外の駆動手段により駆動されるものであってもよい。
1 圧縮機
2 車室内側熱交換器
3 膨張機構
4 車室外側熱交換器
5 アキュムレータタンク
5G アキュムレータタンクの外周面
12 第1遮蔽扉
12G 外気案内面
12K 第1遮蔽扉の両側部間の開口
12S1 第1遮蔽扉の周方向の一側部
12S2 第1遮蔽扉の周方向の他側部
20 エンジンルーム
22 第2遮蔽扉
22A 第2遮蔽扉の揺動端部
33 回転機構
35 外気取り入れ口
A 外気
E エンジン
O1 第1縦軸芯
O2 第2縦軸芯

Claims (6)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記冷媒と車室外の空気を熱交換する車室外側熱交換器と、
    前記冷媒を膨張させる膨張機構と、
    前記冷媒と車室内の空気を熱交換する車室内側熱交換器と、
    前記圧縮機の上流側に配置され、前記冷媒を気液分離するアキュムレータタンクとを備え、
    前記アキュムレータタンクは、エンジンの排気熱が空気を介して伝達する位置に配置され、
    冷房運転と暖房運転とに切り換え自在に構成されている車両の空調装置であって、
    前記エンジンの排気熱の熱源と前記アキュムレータタンクとの間に、前記エンジンの排気熱から前記アキュムレータタンクを遮蔽及び遮蔽解除可能な第1遮蔽扉が設けられ、
    前記第1遮蔽扉は、冷房運転時に前記アキュムレータタンクを遮蔽し、暖房運転時に遮蔽解除され、
    前記アキュムレータタンクは、エンジンルームの外気取り入れ口から取り入れた外気が吹き当たる位置に配置され、
    前記第1遮蔽扉は、前記アキュムレータタンクよりも前記外気の流れ方向下流側から前記アキュムレータタンクを遮蔽し、
    前記第1遮蔽扉がアキュムレータタンクを遮蔽する遮蔽位置にある時に前記外気を前記アキュムレータタンク側に導入案内する外気案内面が前記第1遮蔽扉に形成されている車両の空調装置。
  2. 前記第1遮蔽扉は、前記アキュムレータタンクの第1縦軸芯と略同芯の断面円弧状に形成され、
    前記第1遮蔽扉を前記第1縦軸芯周りに回転させて、前記第1遮蔽扉の位置を前記遮蔽位置と遮蔽解除位置とに切り換える回転機構が設けられ、
    前記第1遮蔽扉の外気案内面は前記第1遮蔽扉の凹面で構成されている請求項記載の車両の空調装置。
  3. 前記外気取り入れ口を開閉する第2遮蔽扉が設けられ、
    前記第1遮蔽扉が前記遮蔽位置にある時は、前記第2遮蔽扉が前記外気取り入れ口を開放する開位置にあり、前記第1遮蔽扉が前記遮蔽解除位置にある時は、前記第2遮蔽扉が前記外気取り入れ口を閉じる閉位置にあるように、前記第1遮蔽扉と第2遮蔽扉が連係されている請求項記載の車両の空調装置。
  4. 前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉と、前記開位置にある第2遮蔽扉とは、前記外気取り入れ口から取り入れられた外気を、前記アキュムレータタンクの外周面に沿って流れるように案内する請求項記載の車両の空調装置。
  5. 前記第2遮蔽扉は、前記外気取り入れ口付近の第2縦軸芯周りに揺動開閉自在に車体に支持され、
    前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉は、周方向の両側部間の開口が前記外気取り入れ口からの外気の流れ方向上流側を向き、
    前記開位置にある第2遮蔽扉は、前記外気取り入れ口からの外気の流れ方向に沿うとともに、前記第2遮蔽扉の揺動端部が、前記遮蔽位置にある第1遮蔽扉の周方向の一側部に突き合わされる請求項記載の車両の空調装置。
  6. 前記遮蔽解除位置にある第1遮蔽扉は、周方向の両側部間の開口が前記外気取り入れ口からの外気の流れ方向と略直交する横方向を向き、
    前記閉じ位置にある第2遮蔽扉は、前記外気取り入れ口からの外気の流れ方向に略直交するとともに、前記第2遮蔽扉の揺動端部が、前記遮蔽解除位置にある第1遮蔽扉の周方向の他側部に突き合わされる請求項記載の車両の空調装置。
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