JP6078575B2 - 車両用エアーコンディショナ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車などの車両に搭載される車両用エアーコンディショナ装置に関する。
特許文献１は、車両の室内へ供給する空気が通過する空調ダクトと、空調ダクトに設けられるヒータおよびエバボレータと、を有する車両用エアーコンディショナ装置を開示する。
このような従来の車両用エアーコンディショナ装置では、空調ダクト内の空気は、吸気口に設けられたブロアファンで圧送されることにより、ダクト内を流れる。また、車両の動力源が動作することにより、ヒータが温熱交換器として機能し、エバボレータが冷熱交換器として機能する。空調ダクト内を流れる空気は、エバボレータで冷却され、ヒータで加熱され、吹出口から室内へ吹き出される。車両の動力源が動作した状態で、室内の温度および湿度を調整できる。
特開２００８−０８０８５０号公報
しかしながら、このような従来の車両用エアーコンディショナ装置では、たとえばヒータで加熱された空気と、それ以外の空気たとえばエバボレータで冷却されただけの空気とを空調ダクト内で混合し、吹出す空気の温度等をある程度均質化する必要がある。空調ダクトには、ヒータより下流側に、空気を混合できるようなある程度の長さの流路を設ける必要がある。その結果、空調ダクトが大型化する。
このように、車両用エアーコンディショナ装置では、空調ダクトの大型化を抑制して、空調ダクトを車両の室内に設置したとしても室内空間の占有容積を抑えることが求められている。
本発明に係る第一の車両用エアーコンディショナ装置は、車両の室内へ供給する空気が通過する空気供給路が形成される空調ダクトと、第一中間媒体を収容し、前記第一中間媒体の温度を調整するための冷媒体および温媒体が供給される第一タンクと、前記空調ダクトに設けられ、前記第一タンクから前記第一中間媒体が循環する第一熱交換器と、前記空調ダクトの前記空気供給路内において前記第一熱交換器の下側に並べて設けられ、前記第一タンクから前記第一中間媒体が循環する第三熱交換器と、前記第一中間媒体を、前記室内を所望の温度とするために必要とされる温度に制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第一熱交換器より前記第三熱交換器へ多くの前記第一中間媒体を流す。
本発明に係る第二の車両用エアーコンディショナ装置は、車両の室内へ供給する空気が通過する空気供給路が形成される空調ダクトと、第一中間媒体を収容し、前記第一中間媒体の温度を調整するための冷媒体および温媒体が供給される第一タンクと、前記空調ダクトに設けられ、前記第一タンクから前記第一中間媒体が循環する第一熱交換器と、第二中間媒体を収容し、前記第二中間媒体の温度を調整するための冷媒体および温媒体が供給される第二タンクと、前記第一熱交換器より上流側において前記空調ダクトに設けられ、前記第二タンクから前記第二中間媒体が循環する第二熱交換器と、前記空調ダクトの前記空気供給路内において前記第二熱交換器の下側に並べて設けられ、前記第二タンクから前記第二中間媒体が循環する第四熱交換器と、前記第一中間媒体を、前記室内を所望の温度とするために必要とされる温度に制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第四熱交換器より前記第二熱交換器へ多くの前記第二中間媒体を流す。
好適には、第一の車両用エアーコンディショナ装置は、第二中間媒体を収容し、前記第二中間媒体の温度を調整するための冷媒体および温媒体が供給される第二タンクと、前記第一熱交換器より上流側において前記空調ダクトに設けられ、前記第二タンクから前記第二中間媒体が循環する第二熱交換器と、を有し、前記制御部は、前記第二中間媒体を除湿温度に制御する、とよい。
好適には、第二の車両用エアーコンディショナ装置において、前記制御部は、前記第二中間媒体を除湿温度に制御する、とよい。
好適には、前記空調ダクトは、前記室内の上部またはガラス面へ向けて空気を吹き出す上吹出路と、前記上吹出路より下側に設けられ、前記室内の下部へ向けて空気を吹き出す下吹出路と、を有し、前記第一熱交換器は、前記空気供給路内に設けられ、前記第一中間媒体が下から上へ向かって流れ、前記第二熱交換器は、前記空気供給路内に設けられ、前記第二中間媒体が上から下へ向かって流れる、とよい。
好適には、前記第一タンクと前記車両の室内との間で前記第一中間媒体を循環する室内循環路を有する、とよい。
本発明では、第一中間媒体が、車両の室内を所望の温度とするために必要とされる温度に制御された上で、空調ダクトに設けられた第一熱交換器へ供給される。よって、第一熱交換器のみにより、車両の室内を、所望の温度に上げ下げして調整できる。
しかも、本発明では、空調ダクトには、車両の室内を所望の室温とするために第一熱交換器のみが設けられる。よって、従来の車両用エアーコンディショナ装置のように、室温を上げ下げするために、空調ダクトに対してヒータおよびエバボレータを設ける必要がない。
また、従来の車両用エアーコンディショナ装置では、ヒータより下流側に、ヒータにより加熱された空気とエバボレータにより冷却された空気とを混合するための流路長を確保する必要があるが、本発明では、第一熱交換器のみで車両の室内を所望の温度に調整できるので、そのような流路長が不要になる。
その結果、本発明では、空気供給路の流路長を短くし、空調ダクトを小型化できる。空調ダクトを室内に設置したとしても室内の空間の専有容積を抑えることができる。
図１は、車両用エアーコンディショナ装置を搭載する自動車を示す側面図である。 図２は、自動車に搭載されている一般的な車両用エアーコンディショナ装置の模式的な概略構成図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置の模式的な概略構成図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置の模式的な概略構成図である。 図５は、本発明の第３実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置の模式的な概略構成図である。 図６は、本発明の第４実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置の模式的な概略構成図である。 図７は、本発明の第５実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置の模式的な概略構成図である。 図８は、本発明の第６実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置の模式的な概略構成図である。
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、車両用エアーコンディショナ装置を搭載する自動車１を示す側面図である。自動車１は、車両の一例である。
図１の自動車１は、車体を有する。車体には、前側から、前室２、乗員室３、後室４が画成される。
車体の前部である前室２には、たとえばエンジン、モータといった動力源が配置される。
後室４は、荷室として利用される。
乗員室３は、自動車１の運転手などが搭乗する室内である。乗員室３には、たとえばダッシュボード１１、ハンドル、複数のシート１２が配置される。複数のシート１２は、乗員室３の床面上に前後二列に並べて配置される。ダッシュボード１１は、乗員室３の前部に配置される。ダッシュボード１１の上側には、フロントガラス１３が位置する。前後二列のシート１２の左右両側には、複数のドアパネル１４が開閉可能に取り付けられる。ドアパネル１４の上部には、サイドガラス１５が配置される。後側のシート１２の上側には、リアガラスが位置する。このように、乗員室３の上部には、複数のガラスが配置される。運転手は、乗員室３から、自動車１の周囲を見渡すことができる。また、乗員室３の下部は、車体および複数のドアパネル１４により囲われる。
図２は、自動車１に搭載されている一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００の模式的な概略構成図である。
一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００は、乗員室３の温度を調整するものである。
図２の一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００は、たとえば空調ダクト２１、ブロアファン３１、エバボレータ３２、冷媒循環装置３３、ヒータ３４、温媒循環装置３５、切替板３６、第一開閉板３７、第二開閉板３８、第三開閉板３９、を有する。
空調ダクト２１は、樹脂材料により中空構造に形成される。空調ダクト２１は、空気を吸う複数の吸込路、ブロアファン３１の設置スペース２４、空気が通る空気供給路２５、空気を吹き出す複数の吹出路、を有する。複数の吸込路、ブロアファン３１の設置スペース２４、空気供給路２５、および複数の吹出路は、空調ダクト２１において順番に連通している。空調ダクト２１は、一般的に乗員室３のダッシュボード１１内に収容して配置される。
複数の吸込路には、たとえば乗員室３外の空気を吸い込むための外吸込路２２、乗員室３内の空気を吸い込むための内吸込路２３、がある。外吸込路２２は、たとえば前室２に開口する。この場合、外吸込路２２は、前室２から乗員室３へ引き込まれる。内吸込路２３は、乗員室３のたとえばダッシュボード１１の下面に開口する。
複数の吹出路は、フロントガラス１３およびサイドガラス１５へ向けて空気を吹き出すガラス用吹出路２６、乗員の上体へ向けて空気を吹き出す上体用吹出路２７、乗員の足下へ向けて空気を吹き出す足下用吹出路２８、がある。ガラス用吹出路２６は、たとえばフロントガラス１３および左右のサイドガラス１５へ向けて空気を吹き出す３つのガラス用吹出口を有する。ガラス用吹出口は、たとえばダッシュボード１１の上面に形成され、上向きに空気を吹き出す。上体用吹出路２７は、たとえば３つの上体用吹出口を有する。３つの上体用吹出口は、たとえばダッシュボード１１の後面において左右方向に並べて形成され、後向きに空気を吹き出す。足下用吹出路２８は、たとえば複数の足下用吹出口を有する。複数の足下用吹出口は、たとえばダッシュボード１１の下面やシート１２下に形成され、後向きに空気を吹き出す。この場合、ガラス用吹出路２６および上体用吹出路２７は、乗員室３の上部へ空気を吹き出す上吹出路であり、足下用吹出路２８は、乗員室３の下部へ空気を吹き出す下吹出口である。
ブロアファン３１は、たとえばシロッコ式のファンを有する。ブロアファン３１は、空調ダクト２１の空気供給路２５へ空気を吸気し、吸気した空気を空気供給路２５から乗員室３へ吹き出すことにより、空調ダクト２１内に空気の流れを生成する。図２の設置スペース２４の場合、ブロアファン３１は、紙面上の外吸込路２２または内吸込路２３から空気を吸い込み、紙面下向きに空気を吐き出す。紙面下向きの空気の流れは、空気供給路２５へ流れ込む。これにより、紙面の左右方向に延在する空気供給路２５では、左から右へ向かう空気の流れが生成される。
エバボレータ３２は、気化した冷媒体が液化することにより周囲の熱を奪う。エバボレータ３２は、空気供給路２５内において、ブロアファン３１の設置スペース２４寄りの位置に配置される。エバボレータ３２は、空気供給路２５を全体的に塞ぐように配置される。
冷媒循環装置３３は、気化した冷媒体をエバボレータ３２へ供給し、エバボレータ３２で液化した冷媒体を回収する。冷媒循環装置３３は、たとえば、コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、気化バルブを、配管により環状に連結した装置である。この循環経路では、コンプレッサが動作することにより、液体の冷媒体が循環する。また、気化バルブと開閉バルブとの間に、分岐管により、エバボレータ３２が連結される。気化バルブで気化された冷媒体が、エバボレータ３２へ供給される。
これにより、空気供給路２５内の空気は、エバボレータ３２により冷却される。エバボレータ３２での熱交換による冷却性能は、エバボレータ３２に循環させる冷媒体の量により、すなわちコンプレッサの動作により調整し得る。
ヒータ３４は、加熱された温媒体により周囲に熱を与える。ヒータ３４は、空気供給路２５内において、エバボレータ３２と複数の吹出路との間に配置される。また、ヒータ３４は、空気供給路２５の一部を塞ぐように配置される。一般的には、ヒータ３４は、空気供給路２５の上半分を塞ぐように配置される。
温媒循環装置３５は、自動車１の動力源により暖められた温媒体をヒータ３４へ供給し、ヒータ３４を循環した温媒体を回収する。温媒循環装置３５は、たとえばエンジンの冷却経路、ラジエタ、ポンプ、ヒータ３４を、配管により環状に連結した装置である。この循環経路では、ポンプが動作することにより、液体の温媒体が循環する。燃焼熱によりエンジンが温まると、温媒体の温度が上昇する。加熱された温媒体がヒータ３４に流れる。
これにより、空気供給路２５内の空気は、ヒータ３４により冷却される。ヒータ３４での熱交換による加熱性能は、ヒータ３４に循環させる冷媒体の量により、すなわちポンプの動作により調整し得る。
切替板３６は、空気供給路２５内において、エバボレータ３２とヒータ３４との間に配置される。切替板３６は、空気供給路２５内で上下動可能に配置される。切替板３６は、空気供給路２５の上部を塞いだり、空気供給路２５の下部を塞いだりする。これにより、空気供給路２５内を流れる空気についての、ヒータ３４への供給量を調整できる。
第一開閉板３７および第二開閉板３８は、空気供給路２５内において、複数の吹出路との連通部分に配置される。
第一開閉板３７は、ガラス用吹出路２６との連通部分に配置される。第一開閉板３７により、ガラス用吹出路２６との連通口を閉じることができる。この場合、空気はガラス用吹出路２６から吹き出さなくなる。
第二開閉板３８は、上体用吹出路２７との連通部分に配置される。第二開閉板３８により、上体用吹出路２７との連通口を閉じることができる。この場合、空気は上体用吹出路２７から吹き出さなくなる。
第三開閉板３９は、足下用吹出路２８との連通部分に配置される。第三開閉板３９により、足下用吹出路２８との連通口を閉じることができる。この場合、空気は足下用吹出路２８から吹き出さなくなる。
このような一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００では、ブロアファン３１が動作することにより、いずれかの吸込路から吸気され、ブロアファン３１から空気供給路２５へ空気が圧縮して押し出される。空気供給路２５内の空気は、エバボレータ３２、ヒータ３４を通過し、複数の吹出路から乗員室３内へ吹き出される。
そして、ヒータ３４に熱媒体が循環している状態で、切替板３６が空気供給路２５の下部を塞ぐことにより、空気供給路２５内を流れる空気の多くが、ヒータ３４により加熱される。乗員室３内へ吹き出される空気の温度が高くなる。
また、エバボレータ３２に冷媒体が循環することにより、空気供給路２５内を流れる空気の殆どが、エバボレータ３２により冷却される。乗員室３内へ吹き出される空気の温度が低くなる。
これにより、一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００は、乗員室３の室温を調整できる。
しかしながら、このような一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００では、ヒータ３４は、空気供給路２５内において上半分に設けられる。ヒータ３４の下側には、ヒータ３４が配置されていない部分がある。ヒータ３４より下流側には、ヒータ３４により過熱された空気と、それ以外の空気たとえばエバボレータ３２で冷却されただけの空気とが流れ得る。このため、空気供給路２５内でこれらの空気を混合し、吹出す空気の温度等をある程度均質化する必要がある。空調ダクト２１の空気供給路２５は、ヒータ３４より下流側において、これらの空気を混合することができるようにある程度の長さの流路に形成する必要がある。その結果、空調ダクト２１は、大型化してしまう。乗員室３内での空調ダクト２１の占有容積が増えてしまう。
そこで、本実施形態では、空調ダクト２１の大型化を抑制する。これにより、自動車１の乗員室３内に空調ダクト２１を設置したとしても、乗員室３内での空調ダクト２１の占有容積を抑える。
以下、詳しく説明する。
図３は、本発明の第１実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置２０の概略構成図である。
本実施形態の車両用エアーコンディショナ装置２０において、空調ダクト２１は、外吸込路２２、内吸込路２３、ブロアファン３１の設置スペース２４、空気供給路２５、ガラス用吹出路２６、上体用吹出路２７、足下用吹出路２８、を有する。空調ダクト２１には、ブロアファン３１、第一熱交換器４１、第一開閉板３７、第二開閉板３８、第三開閉板３９、が配置される。
また、本実施形態の車両用エアーコンディショナ装置２０は、第一中間媒体４２を収容する第一断熱タンク４３、第一循環路４４、エバボレータ３２、冷媒循環装置３３、ヒータ３４、温媒循環装置３５、電気ヒータ４５、制御部６０、を有する。
第一断熱タンク４３は、第一中間媒体４２を収容する閉じた内部空間を有する。第一断熱タンク４３は、第一中間媒体４２の温度を維持する断熱構造に形成される。第一断熱タンク４３は、たとえば自動車１の前室２に配置される。
第一中間媒体４２は、熱媒体である。第一中間媒体４２は、たとえばクーラント液でよい。
エバボレータ３２、ヒータ３４、および電気ヒータ４５は、第一断熱タンク４３内に配置される。
冷媒循環装置３３は、エバボレータ３２に連結され、エバボレータ３２へ冷媒体を供給する。冷媒循環装置３３は、たとえばコンプレッサの駆動により冷媒体を循環させてエバボレータ３２へ供給する。
温媒循環装置３５は、ヒータ３４に連結され、ヒータ３４へ冷媒体を供給する。温媒循環装置３５は、たとえばポンプの駆動により、動力源の発熱により暖められた温媒体を循環させてヒータ３４へ供給する。
電気ヒータ４５は、たとえばバッテリ４６、スイッチ４７と閉ループを構成する。スイッチ４７が閉じることで、電気ヒータ４５は通電して発熱する。
第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、エバボレータ３２の冷媒体との熱交換により、冷却され得る。また、第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、ヒータ３４の温媒体との熱交換により、または電気ヒータ４５の発熱により、暖められる。
第一熱交換器４１は、空気供給路２５内において、空気供給路２５を全体的に塞ぐように配置される。第一熱交換器４１は、たとえばヒータ３４と同様の熱交換器の構造に形成されてよい。
第一循環路４４は、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１とを連結する。
これにより、第一中間媒体４２は、第一循環路４４を通じて、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環し得る。第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、第一循環路４４を通じて第一熱交換器４１へ供給される。第一熱交換器４１において、空調ダクト２１内の空気と、第一中間媒体４２との間で熱交換が実施される。空調ダクト２１内の空気は、第一中間媒体４２により冷却されたり、暖められたりする。熱交換後の第一中間媒体４２は、第一循環路４４を通じて第一断熱タンク４３へ戻される。その後、エバボレータ３２、ヒータ３４、および電気ヒータ４５により、再び再加熱または再冷却される。
制御部６０は、乗員室３を空調するために車両用エアーコンディショナ装置２０の動作を制御する。
制御部６０は、空調ダクト２１における空気の流れを制御し、第一断熱タンク４３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第一断熱タンク４３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第一断熱タンク４３から第一熱交換器４１への第一中間媒体４２の供給を制御する。
たとえば乗員室３の温度が低い場合、制御部６０は、第一断熱タンク４３へ温媒体を供給する。自動車１の動力源が停止している場合または温まっていない場合、電気ヒータ４５を通電する。これにより、第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２が暖められる。また、制御部６０は、暖められた第一中間媒体４２を、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環する。第一熱交換器４１では、暖められた第一中間媒体４２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、暖められた空気が乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は暖められる。
なお、この暖房運転において、制御部６０は、第一中間媒体４２を、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に制御すればよい。たとえば乗員室３の現在温度と乗員室３の目標温度との温度差が大きい場合、制御部６０は、ヒータ３４および電気ヒータ４５を動作させて第一中間媒体４２を乗員室３の目標温度より高い温度に制御し、その後、第一中間媒体４２を乗員室３の目標温度に制御すればよい。第一中間媒体４２を少なくとも乗員室３の目標温度以上に制御することにより、乗員室３へ吹き出す空気を乗員室３の目標温度にすることができる。高くなりすぎた第一中間媒体４２の温度を下げるためには、第一断熱タンク４３へ冷媒体を供給すればよい。第一中間媒体４２を乗員室３の目標温度に制御することにより、乗員室３の温度を目標温度に制御し得る。
この他にもたとえば乗員室３の温度が高い場合、制御部６０は、第一断熱タンク４３へ冷媒体を供給する。これにより、第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２が冷やされる。また、制御部６０は、冷やされた第一中間媒体４２を、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環する。第一熱交換器４１では、冷やされた第一中間媒体４２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、冷やされた空気が乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は冷却される。
なお、この冷房運転において、制御部６０は、第一中間媒体４２を、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に制御すればよい。たとえば乗員室３の現在温度と乗員室３の目標温度との温度差が大きい場合、制御部６０は、エバボレータ３２を動作させて第一中間媒体４２を乗員室３の目標温度より低い温度に制御し、その後、第一中間媒体４２を乗員室３の目標温度に制御すればよい。第一中間媒体４２を少なくとも乗員室３の目標温度以下に制御することにより、乗員室３へ吹き出す空気を乗員室３の目標温度にすることができる。低くなりすぎた第一中間媒体４２の温度を上げるためには、第一断熱タンク４３へ温媒体を供給すればよい。第一中間媒体４２を乗員室３の目標温度に制御することにより、乗員室３の温度を目標温度に制御し得る。
具体的にはたとえば、制御部６０は、第一中間媒体４２の温度を、乗員室３における所望の温度である１０度から３０度の範囲内における目標温度に制御すればよい。これにより、第一中間媒体４２と熱交換する空気の温度は、目標温度に制御される。
以上のように、本実施形態では、第一中間媒体４２が、車両の乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に制御された上で、空調ダクト２１に設けられた第一熱交換器４１へ供給される。よって、第一熱交換器４１のみにより、自動車１の乗員室３内を、所望の温度に上げ下げして調整できる。
しかも、本実施形態では、空調ダクト２１には、車両の乗員室３内を所望の室温とするために第一熱交換器４１のみが設けられる。よって、一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００のように、室温を上げ下げするために、空調ダクト２１に対してヒータ３４およびエバボレータ３２を設ける必要がない。また、一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００では、ヒータ３４より下流側に、ヒータ３４により加熱された空気とエバボレータ３２により冷却された空気とを混合するための流路長を確保する必要があるが、本実施形態では、第一熱交換器４１のみで空調ダクト２１内の空気の略すべてを所望の温度に調整できるので、そのような流路長が不要になる。その結果、本実施形態では、空気供給路２５を短くして空調ダクト２１を小型化している。空調ダクト２１を乗員室３のたとえばダッシュボード１１内に設置したとしても、乗員室３内の空間を狭くし難い。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置２０の模式的な概略構成図である。
図４の車両用エアーコンディショナ装置２０は、空調ダクト２１、ブロアファン３１、第二熱交換器５１、第二中間媒体５２を収容する第二断熱タンク５３、第二循環路５４、第一熱交換器４１、第一中間媒体４２を収容する第一断熱タンク４３、第一循環路４４、を有する。
第二断熱タンク５３は、第一断熱タンク４３と同様の構造を有する。たとえば第二断熱タンク５３には、エバボレータ３２、ヒータ３４、電気ヒータ４５が設けられる。なお、図面では、第二熱交換器５１のエバボレータ３２と、第二熱交換器５１のエバボレータ３２とは、別々の冷媒循環装置３３に接続するように図示されている。第二熱交換器５１のヒータ３４と、第二熱交換器５１のヒータ３４とは、別々の温媒循環装置３５に接続するように図示されている。第二熱交換器５１の電気ヒータ４５と、第二熱交換器５１の電気ヒータ４５とは、別々のバッテリ４６に接続するように図示されている。実際の自動車１では、これらは共通でよい。
第二中間媒体５２は、熱媒体である。第二中間媒体５２は、たとえば第二中間媒体５２と同じでよい。
第二熱交換器５１は、空気供給路２５内において、空気供給路２５を全体的に塞ぐように配置される。第二熱交換器５１は、ブロアファン３１の設置スペース２４と第一熱交換器４１との間に位置する。第二熱交換器５１は、第一熱交換器４１と同様の構造でよい。
第二循環路５４は、第二断熱タンク５３と第二熱交換器５１とを連結する。
これにより、第二中間媒体５２は、第二循環路５４を通じて、第二断熱タンク５３と第二熱交換器５１との間で循環し得る。第二断熱タンク５３内の第二中間媒体５２は、第二循環路５４を通じて第二熱交換器５１へ供給される。第二熱交換器５１において、空調ダクト２１内の空気と、第二中間媒体５２との間で熱交換が実施される。空調ダクト２１内の空気は、第二中間媒体５２により冷却されたり、暖められたりする。熱交換後の第二中間媒体５２は、第二循環路５４を通じて第二断熱タンク５３へ戻される。その後、エバボレータ３２、ヒータ３４、および電気ヒータ４５により、再び再加熱または再冷却される。
これ以外の図４の車両用エアーコンディショナ装置２０の構成は、図３の車両用エアーコンディショナ装置２０と同様であり、同一の符号を使用してその説明を省略する。
そして、このような車両用エアーコンディショナ装置２０では、制御部６０は、乗員室３を空調するための制御を実行する。
制御部６０は、空調ダクト２１における空気の流れを制御し、第一断熱タンク４３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第一断熱タンク４３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第一断熱タンク４３から第一熱交換器４１への第一中間媒体４２の供給を制御する。また、第二断熱タンク５３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第二断熱タンク５３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第二断熱タンク５３から第二熱交換器５１への第二中間媒体５２の供給を制御する。
たとえば乗員室３の温度が低い場合、制御部６０は、第二断熱タンク５３を動作させることなく、第一断熱タンク４３へ温媒体を供給する。自動車１の動力源が停止している場合または温まっていない場合、電気ヒータ４５を通電する。これにより、第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に暖められる。また、制御部６０は、暖められた第一中間媒体４２を、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環する。第一熱交換器４１では、暖められた第一中間媒体４２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、暖められた空気が乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は暖められる。
この他にもたとえば乗員室３の温度が高い場合、制御部６０は、第二断熱タンク５３を動作させることなく、第一断熱タンク４３へ冷媒体を供給する。これにより、第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に冷やされる。また、制御部６０は、冷やされた第一中間媒体４２を、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環する。第一熱交換器４１では、冷やされた第一中間媒体４２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、冷やされた空気が乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は冷却される。
この他にもたとえば乗員室３を除湿する場合、制御部６０は、第一断熱タンク４３の第一中間媒体４２を、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度へ制御しながら、第二断熱タンク５３を動作させる。第二断熱タンク５３の第二中間媒体５２は、第二断熱タンク５３のエバボレータ３２により、第二中間媒体５２が凍結しない除湿温度、約０度に制御される。第二中間媒体５２が冷えすぎた場合、第二断熱タンク５３においてヒータ３４または電気ヒータ４５を動作させる。また、制御部６０は、冷やされた第二中間媒体５２を、第二断熱タンク５３と第二熱交換器５１との間で循環する。第二熱交換器５１では、冷やされた第二中間媒体５２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、空気が除湿される。除湿された空気は、第一熱交換器４１で所望の温度に暖められた後、乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は除湿される。
以上のように、本実施形態では、第一中間媒体４２とともに第二中間媒体５２を用い、空調ダクト２１内の空気を第二中間媒体５２で冷却した後に第一中間媒体４２で暖めることができる。よって、自動車１の乗員室３内を、所望の温度に上げ下げしたり、除湿したりできる。
しかも、本実施形態において、第一熱交換器４１および第二熱交換器５１は、空調ダクト２１の空気供給路２５において略全体に形成される。よって、第一熱交換器４１の後に、異なる温度の空気を混合するための流路長を設ける必要がない。その結果、空気供給路２５を短くし、空調ダクト２１を小型化できる。
また、本実施形態において、第二熱交換器５１に対して第二熱媒体は、第二熱交換器５１の上部から供給され、第二熱交換器５１の下部から排出される。よって、空調ダクト２１の空気供給路２５の上部を流れる空気は、低い温度の第二中間媒体５２により効果的に除湿された後、温度が下がった第一中間媒体４２により暖められる。空気供給路２５内の上部を流れて室内の上部またはガラス面へ向けて吹き出される空気は、熱交換により暖められていない第二中間媒体５２により効果的に除湿される。
また、第一熱交換器４１に対して第一中間媒体４２は、第一熱交換器４１の下部から供給され、第一熱交換器４１の上部から排出される。よって、空調ダクト２１の空気供給路２５の下部を流れる空気は、温度が上がった第二中間媒体５２により除湿された後、温まれた第一中間媒体４２により効果的に暖められる。
空調ダクト２１の上部から吹き出す空気の温度を、空調ダクト２１の下部から吹き出す空気の温度より下げることができる。温度差を持たせて、乗員の顔などに当たる空気の温度を下げ、不快感を抑制できる。乗員室３内の上部またはガラス面へ向けて吹き出される空気と、乗員室３内の下部へ向けて吹き出される空気との間に、温度差を持たせることができる。
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置２０の模式的な概略構成図である。
図５の車両用エアーコンディショナ装置２０は、空調ダクト２１、ブロアファン３１、第三熱交換器４８、第三循環路４９、第二熱交換器５１、第二中間媒体５２を収容する第二断熱タンク５３、第二循環路５４、第一熱交換器４１、第一中間媒体４２を収容する第一断熱タンク４３、第一循環路４４、を有する。
第三熱交換器４８は、第一熱交換器４１と同様の構造でよい。第三熱交換器４８は、空気供給路２５内において、第一熱交換器４１の下側に位置する。
第三循環路４９は、第一断熱タンク４３と第三熱交換器４８とを連結する。
これにより、第一中間媒体４２は、第一循環路４４を通じて、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環し得る。第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、第一循環路４４を通じて第一熱交換器４１へ供給される。第一熱交換器４１において、空調ダクト２１内の空気と、第一中間媒体４２との間で熱交換が実施される。空調ダクト２１内の空気は、第一中間媒体４２により冷却されたり、暖められたりする。熱交換後の第一中間媒体４２は、第一循環路４４を通じて第一断熱タンク４３へ戻される。その後、エバボレータ３２、ヒータ３４、および電気ヒータ４５により、再び再加熱または再冷却される。
これ以外の図５の車両用エアーコンディショナ装置２０の構成は、図４の車両用エアーコンディショナ装置２０と同様であり、同一の符号を使用してその説明を省略する。
そして、このような車両用エアーコンディショナ装置２０では、制御部６０は、乗員室３を空調するための制御を実行する。
制御部６０は、空調ダクト２１における空気の流れを制御し、第一断熱タンク４３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第一断熱タンク４３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第一断熱タンク４３から第一熱交換器４１への第一中間媒体４２の供給を制御する。また、第二断熱タンク５３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第二断熱タンク５３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第二断熱タンク５３から第二熱交換器５１への第二中間媒体５２の供給を制御する。また、第一断熱タンク４３から第三熱交換器４８への第一中間媒体４２の供給を制御する。
たとえば乗員室３の温度が低い場合、制御部６０は、第二断熱タンク５３を動作させることなく、第一断熱タンク４３へ温媒体を供給する。自動車１の動力源が停止している場合または温まっていない場合、電気ヒータ４５を通電する。これにより、第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に暖められる。また、制御部６０は、暖められた第一中間媒体４２を、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環し、第一断熱タンク４３と第三熱交換器４８との間で循環する。第一熱交換器４１および第三熱交換器４８では、暖められた第一中間媒体４２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、暖められた空気が乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は暖められる。
なお、冷却する場合、および除湿する場合も同様である。
そして、本実施形態では、空調ダクト２１の空気供給路２５に、第一熱交換器４１と第三熱交換器４８とを上下に並べて配置する。よって、制御部６０は、第一熱交換器４１での第一中間媒体４２の流量と、第三熱交換器４８での第一中間媒体４２の流量とを差をつけることにより、空調ダクト２１から吹き出される空気に温度差を持たせることができる。たとえば、第三熱交換器４８に第一熱交換器４１より多くの第一中間媒体４２を流すことにより、第三熱交換器４８を通過した空気の温度は、第一熱交換器４１を通過した空気の温度より高くなる。たとえば乗員室３へ供給する熱量を減らすことなく、乗員の顔などに当たる空気の温度を下げて不快感を抑制できる。
［第４実施形態］
図６は、本発明の第４実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置２０の模式的な概略構成図である。
図６の車両用エアーコンディショナ装置２０は、空調ダクト２１、ブロアファン３１、第四熱交換器５８、第四循環路５９、第三熱交換器４８、第三循環路４９、第二熱交換器５１、第二中間媒体５２を収容する第二断熱タンク５３、第二循環路５４、第一熱交換器４１、第一中間媒体４２を収容する第一断熱タンク４３、第一循環路４４、を有する。
第四熱交換器５８は、第二熱交換器５１と同様の構造でよい。第四熱交換器５８は、空気供給路２５内において、第二熱交換器５１の下側に位置する。
第四循環路５９は、第二断熱タンク５３と第四熱交換器５８とを連結する。
これにより、第二中間媒体５２は、第四循環路５９を通じて、第二断熱タンク５３と第一熱交換器４１との間で循環し得る。第二断熱タンク５３内の第二中間媒体５２は、第四循環路５９を通じて第四熱交換器５８へ供給される。第四熱交換器５８において、空調ダクト２１内の空気と、第二中間媒体５２との間で熱交換が実施される。空調ダクト２１内の空気は、第二中間媒体５２により冷却されたり、暖められたりする。熱交換後の第二中間媒体５２は、第四循環路５９を通じて第二断熱タンク５３へ戻される。その後、エバボレータ３２、ヒータ３４、および電気ヒータ４５により、再び再加熱または再冷却される。
これ以外の図６の車両用エアーコンディショナ装置２０の構成は、図５の車両用エアーコンディショナ装置２０と同様であり、同一の符号を使用してその説明を省略する。
そして、このような車両用エアーコンディショナ装置２０では、制御部６０は、乗員室３を空調するための制御を実行する。
制御部６０は、空調ダクト２１における空気の流れを制御し、第一断熱タンク４３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第一断熱タンク４３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第一断熱タンク４３から第一熱交換器４１および第三熱交換器４８への第一中間媒体４２の供給を個別に制御する。また、第二断熱タンク５３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第二断熱タンク５３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第二断熱タンク５３から第二熱交換器５１および第四熱交換器５８への第二中間媒体５２の供給を個別に制御する。
たとえば乗員室３を除湿する場合、制御部６０は、第一断熱タンク４３の第一中間媒体４２を、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度へ制御しながら、第二断熱タンク５３を動作させる。第二断熱タンク５３の第二中間媒体５２は、第二断熱タンク５３のエバボレータ３２により、第二中間媒体５２が凍結しない温度、約０度に制御される。第二中間媒体５２が冷えすぎた場合、第二断熱タンク５３においてヒータ３４または電気ヒータ４５を動作させる。また、制御部６０は、冷やされた第二中間媒体５２を、第二断熱タンク５３と第二熱交換器５１との間で循環し、これとは別に第四熱交換器５８との間で循環する。第二熱交換器５１および第四熱交換器５８では、冷やされた第二中間媒体５２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、空気が除湿される。除湿された空気は、第一熱交換器４１および第三熱交換器４８で所望の温度に暖められた後、乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は除湿される。
また、制御部６０は、たとえば第二熱交換器５１に、空調ダクト２１の空気供給路２５内において第二熱交換器５１の下側に並べて設けられる第四熱交換器５８より多くの第二中間媒体５２を流す。よって、第二熱交換器５１を通過した空気の湿度は、第四熱交換器５８を通過した空気の湿度より低くなる。
［第５実施形態］
図７は、本発明の第５実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置２０の模式的な概略構成図である。
図７の車両用エアーコンディショナ装置２０は、空調ダクト２１、ブロアファン３１、第一熱交換器４１、第一中間媒体４２を収容する第一断熱タンク４３、第一循環路４４、第二熱交換器５１、第二中間媒体５２を収容する第二断熱タンク５３、第二循環路５４、制御部６０、を有する。
第一熱交換器４１および第二熱交換器５１は、空調ダクト２１の空気供給路２５において、空気の流れに沿って並べて配置される。
第一熱交換器４１は、第二熱交換器５１より上流側に配置される。
第二熱交換器５１は、空気供給路２５の上部に設けられる。
これ以外の図７の車両用エアーコンディショナ装置２０の構成は、図４の車両用エアーコンディショナ装置２０と同様であり、同一の符号を使用してその説明を省略する。
そして、制御部６０は、空調ダクト２１における空気の流れを制御し、第一断熱タンク４３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第一断熱タンク４３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第一断熱タンク４３から第一熱交換器４１への第一中間媒体４２の供給を制御する。また、第二断熱タンク５３への冷媒体および温媒体の供給を制御し、第二断熱タンク５３での電気ヒータ４５の通電を制御し、第二断熱タンク５３から第二熱交換器５１への第二中間媒体５２の供給を制御する。
たとえば乗員室３の温度が低い場合、制御部６０は、第二断熱タンク５３を動作させることなく、第一断熱タンク４３へ温媒体を供給する。自動車１の動力源が停止している場合または温まっていない場合、電気ヒータ４５を通電する。これにより、第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に暖められる。また、制御部６０は、暖められた第一中間媒体４２を、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環する。第一熱交換器４１では、暖められた第一中間媒体４２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、暖められた空気が乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は暖められる。
この他にもたとえば乗員室３の温度が高い場合、制御部６０は、第二断熱タンク５３を動作させることなく、第一断熱タンク４３へ冷媒体を供給する。これにより、第一断熱タンク４３内の第一中間媒体４２は、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に冷やされる。また、制御部６０は、冷やされた第一中間媒体４２を、第一断熱タンク４３と第一熱交換器４１との間で循環する。第一熱交換器４１では、冷やされた第一中間媒体４２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、冷やされた空気が乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３は冷却される。
この他にもたとえば乗員室３を除湿する場合、制御部６０は、第一断熱タンク４３の第一中間媒体４２を、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度へ制御しながら、第二断熱タンク５３を動作させる。第二断熱タンク５３の第二中間媒体５２は、第二断熱タンク５３のエバボレータ３２により、乗員室３の目標温度より低い温度に制御される。第二中間媒体５２が冷えすぎた場合、第二断熱タンク５３においてヒータ３４または電気ヒータ４５を動作させる。また、制御部６０は、冷やされた第二中間媒体５２を、第二断熱タンク５３と第二熱交換器５１との間で循環する。第二熱交換器５１では、冷やされた第二中間媒体５２と乗員室３内の空気との間で熱交換が行われ、空気が除湿される。空気供給路２５において上部を流れる空気は、第一熱交換器４１で所望の温度に暖められた後、第一熱交換器４１で冷却されて除湿され、乗員室３へ吹き出される。その結果、乗員室３の上部には除湿された空気が供給される。
［第６実施形態］
図８は、本発明の第６実施形態に係る車両用エアーコンディショナ装置２０の模式的な概略構成図である。
図８の車両用エアーコンディショナ装置２０は、空調ダクト２１、ブロアファン３１、第一熱交換器４１、第一中間媒体４２を収容する第一断熱タンク４３、第一循環路４４、室内循環路７１、第二熱交換器５１、第二中間媒体５２を収容する第二断熱タンク５３、第二循環路５４、制御部６０、を有する。
室内循環路７１は、第一中間媒体４２を乗員室３内で循環させる循環路である。室内循環路７１は、たとえば第一断熱タンク４３と乗員室３のシート１２との間に設けられる。乗員室３内のシート１２は、乗員室３内を所望の温度とするために必要とされる温度に暖められている第一中間媒体４２により、直接的に暖められる。
この他にもたとえば、室内循環路７１は、乗員室３を画成するサイドパネル、ルーフパネルなどに埋設されてもよい。
これ以外の図８の車両用エアーコンディショナ装置２０の構成は、図４の車両用エアーコンディショナ装置２０と同様であり、同一の符号を使用してその説明を省略する。
そして、本実施形態では、室内循環路７１により、乗員室３の設備を直接的に暖めることができる。従来にあっては一般的な車両用エアーコンディショナ装置１００とは別に専用のヒータ等を追加しなければ、乗員室３の設備を直接的に暖めることができなかったが、車両用エアーコンディショナ装置２０により、乗員室３の設備を直接的に暖めることができる。
以上の各実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。
たとえば上記実施形態では、第一断熱タンク４３のエバボレータ３２は、自動車１の動力源により駆動されることにより機能する冷媒循環装置３３から冷媒体が供給される。また、ヒータ３４は、自動車１の動力源により駆動されることにより機能する温媒循環装置３５から温媒体が供給される。
この他にもたとえば、冷媒循環装置３３または温媒循環装置３５は、自動車１の別のエンジンやバッテリにより駆動されてもよい。
上記実施形態は、本発明を自動車１に適用した例である。
この他にもたとえば、本発明は、自動車以外のたとえば電車などの車両に適用することができる。
１…自動車（車両）、２…前室、３…乗員室（車両の室）、４…後室、１１…ダッシュボード、１２…シート、１３…フロントガラス、１４…ドアパネル、１５…サイドガラス、２０…車両用エアーコンディショナ装置、２１…空調ダクト、２２…外吸込路、２３…内吸込路、２４…設置スペース、２５…空気供給路、２６…ガラス用吹出路（上吹出路、吹出路）、２７…上体用吹出路（上吹出路、吹出路）、２８…足下用吹出路（下吹出路、吹出路）、３１…ブロアファン、３２…エバボレータ、３３…冷媒循環装置、３４…ヒータ、３５…温媒循環装置、３６…切替板、３７…第一開閉板、３８…第二開閉板、３９…第三開閉板、４１…第一熱交換器、４２…第一中間媒体、４３…第一断熱タンク（第一タンク）、４４…第一循環路、４５…電気ヒータ、４６…バッテリ、４７…スイッチ、４８…第三熱交換器、４９…第三循環路、５１…第二熱交換器、５２…第二中間媒体、５３…第二断熱タンク（第二タンク）、５４…第二循環路、５８…第四熱交換器、５９…第四循環路、６０…制御部、７１…室内循環路、１００…車両用エアーコンディショナ装置

Claims (6)

  1. 車両の室内へ供給する空気が通過する空気供給路が形成される空調ダクトと、
    第一中間媒体を収容し、前記第一中間媒体の温度を調整するための冷媒体および温媒体が供給される第一タンクと、
    前記空調ダクトに設けられ、前記第一タンクから前記第一中間媒体が循環する第一熱交換器と、
    前記空調ダクトの前記空気供給路内において前記第一熱交換器の下側に並べて設けられ、前記第一タンクから前記第一中間媒体が循環する第三熱交換器と、
    前記第一中間媒体を、前記室内を所望の温度とするために必要とされる温度に制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記第一熱交換器より前記第三熱交換器へ多くの前記第一中間媒体を流す、
    車両用エアーコンディショナ装置。
  2. 車両の室内へ供給する空気が通過する空気供給路が形成される空調ダクトと、
    第一中間媒体を収容し、前記第一中間媒体の温度を調整するための冷媒体および温媒体が供給される第一タンクと、
    前記空調ダクトに設けられ、前記第一タンクから前記第一中間媒体が循環する第一熱交換器と、
    第二中間媒体を収容し、前記第二中間媒体の温度を調整するための冷媒体および温媒体が供給される第二タンクと、
    前記第一熱交換器より上流側において前記空調ダクトに設けられ、前記第二タンクから前記第二中間媒体が循環する第二熱交換器と、
    前記空調ダクトの前記空気供給路内において前記第二熱交換器の下側に並べて設けられ、前記第二タンクから前記第二中間媒体が循環する第四熱交換器と、
    前記第一中間媒体を、前記室内を所望の温度とするために必要とされる温度に制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記第四熱交換器より前記第二熱交換器へ多くの前記第二中間媒体を流す、
    車両用エアーコンディショナ装置。
  3. 第二中間媒体を収容し、前記第二中間媒体の温度を調整するための冷媒体および温媒体が供給される第二タンクと、
    前記第一熱交換器より上流側において前記空調ダクトに設けられ、前記第二タンクから前記第二中間媒体が循環する第二熱交換器と、
    を有し、
    前記制御部は、前記第二中間媒体を除湿温度に制御する、
    請求項１記載の車両用エアーコンディショナ装置。
  4. 前記制御部は、前記第二中間媒体を除湿温度に制御する、
    請求項２記載の車両用エアーコンディショナ装置。
  5. 前記空調ダクトは、
    前記室内の上部またはガラス面へ向けて空気を吹き出す上吹出路と、
    前記上吹出路より下側に設けられ、前記室内の下部へ向けて空気を吹き出す下吹出路と、を有し、
    前記第一熱交換器は、前記空気供給路内に設けられ、前記第一中間媒体が下から上へ向かって流れ、
    前記第二熱交換器は、前記空気供給路内に設けられ、前記第二中間媒体が上から下へ向かって流れる、
    請求項３または４記載の車両用エアーコンディショナ装置。
  6. 前記第一タンクと前記車両の室内との間で前記第一中間媒体を循環する室内循環路を有する、
    請求項１から５のいずれか一項記載の車両用エアーコンディショナ装置。
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