(57)【要約】  空調装置１００は、冷媒を圧縮して送出するコンプレッサ３８と、コンプレッサ３８から送出した冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換した空気を車外に送出するコンデンサ４０と、コンプレッサ３８にて熱交換した冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換した空気を車室内に送出するエバポレータ４４と、送風ダクト３０を通じてコンデンサ４０およびエバポレータ４４のそれぞれに車室内から吸気した空気を送風する送風機４６と、を備える。
2018235765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して送出するコンプレッサと、
前記コンプレッサから送出した冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換した空気を車外に送出するコンデンサと、
前記コンプレッサにて熱交換した冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換した空気を車室内に送出するエバポレータと、
送風ダクトを通じて前記コンデンサおよび前記エバポレータのそれぞれに車室内から吸気した空気を送風する送風機と、
を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記送風ダクトは、前記コンデンサおよび前記エバポレータのそれぞれへの風量を調整する風量調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記送風ダクトは、前記エバポレータで発生した凝縮水を前記コンデンサに導く導水路を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記コンデンサは、前記エバポレータの下に設けられ、
前記導水路は、上下方向に延びるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記送風ダクトは、前記導水路の前記コンデンサ側の出口圧力を、前記エバポレータ側の入口圧力以下にする圧力調整部を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
「コミューター」とよばれる一人もしくは二人乗りの小型電気自動車が知られている。こうした小型電気自動車では、大型化を避けながら車室空間を確保するために、各装置を配置するスペースが限られる。例えば空調装置などは、シートの下などの狭い空間への設置が求められる。【０００３】
車両用エアコン装置の小型化に関しては、エバポレータとコンデンサとの間のダクトの上下にそれぞれファンを設け、ダクト内の切替弁により車室内に送る風の流路を切り替える技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に係る技術によれば、ダクトを１つとした構成により、装置全体を小型化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
小型電気自動車では、さらに車室空間を広くして乗り心地を向上させることが求められており、比較的大きな設置スペースを必要とする空調装置にはさらなる小型化が要求されている。【０００６】
本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両に搭載される空調装置を小型化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の車両用空調装置は、冷媒を圧縮して送出するコンプレッサと、コンプレッサから送出した冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換した空気を車外に送出するコンデンサと、コンプレッサにて熱交換した冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換した空気を車室内に送出するエバポレータと、送風ダクトを通じてコンデンサおよびエバポレータのそれぞれに車室内から吸気した空気を送風する送風機と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、車両に搭載される空調装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施例に係る空調装置が搭載された車両を側面から見た概略図である。
【図２】本開示の実施例に係る空調装置および空調ダクトの配置構成を示す図である。
【図３】本開示の実施例に係る空調装置の斜視図である。
【図４】本開示の実施例に係る空調装置の側面図である。
【図５】本開示の実施例に係る空調装置の模式図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｂ）は、風量調整部が回転した状態を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｂ）は、高温多湿環境かつ車室への風量（大）条件での送風機の送風量と冷房効率および消費電力との関係を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）〜（ｂ）は、高温多湿環境かつ車室への風量（小）条件での送風機の送風量と冷房効率および消費電力との関係を示すグラフである。
【図９】本開示の変形例に係る空調装置および空調ダクトの模式図である。
【図１０】本開示の実施例に係る空調装置をリアシートの背後に配置した構成を示す図である。
【図１１】本開示の実施例に係る空調装置をリアシートの下に配置した構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施例では、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略して示す。
【００１１】
本開示の実施例を具体的に説明する前に、概要を説明する。実施例は、車両に搭載される空調装置に関する。車両の一例は、「コミューター」とよばれる小型電気自動車である。実施例の空調装置は、コンプレッサ、コンデンサ、エバポレータ、および送風機を備える。コンプレッサは、冷媒を圧縮して送出する。コンデンサは、コンプレッサにより圧縮された冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換された空気を車外に送出する。エバポレータは、コンデンサにて熱交換して凝縮された冷媒（凝縮した冷媒を膨張弁により減圧して気化した冷媒）と、空気との間で熱交換を行い、熱交換された空気を車室内に送出する。送風機は、送風ダクトを通じてコンデンサおよびエバポレータのそれぞれに車室内から吸気した空気を送風する。１台の送風機でコンデンサおよびエバポレータの両方に空気を送風するので、コンデンサ用とエバポレータ用を含む複数の送風機を設ける構成に比べて、空調装置を小型化できる。以下、実施例を具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本開示の実施例に係る空調装置１００が搭載された車両１０を側面から見た概略図である。車両１０は、それぞれ一人掛けのフロントシート１２およびリアシート１４を備える二人乗りの四輪電気自動車である。空調装置１００は、リアシート１４の横の内装パネルと外装パネルとの間に設けられている。空調装置１００からの風は、空調ダクト２０を通って車室内に吹き出される。
【００１３】
図２は、本開示の実施例に係る空調装置１００および空調ダクト２０の配置構成を示す図である。図２には、空調装置１００および空調ダクト２０を含む車両１０の一部を示している。また、リアシート１４の横の内装パネルを省略し、フロントシート１２および空調装置１００の筐体１６を透過して示している。なお、筐体１６を内装パネルの一部として構成してもよい。
【００１４】
空調装置１００は、後述のコンプレッサ、コンデンサ、エバポレータ、および送風機を備える。コンデンサ、エバポレータ、および送風機は、筐体１６の内部に設けられている。空調ダクト２０は、パネル内ダクト２２、天井ダクト２４を備える。パネル内ダクト２２は、空調装置１００から外装パネル１８と内装パネル（不図示）との間を通って上方に延びる。天井ダクト２４は、パネル内ダクト２２から２つに分岐して車室内に露出し、天井に沿ってフロントシート１２を囲むように延びる。天井ダクト２４は、空調装置１００からの風を車室内に吹き出す吹き出し口２６を複数備える。吹き出し口２６は、フロントシート１２の前側、左側、および右側に１箇所ずつと、リアシート１４の前側１箇所に設けられている。吹き出し口２６を上下左右に回転可能な構成としてもよい。この場合、シートに座った乗員は、風の吹き出し方向を頭から足下まで任意の方向に調整できる。
【００１５】
図３は本開示の実施例に係る空調装置１００の斜視図、図４はその側面図である。図３および図４は、筐体１６を省略し、送風ダクト３０を透過して示している。空調装置１００は、送風ダクト３０、コンプレッサ３８、コンデンサ４０、レシーバタンク４２、膨張弁４３、エバポレータ４４、送風機４６を備える。なお、送風ダクト３０が筐体１６の少なくとも一部を兼ねるように構成してもよい。
【００１６】
送風ダクト３０は、メインダクト３２と、メインダクト３２から分岐する第１分岐ダクト３４および第２分岐ダクト３６を備える。メインダクト３２には、送風機４６が設けられる。第１分岐ダクト３４は、内部にコンデンサ４０が設けられ、車外に排気する排気ダクト（不図示）に接続される。第２分岐ダクト３６は、内部にエバポレータ４４が設けられ、空調ダクト２０に接続される。コンデンサ４０を下、エバポレータ４４を上とする上下に並ぶ配置により、車両１０の内装パネルと外装パネル１８との間に設置可能な薄型化が実現される。
【００１７】
コンプレッサ３８は、配管４８を流れる冷媒を圧縮する。冷媒の一例は、ＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）である。圧縮されて高圧ガスとなった冷媒は、配管４８を通ってコンデンサ４０に送出される。
【００１８】
コンデンサ４０は、コンプレッサ３８から送出された冷媒と、送風機４６から送風される空気との間で熱交換を行い、冷媒を冷却して液化させる。コンデンサ４０を通る際に熱交換して冷媒の熱を奪って暖まった空気は、第１分岐ダクト３４から送出され、排気ダクト（不図示）を通じて車外に排出される。コンデンサ４０で熱交換して液化した冷媒は、配管４８を通ってレシーバタンク４２に送出される。
【００１９】
レシーバタンク４２は、液化されなかった冷媒を分離し、乾燥剤やストレーナで水分や不純物を除去する。レシーバタンク４２を通った冷媒は、膨張弁４３から噴射されて気化した状態で配管４８を通ってエバポレータ４４に送出される。
【００２０】
エバポレータ４４は、レシーバタンク４２（膨張弁４３）から送出された気化した冷媒と、送風機４６から送風される空気との間で熱交換を行う。送風機４６からエバポレータ４４に送られる空気は、気化した冷媒に吸熱され、冷却された空気（冷風）となって第２分岐ダクト３６から送出され、空調ダクト２０を通じて車室内に吹き出す。エバポレータ４４を出た冷媒は、配管４８を通ってコンプレッサ３８に向かって送出される。
【００２１】
送風機４６は、車室内から吸気した空気を、送風ダクト３０を通じてコンデンサ４０およびエバポレータ４４のそれぞれに送風する。車室内から吸気した空気は、所定の設定条件に応じて、後述する風量調整部によって分配されて送風される。なお、車室内から空気を吸気することで、送風機４６からエバポレータ４４に送風される空気の温度が低くなり、冷房効率を向上させることができる。
【００２２】
図５は、本開示の実施例に係る空調装置１００の模式図である。送風ダクト３０は、内部に風量調整部５０を備える。風量調整部５０は、上下面が扇型の柱状部材であり、回転軸５２を中心に回転可能に設けられている。風量調整部５０は、制御装置６０により制御されて回転する。制御装置６０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、ＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを実行し、コンプレッサ３８の回転数、送風機４６の風量、および風量調整部５０の回転位置を制御する。図５に示すように、風量調整部５０が第１分岐ダクト３４と第２分岐ダクト３６との中間に位置し、送風機４６からコンデンサ４０およびエバポレータ４４のそれぞれへの空気の送風量を同じ量とする位置を「中間位置」とよぶ。
【００２３】
図６（ａ）は、風量調整部５０が中間位置から第１分岐ダクト３４側に回転した状態を示す図である。この状態では、風量調整部５０が中間位置にある場合より、第１分岐ダクト３４を通ってコンデンサ４０に流れる風量が減少し、第２分岐ダクト３６を通ってエバポレータ４４に流れる風量が増加する。図６（ｂ）は、風量調整部５０が中間位置から第２分岐ダクト３６側に回転した状態を示す図である。この状態では、風量調整部５０が中間位置にある場合より、第１分岐ダクト３４を通ってコンデンサ４０に流れる風量が増加し、第２分岐ダクト３６を通ってエバポレータ４４に流れる風量が減少する。制御装置６０は、車室への送風量や環境条件に応じて風量調整部５０を回転させ、送風ダクト３０内の風量を調整する。これにより、空調装置１００の冷房効率の向上や、コンプレッサ３８および送風機４６の省電力化を図る。
【００２４】
図７（ａ）〜（ｂ）は、高温多湿環境かつ車室への風量（大）条件での送風機４６の送風量と冷房効率ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）および消費電力との関係を示すグラフである。なお、風量（大）とは、送風機４６の総送風量が送風機性能限界に近い設定状態での風量である。図７（ａ）は、送風機４６の送風量と冷房効率との関係を示す。図７（ｂ）は、送風機４６の送風量と、コンプレッサ３８および送風機４６の消費電力との関係を示す。各グラフの横軸は、送風機４６の総風量に対するコンデンサ４０への送風量の比（＝ＣＯＮＤ送風量／総送風量）であり、ゼロに近づくほどエバポレータ４４への送風量が多く、１に近づくほどコンデンサ４０への送風量が多い状態を表す。コンデンサ４０およびエバポレータ４４それぞれへの送風量は、風量調整部５０の回転により調整される。この条件では、シートに座った乗員の快適性を高めるため、消費電力よりも冷房効率を優先し、各グラフに破線で示したような位置（冷房効率が最大近傍となる位置）で、コンデンサ４０への送風量とエバポレータ４４への送風量とを設定する。この場合の風量調整部５０の位置を「標準配風位置」とよぶ。
【００２５】
図８（ａ）〜（ｂ）は高温多湿環境かつ車室への風量（小）条件での送風機４６の送風量と冷房効率および消費電力との関係を示すグラフである。なお、風量（小）とは、シートに座った乗員が操作することにより、空調装置の風量（大）設定から送風機４６の総送風量を少なくした状態での風量である。この条件では、空調装置１００での消費電力を低減するために、冷房効率よりも消費電力を優先し、各グラフに破線で示したような位置（消費電力が最低近傍となる位置）で、コンデンサ４０への送風量とエバポレータ４４への送風量とを設定する。具体的には、風量調整部５０を風量（大）条件での「標準配風位置」から、第２分岐ダクト３６側に回転させ、コンデンサ４０への送風量を増やしてエバポレータ４４への送風量を減らしている。
【００２６】
制御装置６０は、周囲環境（温度、湿度など）、車室への送風量（「大」、「小」など）、コンプレッサ状態（回転数）、および車両状態（エンジン起動時、停車中、走行中など）などの条件に応じて予め設定された風量調整部５０の回転位置を記憶し、設定にしたがって風量調整部５０を回転させる。なお、冷房効率が最も良い条件と、消費電力が最も低減する条件とが異なる場合、風量調整部５０の送風量設定に関係なく、車両１０の乗員がどちらを優先するか選択可能な構成であってもよい。この場合、乗員の要望に柔軟に対応可能になる。なお、コンデンサ４０およびエバポレータ４４への送風量を調整可能であれば、風量調整部５０は本実施例で示した形状に限られず、例えば平板状の部材であってもよい。この場合にも同様の効果が得られる。
【００２７】
図９は、本開示の変形例に係る空調装置１００および空調ダクト２０の模式図である。図９に示すように、本開示の変形例に係る空調装置１００の送風ダクト３０は、ドレンパン５４、導水路５６、圧力調整部５８を備える。
【００２８】
ドレンパン５４は、第２分岐ダクト３６のエバポレータ４４下部に周囲から窪むように形成され、エバポレータ４４において発生した凝縮水を集める。導水路５６は、第２分岐ダクト３６のドレンパン５４から下方に延びて第１分岐ダクト３４につながる。導水路５６の第１分岐ダクト３４側の出口は、コンデンサ４０の上部に設けられている。ドレンパン５４に集められた凝縮水は、上下に延びる導水路５６を通って第１分岐ダクト３４に流れ、さらにコンデンサ４０を伝って流れ落ちる際に一部が気化して排気ダクト６２から車外へと排出される。コンデンサ４０は、送風機４６から送風される空気に加えて、流れ落ちる凝縮水により冷却される。これにより、空調装置１００の冷房効率が向上する。また、送風機４６の送風量を抑えて省電力化を実現できる。
【００２９】
圧力調整部５８は、第１分岐ダクト３４においてコンデンサ４０よりメインダクト３２側に設けられたオリフィス板である。圧力調整部５８は、送風機４６からコンデンサ４０への風量を絞り、コンデンサ４０の周囲の圧力を、エバポレータ４４の周囲の圧力より下げる。導水路５６のコンデンサ４０側の出口圧力が、エバポレータ４４側の入口圧力より低くなるので、凝縮水の逆流が抑制されて流れが良くなる。なお、圧力調整部５８は、オリフィス板に限られず、エアフィルタであってもよい。この場合にも同様の効果が得られる。
【００３０】
以上で説明した空調装置１００によれば、１台の送風機４６でコンデンサ４０およびエバポレータ４４の両方に空気を送風するので、コンデンサ用とエバポレータ用を含む複数の送風機を設ける構成に比べて全体を小型化できる。空調装置１００の小型化により、車両１０の設計自由度が向上する。例えば図１０および図１１に示すように、空調装置１００をリアシート１４の背後や下にも設置できる。リアシート１４の左右空間を広くする場合、リアシート１４の背後または下に空調装置１００を設置する。フロントシート１２とリアシート１４との間隔を広くする場合、リアシート１４の横または下に空調装置１００を設置する。また、リアシート１４の上下空間を広げる場合、リアシート１４の横または背後に空調装置１００を設置する。
【００３１】
以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３２】
本実施例では、第１分岐ダクト３４が排気ダクトにつながり、第２分岐ダクト３６が空調ダクト２０につながる構成としたが、これに限らない。例えば、第１分岐ダクト３４および第２分岐ダクト３６が、それぞれ排気ダクトおよび空調ダクト２０の両方につながる構成であってもよい。この場合、第１分岐ダクト３４および第２分岐ダクト３６に、送風先を排気ダクトまたは空調ダクト２０に切り替える切替弁を設ける。切替弁による送風先の切り替えにより、エバポレータ４４に冷却された空気（冷風）またはコンデンサ４０に暖められた空気（暖風）を車室に供給する。こうした構成により、空調装置１００を冷暖房機として使用できる。
【００３３】
本開示の一態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の車両用空調装置１００は、冷媒を圧縮して送出するコンプレッサ３８と、コンプレッサ３８から送出した冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換した空気を車外に送出するコンデンサ４０と、コンプレッサ３８にて熱交換した冷媒と、空気との間で熱交換を行い、熱交換した空気を車室内に送出するエバポレータ４４と、送風ダクト３０を通じてコンデンサ４０およびエバポレータ４４のそれぞれに車室内から吸気した空気を送風する送風機４６と、を備える。この態様によれば、１台の送風機４６でコンデンサ４０およびエバポレータ４４に送風するので、コンデンサ用とエバポレータ用を含む複数の送風機を備える構成に比べて、空調装置１００を小型化できる。
【００３４】
送風ダクト３０は、コンデンサ４０およびエバポレータ４４のそれぞれへの風量を調整する風量調整部５０を備えてもよい。この場合、車室への送風量や環境などの条件に応じて、送風機４６からコンデンサ４０およびエバポレータ４４のそれぞれへの送風量の配分を変更し、冷房効率を高めることができる。
【００３５】
送風ダクト３０は、エバポレータ４４で発生した凝縮水をコンデンサ４０に導く導水路５６を備えてもよい。この場合、凝縮水でコンデンサ４０を冷却できるので、冷房効率を高めるとともに、送風機４６の風量を抑えて省電力化できる。
【００３６】
コンデンサ４０は、エバポレータ４４の下に設けられてもよい。導水路５６は、上下方向に延びるように設けられてもよい。この場合、凝縮水をエバポレータ４４からコンデンサ４０に導くためにポンプなどを設ける必要がないので、簡単な構成にできる。
【００３７】
送風ダクト３０は、導水路５６のコンデンサ４０側の出口圧力を、エバポレータ４４側の入口圧力以下にする圧力調整部５８を備えてもよい。この場合、凝縮水をより確実にコンデンサ４０側に導き、凝縮水のエバポレータ４４側への逆流を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３８】
３０  送風ダクト、  ４０  コンデンサ、  ４４  エバポレータ、  ４６  送風機、  ５０  風量調整部、  ５６  導水路、  ５８  圧力調整部、  １００  空調装置。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本開示によれば、車両に搭載される空調装置を小型化できる。
【図１】
2018235765.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018235765.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018235765.tif 000013
【国際調査報告】
2018235765.tif 000014
2018235765.tif 000015
2018235765.tif 000016
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