(57)【要約】【課題】エバポレータの空気流れ方向下流側に蓄冷熱交換器を設置した場合でも、空気の流れに乱れを発生させることなく空気が蓄冷熱交換器を通過するようにして蓄冷熱交換器から出る冷風（空気）の風量減少を抑えることができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】エバポレータ４と該エバポレータ４の空気流れ方向下流側に配置した蓄冷熱交換器５は、空気流れ方向Ａに対して直交方向の空気通過面が略同じ大きさに形成されており、エバポレータ４の並列された各冷媒チューブ２０及び蓄冷熱交換器５の並列された各蓄冷熱交換器チューブ２４の配置間隔がそれぞれ同一であり、かつ冷媒チューブ２０と蓄冷熱交換器チューブ２４の空気流れ方向Ａに対して直交方向の幅寸法もそれぞれ同一にしている。【選択図】図２
2010125997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が循環する所定間隔で並列された冷媒チューブを有し、前記冷媒との熱交換より送風用ブロアから送風される空気を冷却するエバポレータと、所定間隔で並列された蓄冷材を充填した蓄冷熱交換器チューブを有し、前記エバポレータの空気流れ方向下流側に配置された蓄冷熱交換器とを空調ケース内に備え、前記蓄冷熱交換器チューブに充填された前記蓄冷材は、前記エバポレータによる冷却により該エバポレータから送風される空気が冷風のときは凝固して潜熱の形態で蓄冷し、前記エバポレータによる冷却が停止しているときには融解し潜熱を利用して該エバポレータを通して送風される空気を冷却する車両用空調装置において、
前記エバポレータと前記蓄冷熱交換器は、空気流れ方向に対して直交方向の空気通過面が略同じ大きさに形成されており、
前記エバポレータの並列された各冷媒チューブ及び前記蓄冷熱交換器の並列された各蓄冷熱交換器チューブの配置間隔はそれぞれ同一であり、かつ前記冷媒チューブと前記蓄冷熱交換器チューブの空気流れ方向に対して直交方向の幅寸法もそれぞれ同一であることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記蓄冷熱交換器チューブは、空気流れ方向に沿って扁平中空状に形成されており、該蓄冷熱交換器チューブ内は複数の支柱による仕切りによって複数に区画されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置に関し、特に車両エンジンを一時的に停止して圧縮機の駆動を停止させたときでも車室内へ冷風を送風可能な車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止等の観点から車両から排出されるＣＯ２（二酸化炭素）の排出量の排出量を低減するために、信号待ち等の比較的短時間の車両停止時にアイドリング状態にある車両エンジンを自動的に停止（以下、「アイドリングストップ」という）するようにした車両（自動車）が実用化されている。
【０００３】
ところで、車両に搭載さている車両用空調装置は、冷凍サイクルの圧縮機（コンプレッサ）を車両エンジンにより駆動して、エバポレータ（冷却用熱交換器）を設けた通路を流れる空気を冷却することで生成された冷風を所定の吹出口から車室内に送風しているので、前記したように信号待ち等の車両停止時にアイドリングストップすると圧縮機も駆動停止し、それに伴い車室内への冷風の吹出しも停止する。このように、信号待ち等の車両停止時に車両エンジンがアイドリングストップすると、車両エンジンにより駆動される圧縮機も同時に停止するので、車室内へ吹出される空気温度が急に上昇し、車室内の乗員に対して不快な思いをさせてしまう不具合が発生する。
【０００４】
そこで、信号待ち等の車両停止時に車両エンジンがアイドリングストップしているときの空調対策として、従来より、車両用エンジンが回転時にエバポレータ（冷却用熱交換器）により得られた冷風によって蓄冷される蓄冷手段を備え、信号待ち等で車両エンジンがアイドリングストップしているときには、前記蓄冷手段による蓄冷熱量を利用して車室内へ冷風を送風することができるようにした車両用空調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
前記特許文献１に記載の車両用空調装置は、蒸発器（エバポレータ）の空気流れ方向下流側に近接するようにして内部に蓄冷材を保持した格子形状の保持器（蓄冷熱交換器）が設置されており、信号待ち等の車両停止時に車両エンジンがアイドリングストップしているときにおいては、蒸発器（エバポレータ）を通して格子状の保持器（蓄冷熱交換器）の各開口（空気通路）を流れる空気を、蓄冷材に蓄冷された冷熱で冷却し、吹出口を通して車室内へ冷風を送風する。
【特許文献１】特開２０００−３１８４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１に記載の車両用空調装置では、保持器（蓄冷熱交換器）の構成と蒸発器（エバポレータ）の構成がそれぞれ異なっているので、格子形状の保持器の各開口（空気通路）の形状及び位置と、蒸発器（エバポレータ）の各空気通路の形状及び位置は異なっている。このため、ブロアによって送風される空気が蒸発器を通過した後に、一部の空気が保持器の各開口周囲の蒸発器側の側面に当たることによって空気の流れが乱れ、保持器の各開口に入る空気量が減少する。これにより、吹出口から吹出す冷風の風量が低下する。
【０００７】
そこで、本発明は、エバポレータの空気流れ方向下流側に蓄冷熱交換器を設置した場合でも、空気の流れに乱れを発生させることなく空気が蓄冷熱交換器を通過するようにして蓄冷熱交換器から出る冷風（空気）の風量減少を抑えることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために請求項１に係る本発明は、冷媒が循環する所定間隔で並列された冷媒チューブを有し、前記冷媒との熱交換より送風用ブロアから送風される空気を冷却するエバポレータと、所定間隔で並列された蓄冷材を充填した蓄冷熱交換器チューブを有し、前記エバポレータの空気流れ方向下流側に配置された蓄冷熱交換器とを空調ケース内に備え、前記蓄冷熱交換器チューブに充填された前記蓄冷材は、前記エバポレータによる冷却により該エバポレータから送風される空気が冷風のときは凝固して潜熱の形態で蓄冷し、前記エバポレータによる冷却が停止しているときには融解し潜熱を利用して該エバポレータを通して送風される空気を冷却する車両用空調装置において、前記エバポレータと前記蓄冷熱交換器は、空気流れ方向に対して直交方向の空気通過面が略同じ大きさに形成されており、前記エバポレータの並列された各冷媒チューブ及び前記蓄冷熱交換器の並列された各蓄冷熱交換器チューブの配置間隔はそれぞれ同一であり、かつ前記冷媒チューブと前記蓄冷熱交換器チューブの空気流れ方向に対して直交方向の幅寸法もそれぞれ同一であることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に係る本発明の車両用空調装置は、前記蓄冷熱交換器チューブは、空気流れ方向に沿って扁平中空状に形成されており、該蓄冷熱交換器チューブ内は複数の支柱による仕切りによって複数に区画されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る車両用空調装置によれば、エバポレータと蓄冷熱交換器は、空気流れ方向に対して直交方向の空気通過面が略同じ大きさに形成し、エバポレータの並列された各冷媒チューブ及び蓄冷熱交換器の並列された各蓄冷熱交換器チューブの配置間隔をそれぞれ同一にし、かつ冷媒チューブと蓄冷熱交換器チューブの空気流れ方向に対して直交方向の幅寸法もそれぞれ同一にしたことにより、エバポレータを通過後の空気の略全量が蓄冷熱交換器をスムーズに通過することによって、蓄冷熱交換器での通過損失による冷風の風量低下を抑えることができ、更に、蓄冷熱交換器での蓄冷材の融解潜熱による通過空気の冷却を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の本実施形態に係る車両用空調装置（以下、「空調装置」という）を示す概略縦断面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る空調装置１は、車室前部のインストルメントパネル（不図示）内に設けられる空調ケース２を有し、この空調ケース２内に形成される送風路中に、送風ファン（ブロア）３と、該送風ファン３の空気流れ方向下流側に設置した放冷却用熱交換器（以下、「エバポレータ」という）４と、該エバポレータ４の空気流れ方向下流側に設置した蓄冷熱交換器５と、該蓄冷熱交換器５の空気流れ方向下流側に設置したヒータコア６と、蓄冷熱交換器５とヒータコア６との間に設置したエアミックスドア７を有している。ヒータコア６は、エンジン駆動に循環される温水（冷却水）を熱源として該ヒータコア６を通過する空気を加熱する。
【００１３】
空調ケース２の空気流れ方向下流側（図１の左側）には、内外気切替ドア８が設置されており、内外気切替ドア８の回動により内気導入口９ａと外気導入口９ｂのいずれかを選択的に切替えることで、内気または外気が導入される。また、空調ケース２の空気流れ方向下流側（図１の右側）には、エアミックス室１０にて温調された空気（空調エア）を、デフロスター吹出口１１に分配するデフドア１２と、ベント吹出口１３に分配するベントドア１４と、フット吹出口１５に分配するフットドア１６が設けられている。
【００１４】
エバポレータ４は、不図示のエンジンにより駆動されるコンプレッサ、コンデンサ、リキッドタンク、循環パイプ等ととともに冷凍サイクルを構成し、送風ファン３の回転によってエバポレータ４側に送風される空気（内気又は外気）とエバポレータ４の冷媒チューブ２０（図２参照）内を循環する冷媒との間で熱交換を行い、エバポレータ４を通過する空気を冷却するものである。
【００１５】
なお、本実施形態に係る空調装置１を搭載した車両（不図示）は、アイドリングストップ機能を有しており、コンプレッサ（不図示）を駆動して冷風を車室内に吹出しているときに、信号待ち等の比較的短時間の車両停止時に車両エンジン（不図示）を自動的に停止させてコンプレッサ（不図示）を停止させた場合でも、後述する蓄冷熱交換器５に封入されている蓄冷材の蓄冷によって冷風の吹出しを維持することができるようになっている。アイドリングストップの解除は、アイドリングストップ時のブレーキ操作状態を解除することにより自動的に行われ、直にエンジン始動される。
【００１６】
図２に示すように、エバポレータ４は、冷媒２１が循環する扁平中空状の冷媒チューブ２０を有しており、冷媒チューブ２０の両側間には、波形状に折り曲げ成形されたコルゲートフィン２２がそれぞれ接合されている。冷媒チューブ２０は、両端部が折り曲げられるようにして一定間隔で隣接チューブ同士が平行に並列されている。冷媒チューブ２０及びコルゲートフィン２２は、伝熱性や軽量化等を考慮して厚みの薄いアルミニューム材で成形することが好ましい。図２において、図の左側が空気流れ方向上流側（送風ファン３側）であり、図の右側が空気流れ方向下流側である。なお、図１、図２において、矢印Ａは空気流れ方向である。
【００１７】
蓄冷熱交換器５は、図２、図３に示すように、蓄冷材２３を封入した複数の扁平中空状の蓄冷熱交換器チューブ２４が一定間隔で互いに平行に並列されており、各蓄冷熱交換器チューブ２４の上面及び下面には、各蓄冷熱交換器チューブ２４の両端部をそれぞれ固定保持した中空パイプ状の固定部材２５ａ，２５ｂが接合されている。各蓄冷熱交換器チューブ２４の両端内部と固定部材２５ａ，２５ｂ内は連通している。また、固定部材２５ａ，２５ｂには、蓄冷材２３を各蓄冷熱交換器チューブ２４内に充填する際に使用した開口部（不図示）が設けられており、この開口部は蓄冷材の充填後に密封されている。エバポレータ４と蓄冷熱交換器５は、空気流れ方向Ａに対して直交方向の空気通過面が略同じ大きさに形成されている。
【００１８】
各蓄冷熱交換器チューブ２４の両側間には、波形状に折り曲げ成形されたコルゲートフィン２６がそれぞれ接合されている。蓄冷熱交換器チューブ２４、固定部材２５ａ，２５ｂ及びコルゲートフィン２６は、伝熱性や軽量化等を考慮して厚みの薄いアルミニューム材で成形することが好ましい。蓄冷熱交換器チューブ２４には、図２に示すように、その内部を一定間隔で複数の区画に仕切るように複数の支柱２７が一体に成形されており、支柱２７で仕切られた各区画に蓄冷材２３が充填されている。
【００１９】
なお、図２では、エバポレータ４の冷媒チューブ２０、コルゲートフィン２２及び蓄冷熱交換器５の蓄冷熱交換器チューブ２４、コルゲートフィン２６は、それぞれ２組しか図示していないが、実際には、図３の蓄冷熱交換器５の幅（図３の左右方向の幅）に合わせて、空気流れ方向Ａに対して直交方向（図２の上下方向）に沿って複数組設置されている。また、図３では、コルゲートフィン２６を一部しか図示していないが、実際には、各蓄冷熱交換器チューブ２４の両側間の全域に設置されている。
【００２０】
蓄冷材２３は、コンプレッサ（不図示）が駆動される通常の空調制御時にエバポレータ４を通過した例えば３〜５℃程度の冷風（空気）による冷却によって液相状態から固相状態に相変化して凝固し、融解潜熱の形態で蓄冷を行うことができ、アイドリングストップ時（コンプレッサ（不図示）の駆動停止時）には、融解に伴う潜熱を利用して蓄冷熱交換器５を通過する空気を冷却する。蓄冷材２３としては、１０℃程度で相変化を起し、融解潜熱が約１００ｋＪ／ｋｇ（１２０Ｊ／ｃｃ）以上である、例えばポリアルキレングリコールを主成分とする蓄冷材を好適に用いることができる。
【００２１】
本実施形態では、図２に示すように、エバポレータ４の並列された各冷媒チューブ２０及び蓄冷熱交換器５の並列された各蓄冷熱交換器チューブ２４の配置間隔（チューブピッチ）Ｌ１はそれぞれ同一であり、また冷媒チューブ２０と蓄冷熱交換器チューブ２４の各横幅方向（空気流れ方向Ａに対して直交方向）の寸法Ｌ２も、それぞれ同一になるように設置されている。更に、エバポレータ４と蓄冷熱交換器５の各コルゲートフィン２２、２６の各横幅方向（空気流れ方向Ａに対して直交方向）の寸法Ｌ３も、それぞれ同一になるように設置されている。なお、エバポレータ４と蓄冷熱交換器５の各コルゲートフィン２２、２６には、通過する空気の冷却効果を高めるための微小突起部２２ａ、２６ａが空気流れ方向（矢印Ａ）に対して直交方向に複数形成されている。
【００２２】
エバポレータ４の空気流れ方向下流側の空気吹出し口近傍（エバポレータ４と蓄冷熱交換器５間の幅狭空間）には、エバポレータ４を通過直後の空気の温度（以下、エバポレータ吹出温度」という）を検出する第１温度センサ２８が配置されており、蓄冷熱交換器５の空気流れ方向下流側の空気吹出し口近傍には、蓄冷熱交換器５を通過直後の空気の温度（以下、蓄冷熱交換器吹出温度」という）を検出する第２温度センサ２９が配置されている。第１、第２温度センサ２８、２９でそれぞれ検出した温度情報は空調制御部（エアコンＥＣＵ）３０に入力される。空調制御部３０は、第１、第２温度センサ２８、２９からそれぞれ入力される温度情報、車室内温度や外気温度等を検出する周知の温度センサ群（不図示）から入力される温度情報、乗員による空調パネル（不図示）のスイッチ操作によって入力される空調設定情報（風量、設定温度等）などに基づいて、エンジン駆動時における通常の車室内空調制御及びアイドリングストップ時における車室内空調制御を行う（詳細は後述する）。
【００２３】
（エンジン駆動時における通常の車室内空調制御）
乗員が空調パネル（不図示）のスイッチを操作して、例えば「冷房モード」で運転を行う場合には、空調制御部３０から出力される信号に基づいてファンモータＭを回転駆動して送風ファン３を回転させ、例えば内気導入口９ａから空気（内気）をエバポレータ４側に導入させる。更に、エンジン駆動によりコンプレッサ（不図示）を回転駆動して前記した冷凍サイクルを作動させることで、エバポレータ４の各コルゲートフィン２２周囲を通過する空気は、冷媒チューブ２０内を循環する冷媒２１との間で熱交換されて所定温度に冷却される。
【００２４】
この際、この冷却された空気が蓄冷熱交換器５を通過するときに、蓄冷熱交換器チューブ２４内の蓄冷材２３を冷却することによって、蓄冷材２３が例えば約１分３０秒間で液相状態から固相状態に相変化して凝固し、融解潜熱の形態で蓄冷を行う。
【００２５】
そして、空調制御部３０は、第１温度センサ２８から入力されるエバポレータ吹出温度情報、乗員のスイッチ操作によって入力される空調設定情報（風量、設定温度等）などに基づいて、エアミックスドア駆動部（不図示）を制御してエアミックスドア７の開度を調整する。これにより、エバポレータ４、蓄冷熱交換器５を通過した冷風（空気）の一部をヒータコア６側に導入させて、前記冷風とヒータコア６により得られた温風とをエアミックス室１０で混合させることで、所望温度に温調された空気（冷風）が、例えばベントドア１４を開位置に回動させることでベント吹出口１３から吹出される。
【００２６】
（アイドリングストップ時における車室内空調制御）
前記した通常の車室内空調制御により前記冷凍サイクルによって車室内に冷風を吹出しているときに、信号待ち等の車両停止時にアイドリングストップすると、コンプレッサ（不図示）の停止に伴ってエバポレータ４で冷風が生成されなくなり、温度上昇した空気が送風ファン３の回転によって蓄冷熱交換器５に導入される。
【００２７】
この際、蓄冷熱交換器チューブ２４内の蓄冷材２３は、前記したように液相状態から固相状態に相変化して融解潜熱の形態で蓄冷されている。よって、温度上昇した空気が各蓄冷熱交換器チューブ２４の両側のコルゲートフィン２６近傍を通過するときに、蓄冷材２３の融解に伴う潜熱を利用して前記温度上昇した空気の冷却を行い、冷風を生成する。そして、通常時と同様に、蓄冷熱交換器５で生成された冷風の一部をヒータコア６側に導入させて、前記冷風とヒータコア６により得られた温風とをエアミックス室１０で混合させることで、所望温度に温調された空気（冷風）が、例えばベントドア１４を開位置に回動させることでベント吹出口１３から吹出される。
【００２８】
空調制御部３０は、第２温度センサ２９から入力される蓄冷熱交換器吹出温度情報に基づいて、アイドリングストップ前に吹出していた冷風の温度と同じ温度の冷風を吹出すように、エアミックスドア駆動部（不図示）を制御してエアミックスドア７の開度を調整する。なお、本実施形態では、蓄冷材２７が約１分３０秒間で融解することにより、３０秒〜１分程度の信号待ちなどでのアイドリングストップ時においても、アイドリングストップ前と同じように所望温度の冷風を車室内に吹出させることができ、乗員に不快な思いをさせてしまうことはない。
【００２９】
また、アイドリングストップ時間が例えば約１分３０秒以上に及んで蓄冷材２３の融解が完了した場合には、潜熱を利用できないので吹出す空気の温度が急激に上昇する。このような場合、本実施形態は、第２温度センサ２９から入力される蓄冷熱交換器吹出温度情報に基づいて、空調制御部３０が通過する空気の温度が上昇したと判断すると、エンジンＥＣＵ（不図示）に信号を出力してエンジン（不図示）を始動させ、コンプレッサ（不図示）の回転により前記冷凍サイクルによって冷風を車室内に吹出させる。
【００３０】
このように、アイドリングストップ時間が通常よりも長い時間（例えば、約１分半以上）に及んで、その間に蓄冷材２３がすべて融解した場合にも急激な冷風の温度上昇を防止して、車室内の乗員に対して不快な思いをさせることを防止できる。
【００３１】
また、本実施形態では、前記したようにエバポレータ４と蓄冷熱交換器５は、空気流れ方向に対して直交方向の空気通過面を略同じ大きさに形成して、エバポレータ４の各冷媒チューブ２０及び蓄冷熱交換器５の各蓄冷熱交換器チューブ２４の配置間隔（チューブピッチ）Ｌ１を同一し、また冷媒チューブ２０と蓄冷熱交換器チューブ２４の各横幅方向（空気流れ方向Ａに対して直交方向）の寸法Ｌ２も同一し、更に、エバポレータ４と蓄冷熱交換器５の各コルゲートフィン２２、２６の各横幅方向（空気流れ方向Ａに対して直交方向）の寸法Ｌ３も同一になるように設置している。
【００３２】
これにより、エバポレータ４のコルゲートフィン２２近傍を通過後の空気（冷風）の略全量が蓄冷熱交換器５のコルゲートフィン２６近傍をスムーズに通過することによって、蓄冷熱交換器５での通過損失による冷風の風量低下を抑えることができ、更に、蓄冷熱交換器５での蓄冷材の融解潜熱による通過空気の冷却を効果的に行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態では、蓄冷熱交換器チューブ２４内を複数の支柱２７で仕切るように区画しているので、蓄冷熱交換器チューブ２４の強度を高めることができる。よって、蓄冷熱交換器チューブ２４内に充填されている蓄冷材２３の前記した液相状態から固相状態（又は固相状態から液相状態）に相変化したときに体積変化が生じても、支柱２７による補強により蓄冷熱交換器チューブ２４の変形や破損を防止することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、蓄冷熱交換器チューブ２４の内部を一定間隔で複数の区画に仕切るように複数の支柱２７を一体成形した例であったが、これに限定されず、不定間隔で複数の支柱２７を一体成形してもよい。
【００３５】
更に、本実施形態では、蓄冷熱交換器チューブ２４の内部に支柱２７を一体成形した例を示したが、蓄冷熱交換器チューブ２４内に別体のインナーフィンを配置させて一体的にロー付け接合させた後、蓄冷材２３を充填してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用空調装置を示す概略縦断面図。
【図２】エバポレータと蓄冷熱交換器の一部を示す概略横断面図。
【図３】蓄冷熱交換器を示す正面図。
【符号の説明】
【００３７】
１        空調装置
２        空調ケース
３        送風ファン
４        エバポレータ
５        蓄冷熱交換器
６        ヒータコア
６        冷風通路
７        エアミックスドア
２０      冷媒チューブ
２１      冷媒
２２、２６      コルゲートフィン
２３      蓄冷材
２４      蓄冷熱交換器チューブ
２７      支柱
２８      第１温度センサ
２９      第２温度センサ
３０      空調制御部
【図１】
2010125997.tif 000003
【図２】
2010125997.tif 000004
【図３】
2010125997.tif 000005