(57)【要約】【課題】冷媒回路を構成する複数の部品を一体構成とすることにより、占有スペースを小さくすると共に部品点数及び組み付け工数の低減を図ることのできる車両空調装置を提供する。【解決手段】冷媒回路１に、凝縮器３の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒貯蔵部２２と、蒸発器５の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒貯蔵部２３と、蓄熱材が収容された蓄熱材収容部２４とを有し、高圧冷媒貯蔵部２２の高圧冷媒と低圧冷媒貯蔵部２３の低圧冷媒とを熱交換するとともに、圧縮機２の駆動時に低圧冷媒貯蔵部２３の低圧冷媒によって蓄冷材収容部２４の蓄冷材を冷却し、圧縮機２の停止時に蓄冷材収容部２４の蓄冷材によって低圧冷媒貯蔵部２３の低圧冷媒を冷却する蓄冷内部熱交換器１０を設けたので、蓄冷内部熱交換器１０の一部品によって内部熱交換器の機能及び蓄冷熱交換器の機能を果たすことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷媒回路を備えた車両用空調装置において、
前記冷媒回路に、凝縮器の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒流路と、蒸発器の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒流路と、蓄冷材が収容された蓄冷材収容部とを有し、高圧冷媒流路の高圧冷媒と低圧冷媒流路の低圧冷媒とを熱交換するとともに、圧縮機の駆動時に低圧冷媒流路の低圧冷媒によって蓄冷材収容部の蓄冷材を冷却し、圧縮機の停止時に蓄冷材収容部の蓄冷材によって低圧冷媒流路の低圧冷媒を冷却する蓄冷内部熱交換器を設けた
ことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記蓄冷内部熱交換器の低圧冷媒流路として、蒸発器の下流側の低圧冷媒が流通すると共に所定量の低圧冷媒を貯蔵可能な低圧冷媒貯蔵部を設け、
低圧冷媒貯蔵部の低圧冷媒の流出口を、低圧冷媒貯蔵部の上部に設けた
ことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記蓄冷内部熱交換器の高圧冷媒流路として、凝縮器の下流側の高圧冷媒が流通すると共に所定量の高圧冷媒を貯蔵可能な高圧冷媒貯蔵部を設けた
ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記高圧冷媒貯蔵部に、高圧冷媒貯蔵部内の高圧冷媒を蒸発器側に圧送する圧送機構を設けた
ことを特徴とする請求項３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、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷媒回路を備えた車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両用空調装置としては、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷媒回路を備え、車両のエンジンを駆動源として圧縮機を駆動することにより車室内を冷房するようになっている。
【０００３】
前記車両用空調装置では、凝縮器の下流側の高圧冷媒と蒸発器の下流側の低圧冷媒とを熱交換するための内部熱交換器を冷媒回路に設け、冷房能力の向上を図るようにしたものが知られている。
【０００４】
ところで、信号待ち等による停車を検知してエンジンを停止するアイドリングストップ機構を備えた車両に対して前記空調装置を適用する場合には、エンジンの停止と同時に圧縮機の駆動も停止して冷媒回路に冷媒が流通しなくなるため、冷房を継続することができない。そこで、圧縮機の停止中に冷房を継続するため、冷媒回路の蒸発器の下流側の冷媒流路に、内部に蓄冷材を有し、圧縮機の運転時に低圧冷媒によって蓄冷材を冷却し、圧縮機の停止時に蓄冷材によって低圧冷媒を冷却する蓄冷熱交換器を設け、圧縮機の停止時に蓄冷材によって冷媒を液化し、圧縮機が停止してから冷媒回路の高圧側と低圧側との圧力が均一になるまでの時間を遅らせることにより、所定時間の冷房の継続が可能となるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記車両空調装置では、内部熱交換器や蓄冷熱交換器等、冷媒回路を構成する部品を多数有しており、部品点数が多く、組み付け工数が多くなるため、占有スペースが大きく製造コストが高くなる。
【０００７】
本発明の目的とするところは、冷媒回路を構成する複数の部品を一体構成とすることにより、占有スペースを小さくすると共に部品点数及び組み付け工数の低減を図ることのできる車両空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するために、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷媒回路を備えた車両用空調装置において、前記冷媒回路に、凝縮器の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒流路と、蒸発器の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒流路と、蓄冷材が収容された蓄冷材収容部とを有し、高圧冷媒流路の高圧冷媒と低圧冷媒流路の低圧冷媒とを熱交換するとともに、圧縮機の駆動時に低圧冷媒流路の低圧冷媒によって蓄冷材収容部の蓄冷材を冷却し、圧縮機の停止時に蓄冷材収容部の蓄冷材によって低圧冷媒流路の低圧冷媒を冷却する蓄冷内部熱交換器を設けている。
【０００９】
これにより、蓄冷内部熱交換器によって凝縮器の下流側の高圧冷媒と蒸発器の下流側の低圧冷媒とが熱交換されるとともに、圧縮機の駆動時に低圧冷媒によって蓄冷材が冷却され、圧縮機の停止時に蓄冷材によって低圧冷媒が冷却されることから、蓄冷内部熱交換器の一部品によって内部熱交換器としての機能及び蓄冷熱交換器としての機能が果たされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蓄冷内部熱交換器の一部品によって内部熱交換器としての機能及び蓄冷熱交換機としての機能を果たすことができるので、冷媒回路の占有スペースを小さくすると共に部品点数及び組み付け工数の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用空調装置の冷媒回路図
【図２】蓄冷内部熱交換器の全体斜視図
【図３】蓄冷内部熱交換器の側面断面図
【図４】図３のＡ−Ａ′断面図
【図５】本発明の他の実施形態を示す蓄冷内部熱交換器の側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すものである。
【００１３】
本発明の車両用空調装置は、信号待ち等で停車したことを検知してエンジンを停止するアイドリングストップ機構を備えた車両に適用されるものであり、図１に示す冷媒回路１を備えている。
【００１４】
冷媒回路１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧器としての膨張弁４及び蒸発器５を有する周知の冷凍サイクルに、凝縮器３の下流側の高圧冷媒と蒸発器５の下流側の低圧冷媒とを熱交換するとともに、蒸発器５の下流側の低圧冷媒と蓄冷材とを熱交換するための蓄冷内部熱交換器１０が接続されたものである。ここで用いられる圧縮機２は、車両のエンジンを駆動源として駆動するようになっており、アイドリングストップ機構によってエンジンが停止した場合に、同時に駆動が停止するものである。また、この車両用空調装置は、蒸発器５が車室内の空調ユニットの内部に設けられ、蒸発器５において冷媒と熱交換した空気が送風機５ａによって車室内に供給されるようになっている。また、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４及び蓄冷内部熱交換器１０は、車室外のエンジンルームの内部に設けられている。
【００１５】
蓄冷内部熱交換器１０は、上下方向に延びる円筒形状の熱交換器本体２０と、熱交換器本体２０の上面を覆う上面カバー３０と、熱交換器本体２０の下面を覆う下面カバー４０とからなる。
【００１６】
熱交換器本体２０内は、周方向に亘って仕切壁２１によって径方向の内側と外側に仕切ることにより、凝縮器３から流出した高圧冷媒を流通させると共に所定量の高圧冷媒を貯蔵可能な高圧冷媒流路としての高圧冷媒貯蔵部２２が外側に設けられ、蒸発器５から流出した低圧冷媒を流通させると共に所定量の低圧冷媒を貯蔵可能な低圧冷媒流路としての低圧冷媒貯蔵部２３が内側に設けられている。高圧冷媒貯蔵部２２の下面には、一端側に凝縮器３の冷媒流出側が接続される冷媒流入口２２ａが設けられ、他端側に膨張弁４に接続される冷媒流出口２２ｂが設けられている。低圧冷媒貯蔵部２３の下面には、蒸発器５の冷媒流出側が接続される一対の冷媒流入口２３ａが設けられ、低圧冷媒貯蔵部２３の上面を覆う上面カバーの中心部に圧縮機２冷媒吸入側に接続される冷媒流出口２３ｂが設けられている。
【００１７】
また、低圧冷媒貯蔵部２３内には、圧縮機２の駆動時に低圧冷媒貯蔵部２３を流通する冷媒によって冷却され、圧縮機２の駆動停止時に低圧冷媒貯蔵部２３を流通する冷媒を冷却するための蓄冷材が収容された蓄冷材収容部２４が設けられている。蓄冷材収容部２４は、低圧冷媒貯蔵部２３の径方向中央部を上下に延びる円柱状の空間である第１収容部２４ａと、第１収容部２４ａの外周面及び仕切壁２１の内面と間隔をおいて上下方向に延びる円環状の空間である第２収容部２４ｂとからなる。第１収容部２４ａと第２収容部２４ｂは、それぞれの側面を上下方向に亘って延びる一対の連通路２４ｃによって互いに連結され、第２収容部２４ｂの上面に設けられた一対の蓄冷材注入口２４ｄから第１収納部２４ａ及び第２収納部２４ｂに蓄冷材が注入されるようになっている。また、第１収容部２４ａ及び第２収容部２４ｂは、それぞれの上端と上面カバー３０の下面との間に隙間を有し、低圧冷媒貯蔵部２３内に流入する冷媒は、上面カバー３０の下面と第１収容部２４ａ及び第２収容部２４ｂとの隙間を介して、低圧冷媒貯蔵部２３全体に流通するようになっている。また、低圧冷媒貯蔵部２３の各冷媒流入口２３ａは、第１収容部２４ａの外周部と第２収容部２４ｂの内周部との間に位置するように設けられている。また、蓄冷材収容部２４に収容される蓄冷材としては、例えばエンジン冷却用のクーラントや水が用いられる。
【００１８】
下面カバー４０には、高圧冷媒貯蔵部２２の冷媒流入口２２ａを除いて高圧冷媒貯蔵部２２の冷媒流出口２２ｂ及び低圧冷媒貯蔵部２３の各冷媒流入口２３ｂが含まれるように、蒸発器５から流出して低圧冷媒貯蔵部２３に流入する低圧冷媒の冷媒流路４１が形成されている。冷媒流路４１に位置する高圧冷媒貯蔵部２２の冷媒流出口２２ｂには、膨張弁４として温度膨張弁が接続され、冷媒流路４１中に感温部としてのダイヤフラム４ａが位置するようになっている。
【００１９】
以上のように構成された車両用空調装置において、車両の走行時には、圧縮機２が駆動され、圧縮機２から吐出された冷媒は、凝縮器３において放熱して液化し、蓄冷内部熱交換器１０の高圧冷媒貯蔵部２２を流通する。また、高圧冷媒貯蔵部２２から流出した冷媒は、膨張弁４において減圧されて蒸発器５において吸熱して蒸発し、蓄冷内部熱交換器１０の低圧冷媒貯蔵部２３を流通した後、圧縮機２に吸入される。
【００２０】
前記車両の走行時において、蓄冷内部熱交換器１０の蓄冷材収容部２４に収容された蓄冷材は、低圧冷媒貯蔵部２３を流通する低圧冷媒によって冷却される。蓄冷内部熱交換器１０の高圧冷媒貯蔵部２２を流通する冷媒は、仕切壁２１を介して低圧冷媒貯蔵部２３を流通する冷媒と熱交換することにより冷却されるため、過冷却の状態となる。また、蓄冷内部熱交換器１０の高圧冷媒貯蔵部２２には、凝縮器３において液化した冷媒が一時的に貯えられるため、冷房負荷に応じて冷媒が蒸発器５に供給される。
【００２１】
また、信号待ち等の停車を検知してエンジンが停止し、圧縮機２の駆動が停止すると、冷媒回路１内の圧力が均一となるまで高圧側から低圧側に冷媒が流入するが、蓄冷内部熱交換器１０の低圧冷媒貯蔵部２３の冷媒は、蓄冷材収容部２４の蓄冷材によって冷却されて液化するため、冷媒回路１の低圧側の圧力の上昇が遅くなり、冷媒回路１内の圧力が均一となるまでの時間が長くなる。これにより、圧縮機２の駆動が停止した場合にも、冷媒回路１内を冷媒が流通している間、車室内の冷房の継続が可能となる。
【００２２】
また、圧縮機２の駆動が停止している状態で、蓄冷内部熱交換器１０の低圧冷媒貯蔵部２３を流通する冷媒は、蓄冷材収容部２４の蓄冷材によって冷却されて液化し、蓄冷材収容部２４の第１収容部２４ａと第２収容部２４ｂの間に位置する低圧冷媒貯蔵部２３に溜まる。低圧冷媒貯蔵部２３の第１収容部２４ａと第２収容部２４ｂの間から液冷媒が溢れると、溢れた液冷媒は、低圧側貯蔵部２３の第２収容部２４ｂと高圧冷媒貯蔵部２２との間に流れ、仕切壁２１を介して高圧冷媒貯蔵部２２の冷媒によって加熱されて気化するため、低圧冷媒貯蔵部２３の冷媒流出口２３ｂから液冷媒が流出することはない。
【００２３】
このように、本実施形態の車両用空調装置によれば、冷媒回路１に、凝縮器３の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒貯蔵部２２と、蒸発器５の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒貯蔵部２３と、蓄熱材が収容された蓄熱材収容部２４とを有し、高圧冷媒貯蔵部２２の高圧冷媒と低圧冷媒貯蔵部２３の低圧冷媒とを熱交換するとともに、圧縮機２の駆動時に低圧冷媒貯蔵部２３の低圧冷媒によって蓄冷材収容部２４の蓄冷材を冷却し、圧縮機２の停止時に蓄冷材収容部２４の蓄冷材によって低圧冷媒貯蔵部２３の低圧冷媒を冷却する蓄冷内部熱交換器１０を設けたので、蓄冷内部熱交換器１０の一部品によって内部熱交換器の機能及び蓄冷熱交換器の機能を果たすことができ、冷媒回路１の占有スペースを小さくすると共に部品点数及び組み付け工数の低減を図ることが可能となる。
【００２４】
また、蓄冷内部熱交換器１０に、蒸発器５の下流側の低圧冷媒が流通すると共に所定量の低圧冷媒を貯蔵可能な低圧冷媒貯蔵部２３を設け、低圧冷媒貯蔵部２３の冷媒流出口２３ｂを、低圧冷媒貯蔵部２３の上部に設けたので、蓄冷材によって冷却されて液化した低圧冷媒の低圧冷媒貯蔵部２３外への流出を防止することができ、冷媒回路１に別途アキュムレータを設けることなく圧縮機２の液圧縮を防止することが可能となる。
【００２５】
また、蓄冷内部熱交換器１０に、凝縮器３の下流側の高圧冷媒が流通すると共に所定量の高圧冷媒を貯蔵可能な高圧冷媒貯蔵部２２を設けたので、凝縮器３において液化した冷媒を高圧冷媒貯蔵部２２に一時的に貯えることができ、冷媒回路１に別途受液器を設けることなく冷房負荷が変化する場合に確実に冷媒を蒸発器５に供給することが可能となる。
【００２６】
図５は本発明の他の実施形態を示すものであり、蓄冷内部熱交換器５０の側面断面図である。
【００２７】
この蓄冷内部熱交換器５０は、下部側に位置する熱交換器本体５１と、熱交換器本体５１の上面に設けられ、上端が閉鎖された上下方向に延びる円筒形状の第１円筒部材５２と、第１円筒部材５２内に設けられ、上端が閉鎖された上下方向に延びる円筒形状の第２円筒部材５３と、第２円筒部材５３内に設けられ、上端が閉鎖された上下方向に延びる円筒形状の第３円筒部材５４とからなり、径方向内側から順に、高圧冷媒貯蔵部５５、低圧冷媒貯蔵部５６及び蓄冷材収容部５７が形成されている。
【００２８】
熱交換器本体５１の下部には、凝縮器３から流出した高圧冷媒が流通する高圧冷媒流通路５１ａが水平方向に延びるように設けられ、その両端にそれぞれ冷媒流入口５１ｂ及び冷媒流出口５１ｃが設けられている。また、高圧冷媒流通路５１ａには、高圧冷媒貯蔵部５５の下部が連通路５１ｄを介して連結している。熱交換器本体５１の冷媒流出口５１ｃの上方には、蒸発器５から流出した低圧冷媒が流入する冷媒流入口５１ｅが設けられ、蒸発器５から流出した冷媒が連通路５１ｆを介して低圧冷媒貯蔵部５６に流入するようになっている。また、高圧冷媒流路５１ａの冷媒流出口５１ｃと連通路５１ｆの冷媒流入口５１ｅには、膨張弁４としてボックス型の温度膨張弁が接続され、冷媒流入口５１ｅから低圧冷媒貯蔵部５６に流入する低圧冷媒の温度を感知して弁開度が調整され、蒸発器５に流入する冷媒の流量が調整されるようになっている。
【００２９】
第１円筒部材５２の上面の中心部には、蓄冷材収容部５７を貫通して低圧冷媒貯蔵部５６の冷媒を流出させるための冷媒流出口５２ａが設けられている。
【００３０】
高圧冷媒貯蔵部５５の上部側には、高圧冷媒貯蔵部５５内を上下方向に移動可能なピストン５５ａが設けられ、ピストン５５ａはコイルスプリングからなる付勢部材５５ｂによって下方に付勢されている。
【００３１】
以上のように構成された車両用空調装置において、車両の走行時には、圧縮機２が駆動され、圧縮機２から吐出された冷媒は、凝縮器３において放熱して液化し、蓄冷内部熱交換器５０の高圧冷媒貯蔵部５５に流入する。また、高圧冷媒貯蔵部５５から流出した冷媒は、膨張弁４において減圧されて蒸発器５において吸熱して蒸発し、蓄冷内部熱交換器５０の低圧冷媒貯蔵部５６を流通した後、圧縮機２に吸入される。
【００３２】
前記車両の走行時において、蓄冷内部熱交換器５０の蓄冷材収容部５７に収容された蓄冷材は、低圧冷媒貯蔵部５６を流通する低圧冷媒によって冷却される。蓄冷内部熱交換器５０の高圧冷媒貯蔵部５５の高圧冷媒は、低圧冷媒貯蔵部５６を流通する冷媒と熱交換することにより冷却されるため、過冷却の状態となり、冷却能力が向上する。また、蓄冷内部熱交換器５０の高圧冷媒貯蔵部５５には、凝縮器３において液化した冷媒が一時的に貯えられるため、冷房負荷に応じた冷媒が蒸発器５に供給される。
【００３３】
また、信号待ち等の停車を検知してエンジンが停止し、圧縮機２の駆動が停止すると、冷媒回路１内の圧力が均一となるまで高圧側から低圧側に冷媒が流入するが、蓄冷内部熱交換器５０の低圧冷媒貯蔵部５６の冷媒は、蓄冷材収容部５７の蓄冷材によって冷却されて液化するため、冷媒回路１の低圧側の圧力の上昇が遅くなり、冷媒回路１内の圧力が均一となるまでの時間が長くなる。これにより、圧縮機２の駆動が停止した場合にも、冷媒回路１内を冷媒が流通している間、車室内の空調を継続することが可能となる。
【００３４】
また、圧縮機２の駆動が停止している状態で、蓄冷内部熱交換器５０の低圧冷媒貯蔵部５６を流通する冷媒は、蓄冷材収容部５７の蓄冷材によって冷却されて液化し、低圧冷媒貯蔵部５６に溜まる。低圧冷媒貯蔵部５６の液冷媒は、高圧冷媒貯蔵部５５の冷媒によって加熱されて気化した後に第１円筒部材５２の上面に設けられた冷媒流出口５２ａから流出するため、冷媒流出口５２ａから液冷媒が流出することはない。
【００３５】
また、蓄冷内部熱交換器５０の高圧冷媒貯蔵部５５では、高圧冷媒がピストン５５ａによって高圧冷媒貯蔵部５５外に圧送されるため、圧縮機２の駆動が停止している状態でも確実に蒸発器５に冷媒が供給される。
【００３６】
このように、本実施形態の車両用空調装置によれば、冷媒回路１に、凝縮器３の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒貯蔵部５５と、蒸発器５の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒貯蔵部５６と、蓄冷材が収容された蓄冷材収容部５７とを有し、高圧冷媒貯蔵部５５の高圧冷媒と低圧冷媒貯蔵部５６の低圧冷媒とを熱交換するとともに、圧縮機２の駆動時に低圧冷媒貯蔵部５６の低圧冷媒によって蓄冷材収容部５７の蓄冷材を冷却し、圧縮機２の停止時に蓄冷材収容部５７の蓄冷材によって低圧冷媒貯蔵部５６の低圧冷媒を冷却する蓄冷内部熱交換器５０を設けたので、前記実施形態と同様に、蓄冷内部熱交換器５０の一部品によって内部熱交換器の機能及び蓄冷熱交換器の機能を果たすことができ、冷媒回路１の占有スペースを小さくすると共に部品点数及び組み付け工数の低減を図ることが可能となる。
【００３７】
また、蓄冷内部熱交換器５０の高圧冷媒貯蔵部５５に、高圧冷媒貯蔵部５５内の高圧冷媒を蒸発器５側に圧送するピストン５５ｂを設けたので、高圧冷媒貯蔵部５５内の高圧冷媒が蒸発器５側に向かって圧送されるため、圧縮機２が停止している状態でも確実に蒸発器５に冷媒を流通させることが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１…冷媒回路、２…圧縮機、３…凝縮器、４…膨張弁、５…蒸発器、１０…蓄冷内部熱交換器、２０…熱交換器本体、２１…仕切壁、２２…高圧冷媒貯蔵部、２３…低圧冷媒貯蔵部、２３ｂ…冷媒流出口、２４…蓄冷材収容部、５０…蓄冷内部熱交換器、５２ａ…冷媒流出口、５５…高圧冷媒貯蔵部、５５ａ…ピストン、５５ｂ…付勢部材、５６…低圧冷媒貯蔵部、５７…蓄冷材収容部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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