(57)【要約】【課題】空調性能を向上させた車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両用空調装置１は、圧縮機１１と凝縮器３１と減圧装置１２と蒸発器１３とを有する冷凍サイクル装置１０を備えている。車両用空調装置１は、凝縮器３１から蒸発器１３に流れ込むまでの冷媒流路において、蒸発器１３で発生した凝縮水を用いて凝縮器３１で凝縮された液体の冷媒の放熱を行う放熱部２２を備えている。車両用空調装置１は、凝縮器３１と蒸発器１３と放熱部２２とを収納する空調ケース５１と、凝縮水を受ける受水部５２と、受水部５２で受けた凝縮水を導く導水部５３と、導水部で導かれた凝縮水を貯水する貯水部５４と、を備えている。車両用空調装置１は、貯水部５４に貯水されている凝縮水に放熱部２２を浸して冷媒と凝縮水とを熱交換させる。このため、空調性能を向上させた車両用空調装置を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１１）と凝縮器（３１、２３１）と減圧装置（１２、２１２）と蒸発器（１３）とを有する冷凍サイクル装置（１０）と、
前記凝縮器から前記蒸発器に流れ込むまでの冷媒流路において、前記蒸発器で発生した凝縮水を用いて前記凝縮器で凝縮された液体の冷媒の放熱を行う放熱部（２２、２３９、３３６）と、
前記凝縮器と前記蒸発器と前記放熱部とを収納する空調ケース（５１）と、
前記蒸発器で発生した凝縮水を受ける受水部（５２）と、
前記受水部で受けた凝縮水を導く導水部（５３）と、
前記導水部で導かれた凝縮水を貯水する貯水部（５４、２５４、４５４）とを備え、
前記貯水部に貯水されている凝縮水に前記放熱部を浸して冷媒と凝縮水とを熱交換させる車両用空調装置。
【請求項２】
前記受水部と前記貯水部と前記導水部とは、前記空調ケースの一部として形成されている請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記放熱部は、前記凝縮器と前記減圧装置とをつなぐ凝縮器出口配管（２２）である請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記凝縮器（２３１）は、前記凝縮器の内部における冷媒の流れにおいて、最も下流に設けられている最下流タンク部（２３２ｂ）を備え、
前記放熱部は、前記最下流タンク部に設けられた放熱フィン（２３９）である請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記放熱部は、前記凝縮器と凝縮器出口配管（２２）とを接続している出口コネクタ（３３６）である請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記貯水部において、最も重力方向の下に位置している部分である最深部（５５、２５５、４５５）は、前記蒸発器よりも前記凝縮器の近くに設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記貯水部を溢れた水を貯水する溢水貯水部（５７）と、
前記貯水部から溢れた水を前記溢水貯水部に導く溢水導水部（５６、２５６）とを備えている請求項１から請求項６のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記溢水貯水部に貯水された水を加熱して水を蒸発させる加熱部（２１）を備えている請求項７に記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記貯水部の上方に蓋部（４９１）を備えている請求項１から請求項８のいずれかに記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、車両内のシート下方にコンパクト化された空調ユニットを取り付けることができるシート空調装置を開示している。シート空調装置は、蒸発器の表面に発生する凝縮水を溜める溝部と、溝部に溜まった凝縮水を蒸発させる超音波発生装置とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４５０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の構成では、蒸発器で発生した凝縮水を超音波発生装置やヒーターなどを用いて蒸発させている。あるいは、多孔質体を用いて蒸発器で発生した凝縮水を凝縮器に接触させて蒸発させている。このため、凝縮器と凝縮水との熱交換による凝縮器の放熱性能向上の効果が小さかった。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、車両用空調装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示される１つの目的は、空調性能を向上させた車両用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】
【０００６】
ここに開示された車両用空調装置は、圧縮機（１１）と凝縮器（３１、２３１）と減圧装置（１２、２１２）と蒸発器（１３）とを有する冷凍サイクル装置（１０）と、凝縮器から蒸発器に流れ込むまでの冷媒流路において、蒸発器で発生した凝縮水を用いて凝縮器で凝縮された液体の冷媒の放熱を行う放熱部（２２、２３９、３３６）と、凝縮器と蒸発器と放熱部とを収納する空調ケース（５１）と、蒸発器で発生した凝縮水を受ける受水部（５２）と、受水部で受けた凝縮水を導く導水部（５３）と、導水部で導かれた凝縮水を貯水する貯水部（５４、２５４、４５４）とを備え、貯水部に貯水されている凝縮水に放熱部を浸して冷媒と凝縮水とを熱交換させる。
【０００７】
開示された車両用空調装置によると、凝縮器で凝縮された液体の冷媒を放熱する放熱部を、貯水部に貯水されている凝縮水に浸して冷媒と凝縮水とを熱交換させる。このため、気体を含んだ状態の冷媒よりも熱容量の大きな液体の冷媒を凝縮水と熱交換させることができる。さらに、貯水部に貯水されている凝縮水に放熱部を浸して冷媒と凝縮水とを熱交換できる。これらの作用により、蒸発器で凝縮水が発生していないタイミングであっても貯水部に貯水した凝縮水を用いて冷媒をサブクールできる。したがって、空調性能を向上させた車両用空調装置を提供できる。
【０００８】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両用空調装置を示す構成図である。
【図２】空調ケースを示す構成図である。
【図３】空調ケースを示す上面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における断面を示す断面図である。
【図５】車両用空調装置を示す上面図である。
【図６】第２実施形態における空調ケースを示す構成図である。
【図７】第２実施形態における車両用空調装置を示す構成図である。
【図８】第３実施形態における車両用空調装置を示す構成図である。
【図９】第４実施形態における空調ケースを示す構成図である。
【図１０】第４実施形態における空調ケースを示す上面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線における断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１１】
第１実施形態
車両用空調装置１は、車両に搭載されている。車両用空調装置１は、取り込まれた空気の温度を調整して車室内に吹き出す。言い換えると、車両用空調装置１は、車室内の暖房運転や冷房運転や除湿運転などの空調運転を行う装置である。車両用空調装置１は、例えば座席の下に配置されて座席に座っている乗員に対して空調運転を行うシート空調装置として利用可能である。
【００１２】
図１において、車両用空調装置１は、圧縮機１１と凝縮器３１と減圧装置１２と蒸発器１３と気液分離器１４とを備えている。車両用空調装置１は、圧縮機１１と凝縮器３１と減圧装置１２と蒸発器１３と気液分離器１４とを接続する冷媒配管２０を備えている。車両用空調装置１は、冷媒を循環させることで加熱や冷却を行う冷凍サイクル装置１０である。
【００１３】
圧縮機１１は、気体の冷媒を圧縮して高温高圧の状態にする装置である。凝縮器３１は、圧縮機１１で圧縮された気体の冷媒を液体に凝縮する装置である。凝縮器３１は、冷媒を凝縮させる過程で冷媒の熱を周囲に放熱して凝縮器３１の周囲を加熱する熱交換器である。減圧装置１２は、冷媒の圧力を低下させて液体から気体に蒸発させやすくする装置である。蒸発器１３は、減圧装置１２で減圧された液体の冷媒を気体に蒸発させる装置である。減圧装置１２は、流路が絞られたキャピラリチューブである。蒸発器１３は、冷媒を蒸発させる過程で周囲の空気から気化熱を奪って蒸発器１３の周囲を冷却する熱交換器である。気液分離器１４は、気体の冷媒と液体の冷媒とを分離して、気体の冷媒のみを圧縮機１１に流す装置である。
【００１４】
冷媒配管２０は、圧縮機１１の吐き出し側を最上流として圧縮機１１の吸い込み側まで冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。冷媒配管２０は、圧縮機１１と凝縮器３１とをつなぐ配管である圧縮機出口配管２１を備えている。冷媒配管２０は、凝縮器３１と減圧装置１２とをつなぐ配管である凝縮器出口配管２２を備えている。
【００１５】
車両用空調装置１は、送風機１５を備えている。送風機１５は、ファンを回転させることで空気などの流体を輸送する装置である。送風機１５は、回転軸が設けられている中心部から吸い込んだ空気を中心部から離れる方向に吐き出す遠心式送風機である。送風機１５は、凝縮器３１と蒸発器１３との間に位置している。
【００１６】
冷房運転においては、冷却源である蒸発器１３で冷却された冷風を取り出して車室内に流すことで空調を行う。一方、暖房運転においては、加熱源である凝縮器３１で加熱された温風を取り出して車室内に流すことで空調を行う。ただし、凝縮器３１のみを加熱源に用いるのではなく、圧縮機１１などの駆動時に発熱を伴う装置を加熱源に用いてもよい。除湿運転においては、温度の低い蒸発器１３に空気を送風することで、空気中に含まれる水分を蒸発器１３の外表面に凝縮させて凝縮水として取り出す。これにより空気に含まれる水蒸気量を減らして除湿を行う。
【００１７】
車両用空調装置１は、金属製の空調ケース５１を備えている。ただし、空調ケース５１をなす材料は、金属に限られず樹脂を用いてもよい。空調ケース５１は、内部に圧縮機１１と凝縮器３１と減圧装置１２と蒸発器１３と気液分離器１４と送風機１５とを備えている。ただし、冷凍サイクルを構成する全ての部品を空調ケース５１の内部に収納しなくてもよい。例えば、圧縮機１１と減圧装置１２と気液分離器１４とを空調ケース５１の外に配置してもよい。言い換えると、空気の加熱や冷却に関する寄与の小さい部品については、空調ケース５１の外に配置するなどしてもよい。
【００１８】
空調ケース５１は、底面に受水部５２と導水部５３と貯水部５４と溢水導水部５６と溢水貯水部５７とを備えている。受水部５２と導水部５３と貯水部５４と溢水導水部５６と溢水貯水部５７とは、空調ケース５１の一部として形成されている。ただし、受水部５２や導水部５３や貯水部５４や溢水導水部５６や溢水貯水部５７を空調ケース５１とは別部品で構成して、空調ケース５１の所定の位置に設置するようにしてもよい。
【００１９】
空調ケース５１の詳細構造について以下に説明する。図２において、空調ケース５１は、底面の縁に沿って受水部５２と導水部５３と貯水部５４とを備えている。受水部５２は、蒸発器１３から垂れ落ちる凝縮水を受け止める部分である。貯水部５４は、凝縮水を貯水して溜めておく部分である。導水部５３は、受水部５２と貯水部５４とを接続して凝縮水を導く流路を提供する部分である。導水部５３は、受水部５２から貯水部５４に向かうほど重力方向の高さが低くなるように傾斜して形成されている。貯水部５４は、空調ケース５１の底面において、最も低い位置をなす最深部５５を備えている。言い換えると、導水部５３と貯水部５４においては、最深部５５に向かって滑らかに傾斜する斜面として空調ケース５１の底面が形成されている。
【００２０】
空調ケース５１は、底面の中心部分に送風口５９を備えている。送風口５９は、空調ケース５１の内部と外部とを連通する円形の穴である。車両用空調装置１は、送風口５９を介して空調ケース５１の内部に空気を取り込む。
【００２１】
空調ケース５１は、溢水導水部５６と溢水貯水部５７とを備えている。溢水貯水部５７は、貯水部５４から溢れた凝縮水を貯水して蒸発させる部分である。溢水導水部５６は、貯水部５４と溢水貯水部５７とを接続して凝縮水を導く流路を提供する部分である。溢水導水部５６は、貯水部５４から溢水貯水部５７に向かうほど重力方向の高さが低くなるように傾斜して形成されている。
【００２２】
蒸発器１３で発生した凝縮水が処理されるまでの流れについて以下に説明する。蒸発器１３で発生した凝縮水は、重力に引かれて受水部５２に垂れ落ちる。受水部５２に垂れ落ちた凝縮水は、重力に引かれて受水部５２よりも低い位置にある導水部５３に向かう。導水部５３に達した凝縮水は、導水部５３に導かれて貯水部５４に進む。貯水部５４においては、最深部５５が最も高さが低くなるように形成されているため、最深部５５に近い位置から順番に凝縮水が貯水される。
【００２３】
貯水部５４に貯水された凝縮水が所定の上限水位を超えると、凝縮水が溢水導水部５６に導かれて溢水貯水部５７に進む。溢水貯水部５７に到達した凝縮水は空気中に蒸発されるまで、溢水貯水部５７で貯水される。これにより、貯水部５４においては所定の上限水位を超えない範囲で凝縮水が貯水される。ここで、空調ケース５１の底面において連続して一体に設けられる導水部５３と貯水部５４との境目は、溢水導水部５６に凝縮水が導かれる上限水位における水面によって規定される。すなわち、上限水位まで凝縮水が貯水された状態において、凝縮水が貯水されている部分が貯水部５４に含まれ、凝縮水が貯水されない部分が導水部５３に含まれる。
【００２４】
図３において、空調ケース５１の底面は上面視で中心部分に送風口５９として機能する穴の開いた四角形の形状である。受水部５２と導水部５３と貯水部５４とは、四角形をなす空調ケース５１の２つの辺に沿って空調ケース５１の縁部に設けられている。受水部５２と導水部５３と貯水部５４とは、全体でＬ字型をなすように連続して設けられている。受水部５２と導水部５３と貯水部５４とは、底面に設けられた送風口５９とつながっておらず、送風口５９よりも外側に設けられている。これによると、送風機１５によって凝縮水が送風口５９に引き寄せられて、送風口５９から空調ケース５１の外に流出することを抑制できる。
【００２５】
最深部５５は、空調ケース５１の角部に位置している。ただし、最深部５５の位置は角部に限られない。例えば、貯水部５４において、導水部５３から角部に向かう途中に最深部５５を形成するなどしてもよい。あるいは、貯水部５４と溢水導水部５６との接続部分に対応して最深部５５を形成してもよい。
【００２６】
溢水貯水部５７は、空調ケース５１の角部に設けられている。貯水部５４と溢水貯水部５７とは、空調ケース５１において離れた位置に設けられている。より詳細には、貯水部５４を空調ケース５１の角部に形成し、溢水貯水部５７を貯水部５４とは別の角部に形成することで、貯水部５４と溢水貯水部５７とを空調ケース５１の内部において対向した位置に形成している。これにより、貯水部５４と溢水貯水部５７とに凝縮水が貯水された状態において、空調ケース５１の重心が特定の方向に大きく偏ることを抑制している。ただし、溢水貯水部５７の位置は角部に限られない。例えば、駆動時に発熱する圧縮機１１の下方投影領域に溢水貯水部５７を形成するなどしてもよい。
【００２７】
図４において、貯水部５４には凝縮水が上限水位まで貯水されている。導水部５３においては、受水部５２側が最も高さが高く、貯水部５４に向かって次第に高さが低くなるように傾斜して形成されている。最深部５５は、空調ケース５１の角部に形成されているため、凝縮水は最深部５５が形成されている角部から順番に貯水される。また、貯水部５４において、凝縮器出口配管２２の一部は、凝縮水に浸されている。
【００２８】
貯水部５４と溢水導水部５６との接続部分において、溢水導水部５６の下端部は、少なくとも受水部５２の最も高さが低い部分よりも低い位置に形成されている。言い換えると、上限水位まで水位が上昇した場合であっても、導水部５３から受水部５２に凝縮水が戻される前に凝縮水が溢水導水部５６に導かれる。すなわち、貯水部５４を溢れた凝縮水は受水部５２に戻されることなく、溢水貯水部５７に導かれて蒸発するまで貯水される。
【００２９】
図５において、送風機１５は、空調ケース５１の略中心であって送風口５９の上方投影領域に位置している。送風機１５から凝縮器３１までの距離と送風機１５から蒸発器１３までの距離とは、略等しい長さである。すなわち、凝縮器３１への送風量と蒸発器１３への送風量とが略等しくなる位置に送風機１５が配置されている。
【００３０】
蒸発器１３の下方投影領域に受水部５２が形成されている。ただし、車両の走行に伴う振動などの影響により蒸発器１３で発生した凝縮水が蒸発器１３の周囲に飛び散る可能性がある。このため、受水部５２は、蒸発器１３の下方投影領域を含んで蒸発器１３の下方投影領域よりも大きな面積で形成されている。
【００３１】
減圧装置１２は、導水部５３をなす底面と貯水部５４をなす底面との上方投影領域に位置している。言い換えると、減圧装置１２の一部は、導水部５３をなす底面の上方投影領域に位置しており、減圧装置１２の残りの部分は、貯水部５４をなす底面の上方投影領域に位置している。溢水導水部５６は、凝縮器３１と送風機１５との間に位置している。
【００３２】
圧縮機出口配管２１は、溢水貯水部５７をなす底面の上方投影領域に位置している。圧縮機出口配管２１は、溢水貯水部５７の内部において、屈曲して設けられている。言い換えると、圧縮機出口配管２１は、複数の屈曲部を設けて圧縮機出口配管２１の内、溢水貯水部５７に沿って延びる部分を長く確保している。
【００３３】
凝縮器出口配管２２は、貯水部５４に位置している。凝縮器出口配管２２は、貯水部５４の内部において、屈曲して設けられている。言い換えると、凝縮器出口配管２２は、屈曲部を設けることで凝縮器出口配管２２の内、最深部５５に近づくように延びる部分を確保している。ここで、最深部５５は、蒸発器１３よりも凝縮器３１に近い位置に設けられている。
【００３４】
凝縮器出口配管２２は、貯水部５４の底面に沿って這うように設けられている。言い換えると、凝縮器出口配管２２は、傾斜して設けられた貯水部５４の底面に対して略平行に延びるように設けられている。
【００３５】
貯水部５４及び溢水貯水部５７に凝縮水が貯水されている場合の動作について以下に説明する。圧縮機１１によって圧縮された高温高圧の冷媒は、圧縮機出口配管２１を流れる。溢水貯水部５７において、圧縮機出口配管２１は、凝縮水に浸された状態である。溢水貯水部５７において、圧縮機出口配管２１を流れる高温高圧の冷媒と凝縮水とが熱交換されて、凝縮水が冷媒から熱を奪って蒸発する。したがって、凝縮器３１に流入する冷媒の温度は、溢水貯水部５７に凝縮水が存在しない場合に比べて低下する。圧縮機出口配管２１は、溢水貯水部５７に貯水された凝縮水を蒸発させる加熱部を提供する。ただし、加熱部としては、電気ヒータなどを用いてもよい。
【００３６】
ここで、溢水貯水部５７に貯水された凝縮水と圧縮機出口配管２１との熱交換量は、貯水された凝縮水の量によって変化する。例えば、溢水貯水部５７に貯水された凝縮水の量が少ない場合には、溢水貯水部５７の内側に配された圧縮機出口配管２１の内、一部の配管部分でしか凝縮水との熱交換を行わない。一方、溢水貯水部５７に貯水された凝縮水の量が多い場合には、溢水貯水部５７の内側に配された圧縮機出口配管２１の内、多くの配管部分で凝縮水との熱交換を行う。言い換えると、溢水貯水部５７に貯水された凝縮水の量が多いほど、圧縮機出口配管２１と積極的に熱交換を行い、凝縮水の蒸発を促進させている。
【００３７】
凝縮器３１によって凝縮された液体の冷媒は、凝縮器出口配管２２を流れる。貯水部５４において、凝縮器出口配管２２は、凝縮水に浸された状態である。貯水部５４において、凝縮器出口配管２２を流れる冷媒と凝縮水とが熱交換されて、凝縮水が冷媒から熱を奪う。したがって、凝縮器３１を流出した冷媒の温度は、貯水部５４に凝縮水が存在しない場合に比べて低下する。言い換えると、凝縮器３１を通過した液体の冷媒がサブクールされる。凝縮器出口配管２２は、貯水部５４に貯水された凝縮水を用いて冷媒の放熱を行う放熱部を提供する。
【００３８】
凝縮水は、凝縮器出口配管２２を流れる冷媒との熱交換により加熱されて温度が上昇する。これにより、温度の高い凝縮水ほど体積が増加して貯水部５４の上方に移動する。一方、冷媒との熱交換が行われていない温度の低い凝縮水は、貯水部５４の下方に移動する。すなわち、貯水部５４に貯水された凝縮水が対流を起こし、低温の凝縮水ほど貯水部５４の底面に近い位置に移動しやすい。凝縮器出口配管２２は、貯水部５４の底面に沿って這うように設けられているため、凝縮器出口配管２２においては、温度の低い状態の凝縮水と積極的に熱交換を繰り返すこととなる。言い換えると、温度の低い凝縮水と熱交換を行い、温度が上昇した凝縮水は凝縮器出口配管２２から離れる方向に移動する。一方、温度の低い凝縮水は凝縮器出口配管２２に近づく方向に移動する。これにより、凝縮器出口配管２２においては、温度の低い凝縮水との熱交換が行われやすい。
【００３９】
上述した実施形態によると、凝縮器出口配管２２を貯水部５４に貯水されている凝縮水に浸して凝縮水と冷媒とを熱交換させている。このため、凝縮器３１を流出した直後の液体の冷媒を凝縮水によって冷却することができる。言い換えると、冷媒をサブクールして冷凍サイクル装置１０における冷却効率を上昇させることができる。ここで、液体の冷媒が流れる凝縮器出口配管２２と凝縮水とを熱交換している。このため、気体の冷媒が流れる配管と凝縮水とを熱交換する場合に比べて、より効率的に熱交換を行うことができる。また、凝縮水を排出するための排水路などを設ける必要がないため、凝縮水の処理を簡単な構成で実施できる。
【００４０】
貯水部５４に貯水されている凝縮水を用いて冷媒と凝縮水との熱交換を行っている。このため、蒸発器１３で凝縮水が発生していないタイミングであっても、貯水部５４に貯水しておいた凝縮水を用いて冷媒と凝縮水とを熱交換できる。言い換えると、冷媒をサブクールしたい時に、凝縮水がないために冷媒をサブクールできないといった事態を抑制しやすい。
【００４１】
凝縮器出口配管２２を凝縮水に浸すように構成している。このため、凝縮水と冷媒とを熱交換させる目的で別部品を設ける必要がない。言い換えると、凝縮水を用いた冷却効率の向上及び凝縮水の処理を簡単な構成で実現できる。ここで、凝縮器出口配管２２に屈曲部を設けることで、凝縮器出口配管２２を最深部５５に近づけたり、凝縮器出口配管２２をターンさせたりといった形状の設定を容易に行うことができる。したがって、凝縮器出口配管２２の内、凝縮水に浸される部分の長さを任意に調整して冷媒のサブクール量を調整しやすい。
【００４２】
受水部５２と貯水部５４と導水部５３とは、空調ケース５１の一部として形成されている。このため、蒸発器１３で発生した凝縮水を処理する目的で別部品を設ける必要がない。したがって、車両走行時の振動などの影響で別部品同士の位置関係がずれるなどして、適切に凝縮水を処理できなくなることを抑制できる。また、空調ケース５１の底面に受水部５２と貯水部５４と導水部５３とによる凹凸形状が形成されているため、凹凸形状を設けない場合に比べてケースとしての強度を高めることができる。
【００４３】
最深部５５は、蒸発器１３よりも凝縮器３１の近くに設けられている。このため、貯水部５４において、最も凝縮水が溜まりやすい最深部５５の近くに凝縮器３１や凝縮器出口配管２２を配置しやすい。したがって、凝縮器３１を流出した直後の温度の高い冷媒と凝縮水とを熱交換させやすい。
【００４４】
車両用空調装置１は、溢水導水部５６と溢水貯水部５７とを備えている。このため、貯水部５４を溢れるほど多くの凝縮水が発生した場合であっても、溢水貯水部５７に凝縮水を溜めることができる。したがって、凝縮水が溢れて車内に凝縮水が流出するといった事態を抑制できる。
【００４５】
溢水導水部５６は、貯水部５４に溜まっている凝縮水が所定の上限水位を超える場合に貯水部５４から溢水貯水部５７に凝縮水を導いている。このため、貯水部５４の水位が所定の上限水位を超えていないにも関わらず溢水貯水部５７に凝縮水を導いてしまうことがない。したがって、貯水部５４に溜められた凝縮水が貯水部５４から流出して貯水部５４における凝縮水が不足することを抑制できる。よって、凝縮器出口配管２２を流れる冷媒と貯水部５４に貯水された凝縮水との熱交換を安定して行うことができる。
【００４６】
溢水貯水部５７に貯水された凝縮水を加熱して、凝縮水を蒸発させる圧縮機出口配管２１を備えている。このため、溢水貯水部５７に溜められた凝縮水の蒸発を促進して凝縮水を処理することができる。したがって、凝縮水を車外まで導いて排水する排水路などを設けることなく凝縮水を処理できる。また、自然蒸発によって凝縮水を処理する場合に比べて、素早く凝縮水を処理できる。
【００４７】
凝縮器出口配管２２の外表面に凹凸形状を設けてもよい。凹凸形状は、例えば凝縮器出口配管２２の中心から径方向の外側に向かう方向に延びる板状のフィンである。これによると、凝縮器出口配管２２の外表面における表面積を大きく確保することができる。このため、凝縮器出口配管２２の外表面において凝縮水と配管とが接触する面積を大きく確保できる。したがって、凹凸形状を設けていない場合に比べて、凝縮器出口配管２２における冷媒と凝縮水との熱交換効率を向上させることができる。ただし、凝縮器出口配管２２ではなく圧縮機出口配管２１に凹凸形状を設けてもよい。あるいは、圧縮機出口配管２１と凝縮器出口配管２２との両方の配管に凹凸形状を設けてもよい。
【００４８】
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、凝縮器３１は第１タンク部２３２に放熱フィン２３９を備えており、放熱フィン２３９は、貯水部２５４において凝縮水と熱交換している。
【００４９】
図６において、空調ケース５１は、底面の縁に沿って受水部５２と導水部５３と貯水部２５４と溢水導水部２５６と溢水貯水部５７とを備えている。受水部５２と導水部５３と貯水部２５４と溢水導水部２５６と溢水貯水部５７とは、空調ケース５１の底面に連続して空調ケース５１の一部として設けられている。貯水部２５４は、空調ケース５１の底面において、最も高さの低い位置をなす最深部２５５を備えている。
【００５０】
貯水部２５４と溢水導水部２５６との接続部分において、溢水導水部２５６の下端部は、少なくとも受水部５２の最も高さが低い部分よりも低い位置に形成されている。したがって、貯水部２５４に凝縮水が貯水されて水位が上昇した場合に、導水部５３から受水部５２に凝縮水が戻される前に凝縮水が溢水導水部２５６に導かれる。
【００５１】
蒸発器１３で発生した凝縮水の処理の流れについて以下に説明する。導水部５３に導かれて貯水部２５４に流れ込んだ凝縮水は、最深部２５５から順番に貯水部２５４に溜められる。貯水部２５４における凝縮水の水位が上昇すると、貯水部２５４と溢水導水部２５６との接続部分をなす面に沿って、凝縮水の水面が上昇する。水面の上昇により凝縮水の水面が溢水導水部２５６の下端部を越えると、貯水部２５４を溢れた凝縮水が溢水導水部２５６に流れ込んで溢水貯水部５７に導かれて貯水される。溢水貯水部５７に貯水された凝縮水は、空気中に蒸発されるまでの間、溢水貯水部５７に溜められている。
【００５２】
図７において、空調ケース５１に対して冷凍サイクル装置１０が収納されている。凝縮器２３１は、貯水部２５４をなす底面の上方投影領域と溢水導水部２５６をなす底面の上方投影領域とにまたがって設けられている。
【００５３】
凝縮器２３１は、第１タンク部２３２と第２タンク部２３３とコア部２３４とを備えるパラレルフロー型の熱交換器である。第１タンク部２３２と第２タンク部２３３とは、コア部２３４をなす扁平管の両端部に設けられて冷媒の流路を形成している。第１タンク部２３２の内部は、長手方向に三等分に分割されている。三分割された第１タンク部２３２において、冷却水の流れにおける最も上流に位置する部分が最上流タンク部２３２ａである。一方、三分割された第１タンク部２３２において、冷却水の流れにおける最も下流に位置する部分が最下流タンク部２３２ｂである。第２タンク部２３３の内部は、長手方向に二等分に分割されている。
【００５４】
第１タンク部２３２は、第２タンク部２３３よりも下方に位置している。言い換えると、第１タンク部２３２は、第２タンク部２３３よりも空調ケース５１の底面に近い位置に配されている。第１タンク部２３２には、入口コネクタ２３５と出口コネクタ２３６とが設けられている。入口コネクタ２３５は、第１タンク部２３２の一部をなす最上流タンク部２３２ａに接続されている。入口コネクタ２３５には、圧縮機出口配管２１が接続されている。出口コネクタ２３６は、第１タンク部２３２の一部をなす最下流タンク部２３２ｂに接続されている。出口コネクタ２３６には、凝縮器出口配管２２が接続されている。
【００５５】
最下流タンク部２３２ｂの外側には放熱フィン２３９が設けられている。放熱フィン２３９は、熱伝導性の高い金属製の平板である。放熱フィン２３９は、最下流タンク部２３２ｂに溶接されて凝縮器２３１と一体の状態である。放熱フィン２３９は、最下流タンク部２３２ｂから重力方向の下向きに延びて設けられている。言い換えると、放熱フィン２３９は、最下流タンク部２３２ｂから貯水部２５４をなす空調ケース５１の底面に向かって延びている。放熱フィン２３９の下端部は少なくとも貯水部２５４と溢水導水部２５６との接続部分よりも重力方向の下に位置している。すなわち、貯水部２５４において溢水貯水部５７に凝縮水が導かれる上限水位まで凝縮水が溜められている場合に、放熱フィン２３９は、貯水部２５４に溜められた凝縮水と接触して熱交換を行う構成である。放熱フィン２３９は、放熱部を提供する。
【００５６】
圧縮機出口配管２１は、溢水貯水部５７だけでなく、溢水導水部２５６に沿って設けられている。圧縮機出口配管２１は、入口コネクタ２３５に接続されている。出口コネクタ２３６に接続されている凝縮器出口配管２２は、蒸発器１３に至るまでの経路に減圧装置２１２を備えている。減圧装置２１２は、冷媒流路の流路面積を任意に設定可能な膨張弁である。減圧装置２１２において冷媒流路を絞って流路面積を小さくするほど、冷媒が減圧されて蒸発器１３での冷媒の蒸発温度を下げることができる。
【００５７】
凝縮器２３１における冷媒の流れについて以下に説明する。圧縮機出口配管２１を流れた冷媒は、入口コネクタ２３５から第１タンク部２３２の最上流タンク部２３２ａに流入する。最上流タンク部２３２ａに流入した冷媒は、最上流タンク部２３２ａからコア部２３４に流入してコア部２３４を下から上に向かって流れて第２タンク部２３３に流入する。第２タンク部２３３に流入した冷媒は、二分割された第２タンク部２３３の内部を移動して再びコア部２３４に流入してコア部２３４を上から下に向かって流れて第１タンク部２３２に流入する。その後、冷媒は、再びコア部２３４を通過しながら第１タンク部２３２と第２タンク部２３３との間を移動して、最終的に最下流タンク部２３２ｂに流れ込む。最下流タンク部２３２ｂに流れ込んだ冷媒は、出口コネクタ２３６を通じて凝縮器出口配管２２に流れる。
【００５８】
冷媒は、凝縮器２３１を流れる過程で、第１タンク部２３２や第２タンク部２３３やコア部２３４において、凝縮器２３１の周囲の空気と熱交換する。言い換えると、冷媒は、周囲の空気に放熱して徐々に気体から液体に凝縮する。したがって、冷媒は、凝縮器２３１を通過する過程で気体の状態から気液混合の状態を経て液体の状態に変化する。凝縮器２３１における冷媒の流れの最も下流に位置している最下流タンク部２３２ｂにおいては、冷媒の凝縮が完了しており、液体の冷媒が流れることとなる。
【００５９】
最下流タンク部２３２ｂにおいては、液体の冷媒が放熱フィン２３９を介して貯水部２５４に溜められた凝縮水と熱交換を行う。これにより、液体の冷媒の温度が低下する。言い換えると、貯水部２５４に溜められた凝縮水によって冷媒がサブクールされる。
【００６０】
上述した実施形態によると、最下流タンク部２３２ｂに放熱部として機能する放熱フィン２３９を備えている。このため、凝縮器２３１の内部を流れる過程で凝縮されて液体となった冷媒を凝縮水によって冷却して温度を下げることができる。ここで、気体や気液混合の状態に比べて液体の状態の方が冷媒の熱容量が大きい。したがって、凝縮水と冷媒との熱交換において、気体を含む冷媒と凝縮水との熱交換を行う場合に比べて、より多くの熱をやり取りできる。言い換えると、凝縮水を用いて効率的に冷媒を冷却可能である。よって、車両用空調装置１の空調性能を向上させることができる。
【００６１】
また、放熱フィン２３９の形状や数を変更することで、凝縮水と冷媒との熱交換での熱のやり取りの大きさを変更しやすい。すなわち、凝縮器２３１の凝縮能力が低い場合には、放熱フィン２３９の面積や数を増やすことで、凝縮器２３１での冷媒の凝縮能力を補うことができる。したがって、凝縮器２３１を小型化するとともに、車両用空調装置１を小型化しやすい。
【００６２】
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、出口コネクタ３３６を用いて貯水部２５４において、冷媒と凝縮水とを熱交換している。
【００６３】
図８において、出口コネクタ３３６は、最下流タンク部２３２ｂの外側に設けられている。出口コネクタ３３６は、熱伝導性の高い金属製である。出口コネクタ３３６は、凝縮器出口配管２２よりも外表面における表面積が大きい。出口コネクタ３３６は、最下流タンク部２３２ｂから重力方向の下向きに延びて設けられている。言い換えると、出口コネクタ３３６は、最下流タンク部２３２ｂから貯水部２５４をなす空調ケース５１の底面に向かって延びている。出口コネクタ３３６の下端部は、少なくとも貯水部２５４と溢水導水部２５６との接続部分よりも重力方向の下に位置している。すなわち、貯水部２５４において溢水貯水部５７に凝縮水が導かれる上限水位まで凝縮水が溜められている場合に、出口コネクタ３３６は、貯水部２５４に溜められた凝縮水と接触して熱交換を行う構成である。出口コネクタ３３６は、放熱部を提供する。
【００６４】
凝縮器出口配管２２は、貯水部２５４と導水部５３とに沿って出口コネクタ３３６から減圧装置２１２に向かって延びている。冷媒は、凝縮器出口配管２２に流出する前に出口コネクタ３３６において、凝縮水と熱交換して冷却される。さらに、貯水部２５４における水位が高い場合には、凝縮器出口配管２２においても冷媒と凝縮水とが熱交換して、冷媒のサブクールが行われる。
【００６５】
上述した実施形態によると、出口コネクタ３３６は、貯水部２５４に溜められた凝縮水と熱交換を行って、冷媒をサブクールする。このため、凝縮水と冷媒とを熱交換させる放熱フィン２３９などの専用部品を用いることなく、冷媒をサブクールすることができる。したがって、簡単な構成で車両用空調装置１の空調性能を向上させることができる。また、凝縮器出口配管２２よりも外表面の表面積が大きい出口コネクタ３３６を用いて、冷媒と凝縮水とを熱交換するため、凝縮器出口配管２２を用いて冷媒と凝縮水とを熱交換する場合に比べて多くの熱を熱交換しやすい。
【００６６】
第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、貯水部４５４の少なくとも一部を覆うように蓋部４９１を備えている。
【００６７】
図９において、貯水部４５４は、受水部５２から離れるほど下方に傾斜する傾斜構造ではなく、段差構造である。貯水部４５４の底面をなす段差構造は、受水部５２から離れるほど底面の高さが段階的に低くなるように下方に突出して形成されている。貯水部４５４は、高さの異なる第１貯水部４５４ａと第２貯水部４５４ｂとを備えた二段構造である。第１貯水部４５４ａと第２貯水部４５４ｂとは、互いに連続して設けられている。第２貯水部４５４ｂは、第１貯水部４５４ａよりも下方に突出している。言い換えると、第２貯水部４５４ｂは、第１貯水部４５４ａよりも低い位置に設けられている。第２貯水部４５４ｂは、第１貯水部４５４ａよりも受水部５２から離れた位置に設けられている。第２貯水部４５４ｂの底面全体が最深部４５５をなしている。
【００６８】
貯水部４５４の上方には、蓋部４９１が設けられている。蓋部４９１は、平板状の部品である。蓋部４９１は、空調ケース５１の底面において、貯水部４５４よりも高さが高く形成されている面に接触した状態で配置されている。蓋部４９１は、貯水部４５４と送風口５９との間に設けられている。蓋部４９１は、第１貯水部４５４ａと第２貯水部４５４ｂと溢水導水部５６とにまたがって設けられている。
【００６９】
図１０において、蓋部４９１は、長方形状である。蓋部４９１の長辺の寸法は、送風口５９の直径よりも大きい。また、蓋部４９１の短辺の寸法は、貯水部４５４の幅寸法よりも大きい。蓋部４９１は、空調ケース５１の内側壁面と接触している。蓋部４９１は、貯水部４５４をと溢水導水部５６との接続部分の上方投影領域を覆っている。
【００７０】
図１１において、貯水部４５４には凝縮水が上限水位まで貯水されている。導水部５３と第１貯水部４５４ａと第２貯水部４５４ｂとは、空調ケース５１において、高さの異なる水平な底面を提供している。貯水部４５４と溢水導水部５６との接続部分は、第２貯水部４５４ｂに設けられている。上限水位まで凝縮水が貯水されている状態において、水面は、導水部５３よりも低い位置である。すなわち、貯水部４５４に貯水されている凝縮水の水位が上昇した場合、貯水部４５４から導水部５３に凝縮水が流れる前に、貯水部４５４から溢水導水部５６に凝縮水が流れる。したがって、導水部５３は、受水部５２から流れ込んだ水を貯水部４５４に向けて導くが、貯水部４５４から受水部５２に向けて導くことがない。
【００７１】
凝縮器出口配管２２の一部は、凝縮水に浸されている。凝縮器出口配管２２の一部は、最深部４５５と接触している。このため、貯水部４５４に貯水されている凝縮水が少ない場合であっても、凝縮器出口配管２２を凝縮水に浸して冷媒と凝縮水との熱交換を行いやすい。また、空調ケース５１の一部が凝縮器出口配管２２と接触しているため、凝縮器出口配管２２と空調ケース５１とを熱交換して、凝縮器出口配管２２を流れる冷媒をサブクールしやすい。
【００７２】
蓋部４９１における凝縮水の漏出防止機能について以下に説明する。貯水部４５４に凝縮水が溜まっている状態において、車両用空調装置１が車両の走行などに伴って振動した場合、水面が揺れて貯水部４５４から凝縮水が飛び出そうとする。特に、上限水位まで凝縮水が溜まっている場合には、小さな振動であっても水面が大きく波打つため、貯水部４５４から凝縮水が飛び出しやすい。
【００７３】
貯水部４５４から飛び出そうとした凝縮水は、貯水部４５４をなす空調ケース５１の壁面に沿って上に向かう。ここで、蓋部４９１が貯水部４５４の上に設けられているため、貯水部４５４から飛び出そうとした凝縮水と蓋部４９１とが衝突して、凝縮水は再び貯水部４５４に戻される。
【００７４】
上述した実施形態によると、貯水部４５４の上方に蓋部４９１を備えている。このため、車両の走行時の振動などの影響により貯水部４５４の上方から凝縮水が飛び出してしまうことを抑制できる。したがって、貯水部４５４からの凝縮水の意図しない漏出を抑制して、貯水部４５４における凝縮水の水位を高く保つことができる。よって、貯水部４５４での凝縮水と冷媒との熱交換による冷媒のサブクールを安定して行いやすい。
【００７５】
蓋部４９１の設置位置は上述した位置に限られない。蓋部４９１は、凝縮水が貯水されている領域の上方領域を覆うように設ければよく、溢水貯水部５７の上方領域を覆うように設けてもよい。また、蓋部４９１を複数設けて空調ケース５１の外部への露出を防止するようにしてもよい。
【００７６】
蓋部４９１は、空調ケース５１などから独立した別部品でなくてもよい。例えば、空調ケース５１の一部を外側から内側に向かって庇形状に突出させて貯水部４５４の一部を上から覆うように構成してもよい。あるいは、蓋部４９１を凝縮器出口配管２２と一体に設けてもよい。すなわち、凝縮器出口配管２２の外側に板状のフィンを設けて、フィンによって貯水部４５４の一部を上から覆うように構成してもよい。これによると、車両用空調装置１の部品点数を削減できる。
【００７７】
他の実施形態
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００７８】
受水部５２から貯水部５４に向けて凝縮水を導きやすいように、空調ケース５１を傾斜させた状態で設置してもよい。すなわち、受水部５２から導水部５３に向かって下方に傾斜するように空調ケース５１を設置する。あるいは、導水部５３から貯水部５４に向かって下方に傾斜するように空調ケース５１を設置する。これによると、重力に引かれて高さの低い位置へと空調ケース５１の底面をつたって移動する凝縮水の移動速度を高めることができる。したがって、凝縮水を速やかに貯水部５４に集めて冷媒のサブクールを行いやすい。
【符号の説明】
【００７９】
１  車両用空調装置、  １０  冷凍サイクル装置、  １１  圧縮機、  １２  減圧装置、  １３  蒸発器、  １４  気液分離器、  １５  送風機、  ２０  冷媒配管、  ２１  圧縮機出口配管（加熱部）、  ２２  凝縮器出口配管（放熱部）、  ３１  凝縮器、  ５１  空調ケース、  ５２  受水部、  ５３  導水部、  ５４  貯水部、  ５５  最深部、  ５６  溢水導水部、  ５７溢水貯水部、  ２１２  減圧装置、  ２３１  凝縮器、  ２３２  第１タンク部、  ２３２ａ  最上流タンク部、  ２３２ｂ  最下流タンク部、  ２３９  放熱フィン（放熱部）、  ２５４  貯水部、  ２５５  最深部、  ２５６  溢水導水部、  ３３６  出口コネクタ（放熱部）、  ４５４  貯水部、  ４５４ａ  第１貯水部、  ４５４ｂ  第２貯水部、  ４５５  最深部、  ４９１  蓋部
【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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【図６】
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【図７】
2019142360.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019142360.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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