(57)【要約】【課題】スペース占有を最小限に抑え、簡単な構造により低コスト化を達成しながら、熱交換器への熱交換媒体の供給停止後、潜熱を有効に利用して車室内の補助暖房や補助冷房を行うことができる車両用空気調和装置を提供すること。【解決手段】暖房のための温風と冷房のための冷風のうち少なくとも一方の空調風を熱交換器３，４により作り出し、空調風通路７，８，２１，２８を経過して車室内に吹き出す空調ユニットＡにおいて、前記空調風通路７，８，２１，２８のうち空調風が当たって流れの方向を変える通路位置に、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を塊状に集合させた蓄熱ブロック１６，１７を設定した。【選択図】図１
2008265700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房のための温風と冷房のための冷風のうち少なくとも一方の空調風を熱交換器により作り出し、空調風通路を経過して車室内に吹き出す車両用空気調和装置において、
前記空調風通路のうち空調風が当たって流れの方向を変える通路位置に、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を塊状に集合させた蓄熱ブロックを設定したことを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載された車両用空気調和装置において、
前記蓄熱ブロックは、柱状のペレット形潜熱蓄熱材を、重なり合った隙間を介して塊状に集合させてパッケージ化することで構成したことを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された車両用空気調和装置において、
前記蓄熱ブロックによる蓄熱時には空調風通路を経過する空調風の流れを主流とし、前記蓄熱ブロックからの放熱時には蓄熱ブロックを経過する空調風の流れを主流とするように空調風路の切り換えを行う空調風路切換手段を設けたことを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項４】
請求項３に記載された車両用空気調和装置において、
前記空調風路切換手段は、蓄熱ブロックによる蓄熱時には空調風通路の内壁に沿うドア閉位置とし、前記蓄熱ブロックからの放熱時には空調風通路側に開いて蓄熱ブロックを経過する空調風の流れを作るドア開位置とする切換ドアを有することを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された車両用空気調和装置において、
前記空調風通路は、空調ケース内に配置した暖房用熱交換器を通過し、ケース内壁面に当たった後、ケース内壁面に沿った方向に風向きを変える温風通路であり、
前記蓄熱ブロックは、暖房用熱交換器を通過した温風をそのまま受ける空調ケースの熱交換面対向位置にケース凹部を形成し、該ケース凹部を埋めるように配置した温熱用蓄熱ブロックであることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項６】
請求項５に記載された車両用空気調和装置において、
前記切換ドアは、前記温熱用蓄熱ブロックの表面位置に回動軸を有し、温熱用蓄熱ブロックの表面の一部を塞ぐ位置をドア閉位置とし、ドアにより塞がれていない開放部分から温熱用蓄熱ブロックに入り、温熱用蓄熱ブロックを経過して開かれたドアに沿って出る温風の流れを作る位置をドア開位置とする温熱用切換ドアであることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された車両用空気調和装置において、
前記空調風通路は、空調ケース内に配置した冷房用熱交換器を通過し、空調ケースに連結した冷風ダクトのダクト内壁面に当たった後、ダクト内壁面に沿った方向に風向きを変える冷風通路であり、
前記蓄熱ブロックは、冷房用熱交換器を通過した冷風を受ける冷風ダクトのダクト湾曲位置にダクト凹部を形成し、該ダクト凹部を埋めるように配置した冷熱用蓄熱ブロックであることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項８】
請求項７に記載された車両用空気調和装置において、
前記切換ドアは、前記冷熱用蓄熱ブロックに対向するダクト内壁位置に回動軸を有し、冷風ダクトに沿った位置をドア閉位置とし、冷熱用蓄熱ブロックの下流側位置の流路を絞り、冷熱用蓄熱ブロックを経過する冷風の流れを作る位置をドア開位置とする冷熱用切換ドアであることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項９】
請求項４乃至請求項８の何れか１項に記載された車両用空気調和装置において、
前記切換ドアは、エンジンを一時的に停止するアイドルストップ信号が出力されていないときには、空調風通路の内壁に沿うドア閉位置とし、エンジンを一時的に停止するアイドルストップ信号が出力されているときには、蓄熱ブロックを経過する空調風の流れを作るドア開位置とするドア開閉制御指令をドアアクチュエータに対し出力するドア切換制御手段を有することを特徴とする車両用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房のための温風と冷房のための冷風のうち少なくとも一方の空調風を熱交換器により作り出し、空調風通路を経過して車室内に吹き出す車両用空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空調ケース内に上流の送風機側から下流の吹き出し口側に向かって順に、エバポレータ（冷房用熱交換器）、エアミックスドア、ヒータコア（暖房用熱交換器）、を配置し、前記エバポレータと前記ヒータコアを通過する温風通路と、前記エバポレータを通過し前記ヒータコアをバイパスする冷風バイパス通路と、温風と冷風とが合流するエアミックスチャンバーと、が形成された車両用空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
従来、エンジン冷却水が暖房及び蓄熱をするのに十分な熱量を持ってから蓄熱することを目的とし、空調ケースの内部に配置されるヒータコアと水冷エンジンの冷却水路を結ぶエンジン冷却水回路の途中位置に蓄熱材を設定した蓄熱装置を設け、かつ、蓄熱装置をバイパスするバイパス冷却水路を設けた車両用空気調和装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２３７３４４号公報
【特許文献２】特開２０００−１０８６３６号公報
【特許文献３】特開平１０−８６６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１，２に記載されている従来の車両用空気調和装置にあっては、エバポレータを経過した冷風をヒータコアで暖めて温風とし、温風通路を経過して吹き出し口から吹き出す構成であるため、例えば、フルホット時、アイドルストップ等でエンジンが停止することによりヒータコアへのエンジン冷却水の供給が止まると、エバポレータを経過した冷風によりヒータコアが冷やされ、短時間にて吹き出し温度が低下してしまうという、という問題があった。
【０００５】
また、上記特許文献３に記載されている従来の車両用空気調和装置にあっては、エンジン冷却水回路（温水回路）とは別に、蓄熱回路と蓄熱装置を設け、エンジン停止時にポンプ及び電磁弁を使って蓄熱装置の温水をヒータコアに送り放熱させるものであるため、構造が複雑で、占有スペースも大きく必要であり、コスト高になると共に、配管経路により蓄えた潜熱の一部を損失してしまう、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、スペース占有を最小限に抑え、簡単な構造により低コスト化を達成しながら、熱交換器への熱交換媒体の供給停止後、潜熱を有効に利用して車室内の補助暖房や補助冷房を行うことができる車両用空気調和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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、暖房のための温風と冷房のための冷風のうち少なくとも一方の空調風を熱交換器により作り出し、空調風通路を経過して車室内に吹き出す車両用空気調和装置において、
前記空調風通路のうち空調風が当たって流れの方向を変える通路位置に、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を塊状に集合させた蓄熱ブロックを設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明の車両用空気調和装置にあっては、例えば、蓄熱ブロックが温熱用蓄熱ブロックであるときには、蓄熱の際、蓄熱ブロックを構成する潜熱蓄熱材が、固相から液相への相変化を伴って熱エネルギー（潜熱）を吸収する。そして、放熱の際、吸収した熱エネルギーを液相から固相への相変化を伴って放出することで蓄熱ブロックを経過する風に熱を与え、車室内を補助暖房する。
例えば、蓄熱ブロックが冷熱用蓄熱ブロックであるときには、蓄熱の際、蓄熱ブロックを構成する潜熱蓄熱材が、液相から固相への相変化を伴って熱エネルギー（潜熱）を放出する。そして、放熱の際、放出した熱エネルギーを固相から液相への相変化を伴って吸収することで蓄熱ブロックを経過する風から熱を奪い、車室内を補助冷房する。
この蓄熱ブロックは、空調ケース内面やダクト内面により形成される空調風通路に設定したものであり、従来技術のように、蓄熱回路と蓄熱装置を設けるものではないため、スペース占有が最小限に抑えられるし、簡単な構造により低コスト化も達成される。
そして、蓄熱ブロックは、潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を塊状に集合させたものであるため、例えば、潜熱蓄熱材を含有させた蓄熱シートや蓄熱フィルタ等を用いる場合に比べ、熱エネルギー吸収量や熱エネルギー放出量が増大し、この熱エネルギー量の増大により、補助暖房や補助冷房の継続時間を延長できる。
さらに、蓄熱ブロックは、空調風通路のうち空調風が当たって流れの方向を変える通路位置に設定されているため、蓄熱や放熱の際に、蓄熱ブロックの内部まで入り込む風の流れが作り出され、蓄熱ブロックを経過する風からの熱エネルギーの吸収や放出を効率的に行うことができる。
この結果、スペース占有を最小限に抑え、簡単な構造により低コスト化を達成しながら、熱交換器への熱交換媒体の供給停止後、潜熱を有効に利用して車室内の補助暖房や補助冷房を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の車両用空気調和装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の前後席の温度調整を行う空調ユニットＡ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。
【００１１】
実施例１における空調ユニットＡは、図１に示すように、空調ケース１と、クリーンフィルター２と、エバポレータ３（冷却用熱交換器）と、ヒータコア４（暖房用熱交換器）と、エアミックスドア５と、フットドア６と、冷風バイパス通路７（空調風通路）と、温風通路８（空調風通路）と、フット吹き出し口９と、送風機１０と、ベントドア１１と、ベント吹き出し口１２と、リアフット吹き出し口１３と、デフドア１４と、デフ吹き出し口１５と、ベントダクト１８（冷風ダクト）と、混合風通路２１（空調風通路）と、ベントグリル２２と、デフダクト２３と、インストルメントパネル２４と、を備えている。
【００１２】
実施例１における空調ユニットＡは、空調ケース１内に上流の送風機１０側から下流の各吹き出し口９，１２，１３，１５側に向かって順に、エバポレータ３、エアミックスドア５、ヒータコア４を配置している。
【００１３】
前記エバポレータ３は、送風機１０及びクリーンフィルター２を介して通過する内気または外気を冷却する熱交換器であり、冷媒入口と冷媒出口を有する。
【００１４】
前記エアミックスドア５は、前記エバポレータ３の後流位置に配置され、エバポレータ３を経過した冷風と、ヒータコア４を経過した温風との混合割合をドア開度により制御する。このエアミックスドア５としては、冷風バイパス通路７を閉止するフルホット位置（図１の実線に示す位置）からヒータコア４の上流側を閉止する位置（図１の仮想線に示すフルクール位置）までのストローク域でスライド移動可能なスライド式ドアを採用している。
【００１５】
前記ヒータコア４は、前記エバポレータ３及び前記エアミックスドア５の下流位置に配置され、通過する風を暖める熱交換器であり、エンジン冷却水入口とエンジン冷却水出口を有する。
【００１６】
前記空調ケース１内には、空調風通路として、図１に示すように、エバポレータ３とヒータコア４を通過する温風通路８と、エバポレータ３を通過しヒータコア４をバイパスする冷風バイパス通路７と、温風通路８からの温風と冷風バイパス通路７からの冷風が合流する混合風通路２１と、が形成される。
【００１７】
前記混合風通路２１の下流側には、ベント吹き出し口１２の位置にベントモード等で開くベントドア１１が配置される。そして、ベント吹き出し口１２には、冷風等を車室内に導くベントダクト１８及びベントグリル２２が連結される。また、混合風通路２１の下流側には、デフ吹き出し口１５の位置にデフモード等で開くデフドア１４が配置される。そして、デフ吹き出し口１５には、温風等を図外のフロントウインドウの内面に導くデフダクト２３が連結される。なお、ベントグリル２２やデフダクト２３からの車室内吹出し口は、インスツルメントパネル２４の位置に開口される。
【００１８】
前記温風通路８の下流側には、車幅方向に延びるフット吹き出し口９，９の上流位置にフットモード等で開くフットドア６が配置される。なお、フット吹き出し口９，９には、前席左右の運転者と助手席乗員の足元に向かう図外の一対のフットダクトが接続され、また、車両中央部に配置されたリアフット吹き出し口１３には、後席へ向かう図外のリアフットダクトが接続される。
【００１９】
図２は実施例１の空調ユニットＡにおいて冷熱用蓄熱ブロックが設定されたベントグリルを示す断面図である。図３は実施例１の空調ユニットＡにおいて温熱用蓄熱ブロックが設定された空調ケースのケース凹部を示す斜視図である。図４は実施例１の空調ユニットＡに用いられ蓄熱ブロックであり、(a)は蓄熱ブロックの斜視図を示し、(b)は蓄熱ブロックを構成するペレット形潜熱蓄熱材を示す。
【００２０】
実施例１の空調ユニットＡの補助暖冷房装置は、図１〜図４に示すように、温熱用蓄熱ブロック１６（蓄熱ブロック）と、冷熱用蓄熱ブロック１７（蓄熱ブロック）と、冷熱用切換ドア１９（切換ドア、空調風路切換手段）と、温熱用切換ドア２０（切換ドア、空調風路切換手段）と、冷熱用ドアアクチュエータ２５（ドアアクチュエータ、空調風路切換手段）と、温熱用ドアアクチュエータ２６（ドアアクチュエータ、空調風路切換手段）と、ペレット形潜熱蓄熱材２７（潜熱蓄熱材）と、ベントダクト通路２８（空調風通路、冷風通路）と、を備えている。
【００２１】
実施例１の空調ユニットＡでは、図１に示すように、空調風通路のうち空調風が当たって流れの方向を変える通路位置に、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を塊状に集合させた蓄熱ブロック１６，１７を設定している。
【００２２】
前記蓄熱ブロック１６，１７は、図４(b)に示すように、円柱状のペレット形潜熱蓄熱材２７を、重なり合った隙間を介して塊状に集合させてパッケージ化することで構成している。
このペレット形潜熱蓄熱材２７としては、パラフィン系素材を用いている。その理由は、融解点（融解温度）や凝固点（凝固温度）による相変化温度を設定するに際し、炭素鎖数に対応し広範な温度域（−５０℃〜８０℃）をカバーすることができるし、蓄熱量（溶融潜熱）も１３０〜２５０kJ/kg程度であり、他の素材に比べて高いことによる。
【００２３】
前記温熱用蓄熱ブロック１６を構成するペレット形潜熱蓄熱材２７は、液相・固相の相変化温度を５０℃〜７０℃に設定している。その理由は、エンジン冷却水温は冬季等では８０℃に満たないケースもあり、かつ、暖かいと感じられる吹き出し温度は３０℃であるため、吹き出し温度３０℃以上を得るのに必要な相変化温度は、上記のように、５０℃〜６０℃程度、もしくは、これ以上（５０℃〜７０℃）の温度になることによる。
【００２４】
前記冷熱用蓄熱ブロック１７を構成するペレット形潜熱蓄熱材２７は、液相・固相の相変化温度を２℃〜７℃に設定している。その理由は、夏季等で涼しいと感じられる吹き出し温度は１０℃程度であるため、吹き出し温度１０℃程度を得るのに必要な相変化温度は、４℃〜５℃に前後温度を含めた２℃〜７℃の温度になることによる。
【００２５】
前記蓄熱ブロック１６，１７による蓄熱時には空調風通路を経過する空調風の流れを主流とし、前記蓄熱ブロック１６，１７からの放熱時には蓄熱ブロックを経過する空調風の流れを主流とするように空調風路の切り換えを行う空調風路切換手段としての切換ドア１９，２０を設けている。すなわち、補助暖房装置は、温風通路８と、温熱用蓄熱ブロック１６と、温熱用切換ドア２０を有して構成される。また、補助冷房装置は、ベントダクト通路２８と、冷熱用蓄熱ブロック１７と、冷熱用切換ドア１９を有して構成される。
【００２６】
補助暖房装置の温風通路８は、図１に示すように、空調ケース１内に配置したヒータコア４を通過し、ケース内壁面に当たった後、ケース内壁面に沿った方向に風向きを変える通路である。
【００２７】
補助暖房装置の温熱用蓄熱ブロック１６は、図１及び図３に示すように、ヒータコア４を通過した温風をそのまま受ける空調ケース１の熱交換面対向位置にケース凹部１ａを形成し、該ケース凹部１ａを埋めるように配置した蓄熱ブロックである。
【００２８】
補助暖房装置の温熱用切換ドア２０は、図１及び図３に示すように、温熱用蓄熱ブロック１６の表面位置に回動軸を有し、温熱用蓄熱ブロック１６の表面の一部（上半分）を塞ぐ位置をドア閉位置とし、ドアにより塞がれていない開放部分（下半分）から温熱用蓄熱ブロック１６に入り、温熱用蓄熱ブロック１６を経過して開かれたドアに沿って出る温風の流れを作る位置をドア開位置とする切換ドアである。
【００２９】
補助冷房装置のベントダクト通路２８は、図１及び図２に示すように、空調ケース１内に配置したエバポレータ３を通過し、空調ケース１に連結したベントダクト１８のダクト内壁面に当たった後、ダクト内壁面に沿った方向に風向きを変える冷風通路である。
【００３０】
補助冷房装置の冷熱用蓄熱ブロック１７は、図１及び図２に示すように、エバポレータ３を通過した冷風を受けるベントダクト１８のダクト湾曲位置にダクト凹部１８ａを形成し、該ダクト凹部１８ａを埋めるように配置した蓄熱ブロックである。
【００３１】
補助冷房装置の冷熱用切換ドア１９は、図１及び図２に示すように、冷熱用蓄熱ブロック１７に対向するダクト内壁位置に回動軸を有し、ベントダクト１８に沿った位置（図１，２の破線位置）をドア閉位置とし、冷熱用蓄熱ブロック１７の下流側位置の流路を絞り、冷熱用蓄熱ブロック１７を経過する冷風の流れを作る位置（図１，２の実線位置）をドア開位置とする切換ドアである。
【００３２】
図５は実施例１の空調ユニットＡにおける切換ドア開閉制御系を示す制御ブロック図である。
実施例１の補助暖房装置と補助冷房装置の切換ドア開閉制御系は、図５に示すように、空調コントローラ３０（ドア切換制御手段）と、冷熱用ドアアクチュエータ２５と、温熱用ドアアクチュエータ２６と、を備えている。
【００３３】
前記空調コントローラ３０は、図外のエンジンコントローラからＣＡＮ通信等により取得されるアイドルストップ信号を入力情報とし、冷熱用ドアアクチュエータ２５と温熱用ドアアクチュエータ２６を駆動制御する。
具体的に空調コントローラ３０は、エンジンを一時的に停止するアイドルストップ信号が出力されていないときには、温風通路８やベントダクト通路２８の内壁に沿うドア閉位置とし、エンジンを一時的に停止するアイドルストップ信号が出力されているときには、蓄熱ブロック１６，１７を経過する温風や冷風の流れを作るドア開位置とするドア開閉制御指令を両ドアアクチュエータ２５，２６に対し出力する。
【００３４】
図６は実施例１の空調コントローラ３０にて実行される切換ドア開閉制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００３５】
ステップＳ１は、入力情報であるアイドルストップ信号がＯＮかＯＦＦかを判断するステップである。
【００３６】
ステップＳ２は、ステップＳ１でのアイドルストップ信号ＯＮとの判断に続き、切換ドア１９，２０は開位置であるか否かを判断するステップである。
この判断は、ドア閉位置からドア開位置までの要する時間を予め測定しておき、所要時間が経過したか否かのタイマー管理により判断しても良いし、また、ドア開位置にリミットスイッチ等を設け、スイッチ信号の変化により判断しても良い。
このステップＳ２にてNO（ドア閉位置もしくはドア閉〜ドア開の途中開度位置）と判断されたときはステップＳ３へ移行し、YES（最終目標のドア開度位置）と判断されたときはステップＳ４へ移行する。
【００３７】
ステップＳ３は、ステップＳ２でのドア閉位置もしくはドア閉〜ドア開の途中開度位置であるとの判断に続き、両ドアアクチュエータ２５，２６に対しドア開方向への駆動指令を出力するステップである。
【００３８】
ステップＳ４は、ステップＳ２での最終目標のドア開度位置であるとの判断に続き、両ドアアクチュエータ２５，２６に対し出力されていたドア開方向への駆動指令を解除するステップである。
【００３９】
ステップＳ５は、ステップＳ１でのアイドルストップ信号ＯＦＦとの判断に続き、切換ドア１９，２０は閉位置であるか否かを判断するステップである。
この判断は、ドア開位置からドア閉位置までの要する時間を予め測定しておき、所要時間が経過したか否かのタイマー管理により判断しても良いし、また、ドア閉位置にリミットスイッチ等を設け、スイッチ信号の変化により判断しても良い。
このステップＳ５にてNO（ドア開位置もしくはドア開〜ドア閉の途中開度位置）と判断されたときはステップＳ６へ移行し、YES（最終目標のドア閉位置）と判断されたときはステップＳ７へ移行する。
【００４０】
ステップＳ６は、ステップＳ５でのドア開位置もしくはドア開〜ドア閉の途中開度位置であるとの判断に続き、両ドアアクチュエータ２５，２６に対しドア閉方向への駆動指令を出力するステップである。
【００４１】
ステップＳ７は、ステップＳ５での最終目標のドア閉位置であるとの判断に続き、両ドアアクチュエータ２５，２６に対し出力されていたドア閉方向への駆動指令を解除するステップである。
【００４２】
次に、本発明に至る経緯を説明する。
自動車に対して燃費性能や環境性能の要求が高まり、低燃費化やハイブリッド化等が進んでいる。つまり、エンジン車においては、アイドルストップ制御により一次停車時にエンジンを停止している。また、ハイブリッド車においては、制動時や減速時に回生エネルギーを回収し、エンジンを停止しての電気自動車モードによる走行頻度をできる限り増やすようにしている。
【００４３】
一方、車載の空調ユニットは、エンジン冷却水を熱源として暖房を行っているし、エンジンにより駆動されるコンプレッサを用いて冷房を行っている。したがって、エンジンを停止する制御を積極的に推し進めている昨今、エンジン停止時に暖房不足や冷房不足となる。例えば、アイドルストップ車においては、冬季の暖房状態での走行時、エンジン停止後、短時間で車室内温度が低下するし、夏季の冷房状態での走行時、エンジン停止後、短時間で車室内温度が上昇することになる。すなわち、エンジンが停止しても、しばらくの間、車室内温度を暖房状態の温度や冷房状態の温度に維持する補助暖房機能や補助冷房機能が要求されている。
【００４４】
これに対し、潜熱を利用して補助暖房を行うものとして、特開平１０−８６６４５号公報に開示されたものが知られている。しかし、この従来装置は、外部に蓄熱回路と蓄熱装置を設け、エンジン停止時にポンプ及び電磁弁を使って蓄熱装置の温水をヒータコアに送り放熱させるものである。このため、構造が複雑で、占有スペースも大きく必要であり、コスト高になると共に、配管経路により蓄えた潜熱の一部を損失してしまう。
【００４５】
そこで、本発明者は、空調ユニット内に潜熱蓄熱材を含有する蓄熱シートや蓄熱フィルタ等を設定するものを提案した。この場合、構造が簡単で、占有スペースも小さい点では有効な手段である。しかし、蓄熱シートや蓄熱フィルタに含有させる潜熱蓄熱材の量に限りがあり、エンジン停止後から短い時間だけ暖房や冷房を補完することはできるものの、補助暖房や補助冷房に必要とされる十分なレベルの熱エネルギーを蓄熱することができないという解決すべき課題を残していた。
【００４６】
本発明者は、空調ケース等の内壁に設定する潜熱蓄熱材を塊とし、蓄熱可能量を単に増やしただけでは、塊による潜熱蓄熱材の表面部分でのみ、潜熱の吸収や放出が行われるだけで、十分な熱エネルギーを蓄熱することができない点に着目し、空調風が当たって流れを変える通路位置に、潜熱蓄熱材を塊状に集合させた蓄熱ブロックを設定する構成を採用した。この構成により、潜熱蓄熱材の空調ユニット内部設定構造を維持したままとしながら、十分な熱エネルギーを蓄熱したいという要求に応えることができる。
【００４７】
次に、作用を説明する。
実施例１の空調ユニットＡの作用を、「低コスト化作用」と、「アイドルストップ時における車室内補助暖房作用」と、「アイドルストップ時における車室内補助冷房作用」に分けて説明する。
【００４８】
［低コスト化作用］
例えば、特開平１０−８６６４５号公報に記載されている従来の車両用空気調和装置は、ヒータコアに流通させる熱交換媒体を潜熱により加熱させるという点に着目し、エンジン冷却水回路（温水回路）とは別に、蓄熱回路と蓄熱装置を設け、寒冷地での発進時やエンジン停止時、ポンプ及び電磁弁を使って蓄熱装置の温水をヒータコアに送り放熱させるものである。このため、エンジン冷却水回路に蓄熱回路と蓄熱装置を追加設定する必要があり、構造が複雑になると共に、占有スペースも大きく必要であり、コストが高くなる。また、配管経路により蓄熱装置にて蓄えた潜熱の一部を損失してしまう。
【００４９】
これに対し、実施例１の空調ユニットＡでは、空調風（温風や冷風）を潜熱により直接的に加熱・冷却するという点に着目し、空調ケース１やベントダクト１８の内壁位置に、潜熱蓄熱材を塊状に集合させた蓄熱ブロック１６，１７を設定する構成を採用した。このように、潜熱による加熱・冷却対象を、熱交換媒体ではなく、空調ケース１から車室内に至る通路の空調風そのものとしたため、従来技術のように、蓄熱回路と蓄熱装置を設ける必要がない。
【００５０】
したがって、図１に示すように、既存の空調ケース１内に既存のエバポレータ３やヒータコア４を用いた空調ケース１内の構成はそのままで、空調ケース１の内壁や空調ケース１に連結されるベントダクト１８に蓄熱ブロック１６，１７を設定できるというように、スペース占有が最小限に抑えられるし、簡単な構造により低コスト化も達成される。
【００５１】
［アイドルストップ時における車室内補助暖房作用］
温熱用蓄熱ブロック１６が設定されていない空調ユニットを想定した場合、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップ時、循環ポンプの停止により、エンジン冷却水のヒータコア内流通も停止する。したがって、ヒータコア内のエンジン冷却水に蓄えられているだけの熱エネルギー（顕熱）がエンジン停止時の残留熱エネルギーであるが、エバポレータを経過した冷風によりヒータコアの残留熱が奪われることで、エンジン停止時から短時間のうちに顕熱分の熱エネルギーは消費され、吹き出し温度がエンジン停止直後から急激に低下する。例えば、温熱用蓄熱ブロック無しの場合、エンジン停止直後から吹き出し温度が急激に低下し、約３０秒程度で７０℃あった吹き出し温度が３０℃まで低下してしまう。
【００５２】
これに対し、実施例１の空調ユニットＡの場合、温熱用蓄熱ブロック１６が空調ケース１のケース凹部１ａの位置に設定されている。加えて、温熱用切換ドア２０は、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップ時、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進む流れが繰り返され、ドア閉位置からドア開位置へと駆動される。そして、温熱用切換ドア２０がドア開位置に到達すると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ４へと進む流れが繰り返され、温熱用切換ドア２０はドア開位置に保持される。次いで、エンジンを始動させると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む流れが繰り返され、ドア開位置からドア閉位置へと駆動される。そして、温熱用切換ドア２０がドア閉位置に到達すると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ７へと進む流れが繰り返され、温熱用切換ドア２０はドア閉位置に保持される。
【００５３】
すなわち、ヒータコア４へエンジン冷却水が供給されているエンジン作動時、ヒータコア４からの温風が、図１の破線で示す閉位置の温熱用切換ドア２０により、塞がれていない開放部分から温熱用蓄熱ブロック１６を構成するペレット形潜熱蓄熱材２７の内部まで入り込み、固相から液相への相変化を伴って熱エネルギー（潜熱）を吸収する。そして、ヒータコア４へエンジン冷却水の供給が停止されるアイドルストップ時、図１の実線で示す開位置の温熱用切換ドア２０により、ペレット形潜熱蓄熱材２７を経過して開かれた温熱用切換ドア２０に沿って出る温風の流れが作り出され、ペレット形潜熱蓄熱材２７が液相から固相への相変化を伴って潜熱を放出することで、温風通路８を通過する風に熱を与える。このため、エンジン冷却水が供給停止されるアイドルストップ後、所定時間だけ車室内の暖房を補助することができる。例えば、図１に示すように、フットドア６を開としているフットモードの選択時には、前席左右の乗員と後席の乗員の足元位置に温風を送り続けることができることになる。
【００５４】
ここで、「顕熱」とは、通常の固体や液体が相変化なしに蓄えた熱エネルギーのことであり、一方、「潜熱」とは、水が氷になるような液体・固体間の相変化に伴い放出あるいは吸収される熱エネルギーのことをいう。そして、一般に、潜熱を用いることで、顕熱の場合よりも桁違いに大きい熱量を蓄えることができる。例えば、水の場合、１℃の変化の顕熱は、４．１８J/gであるのに対し、０℃の水が凍って０℃の氷になるときの潜熱は、３３４J/gに達する。
【００５５】
したがって、温熱用蓄熱ブロック１６を設定した実施例１の場合、エンジン停止直後から相変化温度までは僅かに吹き出し温度が低下するが、相変化温度（凝固点）に達した後は、ペレット形潜熱蓄熱材２７に蓄えられた潜熱により吹き出し温度の低下を数分間にわたって抑えることができる。
【００５６】
ちなみに、温熱用蓄熱ブロック１６は、潜熱により蓄熱を行うペレット形潜熱蓄熱材２７を塊状に集合させたものであるため、例えば、潜熱蓄熱材を含有させる蓄熱シートや蓄熱フィルタ等を用いる場合に比べ、温熱用蓄熱ブロック１６を経過する温風から吸収する熱エネルギー吸収量や温熱用蓄熱ブロック１６を経過する風へ放出する熱エネルギー放出量が増大する。この熱エネルギー量の増大により、補助暖房の継続時間を延長できる。
【００５７】
さらに、温熱用蓄熱ブロック１６は、温風通路８のうち温風が当たって流れの方向を変える通路位置に設定されているため、蓄熱や放熱の際に、温熱用蓄熱ブロック１６を経過する風からの熱エネルギーの吸収や放出を効率的に行うことができる。加えて、温熱用切換ドア２０を設定しているため、特に、アイドルストップ時、ペレット形潜熱蓄熱材２７を経過して開かれた温熱用切換ドア２０に沿って出る温風の流れが作り出され、温風通路８を通過する風に有効に熱を与えることができる。
【００５８】
［アイドルストップ時における車室内補助冷房作用］
冷熱用蓄熱ブロック１７が設定されていない空調ユニットを想定した場合、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップ時、コンプレッサの停止により、冷媒のエバポレータ内流通も停止する。したがって、エバポレータ内の冷媒に蓄えられているだけの熱エネルギー（顕熱）がエンジン停止時の残留熱エネルギーであるが、送風機からの風によりエバポレータの残留熱が短時間で奪われることにより、エンジン停止時から短時間のうちに顕熱分の熱エネルギーは消費され、吹き出し温度がエンジン停止直後から急激に上昇する。例えば、冷熱用蓄熱ブロック無しの場合、エンジン停止直後から吹き出し温度が急激に上昇し、約３０秒程度で暑いと感じられる吹き出し温度まで上昇してしまう。
【００５９】
これに対し、実施例１の空調ユニットＡの場合、冷熱用蓄熱ブロック１７がベントダクト１８のケース凹部１８ａの位置に設定されている。加えて、冷熱用切換ドア１９は、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップ時、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進む流れが繰り返され、ドア閉位置からドア開位置へと駆動される。そして、冷熱用切換ドア１９がドア開位置に到達すると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ４へと進む流れが繰り返され、冷熱用切換ドア１９はドア開位置に保持される。次いで、エンジンを始動させると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む流れが繰り返され、ドア開位置からドア閉位置へと駆動される。そして、冷熱用切換ドア１９がドア閉位置に到達すると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ５→ステップＳ７へと進む流れが繰り返され、冷熱用切換ドア１９はドア閉位置に保持される。
【００６０】
すなわち、エバポレータ３へ冷媒が供給されているエンジン作動時、エバポレータ３からの冷風が、図１の破線で示す閉位置の冷熱用切換ドア１９により、ベントダクト１８に流路抵抗を与えることなく、冷熱用蓄熱ブロック１７を構成するペレット形潜熱蓄熱材２７の内部まで入り込み、液相から固相への相変化を伴って熱エネルギー（潜熱）を放出する。そして、エバポレータ３への冷媒供給が停止されるアイドルストップ時、図１の実線で示す開位置の冷熱用切換ドア１９により、ペレット形潜熱蓄熱材２７を経過し、開かれた冷熱用切換ドア１９の端部から出る冷風の流れが作り出され、ペレット形潜熱蓄熱材２７が固相から液相への相変化を伴って潜熱を吸収することで、ベントダクト通路２８を通過する風から熱を奪う。このため、冷媒の供給が停止されるアイドルストップ後、所定時間だけ車室内の冷房を補助することができる。例えば、ベントドア１１を開としているベントモードの選択時には、前席左右の乗員の上半身に向けて冷風を送り続けることができることになる。
【００６１】
したがって、冷熱用蓄熱ブロック１７を設定した実施例１の場合、エンジン停止直後から相変化温度までは僅かに吹き出し温度が上昇するが、相変化温度（凝固点）に達した後は、ペレット形潜熱蓄熱材２７に蓄えられた潜熱により吹き出し温度の上昇を数分間にわたって抑えることができる。
【００６２】
ちなみに、冷熱用蓄熱ブロック１７は、潜熱により蓄熱を行うペレット形潜熱蓄熱材２７を塊状に集合させたものであるため、例えば、潜熱蓄熱材を含有させる蓄熱シートや蓄熱フィルタ等を用いる場合に比べ、冷熱用蓄熱ブロック１７を経過する冷風へ放出する熱エネルギー放出量や冷熱用蓄熱ブロック１７を経過する風から吸収する熱エネルギー吸収量が増大する。この熱エネルギー量の増大により、補助冷房の継続時間を延長できる。
【００６３】
さらに、冷熱用蓄熱ブロック１７は、ベントダクト通路２８のうち冷風が当たって流れの方向を変える通路位置に設定されているため、冷熱の蓄熱や放熱の際に、冷熱用蓄熱ブロック１７を経過する風からの熱エネルギーの吸収や放出を効率的に行うことができる。加えて、冷熱用切換ドア１９を設定しているため、特に、アイドルストップ時、ペレット形潜熱蓄熱材２７を大半の風が経過し、開かれた冷熱用切換ドア１９の端部から出る冷風の流れが作り出され、ベントダクト通路２８を通過する風から有効に熱を奪うことができる。
【００６４】
次に、効果を説明する。
実施例１の空調ユニットＡにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６５】
(1) 暖房のための温風と冷房のための冷風のうち少なくとも一方の空調風を熱交換器３，４により作り出し、空調風通路７，８，２１，２８を経過して車室内に吹き出す空調ユニットＡにおいて、前記空調風通路７，８，２１，２８のうち空調風が当たって流れの方向を変える通路位置に、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を塊状に集合させた蓄熱ブロック１６，１７を設定したため、スペース占有を最小限に抑え、簡単な構造により低コスト化を達成しながら、熱交換器への熱交換媒体の供給停止後、潜熱を有効に利用して車室内の補助暖房や補助冷房を行うことができる。
【００６６】
(2) 前記蓄熱ブロックは、柱状のペレット形潜熱蓄熱材２７を、重なり合った隙間を介して塊状に集合させてパッケージ化することで構成したため、重なり合った隙間を縫うように風が通過し、効率よくペレット形潜熱蓄熱材２７による放熱や吸熱を行うことができる。
【００６７】
(3) 前記蓄熱ブロック１６，１７による蓄熱時には空調風通路を経過する空調風の流れを主流とし、前記蓄熱ブロック１６，１７からの放熱時には蓄熱ブロック１６，１７を経過する空調風の流れを主流とするように空調風路の切り換えを行う空調風路切換手段を設けたため、蓄熱時に空調風通路の通気抵抗を増大させることなく、放熱時に効率よく蓄熱ブロック１６，１７による温熱や冷熱の放熱を行うことができる。
【００６８】
(4) 前記空調風路切換手段は、蓄熱ブロック１６，１７による蓄熱時には空調風通路の内壁に沿うドア閉位置とし、前記蓄熱ブロック１６，１７からの放熱時には空調風通路側に開いて蓄熱ブロック１６，１７を経過する空調風の流れを作るドア開位置とする切換ドア１９，２０を有するため、蓄熱ブロック１６，１７を固定位置に設定したままで、蓄熱と放熱に最適な空調風の流れを作ることができる。
【００６９】
(5) 前記空調風通路は、空調ケース１内に配置したヒータコア４を通過し、ケース内壁面に当たった後、ケース内壁面に沿った方向に風向きを変える温風通路８であり、前記蓄熱ブロックは、ヒータコア４を通過した温風をそのまま受ける空調ケース１の熱交換面対向位置にケース凹部１ａを形成し、該ケース凹部１ａを埋めるように配置した温熱用蓄熱ブロック１６であるため、フットモード等の選択時、ヒータコア４への熱交換媒体の供給停止後、潜熱を有効に利用して車室内の補助暖房を行うことができる。
【００７０】
(6) 前記切換ドアは、前記温熱用蓄熱ブロック１６の表面位置に回動軸を有し、温熱用蓄熱ブロック１６の表面の一部を塞ぐ位置をドア閉位置とし、ドアにより塞がれていない開放部分から温熱用蓄熱ブロック１６に入り、温熱用蓄熱ブロック１６を経過して開かれたドアに沿って出る温風の流れを作る位置をドア開位置とする温熱用切換ドア２０であるため、フットモード等の選択時、ヒータコア４への熱交換媒体の供給停止後、ヒータコア４からの風の流れ制御により、温熱用蓄熱ブロック１６が蓄えた潜熱を有効に利用して車室内の補助暖房を行うことができる。
【００７１】
(7) 前記空調風通路は、空調ケース１内に配置したエバポレータ３を通過し、空調ケース１に連結したベントダクト１８のダクト内壁面に当たった後、ダクト内壁面に沿った方向に風向きを変えるベントダクト通路２８であり、前記蓄熱ブロックは、エバポレータ３を通過した冷風を受けるベントダクト１８のダクト湾曲位置にダクト凹部１８ａを形成し、該ダクト凹部１８ａを埋めるように配置した冷熱用蓄熱ブロック１７であるため、ベントモード等の選択時、エバポレータ３への熱交換媒体の供給停止後、潜熱を有効に利用して車室内の補助冷房を行うことができる。
【００７２】
(8) 前記切換ドアは、前記冷熱用蓄熱ブロック１７に対向するダクト内壁位置に回動軸を有し、ベントダクト１８に沿った位置をドア閉位置とし、冷熱用蓄熱ブロック１７の下流側位置の流路を絞り、冷熱用蓄熱ブロック１７を経過する冷風の流れを作る位置をドア開位置とする冷熱用切換ドア１９であるため、ベントモード等の選択時、エバポレータ３への熱交換媒体の供給停止後、エバポレータ３からの風の流れ制御により、潜熱を有効に利用して車室内の補助冷房を行うことができる。
【００７３】
(9) 前記切換ドア１９，２０は、エンジンを一時的に停止するアイドルストップ信号が出力されていないときには、空調風通路の内壁に沿うドア閉位置とし、エンジンを一時的に停止するアイドルストップ信号が出力されているときには、蓄熱ブロック１６，１７を経過する空調風の流れを作るドア開位置とするドア開閉制御指令をドアアクチュエータ２５，２６に対し出力する空調コントローラ３０を有するため、アイドルストップ信号を用い、自動的に蓄熱ブロック１６，１７を構成するペレット形潜熱蓄熱材２７による放熱制御や吸熱制御を行うことができる。
【００７４】
以上、本発明の車両用空気調和装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７５】
実施例１では、空調ケースの内壁面に温熱用蓄熱ブロックを設定する例を示し、ベントダクトの内壁面に冷熱用蓄熱ブロックを設定する例を示したが、蓄熱ブロックの設定位置としては、これらの位置に限られることない。また、実施例１では、蓄熱ブロックでの熱エネルギーの吸収や放出を効率よく行うために、空調風路切換手段（切換ドア）を設ける例を示した。しかし、蓄熱ブロックでの熱エネルギーの吸収や放出が効率的に行える場合、必ずしも、空調風路切換手段を設けない構成としても良い。要するに、空調風通路のうち空調風が当たって流れの方向を変える通路位置に、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を塊状に集合させた蓄熱ブロックを設定したものであれば本発明に含まれる。
【００７６】
実施例１では、空調風路切換手段として、切換ドアを用いる例を示したが、切換ドアを用いることなく蓄熱ブロック自体の位置を可動とし、蓄熱時には空調風通路から蓄熱ブロックを退避させた位置とし、放熱時には空調風通路を蓄熱ブロック１６，１７により遮断する位置に突出させるような切換構造としても良い。
【００７７】
実施例１では、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材として、パラフィン系素材を用いる例を示した。しかし、潜熱蓄熱材としては、パラフィン系素材に限られるものではなく、例えば、ポリエチレングリコール（温熱蓄熱向き）、無機塩・水和物／水溶液（温熱蓄熱、冷熱蓄熱）、水和物スラリー（冷熱蓄熱限定）等も使用可能である。
【００７８】
実施例１では、円柱状のペレット形潜熱蓄熱材を、重なり合った隙間を介して塊状に集合させてパッケージ化することで構成した蓄熱ブロックの例を示した。しかし、ペレット形潜熱蓄熱材の形状は、円柱形状に限られるものではなく、要するに、塊状に集合させたときに重なり合った部分に隙間が形成されるような形状であれば、実施例１で示した以外の様々な形状のものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
実施例１では、前後席の温度調整（冷房・暖房）を行う空調ユニットへの適用例を示したが、前席のみに温度調整を行う空調ユニットや前席側と後席側を独立に温度調整を行う空調ユニットへも適用することができる。さらに、冷房のみ、あるいは、暖房のみを行う空調ユニットへも適用することができる。要するに、暖房のための温風と冷房のための冷風のうち少なくとも一方の空調風を熱交換器により作り出し、空調風通路を経過して車室内に吹き出す車両用空気調和装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１の前後席の温度調整を行う空調ユニットＡ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。
【図２】実施例１の空調ユニットＡにおいて冷熱用蓄熱ブロックが設定されたベントグリルを示す断面図である。
【図３】実施例１の空調ユニットＡにおいて温熱用蓄熱ブロックが設定された空調ケースのケース凹部を示す斜視図である。
【図４】実施例１の空調ユニットＡに用いられ蓄熱ブロックであり、(a)は蓄熱ブロックの斜視図を示し、(b)は蓄熱ブロックを構成するペレット形潜熱蓄熱材を示す。
【図５】実施例１の空調ユニットＡにおける切換ドア開閉制御系を示す制御ブロック図である。
【図６】実施例１の空調コントローラ３０にて実行される切換ドア開閉制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
Ａ  空調ユニット
１  空調ケース
２  クリーンフィルター
３  エバポレータ（冷却用熱交換器）
４  ヒータコア（暖房用熱交換器）
５  エアミックスドア
６  フットドア
７  冷風バイパス通路（空調風通路）
８  温風通路（空調風通路）
９  フット吹き出し口
１０  送風機
１１  ベントドア
１２  ベント吹き出し口
１３  リアフット吹き出し口
１４  デフドア
１５  デフ吹き出し口
１６  温熱用蓄熱ブロック（蓄熱ブロック）
１７  冷熱用蓄熱ブロック（蓄熱ブロック）
１８  ベントダクト（冷風ダクト）
１９  冷熱用切換ドア（切換ドア、空調風路切換手段）
２０  温熱用切換ドア（切換ドア、空調風路切換手段）
２１  混合風通路（空調風通路）
２２  ベントグリル
２３  デフダクト
２４  インストルメントパネル
２５  冷熱用ドアアクチュエータ（ドアアクチュエータ、空調風路切換手段）
２６  温熱用ドアアクチュエータ（ドアアクチュエータ、空調風路切換手段）
２７  ペレット形潜熱蓄熱材（潜熱蓄熱材）
２８  ベントダクト通路（空調風通路、冷風通路）
３０  空調コントローラ（ドア切換制御手段）
【図１】
2008265700.tif 000003
【図２】
2008265700.tif 000004
【図３】
2008265700.tif 000005
【図４】
2008265700.tif 000006
【図５】
2008265700.tif 000007
【図６】
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