(57)【要約】【課題】冷媒を分流させることなく天井側の冷却用熱交換器により安定した冷房を行なう。【解決手段】複数の冷却用熱交換器４１、４５を含み、かつ車両Ｖに搭載される車両用冷房装置１。冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成する１次サイクル３と、液冷媒を循環させる循環サイクルを構成する２次サイクル５と、１次サイクル３を循環する冷媒と２次サイクル５を循環する液冷媒とを熱交換するチラー熱交換器１５を１次サイクル３および２次サイクル５の共通の構成要素として設け、複数の冷却用熱交換器４１、４５の内の少なくとも１つの冷却用熱交換器４１を２次サイクル５の構成要素として車両Ｖの天井に配置している。【選択図】図１
2005306227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷却用熱交換器（４１、４５）を含み、かつ車両（Ｖ）に搭載される車両用冷房装置（１）であって、
冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成する１次サイクル（３）と、
液冷媒を循環させる循環サイクルを構成する２次サイクル（５）と、
を備え、
前記１次サイクル（３）を循環する冷媒と前記２次サイクル（５）を循環する液冷媒との熱交換をするチラー熱交換器（１５）を前記１次サイクル（３）および２次サイクル（５）の共通の構成要素として設け、
前記複数の冷却用熱交換器（４１、４５）の内の少なくとも１つの冷却用熱交換器（４１）を前記２次サイクル（５）の構成要素として前記車両（Ｖ）の天井に配置したことを特徴とする車両用冷房装置。
【請求項２】
前記複数の冷却用熱交換器（４１、４５）の内の他の少なくとも１つの冷却用熱交換器（４５）を前記２次サイクル（５）の構成要素として前記液冷媒を循環させたことを特徴とする請求項１記載の車両用冷房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば天井付近に冷却風吹出口を設けた車両用冷房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用冷房装置においては、冷房時の風速感を低減させる方法として、多数の吹出口を用いて冷却風を吹出すことによりそれぞれの冷却風を低減（マイルド化）させる、いわゆるマイルドフローが一般に行われている。
【０００３】
しかしながら、このマイルドフロー方式において冷却風の風量が小さい場合には、風速が落ちすぎて膝冷え等が発生する恐れが生じており、対策が望まれていた。
【０００４】
そこで、この膝冷え対策として、天井付近に吹出口を設置するタイプの車両用冷房装置が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示された車両用冷房装置では、車室前方側のインストルメンタルパネル内の空調装置から冷却風送風用のダクトを天井付近まで延設し、空調装置から送出された冷却風をダクトを介して天井付近まで案内し車室内に送風している。
【０００６】
また、例えば特許文献２に開示された車両用冷房装置では、例えば車両前方側（フロント側）等に設置されたエバポレータを含む冷凍サイクルから成る冷房ユニットとは別個の冷房ユニット（エバポレータおよびブロワ）を天井付近にそれぞれ設置し、車両前方側冷房ユニットルから冷媒を分流させて減圧冷媒として天井側エバポレータに供給し、このエバポレータの吸熱により冷媒を蒸発させ、その蒸発（吸熱）により冷却された周囲空気をブロワを介して車室内に送風している。
【特許文献１】特開２００１−３４１５１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１５７３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前者の公報に開示された構成では、車両前方のインストルメンタルパネル側から天井までダクトを延設する必要があるが、車室内において所望量の冷却風を送風できる通路面積を有するダクトの設置スペースを確保することは非常に困難であり、天井から吹出される冷却風の風量を十分なものに設定することが難しかった。
【０００８】
また、後者の公報に開示された構成では、冷房ユニット側の冷媒を天井側のエバポレータに対して分流して供給している。このため、冷媒分流時においては、天井側エバポレータへの冷媒供給量変化により冷房ユニット側での冷力が変化し、この冷房ユニットによる冷房効果が低減する恐れや、エバポレータの直温度分布が悪化する恐れが生じていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、冷媒を分流させることなく天井側の冷却用熱交換器により安定した冷房を行なうことができる車両用冷房装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、複数の冷却用熱交換器を含み、かつ車両に搭載される車両用冷房装置であって、冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成する１次サイクルと、液冷媒を循環させる循環サイクルを構成する２次サイクルと、を備え、前記１次サイクルを循環する冷媒と前記２次サイクルを循環する液冷媒とを熱交換するチラー熱交換器を前記１次サイクルおよび２次サイクルの共通の構成要素として設け、前記複数の冷却用熱交換器の内の少なくとも１つの冷却用熱交換器を前記２次サイクルの構成要素として前記車両の天井に配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記複数の冷却用熱交換器の内の他の少なくとも１つの冷却用熱交換器を前記２次サイクルの構成要素として前記液冷媒を循環させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、１次サイクルを循環する冷媒と天井側に配置された冷却風送風ユニットを含む２次サイクルを循環する液冷媒とをチラー熱交換器により熱交換しているため、１次サイクル側の冷媒を２次サイクル側へ循環させることなく、２次サイクル側の液冷媒を冷却することができる。
【００１３】
したがって、１次サイクルを循環する冷媒を分流させることなく、チラー熱交換器の熱交換機能により冷却された液冷媒を天井側の冷却用熱交換器により冷却することにより、車室内に安定した冷却風を送風することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、例えばガス状の冷媒を用いる場合と比べて、冷却用熱交換器それぞれを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図示する一実施形態により、具体的に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係わる車両用冷房装置の概略構成を示す斜視図、図２は、図１に示す車両用冷房装置の冷凍サイクル構成を示すブロック図である。  図１および図２に示すように、車両用冷房装置１は、車両Ｖの前方側（フロント側）、例えばインストルメンタルパネル前方側にに搭載された冷媒循環用１次サイクル（冷凍サイクル）３と、車両Ｖの前方側から天井付近に取り付けられた冷却水循環用の２次サイクルとを備えている。
【００１７】
すなわち、１次サイクル３は、図１に示すように、エンジンＥの冷却用のファンＦおよびラジエータＲの車両前方側に設置された外部熱交換器（コンデンサ）７と、この外部熱交換器７に冷媒用パイプ９を介して接続された断熱膨張用のオリフィス１１と、このオリフィス１１に冷媒用パイプ１３を介して接続された冷媒循環型のチラー熱交換器１５と、このチラー熱交換器１５に冷媒用パイプ１７を介して接続された冷媒蓄積用のリザーバ１９（図１では図示を省略している）と、このリザーバ１９に冷媒用パイプ２１を介して接続されたコンプレッサ２３とを備えており、このコンプレッサ２３が冷媒用パイプ２５を介して外部熱交換器７に接続されており、冷凍サイクルを構成している。
【００１８】
一方、２次サイクル５は、液冷媒である例えばラジエータＲによるエンジンＥの冷却に用いられる冷却水を循環させる循環サイクルであり、その一部がインストルメンタルパネル前方側および残りがフロントピラー（Ａピラー）ＦＰを介して天井側に設置されている。
【００１９】
すなわち、２次サイクル５は、インストルメンタルパネル前方側に設置されており、エンジン冷却用冷却水を蓄積するリザーバ３１と、インストルメンタルパネル前方側に設置され、かつリザーバ３１に水パイプ３３を介して接続されており、１次サイクル３と共有する構成要素であるチラー熱交換器１５とを備えている。
【００２０】
すなわち、このチラー熱交換器１５は、１次サイクル３を流れる冷媒と２次サイクル５を流れる冷却水との間で熱交換を行うようになっている。
【００２１】
また、２次サイクル５は、インストルメンタルパネル前方側に設置されており、チラー熱交換器１５に水パイプ３５を介して接続されたコンプレッサ３７と、このコンプレッサ３７に接続され、かつ前方に向かって左側のフロントピラーＦＰ１内に設置された水パイプ３９と、この水パイプ３９に接続されており、車両Ｖの天井付近に取り付けられた天井側熱交換器４１とを備えている。
【００２２】
さらに、２次サイクル５は、天井側熱交換器４１に接続され、かつ前方に向かって右側のフロントピラーＦＰ２内に設置された水パイプ４３と、この水パイプ４３に接続され、かつインストルメンタルパネル前方側に設置されたフロント側熱交換器４５とを備え、このフロント側熱交換器４５が水パイプ４７を介してリザーバ３１に接続されており、冷却水循環サイクルを構成している。フロント側熱交換器４５は、車室内に対して流入する空気の流路内に配置されている。
【００２３】
さらに、２次サイクル５は、図２に示すように、水パイプ３９と水パイプ４３とを接続する天井側熱交換器４１バイパス用のバイパスパイプ４９と、このバイパスパイプ４９の途中に設けられたバイパスパイプ開閉用の電磁弁５１とを備えている。
【００２４】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２５】
本実施形態に係わる車両用冷房装置１の運転時、１次サイクル３においては、コンプレッサ２３の動作により冷媒用パイプ２５を流れた冷媒は外部熱交換器７において凝縮され、凝縮後の高圧冷媒は、冷媒用パイプ９を介してオリフィス１１に流入し、このオリフィス１１通過により断熱膨張して低温低圧となってチラー熱交換器１５に流入する。
【００２６】
一方、２次サイクル５において、電磁弁５１は閉じた状態であり、コンプレッサ３７の駆動によりリザーバ３１から流出した冷却水（エンジンＥの冷却後の加熱冷却水）は、水パイプ３３を介してチラー熱交換器１５に流入する。
【００２７】
このとき、チラー熱交換器１５には、１次サイクル３の冷凍サイクルから低温の冷媒が流入されているため、２次サイクル５側からチラー熱交換器１５に流入した冷却水は、チラー熱交換器１５を流れる冷媒と熱交換され、この結果、冷媒は加熱され、冷却水は冷却される。
【００２８】
冷却水との熱交換により加熱された冷媒は、冷媒用パイプ１７等を介してコンプレッサ２３に流入し、以下、上述した冷凍サイクル動作が繰り返し行われる。
【００２９】
一方、冷媒との熱交換により冷却された冷却水は、水パイプ３９を介して天井側熱交換器４１に流入し、この天井側熱交換器４１における吸熱作用により蒸発される。このとき、天井側熱交換器４１を流れる空気が上記吸熱作用により冷却され、冷却風として天井側熱交換器４１から車室内へ吹出される。なお、室内側に対する送風機能を有するブロワを天井付近に設置し、このブロワを介して車室内の冷房を行っても良い。
【００３０】
そして、天井側熱交換器４１を流出した冷却水は、フロント側熱交換器４５に流入し、このフロント側熱交換器４５における吸熱作用により蒸発される。このとき、フロント側熱交換器４５を流れる空気が上記吸熱作用により冷却され、冷却風としてフロント側熱交換器４５から車室内へ吹出される。なお、室内側に対する送風機能を有するブロワを車室内に面する位置に設置し、このブロワを介して車室内の冷房を行っても良い。
【００３１】
フロント側熱交換器４５を流出した冷却水は、水パイプ４７を介して流れてリザーバ３１に蓄積され、以下、コンプレッサ３７の動作により、上述した冷却水循環サイクルが繰り返し行なわれる。
【００３２】
以上述べたように、本実施形態によれば、１次サイクル３を循環する冷媒と天井側熱交換器４１およびフロント側熱交換器４５を含む２次サイクル５を循環する冷却水とをチラー熱交換器１５により熱交換することにより、１次サイクル側の冷媒を２次サイクル側へ循環させることなく、２次サイクル側の冷却水を冷却することができる。
【００３３】
このため、フロント側の冷凍サイクルを循環する冷媒を分流させることなく、チラー熱交換器１５の熱交換機能により冷却された冷却水により天井側熱交換器４１により車室内の冷房を行なうことができる。
【００３４】
この結果、フロント側および天井側に複数の熱交換器４１、４５を用いた場合でも、フロント側の冷凍サイクルの冷凍能力に影響を与えることが小さくなり、安定した車室内の冷房を行なうことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、熱交換器の直温度分布の悪化を抑制することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、冷媒を分流して天井側熱交換器４１を介して流動させる必要がないため、省冷媒を実現し、かつ冷媒流動音を低減することができる。
【００３７】
そして、本実施形態では、液冷媒である例えば冷却水を熱交換器４１および４５それぞれに循環させて冷房機能を実現しているため、それぞれの熱交換器を小型化することができ、車両用冷房装置１全体の簡素化を図ることができる。
【００３８】
本実施形態では、１次サイクル３を循環させる冷媒として、ＨＦＣ１５２ａやＣＯ２を用いた場合でも、冷媒循環は、車室外（インストルメンタルパネル前方側）で行なわれるため、冷媒漏洩問題が発生する可能性を低減することができる。
【００３９】
本実施形態では、フロント側および天井から車内側への空気冷却および冷却風送風機能を有する複数（２つ）の熱交換器４１、４５をそれぞれ用いることにより、冷力をそれぞれの熱交換器４１、４５に分散させることができるため、それぞれの熱交換器として、蒸発能力の小さい小型および／または薄厚の熱交換器を用いることができる。また、それぞれの熱交換器４１、４５の風量も低減することができるため、熱交換器４１、４５からの送風に起因した騒音を防止することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、アイドリングストップにも対応可能である。
【００４１】
さらに、駐車時において、２次サイクル５の冷却水循環サイクルにおいて冷却水を循環させることにより、天井側の熱を下げることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、２次サイクル５における冷却水循環サイクルにおいて電磁弁５１を開くことにより、天井側熱交換器４１をバイパスしてフロント側熱交換器４５のみに冷却水を流してフロント側を優先的に冷却することも可能である。
【００４３】
また、本実施形態において、天井側に設置される熱交換器の数を１つとしたが、例えば図３に示すように、天井側熱交換器４１と並列に接続され車室のリヤ側に配置されたリヤ側熱交換器５３を取り付けることも可能である。このように構成すれば、車室内全体へ冷房風を送風することができ、冷房効果を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係わる車両用冷房装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す車両用冷房装置の冷凍サイクル構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の変形例に係わる車両用冷房装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  車両用冷房装置
３  １次サイクル
５  ２次サイクル
７  外部熱交換器
１１  オリフィス
１５  チラー熱交換器
１９、３１  リザーバ
２３、３７  コンプレッサ
４１  天井側熱交換器
４５  フロント側熱交換器
５１  電磁弁
【図１】
2005306227.tif 000003
【図２】
2005306227.tif 000004
【図３】
2005306227.tif 000005