(57)【要約】【課題】蓄冷部材に起因する熱損失の発生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】車両用空調装置１は、車室内あるいは車外からチャンバー１内に導入された空気である空調風９を冷却する冷却用熱交換器３と、冷却用熱交換器３よりも空調風９の流れの下流側に配置され、空調風９を加熱する加熱用熱交換器４と、冷却用熱交換器３と加熱用熱交換器４との間に配置されるエアミックスドア５と、を備える。車両用空調装置１はさらに、冷却用熱交換器３の下端に配置される蓄冷部材３０を備える。エアミックスドア５は、冷却用熱交換器３による空調風９の冷却が停止したときに、蓄冷部材３０に接触する位置まで移動可能に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内あるいは車外からチャンバー内に導入された空気である空調風を冷却する冷却用熱交換器と、
前記冷却用熱交換器よりも前記空調風の流れの下流側に配置され、前記空調風を加熱する加熱用熱交換器と、
前記冷却用熱交換器と前記加熱用熱交換器との間に配置されるエアミックスドアと、を備える車両用空調装置であって、
前記冷却用熱交換器の下端に配置される蓄冷部材を備え、
前記エアミックスドアは、前記冷却用熱交換器による前記空調風の冷却が停止したときに、前記蓄冷部材に接触する位置まで移動可能に構成されている車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄冷部材を備える車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内の温度を調節する車両用空調装置は一般的に、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、エアミックスドアと、を備える（例えば、特許文献１，２など参照）。冷却用熱交換器は、車室内あるいは車外からチャンバー内に導入された空気（空調風）を冷却する構成である。加熱用熱交換器は、冷却用熱交換器よりも空調風の流れの下流側に配置され、空調風を加熱する構成である。エアミックスドアは、冷却用熱交換器を通過した空調風（冷風）と、加熱用熱交換器を通過した空調風（温風）と、の混合割合を調節する部材である。
【０００３】
代表的な冷却用熱交換器は、内部に冷媒の循環路の一部が構成されるエバポレータである。エバポレータを備える熱交換システムは、エバポレータの他に、冷媒を圧縮するコンプレッサ、コンプレッサを経た冷媒を冷却するコンデンサ、コンデンサを経た冷媒をエバポレータ内の循環路に噴霧するエキスパンションバルブなどを備える。
【０００４】
ここで、上記コンプレッサはエンジンを駆動源とすることが一般的であるため、信号待ちなどでエンジンを停止した際、コンプレッサも停止する。そうなるとエバポレータの冷却性能が急激に低下し、車室内の室温が暑くなり易いという問題がある。このような問題点に対して、チャンバー内に蓄冷部材を配置することで、エバポレータの冷却性能の低下を蓄冷部材で補う技術が提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１では、エアミックスドアのうち、エバポレータに対向する面に蓄冷部材を配置する構成が開示されている。また、例えば特許文献２では、エバポレータにおける隣接するコルゲートフィンの間に蓄冷部材を配置する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−８８６２９号公報
【特許文献２】特開２０１１−６０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献の構成はいずれも、冷却用熱交換器によって得られる冷風から蓄冷部材に冷熱を蓄積する構成であるため、本来であれば車室内に導入されるべき冷熱が蓄冷部材に奪われる熱損失が発生する。そのため、上記特許文献の車両用空調装置は、蓄冷部材を有さない車両用空調装置に比べて通常時（エンジン動作時）の冷房の効きが悪い。
【０００８】
また、上記特許文献の構成はいずれも、蓄冷部材の熱容量が十分とは言い難かった。特許文献１ではエアミックスドアに蓄冷部材を設ける構成であるため、熱容量の大きい蓄冷部材（即ち、大型の蓄冷部材）を用いることができない。大型の蓄冷部材は、エアミックスドアの動作を制限するからである。また、特許文献２ではエバポレータのコルゲートフィンの間の限られた空間に蓄冷部材を分散して配置しているため、そもそも蓄冷部材の全体的な熱容量を大きくすることが難しい。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、蓄冷部材に起因する熱損失の発生を抑えることができる車両用空調装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、蓄冷部材の熱容量を従来よりも大きくすることができる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】
【００１０】
本発明の一態様に係る車両用空調装置は、車室内あるいは車外からチャンバー内に導入された空気である空調風を冷却する冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器よりも前記空調風の流れの下流側に配置され、前記空調風を加熱する加熱用熱交換器と、前記冷却用熱交換器と前記加熱用熱交換器との間に配置されるエアミックスドアと、を備える車両用空調装置であって、前記冷却用熱交換器の下端に配置される蓄冷部材を備える。この車両用空調装置に備わる前記エアミックスドアは、前記冷却用熱交換器による前記空調風の冷却が停止したときに、前記蓄冷部材に接触する位置まで移動可能に構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成のように、冷却用熱交換器の下端に蓄冷部材を配置することで、蓄冷部材が冷風の通り道から外れるため、蓄冷部材に起因する熱損失を抑えることができる。この冷却用熱交換器の下端に蓄冷部材を配置する構成では、冷却用熱交換器で空調風を冷却する際に生じる凝結水の冷熱を蓄冷部材に蓄積することができる。蓄冷部材に蓄積した冷熱は、冷却用熱交換器による空調風の冷却が停止したときに、エアミックスドアを蓄冷部材に接触させることで利用する。蓄冷部材によって冷却されたエアミックスドアが空調風を冷却することで、冷却用熱交換器の冷却性能の低下を補う。
【００１２】
また、冷却用熱交換器の下端には比較的大きな設置スペースを確保することができるので、熱容量の大きな蓄冷部材を配置することができる。その結果、蓄冷部材によって、エンジン停止時の冷却用熱交換器の冷却性能の低下を長時間にわたって補うことができる。また、上記構成では特許文献２のように蓄冷部材を分散して配置する必要がなく、一つの大きな蓄冷部材を利用することができるので、構造が単純で安価な蓄冷部材を利用することができる。その結果、コストや蓄冷部材の設置の手間を含む車両用空調装置の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の車両用空調装置の概略図である。
【図２】実施形態１の車両用空調装置における蓄冷部材近傍の部分拡大図であって、（Ａ）は蓄冷部材の冷熱を利用しないときのエアミックスドアの配置を示す図であり、（Ｂ）は蓄冷部材の冷熱を利用するときのエアミックスドアの配置を示す図である。
【図３】実施形態１の車両用空調装置に備わるエアミックスドアの概略斜視図である。
【図４】実施形態２の車両用空調装置における蓄冷部材近傍の部分拡大図であって、（Ａ）は蓄冷部材の冷熱を利用しないときのエアミックスドアの配置を示す図であり、（Ｂ）は蓄冷部材の冷熱を利用するときのエアミックスドアの配置を示す図である。
【図５】実施形態２の車両用空調装置に備わる冷却板の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る車両用空調装置を図面に基づいて説明する。
【００１５】
＜実施形態１＞
≪全体構成≫
図１に示すように、車両用空調装置１００は、従来の車両用空調装置と同様に、チャンバー１と、ブロワ２と、冷却用熱交換器３と、加熱用熱交換器４と、エアミックスドア５と、を備える。この車両用空調装置１００はさらに蓄冷部材３０を備える。以下、車両用空調装置１００に備わる各構成を詳細に説明する。
【００１６】
≪チャンバー≫
チャンバー１は、車両用空調装置１００の部材２，３，４，５を内部に収納する。チャンバー１には、外気導入路１Ａと内気導入路１Ｂとが繋がっている。両導入路１Ａ，１Ｂには、その開閉を切り換えるモード切替ドア１０が設けられている。モード切替ドア１０は、実線で示す位置と二点鎖線で示す位置との間で回動自在に設けられており、実線で示す位置にモード切替ドア１０があるときは、車外からチャンバー１内に外気が導入され、二点鎖線で示す位置にモード切替ドア１０があるときは、車室からチャンバー１内に内気が導入される。また、両導入路１Ａ，１Ｂの近傍にはブロワ２が設けられており、このブロワ２によって内気もしくは外気が効率的にチャンバー１内に導入されるようになっている。チャンバー１内に導入される内気もしくは外気である空調風９のおおよその流れを太線矢印で示す。
【００１７】
上記チャンバー１には、チャンバー１内で温度調節を行なった空調風９を車室内に送り出す送風路１Ｘ，１Ｙ，１Ｚが繋がっている。これらの送風路１Ｘ，１Ｙ，１Ｚはそれぞれ、車室内のインストルメントパネルや足元にある空調風の吹出口や、デフロスターに繋がっている。各送風路１Ｘ，１Ｙ，１Ｚには図示しない開閉ドアが設けられており、各送風路１Ｘ，１Ｙ，１Ｚの使用・不使用を切り換えることができるようになっている。
【００１８】
≪冷却用熱交換器≫
冷却用熱交換器３は、空調風９を冷却する部材である。本例の冷却用熱交換器３は、内部に冷媒の循環路の一部が構成されるエバポレータである。エバポレータ３を備える熱交換システムには、例えば、冷媒を圧縮するコンプレッサ、コンプレッサを経た冷媒を冷却するコンデンサ、コンデンサを経た冷媒をエバポレータ内の循環路に噴霧するエキスパンションバルブなどを備える公知の構成を利用できる。エバポレータ３内に冷媒を循環させておけば、空調風９はエバポレータ３を通過する際に冷却される。エバポレータ３内の冷媒の循環を停止しておけば、空調風９は冷却されることなく単にエバポレータ３を通過する。
【００１９】
ここで、上記コンプレッサはエンジンを駆動源とするため、信号待ちなどでエンジンを停止した際、コンプレッサも停止する。そうなるとエバポレータ３の冷却性能が急激に低下し、車室内の室温が暑くなり易いという問題がある。このような問題点に対して、本例ではエバポレータ３の下端に蓄冷部材３０を設けることで、エバポレータ３の冷却性能の低下を蓄冷部材３０で補っている。蓄冷部材３０については後段で詳述する。
【００２０】
≪加熱用熱交換器≫
加熱用熱交換器４は、冷却用熱交換器（エバポレータ）３を通過した空調風９を加熱する部材である。本例の加熱用熱交換器４は、エンジンを冷却する冷媒の循環路の一部が構成されるヒータコアである。ヒータコア４を備える熱交換システムには公知の構成を利用できる。エンジンの熱によって高温になった冷媒をヒータコア４内に循環させておけば、空調風９はヒータコア４を通過する際に加熱される。ヒータコア４内の高温の冷媒の循環を停止しておけば、空調風９は加熱されることなく単にヒータコア４を通過する。
【００２１】
≪エアミックスドア≫
エアミックスドア５は、エバポレータ３とヒータコア４との間に配置され、エバポレータ３からヒータコア４に至る空調風９の通路であるヒータ通過経路９Ｈと、ヒータコア４を迂回する空調風９の通路であるヒータ迂回経路９Ｃへの空調風９の流入割合を調整する部材である。別の言い方をすれば、エアミックスドア５は、エバポレータ３を通過した空調風９と、ヒータコア４を通過した空調風９と、の混合割合を調整する部材である。
【００２２】
本例のエアミックスドア５は、円弧状に形成された部材であって、図中の破線で示すように円弧状の軌道に沿ってスライド自在に構成されている。エアミックスドア５が図示する位置にあるとき、ヒータ通過経路９Ｈの入口が最も狭くなる、即ち当該入口がほぼ閉じた状態になる。このエアミックスドア５は、後述するようにさらに蓄冷部材３０に接触する位置までスライド可能に構成されており、蓄冷部材３０の冷熱を空調風９に伝達できるようになっている。一方、エアミックスドア５が破線で示す紙面上方側にスライドし、エアミックスドア５の上端がエバポレータ３の上端側に近接もしくは接触することで、ヒータ通過経路９Ｈの入口が最も広くなる。以降、ヒータ通過経路９Ｈの入口が最も狭くなった状態を『全閉状態』、ヒータ通過経路９Ｈの入口が最も広くなった状態を『全開状態』、と呼ぶ。
【００２３】
本例のエアミックスドア５は、図３に示すように、湾曲板状のドア本体５０と、ドア本体５０のエバポレータ３に対向する面に設けられる突起部５１と、を備える。本例のドア本体５０は、ポリプロピレンなどの樹脂で構成される基部と、基部の一面側（エバポレータに対向する面）に設けられるアルミニウムなどの金属で構成される熱伝導部と、で構成されており、軽量でかつ蓄冷部材３０の冷熱を空調風９に伝達し易いエアミックスドア５となっている。また、本例の突起部５１は、アルミニウムなどの金属で構成されるフィンであり、蓄冷部材３０の冷熱を空調風９に伝達し易くなっている。フィン５１は、空調風９の流れを乱さないように、エアミックスドア５のスライド方向に沿う方向に延伸されている。
【００２４】
ここで、上記エアミックスドア５のフィン５１は、ドア本体５０の下端にまで至らない長さに形成されている。ドア本体５０におけるフィン５１が形成されていない部分は、エアミックスドア５を蓄冷部材３０に接触させる位置までスライドさせたときに、蓄冷部材３０と面接触する接触部５０ｓである。
【００２５】
なお、エアミックスドア５は、モード切替ドア１０のような揺動式とすることもできる。
【００２６】
［蓄冷部材］
図２に示す蓄冷部材３０としては、例えばゲル状の蓄冷剤を封入した容器で構成することができる。容器は、樹脂で構成しても良いし、金属で構成しても良い。容器を樹脂で構成すれば、容器の腐食を効果的に抑制することができる。また、容器を金属で構成すれば、蓄冷部材３０からエアミックスドア５への冷熱の伝達効率を向上させることができる。
【００２７】
本例の蓄冷部材３０は、エバポレータ３の下端に、エバポレータ３に接触するように設けられている。そのため、蓄冷部材３０は、空調風９の冷却の際に低温となったエバポレータ３によって冷却される。また、エバポレータ３で空調風９が冷却される際、空調風９に含まれる水分が凝結することで凝結水が発生する。この凝結水が蓄冷部材３０に滴ることで、蓄冷部材３０が冷却される。蓄冷部材３０の冷却効率を高めるために、蓄冷部材３０は、エバポレータ３の幅方向（紙面奥行き方向）の半分以上の長さを有することが好ましく、エバポレータ３の幅方向のほぼ全長に及ぶ長さを有していることが最も好ましい。ここで、エバポレータ−３の下端以外の位置（例えば、コルゲートフィンの間）に追加の蓄冷部材を設けても構わない。
【００２８】
上述したように蓄冷部材３０をエバポレータ３の下端に設けることで、蓄冷部材３０が冷風（エバポレータ３を通過することで冷却された空調風９）の通り道から外れるため、蓄冷部材３０によって冷風の冷熱が奪われることを抑制できる。その結果、通常時（エンジン動作時）の冷房の効きが蓄冷部材３０によって低下することを抑制することができる。
【００２９】
また、蓄冷部材３０が配置されるエバポレータ３の下端には比較的大きな設置スペースを確保することができるので、熱容量の大きな蓄冷部材３０（即ち、大型の蓄冷部材３０）を配置することができる。熱容量の大きな蓄冷部材３０によれば、エンジン停止時のエバポレータ３の冷却効率の低下を長時間にわたって補うことができる。また、本例の構成では、単純な構造を有する大きな蓄冷部材３０を一つ用意するだけで良いため、車両用空調装置１の生産性を向上させることができる。構造が単純な蓄冷部材３０は安価である上、エバポレータ３に設置することが容易であるからである。
【００３０】
≪その他≫
車両用空調装置１は、エアミックスドア５の位置を制御する図示しない制御部を備える。制御部は、乗員が設定した設定室温に基づいてエアミックスドア５の位置や、エバポレータ３の冷却能力、ヒータコア４の加熱能力を調節する。この制御部は、車両に搭載されるコンピュータで構成することができる。
【００３１】
≪動作例≫
エンジンが稼働した状態で乗員が冷房の出力を最大に設定したとき、エアミックスドア５の位置を制御する制御部は、蓄冷部材３０の近傍で蓄冷部材３０に接触しない位置にエアミックスドア５を配置させる（図２（Ａ）参照）。その結果、ヒータ通過経路９Ｈが全閉状態となり、冷房の出力が最大になる。エバポレータ３を通過した空調風９に含まれる水分はエバポレータ３で冷却され、凝結水となってエバポレータ３の下端にある蓄冷部材３０に滴る。その凝結水によって蓄冷部材３０に冷熱が蓄えられる。ここで念のために付言するが、蓄冷部材３０への蓄冷は冷房の出力が最大のときにのみ行なわれるわけではない。凝結水は、エバポレータ３が動作している間中、発生するからである。
【００３２】
一方、アイドリングストップ時、エアミックスドア５の位置を制御する制御部は、エアミックスドア５を蓄冷部材３０に接触する位置までスライドさせる（図２（Ｂ）参照）。このとき、エアミックスドア５の接触部５０ｓ（図３参照）が蓄冷部材３０の下面に面接触し、蓄冷部材３０の冷熱によってエアミックスドア５が冷却される。特に本例の構成では、接触部５０ｓと蓄冷部材３０との間に凝結水が入り込むので、エアミックスドア５が迅速かつ効率的に冷却される。そのため、エバポレータ３を通過した空調風９がエアミックスドア５に当たったときに、低温となったエアミックスドア５によって空調風９が冷却される。その結果、アイドリングストップ時に冷房の効きが低下することが抑制される。
【００３３】
＜実施形態２＞
実施形態２では、エアミックスドア５のエバポレータ３側の面に回動可能に取り付けられる冷却板６を備える車両用空調装置を図４，５に基づいて説明する。図４では、エアミックスドア５回りの一部の構成のみを図示する。図示しない構成は、実施形態１と同様と考えて良い。
【００３４】
図４に示すように、本例では、エアミックスドア５のエバポレータ３側の面に冷却板６が設けられている。冷却板６は、図５に示すように、板本体６０と、板本体６０の下端に設けられる下方突片６１と、下方突片６１の下端に設けられるウェイト６２と、を備える。板本体６０は、エアミックスドア５のドア本体５０（図３参照）のカーブに沿う形状となっている。この板本体６０には、その厚み方向に貫通する複数の通風孔６０ｈが形成されている。また、板本体６０と下方突片６１との間には軸部６０ｓが形成されており、図４に示すように、この軸部６０ｓを介して冷却板６がエアミックスドア５の下端に回動可能に取り付けられている。
【００３５】
一方、図４に示すように、本例の蓄冷部材３０は、エアミックスドア５側に突出する突出部３０ｐを備える。この突出部３０ｐは、後述するように蓄冷部材３０の冷熱を冷却板６に伝達する役割を果たす部材である。その役割に鑑み、突出部３０ｐは熱伝導性に優れる材料（例えば金属）で構成することが好ましい。
【００３６】
≪動作例≫
エンジンが稼働した状態で冷房の出力を最大にしたとき、図４（Ａ）に示すように、エアミックスドア５と冷却板６は、蓄冷部材３０の近傍で蓄冷部材３０に接触しない位置に配置される。このとき、ウェイト６２の存在によって、冷却板６の板本体６０はエアミックスドア５のドア本体５０に沿うように配置される。
【００３７】
一方、アイドリングストップ時、図４（Ｂ）に示すように、エアミックスドア５は蓄冷部材３０に向ってスライドされる。その際、冷却板６の下方突片６１が蓄冷部材３０の突出部３０ｐに押され、板本体６０が反時計回りに回動する。その結果、板本体６０がエアミックスドア５から離隔するように起き上がり、エバポレータ３と対面する位置に配置される。ここで、下方突片６１が蓄冷部材３０の突出部３０ｐに接触していることで、蓄冷部材３０から板本体６０に冷熱が伝達され、板本体６０が冷却された状態になる。そのため、板本体６０に形成される通風孔６０ｈ（図５）を空調風９が通過する際、空調風９が効率的に冷却される。また、通風孔６０ｈを通過してエアミックスドア５に当たった空調風９もエアミックスドア５によって冷却される。エアミックスドア５は、軸部６０ｓを介して冷却板６と繋がっており、エアミックスドア５にも蓄冷部材３０の冷熱が伝達されるからである。
【００３８】
上記構成によれば、実施形態１と同様に、十分な容量の蓄冷部材３０を備えながらも、蓄冷部材３０に起因する熱損失の発生を抑制することができる。また、本例の構成によれば、アイドリングストップ時の空調風９の冷却速度を、実施形態１の構成よりも速くすることができる。空調風９を冷却する部材の面積が、実施形態１の構成よりも大きいからである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の車両用空調装置は、低燃費車両やハイブリッド自動車、電気自動車などの車両用空調装置として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１００  車両用空調装置
１  チャンバー
１Ａ  外気導入路  １Ｂ  内気導入路  １Ｘ，１Ｙ，１Ｚ  送風路
１０  モード切替ドア
２  ブロワ
３  冷却用熱交換器（エバポレータ）
３０  蓄冷部材  ３０ｐ  突出部
４  加熱用熱交換器（ヒータコア）
５  エアミックスドア
５０  ドア本体  ５１  突起部（フィン）  ５０ｓ  接触部
６  冷却板
６０  板本体  ６１  下方突片  ６２  ウェイト  ６０ｈ  通風孔  ６０ｓ  軸部
９  空調風    ９Ｃ  ヒータ迂回経路  ９Ｈ  ヒータ通過経路
【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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