(57)【要約】【課題】インストルメントパネル側から車室内への調和空気の送出量を極力低減でき、かつ、他の部位における冷房能力を適切に確保して車室内を速やかに快適な温度に調整することが可能な車両用空調装置を提供する。【解決手段】圧縮機、凝縮器と、減圧・膨張手段、蒸発器を備えた１次冷媒回路中に、１次冷媒と該１次冷媒とは別の２次冷媒との間で熱交換が可能な１次冷媒／２次冷媒熱交換器を設け、２次冷媒を循環させる２次冷媒回路を１次冷媒回路とは独立の冷媒循環形態で形成するとともに、該２次冷媒回路中に、２次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な２次冷媒／車室内空気熱交換器を設けたことを特徴とする車両用空調装置。【選択図】図１
2009280038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段と、減圧・膨張された冷媒を蒸発させるとともに車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器とを備え、該蒸発器からの冷媒を前記圧縮機へと戻すように冷媒を循環させる冷媒回路を有する車両用空調装置において、前記冷媒を１次冷媒、前記冷媒回路を１次冷媒回路として、該１次冷媒回路中に、前記１次冷媒と該１次冷媒とは別の２次冷媒との間で熱交換が可能な１次冷媒／２次冷媒熱交換器を設け、前記２次冷媒を循環させる２次冷媒回路を形成するとともに、該２次冷媒回路中に、２次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な２次冷媒／車室内空気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１次冷媒／２次冷媒熱交換器が、前記１次冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機の間に配置されている、請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記２次冷媒回路に、前記２次冷媒を循環させる循環ポンプが設けられている、請求項１または２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記２次冷媒／車室内空気熱交換器が、車室内のインスツルメントパネル以外の場所に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記２次冷媒／車室内空気熱交換器が、車室内の天井部またはその近傍に配置されている、請求項４に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記２次冷媒が、非圧縮性の媒体からなる、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記２次冷媒が、水またはブラインからなる、請求項６に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、車両用空調装置に関し、とくに、乗員に直接当たる調和空気の量を低減しつつ、車室内を適切に冷房できるようにした車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される車両用空調装置においては、通常、車室内を冷却するための冷媒回路を１つ備えており、空気ダクトを通して送られる空気を、冷媒回路中に設けられた冷媒の蒸発器との間の熱交換により冷却し、冷却した調和空気を車室内に吹出口を介して送り出すようになっている。この調和空気の吹出口は、少なくとも運転席の前面に位置するインストルメントパネルに配置されることが多い。
【０００３】
しかしながら、上記のような車両用空調装置においては、冷房時、送風されてくる調和空気が乗員に多量に直接当たると、乗員に不快感を与えることがある。特に、気温が高い場合には、車室内を迅速に快適な温度にまで冷却するために、多量の調和空気を車室内へと送出する必要があり、調和空気が乗員に直接当たる量も増え、不快感が増す可能性が高くなる。
【０００４】
このような問題に対し、従来から、調和空気が乗員へ直接当たる量を減らし、かつ、車室内をできるだけ速やかに快適な温度にまで調整するための試みが数多くなされてきた。例えば特許文献１には、調和空気を車室内へ供給する送出口を、運転席の前面に位置するインストルメントパネルだけでなく車室上部にも形成し、かつ、車室上部から吹き出される調和空気の流れや吹き出し量を自動的に調節することにより、インストルメントパネルから送出される調和空気の量を極力低減させるようにした構造が提案されている。しかしながら、このような構造では、調和空気の経路を分岐させ、インストルメントパネルと車室上部の双方から調和空気を車室内へ送出するため、特に調和空気の分岐経路を形成しづらい車種等においては適用が難しい。また、車室が狭い自動車においては、インストルメントパネルから供給される調和空気と車室上部から供給される調和空気がともに乗員に当たる可能性もあり、そのような場合には乗員に直接当たる調和空気の量を必ずしも低減できることにはならず、上記不快感の抑制効果に限界が生じることになる。
【特許文献１】特開２０００−２０３２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、車室内空気の冷却において、インストルメントパネル側から車室内への調和空気の送出量を極力低減でき、かつ、他の部位における冷房能力を適切に確保して車室内を速やかに快適な温度に調整することが可能な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】
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段と、減圧・膨張された冷媒を蒸発させるとともに車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器とを備え、該蒸発器からの冷媒を前記圧縮機へと戻すように冷媒を循環させる冷媒回路を有する車両用空調装置において、前記冷媒を１次冷媒、前記冷媒回路を１次冷媒回路として、該１次冷媒回路中に、前記１次冷媒と該１次冷媒とは別の２次冷媒との間で熱交換が可能な１次冷媒／２次冷媒熱交換器を設け、前記２次冷媒を循環させる２次冷媒回路を形成するとともに、該２次冷媒回路中に、２次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な２次冷媒／車室内空気熱交換器を設けたことを特徴とするものからなる。つまり、従来のような調和空気の分岐経路構造ではなく、新たに２次冷媒回路を設置して車室内空調に使用するものである。
【０００７】
このような車両用空調装置においては、１次冷媒回路中には、従来構造同様、１次冷媒と車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器が設けられるが、この１次冷媒回路とは独立に２次冷媒を循環できる２次冷媒回路が形成され、その２次冷媒回路中に、２次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な２次冷媒／車室内空気熱交換器が設けられる。したがって、１次冷媒回路の蒸発器で冷却された調和空気は従来同様インストルメントパネル側から車室内へ向けて吹き出しつつ、２次冷媒回路の２次冷媒／車室内空気熱交換器によりインストルメントパネルとは離れた場所にて車室内空気を冷却することが可能になり、少なくとも２次冷媒／車室内空気熱交換器による冷房能力分、インストルメントパネル側からの吹き出し調和空気量を低減でき、乗員に直接当たる調和空気量を低減して不快感を与えることを防止することができる。そして、２次冷媒回路は１次冷媒回路とは独立した冷媒回路であるから、必ずしも１次冷媒回路におけるような送出（吹き出し）空気と熱交換器（蒸発器）との熱交換形態を採る必要はなく、２次冷媒／車室内空気熱交換器により、車室内に存在している基本的に流動されていない空気との間で熱交換を行わせることも可能である。特にこのような形態では、車室内全体の冷房能力を維持しつつ、インストルメントパネル側からの吹き出し調和空気量を大きく低減することが可能になり、調和空気が直接乗員に当たることに起因する不快感付与をより効果的に抑制できるようになる。さらに、２次冷媒回路と１次冷媒回路が独立した冷媒回路であることから、例えばアイドリング停止時等において２次冷媒回路における２次冷媒のみを循環させることも可能になり、１次冷媒回路により冷却されていた２次冷媒の熱容量を有効利用することが可能になる。
【０００８】
このような本発明に係る車両用空調装置においては、１次冷媒回路における１次冷媒／２次冷媒熱交換器の配設位置は特に限定されるものではないが、上記１次冷媒回路内に備えられた蒸発器と圧縮機の間に配置されることが好ましい。１次冷媒／２次冷媒熱交換器を蒸発器と圧縮機の間に配置することにより、蒸発器によって気化した１次冷媒と２次冷媒との間で効率のよい熱交換を行うことが可能になり、２次冷媒を効率的に冷却することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る車両用空調装置においては、２次冷媒回路における２次冷媒としては、とくに非圧縮性の媒体を用いることが可能である。つまり、２次冷媒回路は１次冷媒回路とは独立して冷媒を循環させる回路であり、１次冷媒回路によって冷却された２次冷媒を循環させ２次冷媒／車室内空気熱交換器を用いて車室内空気との間で熱交換させれば足りるから、単に回路中を循環されるだけの非圧縮性の媒体を用いることが可能になる。このような非圧縮性の媒体としては、例えば、水やブラインなどが挙げられる。冷媒として気体・液体の相変化を伴う圧縮性の媒体を用いた場合、冷媒回路内に蒸発器、圧縮機、凝縮器などの気液相変化のための機器が必要となり、冷媒回路全体が複雑かつ大型のものになりやすいが、２次冷媒として非圧縮性の媒体を使用することにより、該２次冷媒回路の小型化および軽量化が容易となり、該２次冷媒回路の車両搭載性を向上させることができる。また、単に２次冷媒を循環させればよいので、回路配管を容易に任意の場所に引き回すことも可能になり、冷房機能を持たせたい実質的に任意の場所に２次冷媒を送り、そこで２次冷媒／車室内空気熱交換器を用いて車室内空気を適切に冷却することが可能になる。
【００１０】
このような簡単な回路構成で済む本発明における上記２次冷媒回路には、単に、２次冷媒を循環させるための循環ポンプを設けておけばよいことになる。
【００１１】
本発明に係る車両用空調装置においては、２次冷媒／車室内空気熱交換器は、基本的に車室内の任意の位置に設置可能であり、本発明の解決課題からして、車室内のインスツルメントパネル以外の適切な場所に配置すればよい。本発明の解決課題からは、例えば、車室内の天井部またはその近傍に配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明に係る車両用空調装置によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段と、減圧・膨張された冷媒を蒸発させるとともに車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器とを備え、該蒸発器からの冷媒を圧縮機へと戻すように冷媒を循環させる１次冷媒回路に対し２次冷媒回路を設け、１次冷媒回路中に、１次冷媒と該１次冷媒とは別の２次冷媒との間で熱交換が可能な１次冷媒／２次冷媒熱交換器を設けるとともに、２次冷媒回路中に、２次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な、特に送出空気を使用することなく車室内空気との間で熱交換が可能な２次冷媒／車室内空気熱交換器を設けたので、車室内空気に対する必要冷却量を、１次冷媒回路により冷却されインストルメントパネル側から吹き出される調和空気と、２次冷媒／車室内空気熱交換器による冷却とにより達成可能となり、所望の冷房能力を確保しつつ、インストルメントパネル側から吹き出され直接乗員に当たる調和空気量を大幅に低減して乗員への不快感付与を効果的に抑制することができる。また、アイドリング停止時等において２次冷媒回路のみを作動させることも可能になり、それまでに冷却されていた２次冷媒の熱容量を有効に利用して、空調に消費される動力の低減をはかることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る車両用空調装置を示しており、とくに、１次冷媒／２次冷媒熱交換器を１次冷媒回路内における蒸発器と圧縮機の間に配置し、かつ、２次冷媒回路内に循環ポンプを設けた場合の例を示している。図１に示す構成において、１は１次冷媒回路を示しており、１次冷媒回路１は、冷媒を吸入する圧縮機２、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器３、凝縮された冷媒を減圧・膨張させる膨張弁４、減圧・膨張された冷媒を蒸発させるとともに車室内へと送られる空気との間で熱交換が可能な蒸発器５、１次冷媒と該１次冷媒とは別の２次冷媒との間で熱交換が可能な１次冷媒／２次冷媒熱交換器１０を備えている。一方、１１は２次冷媒回路を示しており、該２次冷媒回路１１内には、２次冷媒と車室内空気との間で熱交換が可能な２次冷媒／空気熱交換器１２、２次冷媒の循環を行う循環ポンプ１３、および前述の１次冷媒／２次冷媒熱交換器１０が設けられている。２次冷媒には、前述の如く、水やブライン等の非圧縮性の媒体が使用されている。２次冷媒／空気熱交換器１２は、例えば車室内の天井部に配置されて車室２０内の空気と直に接しており、車室２０内へ調和空気の送出を行うことなく、車室２０内の空気を熱交換によって直接冷却することが可能になっている。なお、図１における１次冷媒回路１中、２次冷媒回路１１中の矢印は各冷媒の流れ方向を示している。
【００１４】
図２に、比較のために、従来の一般的な車両用空調装置の一例を示す。図１と比較すると、図２は単一の冷媒回路３０のみを備えており、２次冷媒回路１１およびそれに付随する２次冷媒／空気熱交換器１２、循環ポンプ１３、１次冷媒／２次冷媒熱交換器１０を有していない。その他の構成は、実質的に図１に示したものと同じであるので、図１と同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００１５】
図２に示した従来の車両用空調装置においては、車室内空気の冷却はすべて蒸発器５を使用して行われる。具体的には、車室内空気または外部からの取り入れ空気は、まず送風機など（図示略）により吸引され、空気ダクト（図示略）を通して蒸発器５へ送られる。蒸発器５では、空気ダクト内を送られてきた空気と、膨張弁４により減圧・膨張され蒸発器５により蒸発された冷媒との間で熱交換が行われ、冷却された調和空気がインストルメントパネルなどに形成された吹出口（図示略）から車室２０内へと送出される。このように、図２に示す構成では、車室内空気の冷却はすべて蒸発器５によって行われ、かつ、蒸発器５で冷却された調和空気は最終的にすべて車室２０内へと送出されるため、特に車室内温度が高い場合には、車室内空気が多量に蒸発器５で冷却されて車室２０内へと送出され、インストルメントパネルからの調和空気の吹き出し量も多量になる可能性がある。
【００１６】
一方、本発明に係る車両用空調装置においては、図１に示すとおり、車室内空気の冷却は蒸発器５および２次冷媒／空気熱交換器１２によって行われる。図１において、蒸発器５による冷却は、上述した図２の従来装置と同様に、まず空気ダクトを通して送られてくる空気が、蒸発器５にて、蒸発された１次冷媒との熱交換によって冷却された後、インストルメントパネル等に形成された吹出口から車室２０内へと送出されることによって行われる。そして、２次冷媒／空気熱交換器１２による冷却は以下のようにして行われる。まず、蒸発器５によって蒸発された１次冷媒と２次冷媒との熱交換が１次冷媒／２次冷媒熱交換器１０で行われ、２次冷媒が冷却される。冷却された２次冷媒は、循環ポンプ１３によって２次冷媒回路１１内を循環され、２次冷媒／空気熱交換器１２にて、車室内空気との間で熱交換が行われ、車室内空気が冷却される。本実施態様では、２次冷媒／空気熱交換器１２は２次冷媒と車室内空気との間で直接熱交換を行うため、２次冷媒回路１１においては車室内への調和空気の送出を行うことなく車室内空気を冷却することができる。その結果、本発明に係る車両用空調装置においては、単一の冷媒回路を持つ従来の車両用空調装置と比較して、インストルメントパネル等から直接乗員に当たる調和空気の量を低減して不快感の発生を抑制できるとともに、本実施態様では車室内への調和空気の送出量の総量を低減可能になり、この面からも乗員への不快感付与の抑制を促進可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明に係る車両用空調装置は、あらゆる種類の車両に適用可能であり、とくに従来インストルメントパネルからの調和空気吹き出しを主構成としていた自動車の車両用空調装置に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施態様に係る車両用空調装置の概略構成図である。
【図２】従来の車両用空調装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  １次冷媒回路
２  圧縮機
３  凝縮器
４  膨張弁
５  蒸発器
１０  １次冷媒／２次冷媒熱交換器
１１  ２次冷媒回路
１２  ２次冷媒／空気熱交換器
１３  循環ポンプ
２０  車室
３０  冷媒回路
【図１】
2009280038.tif 000003
【図２】
2009280038.tif 000004