JP2000313226A

JP2000313226A - 自動車用空気調和装置

Info

Publication number: JP2000313226A
Application number: JP11125826A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Shimonosono; 均下野園; Minoru Shibata; 実柴田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】熱交換器を追加すること無く、蓄冷装置によ
る空調を行うことが可能な自動車用空気調和装置を提供
すること。【解決手段】空調用ダクト２内に配置されたエバポレ
ータ１で液相冷媒が蒸発することによって、その気化潜
熱で空調風を冷却する。気化した気相冷媒はコンプレッ
サ３に吸引されて圧縮され、高温高圧ガスとなってコン
デンサ４へ流入し、外気へ放熱することによって凝縮液
化する。液化した冷媒は、リキッドタンク５に一旦貯留
された後、液相のみが可変膨張弁６へ至り、急激に膨張
して低温低圧となり、蓄液タンク１０を経由してエバポ
レータ１へ還流し、再び蒸発して吸熱する、というサイ
クルを繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用空気調和装
置、より具体的には、停車中のアイドル時などに、コン
プレッサを作動させずに空調を効かせ、走行燃費を向上
させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用空気調和装置としては、
車両走行中の減速時などにおける余剰動力を利用して蓄
冷材に蓄冷し、停車時にはこの蓄冷熱を利用して空調を
行う技術が知られている。

【０００３】例えば、特開平１０−１５７４９９号公報
に開示されている技術では、エアコンサイクルにおい
て、車室空調用のエバポレータと並列に、蓄冷用のエバ
ポレータを設け、これにより蓄冷材を冷却して、停車時
の空調（この例では、トラック乗務員の寝台冷却）を行
っている。

【０００４】また、特開平７−７６２０８号公報に開示
されている技術では、蓄冷熱タンクを設け、そこに車室
空調用の冷媒を通流させて蓄冷し、第２の冷媒を、この
蓄冷熱タンクと、空調ダクト内に設けられた第２の熱交
換器との間で通流させて空調を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術にあっては、車室空調用のエバポレータとは別
に熱交換器が必要となり、スペース的に余裕の無いダッ
シュ周りに配置するにはレイアウト上問題がある。ま
た、重量増になる。さらに、蓄冷する場合、第２の冷媒
を介して熱の授受を行うため、熱交換効率が悪い、とい
う問題点があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、エアコンサイクルによる吸熱を行
うエバポレータを、コンプレッサ停止時の空調用熱交換
器として利用することで、熱交換器を追加すること無
く、蓄冷装置による空調を行うことが可能な、自動車用
空気調和装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、冷媒の蒸発潜熱を利用してエバポレータ
により空調風の冷却を行うエアコンサイクルにおいて、
蓄冷装置と循環ポンプと流路切り替え手段とを備える蓄
冷配管系を、エバポレータと並列に接続するとともに、
該蓄冷配管系の流路容積を満たす容量をもつ蓄液タンク
を、エバポレータ入口側に配置し、通常走行中や、空調
性能が要求される場合には上記蓄冷配管系へ冷媒を通流
させないが、減速時など動力に余裕があり、かつ、空調
負荷が要求されない条件では、冷媒を上記蓄冷配管系へ
通流させて蓄冷装置に蓄冷させ、停車時などには、エア
コンサイクル用のコンプレッサを停止させて、上記蓄液
タンク内の液相冷媒を、上記循環ポンプにより上記蓄冷
装置内へ通流させて冷却した後、上記エバポレータに循
環させることにより車室内の空気調和を可能とするよう
に構成する。

【０００８】以下、本発明の作用を説明する。エアコン
サイクルによる吸熱を行うエバポレータを、コンプレッ
サ停止時の空調用熱交換器としても利用するので、熱交
換器を追加すること無く、蓄冷装置による空調を行うこ
とができる。また、循環ポンプを用いた液相冷媒の強制
還流を行う案では、蒸気溜りや高低差等を気にすること
無く、自由な配管レイアウトが可能である。また、蓄液
タンクは、通常使用するエアコンサイクル内に配置され
ているため、蓄冷装置内に冷媒が貯留してサイクル内冷
媒量が変動することを回避できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による自動車用空気
調和装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明
する。

【００１０】（第１の実施の形態）図１に、本発明によ
る自動車用空気調和装置の第１の実施の形態のシステム
図を示す。まず、構成を説明する。空調用ダクト２内に
配置されたエバポレータ１で液相冷媒が蒸発することに
よって、その気化潜熱で空調風を冷却する。気化した気
相冷媒はコンプレッサ３に吸引されて圧縮され、高温高
圧ガスとなってコンデンサ４へ流入し、外気へ放熱する
ことによって凝縮液化する。液化した冷媒は、リキッド
タンク５に一旦貯留された後、液相のみが膨張弁６へ至
り、急激に膨張して低温低圧となり、蓄液タンク１０を
経由してエバポレータ１へ還流し、再び蒸発して吸熱す
る、というサイクルを繰り返す。

【００１１】さらに、内部に蓄冷材（例えば、水を蓄え
たカプセルなど）を保持した蓄冷タンク７が、還流ポン
プ８と、二方電磁弁９とともに、エバポレータ１と並列
に配管されている。これら還流ポンプ８と、二方電磁弁
９は、コントローラ１３により、蓄冷タンク７内の蓄冷
状態をモニタする蓄冷材温度センサ１１と、車室への空
調吹き出し温度センサ１２と、エアコン設定温度と、車
速と、アクセル開度と、ＩＧＮ信号を入力として、制御
され、蓄冷配管系へ冷媒を流入させたり、エバポレータ
１との間で冷媒を還流させる働きをする。

【００１２】ここで、蓄冷タンク７は、二方電磁弁９よ
りも、コンプレッサ３側に配置されている。二方電磁弁
９と還流ポンプ８の位置関係は、どちらが上流にあって
も差し支えない。また、還流ポンプ８は、例えば遠心ポ
ンプのように、停止時には抵抗なく冷媒が通流する形式
のものである。

【００１３】次に、第１の実施の形態の作用を説明す
る。図２〜４に、各作動状態における冷媒の通流状態を
示す説明図を示す。また、図５に、制御のフローチャー
トを示す。

【００１４】まず、空調吹き出し温度が設定値以上の場
合（ステップＳ１０１：ＮＯ）は、空調性能が要求され
ているため、蓄冷するよりも、エバポレータ１での吸熱
を優先させなくてはならない。すなわち、二方電磁弁９
を閉じ、還流ポンプ８は停止させ、蓄冷タンク７への冷
媒流入をさせない（ステップＳ１０２）。したがって、
エアコンサイクルは、通常のサイクルとまったく変わら
ない状態となる。この状態における冷媒通流状態を、図
２に、通常モードとして示す。

【００１５】ここで、蓄冷タンク７に包含されている蓄
冷材は、例えば水のように、その凝固・融解熱を利用し
たものであって、膨張弁６出口のエアコンサイクル用冷
媒温度よりも高い相変化温度をもつとともに、蓄冷タン
ク７は、二方電磁弁９よりもコンプレッサ３側に位置す
るため、低圧に保たれ、蓄冷タンク７内に液相冷媒が滞
留することによる、エアコンサイクル内の冷媒量不足の
状態は、ほとんど無い。

【００１６】次に、空調吹き出し温度が設定値以下の場
合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）は、空調に余裕があ
る。しかしながら、車速が加速中の場合は、動力性能が
要求されるため、コンプレッサ３による動力消費を最小
限に抑えたい。このため、上記通常モードと同じ状態
（ステップＳ１０４）とし、空調負荷の余裕分は、コン
プレッサ３の負荷を下げることにより、車両の動力性能
に余裕を持たせる。

【００１７】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が減速状態である場合は、空調負荷と、車両
の動力ともに余裕がある。そこで、蓄冷タンク７に設け
られた蓄冷材温度センサ１１により、蓄冷状態を判断
し、蓄冷が完了していれば（ステップＳ１０５：ＹＥ
Ｓ）上記通常モードとする（ステップＳ１０４）が、蓄
冷が完了していなければ（ステップＳ１０５：ＮＯ）、
二方電磁弁９を開とし、冷媒を蓄冷タンク７内へ通流さ
せる（ステップＳ１０６）。このため、液相冷媒の気化
が蓄冷タンク７内で起こり、その気化潜熱によって蓄冷
材への蓄冷が行われる。ここで、還流ポンプ８は、停止
状態でも冷媒が通流する形式のものであり、作動させる
必要が無く、無用な電力を消費することはない。この状
態における冷媒通流状態を、図３に、蓄冷モードとして
示す。

【００１８】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が停止直後の場合は、コンプレッサ３を停止
させて、無用な動力消費を防ぐ。しかしながら、当然空
調吹き出し温度が徐々に上昇してくるので、何らかの空
調が必要になる。そこで、二方電磁弁９を開とし、還流
ポンプ８を作動させ、蓄液タンク１０内の液相冷媒を蓄
冷タンク７へ圧送する（ステップＳ１０７）。

【００１９】ここで、蓄液タンク１０内に貯留された冷
媒量は、蓄冷配管系内の流路容積以上に設定しているの
で、還流ポンプ８は常に液相冷媒を還流させることがで
きる。したがって、エバポレータ１では、最初気化が起
きて系内の冷媒圧力が上昇するが、蓄冷タンク７で冷却
されるため、やがては液相冷媒が圧縮液となり、気化が
止んで気化潜熱による吸熱が無くなる。しかしながら、
上記のとおり常に液相冷媒が還流するため、エバポレー
タ１で液相冷媒の顕熱として蓄えられた熱量が蓄冷タン
ク７で放熱されることになり、空調性能は長時間にわた
って確保される。この状態における冷媒通量通流状態
を、図４に、アイドルストップモードとして示す。

【００２０】このように、熱量の移動媒体としてエアコ
ン用の冷媒を用いているため、第２のブラインを必要と
せず、熱交換効率が高い。また、蓄冷放出用熱交換器は
エバポレータ１で兼ねることができる。また、コンプレ
ッサ３を作動させること無く、空調風が得られるので、
エンジンを停止させることができ、燃費が向上する。

【００２１】（第２の実施の形態）図６に、第２の実施
の形態のシステム図を示す。エバポレータ１と、コンプ
レッサ３と、コンデンサ４と、リキッドタンク５と、膨
張弁６と、蓄冷タンク７と、還流ポンプ８と、二方電磁
弁９と、蓄液タンク１０の構成は、第１の実施の形態と
同一である。

【００２２】ここで、蓄冷タンク７の出口に三方電磁弁
１４を設け、蓄冷タンク７からコンプレッサ３あるいは
エバポレータ１へ至る経路と、蓄冷タンク７からリキッ
ドタンク５へ至る経路１６とを切り替えられるようにし
ている。さらに、二方電磁弁９は、還流ポンプ８よりも
膨張弁６側に位置し、二方電磁弁９と、還流ポンプ８の
間に三方電磁弁１５を設け、膨張弁６から蓄冷タンク７
へ至る経路と、蓄冷タンク７から還流ポンプ８を介して
リキッドタンク５へ至る経路１７とを切り替えられるよ
うにしている。

【００２３】次に、第２の実施の形態の作用を説明す
る。図７〜１０に、各モードにおける冷媒の通流状態を
示す説明図を示す。また、図１１に、制御のフローチャ
ートを示す。

【００２４】まず、空調吹き出し温度が設定値以下でな
い場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、空調性能が不足し
ており、第１の実施の形態と同じく、エバポレータ１へ
の冷媒通流を優先させる。ここで、空調吹き出し温度が
設定値とそれほど外れていない場合（ステップＳ２０
２：ＮＯ）は、二方電磁弁９を閉、三方電磁弁１４の通
路を蓄冷タンク７→コンプレッサ３側、三方電磁弁１５
の通路を膨張弁６→蓄冷タンク７側とし、通常のエアコ
ンサイクルと変わらないサイクルを構成して空調を行う
（ステップＳ２０３）。この状態における冷媒通流状態
を、図７に、通常モードとして示す。

【００２５】しかしながら、空調吹き出し温度が設定値
よりも大幅に（例えばα℃）高い場合（ステップＳ２０
２：ＹＥＳ）は、空調性能を補足することが必要とな
る。そこで、三方電磁弁１４を蓄冷タンク７→リキッド
タンク５側、三方電磁弁１５の通路をリキッドタンク５
→蓄冷タンク７側として、還流ポンプ８を作動させる
（ステップＳ２０４）。これにより、リキッドタンク５
内の高温冷媒が蓄冷タンク７内で放熱して低温となり、
再びリキッドタンク５へ還流する。したがって、膨張弁
６へ流入する冷媒のサブクール度が確保でき、エアコン
のサイクル効率が向上することになる。この状態におけ
る冷媒通流状態を、図１０に、サブクール確保モードと
して示す。

【００２６】次に、空調吹き出し温度が設定値以下の場
合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）は、空調に余裕があ
る。しかしながら、車両が加速中の場合は、動力性能が
要求されるため、コンプレッサ３による動力消費を最小
限に抑えたい。このため、上記通常モードと同じ状態
（ステップＳ２０６）とし、空調負荷の余裕分は、コン
プレッサ３の負荷を下げることにより、車両の動力性能
に余裕を持たせる。

【００２７】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が減速状態である場合は、空調負荷と、車両
の動力ともに余裕がある。そこで、蓄冷タンク７に設け
られた蓄冷材温度センサ１１により、蓄冷状態を判断
し、蓄冷が完了していれば（ステップＳ２０７：ＹＥ
Ｓ）上記通常モードとする（ステップＳ２０６）が、蓄
冷が完了していなければ（ステップＳ２０７：ＮＯ）、
二方電磁弁９を開とし、三方電磁弁１４の通路を蓄冷タ
ンク７→コンプレッサ３、三方電磁弁１５の通路を膨張
弁６→蓄冷タンク７とし、膨張弁６を通過した冷媒を蓄
冷タンク７内へ通流させる（ステップＳ２０８）。この
ため、液相冷媒の気化が蓄冷タンク７内で起こり、その
気化潜熱によって蓄冷材への蓄冷が行われる。この状態
における冷媒通流状態を、図８に、蓄冷モードとして示
す。

【００２８】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が停止直後の場合は、二方電磁弁９を開と
し、三方電磁弁１４の通路を蓄冷タンク７→エバポレー
タ１、三方電磁弁１５の通路を膨張弁６→蓄冷タンク７
とし、還流ポンプ８を作動させ、蓄液タンク１０内の液
相冷媒を蓄冷タンク７へ圧送する（ステップＳ２０
９）。

【００２９】ここでも、蓄液タンク１０内に貯留された
冷媒量は、蓄冷配管系内の流路容積以上に設定している
ので、還流ポンプ８は常に液相冷媒を還流させることが
できる。この状態における冷媒通流状態を、図９に、ア
イドルストップモードとして示す。

【００３０】（第３の実施の形態）図１２に、第３の実
施の形態のシステム図を示す。エバポレータ１と、コン
プレッサ３と、コンデンサ４と、リキッドタンク５と、
膨張弁６と、蓄冷タンク７と、還流ポンプ８と、二方電
磁弁９と、蓄液タンク１０の構成は、第１の実施の形態
と同一である。

【００３１】ここで、二方電磁弁９は、還流ポンプ８よ
りも膨張弁６側に位置し、二方電磁弁９と還流ポンプ８
の間に三方電磁弁１８を設け、膨張弁６から蓄冷タンク
７へ至る経路と、蓄冷タンク７から還流ポンプ８を介し
てリキッドタンク５へ至る経路１９とを切り替えられる
ようにしている。

【００３２】ここで、還流ポンプ８は、正転・逆転が切
り替えられる形式のものであって、正転では蓄冷タンク
７へ冷媒を圧送する方向へ、逆転では蓄冷タンク７から
冷媒を吸い出す方向へ作動する。

【００３３】次に、第３の実施の形態の作用を説明す
る。図１３〜１６に、各モードにおける冷媒の通流状態
を示す説明図を示す。また、図１７に、制御のフローチ
ャートを示す。

【００３４】まず、空調吹き出し温度が設定値以下でな
い場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、空調性能が不足し
ており、第１の実施の形態と同じく、エバポレータ１へ
の冷媒通流を優先させる。ここで、空調吹き出し温度が
設定値とそれほど外れていない場合（ステップＳ３０
２：ＮＯ）は、二方電磁弁９を閉、三方電磁弁１８の通
路を膨張弁６→蓄冷タンク７側とし、通常のエアコンサ
イクルと変わらないサイクルを構成して空調を行う（ス
テップＳ３０３）。この状態における冷媒通流状態を、
図１３に、通常モードとして示す。

【００３５】しかしながら、空調吹き出し温度が設定値
よりも大幅に（例えばα℃）高い場合（ステップＳ３０
２：ＹＥＳ）は、空調性能を補足することが必要とな
る。そこで、三方電磁弁１８を蓄冷タンク７→リキッド
タンク５側として、還流ポンプ８を逆転させる（ステッ
プＳ３０５）。これにより、エバポレータ１で気化した
冷媒は、一部はコンプレッサ３へ吸引されてコンデンサ
４で凝縮する経路をたどるが、一部は蓄冷タンク７へ流
入して冷却されて凝縮液化し、還流ポンプ８で圧送され
てリキッドタンク５へ流入する。すなわち、コンデンサ
４の負荷を低減することができ、エアコンのサイクル効
率が向上する。この状態における冷媒通流状態を、図１
６に、コンデンサ補助モードとして示す。

【００３６】次に、空調吹き出し温度が設定値以下の場
合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）は、空調に余裕があ
る。しかしながら、車両が加速中の場合は、動力性能が
要求されるため、コンプレッサ３による動力消費を最小
限に抑えたい。このため、上記通常モードと同じ状態
（ステップＳ３０７）とし、空調負荷の余裕分は、コン
プレッサ３の負荷を下げることにより、車両の動力性能
に余裕を持たせる。

【００３７】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が減速状態である場合は、空調負荷と、車両
の動力ともに余裕がある。そこで、蓄冷タンク７に設け
られた蓄冷材温度センサ１１により、蓄冷状態を判断
し、蓄冷が完了していれば（ステップＳ３０８：ＹＥ
Ｓ）上記通常モードとする（ステップＳ３０７）が、蓄
冷が完了していなければ（ステップＳ３０８：ＮＯ）、
二方電磁弁９を開とし、膨張弁６を通過した冷媒を蓄冷
タンク７内へ通流させる（ステップＳ３０９）。このた
め、液相冷媒の気化が蓄冷タンク７内で起こり、その気
化潜熱によって蓄冷材への蓄冷が行われる。この状態に
おける冷媒通流状態を、図１４に、蓄冷モードとして示
す。

【００３８】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が停止直後の場合は、二方電磁弁９を開と
し、三方電磁弁１８の通路を膨張弁６→蓄冷タンク７と
し、還流ポンプ８を作動させ、蓄液タンク１０内の液相
冷媒を蓄冷タンク７へ圧送する（ステップＳ３１０）。

【００３９】ここでも、蓄液タンク１０内に貯留された
冷媒量は、蓄冷配管系内の流路容積以上に設定している
ので、還流ポンプ８は常に液相冷媒を還流させることが
できる。この状態における冷媒通量通流状態を、図１５
に、アイドルストップモードとして示す。

【００４０】（第４の実施の形態）図１８に、第４の実
施の形態のシステム図を示す。エバポレータ１と、コン
プレッサ３と、コンデンサ４と、リキッドタンク５と、
膨張弁６と、蓄冷タンク７と、還流ポンプ８と、二方電
磁弁９と、蓄液タンク１０の構成は、第１の実施の形態
と同一である。

【００４１】ここで、蓄液タンク１０は、エバポレータ
１よりも高い位置に配置されており、かつ、蓄液タンク
１０からエバポレータ１へ至る配管は、蓄液タンク１０
よりも高い位置へくることが無いよう配管されている。
また、還流ポンプ８は、蓄液タンク１０と、エバポレー
タ１との間に配置されている。また、蓄液タンク１０内
の冷媒温度をモニタするため、蓄液タンク内温度センサ
２０が追加されている。

【００４２】次に、第４の実施の形態の作用を説明す
る。図１９〜２２に、各モードにおける冷媒の通流状態
を示す説明図を示す。また、図２３に、制御のフローチ
ャートを示す。

【００４３】まず、空調吹き出し温度が設定値以下でな
い場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）、空調性能が不足し
ており、第１の実施の形態と同じく、エバポレータ１へ
の冷媒通流を優先させる。そこで、二方電磁弁９を閉と
し、通常のエアコンサイクルと変わらないサイクルを構
成して空調を行う（ステップＳ４０２）。この状態にお
ける冷媒通流状態を、図１９に、通常モードとして示
す。

【００４４】次に、空調吹き出し温度が設定値以下の場
合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）は、空調に余裕があ
る。しかしながら、車両が加速中の場合は、動力性能が
要求されるため、コンプレッサ３による動力消費を最小
限に抑えたい。このため、上記通常モードと同じ状態
（ステップＳ４０４）とし、空調負荷の余裕分は、コン
プレッサ３の負荷を下げることにより、車両の動力性能
に余裕を持たせる。

【００４５】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が減速状態である場合は、空調負荷と、車両
の動力ともに余裕がある。そこで、蓄冷タンク７に設け
られた蓄冷材温度センサ１１により、蓄冷状態を判断
し、蓄冷が完了していれば（ステップＳ４０５：ＹＥ
Ｓ）上記通常モードとする（ステップＳ４０４）が、蓄
冷が完了していなければ（ステップＳ４０５：ＮＯ）、
二方電磁弁９を開とし、膨張弁６を通過した冷媒を蓄冷
タンク７内へ通流させる（ステップＳ４０６）。このた
め、液相冷媒の気化が蓄冷タンク７内で起こり、その気
化潜熱によって蓄冷材への蓄冷が行われる。この状態に
おける冷媒通流状態を、図２０に、蓄冷モードとして示
す。

【００４６】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が停止直後の場合は、まず、蓄液タンク１０
内の冷媒温度を温度センサ２０でモニタし、氷点以下の
場合（ステップＳ４０７：ＹＥＳ）、水を蓄冷材とした
蓄冷タンク７よりも蓄液タンク１０内冷媒の方が低温と
判断し、還流ポンプ８を作動させない。このとき、二方
電磁弁９を開とすることにより、蓄液タンク１０とエバ
ポレータ１との高低差による自然落下により、蓄液タン
ク１０内液相冷媒がエバポレータ１内へ流入する（ステ
ップＳ４０８）。この場合、エバポレータ１内で冷媒の
気化が起こり、その蒸発潜熱で空調風の吸熱が行われ
る。この状態における冷媒通流状態を、図２１に、アイ
ドルストップモード（初期）として示す。

【００４７】しかし、気化が進むと、系内の圧力が上昇
するので、エバポレータ１内冷媒温度も上昇してくる。
これを蓄液タンク内温度センサ２０でモニタし、氷点以
下になれば、蓄冷タンク７の方が低温と判断して、還流
ポンプ８を作動させる（ステップＳ４０９）。これによ
り、第１の実施の形態と同様に、蓄液タンク１０内の液
相冷媒が蓄冷タンク７へ圧送される。ここでも、蓄液タ
ンク１０内に貯留された冷媒量は、蓄冷配管系内の流路
容積以上に設定しているので、還流ポンプ８は常に液相
冷媒を還流させることができる。この状態における冷媒
通流状態を、図２２に、アイドルストップモード（後
期）として示す。

【００４８】（第５の実施の形態）図２４に、第５の実
施の形態のシステム図を示す。エバポレータ１と、コン
プレッサ３と、コンデンサ４と、リキッドタンク５と、
蓄冷タンク７と、還流ポンプ８と、二方電磁弁９と、蓄
液タンク１０の構成は、第１の実施の形態と同一であ
る。

【００４９】膨張弁６は、外部制御による可変制御が可
能な形式である。また、コンプレッサ入口温度センサ２
１が追加されている。また、蓄液タンク１０の手前に、
二方電磁弁２２が配置されている。

【００５０】次に、第５の実施の形態の作用を説明す
る。図２５〜２８に、各モードにおける冷媒の通流状態
を示す説明図を示す。また、図２９に、制御のフローチ
ャートを示す。

【００５１】まず、空調吹き出し温度が設定値以下でな
い場合（ステップＳ５０１：ＮＯ）、空調性能が不足し
ており、第１の実施の形態と同じく、エバポレータ１へ
の冷媒通流を優先させる。そこで、二方電磁弁９を閉と
し、二方電磁弁２２を開とし、可変膨張弁６は、コンプ
レッサ３の入口温度が、通常の過熱度（コンプレッサ３
に液相で流入せず、かつ、エバポレータ１が凍結しな
い）となるよう、開度が調整される。これにより、通常
のエアコンサイクルと変わらないサイクルを構成して空
調を行う（ステップＳ５０２）。この状態における冷媒
通流状態を、図２５に、通常モードとして示す。

【００５２】次に、空調吹き出し温度が設定値以下の場
合（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）は、空調に余裕があ
る。しかしながら、車両が加速中の場合は、動力性能が
要求されるため、コンプレッサ３による動力消費を最小
限に抑えたい。このため、上記通常モードと同じ状態
（ステップＳ５０４）とし、空調負荷の余裕分は、コン
プレッサ３の負荷を下げることにより、車両の動力性能
に余裕を持たせる。

【００５３】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が減速状態である場合は、空調負荷と、車両
の動力ともに余裕がある。そこで、蓄冷タンク７に設け
られた蓄冷材温度センサ１１により、蓄冷状態を判断
し、蓄冷が完了していれば（ステップＳ５０５：ＹＥ
Ｓ）上記通常モードとする（ステップＳ５０４）。

【００５４】一方、蓄冷が完了していなければ（ステッ
プＳ５０５：ＮＯ）、まず、蓄冷材温度センサ１１の信
号により、蓄冷状態が、蓄冷目標温度とどのくらい乖離
しているかを判断し、大きく乖離している場合（ステッ
プＳ５０６：ＹＥＳ）は、二方電磁弁９を開とし、二方
電磁弁２２を閉じ、冷媒を全量蓄冷タンク７に通流させ
る。このとき、可変膨張弁６の開度は、コンプレッサ入
口温度センサ２１が、氷点よりもある値（β）だけ低く
なるよう設定し、効率よく蓄冷材への蓄冷が行われるよ
うに調整する（ステップＳ５０７）。この状態における
冷媒通流状態を、図２６に、蓄冷モード（強）として示
す。

【００５５】次に、空調吹き出し温度が設定値以下であ
り、車両が減速状態であって、蓄冷タンク７の蓄冷状態
が目標温度との乖離が小さい場合（ステップＳ５０６：
ＮＯ）、二方電磁弁９を開とし、二方電磁弁２２も開と
し、エバポレータ１と蓄冷タンク７の両方に冷媒を通流
させる。この場合、可変膨張弁６の開度は、コンプレッ
サ入口温度センサ２１が、通常の過熱度よりも少し低め
となるよう（−γ）、開き気味にする（ステップＳ５０
８）。これにより、エバポレータ１の冷力を保持しつ
つ、蓄冷を迅速に行う。この状態における冷媒通流状態
を、図２７に、蓄冷モード（弱）として示す。

【００５６】次に、空調吹き出し温度が設定値以下で、
かつ、車両が停止直後の場合は、二方電磁弁９を開き、
二方電磁弁２２も開とし、また、可変膨張弁６を全閉と
して、還流ポンプ８を作動させる（ステップＳ５０
９）。これにより、第１の実施の形態と同様に、蓄液タ
ンク１０内の液相冷媒が蓄冷タンク７へ圧送される。こ
こでも、蓄液タンク１０内に貯留された冷媒量は、蓄冷
配管系内の流路容積以上に設定しているので、還流ポン
プ８は常に液相冷媒を還流させることができる。この状
態における冷媒通流状態を、図２８に、アイドルストッ
プモードとして示す。

【００５７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、その構成を、冷媒の蒸発潜熱を利用してエバポ
レータにより空調風の冷却を行うエアコンサイクルにお
いて、蓄冷装置と循環ポンプと流路切り替え手段とを備
える蓄冷配管系を、エバポレータと並列に接続するとと
もに、該蓄冷配管系の流路容積を満たす容量をもつ蓄液
タンクを、エバポレータ入口側に配置し、通常走行中
や、空調性能が要求される場合には上記蓄冷配管系へ冷
媒を通流させないが、減速時など動力に余裕があり、か
つ、空調負荷が要求されない条件では、冷媒を上記蓄冷
配管系へ通流させて蓄冷装置に蓄冷させ、停車時などに
は、エアコンサイクル用のコンプレッサを停止させて、
上記蓄液タンク内の液相冷媒を、上記循環ポンプにより
上記蓄冷装置内へ通流させて冷却した後、上記エバポレ
ータに循環させることにより車室内の空気調和を可能と
するように構成することにより、エアコンサイクルによ
る吸熱を行うエバポレータを、コンプレッサ停止時の空
調用熱交換器としても利用するので、熱交換器を追加す
ること無く、蓄冷装置による空調を行うことができる。
また、循環ポンプを用いた液相冷媒の強制還流を行う案
では、蒸気溜りや高低差等を気にすること無く、自由な
配管レイアウトが可能である。また、蓄液タンクは、通
常使用するエアコンサイクル内に配置されているため、
蓄冷装置内に冷媒が貯留してサイクル内冷媒量が変動す
ることを回避できる。

【００５８】また、第２の実施の形態では、蓄冷装置に
コンデンサ出口のリキッドタンク内冷媒を還流させるよ
うに構成したので、熱的に厳しい条件でも、膨張弁入口
でのサブクール度が確保でき、空調性能が向上する。

【００５９】また、第３の実施の形態では、エバポレー
タ出口の冷媒蒸気を、蓄冷タンクを通流させた後、コン
デンサ出口のリキッドタンクへ導いているので、コンデ
ンサ負荷が減少し、熱的に厳しい条件でも、空調性能が
確保できる。

【００６０】また、第４の実施の形態では、車両停止直
後の冷媒温度が低い条件では、落差による循環により低
温冷媒をエバポレータに供給できるので、構成部品を追
加すること無く、アイドルストップ時間を延長すること
ができる。

【００６１】さらに、第５の実施の形態では、蓄冷装置
のみに冷媒を供給するモードを実現できるので、急速で
効率的な蓄冷が可能である。また、冷媒通流経路に応じ
て膨張弁開度を調整するので、車室の空調性能を損なう
こと無く、迅速で効率的な蓄冷が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動車用空気調和装置の第１の実
施の形態のシステム構成図である。

【図２】第１の実施の形態の冷媒通流説明図（通常モー
ド）である。

【図３】第１の実施の形態の冷媒通流説明図（蓄冷モー
ド）である。

【図４】第１の実施の形態の冷媒通流説明図（アイドル
ストップモード）である。

【図５】第１の実施の形態の制御を説明するフローチャ
ートである。

【図６】第２の実施の形態のシステム構成図である。

【図７】第２の実施の形態の冷媒通流説明図（通常モー
ド）である。

【図８】第２の実施の形態の冷媒通流説明図（蓄冷モー
ド）である。

【図９】第２の実施の形態の冷媒通流説明図（アイドル
ストップモード）である。

【図１０】第２の実施の形態の冷媒通流説明図（サブク
ール確保モード）である。

【図１１】第２の実施の形態の制御を説明するフローチ
ャートである。

【図１２】第３の実施の形態のシステム構成図である。

【図１３】第３の実施の形態の冷媒通流説明図（通常モ
ード）である。

【図１４】第３の実施の形態の冷媒通流説明図（蓄冷モ
ード）である。

【図１５】第３の実施の形態の冷媒通流説明図（アイド
ルストップモード）である。

【図１６】第３の実施の形態の冷媒通流説明図（コンデ
ンサ補助モード）である。

【図１７】第３の実施の形態の制御を説明するフローチ
ャートである。

【図１８】第４の実施の形態のシステム構成図である。

【図１９】第４の実施の形態の冷媒通流説明図（通常モ
ード）である。

【図２０】第４の実施の形態の冷媒通流説明図（蓄冷モ
ード）である。

【図２１】第４の実施の形態の冷媒通流説明図（アイド
ルストップモード（初期））である。

【図２２】第４の実施の形態の冷媒通流説明図（アイド
ルストップモード（後期））である。

【図２３】第４の実施の形態の制御を説明するフローチ
ャートである。

【図２４】第５の実施の形態のシステム構成図である。

【図２５】第５の実施の形態の冷媒通流説明図（通常モ
ード）である。

【図２６】第５の実施の形態の冷媒通流説明図（蓄冷モ
ード（強））である。

【図２７】第５の実施の形態の冷媒通流説明図（蓄冷モ
ード（弱））である。

【図２８】第５の実施の形態の冷媒通流説明図（アイド
ルストップモード）である。

【図２９】第５の実施の形態の制御を説明するフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１エバポレータ２空調ダクト３コンプレッサ４コンデンサ５リキッドタンク６膨張弁７蓄冷タンク８還流ポンプ９二方電磁弁１０蓄液タンク１１蓄冷材温度センサ１２空調吹き出し温度センサ１３コントローラ１４三方電磁弁１５三方電磁弁１６経路１７経路１８三方電磁弁１９経路２０蓄液タンク内温度センサ２１コンプレッサ入口温度センサ２２二方電磁弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンで駆動され、冷媒を圧縮して吐
出するコンプレッサと、前記コンプレッサから吐出された冷媒ガスを冷却して凝
縮させるコンデンサと、前記コンデンサで凝縮した液冷媒を一時貯留するリキッ
ドタンクと、前記リキッドタンクに貯留している液冷媒が流入して減
圧・膨張する膨張弁と、前記膨張弁で減圧・膨張した冷媒を蒸発させるエバポレ
ータとを備えるエアコンサイクル装置において、蓄冷装置と循環ポンプと流路切り替え手段とを備える蓄
冷配管系を、前記エバポレータと並列に接続し、また、
この蓄冷配管の冷媒通路容量以上の容量をもつ蓄液タン
クを前記エバポレータの入口側に設け、車両が走行中で
あって、かつ、冷房能力に余裕がある場合は、前記エバ
ポレータと、前記蓄冷装置の両方に冷媒を通流させて、
前記蓄冷装置への蓄冷を行うとともに、停車時には、エ
アコンサイクル用の前記コンプレッサを停止させて、前
記蓄液タンク内の冷媒を、前記循環ポンプにより前記蓄
冷装置内へ通流させて冷却した後、前記エバポレータに
循環させることにより車室内の空気調和を可能とするよ
うに構成することを特徴とする自動車用空気調和装置。
【請求項２】請求項１に記載の自動車用空気調和装置
において、前記蓄冷装置に用いられる蓄冷材は、エアコンサイクル
用冷媒の前記膨張弁出口温度よりも高い相変化温度をも
つ材料であるとともに、前記蓄冷配管系への冷媒流入を
制御する流路切り替え手段は、前記コンプレッサにとっ
て、前記蓄冷装置よりも上流側に配置されており、前記
流路切り替え手段が閉止されている状態では、前記蓄冷
タンク内冷媒は蒸発しており、液相の冷媒は貯留しない
ように構成することを特徴とする自動車用空気調和装
置。
【請求項３】請求項２に記載の自動車用空気調和装置
において、前記循環ポンプの下流側に前記蓄冷装置が配管されると
ともに、該蓄冷装置の出口から分岐して、前記リキッド
タンクへ連通する配管と、該リキッドタンクから、前記
循環ポンプの入口に連通される配管を備えており、通常
の車両走行中は、前記蓄冷装置に前記膨張弁で減圧され
た冷媒を通流させ、蓄冷を行う一方、空調負荷が大きい
条件では、前記リキッドタンク内の液相冷媒を前記循環
ポンプで吸引して前記蓄冷装置内を通流させて再び前記
リキッドタンクへ還流させることにより、前記膨張弁入
口での冷媒サブクール度を確保するように構成すること
を特徴とする自動車用空気調和装置。
【請求項４】請求項２に記載の自動車用空気調和装置
において、前記還流ポンプは、正転・逆転可能な形式のものである
とともに、該還流ポンプは、前記蓄冷配管系への流路切
り替え手段と前記蓄冷装置との間に配置され、また、前
記還流ポンプの入口側で分岐されて前記リキッドタンク
へ連通する配管を備えており、通常の車両走行中は、前
記蓄冷装置に前記膨張弁で減圧された冷媒を通流させ、
蓄冷を行う一方、空調負荷が大きい条件では、前記還流
ポンプを逆転させて、前記エバポレータから流出した冷
媒ガスの一部を前記蓄冷装置に通流させて凝縮させた
後、前記リキッドタンクへ還流させることにより、冷媒
ガスの凝縮能力を増大させるように構成することを特徴
とする自動車用空気調和装置。
【請求項５】請求項２に記載の自動車用空気調和装置
において、前記エバポレータ手前の蓄液タンクが、該エバポレータ
よりも鉛直方向高位に配置されるとともに、前記還流ポ
ンプが、前記蓄液タンクと前記エバポレータとの間に配
置されており、通常の車両走行中は、前記蓄冷装置に前
記膨張弁で減圧された冷媒を通流させ、蓄冷を行う一
方、エンジン停止時には、落差により前記蓄液タンク内
冷媒が前記エバポレータ内へ流入するよう構成し、前記
還流ポンプを作動させること無く、空調を行わせ、冷媒
温度が蓄冷温度以上になったときに、前記還流ポンプを
作動させて、前記蓄冷タンクへ冷媒を通流させて空調を
行うよう構成することを特徴とする自動車用空気調和装
置。
【請求項６】請求項２に記載の自動車用空気調和装置
において、前記蓄冷配管系を開閉する第１の開閉弁と、前記エバポ
レータへの通流を開閉する第２の開閉弁とを備え、前記
膨張弁通過後の冷媒の通流を、前記エバポレータのみの
経路と、前記蓄冷配管系のみの経路と、前記エバポレー
タと前記蓄冷配管系の両方の経路との３つに選択して行
わせるよう構成するとともに、前記コンプレッサ入口の
冷媒温度を検知する温度センサを備え、前記膨張弁は、
外部信号によって可変制御される可変膨張弁であって、
前記エバポレータのみの経路に設定されているときは、
前記コンプレッサの入口冷媒ガス温度が通常の過熱度と
なるように前記膨張弁の開度を設定するが、前記蓄冷配
管系のみの経路の場合、前記コンプレッサ入口冷媒ガス
温度が前記蓄冷材の相変化温度近傍の温度となるように
前記膨張弁の開度を設定し、前記エバポレータと前記蓄
冷配管系の両方の経路の場合は、前記エバポレータのみ
の経路の場合よりも前記膨張弁の開度を大きくするよう
に構成することを特徴とする自動車用空気調和装置。