JP2002154319A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄冷式の車両用空調装置において、蓄冷器の
急速蓄冷効果の確保と、圧縮機動力の低減とを両立させ
る。 【解決手段】 車室内へ送風される空気を冷却する冷房
用熱交換器９の空気流れ下流側に蓄冷器４０を配置し
て、冷房用熱交換器９を通過した冷風により蓄冷器４０
を冷却する。冷房用熱交換器９の温度を目標温度となる
ように制御する制御手段を備え、蓄冷器４０への蓄冷を
行う蓄冷モードの開始時には、目標温度を初期蓄冷目標
温度に設定して蓄冷器４０を急速に冷却し、蓄冷器４０
の蓄冷完了を判定すると、目標温度を初期蓄冷目標温度
より高い温度に切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷房用熱交換器通
過後の冷風により冷却される蓄冷器を備えた蓄冷式の車
両用空調装置に関するもので、停車時等に圧縮機の駆動
源である車両エンジンを一時的に停止させる車両に適用
して好適である。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護を目的にして、信号待ち
等の停車時（エンジン動力不要時）にエンジンを自動的
に停止する車両（エコラン車、ハイブリッド車等）が実
用化されており、今後、停車時にエンジンを停止する車
両が増加する傾向にある。

【０００３】ところで、車両用空調装置においては、冷
凍サイクルの圧縮機を車両エンジンにより駆動している
ので、上記エコラン車等においては信号待ち等で停車し
て、エンジンが停止される毎に、圧縮機も停止して冷房
用熱交換器（蒸発器）の温度が上昇し、車室内への吹出
空気温度が上昇するので、乗員の冷房フィーリングを損
なうという不具合が発生する。

【０００４】そこで、圧縮機の稼働時に蓄冷される蓄冷
器を備え、圧縮機の停止時（冷房用熱交換器の冷却作用
停止時）には蓄冷器により車室内への吹出空気を冷却で
きる蓄冷式の車両用空調装置の必要性が高まっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、現在、
冷房用熱交換器（蒸発器）を通過した冷風により蓄冷器
を冷却する蓄冷式の車両用空調装置を開発中であって、
蓄冷器を急速蓄冷（急速冷却）するためには冷房用熱交
換器の温度を下げればよいが、その代わりに、冷房用熱
交換器の温度を下げることは冷凍サイクル低圧圧力を下
げる必要があり、圧縮機動力の増大を招く。

【０００６】本発明は上記点に鑑みて、蓄冷式の車両用
空調装置において、蓄冷器の急速蓄冷効果の確保と、圧
縮機動力の低減とを両立させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、車室内へ送風される空
気を冷却する冷房用熱交換器（９）と、冷房用熱交換器
（９）の空気流れ下流側に配置され、冷房用熱交換器
（９）を通過した冷風により冷却される蓄冷器（４０）
と、冷房用熱交換器（９）の温度を目標温度となるよう
に制御する制御手段（Ｓ２１０）とを備え、蓄冷器（４
０）への蓄冷を行う蓄冷モードの開始時には、目標温度
を初期蓄冷目標温度（ＴＥＯＢ１）に設定して蓄冷器
（４０）を冷却し、蓄冷器（４０）の蓄冷完了を判定す
ると、目標温度を初期蓄冷目標温度より高い温度（ＴＥ
ＯＢ２）に切り替えることを特徴とする。

【０００８】これにより、蓄冷モードの開始当初は初期
蓄冷目標温度（ＴＥＯＢ１）に対応した低温冷風により
蓄冷器（４０）を急速に冷却して、急速蓄冷を行うこと
ができ、短時間で蓄冷を完了できる。そして、蓄冷完了
後は冷房用熱交換器（９）の温度を高くして圧縮機動力
を低減できる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、蓄冷器（４
０）は相変化する蓄冷材（４４）を有し、初期蓄冷目標
温度（ＴＥＯＢ１）を蓄冷材（４４）の凝固温度（Ｔ
０）より低い温度に設定することを特徴とする。

【００１０】これにより、蓄冷材（４４）を凝固させ
て、凝固潜熱による蓄冷を行うことができ、単位体積当
たりの蓄冷量を増大できる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、蓄冷材（４
４）の凝固温度をＴ０とし、初期蓄冷目標温度をＴＥＯ
Ｂ１とし、蓄冷器（４０）の蓄冷完了後における目標温
度をＴＥＯＢ２としたとき、Ｔ０＞ＴＥＯＢ２＞ＴＥＯ
Ｂ１＞０℃の関係に設定することを特徴とする。

【００１２】これによると、初期蓄冷目標温度（ＴＥＯ
Ｂ１）が０℃より高いから、蓄冷時に冷房用熱交換器
（９）のフロストを防止できる。しかも、蓄冷完了後に
おける目標温度（ＴＥＯＢ２）が凝固温度（Ｔ０）より
低いから、蓄冷材（４４）の凝固（蓄冷）状態を確実に
維持できる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項３にお
いて、蓄冷器（４０）の蓄冷完了後、所定時間（τ）経
過すると、蓄冷完了後における目標温度（ＴＥＯＢ２）
を空調環境条件により決定される目標温度（ＴＥＯＡ）
に切り替えることを特徴とする。

【００１４】これによると、高速道路等における連続長
時間走行時には空調環境条件により決定される目標温度
（ＴＥＯＡ）に切り替えて、冷房用熱交換器（９）の温
度を制御することができる。そのため、目標温度（ＴＥ
ＯＡ）が空調環境条件により１２℃のような比較的高い
温度になっている場合は、蓄冷材（４４）の凝固温度
（Ｔ０）より高い温度で冷房用熱交換器（９）の温度を
制御することができ、圧縮機動力のより一層の低減が可
能となる。

【００１５】請求項５に記載の発明のように、請求項２
ないし４のいずれか１つにおいて、蓄冷器（４０）の温
度を検出する温度検出手段（３３）を有し、蓄冷器（４
０）の温度が蓄冷材（４４）の凝固温度（Ｔ０）より低
下すると蓄冷器（４０）の蓄冷完了を判定することがで
きる。

【００１６】ここで、蓄冷器（４０）の温度は、具体的
には蓄冷器吹出空気温度、蓄冷器壁面温度等により検出
できる。

【００１７】請求項６に記載の発明のように、冷房用熱
交換器（９）と蓄冷器（４０）とを一体に形成すれば、
この両者（９、４０）の構成の小型、簡素化を図ること
ができる。また、車両用空調装置の通風路内への組付も
蓄冷器（４０）と冷房用熱交換器（９）を一体にして簡
単に行うことができる。

【００１８】請求項７に記載の発明のように、冷房用熱
交換器（９）は、具体的には車両エンジン（４）により
駆動される圧縮機（１）を有する冷凍サイクル（Ｒ）の
蒸発器（９）であり、蒸発器（９）の温度を検出する温
度検出手段（３２）を有し、制御手段（Ｓ２１０）は、
蒸発器（９）の温度に基づいて圧縮機（１）の作動を制
御するようにしてよい。

【００１９】ここで、蒸発器（９）の温度は、具体的に
は蒸発器吹出空気温度、蒸発器壁面温度等により検出で
きる。

【００２０】請求項８に記載の発明のように、圧縮機
（１）として吐出容量が一定になっている固定容量型圧
縮機を用いる場合は、固定容量型圧縮機（１）の作動を
断続制御することにより蒸発器（９）の温度を制御すれ
ばよい。

【００２１】請求項９に記載の発明のように、圧縮機
（１）として吐出容量を変化し得るように構成された可
変容量型圧縮機を用い、可変容量型圧縮機（１）の吐出
容量を変化させることにより蒸発器（９）の温度を制御
するようにしてもよい。 これによると、圧縮機（１）
の吐出容量は連続的に制御できるので、蒸発器（９）の
温度を目標温度に対してオーバシュートさせることな
く、目標温度とほぼ一致するように良好に制御できる
（後述の図１７参照）。

【００２２】なお、請求項８のように圧縮機作動を断続
制御する場合には、蒸発器（９）の温度が目標温度に対
してオーバシュートして、折角凝固した蓄冷材が再溶融
してしまう等の不具合が起こりやすいが、請求項９によ
ると、吐出容量制御により蒸発器（９）の温度を目標温
度とほぼ一致するように良好に制御できるので、蓄冷材
の再溶融といった不具合を確実に回避できる。

【００２３】しかも、請求項９によると、蒸発器（９）
の温度のオーバシュートがなくなるので、蒸発器（９）
の目標温度を蓄冷材の融点に近接した高めの温度に設定
することが可能となり、このことから蓄冷材の冷却のた
めに必要な蒸発器冷却能力が小さくすみ、圧縮機動力を
低減できる。つまり、凝固した蓄冷材の再溶融防止と、
圧縮機動力の低減とを両立できる。

【００２４】請求項１０に記載の発明では、車両エンジ
ン（４）の動力不要時には車両エンジン（４）を停止す
る車両に、請求項７ないし９のいずれか１つに記載の車
両用空調装置を搭載することを特徴とする。

【００２５】これによると、信号待ち等による車両エン
ジン（４）の停止時にも、蓄冷器（４０）の放冷作用に
より車室内の冷房作用を維持できる。

【００２６】請求項１１に記載の発明では、冷房用熱交
換器（９）は、電動モータにより駆動される電動圧縮機
（１）を有する冷凍サイクル（Ｒ）の蒸発器（９）であ
り、蒸発器（９）の温度を検出する温度検出手段（３
２）を有し、制御手段（Ｓ２１０）は、蒸発器（９）の
温度に基づいて電動圧縮機（１）の回転数を制御するこ
とを特徴とする。

【００２７】これによると、電動圧縮機（１）の回転数
制御によりサイクル内冷媒流量を連続的に制御して蒸発
器（９）の温度を制御できる。従って、請求項９と同様
に、蒸発器（９）の温度のオーバシュートがなくなるの
で、蒸発器（９）の目標温度を蓄冷材の融点に近接した
高めの温度に設定することが可能となり、このことか
ら、凝固した蓄冷材の再溶融防止と、圧縮機動力の低減
とを両立できる。

【００２８】請求項１２に記載の発明では、冷凍サイク
ル（Ｒ）に冷媒を循環する圧縮機（１）と、圧縮機
（１）の吸入側に設けられ、車室内へ送風される空気を
冷却する蒸発器（９）と、蒸発器（９）の空気流れ下流
側に配置され、蒸発器（９）を通過した冷風により冷却
される蓄冷器（４０）とを備え、圧縮機（１）を外部か
ら吐出能力制御可能な構成とし、圧縮機（１）の吐出能
力を変化させることにより蒸発器（９）の温度を蓄冷器
（４０）に蓄冷するための目標温度となるように制御す
ることを特徴とする。

【００２９】ここで、吐出能力制御可能な構成とは、請
求項９のような吐出容量の制御可能なものや、請求項１
１の電動圧縮機（１）のように回転数制御が可能なもの
を含む。つまり、吐出容量や回転数の制御により圧縮機
（１）の吐出能力（単位時間当たりの吐出流量）を変化
させることができるからである。

【００３０】請求項１２によると、蓄冷器（４０）を蓄
冷する蒸発器（９）の温度を、圧縮機（１）の断続制御
でなく、吐出能力の可変制御にて制御するから、請求項
９、１１と同様に、蒸発器（９）の温度のオーバシュー
トがなくなるので、蒸発器（９）の目標温度を蓄冷材の
融点に近接した高めの温度に設定することが可能とな
り、このことから、凝固した蓄冷材の再溶融防止と、圧
縮機動力の低減とを良好に両立できる。

【００３１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００３２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は第１実施
形態の全体構成図であり、車両用空調装置の冷凍サイク
ルＲには冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機１を有し、
この圧縮機１には動力断続用の電磁クラッチ２が備えら
れている。なお、圧縮機１は吐出容量が一定になってい
る固定容量型圧縮機である。圧縮機１には電磁クラッチ
２およびベルト３を介して車両エンジン４の動力が伝達
されるので、電磁クラッチ２への通電を空調用電子制御
装置５により断続することにより圧縮機１の運転が断続
される。

【００３３】圧縮機１から吐出された高温、高圧の過熱
ガス冷媒は凝縮器６に流入し、図示しない冷却ファンよ
り送風される外気と熱交換して冷却され凝縮する。この
凝縮器６で凝縮した冷媒は次に受液器７に流入し、受液
器７の内部で冷媒の気液が分離され、冷凍サイクルＲ内
の余剰冷媒（液冷媒）が受液器７内に蓄えられる。

【００３４】この受液器７からの液冷媒は膨張弁（減圧
手段）８により低圧に減圧され、低圧の気液２相状態と
なる。膨張弁８は蒸発器（冷房用熱交換器）９の出口冷
媒の温度を感知する感温部８ａを有する温度式膨張弁で
ある。この膨張弁８からの低圧冷媒は蒸発器９に流入す
る。この蒸発器９は車両用空調装置の空調ケース１０内
に設置され、蒸発器９に流入した低圧冷媒は空調ケース
１０内の空気から吸熱して蒸発する。蒸発器９の出口は
圧縮機１の吸入側に結合され、上記したサイクル構成部
品によって閉回路を構成している。

【００３５】空調ケース１０において、蒸発器９の上流
側には送風機１１が配置され、送風機１１には遠心式送
風ファン１２と駆動用モータ１３が備えられている。送
風ファン１２の吸入側には内外気切替箱１４が配置さ
れ、この内外気切替箱１４内の内外気切替ドア１４ａに
より外気導入口１４ｂと内気導入口１４ｃを開閉する。
これにより、内外気切替箱１４内に外気（車室外空気）
または内気（車室内空気）が切替導入される。内外気切
替ドア１４ａはサーボモータからなる電気駆動装置１４
ｅにより駆動される。。

【００３６】空調装置通風系のうち、送風機１１下流側
に配置される空調ユニット１５部は、通常、車室内前部
の計器盤内側において車両幅方向の中央位置に配置さ
れ、送風機１１部は空調ユニット１５部に対して助手席
側にオフセット配置される。

【００３７】空調ケース１０内で、蒸発器９の下流側に
は後述の蓄冷器４０、エアミックスドア１９が順次配置
されている。このエアミックスドア１９の下流側には車
両エンジン４の温水（冷却水）を熱源として空気を加熱
する温水式ヒータコア（暖房用熱交換器）２０が設置さ
れている。

【００３８】そして、この温水式ヒータコア２０の側方
（上方部）には、温水式ヒータコア２０をバイパスして
空気（冷風）を流すバイパス通路２１が形成されてい
る。エアミックスドア１９は回動可能な板状ドアであ
り、サーボモータからなる電気駆動装置２２により駆動
される。

【００３９】エアミックスドア１９は、温水式ヒータコ
ア２０を通過する温風とバイパス通路２１を通過する冷
風との風量割合を調整するものであって、この冷温風の
風量割合の調整により車室内への吹出空気温度を調整す
る。従って、本例においてはエアミックスドア１９によ
り車室内への吹出空気の温度調整手段が構成される。

【００４０】温水式ヒータコア２０の下流側には下側か
ら上方へ延びる温風通路２３が形成され、この温風通路
２３からの温風とバイパス通路２１からの冷風が空気混
合部２４で混合して、所望温度の空気を作り出すことが
できる。

【００４１】さらに、空調ケース１０内で、空気混合部
２４の下流側に吹出モード切替部が構成されている。す
なわち、空調ケース１０の上面部にはデフロスタ開口部
２５が形成され、このデフロスタ開口部２５は図示しな
いデフロスタダクトを介して車両フロントガラス内面に
空気を吹き出すものである。デフロスタ開口部２５は、
回動自在な板状のデフロスタドア２６により開閉され
る。

【００４２】また、空調ケース１０の上面部で、デフロ
スタ開口部２５より車両後方側の部位にフェイス開口部
２７が形成され、このフェイス開口部２７は図示しない
フェイスダクトを介して車室内乗員の上半身に向けて空
気を吹き出すものである。フェイス開口部２７は回動自
在な板状のフェイスドア２８により開閉される。

【００４３】また、空調ケース１０において、フェイス
開口部２７の下側部位にフット開口部２９が形成され、
このフット開口部２９は車室内乗員の足元に向けて空気
を吹き出すものである。フット開口部２９は回動自在な
板状のフットドア３０により開閉される。

【００４４】上記した吹出モードドア２６、２８、３０
は共通のリンク機構（図示せず）に連結され、このリン
ク機構を介してサーボモータからなる電気駆動装置３１
により駆動される。

【００４５】蒸発器９の温度センサ３２は空調ケース１
０内で蒸発器９の空気吹出直後の部位に配置され、蒸発
器吹出温度Ｔｅを検出する。また、蓄冷器４０の温度セ
ンサ３３は、蓄冷器４０の空気吹出直後の部位に配置さ
れ、蓄冷器吹出温度Ｔｃを検出する。

【００４６】ここで、蒸発器９の温度センサ３２の検出
信号（蒸発器吹出温度Ｔｅ）は通常の空調装置と同様
に、圧縮機１のクラッチ断続を制御して蒸発器吹出温度
を目標蒸発器温度ＴＥＯに維持するために使用される。
なお、圧縮機１として可変容量圧縮機を用いる場合は蒸
発器吹出温度Ｔｅにより圧縮機１の容量を調整して、蒸
発器吹出温度を目標蒸発器温度ＴＥＯに維持する。

【００４７】蓄冷器４０の温度センサ３３の検出信号
（蓄冷器吹出温度Ｔｃ）は、蓄冷完了の判定のために用
いるとともにエアミックスドア１９の開度制御のために
も用いるもので、蓄冷器吹出温度Ｔｃの値によってエア
ミックスドア１９の開度補正を行う。

【００４８】この両温度センサ３２、３３はほぼ同程度
の温度応答性を持っておればよいが、車室内への吹出温
度を一定に維持するためには、蓄冷器４０の温度センサ
３３の温度応答性を高めた方がよい。

【００４９】空調用電子制御装置５には、上記の両温度
センサ３２、３３の他に、空調制御のために、内気温Ｔ
ｒ、外気温Ｔａｍ、日射量Ｔｓ、温水温度Ｔｗ等を検出
する周知のセンサ群３５から検出信号が入力される。ま
た、車室内計器盤近傍に設置される空調制御パネル３６
には乗員により手動操作される操作スイッチ群３７が備
えられ、この操作スイッチ群３７の操作信号も空調用電
子制御装置５に入力される。

【００５０】この操作スイッチ群３７としては、温度設
定信号Ｔｓｅｔを発生する温度設定スイッチ３７ａ、風
量切替信号を発生する風量スイッチ３７ｂ、吹出モード
信号を発生する吹出モードスイッチ３７ｃ、内外気切替
信号を発生する内外気切替スイッチ３７ｄ、圧縮機１の
オンオフ信号を発生するエアコンスイッチ３７ｅおよび
フルエアコンスイッチ３７ｆ等が設けられている。

【００５１】ここで、フルエアコンスイッチ３７ｆの投
入時は圧縮機１のオン信号を出すとと同時に常に車両エ
ンジン４の稼働要求信号を出して、停車時にも車両エン
ジン４の運転状態を継続させる。これに反し、エアコン
スイッチ３７ｅの投入時は圧縮機１のオン信号を出すの
みで、車両エンジン４の稼働要求信号は出さない。

【００５２】さらに、空調用電子制御装置５はエンジン
用電子制御装置３８に接続されており、エンジン用電子
制御装置３８から空調用電子制御装置５には車両エンジ
ン４の回転数信号、車速信号等が入力される。

【００５３】エンジン用電子制御装置３８は周知のごと
く車両エンジン４の運転状況等を検出するセンサ群（図
示せず）からの信号に基づいて車両エンジン４への燃料
噴射量、点火時期等を総合的に制御するものである。さ
らに、本発明の対象とするエコラン車、ハイブリッド車
においては、フルエアコンスイッチ３７ｆの非投入時に
車両エンジン４の回転数信号、車速信号、ブレーキ信号
等に基づいて停車状態を判定すると、エンジン用電子制
御装置３８は、点火装置の電源遮断、燃料噴射の停止等
により車両エンジン４を自動的に停止させる。

【００５４】また、エンジン停止後、運転者の運転操作
により車両が停車状態から発進状態に移行すると、エン
ジン用電子制御装置３８は車両の発進状態をアクセル信
号等に基づいて判定して、車両エンジン４を自動的に始
動させる。なお、空調用電子制御装置５は、車両エンジ
ン４停止後の蓄冷器吹出温度Ｔｃの上昇等に基づいてエ
ンジン再稼働要求の信号を出力する。

【００５５】空調用電子制御装置５およびエンジン用電
子制御装置２４はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周
知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成さ
れるものである。空調用電子制御装置５は、車両エンジ
ン４の停止許可、停止禁止の信号やエンジン停止後の再
稼働要求の信号を出力するエンジン制御信号出力部、電
磁クラッチ２による圧縮機断続制御部、内外気切替ドア
１４ａによる内外気吸込制御部、送風機１１の風量制御
部、エアミックスドア１９による温度制御部、吹出口２
５、２７、２９の切替による吹出モード制御部等を有し
ている。

【００５６】次に、蓄冷器４０の具体的な構成について
説明すると、蓄冷器４０は図１に示すように蒸発器９と
同一の前面面積を有する形状として、蒸発器９通過後の
冷風の全量（空調ケース１０内風量の全量）が通過する
熱交換器構成となっている。これにより、蓄冷器４０は
空調ケース１０内の空気流れ方向Ａに対して厚さ寸法の
小さい薄型構造とすることができる。

【００５７】図２は蓄冷器４０の具体的な熱交換器構成
を例示するもので、２枚の伝熱プレート４１、４２にそ
れぞれ空気（冷風）流れ方向Ａに沿って交互に凸面部４
１ａ、４２ａを形成し、この凸面部４１ａ、４２ａを互
いに相手側の伝熱プレート４１、４２の平面部に当接し
て接合（ろう付け等）する。これにより、凸面部４１
ａ、４２ａの内側に密閉空間４３を有するチューブ４５
を形成し、密閉空間４３内に蓄冷材４４を収納するよう
になっている。

【００５８】なお、図２において、紙面垂直方向は空調
ケース１０内への蓄冷器４０の配置状態における上下方
向であり、従って、伝熱プレート４１、４２の凸面部４
１ａ、４２ａおよびその内側の密閉空間４３も空調ケー
ス１０内の上下方向に延びる形状である。そのため、伝
熱プレート４１、４２の表面に発生する凝縮水は凸面部
４１ａ、４２ａに沿って重力にて下方へ落下することが
できる。

【００５９】また、図２には、チューブ４５を２組しか
図示していないが、実際には、蓄冷器４０が蒸発器９と
同一の前面面積を持っているので、チューブ４５が図２
の矢印Ｂ方向（空気流れ方向Ａと直交方向）に多数組積
層される。

【００６０】この多数組のチューブ４５の上下両端部に
チューブ相互間の当接部を設けて、チューブ４５相互間
に所定間隔の空気通路４６を保持するようになってい
る。そして、各チューブ４５の伝熱プレート４１、４２
相互間、およびチューブ４５相互間の当接部等を一体に
接合（ろう付け）することにより、蓄冷器４０全体を１
つの熱交換器構造として一体化することができる。

【００６１】なお、チューブ４５の上下両端部に、多数
の密閉空間４３を連通させるタンク部（図示せず）を一
体成形すれば、このタンク部により上記当接部を構成す
ることができる。

【００６２】伝熱プレート４１、４２は伝熱性、軽量化
等を考慮してアルミニュウムの薄板材で成形することが
好ましい。なお、アルミニュウムのろう付け温度は６０
０℃付近の高温であるので、蓄冷器４０のろう付け工程
終了後に、密閉空間４３内に蓄冷材４４を封入する。こ
の蓄冷材封入のために、密閉空間４３の一部（例えば、
上記タンク部等）に、１箇所または複数箇所の充填口を
設け、この充填口から密閉空間４３内に蓄冷材４４を充
填し、この充填作業の終了後に充填口を適宜のシール材
（例えば、Ｏリング等）を介在して蓋部材により密封す
る。

【００６３】なお、蓄冷材４４としては相変化により潜
熱を蓄えることができる物質を選定する。その際、単位
体積当たりの凝固潜熱が大きい材料ほど、蓄冷密度が大
きくなり好ましいが、蓄冷したい温度、蓄冷したい熱
量、蓄冷器４０の材質、蓄冷材コスト等を総合的に考慮
して、蓄冷材４４の具体的材質を選定する。

【００６４】本例においては、蓄冷器４０の主目的が車
両用空調装置における夏場の冷房用であって、蓄冷器４
０の吹出温度Ｔｃを１５℃程度以下の温度に抑えたいこ
と、蒸発器９のフロスト防止のために０℃より高い温度
で凝固すること、蓄冷器構成材質（アルミニュウム）に
対する腐食防止作用が得られる等の理由から、蓄冷材４
４の具体的材質として、凝固点Ｔ０＝８℃程度のパラフ
ィンを選定している。

【００６５】水の蓄冷密度を１．０とすると、パラフィ
ンの蓄冷密度は０．５程度となるが、科学的安定性や毒
性、材料コスト等の面で溶融塩や他の無機物よりパラフ
ィンの方が優れている。

【００６６】また、空気通路４６は、凸面部４１ａ、４
２ａが交互に突出することにより蛇行状の通路を形成す
る。すなわち、空気通路４６では冷風が蛇行しながら各
チューブ４５の伝熱プレート４１、４２の表面に直接接
触する。この蛇行状の形態により空気流れの直進を阻止
して空気流れを乱すことにより空気側の熱伝達率を飛躍
的に向上できるので、空気側のフィン部材を持たないフ
ィンレス構成であっても必要伝熱性能を確保できる。

【００６７】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明する。車両用空調装置においては、車両エンジ
ン４により圧縮機１を駆動することにより冷凍サイクル
Ｒが運転され、膨張弁８にて減圧された低温低圧の気液
２相冷媒が蒸発器９に流入し、ここで、送風機１１の送
風空気から吸熱して低圧冷媒が蒸発することにより送風
空気が冷却、除湿され、冷風となる。

【００６８】蒸発器９の温度は圧縮機１作動の断続制御
により目標蒸発器温度ＴＥＯに維持される。ここで、Ｔ
ＥＯは後述のように空調モードの選択に応じて決定され
るものであって、ＴＥＯを０℃より高い温度とすること
により蒸発器９のフロストを防止することができる。

【００６９】そして、蒸発器９通過後の冷風が次には蓄
冷器４０の多数組のチューブ４５相互間に形成される所
定間隔の空気通路４６を通過する。

【００７０】ここで、空気通路４６の蛇行状の形態によ
り冷風流れを乱して空気側の熱伝達率を飛躍的に向上で
きるので、空気通路４６を冷風が通過する間に伝熱プレ
ート４１、４２を介して蓄冷材（パラフィン）４４を効
果的に冷却できる。そして、蓄冷材４４が冷却されて常
温時の液相状態から固相状態に凝固し、凝固潜熱の形態
で蓄冷を行うことができる。

【００７１】このため、エコラン車のように、信号待ち
等の停車時（エンジン動力不要時）にエンジン４を自動
的に停止する車両において、停車時に冷凍サイクルＲの
圧縮機１が停止状態になっても、車室内への吹出空気温
度を蓄冷材（パラフィン）４４の蓄冷量（凝固潜熱）を
用いて、比較的低温状態に維持することができる。従っ
て、夏期冷房時における停車時に、圧縮機１の停止に伴
う車室内への吹出温度の急上昇を抑制して、冷房フィー
リングの悪化を防止できる。

【００７２】次に、第１実施形態による蓄冷挙動の特徴
を具体的に説明する。車両用空調装置においては、送風
機１１からの送風空気をまず最初に蒸発器９にて冷却、
除湿し、その後、エアミックスドア９の開度を調整して
冷風と温風を混合することにより、車室内への吹出温度
を目標温度ＴＡＯに制御している。その場合に、例え
ば、ＴＡＯ＝１２℃という比較的高い温度であっても、
蓄冷材４４の蓄冷を極力短時間で完了するためには、目
標蒸発器温度ＴＥＯをできる限り低い温度に設定する必
要がある。

【００７３】ここで、蓄冷材４４の蓄冷は図１のように
蒸発器９通過後の冷風により行うから、蓄冷材４４の冷
却能力Ｑは次の数式１により表すことができる。

【００７４】

【数１】Ｑ＝α・Ｆ・（Ｔｃ’−Ｔｅ） 但し、α：熱伝達率、Ｆ：蓄冷器４０の表面面積、Ｔ
ｃ’：蓄冷器４０の表面温度、Ｔｅ：蒸発器吹出温度 数式１において、α、Ｆは蓄冷器４０の仕様により決ま
る一定値であり、またＴｃ’も蓄冷材４４の凝固開始後
は蓄冷材４４の材質により決まる一定温度（凝固温度Ｔ
０）となる。よって、蓄冷材４４を極力短時間で蓄冷完
了するためには蒸発器吹出温度Ｔｅをできる限り低くす
るのであるが、Ｔｅ＜０℃にすると、蒸発器９のフロス
ト（凝縮水の凍結）が発生して、蒸発器９の冷却能力を
低下させるという問題を生じる。

【００７５】そこで、本発明者らは、まず、蓄冷時目標
蒸発器温度ＴＥＯＢ（すなわち、蒸発器吹出温度Ｔｅ）
を１℃に設定して、蒸発器９のフロストを防止できる範
囲内で最大蓄冷状態（最大冷却能力Ｑ）を設定する比較
例について蓄冷挙動を検討してみた。図３はこの比較例
の蓄冷挙動をまとめたものである。

【００７６】上記の最大蓄冷状態を設定すると、１℃の
低温冷風により蓄冷材４４を急速冷却できるので、図３
の太実線に示すように蓄冷材４４の温度（蓄冷器吹出温
度Ｔｃ）を冷却開始前の温度から急速に低下できる。本
例では、凝固点Ｔ０＝８℃のパラフィンを蓄冷材４４と
して用いているから、蓄冷材４４の温度が８℃に低下す
ると、蓄冷材４４の凝固が開始され、蓄冷材４４の凝固
潜熱が１℃の低温冷風により吸熱される。そして、この
凝固が継続している間は蓄冷材４４の温度が凝固点Ｔ０
の８℃に維持されるので、蓄冷器４０の吹出温度Ｔｃも
略８℃一定に維持される。

【００７７】そして、蓄冷材４４の凝固、すなわち、蓄
冷が完了した後も、蓄冷時目標蒸発器温度ＴＥＯＢ＝１
℃を継続すると、蓄冷材４４は１℃の低温冷風により引
き続き冷却されるので、蓄冷材４４も略１℃の温度まで
冷却される。

【００７８】ところで、図３の比較例では、空調に必要
な目標蒸発器温度ＴＥＯＡが１２℃である場合に、急速
蓄冷のために、蓄冷時目標蒸発器温度ＴＥＯＢ＝１℃と
いう最大蓄冷状態を設定し、この状態を蓄冷完了後も継
続している。しかし、このことは蓄冷完了後も冷凍サイ
クルの低圧圧力を蒸発器９の低温（１℃）に対応する低
い値に下げた状態を継続することになり、圧縮機動力の
無駄な消費につながる。

【００７９】そこで、上記検討結果に基づいて、第１実
施形態では、蓄冷材４４の蓄冷完了を判定し、蓄冷完了
後は目標蒸発器温度を、図４に示すように急速蓄冷のた
めの初期蓄冷目標蒸発器温度ＴＥＯＢ１より高い温度の
蓄冷維持目標蒸発器温度ＴＥＯＢ２に切り替える。ここ
で、ＴＥＯＢ２は蓄冷材４４の蓄冷（凝固）状態を維持
するために、蓄冷材４４の凝固点Ｔ０（８℃）より若干
低い温度（例えば、６℃）に設定する。

【００８０】次に、第１実施形態による具体的な蓄冷制
御を説明する。まず、図５は制御装置５のマイクロコン
ピュータにより実行される空調制御全体の概要を示すフ
ローチャートであり、図５の制御ルーチンは、車両エン
ジン４のイグニッションスイッチがオンされて制御装置
５に電源が供給された状態において、空調制御パネル３
６の操作スイッチ群３７の風量スイッチ３７ｂ（あるい
はオートスイッチ）が投入されるとスタートする。

【００８１】先ず、ステップＳ１００ではフラグ、タイ
マー等の初期化がなされ、次のステップＳ１１０で、セ
ンサ３２、３３、センサ群３５からの検出信号、操作ス
イッチ群３７の操作信号、エンジン用電子制御装置３８
からの車両運転信号等を読み込む。

【００８２】続いて、ステップＳ１２０にて、車室内へ
吹き出される空調風の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

【００８３】この目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を温度
設定スイッチ３７ａの設定温度Ｔｓｅｔに維持するため
に必要な吹出温度であり、下記数式２に基づいて算出さ
れる。

【００８４】

【数２】ＴＡＯ＝Ｋset ×Ｔset −Ｋr ×Ｔr −Ｋam×
Ｔam−Ｋs ×Ｔs ＋Ｃ 但し、Ｔｒ：センサ群３５の内気センサにより検出され
る内気温 Ｔａｍ：センサ群３５の外気センサにより検出される外
気温 Ｔｓ：センサ群３５の日射センサにより検出される日射
量 Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓ：制御ゲイン Ｃ：補正用の定数 次に、ステップＳ１３０にて空調モードが通常モードで
あるか、蓄冷モードであるか、放冷モードであるかを選
択する。ここで、通常モードと蓄冷モードはエンジン稼
働中（車両走行中）に設定するモードであって、この通
常モードと蓄冷モードの選択は具体的には上記基準目標
吹出温度ＴＡＯと空調制御パネル３６のエアコンスイッ
チ３７ｅおよびフルエアコンスイッチ３７ｆの操作状態
とに基づいて行うことができる。

【００８５】すなわち、フルエアコンスイッチ３７ｆの
投入時には前述のごとく車両エンジン４の稼働要求信号
が出されて、停車時にも車両エンジン４の稼働状態が継
続されるので、蓄冷モードが不要であり、従って、ＴＡ
Ｏの如何にかかわらず、通常モードを選択する。

【００８６】また、エアコンスイッチ３７ｅの投入時に
おいてＴＡＯが暖房域に相当する所定温度（例えば、３
５℃）以上であるときは、蓄冷モードが不要であるの
で、やはり通常モードを選択する。

【００８７】これに反し、エアコンスイッチ３７ｅの投
入時においてＴＡＯが暖房域に相当する所定温度（例え
ば、３５℃）より低いときは、冷房必要域であり、蓄冷
モードが必要となるので、蓄冷モードを選択する。

【００８８】ここで、別の選択方式として、例えば、空
調制御パネル３６の操作スイッチ群３７として蓄冷スイ
ッチを追加して、この蓄冷スイッチの投入時だけ蓄冷モ
ードを選択し、蓄冷スイッチの非投入時は常に通常モー
ドを選択するようにしてもよい。

【００８９】また、エアコンスイッチ３７ｅの投入時に
おいてエンジン４（圧縮機１）が停止したときは放冷モ
ードを選択する。

【００９０】そして、通常モードが選択されたときは、
ステップＳ１４０にて通常モード時の目標蒸発器温度Ｔ
ＥＯAを決定する。この通常モード時の目標蒸発器温度
ＴＥＯAは、空調環境条件により決定される空調に必要
な目標値であって、本例では図６に示す第１目標蒸発器
温度ＴＥＯA1と図７に示す第２目標蒸発器温度ＴＥＯA2
に基づいて決定する。第１目標蒸発器温度ＴＥＯA1はＴ
ＡＯの上昇につれて高くなるように決定する。従って、
ＴＥＯA1＝ｆ（ＴＡＯ）として表すことができる。な
お、第１目標蒸発器温度ＴＥＯA1は、本例では１２°Ｃ
が上限になっている。

【００９１】また、第２目標蒸発器温度ＴＥＯA2は、外
気温Ｔａｍに対応して決定されるものであって、ｆ（Ｔ
ａｍ）として表すことができる。このＴＥＯA2は外気温
Ｔａｍの中間温度域（例えば、１８°Ｃ〜２５°Ｃ）で
は冷房、除湿の必要性が低下するので、第２目標蒸発器
温度ＴＥＯA2を高く（例えば１２°Ｃ）して、圧縮機１
の稼働率を低減することにより、車両エンジン４の省動
力を図る。

【００９２】一方、外気温Ｔａｍが２５°Ｃを越える夏
期の高温時には冷房能力確保のため、ＴＥＯA2を外気温
度Ｔａｍの上昇に反比例して低下させる。また、外気温
Ｔａｍが１０°Ｃより低くなる低温域では、窓ガラス曇
り防止のための除湿能力確保のために、ＴＥＯA2を外気
温Ｔａｍの低下とともに低下させる。

【００９３】そして、エンジン稼働中における通常モー
ド時（蓄冷モードでないとき）では、上記第１、第２目
標蒸発器温度ＴＥＯA1、ＴＥＯA2のうち、低い温度の方
を最終的に、目標蒸発器温度ＴＥＯA として決定する。

【００９４】次に、ステップＳ１７０にて送風機１１に
より送風される空気の目標送風量ＢＬＷを上記ＴＡＯに
基づいて算出する。この目標送風量ＢＬＷの算出方法は
周知であり、上記ＴＡＯの高温側（最大暖房側）および
低温側（最大冷房側）で目標風量を大きくし、上記ＴＡ
Ｏの中間温度域で目標風量ＢＬＷを小さくする。

【００９５】次に、ステップＳ１８０にて内外気モード
を決定する。この内外気モードは例えば、上記ＴＡＯが
低温側から高温側へ上昇するにつれて、全内気モード→
内外気混入モード→全外気モードと切替設定する。但
し、蓄冷モード時において、蓄冷完了までの間は上記条
件とは関係なく、常に強制的に内気モードとすれば、冷
房負荷の低減により急速蓄冷の効果を向上できる。

【００９６】次に、ステップＳ１９０にて上記ＴＡＯに
応じて吹出モードを決定する。この吹出モードは周知の
ごとくＴＡＯが低温側から高温側へ上昇するにつれてフ
ェイスモード→バイレベルモード→フットモードと切替
設定される。

【００９７】次に、ステップＳ２００にて、エアミック
スドア１９の目標開度ＳＷを上記ＴＡＯ、蓄冷器吹出温
度Ｔｃ、及び温水温度Ｔｗに基づいて算出する。ここ
で、エアミックスドア１９の目標開度ＳＷ は、エアミ
ックスドア１９の最大冷房位置（図１の実線位置）を０
％とし、エアミックスドア１９の最大暖房位置（図１の
一点鎖線位置）を１００％とする百分率で表される。

【００９８】次に、ステップＳ２１０に進み、目標蒸発
器温度ＴＥＯA と温度センサ３２により検出される蒸発
器吹出温度Ｔｅとを比較して電磁クラッチ２への印加電
圧Ｖｃを決定し、圧縮機作動の断続（ＯＮ−ＯＦＦ）を
決定する。すなわち、蒸発器吹出温度Ｔｅが目標蒸発器
温度ＴＥＯAより低下すると、クラッチ印加電圧Ｖｃ＝
０ＶとしてクラッチＯＦＦ（圧縮機ＯＦＦ）とする。そ
して、蒸発器吹出温度ＴｅがＴＥＯA＋αより高くなる
と、クラッチ印加電圧Ｖｃ＝１２ＶとしてクラッチＯＮ
（圧縮機ＯＮ）とする。ここで、αは圧縮機断続制御の
ヒステリシス幅であり、通常１℃程度である。

【００９９】次に、ステップＳ２２０に進み、空調側条
件に基いてエンジン制御信号（前述の車両エンジン４の
停止許可、停止禁止、および車両エンジン４停止後の再
稼働要求の信号）を決定する。

【０１００】次に、ステップＳ２３０に進み、上記各ス
テップで決定された各制御信号を各制御対象部に出力す
る。すなわち、ステップＳ１７０の目標風量ＢＬＷ、ス
テップＳ１８０の内外気モード、ステップＳ１９０の吹
出モード、ステップＳ２００の目標開度ＳＷが得られる
ように、送風機１１の回転数、内外気ドア１４ａ、吹出
モードドア２６、２８、３０、エアミックスドア１９の
操作位置を制御する。

【０１０１】更に、ステップＳ２１０で決定されたクラ
ッチ印加電圧Ｖｃに基づいて圧縮機１の作動が断続制御
され、これにより、蒸発器吹出温度を通常時の目標蒸発
器温度ＴＥＯAに制御する。また、ステップＳ２２０で
決定されたエンジン制御信号をエンジン制御用制御装置
３８に出力する。

【０１０２】一方、ステップＳ１３０で蓄冷モードが選
択されたときは、蓄冷用目標蒸発器温度ＴＥＯＢを図８
のフローチャートにより決定する。ステップＳ１５１で
まず蓄冷材４４の蓄冷が完了したか判定する。この判定
は具体的には蓄冷器吹出温度Ｔｃが蓄冷材凝固温度Ｔ０
（８℃）より低下したかを判定する。本例では、Ｔｃ＜
６℃となったときを蓄冷完了とする。

【０１０３】従って、Ｔｃが６℃以上であるときは蓄冷
が完了していないとして、ステップＳ１５２に進み、初
期蓄冷ＴＥＯB１＝１℃を設定する。これに対し、Ｔｃ
＜６℃となり、蓄冷が完了するとステップＳ１５３に進
み、蓄冷維持ＴＥＯB２＝６℃を設定する。

【０１０４】以上により、 蓄冷開始当初には初期蓄冷
ＴＥＯB１＝１℃を設定することにより、蒸発器吹出温
度Ｔｅ＝１℃で圧縮機１がＯＦＦし、蓄冷器吹出温度Ｔ
ｅ＝２℃で圧縮機１がＯＮするという、圧縮機１の断続
制御が行われる。これにより、蒸発器吹出温度Ｔｅが略
１℃という低温に制御され、この略１℃の低温冷風によ
り蓄冷材４４の急速蓄冷を実現できる。具体的には、蓄
冷材４４：凝固点Ｔ０＝８℃のパラフィンを３００ｃｃ
用い、略１℃の低温冷風により蓄冷材４４を冷却した場
合に、約１分間で蓄冷材４４の蓄冷（凝固）を完了でき
る。

【０１０５】これに反し、蓄冷完了後は、初期蓄冷ＴＥ
ＯB１＝１℃から蓄冷維持ＴＥＯB２＝６℃にＴＥＯを引
き上げるから、蓄冷材４４の蓄冷状態を維持しつつ、し
かも、圧縮機１の稼働率（ＯＮ−ＯＦＦ合計時間に対す
るＯＮ時間の比率）を初期蓄冷ＴＥＯB１＝１℃のとき
に比較して格段と引き下げて、圧縮機１の駆動動力を低
減できる。具体的には、外気温Ｔａｍ：３０℃、車速：
４０ｋｍ／ｈの条件において、初期蓄冷ＴＥＯB１＝１
℃のときと蓄冷維持ＴＥＯB２＝６℃のときの圧縮機動
力比は、１．２：１であり、蓄冷完了後は圧縮機動力を
大幅に低減できる。

【０１０６】このように、本第１実施形態によると、蓄
冷材４４の急速蓄冷と、圧縮機１の駆動動力の低減とい
う背反的な課題を両立できるものであって、図９はこの
ことを概略的に示す説明図である。

【０１０７】次に、図５のステップＳ１３０で放冷モー
ドが選択されたときは、ステップＳ１６０に進み、放冷
モードにおける限界蓄冷器温度ＴＣＯを決定する。この
限界ＴＣＯは、放冷モードにおける蓄冷器温度、具体的
には蓄冷器吹出温度Ｔｃの上昇により湿度変化、温度変
化、臭い発生、窓曇り発生を乗員に感じさせない知覚限
界点の温度（上限値）であり、所定温度、例えば１２℃
に固定したり、あるいは、この限界ＴＣＯを放冷モード
における環境変化に応じて補正してもよい。

【０１０８】そして、放冷モードでは、ステップＳ２２
０において、温度センサ３３により検出される蓄冷器吹
出温度Ｔｃと上記限界ＴＣＯとを比較し、Ｔｃ＜限界Ｔ
ＣＯである間は、車両エンジン４の停止許可の信号を継
続する。これにより、エンジン４の停止状態、すなわ
ち、放冷モードが継続される。

【０１０９】放冷モードの継続によりＴｃが上昇して、
Ｔｃ≧限界ＴＣＯの関係になると、エンジン稼働要求の
信号を出力し、車両エンジン４を再起動させ、圧縮機１
の作動による蒸発器９の冷房作用を再開させる。従っ
て、放冷モードが終了する。

【０１１０】なお、第１実施形態によると、蓄冷器４０
を蒸発器９の下流で、且つ、エアミックスドア１９の上
流側に配置してあるから、エアミックスドア１９の回動
位置の如何に左右されることなく、常に、蒸発器９通過
後の冷風により蓄冷器４０を良好に冷却できる。

【０１１１】特に、蓄冷器４０を冷風により冷却する構
造にするとともに蓄冷器４０をフィンレス構造としてい
るから、蓄冷器４０を簡素な熱交換器構造とすることが
できる。また、蓄冷器４０がフィンレス構造であると、
空気側のフィンを設けない分だけ、同一体格内での蓄冷
材収容スペースを拡大でき、蓄冷能力を増加できる。

【０１１２】（第２実施形態）第２実施形態は第１実施
形態よりも一層圧縮機１の駆動動力の低減効果を向上で
きるものである。最初に、第２実施形態の着眼点を説明
する。車両の実際の走行パターンについて考えてみる
と、都市部の市街地走行では、信号待ち等の理由から１
分程度の短時間走行後に停車し、３０秒程度後に走行開
始することを頻繁に繰り返すという走行パターンが多
い。一方、郊外地域では、都市部より信号数が少ないと
はいえ、５分以上連続して走行することは稀である。

【０１１３】従って、市街地走行および郊外地走行のい
ずれにおいても、車両エンジン４の再稼働による走行開
始時には第１実施形態のように最大蓄冷状態を設定して
１℃の冷風により急速蓄冷を行い、蓄冷完了後は、蓄冷
材４４の凝固点Ｔ０より僅かに低い温度の冷風により蓄
冷状態の維持を行うという制御が好ましい。

【０１１４】ところが、高速道路では、一旦走り始める
と、１〜２時間連続して走行することもある。このよう
な連続走行時には次の停車に備えて、第１実施形態によ
る蓄冷状態の維持制御（ＴＥＯＢ２＝６℃）を長時間継
続することは圧縮機１の駆動動力の面から無駄が大き
い。

【０１１５】つまり、空調制御のために本来必要なＴＥ
ＯＡ（ステップＳ１４０で算出される値）が例えば、１
２℃であるにもかかわらず、長時間の間、ＴＥＯＢ２＝
６℃という低い目標温度で圧縮機１をＯＮ−ＯＦＦ制御
することは、ＴＥＯＡ＝１２℃に比較して圧縮機動力を
増大させてしまい、無駄が大きい。

【０１１６】上記点に着目して、第２実施形態では図１
０に示すように、ステップＳ１５１で蓄冷完了を判定す
ると、次のステップＳ１５４で蓄冷完了後の経過時間が
所定時間τに到達したかを判定する。ここで、所定時間
τは例えば、５分であり、蓄冷完了後の経過時間が所定
時間τ以内であるときは第１実施形態と同様にステップ
Ｓ１５３で蓄冷維持ＴＥＯＢ２＝６℃として、蓄冷維持
の制御を行う。

【０１１７】しかし、蓄冷完了後の経過時間が所定時間
τに到達すると、ステップＳ１５４からステップＳ１５
５に進み、通常モード時の目標蒸発器温度ＴＥＯＡを決
定する。このＴＥＯＡは前述のステップＳ１４０で算出
される値と同じであり、空調制御のために本来必要な値
である。

【０１１８】従って、第２実施形態によると、空調制御
のための目標蒸発器温度ＴＥＯＡが例えば、１２℃であ
る条件においては、蓄冷完了後に所定時間τが経過する
と、図１１に示すように目標蒸発器温度を蓄冷材４４の
凝固温度Ｔ０より更に高い温度である、ＴＥＯＡ＝１２
℃に上昇させることができる。これにより、圧縮機動力
を必要最小限のレベルまで低減することができる。

【０１１９】（第３実施形態）第１実施形態では蓄冷器
４０を図２に示すようにフィンレス構造としているが、
第２実施形態では図１２に示すように蓄冷器４０をフィ
ンアンドチューブ型の熱交換器構造としている。

【０１２０】図１２において、２枚の伝熱プレート４１
０、４２０はそれぞれ外方へ椀状に膨出する形状に成形
され、この２枚の伝熱プレート４１０、４２０を最中状
に接合することにより、チューブ４３０を形成するよう
になっている。そして、波形状に折り曲げ成形されたコ
ルゲート型フィン４４０とチューブ４３０とを、図１２
の上下方向に交互に積層配置し、チューブ４３０の伝熱
プレート４１０、４２０相互間、フィン４４０とチュー
ブ４３０との間等をアルミニュウムの一体ろう付けで接
合する。ろう付け後に、チューブ４３０の内部空間に蓄
冷材４４を充填し、密封する。

【０１２１】なお、第１実施形態および第３実施形態で
は、伝熱プレート４１、４２、４１０、４２０をそれぞ
れ別体の薄板材で成形する場合を示しているが、１枚の
薄板材を２枚の伝熱プレートに相当する大きさとし、こ
の１枚の薄板材をその中央部でＵ上に折り曲げて、第１
実施形態のチューブ４５若しくは第２実施形態のチュー
ブ４３０を形成するようにしてもよい。

【０１２２】（第４実施形態）上記第３実施形態では、
プレス成形された薄板材からなる伝熱プレート４１０、
４２０を接合することにより、チューブ４３０を構成し
ているが、第３実施形態では図１３に示すように、チュ
ーブ４３０を多穴形状の断面形状を持つ押し出し成形品
で構成し、この押し出しチューブ４３０をコルゲート型
フィン４４０に接合している。蓄冷材４４はチューブ４
３０の多穴内部に充填し、密封する。

【０１２３】（第５実施形態）前述の第１実施形態で
は、蒸発器９の下流側に蒸発器９と別体の蓄冷器４０を
配置しているが、第４実施形態では図１４のごとく蒸発
器９に蓄冷器４０を一体化している。図１４はこの蒸発
器９と蓄冷器４０の一体化の具体例を示すもので、蒸発
器９と蓄冷器４０をともにフィンレスの熱交換器構造で
一体化している。

【０１２４】図１４において、伝熱プレート４１、４２
の空気流れ方向Ａの下流側に、図２と同様の凸面部４１
ａ、４２ａを成形して蓄冷材４４を収納するための密閉
空間４３を形成する。また、伝熱プレート４１、４２の
うち、空気流れ方向Ａの上流側にも凸面部４１ｂ、４２
ｂを成形して、この凸面部４１ｂ、４２ｂの内側に蒸発
器９の冷媒が流れる冷媒通路４７を形成する。

【０１２５】これにより、空気流れ上流側の蒸発器９と
空気流れ下流側の蓄冷器４０とを一体ろう付けで簡単に
製造でき、且つ、蒸発器９と蓄冷器４０を１つの熱交換
器構造としてまとめることができるから、空調ケース１
０内への組付も容易となる。また、蓄冷材４４を冷媒通
路４７の冷媒にて冷却された冷風により冷却できると同
時に、伝熱プレート４１、４２を介した熱伝導により蓄
冷材４４を冷却できるので、蓄冷材４４の冷却効果を向
上できる。

【０１２６】（第６実施形態）上記の各実施形態では、
圧縮機１として吐出容量が一定になっている固定容量型
圧縮機を用い、その固定容量型圧縮機の作動を断続して
蒸発器９の温度を制御する場合について説明したが、第
６実施形態では圧縮機１として吐出容量を変化し得るよ
うに構成された可変容量型のものを用い、圧縮機１の容
量制御により蒸発器９の温度を制御するようにしてい
る。

【０１２７】本発明者らの実験検討によると、固定容量
型圧縮機１の作動の断続により蒸発器９の温度を制御す
る場合には次のごとき問題が生じることが判明した。す
なわち、図１５は圧縮機１の作動の断続により蒸発器９
の温度を制御する場合における蒸発器吹出温度Ｔｅと蓄
冷器吹出温度Ｔｃの挙動を示すもので、蒸発器９の温度
センサ（サーミスタ）自体に温度検出の応答遅れがある
ことに加えて、固定容量型圧縮機１の作動の断続により
圧縮機吐出能力が１００％と０％を繰り返すので、蒸発
器９の吹出温度Ｔｅが蓄冷時の目標温度（図示の例では
６℃）に対して大幅にオーバシュートする。

【０１２８】その結果、蒸発器９の吹出温度Ｔｅが蓄冷
材の融点（図示の例では８℃）より上昇し、これに伴っ
て、蓄冷器吹出温度Ｔｃが蓄冷材の融点（図示の例では
８℃）より上昇してしまう期間ｔ１が発生し、折角凝固
した蓄冷材が再溶融するという不具合が生じる。

【０１２９】そこで、蓄冷時の目標温度を上記６℃から
図１６に示すように４℃程度まで引き下げることが考え
られるが、このように蒸発器９の目標温度を引き下げる
と、当然のことながら圧縮機１の作動断続の稼働率が上
昇して圧縮機動力が増加する。この圧縮機動力の増加
は、実験によると、蓄冷時の目標温度を６℃から４℃へ
引き下げることによって３５％増にも達することが分か
った。

【０１３０】ところで、エコラン車はそもそも、車両エ
ンジン４をアイドル時に停止させて車両エンジン４の燃
費向上を図ろうとするものであり、このエコラン車にお
いて、蓄冷のために圧縮機動力を増加させ車両エンジン
４の燃費を悪化させることは本来の趣旨に反することで
あり、好ましくない。

【０１３１】なお、蒸発器９の目標温度を４℃程度まで
引き下げても、蒸発器９への風量が大きくて冷房負荷が
大きいとき等には圧縮機１の停止に伴って蓄冷器吹出温
度Ｔｃが蓄冷材の融点より上昇してしまうこともある。

【０１３２】そこで、圧縮機１として可変容量型のもの
を用いて、圧縮機１の吐出容量制御により蒸発器９の温
度を制御するようにし、この温度制御による蒸発器吹出
温度Ｔｅと蓄冷器吹出温度Ｔｃの挙動について実験検討
したところ、図１７に示す結果が得られた。すなわち、
可変容量型圧縮機１ではその吐出容量（吐出冷媒流量）
をきめ細かく連続的に制御できるので、実際の蒸発器吹
出温度Ｔｅが目標温度（図１７の例では６℃）近傍の温
度に到達した後には実際の蒸発器吹出温度Ｔｅがオーバ
シュートすることなく、目標温度に維持されることが分
かった。

【０１３３】そこで、第６実施形態では可変容量型圧縮
機１を用い、その吐出容量制御により蒸発器９の温度を
制御するようにしている。

【０１３４】図１８は第６実施形態の全体システム図で
あり、図１との相違点は可変容量型圧縮機１を用いて、
この可変容量型圧縮機１の電磁式容量制御機構１ａを空
調用電子制御装置５の出力により制御して、圧縮機１の
吐出容量を制御する点である。

【０１３５】なお、可変容量型圧縮機１は具体的には、
周知の斜板式圧縮機で構成することができ、具体的には
斜板が配置されている斜板室の圧力（制御圧力）を電磁
式容量制御機構１ａにより変化させ、これにより、斜板
の傾斜角度を変化させて、ピストンの作動ストロークを
変化させ、圧縮機１の吐出容量を変化させることができ
る。

【０１３６】一方、電磁式容量制御機構１ａは、圧縮機
１の吐出圧と吸入圧を利用して制御圧力を変化させるも
のであり、制御電流Ｉｎにより電磁力が調整される電磁
機構、およびこの電磁機構の電磁力と吸入圧との釣り合
いによって変位する弁体を有し、この弁体により圧縮機
１の吐出圧を斜板室内に導く通路の圧損を調整して、制
御圧力を変化させるようになっている。

【０１３７】これによると、電磁式容量制御機構１ａの
制御電流Ｉｎにより吸入圧の目標圧力を設定し、実際の
吸入圧がこの目標圧力となるように圧縮機１の吐出容量
が制御される。なお、吸入圧は蒸発器９の冷媒蒸発圧力
とほぼ同じであるから、吸入圧の制御により蒸発器９の
温度（冷媒蒸発温度）を制御できる。

【０１３８】次に、第６実施形態による蒸発器９の温度
制御の具体例を説明すると、第６実施形態の空調制御
は、図５のステップＳ２１０を除いて基本的には図５と
同じでよい。第６実施形態では、図５のステップＳ２１
０において、圧縮機１の断続（ＯＮ−ＯＦＦ）を決定す
る代わりに、可変容量型圧縮機１の電磁式容量制御機構
１ａの制御電流Ｉｎを決定する。

【０１３９】この制御電流Ｉｎは、蒸発器吹出温度セン
サ３２により検出される実際の蒸発器吹出温度Ｔｅが目
標蒸発器吹出温度ＴＥＯとなるように決定される。な
お、目標蒸発器吹出温度ＴＥＯは、通常モード時であれ
ば、ステップＳ１４０のＴＥＯＡであり、蓄冷モード時
であれば、ステップＳ１５０のＴＥＯＢ（すなわち、Ｔ
ＥＯＢ１またはＴＥＯＢ２）である。

【０１４０】この制御電流値Ｉｎは具体的には次のよう
に比例積分制御（ＰＩ制御）によるフィードバック制御
の手法にて算出する。先ず、下記の数式３に基づいて、
実際の蒸発器吹出温度Ｔｅと目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ
との偏差Ｅｎを算出する。

【０１４１】

【数３】Ｅｎ＝Ｔｅ−ＴＥＯ 次に、上記偏差Ｅｎに基づいて制御電流Ｉｎを下記の数
式４に基づいて算出する。

【０１４２】

【数４】Ｉｎ＝Ｉｎ−１−Ｋｐ｛（Ｅｎ−Ｅｎ−１）＋
θ／Ｔｉ・Ｅｎ｝ 但し、Ｋｐ ：比例定数 θ ：サンプリング・タイム Ｔｉ ：積分時間 なお、Ｉｎ−１は前回算出した制御電流で、Ｅｎ−１は
前回算出した偏差である。

【０１４３】可変容量型圧縮機１の電磁式容量制御機構
１ａでは、上記のようにして算出された制御電流値Ｉｎ
に応じて吸入圧の目標圧力が決まり、吸入圧がこの目標
圧力となるように圧縮機１の容量が可変制御される。こ
の結果、実際の蒸発器吹出温度Ｔｅが目標蒸発器吹出温
度ＴＥＯ（具体的には、ＴＥＯＡまたはＴＥＯＢ１また
はＴＥＯＢ２）に維持される。

【０１４４】ここで、本実施形態では、圧縮機１の吐出
容量を斜板の傾斜角度の調整により連続的にきめ細かく
制御できるとともに、実際の蒸発器吹出温度Ｔｅの偏差
Ｅｎを比例積分制御によりフィードバックして制御電流
値Ｉｎを算出しているから、前述の図１７に示すよう
に、実際の蒸発器吹出温度Ｔｅをオーバシュートさせる
ことなく目標温度（目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ）付近に
良好に維持できる。従って、一旦凝固した蓄冷材が再溶
融することがない。

【０１４５】なお、図１７において、蓄冷材の蓄冷が完
了すると、顕熱変化で蓄冷材温度（蓄冷器吹出温度Ｔ
ｃ）が更に低下し、そして、蓄冷材温度は以後放冷する
までは、蒸発器吹出温度Ｔｅより若干高い一定温度に保
たれる。

【０１４６】第６実施形態では、吸入圧が目標圧力とな
るように圧縮機１の容量を可変制御しているが、吐出容
量制御の他の方式として、電磁式容量制御機構１ａの制
御電流Ｉｎにより圧縮機１の吐出流量の目標流量を設定
し、実際の吐出流量がこの目標流量となるように圧縮機
１の吐出容量を制御するものも知られている。このよう
に圧縮機１の吐出容量により圧縮機１の吐出流量を制御
する方式を第６実施形態で採用しても良い。

【０１４７】また、上記した斜板式の可変容量型圧縮機
１では、斜板の傾斜角度を変化させて、その吐出容量を
１００％の状態から０％付近まで制御できるので、電磁
クラッチ２を廃止することも可能である。

【０１４８】また、圧縮機１を電動モータにより駆動さ
れる電動圧縮機として構成し、この電動圧縮機１のモー
タ回転数を制御することにより圧縮機１の吐出流量を制
御し、それにより、蒸発器９の温度を制御するようにし
てもよい。

【０１４９】（他の実施形態） 前述の第１実施形態では、蒸発器９の下流側で、且
つ、エアミックスドア１９の上流側に蓄冷器４０を配置
しているが、車両用空調装置では、ヒータコア２０の温
水流量（または温水温度）を調整する温水弁を温水回路
に備え、この温水弁の開度調整によりヒータコア２０の
温水流量（または温水温度）を調整してヒータコア２０
の加熱能力を調整し、これにより、車室内への吹出空気
温度を調整するタイプのものも知られている。このタイ
プの車両用空調装置では、上記温水弁により、車室内へ
の吹出空気温度を調整する温度調整手段の役割を果すこ
とができるので、エアミックスドア１９が不要となる。

【０１５０】従って、上記タイプの車両用空調装置では
蒸発器９の下流側で、且つ、ヒータコア２０の上流側に
蓄冷器４０を配置すればよい。

【０１５１】前述の第１実施形態では、蓄冷器４０の
前面面積を蒸発器９と同一にして、蒸発器９通過後の冷
風の全量が蓄冷器４０を通過するようにしているが、蓄
冷器４０の前面面積を蒸発器９より小さくして、蓄冷器
４０のバイパス通路を形成して、蒸発器９通過後の冷風
の一部が蓄冷器４０をバイパスするようにしてもよい。

【０１５２】前述の第１実施形態では蒸発器９の前面
面積を空調ケース１０内の通路断面積と同一にして、送
風機１１の送風空気の全量が蒸発器９を通過するように
しているが、蒸発器９と蓄冷器４０の前面面積を同一に
するとともに、空調ケース１０内に蒸発器９と蓄冷器４
０の両方をバイパスするバイパス通路を形成し、このバ
イパス通路の開度を冷房負荷等の条件に応じてバイパス
ドアにより調整するようにしてもよい。

【０１５３】蓄冷材４４の凝固点Ｔ０として上述の各
実施形態では８℃の場合を説明したが、蒸発器のフロス
ト防止および蓄冷材４４の放冷による冷房効果の確保の
観点から蓄冷材４４の凝固点Ｔ０を８℃の前後にずらし
てもよいことはもちろんである。

【０１５４】上述の各実施形態では蒸発器９と蓄冷器
４０を上下方向に延びるように配置（垂直配置）してい
るが、蒸発器９と蓄冷器４０を斜め配置、水平配置等の
種々な配置形態を採用できる。

【０１５５】上記の各実施形態では、蒸発器９の温度
を検出する温度検出手段として、蒸発器吹出空気温度Ｔ
ｅを検出する温度センサ３２を用いているが、蒸発器９
の冷媒通路壁面温度やフィン表面温度を検出する温度セ
ンサを用いてもよい。

【０１５６】また、蓄冷器４０の温度を検出する温度検
出手段として、蓄冷器４０の吹出空気温度Ｔｃを検出す
る温度センサ３３を用いているが、蓄冷器４０の壁面温
度やフィン表面温度を検出する温度センサを用いてもよ
い。

【０１５７】上記の各実施形態では、蓄冷材４４の蓄
冷完了後に、目標蒸発器温度を蓄冷材４４の凝固点Ｔ０
より僅かに低い蓄冷維持目標温度ＴＥＯＢ２に切り替え
て、蓄冷材４４の蓄冷状態を維持しているが、例えば、
蓄冷器４０にバイパス通路を設け、蓄冷材４４の蓄冷完
了後はドア手段によりバイパス通路を開いて、蓄冷器４
０の通風路を閉じることにより、蓄冷完了後に、蒸発器
吹出空気が蓄冷器４０を通過しないようにすることがで
きる。これにより、蓄冷完了後に、目標蒸発器温度を直
ちに空調に必要なＴＥＯＡ（例えば、１２℃）に切り替
えても、蓄冷材４４の蓄冷状態を維持することが可能と
なり、圧縮機動力の低減効果を更に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の全体システム図であ
る。

【図２】第１実施形態における蓄冷器を例示する断面図
である。

【図３】第１実施形態の比較例の蓄冷制御の挙動説明図
である。

【図４】第１実施形態の蓄冷制御の挙動説明図である。

【図５】第１実施形態による空調制御を示すフローチャ
ートである。

【図６】第１実施形態における目標蒸発器温度を例示す
る特性図である。

【図７】第１実施形態における目標蒸発器温度を例示す
る特性図である。

【図８】第１実施形態による蓄冷モード時の制御を示す
フローチャートである。

【図９】第１実施形態の蓄冷制御の特徴の説明図であ
る。

【図１０】第２実施形態による蓄冷モード時の制御を示
すフローチャートである。

【図１１】第２実施形態の蓄冷制御の挙動説明図であ
る。

【図１２】第３実施形態における蓄冷器を例示する断面
図である。

【図１３】第４実施形態における蓄冷器を例示する断面
図である。

【図１４】第５実施形態による蓄冷器と蒸発器との一体
化構造を例示する断面図である。

【図１５】第６実施形態の比較例の蓄冷制御の挙動説明
図である。

【図１６】第６実施形態の比較例の蓄冷制御の挙動説明
図である。

【図１７】第６実施形態の蓄冷制御の挙動説明図であ
る。

【図１８】第６実施形態の全体システム図である。

【符号の説明】

９…蒸発器（冷房用熱交換器）、１９…エアミックスド
ア、２０…ヒータコア（暖房用熱交換器）、３２、３３
…温度センサ、４０…蓄冷器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２４Ｆ 11/02 １０２ Ｆ２４Ｆ 11/02 １０２Ｂ １０２Ｅ (72)発明者 坂 鉱一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3L054 BG05 BH01 3L060 AA05 CC04 DD05 EE02 EE41

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内へ送風される空気を冷却する冷房
   用熱交換器（９）と、 前記冷房用熱交換器（９）の空気流れ下流側に配置さ
   れ、前記冷房用熱交換器（９）を通過した冷風により冷
   却される蓄冷器（４０）と、 前記冷房用熱交換器（９）の温度を目標温度となるよう
   に制御する制御手段（Ｓ２１０）とを備え、 前記蓄冷器（４０）への蓄冷を行う蓄冷モードの開始時
   には、前記目標温度を初期蓄冷目標温度（ＴＥＯＢ１）
   に設定して前記蓄冷器（４０）を冷却し、 前記蓄冷器（４０）の蓄冷完了を判定すると、前記目標
   温度を前記初期蓄冷目標温度より高い温度（ＴＥＯＢ
   ２）に切り替えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記蓄冷器（４０）は相変化する蓄冷材
   （４４）を有し、 前記初期蓄冷目標温度（ＴＥＯＢ１）を前記蓄冷材（４
   ４）の凝固温度（Ｔ０）より低い温度に設定することを
   特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記蓄冷材（４４）の凝固温度をＴ０と
   し、前記初期蓄冷目標温度をＴＥＯＢ１とし、前記蓄冷
   器（４０）の蓄冷完了後における前記目標温度をＴＥＯ
   Ｂ２としたとき、 Ｔ０＞ＴＥＯＢ２＞ＴＥＯＢ１＞０℃の関係に設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 【請求項４】 前記蓄冷器（４０）の蓄冷完了後、所定
   時間（τ）経過すると、前記蓄冷完了後における目標温
   度（ＴＥＯＢ２）を空調環境条件により決定される目標
   温度（ＴＥＯＡ）に切り替えることを特徴とする請求項
   ３に記載の車両用空調装置。
5. 【請求項５】 前記蓄冷器（４０）の温度を検出する温
   度検出手段（３３）を有し、前記蓄冷器（４０）の温度
   が前記蓄冷材（４４）の凝固温度（Ｔ０）より低下する
   と前記蓄冷器（４０）の蓄冷完了を判定することを特徴
   とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の車両用
   空調装置。
6. 【請求項６】 前記冷房用熱交換器（９）と前記蓄冷器
   （４０）とを一体に形成したことを特徴とする請求項１
   ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
7. 【請求項７】 前記冷房用熱交換器（９）は、車両エン
   ジン（４）により駆動される圧縮機（１）を有する冷凍
   サイクル（Ｒ）の蒸発器（９）であり、 前記蒸発器（９）の温度を検出する温度検出手段（３
   ２）を有し、 前記制御手段（Ｓ２１０）は、前記蒸発器（９）の温度
   に基づいて前記圧縮機（１）の作動を制御することを特
   徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両
   用空調装置。
8. 【請求項８】 前記圧縮機（１）は吐出容量が一定にな
   っている固定容量型圧縮機であり、前記固定容量型圧縮
   機（１）の作動を断続制御することにより前記蒸発器
   （９）の温度を制御することを特徴とする請求項７に記
   載の車両用空調装置。
9. 【請求項９】 前記圧縮機（１）は吐出容量を変化し得
   るように構成された可変容量型圧縮機であり、前記可変
   容量型圧縮機（１）の吐出容量を変化させることにより
   前記蒸発器（９）の温度を制御することを特徴とする請
   求項７に記載の車両用空調装置。
10. 【請求項１０】 前記車両エンジン（４）の動力不要時
    には前記車両エンジン（４）を停止する車両に搭載され
    ることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに
    記載の車両用空調装置。
11. 【請求項１１】 前記冷房用熱交換器（９）は、電動モ
    ータにより駆動される電動圧縮機（１）を有する冷凍サ
    イクル（Ｒ）の蒸発器（９）であり、 前記蒸発器（９）の温度を検出する温度検出手段（３
    ２）を有し、 前記制御手段（Ｓ２１０）は、前記蒸発器（９）の温度
    に基づいて前記電動圧縮機（１）の回転数を制御するこ
    とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載
    の車両用空調装置。
12. 【請求項１２】 冷凍サイクル（Ｒ）に冷媒を循環する
    圧縮機（１）と、 前記圧縮機（１）の吸入側に設けられ、車室内へ送風さ
    れる空気を冷却する蒸発器（９）と、 前記蒸発器（９）の空気流れ下流側に配置され、前記蒸
    発器（９）を通過した冷風により冷却される蓄冷器（４
    ０）とを備え、 前記圧縮機（１）を外部から吐出能力制御可能な構成と
    し、前記圧縮機（１）の吐出能力を変化させることによ
    り前記蒸発器（９）の温度を前記蓄冷器（４０）に蓄冷
    するための目標温度となるように制御することを特徴と
    する車両用空調装置。