JP2008155854A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペース占有を最小限に抑え、簡単な構造により低コスト化を達成しながら、空調作動時にフィルター機能を発揮すると共に、熱交換器による熱交換の停止後、潜熱を有効に利用して所定時間だけ車室内の暖房補完と冷房補完を行うことができる車両用空気調和装置を提供すること。
【解決手段】空調ケース２内に上流の送風機３側から下流の吹き出し口１４，１５，１６，１７側に向かって順に、エバポレータ５、エアミックスドア６、ヒータコア７、を配置し、温風通路８と冷風バイパス通路９とエアミックスチャンバー１０が形成された空調ユニット１Ａにおいて、エバポレータ５とヒータコア７の下流側通路内に、風の流れに直交する配置により蓄熱フィルター１８を設定し、蓄熱フィルター１８は、少なくとも温熱側と冷熱側の異なる相変化温度を持ち、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調ケース内に上流の送風機側から下流の吹き出し口側に向かって順に、冷房用熱交換器、エアミックスドア、暖房用熱交換器、を配置した車両用空気調和装置に関する。

従来、蒸発器への蓄冷機能の付加と蒸発器の小型化との両立を図ることを目的とし、エバポレータ（冷房用熱交換器）の冷媒通路の外側に蓄冷材の収容スペースを２重管構造のチューブにより構成し、エバポレータに冷媒が供給されなくなったとき、蓄冷材が熱を奪うように設定した車両用空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

従来、エンジン冷却水が暖房及び蓄熱をするのに十分な熱量を持ってから蓄熱することを目的とし、空調ケースの内部に配置されるヒータコアと水冷エンジンの冷却水路を結ぶエンジン冷却水回路の途中位置に蓄熱材を設定した蓄熱装置を設け、かつ、蓄熱装置をバイパスするバイパス冷却水路を設けた車両用空気調和装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２０５７７７号公報 特開平１０−８６６４５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されている従来の車両用空気調和装置にあっては、エバポレータの冷媒通路の外側に蓄冷材の収容スペースを２重管構造のチューブにより構成するものであるため、既存のエバポレータに代え、新たに設計変更したエバポレータを用意する必要があるし、構造的にも複雑となり、コストが高くなるという、という問題があった。

また、上記特許文献２に記載されている従来の車両用空気調和装置にあっては、エンジン冷却水回路（温水回路）とは別に、蓄熱回路と蓄熱装置を設け、エンジン停止時にポンプ及び電磁弁を使って蓄熱装置の温水をヒータコアに送り放熱させるものであるため、構造が複雑で、占有スペースも大きく必要であり、コストが高くなると共に、配管経路により蓄えた潜熱の一部を損失してしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、スペース占有を最小限に抑え、簡単な構造により低コスト化を達成しながら、空調作動時にフィルター機能を発揮すると共に、熱交換器による熱交換の停止後、潜熱を有効に利用して所定時間だけ車室内の暖房補完と冷房補完を行うことができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、空調ケース内に上流の送風機側から下流の吹き出し口側に向かって順に、冷房用熱交換器、エアミックスドア、暖房用熱交換器、を配置し、前記冷房用熱交換器と前記暖房用熱交換器を通過する温風通路と、前記冷房用熱交換器を通過し前記暖房用熱交換器をバイパスする冷風バイパス通路と、温風と冷風とが合流するエアミックスチャンバーと、が形成された車両用空気調和装置において、
前記冷房用熱交換器と前記暖房用熱交換器の下流側通路内に、風の流れに直交する配置により蓄熱フィルターを設定し、
前記蓄熱フィルターは、少なくとも温熱側と冷熱側の異なる相変化温度を持ち、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有することを特徴とする。

よって、本発明の車両用空気調和装置にあっては、冷房用熱交換器と暖房用熱交換器の下流側通路内に、風の流れに直交する配置により固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱（「温熱の蓄熱」と「冷熱の蓄熱」）を行う潜熱蓄熱材を含有する蓄熱フィルターが設定される。
すなわち、蓄熱フィルターは、従来技術のように、エバポレータに蓄冷材の収容スペースを構成するものでもないし、また、蓄熱回路と蓄熱装置を設けるものでもない。したがって、例えば、既存の空調ケース内に既存の熱交換器を用いたままで、蓄熱フィルターを設定できるというように、スペース占有が最小限に抑えられるし、簡単な構造により低コスト化も達成される。
また、蓄熱フィルターは、風の流れに直交する配置とされているため、暖房用空調作動時や冷房用空調作動時にフィルター機能が発揮される。
そして、暖房用熱交換器による熱交換時、蓄熱フィルターに含有する潜熱蓄熱材が、固相から液相への相変化を伴って吸収した熱エネルギー（潜熱）を、アイドルストップ等による熱交換停止後、液相から固相への相変化を伴って放出することで蓄熱フィルターを通過する風に熱を与え、所定時間だけ車室内の暖房を補完する。
加えて、冷房用熱交換器による熱交換時、蓄熱フィルターに含有する潜熱蓄熱材が、液相から固相への相変化を伴って放出した熱エネルギー（潜熱）を、アイドルストップ等による熱交換停止後、固相から液相への相変化を伴って吸収することで蓄熱フィルターを通過する風から熱を奪い、所定時間だけ車室内の冷房を補完する。
この結果、スペース占有を最小限に抑え、簡単な構造により低コスト化を達成しながら、空調作動時にフィルター機能を発揮すると共に、熱交換器による熱交換の停止後、潜熱を有効に利用して所定時間だけ車室内の暖房補完と冷房補完を行うことができる。

以下、本発明の車両用空気調和装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例６に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の前後席の温度調整を行う空調ユニット１Ａ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図、図２は実施例１の空調ユニット１Ａに設定された一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hを示す図で、(a)は一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hの斜視図を示し、(b)は一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hの断面図を示す。

実施例１における空調ユニット１Ａは、図１に示すように、空調ケース２と、送風機３と、クリーンフィルタ４と、エバポレータ５（冷却用熱交換器）と、エアミックスドア６と、ヒータコア７（暖房用熱交換器）と、温風通路８と、冷風バイパス通路９と、エアミックスチャンバー１０と、ベントドア１１と、デフドア１２と、フットドア１３と、ベント吹き出し口１４と、デフ吹き出し口１５と、フット吹き出し口１６と、リアフット吹き出し口１７と、を備えている。

実施例１における空調ユニット１Ａは、空調ケース２内に上流の送風機３側から下流の吹き出し口１４，１５，１６，１７側に向かって順に、エバポレータ５、エアミックスドア６、ヒータコア７を配置している。

前記エバポレータ５は、送風機３及びクリーンフィルタ４を介して通過する内気または外気を冷却する熱交換器であり、冷媒入口５ａと冷媒出口５ｂを有する。

前記エアミックスドア６は、前記エバポレータ５の後流位置に配置され、エバポレータ５を経過した冷風と、ヒータコア７を経過した温風と、の混合割合をドア開度により制御する。このエアミックスドア６としては、冷風バイパス通路９を塞ぐフルホット位置（図１の実線に示す位置）からヒータコア７の上流側を塞ぐフルクール位置（図１の仮想線に示す位置）までのストローク域でスライド移動可能なスライド式ドアを採用している。

前記ヒータコア７は、前記エバポレータ５及び前記エアミックスドア６の下流位置に配置され、通過する風を暖める熱交換器であり、エンジン冷却水入口７ａとエンジン冷却水出口７ｂを有する。

前記空調ケース２内には、図１に示すように、エバポレータ５とヒータコア７を通過する温風通路８と、エバポレータ５を通過しヒータコア７をバイパスする冷風バイパス通路９と、温風通路８からの温風と冷風バイパス通路９からの冷風が合流するエアミックスチャンバー１０と、が形成される。

前記エアミックスチャンバー１０の下流側には、ベント吹き出し口１４の位置に配置され、ベントモード等で開くベントドア１１と、デフ吹き出し口１５の位置に配置され、デフモード等で開くデフドア１２と、車幅方向に延びるフット吹き出し口１６，１６の上流位置に配置され、フットモード等で開くフットドア１３と、が配置される。
なお、フット吹き出し口１６，１６は、前席左右の運転者と助手席乗員の足元に向かって一対配置され、該フット吹き出し口１６，１６と並列中央位置には、後席への図外のリアフットダクトが連結されるリアフット吹き出し口１７が配置される。

前記エバポレータ５と前記ヒータコア７の下流側通路内に、風の流れに直交する配置により蓄熱フィルターを設定している。実施例１では、前記蓄熱フィルターとして、図２に示すように、冷熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有させた冷熱用蓄熱フィルター部１８ａと、温熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有させた温熱用蓄熱フィルター部１８ｂと、に領域分けした一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hを採用している。

前記一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hは、図１に示すように、前記エアミックスドア６と前記ヒータコア７の熱交換面の直後の位置であって、風の流れに直交する配置により設定している。そして、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａをエアミックスドア６に対向する位置に配置し、温熱用蓄熱フィルター部１８ｂをヒータコア７の熱交換面に対向する位置に配置している。

前記冷熱用蓄熱フィルター部１８ａ及び前記温熱用蓄熱フィルター部１８ｂの構成は、図２(b)に示すように、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセル181を潜熱蓄熱材とし、メッシュ状の不織布をつづら折りにすることで断面形状を三角波形としてフィルター基材182としている。そして、このフィルター基材182にパラフィン封入カプセル181を織り込んで捕捉することにより蓄熱カプセル入りフィルターとしている。なお、冷熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材をパラフィン封入カプセル181Cといい、温熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材をパラフィン封入カプセル181Hという。
ここで、潜熱蓄熱材として、パラフィン系素材を用いた理由は、融解点（融解温度）や凝固点（凝固温度）による相変化温度を設定するに際し、炭素鎖数に対応し広範な温度域（−５０℃〜８０℃）をカバーすることができるし、蓄熱量（溶融潜熱）も１３０〜２５０kJ/kg程度であり、他の素材に比べて高いことによる。

前記冷熱用蓄熱フィルター部１８ａには、液相から固相への相変化を伴って放出した熱エネルギー（潜熱）を、エバポレータ５へ冷媒（熱交換媒体）の供給が停止された後、固相から液相への相変化を伴って吸収する「冷熱の蓄熱」を行うパラフィン封入カプセル181Cを含有させている。ここで、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａにおけるパラフィン封入カプセル181Cの固相→液相の相変化温度は、２℃〜７℃に設定している。その理由は、例えば、実施例１のように、冷媒をエバポレータ５に循環させる空調ユニットの場合、夏季等で涼しいと感じられる吹き出し温度は１０℃程度であるため、吹き出し温度１０℃程度を得るのに必要な相変化温度は、４℃〜５℃程度となる。したがって、４℃〜５℃に前後温度を含めた２℃〜７℃の温度になることによる。

前記温熱用蓄熱フィルター部１８ｂには、固相から液相への相変化を伴って吸収した熱エネルギー（潜熱）を、ヒータコア７へエンジン冷却水（熱交換媒体）の供給が停止された後、液相から固相への相変化を伴って放出する「温熱の蓄熱」を行うパラフィン封入カプセル181Hを含有させている。ここで、温熱用蓄熱フィルター部１８ｂにおけるパラフィン封入カプセル181Hの液相→固相の相変化温度は、５０℃〜７０℃に設定している。その理由は、例えば、実施例１のように、エンジン冷却水をヒータコア７に循環させる空調ユニットの場合、エンジン冷却水温は冬季等では８０℃に満たないケースもあり、かつ、暖かいと感じられる吹き出し温度は３０℃であるため、吹き出し温度３０℃以上を得るのに必要な相変化温度は、５０℃〜６０℃程度となる。したがって、５０℃〜６０℃程度以上の５０℃〜７０℃になることによる。

次に、作用を説明する。
実施例１の空調ユニット１Ａでは、図１に示すように、エアミックスドア６とヒータコア７の熱交換面の直後の位置であって、風の流れに直交する配置により一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hを設定している。そして、一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hのうち、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａをエアミックスドア６に対向する位置に配置し、温熱用蓄熱フィルター部１８ｂをヒータコア７の熱交換面に対向する位置に配置している。以下、実施例１の空調ユニット１Ａにおける、［低コスト化作用］と［フィルター作用］と［車室内暖房の補完作用］と［車室内冷房の補完作用］について説明する。

［低コスト化作用］
例えば、特開平１０−８６６４５号公報に記載されている従来の車両用空気調和装置は、ヒータコアに流通させる熱交換媒体を潜熱により加熱させるという点に着目し、エンジン冷却水回路（温水回路）とは別に、蓄熱回路と蓄熱装置を設け、寒冷地での発進時やエンジン停止時、ポンプ及び電磁弁を使って蓄熱装置の温水をヒータコアに送り放熱させるものである。このため、エンジン冷却水回路に蓄熱回路と蓄熱装置を追加設定する必要があり、構造が複雑になると共に、占有スペースも大きく必要であり、コストが高くなる。また、配管経路により蓄熱装置にて蓄えた潜熱の一部を損失してしまう。

これに対し、実施例１の空調ユニット１Ａでは、ヒータコア７の直後位置から吹き出し口に至る空調ケース２内の送風を潜熱により加熱・冷却させるという点に着目し、ヒータコア７の後流側通路内に、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａと温熱用蓄熱フィルター部１８ｂとに領域分けした一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hを設定する構成を採用した。このように、潜熱による加熱・冷却対象を、熱交換媒体ではなく、ケース内を流れる送風そのものとしたため、従来技術のように、蓄熱回路と蓄熱装置を設ける必要がない。

したがって、図１に示すように、既存の空調ケース２内に既存のエバポレータ５やヒータコア７を用いたままで、一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hを設定できるというように、スペース占有が最小限に抑えられるし、簡単な構造により低コスト化も達成される。

［フィルター作用］
実施例１の空調ユニット１Ａでは、一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hを、風の流れに直交し、エアミックスドア６とヒータコア７の熱交換面の直後の位置に配置している。
このため、エバポレータ５を経過した冷風やヒータコア７を経過した温風の中に、塵埃等を含む場合、フィルター基材182に捕捉されるというように、暖房用空調作動時や冷房用空調作動時にフィルター機能が発揮される。
特に、実施例１の空調ユニット１Ａのように、エバポレータ５の上流位置にクリーンフィルタ４を設定した構成の場合、エバポレータ５とエアミックスドア６とヒータコア７を間に挟んだダブルフィルター構造となり、各吹き出し口１４，１５，１６，１７から清浄な温調空気を吹き出すことができる。

［車室内暖房の補完作用］
例えば、蓄熱フィルターが設定されていない空調ユニットを想定した場合、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップ時、循環ポンプの停止により、エンジン冷却水のヒータコア内流通も停止する。したがって、ヒータコア内のエンジン冷却水に蓄えられているだけの熱エネルギー（顕熱）がエンジン停止時の残留熱エネルギーであるが、エバポレータを経過した冷風によりヒータコアの残留熱が奪われることで、エンジン停止時から短時間のうちに顕熱分の熱エネルギーは消費され、吹き出し温度がエンジン停止直後から急激に低下する。ちなみに、蓄熱フィルター無しの場合、図３の点線特性に示すように、エンジン停止直後から吹き出し温度が急激に低下し、約３０秒程度で７０℃あった吹き出し温度が３０℃まで低下してしまう。

これに対し、実施例１の空調ユニット１Ａの場合、一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hの温熱用蓄熱フィルター部１８ｂがヒータコア７の直後位置に設定される。このため、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップ時、循環ポンプの停止により、ヒータコア７内のエンジン冷却水に蓄えられているだけの熱エネルギー（顕熱）については、エンジン停止直後から短時間にて消費する。しかし、ヒータコア７へエンジン冷却水が供給されているとき、温熱用蓄熱フィルター部１８ｂに含有するパラフィン封入カプセル181H内のパラフィンが固相から液相への相変化を伴って熱エネルギー（潜熱）を吸収する。そして、ヒータコア７へエンジン冷却水の供給が停止された後、パラフィン封入カプセル181H内のパラフィンが液相から固相への相変化を伴って潜熱を放出することで、温熱用蓄熱フィルター部１８ｂを通過する風に熱を与える。このため、エンジン冷却水の供給停止後、所定時間だけ車室内の暖房を補完することができる。例えば、図１に示すように、エアミックスドア６をフルホット位置とし、フットドア１３を開としている場合には、前席左右と後席の乗員の足元位置に温風を送り続けることができることになる。

ここで、「顕熱」とは、通常の固体や液体が相変化なしに蓄えた熱エネルギーのことであり、一方、「潜熱」とは、水が氷になるような液体・固体間の相変化に伴い放出あるいは吸収される熱エネルギーのことをいう。そして、一般に、潜熱を用いることで、顕熱の場合よりも桁違いに大きい熱量を蓄えることができる。例えば、水の場合、１℃の変化の顕熱は、４．１８J/gであるのに対し、０℃の水が凍って０℃の氷になるときの潜熱は、３３４J/gに達する。

したがって、温熱用蓄熱フィルター部１８ｂを設定した実施例１の場合、図３の実線特性に示すように、エンジン停止直後から相変化温度までは吹き出し温度が低下するが、相変化温度に達した後は、パラフィン封入カプセル181Hに蓄えられた潜熱により吹き出し温度の低下が抑えられる。ちなみに、温熱用蓄熱フィルター部１８ｂを設定した場合、図３の実線特性と点線特性との間のハッチング領域が潜熱効果をあらわし、エンジン停止時に７０℃あった吹き出し温度が３０℃まで低下するのに２分程度要することになる。これを言い換えると、エンジン停止後、２分間だけは、車室内暖房の補完を行うことができる。

［車室内冷房の補完作用］
実施例１の空調ユニット１Ａの場合、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａがエアミックスドア６の直後位置に設定されている。このため、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップ時、コンプレッサの停止により、エバポレータ５内の冷媒に蓄えられているだけの熱エネルギー（顕熱）については、エンジン停止直後から短時間にて消費する。しかし、エバポレータ５へ冷媒が供給され、開いたエアミックスドア６を介して冷風が冷風バイパス通路９に送られているとき、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａに含有するパラフィン封入カプセル181C内のパラフィンが液相から固相への相変化を伴って熱エネルギー（潜熱）を放出する。そして、エバポレータ５へ冷媒の供給が停止された後、パラフィン封入カプセル181C内のパラフィンが固相から液相への相変化を伴って潜熱を吸収することで、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａを通過する風から熱を奪う。このため、冷媒の供給停止後、所定時間だけ車室内の冷房を補完することができる。例えば、ベントドア１１を開としている場合には、前席左右の乗員の上半身位置に冷風を送り続けることができることになる。

したがって、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａを設定した実施例１の場合、エンジン停止直後から相変化温度になるまでは吹き出し温度が上昇するが、相変化温度に達した後は、パラフィン封入カプセル181Cに蓄えられた潜熱により吹き出し温度の上昇が抑えられ、エンジン停止後、所定時間だけ、車室内冷房の補完を行うことができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の空調ユニット１Ａにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 空調ケース２内に上流の送風機３側から下流の吹き出し口１４，１５，１６，１７側に向かって順に、エバポレータ５、エアミックスドア６、ヒータコア７、を配置し、前記エバポレータ５と前記ヒータコア７を通過する温風通路８と、前記エバポレータ５を通過し前記ヒータコア７をバイパスする冷風バイパス通路９と、温風と冷風とが合流するエアミックスチャンバー１０と、が形成された空調ユニット１Ａにおいて、前記エバポレータ５と前記ヒータコア７の下流側通路内に、風の流れに直交する配置により蓄熱フィルターを設定し、前記蓄熱フィルターは、少なくとも温熱側と冷熱側の異なる相変化温度を持ち、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有するため、スペース占有を最小限に抑え、簡単な構造により低コスト化を達成しながら、空調作動時にフィルター機能を発揮すると共に、熱交換器による熱交換の停止後、潜熱を有効に利用して所定時間だけ車室内の暖房補完と冷房補完を行うことができる。

(2) 前記蓄熱フィルターは、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセル181を潜熱蓄熱材としたため、マイクロカプセル化によりパラフィンの持つ揮発性を抑えることができると共に、相変化温度を炭素数に対応する広範な温度域から高い自由度により設定することができる。

(3) 前記蓄熱フィルターは、フィルター基材182として断面波形の不織布を用い、該フィルター基材182にパラフィン封入カプセル181を捕捉して構成したため、断面波形としたことにより蓄熱フィルターでの集熱面積および放熱面積を広く確保することができると共に、不織布を採用したことによりパラフィン封入カプセル181の高い捕捉効果と、送風に含まれる塵埃を除去する高いフィルター効果を発揮することができる。

(4) 前記蓄熱フィルターは、冷熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181Cを含有させた冷熱用蓄熱フィルター部１８ａと、温熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181Hを含有させた温熱用蓄熱フィルター部１８ｂと、に領域分けした一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hであるため、温風通路と冷風通路が領域分けされる通路へ蓄熱フィルターを設定する場合、１部品構成としながら、通路の領域分けに対応する適切な領域に冷熱用蓄熱フィルター部１８ａと温熱用蓄熱フィルター部１８ｂを設定することができる。

(5) 前記一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hは、前記エアミックスドア６と前記ヒータコア７の熱交換面の直後の位置であって、風の流れに直交する配置により設定していて、冷熱用蓄熱フィルター部１８ａをエアミックスドア６に対向する位置に配置し、温熱用蓄熱フィルター部１８ｂをヒータコア７の熱交換面に対向する位置に配置したため、相変化を伴う熱エネルギーの吸収と放出が、熱応答が高い熱交換器に近い位置にて行われ、有効な冷房補完と有効な暖房補完を両立させることができる。

実施例２は、蓄熱フィルターとして、冷熱用蓄熱フィルターと温熱用蓄熱フィルターに分離した分離型冷暖蓄熱フィルターを用いた例である。

まず、構成を説明する。
図４は実施例２の前後席の温度調整を行う空調ユニット１Ｂ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。

実施例２の空調ユニット１Ｂは、図４に示すように、空調ケース２と、送風機３と、クリーンフィルタ４と、エバポレータ５と、エアミックスドア６と、ヒータコア７と、温風通路８と、冷風バイパス通路９と、エアミックスチャンバー１０と、ベントドア１１と、デフドア１２と、フットドア１３と、ベント吹き出し口１４と、デフ吹き出し口１５と、フット吹き出し口１６と、リアフット吹き出し口１７と、を備えている。

実施例２の蓄熱フィルターは、冷熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181Cを含有させた冷熱用蓄熱フィルター１８Ｃと、温熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181Hを含有させた温熱用蓄熱フィルター１８Ｈと、に分離した分離型冷暖蓄熱フィルターを採用している。

前記分離型冷暖蓄熱フィルターは、図４に示すように、前記エバポレータ５の熱交換面の直後の位置に冷熱用蓄熱フィルター１８Ｃを配置設定し、前記ヒータコア７の熱交換面の直後の位置に温熱用蓄熱フィルター１８Ｈを配置設定している。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付し、説明を省略する。

次に、実施例２の空調ユニット１Ｂにおける車室内冷房の補完作用を説明する。
実施例２の空調ユニット１Ｂの場合、冷熱用蓄熱フィルター１８Ｃがエバポレータ５の直後位置に設定されている。このため、冷房作動時、エバポレータ５を経過した冷風により冷熱用蓄熱フィルター１８Ｃに含有するパラフィン封入カプセル181C内のパラフィンが液相から固相への相変化を伴って熱エネルギー（潜熱）を放出する。そして、例えば、エンジンを一時的に停止させるアイドルストップ時、コンプレッサの停止によりエバポレータ５への冷媒供給が停止された後、パラフィン封入カプセル181C内のパラフィンが固相から液相への相変化を伴って潜熱を吸収することで、冷熱用蓄熱フィルター１８Ｃを通過する風から熱を奪う。このため、冷媒の供給停止後、所定時間だけ車室内の冷房を補完することができる。例えば、図４に示すように、ベントドア１１を開としている場合には、エバポレータ５への冷媒供給停止後、しばらくの間は前席左右の乗員の上半身位置に冷風を送り続けることができることになる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の空調ユニット１Ｂにあっては、実施例１の(1)〜(3)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(6) 前記蓄熱フィルターは、冷熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181Cを含有させた冷熱用蓄熱フィルター１８Ｃと、温熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181Hを含有させた温熱用蓄熱フィルター１８Ｈと、に分離した分離型冷暖蓄熱フィルターであるため、両フィルター１８Ｃ，１８Ｈの位置設定に際し、互いに拘束されることなく、冷房補完に最適な位置と暖房補完に最適な位置にそれぞれ冷熱用蓄熱フィルター１８Ｃと温熱用蓄熱フィルター１８Ｈを設定することができる。

(7) 前記分離型冷暖蓄熱フィルターは、前記エバポレータ５の熱交換面の直後の位置に冷熱用蓄熱フィルター１８Ｃを配置設定し、前記ヒータコア７の熱交換面の直後の位置に温熱用蓄熱フィルター１８Ｈを配置設定したため、相変化を伴う熱エネルギーの吸収と放出が、熱応答が最も高い熱交換器の直後の位置にて行われ、適切な冷房補完と適切な暖房補完を両立させることができる。

実施例３は、蓄熱フィルターとして、フィルター基材に冷熱用の潜熱蓄熱材と温熱用の潜熱蓄熱材を混合して含有させた混合型冷暖蓄熱フィルターを用いた例である。

まず、構成を説明する。
図５は実施例３の前後席の温度調整を行う空調ユニット１Ｃ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。

実施例３の空調ユニット１Ｃは、図５に示すように、空調ケース２と、送風機３と、クリーンフィルタ４と、エバポレータ５と、エアミックスドア６と、ヒータコア７と、温風通路８と、冷風バイパス通路９と、エアミックスチャンバー１０と、ベントドア１１と、デフドア１２と、フットドア１３と、ベント吹き出し口１４と、デフ吹き出し口１５と、フット吹き出し口１６と、リアフット吹き出し口１７と、を備えている。

実施例３の蓄熱フィルターは、フィルター基材182に、相変化温度が低く冷熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181C（潜熱蓄熱材）と、相変化温度が高く温熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181H（潜熱蓄熱材）と、を混合して含有させた混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを採用している。

前記混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHは、図５に示すように、前記エアミックスチャンバー１０の位置に、風の流れに直交する配置により設定している。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

次に、作用を説明すると、暖房作動の途中でヒータコア７での熱交換が停止すると、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHのパラフィン封入カプセル181Hが蓄えていた温熱を放出する。よって、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを風が通過する際、例えば、フット吹き出し口１６，１６に導かれる風に熱が与えられ、車室内暖房が補完される。

冷房作動の途中でエバポレータ５での熱交換が停止すると、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHのパラフィン封入カプセル181Cが蓄えていた冷熱により周りから熱を奪う。よって、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを風が通過する際、例えば、ベント吹き出し口１４に導かれる風から熱が奪われ、車室内冷房が補完される。なお、他の作用は実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３の空調ユニット１Ｃにあっては、実施例１の(1)〜(3)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(8) 前記蓄熱フィルターは、フィルター基材182に、相変化温度が低く冷熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181Cと、相変化温度が高く温熱の蓄熱を行うパラフィン封入カプセル181Hと、を混合して含有させた混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHであるため、状況に応じて温風通路になったり冷風通路になったりする通路へ混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを設定するだけで、冷暖切り換えに対応して冷房補完と暖房補完を行うことができる。

(9) 前記混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHは、前記エアミックスチャンバー１０の位置に、風の流れに直交する配置により設定したため、１つの混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを設定するだけで、全てのドアモードに対応して有効に冷房補完と暖房補完を行うことができる。

実施例４は、実施例３で用いた混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを、エアミックスチャンバーとフット吹き出し口に跨る位置に設定した例である。

まず、構成を説明する。
図６は実施例４の前後席の温度調整を行う空調ユニット１Ｄ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。

実施例４の空調ユニット１Ｄは、図６に示すように、空調ケース２と、送風機３と、クリーンフィルタ４と、エバポレータ５と、エアミックスドア６と、ヒータコア７と、温風通路８と、冷風バイパス通路９と、エアミックスチャンバー１０と、ベントドア１１と、デフドア１２と、フットドア１３と、ベント吹き出し口１４と、デフ吹き出し口１５と、フット吹き出し口１６と、リアフット吹き出し口１７と、を備えている。

前記混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHは、図６に示すように、前記エアミックスチャンバー１０とフット吹き出し口１６の直前とに跨る位置に、風の流れに直交する配置により設定している。なお、図６に符号を付した他の構成は、実施例１の図１と同様であるので、説明を省略する。

次に、作用を説明すると、暖房作動の途中でヒータコア７での熱交換が停止すると、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHのパラフィン封入カプセル181Hが蓄えていた温熱を放出する。よって、例えば、図６に示すように、フットドア１３を開いたフットモードの選択時、エアミックスチャンバー１０の位置にある混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを風が通過する際と、フット吹き出し口１６の直前位置にある混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを風が通過する際の２回にわたって風に熱が与えられ、フット吹き出し口１６，１６に導かれる車室内暖房が補完される。なお、他の作用は、実施例１，３と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例４の空調ユニット１Ｄにあっては、実施例１の(1)〜(3)の効果、実施例３の(8)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(10) 前記混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHは、前記エアミックスチャンバー１０とフット吹き出し口１６の直前とに跨る位置に、風の流れに直交する配置により設定したため、１つの混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを設定するだけで、全てのドアモードに対応して有効に冷房補完と暖房補完を行うことができると共に、フットモードの選択による暖房作動の途中でヒータコア７での熱交換が停止した場合、乗員の足元に向けて効果的に温風を補完することができる。

実施例５は、実施例３で用いた混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを、ベント吹き出し口の位置に設定した例である。

まず、構成を説明する。
図７は実施例５の前後席の温度調整を行う空調ユニット１Ｅ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。

実施例５の空調ユニット１Ｅは、図７に示すように、空調ケース２と、送風機３と、クリーンフィルタ４と、エバポレータ５と、エアミックスドア６と、ヒータコア７と、温風通路８と、冷風バイパス通路９と、エアミックスチャンバー１０と、ベントドア１１と、デフドア１２と、フットドア１３と、ベント吹き出し口１４と、デフ吹き出し口１５と、フット吹き出し口１６と、リアフット吹き出し口１７と、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHと、デフダクト１９と、ベントダクト２０と、ベントグリル２１と、を備えている。

前記混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHは、図７に示すように、ベント吹き出し口１４の位置に、風の流れに直交する配置により設定している。なお、図７に符号を付した他の構成は、実施例１の図１と同様であるので、説明を省略する。

次に、作用を説明すると、ベントモードを選択しての暖房作動の途中でヒータコア７での熱交換が停止すると、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHのパラフィン封入カプセル181Hが蓄えていた温熱を放出する。よって、ベント吹き出し口１４を風が通過する際、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHにより風に熱が与えられ、ベントモード選択時の車室内暖房が補完される。

ベントモードを選択しての冷房作動の途中でエバポレータ５での熱交換が停止すると、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHのパラフィン封入カプセル181Cが蓄えていた冷熱により周りから熱を奪う。よって、ベント吹き出し口１４を風が通過する際、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHにより風から熱が奪われ、ベントモード選択時の車室内冷房が補完される。なお、他の作用は実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例５の空調ユニット１Ｅにあっては、実施例１の(1)〜(3)の効果、実施例３の(8)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(11) 前記混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHは、ベント吹き出し口１４の位置に、風の流れに直交する配置により設定したため、ベントモードの選択時に有効に冷房補完と暖房補完を行うことができる。

実施例６は、実施例３で用いた混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを、デフ吹き出し口とベント吹き出し口の位置にそれぞれ設定した例である。

まず、構成を説明する。
図８は実施例６の前後席の温度調整を行う空調ユニット１Ｆ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。

実施例６の空調ユニット１Ｆは、図８に示すように、空調ケース２と、送風機３と、クリーンフィルタ４と、エバポレータ５と、エアミックスドア６と、ヒータコア７と、温風通路８と、冷風バイパス通路９と、エアミックスチャンバー１０と、ベントドア１１と、デフドア１２と、フットドア１３と、ベント吹き出し口１４と、デフ吹き出し口１５と、フット吹き出し口１６と、リアフット吹き出し口１７と、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHと、デフダクト１９と、ベントダクト２０と、ベントグリル２１と、を備えている。

前記混合型冷暖蓄熱フィルター１８CH，１８CH'は、図８に示すように、ベント吹き出し口１４とデフ吹き出し口１５の位置に、それぞれ風の流れに直交する配置により設定している。なお、図８に符号を付した他の構成は、実施例１の図１と同様であるので、説明を省略する。

次に、作用を説明すると、デフモードを選択しての暖房作動の途中でヒータコア７での熱交換が停止すると、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CH'のパラフィン封入カプセル181Hが蓄えていた温熱を放出する。よって、デフ吹き出し口１５を風が通過する際、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CH'により風に熱が与えられ、デフモード選択時の車室内暖房が補完される。

デフモードを選択しての冷房作動の途中でエバポレータ５での熱交換が停止すると、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CH'のパラフィン封入カプセル181Cが蓄えていた冷熱により周りから熱を奪う。よって、デフ吹き出し口１５を風が通過する際、混合型冷暖蓄熱フィルター１８CH'により風から熱が奪われ、デフモード選択時の車室内冷房が補完される。なお、他の作用は実施例１，５と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例６の空調ユニット１Ｆにあっては、実施例１の(1)〜(3)の効果、実施例３の(8)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(12) 前記混合型冷暖蓄熱フィルター１８CH，１８CH'は、ベント吹き出し口１４とデフ吹き出し口１５の位置に、それぞれ風の流れに直交する配置により設定したため、ベントモードの選択時とデフモードの選択時において、それぞれ有効に冷房補完と暖房補完を行うことができる。

以上、本発明の車両用空気調和装置を実施例１〜実施例６に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hの例を示し、実施例２では分離型冷暖蓄熱フィルター１８Ｃ，１８Ｈの例を示し、実施例３〜実施例６では混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHの例を示した。しかしながら、実施例１において一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hに代え混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを用いても良い。実施例２において分離型冷暖蓄熱フィルター１８Ｃ，１８Ｈに代え混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHを用いても良い。実施例４において混合型冷暖蓄熱フィルター１８CHに代え一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hを用いても良い。実施例６において混合型冷暖蓄熱フィルター１８CH，１８CH'に代え分離型冷暖蓄熱フィルター１８Ｃ，１８Ｈを用いても良い。要するに、エバポレータとヒータコアの下流側通路内に、風の流れに直交する配置により蓄熱フィルターを設定し、蓄熱フィルターは、少なくとも温熱側と冷熱側の異なる相変化温度を持ち、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有するものであれば本発明に含まれる。

実施例１〜６では、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材として、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセルを用いる例を示したが、潜熱蓄熱材としては、パラフィン系素材に限られるものではなく、例えば、ポリエチレングリコール（温熱蓄熱向き）、無機塩・水和物／水溶液（温熱蓄熱、冷熱蓄熱）、水和物スラリー（冷熱蓄熱限定）等をカプセル化やパッケージ化したものであれば使用可能である。

実施例１〜６では、前後席の温度調整を行う空調ユニットへの適用例を示したが、前席のみに温度調整を行う空調ユニットや前席側と後席側を独立に温度調整を行う空調ユニットへも適用することができる。

実施例１の前後席に温度調整を行う空調ユニット１Ａ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。 実施例１の空調ユニット１Ａに設定された一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hを示す図で、(a)は一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hの斜視図を示し、(b)は一体型冷暖蓄熱フィルター１８C/Hの断面図を示す。 実施例１の空調ユニット１Ａにおける蓄熱フィルター無しでのエンジン停止後の吹き出し温度特性と蓄熱フィルター付きでのエンジン停止後の吹き出し温度特性の比較を示す図である。 実施例２の前後席に温度調整を行う空調ユニット１Ｂ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。 実施例３の前後席に温度調整を行う空調ユニット１Ｃ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。 実施例４の前後席に温度調整を行う空調ユニット１Ｄ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。 実施例５の前後席に温度調整を行う空調ユニット１Ｅ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。 実施例６の前後席に温度調整を行う空調ユニット１Ｆ（車両用空気調和装置の一例）を示す縦断面図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 空調ユニット
２ 空調ケース
３ 送風機
４ クリーンフィルタ
５ エバポレータ（冷却用熱交換器）
６ エアミックスドア
７ ヒータコア（暖房用熱交換器）
８ 温風通路
９ 冷風バイパス通路
１０ エアミックスチャンバー
１１ ベントドア
１２ デフドア
１３ フットドア
１４ ベント吹き出し口
１５ デフ吹き出し口
１６ フット吹き出し口
１７ リアフット吹き出し口
１８C/H 一体型冷暖蓄熱フィルター（蓄熱フィルター）
１８Ｃ 冷熱用蓄熱フィルター（蓄熱フィルター）
１８Ｈ 温熱用蓄熱フィルター（蓄熱フィルター）
１８CH 混合型冷暖蓄熱フィルター（蓄熱フィルター）
181 パラフィン封入カプセル（潜熱蓄熱材）
182 フィルター基材
１９ デフダクト
２０ ベントダクト
２１ ベントグリル

Claims (12)

1. 空調ケース内に上流の送風機側から下流の吹き出し口側に向かって順に、冷房用熱交換器、エアミックスドア、暖房用熱交換器、を配置し、前記冷房用熱交換器と前記暖房用熱交換器を通過する温風通路と、前記冷房用熱交換器を通過し前記暖房用熱交換器をバイパスする冷風バイパス通路と、温風と冷風とが合流するエアミックスチャンバーと、が形成された車両用空気調和装置において、
   前記冷房用熱交換器と前記暖房用熱交換器の下流側通路内に、風の流れに直交する配置により蓄熱フィルターを設定し、
   前記蓄熱フィルターは、少なくとも温熱側と冷熱側の異なる相変化温度を持ち、固相・液相の相変化を伴って放出あるいは吸収される潜熱により蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 請求項１に記載された車両用空気調和装置において、
   前記蓄熱フィルターは、球状皮膜の内部にパラフィン系素材を封入してマイクロカプセル化したパラフィン封入カプセルを潜熱蓄熱材としたことを特徴とする車両用空気調和装置。
3. 請求項１または請求項２に記載された車両用空気調和装置において、
   前記蓄熱フィルターは、フィルター基材として断面波形の不織布を用い、該フィルター基材にパラフィン封入カプセルを捕捉して構成したことを特徴とする車両用空気調和装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載された車両用空気調和装置において、
   前記蓄熱フィルターは、冷熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有させた冷熱用蓄熱フィルター部と、温熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有させた温熱用蓄熱フィルター部と、に領域分けした一体型冷暖蓄熱フィルターであることを特徴とする車両用空気調和装置。
5. 請求項４に記載された車両用空気調和装置において、
   前記一体型冷暖蓄熱フィルターは、前記エアミックスドアと前記暖房用熱交換器の熱交換面の直後の位置であって、風の流れに直交する配置により設定していて、冷熱用蓄熱フィルター部をエアミックスドアに対向する位置に配置し、温熱用蓄熱フィルター部を暖房用熱交換器の熱交換面に対向する位置に配置したことを特徴とする車両用空気調和装置。
6. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載された車両用空気調和装置において、
   前記蓄熱フィルターは、冷熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有させた冷熱用蓄熱フィルターと、温熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材を含有させた温熱用蓄熱フィルターと、に分離した分離型冷暖蓄熱フィルターであることを特徴とする車両用空気調和装置。
7. 請求項６に記載された車両用空気調和装置において、
   前記分離型冷暖蓄熱フィルターは、前記冷房用熱交換器の熱交換面の直後の位置に冷熱用蓄熱フィルターを配置設定し、前記暖房用熱交換器の熱交換面の直後の位置に温熱用蓄熱フィルターを配置設定したことを特徴とする車両用空気調和装置。
8. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載された車両用空気調和装置において、
   前記蓄熱フィルターは、フィルター基材に、相変化温度が低く冷熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材と、相変化温度が高く温熱の蓄熱を行う潜熱蓄熱材と、を混合して含有させた混合型冷暖蓄熱フィルターであることを特徴とする車両用空気調和装置。
9. 請求項８に記載された車両用空気調和装置において、
   前記混合型冷暖蓄熱フィルターは、前記エアミックスチャンバーの位置に、風の流れに直交する配置により設定したことを特徴とする車両用空気調和装置。
10. 請求項８に記載された車両用空気調和装置において、
    前記混合型冷暖蓄熱フィルターは、前記エアミックスチャンバーとフット吹き出し口の直前とに跨る位置に、風の流れに直交する配置により設定したことを特徴とする車両用空気調和装置。
11. 請求項８に記載された車両用空気調和装置において、
    前記混合型冷暖蓄熱フィルターは、ベント吹き出し口の位置に、風の流れに直交する配置により設定したことを特徴とする車両用空気調和装置。
12. 請求項８に記載された車両用空気調和装置において、
    前記混合型冷暖蓄熱フィルターは、ベント吹き出し口とデフ吹き出し口の位置に、それぞれ風の流れに直交する配置により設定したことを特徴とする車両用空気調和装置。

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