JP2010018220A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器表面の凝縮水に起因する問題の発生を防止できる車両用空調装置、とくに、エンジンを自動的に停止する車両に適用して好適な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】圧縮機、蒸発器を有する冷凍回路の蒸発器を、車室内へと通じる空気通路内に配置した車両用空調装置において、空気通路内に、蒸発器をバイパスする蒸発器バイパス通路を形成するとともに、空気通路内の空気流を蒸発器バイパス通路を通過する空気流と蒸発器を通過する空気流とに切り換え可能な空気流切り換え手段を設け、該空気流切り換え手段を、蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換えられているときには蒸発器を通過する空気流のための通路を完全に閉塞可能に構成したことを特徴とする車両用空調装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、とくに、停車時にエンジンを自動的に停止する車両に好適な車両用空調装置に関する。

近年、環境保護や地球温暖化防止を目的にして、信号待ち時等の停車時（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（アイドルストップ車、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。

従来の一般的な車両用空調装置は、例えば図３に示すように構成されている。図３において、１０１は冷媒が循環される冷凍回路を示しており、冷凍回路１０１には、冷媒を圧縮する圧縮機１０２、圧縮された冷媒を凝縮させる冷却ファン１０３を備えた凝縮器１０４、凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁１０５、膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器１０６が設けられている。圧縮機１０２は例えば車両のエンジン１０７によって駆動される。蒸発器１０６は、車室内へと通じる空気通路１０８内に配置されている。図示例では、蒸発器１０６の下流側にヒータコア１０９が配置され、ヒータコア１０９はエンジン１０７の冷却水を利用して加熱されるようになっている。内外気切り換えダンパ１１０を備えた空気取り入れ口１１１から、ブロワ１１２により取り入れられた空気は、蒸発器１０６に向けて空気通路１０８内を送られ、蒸発器１０６通過後に、必要に応じてエアミックスダンパ１１３により、ヒータコア１０９通過空気とヒータコア１０９バイパス空気とが適切な割合で混合されて温度調節され、車室内へと通じる複数の吹き出し口１１４のいずれかを通して車室内へと送られる。

上記のように、車両用空調装置においては、通常、冷凍サイクル１０１の圧縮機１０２を車両エンジン１０７により駆動しているので、上記の停車時にエンジン１０７を自動的に停止する車両等においては、信号待ち時等で停車して、エンジン１０７が停止される毎に、圧縮機１０２も停止して蒸発器１０６の温度が上昇し、車室内への吹出空気温度が上昇する。この時、蒸発器１０６表面の凝縮水が乾ききるのに伴い凝縮水に溶解していた臭い成分が蒸発器１０６から離脱して送風空気とともに車室内へ吹き出され、乗員が臭いを感じるのと同時に、冷媒蒸発器１０６の表面に凝縮していた水分が再蒸発して車室内へ送られることから、車室内の湿度が急激に上昇し乗員に不快感を与えることがある。

なお、本発明に関連する技術として、蒸発器の下側に、蒸発器をバイパスして空気を流すバイパス通路を形成し、蒸発器位置での凝縮水を蓄冷材として利用するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１、２）。しかし、この公知の技術では、バイパス通路は凝縮水に意図的に触れる位置に、とくに蒸発器の下側に形成されており、以下に説明する凝縮水を車室内に持ち込まないという本発明の狙いとは基本的に異なる技術思想に基づくものである。
特開２００１−７１７３４号公報 特開２０００−２１９０２８号公報

そこで本発明の課題は、前述した問題点に着目し、蒸発器表面の凝縮水に起因する車室内への臭い成分の持ち込みや、水分持ち込みによる車室内湿度の急激な上昇を防止できる車両用空調装置、とくに、エンジンを自動的に停止する車両に適用して好適な車両用空調装置を提供することにある。

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、冷媒の圧縮機、蒸発器を有する冷凍回路の蒸発器を、車室内へと通じる空気通路内に配置した車両用空調装置において、前記空気通路内に、前記蒸発器をバイパスする蒸発器バイパス通路を形成するとともに、前記空気通路内の空気流を前記蒸発器バイパス通路を通過する空気流と前記蒸発器を通過する空気流とに切り換え可能な空気流切り換え手段を設け、該空気流切り換え手段を、前記蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換えられているときには前記蒸発器を通過する空気流のための通路を完全に閉塞可能に構成したことを特徴とするものからなる。

この本発明に係る車両用空調装置においては、蒸発器をバイパスする蒸発器バイパス通路が形成され、蒸発器バイパス通路を通過する空気流と蒸発器を通過する空気流とに切り換え可能な空気流切り換え手段が設けられるとともに、該空気流切り換え手段が、蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換えられているときには、該空気流切り換え手段は、蒸発器を通過する空気流のための通路を完全に閉塞するので、このモード時には、空気は蒸発器を一切通過しないことになる。したがって、蒸発器の表面に存在していた凝縮水の水分が車室内に持ち込まれることはなく、車室内湿度の急激な上昇が確実に防止される。また、蒸発器表面の凝縮水が強制的に乾ききることもないので、凝縮水が乾ききることに伴って凝縮水に溶解していた臭い成分が蒸発器から離脱して送風空気とともに車室内へ吹き出されることも、確実に防止される。

このような本発明に係る車両用空調装置における機能は、とくに圧縮機がエンジンによって駆動され、停車時等にエンジンを自動的に停止するようにした車両の空調装置に好適なものである。この場合にはとくに、上記空気流切り換え手段が、圧縮機の駆動が停止されたときに蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換えられるように構成されていればよい。すなわち、前述したように、とくにこのような車両では、信号待ち時等で停車して、エンジンが停止される毎に、圧縮機も停止して蒸発器の温度が上昇し、車室内への吹出空気温度が上昇し、その時、蒸発器表面の凝縮水が乾ききるのに伴い凝縮水に溶解していた臭い成分が蒸発器から離脱して送風空気とともに車室内へ吹き出され、乗員が臭いを感じるのとともに、蒸発器表面に凝縮していた水分が再蒸発して車室内へ送られるため、車室内の湿度が急激に上昇し乗員に不快感を与えることがあるが、上記本発明における機能により、臭い成分の持ち込みと車室内湿度の急激な上昇が、ともに解消されることになる。

ただし、本発明に係る車両用空調装置の構成は、このようなアイドルストップ車等の省燃費車両のみならず、例えば、圧縮機のクラッチの断続により冷房能力を調整する通常の車両用空調装置にも適用できる。このような通常の車両用空調装置においても、必要に応じて、上記空気流切り換え手段を蒸発器バイパス通路側に切り換え、蒸発器を通過する空気流のための通路を完全に閉塞することで、車室内への臭い成分の持ち込みと車室内湿度の急激な上昇を抑えることが可能であることから、クラッチオフ時間を従来制御以上に長くし、その際に上記通路閉塞、蒸発器バイパス通路開の状態に制御することで、例えば圧縮機駆動に要する動力を削減し、省燃費化を図ることが可能になる。

上記圧縮機がクラッチレスの圧縮機からなる場合にも、本発明は適用可能である。クラッチレス圧縮機の場合には、基本的に圧縮機はエンジン稼働中には常時回転駆動されることになり、圧縮機の吐出容量が可変調整されることになる。したがって、圧縮機の吐出容量が最小容量、つまり零に近い容量の場合には、蒸発器には冷媒が流れないか、流れてもごく僅かな量となり、前述の蒸発器表面の凝縮水に起因する問題が発生しやすくなる。しかし、この場合にあっても、上記空気流切り換え手段が、蒸発器に冷媒が流れないときに上記蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換え可能に構成されていることで、このような問題の発生を防止できるようになる。

本発明における蒸発器バイパス通路は、基本的に、蒸発器による凝縮水の不存在箇所に形成されていることが好ましい。すなわち、上記の如く、本発明の狙いは、蒸発器表面の凝縮水に起因する問題の発生を防止することにあり、それを蒸発器バイパス通路側のみに空気を流すことによって達成しようとするものであるから、蒸発器による凝縮水の不存在箇所に形成することにより、本発明の狙いが確実に達成されることになる。このような凝縮水の不存在箇所への形成形態として、代表的には、上記蒸発器バイパス通路が、上記空気通路内において蒸発器の上方に形成されている形態を挙げることができる。ただし、蒸発器の下方以外の場所であれば、例えば蒸発器の側方においても、基本的に、蒸発器による凝縮水の不存在箇所であれば、本発明における蒸発器バイパス通路を形成可能である。蒸発器の下方は、凝縮水が流下し、かつ集水しやすいので、このような場所に本発明の蒸発器バイパス通路を形成しても、目標とする機能は得られない。

また、本発明に係る車両用空調装置においては、上記空気通路の蒸発器の上流側に、取り入れ空気を外気と車室内空気とに切り換え可能な内外気切り換えダンパが設けられている場合、該内外気切り換えダンパの作動が、外気温度に応じて、上記本発明における空気流切り換え手段の作動に連動される形態を採用することができる。とくに、上記空気流切り換え手段が上記蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換えられるとき、外気温度が車室内空気温度よりも高いときには、上記内外気切り換えダンパの作動が、車室内空気を取り入れるように上記空気流切り換え手段の作動に連動されることが好ましい。このように構成すれば、より低温の車室内空気を取り入れることで、蒸発器バイパス通路を通過する空気のみが車室内に送られ、蒸発器を空気が通過しない場合にあっても、車室内の温度上昇を遅らせることが可能になり、車室内温度上昇による乗員への不快感付与を回避することが可能になる。

このように、本発明に係る車両用空調装置によれば、蒸発器表面の凝縮水に起因する臭い成分の車室内への持ち込みや凝縮水水分持ち込みによる車室内湿度の急激な上昇を適切に防止することができ、このような問題の発生のおそれがある停車時等にエンジンを自動的に停止するようにした車両にとくに好適な車両用空調装置を提供できる。

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の全体構成例を概略機器配置的に示しており、図２は、その要部を、より具体的な空調ユニット構成例として示したものである。図１において、車両用空調装置１は、冷媒が循環される冷凍回路２を有しており、冷凍回路２には、冷媒を圧縮する圧縮機３、圧縮された冷媒を凝縮させる冷却ファン４を備えた凝縮器５、凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁６、膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器７が設けられている。圧縮機３は車両のエンジン８によって駆動されるようになっており、本実施態様においては、エンジン８は、停車時等に自動的に停止するようになっており、エンジン８の停止に伴って圧縮機３の駆動も停止されるようになっている。

蒸発器７は、空気ダクト９によって形成され車室内へと通じる空気通路１０内に配置されている。図示例では、蒸発器７の下流側にヒータコア１１が配置され、ヒータコア１１は、循環配管１２を通してエンジン冷却水を循環させることにより加熱されるようになっている。ヒータコア１１の上流側には、エアミックスダンパ１３が設けられており、ヒータコア１１を通過する空気の量とバイパスする空気の量の割合を調節可能となっている。そして、蒸発器７を通過して送られてきた空気またはバイパスして送られてきた空気と、ヒータコア１１通過空気または／およびヒータコア１１バイパス空気とが、この部位で適切に混合されて温度調節された空気とすることができるようになっている。

空気ダクト９の最上流側には、空気通路１０内に空気を取り入れるための空気取り入れ口１４が形成されており、この空気取り入れ口１４には、取り入れ空気を外気と車室内空気（内気）とに切り換える（あるいは、両取り入れ空気量の割合を調節する）内外気切り換えダンパ１５が設けられている。空気取り入れ口１４から、ブロワ１６により取り入れられた空気は、蒸発器７側に向けて空気通路１０内を送られ、蒸発器１０の設置場所を通過後に、必要に応じてエアミックスダンパ１３により、ヒータコア１１通過空気とヒータコア１１バイパス空気とが適切な割合で混合されて温度調節され、車室内へと通じる複数の吹き出し口１７のいずれかを通して車室内へと送られる。吹き出し口１７の選択は、各開閉ダンパ１８の作動制御を介して行われる。

上記空気通路１０内には、図２にも示すように、蒸発器７をバイパスする蒸発器バイパス通路２１が形成されており、本実施態様では、蒸発器バイパス通路２１は、蒸発器７による凝縮水の不存在箇所、とくに、上記空気通路１０内における蒸発器７の上方に形成されている。この蒸発器バイパス通路２１に対し、その蒸発器バイパス通路２１の入口側に、空気通路１０内の空気流を蒸発器バイパス通路２１を通過する空気流と蒸発器７を通過する空気流とに切り換え可能な空気流切り換え手段としての空気流切り換えダンパ２２が設けられている。空気流切り換えダンパ２２は、本実施態様では、蒸発器７の上端部でかつ空気流れ方向上流側端部の位置を中心に回動可能な構造に構成されている。そして、この空気流切り換えダンパ２２は、蒸発器バイパス通路２１を通過する空気流のモードに切り換えられているときには（図２の破線で示した位置（図１の実線で示した位置）にあるときには）、蒸発器を通過する空気流のための通路２３を完全に閉塞できるように構成されている。さらに、この空気流切り換えダンパ２２は、圧縮機３の駆動が停止されたときに（本実施態様では、エンジン８の停止に伴って圧縮機３の駆動が停止されたときに）、その動作に連動させて、蒸発器バイパス通路２１を通過する空気流のモードに切り換えられるようになっている。ただし、前述したように、圧縮機がクラッチレス圧縮機からなる場合には、蒸発器７に冷媒が流れないときに蒸発器バイパス通路２１を通過する空気流のモードに切り換えられるように構成することも可能である。

また、上記空気流切り換えダンパ２２は、ダンパアクチュエータ２４によって回動され、ダンパアクチュエータ２４の作動は、制御装置２５からの信号に基づいて制御されるようになっている。この制御は、本実施態様では、内外気切り換えダンパ１５の作動と関連されている。すなわち、内外気切り換えダンパ１５の作動が、外気温度センサ２６によって検出された外気温度に応じて、空気流切り換えダンパ２２の作動に連動される形態を採用している。より詳しくは、空気流切り換えダンパ２２が蒸発器バイパス通路２１を通過する空気流のモードに切り換えられるとき、外気温度センサ２６によって検出された外気温度が車室内温度センサ２７によって検出された車室内空気温度よりも高いときには（この判定は外気温度センサ２６からの検出信号と車室内温度センサ２７からの検出信号が入力される制御装置２５で行われる）、内外気切り換えダンパ１５の作動が、取り入れ空気Ａとして車室内空気を取り入れるように（つまり、内気モードに）切り換えられるように、空気流切り換えダンパ２２の作動に連動されるようになっている。

このように構成された本実施態様に係る車両用空調装置１においては、蒸発器７をバイパスする蒸発器バイパス通路２１が形成され、とくに、蒸発器７による凝縮水の不存在箇所である空気通路１０内における蒸発器７の上方に形成され、空気流切り換えダンパ２２によって蒸発器バイパス通路２１を通過する空気流のモードに切り換えられているときには、空気流切り換えダンパ２２によって蒸発器７を通過する空気流のための通路２３が完全に閉塞されるので、このモード時には、空気は蒸発器７を一切通過しないことになる。したがって、蒸発器７の表面に存在していた凝縮水の水分が車室内に持ち込まれることはなく、車室内湿度の急激な上昇が確実に防止され、かつ、蒸発器７表面の凝縮水が強制的に乾ききることもないので、凝縮水が乾ききることに伴って凝縮水に溶解していた臭い成分が蒸発器７から離脱して送風空気とともに車室内へ吹き出されることも、確実に防止される。

また、停車時等におけるエンジン８の自動停にともなって圧縮機３の駆動も停止されるが、圧縮機３の駆動が停止されたときには、空気流切り換えダンパ２２によって取り入れ空気Ａが蒸発器バイパス通路２１を通過する空気流のモードに切り換えられるので、信号待ち時等で停車して、エンジン８が停止される毎に、圧縮機３も停止して蒸発器７の温度が上昇し、車室内への吹出空気温度が上昇し、その時、蒸発器７表面の凝縮水が乾ききるのに伴い凝縮水に溶解していた臭い成分が蒸発器７から離脱して送風空気とともに車室内へ吹き出され、乗員が臭いを感じる問題とともに、蒸発器７表面に凝縮していた水分が再蒸発して車室内へ送られるため、車室内の湿度が急激に上昇し乗員に不快感を与える問題の両方が、ともに解消されることになる。

また、内外気切り換えダンパ１５の作動が、外気温度に応じて、空気流切り換えダンパ２２の作動に連動され、空気流切り換えダンパ２２が蒸発器バイパス通路２１を通過する空気流のモードに切り換えられるとき、外気温度が車室内空気温度よりも高い場合には、内外気切り換えダンパ１５の作動が、車室内空気を取り入れるように、空気流切り換えダンパ２２の作動に連動されるので、より低温の車室内空気が取り入れられ、かつ、蒸発器バイパス通路２１を通過する空気のみが車室内に送られる。この場合、蒸発器バイパス通路２１側に切り換えられているため、蒸発器７を空気が通過しないことになるが、この場合にあっても、車室内の温度上昇を遅らせることが可能になり、車室内温度上昇による乗員への不快感付与を回避することが可能になる。

本発明に係る車両用空調装置は、圧縮機停止に伴い蒸発器に冷媒が流れない条件が存在するあらゆる車両用空調装置に適用可能であり、とくに、圧縮機がエンジンによって駆動され停車時にエンジンを自動的に停止するようにした車両に用いて好適なものである。

本発明の一実施態様に係る車両用空調装置の全体構成を示す概略構成図である。 図１の装置の要部をより具体的に示した概略縦断面図である。 従来の車両用空調装置の全体構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 車両用空調装置
２ 冷凍回路
３ 圧縮機
４ 冷却ファン
５ 凝縮器
６ 膨張弁
７ 蒸発器
８ エンジン
９ 空気ダクト
１０ 空気通路
１１ ヒータコア
１２ エンジン冷却水の循環配管
１３ エアミックスダンパ
１４ 空気取り入れ口
１５ 内外気切り換えダンパ
１６ ブロワ
１７ 吹き出し口
１８ 開閉ダンパ
２１ 蒸発器バイパス通路
２２ 空気流切り換え手段としての空気流切り換えダンパ
２３ 蒸発器を通過する空気流のための通路
２４ ダンパアクチュエータ
２５ 制御装置
２６ 外気温度センサ
２７ 車室内温度センサ

Claims (7)

1. 冷媒の圧縮機、蒸発器を有する冷凍回路の蒸発器を、車室内へと通じる空気通路内に配置した車両用空調装置において、前記空気通路内に、前記蒸発器をバイパスする蒸発器バイパス通路を形成するとともに、前記空気通路内の空気流を前記蒸発器バイパス通路を通過する空気流と前記蒸発器を通過する空気流とに切り換え可能な空気流切り換え手段を設け、該空気流切り換え手段を、前記蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換えられているときには前記蒸発器を通過する空気流のための通路を完全に閉塞可能に構成したことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記空気流切り換え手段は、前記圧縮機の駆動が停止されたときに前記蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換え可能に構成されている、請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記圧縮機がクラッチレスの圧縮機からなり、前記空気流切り換え手段は、前記蒸発器に冷媒が流れないときに前記蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換え可能に構成されている、請求項１に記載の車両用空調装置。
4. 前記蒸発器バイパス通路は、前記蒸発器による凝縮水の不存在箇所に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置。
5. 前記蒸発器バイパス通路が、前記空気通路内において前記蒸発器の上方に形成されている、請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記空気通路の前記蒸発器の上流側に、取り入れ空気を外気と車室内空気とに切り換え可能な内外気切り換えダンパが設けられており、該内外気切り換えダンパの作動が、外気温度に応じて、前記空気流切り換え手段の作動に連動される、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 前記空気流切り換え手段が前記蒸発器バイパス通路を通過する空気流のモードに切り換えられるとき、外気温度が車室内空気温度よりも高いときには、前記内外気切り換えダンパの作動が、車室内空気を取り入れるように前記空気流切り換え手段の作動に連動される、請求項６に記載の車両用空調装置。

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