JP2011173545A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部熱交換器と蓄冷熱交換器を一体化した蓄冷内部熱交換器の所望の機能を確保しつつ、蓄冷内部熱交換器自体の小型化を可能とした車両用空調装置を提供する。
【解決手段】圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷媒回路を備えた車両用空調装置において、高圧冷媒流路と低圧冷媒流路と蓄冷材収容部とを有し、内部熱交換機能を有するとともに、圧縮機の駆動時に低圧冷媒流路の低圧冷媒によって蓄冷材を冷却し、圧縮機の停止時に冷却された蓄冷材によって低圧冷媒流路の低圧冷媒を冷却する蓄冷内部熱交換器を設け、該蓄冷内部熱交換器の高圧冷媒流路を、上流側の第１の内部高圧冷媒流路と下流側の第２の内部高圧冷媒流路から構成するとともに、第１の内部高圧冷媒流路の最下流部に、第２の内部高圧冷媒流路へと導入される高圧冷媒中の液冷媒を集合させる高圧液冷媒集合部を形成したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷媒回路を備えた車両用空調装置に関し、とくに、冷媒回路に、蓄冷材を収容した蓄冷内部熱交換器を備えた車両用空調装置に関する。

従来の通常の車両用空調装置では、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器をこの順に有する有する冷媒回路を備え、例えば車両のエンジンを駆動源として圧縮機を駆動することにより車室内を冷房するようになっている。このような車両用空調装置では、凝縮器の下流側の高圧冷媒と蒸発器の下流側の低圧冷媒とを熱交換するための内部熱交換器を冷媒回路に設け、冷房能力の向上を図るようにしたものが知られている。

ところで、信号待ち等による停車を検知してエンジンを停止するアイドリングストップ機構を備えた車両に対して上記空調装置を適用する場合には、エンジンの停止と同時に圧縮機の駆動も停止して冷媒回路に冷媒が流通しなくなるため、冷房を継続することができない。そこで、圧縮機の停止中に冷房を継続するため、冷媒回路の蒸発器の下流側の冷媒流路に、内部に蓄冷材を有し、圧縮機の運転時に低圧冷媒によって蓄冷材を冷却し、圧縮機の停止時に蓄冷材によって低圧冷媒を冷却する蓄冷熱交換器を設け、圧縮機の停止時に蓄冷材によって冷媒を液化し、圧縮機が停止してから冷媒回路の高圧側と低圧側との圧力が均一になるまでの時間を遅らせることにより、所定時間の冷房の継続が可能となるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−１４８５号公報

ところが、特許文献１に開示されているような車両空調装置では、内部熱交換器や蓄冷熱交換器等、冷媒回路を構成する部品を多数有しており、部品点数が多く、組み付け工数が多くなるため、占有スペースが大きく製造コストが高くなるという問題がある。

そこでこのような問題を解消するために、未だ出願未公開の段階にあるが、先に本出願人により、冷媒回路を構成する複数の部品を一体構成とすることにより、占有スペースを小さくすると共に部品点数及び組み付け工数の低減を図ることが可能な車両空調装置、つまり、前述したような蓄冷熱交換器と、従来一般の内部熱交換器とを一体に構成した改良構造が提案されている（特願２００９−１４３９３６号）。より具体的には、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷媒回路を備えた車両用空調装置において、前記冷媒回路に、凝縮器の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒流路と、蒸発器の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒流路と、蓄冷材が収容された蓄冷材収容部とを有し、高圧冷媒流路の高圧冷媒と低圧冷媒流路の低圧冷媒とを熱交換するとともに、圧縮機の駆動時に低圧冷媒流路の低圧冷媒によって蓄冷材収容部の蓄冷材を冷却し、低圧冷媒流路の低圧冷媒と熱交換した後の高圧冷媒流路の高圧冷媒を蓄冷材によって冷却し、圧縮機の停止時に蓄冷材によって低圧冷媒流路の低圧冷媒を冷却する蓄冷内部熱交換器を設けたことを特徴とする車両用空調装置が提案されている。

しかしながら、上記先に本出願人により提案された車両用空調装置にも、未だ以下のような問題が残されている。すなわち、この提案構造では、蓄冷内部熱交換器内における高圧冷媒流路中の上流側部位で低圧冷媒流路の低圧冷媒と熱交換させ、熱交換した後の高圧冷媒流路中の液冷媒からなる高圧冷媒を下流側部位で蓄冷材によって冷却することになっているが、基本的に蓄冷内部熱交換器が横型に配置されているので、車両に傾きや振動が生じた場合にも、この高圧冷媒流路中の上流側部位から実質的に液冷媒のみを下流側部位に送るためには、上流側部位の容積を大きくせざるを得ない。換言すれば、横型配置の場合には、車両の傾きや振動の影響を受けやすいので、その影響を受けずに上記上流側部位から下流側部位に高圧冷媒を液冷媒の状態で送液しようとする場合、上流側部位の容積を大きくせざるを得ない。このように高圧冷媒流路中の一部（上流側部位）の容積が大きくなると、蓄冷内部熱交換器全体が大型化してしまい、結局、従来一般の内部熱交換器と蓄冷熱交換器とを一体化して蓄冷内部熱交換器の構成としたことによる、車両用空調装置全体としての小型化の利点が損なわれてしまう。また、高圧冷媒流路中の一部の容積が大きくなると、冷媒回路に封入すべき冷媒量が増大するので、冷房性能の観点からは冷媒封入量が不必要に多くなるおそれがある。

そこで本発明の課題は、従来一般の内部熱交換器と蓄冷熱交換器とを一体化して蓄冷内部熱交換器の構成とした先の提案構造（蓄冷内部熱交換器を備えた先の提案構造）における残された問題を解消するために、蓄冷内部熱交換器内における高圧冷媒流路中のとくに上流側部位の容積を格別大きくしなくても、望ましい状態で高圧冷媒の液冷媒を下流側部位に送液でき、それによって所望の蓄冷内部熱交換器の機能を確保しつつ、蓄冷内部熱交換器自体の小型化を可能とした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、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒の流れ方向にこの順に有する冷媒回路を備えた車両用空調装置において、 前記冷媒回路に、凝縮器の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒流路と、蒸発器の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒流路と、蓄冷材が収容された蓄冷材収容部とを有し、高圧冷媒流路の高圧冷媒と低圧冷媒流路の低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換機能を有するとともに、圧縮機の駆動時に低圧冷媒流路の低圧冷媒によって蓄冷材収容部の蓄冷材を冷却し、圧縮機の停止時に冷却された蓄冷材によって低圧冷媒流路の低圧冷媒を冷却する蓄冷熱交換機能を有する蓄冷内部熱交換器を設け、
該蓄冷内部熱交換器の前記高圧冷媒流路を、冷媒の流れ方向に上流側に位置し前記凝縮器からの高圧冷媒が導入される第１の内部高圧冷媒流路と、冷媒の流れ方向に下流側に位置し前記第１の内部高圧冷媒流路からの高圧冷媒が導入されるとともに該高圧冷媒を前記減圧器へと送出する第２の内部高圧冷媒流路とから構成するとともに、前記第２の内部高圧冷媒流路へと連通する前記第１の内部高圧冷媒流路の最下流部に、前記第２の内部高圧冷媒流路へと導入される高圧冷媒中の液冷媒を集合させる高圧液冷媒集合部を形成したことを特徴とするものからなる。

このような本発明に係る車両用空調装置においては、蓄冷内部熱交換器の一部品により、高圧冷媒流路の高圧冷媒と低圧冷媒流路の低圧冷媒との間で熱交換され、凝縮器の下流側の高圧冷媒の過冷却度が高められる内部熱交換器としての機能と、圧縮機の駆動時に低圧冷媒流路の低圧冷媒によって蓄冷材を冷却し、圧縮機の停止時に冷却された蓄冷材によって低圧冷媒流路の低圧冷媒を冷却する蓄冷熱交換器としての機能との両方が発揮可能となる。内部熱交換器と蓄冷熱交換器を蓄冷内部熱交換器の一部品によって構成することにより、冷媒回路における占有スペースが小さくされるとともに、部品点数および組み付け工数が低減される。そして、この蓄冷内部熱交換器の高圧冷媒流路を上記第１の内部高圧冷媒流路と第２の内部高圧冷媒流路とから構成し、第１の内部高圧冷媒流路の最下流部に高圧冷媒中の液冷媒を集合させる高圧液冷媒集合部を形成することにより、上流側の第１の内部高圧冷媒流路の容積をとくに大きくしなくても、液冷媒が車両の傾きや振動の影響を受けずに高圧液冷媒集合部に集合されることが可能になり、高圧液冷媒集合部に集合された高圧冷媒中の液冷媒が確実にかつ容易に第２の内部高圧冷媒流路へと導入されるようになる。高圧冷媒流路の一部である第１の内部高圧冷媒流路の容積を小さくできることから、上記のような目標とする蓄冷内部熱交換器の機能を確保しつつ、先に本出願人により提案された構造に比べ、高圧冷媒流路全体、ひいては蓄冷内部熱交換器全体の小型化が可能になる。また、高圧冷媒流路の容積を格別大きくする必要がないので、この蓄冷内部熱交換器を含む冷媒回路への冷媒封入量もとくに多くする必要はなく、先に本出願人により提案された構造に比べ、冷媒封入量を大幅に低減することが可能になる。

先に本出願人により提案された構造では、前述の如く、蓄冷内部熱交換器は基本的に横型に配置されており、その横型の配置構造が主因となって前述のような問題を発生させるおそれがあったが、本発明では、蓄冷内部熱交換器は基本的に縦型に配置する。そしてこの場合、上記第１の内部高圧冷媒流路が上下方向に延びる冷媒流路に形成され、該第１の内部高圧冷媒流路の最下部に、上記高圧液冷媒集合部が、液冷媒を集液して一時的に貯留可能な液溜め状の形状に形成されている構成を採用できる。このような構成とすれば、第１の内部高圧冷媒流路内の高圧液冷媒は、より確実に高圧液冷媒集合部に集液されて一時的な貯留に近い状態とされ、そこから第２の内部高圧冷媒流路へと導入される。

また、本発明に係る車両用空調装置においては、上記第２の内部高圧冷媒流路と上記蒸発器との間に、圧縮機の駆動時に高圧冷媒を上記減圧器を通して蒸発器に送る第１の冷媒経路と、圧縮機の停止時に高圧冷媒を上記減圧器をバイパスさせて蒸発器に送る第２の冷媒経路とが設けられ、上記第２の内部高圧冷媒流路の冷媒出口近傍に、冷媒の経路をこれら第１の冷媒経路と第２の冷媒経路との間で切り換える切換弁が設けられている構成を採用できる。このような構成とすれば、減圧器はあるレベル以上の流路抵抗を有してため、アイドリングストップ時等に車両のエンジンが停止され圧縮機の運転が停止されてしまうと、そのときの高圧側冷媒の圧力条件では、流路抵抗の高い減圧器を通過できる冷媒流量がごく僅かとなり、空調に必要な蒸発器内への冷媒導入量が得られなくなるおそれがあるが、蒸発器への冷媒経路が減圧器をバイパスする第２の冷媒経路に切り換えられることにより、高圧冷媒は低圧側との圧力差を利用して蒸発器内に導入されるようになり、エンジン停止時にもある時間空調を行うことが可能になる。

また、本発明に係る車両用空調装置においては、上記低圧冷媒流路が、蓄冷材との熱交換により低圧冷媒を冷却し低圧冷媒の一部を再液化する低圧冷媒再液化エリアを形成する第１の内部低圧冷媒流路と、該第１の内部低圧冷媒流路の下流側に接続され該第１の内部低圧冷媒流路からの低圧冷媒を上記圧縮機へと送出可能な第２の内部低圧冷媒流路とから構成されているとともに、少なくとも該第２の内部低圧冷媒流路の低圧冷媒と上記第１の内部高圧冷媒流路の高圧冷媒との間で熱交換可能に構成されている形態とすることができる。このように構成すれば、第１の内部低圧冷媒流路において蓄冷材との間の熱交換がより効率よく行われ、低圧冷媒の一部が再液化されて低圧冷媒がより冷却される。冷却された低圧冷媒が第２の内部低圧冷媒流路に送られ、第１の内部高圧冷媒流路の高圧冷媒との間で熱交換が行われることにより、高圧冷媒の冷却がより効果的に行われて高圧冷媒の過冷却度がより高められ、内部熱交換器としての機能が向上される。

この構成においては、上記第１の内部低圧冷媒流路が蓄冷内部熱交換器のより低位部に、上記第２の内部低圧冷媒流路が蓄冷内部熱交換器のより高位部に配置されていることが好ましい。つまり、縦型の蓄冷内部熱交換器において、下方から上方に向けて第１の内部低圧冷媒流路、続いて第２の内部低圧冷媒流路を形成する形態である。このように構成すれば、再液化された低圧冷媒を、第２の内部低圧冷媒流路側から、低圧冷媒再液化エリアを形成する第１の内部低圧冷媒流路側へと自然に戻すことが可能になり、液冷媒の圧縮機側への流出を効率よく抑制することが可能になる。

このように第１の内部低圧冷媒流路をより低位部に、第２の内部低圧冷媒流路をより高位部に配置した構成においては、第１の内部低圧冷媒流路の周囲部および下部に、上記蓄冷材収容部が配置されている構成、例えば、蓄冷内部熱交換器の内部に配置された第１の内部低圧冷媒流路と、蓄冷内部熱交換器の外殻を構成するハウジングとの間に、蓄冷材が収容された蓄冷材収容部を形成した構成を採用することができる。このように構成すれば、本発明で必要とされる所定の部位を効率よくコンパクトに配置でき、蓄冷内部熱交換器全体を小型に構成できる。

あるいは、上記第１の内部低圧冷媒流路の内部に、上記蓄冷材収容部が配置されている構成を採用することもできる。この場合、例えば、蓄冷材収容部が、内部に蓄冷材が封入された複数の円板フィン状部材の上下方向連接連通構造体に構成されている形態とすることもできる。このように構成すれば、蓄冷材収容部と第１の内部低圧冷媒流路との間のより効率の良い熱交換が可能になり、蓄冷熱交換器としての機能が向上される。

さらに、上記第２の内部低圧冷媒流路が気液分離機能を有するチャンバ形状に形成されており、上記第１の内部低圧冷媒流路と上記第２の内部低圧冷媒流路との間は、第２の内部低圧冷媒流路内で分離された液冷媒を上記第１の内部低圧冷媒流路内に落下させる連通孔を介して連通されている構成を採用することも好ましい。このように構成すれば、第１の内部低圧冷媒流路内で再液化された低圧冷媒が第２の内部低圧冷媒流路内に流出してしまったとしても、該液冷媒は第２の内部低圧冷媒流路で気液分離され、分離された液冷媒は連通孔を介して第１の内部低圧冷媒流路内に戻されるようになる。したがって、液冷媒の圧縮機側への流出をより効果的に抑制することが可能になり、圧縮機における望ましくない液圧縮をより適切に回避できる。

また、本発明に係る車両用空調装置においては、上記第１の内部高圧冷媒流路への高圧冷媒の入口側に、高圧冷媒の上記凝縮器側への逆流を防止する逆止弁が設けられている構成を採用することができる。このような逆止弁を設けておくことで、高圧冷媒を常時所望の方向へ流すことができ、蓄冷内部熱交換器としての狙いの性能を確実に発揮させることに寄与できる。

本発明における蓄冷内部熱交換器は、前述の如く基本的に縦型に配置されるが、小さな占有スペースで狙いの性能を効率よく発揮できる蓄冷内部熱交換器を構成するために、蓄冷内部熱交換器の外形が上下方向に延びる円筒体の形状に形成されていることが好ましい。円筒体の形状とすることにより、内部に効率よく、高圧冷媒流路、低圧冷媒流路、蓄冷材収容部を形成することが可能になる。また、この場合、第１の内部高圧冷媒流路への高圧冷媒の入口および第２の内部高圧冷媒流路からの高圧冷媒の出口が、上記円筒体の側面に配置されていることが好ましい。円筒体の側面に配置されていることにより、例えば、第１の内部高圧冷媒流路への高圧冷媒の入口において、高圧冷媒を第１の内部高圧冷媒流路の内部において周方向に沿った流れとなるように第１の内部高圧冷媒流路内に流入させることが可能になり、それによって第１の内部高圧冷媒流路内で効率よく液冷媒を分離してより円滑に最下流部の高圧液冷媒集合部へと集合させることが可能になる。また、入口、出口を、円筒体の側面上に周方向に向けて配設することにより、径方向に向けて配設する場合に比べ、蓄冷内部熱交換器外形全体としての小型化が可能になる。同様に蓄冷内部熱交換器外形全体としての小型化が可能である観点から、上記第１の内部低圧冷媒流路へと低圧冷媒を導入する入口および上記第２の内部低圧冷媒流路からの低圧冷媒を導出する出口も、上記円筒体の側面に配置されていることが好ましい。

このように、本発明に係る車両用空調装置によれば、先に本出願人により提案された構造と共通する効果として、内部熱交換器と蓄冷熱交換器とを一体化し、一つの蓄冷内部熱交換器として内部熱交換器としての機能と蓄冷熱交換器としての機能の両方を効率よく果たすことができるようにしたので、冷媒回路の占有スペースを小さくするとともに部品点数および組み付け工数の低減を図ることが可能となる。

そして、先に本出願人により提案された構造を改良した本発明のみによる特有の効果として、蓄冷内部熱交換器が横型に配置されていた先の提案構造の問題を一挙に解決でき、蓄冷内部熱交換器をより小型に構成できるとともに、冷媒回路への冷媒封入量を少なくすることができる。このような小型で高性能の蓄冷内部熱交換器を冷媒回路内に設けることにより、アイドリングストップ時等の車両のエンジン停止時でも、適当な時間、車室内への吐気温度を低く保つことができ、乗員の不快感の解消に寄与することができる。

本発明に係る車両用空調装置の冷媒回路の一例を示す概略機器系統図である。 本発明の一実施態様に係る車両用空調装置における蓄冷内部熱交換器の概略外観斜視図である。 図２の蓄冷内部熱交換器の部分断面表示斜視図である。 図２の蓄冷内部熱交換器の別の角度から見た部分断面表示斜視図である。 図２の蓄冷内部熱交換器のさらに別の角度から見た部分断面表示斜視図である。 図２の蓄冷内部熱交換器のさらに別の角度から見た部分断面表示斜視図である。 図２の蓄冷内部熱交換器の縦断面図である。 本発明の別の実施態様に係る車両用空調装置における蓄冷内部熱交換器の部分断面表示斜視図である。 図８の蓄冷内部熱交換器の別の角度から見た部分断面表示斜視図である。 図８の蓄冷内部熱交換器の縦断面図である。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る車両用空調装置は、例えば、信号待ち等で停車したことを検知してエンジンを停止するアイドリングストップ機構を備えた車両に適用されるものであり、図１に示すような冷媒回路を備えている。

図１において、冷媒回路１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧器としての膨張弁４および蒸発器５を矢印で示した冷媒の流れ方向にこの順に有する周知の冷凍回路内に、凝縮器３の下流側の高圧冷媒と蒸発器５の下流側の低圧冷媒とを熱交換するとともに、凝縮器３の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒流路６と、蒸発器５の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒流路７と、蓄冷材が収容された蓄冷材収容部８とを有し、高圧冷媒流路６の高圧冷媒と低圧冷媒流路７の低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換機能を有するとともに、圧縮機２の駆動時には低圧冷媒流路７の低圧冷媒によって蓄冷材収容部８の蓄冷材を冷却し、圧縮機２の停止時には冷却された蓄冷材によって低圧冷媒流路７の低圧冷媒を冷却する蓄冷熱交換機能を有する蓄冷内部熱交換器９を設けたものから構成されている。ここで用いられる圧縮機２は、車両のエンジンを駆動源として駆動するようになっており、アイドリングストップ機構によってエンジンが停止した場合に、同時に駆動が停止するものである。また、この車両用空調装置は、蒸発器５が車室内の空調ユニットの内部に（車室内への空気通路内に）設けられ、蒸発器５において冷媒と熱交換した空気が送風機１０によって車室内に供給されるようになっている。また、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４および蓄冷内部熱交換器９は、車室外のエンジンルームの内部に設けられている。また、冷媒回路１には、冷媒として、例えばＨＦＣ１３４ａやＨＦＯ１２３４ｙｆが用いられる。なお、図１において、１１は切換弁を示しているが、これについては後述する。

本実施態様では、蓄冷内部熱交換器９は、その外形が、例えば図２に示すように、上下方向に延びる円筒体の形状に（円筒形状の外殻１２に）形成されている。この蓄冷内部熱交換器９の上記高圧冷媒流路６は、例えば図３に示すように、冷媒の流れ方向に（矢印方向に）上流側に位置し凝縮器３からの高圧冷媒が導入される第１の内部高圧冷媒流路６ａと、冷媒の流れ方向に下流側に位置し第１の内部高圧冷媒流路６ａからの高圧冷媒が導入されるとともに該高圧冷媒を減圧器（膨張弁４）へと送出する第２の内部高圧冷媒流路６ｂとから構成されている。そして、この第２の内部高圧冷媒流路６ｂへと連通する第１の内部高圧冷媒流路６ａの最下流部に、第２の内部高圧冷媒流路６ｂへと導入される高圧冷媒中の液冷媒を集合させる高圧液冷媒集合部１３が形成されている。本実施態様では、第１の内部高圧冷媒流路６ａへの高圧冷媒の入口１４が円筒形状の外殻１２の側面に配置されており、入口１４から導入された高圧冷媒は、上下方向に円筒状に延びる第１の内部高圧冷媒流路６ａ内を下流側に送られて、第１の内部高圧冷媒流路６ａの最下流部に形成された高圧液冷媒集合部１３に、大半が液冷媒の状態で集合される。この高圧液冷媒集合部１３は、上下方向に延びる第１の内部高圧冷媒流路６ａの最下部に、液冷媒を集液して一時的に貯留可能な液溜め状の形状に形成されている。この高圧液冷媒集合部１３の図３における底面側に、第２の内部高圧冷媒流路６ｂの入口が接続されており、第１の内部高圧冷媒流路６ａ内の高圧液冷媒は、連続的な流れ状態ではあるものの、高圧液冷媒集合部１３に集液されることで一時的な液冷媒の貯留に近い状態とされ、そこから第２の内部高圧冷媒流路６ｂへと導入されることとなる。

第２の内部高圧冷媒流路６ｂからの高圧冷媒の出口１５も、円筒形状の外殻１２の側面に配置されており、出口１５から導出された高圧冷媒は、減圧器（膨張弁４）側へと送出される。ただし、本実施態様においては、この出口１５の近傍に、例えば図４に示すように、前述の切換弁１１が設けられており、この切換弁１１は、図１に示すように、第２の内部高圧冷媒流路６ｂと蒸発器５との間に設けられた、圧縮機２の駆動時に高圧冷媒を減圧器（膨張弁４）を通して蒸発器５に送る第１の冷媒経路１６と、圧縮機２の停止時に高圧冷媒を減圧器（膨張弁４）をバイパスさせて蒸発器５に送る第２の冷媒経路１７との間で切り換える。膨張弁４は、通常、あるレベル以上の流路抵抗を有してため、アイドリングストップ時等に車両のエンジンが停止され圧縮機２の運転が停止されてしまうと、そのときの高圧側冷媒の圧力条件では、比較的流路抵抗の高い膨張弁４を通過できる冷媒流量がごく僅かとなり、空調に必要な蒸発器５内への冷媒導入量が得られなくなるおそれがあるが、蒸発器５への冷媒経路が膨張弁４をバイパスする第２の冷媒経路１７に切り換えられることにより、高圧冷媒は低圧側との圧力差を利用して自然に蒸発器５内に導入されるようになり、エンジン停止時にもある時間（つまり、上記圧力差が無くなるまでの時間）空調を行うことが可能になる。

蒸発器５の下流側の低圧冷媒が流通される蓄冷内部熱交換器９の低圧冷媒流路７については、図５に示すように、低圧冷媒流路７の低圧冷媒の入口１８が、円筒形状の外殻１２の側面に配置されている。低圧冷媒流路７は、本実施態様では、図６にも示すように、蓄冷材との熱交換により低圧冷媒を冷却し低圧冷媒の一部を再液化する低圧冷媒再液化エリアを形成する第１の内部低圧冷媒流路７ａと、該第１の内部低圧冷媒流路７ａの下流側に接続され該第１の内部低圧冷媒流路７ａからの低圧冷媒を圧縮機２へと送出可能な第２の内部低圧冷媒流路７ｂとから構成されており、少なくとも第２の内部低圧冷媒流路７ｂの低圧冷媒と上述の第１の内部高圧冷媒流路６ａの高圧冷媒との間で熱交換可能に構成されている。蓄冷内部熱交換器９内において、第１の内部低圧冷媒流路７ａはより低位部に、第２の内部低圧冷媒流路７ｂはより高位部に配置されており、第２の内部低圧冷媒流路７ｂからの低圧冷媒の出口１９は、円筒形状の外殻１２の側面に配置されている。第２の内部低圧冷媒流路７ｂは、気液分離機能を有するチャンバ形状に形成されており、第１、第２の内部低圧冷媒流路７ａ、７ｂ間は、第２の内部低圧冷媒流路７ｂ内で分離された液冷媒を第１の内部低圧冷媒流路７ａ内に落下させる連通孔２０を介して連通されている。

蓄冷材収容部８は、本実施態様では、蓄冷内部熱交換器９内のより低位部に配置された第１の内部低圧冷媒流路７ａの周囲部および下部において、内部低圧冷媒流路７ａを形成している内壁２１と外殻１２との間に形成されており、この間に形成される空間内に所定の蓄冷材を収容（例えば、封入）することにより構成されている。この蓄冷材収容部８の設置により、圧縮機２の駆動時に低圧冷媒流路７、とくに第１の内部低圧冷媒流路７ａの低圧冷媒によって収容されている蓄冷材が冷却され、圧縮機２の停止時に冷却された蓄冷材によって低圧冷媒流路７、とくに第１の内部低圧冷媒流路７ａの低圧冷媒を冷却するという蓄冷熱交換機能が付与されている。

なお、前述の第１の内部高圧冷媒流路６ａへの高圧冷媒の入口１４側には、例えば図３に示すように、高圧冷媒の凝縮器３側への逆流を防止する逆止弁２２が設けられていてもよい。このような逆止弁２２を設けておけば、高圧冷媒を常時所望の方向へ流すことができるので、蓄冷内部熱交換器９として目標とする機能を確実に発揮させることに寄与できる。

また、本実施態様では、図６、図７に示すように、冷媒とともに循環されるオイル（潤滑油）、とくに低圧冷媒再液化エリアを形成している第１の内部低圧冷媒流路７ａ内の底部に溜まったオイルを良好に低圧冷媒の圧縮機２への流れ中に戻すために、オイル戻し管２３が設けられている。このオイル戻し管２３では、第２の内部低圧冷媒流路７ｂから出口１９に向かう低圧冷媒の流れの一部が分岐されてオイル戻し管２３内を流通され、第１の内部低圧冷媒流路７ａの下部にて小孔２４を通して内部低圧冷媒流路７ａ内の底部に溜まっていたオイルがオイル戻し管２３内に吸い込まれ、吸い込まれたオイルを含むオイル戻し管２３内の冷媒が、第２の内部低圧冷媒流路７ｂからの出口１９部において低圧冷媒の主流によって吸い上げられ、吸い上げられたオイルが圧縮機２へと送られるようになっている。このときの冷媒とオイルの流れが図７の矢印で示されている。これによって、循環オイル量不足、とくに圧縮機２内潤滑のための循環オイル量不足が回避される。

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においては、内部熱交換器としての機能と蓄冷熱交換器としての機能との両方を発揮できる一部品としての蓄冷内部熱交換器９により、内部熱交換器と蓄冷熱交換器を別に設ける場合に比べ、冷媒回路における占有スペースが小さくされるとともに、部品点数および組み付け工数が低減される。この蓄冷内部熱交換器９の高圧冷媒流路６が第１の内部高圧冷媒流路６ａと第２の内部高圧冷媒流路６ｂとから構成され、第１の内部高圧冷媒流路６ａの最下流部に高圧液冷媒集合部１３を形成することにより、上流側の第１の内部高圧冷媒流路６ａの容積をとくに大きくしなくても、液冷媒を車両の傾きや振動の影響を受けずに適切にかつ確実に高圧液冷媒集合部１３に集合させることが可能になり、集合された高圧液冷媒を確実にかつ容易に第２の内部高圧冷媒流路６ｂへと導入させることができる。第１の内部高圧冷媒流路６ａの容積を小さくできるので、蓄冷内部熱交換器９としての所望の機能を確保しつつ、先に本出願人により提案された構造に比べ、高圧冷媒流路６全体、ひいては蓄冷内部熱交換器９全体の小型化が可能になる。このような高圧液冷媒集合部１３の設置は、とくに蓄冷内部熱交換器９を縦型配置とし、第１の内部高圧冷媒流路６ａをより上位側に、第２の内部高圧冷媒流路６ｂをより低位側に配置することで、容易に達成できるようになる。また、高圧冷媒流路６の容積を格別大きくする必要がなくなるから、蓄冷内部熱交換器９を有する冷媒回路全体としての冷媒封入量を、先に本出願人により提案された構造に比べ、大幅に低減することが可能になる。

また、低圧冷媒流路７が、蓄冷材との熱交換により低圧冷媒の一部を再液化する低圧冷媒再液化エリアを形成する第１の内部低圧冷媒流路７ａと、第２の内部低圧冷媒流路７ｂとから構成し、少なくとも第２の内部低圧冷媒流路７ｂの低圧冷媒と第１の内部高圧冷媒流路６ａの高圧冷媒との間で熱交換可能に構成するとともに、蓄冷材収容部８を第１の内部低圧冷媒流路７ａの周囲部および下部に形成しておくことにより、第１の内部低圧冷媒流路７ａにおいて蓄冷材との間の熱交換をより効率よく行うことができ、一部が再液化されて効率よく冷却された低圧冷媒は、第２の内部低圧冷媒流路７ｂに送られて、第１の内部高圧冷媒流路６ａの高圧冷媒との間で効果的に熱交換を行うことができ、高圧冷媒の過冷却度がより高めて、内部熱交換器としての機能を向上できる。そして、再液化された低圧冷媒の一部が第２の内部低圧冷媒流路７ｂ内に流出した場合にあっても、より高位部に配置された第２の内部低圧冷媒流路７ｂから、連通孔２０を介して、より低位部に配置された第１の内部低圧冷媒流路７ａ内へと再液化された低圧冷媒を自然に戻すことが可能になり、液冷媒の圧縮機２側への流出を効率よく抑制することが可能になる。

また、蓄冷内部熱交換器９の縦型配置に加え、主として第１の内部低圧冷媒流路７ａと外殻１２との間に蓄冷材収容部８を形成することにより、コンパクトな蓄冷材収容構造を達成でき、蓄冷内部熱交換器９全体を小型に構成できる。

このように、内部熱交換器としての機能と蓄冷熱交換器としての機能の両方を効率よく発揮可能な小型の縦型蓄冷内部熱交換器９を構成できるので、内部熱交換器と蓄冷熱交換器を一体化したことによる、冷媒回路の占有スペースを低減、部品点数および組み付け工数の低減の効果とともに、先に本出願人により提案された構造に比べ、蓄冷内部熱交換器９をより小型に構成できるとともに、冷媒回路への冷媒封入量も少なくすることができる。そして、このような小型で高性能の蓄冷内部熱交換器９を冷媒回路内に設けることにより、アイドリングストップ時等の車両のエンジン停止時でも、適当な時間、車室内への吐気温度を低く保つことができ、乗員の不快感の解消に寄与することができる。

図８〜図１０に、本発明の別の実施態様に係る蓄冷熱交換器の構造を示す。
本実施態様においては、上述の実施態様に比べ、蓄冷内部熱交換器３１の内部に於ける蓄冷材収容部３２の構造およびその周りの構造が変更されている。その他の部位の構造は、実質的に上述の実施態様と同じであるので、上述の実施態様と対応する部位に上述の実施態様と同じ符号を付すことにより、説明を省略する。

第１の内部低圧冷媒流路７ａは、前述の実施態様のように内壁内に形成されるのではなく、円筒形状の外殻３３によって直接的に、外殻３３内の下部側に形成されており、この第１の内部低圧冷媒流路７ａの内部に蓄冷材収容部３２が配置されている。蓄冷材収容部３２は、内部に蓄冷材が封入された複数の円板フィン状部材３２ａの上下方向連接連通構造体（複数の円板フィン状部材３２ａが平行に配置されて上下方向に配列され、隣接円板フィン状部材３２ａが互いに接続されるとともに互いに連通された構造体）に構成されている。また、オイル戻し管３４は、図１０に示すように、外殻３３によって直接形成された第１の内部低圧冷媒流路７ａの底部の溜まったオイルを直接吸い込むために、該底部に対応する部位に小孔３５を有している。

本実施態様のこのような構成によれば、第１の内部低圧冷媒流路７ａ内の低圧冷媒と、蓄冷材収容部３２の外表面との接触面積が著しく増大されるので、両者間の熱交換の効率が大幅に高められ、圧縮機駆動時における第１の内部低圧冷媒流路７ａ内の低圧冷媒による蓄冷材収容部３２内の蓄冷材の冷却性能、圧縮機停止時における冷却されている蓄冷材収容部３２内の蓄冷材による第１の内部低圧冷媒流路７ａ内の低圧冷媒の冷却性能が、ともに大幅に高められることになり、蓄冷内部熱交換器３１としての目標とする機能が大幅に向上される。その他の、構成、作用、効果は、前述の実施態様に準じる。

なお、図示例では、蓄冷材収容部３２を、内部に蓄冷材が封入された複数の円板フィン状部材３２ａの上下方向連接連通構造体に構成したが、この構造に限定されず、熱交換のための低圧冷媒との接触面積を大きくとれる構造であればよい。

本発明に係る車両用空調装置の構造は、アイドリングトップ時等の冷房性能の改善のために、冷媒回路に蓄冷内部熱交換器を備えることが望ましいと考えられる、あらゆる車両用空調装置に適用可能である。

１ 冷媒回路
２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 減圧器としての膨張弁
５ 蒸発器
６ 高圧冷媒流路
６ａ 第１の内部高圧冷媒流路
６ｂ 第２の内部高圧冷媒流路
７ 低圧冷媒流路
７ａ 第１の内部低圧冷媒流路
７ｂ 第２の内部低圧冷媒流路
８、３２ 蓄冷材収容部
９、３１ 蓄冷内部熱交換器
１０ 送風機
１１ 切換弁
１２、３３ 外殻
１３ 高圧液冷媒集合部
１４ 高圧冷媒の入口
１５ 高圧冷媒の出口
１６ 第１の冷媒経路
１７ 第２の冷媒経路
１８ 低圧冷媒の入口
１９ 低圧冷媒の出口
２０ 連通孔
２１ 内壁
２２ 逆止弁
２３、３４ オイル戻し管
２４、３５ 小孔
３２ａ 円板フィン状部材

Claims (13)

1. 圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒の流れ方向にこの順に有する冷媒回路を備えた車両用空調装置において、
   前記冷媒回路に、凝縮器の下流側の高圧冷媒が流通する高圧冷媒流路と、蒸発器の下流側の低圧冷媒が流通する低圧冷媒流路と、蓄冷材が収容された蓄冷材収容部とを有し、高圧冷媒流路の高圧冷媒と低圧冷媒流路の低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換機能を有するとともに、圧縮機の駆動時に低圧冷媒流路の低圧冷媒によって蓄冷材収容部の蓄冷材を冷却し、圧縮機の停止時に冷却された蓄冷材によって低圧冷媒流路の低圧冷媒を冷却する蓄冷熱交換機能を有する蓄冷内部熱交換器を設け、
   該蓄冷内部熱交換器の前記高圧冷媒流路を、冷媒の流れ方向に上流側に位置し前記凝縮器からの高圧冷媒が導入される第１の内部高圧冷媒流路と、冷媒の流れ方向に下流側に位置し前記第１の内部高圧冷媒流路からの高圧冷媒が導入されるとともに該高圧冷媒を前記減圧器へと送出する第２の内部高圧冷媒流路とから構成するとともに、前記第２の内部高圧冷媒流路へと連通する前記第１の内部高圧冷媒流路の最下流部に、前記第２の内部高圧冷媒流路へと導入される高圧冷媒中の液冷媒を集合させる高圧液冷媒集合部を形成したことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記第１の内部高圧冷媒流路が上下方向に延びる冷媒流路に形成され、該第１の内部高圧冷媒流路の最下部に、前記高圧液冷媒集合部が、液冷媒を集液して一時的に貯留可能な液溜め状の形状に形成されている、請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記第２の内部高圧冷媒流路と前記蒸発器との間に、圧縮機の駆動時に高圧冷媒を前記減圧器を通して蒸発器に送る第１の冷媒経路と、圧縮機の停止時に高圧冷媒を前記減圧器をバイパスさせて蒸発器に送る第２の冷媒経路とが設けられ、前記第２の内部高圧冷媒流路の冷媒出口近傍に、冷媒の経路を前記第１の冷媒経路と第２の冷媒経路との間で切り換える切換弁が設けられている、請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記低圧冷媒流路が、蓄冷材との熱交換により低圧冷媒を冷却し低圧冷媒の一部を再液化する低圧冷媒再液化エリアを形成する第１の内部低圧冷媒流路と、該第１の内部低圧冷媒流路の下流側に接続され該第１の内部低圧冷媒流路からの低圧冷媒を前記圧縮機へと送出可能な第２の内部低圧冷媒流路とから構成されているとともに、少なくとも該第２の内部低圧冷媒流路の低圧冷媒と前記第１の内部高圧冷媒流路の高圧冷媒との間で熱交換可能に構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置。
5. 前記第１の内部低圧冷媒流路が前記蓄冷内部熱交換器のより低位部に、前記第２の内部低圧冷媒流路が前記蓄冷内部熱交換器のより高位部に配置されている、請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記第１の内部低圧冷媒流路の周囲部および下部に、前記蓄冷材収容部が配置されている、請求項５に記載の車両用空調装置。
7. 前記第１の内部低圧冷媒流路の内部に、前記蓄冷材収容部が配置されている、請求項５に記載の車両用空調装置。
8. 前記蓄冷材収容部が、内部に蓄冷材が封入された複数の円板フィン状部材の上下方向連接連通構造体に構成されている、請求項７に記載の車両用空調装置。
9. 前記第２の内部低圧冷媒流路が気液分離機能を有するチャンバ形状に形成されており、前記第１の内部低圧冷媒流路と前記第２の内部低圧冷媒流路との間は、前記第２の内部低圧冷媒流路内で分離された液冷媒を前記第１の内部低圧冷媒流路内に落下させる連通孔を介して連通されている、請求項５〜８のいずれかに記載の車両用空調装置。
10. 前記第１の内部高圧冷媒流路への高圧冷媒の入口側に、高圧冷媒の前記凝縮器側への逆流を防止する逆止弁が設けられている、請求項１〜９のいずれかに記載の車両用空調装置。
11. 前記蓄冷内部熱交換器の外形が上下方向に延びる円筒体の形状に形成されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両用空調装置。
12. 前記第１の内部高圧冷媒流路への高圧冷媒の入口および前記第２の内部高圧冷媒流路からの高圧冷媒の出口が、前記円筒体の側面に配置されている、請求項１１に記載の車両用空調装置。
13. 前記第１の内部低圧冷媒流路へと低圧冷媒を導入する入口および前記第２の内部低圧冷媒流路からの低圧冷媒を導出する出口が、前記円筒体の側面に配置されている、請求項１１または１２に記載の車両用空調装置。

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