JP2015140165A - 車両用空調装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】HVACユニットの基本構成を変えることなく、エバポレータに対する冷媒入口配管および/または冷媒出口配管を利用して簡易に蓄冷部を設け、圧縮機が停止時にも一定の間冷房効果を持続することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【解決手段】エバポレータ4が設けられているHVACユニット2の入口部に、ブロアユニット5がディフューザ流路6を介して接続されている車両用空調装置1において、エバポレータ4に膨張弁11を介して接続されている冷媒入口配管21および/またはエバポレータ4からの冷媒出口配管22に蓄冷部26が設けられ、その蓄冷部26が冷媒入口配管21および/または冷媒出口配管22と共にディフューザ流路6内に配設されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、走行用エンジンが一時的に停止された場合でも、冷房効果を維持することができる蓄冷部を備えた車両用空調装置に関するものである。
走行用エンジンにより圧縮機が駆動されるエンジン駆動式の車両用空調装置では、例えばアイドリングストップ等により走行用エンジンが停止されると、圧縮機も同時に停止されることから、一時的に冷房効果が中断されることになる。そこで、車両用空調装置に蓄冷部を設け、走行用エンジンが駆動時の冷房運転中に、蓄冷部に冷熱を蓄えておき、走行用エンジンが一時停止され、圧縮機が停止されたときでも、蓄冷部に蓄えられていた冷熱を放出することにより、一定時間冷房効果を維持できるようにした車両用空調装置が提供されている。
かかる車両用空調装置に適用される蓄冷部として、従来から様々な構成の蓄冷部が提供されている。特許文献1には、エバポレータ下流側に、蓄冷材を内蔵した保冷器とエバポレータから分岐した冷媒配管とを備えた蓄冷用熱交換器を設置したものが示され、特許文献2には、エバポレータの下流側に、エバポレータの出口配管に直列接続された蓄冷用熱交換器を配設したものが示され、特許文献3には、蒸発器のコア部の一部に蓄冷材を封入した蓄冷容器を設け、蒸発器と一体構成としたものが示されている。
特開2000−318431号公報 特開2010−52478号公報 特開2013−256262号公報
上記特許文献1−3に示されるように、HVACユニット(Heating Ventilation and Air Conditioning Unit)の空気流路中に蓄冷部を設けたものでは、走行用エンジンが駆動時の冷房運転中に、蓄冷部に冷熱を蓄冷しておくことにより、走行用エンジンが停止して圧縮機が停止したときでも、蓄冷部から冷熱を放出することによって一定の時間冷房効果を維持することができる。
しかしながら、特許文献1,2に示す如く、エバポレータ下流側の空気流路中に蓄冷用熱交換器を配置したものでは、エバポレータとエアミックスダンパ間に蓄冷用熱交換器の配置スペースを確保しなければならず、これによってHVACユニットの基本構成を変える必要が生じるとともに、ユニットが大型化する等の課題があった。
一方、特許文献3に示すものでは、HVACユニットの基本構成の変更や大型化は避けられるが、蒸発器に蓄冷容器を一体に設けることにより、蒸発器としての伝熱面積・通風面積が低下し、冷房性能が低下するとともに、蒸発器の構成が複雑化し、生産性が悪化する等の課題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、HVACユニットの基本構成を変えることなく、エバポレータに対する冷媒入口配管および/または冷媒出口配管を利用して簡易に蓄冷部を設け、圧縮機が停止時にも一定の間冷房効果を持続することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明の車両用空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用空調装置は、エバポレータが設けられているHVACユニットの入口部に、ブロアユニットがディフューザ流路を介して接続されている車両用空調装置において、前記エバポレータに膨張弁を介して接続されている冷媒入口配管および/または前記エバポレータからの冷媒出口配管に蓄冷部が設けられ、前記蓄冷部が前記冷媒入口配管および/または前記冷媒出口配管と共に前記ディフューザ流路内に配設されていることを特徴とする。
本発明によれば、HVACユニットのエバポレータに膨張弁を介して接続されている冷媒入口配管および/またはエバポレータからの冷媒出口配管に蓄冷部が設けられ、その蓄冷部が冷媒入口配管および/または冷媒出口配管と共にディフューザ流路内に配設されているため、圧縮機が走行用エンジンで駆動されている冷房運転中に、エバポレータの冷媒入口配管および/または冷媒出口配管を流れる冷媒により蓄冷部に冷熱を蓄冷することができ、走行用エンジンの停止により圧縮機が停止されたとき、ディフューザ流路内を流れる空気流に蓄冷部に蓄冷されていた冷熱を放出することにより、一定の間冷房効果を持続することができる。また、ディフューザ流路を通してエバポレータに接続されている冷媒入口配管および/または冷媒出口配管を利用し、それら配管に蓄冷材を設けるだけで蓄冷部を構成できることから、エバポレータのコア部面積を減少したり、エバポレータの下流側に蓄冷用熱交換器を設置するスペースを確保したりする必要がなく、HVACユニットの基本構成を変えずに蓄冷部を設けることができる。従って、HVACユニットの基本構成や基本性能を維持し、確保したまま、簡易にかつ低コストで蓄冷機能を付加することができるとともに、冷媒流動音対策としてエバポレータに対する冷媒配管に設置していたダンパーシーラントの代替効果をも期待することができる。また、HVACユニット内の空気流路に蓄冷用熱交換器の配管を配設したものの場合、配管が空気流路の一部分にしか通らないため、蓄冷材から放出された冷気が偏ってしまう問題があるが、比較的狭いディフューザ流路内に蓄冷部を配設することにより、蓄冷材からの冷気をHVACユニットの流路全体に拡げ、温度斑のない冷房効果を得ることができる。
さらに、本発明の車両用空調装置は、上記の車両用空調装置において、前記膨張弁がブロック型温度式自動膨張弁とされ、そのブロック型温度式自動膨張弁と前記エバポレータとの間に接続されている前記冷媒入口配管および/または前記冷媒出口配管に前記蓄冷部が付設されているとともに、その蓄冷部が前記冷媒入口配管および/または前記冷媒出口配管と共に前記ディフューザ流路内に配設されていることを特徴とする。
本発明によれば、膨張弁がブロック型温度式自動膨張弁とされ、そのブロック型温度式自動膨張弁とエバポレータとの間に接続されている冷媒入口配管および/または冷媒出口配管に蓄冷部が付設されているとともに、その蓄冷部が冷媒入口配管および/または冷媒出口配管と共にディフューザ流路内に配設されているため、ブロック型温度式自動膨張弁とエバポレータとの間に接続される冷媒入口配管および/または冷媒出口配管を有効に利用し、その配管周りに蓄冷部を付設することにより、それら配管内を流通する低圧冷媒により効率よく蓄冷し、また蓄冷部に蓄冷された冷熱を、ディフューザ流路内を流れる空気流に対して効率よく放出することができる。従って、ディフューザ流路を通してブロック型温度式自動膨張弁とエバポレータとの間に接続されている冷媒入口配管および/または冷媒出口配管に蓄冷部を付設するだけで、HVACユニットの基本構成や性能に対して何ら影響を及ぼすことなく、簡易にかつ低コストで蓄冷機能を付加することができる。
さらに、本発明の車両用空調装置は、上述のいずれかの車両用空調装置において、前記蓄冷部は、前記冷媒入口配管および/または前記冷媒出口配管の外周に対して蓄冷材が巻装されることにより付設されていることを特徴とする。
本発明によれば、蓄冷部が、冷媒入口配管および/または冷媒出口配管の外周に対して蓄冷材が巻装されることにより付設されているため、ディフューザ流路内を通してエバポレータに接続されている冷媒入口配管および/または冷媒出口配管の外周に対し、蓄冷材を巻装するだけで、従来の車両用空調装置の構成を全く変えることなく、蓄冷機能を付加することができる。従って、蓄冷機能付きの車両用空調装置を低コストで簡易に提供することができるとともに、従来、冷媒流動音対策としてエバポレータに対する冷媒配管に巻き付けていたダンパーシーラント等を省略化することができる。
さらに、本発明の車両用空調装置は、上述のいずれかの車両用空調装置において、前記蓄冷部は、少なくとも前記冷媒出口配管側に設けられ、前記冷媒入口配管および前記冷媒出口配管の双方に前記蓄冷部を設ける場合、前記冷媒出口配管側に設けられる蓄冷部の容量が大きくされることを特徴とする。
本発明によれば、蓄冷部が、少なくとも冷媒出口配管側に設けられ、冷媒入口配管および冷媒出口配管の双方に蓄冷部を設ける場合、冷媒出口配管側に設けられる蓄冷部の容量が大きくされるため、圧縮機が停止されたとき、冷媒出口配管側に設けられている蓄冷部による冷却作用によりエバポレータ出口での冷媒温度の上昇速度をより緩やかにし、膨張弁が全閉されるタイミングを可及的に遅延させることができる。従って、圧縮機が停止された後も、膨張弁からバポレータに対して冷媒を少量ずつ流すことにより、その間冷房効果を持続することができる。
本発明によると、圧縮機が走行用エンジンで駆動されている冷房運転中に、エバポレータの冷媒入口配管および/または冷媒出口配管を流れる冷媒により蓄冷部に冷熱を蓄冷することができ、走行用エンジンの停止により圧縮機が停止されたとき、ディフューザ流路内を流れる空気流に蓄冷部に蓄冷されていた冷熱を放出することにより、一定の間冷房効果を持続することができる。また、ディフューザ流路を通してエバポレータに接続されている冷媒入口配管および/または冷媒出口配管を利用し、それら配管に蓄冷材を設けるだけで蓄冷部を構成できることから、エバポレータのコア部面積を減少したり、エバポレータの下流側に蓄冷用熱交換器を設置するスペースを確保したりする必要がなく、HVACユニットの基本構成を変えずに蓄冷部を設けることができるため、HVACユニットの基本構成や基本性能を維持し、確保したまま、簡易にかつ低コストで蓄冷機能を付加することができるとともに、冷媒流動音対策としてエバポレータに対する冷媒配管に設置していたダンパーシーラントの代替効果をも期待することができる。また、HVACユニット内の空気流路に蓄冷用熱交換器の配管を配設したものの場合、配管が空気流路の一部分にしか通らないため、蓄冷材から放出された冷気が偏ってしまう問題があるが、比較的狭いディフューザ流路内に蓄冷部を配設することにより、蓄冷材からの冷気をHVACユニットの流路全体に拡げ、温度斑のない冷房効果を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の要部の平面配置図である。 図1のA−A矢視相当図である。 上記車両用空調装置に用いられるブロック型温度式自動膨張弁の概略構成図である。
以下に、本発明の一実施形態について、図1ないし図3を参照して説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の要部の平面配置図が示され、図2には、そのA−A矢視相当図、図3には、その空調装置に用いられるブロック型温度式自動膨張弁の概略構成図が示されている。
車両用空調装置1は、分割構造とされたユニットケース3内にエバポレータ4および図示省略のヒータコア、エアミックスダンパ、複数の吹き出しモード切替えダンパ等を備えたHVACユニット(Heating Ventilation and Air Conditioning Unit)2と、シロッコファン等により構成されるブロアユニット5とがディフューザ流路6を介して接続された構成とされている。
車両用空調装置1は、車両の車室内側において、車室7内とエンジンルーム8とを区画しているトーボート9に近接するように、ダッシュボード内部に設置される。この車両用空調装置1におけるHVACユニット2のユニットケース3の前面側には、内部にブロック型温度式自動膨張弁11が設置される膨張弁カバー10が設けられ、その膨張弁カバー10がシールされた状態でトーボート9を貫通するように配置されている。そして、膨張弁カバー10内に設置されたブロック型温度式自動膨張弁11を介してHVACユニット2側に配設されているエバポレータ4と、エンジンルーム8側に搭載されている図示省略された圧縮機、コンデンサ等とが冷媒配管を介して接続され、公知の冷凍サイクルが構成されるようになっている。
ブロック型温度式自動膨張弁11は、図3に示されるように、エバポレータ4に対する入口側冷媒流路13と出口側冷媒流路14とを有するブロック本体12と、入口側冷媒流路13に設けられているオリフィス部15の弁座部に着座され、その開度が調整されるボール弁16とを備えた構成とされている。ボール弁16の開度は、エバポレータ4で蒸発された冷媒が流通する出口側冷媒流路14内の冷媒の温度と圧力とを感温筒として機能する作動棒(弁棒)17およびダイヤフラム18を介して感知し、封入ガス圧との差圧により作動棒(弁棒)17を進退させ、ばね19により付勢されているボール弁16を押すことにより調整される構成とされている。かかるブロック型温度式自動膨張弁11は、車両用空調装置1において広く適用されており、公知のものである。
ブロック型温度式自動膨張弁11の入口側冷媒流路13の入口には、コンデンサで凝縮液化された高圧液冷媒を導入する冷媒配管20が接続され、その入口側冷媒流路13の出口には、オリフィス部15を通過する際に断熱膨張されることによって低温低圧とされた気液2相冷媒をエバポレータ4に供給するための冷媒入口配管21が接続されている。
また、ブロック型温度式自動膨張弁11の出口側冷媒流路14の入口には、エバポレータ4において蒸発された低圧のガス冷媒を導入する冷媒出口配管22が接続され、その出口側冷媒流路14の出口には、低圧ガス冷媒を圧縮機へと吸入されるための冷媒吸入配管23が接続されている。これらエバポレータ4に対する冷媒入口配管21および冷媒出口配管22は、ブロック型温度式自動膨張弁11からエバポレータ4に対してディフューザ流路6内を通して配管接続されている。
なお、ここでの車両用空調装置1は、圧縮機が電磁クラッチを介して走行用エンジンから動力を得て駆動されるエンジン駆動式の車両用空調装置とされている。この場合、搭載車両が、走行中であっても信号待ち等で走行用エンジンが停止される、いわゆるアイドリングストップ車であると、走行用エンジンの停止と同時に圧縮機も停止され、空調装置の運転が中断されることになる。
本実施形態では、このような場合においても、空調感が損なわれないように、ディフューザ流路6内を通してエバポレータ4に配管接続されている冷媒入口配管21および冷媒出口配管22の外周に、所要の容量を持つ蓄冷材24,25を巻装することにより蓄冷部26を設けた車両用空調装置1とされている。この蓄冷部26は、圧縮機が走行用エンジンで駆動されている冷房運転中に、エバポレータ4の冷媒入口配管21および冷媒出口配管22を流れる冷媒からの冷熱により蓄冷でき、走行用エンジンの停止により圧縮機が停止されたとき、ディフューザ流路6内を流れる空気流に対して蓄冷されていた冷熱を放出することにより、一定の間冷房効果を供することができるものである。
蓄冷部26は、例えば凝固点を持つパラフィン系の蓄冷材24,25等を伝熱性の高い密封容器に封入して状態で、冷媒入口配管21および冷媒出口配管22の外周に巻装することにより構成とすることができる。なお、この蓄冷材24,25は、冷媒入口配管21および冷媒出口配管22のいずれか一方または双方に付設することができるが、少なくとも冷媒出口配管22側に設けられ、冷媒入口配管21および冷媒出口配管22の双方に蓄冷材24,25を設ける場合、冷媒出口配管22側に設ける蓄冷材25の容量をより大きくする方が後述する理由から望ましい。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記の車両用空調装置1において、通常の空調運転は、車両側の走行用エンジンが駆動中に該エンジンから動力を得て圧縮機が駆動され、冷凍サイクル内を冷媒が循環してエバポレータ4が冷却機能を発揮することにより実施される。これは、一般的なエンジン駆動式の車両用空調装置の空調運転と何ら変わるものではない。
この間、ブロック型温度式自動膨張弁11とエバポレータ4間を接続している冷媒入口配管21および冷媒出口配管22には、低温の低圧2相冷媒、低圧ガス冷媒が流通されているため、ブロアユニット5からディフューザ流路6を経て送風されてくる空気流をエバポレータ4により冷却して冷房運転を行いながら、低圧2相冷媒および低圧ガス冷媒が有する冷熱の一部を冷媒入口配管21および冷媒出口配管22の配管周りに付設されている蓄冷材24,25に蓄熱し、蓄冷部26に蓄えることができる。
このため、車両が信号待ち等で停車し、アイドリングストップにより走行用エンジンが停止され、圧縮機が停止して空調運転が中断されることになった場合でも、蓄冷部26に蓄えられていた冷熱をブロアユニット5から送風されてくる空気流に対して放出することにより、一定の期間冷房効果を期待することができ、空調感が損なわれる事態を回避することができる。
また、上記の如く、蓄冷機能を備えた車両用空調装置1を、ディフューザ流路6を通してエバポレータ4に接続されている冷媒入口配管21および/または冷媒出口配管22を利用し、それら配管21,22周りに蓄冷材24,25を設けるだけで蓄冷部26を構成できるため、エバポレータ4のコア部面積を減少したり、エバポレータ4の下流側に蓄冷用熱交換器を設置するスペースを確保したりする必要がなく、HVACユニット2の基本構成を変えずに蓄冷部26を設けることができる。
従って、HVACユニット2の基本構成や基本性能を維持し、確保したまま、簡易にかつ低コストで蓄冷機能を付加することができるとともに、従来、冷媒流動音対策としてエバポレータ4に対する冷媒配管21,22に設置していたダンパーシーラントの代替効果をも期待することができ、それらを省略化することが可能となる。
また、HVACユニット2内の空気流路中に蓄冷用熱交換器を構成する配管を配設しているものの場合、配管が空気流路の一部分にしか通らないため、蓄冷材から放出された冷気が偏ってしまう問題があるが、比較的狭いディフューザ流路6内に蓄冷部26を配設することにより、蓄冷材24,25からの冷気をHVACユニット2の空気流路全体に拡散して、温度斑のない冷房効果を得ることができる。
さらに、膨張弁がブロック型温度式自動膨張弁11とされ、そのブロック型温度式自動膨張弁11とエバポレータ4との間に接続されている冷媒入口配管21および/または冷媒出口配管22に蓄冷部26が付設されているとともに、その蓄冷部26が冷媒入口配管21および/または冷媒出口配管22と共にディフューザ流路6内に配設された構成とされているため、ブロック型温度式自動膨張弁11とエバポレータ4との間に接続される冷媒入口配管21および/または冷媒出口配管22を有効に利用し、その配管21,22周りに蓄冷部26を付設することにより、それら配管21,22内を流通する低圧冷媒により効率よく蓄冷し、また蓄冷部26に蓄冷された冷熱を、ディフューザ流路6内を流れる空気流に対して効率よく放出することができる。
従って、ディフューザ流路6を通してブロック型温度式自動膨張弁11とエバポレータ4との間に接続されている冷媒入口配管21および/または冷媒出口配管22に蓄冷部26を付設するだけで、HVACユニット2の基本構成や性能に対して何ら影響を及ぼすことなく、簡易にかつ低コストで蓄冷機能を付加することができる。
また、上記蓄冷部26は、冷媒入口配管21および/または冷媒出口配管22の外周に対して蓄冷材24,25が巻装されることにより付設されているため、ディフューザ流路6内を通してエバポレータ4に接続されている冷媒入口配管21および/または冷媒出口配管22の外周に対し、蓄冷材24,25を巻装するだけで、従来の車両用空調装置の構成を全く変えることなく、蓄冷機能を付加することができる。従って、蓄冷機能付きの車両用空調装置1を低コストで簡易に提供することができるとともに、従来、冷媒流動音対策としてエバポレータ4に対する冷媒配管21、22に巻き付けていたダンパーシーラント等を省略化することができる。
さらに、本実施形態においては、蓄冷部26が、少なくとも冷媒出口配管22側に設けられ、冷媒入口配管21および冷媒出口配管22の双方に蓄冷部26を設ける場合、冷媒出口配管22側に設けられる蓄冷部26の容量が大きくされるため、圧縮機が停止されたとき、冷媒出口配管22側に設けられている蓄冷部26による冷却作用によりエバポレータ出口での冷媒温度の上昇速度をより緩やかにし、ブロック型温度式自動膨張弁11が全閉されるタイミングを可及的に遅延させることができる。これによって、圧縮機が停止された後も、ブロック型温度式自動膨張弁11からバポレータ4に対して冷媒を少量ずつ流すことにより、一定の間冷房効果を持続することができる。
つまり、ブロック型温度式自動膨張弁11の絞り量は、図3に示されるように、ダイヤフラム18内の圧力Pdとエバポレータ出口冷媒圧力Prおよびばね19のばね力Psとにより、下記式の通り決定される。
Pd>Pr+Ps(一定)・・・弁が開く条件
ここで、圧力Pdは、感温筒として機能する作動棒17の温度によって決まる。
従って、冷媒出口配管22側に蓄冷材25を設けることにより、圧縮機が停止したとの低圧ガス冷媒の温度上昇速度を遅らせ、エバポレータ出口冷媒圧力Prの上昇を遅延させることにより、ボール弁16が開く条件を持続させることができる。このため、圧縮機が停止された後も、ブロック型温度式自動膨張弁11を介して高圧側から液冷媒を少量ずつエバポレータ4に流すことができ、これによって冷房感を持続させることができる。
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、膨張弁としてブロック型温度式自動膨張弁11を用いて例について説明したが、必ずしもブロック型温度式自動膨張弁11である必要はなく、一般的な感温筒を備えた温度式自動膨張弁を適用してもよいことは云うまでもない。
また、蓄冷部26の構成も、上記実施形態のように、パラフィン系の蓄冷材24,25等を伝熱性の高い密封容器に封入して状態で、冷媒入口配管21および冷媒出口配管22の外周に巻装することにより構成したものに限らず、冷媒入口配管21および冷媒出口配管22の一部を二重管構造とし、その内部に蓄冷材を封入した構成とする等の形態としてもよいことはもちろんである。
1 車両用空調装置
2 HVACユニット
4 エバポレータ
5 ブロアユニット
6 ディフューザ流路
11 ブロック型温度式自動膨張弁(膨張弁)
21 冷媒入口配管
22 冷媒出口配管
24,25 蓄冷材
26 蓄冷部

Claims (4)

  1. エバポレータが設けられているHVACユニットの入口部に、ブロアユニットがディフューザ流路を介して接続されている車両用空調装置において、
    前記エバポレータに膨張弁を介して接続されている冷媒入口配管および/または前記エバポレータからの冷媒出口配管に蓄冷部が設けられ、
    前記蓄冷部が前記冷媒入口配管および/または前記冷媒出口配管と共に前記ディフューザ流路内に配設されていることを特徴とする車両用空調装置。
  2. 前記膨張弁がブロック型温度式自動膨張弁とされ、そのブロック型温度式自動膨張弁と前記エバポレータとの間に接続されている前記冷媒入口配管および/または前記冷媒出口配管に前記蓄冷部が付設されているとともに、その蓄冷部が前記冷媒入口配管および/または前記冷媒出口配管と共に前記ディフューザ流路内に配設されてい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. 前記蓄冷部は、前記冷媒入口配管および/または前記冷媒出口配管の外周に対して蓄冷材が巻装されることにより付設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
  4. 前記蓄冷部は、少なくとも前記冷媒出口配管側に設けられ、前記冷媒入口配管および前記冷媒出口配管の双方に前記蓄冷部を設ける場合、前記冷媒出口配管側に設けられる蓄冷部の容量が大きくされることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の車両用空調装置。
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