JP2016203927A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両停止中に長時間にわたってエンジン停止しつつ車内の快適性を維持し、さらにコースティング走行中に吹出温度の上昇を抑制しつつエンジン停止をすることができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】エアコンＥＣＵは、惰性走行中の場合、吹出温度が第１温度以下の間は圧縮機を停止するように制御している。第１温度以下には相変化エネルギを有する低温度帯があるので、蓄冷材が蓄えている冷熱を用いて、第１温度以下の状態を長くすることができる。またエアコンＥＣＵは、車両が停止している場合には、吹出温度が第２温度以下の間は圧縮機を停止するように制御する。第１温度以上には相変化エネルギを有する高温度帯があるので、蓄冷材が蓄えている冷熱を用いて、第２温度以下の状態を長くすることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、蓄冷熱交換器を備えた車両用空調装置に関する。

車両用空調装置では、走行用エンジンによって冷凍サイクル装置が駆動される。このため、車両が一時的に停車している間にエンジンが停止すると、冷凍サイクル装置が停止することになる。燃費の向上を図るため、信号待ち等の車両停止中にエンジンを停止する、いわゆるアイドルストップ車が増加している。このようなアイドルストップ車では、車両停車中（エンジン停止中）に冷凍サイクル装置が停止することで車室内の快適性を損なうという問題がある。また空調感を維持するために車両停止中においてもエンジンを再起動させると、燃費の向上の妨げになるという問題もある。

このような問題を解決する技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１には、エンジン停止中においても空調感を維持するため、室内用熱交換器に蓄冷機能を持たせている。具体的には、特許文献１には、蓄冷材を封入した蓄冷容器を従来のエバポレータの空気流れ後方へ配置したものが記載されている。これによって車両走行中に冷熱を蓄え、この冷気を車両停止中に用いている。

また特許文献２には、蒸発器の冷媒流路を構成するチューブに隣接する形で小容量の蓄冷容器を設け、ここに蓄冷材を封入するものが記載されている。また蓄冷材として、長期間安定した凝固融解特性を有し、高い潜熱を有するノルマルパラフィンを使用することが特許文献３に記載されている。

さらに、アイドルストップ中は停車時間を延長するため、走行中のエアコン吹出空気温度よりも高く、かつ空調感を維持できる温度閾値を規定し、吹出空気温度が温度閾値以上になれば空調要求によりエンジンを再始動させることが特許文献４に記載されている。

特表２００９−５２６１９４号公報 特開２００２−２７４１６５号公報 特開２００２−３３７５３７号公報 特開平１０−２７８５６９号公報

たとえば下り坂など、アクセルを踏まなくても惰性で進むことができる場合、エンジンを停止させることで省燃費を図ることができる。このような走行は、惰性走行およびコースティング走行と呼ばれている。

たとえば国内走行パターン（ＪＣ０８）では、全走行時間１２００秒に対して停車時間（車速が０ｋｍ／ｈ）は３５８秒（２９．７％）である。また惰性走行を、減速量が１秒当たり０．６ｋｍ／ｈ以上２ｋｍ／ｈ以下とすると、惰性走行時間は１６９秒（１４％）である。したがって惰性走行時間中にエンジンを停止させることで、従来のアイドルストップ技術に対し４０％以上エンジン停止時間を延ばすことが期待できる。

しかし、従来技術と同様、惰性走行中のエンジン停止によりコンプレッサも停止するので、エアコン吹出温度の上昇により車内の快適性を維持できない場合は空調要求によりエンジンを再起動させることになる。さらに惰性走行時間もエンジンを停止すると、従来に比べてエンジンの停止時間が増えるのでエアコンの作動時間も減少し、走行中のエアコンの吹出温度が高くなり、車内温度が上昇する懸念がある。

そこで、特許文献１のようなアイドルストップ中の空調快適性を維持するための蓄冷機能付きの車両用空調システムを用いることで、コースティング走行中のエアコン吹出温度上昇を抑制することが考えられる。アイドルストップの時間は、たとえば１分などを想定しているが、惰性走行の時間は１０秒程度である。アイドルストップ時の空調維持をするために蓄冷材の融点温度を目標吹出温度よりも高めに設定されている。

しかし、蓄冷材がアイドルストップと同様のものを使用した場合、融点が高くコースティング走行のような短時間のエンジン停止では蓄冷熱を利用できる温度に到達しないのでエアコンの吹出温度上昇を抑えることができない。換言すると、アイドルストップ中は、車両が停止中であるので燃費を考慮して、目標吹出温度よりも高い吹出温度に蓄冷材の融点が設定されている。しかし惰性走行中は車両が走行中にあるにもかかわらず、エンジン停止により吹出温度が急に高くなると、乗員に違和感を与えることになる。さらに換言すると、惰性走行中は、エンジンを停止しても吹出温度の変化が少ないことが求められている。

そこでアイドルストップに用いられる蓄冷材よりも、融点が低く、目標吹出温度に融点が近い蓄冷材を用いることが考えられる。図９を用いて、融点を下げた場合について説明する。図９に示すように、従来例１はアイドルストップに用いられる従来の蓄冷材である。従来例２は、融点を従来例１よりも下げた蓄冷材である。時刻ｔ９１で車両が停止し、アイドルストップを開始して、冷凍サイクル装置を停止する。すると、蓄冷材の蓄冷エネルギが徐々に消費されて、吹出温度が徐々に上昇する。そして時刻ｔ９２では、従来例２のアイドルストップ中の温度閾値を超えてしまい、エンジンを再始動して冷凍サイクル装置を駆動する必要がある。

そして時刻ｔ９３では、従来例１のアイドルストップ中の温度閾値を超えている。したがって従来例２では、従来例１よりもアイドルストップ時間が短くなっている。これは、従来例２では従来例１よりも空気温度と融点の温度差が大きくなるので、蓄冷エネルギの時間当たりの消費量が増えることに起因する。このように蓄冷材の融点を単純に下げると、アイドルストップの時間が短くなるという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、車両停止中に長時間にわたってエンジン停止しつつ車内の快適性を維持し、さらに惰性走行中に吹出温度の上昇を抑制しつつエンジン停止を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。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、蓄冷部は、少なくとも２つ以上の異なる温度帯で相変化エネルギを有し、低温度帯で持つ単位体積当たりまたは単位重量当たりの相変化エネルギよりも、高温度帯で持つ相変化エネルギのほうが大きく、制御手段は、惰性走行中の場合、検出された温度が第１温度以下の間は圧縮機を停止するように制御し、車両が停止している走行状態である場合には、検出された温度が第２温度以下の間は圧縮機を停止するように制御することを特徴とする車両用空調装置である。

このような本発明に従えば、蒸発器は蓄冷部を備える。したがって冷媒からの熱量を蓄冷部に留めて、圧縮機が停止している場合には、蓄冷部が蓄えている冷熱によって空調用空気を冷却することができる。蓄冷部が蓄えている冷熱は有限であるので、空調用空気を冷却する時間が長くなるにつれて、空調用空気の温度が上昇することになる。

制御手段は、惰性走行中の場合、温度検出手段によって検出された温度が第１温度以下の間は圧縮機を停止するように制御している。第１温度以下には相変化エネルギを有する低温度帯があるので、蓄冷部が蓄えている冷熱を用いて、第１温度以下の状態を長くすることができる。これによって惰性走行中に圧縮機を停止しても、冷風の温度を第１温度以下に維持することができる。

また制御手段は、車両が停止している場合には、温度検出手段によって検出された温度が第２温度以下の間は圧縮機を停止するように制御する。第１温度以上には相変化エネルギを有する高温度帯があるので、蓄冷部が蓄えている冷熱を用いて、第２温度以下の状態を長くすることができる。これによって車両停止中に圧縮機を停止しても、冷風の温度を第２温度以下に維持することができる。

さらに低温度帯で持つ単位体積当たりまたは単位重量当たりの相変化エネルギよりも、高温度帯で持つ相変化エネルギのほうが大きい。これは車両が惰性走行中の時間よりも、車両が停止している時間の方が長いので、時間が長い方により多く相変化エネルギを使用するためである。これによって車両停止中に長時間にわたって圧縮機を停止しつつ車内の快適性を維持し、さらに短時間の惰性走行中に冷風の温度上昇を抑制しつつ、圧縮機を停止することができる。したがって燃費を向上しつつ、車室内の快適性を維持することができる。

なお、前述の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一例である。

第１実施形態の蒸発器４０を示す正面図である。 蒸発器４０を示す側面図である。 冷凍サイクル装置１０を示す図である。 図１のＩＶ−ＩＶ断面の一部を示す拡大断面図である。 蓄冷材５０の潜熱を示すグラフである。 炭素数１５、１６のパラフィンの潜熱を示すグラフである。 惰性走行における圧縮機２０の制御を示すフローチャートである。 エアコン吹出温度の変化を示すタイミングチャートである。 従来技術のエアコン吹出温度の変化を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図８を用いて説明する。蒸発器４０は、冷凍サイクル装置１０を構成する。冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置に用いられる。冷凍サイクル装置１０は、圧縮機２０、放熱器３０、減圧器６０、および蒸発器４０を有する。これら構成部品は、図３に示すように、配管によって環状に接続され、冷媒循環路を構成する。圧縮機２０は、車両の走行用の動力源によって駆動される。走行用の動力源は、走行源であって、たとえばエンジン７０である。このため、エンジン７０が停止すると圧縮機２０も停止する。圧縮機２０は、蒸発器４０から冷媒を吸引し、圧縮し、放熱器３０へ吐出する。圧縮機２０は、冷媒を圧縮吐出して、冷凍サイクル内に冷媒を循環させる。圧縮機２０は、たとえば車両のエンジンルーム内に搭載されたエンジン７０の出力軸によってベルト駆動される。また動力源は、エンジン７０のような内燃機関だけでなく、電動機によって提供してもよい。

放熱器３０は、高温冷媒を冷却する。放熱器３０は、凝縮器とも呼ばれる。減圧器６０は、放熱器３０によって冷却された冷媒を減圧する。減圧器６０は、固定の絞り、温度式膨張弁、あるいはエジェクタによって提供されうる。

蒸発器４０は、冷凍サイクルの低圧側に配置され、内部を流通する冷媒を用いて空調用空気を冷却する。蒸発器４０は、減圧器６０によって減圧された冷媒を蒸発させ、空気を冷却する。このように蒸発器４０は、車室に供給される空気を冷却する。冷凍サイクル装置１０は、さらに、高圧側液冷媒と低圧側ガス冷媒とを熱交換する内部熱交換器、余剰冷媒を蓄えるレシーバまたはアキュムレータのタンク要素を備えることができる。

冷凍サイクル装置１０は、エアコンＥＣＵ１１によって制御される。エアコンＥＣＵ１１は、制御手段であって、エンジン７０の始動および停止を司るイグニッションスイッチが入れられた時に、車両に搭載された車載電源であるバッテリ（図示せず）から直流電源が供給され、演算処理や制御処理を開始するように構成されている。エアコンＥＣＵ１１には、エアコン操作パネル上の各種操作スイッチから、各スイッチ信号が入力されるように構成されている。またエアコンＥＣＵ１１には、各種センサが接続されている。

エアコンＥＣＵ１１の内部には、図示は省略するが、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、およびＩ／Ｏポート（入力／出力回路）などの機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータが設けられている。各種センサからのセンサ信号がＩ／ＯポートまたはＡ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力される。

各種センサの一例として、内気センサ、外気センサおよびエバ後温度センサ１２について説明する。内気温センサは、運転席の周囲の空気温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温度検出手段として機能する。外気温センサは、車室外温度（外気温）を検出する外気温検出手段として機能する。エバ後温度センサ１２は、蒸発器４０を通過した直後の空気温度（エバ後温度ＴＥ）を検出する温度検出手段として機能する。したがってエバ後温度センサ１２は、蒸発器４０によって冷却された空調用空気の温度を検出する。換言すると、エバ後温度センサ１２は、マックスクールの場合は吹出温度を検出する。

エアコンＥＣＵ１１は、イグニッションスイッチがオンされてエアコンＥＣＵ１１に直流電源が供給されると、予めメモリに記憶されている制御プログラムを実行する。エアコンＥＣＵ１１は、各種センサからのデータを用いて、目標吹出温度ＴＡＯを演算し、その目標吹出温度ＴＡＯと外気温Ｔａｍから、目標エバポレータ後温度ＴＥＯを演算する。そしてエアコンＥＣＵ１１は、演算した目標吹出温度ＴＡＯに基づいてブロワ風量、エアミックスドアの開度、圧縮機２０の吐出量を決定し、各部を制御する。

エンジンＥＣＵ７１は、車両の走行源であるエンジン７０を制御する。エンジンＥＣＵ７１は、目標エンジントルクを発生するように、エンジン７０の運転状態を制御する。具体的には、エンジン回転数などの情報に基づき、スロットルバルブ開度や燃料供給量などを調節することにより、エンジン７０が発生するエンジントルクが目標トルクとなるようにエンジン７０の運転状態を制御する。

エンジンＥＣＵ７１は、エアコンＥＣＵ１１と通信し、エアコンＥＣＵ１１に空調に必要な情報を送受信する。エンジンＥＣＵ７１は、車両の走行状態を把握しているので走行状態検出手段としても機能する。走行状態は、運行状態とももいい、車両が停止している状態と走行している状態を含む。またエンジンＥＣＵ７１は、エアコンＥＣＵ１１が圧縮機２０の駆動を要求した場合には、エンジン７０を駆動する。これによって圧縮機２０が駆動される。

次に、蒸発器４０の具体的な構成に関して、図１および図２を用いて説明する。蒸発器４０は、蓄冷熱交換器であって、複数に分岐した冷媒通路部材を有する。この冷媒通路部材は、アルミニウム等の金属製の通路部材によって提供される。冷媒通路部材は、組をなして位置づけられたヘッダ４１〜４４と、それらヘッダ４１〜４４の間を連結する複数の冷媒管４５とによって提供されている。

図１および図２に示すように、第１ヘッダ４１と第２ヘッダ４２とは、組をなしており、互いに所定距離れて平行に配置されている。第３ヘッダ４３と第４ヘッダ４４とも、組をなしており、互いに所定距離れて平行に配置されている。第１ヘッダ４１と第２ヘッダ４２との間には、複数の冷媒管４５が等間隔に配列されている。第３ヘッダ４３と第４ヘッダ４４との間には、複数の冷媒管４５が等間隔に配列されている。各冷媒管４５は、その端部において対応するヘッダ内に連通している。

図２に示すように、これら第１ヘッダ４１と、第２ヘッダ４２と、それらの間に配置された複数の冷媒管４５によって第１熱交換部４８が形成されている。同様に、第３ヘッダ４３と、第４ヘッダ４４と、それらの間に配置された複数の冷媒管４５によって第２熱交換部４９が形成されている。この結果、蒸発器４０は、２層に配置された第１熱交換部４８と第２熱交換部４９とを有する。空気の流れ方向に関して、第２熱交換部４９が上流側に配置され、第１熱交換部４８が下流側に配置されている。

第１ヘッダ４１の端部には、冷媒入口としてのジョイント（図示せず）が設けられている。第１ヘッダ４１内は、その長さ方向のほぼ中央に設けられた仕切板（図示せず）によって、第１区画と第２区画とに区画されている。これに対応して、複数の冷媒管４５は、第１群と第２群とに区分されている。冷媒は、第１ヘッダ４１の第１区画に供給される。冷媒は、第１区画から、第１群に属する複数の冷媒管４５に分配される。冷媒は、第１群を通して第２ヘッダ４２に流入し、集合される。冷媒は、第２ヘッダ４２から、第２群に属する複数の冷媒管４５に再び分配される。冷媒は、第２群を通して第１ヘッダ４１の第２区画に流入する。このように、第１熱交換部４８においては、冷媒をＵ字状に流す流路が形成される。

第３ヘッダ４３の端部には、冷媒出口としてのジョイント（図示せず）が設けられている。第３ヘッダ４３内は、その長さ方向のほぼ中央に設けられた仕切板（図示せず）によって、第１区画と第２区画とに区画され、複数の冷媒管４５は、第１群と第２群とに区分されている。第３ヘッダ４３の第１区画は、第１ヘッダ４１の第２区画に隣接している。第３ヘッダ４３の第１区画と第１ヘッダ４１の第２区画とは連通している。

冷媒は、第１ヘッダ４１の第２区画から、第３ヘッダ４３の第１区画に流入する。冷媒は、第１区画から、第１群に属する複数の冷媒管４５に分配され、第１群を通して第４ヘッダ４４に流入し、集合される。冷媒は、第４ヘッダ４４から、第２群に属する複数の冷媒管４５に再び分配される。冷媒は、第２群を通して第３ヘッダ４３の第２区画に流入する。このように、第２熱交換部４９においては、冷媒をＵ字状に流す流路が形成される。第３ヘッダ４３の第２区画内の冷媒は、冷媒出口から流出し、圧縮機２０へ向けて流れる。

次に、冷媒管４５などの具体的な構成に関して説明する。図４では、蓄冷容器４７の厚みは省略して示し、蓄冷材５０にハッチングを施して示す。冷媒管４５は、内部に冷媒が流通する複数の冷媒通路４５ａを有する多穴管である。冷媒管４５は、扁平管とも呼ばれる。この多穴管は、押出製法によって得ることができる。複数の冷媒通路４５ａは、冷媒管４５の長手方向に沿って延びており、冷媒管４５の両端に開口している。複数の冷媒管４５は、列をなして並べられている。各列において、複数の冷媒管４５は、その主面が対向するように配置されている。複数の冷媒管４５は、互いに隣接する２つの冷媒管４５の間に、空気と熱交換するための空気通路４６０と、後述する蓄冷容器４７を収容するための収容部４６１とを区画している。

蒸発器４０は、車室へ供給される空気と接触面積を増加させるためのアウターフィン４６を備える。アウターフィン４６は、複数のコルゲート型のアウターフィン４６によって提供されている。アウターフィン４６は、隣接する２つの冷媒管４５の間に区画された空気通路４６０に配置されている。アウターフィン４６は、隣接する２つの冷媒管４５と熱的に結合している。アウターフィン４６は、熱伝達に優れた接合材によって、隣接する２つの冷媒管４５に接合されている。接合材としては、ろう材を用いることができる。アウターフィン４６は、薄いアルミニウム等の金属板が波状に曲げられた形状をもっており、ルーバーと呼ばれる空気通路４６０を備える。

次に、蓄冷容器４７に関して説明する。蓄冷容器４７は、蓄冷部であって、内部に蓄冷材５０を収容している。蓄冷容器４７は、扁平な筒状である。蓄冷容器４７は、その長手方向両端において、筒をその厚さ方向に押しつぶすことによって閉じられ、内部に蓄冷材５０を収容するための空間が形成される。蓄冷容器４７は、広い主面を両面に有している。これら２つの主面を提供する２つの主壁は、それぞれが冷媒管４５と平行に配置されている。そして少なくとも片面、本実施形態では両面に、冷媒管４５が接触するように配置されている。

蓄冷容器４７は、その両側に配置された２つの冷媒管４５に熱的に結合している。蓄冷容器４７は、熱伝達に優れた接合材によって、隣接する２つの冷媒管４５に接合されている。接合材としては、ろう材または接着剤などの樹脂材料を用いることができる。蓄冷容器４７は、冷媒管４５にろう付けされている。蓄冷容器４７と冷媒管４５との間には、それらの間を広い断面積によって連結するために大量のろう材が配置されている。このろう材は、蓄冷容器４７と冷媒管４５との間にろう材の箔を配置することによって提供することができる。この結果、蓄冷容器４７は、冷媒管４５との間で良好な熱伝導を示す。

各蓄冷容器４７の厚さは、空気通路４６０の厚さとほぼ等しい。よって、蓄冷容器４７の厚さは、アウターフィン４６の厚さとほぼ等しい。アウターフィン４６と蓄冷容器４７とは、入れ替え可能である。この結果、複数のアウターフィン４６と複数の蓄冷容器４７との配置パターンを、高い自由度をもって設定することができる。

蓄冷容器４７の長さは、アウターフィン４６とほぼ同じ長さを有する。この結果、蓄冷容器４７は、隣接する２つの冷媒管４５の間に区画された収容部４６１の長手方向のほぼ全体を占めている。また蓄冷容器４７とヘッダ４１〜４４との間の隙間は、アウターフィン４６の切片、あるいは樹脂などの充填材によって埋めることが望ましい。

複数の冷媒管４５は、ほぼ一定の間隔で配置されている。それら複数の冷媒管４５の間には、複数の隙間が形成されている。これら複数の隙間には、複数のアウターフィン４６と複数の蓄冷容器４７とが、所定の規則性をもって配置されている。隙間のうちの一部は、空気通路４６０である。隙間のうちの残部は、蓄冷容器４７の収容部４６１である。複数の冷媒管４５の間に形成された合計間隔のうち、たとえば１０％以上５０％以下が収容部４６１とされる。収容部４６１には、蓄冷容器４７が配置されている。

蓄冷容器４７は、蒸発器４０の全体にほぼ均等に分散して配置されている。蓄冷容器４７の両側に位置する２つの冷媒管４５は、蓄冷容器４７とは反対側において空気と熱交換するための空気通路４６０を区画している。別の観点では、２つのアウターフィン４６の間に２つの冷媒管４５が配置され、さらにこれら２つの冷媒管４５の間に２つの蓄冷容器４７を１組とした蓄冷容器４７が１組配置されている。

蓄冷容器４７は、アルミニウムおよびアルミニウム合金等の金属製である。また蓄冷容器４７のアルミニウム以外の材料としては、たとえばイオン化傾向が水素よりも低い金属を主材、もしくは成分として含む材料が用いられる。

次に、蓄冷材５０に関して説明する。蓄冷材５０は、冷媒通路４５ａを流通する冷媒と熱交換して冷媒からの熱量を留める材料である。蓄冷材５０は、冷媒からの熱を凝固することで留め、留めた熱を融解することによって外部に放出する。

蓄冷材５０には、パラフィンが用いられる。パラフィンは、炭素数によって融点および融解熱が異なる。パラフィンは、炭素数が大きくなるにつれて、融点が高温になる。蓄冷材５０の融点は、空調装置の運転する温度範囲である０℃〜２０℃に有する材料が好ましい。

ここで融点が０℃より大きいのが好ましい理由を説明する。冷房運転中の蒸発器４０には空気中の水蒸気が凝縮して、液体の水として付着している。したがって蓄冷材５０が０℃以下になると蒸発器４０および蓄冷容器４７の表面に付着している水分が凝固するので、蒸発器４０の空気通路４６０を閉塞するおそれがある。空気通路４６０が閉塞すると、蒸発器４０の性能が大幅に低下する。したがって蒸発器４０の温度が０℃より大きくすることが好ましいので、蓄冷材５０の融点が０℃より大きい方が好ましい。

次に融点が２０℃以下が好ましい理由を説明する。アイドルストップ中に乗客が不快と感じる温度が約２０℃である。したがって車室内の温度が２０℃に到達したら、冷房運転を再開するように制御する。そこで２０℃までに蓄冷材５０に貯まった冷熱を全て消費するために、蓄冷材５０の融点が２０℃以下にすることで、効率のよい運転が可能となる。

本実施形態では、蓄冷材５０として、パラフィンを主成分とし、２種類のパラフィンの混合物を用いている。具体的には、蓄冷材５０は、炭素数が１５のパラフィンと炭素数が１６のパラフィンの混合物である。

炭素数が１５のパラフィンと炭素数１６のパラフィンの潜熱は、図６に示すように、それぞれ潜熱の極大値の温度が異なる。炭素数１５のパラフィンでは、約−１℃と約１２℃とで極大値を有する。したがって炭素数１５のパラフィンでは、２つの極大値を有する。また炭素数１６のパラフィンでは、約２１℃で極大値を有する。

炭素数が１５のパラフィンを主成分とする蓄冷材５０に対し、潜熱の高い炭素数が１６のパラフィンを適時混合すると、図５のように第３温度から第１温度まで、第１温度から第２温度までにそれぞれに潜熱の極大値を持つ特性となる。換言すると、混合パラフィンは、第１温度付近に１つの潜熱の極小値を有する。極大値の温度を含む温度帯では、蓄冷材５０は相変化するので、本実施形態の蓄冷材５０は、２つの異なる温度帯で相変化エネルギを有する。

設定される第１温度は、第３温度よりも高温であり、第２温度よりも低温である。たとえば第１温度は、０℃以上１０℃以下の場合には、第２温度は、第１温度よりも高温であって１０℃以上２０℃以下である。またたとえば、第１温度が１０℃以上１５℃以下の場合には、第２温度は、第１温度よりも高温であって１５℃以上２０℃以下である。図５に示す蓄冷材５０では、第１温度が１０℃であり、第２温度が１８℃であり、第３温度が５℃である。

表１は、炭素数１５のパラフィンと炭素数１６のパラフィンとの配合比と、各温度帯における潜熱を示す。低温度帯は、第３温度から第１温度までの範囲である。高温度帯は、第１温度から第２温度までの範囲である。

表１に示すように、炭素数が１６のパラフィンの配合比を大きくすると第１温度以下でほとんど潜熱をもたなくなるため、炭素数が１６のパラフィンは８０質量パーセント未満にするのが好ましい。さらにコースティング走行時間はアイドルストップに比べ短時間であり、必要な冷熱量は少ない。したがって第１温度以下で余剰な冷熱をためることなく効率よく蓄冷熱を使用するため、第３温度から第１温度までの低温帯の潜熱より、第１温度から第２温度までの高温帯の潜熱のほうが大きいほうが好ましい。さらに、アイドルストップ時間を炭素数１５のパラフィンと同等以上とすることが好ましい。換言すると、低温度帯で持つ単位体積当たりまたは単位重量当たりの相変化エネルギよりも、高温度帯で持つ相変化エネルギのほうが大きいほうが好ましい。

以上より配合比として潜熱の大きなＣ１６をＣ１５に対し多く配合しかつ８０％未満とすることが好ましい。換言すると、炭素数が１５のパラフィンの成分の蓄冷材５０における質量パーセント濃度が、２０質量パーセント濃度よりも高く、５０質量パーセント濃度未満であることが好ましい。また炭素数が１６のパラフィンの成分の蓄冷材５０における質量パーセント濃度が、５０質量パーセント濃度よりも高く、８０質量パーセント濃度未満であることが好ましい。

次に、本実施形態の車両用空調装置の作動を説明する。乗員からの空調要求、例えば冷房要求があると、圧縮機２０はエンジン７０によって駆動される。圧縮機２０は蒸発器４０から冷媒を吸入し、圧縮して、吐出する。圧縮機２０から吐出された冷媒は、放熱器３０で放熱される。放熱器３０から出た冷媒は、減圧器６０によって減圧され、蒸発器４０に供給される。冷媒は、蒸発器４０において蒸発し、蓄冷容器４７を冷却するとともに、アウターフィン４６を介して周囲の空気を冷却する。

車両が一時停止すると、エンジン７０は消費エネルギを減らすために停止し、圧縮機２０が停止する。具体的には、エアコンＥＣＵ１１は、エンジンＥＣＵ７１からの情報に基づいて、車両が停止している走行状態である場合には、吹出温度が第２温度以下の間は圧縮機２０を停止するように制御する。

その後、蒸発器４０の冷媒は徐々に冷却能力を失ってゆく。この過程で、蓄冷材５０は、徐々に放冷し、空気を冷却する。このとき、空気の熱は、アウターフィン４６、冷媒管４５、および蓄冷容器４７を通して、蓄冷材５０に伝導する。この結果、冷凍サイクル装置１０が一時的に停止しても、蓄冷材５０によって空気を冷却することができる。やがて、車両が再び走行を始めると、エンジン７０が再び圧縮機２０を駆動する。このため、冷凍サイクル装置１０は、再び蓄冷材５０を冷却し、蓄冷材５０が蓄冷する。また吹出温度が第２温度より大きくなると、エンジン７０が再び圧縮機２０を駆動する。これによってアイドルストップの時間が長くて、蓄冷材５０の冷熱を使い果たした場合でも、圧縮機２０を駆動して車室内の環境が悪化することを防いでいる。

次に、惰性走行に関連するエアコンＥＣＵ１１の制御に関して説明する。図７に示すフローは、車両用空調装置が動作状態において、エアコンＥＣＵ１１によって短時間に繰り返し実行される。ステップＳ１では、エンジンＥＣＵ７１からの情報に基づいて惰性走行中であるか否かを判断し、惰性走行中である場合には、ステップＳ２に移り、惰性走行中でない場合には、本フローを終了する。惰性走行は、減速量が所定の範囲にある場合である、たとえば減速量が１秒当たり０．６ｋｍ／ｈ以上２ｋｍ／ｈ以下の場合であり、加速手段のアクセルが操作されていない場合には、惰性走行中と判断する。また下り坂のように減速していない場合であっても、所定の走行速度以下であり、アクセルが操作されていない場合には、惰性走行中と判断する。

ステップＳ２では、惰性走行中であるので、車両用空調装置の吹出温度と第３温度とを比較し、吹出温度が第３温度以下の場合には、ステップＳ３に移り、第３温度以下でない場合には、ステップＳ７に移る。ステップＳ３では、惰性走行中であり、吹出温度も第３温度以下であるので、蓄冷材５０が蓄冷を完了していると判断し、圧縮機２０を停止し、ステップＳ４に移る。惰性走行中は、エンジン７０を駆動しなくても蓄冷材５０が第３温度以下であるので蓄冷材５０の冷熱で吹出温度を第１温度以下に維持できるからである。したがって圧縮機２０を停止しても、吹出温度の上昇を蓄冷材５０によって抑制することができる。

ステップＳ４では、惰性走行が終了し、通常走行をしているか否かを判断し、惰性走行が終了している場合には、ステップＳ６に移り、惰性走行が終了しておらず惰性走行中の場合には、ステップＳ５に移る。ステップＳ５では、惰性走行中であるので、吹出温度が第１温度以上であるか否かを判断し、第１温度以上の場合には、ステップＳ６に移り、第１温度以上でない場合には、ステップＳ３に戻る。これによって惰性走行中は、吹出温度が第１温度以上になると圧縮機２０が停止されることになる。

ステップＳ６では、惰性走行が終了したか、または吹出温度が第１温度以上となったので、圧縮機２０を駆動して、本フローチャートを終了する。惰性走行が終了すると、エンジン７０が駆動されるので、圧縮機２０をエンジン７０によって駆動することができる。また吹出温度が第１温度以上になると吹出温度が高く車室内の快適性を維持するために、エンジン７０を駆動して圧縮機２０によって吹出温度を下げている。換言すると、第１温度が吹出温度と同程度の値である。

またステップＳ７では、惰性走行中であるが、吹出温度が第３温度よりも高いので蓄冷材５０に充分に冷熱が蓄えられていないとして、圧縮機２０を駆動し、ステップＳ１に戻る。したがって吹出温度が第３温度になるまで惰性走行中であっても、圧縮機２０が駆動される。これによって蓄冷材５０が冷媒と熱交換して蓄冷する。

このようにエアコンＥＣＵ１１は、エンジンＥＣＵ７１からの情報に基づいて惰性走行中の場合、吹出温度が第１温度以下の間は圧縮機２０を停止するように制御する。したがって惰性走行中にエンジン７０を停止することができる。またエンジン７０を停止しても、蓄冷材５０の冷熱によって車室内に第１温度以下の吹出温度の空調風を提供することができる。

次に、惰性走行中およびアイドルストップ中の圧縮機２０の動作タイミングに関して、図８を用いて説明する。図８では、比較例１、比較例２および実施例の波形を示している。比較例１は、蓄冷機能を有しない車両用空調装置であり、破線で示している。比較例２は、炭素数１５のパラフィンを蓄冷材５０として用いた車両用空調装置であり、細い実線で示している。実施例は、前述の図５で示した混合パラフィンを蓄冷材５０として用いた車両用空調装置であり、太い実線で示している。

図８の左側は、惰性走行の際の波形であり、左側はアイドルストップの際の波形である。まず、惰性走行中の波形に関して説明する。時刻ｔ８１では、惰性走行が開始されて、エンジン７０の回転数が０となっている。したがって圧縮機２０も停止している。すると蓄冷材５０を有しない比較例１では、吹出温度が短時間に上昇し、時刻ｔ８２では第１温度である目標吹出温度に達する。したがって比較例１では、時刻ｔ８２でエンジン７０を駆動して、圧縮機２０を駆動している。

その後、時刻ｔ８３では、比較例２の吹出温度が目標吹出温度に達する。したがって比較例２では、時刻ｔ８３でエンジン７０を駆動して、圧縮機２０を駆動している。前述のように比較例２の蓄冷材では、低温度帯における潜熱が小さく、また融点と吹出温度との差が大きいので、吹出温度に達するまでの時間が短い。

これに対して、実施例では、時刻ｔ８４で吹出温度が目標吹出温度に達している。この例では、時刻ｔ８４でアクセルが踏まれて車速を上昇しているので、惰性走行は終了しているが、惰性走行を終了するまでエンジン７０を停止することができている。

次に、アイドルストップ中の波形に関して説明する。時刻ｔ８５では、車速が０となったので、エンジン７０を停止している。したがって圧縮機２０も停止している。すると蓄冷材５０を有しない比較例１では、前述と同様に、吹出温度が短時間に上昇し、時刻ｔ８６では第１温度である目標吹出温度に達する。したがって比較例１では、時刻ｔ８６でエンジン７０を駆動して、圧縮機２０を駆動している。

その後、時刻ｔ８７では、比較例２および実施例の吹出温度が目標吹出温度に達する。この例では、時刻ｔ８７でアクセルが踏まれて車速を上昇しているので、アイドルストップは終了しているが、アイドルストップを終了するまでエンジン７０を停止することができている。したがって実施例では、アイドルストップでも比較例２に同等の効果があり、惰性走行中の蓄冷効果が比較例２によりも優れている。

このようにアイドルストップ中は第２温度以下で圧縮機２０を再始動することで快適性が維持できる。一方で、アイドルストップに加えてコースティング走行をする場合は車内温度を上げないようにするため第２温度よりも低い第１温度以下で圧縮機２０を再始動すべきである。しかしながら、比較例２の蓄冷材では、第１温度と第２温度の間で蓄冷エネルギを多く放出する。換言すると、比較例２の蓄冷材は融点が第１温度よりも高いため、コースティング走行中、吹出温度がすぐに上昇して第１温度を超えるため、短時間でエンジン７０を再始動し圧縮機２０が駆動する必要がある。これに対して実施例は、第１温度よりも低い温度で蓄冷熱をためることが可能であるため、比較例２に比べ、吹出温度上昇を抑えることが可能となる。

以上説明したように本実施形態の蒸発器４０は蓄冷容器４７を備える。蓄冷容器４７の内部には、蓄冷材５０が収容されている。したがって冷媒からの熱量を蓄冷材５０に留めて、圧縮機２０が停止している場合には、蓄冷材５０が蓄えている冷熱によって空調用空気を冷却することができる。蓄冷材５０が蓄えている冷熱は有限であるので、空調用空気を冷却する時間が長くなるにつれて、空調用空気の温度が上昇することになる。

エアコンＥＣＵ１１は、惰性走行中の場合、吹出温度が第１温度以下の間は圧縮機２０を停止するように制御している。第１温度以下には相変化エネルギを有する低温度帯があるので、蓄冷材５０が蓄えている冷熱を用いて、第１温度以下の状態を長くすることができる。これによって惰性走行中に圧縮機２０を停止しても、冷風の温度を第１温度以下に維持することができる。

またエアコンＥＣＵ１１は、車両が停止している場合には、吹出温度が第２温度以下の間は圧縮機２０を停止するように制御する。第１温度以上には相変化エネルギを有する高温度帯があるので、蓄冷材５０が蓄えている冷熱を用いて、第２温度以下の状態を長くすることができる。これによって車両停止中に圧縮機２０を停止しても、冷風の温度を第２温度以下に維持することができる。

さらに低温度帯で持つ単位体積当たりまたは単位重量当たりの相変化エネルギよりも、高温度帯で持つ相変化エネルギのほうが大きい。これは車両が惰性走行中の時間よりも、車両が停止している時間の方が長いので、時間が長い方により多く相変化エネルギを使用するためである。これによって車両停止中に長時間にわたって圧縮機２０を停止しつつ車内の快適性を維持し、さらに短時間の惰性走行中に冷風の温度上昇を抑制しつつ、圧縮機２０を停止することができる。したがって燃費を向上しつつ、車室内の快適性を維持することができる。

さらに本実施形態では、エアコンＥＣＵ１１は、惰性走行中でなく車両が走行している走行状態である場合には、吹出温度が第３温度以下となるように圧縮機２０を制御することが好ましい。これによって蓄冷材５０の蓄冷能力を最大限に発揮して、冷熱を蓄えることができる。したがってアイドルストップ時や惰性走行時に、蓄冷材５０の能力を最大限に発揮して、圧縮機２０の停止状態を維持することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、一種類の蓄冷材５０を用いているが、一種類の蓄冷材５０に限るものではない。たとえば蓄冷容器４７毎に異なる蓄冷材を収容して、蓄冷部が複数の蓄冷体を有する構成あってもよい。換言すると、蓄冷能力が異なる少なくとも２つの蓄冷体を、各収容部４６１に収容してもよい。したがって隣接する蓄冷体は、蓄冷能力が異なることがある。このような場合は、第１蓄冷体は、低温度帯に相変化エネルギを有し、第２蓄冷体は高温度帯に相変化エネルギを持つように、蓄冷材を選択する。また第１蓄冷体の総蓄冷量は、第２蓄冷体の総蓄冷量よりも多くなるように選択される。総蓄冷量は、単位体積当たりまたは単位重量当たりの相変化エネルギに、封入量を乗じた値である。これによって第１実施形態の同様の作用および効果を奏することができる。以下、このような２種類の蓄冷材５０を用いる場合について、蓄冷材の組み合わせの一例として実施例１〜実施例４について説明する。

（実施例１）
第１蓄冷体として炭素数が１４のパラフィンを用いる。このパラフィンは、融点が６℃である。第２蓄冷体として炭素数が１５のパラフィンを用いる。このパラフィンは、融点が１０℃である。

（実施例２）
第１蓄冷体として、炭素数が１４のパラフィンを用いる。第２蓄冷体として、炭素数が１５のパラフィン２０質量パーセントよりも多く５０質量パーセント未満、炭素数が１６のパラフィン５０質量パーセントよりも多く８０質量パーセント未満を用いる。

（実施例３）
第１蓄冷体として、炭素数が１５のパラフィンを用いる。第２蓄冷体として、炭素数が１５のパラフィンを２０質量パーセント濃度よりも多く５０質量パーセント未満とし、炭素数が１６のパラフィンを５０質量パーセントよりも多く８０質量パーセント未満とする。

（実施例４）
第１蓄冷体、第２蓄冷体ともに炭素数が１５のパラフィンを２０質量パーセントよりも多く５０質量パーセント未満とし、炭素数が１６のパラフィンを５０質量パーセントよりも多く８０質量パーセント未満とする。ただし、第１蓄冷体の炭素数が１５のパラフィン濃度のほうが、第２蓄冷体の炭素数が１５のパラフィン濃度よりも高くする。前述の表１から炭素数が１５のパラフィンの配合を減らすと第１温度以上第２温度以下での潜熱が上昇し、炭素数が１５のパラフィンの配合を増やすと第３温度以上第２温度以下での潜熱が上昇できることが分かる。

また前述の第１実施形態では、蓄冷材５０は１種類であったが、１種類に限るものではなく、３種類以上であってもよい。これによって、より段階的に蓄冷することができ、より広範囲な空調温度範囲に対応することができる。

また冷媒管４５は、多穴押出管、あるいはディンプルを形成した板材を筒状に曲げた管によって提供することができる。さらに、フィンは省略することができる。このような熱交換器は、フィンレス型とも呼ばれる。フィンに代えて、冷媒管から延び出す突条などを設けて、空気との熱交換を促進してもよい。また冷媒管４５の外周に蓄冷容器４７が配置されておらず、冷媒通路の中に蓄冷容器４７が配置してもよい。

本発明は、種々の流れ経路を持つ蒸発器に適用することができる。例えば、第１実施形態のような左右Ｕターン型に代えて、一方向型、前後Ｕターン型などの蒸発器に本発明を適用してもよい。

１０…冷凍サイクル装置 １１…エアコンＥＣＵ（制御手段）
１２…エバ後温度センサ（温度検出手段） ２０…圧縮機
３０…放熱器 ４０…蒸発器 ４１…第１ヘッダ ４２…第２ヘッダ
４３…第３ヘッダ ４４…第４ヘッダ ４５…冷媒管 ４５ａ…冷媒通路
４６…アウターフィン ４７…蓄冷容器（蓄冷体） ４８…第１熱交換部
４９…第２熱交換部 ５０…蓄冷材（蓄冷部） ６０…減圧器
７０…エンジン（走行源） ７１…エンジンＥＣＵ（走行状態検出手段）
４６０…空気通路 ４６１…収容部

Claims (6)

1. 車両の走行源（７０）によって駆動され、冷媒を圧縮吐出して、冷凍サイクル内に前記冷媒を循環させる圧縮機（２０）と、
   前記冷凍サイクルの低圧側に配置され、内部を流通する前記冷媒を用いて空調用空気を冷却する蒸発器（４０）と、
   前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段（７１）と、
   前記蒸発器によって冷却された空調用空気の温度を検出する温度検出手段（１２）と、
   前記圧縮機の吐出量を制御する制御手段（１１）と、を含み、
   前記蒸発器は、内部を流通する前記冷媒と熱交換して前記冷媒からの熱量を留める蓄冷部（５０）を有し、
   前記蓄冷部は、少なくとも２つ以上の異なる温度帯で相変化エネルギを有し、
   設定される第１温度は、第３温度よりも高温であり、第２温度よりも低温とし、
   異なる温度帯のうち一つの低温度帯が前記第３温度から前記第１温度までの範囲にあり、他の一つの高温度帯が前記第１温度から前記第２温度までの範囲にあり、
   前記低温度帯で持つ単位体積当たりまたは単位重量当たりの相変化エネルギよりも、前記高温度帯で持つ相変化エネルギのほうが大きく、
   前記制御手段は、
   前記走行状態検出手段によって検出されて、所定の走行速度以下であり、前記車両の加速手段が操作されていない走行状態である惰性走行中の場合、前記温度検出手段によって検出された温度が前記第１温度以下の間は前記圧縮機を停止するように制御し、
   前記走行状態検出手段によって検出されて、前記車両が停止している走行状態である場合には、前記温度検出手段によって検出された温度が前記第２温度以下の間は前記圧縮機を停止するように制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御手段は、前記走行状態検出手段によって検出されて、前記惰性走行中でなく前記車両が走行している走行状態である場合には、前記温度検出手段よって検出される温度が前記第３温度以下となるように前記圧縮機を制御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. 前記第１温度が０℃以上１０℃以下の場合には、前記第２温度は、前記第１温度よりも高温であって１０℃以上２０℃以下であり、
   前記第１温度が１０℃以上１５℃以下の場合には、前記第２温度は、前記第１温度よりも高温であって１５℃以上２０℃以下であ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、パラフィンを主成分とし、少なくとも２種類以上のパラフィンの混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 前記蓄冷部は、炭素数が１５のパラフィンと炭素数が１６のパラフィンの混合物であり、
   炭素数が１５のパラフィンの成分の質量パーセント濃度が、２０質量パーセント濃度よりも高く、５０質量パーセント濃度未満であり、
   炭素数が１６のパラフィンの成分の質量パーセント濃度が、５０質量パーセント濃度よりも高く、８０質量パーセント濃度未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
6. 前記蓄冷部は、複数の蓄冷体（４７）を有し、
   少なくとも一つの前記蓄冷体は、前記低温度帯で相変化エネルギを有し、
   少なくとも一つの前記蓄冷体は、前記高温度帯で相変化エネルギを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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