JP2016215802A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用空調装置において低コストで冷却効率を向上させる。
【解決手段】 車内又は車外から導入された外気を空調されたフローとして車室へ導出させる空調室１０と、空調室１０内に設けられたエバポレータ２０と、エバポレータ２０と空調室１０の底面１１との間に設けられ、エバポレータ２０に熱的に接続された蓄冷体２３と、空調室１０の底面１１に設けられた、少なくともエバポレータ２０の凝結水を貯える貯水槽３０とを備えた、車両用空調装置１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される車両用空調装置に関する。

車両用空調装置は、外気を導入する空調室と、空調室内に配置された、冷媒が循環するエバポレータ及びエンジンの冷却水が循環するヒータコアとを備え、エバポレータにより除湿、冷却するとともに、ヒータコアにより加熱することで、外気を空調室内にて所定の温度に調整して、車室内に導入させるようにしている。

このような車両用空調装置においては、エンジンの停止時やアイドリング運転時にエバポレータへの冷媒の循環が行われなくなるため、冷房性能が低下するという問題がある。この問題に対応した技術の例として、特許文献１においては、エバポレータ内に蓄冷材を封入した容器を設けて、冷媒の循環停止時における冷房性能の低下を抑制するようにした構成が開示されている。

特開２０１１−６０５８号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下のような課題があった。すなわち、性能を向上させるためには蓄冷材の容量を増加させる必要があるところ、蓄冷材はエバポレータ内又はエバポレータに近接して配置する必要があるため、空調室の容積又はエバポレータの体積による制約を受けることとなる。更に、蓄冷材の容量増加は車両用空調装置の高コスト化を招くこととなる。更に、蓄冷材はエバポレータに熱を奪われることにより蓄冷される構成となっているため、蓄冷材の配設によりエバポレータによる装置本来の冷房性能が損なわれていることとなっていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストで冷却効率を向上させた車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の側面は、車内又は車外から導入された外気を空調されたフローとして車室へ導出させる空調室と、前記空調室内に設けられたエバポレータと、前記エバポレータと前記空調室の底面との間に設けられ、前記エバポレータに熱的に接続された蓄冷体と、前記空調室の前記底面に設けられた、少なくとも前記エバポレータの凝結水を貯える貯水槽とを備えた、車両用空調装置である。

なお、本発明は他の側面として、前記貯水槽に貯えられた前記凝結水が一定量以上に達した場合に前記凝結水を車外へ排出するドレンパイプを備えたものとしてもよい。

更に、本発明は他の側面として、前記蓄冷体は、前記エバポレータから前記貯水槽に前記凝結水を導く排水路を有するものとしてもよい。

以上のような本発明は、車両用空調装置において低コストで冷却効率を向上させることが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の構成を示す斜視図 図１のＡ−Ａ線による要部断面図 図２のＢ−Ｂ線による要部断面図 本発明の他の実施の形態に係る車両用空調装置の構成を示す要部断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１の構成を示す斜視図である。

車両用空調装置１は、後述する空気の流れに沿って上流側から下流側への流れの中間にエバポレータ２０が配設された空調室１０を備える。

空調室１０は、エバポレータ２０が載置される底面１１と、底面１１の周囲に形成された一対の側壁１２ａ及び側壁１２ｂと、天井１３とから構成される略六面体の空間である。一対の側壁１２ａは、図中白矢印にて示す空気の流れＦに対して上流及び下流にそれぞれ対応して位置しており、上流側の側壁１２ａと天井１３との間には、図示しないブロワにより車外又は車内の外気が導入される導入口１４ａが開口されており、下流側の側壁１２ａと天井１３との間には、空調後の空気をフローとして車室内の吹出し口側に導くための導出口１４ｂが開口されている。

また、空調室１０において、天井１３の面積及び導入口１４ａ及び導出口１４ｂの開口面積の総和は底面１１の底面積よりも大きくなっている。更に、底面１１において導入口１４ａと相対する部分は端部が天井１３に向かって傾斜した斜面１１ａを形成し、これにより導入口１４ａから導入された空気がスムーズにエバポレータ２０に導かれる。

次に、エバポレータ２０は、導入口１４ａから導入される空気の流れＦに対して直交する向きに並列配置された複数のエバポレータユニット２１と、各エバポレータユニット２１に冷媒を流通させる冷媒流通ユニット２２とから構成される。更に、図１の、Ａ−Ａ線による要部断面図である図２に示すように、エバポレータユニット２１は、冷媒流通ユニット２２から導入された冷媒が流通するパイプ２１ａと、パイプ２１ａの周囲に設けられ、空気の流れＦに体して平行面を形成するコルゲートフィン２１ｂとを有する。

導入口１４ａから導入された空気の流れは、エバポレータ２０の各エバポレータユニット２１においてコルゲートフィン２１ｂの間隙及びエバポレータユニット２１同士の間隙２１ｘを通過する際にパイプ２１ａ内の冷媒と熱交換することにより冷却、凝結され、空調されたフローとして導出口１４ｂを介して空調室１０の外部へ導かれる。なお、冷媒流通ユニット２２は図示しない冷媒の循環経路から冷媒をエバポレータユニット２１へ導く冷媒入口２２ａ及び、エバポレータユニット２１にて熱交換された後に冷媒を循環経路へ帰還させるための冷媒出口２２ｂを有し、冷媒入口２２ａ及び冷媒出口２２ｂは、図２に示すように、循環経路の一対の流通管２４にそれぞれ接続される。

次に、空調室１０の底面１１とエバポレータ２０との間には、蓄冷体２３が設けられる。蓄冷体２３は、例として吸水性樹脂を樹脂容器又は金属製容器等に封入してなる構成を有し、エバポレータユニット２１に密着して嵌合して底面１１に固定される。

次に、空調室１０の底面１１上であって、エバポレータ２０の下方を含む領域には、貯水槽３０が設けられる。貯水槽３０は、図１及び図２に示すように、底面１１を形成する壁体の一部が空調室１０の外側に膨出することにより当該壁体の凹部として形成される。更に、図２のＢ−Ｂ線による断面図である図３に示すように、貯水槽３０の内部は、蓄冷体２３の直下に位置する貯水空間３０ｚと、外形筒状の隔壁３１により貯水空間３０ｚと隔絶される排水空間３１ｘとに区画される。

貯水空間３０ｚは開口３０ｘを介することにより、排水空間３１ｘは開口３０ｙを介することにより、それぞれ空調室１０内に部分的に開放されている。また、貯水空間３０ｚの直上に位置する蓄冷体２３においてはエバポレータユニット２１の底面と連通する貫通孔２３ａが形成されており、貫通孔２３ａを介してエバポレータ２０の表面は貯水槽３０の底面と直接相対している。また、蓄冷体２３の底面２３ｂは、隔壁３１の頂上部分３１ａよりも鉛直方向から見て低い位置に配置されている。

次に、図２及び図３に示すように、貯水槽３０の鉛直方向下方には、車外の空間に連通する、筒状の隔壁３１と略同一の外径を有するドレンパイプ４０が設けられる。ドレンパイプ４０の内筒部４０ｘと貯水槽３０内の排水空間３１ｘとは連通しており、これにより、空調室１０は車外と連通している。

なお、上記の構成においては、エバポレータ２０を経由した空気と熱交換して昇温するヒータコア、エバポレータ２０を経由した空気とヒータコアを経由した空気とを混合させるドア等の周知の構成は省略して示した。また、図３においてエバポレータ２０の内部構造は省略して示した。

以上の構成において、空調室１０は本発明の空調室に相当し、エバポレータ２０は本発明のエバポレータに相当し、蓄冷体２３は本発明の蓄冷体に相当する。また、貯水槽３０は本発明の貯水槽に相当し、ドレンパイプ４０は本発明のドレンパイプに相当し、貫通孔２３ａは本発明の排水路に相当する。

このような本実施の形態の車両用空調装置１は、蓄冷体２３の下方に設けられた貯水槽３０を備え、エバポレータ２０や蓄冷体２３から生じる凝結水を貯水槽３０に一時的に貯えるようにしたことを特徴とする。すなわち、車両用空調装置１の冷房運転時には、エバポレータ２０の表面には冷媒と熱交換された空気に起因する凝結水が生じ、空調室１０の底面１１へ滴下する。また、エバポレータ２０に冷媒が循環していない場合でも、蓄冷体２３が十分に冷却されている場合は、周辺の空気との熱交換により蓄冷体２３の表面には凝結水が生じ、空調室１０の底面１１へ滴下する。

本実施の形態においては、これら凝結水は貯水槽３０の貯水空間３０ｚに収集、蓄積される。貯水空間３０ｚは開口３０ｘを除く大半の開口部分が直上に位置する蓄冷体２３により閉塞されることにより、貯水空間３０ｚ内の凝結水は再蒸発が抑制され、空調室１０内の温度、湿度に与える影響が低減された状態で、発生時の温度を保った蓄冷材（熱媒体）として機能する。

更に、本実施の形態においては、本来排水として直ちにドレンパイプ４０から排出される凝結水が蓄冷体２３を補助する蓄冷材として用いられることにより、蓄冷体３０の配設に起因するエバポレータの冷房性能の損失を補償するとともに、蓄冷体３０の使用量を削減することができる。

これにより、エバポレータ２０の大型化や蓄冷体２３の容量の増大をさせることなく、低コストで空調室１０の冷却効率を向上させることが可能となる。

更に、本実施の形態においては、貯水槽３０の内部が、蓄冷体２３の直下に位置する貯水空間３０ｚと、隔壁３１により貯水空間３０ｚと隔絶される排水空間３１ｘとに区画されることにより、以下の効果を奏する。すなわち、貯水空間３０ｚに貯えられた凝結水が一定量以上となると、水面の高さが隔壁３１の頂上部分３１ａを超えるため、凝結水は排水空間３１ｘへ流れ込み、そのままドレンパイプ４０の内筒部４０ｘを経て車外へ排出される。

これにより、貯水槽３０に貯えられる凝結水は蓄冷材として機能する一定量を保つことができ、空調室１０の過冷却を防ぐとともに、再蒸発による空調室１０内の温度、湿度に与える影響を更に低減することが可能となる。

なお、隔壁３１の頂上部分３１ａの高さは、底面１１の位置未満とすることが好ましい。これにより凝結水が底面１１上にあふれ出すことを防ぎ、再蒸発を抑制することが可能となる。更に、隔壁３１の頂上部分３１ａの高さを調節することにより、貯水空間３０ｚに蓄積される凝結水の量を調節することができる。具体的には、頂上部分３１ａを低くすることにより、貯水空間３０ｚに蓄積される凝結水の量を小さくできる。これにより、簡易な構成で貯水槽３０の蓄冷材としての性能を調整して、空調室１０をより好適な状態に保ち、空気を冷却することが可能となる。

更に、本実施の形態においては、蓄冷体２３の底面２３ｂを、隔壁３１の頂上部分３１ａよりも鉛直方向から見て低い位置に配置するようにしたことにより、以下の効果を奏する。すなわち、貯水空間３０ｚにおいて、凝結水は隔壁３１の頂上部分３１ａに達するまでに蓄冷体２３に浸かることとなり、凝結水は蓄冷体２３からの熱伝導により低温状態を保つことができる。これにより、空調室１０をより好適な状態に保ち、空気を冷却することが可能となる。ただし、底面２３ｂは隔壁３１の頂上部分３１ａよりも鉛直方向から見て同一又はより高い位置に配置するようにしてもよい。

更に、本実施の形態においては、蓄冷体２３においてエバポレータユニット２１の底面と連通する貫通孔２３ａが形成したことにより、以下の効果を奏する。すなわち、エバポレータユニット２１に生じた凝結水は貫通孔２３ａを介して速やかに貯水空間３０ｚに排出されるため、貯水槽３０に貯えられる凝結水は昇温しにくい状態が保たれる。さらに、貫通孔２３ａ内は周囲が蓄冷体２３により囲まれ空調室１０の他の空間と隔絶されているため、貫通孔２３ａ内を通過して貯水空間３０ｚに達する凝結水は再蒸発が抑制され、空調室１０内の温度、湿度に与える影響が軽減されている。

これにより、貯水槽３０に貯えられる凝結水を蓄冷材として好適な状態を保つことができ、ひいては空調室１０をより好適な状態に保ち、空気を冷却することが可能となる。

更に、図４に示す構成例のように、空調室１０内に伝熱体５０を備えるようにしてもよい。伝熱体５０は、エバポレータユニット２１の側面に位置し、空調室１０内の空気の流れに対して平行をなす伝熱板５１ａ及び５１ｂと、エバポレータユニット２１と蓄冷体２３との間に固定される固定部５１ｃとを備える、アルミニウムその他熱伝導性の高い金属等の部材により作成される部材である。伝熱体５０にエバポレータ２０及び蓄冷体２３の冷気が伝達されることにより、蓄冷体２３の冷却効果を更に向上させることが可能となる。

このように、本発明の各実施の形態の車両用空調装置によれば、低コストで冷却効率を向上させることが可能となる。

しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、蓄冷体２３には貫通孔２３ａがもうけられるものとしたが、本発明の排水路は、蓄冷体の表面にまで達する溝として実現してもよい。この場合、凝結水の再蒸発を抑制するため、蓄冷体の表面に露出する面積は小さく抑えるようにすることが好ましい。更に、貫通孔２３ａ等の排水路を省略する構成としてもよく、最小限の効果を奏することができる。

また、上記の説明においては、エバポレータ２０のエバポレータユニット２１と蓄冷体２３とは直接密着するもの、又は伝熱体５０を間に介して接合されるものとしたが、本発明においては、エバポレータと蓄冷材とは、熱的に接続される、すなわち相互間で熱の移動が可能な状態に接続されていればよく、具体的な接続の態様に限定されるものではない。

以上のように、本発明は、車両用空調装置であって、車内又は車外から導入された外気を空調されたフローとして車室へ導出させる空調室と、前記空調室内に設けられたエバポレータと、前記エバポレータと前記空調室の底面との間に設けられ、前記エバポレータに熱的に接続された蓄冷体と、前記空調室の前記底面に設けられた、少なくとも前記エバポレータの凝結水を貯える貯水槽とを備えたのであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。

したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、車両用空調装置において低コストで冷却効率を向上させることが可能になるという効果を有し、例えば乗用車等への適用において有用である。

１ 車両用空調装置
１０ 空調室
１１ 底面
１１ａ 斜面
１２ａ、１２ｂ 側壁
１３ 天井
１４ａ 導入口
１４ｂ 導出口
２０ エバポレータ
２１ エバポレータユニット
２１ａ パイプ
２１ｂ コルゲートフィン
２２ 冷媒流通ユニット
２２ａ 冷媒入口
２２ｂ 冷媒出口
２３ 蓄冷体
２３ａ 貫通孔
２３ｂ 底面
２４ 流通管
３０ 貯水槽
３０ｘ、３０ｙ 開口
３０ｚ 貯水空間
３１ 隔壁
３１ａ 頂上部分
３１ｘ 排水空間
４０ ドレンパイプ
４０ｘ 内筒部
５０ 伝熱体
５１ａ 伝熱板
５１ｃ 固定部

Claims (1)

1. 車内又は車外から導入された外気を空調されたフローとして車室へ導出させる空調室と、
   前記空調室内に設けられたエバポレータと、
   前記エバポレータと前記空調室の底面との間に設けられ、前記エバポレータに熱的に接続された蓄冷体と、
   前記空調室の前記底面に設けられた、少なくとも前記エバポレータの凝結水を貯える貯水槽とを備えた、
   車両用空調装置。

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