JPH0776208A - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器やブロア等の増設を伴わない簡単な
構成で蓄熱式の急速冷房，急速暖房を実現するととも
に、蓄熱容器２４の保温性を高める。 【構成】 エンジン１からヒータコア８へ向かう冷却水
通路１６ａ，１６ｂに、蓄熱容器２４を具備した第２の
冷却水回路４１が三方弁１８ｃ，１８ｄを介して接続さ
れる。また、第２の冷却水回路４１を閉回路とし得るよ
うにバイパス通路２０ａ，２０ｂが三方弁１８ａ，１８
ｂを介して接続され、かつ回路中にポンプ２３が介装さ
れている。蓄熱容器２４は、外側容器２５と内側容器２
６とを有し、内側容器２６内に蓄熱材を封入したカプセ
ル３１が収納されている。冷却水は、両容器２５，２６
の間隙から流入し、かつ内側容器２６を通して排出され
る。その間隙内には、冷凍サイクルの冷媒が導入される
伝熱管２７が配設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、蓄熱容器に蓄えた温
熱もしくは冷熱を利用して急速冷暖房を実現するように
した自動車用空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用空気調和装置において
は、夏季に長時間駐車するなどして車室内が非常に高温
になった場合に、空気調和装置を作動させてもすぐには
低温の冷媒がエバポレータに供給されず、送風空気が十
分冷却されないのである程度の時間が経過するまで乗員
は暑さを我慢しなければならない。その一方で、冬季の
エンジン始動時にはエンジン冷却水が低温になっている
ため、ヒータコアで十分な熱交換が行われずに、エンジ
ンが暖まるまで乗員は寒さを我慢しなければならない。

【０００３】そこで、例えば特開平２−２２０９２３号
公報のように、冷房負荷の小さいときに冷房装置を用い
て蓄冷し、前述のように室内が高温になた場合に蓄冷し
た冷熱を放冷用の熱交換器から放出し、瞬時に冷風を車
室内に送るようにしたシステムがいくつか提案されてい
る。そして、特開平４−２１８４２４号公報のように、
空調ダクト内にヒータコアの代わりに冷却水をためるタ
ンクのついた熱交換器を配設し、冷却水そのものの熱容
量を利用するとともに、ペルチェ素子も併用してタンク
内に蓄冷あるいは蓄熱された冷却水を熱交換器内に循環
させることで急速に冷房や暖房を行うシステムも提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−２２０９２３号公報のようなシステムにおいては、
蓄冷、放冷用のそれぞれに熱交換器が必要で、しかも蓄
冷用の冷媒、またそれを循環させるためのポンプ、放冷
用のブロアなど増設しなければならない部品が多く、シ
ステム構成も複雑になって車載に関してはスペース、コ
スト的に困難であるという問題があった。更に特開平４
−２１８４２４号公報のようなシステムにおいては、空
調ダクトに収容可能な大きさの熱交換器に付設し得る蓄
冷，蓄熱用のタンク容量は非常に小さくなってしまい、
その程度の冷却水熱容量で効果的な急速冷暖房を行うこ
とは困難であり、更に熱交換器そのものに設置されたタ
ンクに断熱は十分できないと思われ、長時間の保温は期
待できない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る自動車用空気調和装置は、エンジン冷却用の冷却水回
路の一部をなすヒータコアと、コンプレッサとコンデン
サとエバポレータとを主体とする冷凍サイクルと、内側
容器と外側容器とを有し、両者間の筒状の間隙に一端部
から流入した冷却水が他端部から内側容器内部へＵター
ンして通流するように構成されるとともに、内側容器内
に、潜熱蓄熱材を充填したカプセルが収納され、かつ上
記間隙内に、螺旋状伝熱管が配設されてなる蓄熱容器
と、蓄冷時に、上記エバポレータへ向かう冷媒の一部も
しくは全体を上記伝熱管へ導入する冷媒流路切換手段
と、上記蓄熱容器に接続された冷却水導入通路，冷却水
排出通路および両通路を互いに連通可能なバイパス通路
からなる第２の冷却水回路と、この第２の冷却水回路に
配設され、かつ上記蓄熱容器内へ冷却水を通流させる冷
却水ポンプと、この第２の冷却水回路とエンジン冷却用
の冷却水回路との間に設けられ、蓄冷時に上記第２の冷
却水回路を上記バイパス通路を介した閉回路にするとと
もに、放冷時に、ヒータコアと蓄熱容器との間で冷却水
循環系を形成する冷却水流路切換手段と、を備えたこと
を特徴としている。

【０００６】また請求項２の自動車用空気調和装置は、
エンジン冷却用の冷却水回路の一部をなすヒータコア
と、コンプレッサとコンデンサとエバポレータとを主体
とする冷凍サイクルと、内側容器と外側容器とを有し、
両者間の筒状の間隙に一端部から流入した冷却水が他端
部から内側容器内部へＵターンして通流するように構成
されるとともに、内側容器内に、潜熱蓄熱材を充填した
カプセルが収納され、かつ上記間隙内に、螺旋状伝熱管
が配設されてなる蓄熱容器と、蓄冷時に、上記エバポレ
ータへ向かう冷媒の一部もしくは全体を上記伝熱管へ導
入する冷媒流路切換手段と、上記蓄熱容器に接続された
冷却水導入通路，冷却水排出通路および両通路を互いに
連通可能なバイパス通路からなる第２の冷却水回路と、
この第２の冷却水回路に配設され、かつ上記蓄熱容器内
へ冷却水を通流させる冷却水ポンプと、この第２の冷却
水回路とエンジン冷却用の冷却水回路との間に設けら
れ、蓄冷時に上記第２の冷却水回路を上記バイパス通路
を介した閉回路にするとともに、蓄熱時にヒータコア上
流側から高温冷却水が蓄熱容器へ導入されるように両回
路を接続し、かつ放冷，放熱時に、ヒータコアと蓄熱容
器との間で冷却水循環系を形成する冷却水流路切換手段
と、を備えている。

【０００７】さらに請求項３の自動車用空気調和装置
は、コンプレッサとコンデンサとエバポレータとを主体
とする冷凍サイクルと、空調ダクト内において上記エバ
ポレータの下流側に配置され、かつエンジン冷却用の冷
却水回路の一部をなすヒータコアと、内側容器と外側容
器とを有し、両者間の筒状の間隙に一端部から流入した
冷却水が他端部から内側容器内部へＵターンして通流す
るように構成されるとともに、内側容器内に、潜熱蓄熱
材を充填したカプセルが収納されてなる蓄熱容器と、上
記蓄熱容器内へ冷却水を通流させるための冷却水ポンプ
と、蓄冷時および放冷時にヒータコアと蓄熱容器との間
で冷却水循環系を形成する冷却水流路切換手段と、を備
えている。

【０００８】

【作用】請求項１の構成では、冷凍サイクルの冷媒を蓄
熱容器の伝熱管に導くことによって、冷熱が蓄熱材に与
えられ、蓄冷される。この蓄冷時には、冷却水流路切換
手段によって第２の冷却水回路が閉回路となり、ここを
冷却水が循環する。そして、放冷時には、冷却水流路切
換手段によって、ヒータコアと蓄熱容器との間を冷却水
が循環する。つまり、蓄熱容器により冷却された冷却水
がヒータコアへ供給される。

【０００９】また請求項２の構成では、上述の蓄冷，放
冷作用のほかに、内燃機関からヒータコアへ向かう高温
冷却水を蓄熱容器に導入することにより、蓄熱作用が得
られる。そして、放熱時には、やはり冷却水流路切換手
段によって、ヒータコアと蓄熱容器との間を冷却水が循
環するようになり、高温冷却水がヒータコアへ直ちに供
給される。

【００１０】また請求項３の構成では、蓄冷時に、ヒー
タコアと蓄熱容器との間を冷却水が循環するようになる
が、このとき、エバポレータを通過した冷風がヒータコ
アに当たることにより冷却水が冷却され、蓄熱容器に冷
熱が蓄えられる。そして、放冷時には、やはりヒータコ
アと蓄熱容器との間を冷却水が循環し、放冷作用が行わ
れる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１２】図１は、この発明の一実施例を示す構成説
明図である。

【００１３】エンジン１により駆動される外部制御可能
な可変容量コンプレッサ３と、コンデンサ４と、リキッ
ドタンク５と、膨張弁６と、エバポレータ７とを主体と
して冷房装置用の冷凍サイクルが構成されている。１７
ａは、リキッドタンク５からエバポレータ７へ冷媒を導
入する冷媒供給通路、１７ｂはエバポレータ７からコン
プレッサ３へ冷媒を戻す冷媒戻り通路である。またエン
ジン１内部のウォータジャケットとラジエータ２とヒー
タコア８とを主体として、エンジン冷却用の冷却水回路
が構成されている。ヒータコア８は、ヒータ用冷却水通
路１６ａ，１６ｂを介してエンジン１側に接続されてい
る。冷凍サイクルのエバポレータ７と、エンジン１の冷
却水回路のヒータコア８は、空調ダクト１５内に配置さ
れている。この空調ダクト１５には、ブロア９、エアミ
ックスダンパ１０、内外気切換ダンパ１１、吹出口切換
ダンパ１２，１３，１４が配置されており、通常の空気
調和装置を構成している。ここで、ヒータコア８は、エ
バポレータ７の下流側に位置している。そしてヒータ用
冷却水通路１６ａ，１６ｂには、三方弁１８ｃ，１８ｄ
を介して、蓄熱容器２４を備えた第２の冷却水回路４１
が接続されている。具体的には、蓄熱容器２４の冷却水
導入通路２１が三方弁１８ｄを介してヒータ用冷却水通
路１６ｂに接続されているとともに、蓄熱容器２４の冷
却水排出通路２２が三方弁１８ｃを介してヒータ用冷却
水通路１６ａに接続されている。上記冷却水排出通路２
２には、蓄熱容器２４内に冷却水を通流させるためのポ
ンプ２３が介装されている。また第２の冷却水回路４１
には、更に二つの三方弁１８ａ，１８ｂを介して第１バ
イパス通路２０ａ、第２バイパス通路２０ｂが接続さ
れ、冷却水導入通路２１と冷却水排出通路２２とが相互
に連通可能となっている。つまり、冷却水が蓄熱容器２
４を含む第２の冷却水回路４１内を循環する、あるいは
蓄熱容器２４とヒータコア８間を循環する、またはエン
ジン１とヒータコア８、蓄熱容器２４の双方を循環する
ように三方弁１８ａ，１８ｂと三方弁１８ｃ，１８ｄと
によって切換可能に構成されている。

【００１４】上記蓄熱容器２４は、外側容器２５と内側
容器２６の二重構造となっており、内側容器２６内には
潜熱蓄熱材の充填された多数の樹脂製の球状カプセル３
１が収納されている。図２は、内側容器２６の詳細を示
すもので、多数のカプセル３１は、小孔が多数開口した
カプセル支持板２８ａ，２８ｂによって挟まれており、
かつ一方のカプセル支持板２８ｂはバネ３０を介して弾
性的に支持されている。これによって潜熱蓄熱材の相変
化による体積変化から生じるカプセル３１の弾性変形や
振動等を吸収している。また外側容器２５と内側容器２
６との間に生じる筒状の間隙には、二重螺旋状の伝熱管
２７が配置されている。図３は、二重螺旋状伝熱管２７
の詳細を示す。この伝熱管２７には、エバポレータ７へ
向かう冷媒供給通路１７ａの膨張弁６下流から三方弁１
９および冷媒通路１７ｃを介して冷媒が導入され、かつ
冷媒通路１７ｄを通して冷媒戻り通路１７ｂに冷媒が戻
されるようになっている。なお、伝熱管２７の表面に
は、図示しない微細なフィンが設けられている。冷却水
導入通路２１によってこの外側容器２５と内側容器２６
との間隙に導入された冷却水は、伝熱管２７内を流れる
冷媒と熱交換した後、内側容器２６の一方の端部に設け
られたスリット２９（図２参照）を通って内側容器２６
内にＵターンするように流入し、カプセル３１内の潜熱
蓄熱材と熱交換して冷却水排出通路２２によって蓄熱容
器２４外部に排出される。

【００１５】可変容量コンプレッサ３の容量及びエアミ
ックスダンパ１０は通常の空調制御の他、ポンプ２３、
各三方弁と共に、図示しない室内温センサ、外気温セン
サ、乗員による温度設定手段及び蓄熱状態検出手段から
の信号とエンジンコントロールユニットからの信号を受
けて車室内外の状況に応じて統合的に制御される。な
お、蓄熱状態検出手段としては、蓄熱容器２４内部の温
度を検出する方法あるいはその冷却水の入口部の温度お
よび出口部の温度から蓄熱状態を推定する方法などがあ
る。

【００１６】図４〜図８は各三方弁の切換状態を示す図
である。

【００１７】蓄熱容器２４に冷熱を蓄える蓄冷時には、
冷媒と冷却水を熱交換させてその冷熱を潜熱蓄熱材に蓄
冷させるため、図４に示すように、三方弁１８ａを全方
向閉じ、三方弁１８ｂを第１バイパス通路２０ｂ側と蓄
熱容器２４側とを接続するようにし、三方弁１８ｃ，１
８ｄをエンジン１側とヒータコア８側とを接続するよう
にする。つまり冷却水が蓄熱容器２４を含む第２の冷却
水回路４１内を循環するよう切換える。また、三方弁１
９を三方向解放して冷媒の一部が伝熱管２７内へ導入さ
れるように切り換える。

【００１８】但し、エアコンスイッチがＯＦＦの場合
は、図５に示すように、三方弁１９を膨張弁６側と伝熱
管２７側を接続するように切り換え、冷媒の全量を蓄熱
容器２４側へ導くようにする。

【００１９】放冷あるいは放熱時には、蓄冷した冷熱あ
るいは蓄熱した温熱を冷却水に与えてヒータコア８で空
気と熱交換させるため、図６に示すように、三方弁１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄをヒータコア８側と蓄熱容
器２４側とを接続するように切り換え、冷却水がヒータ
コア８と蓄熱容器２４間を循環するようにする。同時
に、三方弁１９を膨張弁６側とエバポレータ７側を接続
するよう切り換える。

【００２０】蓄熱時には、エンジン１から出た冷却水の
温熱を蓄熱容器２４内に蓄熱するため、図７に示すよう
に、三方弁１８ａを第２バイパス通路２０ａ側とエンジ
ン１側とを接続するように切り換え、三方弁１８ｂを第
１バイパス通路２０ｂ側とエンジン１側とを接続するよ
うに切り換え、さらに、三方弁１８ｃ，１８ｄを全方向
に解放し、冷却水がエンジン１とヒータコア８間を循環
すると共にエンジン１と蓄熱容器２４間を循環するよう
にする。また、三方弁１９を膨張弁６側とエバポレータ
７側を接続するよう切り換える。

【００２１】待機時には、ポンプが作動せず熱の出入り
は行われないので、図８に示すように、三方弁１９を膨
張弁６側とエバポレータ７側を接続するよう切り換え、
その他の三方弁は図４，図５の蓄冷時と同様に切り換え
ておく。

【００２２】次に、図９〜図１３に示すフローチャート
を用いて上記構成の空気調和装置の制御の内容を説明す
る。

【００２３】図９はメインフローチャートを示すもの
で、ステップ１００でエンジン１が始動したか判定し、
次のステップ１０２で、外気温と室内温を所定の設定値
と比較して現在冷房と暖房のどちらが必要かを判断す
る。冷房が必要と判断したらステップ１０４、暖房が必
要と判断したらステップ１０３へと進む。冷房時には、
ステップ１０４でエアコン（Ａ／Ｃ）スイッチが入って
いればステップ１０６へ、同スイッチが入っていなけれ
ば後述する暑季待機モード（ステップ１１０）へと進
む。次にステップ１０６で冷房負荷が大きくかつ蓄冷量
も十分であると判定すると、後述する放冷モード（ステ
ップ１０８）へ、それ以外ではステップ１１０へと進
む。そして暖房時には、ステップ１０３へ進み、ここで
暖房負荷が大きくかつ蓄熱量も十分であると判定する
と、後述する放熱モード（ステップ１０５）へ、それ以
外では後述する寒季待機モード（ステップ１０７）へと
進む。

【００２４】図１０はステップ１０８の放冷モードを示
すフローチャートである。まずステップ２００で各三方
弁１８ａ〜１８ｄ，１９を、図６に示した放冷位置に切
り換え、エアミックスダンパ１０を全開にしてポンプ２
３を駆動する。これにより蓄熱容器２４内の冷却水が蓄
熱材と熱交換しながらヒータコア８内を循環し、ブロア
９によって送風される空気を冷却して室内に送り、急速
冷房効果を得る。次のステップ２０２，２０４，２０６
では急速冷房を続行するかどうかの判断をする。ステッ
プ２０２では冷房負荷がまだ大きく、かつ蓄冷量もまだ
十分か判定しており、この場合には急速冷房を続行す
る。冷房負荷が小さくなった、あるいは蓄冷量が十分で
なくなったと判定するとステップ２０３へと進む。ステ
ップ２０４では低温の冷房用冷媒が十分供給されていな
ければ急速冷房を続行し、されていればステップ２０３
へと進む。ステップ２０６では、Ａ／Ｃスイッチが切ら
れていなければ急速冷房を続行するものとし、ステップ
２０８へ進む。同スイッチが切られるとステップ２０３
へと進む。ステップ２０３、２０８では共にエンジン１
が停止したかどうかを判定し、停止すれば双方ともステ
ップ２１０で各三方弁１８ａ〜１８ｄ，１９を図８に示
した待機位置に切り換え、ポンプ２３を停止して制御を
終了する。エンジン１が停止していないときには、ステ
ップ２０８ではステップ２０２に戻り、ステップ２０３
では後述するステップ１１０の暑季待機モードに進む。
図２０は、蓄熱容器２４に蓄冷した冷熱のみによる吹き
出し風の温度特性を示したもので、同図に示すように、
急速冷房を実現できる。

【００２５】図１１はステップ１１０の暑季待機モード
を説明したものである。まずステップ３００で各三方弁
１８ａ〜１８ｄ，１９を図８に示した待機位置に切り換
え、エアミックスダンパ１０を通常の空調用制御に復帰
させるとともに、ポンプ２３を停止させる。次のステッ
プ３０２ではＡ／Ｃスイッチの状態を判定しており、該
スイッチがＯＮの状態ではステップ３０４へ、ＯＦＦの
状態ではステップ３０３へと進む。ステップ３０４以降
はエアコンが作動している場合の蓄冷モードで、ステッ
プ３０３以降はエアコンが作動していない場合の蓄冷モ
ードである。エアコンが作動している場合、ステップ３
０４で冷房負荷が大きくかつ蓄冷量が十分であると判定
するとステップ３００に戻り、それ以外ではステップ３
０６に進む。ステップ３０６では、三方弁１８ａ〜１８
ｄ，１９を図４に示した蓄冷位置に切り換え、ポンプ２
３を駆動すると共にコンプレッサ３の容量を最大に制御
して蓄冷を行った後、ステップ３０８で蓄冷量が十分に
なったことを検知するとステップ３１０でコンプレッサ
３を通常の容量制御に復帰させ、ステップ３１２に進
む。蓄冷量が十分でないと検知すると、ステップ３１４
に進む。なお、蓄熱容器２４の冷却水入口部の温度およ
び出口部の温度を比較し、両者の温度差が小さくなれば
蓄冷量が大きいことが判る。ステップ３１２、３１４で
はエンジン１が停止したかどうかを判定し、停止すれば
ステップ３１６へ進んで三方弁１８ａ〜１８ｄ，１９を
図８に示した待機位置に切り換え、ポンプ２３を停止し
て制御を終了する。停止しなければステップ３１２から
ステップ３００へ、ステップ３１４からステップ３０４
に戻る。

【００２６】次にエアコンが作動していない場合である
が、ステップ３０３で蓄冷量が十分であると検知すると
ステップ３１１へ、十分でないと検知するとステップ３
０５に進んで蓄冷を行う。ステップ３０５ではコンプレ
ッサ３を容量最大に制御して起動すると共に、三方弁１
８ａ〜１８ｄ，１９を図５に示した蓄冷位置に切り換え
てポンプ２３を駆動し、蓄冷を行う。つまりこの状態で
は、伝熱管２７へのみ冷媒を供給する。その後、ステッ
プ３０７で再び蓄冷量を検知し、十分であればステップ
３０９へ、不十分であればステップ３１１へ進む。ステ
ップ３０９ではコンプレッサ３とポンプ２３を停止し、
かつ三方弁１８ａ〜１８ｄ，１９を図８の待機位置に切
り換え、蓄冷を終えてステップ３０２へ戻る。ステップ
３１１ではエンジン停止を判定し、停止すればステップ
３１３に進んでコンプレッサ３とポンプ２３を停止、三
方弁１８ａ〜１８ｄ，１９を図８の待機位置に切り換え
て制御を終了し、停止しなければステップ３０２に戻
る。

【００２７】図１２はステップ１０５の放熱モードを説
明したものである。まずステップ４００で各三方弁１８
ａ〜１８ｄ，１９を図６に示した放熱位置に切り換え、
エアミックスダンパ１０を全開にしてポンプ２３を駆動
する。これにより蓄熱容器２４内の温かい冷却水がヒー
タコア８内を循環し、ブロア９によって送風される空気
を加熱して室内に送り、急速暖房効果を得る。次のステ
ップ４０２，４０４では急速暖房を続行するかどうかの
判断をする。ステップ４０２で暖房負荷がまだ大きくと
蓄熱量もまだ十分だと判定すると急速暖房を続行し、暖
房負荷が小さくなった、あるいは蓄熱量が十分でなくな
ったと検知するとステップ４０３へと進む。ステップ４
０４では冷却水温の判定を行い、冷却水温がまだ十分暖
まっていなければ急速暖房を続行するものとし、十分高
温であればステップ４０３へと進む。ステップ４０３、
４０６では共にエンジン１が停止したかどうかを判定
し、停止すればステップ４０８で各三方弁１８ａ〜１８
ｄ，１９を図８の待機位置に切り換え、ポンプ２３を停
止して制御を終了する。停止していないときには、ステ
ップ４０６からステップ４０２に戻り、ステップ４０３
からは後述するステップ１０７の寒季待機モードに進
む。

【００２８】図１３はステップ１０７の寒季待機モード
を説明したものである。まずステップ５００で各三方弁
１８ａ〜１８ｄ，１９を図８の待機位置に切り換え、エ
アミックスダンパ１０を通常の空調用制御に復帰させ、
ポンプ２３を停止させる。次のステップ５０２で暖房負
荷が大きくかつ蓄熱量が十分であると判定するとステッ
プ５００に戻り、それ以外ではステップ５０４に進む。
ステップ５０４では、三方弁１８ａ〜１８ｄ，１９を図
７に示した蓄熱位置に切り換え、ポンプ２３を駆動して
蓄熱を行う。その後、ステップ５０６で蓄熱量が十分に
なったと判定するとステップ５０８に進む。蓄熱量が十
分でないと検知すると、ステップ５０７に進む。ステッ
プ５０７、５０８ではエンジン１が停止したかどうかを
判定しており、停止すればステップ５１０へ進んで三方
弁１８ａ〜１８ｄ，１９を図８の待機位置に切り換え、
ポンプ２３を停止して制御を終了する。

【００２９】このように上記実施例では、蓄熱容器２４
およびその周辺の配管類からなる非常に簡単な構成でも
って急速冷房および急速暖房を実現できる。特に、放冷
および放熱が別個に熱交換器を設けずにヒータコア８に
よってなされるので、その構成の複雑化や大型化を回避
できるとともに、蓄冷が冷房用の冷媒でもって直接に効
率よくなされ、十分に大きな熱容量を確保できる。

【００３０】次に図１４は、本発明の第２の実施例の要
部を示している。尚、上述した第１の実施例と共通の構
成に関しては説明を省略する。

【００３１】まず構成を説明すると、ヒータ用冷却水通
路１６ａ，１６ｂに、三方弁１８ｃ，１８ｄを介して、
蓄熱容器２４′を含む第２冷却水回路４１′が接続され
ており、この第２冷却水回路４１′の一部となる冷却水
排出通路２２にポンプ２３が配置されている。この蓄熱
容器２４′は第１の実施例と同様に外側容器２５′と内
側容器２６の二重構造となっており、内側容器２６内に
は潜熱蓄熱材の充填された多数の樹脂製の球状カプセル
３１が小孔を有するカプセル支持板２８ａ，２８ｂに挟
まれた形で収納されている。カプセル支持板２８ｂはや
はりバネ３０によって弾性的に支持されている。また外
側容器２５′と内側容器２６との間隙には、冷却水導入
通路２１が連通しているが、前述した第１の実施例と異
なり、この間隙内には伝熱管は設けられていない。尚、
この外側容器２５′と内側容器２６との間隙に導入され
た冷却水は、内側容器２６の一方の端部に設けられたス
リット２９を通って内側容器２６内に流入し、球状カプ
セル３１内の潜熱蓄熱材と熱交換した後、冷却水排出通
路２２を通して蓄熱容器２４′外部に排出されるように
なる。そして、ポンプ２３の冷却水出口，入口間には、
冷却水の流れ方向を反転させる切換弁３２が設置されて
いる。可変容量コンプレッサ３の容量及びエアミックス
ダンパ１０は、通常の空調制御の他、ポンプ２３、三方
弁１８ｃ，１８ｄ、切換弁３２と共に、図示しない制御
手段により車室内外の状況に応じて統合的に制御され
る。

【００３２】図１５，図１６は、三方弁１８ｃ，１８ｄ
および切換弁３２の切換状態を示す説明図である。

【００３３】図１５は蓄熱時の状態を示すもので、エン
ジン１からの冷却水の温熱を蓄熱容器２４′内に蓄熱す
るため、三方弁１８ｃ，１８ｄを全方向解放し、冷却水
の一部を蓄熱容器２４′内へ通流させる。また、このと
きには、ポンプ２３の作動により蓄熱容器２４′内を冷
却水が逆方向に流れるように、切換弁３２を切り換え
る。尚、一部の冷却水はエンジン１からヒータコア８へ
と循環する。

【００３４】図１６は、蓄冷時、放冷時および放熱時の
状態を示す、蓄冷時にはエバポレータ７から送風される
冷風と下流側のヒータコア８内の冷却水を熱交換させて
その冷熱を潜熱蓄熱材に蓄冷させるため、また放冷、放
熱時には蓄冷した冷熱あるいは蓄熱した温熱を冷却水に
与えてヒータコア８で空気と熱交換させるため、三方弁
１８ｃ，１８ｄを、ヒータコア８側と蓄熱容器２４′側
とを接続するように切り換える。つまり、冷却水がヒー
タコア８と蓄熱容器２４′間を循環するようにする。ま
た、このときには、ポンプ２３による冷却水の流れが蓄
熱容器２４′に対し正方向になるよう切り換える。

【００３５】待機時には、ポンプが作動せず熱の出入り
は行われないので、三方弁１８ｃ，１８ｄをエンジン１
側とヒータコア８側を接続するよう切り換えておく。

【００３６】図１７，図１８は切換弁３２の一構成例を
示す。

【００３７】この切換弁３２は円筒型の弁体４２を有す
るもので、この弁体４２に４つの貫通孔３３，３４，３
５，３６が形成されている。ここで、貫通孔３３，３４
と、貫通孔３５，３６とが、それぞれ対になっている
が、貫通孔３３と貫通孔３４は、直線状をなしているの
に対し、貫通孔３５と貫通孔３６は、その出口と入口と
が反対側に位置するように弁体４２内部で屈曲してい
る。従って、弁体４２を９０°回転させることにより、
図１８の（Ａ）図あるいは（Ｂ）図のように流路の切り
換えが行われ、蓄熱容器２４′内の流れを正方向あるい
は逆方向にすることができる。

【００３８】上記のように構成された第２実施例の装置
は、基本的には、前述した第１実施例と同様のフローチ
ャートに沿って制御される。但しステップ１１０の暑季
待機モードのみ制御に異なる部分があるので、以下、こ
の実施例における暑季待機モードのみ説明する。

【００３９】図１９は、第２実施例における暑季待機モ
ードのフローチャートを示す図である。まずステップ６
００で三方弁１８ｃ，１８ｄおよび切換弁３２を待機位
置に切り換え、エアミックスダンパ１０を通常の空調用
制御状態に復帰させ、ポンプ２３を停止させる。次のス
テップ６０２でＡ／Ｃスイッチの判定を行い、該スイッ
チがＯＮ状態であればステップ６０４へ、ＯＦＦ状態で
あればステップ６０３へと進む。ステップ６０４以降は
エアコンが作動している場合の蓄冷モードで、ステップ
６０３以降はエアコンが作動していない場合の蓄冷モー
ドである。エアコンが作動している場合、ステップ６０
４で冷房負荷が大きくなく、あるいは蓄冷量が十分でな
いと判定すると、ステップ６０６に進み、冷房負荷が大
きく、かつ蓄冷量が十分であると判定するとステップ６
００に戻る。ステップ６０６では、三方弁１８ｃ，１８
ｄおよび切換弁３２を図１６に示した蓄冷位置に切り換
え、ポンプ２３を駆動すると共に、コンプレッサ３の容
量を最大にし、かつエアミックスダンパ１０を室内冷房
能力を大きく低下させないように開度を制御して蓄冷を
行う。その後、ステップ６０８で蓄冷量が十分になった
ことを検知すると、ステップ６１０でコンプレッサ３を
通常の容量制御に復帰させ、ステップ６１２に進む。蓄
冷量が十分でない場合には、ステップ６１４に進む。ス
テップ６１２，６１４ではエンジン１が停止したかどう
かを判定し、停止すればステップ６１６へ進んで三方弁
１８ｃ，１８ｄおよび切換弁３２を待機位置に切り換
え、ポンプ２３を停止して制御を終了する。停止しなけ
ればステップ６１２からステップ６００へ、ステップ６
１４からステップ６０４に戻る。

【００４０】次にエアコンが作動していない場合である
が、ステップ６０３で蓄冷量が十分であると判定すると
ステップ６１１へ進み、また十分でないと判定するとス
テップ６０５に進んで蓄冷を行う。ステップ６０５では
コンプレッサ３を容量最大に、エアミックスダンパ１０
を全開に制御し、かつブロア９、ポンプ２３と同時に駆
動すると共に、三方弁１８ｃ，１８ｄおよび切換弁３２
を図１６の蓄冷位置に切り換える。尚、乗員に不快感を
与えないように吹出口をＤＥＦ位置にして蓄冷を行う。
その後、ステップ６０７で再び蓄冷量を判定し、十分で
あればステップ６０９へ、不十分であればステップ６１
１へ進む。ステップ６０９ではコンプレッサ３とブロア
９、ポンプ２３を停止し、三方弁１８ｃ，１８ｄおよび
切換弁３２を待機位置に切り換え、蓄冷を終えてステッ
プ６０２へ戻る。ステップ６１１ではエンジン停止を判
定し、停止すればステップ６１３に進んでコンプレッサ
３とブロア９、ポンプ２３を停止し、三方弁１８ｃ，１
８ｄを待機位置に切り換えて制御を終了し、停止しなけ
ればステップ６０２に戻る。

【００４１】この構成では、冷媒用の配管等を具備せず
に、コンデンサ７からヒータコア８への冷熱の移動を利
用して蓄冷がなされるので、その構成が一層簡素化でき
る。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る自動車用空気調和装置によれば、蓄熱容器に冷却
水を介して熱の授受が行われ、かつ放冷や放熱が別個に
熱交換器を設けずにヒータコアによってなされるので、
ブロア等の増設も不要であり、その構成の複雑化や大型
化を回避できる。つまり蓄熱容器およびその周辺の配管
類からなる非常に簡単な構成でもって急速冷房および急
速暖房を実現できる。

【００４３】また蓄熱容器が内側容器と外側容器の二重
構造を有し、その間隙に冷却水が存在するので、蓄熱容
器の保温性が高く、長時間、温熱あるいは冷熱を蓄える
ことができ、かつ十分に大きな熱容量を確保できる。

【００４４】また、放冷時や放熱時には、蓄熱容器とヒ
ータコアとの間で冷却水循環系が構成され、その中での
み冷却水が循環するので、蓄熱容器に蓄えられた冷たい
あるいは暖かい冷却水が瞬時にヒータコアに供給される
ことになり、非常に素早く急速冷房あるいは急速暖房を
開始できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る空気調和装置の第１実施例を示
す構成説明図。

【図２】蓄熱容器の内側容器の構成を示す一部切欠の斜
視図。

【図３】蓄熱容器の伝熱管を示す平面図。

【図４】蓄冷時（エアコンＯＮ状態）における各弁の切
換状態を示す説明図。

【図５】蓄冷時（エアコンＯＦＦ状態）における各弁の
切換状態を示す説明図。

【図６】放冷時および放熱時における各弁の切換状態を
示す説明図。

【図７】蓄熱時における各弁の切換状態を示す説明図。

【図８】待機時における各弁の切換状態を示す説明図。

【図９】この第１実施例の制御の流れを示すメインフロ
ーチャート。

【図１０】放冷モードの制御を示すフローチャート。

【図１１】暑季待機モードの制御を示すフローチャー
ト。

【図１２】放熱モードの制御を示すフローチャート。

【図１３】寒季待機モードの制御を示すフローチャー
ト。

【図１４】この発明に係る空気調和装置の第２実施例を
示す構成説明図。

【図１５】蓄熱時における各弁の切換状態を示す説明
図。

【図１６】蓄冷時、放冷時および放熱時における各弁の
切換状態を示す説明図。

【図１７】切換弁の一例を示し、（Ａ）図は弁体の正面
図、（Ｂ）図は弁体の側面図。

【図１８】（Ａ）図および（Ｂ）図は、切換弁の流路切
換状態を示す説明図。

【図１９】この第２実施例における暑季待機モードの制
御を示すフローチャート。

【図２０】蓄冷による急速冷房の特性を示す特性図。

【符号の説明】

７…エバポレータ ８…ヒータコア １８ａ〜１８ｄ…三方弁 １９…三方弁 ２３…ポンプ ２４、２４′…蓄熱容器 ３２…切換弁 ４１…第２の冷却水回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン冷却用の冷却水回路の一部をな
   すヒータコアと、 コンプレッサとコンデンサとエバポレータとを主体とす
   る冷凍サイクルと、 内側容器と外側容器とを有し、両者間の筒状の間隙に一
   端部から流入した冷却水が他端部から内側容器内部へＵ
   ターンして通流するように構成されるとともに、内側容
   器内に、潜熱蓄熱材を充填したカプセルが収納され、か
   つ上記間隙内に、螺旋状伝熱管が配設されてなる蓄熱容
   器と、 蓄冷時に、上記エバポレータへ向かう冷媒の一部もしく
   は全体を上記伝熱管へ導入する冷媒流路切換手段と、 上記蓄熱容器に接続された冷却水導入通路，冷却水排出
   通路および両通路を互いに連通可能なバイパス通路から
   なる第２の冷却水回路と、 この第２の冷却水回路に配設され、かつ上記蓄熱容器内
   へ冷却水を通流させる冷却水ポンプと、 この第２の冷却水回路とエンジン冷却用の冷却水回路と
   の間に設けられ、蓄冷時に上記第２の冷却水回路を上記
   バイパス通路を介した閉回路にするとともに、放冷時
   に、ヒータコアと蓄熱容器との間で冷却水循環系を形成
   する冷却水流路切換手段と、 を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】 エンジン冷却用の冷却水回路の一部をな
   すヒータコアと、 コンプレッサとコンデンサとエバポレータとを主体とす
   る冷凍サイクルと、 内側容器と外側容器とを有し、両者間の筒状の間隙に一
   端部から流入した冷却水が他端部から内側容器内部へＵ
   ターンして通流するように構成されるとともに、内側容
   器内に、潜熱蓄熱材を充填したカプセルが収納され、か
   つ上記間隙内に、螺旋状伝熱管が配設されてなる蓄熱容
   器と、 蓄冷時に、上記エバポレータへ向かう冷媒の一部もしく
   は全体を上記伝熱管へ導入する冷媒流路切換手段と、 上記蓄熱容器に接続された冷却水導入通路，冷却水排出
   通路および両通路を互いに連通可能なバイパス通路から
   なる第２の冷却水回路と、 この第２の冷却水回路に配設され、かつ上記蓄熱容器内
   へ冷却水を通流させる冷却水ポンプと、 この第２の冷却水回路とエンジン冷却用の冷却水回路と
   の間に設けられ、蓄冷時に上記第２の冷却水回路を上記
   バイパス通路を介した閉回路にするとともに、蓄熱時に
   ヒータコア上流側から高温冷却水が蓄熱容器へ導入され
   るように両回路を接続し、かつ放冷，放熱時に、ヒータ
   コアと蓄熱容器との間で冷却水循環系を形成する冷却水
   流路切換手段と、 を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置。
3. 【請求項３】 コンプレッサとコンデンサとエバポレー
   タとを主体とする冷凍サイクルと、 空調ダクト内において上記エバポレータの下流側に配置
   され、かつエンジン冷却用の冷却水回路の一部をなすヒ
   ータコアと、 内側容器と外側容器とを有し、両者間の筒状の間隙に一
   端部から流入した冷却水が他端部から内側容器内部へＵ
   ターンして通流するように構成されるとともに、内側容
   器内に、潜熱蓄熱材を充填したカプセルが収納されてな
   る蓄熱容器と、 上記蓄熱容器内へ冷却水を通流させるための冷却水ポン
   プと、 蓄冷時および放冷時にヒータコアと蓄熱容器との間で冷
   却水循環系を形成する冷却水流路切換手段と、 を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置。