JPH09207542A - 自動車用一体型空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量・小型で熱交換性能に優れ、発生する凝
縮水を有効利用する。 【解決手段】 冷房サイクル１２、第１通風路１３ａ、
第２通風路１３ｂ及び凝縮水供給手段１４は同一ケース
１１内に設けられている。冷房サイクル１２は、コンプ
レッサ１６、コンデンサ１７、絞り弁１８及びエバポレ
ータ１９を備え、冷媒が循環して前記コンデンサ１７で
放熱し、前記エバポレータ１９で吸熱する。第１通風路
１３ａには前記エバポレータ１９が配設され、通過する
空気を冷却して車内側に導く。一方、第２通風路１３ｂ
には前記コンデンサ１７が配設され、通過する空気に放
熱して車室外に導く。前記凝縮水供給手段１４は、前記
エバポレータ１９で発生した凝縮水を前記コンデンサ１
７に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つのケース内に
冷房サイクル及び通風路を備えた自動車用一体型空調装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用一体型空調装置として、
例えば図７に示すものが開示されている（米国特許第4,
641,502号参照）。この空調装置は、自動車の室外天井
部分に設けられる１つのケース１内に、冷房サイクル２
を収容すると共に通風路３を形成したものである。

【０００３】冷房サイクル２の流路途中にはコンプレッ
サ４、コンデンサ５、エバポレータ６が設けられ、コン
プレッサ４から吐出された冷媒がコンデンサ５で放熱
し、エバポレータ６で吸熱した後、コンプレッサ４に戻
って循環するようになっている。

【０００４】一方、通風路３は、前記コンデンサ５が設
けられた第１通風路３ａと、前記エバポレータ６が設け
られた第２通風路３ｂとからなり、各通風路３ａ，３ｂ
には同軸モータ７で駆動するブロア８ａ，８ｂがそれぞ
れ配設されている。第１通風路３ａでは空気導入口９ａ
及び空気排出口９ｂがそれぞれ外気に連通している。ま
た、第２通風路３ｂでは空気導入口１０ａ及び空気排出
口（図示せず）がそれぞれ車内側に連通している。

【０００５】したがって、ブロア８ａ，８ｂを駆動すれ
ば、外気が空気導入口９ａから第１通風路３ａ内に導入
され、コンデンサ５を通過する際、内部を流動する冷媒
から熱を奪い、空気排出口９ｂからケース１の外へと排
気されると共に、内気が空気導入口１０ａから第２通風
路３ｂ内に導入され、エバポレータ６を通過する際、内
部を流動する冷媒に熱を奪われて図示しない空気排出口
から車内に送風される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記自動車用一体型空
調装置は、自動車の天井部分に取り付けられるため、軽
量・小型であるのが望ましいが、冷房能力を向上させる
ためには大型化が避けられないという問題がある。ま
た、前記エバポレータ６には凝縮水が発生するが、前記
空調装置では、この凝縮水が周囲に飛散するという問題
がある。

【０００７】そこで、本発明は、発生する凝縮水を飛散
させることなく有効利用することができ、軽量・小型で
冷房能力に優れた自動車用一体型空調装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するた
め、本発明では、コンプレッサ、コンデンサ、絞り弁及
びエバポレータを備え、冷媒が循環して前記コンデンサ
で放熱し、前記エバポレータで吸熱する冷房サイクル
と、前記エバポレータが配設され、通過する空気を冷却
して車内に導く第１通風路と、前記コンデンサが配設さ
れ、通過する空気に放熱して車外に導く第２通風路とを
１つのケース内に設けてなる自動車用一体型空調装置に
おいて、前記エバポレータで発生した凝縮水を前記コン
デンサに供給する凝縮水供給手段を前記ケース内に設け
たものである（請求項１）。

【０００９】エバポレータで発生した凝縮水は、ケース
によって周囲に飛散することを防止されながら、凝縮水
供給手段によってコンデンサの表面に供給される。コン
デンサに供給された凝縮水はそこで気化し、外部に排水
する必要がない。また、気化する際、コンデンサ内を通
過する冷媒から気化熱を奪う。これにより、単にコンデ
ンサの外部に外気を通過させるだけのものに比べて冷媒
から奪う熱量を大きくすることができる。この結果、エ
バポレータに十分に冷却された冷媒を流入させることが
でき、空調装置自体を小型化すると共に冷房能力を向上
させることが可能となる。

【００１０】前記凝縮水供給手段は、エバポレータの下
方に配設される凝縮水回収部と、該凝縮水回収部からコ
ンデンサに凝縮水を導く導水部と、前記凝縮水回収部か
ら導水部を介してコンデンサに凝縮水を散布する凝縮水
散布手段とから構成すればよい（請求項２）。

【００１１】前記凝縮水散布手段としては、導水部の途
中に設けたポンプと、導水部の先端側に設けた噴霧ノズ
ルとで構成するのが好ましく、ポンプを駆動することに
より凝縮水回収部内に貯溜された凝縮水がノズルを介し
て強制的にコンデンサに噴霧される。これにより、凝縮
水が気化しやすい霧状でコンデンサ全体に一様に吹き付
けられるので、コンデンサ内を流動する冷媒との効果的
な熱交換が可能である（請求項３）。

【００１２】前記第２通風路はコンデンサの下方から上
方に向かって送風するように形成し、前記凝縮水散布手
段により凝縮水を上方から前記コンデンサに散布するの
が好ましい（請求項４）。

【００１３】前記凝縮水散布手段は、コンデンサの下方
に配設される凝縮水貯溜部と、該凝縮水貯溜部に貯溜さ
れた凝縮水をコンデンサに供給する羽根車とから構成し
てもよい（請求項５）。前記羽根車はその一部を凝縮水
貯溜部に浸漬した状態で回転を開始することにより、コ
ンデンサに向かって凝縮水を飛散させる。

【００１４】この場合、前記羽根車はコンデンサに送風
するためのブロアと同軸で設けるのが好ましい（請求項
６）。これによれば、車内冷房が開始されると、自動的
に凝縮水がコンデンサに散布される。これにより、駆動
制御のために他の機構を付加することが不要となり、装
置を安価に提供することが可能である。

【００１５】また、冷凍サイクルの高圧側の圧力を検出
する圧力検出手段と、該圧力検出手段による検出圧力が
設定圧力よりも大きい場合に、前記凝縮水散布手段を駆
動してコンデンサに凝縮水を供給する制御手段とを設け
るのが好ましい（請求項７）。すなわち、コンデンサの
内圧が上昇し、冷媒の冷却が不十分な場合、確実にコン
デンサに凝縮水を供給することができるので、十分に冷
却した凝縮水をエバポレータ内に流入させることが可能
となり、快適な車内冷房が実現できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。

【００１７】（第１の実施の形態） 図１は、第１の実
施の形態に係る自動車用一体型空調装置の概略図であ
る。この空調装置は、同一ケース１１内に冷房サイクル
１２、通風路１３及び凝縮水供給部１４を配設したもの
で、これらは空調制御装置１５によって駆動制御される
ようになっている。

【００１８】冷房サイクル１２は、冷媒が流動する流路
途中に、コンプレッサ１６、コンデンサ１７、絞り弁１
８、エバポレータ１９をそれぞれ配設したものである。
この冷房サイクル１２では、コンプレッサ１６から高温
・高圧状態で吐出された冷媒がコンデンサ１７、絞り弁
１８、エバポレータ１９からコンプレッサ１６に戻って
循環する。これにより、冷媒は、コンデンサ１７で放熱
され、絞り弁１８で気化しやすい状態にされた後、エバ
ポレータ１９で気化して外部すなわち下記する第１通風
路１３ａを通過する内気から熱を奪うようになってい
る。

【００１９】通風路１３は、第１ブロア２０及びエバポ
レータ１９が上流側から順次配設される第１通風路１３
ａと、第２ブロア２１及びコンデンサ１７が上流側から
順次配設される第２通風路１３ｂとから構成されてい
る。第１通風路１３ａは上流側の内気導入口２２及び下
流側の内気排出口２３が車内にそれぞれ連通し、第２通
風路１３ｂは上流側の外気導入口２４及び下流側の外気
排出口２５が車外にそれぞれ連通している。第１通風路
１３ａの下流側には温度センサ２６が配設され、その検
出温度（送風温度）は下記する空調制御装置１５に入力
されるようになっている。前記第１ブロア２０と第２ブ
ロア２１とは同軸モータ２７により同期して回転駆動す
るようになっている。

【００２０】凝縮水供給部１４は、凝縮水回収皿２８、
導水管２９及び噴霧ノズル３０から構成されている。前
記凝縮水回収皿２８はエバポレータ１９の下方側に配設
され、その底面は導水管２９に向かって徐々に低くなる
ように形成されている。これにより、凝縮水回収皿２８
はエバポレータ１９から落下あるいは飛散する凝縮水を
回収し、導水管２９へと導くことができるようになって
いる。導水管２９は凝縮水回収皿２８からコンデンサ１
７の側方下端部に向かって徐々に低くなるように延び、
さらにその先端は上方から側方に屈曲してコンデンサ１
７の上方面に対して並行となっている。前記噴霧ノズル
３０は、導水管２９の先端側すなわちコンデンサ１７の
上方面に並行となった部分に下方に向かって開口するよ
うに複数並設されている。そして、導水管２９の途中に
設けたポンプ３１を下記する空調制御装置１５からの制
御信号に基づいてオン・オフすることにより、凝縮水回
収皿２８に貯溜された凝縮水が導水管２９を介して噴霧
ノズル３０からコンデンサ１７の上方に噴霧されるよう
になっている。

【００２１】空調制御装置１５は、冷房スイッチ３２か
らの入力信号や圧力センサ３３で検出される冷媒の圧力
等に基づいて同軸モータ２７及びポンプ３１を制御して
車内冷房を行う。なお、前記圧力センサ３３は、冷房サ
イクル１２の配管内、詳しくはコンプレッサ１６とコン
デンサ１７とを結ぶ配管途中に設けられている。

【００２２】空調制御装置１５では、図２のフローチャ
ートに従って次のようにして各部材を駆動制御して車内
冷房を行う。すなわち、図示しない内気センサ等の各種
センサから車内外諸条件を読み込み（ステップＳ１）、
従来周知の方法に従って目標値を算出する（ステップＳ
２）。本実施の形態では、算出する目標値は、車内側へ
の送風温度である目標送風温度と、車内側への送風量で
ある目標送風量である。

【００２３】そして、算出した目標送風量が得られるよ
うに予め実験等で算出した所定回転数に同軸モータ２７
の駆動回転数を調整する（ステップＳ３）。同軸モータ
２７の駆動により、第１ブロア２０及び第２ブロア２１
が同期して回転を開始し、第１通風路１３ａで内気を循
環させる一方、第２通風路１３ｂで外気を取り入れ、車
外に排出する。また、算出した目標送風温度が得られる
ように予め実験等で算出した所定回転数にコンプレッサ
１６の駆動回転数を調整する（ステップＳ４）。コンプ
レッサ１６の駆動により、冷媒はコンデンサ１７、絞り
弁１８、エバポレータ１９を介してコンプレッサ１６に
戻って循環する。なお、目標送風量と同軸モータ２７の
駆動回転数、目標送風温度とコンプレッサ１６の駆動回
転数との関係は車種の違い等により相違する。

【００２４】次に、所定時間待機することにより（ステ
ップＳ５）、冷媒の流動状態を安定させた後、前記圧力
センサ３３での検出圧力が予め設定した設定圧力よりも
大きいか否かを判断する（ステップＳ６）。本実施の形
態では、前記設定圧力は、冷媒の圧力がこれ以上大きい
場合、コンデンサ１７内の冷媒が冷却不十分な気化量の
多い状態で、エバポレータ１９での冷房能力に支障を来
すと想定される値である。

【００２５】前記圧力センサ３３での検出圧力が設定圧
力以下である場合、冷房サイクル１２での冷媒の流動状
態は良好であると判断されるので、前記温度センサ２６
での検出温度が目標送風温度と一致しているか否かを判
断する（ステップＳ７）。検出温度が目標送風温度と一
致していなければ、ステップＳ４に戻って、検出温度の
方が高い場合にはコンプレッサ１６の駆動回転数を抑
え、低い場合には高くする。この場合、検出温度と目標
送風温度とが完全に一致するとは考えにくいので、目標
送風温度にはある一定の幅を持たせるようにする。ま
た、検出温度と目標送風温度が一致していれば、コンプ
レッサ１６の駆動回転数はそのままとし、ステップＳ１
に戻って車内外諸条件が変更されない限り、現時点での
制御状態を維持する。

【００２６】一方、前記圧力センサ３３での検出圧力が
設定圧力よりも大きい場合、コンデンサ１７での冷媒の
冷却を促進すべく、ポンプ３１の駆動回転数を調整する
ことにより、凝縮水回収皿２８に貯溜した凝縮水を導水
管２９を介して噴霧ノズル３０からコンデンサ１７の表
面に噴霧させる（ステップＳ８）。噴霧された凝縮水
は、コンデンサ１７の表面で蒸発し、そのときに気化熱
を奪うことにより内部を流動する冷媒の放熱を促進す
る。これにより、コンデンサ１７内を流動する冷媒を効
果的に冷却することができ、その後のエバポレータ１９
での吸熱量を増大させることができる。つまり、エバポ
レータ１９での冷却能力を高めることが可能となる。

【００２７】このように、前記空調装置では、各部材が
全て同一ケース１１内に収容されているため、エバポレ
ータ１９で発生した凝縮水が周囲に飛散することない。
つまり、発生した凝縮水は全て凝縮水回収皿２９に貯溜
され、導水管２９、噴霧ノズル３０を介してコンデンサ
１７に供給される。この場合、凝縮水は噴霧ノズル３０
によりコンデンサ１７に向かって一様に広がる霧状とな
るので、コンデンサ１７の表面にムラなく吹き付けら
れ、気化しやすい。このため、エバポレータ１９で発生
した凝縮水を無駄なく使用することができると共に、コ
ンデンサ１７内を流動する冷媒は効果的に冷却される。

【００２８】（第２の実施の形態） 図３は第２の実施
の形態に係る自動車用一体型空調装置の概略図を示し、
前記第１の実施の形態とは噴霧ノズル３０の配設位置が
異なる。すなわち、噴霧ノズル３０はコンデンサ１７の
上流側に配設され、そこから吹き出された凝縮水は第２
ブロア２１の送風に乗ってコンデンサ１７に吹き付けら
れるようになっている。ここでは、第２ブロア２１の送
風速度の影響を考慮し、噴霧ノズル３０から噴き出され
た凝縮水が広がる範囲を、コンデンサ１７のほぼ全域が
カバーできるように設定してある。

【００２９】前記空調装置では、凝縮水が噴霧ノズル３
０によってコンデンサ１７の前面に吹き付けられ、その
一部が第２ブロア２１によってコンデンサ１７の背面側
に移動する。これにより、コンデンサ１７に対して凝縮
水が一様に付着して気化することになり、内部の冷媒が
一様に冷却され、エバポレータ１９に十分に冷却された
冷媒が流入することになり、良好な車内冷房が可能とな
る。

【００３０】（第３の実施の形態） 図４は第３の実施
の形態に係る自動車用一体型空調装置の概略図を示し、
前記第１の実施の形態とは第２ブロア２１がコンデンサ
１７の下方に配設され、風の向きが下方から上方となる
ように第２ブロア２１の回転方向を設定した構造となっ
ている点が相違する。

【００３１】前記空調装置では、噴霧ノズル３０から下
方に向かって噴霧された凝縮水が第２ブロア２１からの
送風抵抗を受け、コンデンサ１７からは容易に落下しな
い。したがって、コンデンサ１７の外表面に於ける凝縮
水の気化量が増大し、内部を流動する冷媒と効果的に熱
交換され、前記第２の実施の形態に係る空調装置に比べ
てさらにエバポレータ１９での冷房能力を向上させるこ
とが可能である。なお、風の向きを上方から下方にした
場合においても、前記第２の実施の形態に係る空調装置
と同様の効果を得ることが可能となる。

【００３２】（第４の実施の形態） 図５は第４の実施
の形態に係る自動車用一体型空調装置の概略図を示し、
前記各実施の形態とは凝縮水の噴霧構造が異なる。すな
わち、本実施の形態では、前記噴霧ノズル３０に代えて
凝縮水貯溜皿３４と羽根車３５を利用してコンデンサ１
７への凝縮水の供給を行うようにしている。前記凝縮水
貯溜皿３４は、凝縮水回収皿２８からケース１１の底面
に形成した導水路３６を介して流動する凝縮水を貯溜す
るもので、前記導水路３６は凝縮水回収皿２８側から徐
々に低くなるように形成されている。また、前記羽根車
３５は、その一部が前記凝縮水貯溜皿３４に浸かってお
り、モータ３７の駆動により回転して凝縮水貯溜皿３４
内の凝縮水をコンデンサ１７に飛散させる。

【００３３】前記空調装置では、ポンプ３１が不要とな
り、モータ３７によって羽根車３５を回転させるだけの
安価な構成で、コンデンサ１７に凝縮水を散布すること
ができる。また、羽根車３５による散布方法であって
も、各部材はケース１１内に収容されているので、周囲
に飛散することはない。

【００３４】（第５の実施の形態） 図６は第５の実施
の形態に係る自動車用一体型空調装置の概略図を示し、
前記第４の実施の形態とは前記羽根車３５と第２ブロア
２１とを同軸で設け、同一の同軸モータ２７で回転駆動
するようにした点が相違する。すなわち、同軸モータ２
７を駆動すれば、羽根車３５の回転により凝縮水貯溜皿
３４内の凝縮水が飛散する。飛散した凝縮水は第２ブロ
ア２１によって生じた風に乗ってコンデンサ１７に吹き
付けられる。

【００３５】前記空調装置では、凝縮水貯溜皿３４に凝
縮水が貯溜されている限り、車内冷房が開始されて第２
ブロア２１を回転させれば、羽根車３５も同期して回転
するので、必ず凝縮水をコンデンサ１７に散布できる。
これにより、前記各実施の形態のように、空調制御装置
１５によってポンプ３１やモータ３７を駆動制御する必
要がなくなり、その構成を簡略化してさらに安価に製作
することが可能となる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る自動車用一体型空調装置によれば、エバポレータ
で発生した凝縮水をコンデンサに供給することにより、
コンデンサの内部を流動する冷媒の冷却に利用するよう
にしたので、小型であっても冷房能力を高めることがで
きる。したがって、自動車の天井やその他占有スペース
の抑制が望まれる場所での設置に適したものとすること
ができる。

【００３７】特に、噴霧ノズルを使用したり、散布方向
を工夫することにより、よりコンデンサ内の冷媒の冷却
を効率的に行うことができるので、さらなる小型化が実
現できる。

【００３８】また、羽根車を利用して凝縮水をコンデン
サに供給するようにすれば、組立精度等もそれ程問題と
ならず、安価に製作できる上、前記羽根車をブロアと同
軸に設ければ、さらに構成を簡素化して小型化すること
ができる。

【００３９】さらに、冷房サイクルの高圧側の圧力に基
づいて凝縮水の供給を行うようにすれば、効率的で適切
な車内冷房を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態に係る自動車用一体型空調
装置の概略図である。

【図２】 図１の空調制御装置に於ける空調制御を示す
フローチャートである。

【図３】 第２の実施の形態に係る自動車用一体型空調
装置の概略図である。

【図４】 第３の実施の形態に係る自動車用一体型空調
装置の概略図である。

【図５】 第４の実施の形態に係る自動車用一体型空調
装置の概略図である。

【図６】 第５の実施の形態に係る自動車用一体型空調
装置の概略図である。

【図７】 従来例に係る自動車用一体型空調装置の概略
図である。

【符号の説明】

１１ ケース １２ 冷房サイクル １３ 通風路 １３ａ 第１通風路 １３ｂ 第２通風路 １４ 凝縮水供給部 １５ 空調制御装置 １６ コンプレッサ １７ コンデンサ １８ 絞り弁 １９ エバポレータ ２８ 凝縮水回収皿 ２９ 導水管 ３０ 噴霧ノズル ３１ ポンプ ３３ 圧力センサ ３４ 凝縮水貯溜皿 ３５ 羽根車

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサ、コンデンサ、絞り弁及び
   エバポレータを備え、冷媒が循環して前記コンデンサで
   放熱し、前記エバポレータで吸熱する冷房サイクルと、
   前記エバポレータが配設され、通過する空気を冷却して
   車内に導く第１通風路と、前記コンデンサが配設され、
   通過する空気に放熱して車外に導く第２通風路とを１つ
   のケース内に設けてなる自動車用一体型空調装置におい
   て、 前記エバポレータで発生した凝縮水を前記コンデンサに
   供給する凝縮水供給手段を前記ケース内に設けたことを
   特徴とする自動車用一体型空調装置。
2. 【請求項２】 前記凝縮水供給手段は、エバポレータの
   下方に配設される凝縮水回収部と、該凝縮水回収部から
   コンデンサに凝縮水を導く導水部と、前記凝縮水回収部
   から導水部を介してコンデンサに凝縮水を散布する凝縮
   水散布手段とから構成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の自動車用一体型空調装置。
3. 【請求項３】 前記凝縮水散布手段は、前記導水部の途
   中に設けられるポンプと、前記導水部の先端側に設けら
   れ、コンデンサに凝縮水を噴霧する噴霧ノズルとからな
   ることを特徴とする請求項２に記載の自動車用一体型空
   調装置。
4. 【請求項４】 前記第２通風路はコンデンサの下方から
   上方に向かって送風するように形成されており、前記凝
   縮水散布手段により凝縮水を上方から前記コンデンサに
   散布することを特徴とする請求項２又は３に記載の自動
   車用一体型空調装置。
5. 【請求項５】 前記凝縮水散布手段は、コンデンサの下
   方に配設される凝縮水貯溜部と、該凝縮水貯溜部に貯溜
   された凝縮水をコンデンサに飛散させる羽根車とからな
   ることを特徴とする請求項２に記載の自動車用一体型空
   調装置。
6. 【請求項６】 前記羽根車は、コンデンサに送風するブ
   ロアと同軸で設けたことを特徴とする請求項５に記載の
   自動車用一体型空調装置。
7. 【請求項７】 冷房サイクルの高圧側の圧力を検出する
   圧力検出手段と、該圧力検出手段による検出圧力が設定
   圧力よりも大きい場合に、前記凝縮水供給手段を駆動し
   てコンデンサに凝縮水を供給する制御手段とを設けたこ
   とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載
   の自動車用一体型空調装置。