車両用空調装置
【課題】 多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ冷熱を蓄えることができる。
【解決手段】 車両用空調装置１０では、コンプレッサ１２、コンデンサ１４、膨張弁１６、エバポレータ１８を結ぶ第１ループ２０を、コンプレッサ１２の作動により冷媒が循環することで冷凍サイクルが行なわれる。このとき、第２ループ２８では、ウォータポンプ３０の作動により液冷媒が循環し、この液冷媒はエバポレータ１８において第１ループ２０の冷媒と熱交換を行ない、第１ループ２０で冷凍サイクルをなさしめると共に自らは冷却されて冷熱を蓄える。この冷熱を、例えばエコラン時の冷房維持に利用する。
【解決手段】 車両用空調装置１０では、コンプレッサ１２、コンデンサ１４、膨張弁１６、エバポレータ１８を結ぶ第１ループ２０を、コンプレッサ１２の作動により冷媒が循環することで冷凍サイクルが行なわれる。このとき、第２ループ２８では、ウォータポンプ３０の作動により液冷媒が循環し、この液冷媒はエバポレータ１８において第１ループ２０の冷媒と熱交換を行ない、第１ループ２０で冷凍サイクルをなさしめると共に自らは冷却されて冷熱を蓄える。この冷熱を、例えばエコラン時の冷房維持に利用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両に適用される車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用空調装置として、空調熱負荷を低減するために、冷凍サイクルとは独立した熱交換器を用いて蓄冷器に冷熱を蓄えるものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１記載のものでは、エバポレータ下流の空調機吹出し空気を利用して蓄冷を行ない、特許文献２記載のものでは、室内の空調を完了した排出風を利用して蓄冷を行なうようになっている。
【０００３】
このように、従来の車両用空調装置は、固相と液相との間で相変化することで冷熱を蓄えまたは冷熱を放出する、多数の蓄冷剤（容器）を必要とする。また、蓄冷器に蓄冷を行なうために、室内の冷却には使用されない熱交換器を設ける必要がある。特に、この熱交換器が空気を熱媒とするため、効率の向上が困難である。
【０００４】
また、自動車等の車両としては、例えば信号待ちによる停車時に自動的にエンジンを停止させる機能を有し、燃費向上やを排出ガス量の低減を図る所謂エコラン車が実用化されている。このようなエコラン車の空調装置では、エンジンの停止中（エコラン期間中）に、エンジン駆動の圧縮機が停止してしまうため、冷房が維持されず車室内の快適性を維持することができなくなるという問題があった。そこで、エンジンすなわち圧縮機の停止中に、蓄冷器に蓄えた冷熱を用いて空調を維持する技術が考えられている。しかしながら、このような技術においても、上記の場合と同様に多数の蓄冷剤を必要とする。
【特許文献１】特開平６−１５６０６２号公報
【特許文献２】特開２０００−６２４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ冷熱を蓄えることができる車両用空調装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る車両用空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧手段、及び蒸発器に冷媒を循環させて冷凍サイクルを行なう車両用空調装置であって、前記蒸発器において前記冷凍サイクル行なう冷媒と熱交換する液冷媒を循環させる循環路及び液送装置を備えている。
【０００７】
請求項１記載の車両用空調装置では、圧縮機が作動することで、冷媒が圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器、圧縮機の順に循環して冷凍サイクルを行なう。このとき、液送装置が作動して液冷媒が循環路を循環しており、蒸発器では、この液冷媒と冷凍サイクルを行なう冷媒の少なくとも一部とが熱交換を行なう。これにより、蒸発器では、冷凍サイクルを行なう冷媒が蒸発する（上記冷凍サイクルがなされる）と共に、循環路を循環する液冷媒が冷却される。すなわち、閉空間である循環路内の液冷媒に冷熱が蓄えられる。
【０００８】
これにより、例えば、この冷熱（液冷媒）を圧縮機の停止時や冷房負荷が大きいときに循環させて吹出し空気の冷却に利用することができ、空調熱負荷を軽減することが可能となる。また、本車両用空調装置は、蒸発器を循環する液冷媒に冷熱を蓄えるため、従来の如く蓄冷剤を設けたり空気を介在させて冷熱を蓄えるための熱交換器を設ける必要がなく、構造が間単である。別の見方をすると、蒸発器と蓄冷器（循環液冷媒の蓄冷器）とを１つの熱交換器で実現している。
【０００９】
このように、請求項１記載の車両用空調装置では、多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ冷熱を蓄えることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明に係る車両用空調装置は、請求項１記載の車両用空調装置において、前記循環路に、前記液冷媒と空調機吹出し空気との熱交換を行なう室内熱交換器を設けた。
【００１１】
請求項２記載の車両用空調装置では、液冷媒が循環する循環路に設けた室内熱交換器が、該液冷媒と車室内に吹き出される空調機吹出し空気との熱交換を行なうことで、吹出し空気が冷却される。これにより、例えば、車室内を蒸発器と室内熱交換器とで２箇所から冷却したり、蒸発器を液冷媒と冷凍サイクルを行なう冷媒との専用の（空調機吹出し空気の冷却を負担しない）熱交換器とし、該蒸発器（上記の通り蓄冷器でもある熱交換器）における熱交換効率を向上させたりすることが可能となる。
【００１２】
請求項３記載の発明に係る車両用空調装置は、請求項２記載の車両用空調装置において、前記液送装置は、前記圧縮機の停止状態で冷房要求がされているときに制御装置によって作動される電動ポンプである。
【００１３】
請求項３記載の車両用空調装置では、例えば信号待ち等の乗車期間中にエンジンを停止する所謂エコラン期間中には、制御装置が液送装置である電動ポンプを作動し、蒸発器と室内熱交換器との間で液冷媒を循環させる。これにより、例えば圧縮機がエンジンによって駆動される構成でありエンジン停止に伴い停止する場合であっても、液冷媒に蓄えられた冷熱によって冷房が（吹出し空気の冷却）一定時間維持される。したがって、快適性を犠牲にすることなく、エコラン運転を行ない燃費向上、排出ガス量低減を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明に係る車両用空調装置は、多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ冷熱を蓄えることができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１０について図１及び図２に基づいて説明する。図１には、自動車に適用された車両用空調装置１０の概略全体構成がブロック図にて示されている。この図に示される如く、車両用空調装置１０は、圧縮機としてのコンプレッサ１２と、凝縮器としてのコンデンサ１４と、減圧手段としての膨張弁１６と、蒸発器としてのエバポレータ１８とが冷媒循環路である第１ループ２０にて連通しており、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行なうようになっている。
【００１６】
コンプレッサ１２は、電磁クラッチ２２、駆動ベルト２４を介して自動車のエンジン２６に連結されている。これにより、エンジン２６の回転期間中でかつ電磁クラッチ２２が結合状態のときに、コンプレッサ１２が作動するようになっている。このコンプレッサ１２は、低圧気相冷媒を圧縮して高温高圧の過熱気相冷媒にするようになっている。電磁クラッチ２２は、後述するエアコンＥＣＵ５２に断続制御されることで、コンプレッサ１２による冷媒循環量、すなわち冷却能力を調節するようになっている。電磁クラッチ２２が断続制御されるコンプレッサ１２に代えて、可変容量式のコンプレッサ１２を採用しても良い。
【００１７】
コンデンサ１４は、コンプレッサ１２の下流に配置された冷媒と外気との熱交換器であり、コンプレッサ１２から吐出された過熱気相冷媒を冷却して凝縮させて液相冷媒にするようになっている。コンデンサ１４から流出した液相冷媒は、膨張弁１６にて減圧され、低圧液相とされるようになっている。
【００１８】
エバポレータ１８は、低圧液装冷媒を蒸発させて低圧気相冷媒にする熱交換器である。本実施の形態では、エバポレータ１８は、上記冷凍サイクルを行なう冷媒と液冷媒との熱交換器とされており、その外郭が断熱構造とされている。液冷媒としては、例えば、通常エンジン冷却水として用いられるロングライフクーラント（ＬＬＣ、不凍液）が用いられる。
【００１９】
そして、車両用空調装置１０は、エバポレータ１８に液冷媒を循環する第２ループ２８を備えている。第２ループ２８は、第１ループ２０とは独立した循環路であり、その経路上には液送装置としてのウォータポンプ３０が配設されている。このウォータポンプ３０の作動によって、液冷媒が第２ループ２８を循環して第１ループ２０の冷媒と熱交換を行ない、該冷媒を蒸発させて低圧気相冷媒にする構成である。一方、第２ループ２８の液冷媒は、第１ループ２０の冷媒の蒸発によって冷却され、閉空間である第２ループ２８内に冷熱を蓄えるようになっている。
【００２０】
さらに、車両用空調装置１０は、第２ループ２８上に配設された室内熱交換器３２を備えている。室内熱交換器３２は、第２ループ２８を循環する液冷媒と空気との熱交換器であって、車室内外を連通する空調ケース（空調ダクト）３４内に配置されて空調機吹出し空気を冷却するようになっている。また、エバポレータ１８は、空調ケース３４の外側に配置されている。
【００２１】
図２に示される如く、空調ケース３４は、両端が開口しており、一方の開口端には、切換ダンパ３６によって切り替えられる外気取入口３８、内気取入口４０が形成されている。また空調ケース３４の他方の開口端には、車室内へ向けて開口され、モード切替ダンパ４２によって適宜開閉される複数の空気吹出し口４４が形成されている。空気吹出し口４４は、本実施形態では、デフロスタ吹出し口４４Ａ、サイド及びセンタレジスタ吹出し口４４Ｂ、足下吹出し口４４Ｃを有して構成されており、モード切替ダンパ４２によって温調した空気を所望の位置から車室内へ吹き出すことができる構成である。
【００２２】
また、空調ケース３４内における室内熱交換器３２と外気取入口３８、内気取入口４０との間には、空調用ブロア４６が設けられている。空調用ブロア４６は、作動することで外気取入口３８または内気取入口４０から空調ケース３４内に空気を吸引し、さらにこの空気を室内熱交換器３２へ向けて送出する構成である。空調ケース３４内における室内熱交換器３２の下流側には、エアミックスダンパ４８及びヒータコア５０が設けられている。室内熱交換器３２後側の空気は、例えばエアミックスダンパ４８の開度に応じてヒータコア５０へ案内されて加熱され、さらに、ヒータコア５０によって加熱されていない空気と混合された後、空気吹出し口４４へ向けて送出されるようになっている。
【００２３】
以上説明した第２ループ２８は、室内熱交換器３２を除く配管部分やウォータポンプ３０が液冷媒の昇温を防止する断熱構造とされている。
【００２４】
そして、車両用空調装置１０は、本発明における制御装置としてのエアコンＥＣＵ５２を備えている。エアコンＥＣＵ５２は、空調用ブロア４６、エアミックスダンパ４８等の制御、電磁クラッチ２２の断続（切り離し・結合）制御等の通常のエアコン制御を行なう構成とされる他、以下のように構成されている。エアコンＥＣＵ５２は、ウォータポンプ３０と電気的に接続されており、ウォータポンプ３０の作動・停止を制御する制御信号を出力するようになっている。
【００２５】
また、エアコンＥＣＵ５２は、空調ケース３４内における室内熱交換器３２後方(車室側)の吹出し空気温（以下、吹出し気温という）Ｔｅに対応した信号を出力する温度センサ５４と電気的に接続されている。さらに、本実施形態では、エアコンＥＣＵ５２は、エンジン２６を制御するエンジンＥＣＵ５６と電気的に接続されている。エンジンＥＣＵ５６は、例えば信号待ちなどの車両停車時であって所定のエコラン条件が整ったときに、エンジン２６の作動を停止してエコランを開始し、別途所定のエコラン終了条件が整ったときにエンジン２６を再起動するようになっている。
【００２６】
このエンジンＥＣＵ５６は、エアコンＥＣＵ５２に対し、エコラン開始時に車両情報としてエンジン停止信号を出力し、エコラン終了時に車両情報としてエンジン始動信号を出力する構成である。一方、エアコンＥＣＵ５２は、エコラン期間中に吹出し気温Ｔｅが所定の閾値を超えた場合には、エンジンＥＣＵ５６に対し、エンジン始動要求信号を出力するようになっている。そして、エアコンＥＣＵ５２は、運転中、エコラン中の何れの場合も、冷房要求があるときはウォータポンプ３０を作動し、冷房要求（暖気との混合要求を含む）がなくなるとウォータポンプ３０を停止する構成とされている。
【００２７】
次に、本第１の実施形態の作用を説明する。
【００２８】
上記構成の車両用空調装置１０では、自動車の走行中にはエンジン２６の動力によってコンプレッサ１２が作動しており、冷媒がコンデンサ１４、膨張弁１６、エバポレータ１８、コンプレッサ１２の順に流れ、第１ループ２０を循環する。これにより、冷凍サイクルが行なわれる。
【００２９】
このとき、エアコンＥＣＵ５２は、ウォータポンプ３０を作動しており、第２ループ２８を液冷媒が循環している。この液冷媒は、エバポレータ１８で第１ループ２０の冷媒と熱交換し、該冷媒を蒸発させて上記冷凍サイクルをなさしめると共に自らは第１ループ２０の冷媒によって冷却される（冷熱を蓄える）。そして、この液冷媒は、室内熱交換器３２において、空調用ブロア４６が送風する空調機吹出し空気を冷却する（閉空間である第２ループ２８内に蓄えた冷熱を徐々に消費する）。これにより、車室内の冷房が行なわれる。
【００３０】
そして、例えば信号待ちなどによって自動車が停止し、エンジンＥＣＵ５６が所定のエコラン条件が整ったと判断すると、このエンジンＥＣＵ５６は、エンジン２６を停止すると共にエンジン停止信号をエアコンＥＣＵ５２に出力する。エアコンＥＣＵ５２は、コンプレッサ１２（エンジン２６）が停止してもウォータポンプ３０の動作を維持する。このため、第２ループ２８には冷熱が蓄えられている液冷媒が循環し、室内熱交換器３２において液冷媒は上記冷熱を消費しながら空調機吹出し空気を冷却する。これにより、エンジン２６すなわちコンプレッサ１２停止後の一定時間、冷房が維持され車室内の快適性が保たれる。
【００３１】
このエコラン期間中に、エアコンＥＣＵ５２は、温度センサ５４から吹出し気温Ｔｅが所定の閾値を超えたことに対応する信号が入力された場合には、換言すれば、第２ループ２８の液冷媒に蓄えた冷熱を消費して冷房維持ができなくなった場合には、エンジンＥＣＵ５６にエンジン始動要求信号を出力する。これにより、エンジン２６、コンプレッサ１２が作動し、上記冷凍サイクルによる冷房と、第２ループ２８の冷媒への蓄冷が行なわれる（再開される）。
【００３２】
ここで、車両用空調装置１０では、エバポレータ１８に第２ループ２８の液冷媒を循環することで該液冷媒に冷熱を蓄えることができるため、従来の如く多数の蓄冷剤を設けたり車室内の冷却に用いない空気熱交換器を設けたりする必要がなく、構造が間単である。別の見方をすると、蒸発器と蓄冷器（循環液冷媒の蓄冷器）とを１つの熱交換器で実現している。
【００３３】
このように、本実施形態に係る車両用空調装置１０では、多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ第２ループ２８内に冷熱を蓄えることができる。
【００３４】
また、第２ループ２８に設けた室内熱交換器３２が空調ケース３４内に配置されて空調機吹出し空気の冷却を行なう構成であるため、エバポレータ１８を第１ループ２０の冷媒と第２ループ２８の液冷媒との熱交換のみを行なう（エバポレータ１８が空調機吹出し空気の冷却を負担しない）構成とすることができる。このため、エバポレータ１８は、その外郭を断熱構造にして熱交換効率の向上が図られている。
【００３５】
なお、上記実施の形態では、エコラン期間中、単にウォータポンプ３０を作動し続ける制御方法を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エアコンＥＣＵ５２等が推定した冷房負荷に応じて吹出し気温Ｔｅが所定の閾値を超えるまでウォータポンプ３０を停止するとか、吹出し気温Ｔｅが目標範囲に収まるようにウォータポンプ３０による液冷媒循環量を随時変化させる（例えば、断続的な作動でも、回転数制御でも良い）とか、各種制御方法を採ることができる。また、本発明は、第２ループ２８に蓄えた冷熱をエコラン時の冷房維持に用いる構成に限定されることはなく、例えば、車両加速中に電磁クラッチ２２を切断して動力性能を確保しつつ、ウォータポンプ３０の作動により蓄冷した液冷媒を循環して冷房を維持するようにしても良い。
【００３６】
また、上記実施の形態では、第２ループ２８上に室内熱交換器３２を設けた構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、エバポレータ１８を空調ケース３４内に配置して空調機吹出し空気の冷却に用いると共に、第２ループ２８（内の液冷媒）を断熱構造にして蓄冷にのみ用いるようにしても良い。さらに、第２ループ２８に向けた室内熱交換器３２とエバポレータ１８とを、それぞれ車両内の異なる位置から車室を冷房する熱交換器として用いることも可能である。
【００３７】
さらに、上記実施の形態では、エアコンＥＣＵ５２とエンジンＥＣＵ５６とが別の制御装置である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エアコンＥＣＵ５２またはこれらの機能の一部をエンジンＥＣＵ５６と統合して構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の概略全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用空調装置を構成するエバポレータ、室内熱交換器の配置を示す概略の側断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 車両用空調装置
１２ コンプレッサ（圧縮機）
１４ コンデンサ（凝縮器）
１６ 膨張弁（減圧手段）
１８ エバポレータ（蒸発器）
２８ 第２ループ（循環路）
３０ ウォータポンプ（液送装置）
３２ 室内熱交換器
５２ エアコンＥＣＵ（制御装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両に適用される車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用空調装置として、空調熱負荷を低減するために、冷凍サイクルとは独立した熱交換器を用いて蓄冷器に冷熱を蓄えるものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１記載のものでは、エバポレータ下流の空調機吹出し空気を利用して蓄冷を行ない、特許文献２記載のものでは、室内の空調を完了した排出風を利用して蓄冷を行なうようになっている。
【０００３】
このように、従来の車両用空調装置は、固相と液相との間で相変化することで冷熱を蓄えまたは冷熱を放出する、多数の蓄冷剤（容器）を必要とする。また、蓄冷器に蓄冷を行なうために、室内の冷却には使用されない熱交換器を設ける必要がある。特に、この熱交換器が空気を熱媒とするため、効率の向上が困難である。
【０００４】
また、自動車等の車両としては、例えば信号待ちによる停車時に自動的にエンジンを停止させる機能を有し、燃費向上やを排出ガス量の低減を図る所謂エコラン車が実用化されている。このようなエコラン車の空調装置では、エンジンの停止中（エコラン期間中）に、エンジン駆動の圧縮機が停止してしまうため、冷房が維持されず車室内の快適性を維持することができなくなるという問題があった。そこで、エンジンすなわち圧縮機の停止中に、蓄冷器に蓄えた冷熱を用いて空調を維持する技術が考えられている。しかしながら、このような技術においても、上記の場合と同様に多数の蓄冷剤を必要とする。
【特許文献１】特開平６−１５６０６２号公報
【特許文献２】特開２０００−６２４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ冷熱を蓄えることができる車両用空調装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る車両用空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧手段、及び蒸発器に冷媒を循環させて冷凍サイクルを行なう車両用空調装置であって、前記蒸発器において前記冷凍サイクル行なう冷媒と熱交換する液冷媒を循環させる循環路及び液送装置を備えている。
【０００７】
請求項１記載の車両用空調装置では、圧縮機が作動することで、冷媒が圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器、圧縮機の順に循環して冷凍サイクルを行なう。このとき、液送装置が作動して液冷媒が循環路を循環しており、蒸発器では、この液冷媒と冷凍サイクルを行なう冷媒の少なくとも一部とが熱交換を行なう。これにより、蒸発器では、冷凍サイクルを行なう冷媒が蒸発する（上記冷凍サイクルがなされる）と共に、循環路を循環する液冷媒が冷却される。すなわち、閉空間である循環路内の液冷媒に冷熱が蓄えられる。
【０００８】
これにより、例えば、この冷熱（液冷媒）を圧縮機の停止時や冷房負荷が大きいときに循環させて吹出し空気の冷却に利用することができ、空調熱負荷を軽減することが可能となる。また、本車両用空調装置は、蒸発器を循環する液冷媒に冷熱を蓄えるため、従来の如く蓄冷剤を設けたり空気を介在させて冷熱を蓄えるための熱交換器を設ける必要がなく、構造が間単である。別の見方をすると、蒸発器と蓄冷器（循環液冷媒の蓄冷器）とを１つの熱交換器で実現している。
【０００９】
このように、請求項１記載の車両用空調装置では、多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ冷熱を蓄えることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明に係る車両用空調装置は、請求項１記載の車両用空調装置において、前記循環路に、前記液冷媒と空調機吹出し空気との熱交換を行なう室内熱交換器を設けた。
【００１１】
請求項２記載の車両用空調装置では、液冷媒が循環する循環路に設けた室内熱交換器が、該液冷媒と車室内に吹き出される空調機吹出し空気との熱交換を行なうことで、吹出し空気が冷却される。これにより、例えば、車室内を蒸発器と室内熱交換器とで２箇所から冷却したり、蒸発器を液冷媒と冷凍サイクルを行なう冷媒との専用の（空調機吹出し空気の冷却を負担しない）熱交換器とし、該蒸発器（上記の通り蓄冷器でもある熱交換器）における熱交換効率を向上させたりすることが可能となる。
【００１２】
請求項３記載の発明に係る車両用空調装置は、請求項２記載の車両用空調装置において、前記液送装置は、前記圧縮機の停止状態で冷房要求がされているときに制御装置によって作動される電動ポンプである。
【００１３】
請求項３記載の車両用空調装置では、例えば信号待ち等の乗車期間中にエンジンを停止する所謂エコラン期間中には、制御装置が液送装置である電動ポンプを作動し、蒸発器と室内熱交換器との間で液冷媒を循環させる。これにより、例えば圧縮機がエンジンによって駆動される構成でありエンジン停止に伴い停止する場合であっても、液冷媒に蓄えられた冷熱によって冷房が（吹出し空気の冷却）一定時間維持される。したがって、快適性を犠牲にすることなく、エコラン運転を行ない燃費向上、排出ガス量低減を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明に係る車両用空調装置は、多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ冷熱を蓄えることができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１０について図１及び図２に基づいて説明する。図１には、自動車に適用された車両用空調装置１０の概略全体構成がブロック図にて示されている。この図に示される如く、車両用空調装置１０は、圧縮機としてのコンプレッサ１２と、凝縮器としてのコンデンサ１４と、減圧手段としての膨張弁１６と、蒸発器としてのエバポレータ１８とが冷媒循環路である第１ループ２０にて連通しており、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行なうようになっている。
【００１６】
コンプレッサ１２は、電磁クラッチ２２、駆動ベルト２４を介して自動車のエンジン２６に連結されている。これにより、エンジン２６の回転期間中でかつ電磁クラッチ２２が結合状態のときに、コンプレッサ１２が作動するようになっている。このコンプレッサ１２は、低圧気相冷媒を圧縮して高温高圧の過熱気相冷媒にするようになっている。電磁クラッチ２２は、後述するエアコンＥＣＵ５２に断続制御されることで、コンプレッサ１２による冷媒循環量、すなわち冷却能力を調節するようになっている。電磁クラッチ２２が断続制御されるコンプレッサ１２に代えて、可変容量式のコンプレッサ１２を採用しても良い。
【００１７】
コンデンサ１４は、コンプレッサ１２の下流に配置された冷媒と外気との熱交換器であり、コンプレッサ１２から吐出された過熱気相冷媒を冷却して凝縮させて液相冷媒にするようになっている。コンデンサ１４から流出した液相冷媒は、膨張弁１６にて減圧され、低圧液相とされるようになっている。
【００１８】
エバポレータ１８は、低圧液装冷媒を蒸発させて低圧気相冷媒にする熱交換器である。本実施の形態では、エバポレータ１８は、上記冷凍サイクルを行なう冷媒と液冷媒との熱交換器とされており、その外郭が断熱構造とされている。液冷媒としては、例えば、通常エンジン冷却水として用いられるロングライフクーラント（ＬＬＣ、不凍液）が用いられる。
【００１９】
そして、車両用空調装置１０は、エバポレータ１８に液冷媒を循環する第２ループ２８を備えている。第２ループ２８は、第１ループ２０とは独立した循環路であり、その経路上には液送装置としてのウォータポンプ３０が配設されている。このウォータポンプ３０の作動によって、液冷媒が第２ループ２８を循環して第１ループ２０の冷媒と熱交換を行ない、該冷媒を蒸発させて低圧気相冷媒にする構成である。一方、第２ループ２８の液冷媒は、第１ループ２０の冷媒の蒸発によって冷却され、閉空間である第２ループ２８内に冷熱を蓄えるようになっている。
【００２０】
さらに、車両用空調装置１０は、第２ループ２８上に配設された室内熱交換器３２を備えている。室内熱交換器３２は、第２ループ２８を循環する液冷媒と空気との熱交換器であって、車室内外を連通する空調ケース（空調ダクト）３４内に配置されて空調機吹出し空気を冷却するようになっている。また、エバポレータ１８は、空調ケース３４の外側に配置されている。
【００２１】
図２に示される如く、空調ケース３４は、両端が開口しており、一方の開口端には、切換ダンパ３６によって切り替えられる外気取入口３８、内気取入口４０が形成されている。また空調ケース３４の他方の開口端には、車室内へ向けて開口され、モード切替ダンパ４２によって適宜開閉される複数の空気吹出し口４４が形成されている。空気吹出し口４４は、本実施形態では、デフロスタ吹出し口４４Ａ、サイド及びセンタレジスタ吹出し口４４Ｂ、足下吹出し口４４Ｃを有して構成されており、モード切替ダンパ４２によって温調した空気を所望の位置から車室内へ吹き出すことができる構成である。
【００２２】
また、空調ケース３４内における室内熱交換器３２と外気取入口３８、内気取入口４０との間には、空調用ブロア４６が設けられている。空調用ブロア４６は、作動することで外気取入口３８または内気取入口４０から空調ケース３４内に空気を吸引し、さらにこの空気を室内熱交換器３２へ向けて送出する構成である。空調ケース３４内における室内熱交換器３２の下流側には、エアミックスダンパ４８及びヒータコア５０が設けられている。室内熱交換器３２後側の空気は、例えばエアミックスダンパ４８の開度に応じてヒータコア５０へ案内されて加熱され、さらに、ヒータコア５０によって加熱されていない空気と混合された後、空気吹出し口４４へ向けて送出されるようになっている。
【００２３】
以上説明した第２ループ２８は、室内熱交換器３２を除く配管部分やウォータポンプ３０が液冷媒の昇温を防止する断熱構造とされている。
【００２４】
そして、車両用空調装置１０は、本発明における制御装置としてのエアコンＥＣＵ５２を備えている。エアコンＥＣＵ５２は、空調用ブロア４６、エアミックスダンパ４８等の制御、電磁クラッチ２２の断続（切り離し・結合）制御等の通常のエアコン制御を行なう構成とされる他、以下のように構成されている。エアコンＥＣＵ５２は、ウォータポンプ３０と電気的に接続されており、ウォータポンプ３０の作動・停止を制御する制御信号を出力するようになっている。
【００２５】
また、エアコンＥＣＵ５２は、空調ケース３４内における室内熱交換器３２後方(車室側)の吹出し空気温（以下、吹出し気温という）Ｔｅに対応した信号を出力する温度センサ５４と電気的に接続されている。さらに、本実施形態では、エアコンＥＣＵ５２は、エンジン２６を制御するエンジンＥＣＵ５６と電気的に接続されている。エンジンＥＣＵ５６は、例えば信号待ちなどの車両停車時であって所定のエコラン条件が整ったときに、エンジン２６の作動を停止してエコランを開始し、別途所定のエコラン終了条件が整ったときにエンジン２６を再起動するようになっている。
【００２６】
このエンジンＥＣＵ５６は、エアコンＥＣＵ５２に対し、エコラン開始時に車両情報としてエンジン停止信号を出力し、エコラン終了時に車両情報としてエンジン始動信号を出力する構成である。一方、エアコンＥＣＵ５２は、エコラン期間中に吹出し気温Ｔｅが所定の閾値を超えた場合には、エンジンＥＣＵ５６に対し、エンジン始動要求信号を出力するようになっている。そして、エアコンＥＣＵ５２は、運転中、エコラン中の何れの場合も、冷房要求があるときはウォータポンプ３０を作動し、冷房要求（暖気との混合要求を含む）がなくなるとウォータポンプ３０を停止する構成とされている。
【００２７】
次に、本第１の実施形態の作用を説明する。
【００２８】
上記構成の車両用空調装置１０では、自動車の走行中にはエンジン２６の動力によってコンプレッサ１２が作動しており、冷媒がコンデンサ１４、膨張弁１６、エバポレータ１８、コンプレッサ１２の順に流れ、第１ループ２０を循環する。これにより、冷凍サイクルが行なわれる。
【００２９】
このとき、エアコンＥＣＵ５２は、ウォータポンプ３０を作動しており、第２ループ２８を液冷媒が循環している。この液冷媒は、エバポレータ１８で第１ループ２０の冷媒と熱交換し、該冷媒を蒸発させて上記冷凍サイクルをなさしめると共に自らは第１ループ２０の冷媒によって冷却される（冷熱を蓄える）。そして、この液冷媒は、室内熱交換器３２において、空調用ブロア４６が送風する空調機吹出し空気を冷却する（閉空間である第２ループ２８内に蓄えた冷熱を徐々に消費する）。これにより、車室内の冷房が行なわれる。
【００３０】
そして、例えば信号待ちなどによって自動車が停止し、エンジンＥＣＵ５６が所定のエコラン条件が整ったと判断すると、このエンジンＥＣＵ５６は、エンジン２６を停止すると共にエンジン停止信号をエアコンＥＣＵ５２に出力する。エアコンＥＣＵ５２は、コンプレッサ１２（エンジン２６）が停止してもウォータポンプ３０の動作を維持する。このため、第２ループ２８には冷熱が蓄えられている液冷媒が循環し、室内熱交換器３２において液冷媒は上記冷熱を消費しながら空調機吹出し空気を冷却する。これにより、エンジン２６すなわちコンプレッサ１２停止後の一定時間、冷房が維持され車室内の快適性が保たれる。
【００３１】
このエコラン期間中に、エアコンＥＣＵ５２は、温度センサ５４から吹出し気温Ｔｅが所定の閾値を超えたことに対応する信号が入力された場合には、換言すれば、第２ループ２８の液冷媒に蓄えた冷熱を消費して冷房維持ができなくなった場合には、エンジンＥＣＵ５６にエンジン始動要求信号を出力する。これにより、エンジン２６、コンプレッサ１２が作動し、上記冷凍サイクルによる冷房と、第２ループ２８の冷媒への蓄冷が行なわれる（再開される）。
【００３２】
ここで、車両用空調装置１０では、エバポレータ１８に第２ループ２８の液冷媒を循環することで該液冷媒に冷熱を蓄えることができるため、従来の如く多数の蓄冷剤を設けたり車室内の冷却に用いない空気熱交換器を設けたりする必要がなく、構造が間単である。別の見方をすると、蒸発器と蓄冷器（循環液冷媒の蓄冷器）とを１つの熱交換器で実現している。
【００３３】
このように、本実施形態に係る車両用空調装置１０では、多数の蓄冷剤を備えることなく簡単に構成でき、かつ第２ループ２８内に冷熱を蓄えることができる。
【００３４】
また、第２ループ２８に設けた室内熱交換器３２が空調ケース３４内に配置されて空調機吹出し空気の冷却を行なう構成であるため、エバポレータ１８を第１ループ２０の冷媒と第２ループ２８の液冷媒との熱交換のみを行なう（エバポレータ１８が空調機吹出し空気の冷却を負担しない）構成とすることができる。このため、エバポレータ１８は、その外郭を断熱構造にして熱交換効率の向上が図られている。
【００３５】
なお、上記実施の形態では、エコラン期間中、単にウォータポンプ３０を作動し続ける制御方法を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エアコンＥＣＵ５２等が推定した冷房負荷に応じて吹出し気温Ｔｅが所定の閾値を超えるまでウォータポンプ３０を停止するとか、吹出し気温Ｔｅが目標範囲に収まるようにウォータポンプ３０による液冷媒循環量を随時変化させる（例えば、断続的な作動でも、回転数制御でも良い）とか、各種制御方法を採ることができる。また、本発明は、第２ループ２８に蓄えた冷熱をエコラン時の冷房維持に用いる構成に限定されることはなく、例えば、車両加速中に電磁クラッチ２２を切断して動力性能を確保しつつ、ウォータポンプ３０の作動により蓄冷した液冷媒を循環して冷房を維持するようにしても良い。
【００３６】
また、上記実施の形態では、第２ループ２８上に室内熱交換器３２を設けた構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、エバポレータ１８を空調ケース３４内に配置して空調機吹出し空気の冷却に用いると共に、第２ループ２８（内の液冷媒）を断熱構造にして蓄冷にのみ用いるようにしても良い。さらに、第２ループ２８に向けた室内熱交換器３２とエバポレータ１８とを、それぞれ車両内の異なる位置から車室を冷房する熱交換器として用いることも可能である。
【００３７】
さらに、上記実施の形態では、エアコンＥＣＵ５２とエンジンＥＣＵ５６とが別の制御装置である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エアコンＥＣＵ５２またはこれらの機能の一部をエンジンＥＣＵ５６と統合して構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の概略全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用空調装置を構成するエバポレータ、室内熱交換器の配置を示す概略の側断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 車両用空調装置
１２ コンプレッサ（圧縮機）
１４ コンデンサ（凝縮器）
１６ 膨張弁（減圧手段）
１８ エバポレータ（蒸発器）
２８ 第２ループ（循環路）
３０ ウォータポンプ（液送装置）
３２ 室内熱交換器
５２ エアコンＥＣＵ（制御装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧手段、及び蒸発器に冷媒を循環させて冷凍サイクルを行なう車両用空調装置であって、
前記蒸発器において前記冷凍サイクル行なう冷媒と熱交換する液冷媒を循環させる循環路及び液送装置を備える車両用空調装置。
【請求項２】
前記循環路に、前記液冷媒と空調機吹出し空気との熱交換を行なう室内熱交換器を設けた、請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記液送装置は、前記圧縮機の停止状態で冷房要求がされているときに制御装置によって作動される電動ポンプである、請求項２記載の車両用空調装置。
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧手段、及び蒸発器に冷媒を循環させて冷凍サイクルを行なう車両用空調装置であって、
前記蒸発器において前記冷凍サイクル行なう冷媒と熱交換する液冷媒を循環させる循環路及び液送装置を備える車両用空調装置。
【請求項２】
前記循環路に、前記液冷媒と空調機吹出し空気との熱交換を行なう室内熱交換器を設けた、請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記液送装置は、前記圧縮機の停止状態で冷房要求がされているときに制御装置によって作動される電動ポンプである、請求項２記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−７８６６（Ｐ２００６−７８６６Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８５０６３（Ｐ２００４−１８５０６３）
【出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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