JP2002130963A - インタークーラ及びco2冷媒車両用空調装置 - Google Patents
インタークーラ及びco2冷媒車両用空調装置Info
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンルーム内に容易にスペースを確保し
て設置することができるインタークーラを提供する。 【解決手段】 高圧冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒
と、低圧冷媒流路を流れる低温低圧の冷媒とを熱交換さ
せるインタークーラ7を、低圧冷媒流路の内部に高圧冷
媒流路を通した2重管構造とする。そして、2重管構造
とした冷媒流路をほぼ平面的な形状に折曲して配列す
る。
て設置することができるインタークーラを提供する。 【解決手段】 高圧冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒
と、低圧冷媒流路を流れる低温低圧の冷媒とを熱交換さ
せるインタークーラ7を、低圧冷媒流路の内部に高圧冷
媒流路を通した2重管構造とする。そして、2重管構造
とした冷媒流路をほぼ平面的な形状に折曲して配列す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インタークーラ及
びCO2 冷媒車両用空調装置に係り、特に、インターク
ーラの車両への搭載性を向上させる技術に関する。
びCO2 冷媒車両用空調装置に係り、特に、インターク
ーラの車両への搭載性を向上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図10は従来の車両用空調装置の一例を
示す構成図である。空調装置本体としてのケーシング5
0は、その内空間が車室内へ導入される空気の流路とな
るもので、後述するように種々の構成機器を収容してい
る。送風ブロワ51は、内気口52あるいは外気口53
を通じてケーシング50内に空気を導入するものであ
り、この導入された空気はエバポレータ(冷却器)54
を通過する。なお、符号の55は内気口52と外気口5
3との切り換えを行う内外気切換ダンパである。エバポ
レータ54の導入空気の下流側には、エアミックスダン
パ56及びヒータコア(加熱器)57が設けられてい
る。また、図中の符号58,59,60はそれぞれフェ
イス吹出口、フット吹出口、デフロスト吹出口を示して
おり、各吹出口58,59,60は、それぞれがフェイ
スダンパ61,フットダンパ62、デフロストダンパ6
3によって開閉される。なお、各吹出口58,59,6
0は図示しないダクトを介して車室内に通じている。制
御装置64は、送風ブロワ51の制御、各ダンパ55,
56,61,62,63を駆動するためのモータ(不図
示)の制御、さらには後述する圧縮機66のオン・オフ
等の制御を行うものである。
示す構成図である。空調装置本体としてのケーシング5
0は、その内空間が車室内へ導入される空気の流路とな
るもので、後述するように種々の構成機器を収容してい
る。送風ブロワ51は、内気口52あるいは外気口53
を通じてケーシング50内に空気を導入するものであ
り、この導入された空気はエバポレータ(冷却器)54
を通過する。なお、符号の55は内気口52と外気口5
3との切り換えを行う内外気切換ダンパである。エバポ
レータ54の導入空気の下流側には、エアミックスダン
パ56及びヒータコア(加熱器)57が設けられてい
る。また、図中の符号58,59,60はそれぞれフェ
イス吹出口、フット吹出口、デフロスト吹出口を示して
おり、各吹出口58,59,60は、それぞれがフェイ
スダンパ61,フットダンパ62、デフロストダンパ6
3によって開閉される。なお、各吹出口58,59,6
0は図示しないダクトを介して車室内に通じている。制
御装置64は、送風ブロワ51の制御、各ダンパ55,
56,61,62,63を駆動するためのモータ(不図
示)の制御、さらには後述する圧縮機66のオン・オフ
等の制御を行うものである。
【0003】このように構成された車両用空調装置で
は、内気口52あるいは外気口53より導入した空気
は、その全量がエバポレータ54を通り、後述する冷凍
サイクル65の冷媒と熱交換して冷却される。この後、
ヒータコア57を通過して加熱される空気量はエアミッ
クスダンパ56の開度に応じて分配されるので、所定の
温度に調整されて吹出口58,59,60の少なくとも
1つから車室内に導入される。なお、ヒータコア57に
は、一般的には図示しない内燃機関の駆動源を冷却して
高温となった冷却水が供給されるようになっている。
は、内気口52あるいは外気口53より導入した空気
は、その全量がエバポレータ54を通り、後述する冷凍
サイクル65の冷媒と熱交換して冷却される。この後、
ヒータコア57を通過して加熱される空気量はエアミッ
クスダンパ56の開度に応じて分配されるので、所定の
温度に調整されて吹出口58,59,60の少なくとも
1つから車室内に導入される。なお、ヒータコア57に
は、一般的には図示しない内燃機関の駆動源を冷却して
高温となった冷却水が供給されるようになっている。
【0004】次に、冷凍サイクル65について説明する
と、圧縮機66は図示しない駆動源(例えば車両走行用
のエンジン等)から駆動力を得て駆動し、気相状態の冷
媒を圧縮する。ガスクーラ(放熱器)67は、圧縮機6
6で圧縮された冷媒を外気等との間で熱交換して冷却す
る。符号の68は、ガスクーラ67の出口側で冷媒を減
圧して低温低圧の気液2相状態とする絞り装置である。
エバポレータ54は、車室内の空気冷却手段をなす蒸発
器(吸熱器)で、気液2相状態の冷媒は蒸発器内で気化
(蒸発)する際に、車室内空気あるいは車室外空気から
蒸発潜熱を奪って冷却する。そして、圧縮機66,ガス
クーラ67、絞り装置68及びエバポレータ54は冷媒
配管69により直列に接続され、冷媒が状態変化を繰り
返して循環する冷凍サイクルとしての閉回路を構成す
る。ここで用いられる冷媒には、例えばR134aとい
った代替フロン冷媒などがある。このR134aが冷却
器54の内部で蒸発することにより、送風ブロワ51よ
り送られる空気から吸熱し、冷却を行う。なお、圧縮機
66、ガスクーラ67、及び絞り装置68はエンジンル
ーム内などに設置されている。
と、圧縮機66は図示しない駆動源(例えば車両走行用
のエンジン等)から駆動力を得て駆動し、気相状態の冷
媒を圧縮する。ガスクーラ(放熱器)67は、圧縮機6
6で圧縮された冷媒を外気等との間で熱交換して冷却す
る。符号の68は、ガスクーラ67の出口側で冷媒を減
圧して低温低圧の気液2相状態とする絞り装置である。
エバポレータ54は、車室内の空気冷却手段をなす蒸発
器(吸熱器)で、気液2相状態の冷媒は蒸発器内で気化
(蒸発)する際に、車室内空気あるいは車室外空気から
蒸発潜熱を奪って冷却する。そして、圧縮機66,ガス
クーラ67、絞り装置68及びエバポレータ54は冷媒
配管69により直列に接続され、冷媒が状態変化を繰り
返して循環する冷凍サイクルとしての閉回路を構成す
る。ここで用いられる冷媒には、例えばR134aとい
った代替フロン冷媒などがある。このR134aが冷却
器54の内部で蒸発することにより、送風ブロワ51よ
り送られる空気から吸熱し、冷却を行う。なお、圧縮機
66、ガスクーラ67、及び絞り装置68はエンジンル
ーム内などに設置されている。
【0005】ところで、近年、地球環境の保全に対する
関心が高まっているが、車両用空調装置の冷媒として従
来用いられているR134aといった代替フロンは、地
球温暖化に対して影響を与えることが懸念されている。
このため、このような代替フロン冷媒に代わる物質とし
て、元来自然界に存在する物質、いわゆる自然冷媒を用
いた車両用空調装置の研究が行われている。このような
自然冷媒の候補として、二酸化炭素(CO2 )が注目さ
れている。このCO2 は、地球温暖化に対する寄与が代
替フロンよりもはるかに小さいだけでなく、可燃性がな
いうえ、基本的には人体に無害である。
関心が高まっているが、車両用空調装置の冷媒として従
来用いられているR134aといった代替フロンは、地
球温暖化に対して影響を与えることが懸念されている。
このため、このような代替フロン冷媒に代わる物質とし
て、元来自然界に存在する物質、いわゆる自然冷媒を用
いた車両用空調装置の研究が行われている。このような
自然冷媒の候補として、二酸化炭素(CO2 )が注目さ
れている。このCO2 は、地球温暖化に対する寄与が代
替フロンよりもはるかに小さいだけでなく、可燃性がな
いうえ、基本的には人体に無害である。
【0006】このような背景から、二酸化炭素を使用し
た蒸気圧縮式冷凍サイクル(以下、CO2 冷凍サイクル
と略す)が提案されている。このCO2 冷凍サイクルの
作動は、フロンを使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイク
ルと同様である。すなわち、図11(CO2 モリエル線
図)のA−B−C−D−Aで示されるように、圧縮機で
気相状態のCO2 を圧縮し(A−B)、この高温圧縮の
気相状態のCO2 を放熱器(ガスクーラ)にて冷却する
(B−C)。そして、減圧器(絞り装置)により減圧し
て(C−D)、気液相状態となったCO2 を冷却器(エ
バポレータ)で蒸発させて(D−A)、蒸発潜熱を空気
等の外部流体から奪って外部流体を冷却する。
た蒸気圧縮式冷凍サイクル(以下、CO2 冷凍サイクル
と略す)が提案されている。このCO2 冷凍サイクルの
作動は、フロンを使用した従来の蒸気圧縮式冷凍サイク
ルと同様である。すなわち、図11(CO2 モリエル線
図)のA−B−C−D−Aで示されるように、圧縮機で
気相状態のCO2 を圧縮し(A−B)、この高温圧縮の
気相状態のCO2 を放熱器(ガスクーラ)にて冷却する
(B−C)。そして、減圧器(絞り装置)により減圧し
て(C−D)、気液相状態となったCO2 を冷却器(エ
バポレータ)で蒸発させて(D−A)、蒸発潜熱を空気
等の外部流体から奪って外部流体を冷却する。
【0007】しかしながら、CO2 の臨界温度は約31
℃と従来の冷媒であるフロンの臨界温度と比べて低いの
で、夏場等外気温の高いときには、放熱器側でのCO2
の温度がCO2 の臨界点温度よりも高くなってしまう。
つまり、放熱器出口側においてCO2 は凝縮しない(線
分BCが飽和液線SLと交差しない)。また、放熱器出
口側(C点)の状態は、圧縮機の吐出圧力と放熱器出口
側でのCO2 温度によって決定され、放熱器出口側での
CO2 温度は放熱器の放熱能力と外気温度(制御不可)
とによって決定するので、放熱器出口での温度は、実質
的には制御することができない。従って、放熱器出口側
(C点)の状態は、圧縮機の吐出圧力(放熱器出口側圧
力)を制御することによって制御可能となる。つまり、
夏場等外気温の高いときには、十分な冷却能力(エンタ
ルピ差)を確保するためには、モリエル線図にE−F−
G−H−Eで示されるように、放熱器出口側圧力を高く
する必要がある。そのために、圧縮機の運転圧力は、従
来のフロンを用いた冷凍サイクルに比べて高くする必要
がある。
℃と従来の冷媒であるフロンの臨界温度と比べて低いの
で、夏場等外気温の高いときには、放熱器側でのCO2
の温度がCO2 の臨界点温度よりも高くなってしまう。
つまり、放熱器出口側においてCO2 は凝縮しない(線
分BCが飽和液線SLと交差しない)。また、放熱器出
口側(C点)の状態は、圧縮機の吐出圧力と放熱器出口
側でのCO2 温度によって決定され、放熱器出口側での
CO2 温度は放熱器の放熱能力と外気温度(制御不可)
とによって決定するので、放熱器出口での温度は、実質
的には制御することができない。従って、放熱器出口側
(C点)の状態は、圧縮機の吐出圧力(放熱器出口側圧
力)を制御することによって制御可能となる。つまり、
夏場等外気温の高いときには、十分な冷却能力(エンタ
ルピ差)を確保するためには、モリエル線図にE−F−
G−H−Eで示されるように、放熱器出口側圧力を高く
する必要がある。そのために、圧縮機の運転圧力は、従
来のフロンを用いた冷凍サイクルに比べて高くする必要
がある。
【0008】車両用空調装置を例にすると、前記圧縮機
の運転圧力は、従来のR134(フロン)では3kg/
cm2 程度であるのに対して、CO2 では40kg/c
m2程度と高くなり、また、運転停止圧力は、R134
(フロン)では15kg/cm2 程度であるのに対し
て、CO2 では100kg/cm2 程度と高くなる。
の運転圧力は、従来のR134(フロン)では3kg/
cm2 程度であるのに対して、CO2 では40kg/c
m2程度と高くなり、また、運転停止圧力は、R134
(フロン)では15kg/cm2 程度であるのに対し
て、CO2 では100kg/cm2 程度と高くなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】さて、上述したCO2
冷凍サイクルにおいて、その能力増大要件に対する応答
速度を改善するためには、インタークーラと呼ばれる熱
交換器の設置が有効であることが知られている。このイ
ンタークーラは、ガスクーラ(放熱器)を通過した液冷
媒とエバポレータ(冷却器)を通過した気体冷媒との間
で熱交換を行うように構成された熱交換器(いわゆる向
流型熱交換器)であり、例えば図12に示すように、高
圧冷媒流路71と低圧冷媒流路72とを2重管構造にし
て、多重のトラック(長円)巻きや円形巻きの立体構造
としたインタークーラ70が従来より採用されている。
冷凍サイクルにおいて、その能力増大要件に対する応答
速度を改善するためには、インタークーラと呼ばれる熱
交換器の設置が有効であることが知られている。このイ
ンタークーラは、ガスクーラ(放熱器)を通過した液冷
媒とエバポレータ(冷却器)を通過した気体冷媒との間
で熱交換を行うように構成された熱交換器(いわゆる向
流型熱交換器)であり、例えば図12に示すように、高
圧冷媒流路71と低圧冷媒流路72とを2重管構造にし
て、多重のトラック(長円)巻きや円形巻きの立体構造
としたインタークーラ70が従来より採用されている。
【0010】しかしながら、上述したインタークーラ7
0をCO2 冷媒車両用空調装置に採用する場合、その設
置位置は、圧縮機66やガスクーラ67などと同様にエ
ンジンルーム内とするのが一般的である。このため、上
述した従来構造(立体構造)のインタークーラ70で
は、駆動源のエンジンやトランスミッションなど各種の
機器類がぎっしりと配置されたエンジンルーム内に適当
な設置スペースを確保するのが困難な状況にある。換言
すれば、従来のフロン冷媒を使用した車両用空調装置で
は不要のインタークーラ70を設置するためには、立体
的に大きなスペースを新たに確保する必要が生じるた
め、車両側においてエンジンルーム内のレイアウトを大
幅に変更するなどの対応が必要となる。
0をCO2 冷媒車両用空調装置に採用する場合、その設
置位置は、圧縮機66やガスクーラ67などと同様にエ
ンジンルーム内とするのが一般的である。このため、上
述した従来構造(立体構造)のインタークーラ70で
は、駆動源のエンジンやトランスミッションなど各種の
機器類がぎっしりと配置されたエンジンルーム内に適当
な設置スペースを確保するのが困難な状況にある。換言
すれば、従来のフロン冷媒を使用した車両用空調装置で
は不要のインタークーラ70を設置するためには、立体
的に大きなスペースを新たに確保する必要が生じるた
め、車両側においてエンジンルーム内のレイアウトを大
幅に変更するなどの対応が必要となる。
【0011】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、エンジンルーム内に容易にスペースを確保して設
置することができるインタークーラ及びこのインターク
ーラを備えたCO2 冷媒車両用空調装置の提供を目的と
するものである。
ので、エンジンルーム内に容易にスペースを確保して設
置することができるインタークーラ及びこのインターク
ーラを備えたCO2 冷媒車両用空調装置の提供を目的と
するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項1に記載の
インタークーラは、高圧冷媒流路を流れる高温高圧の冷
媒と、低圧冷媒流路を流れる低温低圧の冷媒とを熱交換
させるインタークーラであって、前記低圧冷媒流路の内
部に前記高圧冷媒流路を通した2重管構造とし、該2重
管構造の冷媒流路をほぼ平面的な形状に折曲して配列し
たことを特徴とするものである。
決するため、以下の手段を採用した。請求項1に記載の
インタークーラは、高圧冷媒流路を流れる高温高圧の冷
媒と、低圧冷媒流路を流れる低温低圧の冷媒とを熱交換
させるインタークーラであって、前記低圧冷媒流路の内
部に前記高圧冷媒流路を通した2重管構造とし、該2重
管構造の冷媒流路をほぼ平面的な形状に折曲して配列し
たことを特徴とするものである。
【0013】このようなインタークーラによれば、平面
的な形状のインタークーラとなるので、立体的に大きな
スペースが必要なく、わずかな空間があればエンジンル
ームを形成する部材の面などを利用して設置することが
可能になる。
的な形状のインタークーラとなるので、立体的に大きな
スペースが必要なく、わずかな空間があればエンジンル
ームを形成する部材の面などを利用して設置することが
可能になる。
【0014】請求項2に記載のインタークーラは、高圧
冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒と、低圧冷媒流路を流
れる低温低圧の冷媒とを熱交換させるインタークーラで
あって、前記高圧冷媒流路及び前記低圧冷媒流路を扁平
管にして交互に重ねた積層構造とし、該積層構造の冷媒
流路をほぼ平面的な形状に折曲して配列したことを特徴
とするものである。
冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒と、低圧冷媒流路を流
れる低温低圧の冷媒とを熱交換させるインタークーラで
あって、前記高圧冷媒流路及び前記低圧冷媒流路を扁平
管にして交互に重ねた積層構造とし、該積層構造の冷媒
流路をほぼ平面的な形状に折曲して配列したことを特徴
とするものである。
【0015】このようなインタークーラによれば、平面
的な形状のインタークーラとなるので、立体的に大きな
スペースが必要なく、わずかな空間があればエンジンル
ームを形成する部材の面などを利用して設置することが
可能になる。
的な形状のインタークーラとなるので、立体的に大きな
スペースが必要なく、わずかな空間があればエンジンル
ームを形成する部材の面などを利用して設置することが
可能になる。
【0016】請求項3に記載のCO2 冷媒車両用空調装
置は、ケーシング内に導入した空気を冷却する冷却器が
CO2 を冷媒とする冷凍サイクルの一部を構成するCO
2 冷媒車両用空調装置において、前記冷凍サイクルに請
求項1又は2に記載のインタークーラを設けると共に、
該インタークーラを車体のトーボード沿いに配置したこ
とを特徴とするものである。
置は、ケーシング内に導入した空気を冷却する冷却器が
CO2 を冷媒とする冷凍サイクルの一部を構成するCO
2 冷媒車両用空調装置において、前記冷凍サイクルに請
求項1又は2に記載のインタークーラを設けると共に、
該インタークーラを車体のトーボード沿いに配置したこ
とを特徴とするものである。
【0017】このようなCO2 冷媒車両用空調装置によ
れば、平面的な形状のインタークーラをエンジンルーム
と車室内とを仕切るトーボードに沿わせて設置したの
で、インタークーラと冷却器(エバポレータ)とを連結
する配管を短くすることができる。このため、温度の高
いエンジンルーム内を通ることで受ける加熱を最小限に
抑えることが可能になり、インタークーラ入口における
冷媒温度を低くして熱交換効率を向上させることができ
る。また、トーボードに沿って設置するので、インター
クーラの支持が容易になる。
れば、平面的な形状のインタークーラをエンジンルーム
と車室内とを仕切るトーボードに沿わせて設置したの
で、インタークーラと冷却器(エバポレータ)とを連結
する配管を短くすることができる。このため、温度の高
いエンジンルーム内を通ることで受ける加熱を最小限に
抑えることが可能になり、インタークーラ入口における
冷媒温度を低くして熱交換効率を向上させることができ
る。また、トーボードに沿って設置するので、インター
クーラの支持が容易になる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るインタークー
ラ及びCO2 冷媒車両用空調装置の一実施形態を、図面
に基づいて説明する。図1ないし図6は、本発明に係わ
るインタークーラの構成例を示す図であり、図7は、本
発明によるインタークーラを備えたCO2 冷凍サイクル
の構成図である。
ラ及びCO2 冷媒車両用空調装置の一実施形態を、図面
に基づいて説明する。図1ないし図6は、本発明に係わ
るインタークーラの構成例を示す図であり、図7は、本
発明によるインタークーラを備えたCO2 冷凍サイクル
の構成図である。
【0019】先ず、図7に示すCO2 冷凍サイクルは、
本発明のインタークーラを用いた車両用空調装置に適用
したものであり、図中の符号1は気相状態のCO2 を圧
縮する圧縮機である。圧縮機1は、図示しない駆動源
(例えば内燃機関エンジン等)から駆動力を得て駆動す
る。符号の2は圧縮機1で圧縮されたCO2 を外気等と
の間で熱交換して冷却するガスクーラ(放熱器)であ
り、符号の3は後述するインタークーラ7出口側の配管
に設けられた圧力制御弁である。この圧力制御弁3は、
ガスクーラ2出口側において後述する感温筒11により
検知されたCO2 温度(冷媒温度)に応じてガスクーラ
2出口側圧力(本例ではインタークーラ7出口側の高サ
イド圧力)を制御する。なお、圧力制御弁3は高圧力を
制御するとともに減圧器を兼ねたものであり、CO2 冷
媒は、この圧力制御弁3により減圧されて低温低圧の気
液2相状態のCO2 となり、さらに絞り抵抗4a(絞り
手段)により減圧される。
本発明のインタークーラを用いた車両用空調装置に適用
したものであり、図中の符号1は気相状態のCO2 を圧
縮する圧縮機である。圧縮機1は、図示しない駆動源
(例えば内燃機関エンジン等)から駆動力を得て駆動す
る。符号の2は圧縮機1で圧縮されたCO2 を外気等と
の間で熱交換して冷却するガスクーラ(放熱器)であ
り、符号の3は後述するインタークーラ7出口側の配管
に設けられた圧力制御弁である。この圧力制御弁3は、
ガスクーラ2出口側において後述する感温筒11により
検知されたCO2 温度(冷媒温度)に応じてガスクーラ
2出口側圧力(本例ではインタークーラ7出口側の高サ
イド圧力)を制御する。なお、圧力制御弁3は高圧力を
制御するとともに減圧器を兼ねたものであり、CO2 冷
媒は、この圧力制御弁3により減圧されて低温低圧の気
液2相状態のCO2 となり、さらに絞り抵抗4a(絞り
手段)により減圧される。
【0020】図中の符号4は、車室内の空気冷却手段
(冷却器)として機能するエバポレータ(蒸発器)で、
気液2相状態のCO2 はエバポレータ4内で気化(蒸
発)する際に、車室内空気から蒸発潜熱を奪って車室内
空気を冷却する。符号の5は液体冷媒5aを貯留する液
溜容器であり、この液溜容器5にはエバポレータ4出口
側の配管6が上下に貫通しており、液溜容器5内の液体
冷媒5aと配管6内の液体冷媒とが熱交換される構成に
なっている。液溜容器5の配管6の貫通部は、液溜容器
5内が密閉空間となるようにシール(不図示)されてい
る。また、液溜容器5の底部は、連通管5bにより、圧
力制御弁3および絞り抵抗4a間の配管6に連通してい
る。
(冷却器)として機能するエバポレータ(蒸発器)で、
気液2相状態のCO2 はエバポレータ4内で気化(蒸
発)する際に、車室内空気から蒸発潜熱を奪って車室内
空気を冷却する。符号の5は液体冷媒5aを貯留する液
溜容器であり、この液溜容器5にはエバポレータ4出口
側の配管6が上下に貫通しており、液溜容器5内の液体
冷媒5aと配管6内の液体冷媒とが熱交換される構成に
なっている。液溜容器5の配管6の貫通部は、液溜容器
5内が密閉空間となるようにシール(不図示)されてい
る。また、液溜容器5の底部は、連通管5bにより、圧
力制御弁3および絞り抵抗4a間の配管6に連通してい
る。
【0021】インタークーラ7は、ガスクーラ2を通過
した高温高圧の液体冷媒とエバポレータ4を通過した低
温低圧の気体冷媒との間で熱交換を行う向流型熱交換器
であり、このインタークーラ7は、CO2 冷凍サイクル
の能力増大要件に対する応答速度を改善する機能を有す
るものである。なお、インタークーラ7の構成および設
置位置については、後に詳細に説明する。そして、圧縮
機1、ガスクーラ2、インタークーラ7、圧力制御弁
3、絞り抵抗4aおよびエバポレータ4は、それぞれが
配管6によって接続されて、閉回路(CO2 冷凍サイク
ル)を形成している。なお、符号の8は圧縮機1から吐
出された冷媒ガスより潤滑油を捕集するオイルセパレー
タであり、捕集された潤滑油は油戻し管9を通って圧縮
機1内に戻される。
した高温高圧の液体冷媒とエバポレータ4を通過した低
温低圧の気体冷媒との間で熱交換を行う向流型熱交換器
であり、このインタークーラ7は、CO2 冷凍サイクル
の能力増大要件に対する応答速度を改善する機能を有す
るものである。なお、インタークーラ7の構成および設
置位置については、後に詳細に説明する。そして、圧縮
機1、ガスクーラ2、インタークーラ7、圧力制御弁
3、絞り抵抗4aおよびエバポレータ4は、それぞれが
配管6によって接続されて、閉回路(CO2 冷凍サイク
ル)を形成している。なお、符号の8は圧縮機1から吐
出された冷媒ガスより潤滑油を捕集するオイルセパレー
タであり、捕集された潤滑油は油戻し管9を通って圧縮
機1内に戻される。
【0022】ここで、インタークーラ7の構成例(第1
の実施形態)を図1ないし図4に基づいて詳細に説明す
る。なお、図1は正面図、図2は平面図、図3は右側面
図、図4は要部断面図である。インタークーラ7は、高
圧冷媒流路71を流れる高温高圧の液体冷媒と、低圧冷
媒流路72を流れる低温低圧の気体冷媒とを熱交換させ
る向流型熱交換器であり、図4(b)に示すように、低
圧冷媒流路72の内部に高圧冷媒流路71を通した2重
管構造とし、該2重管構造の冷媒流路をほぼ平面的な形
状に折曲して配列したものである。なお、以後の説明で
は、上述した2重管構造の冷媒流路を単に冷媒流路と呼
ぶことにする。
の実施形態)を図1ないし図4に基づいて詳細に説明す
る。なお、図1は正面図、図2は平面図、図3は右側面
図、図4は要部断面図である。インタークーラ7は、高
圧冷媒流路71を流れる高温高圧の液体冷媒と、低圧冷
媒流路72を流れる低温低圧の気体冷媒とを熱交換させ
る向流型熱交換器であり、図4(b)に示すように、低
圧冷媒流路72の内部に高圧冷媒流路71を通した2重
管構造とし、該2重管構造の冷媒流路をほぼ平面的な形
状に折曲して配列したものである。なお、以後の説明で
は、上述した2重管構造の冷媒流路を単に冷媒流路と呼
ぶことにする。
【0023】図示のインタークーラ7は、冷媒流路が水
平方向に往復する水平管部7aと、隣接する2本の水平
管部7a間を連結する第1U字管部7bと、隣接する2
本の水平管部7a間を前後方向に連結する第2U字管部
7cとが一体に連結されたものであり、正面から見た形
状はほぼ矩形状(図1参照)であり、前後方向への厚み
Tは第2U字管部7cの曲率によって決まる。また、イ
ンタークーラ7を構成する冷媒管路の両端には、連結部
73a,73bが設けられている。一方の連結部73a
は、ガスクーラ2から高圧冷媒を導入するHP入口接続
管71aと、エバポレータ4から導入した低圧冷媒の出
口となるLP出口接続管72bとを備えており、他方の
連結部73bは、ガスクーラ2から導入した高圧冷媒の
出口となるHP出口接続管71bと、エバポレータ4か
ら低圧冷媒を導入するLP入口接続管72aとを備えて
いる。連結部73a、73bでは、内側の高圧冷媒流路
71がそのまま貫通してHP入口接続管71aおよびH
P出口接続管71bとなる。そして、外側の低圧冷媒流
路72は、連結部73a,73bに形成された空間部を
介して、それぞれLP入口接続管72aおよびLP出口
接続管72bと連通している。なお、図中の符号74は
必要に応じて設けられる保温材を示している。
平方向に往復する水平管部7aと、隣接する2本の水平
管部7a間を連結する第1U字管部7bと、隣接する2
本の水平管部7a間を前後方向に連結する第2U字管部
7cとが一体に連結されたものであり、正面から見た形
状はほぼ矩形状(図1参照)であり、前後方向への厚み
Tは第2U字管部7cの曲率によって決まる。また、イ
ンタークーラ7を構成する冷媒管路の両端には、連結部
73a,73bが設けられている。一方の連結部73a
は、ガスクーラ2から高圧冷媒を導入するHP入口接続
管71aと、エバポレータ4から導入した低圧冷媒の出
口となるLP出口接続管72bとを備えており、他方の
連結部73bは、ガスクーラ2から導入した高圧冷媒の
出口となるHP出口接続管71bと、エバポレータ4か
ら低圧冷媒を導入するLP入口接続管72aとを備えて
いる。連結部73a、73bでは、内側の高圧冷媒流路
71がそのまま貫通してHP入口接続管71aおよびH
P出口接続管71bとなる。そして、外側の低圧冷媒流
路72は、連結部73a,73bに形成された空間部を
介して、それぞれLP入口接続管72aおよびLP出口
接続管72bと連通している。なお、図中の符号74は
必要に応じて設けられる保温材を示している。
【0024】このような構成のインタークーラ7とすれ
ば、厚さがTと薄く全体として平面的な形状となる。ち
なみに、一般的な乗用車に搭載されるCO2 冷媒車両用
空調装置に適用する場合、平面視が概ね300mm×2
00mmで、厚さTが50〜60mm程度となる。この
ため、立体的に大きな設置スペースは必要なく、厚さT
を収容できる程度の隙間があればエンジンルームを形成
する部材の面、たとえばトーボードなどを利用して、容
易に設置することが可能になる。また、平面的な形状の
ものをトーボードなどの面に取り付けるため、立体的な
構造物に比べてサポートなど支持構造も容易になる。
ば、厚さがTと薄く全体として平面的な形状となる。ち
なみに、一般的な乗用車に搭載されるCO2 冷媒車両用
空調装置に適用する場合、平面視が概ね300mm×2
00mmで、厚さTが50〜60mm程度となる。この
ため、立体的に大きな設置スペースは必要なく、厚さT
を収容できる程度の隙間があればエンジンルームを形成
する部材の面、たとえばトーボードなどを利用して、容
易に設置することが可能になる。また、平面的な形状の
ものをトーボードなどの面に取り付けるため、立体的な
構造物に比べてサポートなど支持構造も容易になる。
【0025】さて、インタークーラ7の構成は、図1か
ら図4に示して説明したものに限定されることはなく、
種々の変形例が可能である。以下、図5(a)〜(c)
に基づいて第1〜3の変形例を説明する。図5(a)に
示す第1の変形例では、2重管構造の冷媒流路を円形の
渦巻き形状としたインタークーラ7Aが示されている。
この場合の渦巻き形状は平面であり、両端には図4
(a)に示した連結部73a,73bを取り付ければよ
い。図5(b)に示す第2の変形例では、2重管構造の
冷媒流路を矩形状の渦巻き形状(平面)としたインター
クーラ7Bが示されており、冷媒流路の両端には同様の
連結部73a,73bを取り付ければよい。そして、図
5(c)に示す第3の変形例は、2重管構造の冷媒流路
を平面上で往復させた形状のインタークーラ7Cであ
り、実質的には図1のインタークーラ7から第2U字管
部7cを取り除いたものである。
ら図4に示して説明したものに限定されることはなく、
種々の変形例が可能である。以下、図5(a)〜(c)
に基づいて第1〜3の変形例を説明する。図5(a)に
示す第1の変形例では、2重管構造の冷媒流路を円形の
渦巻き形状としたインタークーラ7Aが示されている。
この場合の渦巻き形状は平面であり、両端には図4
(a)に示した連結部73a,73bを取り付ければよ
い。図5(b)に示す第2の変形例では、2重管構造の
冷媒流路を矩形状の渦巻き形状(平面)としたインター
クーラ7Bが示されており、冷媒流路の両端には同様の
連結部73a,73bを取り付ければよい。そして、図
5(c)に示す第3の変形例は、2重管構造の冷媒流路
を平面上で往復させた形状のインタークーラ7Cであ
り、実質的には図1のインタークーラ7から第2U字管
部7cを取り除いたものである。
【0026】このように冷媒流路を平面的に配列した構
成のインタークーラ7A,7B,7Cとしても、立体的
に大きな設置スペースは必要なく、わずかな隙間の空間
があれば、エンジンルームを形成する部材の面を利用し
て容易に設置することが可能になる。また、平面的な形
状のものを部材の面に取り付けるため、立体的な構造物
に比べてサポートなど支持構造も容易になる。
成のインタークーラ7A,7B,7Cとしても、立体的
に大きな設置スペースは必要なく、わずかな隙間の空間
があれば、エンジンルームを形成する部材の面を利用し
て容易に設置することが可能になる。また、平面的な形
状のものを部材の面に取り付けるため、立体的な構造物
に比べてサポートなど支持構造も容易になる。
【0027】これまで説明した第1の実施形態及びその
変形例では、冷媒流路として2重管構造を採用していた
が、以下に説明する第2の実施形態のインタークーラ7
は、高圧冷媒流路及び前記低圧冷媒流路として、図6に
示すように、内部に複数の冷媒流路が形成されている扁
平管75,76を採用している。図示の例では、高圧冷
媒流路となる扁平管75と低圧冷媒流路となる扁平管7
6とを重ね合わせた積層構造となっているが、必要に応
じて3層またはそれ以上に扁平管を重ね合わせてもよ
く、この場合は、高圧冷媒流路と低圧冷媒流路とを交互
に重ねた積層構造とする。そして、このような積層構造
の冷媒流路は、上述した2重管構造のものと同様に、ほ
ぼ平面的な形状に折曲して配列する。
変形例では、冷媒流路として2重管構造を採用していた
が、以下に説明する第2の実施形態のインタークーラ7
は、高圧冷媒流路及び前記低圧冷媒流路として、図6に
示すように、内部に複数の冷媒流路が形成されている扁
平管75,76を採用している。図示の例では、高圧冷
媒流路となる扁平管75と低圧冷媒流路となる扁平管7
6とを重ね合わせた積層構造となっているが、必要に応
じて3層またはそれ以上に扁平管を重ね合わせてもよ
く、この場合は、高圧冷媒流路と低圧冷媒流路とを交互
に重ねた積層構造とする。そして、このような積層構造
の冷媒流路は、上述した2重管構造のものと同様に、ほ
ぼ平面的な形状に折曲して配列する。
【0028】このような構成のインタークーラ7として
も、平面的な形状となるため立体的に大きなスペースが
必要なく、わずかな隙間の空間があれば、エンジンルー
ムを形成する部材の面などを有効利用して容易に設置す
ることができる。また、この場合も、2重管構造と同様
に、設置するインタークーラ7を固定するサーポートな
どの支持構造が容易になる。
も、平面的な形状となるため立体的に大きなスペースが
必要なく、わずかな隙間の空間があれば、エンジンルー
ムを形成する部材の面などを有効利用して容易に設置す
ることができる。また、この場合も、2重管構造と同様
に、設置するインタークーラ7を固定するサーポートな
どの支持構造が容易になる。
【0029】続いて、CO2 冷媒車両用空調装置におい
て、上述した構成のインタークーラ7の好適な設置位置
を図8及び図9に基づいて具体的に説明する。ここで、
エバポレータ4を設置する空調装置本体ACは、従来例
として図10に示したケーシング50の構成と基本的に
同じであり、従って、図10中の冷凍サイクル65を図
7に示すCO2 冷凍サイクルと置き換えればよい。すな
わち、ケーシング50内に導入した空気を冷却するエバ
ポレータ4が、CO2 を冷媒とする冷凍サイクルの一部
を構成している。
て、上述した構成のインタークーラ7の好適な設置位置
を図8及び図9に基づいて具体的に説明する。ここで、
エバポレータ4を設置する空調装置本体ACは、従来例
として図10に示したケーシング50の構成と基本的に
同じであり、従って、図10中の冷凍サイクル65を図
7に示すCO2 冷凍サイクルと置き換えればよい。すな
わち、ケーシング50内に導入した空気を冷却するエバ
ポレータ4が、CO2 を冷媒とする冷凍サイクルの一部
を構成している。
【0030】このような構成のCO2 冷媒車両用空調装
置において、CO2 冷凍サイクル中に上述した構成のイ
ンタークーラ7を設けると共に、該インタークーラ7を
車体90のトーボード91沿いに配置する。トーボード
91は、乗用車のエンジンルームEと車室Cとを仕切る
板状の部材であり、このトーボード91を挟んでエンジ
ンルームE側には平板状のインタークーラ7が設置さ
れ、車室C側にはエバポレータ4を内蔵した空調装置本
体ACが設置される。また、ガスクーラ2は、車両の走
行風を有効に利用できるようにするため、エンジンルー
ムEの前端部に配置されている。なお、圧縮機1につい
ては、車両走行用のエンジンからベルト駆動により駆動
力を得るため、ガスクーラ4の後方(車室側)に配置さ
れている。
置において、CO2 冷凍サイクル中に上述した構成のイ
ンタークーラ7を設けると共に、該インタークーラ7を
車体90のトーボード91沿いに配置する。トーボード
91は、乗用車のエンジンルームEと車室Cとを仕切る
板状の部材であり、このトーボード91を挟んでエンジ
ンルームE側には平板状のインタークーラ7が設置さ
れ、車室C側にはエバポレータ4を内蔵した空調装置本
体ACが設置される。また、ガスクーラ2は、車両の走
行風を有効に利用できるようにするため、エンジンルー
ムEの前端部に配置されている。なお、圧縮機1につい
ては、車両走行用のエンジンからベルト駆動により駆動
力を得るため、ガスクーラ4の後方(車室側)に配置さ
れている。
【0031】このように、平板状のインタークーラ7を
採用することにより、トーボード91への固定設置が容
易になり、各種の機器類が設置されて込み入ったスペー
ス、すなわちトーボード91に沿ったエンジンルームE
内の隙間を有効に利用してインタークーラ7を固定設置
することができる。また、トーボード91へインターク
ーラ7を取り付けることにより、トーボード91を挟ん
で車室C側に設置されている空調装置本体AC内のエバ
ポレータ4との距離が近くなる。このため、ガスクーラ
2を出た冷媒温度を下げるインタークーラ7とエバポレ
ータ4との間を連結する配管6を短くでき、エバポレー
タ4からインタークーラ7へ流れる低温低圧の気体冷媒
は、エンジン等より排出される熱の影響をほとんど受け
ることなくインタークーラ7へ供給される。従って、イ
ンタークーラ7の入口温度が低くなり、その分熱交換
(冷却)されて絞り抵抗4aへ送られる気体冷媒の温度
も低くなる。すなわち、エンジンルームE内の熱影響を
受けることなく、インタークーラ7の能力を有効に活用
することができる。
採用することにより、トーボード91への固定設置が容
易になり、各種の機器類が設置されて込み入ったスペー
ス、すなわちトーボード91に沿ったエンジンルームE
内の隙間を有効に利用してインタークーラ7を固定設置
することができる。また、トーボード91へインターク
ーラ7を取り付けることにより、トーボード91を挟ん
で車室C側に設置されている空調装置本体AC内のエバ
ポレータ4との距離が近くなる。このため、ガスクーラ
2を出た冷媒温度を下げるインタークーラ7とエバポレ
ータ4との間を連結する配管6を短くでき、エバポレー
タ4からインタークーラ7へ流れる低温低圧の気体冷媒
は、エンジン等より排出される熱の影響をほとんど受け
ることなくインタークーラ7へ供給される。従って、イ
ンタークーラ7の入口温度が低くなり、その分熱交換
(冷却)されて絞り抵抗4aへ送られる気体冷媒の温度
も低くなる。すなわち、エンジンルームE内の熱影響を
受けることなく、インタークーラ7の能力を有効に活用
することができる。
【0032】なお、これまで説明した実施形態及び変形
例ではいずれもCO2 冷媒を使用するものとして説明し
たが、本発明は上述した実施形態及び変形例に限定され
るものではなく、たとえばCO2 冷媒のように臨界温度
が低い他の冷媒を用いたものへの適用も可能である。
例ではいずれもCO2 冷媒を使用するものとして説明し
たが、本発明は上述した実施形態及び変形例に限定され
るものではなく、たとえばCO2 冷媒のように臨界温度
が低い他の冷媒を用いたものへの適用も可能である。
【0033】
【発明の効果】本発明のインタークーラ及びCO2 冷媒
車両用空調装置によれば、平面的な形状のインタークー
ラとしたので、エンジンルーム内のスペースを有効に利
用して車体の構成部材面に取り付けすることが可能にな
り、また、サポート等の支持構造も容易になるので、搭
載性の向上に大きな効果を奏する。そして、上述したイ
ンタークーラをトーボードに取り付けたCO2 冷媒車両
用空調装置は、エンジンルーム内の熱影響を最小限にし
て、インタークーラの能力を有効に活用することができ
るので、空調装置としての性能向上にも大きく貢献す
る。
車両用空調装置によれば、平面的な形状のインタークー
ラとしたので、エンジンルーム内のスペースを有効に利
用して車体の構成部材面に取り付けすることが可能にな
り、また、サポート等の支持構造も容易になるので、搭
載性の向上に大きな効果を奏する。そして、上述したイ
ンタークーラをトーボードに取り付けたCO2 冷媒車両
用空調装置は、エンジンルーム内の熱影響を最小限にし
て、インタークーラの能力を有効に活用することができ
るので、空調装置としての性能向上にも大きく貢献す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るインタークーラの第1の実施形
態を示す正面図である。
態を示す正面図である。
【図2】 図1に示すインタークーラの平面図である。
【図3】 図1に示すインタークーラの右側面図であ
る。
る。
【図4】 図1に示すインタークーラの要部断面図であ
り、(a)は連結部の断面図、(b)は2重管構造の冷
媒流路を示す断面図である。
り、(a)は連結部の断面図、(b)は2重管構造の冷
媒流路を示す断面図である。
【図5】 図1に示すインタークーラの変形例を示す図
で、(a)は第1の変形例を示す正面図、(b)は第2
の変形例を示す正面図、(c)は第3の変形例を示す正
面図である。
で、(a)は第1の変形例を示す正面図、(b)は第2
の変形例を示す正面図、(c)は第3の変形例を示す正
面図である。
【図6】 本発明に係るインタークーラの第2の実施形
態に用いられる扁平管の積層構造を示す斜視図である。
態に用いられる扁平管の積層構造を示す斜視図である。
【図7】 本発明によるインタークーラを備えたCO2
冷凍サイクルの構成図である。
冷凍サイクルの構成図である。
【図8】 本発明に係るCO2 冷媒車両用空調装置の車
載構造概要を示す斜視図である。
載構造概要を示す斜視図である。
【図9】 本発明によるインタークーラの車両への設置
例を示す図であり、(a)は車体構造の斜視図、(b)
はエンジンルーム内の構成例を示す斜視図である。
例を示す図であり、(a)は車体構造の斜視図、(b)
はエンジンルーム内の構成例を示す斜視図である。
【図10】 従来の車両用空調装置の一例を示す構成図
である。
である。
【図11】 CO2 のモリエル線図である。
【図12】 従来のインタークーラを示す図で、(a)
は斜視図、(b)は2重管構造を示す断面図である。
は斜視図、(b)は2重管構造を示す断面図である。
1 圧縮機 2 ガスクーラ(放熱器) 4 エバポレータ(蒸発器) 7,7A,7B,7C インタークーラ 71,75 高圧冷媒流路 72,76 低圧冷媒流路 91 トーボード E エンジンルーム C 車室 AC 空調装置本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 明紀 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町3丁目1 番地 三菱重工業株式会社冷熱事業本部内 Fターム(参考) 3L103 AA05 BB42 CC01 CC21 DD10 DD32 DD38
Claims (3)
- 【請求項1】 高圧冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒
と、低圧冷媒流路を流れる低温低圧の冷媒とを熱交換さ
せるインタークーラであって、 前記低圧冷媒流路の内部に前記高圧冷媒流路を通した2
重管構造とし、該2重管構造の冷媒流路をほぼ平面的な
形状に折曲して配列したことを特徴とするインタークー
ラ。 - 【請求項2】 高圧冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒
と、低圧冷媒流路を流れる低温低圧の冷媒とを熱交換さ
せるインタークーラであって、 前記高圧冷媒流路及び前記低圧冷媒流路を扁平管にして
交互に重ねた積層構造とし、該積層構造の冷媒流路をほ
ぼ平面的な形状に折曲して配列したことを特徴とするイ
ンタークーラ。 - 【請求項3】 ケーシング内に導入した空気を冷却す
る冷却器がCO2 を冷媒とする冷凍サイクルの一部を構
成するCO2 冷媒車両用空調装置において、 前記冷凍サイクルに請求項1又は2に記載のインターク
ーラを設けると共に、該インタークーラを車体のトーボ
ード沿いに配置したことを特徴とするCO2 冷媒車両用
空調装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000331443A JP2002130963A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | インタークーラ及びco2冷媒車両用空調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000331443A JP2002130963A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | インタークーラ及びco2冷媒車両用空調装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002130963A true JP2002130963A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18807785
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000331443A Withdrawn JP2002130963A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | インタークーラ及びco2冷媒車両用空調装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002130963A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004286280A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Denso Corp | 熱交換器 |
KR100457660B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2004-11-18 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 이산화탄소 에어컨 시스템 |
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