JP2005001408A

JP2005001408A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2005001408A
Application number: JP2003163879A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Yamamoto; 清一山本
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】万一蒸発器から冷媒が漏洩しても、漏出冷媒の車室内への流入を防止可能な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置は、車室内に位置して冷媒流路に蒸発器２４が介挿され、前記蒸発器２４は、複数の冷却チューブ５８を有するとともに、前記冷却チューブ５８の隣接する端部同士を相互に連通させて前記冷却チューブ５８に対する冷媒の給排をなす分配タンク４４，４６を有した蒸発器本体２８と、前記分配タンク４４，４６をそれぞれ囲み、内部が第１及び第２気密室６４，６６として形成された第１及び第２カバー部材３０，３２，１００と、前記気密室６４，６６内の圧力に基づいて開弁される安全弁７２を有し、前記気密室６４，６６内の圧力が所定値を超えて上昇したときに、前記気密室６４，６６と前記車室の外部との間を前記安全弁７２を通じて連通させる冷媒開放手段７４とを含む。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関し、より詳しくは、地球温暖化係数の小さい冷媒を用いるのに好適した車両用空調装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
車両用空調装置は、車室及びエンジンルームの双方に亘って設けられた冷媒の循環流路を有し、循環流路の車室内の部位には熱交換器として蒸発器が介挿されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１が開示する積層型熱交換器は、冷媒を流す複数の冷却チューブと冷却フィンとを互いに積層して構成したものであって、両側の冷却フィンに接合されたサイドプレートがこれらの冷却フィンの変形や浸食を防止するので、長期に亘り優れた熱交換率を発揮する。
【０００３】
各冷却チューブは、所定形状の２枚のプレートを、それらの周縁にてろう付けして貼り合わせて成形されているが、その一方では、冷却チューブの隣接する端部同士がろう付け接合され、冷却チューブに対して冷媒の給排を行う分配タンクが一体に形成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２４９４８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、地球環境への配慮から、地球温暖化係数の小さい冷媒を用いた車両用空調装置の開発が進められている。具体的には、この種の冷媒としては、Ｒ１５２ａ等の新代替フロンガス又はＣＯ_２、ＨＣ等のノンフロンガスがあげられる。しかしながら、特許文献１の積層型熱交換器を蒸発器として備える空調装置に上述の冷媒を適用した場合、以下の問題が生じる。
【０００６】
すなわち、特許文献１の積層型熱交換器は、外部からの衝撃や冷媒の圧力に耐えるべく十分な強度及び耐圧を有しているものの、万一、自身の内部流路から冷媒が漏洩したときに、漏洩した冷媒が車室内に流入することを防止する手段までは有しておらず、車室内に冷媒が流入する可能性を排除することができない。冷媒としてのＲ１５２ａ、ＨＣ等のガスは、ガソリンに比べて引火性は低いものの可燃性であることから、この種のガスの車室内への流入は避けなければならない。
【０００７】
本願発明は、上記した問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、万一蒸発器から冷媒が漏洩しても、車室内へ漏出冷媒の流入を防止することができる車両用空調装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、冷媒が循環する冷媒流路に、車室内に位置して蒸発器を介挿した車両用空調装置において、前記蒸発器は、複数の冷却チューブを有するとともに、前記冷却チューブの隣接する端部同士を相互に連通させて前記冷却チューブに対する冷媒の給排をなす分配タンクを有した蒸発器本体と、前記分配タンクをそれぞれ囲み、内部が第１及び第２気密室として形成された第１及び第２カバー部材と、前記気密室内の圧力に基づいて開弁される安全弁を有し、前記気密室内の圧力が所定値を超えて上昇したときに、前記気密室と前記車室の外部との間を前記安全弁を通じて連通させる冷媒開放手段とを含むことを特徴としている。
【０００９】
上記した構成によれば、複数の冷却チューブが周囲の空気を冷却可能であり、蒸発器は良好な冷却効率を有する。一方、万一、分配タンクから冷媒が漏れたとしても、漏出冷媒は第１気密室及び／又は第２気密室内に閉じ込められ、冷媒漏出量が多く第１気密室及び／又は第２気密室内の圧力が所定値を超えて上昇したときには、冷媒開放手段が安全弁を通じて車室の外部に漏出冷媒を放出するので、車室内への漏出冷媒の流入を防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明では、前記タンクの一端間を接続する給排タンクと、前記給排タンクを囲み、内部が前記第１及び第２気密室に連通する第３気密室として形成された第３カバー部材とを更に含むことを特徴としている。
上記した構成によれば、万一、給排タンクから冷媒が漏れたとしても、漏出冷媒は第１、第２及び第３気密室内に閉じ込められ、第１、第２及び第３気密室内の圧力が所定値を超えて上昇したときには、冷媒開放手段が安全弁を通じて車室の外部に漏出冷媒を放出するので、車室内への漏出冷媒の流入を防止することができる。
【００１１】
請求項３の発明では、前記冷媒開放手段は、前記安全弁と前記車両の外部とを連通するホースを有することを特徴とし、ホースを通じて漏出冷媒を車外へ確実に排出することができる。
請求項４の発明では、前記冷却チューブは２つのプレートをろう付けにより貼り合わせて成形され、前記ろう付け部は接着剤で被覆されていることを特徴とし、蒸発器における冷却チューブからの冷媒の漏洩を防止することができるとともに、接着剤の有する蓄熱性により冷却効率を向上することができる。
【００１２】
請求項５の発明では、前記蒸発器は、前記冷却チューブが冷却フィンを介して一方向に積層された積層型蒸発器であることを特徴とし、熱交換率に関して改良が積み重ねられてきた積層型蒸発器を、漏出冷媒の車室内への流入を防止しながら使用することができる。
請求項６の発明では、前記冷媒は可燃性冷媒であることを特徴とし、車室内への漏出冷媒の流入が防止されているので、地球温暖化係数の小さな可燃性冷媒を冷媒として用いても、乗員の安全性を確保することができる。
【００１３】
請求項７の発明では、前記気密室に熱媒体が充填されていることを特徴とし、圧縮機の作動時に蒸発器を冷媒が流れると、気密室に充填された熱媒体が冷却されて低温状態になり、蒸発器周辺の空気が熱媒体によっても冷却されるので、冷房効率を向上することができる。
請求項８の発明では、前記気密室内は真空状態にあることを特徴とし、蒸発器の周縁が真空状態の気密室によって断熱され、蒸発器を通過する風が効果的に冷却されるので、冷房効率を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、一実施例の車両用空調装置１０の概略構成を示している。空調装置１０は、車両のエンジンルーム１２から車室１４に亘って延びる冷媒循環流路を備え、この循環流路内を流れる冷媒により車室１４内の温度を所望の設定温度に調整可能である。
【００１５】
循環流路には、冷媒の流れる方向でみて、圧縮機１６、凝縮器１８、レシーバ２０、膨張弁２２及び蒸発器２４が順次介挿されている。
エンジンルーム１２内に配置された圧縮機１６は、電磁クラッチ（図示せず）を介してエンジン２６の駆動力によって作動され、吸引した冷媒を圧縮した状態で放出して冷媒の流動を生成する。
【００１６】
凝縮器１８は、送風ファン（図示せず）の送風を受けて、圧縮機から供給された冷媒を空冷して凝縮し、レシーバ２０は凝縮した冷媒の気液を分離して、余剰な冷媒をその内部に貯留しながら液相の冷媒のみを下流側に流出させる。
膨張弁２２は、本実施例ではブロック型膨張弁であり、膨張弁２２は蒸発器２４の上流側及び下流側にて循環流路に介挿されている。膨張弁２２は蒸発器２４内に液相の冷媒を噴出し、蒸発器２４内で気化した冷媒は、再び膨張弁２２内を通じて圧縮機１６に吸引される。
【００１７】
図２は、蒸発器２４を具体的に示しており、蒸発器２４は、積層型熱交換器からなる蒸発器本体２８及びこの本体２８の一側縁を除く周縁に取付けられた３つのカバー３０，３２，３４からなる。蒸発器本体２８の背面近傍には冷房ファン（図示せず）が配置され、この冷房ファンは図２中の矢印の向きに流れる風を成形し、この風は蒸発器本体２８を通過し、そして、その正面から流出する。
【００１８】
蒸発器本体２８には、図３に示したようにその一側面にサイドタンク４０を備え、このサイドタンク４０は上下方向に延びている。サイドタンク４０内には冷媒の流路として、互いに平行な内部流路３６，３６が区画して形成されており、これら内部流路３６，３６は蒸発器本体２８の厚み方向に離間している。
サイドタンク４０の略中央には、冷媒導入出用の入出力ヘッド５２が取付けられ、入出力ヘッド５２は本体２８の背面側の内部流路３６に連通する出力ポート５４と、本体２８の正面側の内部流路３６に連通する入力ポート５６とを有している。
【００１９】
サイドタンク４０にはその側方に扁平な冷却チューブ５８が多数積層され、各冷却チューブ５８はサイドタンク４０内の２本の内部流路３６と同様に互いに区画された２本の内部流路を有する。
各冷却チューブ５８における各内部流路の上端及び下端はそれぞれ筒部に形成され、これら上下の筒部は隣接する冷却チューブの対応する筒部に気密を存して接続され、２個ずつのアッパタンク４４及びロアタンク４６をそれぞれ形成する。アッパタンク４４，４４はサイドタンク４０における内部流路３６，３６の上端にそれぞれ接続され、ロアタンク４６、４６はサイドタンク４０における内部流路３６，３６の下端にそれぞれ接続されている。
【００２０】
隣接する冷却チューブ５８間には冷却フィン６０が配置され、従って、冷房ファンによって蒸発器本体２８の背面から正面に向かって流れる風は、冷却フィン６０を通して蒸発器本体２８を通過する。
なお、好適例として、サイドタンク４０に隣接する冷却フィン６０及び蒸発器本体２８の他側面の冷却フィン６０には、それぞれサイドプレート６２が取付けられている。また、図示しないけれども、蒸発器本体２８には、入力ポート５６から流入した冷媒が、冷却チューブ５８の全ての内部流路を通じて出力ポート５４まで効率的に流れるよう、適当な箇所に連通路及び隔壁が形成されている。
【００２１】
図４を参照すると、３つのカバー３０，３２，３４のうち、蒸発器本体２８の上下端縁に沿って取り付けられたアッパカバー３０及びロアカバー３２は、それぞれ、アッパタンク４４，４４及びロアタンク４６，４６の外周を囲繞する気密室６４，６６を形成しており、また、残る１つのサイドカバー３４は、サイドタンク４０の外面６８とともにサイド気密室７０を形成し、気密室６４，６６間はサイド気密室７０に連通している。これら気密室６４，６６及びサイド気密室７０内には、サイドタンク４０、アッパ及びロアタンク４４，４６及び冷却チューブ５８の内部流路を流れる冷媒圧力よりも低圧の熱媒体、例えば蓄熱剤（蓄冷剤）やブライン等が充填されている。
【００２２】
サイドカバー３４の下端部には安全弁として圧力破断弁７２が取り付けられ、圧力破断弁７２は、一連の気密室６４，６６，７０内の圧力が所定値を超えたときに開弁する。圧力破断弁７２の外側の吐出口にはホース７４が接続され、このホース７４は、車外、例えばホイールハウス内やエンジンルーム１２床下まで延びている。
【００２３】
なお、より詳しくは、図５に示されるようにサイドタンク４０は、１対の成形プレート７６，７８をろう付けによって互いに接合して成形されている。成形プレート７６，７８には、成形プレート７６，７８同士を接合するためのつば部が周縁に形成されるとともに、成形プレート７６，７８を互いに接合したときに内部流路３６，３６を形成する２つの膨出部８０，８０，８２，８２が長手方向に沿って形成されている。成形プレート７８にはアッパ及びロアタンク４４，４６、つまり、冷却チューブ５８の筒部に接続される４つの筒部８４，８４，８４，８４が立設されている。
【００２４】
各冷却チューブ５８も、サイドタンク４０の場合と同様に、１対の成形プレート８６，８６を互いにろう付けによって接合して成形されている（図６参照）。各成形プレート８６には、成形プレート８６同士を接合するためのつば部９０が周縁に形成されるとともに、成形プレート８６同士が互いに接合したときに、その内部流路を形成する２つの膨出部９４，９４が長手方向に沿って形成されている。各成形プレート８６には、アッパ及びロアタンク４４，４６の一部となる４つの筒部９８，９８，９８，９８が形成されている。
【００２５】
そして、アッパ及びロアタンク４４，４６は、隣接する冷却チューブ５８の筒部９８の先端を互いにろう付け接合して成形され、サイドタンク４０とアッパ及びロアタンク４４，４６との間もまた、これらの筒部８４，９８間をろう付け接合することにより相互に接続されている。
更に、各冷却チューブ５８にはその成形プレート８６の外面に上下にカバー板１００がそれぞれ取付けられている。これらカバー板１００は、筒部９８よりも長手方向中央側に位置付けられ、気密室６４，６６の壁６７として機能し、成形プレート８６よりも幅広である。カバー板１００の先端は、隣接する冷却チューブ５８の成形プレート８６の外面に接合している。従って、上下のカバー板１００は、成形プレート８６の長手方向にみて冷却フィン６０と筒部９８との間を仕切っており、アッパカバー３０及びロアカバー３２とともに気密室６４，６６を形成している。
【００２６】
アッパ及びロアタンク４４，４４，４６，４６を覆うアッパカバー３０及びロアカバー３２については、互いに同じ形状を有することから、アッパカバー３０を例に説明する。
アッパカバー３０は、アッパタンク４４，４４に沿ってサイドタンク４０から蒸発器本体２８の他端側まで延びる箱状をなし、アッパタンク４４，４４側の側面及びサイドタンク４０側の端面が開口している。図７に示したように、アッパカバー３０において互いに対向する一対の側壁１０６，１０６は、冷却チューブ５８の幅と略同じ長さだけ互いに離間し、開口縁をなすその先端１０７，１０７がカバー板１００にろう付け接合されるとともに、その内面１０８，１０８が冷却チューブ５８の側縁にろう付け接合されている。更に、アッパカバー３０の開口端１０９とは反対側の端壁も、その先端がカバー板１００にろう付け接合されている。
【００２７】
サイドカバー３４は、蒸発器本体２８の側面に沿って延びる箱状をなし、サイドタンク４０の外面６８側の側面が開口している。その両端部１１７，１１７にアッパ及びロアカバー３０，３２を接合するために、サイドカバー３４は外面６８よりも長く形成され、サイドカバー３４における両端１１７，１１７近傍の開口はアッパ及びロアカバー３０，３２の開口端１０９，１０９と合致するよう形成されている（図３参照）。従って、サイドカバー３４の互いに対向する一対の側壁１１１，１１１は、図５に示したように、開口縁をなすその先端１１３，１１３の一部が成形プレート７６の外面６８にろう付け接合されるとともに、残りの部分がサイドカバー３４の両端壁１１５，１１５の先端とともにアッパ及びロアカバー３０，３２の開口端１０９，１０９にろう付け接合されている。
【００２８】
従って、アッパカバー３０、ロアカバー３２及びサイドカバー３４は、冷却チューブ５８のカバー板１１０及びサイドタンク４０の外面６８とともに、その内部に一連の気密室６４，６６及びサイド気密室６８を形成し、アッパタンク４４，４４、ロアタンク４６，４６及びサイドタンク４０を囲んでいる。
なお、入出力ヘッド５２は、サイドカバー３４から気密を存して突出している（図３参照）。
【００２９】
上記した構成を有する空調装置１０によれば、通常の冷房動作時、圧縮機１６が駆動されて循環流路内を冷媒が流れると、膨張弁２２から蒸発器２４へ供給される冷媒は、入力ポート５６から蒸発器２４内に流入する。蒸発器２４内に流入した冷媒は、サイドタンク４０、アッパタンク４４，４４及びロアタンク４６，４６を通じて冷却チューブ５８の全ての内部流路を流れ、そして、出力ポート５４及び膨張弁２２を介して圧縮機１６に吸引される。ここにおいて、蒸発器２４内を流れる間に冷媒が気化して、その気化熱が蒸発器２４を通過して流れる空気から奪われるが、アッパ、ロア及びサイドカバー３０，３２，３４はいずれも蒸発器本体２８の周縁に取付けられているのみなので、空気は冷却フィン６０及び冷却チューブ５８によって直接に冷却される。その故、蒸発器２４を通過する空気が効率的に冷却され、車室１４内を十分に冷房することができる。
【００３０】
そして、蒸発器２４の気密室６４，６６及びサイド気密室７０内には熱媒体が充填されているので、一旦熱媒体が低温状態になれば、熱媒体も蒸発器２４周辺の空気を冷却することから、車室１４内を省電力にて冷房することができる。また、エンジン２６が自動的にストップするエコロジーカー等に空調装置１０を適用した場合には、圧縮機１６が停止中であっても、圧縮機１６作動時に冷却された熱媒体によって蒸発器２４周辺の空気が冷却されるので、ある程度冷却された空気を車室１４内に送風することができる。
【００３１】
一方、上記した構成を有する空調装置１０によれば、万一、蒸発器２４内、特に、アッパ及びロアタンク４４，４６の接合部から冷媒が漏洩したとしても、漏出冷媒はアッパ、ロア及びサイドカバー３０，３２，３４により形成される気密室６４，６６及びサイド気密室７０内に閉じ込められるので、漏出冷媒が車室１４内に直接に流入することが防止される。
【００３２】
そして、冷媒の漏出量が多く気密室６４，６６及びサイド気密室７０内の圧力が所定値を超えたときには圧力破断弁７２が開弁し、漏出冷媒は熱媒体とともに圧力破断弁７２の弁口及びホース７４を通じて車外へと放出されるので、高価なセンサや電磁弁等を用いることなく、漏出冷媒の車室１４流入を確実且つ安価に防止することができる。
【００３３】
つまり、空調装置１０によれば、積層型熱交換器の高い性能を損なうことなく、その安全性を高めることができる。
本発明は、上記した一実施例に限定されることはなく、種々変形が可能であって、例えば、蒸発器本体２８の周縁全てにカバーを取付けてもよいし、或いはアッパ及びロアカバー３０，３２のみを取付けてもよい。
【００３４】
また、上記した一実施例において、図８に示したように、冷却チューブ５８やサイドタンク４０のろう付け接合部であって、蒸発器２４において露出する箇所、特に、冷却チューブ５８のつば部９０の外側に、接着剤等を用いてシール部１１０を形成すれば、冷媒の漏洩をより確実に防止することができるとともに、接着剤の蓄熱作用によって冷却効率も高めることができる。なおこの場合、蒸発器本体２８の正面及び背面をそれぞれ接着剤の液面に浸漬すれば、露出する全ての接合部を接着剤で効率的に被覆することができる。
【００３５】
そして、上記した一実施例において、有色の熱媒体を気密室６４，６６及びサイド気密室７０に充填しておけば、万一、冷媒が漏洩して熱媒体が車外に放出されたときに、乗員は車両周辺の着色に気付いて冷媒漏出を容易に発見することができ、その後速やかに必要な対策を講じることができる。
更に、上記した一実施例において、熱媒体を充填する代わりに気密室６４，６６及びサイド気密室７０を真空状態にしておけば、気密室６４，６６及びサイド気密室７０がその断熱効果によって蒸発器本体２８への周囲からの伝熱を低減するので、車室１４内を効率的に冷房することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車両用空調装置によれば、蒸発器は、複数の冷却チューブが周囲の空気を直接に冷却可能であり、良好な冷却効率を有する一方、万一、アッパタンクやロアタンクから冷媒が漏れたとしても、漏出冷媒は気密室及びサイド気密室に閉じ込められ、冷媒漏出量が多く気密室及びサイド気密室の圧力が所定値を超えて上昇したときには、安全弁を通じて車室の外部に漏出冷媒が放出されるので、車室内への漏出冷媒の流入を防止することができる。
【００３７】
従って、本発明の車両用空調装置は地球温暖化係数の小さい可燃性冷媒に好適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の車両用空調装置の概略構成を示した図である。
【図２】図１の空調装置に用いられた蒸発器の斜視図である。
【図３】図２の蒸発器の分解斜視図である。
【図４】図２中、ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図４中、Ｖ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図２の蒸発器を構成する冷却チューブの分解斜視図である。
【図７】図４中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図２の蒸発器の変形例における、図４中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
２４蒸発器
２８蒸発器本体
３０アッパカバー（カバー部材）
３２ロアカバー（カバー部材）
３４サイドカバー（カバー部材）
４０サイドタンク（給排タンク）
４４アッパタンク（分配タンク）
４６ロアタンク（分配タンク）
５８冷却チューブ
６０冷却フィン
６４気密室（第１気密室）
６６気密室（第２気密室）
７０サイド気密室（第３気密室）
７２圧力破断弁（安全弁）
７４ホース（冷媒開放手段）
１００カバー板（カバー部材）

Claims

冷媒が循環する冷媒流路に、車室内に位置して蒸発器を介挿した車両用空調装置において、
前記蒸発器は、
複数の冷却チューブを有するとともに、前記冷却チューブの隣接する端部同士を相互に連通させて前記冷却チューブに対する冷媒の給排をなす分配タンクを有した蒸発器本体と、
前記分配タンクをそれぞれ囲み、内部が第１及び第２気密室として形成された第１及び第２カバー部材と、
前記気密室内の圧力に基づいて開弁される安全弁を有し、前記気密室内の圧力が所定値を超えて上昇したときに、前記気密室と前記車室の外部との間を前記安全弁を通じて連通させる冷媒開放手段と
を含むことを特徴とする車両用空調装置。
前記蒸発器は、
前記タンクの一端間を接続する給排タンクと、
前記給排タンクを囲み、内部が前記第１及び第２気密室に連通する第３気密室として形成された第３カバー部材と
を更に含むことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
前記冷媒開放手段は、前記安全弁と前記車両の外部とを連通するホースを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用空調装置。
前記冷却チューブは２つのプレートをろう付けにより貼り合わせて成形され、前記ろう付け部が接着剤で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用空調装置。
前記蒸発器は、前記冷却チューブが冷却フィンを介して一方向に積層された積層型蒸発器であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両用空調装置。
前記冷媒は可燃性冷媒であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両用空調装置。
前記気密室には熱媒体が充填されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車両用空調装置。
前記気密室内は真空状態にあることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車両用空調装置。