JP2010260398A

JP2010260398A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2010260398A
Application number: JP2009111095A
Authority: JP
Inventors: Munehisa Korishima; 宗久郡嶋; Kazuhiko Shiraishi; 和彦白石
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-11-18

Abstract

【課題】配管接続部から冷媒が漏洩しても車内へ流れない車両用空調装置を得る。
【解決手段】車両内に設置される筐体１内に、圧縮機５、室外熱交換器６、膨張弁７および室内熱交換器８が順次接続されて冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、筐体１内は仕切り板４で仕切られて室内部２と室外部３とを有し、室内部２に室内熱交換器８が配置され、室外部３に圧縮機５、室外熱交換器６および膨張弁７が配置され、室内熱交換器８は、室内熱交換器本体の一部が仕切り板４を貫通して室外部３側に突出しており、その突出部分に圧縮機５および膨張弁７のそれぞれに通じる各配管の配管接続部１０が配置されているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両に搭載する空調装置に関するものである。

車両用空調装置は、車両の天井や床下に搭載され、筐体内が仕切り板によって仕切られて室内部と室外部とを有している。室外部には圧縮機と室外熱交換器とが配置され、収納され、室内部には膨張弁と室内熱交換器とが配置され、これらが配管で接続されて冷媒が循環する冷凍サイクルを構成している。そして、車内の空気を室内部に吸い込み、室内熱交換器にて冷媒と熱交換させ、熱交換後の空気を室内送風機により車内へと送風することで車内の空調を行っている（例えば、特許文献１、２参照）。また、室内部に室内熱交換器を配置し、室外部に圧縮機、室外熱交換器および膨張弁を配置した車両用空調装置もある（例えば、特許文献３参照）。

この種の車両用空調装置では、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器のそれぞれの配管接続部は、通常、ロウ付け溶接にて配管と接続されている。また、配管内を真空に引いた後、室外部側に設けられた冷媒封入部から冷媒が充填される。充填する冷媒には、Ｒ２２で代表されるＨＣＦＣや、Ｒ４０７Ｃで代表されるＨＦＣといった不燃性で温暖化係数が高い冷媒や、可燃性である炭化水素や不燃性であり二酸化炭素で代表される温暖化係数が低い冷媒が用いられる。

特開２００６−２９７９６４号公報（図１、［００１８］）特開２００７−２２３４５０号公報（図１、［０００９］）特許第３４５４６４７号公報（図１、図２、［００３５］、［００３６］）

圧縮機、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器のそれぞれの配管接続部と配管とは、上述したように通常、ロウ付け溶接により接続されているが、ロウ付け不良や経年劣化により配管接続部から冷媒が漏洩する場合がある。上記従来の車両用空調装置では、室外部だけでなく室内部にも配管接続部があるため、室内部側の配管接続部から冷媒が漏れた場合、車内へと流れていく。冷媒を例えば二酸化炭素とした場合、車内へと流れた冷媒により、人体に過呼吸や窒息感といった悪影響が及ぶ懸念がある。また、炭化水素は可燃性であるため、火災を誘発する恐れがある。このようなことから、配管接続部から冷媒が漏洩しても車内に流れない構造とすることが課題であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、配管接続部から冷媒が漏洩しても車内へ流れない車両用空調装置を得ることを目的としたものである。

本発明に係る車両用空調装置は、車両内に設置される筐体内に、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置および室内熱交換器が順次接続されて冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、筐体内は仕切り板で仕切られて室内部と室外部とを有し、室内部に室内熱交換器が配置され、室外部に圧縮機、室外熱交換器および減圧装置が配置され、室内熱交換器は、室内熱交換器本体の一部が仕切り板を貫通して室外部側に突出しており、その突出部分に圧縮機および減圧装置のそれぞれに通じる各配管の配管接続部が配置されているものである。

本発明によれば、冷媒漏れが生じる可能性のある部分（配管接続部及び冷媒封入部）を全て室外部側に配置した構成としたため、冷媒が車内へと流れることを防止できる。

本発明の実施の形態１に係る車両用空調装置の構成を示す概略図である。本発明の実施の形態２に係る車両用空調装置に使用する二重管の断面斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用空調装置の構成を示す概略図である。
車両用空調装置は、車両の床下や天井に搭載され車両内の空調を行うもので、筐体１内に室内部２と室外部３とを有している。筐体１内には略中央部に仕切り板４が配置され、筐体１内を室内部２と室外部３とに区画しており、室内部２で発生した熱と室外部３で発生した熱とが混在しない構成となっている。

車両用空調装置は、筐体１内に、圧縮機５、室外熱交換器６、減圧装置としての膨張弁７および室内熱交換器８が配管９で順次接続されて冷媒が循環する冷凍サイクルを備えている。図１には冷凍サイクルを２サイクル備えた例を示しているが、冷凍サイクルの数に制限はなく、１サイクルや更に複数サイクルとしてもよい。冷凍サイクルの各構成部品（圧縮機５、室外熱交換器６、膨張弁７および室内熱交換器８）のそれぞれの配管接続部１０と各配管９とはそれぞれロウ付け溶接により接続される。このように構成された冷凍サイクル内には、配管９内を真空に引いた後、室外部３側に配置された冷媒封入部１１から冷媒が充填される。

ここで、本例では冷凍サイクルを構成する各構成部品のうち、室内熱交換器８のみを室内部２に配置し、それ以外の圧縮機５、室外熱交換器６および膨張弁７を室外部３に配置している。また、室内熱交換器８は、室内熱交換器本体の一部が仕切り板４に設けた貫通穴（図示せず）を貫通して室外部３に突出しており、その突出部分に室内熱交換器８と配管９ａ、９ｂとの配管接続部１０ａ、１０ｂが配置されている。なお、室内熱交換器本体と仕切り板４の貫通穴（図示せず）との間の隙間にはパッキン等のシール材が設けられており、室内熱交換器本体の一部が気密且つ液密に仕切り板４を貫通している。

以上の構成により、冷凍サイクルにおける全ての配管接続部１０と冷媒封入部１１とが室外部３側に集約した構成となっている。また、室内部２には室内送風機１２が配置され、室外部３には室外送風機１３が配置されている。室内送風機１２の位置は、室内熱交換器８の風上流または下流のどちらに配置してもよい。また、室外送風機１３の位置は、室外熱交換器６の風上流または下流のどちらに配置してもよい。

次に、このように構成された車両用空調装置の冷凍サイクルにおける冷媒の流れについて説明する。
（冷房運転）
圧縮機５から高温・高圧のガス冷媒が吐き出され、室外熱交換器６で車外空気と熱交換して放熱（凝縮）し、高圧・高温の液冷媒となって膨張弁７に流入する。膨張弁７に流入した液冷媒は膨張弁７で低圧・低温とされた後、室内熱交換器８に流入する。室内熱交換器８に流入した低圧・低温の冷媒は、室内送風機１２からの室内空気と熱交換して吸熱（蒸発）し、冷房作用を行った後、低圧・常温となって圧縮機５に戻る。このサイクルが繰り返し行われて車内が冷却される。

次に、冷房運転時の空気の流れついて説明する。室外部３では、車外空気が室外送風機１３により室外部３に吸い込まれ、室外熱交換器６にて冷媒の凝縮熱により加熱されて温度上昇した後、車外へと吹き出される。室内部２では、車内空気が室内送風機１２により室内部２に吸い込まれ、室内熱交換器８にて冷媒の蒸発熱により冷却された後、車内へと吹き出される。

（暖房運転）
圧縮機５から高温・高圧のガス冷媒が吐き出され、室内熱交換器８で室内送風機１２からの室内空気と熱交換して放熱（凝縮）し、暖房作用を行った後、高圧・高温の液冷媒となって膨張弁７に流入する。膨張弁７に流入した液冷媒は膨張弁７で低圧・低温とされた後、室外熱交換器６に流入する。室外熱交換器６に流入した低圧・低温の冷媒は、室外送風機１３からの車外空気と熱交換して吸熱（蒸発）し、低圧・常温となって圧縮機５に戻る。このサイクルが繰り返し行われて車内が暖房される。

次に、暖房運転時の空気の流れついて説明する。室内部２では、車内空気が室内送風機１２により室内部２に吸い込まれ、室内熱交換器８にて冷媒の凝縮熱により加熱されて温度上昇した後、車内へと吹き出される。室外部３では、車外空気が室外送風機１３により室外部３に吸い込まれ、室外熱交換器６にて冷媒の蒸発熱により冷却された後、車外へと吹き出される。

ここで、冷凍サイクル内に充填される冷媒について説明する。本発明は、冷媒を特に限定するものではないが、例えば以下の冷媒が充填される。以下では、温暖化係数が高い媒体と温暖化係数が低い媒体とに分け、それぞれの具体的な冷媒とその特徴についてまとめて記載する。

（１）温暖化係数が高い媒体
（１−１）Ｒ２２で代表されるＨＣＦＣやＲ４０７Ｃで代表されるＨＦＣ
・温暖化係数：１２００〜１７００程度
・不燃性
・安全許容濃度が０．３０ｋｇ／ｍ³
（２）温暖化係数が低い媒体
（２−１）プロパンに代表される炭化水素
・温暖化係数：３〜３０程度
・可燃性
（２−２）二酸化炭素
・温暖化係数：１
・不燃性
・安全許容濃度が０．０７ｋｇ／ｍ³
なお、温暖化係数は、数値が低い方が環境に良いことを示す。

冷媒には、環境への配慮から温暖化係数が低い冷媒を用いることが好ましいが、温暖化係数が低い炭化水素や二酸化炭素は、環境に良い一方で可燃性であったり安全許容濃度が低かったりして車内へ冷媒が漏洩した場合の火災や人体への悪影響の問題がある。本実施の形態１の車両用空調装置は、冷媒漏れが生じる可能性のある部分（配管接続部１０及び冷媒封入部１１）を全て室外部３側に配置した構成としたため、冷媒が漏洩しても大気に放出され、室内部２から車内へと冷媒が侵入することはない。よって、人体や環境への悪影響や火災防止を図ることができ、安全で信頼性の高い車両用空調装置を得ることができる。なお、本例の車両用空調装置は、温暖化係数が低い媒体を用いた場合に特に効果を発揮するが、上述したように冷媒は特に限定されず、温暖化係数が高い媒体を用いてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２は、図１に示した実施の形態１の車両用空調装置において、室内熱交換器８と圧縮機５とを接続する配管９ａと、室内熱交換器８と膨張弁７とを接続する配管９ｂと、次の図２に示す二重管としたものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。

図２は、実施の形態２に係る車両用空調装置に使用する二重管の断面斜視図である。
二重管２１は内管２２と内管２２を外包する外管２３とを備えており、内管２２内側の内側通路２４と、内管２２と外管２３との間に形成された外側通路２５とを有している。実施の形態２では、このように構成された二重管２１の内側通路２４に冷媒を流す。外側通路２５は空間のままとしてもよいし、熱伝導率または熱伝達率が高く、人体に無害な流体（例えば水やブライン）を封入または流すようにしてもよい。

配管９ａ、９ｂとして、以上のように構成された二重管２１を用いることにより、仮に内側流路２６から冷媒が漏洩したとしても、外側通路２５へと漏れるだけであり、配管９ａ、９ｂ自体から外部へ冷媒が漏れるのを防止できる。このため、室内部２への冷媒漏洩防止の確実性を更に高めることができ、実施の形態１よりも安全で信頼性の高い車両用空調装置を得ることができる。

１筐体、２室内部、３室外部、４仕切り板、５圧縮機、６室外熱交換器、７膨張弁（減圧装置）、８室内熱交換器、９，９ａ，９ｂ配管、１０，１０ａ，１０ｂ配管接続部、１１冷媒封入部、１２室内送風機、１３室外送風機、２１二重管、２２内管、２３外管、２４内側通路、２５外側通路。

Claims

車両内に設置される筐体内に、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置および室内熱交換器が順次接続されて冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、
前記筐体内は仕切り板で仕切られて室内部と室外部とを有し、前記室内部に前記室内熱交換器が配置され、前記室外部に前記圧縮機、前記室外熱交換器および前記減圧装置が配置され、
前記室内熱交換器は、室内熱交換器本体の一部が前記仕切り板を貫通して前記室外部側に突出しており、その突出部分に前記圧縮機および前記減圧装置のそれぞれに通じる各配管の配管接続部が配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
前記圧縮機および前記減圧装置のそれぞれに通じる前記各配管を二重管とし、該二重管の内側通路を前記冷媒が流れるようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。