JP2018103842A - 車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造 - Google Patents

車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造 Download PDF

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Abstract

【課題】冷寒時におけるアキュムレータの着霜を防止できるとともに、冷房運転時における冷房効率の低下を抑制でき、しかも、アキュムレータとアキュムレータ周りの部品の間の寸法バラつきを吸収でき、切換バルブの作動音の車体への伝達も抑制できる車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造を提供する。【解決手段】アキュムレータ33の外面には、断熱性を有する弾性部材37が付設されている。アキュムレータ33は、弾性部材37を介して取付ブラケット35A,35Bに保持されている。取付ブラケット35A,35Bは、車体に取り付けられている。【選択図】図3

Description

本発明は、車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造に関するものである。
車両用空調装置として、熱交換サイクルのコンプレッサの吸入部に、戻り冷媒を気液分離して保持するアキュムレータが接続されたものがある。このアキュムレータは、多くの場合、エンジンルーム等の動力搭載室内において、取付ブラケットに保持されて車体に取り付けられている(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−110752号公報
ところで、車両用空調装置のアキュムレータは、空調装置が冷寒時にヒートポンプ作動するときに、内部に流入した戻り冷媒の温度が外気よりも低い温度になり、それに伴って外表面が極低温になることがある。この場合、アキュムレータの外表面に霜が生じ、その霜が後の除霜運転の際に流れ出して、周囲の部品に氷となって付着する可能性がある。このため、冷寒時におけるアキュムレータへの着霜を防止することが望まれている。
また、車両用空調装置のアキュムレータは、冷房運転時に、動力搭載室等において外部の熱を取り込み易い。このため、アキュムレータから取り込まれた熱によってコンプレッサに吸入される冷媒の温度が上昇し、このことが冷房効率を低下させる原因となり易い。
また、取付ブラケットを介して車体に取り付けられるアキュムレータは、金属製の配管によってコンプレッサや切換バルブのユニット等に接続されている。このため、アキュムレータの取付部には、各部品の製造誤差を吸収するための構造が必要となる。
さらに、アキュムレータの上流側の配管には流路を切り換るための切換バルブが接続されている。このため、切換バルブの作動時に、アキュムレータと取付ブラケットを介して切換バルブの作動音が車体側に伝達され易い。そして、その作動音が車体に伝達されると、車室内の乗員の耳障りになることが懸念される。このため、この作動音の伝達を抑制することが望まれている。
そこで本発明は、冷寒時におけるアキュムレータの着霜を防止できるとともに、冷房運転時における冷房効率の低下を抑制でき、しかも、アキュムレータとアキュムレータ周りの部品の間の寸法バラつきを吸収でき、切換バルブの作動音の車体への伝達も抑制できる車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造を提供しようとするものである。
本発明に係る車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造は、吸入した冷媒を吐出するコンプレッサ(例えば、実施形態のコンプレッサ21)と、前記コンプレッサから吐出された冷媒を気相と液相に変化させつつ空調空気と熱交換する室内熱交換器(例えば、実施形態のエバポレータ53、コンデンサ55)と、前記コンプレッサから吐出された冷媒を気相と液相に変化させつつ車室外の雰囲気と熱交換する室外熱交換器(例えば、実施形態の室外熱交換器24)と、を有する熱交換サイクル(例えば、実施形態の熱交換サイクル12)に介装され、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の少なくとも一方を通過した冷媒を気液分離して保持し、冷媒の気体分を前記コンプレッサの吸入部に流入させる車両用空調装置(例えば、実施形態の車両用空調装置10)のアキュムレータ(例えば、実施形態のアキュムレータ33)と、前記アキュムレータを車体に取り付ける取付ブラケット(例えば、実施形態の取付ブラケット35A,35B)と、を備え、前記アキュムレータの外面に断熱性を有する弾性部材(例えば、実施形態の弾性部材37)が付設され、前記アキュムレータが前記弾性部材を介して前記取付ブラケットに保持されていることを特徴とする。
上記の構成により、アキュムレータとその周囲の空間の間の熱伝達が断熱性の弾性部材によって遮断される。このため、冷寒時にヒートポンプ作動が行われた場合には、アキュムレータの外面に着霜が生じにくくなる。また、冷房運転時には、アキュムレータの周囲からアキュムレータ内に熱が取り込まれにくくなる。このため、冷房効率の低下が抑制できる。
また、取付ブラケットとアキュムレータの間に弾性部材が介在されるため、弾性部材によって、アキュムレータとアキュムレータ周りの部品の間の寸法バラつきを吸収できるとともに、切換バネルの作動音の車体への伝達も抑制できる。
前記弾性部材は、前記アキュムレータの主要な外面を被覆した状態で前記アキュムレータに付設されるようにしても良い。
この場合、この場合、弾性部材によるアキュムレータの断熱性がより高まる。
本発明によれば、アキュムレータの外面に断熱性を有する弾性部材が付設され、アキュムレータがその弾性部材を介して取付ブラケットに保持されているため、冷寒時におけるアキュムレータの着霜を防止できるとともに、冷房運転時における冷房効率の低下を抑制でき、しかも、アキュムレータとアキュムレータ周りの部品の間の寸法バラつきを吸収でき、切換バルブの作動音の車体への伝達も抑制できる。
本発明の一実施形態に係る車両の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の構成図である。 本発明の一実施形態に係るアキュムレータの取付部の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアキュムレータの図3のIV−IV線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態に係る熱交換サイクルの圧力−比エンタルピー線図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置10を採用した車両1を右側前部上方から見た図であり、図2は、車両用空調装置10の構成図である。なお、図1中の矢印FR,UP,LHは、それぞれ車両の前方と上方と左側方を指している。
本実施形態に係る車両用空調装置10は、例えば、車両1の駆動源としてエンジン(内燃機関)を具備していない電気自動車等に搭載されている。車両用空調装置10は、冷媒を、気相と液相に変化させつつ循環させて熱エネルギーを移動させる熱交換サイクル12と、空調空気の温度と湿度を調整してその空調空気を車室内に吹き出す空調ユニット11と、熱交換サイクル12と空調ユニット11を制御する図示しない制御装置と、を備えている。
空調ユニット11は、空調空気が流通するダクト51を有し、ダクト51の内部に、ブロア52と、エバポレータ53と、エアミックスドア54と、PTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータ56と、コンデンサ55と、が配置されている。
ダクト51は、空調空気の流通方向における上流側に位置する空気取込口57、及び下流側に位置する空気吹き出し口58を有している。そして、上述したブロア52、エバポレータ53、エアミックスドア54、PTCヒータ56、及び、コンデンサ55は、空調空気の流通方向の上流側から下流側に向けてこの順で配置されている。
ブロア52は、例えば、制御装置による制御により印加される駆動電圧に応じて駆動し、空気取込口57を通してダクト51内に取り込まれた空調空気(内気及び外気の少なくとも一方)を、下流側に向けて送出する。
エバポレータ53は、内部に流入した低温・低圧の冷媒と周囲を通過する空調空気(ダクト51内を流れる空気)との間で熱交換を行う室内熱交換器であり、冷媒が蒸発する際の吸熱によって、エバポレータ53の周囲を通過する空調空気を冷却する。
コンデンサ55は、内部を通過する高温・高圧の冷媒によって放熱可能な室内熱交換器であり、コンデンサ55の周囲を通過する空調空気を加熱する。
PTCヒータ56は、ダクト51内のエバポレータ53よりも下流側で、かつコンデンサ55よりも上流側の位置に配置されている。PTCヒータ56は、温度の上昇とともに抵抗値が増大するPTC素子を内蔵し、PTCヒータ56の周囲を通過する空調空気を加熱する。
エアミックスドア54は、制御装置による制御により駆動する不図示の駆動手段によって回動可能とされる。具体的には、エアミックスドア54は、ダクト51内のうち、加熱部(PTCヒータ56、及び、コンデンサ55)に向かう通風経路(加熱経路)を開放する加熱位置と、加熱部(PTCヒータ56、及び、コンデンサ55)を迂回する通風経路(冷却経路)を開放する冷却位置と、の間で回動する。また、エアミックスドア54は、加熱位置と冷却位置の間で回動操作されることにより、加熱部を通る空調空気と、加熱部を迂回する空調空気の割合を調整し、それによって空気吹き出し口58から車室内に吹き出される空調空気の温度を調整する。
熱交換サイクル12は、上述したエバポレータ53及びコンデンサ55と、コンプレッサ21、遮断弁34、第1膨張弁22、バイパス弁23、室外熱交換器24、冷房弁28、レシーバタンク25、サブクールコンデンサ27、冷房用補助熱交換器31、第2膨張弁29、暖房弁32、及び、アキュムレータ33と、を備え、これら各構成部材が冷媒流路を介して接続されている。
コンプレッサ21は、吸入部がアキュムレータ33に接続され、吐出部がコンデンサ55側に接続されている。コンプレッサ21は、制御装置による制御によって駆動される駆動手段の駆動力を受けて駆動され、アキュムレータ33から冷媒の主に気体分を吸入するとともに、この冷媒を圧縮した後に、高温・高圧の冷媒としてコンデンサ55側に吐出する。
第1膨張弁22は、制御装置による制御によって開度調整が可能な絞り弁であって、主に暖房運転の実行時に、コンデンサ55から吐出された冷媒を減圧して膨張させた後、低温かつ低圧で気液2相(液相リッチ)の噴霧状の冷媒として室外熱交換器24に吐出する。
なお、コンプレッサ21の吐出部からコンデンサ55を経由して第1膨張弁22に至る通路は、加熱空調用主通路41とされている。
加熱空調用主通路41のうちのコンプレッサ21とコンデンサ55の間には、制御装置による制御によって開閉される遮断弁34が介装されている。また、加熱空調用主通路41のうちのコンプレッサ21と遮断弁34の間の部分は、第1バイパス通路42を介して第1膨張弁22の下流部分に接続されている。第1バイパス通路42には、制御装置によって開閉制御されるバイパス弁23が介装されている。
制御装置による制御により、バイパス弁23が閉じられ、かつ遮断弁34が開かれると、コンデンサ55から吐出された冷媒は、加熱空調用主通路41内のコンデンサ55と第1膨張弁22を通って室外熱交換器24に流入する。一方、制御装置により、遮断弁34が閉じられ、かつバイパス弁23が開かれると、コンデンサ55から吐出された冷媒は、第1バイパス通路42を通って高温・高圧の状態で室外熱交換器24に流入する。
室外熱交換器24は、内部に流入した冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行なう。室外熱交換器24は、主に暖房運転の実行時に、内部を通過する低温かつ低圧の冷媒によって室外雰囲気から吸熱可能であって、室外雰囲気からの吸熱によって冷媒を気化させる。また、室外熱交換器24は、主に冷房運転の実行時に、内部を通過する高温・高圧の冷媒によって室外雰囲気へと放熱可能であって、室外雰囲気への放熱によって冷媒を凝縮させる。
室外熱交換器24には、室外熱交換器24の内部を通過した冷媒が流出する流出通路44が接続されている。流出通路44は、冷房用通路44aと暖房用通路44bとに分岐している。冷房用通路44aには冷房弁28が介装され、暖房用通路44bには暖房弁32が介装されている。
冷房弁28は、冷房用通路44aを開閉する開閉弁によって構成されている。冷房弁28は制御装置によって制御される。冷房弁28は、主に冷房運転の実行時に開状態とされ、主に暖房運転の実行時に閉状態とされる。
レシーバタンク25は、冷房用通路44aの冷房弁28の下流側に接続されている。
サブクールコンデンサ27は、レシーバタンク25の下流側に接続され、レシーバタンク25から流出した冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う。サブクールコンデンサ27の下流部は除熱空調用主通路43に接続されている。サブクールコンデンサ27によって室外雰囲気と熱交換された冷媒は、除熱空調用主通路43に流出する。
第2膨張弁29は、除熱空調用主通路43のうちのエバポレータ53の上流側に配置されている。第2膨張弁29は、除熱空調用主通路43を通過する冷媒を、減圧して膨張させた後、低温かつ低圧で気液2相(気相リッチ)の噴霧状の冷媒としてエバポレータ53に吐出する。
冷房用補助熱交換器31は、除熱空調用主通路43のうち、第2膨張弁29よりも上流側に位置する上流部分と、エバポレータ53よりも下流側に位置する下流部分との間に跨るように配置されている。冷房用補助熱交換器31は、冷房運転の実行時において、上述した上流部分及び下流部分の間で熱交換を行い、上流部分の冷媒をエバポレータ53内に流入する前に冷却する。
なお、本実施形態における除熱空調用主通路43は、室外熱交換器24の下流部から冷房弁28、レシーバタンク25、サブクールコンデンサ27、冷房用補助熱交換器31、第2膨張弁29、エバポレータ53を経由してアキュムレータ33に接続される通路である。
暖房弁32は、除熱空調用主通路43を迂回して室外熱交換器24の下流部とアキュムレータ33を接続する暖房用通路44b上に設置されている。暖房弁32は、暖房用通路44bを開閉する開閉弁によって構成されている。暖房弁32は制御装置によって制御される。暖房弁32は、主に暖房運転の実行時に開状態とされ、主に冷房運転の実行時に閉状態とされる。
また、暖房弁32は、冷房弁28とともに、室外熱交換器24とコンプレッサ21の吸入部側を接続する通路を、除熱空調用主通路43と暖房用通路44bのいずれかに切り換える通路切換部を構成している。
アキュムレータ33は、除熱空調用主通路43の下流端と暖房用通路44bの下流端を接続する合流部46と、コンプレッサ21の吸入部と、の間に配置されている。アキュムレータ33は、合流部46から流入した冷媒を気液に分離し、冷媒の余剰の液体分(液相)を内部に貯留するとともに、冷媒の主に気体分(気相)をコンプレッサ21に吸入させる。
次に、本実施形態に係る車両用空調装置10の主要な空調運転について説明する。
(a)冷房運転
熱交換サイクル12では、コンプレッサ21から吐出された冷媒が、加熱空調用主通路41(コンデンサ55、及び、第1膨張弁22)、室外熱交換器24、除熱空調用主通路43(第2膨張弁29、エバポレータ53)の順に流れ、アキュムレータ33を経由してコンプレッサ21に戻される。
このとき、空調ユニット11のダクト51内を通過する空調空気はエバポレータ53によって除熱され、その後に空気吹き出し口58から車室内に吹き出される。空気吹き出し口58から車室内に吹き出される空調空気の温度は、エアミックスドア54の開度制御によって制御される。
なお、強冷房を行う場合には、コンプレッサ21から吐出された冷媒を第1バイパス通路42側に流し、コンデンサ55に対する冷媒の流れをバイパスさせる。
(b)暖房運転
熱交換サイクル12では、コンプレッサ21から吐出された冷媒が、加熱空調用主通路41(コンデンサ55、及び、第1膨張弁22)、室外熱交換器24、暖房用通路44bの順に流れ、アキュムレータ33を経由してコンプレッサ21に戻される。
このとき、空調ユニット11のダクト51内を通過する空調空気はコンデンサ55によって加熱され、その後に空気吹き出し口58から車室内に吹き出される。この場合も、空気吹き出し口58から車室内に吹き出される空調空気の温度は、エアミックスドア54の開度制御によって制御される。
なお、冷寒時等では、PTCヒータ56を適宜作動させて昇温の不足分を補う。
(c)除霜運転モード
熱交換サイクル12では、コンプレッサ21から吐出された冷媒が、第1バイパス通路42、室外熱交換器24、暖房用通路44bの順に流れ、アキュムレータ33を経由してコンプレッサ21に戻される。
このとき、コンプレッサ21から吐出された高温・高圧の冷媒は比較的高温のまま室外熱交換器24に導入される。これにより、室外熱交換器24に導入された冷媒の熱によって室外熱交換器24に付着した霜が取り除かれる。
ところで、空調ユニット11には、エバポレータ53とコンデンサ55が内部に一体に組み込まれており、空調ユニット11は、車室内の図示しないダッシュボードの後方位置に設置されている。これに対し、室外熱交換器24、コンプレッサ21、アキュムレータ33、暖房弁32、冷房弁28等は、車室前方の動力搭載室内に設置されている。
図3は、動力搭載室におけるアキュムレータ33の取付部を斜め上方から見た図である。また、図4は、図3のIV−IV線に沿う断面を示す図である。
本実施形態の場合、アキュムレータ33は、略円筒状のタンクによって形成されており、円筒部の軸線を上下に向けた状態で、一対の取付ブラケット35A,35Bを介して車体のフレーム部材3に取り付けられている。アキュムレータ33の上部には、熱交換サイクル12の冷媒流路を成す2本の配管36が接続されている。
一対の取付ブラケット35A,35Bには、アキュムレータ33の外周面33aを抱持するため周面保持部35Aa,35Baが形成されている。一方の取付ブラケット35Aのアキュムレータ33の周面保持部35Aaには、アキュムレータ33の底面33bを保持するための保持プレート35Abが一体に連結されている。また、取付ブラケット35A,35Bはボルト締結や溶接によって車体のフレーム部材3に固定されている。
アキュムレータ33の外周面33aと底面33bには、レプトシーラ等の断熱性を有する弾性部材37が被着されている。弾性部材37は、有底円筒状に形成され、アキュムレータ33の外周面33aと底面33b(アキュムレータの主要な外面)を連続して覆うようになっている。
アキュムレータ33の外周面33aは、弾性部材37を介して、取付ブラケット35A,35Bの周面保持部35Aa,35Baに押圧状態で保持されている。アキュムレータ33の底面33bは、弾性部材37を介して保持プレート35Abに支持されている。
以上のように、本実施形態に係るアキュムレータ33の取付部構造は、アキュムレータ33の外面に断熱性を有する弾性部材37が被着され、アキュムレータ33がその弾性部材37を介して取付ブラケット35A,35Bに保持されている。このため、アキュムレータ33とその周囲の雰囲気の間の熱伝達が断熱性の弾性部材37によって遮断される。
したがって、車両用空調装置10が冷寒時にヒートポンプ作動(コンデンサ55による暖房)を行う場合には、極低温になるアキュムレータ33の外面の多くの部分が弾性部材37によって周囲の雰囲気と熱的に遮断される。これにより、アキュムレータ33や断熱部材の周囲には着霜が生じにくくなる。よって、この取付部構造を採用した場合には、アキュムレータ33周りに付着した大量の霜が、後の除霜運転時に溶けて、周囲の部品に氷となって付着するのを未然に防止することができる。
図5は、熱交換サイクル12の圧力−比エンタルピー線図である。同図において、Aは、コンプレッサ21による圧縮が行われる領域であり、Bは、コンデンサ55による放熱が行われる領域、Cは、エバポレータ53による吸熱が行われる領域、Dは、アキュムレータ33と配管部による受熱が行われる領域である。
車両用空調装置10が冷房運転を行う場合には、アキュムレータ33の外面の多くの部分が弾性部材37によって周囲の雰囲気と熱的に遮断されているため、図5中のCの領域においても、アキュムレータ33の周囲からアキュムレータ33内に熱が取り込まれにくくなる。よって、この取付部構造を採用した場合には、冷房運転時の冷房効率を高めることができる。
また、本実施形態に係るアキュムレータ33の取付部構造は、取付ブラケット35A,35Bとアキュムレータ33の外面の間に弾性部材37が介在されているため、アキュムレータ33や、アキュムレータ33に接続される部材に多少の製造誤差があっても、その誤差を弾性部材37によって吸収し、これらを容易に一体モジュールとして組み付けることができる。
また、本実施形態に係るアキュムレータ33の取付部構造では、取付ブラケット35A,35Bとアキュムレータ33の外面の間に弾性部材37が介在されているため、暖房弁32や冷房弁28等の切換バルブの作動音がアキュムレータ33に伝達されても、切換バルブのその作動音が車体に伝達されるのを防止することができる。
さらに、本実施形態に係るアキュムレータ33の取付部構造においては、弾性部材37が、取付ブラケット35A,35Bとの重なり部だけでなくアキュムレータ33の主要な外面(外周面33a、及び、底面33b)を被覆した状態でアキュムレータ33に被着されている。このため、弾性部材37によるアキュムレータ33の断熱性能を充分に高めることができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、弾性部材37を介して、アキュムレータ33を車体に取り付ける取付ブラケットが一対の取付ブラケット35A,35Bによって構成されているが、取付ブラケットは単一部品によって構成しても3つ以上の部品によって構成しても良い。また、上記の実施形態においては、弾性部材37がアキュムレータ33の外周面33aと底面33bのみを被覆しているが、弾性部材37によってアキュムレータ33の全域を被覆するようにしても良い。
10…車両用空調装置
12…熱交換サイクル
21…コンプレッサ
24…室外熱交換器
33…アキュムレータ
35A,35B…取付ブラケット
37…弾性部材
53…エバポレータ(室内熱交換器)
55…コンデンサ(室内熱交換器)

Claims (2)

  1. 吸入した冷媒を吐出するコンプレッサと、前記コンプレッサから吐出された冷媒を気相と液相に変化させつつ空調空気と熱交換する室内熱交換器と、前記コンプレッサから吐出された冷媒を気相と液相に変化させつつ車室外の雰囲気と熱交換する室外熱交換器と、を有する熱交換サイクルに介装され、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器の少なくとも一方を通過した冷媒を気液分離して保持し、冷媒の気体分を前記コンプレッサの吸入部に流入させる車両用空調装置のアキュムレータと、
    前記アキュムレータを車体に取り付ける取付ブラケットと、を備え、
    前記アキュムレータの外面に断熱性を有する弾性部材が付設され、
    前記アキュムレータが前記弾性部材を介して前記取付ブラケットに保持されていることを特徴とする車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造。
  2. 前記弾性部材は、前記アキュムレータの主要な外面を被覆した状態で前記アキュムレータに付設されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置のアキュムレータの取付部構造。
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