JP3961188B2

JP3961188B2 - 自動車用空気調和装置

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Publication number: JP3961188B2
Application number: JP2000096497A
Authority: JP
Inventors: 由和高松; 信雄市村
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001277842A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンやコンプレッサからエバポレータへの振動の伝達を抑制して車室内騒音を低減した自動車用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置における冷房サイクルでは、図８に示すように、コンプレッサ１０１により高温高圧にされたガス冷媒は、コンデンサ１０２に流れ、ここで外気との熱交換を行って高圧の液冷媒又は気液混合冷媒になる。この高圧の冷媒は、リキッドタンク１０３で気液分離した後、膨張弁１０６で断熱膨張して低温低圧の液冷媒又は気液混合冷媒になる。この低圧の冷媒は、車室内に設けたエバポレータ１０４に流れ、車室内の空気と熱交換を行って該空気を冷却し、低圧のガス冷媒になってコンプレッサ１０１に戻る。
【０００３】
このような冷房サイクルでは、コンプレッサ１０１とコンデンサ１０２との間は、高圧の冷媒配管１０５ａにより接続し、コンデンサ１０２とリキッドタンク１０３との間は、高圧の冷媒配管１０５ｂにより接続し、リキッドタンク１０３とエバポレータ１０４との間は、高圧の冷媒配管１０５ｃにより接続し、エバポレータ１０４とコンプレッサ１０１との間は、低圧の冷媒配管１１０により接続している。また、これら冷媒配管１０５ａ〜１０５ｃ，１１０の接続部分には、配管継手が使用されており、冷房サイクル全体では、合計８箇所の配管継手１２１〜１２８が設けられている。なお、図中符号１３１，１３２は、振動吸収用の配管を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コンプレッサ１０１には、図示しないベルトを介してエンジンの駆動力が伝達されるようになっているが、このエンジンの振動がコンプレッサ１０１に伝わることになる。また、コンプレッサ１０１は、冷媒を吸入、圧縮および吐出する際に脈動音を生じる。
【０００５】
したがって、これらエンジンやコンプレッサー１０１の振動ないし脈動は、コンプレッサ１０１とエバポレータ１０４との間を接続した低圧の冷媒配管１１０を加振させると共に、この冷媒配管１１０を介して、エバポレータ１０４に伝わってこれを加振させる結果、車室内騒音につながるといった虞れがある。
【０００６】
また、上記のように、冷媒配管１０５ａ〜１０５ｃ，１１０の接続部分に、冷房サイクル全体では、合計８箇所の配管継手を設けているため、配管継手の個数が多く、冷媒漏洩の原因になる虞れがあると共に、配管組付け後の漏れ検査にかかる工数が多くなるといった問題もある。
【０００７】
さらに、上記のように、コンデンサ１０２から膨張弁１０６には、高圧の液冷媒又は気液混合冷媒を供給するが、この膨張弁１０６への液冷媒供給を安定したものとすると共に冷房能力を高めるためには、コンデンサ１０２の出口付近において適度な過冷却を施して、完全な液冷媒にするサブクール方式が好ましく、この方式を採用するためには、コンデンサ１０２の大型化を招くといったことがある。
【０００８】
また、エバポレータ１０４からコンプレッサ１０１には、低圧のガス冷媒を供給するが、コンプレッサー１０１での液圧縮を防止すると共に冷房能力を高めるためには、エバポレータ１０４の出口付近において適度な過熱を施して、完全なガス冷媒にするスーパーヒート方式が好ましく、この方式を採用するためには、エバポレータ１０４の大型化を招くと共に、分流悪化により却って性能低下を招くといったことがある。
【０００９】
また、エンジンルーム内において、高圧の冷媒配管１０５ａ〜１０５ｃと低圧の冷媒配管１１０との２種類の冷媒配管を別々にはい回して設置するためのスペースを確保する必要があるが、できれば狭小なエンジンルーム内を有効に活用したいといった要望がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、エバポレータへの振動の伝達を抑制して車室内騒音を低減し、配管継手箇所数を減少して冷媒漏洩に対する信頼性を向上すると共に検査工数を低減し、コンデンサでのサブクール方式およびエバポレータでのスーパーヒート方式を代替して冷房能力の向上を図り、狭いエンジンルーム内を有効活用することができる自動車用空気調和装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１２】
（１）コンプレッサにより高温高圧にしたガス冷媒を、コンデンサにより外気との熱交換を行って高圧の液冷媒又は気液混合冷媒にし、リキッドタンクで気液分離した後、断熱膨張させて低温低圧の液冷媒又は気液混合冷媒にし、車室内に設けたエバポレータに流して車室内の空気と熱交換を行って該空気を冷却し、低圧のガス冷媒にしてコンプレッサに戻す冷房サイクルを備えた自動車用空気調和装置において、前記コンプレッサから前記コンデンサを経て前記エバポレータに冷媒を流す高圧冷媒配管と、前記エバポレータから前記コンプレッサに冷媒を流す低圧冷媒配管とは、少なくとも一部で、一方が他方の内部に、若しくは並列して設けられており、前記コンデンサは互いに平行に対向して配置された一対のヘッダパイプと当該ヘッダパイプ間に配置されるコア部を有し、前記低圧冷媒配管の一部であるバイパス管は、前記コンデンサの一対のヘッダパイプのうちの一方のヘッダパイプのみと一体的に形成されることにより、前記コンデンサに固定されていることを特徴とする自動車用空気調和装置。
【００１３】
（２）前記低圧冷媒配管の一部であるバイパス管の内径は、他の低圧冷媒配管の内径より大きいことを特徴とする上記（１）に記載の自動車用空気調和装置。
【００１４】
（３）前記リキッドタンクは、前記コンデンサのヘッダパイプに直接取り付けられていることを特徴とする上記（１）に記載の自動車用空気調和装置。
【００１５】
（４）前記コンデンサは、防振部材により支持されていることを特徴とする上記（１）に記載の自動車用空気調和装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る自動車用空気調和装置の冷房サイクルを示す模式図、図２は、図１に示した配管構造に用いる二重管の断面図、図３は、図１に示した配管構造に用いる並列管の断面図、図４（Ａ）は、図１に示した冷房サイクルに用いるコンデンサの平面図、図４（Ｂ）は、このコンデンサの正面図、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【００１８】
図１に示すように、自動車用空気調和装置における冷房サイクルでは、コンプレッサ１により高温高圧にしたガス冷媒は、コンデンサ２に流れ、ここで外気との熱交換を行って高圧の液冷媒又は気液混合冷媒になる。この高圧の冷媒は、リキッドタンク３で気液分離した後、膨張弁６で断熱膨張して低温低圧の液冷媒又は気液混合冷媒になる。この低圧の冷媒は、車室内に設けたエバポレータ４に流れ、車室内の空気と熱交換を行って該空気を冷却し、低圧のガス冷媒になってコンプレッサ１に戻る。
【００１９】
なお、膨張弁６としては、いわゆるブロック膨張弁が用いられており、これはエバポレータ４の入口と出口とを一体にして形成したブロックの中に膨張弁を組み込んだものである。
【００２０】
エバポレータ４とリキッドタンク３との間を接続する高圧・低圧冷媒配管５ａ，１０ａは、図２に示すように、二重管から構成されている。この高圧・低圧冷媒配管５ａ，１０ａの接続部分には、配管継手２１，２２，２３が設けられている。なお、配管継手２２，２３は、膨張弁６を挟み込むようにして、その両側面に取り付けられている。
【００２１】
高圧冷媒配管５ａには、二重管の内管が利用され、リキッドタンク３から膨張弁６、エバポレータ４への高圧の液冷媒又は気液混合冷媒が流される。低圧冷媒配管１０ａには、外管が利用され、エバポレータ４からコンプレッサ１への低圧のガス冷媒が流されるようになっている。
【００２２】
なお、高圧・低圧冷媒配管５ａ，１０ａは、図３に示すように、２つの配管が側面で接合された並列管が用いられてもよく、この場合、高圧冷媒配管５ａには、小径管が利用され、リキッドタンク３からの高圧の液冷媒又は気液混合冷媒が流され、低圧冷媒配管１０ａには、大径管が利用され、エバポレータ４からの低圧のガス冷媒が流されるようになっている。
【００２３】
コンデンサ２とコンプレッサ１との間を接続する高圧・低圧冷媒配管５ｂ，１０ｂもまた、図２に示したような二重管から構成されている。この高圧・低圧冷媒配管５ｂ，１０ｂの接続部分にも、配管継手２４，２５が設けられている。
【００２４】
高圧冷媒配管５ｂには、二重管の内管が利用され、コンプレッサ１からコンデンサ２への高圧の液冷媒又は気液混合冷媒が流され、低圧冷媒配管１０ｂには、外管が利用され、エバポレータ４からコンプレッサ１への低圧のガス冷媒が流されるようになっている。この高圧・低圧冷媒配管５ａ，１０ｂにも、図３に示したような並列管が用いられてもよい。なお、図中符号３１は、フレキシブルホース等の振動吸収用の配管を示している。
【００２５】
図４に示すように、コンデンサ２には、所定間隔離間して、互いに平行に対向して配置された一対のヘッダパイプ１１，１２が設けられている。これら一対のヘッダパイプ１１，１２の間には、図示しないチューブおよび伝熱フィンからなるコア部１３が形成されている。このコンデンサ２は、図示しないチューブ内を流れる冷媒が、一方のヘッダパイプ１１から他方のヘッダパイプ１２に向かって流れる多数の経路が形成された、いわゆる多パス式のマルチフロータイプとなっている。
【００２６】
一方のヘッダパイプ１１には、エバポレータ４からコンプレッサ１に低圧のガス冷媒が流されるバイパス管１４が一体的に設けられている。具体的には、一方のヘッダパイプ１１と、バイパス管１４とは、図５にも示すように、一体的な押し出し材からなる並列管から構成されている。この並列管の左側の管部がバイパス管１４となっており、右側の管部がヘッダパイプ１１になっている。これにより、コンデンサ２での外気の流通を妨げることなく、配管接続作業を容易にすることができるととともに、省スペース化を図ることができる。
【００２７】
バイパス管１４の下端部には、エバポレータ４からの低圧の冷媒を低圧冷媒配管１０ａを介して流入するための入口部１６が設けられ、その上端部には、この低圧の冷媒を低圧冷媒配管１０ｂを介してコンプレッサ１に流出するための出口部１７が設けられている。また、バイパス管１４の内径は、低圧冷媒配管１０ａ，１０ｂの内径より大きくすることが好ましい。このようにすれば、コンプレッサ１等の振動ないし脈動がエバポレータ４に伝達されることをより軽減することが可能となる。
【００２８】
一方のヘッダパイプ１１の上端部には、コンプレッサ１からの高圧の冷媒を高圧冷媒配管５ｂを介して流入してコア部１３に流すための入口部１８が設けられ、その下端部には、後述するサブコンデンサ２０からの高圧の冷媒を高圧冷媒配管５ａを介して膨張弁６、エバポレータ４に流出するための出口部１９が設けられている。
【００２９】
他方のヘッダパイプ１２には、リキッドタンク３が直接取り付けられ、このヘッダパイプ１２からの冷媒がリキッドタンク３に流されるようになっている。これにより、配管継手の個数を削減することができる。また、コンデンサ２の下側には、サブコンデンサ２０が設けられており、リキッドタンク３からの冷媒をさらに冷却して出口部１９に流すようになっている。
【００３０】
このように本実施形態にあっては、高圧側の冷媒の経路としては、コンプレッサ１により高温高圧にされたガス冷媒は、高圧冷媒配管５ｂを流れた後、コンデンサ２のヘッダパイプ１１の入口部１８に流入される。高温高圧のガス冷媒は、入口部１８からコア部１３に流れて外気との熱交換により高圧の液冷媒又は気液混合冷媒にされる。この高圧の液冷媒又は気液混合冷媒は、リキッドタンク３に流れて気液分離され、サブコンデンサ２０を経て、ヘッダパイプ１１の出口部１９を介して流出される。次いで、この高圧の液冷媒又は気液混合冷媒は、高圧冷媒配管５ａを流れた後、膨張弁６を経てエバポレータ４に流入される。
【００３１】
一方、低圧側の冷媒の経路としては、エバポレータ４での熱交換により低圧にされたガス冷媒は、低圧冷媒配管１０ａを流れた後、バイパス管１４の入口部１６に流入されて、これの出口部１７から流出される。次いで、この低圧のガス冷媒は、低圧冷媒配管１０ｂを流れた後、コンプレッサ１に流入される。
【００３２】
以上のように、本実施形態では、従来のエバポレータとコンプレッサとを直接接続する冷媒配管１１０（図８参照）が廃止されて、エバポレータ４からの低圧のガス冷媒の経路としての、エバポレータ４からの低圧冷媒配管１０ａは、コンデンサ２のヘッダパイプ１１に一体的に形成されたバイパス管１４に接続され、このバイパス管１４に、コンプレッサ１から延びる低圧冷媒配管１０ｂが接続されている。
【００３３】
即ち、エバポレータ４とコンプレッサ１との間には、コンデンサ２が介在されている。したがって、エンジン（図示略）やコンプレッサ１の振動ないし脈動は、コンデンサ２により遮断されるため、エバポレータ４に殆ど伝達されることがなく、車室内騒音の原因となることもなく、車室内騒音を著しく低減することができる。これにより、エバポレータ４が収納されるクーリングユニットの防振対策を軽減することができ、クーリングユニットの製造コストの低減および小型化も可能となる。
【００３４】
また、高圧・低圧冷媒配管５ａ，１０ａおよび５ｂ，１０ｂは、二重管又は並列管により構成され、従来のエバポレータとコンプレッサとを直接接続する冷媒配管１１０（図８）を廃止したため、これに伴って、配管継手箇所数も従来に比べて削減することができ、これにより、冷媒漏洩に対する信頼性を向上すると共に、配管継手の検査工数を低減することができる。
【００３５】
さらに、高圧・低圧冷媒配管が二重管又は並列管により構成されることで、両者内部の冷媒間で熱交換が可能となる。
【００３６】
したがって、高圧冷媒配管内の冷媒の熱が低圧冷媒配管内の冷媒に吸収されることになり、コンデンサ２から出た高圧の液冷媒又は気液混合冷媒を過冷却することができる。これにより、コンデンサ２にサブクール方式を司る領域を設けることなく、サブクール方式を代替することができ、膨張弁６への液冷媒供給を安定したものにすることができると共に、冷房能力を向上させることができる。一方、低圧冷媒配管内の冷媒が高圧冷媒配管内の冷媒により加熱されることになり、エバポレータ４からコンプレッサ１に流れる低圧のガス冷媒を過熱することができる。これにより、エバポレータ４にスーパーヒート方式を司る領域を設けることなく、スーパーヒート方式を代替することができ、コンプレッサ１での液圧縮を防止することができると共に、冷房能力を向上させることができる。
【００３７】
また、従来のように高圧冷媒配管と低圧冷媒配管との２種類の冷媒配管を別々にはい回す必要がなくなるため、占有スペースが少なくて済み、狭小なエンジンルーム内を有効に活用することができる。
【００３８】
さらに、コンデンサ２は、ゴム等を使用した防振部材（図示略）により支持されていてもよい。これにより、エンジンやコンプレッサ１からエバポレータ４に伝達される振動ないし脈動をコンデンサ２で一層減衰させて、確実に遮断することができる。
【００３９】
図６（Ａ）は、本実施形態の変形例に係るコンデンサの平面図、図６（Ｂ）は、このコンデンサの正面図、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【００４０】
本変形例では、ヘッダパイプ１１とバイパス管１４が二重管から構成されている。したがって、本変形例においても、エバポレータ４からの低圧冷媒配管１０ａと、コンプレッサ１への低圧冷媒配管１０ｂとは、この二重管のバイパス管１４に接続されていることから、エンジン（図示略）やコンプレッサー１の振動ないし脈動は、コンデンサ２により遮断することができ、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明を限定するために記載されたものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。
【００４２】
例えば上記した実施形態では、膨脹弁６を使用しているが、膨脹弁の代わりにオリフィスチューブを用いることが可能である。また、バイパス管１４にアキュームレータの機能を持たせるように構成することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、従来のようにエバポレータとコンプレッサとを冷媒配管で直接接続することなく、エバポレータから延びる低圧冷媒配管は、その途中でコンデンサに固定された後、コンプレッサに接続されている。即ち、エバポレータと、コンプレッサとの間には、コンデンサが介在されているので、エンジンやコンプレッサーの振動ないし脈動は、コンデンサにより遮断されるため、エバポレータに殆ど伝達されることがなく、車室内騒音の原因となることもなく、車室内騒音を著しく低減することができる。これにより、エバポレータが収納されるクーリングユニットの防振対策を軽減することができ、クーリングユニットの製造コストの低減および小型化も可能となる。
【００４４】
また、高圧冷媒配管と低圧冷媒配管とは、少なくとも一部で、一方が他方の内部に、若しくは並列して設けられているので、これに伴って、配管継手箇所数も削減でき、これにより、冷媒漏洩に対する信頼性を向上すると共に、配管継手の検査工数を低減することができる。
【００４５】
さらに、高圧冷媒配管内の冷媒と低圧冷媒配管内の冷媒との間で熱交換が可能となる。したがって、高圧冷媒配管内の冷媒の熱が低圧冷媒配管内の冷媒に吸収されることになり、コンデンサから出た高圧の液冷媒又は気液混合冷媒を過冷却することができる。これにより、コンデンサにサブクール方式を司る領域を設けることなく、サブクール方式を代替することができ、膨張弁への液冷媒供給を安定したものにすることができると共に、冷房能力を向上させることができる。一方、低圧冷媒配管内の冷媒が高圧冷媒配管内の冷媒により加熱されることになり、エバポレータからコンプレッサに流れる低圧のガス冷媒を過熱することができる。これにより、エバポレータにスーパーヒート方式を司る領域を設けることなく、スーパーヒート方式を代替することができ、コンプレッサでの液圧縮を防止することができると共に、冷房能力を向上させることができる。
【００４６】
また、従来のように高圧冷媒配管と低圧冷媒配管との２種類の冷媒配管を別々にはい回す必要がなくなるため、占有スペースが少なくて済み、狭小なエンジンルーム内を有効に活用することができる。
また、低圧冷媒配管の一部であるバイパス管は、コンデンサの一対のヘッダパイプのうちの一方のヘッダパイプのみと一体的に形成されることにより、コンデンサに固定されていることから、コンデンサでの外気の流通を妨げることなく、配管接続作業を容易にすることができるととともに、省スペース化を図ることができる。
【００４７】
請求項２によれば、コンプレッサ等の振動ないし脈動がエバポレータに伝達されることをより軽減することが可能となる。
【００４８】
請求項３によれば、リキッドタンクは、コンデンサのヘッダパイプに直接取り付けられていることから、配管継手箇所数をさらに削減することができる。
【００４９】
請求項４によれば、コンデンサは、防振部材により支持されていることから、エンジンやコンプレッサからエバポレータに伝達される振動ないし脈動をコンデンサで一層減衰させて、確実に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る自動車用空気調和装置の冷房サイクルを示す模式図である。
【図２】図１に示した配管構造に用いる二重管の断面図である。
【図３】図１に示した配管構造に用いる並列管の断面図である。
【図４】（Ａ）は、図１に示した冷房サイクルに用いるコンデンサの平面図であり、（Ｂ）は、このコンデンサの正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】（Ａ）は、本実施形態の変形例に係るコンデンサの平面図であり、（Ｂ）は、このコンデンサの正面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】従来に係る自動車用空気調和装置の配管構造を適用した冷房サイクルの模式図である。
【符号の説明】
１…コンプレッサ、
２…コンデンサ、
３…リキッドタンク、
４…エバポレータ、
５ａ，５ｂ…高圧冷媒配管、
１０ａ，１０ｂ…低圧冷媒配管、
２１〜２４…配管継手、
１１，１２…ヘッダパイプ、
１４…バイパス管（低圧冷媒配管の一部）。

Claims

コンプレッサ(1) により高温高圧にしたガス冷媒を、コンデンサ(2) により外気との熱交換を行って高圧の液冷媒又は気液混合冷媒にし、リキッドタンク(3) で気液分離した後、断熱膨張させて低温低圧の液冷媒又は気液混合冷媒にし、車室内に設けたエバポレータ(4) に流して車室内の空気と熱交換を行って該空気を冷却し、低圧のガス冷媒にしてコンプレッサ(1) に戻す冷房サイクルを備えた自動車用空気調和装置において、
前記コンプレッサ(1) から前記コンデンサ(2) を経て前記エバポレータ(4) に冷媒を流す高圧冷媒配管(5b,5a) と、前記エバポレータ(4) から前記コンプレッサ(1) に冷媒を流す低圧冷媒配管(10a,10b) とは、少なくとも一部で、一方が他方の内部に、若しくは並列して設けられており、
前記コンデンサ (2) は互いに平行に対向して配置された一対のヘッダパイプ (11,12) と当該ヘッダパイプ (11,12) 間に配置されるコア部 (13) を有し、
前記低圧冷媒配管の一部であるバイパス管 (14) は、前記コンデンサ (2) の一対のヘッダパイプ (11,12) のうちの一方のヘッダパイプ (11) のみと一体的に形成されることにより、前記コンデンサ(2) に固定されていることを特徴とする自動車用空気調和装置。
前記低圧冷媒配管の一部であるバイパス管(14)の内径は、他の低圧冷媒配管の内径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置。
前記リキッドタンク(3) は、前記コンデンサ(2) のヘッダパイプ(12)に直接取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置。
前記コンデンサ(2) は、防振部材により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置。