JP4316200B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルの途中に内部熱交換器を備えた車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置の冷凍サイクルでは、コンデンサ側からエバポレータに流入する高温高圧冷媒と、エバポレータからコンプレッサ側に流出する低温低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備えたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記構成の車両用空調装置では、内部熱交換器を別個独立して冷凍サイクルの流路途中に接続する必要がある。このため、部品点数が増大し、配管構造が複雑化し、組立作業性が悪くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、部品点数が少なく、簡単な構成で内部熱交換器を設けることのできる車両用空調装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
コンプレッサから吐出された冷媒がコンデンサ、膨張弁、及びエバポレータを介してコンプレッサに戻って循環する冷凍サイクルと、該冷凍サイクルの途中に配設され、前記コンデンサ側から流入する高温高圧冷媒と前記エバポレータ側から流入する低温低圧冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器と、を備えた車両用空調装置において、
前記内部熱交換器は、
前記エバポレータの第１流入管を接続される第１流入部、前記エバポレータの膨張弁側の第１流出管を接続される第１流出部、及び、第１大径凹部及び第１小径凹部からなる段付形状の凹部で、前記第１流入部と前記第１流出部にそれぞれ連通する第１接続凹部を備えた第１ブロックと、
前記コンデンサからの第２流入管を接続される第２流入部、前記コンプレッサ側の第２流出管を接続される第２流出部、及び、第２大径凹部及び第２小径凹部からなる段付形状の凹部で、前記第２流入部と前記第２流出部にそれぞれ連通する第２接続凹部を備えた第２ブロックと、
前記各ブロックの接続凹部に接続されるものであって、前記各小径凹部に接続され、両端部外周面であって、前記第１ブロックの第１流入部と、前記第２ブロックの第２流出部に対応する位置に、内外を連通する連通孔を備えた環状溝が形成され、前記コンデンサ側からの高温高圧冷媒が流動する内管、及び、前記各大径凹部に接続され、両端部外周面であって、前記第１ブロックの第１流出部と、前記第２ブロックの第２流入部に対応する位置に、内外を連通する連通孔を備えた環状溝が形成され、前記高温高圧流路を流動する高温高圧冷媒との間で熱交換される、前記エバポレータ側からの低温低圧冷媒が流動する外管で構成される２重管構造の接続部材と、から構成したものである。
【０００６】
この構成により、エバポレータに一体化され、コンデンサからの高温高圧流路を備えたブロックを内部熱交換器に兼用することができ、部品点数を抑制しつつ構成を簡略化することが可能となる。また、接続部材の両端部に各ブロックをそれぞれ接続するだけで内部熱交換器を完成することができる。
【００１１】
前記内部熱交換器は、車内側に配設し、前記エバポレータが配設される空調ユニットの外壁に固定し、第１ブロックの第１流入部に第１流入管、第１流出部に第１流出管をそれぞれ接続し、第２ブロックの第２流入部に第２流入管、第２流出部に第２流出管をそれぞれ接続するようにすればよい。
【００１２】
前記内部熱交換器の熱交換能力が、前記エバポレータ内に於ける冷媒のスーパーヒート量に相当する熱交換能力以下となるように、前記外管内の内管の表面積を設定するのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置を示す。この車両用空調装置は、コンプレッサ１から吐出された冷媒が、コンデンサ２、膨張弁３、及びエバポレータ４を介してコンプレッサ１に戻って循環する冷凍サイクルＣを備え、冷凍サイクルＣの途中には本発明の特徴部分である内部熱交換器５が接続されている。
【００１５】
コンプレッサ１及びコンデンサ２はエンジンルーム側に配設され、エバポレータ４は車内側、詳しくは車内側に配設した空調ユニット６の外壁に固定されている。膨張弁３及び内部熱交換器５は、エバポレータ４に一体化されて車内側に位置している。
【００１６】
内部熱交換器５は、図２及び図３に示すように、第１ブロック７、第２ブロック８、及び接続部材９からなる。
【００１７】
第１ブロック７の側面２箇所には第１流入管１０と第１流出管１１がそれぞれ接続されている。第１流入管１０はエバポレータ４側の配管に接続され、第１流出管１１は膨張弁３側の配管に接続されている。また、第１ブロック７の端面には、第１大径凹部１２と第１小径凹部１３からなる段付形状の第１接続凹部１４が形成されている。
【００１８】
一方、第２ブロック８も、前記第１ブロック７と同様に、側面２箇所に第２流出管１５と第２流入管１６が接続され、端面に第２大径凹部１７と第２小径凹部１８からなる段付形状の第２接続凹部１９が形成されている。第２流出管１５はコンプレッサ１側の配管に接続され、第２流入管１６はコンデンサ２側の配管に接続されている。
【００１９】
接続部材９は、内管２０と外管２１とからなる２重管構造で、内管２０の両端部が第１ブロック７の第１小径凹部１３と第２ブロック８の第２小径凹部１８にそれぞれ嵌合し、外管２１の両端部が第１ブロック７の第１大径凹部１２と第２ブロック８の第２大径凹部１７にそれぞれ嵌合する。内管２０の両端部外周面には、第１ブロック７の第１流出管１１と、第２ブロック８の第２流入管１６とにそれぞれ対応する位置に、内管２０の内外を連通する連通孔２２を備えた環状溝２３が形成されている。また、外管２１の両端部外周面にも、内管２０と同様に、第１ブロック７の第１流入管１０と、第２部ロックの第２流出管１５とにそれぞれ対応する位置に、外管２１の内外を連通する連通孔２４を備えた環状溝２５が形成されている。環状溝２３，２５を形成することにより、各ブロック７，８に対して接続部材９の回転方向の位置決めを行う必要がない。
【００２０】
前記内部熱交換器５は、接続部材９と２つのブロック７，８とからなる単純な構成であるので、故障も少なく、又、組立及び組付作業も簡単に行うことができる。また、エバポレータ４の一端部に固定するだけでよいので、部品点数を削減して構成を簡略化することが可能となる。
【００２１】
また、前記内部熱交換器５の熱交換能力は、エバポレータ４内に於ける冷媒のスーパーヒート量に相当する熱交換能力以下に設定されている。本実施形態では、内部熱交換器５での伝熱面積、すなわち外管２１内の外周流路を区画する内管２０の表面積は、６５５ｃｍ２以下に形成されている。これにより、内部熱交換器５の熱交換能力が３００Ｗ以下とされている。これによれば、エバポレータ４から流出する冷媒は、内部熱交換器５を通過しても、その少なくとも一部が必ずスーパーヒート状態、すなわち必ず気化した状態となる。したがって、アキュムレータのように気液を分離する装置を必要とすることなく、コンプレッサ１に気化した冷媒を供給することができ、コンプレッサ１が液圧縮で損傷に至ることがない。また、前記内部熱交換器５の流入管１０，１６や流出管１１，１５の位置は、配管レイアウト等の違いに応じて自由に設定することが可能である。
【００２２】
なお、前記内部熱交換器５は、円筒状、直方体形状等、種々の形態をとることができる。内管２０及び外管２１を断面矩形状とする場合、環状溝２３，２５を必要とせず、切欠きや連通孔のみを形成して流出管１０，１６や流入管１１，１５と連通するように構成すればよい。また、内管２０と外管２１は別体で構成してもよいし、図２（ｂ）に示すようなリブ９ａ等で接続した一体構造としてもよい。
【００２３】
前記構成からなる車両用空調装置の動作について説明する。
【００２４】
コンプレッサ１を駆動すると、高温高圧の冷媒が吐出され、コンデンサ２で放熱された後、内部熱交換器５の第２ブロック８に設けた第２流入管１６を介して内管２０内を流動する。そして、第１ブロック７の第１流出管１１から流出した冷媒は、膨張弁３を通過して減圧された後、エバポレータ４内を流動する。冷媒は、空調ユニット６内を通過する空気から吸熱してエバポレータ４内で気化した後、内部熱交換器５の第１ブロック７に設けた第１流入管１０を介して内管２０と外管２１とで区画される外周流路を流動する。コンデンサ２から内管２０内に流入する冷媒は、エバポレータ４から外周流路内に流入する冷媒に比べて高温であるため、逆の場合に比べて外管２１の周囲への放熱量を抑制することができ、その分、優れた熱交換能力を発揮する。内部熱交換器５の熱交換能力は、前述の通り、エバポレータ４内に於ける冷媒のスーパーヒート量に相当する熱交換能力以下である。したがって、内部熱交換器５を通過し、第２流出管１５から流出した冷媒は必ず気化した状態となり、アキュムレータを必要とすることなく、コンプレッサ１に冷媒を戻すことが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、膨張弁に接続されてコンデンサ側からの高温高圧冷媒が流動する高圧流路を備えたブロックに、エバポレータ側からの低温低圧冷媒が流動し、前記高温高圧流路を流動する高温高圧冷媒との間で熱交換可能とした低温低圧流路を形成してなる内部熱交換器を設けたので、部品点数を削減して簡単な構成とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【図２】 図１に示す内部熱交換器の一部破断斜視図である。
【図３】 （ａ）は図１の内部熱交換器の分解断面図、（ｂ）は接合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…コンプレッサ
２…コンデンサ
３…膨張弁
４…エバポレータ
５…内部熱交換器
６…空調ユニット
７…第１ブロック
８…第２ブロック
９…接続部材
１０…第１流入管
１１…第１流出管
１２…第１大径凹部
１３…第１小径凹部
１４…第１接続凹部
１５…第２流出管
１６…第２流入管
１７…第２大径凹部
１８…第２小径凹部
１９…第２接続凹部
２０…内管
２１…外管
２２，２４…連通孔
２３，２５…環状溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルの途中に内部熱交換器を備えた車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置の冷凍サイクルでは、コンデンサ側からエバポレータに流入する高温高圧冷媒と、エバポレータからコンプレッサ側に流出する低温低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備えたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記構成の車両用空調装置では、内部熱交換器を別個独立して冷凍サイクルの流路途中に接続する必要がある。このため、部品点数が増大し、配管構造が複雑化し、組立作業性が悪くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、部品点数が少なく、簡単な構成で内部熱交換器を設けることのできる車両用空調装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
コンプレッサから吐出された冷媒がコンデンサ、膨張弁、及びエバポレータを介してコンプレッサに戻って循環する冷凍サイクルと、該冷凍サイクルの途中に配設され、前記コンデンサ側から流入する高温高圧冷媒と前記エバポレータ側から流入する低温低圧冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器と、を備えた車両用空調装置において、
前記内部熱交換器は、
前記エバポレータの第１流入管を接続される第１流入部、前記エバポレータの膨張弁側の第１流出管を接続される第１流出部、及び、第１大径凹部及び第１小径凹部からなる段付形状の凹部で、前記第１流入部と前記第１流出部にそれぞれ連通する第１接続凹部を備えた第１ブロックと、
前記コンデンサからの第２流入管を接続される第２流入部、前記コンプレッサ側の第２流出管を接続される第２流出部、及び、第２大径凹部及び第２小径凹部からなる段付形状の凹部で、前記第２流入部と前記第２流出部にそれぞれ連通する第２接続凹部を備えた第２ブロックと、
前記各ブロックの接続凹部に接続されるものであって、前記各小径凹部に接続され、両端部外周面であって、前記第１ブロックの第１流入部と、前記第２ブロックの第２流出部に対応する位置に、内外を連通する連通孔を備えた環状溝が形成され、前記コンデンサ側からの高温高圧冷媒が流動する内管、及び、前記各大径凹部に接続され、両端部外周面であって、前記第１ブロックの第１流出部と、前記第２ブロックの第２流入部に対応する位置に、内外を連通する連通孔を備えた環状溝が形成され、前記高温高圧流路を流動する高温高圧冷媒との間で熱交換される、前記エバポレータ側からの低温低圧冷媒が流動する外管で構成される２重管構造の接続部材と、から構成したものである。
【０００６】
この構成により、エバポレータに一体化され、コンデンサからの高温高圧流路を備えたブロックを内部熱交換器に兼用することができ、部品点数を抑制しつつ構成を簡略化することが可能となる。また、接続部材の両端部に各ブロックをそれぞれ接続するだけで内部熱交換器を完成することができる。
【００１１】
前記内部熱交換器は、車内側に配設し、前記エバポレータが配設される空調ユニットの外壁に固定し、第１ブロックの第１流入部に第１流入管、第１流出部に第１流出管をそれぞれ接続し、第２ブロックの第２流入部に第２流入管、第２流出部に第２流出管をそれぞれ接続するようにすればよい。
【００１２】
前記内部熱交換器の熱交換能力が、前記エバポレータ内に於ける冷媒のスーパーヒート量に相当する熱交換能力以下となるように、前記外管内の内管の表面積を設定するのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置を示す。この車両用空調装置は、コンプレッサ１から吐出された冷媒が、コンデンサ２、膨張弁３、及びエバポレータ４を介してコンプレッサ１に戻って循環する冷凍サイクルＣを備え、冷凍サイクルＣの途中には本発明の特徴部分である内部熱交換器５が接続されている。
【００１５】
コンプレッサ１及びコンデンサ２はエンジンルーム側に配設され、エバポレータ４は車内側、詳しくは車内側に配設した空調ユニット６の外壁に固定されている。膨張弁３及び内部熱交換器５は、エバポレータ４に一体化されて車内側に位置している。
【００１６】
内部熱交換器５は、図２及び図３に示すように、第１ブロック７、第２ブロック８、及び接続部材９からなる。
【００１７】
第１ブロック７の側面２箇所には第１流入管１０と第１流出管１１がそれぞれ接続されている。第１流入管１０はエバポレータ４側の配管に接続され、第１流出管１１は膨張弁３側の配管に接続されている。また、第１ブロック７の端面には、第１大径凹部１２と第１小径凹部１３からなる段付形状の第１接続凹部１４が形成されている。
【００１８】
一方、第２ブロック８も、前記第１ブロック７と同様に、側面２箇所に第２流出管１５と第２流入管１６が接続され、端面に第２大径凹部１７と第２小径凹部１８からなる段付形状の第２接続凹部１９が形成されている。第２流出管１５はコンプレッサ１側の配管に接続され、第２流入管１６はコンデンサ２側の配管に接続されている。
【００１９】
接続部材９は、内管２０と外管２１とからなる２重管構造で、内管２０の両端部が第１ブロック７の第１小径凹部１３と第２ブロック８の第２小径凹部１８にそれぞれ嵌合し、外管２１の両端部が第１ブロック７の第１大径凹部１２と第２ブロック８の第２大径凹部１７にそれぞれ嵌合する。内管２０の両端部外周面には、第１ブロック７の第１流出管１１と、第２ブロック８の第２流入管１６とにそれぞれ対応する位置に、内管２０の内外を連通する連通孔２２を備えた環状溝２３が形成されている。また、外管２１の両端部外周面にも、内管２０と同様に、第１ブロック７の第１流入管１０と、第２部ロックの第２流出管１５とにそれぞれ対応する位置に、外管２１の内外を連通する連通孔２４を備えた環状溝２５が形成されている。環状溝２３，２５を形成することにより、各ブロック７，８に対して接続部材９の回転方向の位置決めを行う必要がない。
【００２０】
前記内部熱交換器５は、接続部材９と２つのブロック７，８とからなる単純な構成であるので、故障も少なく、又、組立及び組付作業も簡単に行うことができる。また、エバポレータ４の一端部に固定するだけでよいので、部品点数を削減して構成を簡略化することが可能となる。
【００２１】
また、前記内部熱交換器５の熱交換能力は、エバポレータ４内に於ける冷媒のスーパーヒート量に相当する熱交換能力以下に設定されている。本実施形態では、内部熱交換器５での伝熱面積、すなわち外管２１内の外周流路を区画する内管２０の表面積は、６５５ｃｍ２以下に形成されている。これにより、内部熱交換器５の熱交換能力が３００Ｗ以下とされている。これによれば、エバポレータ４から流出する冷媒は、内部熱交換器５を通過しても、その少なくとも一部が必ずスーパーヒート状態、すなわち必ず気化した状態となる。したがって、アキュムレータのように気液を分離する装置を必要とすることなく、コンプレッサ１に気化した冷媒を供給することができ、コンプレッサ１が液圧縮で損傷に至ることがない。また、前記内部熱交換器５の流入管１０，１６や流出管１１，１５の位置は、配管レイアウト等の違いに応じて自由に設定することが可能である。
【００２２】
なお、前記内部熱交換器５は、円筒状、直方体形状等、種々の形態をとることができる。内管２０及び外管２１を断面矩形状とする場合、環状溝２３，２５を必要とせず、切欠きや連通孔のみを形成して流出管１０，１６や流入管１１，１５と連通するように構成すればよい。また、内管２０と外管２１は別体で構成してもよいし、図２（ｂ）に示すようなリブ９ａ等で接続した一体構造としてもよい。
【００２３】
前記構成からなる車両用空調装置の動作について説明する。
【００２４】
コンプレッサ１を駆動すると、高温高圧の冷媒が吐出され、コンデンサ２で放熱された後、内部熱交換器５の第２ブロック８に設けた第２流入管１６を介して内管２０内を流動する。そして、第１ブロック７の第１流出管１１から流出した冷媒は、膨張弁３を通過して減圧された後、エバポレータ４内を流動する。冷媒は、空調ユニット６内を通過する空気から吸熱してエバポレータ４内で気化した後、内部熱交換器５の第１ブロック７に設けた第１流入管１０を介して内管２０と外管２１とで区画される外周流路を流動する。コンデンサ２から内管２０内に流入する冷媒は、エバポレータ４から外周流路内に流入する冷媒に比べて高温であるため、逆の場合に比べて外管２１の周囲への放熱量を抑制することができ、その分、優れた熱交換能力を発揮する。内部熱交換器５の熱交換能力は、前述の通り、エバポレータ４内に於ける冷媒のスーパーヒート量に相当する熱交換能力以下である。したがって、内部熱交換器５を通過し、第２流出管１５から流出した冷媒は必ず気化した状態となり、アキュムレータを必要とすることなく、コンプレッサ１に冷媒を戻すことが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、膨張弁に接続されてコンデンサ側からの高温高圧冷媒が流動する高圧流路を備えたブロックに、エバポレータ側からの低温低圧冷媒が流動し、前記高温高圧流路を流動する高温高圧冷媒との間で熱交換可能とした低温低圧流路を形成してなる内部熱交換器を設けたので、部品点数を削減して簡単な構成とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【図２】 図１に示す内部熱交換器の一部破断斜視図である。
【図３】 （ａ）は図１の内部熱交換器の分解断面図、（ｂ）は接合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…コンプレッサ
２…コンデンサ
３…膨張弁
４…エバポレータ
５…内部熱交換器
６…空調ユニット
７…第１ブロック
８…第２ブロック
９…接続部材
１０…第１流入管
１１…第１流出管
１２…第１大径凹部
１３…第１小径凹部
１４…第１接続凹部
１５…第２流出管
１６…第２流入管
１７…第２大径凹部
１８…第２小径凹部
１９…第２接続凹部
２０…内管
２１…外管
２２，２４…連通孔
２３，２５…環状溝
Claims (3)
- コンプレッサから吐出された冷媒がコンデンサ、膨張弁、及びエバポレータを介してコンプレッサに戻って循環する冷凍サイクルと、該冷凍サイクルの途中に配設され、前記コンデンサ側から流入する高温高圧冷媒と前記エバポレータ側から流入する低温低圧冷媒との間で熱交換させる内部熱交換器と、を備えた車両用空調装置において、
前記内部熱交換器は、
前記エバポレータの第１流入管を接続される第１流入部、前記エバポレータの膨張弁側の第１流出管を接続される第１流出部、及び、第１大径凹部及び第１小径凹部からなる段付形状の凹部で、前記第１流入部と前記第１流出部にそれぞれ連通する第１接続凹部を備えた第１ブロックと、
前記コンデンサからの第２流入管を接続される第２流入部、前記コンプレッサ側の第２流出管を接続される第２流出部、及び、第２大径凹部及び第２小径凹部からなる段付形状の凹部で、前記第２流入部と前記第２流出部にそれぞれ連通する第２接続凹部を備えた第２ブロックと、
前記各ブロックの接続凹部に接続されるものであって、前記各小径凹部に接続され、両端部外周面であって、前記第１ブロックの第１流入部と、前記第２ブロックの第２流出部に対応する位置に、内外を連通する連通孔を備えた環状溝が形成され、前記コンデンサ側からの高温高圧冷媒が流動する内管、及び、前記各大径凹部に接続され、両端部外周面であって、前記第１ブロックの第１流出部と、前記第２ブロックの第２流入部に対応する位置に、内外を連通する連通孔を備えた環状溝が形成され、前記高温高圧流路を流動する高温高圧冷媒との間で熱交換される、前記エバポレータ側からの低温低圧冷媒が流動する外管で構成される２重管構造の接続部材と、からなることを特徴とする車両用空調装置。 - 前記内部熱交換器は、車内側に配設し、前記エバポレータが配設される空調ユニットの外壁に固定し、第１ブロックの第１流入部に第１流入管、第１流出部に第１流出管をそれぞれ接続し、第２ブロックの第２流入部に第２流入管、第２流出部に第２流出管をそれぞれ接続したことを特徴とする請求項１項に記載の車両用空調装置。
- 前記内部熱交換器の熱交換能力が、前記エバポレータ内に於ける冷媒のスーパーヒート量に相当する熱交換能力以下となるように、前記外管内の内管の表面積を設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
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