(57)【要約】【課題】縦置き型の電動圧縮機を搭載する際、電動圧縮機を確実に固定するための部品点数およびコストの削減を図る車両用空調装置を提供すること。【解決手段】この車両用空調装置は、冷却液と冷媒との間で熱交換を行う車両用空調装置であって、吸入した前記冷媒を圧縮して吐出する、底部が車両に固定される縦置き型の電動圧縮機と、温熱を輸送する冷却液と、高温高圧冷媒との間で熱交換を行う水冷媒熱交換器と、を具備し、前記水冷媒熱交換器は、前記電動圧縮機の縦方向の軸を中心とした周方向の少なくとも半分以上の範囲を覆って配置され、前記電動圧縮機と前記水冷媒熱交換器とが互いに接して配置される構成を採る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液と冷媒との間で熱交換を行う車両用空調装置であって、
吸入した前記冷媒を圧縮して吐出する、底部が車両に固定される縦置き型の電動圧縮機と、
温熱を輸送する冷却液と、高温高圧冷媒との間で熱交換を行う水冷媒熱交換器と、
を具備し、
前記水冷媒熱交換器は、前記電動圧縮機の縦方向の軸を中心とした周方向の少なくとも半分以上の範囲を覆って配置され、
前記電動圧縮機と前記水冷媒熱交換器とが互いに接して配置される、
車両用空調装置。
【請求項２】
前記電動圧縮機と前記水冷媒熱交換器とは緩衝材を介して接して配置される、
請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記水冷媒熱交換器の底部が前記車両に固定される、
請求項１から請求項２のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記電動圧縮機は、底部のみが前記車両に固定される、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記電動圧縮機と前記水冷媒熱交換器とを連結する連結部材を具備する、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記連結部材は、前記電動圧縮機の重心より上方にて連結する、
請求項５に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦置き型の電動圧縮機を用いる車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な空調装置は、ヒートポンプサイクルを有しており、冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機と、高温高圧冷媒と空気等との間で熱交換を行うコンデンサと、凝縮された冷媒を膨張させて低圧にする膨張弁と、低温低圧冷媒と空気等との間で熱交換を行うエバポレータ等から構成される。
【０００３】
電動圧縮機には、電動圧縮機が備える電動モータのモータ回転軸が重力方向に対して平行となるよう、電動圧縮機を固定する縦置き型と、電動圧縮機が備える電動モータのモータ回転軸が重力方向に対し垂直となるよう、電動圧縮機を固定する横置き型とがあり、家庭用の空調装置には、スペースの都合上、主に、縦置き型の電動圧縮機が採用される。縦置き型の電動圧縮機は、横置き型の電動圧縮機に比べて安価である。このような縦置き型の電動圧縮機を採用したエアコンの室外機が、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１には、縦置き型の圧縮機及びアキュムレータの外周に、これらの外周壁に接触しないように所定の間隔を有して、温水−冷媒熱交換器を螺旋状に巻回して配設している。これにより、室外機内の空間の省スペース化、および、室外機の小型化を図っている。
【０００５】
一方で、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）またはＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）など内燃機関と電動モータとで走行可能な自動車がある。このような自動車では、モータ走行時に内燃機関から熱が得られなくなるため、ヒートポンプサイクルを用いて車室内の空調を行う車両用空調装置が採用されることがある。なお、内燃機関を有さないＥＶ（Electric Vehicle）でも同様である。
【０００６】
このような車両用空調装置では、電動圧縮機が採用される。そこで、上述した縦置き型の電動圧縮機を車両用に転用することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７４９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、縦置き型の電動圧縮機を車両に搭載した場合には、電動圧縮機が自身の振動または車両の走行による揺れによって倒れないように、電動圧縮機の下部に加え、上部も固定する構造が必要である。この固定構造は、電動圧縮機側と車両側の双方に設けるため、部品点数およびコストの増加という問題がある。
【０００９】
また、上述した特許文献１に開示の技術では、電動圧縮機の外周を温水−冷媒熱交換器が取り巻いているが、電動圧縮機を車両に搭載することが想定されておらず、電動圧縮機が自身の振動または車両の走行による揺れによって倒れるおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、縦置き型の電動圧縮機を搭載する際、電動圧縮機を確実に固定するための部品点数およびコストの削減を図る車両用空調装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の車両用空調装置は、冷却液と冷媒との間で熱交換を行う車両用空調装置であって、吸入した前記冷媒を圧縮して吐出する、底部が車両に固定される縦置き型の電動圧縮機と、温熱を輸送する冷却液と、高温高圧冷媒との間で熱交換を行う水冷媒熱交換器と、を具備し、前記水冷媒熱交換器は、前記電動圧縮機の縦方向の軸を中心とした周方向の少なくとも半分以上の範囲を覆って配置され、前記電動圧縮機と前記水冷媒熱交換器とが互いに接して配置される構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、縦置き型の電動圧縮機を搭載する際、電動圧縮機を確実に固定するための部品点数およびコストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の車両用空調装置の構成を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態の車両用空調装置における冷房運転時の動作を説明する図
【図３】本発明の実施の形態の車両用空調装置における暖房運転時の動作を説明する図
【図４】本発明の実施の形態の車両用空調装置における電動圧縮機および水冷媒熱交換器周辺の構成を示す斜視図
【図５】図４に示す水冷媒熱交換器の構成を示す断面図
【図６】図４に示す水冷媒熱交換器の他の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態の車両用空調装置の構成を示す模式図である。
【００１６】
電動圧縮機１２は、電気により駆動して、吸入した冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。電動圧縮機１２の冷媒の吸入口は、アキュムレータ１６を介して２つの冷媒導入管３４，３５に連通し、電動圧縮機１２の冷媒の吐出口は、水冷媒熱交換器１４の冷媒通路の入口に連通している。
【００１７】
水冷媒熱交換器１４は、冷却液の通路と冷媒通路とを有し、これらの通路が大きな面積で熱交換可能に接触して構成される。冷媒通路の入口は電動圧縮機１２の吐出口に連通し、冷媒通路の出口はオリフィス付開閉弁２２が付設された冷媒導出管３３に連通している。冷却液の通路の入口は配管を介して三方弁１８に接続され、冷却液の出口は配管を介して逆止弁２０に接続されている。
【００１８】
水冷媒熱交換器１４には、電動圧縮機１２の駆動中、高温高圧の冷媒が流れる一方、冷却液は三方弁の切り替えによって流れ有りの状態と停止の状態とに切り替えられる。冷却液が流れれば、高温高圧冷媒から冷却液へ放熱が行われ、冷却液が停止すれば、高温高圧冷媒はほぼそのままの温度で水冷媒熱交換器１４を通過する。
【００１９】
三方弁１８は、電気的な制御により、冷却液導入管３１から導入された冷却液を、水冷媒熱交換器１４側および冷却液導出管３２側の何れか一方に切り替えて流す。
【００２０】
逆止弁２０は、水冷媒熱交換器１４への冷却液の逆流を防止する。
【００２１】
オリフィス付開閉弁２２は、膨張弁としての機能を有する開閉弁であり、電気的な制御によって開または閉に切り替えられる。オリフィス付開閉弁２２は、例えば、大径の通路と、小径の通路になるオリフィスとを有し、大径の通路が開閉可能に構成されている。オリフィス付開閉弁２２は、大径の通路が開いたときに、冷媒をそのまま通過させ、大径の通路が閉じたときに、高圧の冷媒をオリフィスの通路に通して膨張させる。膨張した冷媒は、低温低圧の冷媒となる。
【００２２】
開閉弁２４は、冷媒導入管３４の入口と２つの冷媒導入管３４，３５の合流部との間に設けられ、電気的な制御によって、この間の通路を開閉する。
【００２３】
アキュムレータ１６は、気相および液相の冷媒を分離して気相の冷媒のみを電動圧縮機１２へ送る。
【００２４】
上記の三方弁１８、オリフィス付開閉弁２２、開閉弁２４は、例えば、車両用空調装置１０の制御装置から電気信号が送られて、状態が切り替えられる。或いは、三方弁１８、オリフィス付開閉弁２２、開閉弁２４は、車両用空調装置１０の制御装置の指令を受けて、状態が切り替わる構成としてもよい。
【００２５】
エンジン冷却器４０は、内燃機関の周囲に冷却液を流すウォータジャケットと、ウォータジャケットに冷却液を流すポンプとを具備し、ウォータジャケットに流れる冷却液へ内燃機関から熱を放出させる。内燃機関から吸熱した冷却液は、ヒータコア４４を通り、図示しない放熱器から放熱可能な構成となっている。例えば、放熱器は車両前面に設置されたラジエータで構成される。冷却液の温度がある所定の温度未満である場合は、冷却液の回路内に設けられた開閉弁（図示略）が閉まり、冷却液は、内燃機関とヒータコア４４、または、内燃機関と水冷媒熱交換器１４を経由して循環する。図示しない開閉弁は、例えば、サーモスタットである。ウォータジャケットの冷却液の通路の入口および出口は、ヒータコア４４と水冷媒熱交換器１４の冷却液導入管３１とにそれぞれ連通する。
【００２６】
ヒータコア４４は、冷却液と空気との熱交換を行う機器であり、車室内へ空気を供給するＨＶＡＣ７０内の吸気通路Ａ内に配置される。ヒータコア４４の冷却液の通路は、エンジン冷却器４０と、水冷媒熱交換器１４の冷却液導出管３２に連通する。吸気通路Ａは車室の近傍に配置され、吸気通路Ａには、ファンＦ２によって外気等が導入される。
【００２７】
エバポレータ４８は、低温低圧に膨張された冷媒と、空気との間で熱交換を行う機器であり、ＨＶＡＣ７０内の吸気通路Ａ内に配置される。低温低圧に膨張された冷媒は、エバポレータ４８を通過する際に、空気から熱を吸収して気化する。エバポレータ４８の冷媒通路の入口は、膨張弁５２と開閉弁６０とを間に挟んで、配管を介して室外熱交換器５６に連通している。エバポレータ４８の冷媒通路の出口は、配管を介してアキュムレータ１６の冷媒導入管３５に連通している。
【００２８】
ＨＶＡＣ７０内の吸気通路Ａにおいては、外気導入側にエバポレータ４８が配置され、車室への送風口側にヒータコア４４が配置されている。
【００２９】
膨張弁５２は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、エバポレータ４８へ送る。膨張弁５２は、エバポレータ４８の近傍に配置されている。
【００３０】
室外熱交換器５６は、冷媒を流す通路と、空気を流す通路とを有し、例えば車両の先頭付近に配置されて、各通路を流れる冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器５６の冷媒通路の入口は、配管を介して電動圧縮機１２の冷媒導出管３３に連通する。また、室外熱交換器５６の冷媒通路の出口は、途中で２本の配管に分岐して、エバポレータ４８およびアキュムレータ１６の冷媒導入管３４にそれぞれ連通する。
【００３１】
室外熱交換器５６には、暖房運転時には低温低圧の冷媒が流れて外気から熱を吸収し、冷房運転時には高温高圧の冷媒が流れて外気へ熱を放出する。室外熱交換器５６には、例えば、ファンＦ１により外気が吹き付けられる。
【００３２】
開閉弁６０は、室外熱交換器５６からエバポレータ４８へ冷媒を流す配管の途中に設けられ、電気的な制御によって、この通路の開閉を行う。
【００３３】
＜冷房運転動作＞
図２は、本発明の実施の形態の車両用空調装置における冷房運転時の動作を説明する図である。図の配管の網掛け部分は、冷媒または冷却液の流れがないことを示す。
【００３４】
冷房運転時には、開閉弁２４が閉、開閉弁６０が開、オリフィス付開閉弁２２が開、三方弁１８の水冷媒熱交換器１４側が閉に切り替えられる。
【００３５】
この切替えにより、冷却液は、エンジン冷却器４０とヒータコア４４とを循環する一方、冷却液は水冷媒熱交換器１４に流れない。吸気通路Ａにおいては、ヒータコア４４に風が流れないようにルーバー等が切り替えられることで、車室内へ供給される送風への加熱は行われない。
【００３６】
冷媒は、電動圧縮機１２により高温高圧に圧縮されたのち、水冷媒熱交換器１４を高温のまま通過して室外熱交換器５６へ送られる。その後、冷媒は、室外熱交換器５６で冷却された後、膨張弁５２を通過して低温低圧に膨張し、続いてエバポレータ４８へ送られる。エバポレータ４８では、車室内へ送られる空気から冷媒へ吸熱が行われて、空気の冷却と冷媒の気化とが行われる。気化した冷媒は、アキュムレータ１６を介して電動圧縮機１２へと戻される。
【００３７】
このようなヒートポンプサイクルによって、車室内へ冷たい空気を送ることができる。
【００３８】
＜暖房運転動作＞
図３は、本発明の実施の形態の車両用空調装置における暖房運転時の動作を説明する図である。図の配管の網掛け部分は、冷媒または冷却液の流れがないことを示す。
【００３９】
暖房運転時には、開閉弁２４が開、開閉弁６０が閉、オリフィス付開閉弁２２が閉、三方弁１８の冷却液導出管３２側が閉に切り替えられる。
【００４０】
この切り替えにより、冷却液は、エンジン冷却器４０と、水冷媒熱交換器１４と、ヒータコア４４とを循環する。この間、冷却液は、エンジン冷却器４０と、水冷媒熱交換器１４とで加熱され、ヒータコア４４で吸気通路Ａを流れる空気へと放熱を行う。
【００４１】
さらに、電動圧縮機１２で発生した熱が水冷媒熱交換器１４で冷却液へ伝えられて、電動圧縮機１２の排熱も熱源として利用される。
【００４２】
吸気通路Ａにおいては、ヒータコア４４に風が流れるようにルーバー等が切り替えられて、車室内へ送られる空気が温められる。
【００４３】
冷媒は、電動圧縮機１２により高温高圧に圧縮されたのち、水冷媒熱交換器１４を通過して冷却液へ放熱を行う。放熱後の高圧の冷媒は、オリフィス付開閉弁２２を通過して低温低圧に膨張し、室外熱交換器５６へ送られる。室外熱交換器５６では、外気から冷媒へ吸熱が行われて、冷媒が気化する。気化した冷媒は、アキュムレータ１６を介して電動圧縮機１２へ戻される。エバポレータ４８には、冷媒が流れず、そこでは熱交換も行われない。
【００４４】
以上のような動作により、車室内へ温かい空気を送ることができる。温風には、エンジンの熱が有効活用され、エンジン熱で足りない分がヒートポンプサイクルによって補われる。また、電動圧縮機１２の排熱も空気を温めるのに有効活用されている。空気の加熱はヒートポンプサイクルを利用しているので、加熱量に対する消費電力は低く抑えられている。
【００４５】
＜電動圧縮機および水冷媒熱交換器の構成＞
次に、本発明の実施の形態の車両用空調装置１０における電動圧縮機１２および水冷媒熱交換器１４周辺の構成について、図４および図５を用いて説明する。
【００４６】
図４は、本発明の実施の形態の車両用空調装置における電動圧縮機および水冷媒熱交換器周辺の構成を示す斜視図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。ただし、図４では、電動圧縮機１２および水冷媒熱交換器１４を収容する筐体８０を外した様子を示している。
【００４７】
電動圧縮機１２は、電動モータを備え、その筐体が円筒形の縦置き型であり、底部に設けられた固定部８２で車両のエンジンルームの収容面（図示せず）に固定される。ここで、縦置き型とは、電動圧縮機１２が備える電動モータのモータ回転軸が重力方向に対して平行となるよう、電動圧縮機１２を固定する形態を指す。
【００４８】
水冷媒熱交換器１４は、電動圧縮機１２の側面を覆い、底部に設けられた固定部８４で車両のエンジンルームの収容面（図示せず）に固定される。これにより、電動圧縮機１２が自身の振動または車両の走行による揺れによって倒れることを防止することができる。また、水冷媒熱交換器１４は、複数のプレート８６が積層されてなり、プレート８６内に冷媒の通路８８が複数形成され、プレートとプレートの間が冷却液の通路９０となる。すなわち、冷媒通路８８と冷却液通路９０とが交互に配置され、冷媒と冷却液との間で熱交換が行われる。このとき、電動圧縮機１２の排熱も冷却液を加熱するのに有効利用されることが望ましい。
【００４９】
なお、図４および図５では、水冷媒熱交換器１４が電動圧縮機１２の側面を全周囲にわたって取り囲んでいるが、全周囲に限らず、電動圧縮機１２の縦方向の軸を中心とした周方向の少なくとも半分以上の範囲を覆うようにしてもよい。また、水冷媒熱交換器１４は、底部が複数箇所で固定されている必要はなく、水冷媒熱交換器１４の底部が広い範囲でエンジンルームの収容面に当たっていれば、固定部は１か所のみでも電動圧縮機１２を安定的に保持することができる。
【００５０】
緩衝材９２は、電動圧縮機１２の側面を覆い、電動圧縮機１２と水冷媒熱交換器１４とに狭持され、電動圧縮機１２の振動の水冷媒熱交換器１４への伝達を抑制する。これは、水冷媒熱交換器１４が配管等を介して車室内とつながっているため、電動圧縮機１２の振動が車室内へ伝わることを防止するためである。緩衝材９２は、例えば、ウレタンフォームなどの樹脂材が考えられるが、電動圧縮機１２の排熱を冷却液に伝えるためには、断熱性の高いウレタンフォームより、熱伝導性の高い材料、例えばシリコンなどが望ましい。
【００５１】
＜実施の形態の効果＞
このように、本実施の形態の車両用空調装置１０では、縦置き型の電動圧縮機１２の側面を緩衝材９２で覆い、さらにその側面を水冷媒熱交換器１４で覆い、電動圧縮機１２および水冷媒熱交換器１４の底部を固定する。これにより、少ない部品点数およびコストで電動圧縮機１２が自身の振動または車両の走行による揺れによって倒れることを防止することができる。
【００５２】
また、電動圧縮機１２と水冷媒熱交換器１４との間に緩衝材９２が介在することにより、電動圧縮機１２の振動が緩衝材９２に吸収され、振動が車室内へ伝わることを防止することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、電動圧縮機１２と水冷媒熱交換器１４との間に緩衝材９２を挟む場合を例に説明した。しかし、本発明はこれに限らず、電動圧縮機１２と水冷媒熱交換器１４とが互いに密接して配置されるようにしてもよい。この場合、部品点数およびコストをさらに削減することができ、また、電動圧縮機１２の排熱を冷却液に効率的に伝達することができる。
【００５４】
また、電動圧縮機１２と水冷媒熱交換器１４との間に両者が離間する間隔を設けつつ、近接して配置するようにしてもよい。この場合、部品点数およびコストをさらに削減することができ、また、電動圧縮機１２の振動が水冷媒熱交換器１４へ伝達されることを抑制することができる。
【００５５】
また、図６に示すように、電動圧縮機１２と水冷媒熱交換器１４との間をブラケット（連結部材）９４で固定することにより、電動圧縮機１２をより強固に保持することができる。ここでは、電動圧縮機１２と緩衝材９２との間にブラケット９４を挿入して、電動圧縮機１２、緩衝材９２および水冷媒熱交換器１４の間を密着させている。ちなみに、ブラケット９４は、電動圧縮機１２の重心より上方に設けることが望ましく、この場合、ブラケット９４で固定する固定部を少なくしても、電動圧縮機１２を安定的に保持することができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、水冷媒熱交換器１４は底部で車両のエンジンルームの収容面に固定されるものとして説明したが、底部以外の他の箇所、例えば、側面で車両に固定されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明にかかる車両用空調装置は、車両内の各部の温度を調整するシステム等に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  車両用空調装置
１２  電動圧縮機
１４  水冷媒熱交換器
１６  アキュムレータ
１８  三方弁
２０  逆止弁
２２  オリフィス付開閉弁
２４、６０  開閉弁
３１  冷却液導入管
３２  冷却液導出管
３３  冷媒導出管
３４，３５  冷媒導入管
４０  エンジン冷却器
４４  ヒータコア
４８  エバポレータ
５２  膨張弁
５６  室外熱交換器
７０  ＨＶＡＣ
Ａ  吸気通路
Ｆ１，Ｆ２  ファン
８０  筐体
８２、８４  固定部
８６  プレート
８８  冷媒通路
９０  冷却液通路
９２  緩衝材
９４  ブラケット
【図１】
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【図２】
2014148295.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014148295.tif 000006
【図５】
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【図６】
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