(57)【要約】【課題】  乗員の安全性確保と、環境負荷の低減とを図ることができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】  車室(17)内に配置された蒸発器(32)は、蛇行状に延在する偏平管(36)と、偏平管の一端部に接合され、エンジンルーム(2)内に配置された圧縮機からの圧縮した冷媒が導入されるヘッダ(40)と、偏平管の他端部に接合され、圧縮機に向けて冷媒が排出されるヘッダ(44)とを含み、これら各ヘッダがエンジンルーム内に配置される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性冷媒が循環経路内を循環する車両用空調装置であって、
車両のエンジンルーム内に配置され、前記循環経路に介挿された圧縮機と、
前記エンジンルームに隣接する車室内に配置され、前記循環経路に介挿された蒸発器とを具備し、
該蒸発器は、
蛇行状に延在する偏平管と、
該偏平管の一端部に接合され、前記圧縮機からの圧縮した冷媒が導入されるヘッダと、
前記偏平管の他端部に接合され、前記圧縮機に向けて冷媒が排出されるヘッダとを含み、
前記各ヘッダが前記エンジンルーム内に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記偏平管は、接続部分のない連続した管で構成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。
【請求項３】
前記循環経路には、前記冷媒の流れ方向でみて前記圧縮機、凝縮器、絞り装置及び前記蒸発器が順次介挿されるとともに、
前記圧縮機の吐出口近傍に、前記冷媒と潤滑油とを分離して該潤滑油を前記圧縮機に回収する油分離回収装置が配置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。
【請求項４】
前記冷媒は、ＨＦＣ−１５２ａであることを特徴とする請求項１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、車両用空調装置に係り、詳しくは冷凍回路の冷媒として可燃性冷媒を使用した車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用空調装置は冷媒の循環経路を有する冷凍回路を含み、圧縮機、凝縮器及び蒸発器を備えている。そして、この冷媒としてフロンガスの代わりに可燃性冷媒を使用すれば、環境負荷の低減に大きく貢献することが知られている。
しかしながら、万一この可燃性冷媒が冷凍回路中の機器や循環経路から洩れてしまうと、可燃性冷媒は引火する虞が大きいことから、その洩れ対策を考慮する必要がある。そこで、冷凍回路からの冷媒の洩れがセンサにて検出されたときには、圧縮機の運転を停止する、或いは循環経路を遮断する技術が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−１７８４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の車両用空調装置では、蒸発器は車室内に配置される。より具体的には、圧縮機や凝縮器はエンジンルーム内に配置されるのに対し、蒸発器はエンジンルームに隣接する車室のインストルメントパネル内に配置される。そして、乗員は、エンジンルーム内ではなく、この車室内にて車両の乗り降りを行うので、可燃性冷媒の洩れ対策には蒸発器から車室内への冷媒の漏洩防止が特に必須となる。
【０００４】
しかしながら、仮に蒸発器付近にて冷媒の漏洩が生ずると、従来の如く圧縮機の運転停止を行う、或いは循環経路の遮断を行ったとしても、その蒸発器付近の冷媒は依然として車室内に侵入し得ることになる。換言すれば、従来の技術では乗員の安全性の確保について未だ課題が残されている。
また、可燃性冷媒を用いる場合には、上記乗員の安全性確保の他、冷房能力の低下や圧縮機の耐久性低下の問題にも留意しなければならない。可燃性冷媒を使用して地球温暖化を図ったとしても、空調装置のエネルギ効率が低い場合には、真の環境負荷の低減を図るとは云えないからである。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、乗員の安全性確保と、環境負荷の低減とを図ることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の車両用空調装置は、可燃性冷媒が循環経路内を循環する車両用空調装置であって、車両のエンジンルーム内に配置され、循環経路に介挿された圧縮機と、エンジンルームに隣接する車室内に配置され、循環経路に介挿された蒸発器とを具備し、蒸発器は、蛇行状に延在する偏平管と、偏平管の一端部に接合され、圧縮機からの圧縮した冷媒が導入されるヘッダと、偏平管の他端部に接合され、圧縮機に向けて冷媒が排出されるヘッダとを含み、各ヘッダがエンジンルーム内に配置されていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明では、偏平管は、接続部分のない連続した管で構成されていることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、循環経路には、冷媒の流れ方向でみて圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器が順次介挿されるとともに、圧縮機の吐出口近傍に、冷媒と潤滑油とを分離して潤滑油を圧縮機に回収する油分離回収装置が配置されていることを特徴としている。
【０００８】
更にまた、請求項４記載の発明では、冷媒は、ＨＦＣ−１５２ａであることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
従って、請求項１記載の本発明の車両用空調装置によれば、サーペンタイン形の蒸発器が各ヘッダを介して冷媒の循環経路に接続され、これら各ヘッダがいずれも、車室内ではなく、エンジンルーム内に配置されている。よって、仮に循環経路からの可燃性冷媒の洩れが発生したとしても、車室内に対するその洩れ量は最小限に抑えられる。すなわち、冷媒の可燃域に到達し難くなり、車室内の乗員の安全性が向上する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、循環経路と蒸発器との接続部分であるヘッドが車室外に配置され、更に、偏平管が継ぎ目のない連続した管で構成されている。これは、従来のサーペンタイン形の蒸発器の如く、偏平管とヘッダとがろう付けされ、且つ、このヘッダと循環経路とがＯリングを配した配管を介して接続される構成とは明らかに異なる。つまり、本発明の構成により、接続部分におけるろう付け不良や上記Ｏリングの劣化に起因する可燃性冷媒の漏洩が防止される。そして、可燃性冷媒が蒸発器から車室内に漏洩されなくなる結果、可燃性冷媒の使用に対する懸念が取り除かれる。これは、この冷媒の積極的な使用に繋がり、代替冷媒への移行促進に寄与する。また、この冷媒の漏洩を検知するための特別なセンサを車室内に設置する必要もなくなる。
【００１１】
更に、請求項３記載の発明によれば、循環経路において圧縮機の近傍を除いた部位には潤滑油が流れ込み難くなる。これは、潤滑油が蒸発器の偏平管に付着し難くなり、空調装置の冷房能力の低下を確実に防止できる。また、潤滑油が圧縮機内に保持されることから、圧縮機の耐久性も向上する。しかも、循環経路に対する冷媒や潤滑油の各充填量も削減される。
【００１２】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、このＨＦＣ−１５２ａは地球温暖化係数（ＧＷＰ）がＨＦＣ−１３４ａよりも特に低く、環境負荷の低減により貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は車両１の前部を概略的に示し、この前部にエンジンルーム２が設けられている。
エンジンルーム２内にはエンジン４が横置きにして配置され、このエンジン４とエンジンルーム２のフロントグリル６との間にラジエータ８及び電動ファン１０がそれぞれ配置されている。電動ファン１０が駆動されると、フロントグリル６を通じてラジエータ８内に外気が導かれ、ラジエータ８内での熱交換によりエンジン４の冷却水が冷却される。
【００１４】
車両１は空調装置を備え、この空調装置は冷凍回路１１を含んでいる。この冷凍回路１１はプロパンガスやＨＦＣ−１５２ａ等の可燃性冷媒（以下、単に冷媒と称す）の循環経路１２−１６を有し、冷媒はこれらの循環経路を通じて循環可能であり、車室１７内の温度を所望の設定温度に調整する。
より詳しくは、循環経路１２−１６はその大部分が車両のエンジンルーム２内に配置されているが、その一部は車両の車室１７内、すなわち、助手席の前側に位置したインストルメントパネル２４内にも延びている。このインストルメントパネル２４とエンジンルーム２との間は隔壁（ダッシュパネル）２０により区画されている。
【００１５】
上記循環経路１２−１６には、上流側から圧縮機２６、凝縮器２８、受液器２９、膨脹弁（絞り装置）３０及び蒸発器３２が順次介挿されている。図１中、参照符号１３，１４，１５，１６は上記循環経路の往路部分を形成し、参照符号１２は上記循環経路の復路部分を形成している。
圧縮機２６は動力伝達経路２１を介してエンジン４に接続され、このエンジン４からの動力を受けて作動される。動力伝達経路２１は圧縮機２６の駆動軸及びエンジン４の出力軸にそれぞれ取付けられたプーリ２２と、これらプーリ２２間に掛け回された駆動ベルト２３からなる。
【００１６】
また、これら圧縮機２６、凝縮器２８、受液器２９及び膨脹弁３０はエンジンルーム２内に配置され、この蒸発器３２はインストルメントパネル２４内に配置されている。
より詳しくは、圧縮機２６は車両の進行方向でみてエンジン４の前側に配置され、凝縮器２８は車両の進行方向でみてラジエータ８の直前方に配置されている。また、受液器２９は凝縮器２８に近接され、膨脹弁３０はＨＶＡＣユニットの側面、つまり、蒸発器３２の出入口近傍に配置されている。
【００１７】
この蒸発器３２はサーペンタイン形の蒸発器であり、詳しくは図２に示されている。
同図に示されるように、蒸発器３２は側板３４，３４を備え、これら各側板３４の間に車両１の前後方向に亘って蛇行状に延在する偏平管３６が配置されている。この蛇行状に折り曲げられた部分の間には放熱用のフィン４６が車両１の上下方向に亘って配設されている。なお、偏平管３６の内部には複数本の冷媒流通孔（図示しない）が並設されている。
【００１８】
一方、偏平管３６の両側部分はエンジンルーム２に向かって延びている。具体的には、偏平管３６の蛇行状に折り曲げられた部分には一端部３８と他端部４２とがそれぞれ連なり、一端部３８から他端部４２に至るまで、接続部分のない連続した管で構成されている。
この一端部３８はその端部分３９にて冷媒導入用ヘッダ（ヘッダ）４０にろう付けによって接合され、且つ、シールされる。この冷媒導入用ヘッダ４０は循環経路１６に接続されており、圧縮機２６からの圧縮した冷媒が冷媒導入用ヘッダ４０を介して偏平管３６に導入されている。
【００１９】
これに対し、他端部４２はその端部分４３にて冷媒排出用ヘッダ（ヘッダ）４４にろう付けによって接合され、且つ、シールされる。この冷媒排出用ヘッダ４４は循環経路１２に接続されており、偏平管３６内を流れた冷媒が冷媒排出用ヘッダ４４を介して圧縮機２６に向けて排出されている。そして、これら冷媒導入用ヘッダ４０及び冷媒排出用ヘッダ４４は、車室１７の外側、つまり、エンジンルーム２内に配置されている（図１）。
【００２０】
上述した車両用空調装置によれば、圧縮機２６の作動に伴い、圧縮機２６は蒸発器３２からの乾き蒸気の冷媒を圧縮し、循環経路１３を介して高温高圧ガス状態の冷媒を凝縮器２８に供給する。この高温高圧ガス状態の冷媒は凝縮器２８内で冷却され、等圧のまま循環経路１４を介して液体状態の冷媒が受液器２９に向けて流れる。
次いで、この液体状態の冷媒は受液器２９内に一時的に貯留され、高圧液体状態の冷媒が循環経路１５を介して膨脹弁３０に供給される。そして、この高圧液体状態の冷媒は膨脹弁３０内で絞り膨張され、循環経路１６を介して湿り蒸気、つまり、低温低圧の気液混合状態の冷媒として蒸発器３２内に噴出される。
【００２１】
この気液混合状態からなる２相の冷媒は、冷媒導入用ヘッダ４０を介して偏平管３６に導かれ、この偏平管３６を通過する間に熱交換が行われる。つまり、蒸発器３２内にて気化され、この際の気化熱により蒸発器３２の周囲の空気が冷却される。そして、冷気が車室１７内に送り込まれ、車室１７内の冷房が行われる。
次いで、偏平管３６を通過した冷媒は、冷媒排出用ヘッダ４４及び循環経路１２を介して圧縮機２６に戻り、この後、圧縮機２６により再度圧縮され、循環経路１３−１６を上述した如く循環する。
【００２２】
以上のように、本実施形態は、車室１７内にサーペンタイン形の蒸発器３２を配置し、この蒸発器３２には、可燃性冷媒の漏洩し得る箇所を総て排除することに着目したものである。
すなわち、冷媒導入用ヘッダ４０及び冷媒排出用ヘッダ４４が、いずれも車室１７内ではなく、エンジンルーム２内に配置されている。そして、仮に循環経路１２−１６からの可燃性冷媒の洩れが発生したとしても、車室１７内に対するその洩れ量は最小限に抑えられる。換言すれば、車室１７内では冷媒の可燃域に到達し難くなり、乗員の安全性が向上する。
【００２３】
次いで、偏平管３６が継ぎ目のない連続した管で構成されている。よって、従来のサーペンタイン形の蒸発器の如くのろう付け不良やＯリングの劣化に起因する可燃性冷媒の漏洩が防止される。そして、可燃性冷媒が蒸発器３２から車室１７内に漏洩されなくなれば、可燃性冷媒の使用に対する懸念が取り除かれ、この冷媒の積極的な使用に繋がる。この結果、代替冷媒への移行促進に寄与する。
【００２４】
また、この冷媒の漏洩を検知するための特別なセンサを車室１７内に設置する必要もなく、コスト削減にも寄与する。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、圧縮機２６の吐出口近傍には、冷媒と潤滑油とを分離して潤滑油を圧縮機２６に回収する油分離回収装置が配置されていても良い。具体的には図３に示されており、上記実施形態と同一機能を奏するものは同じ符号が付されている。
【００２５】
同図に示されるように、圧縮機２６と凝縮器２８との間にはオイルセパレータ（油分離回収装置）４８が配置されている。このオイルセパレータ４８は、圧縮機２６の吸入口（図示しない）に連なる油帰還用配管（油分離回収装置）５０を備えており、圧縮機２６の吐出口（図示しない）に連なる配管５１から流れ出た冷媒及び潤滑油を分離する。そして、冷媒を循環経路１３にて循環させるものの、潤滑油を油帰還用配管５０に流して圧縮機２６に回収している。
【００２６】
これは、サーペンタイン形の蒸発器３２は、部品点数が少なく、製造し易い長所を有する一方、ドロンカップ形等に比して高性能への要求は満たし難いという短所を有することを鑑みたものである。
このように、蒸発器３２の構成と、圧縮機２６のオイルセパレータ４８の構成とにより、循環経路１２−１６において圧縮機２６の近傍を除いた部位には潤滑油が流れ込み難くなる。つまり、例えば、潤滑油との相容性の高いＨＦＣ−１５２ａを用いたとしても、潤滑油が偏平管３６に付着し難くなり、蒸発器３２内の圧力損失の増加による空調装置の冷房能力の低下を確実に防止でき、高性能への要求を満たす。また、潤滑油は圧縮機２６内に保持されるので、圧縮機２６の耐久性も向上する。この結果、空調装置のエネルギ効率が向上し、真の環境負荷の低減が達成される。
【００２７】
更に、オイルセパレータ４８を配置することにより、循環経路１２−１６に対する冷媒や潤滑油の双方の充填量が削減され、コスト低減に繋がる。
更にまた、潤滑油を溶解させた可燃性冷媒は、この冷媒単体の場合に比して激しく燃えることが懸念される。そこで、上述の如くのオイルセパレータ４８の構成を設けることにより、循環経路１２−１６における潤滑油を溶解させた可燃性冷媒の量が減り、漏洩時の安全性がより一層向上するとの効果も奏する。
【００２８】
なお、蒸発器３２における可燃性冷媒の漏洩し得る箇所が車室１７内から排除されている限り、偏平管３６の一端部３８や他端部４２の形状、並びに、冷媒導入用ヘッダ４０や冷媒排出用ヘッダ４４の形状及び循環経路１２，１６との接続位置等は、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例の車両用空調装置を示した概略図である。
【図２】図１の蒸発器の斜視図である。
【図３】他の実施例の車両用空調装置を示した概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  車両
２  エンジンルーム
１２，１３，１４，１５，１６  循環経路
１７  車室
２６  圧縮機
２８  凝縮器
２９  受液器
３０  膨脹弁（絞り装置）
３２  蒸発器
３６  偏平管
４０  冷媒導入用ヘッダ（ヘッダ）
４４  冷媒排出用ヘッダ（ヘッダ）
４８  オイルセパレータ（油分離回収装置）
５０  油帰還用配管（油分離回収装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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