(57)【要約】【課題】簡易な手段でヒータを取り付けられ、ヒータから冷媒への伝熱効率を向上させることができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】冷媒配管には冷媒を加熱する冷媒加熱ヒータ６５が設けられた冷媒流路６４が接続されている。冷媒加熱ヒータ６５は冷媒流路６４に圧着されている。具体的には、冷媒加熱ヒータ６５は両側から冷媒流路６４により挟まれて当該冷媒流路６４を矢印６８の位置でカシメ固定する。冷媒加熱ヒータ６５は、両側から冷媒流路６４により挟まれて筐体に収納され、筐体をボルト締め固定することにより、冷媒加熱ヒータ６５は、冷媒流路６４に圧着される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ、室外熱交換器、室内熱交換器及び膨張弁を冷媒配管で接続し、車室内の空気調和を行う車両用空調装置であって、
所定箇所の前記冷媒配管には冷媒を加熱する冷媒加熱ヒータが設けられた冷媒流路が接続され、
前記冷媒加熱ヒータは前記冷媒流路に圧着されることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記冷媒加熱ヒータは両側から前記冷媒流路により挟まれて当該冷媒流路をカシメ固定することにより、前記冷媒加熱ヒータは前記冷媒流路に圧着され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】
前記冷媒加熱ヒータは両側から前記冷媒流路により挟まれて筐体に収納され、前記筐体をボルト締め固定されることにより、前記冷媒加熱ヒータは前記冷媒流路に圧着され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】
前記冷媒加熱ヒータが設けられている冷媒流路内には冷媒流路内壁から延出する突起が設けられることを特徴とする請求項１〜３の何れかの一項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記冷媒流路の冷媒の流れ方向における両端部には当該冷媒流路に前記冷媒配管を連結する連結部が設けられることを特徴とする請求項１〜４の何れかの一項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、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のように、車両用空調装置としてヒートポンプを用いた技術が知られている。
ヒートポンプは、暖房運転等の際に室外熱交換器内で冷媒を蒸発させ、室外の熱をくみ上げる装置である。そのため、室外熱交換器に霜が付着して熱伝達を妨げるようになることがあり、徐々に性能が低下するといった不具合が発生する。そのため、除霜運転を定期的に行って、室外熱交換器に付着した霜を除去することが行われる。
一方、外気温が低いときは、室外熱交換器により外部の熱を集めるのにも限界があるため、冷媒配管にヒータを設け、冷媒を加熱することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７４８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、冷媒配管にヒータを取り付ける場合には、簡易な手段でヒータを取り付けられるようにしたい。また、ヒータから冷媒への伝熱効率を向上させるようにしたい。
そこで、本発明の課題は、簡易な手段でヒータを取り付けられ、ヒータから冷媒への伝熱効率を向上させることができ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】
【０００５】
本発明は、コンプレッサ、室外熱交換器、室内熱交換器及び膨張弁を冷媒配管で接続し、車室内の空気調和を行う車両用空調装置であって、所定カ所の前記冷媒配管には冷媒を加熱する冷媒加熱ヒータが設けられた冷媒流路が設置され、前記冷媒加熱ヒータは前記冷媒流路に圧着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、簡易な手段でヒータを取り付けられ、ヒータから冷媒への伝熱効率を向上させることができる車両用空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態１に係る車両用空調装置の冷媒回路の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る車両用空調装置の冷媒配管に配置される冷媒流路ヒータ装置の側面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施形態１に係る車両用空調装置の冷媒加熱ヒータの縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る車両用空調装置の冷媒流路ヒータ装置への冷媒加熱ヒータの取り付けを説明する上面図（ａ）と、連結部に対する２本の冷媒流路の取り付けを説明する側面図（ｂ）と、（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である（ｃ）及び（ｄ）である。
【図５】本発明の実施形態１に係る車両用空調装置の変形例に係る図面であり、は冷媒流路ヒータ装置の斜視図（ａ）と、（ａ）のＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。
【図６】本発明の実施形態２に係る車両用空調装置の冷媒流路ヒータ装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
［実施形態１］
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置１０の冷媒回路の系統図である。車両用空調装置１０は、車室内を空気調和する装置である。以下では、車両用空調装置１０で除湿運転と、暖房運転を行う場合の例で、車両用空調装置１０各部の構成や動作について概説する。
【０００９】
車両用空調装置１０は、空調ユニット１１と、ヒートポンプサイクル１２と、制御ユニット（図示せず）を含んで構成される。主にヒートポンプサイクル１２を構成する各装置は、冷媒配管２０によって接続されている。
空調ユニット１１には、空調ユニットケース５１と、ブロア５３と、エアミックスドア５４と、蒸発器２６と、室内熱交換器２２とが設けられている。空調ユニットケース５１の内部において空調空気が流通する。
【００１０】
空調ユニットケース５１は、その一端にドア５２を有し、他端に空気吹出口（図示せず）を有する。ブロア５３、蒸発器２６、エアミックスドア５４及び室内熱交換器２２が、ダクトにおける空調空気の流通方向の上流から下流に向けて、その順序で配置されている。空調空気の流通方向は、ドア５２から空気吹出口への方向である。
【００１１】
ドア５２は、内気と外気との切換を行う。制御ユニットによる制御により、ドア５２の開度が調整される。よって、空調ユニットケース５１内に流入する空気の流量が調整される。取り込まれた空気は、空調空気として空調ユニットケース５１内に導かれる。空気吹出口からは、空調ユニットケース５１内を流通した空調空気が室内に排出される。
ブロア５３は、ドア５２から取り込まれた空調空気を下流、つまり蒸発器２６に向けて送出する。ブロア５３は、制御ユニットから印加された駆動電圧に応じて駆動される。空調空気の送出量は、駆動電圧により供給される電力により制御される。
【００１２】
蒸発器２６は、膨張弁Ｂ２５（後述）を介して流入した低温かつ低圧の冷媒と空調ユニットケース５１内に取り込まれた空調空気との熱交換を行う。蒸発器２６を通過する空調空気が有する熱は、冷媒が蒸発する際にその冷媒に吸熱される。これにより、蒸発器２６を通過する空調空気が冷却されて蒸発器２６が結露し、周囲の湿度が低下する。冷却された空調空気は、エアミックスドア５４を介して室内熱交換器２２に向けて、又は室内熱交換器２２を迂回するように送出される。以下の説明では、気相の冷媒をガス冷媒と呼び、液相の冷媒を液冷媒と呼ぶことがある。
【００１３】
なお、蒸発器２６の近傍部には、温度センサ（図示せず）が設置される。蒸発器２６に設置された温度センサは、蒸発器２６の温度を検出し、検出した温度を示す検出信号を制御ユニットに出力する。温度センサからの検出信号は、後述するように制御ユニットにおいて蒸発器２６の温度に応じて空調負荷を定めるために用いられる。空調負荷として、例えば、コンプレッサ２１の回転数が制御される。
【００１４】
エアミックスドア５４は、空調ユニットケース５１内の蒸発器２６から室内熱交換器２２に向かう通風経路を開放する加熱位置と、蒸発器２６から室内熱交換器２２を迂回する通風経路を開放する冷却位置との間で回動可能である。冷却位置にあるエアミックスドア５４は、室内熱交換器２２に向かう通風経路を遮断する。エアミックスドア５４の回動位置は、制御ユニットにより加熱位置から冷却位置の間で制御される。この制御により、蒸発器２６から送出される空調空気に室内熱交換器２２を通過させるか否か、又は室内熱交換器２２を通過する空調空気の流量と室内熱交換器２２を迂回して空気吹出口から室内に排出される空調空気の流量との流量割合が調整される。除湿運転では、エアミックスドア５４の回動位置は加熱位置に制御される。よって、蒸発器２６から室内熱交換器２２への通風経路が開放され、室内熱交換器２２に流入される冷媒の熱が放熱される。以下の説明では、エアミックスドア５４の回動位置を加熱位置に制御することを、エアミックスドア５４を開く、と呼ぶことがある。また、その回動位置を冷却位置に制御することを、エアミックスドア５４を閉じる、と呼ぶことがある。
【００１５】
室内熱交換器２２は、コンプレッサ２１から流入した高温かつ高圧の冷媒と熱交換器２６を通過する空気との熱交換を行う。室内熱交換器２２において、流入した冷媒が有する熱は、より温度が低い空調空気に放熱される。よって、室内熱交換器２２を通過する空調空気が加熱される。室内熱交換器２２を通過した空調空気は、空気吹出口から吹き出される。
【００１６】
次に、ヒートポンプサイクル１２の構成及び機能について、主に運転モードが除湿運転である場合を例にして説明する。ヒートポンプサイクル１２は、蒸発器２６と室内熱交換器２２の他、膨張弁Ａ２３、室外熱交換器２４、膨張弁Ｂ２５、アキュムレータ２８及びコンプレッサ２１を含んで構成される。除湿運転に必要な構成要素は室内熱交換器２２、膨張弁Ａ２３、室外熱交換器２４、膨張弁Ｂ２５、蒸発器２６、アキュムレータ２８及びコンプレッサ２１であり、除湿運転時においては、その順序で冷媒が循環する。
【００１７】
コンプレッサ２１は、モータ（図示せず）によって駆動され、アキュムレータ２８から流入するガス冷媒を吸入し、吸入したガス冷媒を圧縮する。コンプレッサ２１は、圧縮により生じた高温かつ高圧の冷媒を室内熱交換器２２に送出する。室内熱交換器２２は空調ユニットケース５１内の空気と冷媒との熱交換を行う。モータは、制御ユニットから供給される電力に応じた回転数で駆動される。
【００１８】
膨張弁Ａ２３は、室内熱交換器２２から流入する冷媒を減圧させることにより膨張させる。膨張弁Ａ２３の開度は、制御ユニットにより制御される。減圧により生じた中程度の温度かつ中程度の圧力を有する気液２相の噴霧状の冷媒は、室外熱交換器２４に送出される。中程度の温度、中程度の圧力を、それぞれ中間温、中間圧と呼ぶ。
【００１９】
室外熱交換器２４は、車室外に配置される。室外熱交換器２４は、膨張弁Ａ２３から流入される冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２４における冷媒の温度が外気温よりも低い場合には、流入される冷媒は、外気が有する熱を吸熱する。これにより冷媒が昇温する。室外熱交換器２４における冷媒の温度が外気温よりも高い場合には、流入される冷媒は外気に放熱する。これにより冷媒が冷却される。熱交換が行われた冷媒は、膨張弁Ｂ２５を介して蒸発器２６に送出される。
【００２０】
なお、室外熱交換器２４の近傍部には、温度センサ（図示せず）が設置される。室外熱交換器２４の近傍部に設置された温度センサは、外気温を検出し、検出した外気温を示す検出信号を制御ユニットに出力する。温度センサからの検出信号は、制御ユニットにおいて外気温に応じて空調負荷を定めるために用いられる。外気温に依存する空調負荷のパラメータとして、制御ユニットは、例えば、コンプレッサ２１の回転数、各運転モードにおける冷媒の流路における各種の弁の開閉及び開度などを制御する。
【００２１】
分岐部３３は、室外熱交換器２４から流入する冷媒を電磁弁４３及び膨張弁Ｂ２５に分岐可能な構成を備える。電磁弁４３は、制御ユニットの制御により流路を開閉する。除湿運転では、電磁弁４３は、流路を閉じることで室外熱交換器２４からの冷媒を遮断する。
他方、膨張弁Ｂ２５は、室外熱交換器２４から流入される冷媒を減圧させることにより膨張させる。膨張弁Ｂ２５の開度は、制御ユニットにより制御される。減圧により生じた低温かつ低圧の冷媒は、蒸発器２６に送出される。
【００２２】
切換部３４は、蒸発器２６から流入される冷媒と電磁弁４３から流入される冷媒との切換を行う。切換部３４を通過した冷媒はアキュムレータ２８に送出される。但し、除湿運転では、電磁弁４３から冷媒が切換部３４に流入しない。なお、冷媒加熱ヒータ６５については後記する。
【００２３】
アキュムレータ２８は、切換部３４から流入される気液２相の冷媒からガス冷媒と液冷媒とを分離し、液冷媒を残留させる。アキュムレータ２８において残留せずに分離されたガス冷媒は、コンプレッサ２１に供給される。
【００２４】
次に、ヒートポンプサイクル１２の機能について、運転モードが暖房運転である場合を例にして説明する。以下の説明では、運転モードが除湿運転である場合との差分を主として説明する。
暖房運転では、構成要素として膨張弁Ａ２３、室外熱交換器２４、アキュムレータ２８及びコンプレッサ２１の順序で冷媒が循環する。
暖房運転では、膨張弁Ａ２３は、制御ユニットからの制御により、流路を開放する。膨張弁Ａ２３は、室内熱交換器２２から流入される冷媒を減圧させることにより膨張させる。減圧により生じた低温かつ低圧の冷媒は、室外熱交換器２４に送出される。
【００２５】
室外熱交換器２４では、膨張弁Ａ２３から流入される低温の冷媒は、より温度が高い外気が有する熱を吸熱する。これにより冷媒が加熱される。暖房運転では、電磁弁４３は、流路を開放するように制御される。他方、膨張弁Ｂ２５は、制御ユニットからの制御により、流路を閉じる。よって、室外熱交換器２４において吸熱した冷媒は、分岐部３３、電磁弁４３及び切換部３４を介してアキュムレータ２８に送出される。また、制御ユニットは、熱交換器２２通風するようにエアミックスドア５４を位置調整する。
【００２６】
従って、冷媒が循環することで室内熱交換器２２の温度が上昇する一方で、蒸発器２６の温度は低下しない。空調ユニットケース５１に流入した空調空気は、蒸発器２６により冷却されず、室内熱交換器２２を通過する過程で加熱されたうえで排出される。排出される空調空気は、暖房として供給される。
以上、除湿運転と、暖房運転を行う場合の例について車両用空調装置１０の構成と動作について説明した。ここで、冷房運転に必要な構成の図示、説明は省略する。
【００２７】
ところで、例えば切換部３４とアキュムレータ２８との間の冷媒配管６２には、冷媒を加熱する冷媒加熱ヒータ６５が配置されている。冷媒加熱ヒータ６５は外気温が低くて室外熱交換器２４により十分な熱量を集められない場合に冷媒を加熱するように制御ユニットにより制御される。冷媒加熱ヒータ６５は冷媒流路ヒータ装置６３に取り付けられて、冷媒配管６２に配置される。
以下では、切換部３４とアキュムレータ２８との間の冷媒配管６２に冷媒流路ヒータ装置６３を設けることで冷媒加熱ヒータ６５を取り付けるための手段について具体的に説明する。
【００２８】
図２は、冷媒配管６２に配置される冷媒流路ヒータ装置６３の側面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。この冷媒流路ヒータ装置６３は、両端がそれぞれ切換部３４側とアキュムレータ２８側の冷媒配管６２に接続される。冷媒流路ヒータ装置６３は、２本の冷媒流路６４を備えている。冷媒流路６４は、長尺状で縦断面が例えば長方形の冷媒の流路である。各冷媒流路６４内には、複数本（図２の例で５本）の分割流路６４ａが設けられ、この中を冷媒が流通する。２本の冷媒流路６４の間には、冷媒加熱ヒータ６５が設けられている。冷媒加熱ヒータ６５は長尺の平板状をしており、短手方向の幅は冷媒流路６４とほぼ同一である。冷媒加熱ヒータ６５は、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータを用いている。
【００２９】
図３は、冷媒加熱ヒータ６５の縦断面図である。冷媒加熱ヒータ６５は、最外周に例えばアルミ製のケース８１を備えている。ケース８１の内周面には絶縁フィルム８２が形成されている。そして、絶縁フィルム８２内に両側に電極８３が設けられたＰＴＣ素子８４が収納されている。
【００３０】
このような冷媒流路ヒータ装置６３の両端には、それぞれ、冷媒流路ヒータ装置６３を冷媒配管６２に接続するための連結部６６が設けられている。連結部６６には、冷媒配管６２を接続する丸孔状の接続部６６ａと、冷媒配管６２のフランジ部（図示せず）とボルト締結するためのボルト孔６６ｂとが設けられている。連結部６６を介して冷媒流路ヒータ装置６３と冷媒配管６２を接続することで、冷媒流路６４と冷媒配管６２との間で冷媒が流通する。
また、各分割流路６４ａの冷媒加熱ヒータ６５側の内壁６４ｂには、通路６４ａ内に向かって突起６４ｃが延出している。
【００３１】
次に、冷媒流路ヒータ装置６３の組み立て構造について説明する。図４は、冷媒流路ヒータ装置６３への冷媒加熱ヒータ６５の取り付けを説明する上面図（ａ）、連結部６６に対する２本の冷媒流路６４の取り付けを説明する側面図（ｂ）、（ｂ）のＢ−Ｂ断面図（ｃ）（ｄ）である。
【００３２】
図４（ｂ）に示すように、２本の冷媒流路６４の両端６４ｄは、それぞれ連結部６６の接続部６６ａとは反対側に形成された挿通孔６６ｃに挿通し、２本の冷媒流路６４と連結部６６とは例えばロウ付けにより接合している。このとき、図４（ｃ）に示すように、２本の冷媒流路６４の間には冷媒加熱ヒータ６５を収納できる空間６７が形成されている。
【００３３】
そして、図４（ｃ）に示すように、空間６７内に上から冷媒加熱ヒータ６５を収納する。そして、図４（ａ）（ｄ）に示すように、２本の冷媒流路６４のそれぞれ側部外側における複数個所から、当該２本の冷媒流路６４を加圧して当該冷媒流路６４をカシメる（矢印６８でカシメ位置を例示している）。これにより、冷媒加熱ヒータ６５を２本の冷媒流路６４にカシメ固定している。よって、冷媒加熱ヒータ６５と２本の冷媒流路６４とは圧着する。
このように、冷媒加熱ヒータ６５を２本の冷媒流路６４にカシメ固定しているので、２本の冷媒流路６４のカシメ位置６８における上部、下部は、変形により幾分盛り上がる。
【００３４】
図５は、本実施形態の変形例である。（ａ）は冷媒流路ヒータ装置６３の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。この変形例は、冷媒流路ヒータ装置６３のみが、図２、図４に示すものと異なる。図５において、図２、図４の冷媒流路ヒータ装置６３と同様の部材等については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
図５が前記の実施形態と異なるのは、冷媒流路６４と冷媒加熱ヒータ６５を１つずつ増やして、２つの冷媒流路６４で冷媒加熱ヒータ６５を挟み込む構造をもう一つ増やしている点である。なお、２つの冷媒流路６４で冷媒加熱ヒータ６５を挟み込む構造をさらに増やしてもよい。
【００３５】
本実施形態によれば、冷媒加熱ヒータ６５を２本の冷媒流路６４に圧着して固定しているので、簡易な手段で冷媒加熱ヒータ６５を２本の冷媒流路６４に取り付けられ、冷媒加熱ヒータ６５から冷媒への伝熱効率を向上させることができる。
また、冷媒加熱ヒータ６５を冷媒流路６４に圧着する手段としてカシメ固定を用いているので、簡易な手段で冷媒加熱ヒータ６５を冷媒流路６４に取り付けられる。
【００３６】
さらに、冷媒流路６４内には、各分割流路６４ａの冷媒加熱ヒータ６５側の内壁６４ｂに、通路６４ａ内に向かって突起６４ｃが延出している。そのため、各分割流路６４ａを流れる冷媒への冷媒加熱ヒータ６５の発する熱の伝熱効率を高めることができる。
さらに、冷媒加熱ヒータ６５と冷媒流路６４の端部に設けられた連結部６６によって、冷媒配管６２に冷媒流路ヒータ装置６３を容易に取り付けることができる。
【００３７】
［実施形態２］
本実施例の説明で、実施形態１と同様の部材等については実施形態１と同様の符号を用い、詳細な説明は省略する。
本実施形態の車両用空調装置１０の全体構成は実施形態１と同様である。本実施形態が実施形態１と異なるのは、図４に示す変形例において、冷媒流路６４に冷媒加熱ヒータ６５を圧着する手段が異なることである。
【００３８】
図６は、本実施形態における冷媒流路ヒータ装置６３を示す縦断面図である。すなわち、各冷媒加熱ヒータ６５は両側から冷媒流路６４により挟まれて筐体７１に収納されている。筐体７１は、２つの筐体７１ａ，７１ａからなり、２つの筐体７１ａ，７１ａを合せることによって、その内部に冷媒流路ヒータ装置６３を収納することができる。この内部は冷媒流路ヒータ装置６３の形状に合っているが、冷媒流路ヒータ装置６３の体積より少しだけ狭い。このような筐体７１内に冷媒流路ヒータ装置６３を収納して、２つの筐体７１ａ，７１ａのそれぞれのフランジ部７２ｂ，７２ｂをボルト７２で締結する。これにより、冷媒流路６４を締めつけて冷媒流路６４に冷媒加熱ヒータ６５を圧着することができる。
【００３９】
本実施形態によれば、冷媒加熱ヒータ６５を２本の冷媒流路６４に圧着して固定しているので、簡易な手段で冷媒加熱ヒータ６５を２本の冷媒流路６４に取り付けられ、冷媒加熱ヒータ６５から冷媒への伝熱効率を向上させることができる。
また、冷媒加熱ヒータ６５を冷媒流路６４に圧着する手段としてボルト締め固定を用いているので、簡易な手段で冷媒加熱ヒータ６５を冷媒流路６４に取り付けられる。
【００４０】
さらに、実施形態１と同様に、冷媒流路６４内には、各通路６４ａの冷媒加熱ヒータ６５側の内壁６４ｂに、通路６４ａ内に向かって突起６４ｃが延出している。そのため、各通路６４ａを流れる冷媒への冷媒加熱ヒータ６５の発する熱の伝熱効率を高めることができる。
さらに、実施形態１と同様に、冷媒加熱ヒータ６５と冷媒流路６４の端部に設けられた連結部６６によって、冷媒配管６２に冷媒流路ヒータ装置６３を容易に取り付けることができる。
【００４１】
なお、各実施形態において、冷媒流路ヒータ装置６３、すなわち、冷媒加熱ヒータ６５は、冷媒を加熱できるのであれば、冷媒配管２０の様々な経路に設けることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０    車両用空調装置
２１    コンプレッサ
２２    室内熱交換器
２３    膨張弁Ａ
２４    室外熱交換器
２５    膨張弁Ｂ
６２    冷媒配管
６４    冷媒流路
６４ｂ  内壁
６４ｃ  突起
６５    冷媒加熱ヒータ
６６    連結部
７１，７１ａ    筐体
７２    ボルト
【図１】
2019018705.tif 000003
【図２】
2019018705.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019018705.tif 000006
【図５】
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【図６】
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