(57)【要約】【課題】ＣＯ2 のごとく高圧の冷媒が循環する空調装置において、冷媒蒸発器３やヒータコア４などの室内機５の機能部品などで冷媒の漏れが発生した場合に、冷媒の漏れを防止する機構を組み込んだ空調装置の提供。【解決手段】室外機６と、室外機６から供給される高圧冷媒が流通する機能部品を備えた室内機５とからなる自動車空調装置１において、機能部品に連結した冷媒配管７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂと、室外機６側の冷媒配管との接合部７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂを、室外に配置したことを特徴とする。それによって、室内機５における冷媒の流路で、最も冷媒が漏れやすい機能部品に連結した冷媒配管７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂと室外機６側の冷媒配管との接合部７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂを室外に配置するため、冷媒の漏れが発生しても、空調空気に混入して室内に流れ込むことがない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機と、該室外機から供給される冷媒が流通する機能部品を備えた室内機とからなる空調装置において、
前記機能部品に連結した冷媒配管と、前記室外機側の冷媒配管との接合部を、室外に配置したことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空調装置において、冷媒は二酸化炭素であり、前記機能部品は室内熱交換器であり、前記機能部品に連結した冷媒配管は、前記室内熱交換器のヘッダーに連結した冷媒配管であることを特徴とする空調装置。
【請求項３】
請求項２に記載の空調装置において、前記室内熱交換器は、冷媒蒸発器であることを特徴とする空調装置。
【請求項４】
請求項２に記載の空調装置において、前記室内熱交換器は、ヒータコア（室内ガスクーラ）であることを特徴とする空調装置。
【請求項５】
室外機と、該室外機から供給される冷媒が流通するとともに室内に配された冷媒配管とを備えた空調装置において、
前記室内に配された冷媒配管と前記室外機側の冷媒配管との接合部を、室外に配置したことを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二酸化炭素（以下、ＣＯ2 と略す）のごとく高圧の作動流体を冷媒として用いる空調装置の冷媒配管に関するものであり、とくに、冷媒の室内への漏れを防止した空調装置にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】
自動車空調装置の圧縮サイクルにおける冷媒として、オゾン層破壊などの環境破壊を生じないＣＯ2 が注目されている。しかし、ＣＯ2 の飽和圧力は従来の冷媒であるフロン１３４Ａなどに比べ極めて高いため、冷媒蒸発器におけるＣＯ2 の蒸発は極めて高圧で行うことになる。また、ＣＯ2 は臨界温度が低いため、ヒータコア（室内ガスクーラ）における加熱で凝縮熱を利用することができず、さらに臨界圧力より高い圧力の気体の顕熱によって加熱を行うことになる。
したがって、空調空気の流路、すなわち、室内に配置される機能部品である冷媒蒸発器やヒータコアにおいて、冷媒圧力は極めて高く空調空気への冷媒ガス、すなわち、ＣＯ2 の漏れが懸念される。
【０００３】
従来、ＣＯ2 の空調空気への漏れを防止する方法、および、漏れが発生した場合の安全対策としては、空調装置の機能部品の設計圧力の安全係数について、室内機の機能部品を、室外機の機能部品よりも高くしたもの（例えば、特許文献１参照。）や、ＣＯ2 の漏れを検出するセンサを室内に持ち、センサがＣＯ2 の漏れを感知すると、ＣＯ2 の吸収剤を室内に放出するもの（例えば、特許文献２参照。）がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２４３３２０公報（第３−４頁）
【特許文献２】
特開２００１−３３０３４８公報（第２−４頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
室外機と室内機で設計圧力の安全係数に差を設けても、冷媒圧力は室内と室外で均一であるわけではなく、冷媒蒸発器およびヒータコアでのＣＯ2 の圧力も極めて高く、必ずしも安全係数の低い室外機の機能部品で破損が生じるとは限らない。また、漏れが発生した場合の安全対策として吸収剤を室内に放出する方法では、吸収剤にアルカリ剤や過酸化物が用いられており、吸収剤自体の危険性も懸念される。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、ＣＯ2 のごとく高圧の冷媒が循環する空調装置において、冷媒蒸発器やヒータコアなどの室内機の機能部品などで冷媒の漏れが発生した場合に、冷媒の漏れを防止する機構を組み込んだ空調装置の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明は、室外機と、該室外機から供給される冷媒が流通する機能部品を備えた室内機とからなる空調装置において、機能部品に連結した冷媒配管と、室外機側の冷媒配管との接合部を、室外に配置したことを特徴とする。
それによって、室内機における冷媒の流路で、最も冷媒が漏れやすい冷媒配管同士の接合部を室外に配置するため、冷媒の漏れが発生しても、空調空気に混入して室内に流れ込むことがない。
【０００８】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空調装置において、冷媒は二酸化炭素であり、機能部品は室内熱交換器であり、機能部品に連結した冷媒配管は、室内熱交換器のヘッダーに連結した冷媒配管であることを特徴とする。
それによって、ＣＯ2 を冷媒として用いた室内熱交換器における冷媒の流路で最も漏れの発生しやすい部分である冷媒配管と室外機側の冷媒配管との接合部を、室外に配置することになり、ＣＯ2 の漏れが発生しても、空調空気に混入して室内に流れ込むことがない。
【０００９】
すなわち、室内熱交換器における冷媒の流路で漏れの発生しやすい部分としては、チューブのヘッダーへの差込部、ヘッダーとコネクタとの接続部、コネクタと冷媒配管との接続部、あるいは冷媒配管と室外機側の冷媒配管との接合部が考えられるが、このなかで最も漏れの発生しやすい冷媒配管と室外機側の冷媒配管との接合部を室外に配置することで、万一、ＣＯ2 の漏れが発生したとしても、室外にＣＯ2 が漏れ出し室内に流れ込むことはない。
【００１０】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空調装置において、室内熱交換器が、冷媒蒸発器であることを特徴とする。
それによれば、飽和圧力の高いＣＯ2 を冷媒として空調空気の除湿冷却を行うにあたり、冷媒蒸発器の冷媒配管と室外機側の冷媒配管との接合部で漏れが発生したとしても、その接合部が室外に配置されているのでＣＯ2 が室内に流れ込むことはない。
【００１１】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の空調装置において、室内熱交換器は、ヒータコア（室内ガスクーラ）であることを特徴とする。
それによれば、極めて高圧の気体の顕熱で加熱を行うＣＯ2 を冷媒として空調空気の加熱を行うにあたり、ヒータコアの冷媒配管と室外機側の冷媒配管との接合部で漏れが発生したとしても、その接合部が室外に配置されているのでＣＯ2 が室内に流れ込むことはない。
【００１２】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の発明は、室外機と、該室外機から供給される冷媒が流通するとともに室内に配された冷媒配管とを備えた空調装置において、室内に配された冷媒配管と室外機側の冷媒配管との接合部を、室外に配置したことを特徴とする。
それによれば、一旦、室外に出たのち、再度、室内に配された冷媒配管の場合に、該室内に配された冷媒配管と、室外機側の冷媒配管との接合部を、室外に配置している。これによって、ＣＯ2 が漏れやすい冷媒配管同士の接合部を室外に配置しているため、ＣＯ2 が室内に流れ込むことはない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明を図１ないし図４に示す実施例とともに説明する。本実施例では自動車空調装置１にＣＯ2 の圧縮サイクル２を適用し、冷媒蒸発器３で空調空気の冷却除湿を、ヒータコア４で空調空気の加熱を行っている。
自動車空調装置１は図２に示すごとく、上流部においてブロワ１２を備え、その下流には冷媒蒸発器３とヒータコア４とを備える。空調空気は内外気切替ドア１１を介して、ブロワ１２により吸引される。吸引された空調空気は冷媒蒸発器３で冷却除湿され、その後、目標温度に応じて一部がエアミックスドア１３を介して、ヒータコア４により加熱され、自動車室内へ送られる。
【００１４】
上記のごとく、空調空気の流路に配置される内外気切替ドア１１、ブロワ１２冷媒蒸発器３、ヒータコア４、およびエアミックスドア１３などの機能部品は室内機５を構成し、冷媒蒸発器３およびヒータコア４には後述する室外機６から供給される高圧のＣＯ2 が流通する。
【００１５】
圧縮サイクル２は図２に示すごとく、圧縮機２１と、圧縮機２１と直結するヒータコア（室内ガスクーラ）４と、圧縮機２１の下流にあって大気と熱の交換を行う室外熱交換器２３を備える。
ＣＯ2 ガスは圧縮機２１により、臨界点以上の高温、高圧まで圧縮されて吐出され、ヒータコア４で空調空気を加熱する。
【００１６】
その後、冷房運転においてはバイパスバルブ２２Ｂを通過し、室外熱交換器２３で大気によって冷却され、さらに内部熱交換器２４で冷媒蒸発器３を出た低温のＣＯ2 によって冷却される。冷却され液化したＣＯ2 は冷房用膨張弁２５で膨張され、冷媒蒸発器３で気化熱を奪い空調空気の冷却除湿を行う。冷媒蒸発器３を出たＣＯ2 は、アキュムレータ２６を介して圧力調整され、内部熱交換器２４で残余の冷熱を、室外熱交換器２３を出たＣＯ2 に与える。その後、再度、圧縮機２１によって圧縮され、サイクルを繰り返す。
【００１７】
一方、暖房運転においては、ヒータコア４で空調空気を加熱することにより温度が低下したＣＯ2 ガスは暖房用膨張弁２２で膨張されてさらに温度を下げ、室外熱交換器２３で大気熱を吸収する。その後、バイパスバルブ２５Ｂを通過し、アキュムレータ２６で圧力調整されたのち、再度、圧縮機２１によって圧縮され、サイクルを繰り返す。
【００１８】
上記のごとく、空調空気の流路外に配置される圧縮機２１、暖房用膨張弁２２、バイパスバルブ２２Ｂ、室外熱交換器２３、内部熱交換器２４、冷房用膨張弁２５、バイパスバルブ２５Ｂ、およびアキュムレータ２６などの機能部品は室外機６を構成し、冷媒蒸発器３およびヒータコア４に高圧のＣＯ2 を供給する。
【００１９】
冷媒蒸発器３に使用される熱交換器は図３に示すごとく、チューブ３１とフィン３２をヘッダー３３Ａ、３３Ｂの長手方向に対して垂直に交互に積層し、各チューブ３１の両端がヘッダー３３Ａ、３３Ｂに差し込まれた熱交換器本体３４と、室外機６側の冷媒配管との接合部７１ａ、７１ｂを有する冷媒配管７ａ、７ｂと、冷媒配管７ａ、７ｂが接続され、かつヘッダー３３Ａに接続されてヘッダー３３Ａの内部と冷媒配管７ａ、７ｂとを連通させるコネクタ３５とからなる。
【００２０】
熱交換器本体３４は空調空気の流れに対し、前方側と後方側の２層のコアを形成し、各々、チューブ３１とフィン３２が交互に積層されている（後方側のコアのみ図示）。チューブ３１とフィン３２の積層方向の両外側にはサイドプレート３６、３６が備えられ、その両端がヘッダー３３Ａ、３３Ｂに差し込まれている。
ヘッダー３３Ａは、チューブ３１とフィン３２の積層方向に沿って中央が仕切られており、上流側の冷媒配管７ａと連通する部屋と下流側の冷媒配管７ｂと連通する部屋に分かれている。ヘッダー３３Ｂは、ヘッダー３３Ａのごとく仕切りがない。
【００２１】
冷媒（ＣＯ2 ）は、上流側の冷媒配管７ａからヘッダー３３Ａの一方の部屋に流れ込み、後方側のコアの各チューブ３１に分配され空調空気と熱交換を行う。次に、一旦、ヘッダー３３Ｂに集約され流れの方向を変えたのち、前方側のコアの各チューブ３１に分配されて、再度、空調空気と熱交換を行う。その後、ヘッダー３３Ａの他方の部屋に集約され、下流側の冷媒配管７ｂへ送り出される。
この間、液体状で流れ込んだＣＯ2 は、空調空気から気化熱を奪って気化し、空調空気は冷却除湿される。
【００２２】
ヒータコア４に使用される熱交換器は図４に示すごとく、チューブ４１とフィン４２をヘッダー４３Ａ、４３Ｂの長手方向に対して垂直に交互に積層し、各チューブ４１の両端がヘッダー４３Ａ、４３Ｂに差し込まれた熱交換器本体４４と、室外機６側の冷媒配管との接合部８１ａ、８１ｂを有する冷媒配管８ａ、８ｂと、冷媒配管８ａ、８ｂが接続され、かつヘッダー４３Ａに接続されてヘッダー４３Ａの内部と冷媒配管８ａ、８ｂとを連通させるコネクタ４５ａ、４５ｂとからなる。
【００２３】
熱交換器本体４４は空調空気の流れに対し、前方側と後方側の２層のコアを形成し、各々、チューブ４１とフィン４２が交互に積層されている（後方側のコアのみ図示）。チューブ４１とフィン４２の積層方向の両外側にはサイドプレート４６、４６が備えられ、その両端がヘッダー４３Ａ、４３Ｂに差し込まれている。
ヘッダー４３Ａは、チューブ４１とフィン４２の積層方向に沿って中央が仕切られており、上流側の冷媒配管８ａと連通する部屋と下流側の冷媒配管８ｂと連通する部屋に分かれている。ヘッダー４３Ｂは、ヘッダー４３Ａのごとく仕切りがない。
【００２４】
冷媒（ＣＯ2 ）は、上流側の冷媒配管８ａからヘッダー４３Ａの一方の部屋に流れ込み、後方側のコアの各チューブ４１に分配され空調空気と熱交換を行う。次に、一旦、ヘッダー４３Ｂに集約され流れの方向を変えたのち、前方側のコアの各チューブ４１に分配されて、再度、空調空気と熱交換を行う。その後、ヘッダー４３Ａの他方の部屋に集約され、下流側の冷媒配管８ｂへ送り出される。この間、高温高圧の超臨界状態で流れ込んだＣＯ2 は、空調空気を加熱する。
【００２５】
本実施例では図１に示すごとく、冷媒蒸発器３の接合部７１ａ、７１ｂおよびヒータコア４の接合部８１ａ、８１ｂがすべて、室外に配置されている。
それによって、冷媒蒸発器３およびヒータコア４における冷媒の流路で最も漏れの発生しやすい部分である接合部７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂを、室外に配置することになり、ＣＯ2 の漏れが発生しても空調空気に混入して、室内に流れ込むことがない。
【００２６】
すなわち、冷媒蒸発器３およびヒータコア４における冷媒の流路で漏れの発生しやすい部分としては、チューブ３１またはチューブ４１のヘッダー３３Ａ、３３Ｂまたはヘッダー４３Ａ、４３Ｂへの差込部、ヘッダー３３Ａまたはヘッダー４３Ａとコネクタ３５またはコネクタ４５ａ、４５ｂとの接続部、コネクタ３５またはコネクタ４５ａ、４５ｂと冷媒配管７ａ、７ｂまたは冷媒配管８ａ、８ｂとの接続部、あるいは室外機６側の冷媒配管と接合する冷媒配管７ａ、７ｂまたは冷媒配管８ａ、８ｂの接合部７１ａ、７１ｂまたは接合部８１ａ、８１ｂが考えられるが、このなかで最も漏れの発生しやすい冷媒配管７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂと室外機６側の冷媒配管との接合部７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂを室外に配置することで、万一、ＣＯ2 の漏れが発生したとしても、室外にＣＯ2 が漏れ出し室内に流れ込むことはない。
なお、本実施例は、自動車空調装置への適用例であるが、オフィスや家庭などの室内へ向けて空気を吹き出す空調装置への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における、室内熱交換器に連結した冷媒配管と、室外機側の冷媒配管との接合部の配置を示す図である。
【図２】ＣＯ2 圧縮サイクルを用いた自動車空調装置を示す図である。
【図３】冷媒蒸発器の斜視図である。
【図４】ヒータコア（室内ガスクーラ）の斜視図である。
【符号の説明】
１  自動車空調装置
２  圧縮サイクル
３  冷媒蒸発器
３３Ａ、３３Ｂ  ヘッダー
３４  熱交換器本体
３５  コネクタ
４  ヒータコア（室内ガスクーラ）
４３Ａ、４３Ｂ  ヘッダー
４４  熱交換器本体
４５ａ、４５ｂ  コネクタ
５  室内機
６  室外機
７ａ、７ｂ  冷媒配管
７１ａ、７１ｂ  接合部
８ａ、８ｂ  冷媒配管
８１ａ、８１ｂ  接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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