(57)【要約】【課題】  冷凍回路の大きなレイアウト変更を行うことなく、冷凍回路内に要求される可燃性冷媒の充填量を低減できる車両用空調装置を提供する。【解決手段】  可燃性冷媒が循環経路(12、13、14、15、16)内を循環する車両用空調装置であって、循環経路には、冷媒の流れ方向でみて圧縮機(26)、凝縮器(28)、受液器(29)、膨脹弁(30)及び蒸発器(32)が順次介挿されており、膨張弁が、蒸発器の近傍ではなく、受液器の近傍に配置するよう構成する。【選択図】      図１
2005219705.tif 000002
【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、
該循環経路には、前記冷媒の流れ方向でみて圧縮機、凝縮器、受液器、膨脹弁及び蒸発器が順次介挿されており、
前記膨張弁が前記蒸発器の近傍ではなく、前記受液器の近傍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】
前記凝縮器は、車両の進行方向でみて該車両のエンジンルーム内におけるラジエータの前側に配置され、
前記蒸発器は、前記エンジンルームに対し隔壁を介して区画された前記車両の車室内に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３】
前記循環経路は、
前記膨張弁と蒸発器との間を結ぶ部位と、
該部位を被覆する低温断熱部とを含む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。
【請求項４】
前記蒸発器と前記膨張弁とを繋ぐべく前記低温断熱部の外側に配置され、前記蒸発器の出口側における冷媒の一部を前記膨脹弁に導くキャピラリーチューブと、
該キャピラリーチューブとともに前記低温断熱部を被覆する高温断熱部とを更に含むことを特徴とする請求項３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では、その冷凍回路の循環経路内を循環するフロンガスの代わりに可燃性冷媒を使用するので、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、その冷凍回路中の機器や循環経路から可燃性冷媒が万一洩れてしまうと、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。よって、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、冷凍回路中の機器間に介挿した電磁弁を閉じて機器間を遮断するようにした車両用空調装置が開発されている（特許文献１）。
【０００３】
また、車両の衝突が予測される状況にあっては、冷凍回路中の電磁弁を開き、高圧の可燃性冷媒をエンジンの排気管に強制的に流入させるようにした車両用空調装置もまた開発されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平９−７６７４１号公報（段落番号００１５〜００１７等）
【特許文献２】特開２０００−７１７５５号公報（段落番号００１６〜００１９、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、前述した公報の車両用空調装置に採用された技術の目的は、いずれも外部への可燃性冷媒の洩れを防止することにあり、このためには、その冷凍回路内に要求される可燃性冷媒の充填量を可能な限り低減させるのが望ましい。
しかしながら、前記車両用空調装置にあっては、その冷凍回路中の膨脹弁が車室側の蒸発器近傍に配置されているため、高圧の可燃性冷媒、すなわち、液相の可燃性冷媒を凝縮器から膨脹弁まで導く循環経路の部位の管路長が必然的に長くならざるを得ず、可燃性冷媒の充填量を低減させることができないとの問題がある。換言すれば、前記特許文献の車両用空調装置は、いずれも冷凍回路全体の省冷媒化の点については格別の配慮がなされていない。
【０００５】
一方、冷凍回路内の機器のレイアウトを大幅に変更して省冷媒化を行うことも考えられる。しかし、エンジンルーム内の大規模なレイアウト変更を行うことなく、可燃性冷媒の充填量を低減させることが望ましいのである。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、冷凍回路の大きなレイアウト変更を行うことなく、冷凍回路内に要求される可燃性冷媒の充填量を低減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、循環経路には、冷媒の流れ方向でみて圧縮機、凝縮器、受液器、膨脹弁及び蒸発器が順次介挿されており、膨張弁が蒸発器の近傍ではなく、受液器の近傍に配置されていることを特徴としている。
また、請求項２記載の発明では、凝縮器が車両の進行方向でみて車両のエンジンルーム内におけるラジエータの前側に配置される一方、蒸発器がエンジンルームに対し隔壁を介して区画された車両の車室内に配置されていることを特徴としている。
【０００７】
更に、請求項３記載の発明では、循環経路が膨張弁と蒸発器との間を結ぶ部位と、この部位を被覆する低温断熱部とを含むことを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、蒸発器と膨張弁とを繋ぐべく低温断熱部の外側に配置され、蒸発器の出口側から冷媒の一部を膨脹弁に導くキャピラリーチューブと、キャピラリーチューブとともに低温断熱部を被覆する高温断熱部とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の本発明の車両用空調装置は、冷凍回路全体の省冷媒化を達成することに着目したものである。ここで、冷凍回路の循環経路中、受液器と膨張弁との間を結ぶ部位には、高圧の可燃性冷媒である液相状態の可燃性冷媒が流れている。一方、膨張弁と蒸発器との間を結ぶ部位には、低温低圧の２相たる気液混合状態の冷媒が流れている。
そして、本発明の如く膨張弁が受液器に近接されていれば、受液器と膨張弁との間を結ぶ部位の管路長が、膨張弁と蒸発器との間を結ぶ部位の管路長よりも短くなる。つまり、この高圧の液相状態にある可燃性冷媒の量が少なくなり、冷凍回路内に要求される可燃性冷媒の充填量を大幅に低減することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、冷凍回路の大きなレイアウト変更を行うことなく、受液器と膨張弁との間を結ぶ部位の管路長が短縮可能となる。そして、仮に冷凍回路からの冷媒の洩れが発生したとしても、その洩れ量を少量に抑えることができる。換言すれば、冷媒の可燃域に到達し難くなり、可燃性冷媒の洩れに対する耐性を向上できる。
更に、請求項３記載の発明によれば、膨張弁と蒸発器との間を流れる気液混合状態にある冷媒の温度は、低温断熱部によってその上昇が防止されている。よって、空調装置の性能が悪化することもない。
【００１０】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、キャピラリーチューブは、低温断熱部及び高温断熱部によって気液混合状態の冷媒の温度やエンジンルーム内の温度の影響を受け難くされているので、空調装置の性能の悪化を特に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。そして、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。
【００１２】
当該車両は空調装置を備え、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。なお、このインストルメントパネル２４は運転席と助手席の前側に配置されている。
【００１３】
上記循環経路１２〜１６には、上流側からコンプレッサ（圧縮機）２６、コンデンサ（凝縮器）２８、レシーバ（受液器）２９、膨脹弁３０及びエバポレータ（蒸発器）３２が順次介挿されている。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。
【００１４】
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に近接されている。そして、本実施形態の膨脹弁３０は、蒸発器３２の近傍ではなく、受液器２９の近傍に配置されている。このように、本実施形態の膨脹弁３０は、ＨＶＡＣユニットやクーリングユニットの側面、つまり、蒸発器３２の出入口近傍の配管には設けられていない。
【００１５】
一方、圧縮機２６は電磁クラッチ３４及び動力伝達経路３６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３６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３７と、これらプーリ３７間に掛け回された駆動ベルト３８からなる。
ここで、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。そして、これらの循環経路のうち、膨脹弁３０と蒸発器３２との間を接続する気液混合用配管１６の外側には、感温筒（キャピラリーチューブ）４０と断熱材とが配設されている。
【００１６】
具体的には、図２に示されるように、この気液混合用配管１６は低温断熱部４２で被覆されており、熱リークの防止が施されている。気液混合用配管１６内を流れる冷媒は低温低圧の状態にあるからである。また、この低温断熱部４２の外側には感温筒４０が配設されており、この感温筒４０は、膨張弁３０の過熱度制御を行うべく蒸発器３２の出口側における冷媒の温度を感知する。更に、この感温筒４０は高温断熱部４４で被覆されている。より詳しくは、高温断熱部４４は、感温筒４０を被うとともに、気液混合用配管１６をその内側に備えた低温断熱部４２をも被うように構成されている。
【００１７】
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、気液混合用配管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。
【００１８】
この気液混合状態からなる２相の冷媒は蒸発器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内の冷房を行うことができる。なお、蒸発器３２内における低温低圧ガス状態の冷媒は、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。
【００１９】
以上のように、本実施形態では、冷凍回路１１の省冷媒化を達成することに着目し、膨張弁３０を蒸発器３２よりも受液器２９に近接させている。よって、受液器２９と膨張弁３０との間を繋ぐ循環経路１５の部位、換言すれば、冷媒が高圧の液相状態で保持されるべき高圧配管の管路長が、膨張弁３０と蒸発器３２との間を繋ぐ循環経路（気液混合用配管）１６の部位、換言すれば、冷媒が低温低圧の気液混合状態で保持されるべき低圧配管の管路長に比して大幅に短縮されている。それ故、冷凍回路自体の大きなレイアウト変更を行うことなく、上記高圧配管内にて液相状態で満たされる可燃性冷媒の量は非常に少なくなり、この結果、冷凍回路１１に要求される可燃性冷媒の充填量を大幅に低減することができる。
【００２０】
この点、従来の車両用空調装置にあっては、その膨張弁が蒸発器の出入口近傍の配管に配置されているために、受液器と膨張弁との間を繋ぐ高圧配管の管路長が必然的に長くなり、このような高圧配管は液相状態の冷媒を多量に蓄えなければならない。
具体的には、従来の空調装置の場合、受液器から膨張弁を経由して蒸発器に至るまでの配管内の冷媒は冷凍回路中の全冷媒の約２０％程度を占めているが、本実施形態では、受液器２９から膨張弁３０に至るまでの短い配管１５のみに液相状態の冷媒が流れており、膨張弁３０から蒸発器３２に至るまでの長い配管１６には気液混合状態の冷媒が流れている。つまり、この長い配管１６では気相冷媒の存在により、約５０％の冷媒を削減できることになる。従って、本実施形態によれば、冷凍回路１１に要求される可燃性冷媒の充填量を従来に比して約１０％近くも低減できるのである。
【００２１】
そして、本実施形態によれば、万一冷凍回路１１からの冷媒の洩れが発生した場合であっても、その洩れ量は冷媒の可燃域に到達し難くなり、可燃性冷媒の洩れに対する耐性が向上する。
また、上記長い配管１６は低温断熱部４２で被われていることから、気液混合状態の冷媒の温度上昇を防止し、空調装置の性能が悪化することもない。更に、感温筒４０は、低温断熱部４２及び高温断熱部４４によって配管１６内の冷媒の温度やエンジンルーム２内の温度の影響を受け難くされているので、空調装置の性能の悪化を特に防止することに寄与する。
【００２２】
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はエンジン４ではなく電動モータで作動されても良く、また、上記実施形態では、受液器２９が凝縮器２８とは別個に設けられているが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、膨張弁３０が蒸発器３２よりも受液器２９の近傍に配置される限り、受液器２９を備えた凝縮器２８であっても良く、この場合にも、上述の如く冷凍回路１１の省冷媒化を達成することができる。
【００２３】
更に、キャピラリーチューブとしては、感温筒４０に加えて感圧筒を設けても良い。この場合、感圧筒は、膨張弁３０の過熱度制御を行うべく蒸発器３２の出口側における冷媒の圧力を膨脹弁３０に伝達することもでき、この場合、膨脹弁３０ではその冷媒の圧力を感知することになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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の循環経路のII-II線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  エンジンルーム
８  ラジエータ
１１  冷凍回路
１２、１３、１４、１５  循環経路
１６  気液混合配管（循環経路）
１７  車室
２０  隔壁
２６  コンプレッサ（圧縮機）
２８  コンデンサ（凝縮器）
２９  レシーバ（受液器）
３０  膨脹弁
３２  エバポレータ（蒸発器）
４０  感温筒（キャピラリーチューブ）
４２  低温断熱部
４４  高温断熱部
【図１】
2005219705.tif 000003
【図２】
2005219705.tif 000004