(57)【要約】【課題】  内部熱交換器を備えつつもエンジンルームの配管レイアウトの自由度を向上できる車両用空調装置の提供を図る。【解決手段】  車両用空調装置は、車室外４に配置された圧縮機１１および凝縮器１２と、車室内４に配置された膨張弁１４および蒸発器１５と、を有する冷凍サイクル１０を備える。凝縮器１２から膨張弁１４までの高圧配管の一部Ｐ４と、蒸発器１５から圧縮機１１までの低圧配管の一部Ｐ５と、を組み合わせて熱交換可能な内部熱交換器１７として構成し、この内部熱交換器１７を車室内５に配置した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室外（４）に配置された圧縮機（１１）および凝縮器（１２）と、車室内（４）に配置された膨張弁（１４）および蒸発器（１５）と、を有する冷凍サイクル（１０）を備える車両用空調装置であって、
前記凝縮器（１２）から前記膨張弁（１４）までの高圧配管の一部（Ｐ４）と、前記蒸発器（１５）から前記圧縮機（１１）までの低圧配管の一部（Ｐ５）と、を組み合わせて熱交換可能な内部熱交換器（１７）として構成し、前記内部熱交換器（１７）を車室内（５）に配置したことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置であって、
内部に送風路を形成するとともに該送風路に前記蒸発器（１５）を配置するケース（３６）を備え、
前記内部熱交換器（１７）は、全体が前記ケース（３６）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３】
請求項１または２に記載の車両用空調装置であって、
前記内部熱交換器（１７）は、外管（Ｐ５）の内部に内管（Ｐ４）を配置した二重管構造の内部熱交換器（１７）であることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用空調装置であって、
前記二重管構造の内部熱交換器（１７）の内管（Ｐ４）を、前記高圧配管の一部（Ｐ４）とし、
前記二重管構造の内部熱交換器（１７）の外管（Ｐ５）を、前記低圧配管の一部（Ｐ５）としたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の車両用空調装置であって、
前記二重管構造の内部熱交換器（１７）は、
前記外管（Ｐ５）に曲げ部（６５、６７）を形成し、
前記外管の曲げ部（６５、６７）に貫通孔（６５ａ、６７ａ）を形成し、
前記貫通孔（６５ａ、６７ａ）を通じて前記内管（Ｐ４）を挿入し、
前記外管（Ｐ５）と前記内管（Ｐ４）とをろう付けしたことを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを備える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には、冷凍サイクルの性能向上のために、例えば特許文献１、２に開示されるように蒸発器の一部に、蒸発器内の高圧冷媒と蒸発器内の低圧冷媒との間で熱交換させる冷媒熱交換部を設けたものがある。
【０００３】
しかしながら、このような構造では、冷媒熱交換部が蒸発器の通風面の一部を占めるため、蒸発器が大型化してしまう。
【０００４】
そこで、特許文献３に開示されるように、凝縮器下流のリキッドタンクから蒸発器上流の膨張弁までの高圧配管と、蒸発器から圧縮機までの低圧配管と、を部分的に二重にした内部熱交換器を設けたものがある。
【特許文献１】特開平５−１５７４０２号公報
【特許文献２】特開平５−１０６９３８号公報
【特許文献３】特開２００５−２２６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リキッドタンクから膨張弁までの高圧配管と、蒸発器から圧縮機までの低圧配管と、を部分的に二重にするために、エンジンルームでは配管レイアウトが制限されてしまうし、その他の部分の配管（特許文献３図２中の符号９、１６）が長くなってしまう。なお、冷凍サイクルの配管の全長が長くなると、冷凍サイクルに封入する冷媒量が多くなる欠点もある。
【０００６】
そこで、本発明は、内部熱交換器を備えつつもエンジンルーム内の配管レイアウトの自由度を向上できる車両用空調装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、車室外に配置された圧縮機および凝縮器と、前記車室内に配置された膨張弁および蒸発器と、を有する冷凍サイクルを備える車両用空調装置であって、前記凝縮器から前記膨張弁までの高圧配管の一部と、前記蒸発器から前記圧縮機までの低圧配管の一部と、を組み合わせて熱交換可能な内部熱交換器として構成し、前記内部熱交換器を前記ダッシュパネルよりも車室内側に配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用空調装置であって、内部に送風路を形成するとともに該送風路に前記蒸発器を配置するケースを備え、前記内部熱交換器は、全体が前記ケース内に配置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の内部熱交換器は、請求項１または２に記載の車両用空調装置であって、前記内部熱交換器は、外管内に外管よりも小径の内管を配置して二重管構造の内部熱交換器であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の内部熱交換器は、請求項３に記載の車両用空調装置であって、前記二重管構造の内部熱交換器の内管を、前記高圧配管の一部とし、前記二重管構造の内部熱交換器の外管を、前記低圧配管の一部としたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の内部熱交換器は、請求項３または４に記載の車両用空調装置であって、前記二重管構造の内部熱交換器は、前記外管に曲げ部を形成し、前記外管の曲げ部に貫通孔を形成し、前記貫通孔を通じて前記内管を挿入し、前記外管と前記内管とをろう付けしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、凝縮器から膨張弁までの高圧配管の一部と、蒸発器から圧縮機までの低圧配管の一部と、を組み合わせて熱交換可能な内部熱交換器として構成し、内部熱交換器をダッシュパネルよりも車室内側に配置したため、内部熱交換器を備える構造でありつつも、エンジンルームなどの車室外における冷凍サイクルの配管レイアウトの自由度を維持できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、内部熱交換器の全体が空調ケース内に配置されているため、内部熱交換器の外表面に付着する凝縮水は空調ケース内に落ちるので、空調ケース内に配置された蒸発器の凝縮水とともに、内部熱交換器の凝縮水を処理でき、別途、内部熱交換器の凝縮水のための排水装置を設ける必要がなく、製造コストを削減できる利点がある。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、内部熱交換器は外管内に外管よりも小径の内管を配置した二重管構造の内部熱交換器であるため、単に二つの管の外表面同士を接触させた構造とは異なり、熱交換効率が高くて好ましい。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、二重管構造の内部熱交換器の内管を高圧配管の一部とし、前記二重管構造の内部熱交換器の外管を低圧配管の一部としたため、高圧媒体がより二重管の内側に流れることとなるため、つまり、より漏洩率の高い高圧媒体が内側を流れることで、二重管から媒体が漏れにくくて、好ましい。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項３または４に記載の発明の効果に加え、二重管構造の熱交換器は、外管に曲げ部を形成し、外管の曲げ部に貫通孔を形成し、貫通孔を通じて内管を挿入し、外管と前記内管とをろう付けしたため、例えば特開昭５８−１２１３９４号公報に開示される二重管とは異なり、分岐管が不要であるため、二重管の部品点数が少なくて好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本実施形態の車両用空調装置の概略図を示すものである。図１に示すように、本実施形態の車両用空調装置は、冷凍サイクル１０と、温水ライン２０と、冷凍サイクル１０の蒸発器１５および温水ライン２０のヒータコア２３を内蔵した空調ユニット３０と、を備える。
【００１９】
「冷凍サイクル」
冷凍サイクル１０は、熱交換媒体として冷媒を断熱圧縮して吐出する圧縮機１１と、圧縮機１１の下流に設けられ且つ圧縮機１１で圧縮されて高温高圧になった冷媒の熱を空気に放熱して気液混合状態の冷媒を液化する凝縮器１２と、凝縮器１２の下流に設けられた気液分離器としてのリキッドタンク１３と、リキッドタンク１３の下流に設けられ且つ低温高圧の液冷媒を断熱膨張させる膨張手段としての膨張弁１４と、膨張弁１４の下流に設けられ且つ断熱膨張した低温低圧の冷媒を内部に流通させて外部を流通する空気の熱を奪う蒸発器１５と、を備えている。
【００２０】
冷凍サイクル１０の各構成要素１１、１２、１３、１４、１５は、配管Ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６で接続されている。なおこの例では、図４に示すように、蒸発器１５に膨張弁１４が配管を介さず直接取り付けられており、蒸発器１５の上流側には蒸発器１５と膨張弁１４とを接続するための配管は存在しない。また、膨張弁１４は蒸発器１５の出口１５ｂに連通する通路１４ｂを備えており、この通路１４ｂに対して蒸発器１５の下流側の配管Ｐ５が接続される。
【００２１】
車室内５と車室外（この例ではエンジンルーム４）との間にはこれらを隔てる区画壁（この例ではダッシュパネル３）が設けられており、このダッシュパネル３を隔てて冷凍サイクル１０の構成要素のうち蒸発器１５および膨張弁１４が車室内５に配置され、その他の構成要素１１、１２、１３はエンジンルーム４に配置されている。
【００２２】
「温水ライン」
温水ライン２０は、冷却水を循環させることで、熱熱源であるエンジン２１の熱を放熱器としてのヒータコア２３で放熱するものである。エンジン２１は車室外としてのエンジンルーム４に配置され、ヒータコア２３は車室内５に配置されている。
【００２３】
「空調ユニット」
次に、図１〜３を参照しつつ空調ユニットについて説明する。なお、図２は空調ユニットの温調ユニットの分解斜視図であり、図３は図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断面図である。
【００２４】
空調ユニット３０は、上述の如く冷凍サイクル１０の蒸発器１５および温水ライン２０のヒータコア２３とを内蔵して、車室内５に温度調整した空調風を吹き出すものである。
【００２５】
本実施形態では、空調ユニット３０は、上流側から順に図示せぬ内外気切替ユニットと、内外気切替ユニットの下流に接続された送風手段としての送風ユニット３３と、送風ユニット３３からの空気を温度調整する温調ユニット３５と、温調ユニット３５の吹出口に接続され車室内の所定の位置に向けて温調された空気を吹き出させる図示せぬダクト３７と、を組み合わせて構成されている。
【００２６】
なお、空調ユニット３０の送風路は、内外気切替ユニットのケースと、送風ユニット３３のケース３３ａと、温調ユニット３５のケース３６と、ダクト３７と、を組み合わせることで構成される。
【００２７】
図示せぬ内外気切替ユニットは、車室内５または車室外４のどちらから空気を取り入れるか選択するもので、外気吸込口および内気吸込口を有する内外気切替箱と、内外気切替箱に取り付られ且つ外気吸込口および内気吸込口を選択的に開閉するインテークドアと、を備える。
【００２８】
送風ユニット３３は、内外気切替ユニットの下流に接続され、内部に渦巻状のスクロール室を形成するケース３３ａと、ケース３３ａのスクロール室内に配置されたファン３３ｂと、を備える。ファン３３ｂを回転させると、送風ユニット３３上流の内外気切替ユニット３１を通じて空気が取り込まれて、送風ユニット３３の下流の温調ユニット３５に送り出されるようになっている。
【００２９】
温調ユニット３５は、送風ユニット３３の下流に接続され、送風ユニット３３からの空気を温度調節して下流に流すものである。図２、図３に示すように、温調ユニット３５のケース３６内には、冷却用熱交換器としての蒸発器１５と、加熱用熱交換器としてヒータコア２３と、温度調整手段としてのエアミックスドア４１と、吹出口切替ドア４３、４５、４７と、が配置されている。
【００３０】
温調ユニット３５内では、蒸発器１５は外部を流れる空気（つまり温調ユニット３５内を流通する空気）を冷却するクーラーとして作用し、一方、ヒータコア２３は外部を流れる空気（つまり温調ユニット３５内を流通する空気）を加熱するヒータとして作用する。吹出口４９、５１、５３から吹き出される空調風の温度調整は、ヒータコア２３を通過する空気量（温風量）と、ヒータコア２３を迂回する空気量（冷風量）と、の配風比をエアミックスドア４１により調整することで行われる。また、空調風を吹き出す吹出口４９、５１、５３の選択は、複数の吹出口切替ドア４３、４５、４７の開閉により行われる。
【００３１】
そして、温調ユニット３５の吹出口４９、５１、５３にはダクト３７が接続され、これにより車室内５の所望の位置に向けて温調ユニット３５で温調した空調風を吹き出すことができるようになっている。ダクト３７には、例えば乗員上半身に向けて空気を吹き出すベント吹出ダクトや、車両のフロントウインドウに向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出ダクトや、前席乗員足下に向けて空気を吹き出すフロントフット吹出ダクトや、後席に向けて空気を吹き出すリアフット吹出ダクトなどがある。
【００３２】
このように構成された空調ユニット３０は、ファンを作動すると、内外気切替ユニット→送風ユニット３３→温調ユニット３５→吹出ダクト３７の順に空気が流れて温調ユニット３５で所望の温度に調整された空調風が、車室内に吹き出される。
【００３３】
「内部熱交換器」
本実施形態の冷凍サイクルには、図１に示すように凝縮器１２から膨張弁１４までの高圧配管（Ｐ３、Ｐ４）の一部Ｐ４と、蒸発器１５から圧縮機１１までの低圧配管（Ｐ５、Ｐ６）の一部Ｐ５と、を組み合わせた内部熱交換器１７が設けられている。
【００３４】
この内部熱交換器１７は、図４に示すように、大径の外管Ｐ５内に小径の内管Ｐ４を配置した二重管構造の内部熱交換器１７である。本実施形態では、蒸発器１５の入口に接続される高圧配管の一部Ｐ４が内管であり、蒸発器１５の出口に接続される低圧配管の一部Ｐ５が外管となっている。
【００３５】
二重管構造の内部熱交換器１７は、ダッシュパネル３よりも車室内５側に配置され、より具体的には、図２、３に示すように温調ユニット３５のケース３６内に配置されている。
【００３６】
内部熱交換器１７の端部には、それぞれジョイントブロック５５、５７が一体に固定され、このジョイントブロック５５、５７を介して配管部材Ｐ３、Ｐ６、１４が接続されるようになっている。図４、５に示す如く膨張弁１４に一方のジョイントブロック５５が取付固定されると、内管Ｐ４と、蒸発器１５の入口１５ａに連通する膨張弁１４の入口側通路１４ａと、が連通し、また、蒸発器１５の出口１５ｂに連通する膨張弁１４の出口側通路１４ｂと、外管Ｐ５と、が連通するようになっている。
【００３７】
また、図２〜４に示すように、他方のジョイントブロック５７に、ダッシュパネル３の貫通口３ａを通じてエンジンルーム４側から配管Ｐ３、Ｐ６が固定されると、内管Ｐ４と配管Ｐ３とが連通し、外管Ｐ５と配管Ｐ６とが連通するようになっている。
【００３８】
この他方のジョイントブロック５７は、図２、３に示すように温調ユニット３５のケース３６に設けられた配管取出口５９から温調ユニット３５外に露出していおり、配管取出口５９との間の隙間はグロメット６３により密閉されている。なお、温調ユニット３５のケース３６は、図２に示すように、２つの半割ケース３６ａ、３６ｂを組み合わせてなるケース本体と、このケース本体に開口する部品挿入口６１に被せられるカバー３６ｃと、を備えてなり、ケース本体３６ａ、３６ｂとカバー３６ｃとの分割ラインＰＬに跨って配管取出口５９が設けられている。
【００３９】
ここで、本実施形態の二重管構造の内部熱交換器１７の製造方法は、直線状の外管Ｐ５に２つの曲げ部６５、６７を形成し、外管Ｐ５の２つの曲げ部６５、６７にそれぞれ貫通孔６５ａ、６７ａを形成し、この貫通孔６５ａ、６７ａを通じて内管Ｐ４を挿入し、外管Ｐ５と内管Ｐ４とを、貫通孔６５ａ、６７ａの内周面と内管Ｐ４の外周面との間の隙間を閉塞するように、ろう付けしたものである。なお、図４中、符号６９で示す二重管の湾曲部は、上述の如く二重管を製造した後に外管Ｐ５に力を加えて曲げ加工した部分である。
【００４０】
「効果」
次に、本実施形態の効果をまとめる。
【００４１】
（１）本実施形態の車両用空調装置は、凝縮器１２から膨張弁１４までの高圧配管の一部Ｐ４と、蒸発器１５から圧縮機１１までの低圧配管の一部Ｐ５と、を組み合わせて熱交換可能な内部熱交換器１７として構成し、内部熱交換器１７を車室内５側に配置したものである。そのため、冷凍サイクル１０の効率を向上させる内部熱交換器１７を備える構造でありつつも、従来とは異なりエンジンルーム４などの車室外における冷凍サイクル１０の配管レイアウトの自由度を維持できる。
【００４２】
（２）本実施形態の車両用空調装置においては、内部熱交換器１７の全体が空調ケース３６内に配置されている。そのため、内部熱交換器１７の外表面に付着する凝縮水は空調ケース３６内に落ちるので、空調ケース３６内に配置された蒸発器１５の凝縮水とともに、内部熱交換器１７の凝縮水を処理でき、別途、内部熱交換器１７の凝縮水のための排水装置を設ける必要がなく、製造コストを削減できる利点がある。
【００４３】
（３）本実施形態の車両用空調装置においては、内部熱交換器１７が、大径の外管Ｐ５内に小径の内管Ｐ４を配置した二重管構造の内部熱交換器１７である。そのため、内部熱交換器１７の構造を簡素化でき、また内部熱交換器１７を小型化できる。また、単に二つの管の外表面同士を接触させた構造とは異なり、熱交換効率が高くて好ましい。
【００４４】
（４）本実施形態の車両用空調装置においては、二重管構造の内部熱交換器１７の内管Ｐ４を高圧配管の一部Ｐ４とし、外管Ｐ５を低圧配管の一部Ｐ５としてある。つまり、より漏洩の可能性の高い高圧冷媒が内側を流れるため、二重管１７から冷媒が漏れにくくて、好ましい。
【００４５】
（５）本実施形態の車両用空調装置においては、二重管構造の内部熱交換器１７は、直線状の外管Ｐ５に２つの曲げ部６５、６７を形成し、外管Ｐ５の曲げ部６５、６７にそれぞれ貫通孔６５ａ、６７ａを形成し、この貫通孔６５ａ、６７ａを通じて内管Ｐ４を挿入し、外管Ｐ５と内管Ｐ４とをろう付けしたものである。そのため、例えば特開昭５８−１２１３９４号公報に開示される二重管とは異なり、分岐管が不要であるため、二重管の部品点数が少なくて好ましい。
【００４６】
また、外管Ｐ５の曲げ部６５、６７は滑らかであるため、分岐管を利用した二重管よりも通路抵抗が低く維持され、圧力損失が低くて好ましい。
【００４７】
（６）ここで、冷媒にＨＦＣ（具体的にはＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−１５２ａなど）を利用し且つ内管Ｐ４の内径が４〜８ｍｍで外管Ｐ５の内径が１２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲において、内部熱交換器１７の二重管部分の全長は１００ｍｍ以上且つ３００ｍｍ以下であることが好ましい。１００ｍｍ未満であると、内部熱交換器１７で得られるスーパーヒートが小さく冷凍サイクル１０の効率向上に大きく寄与せず、３００ｍｍを超えると、内部熱交換器１７で得られるスーパーヒートが大きくなり圧縮機１１に加わる負荷が大きくなり過ぎるおそれがあるからである。特に好ましくは１５０ｍｍ以上且つ２５０ｍｍ以下である。このように設定すると、冷凍サイクル１０の効率向上と圧縮機１１への負荷とのバランスが特に良い。
【００４８】
以上要するに上述の実施形態によれば、内部熱交換器１７を車室内５側に配置したため、冷凍サイクル１０の効率を向上させる内部熱交換器１７を備える構造でありつつも、従来とは異なりエンジンルーム４などの車室外における冷凍サイクル１０の配管レイアウトの自由度を維持できる。
【００４９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定解釈されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更可能である。
【００５０】
例えば、上述の実施形態では、車室側に配置される高圧配管および低圧配管のほぼ全域が二重管構造の内部熱交換器として構成され、内部熱交換器１７との配管接続ポイント５７が区画壁３の貫通口３ａに近接し車室外４側から区画壁３の貫通口３ａを通じてアクセス可能な位置に設けられているが、図６に示すように配管接続ポイント５７が区画壁３から車室内５側に離間して設けられていてもよい。
【００５１】
また、上述の実施形態では、内部熱交換器１７の全体が空調ケース３６内に配置されているが、図６に示すように内部熱交換器１７は空調ケース３６外に配置されていてもよい。
【００５２】
また、二重管構造の熱交換器１７の製造方法は、上述の実施形態に限定解釈されるものではなく、図８に示すように分岐管７１を使用したものであってもよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、内部熱交換器１７は外管内に内管を配置した二重管構造で構成されているが、例えば図７に示すように２つの並列な通路７６、７７を有す二穴管７５により構成されていてもよいし、その他の構造で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態の車両用空調装置の概略図。
【図２】同車両用空調装置の温調ユニットの分解斜視図。
【図３】同車両用空調装置の温調ユニットの縦断面図。
【図４】図３中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向からみた内部熱交換器の近傍の透視図。
【図５】同車両用空調装置の膨張弁と内部熱交換器との接続構造を示す分解斜視図。
【図６】本発明の車両用空調装置の一変形例を示す概略図。
【図７】本発明の車両用空調装置にかかる内部熱交換器の一変形例を示す概略図。
【図８】本発明の車両用空調装置にかかる内部熱交換器の他の変形例を示す概略図。
【符号の説明】
【００５５】
３…ダッシュパネル
３ａ…貫通口
４…エンジンルーム（車室外）
５…車室内
１０…冷凍サイクル
１１…圧縮機
１２…凝縮器
１３…リキッドタンク
１４…膨張弁
１５…蒸発器
１７…内部熱交換器
３０…空調ユニット
３５…温調ユニット
３６…ケース
６５、６７…曲げ部
６５ａ、６７ａ…貫通孔
Ｐ４…内管（高圧配管の一部）
Ｐ５…外管（低圧配管の一部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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