JP2003276427A - 空調装置の凝縮器まわりの配管付属品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホットガスサイクルを利用する空調装置の凝
縮器において、圧縮機吐出側の配管付属品類を一体化し
たバルブユニットを堅固に支持すると共に、該バルブユ
ニットと凝縮器との間のフレキシブルホースを除去す
る。 【解決手段】 空調装置の冷媒回路において、冷媒を圧
縮する圧縮機と、冷媒を液化する凝縮器と、圧縮された
冷媒を減圧する減圧装置と、冷媒を利用して熱交換して
空調用空気を生成する蒸発器とが具備される。前記凝縮
器は、冷媒が通過する複数のフィンチューブと、前記フ
ィンチューブの両端部が接続していて堅固な構造の２つ
のヘッダーと、該ヘッダーに固定される上部と下部取り
付けブラケットと、ピン部材と協働して該上、下部取り
付けブラケットを介して該凝縮器を支持する防振材とを
具備する。前記バルブユニットを前記ヘッダー又は前記
上、下部取り付けブラケットに固定することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空調装置に係わり、
特別には自動車用空調装置に係わり、より特別には自動
車用空調装置の凝縮器及びその周辺の配管付属品に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な自動車用空調装置は、冷
房用として圧縮機により圧縮された冷媒の断熱膨張によ
る冷却を利用して冷房を行う冷房用ユニットと、暖房用
としてエンジンの冷却後の冷却水を利用して暖房する暖
房用ユニットから構成される空調装置が一般的である。
この場合暖房用熱源として車両自体の動力源であるエン
ジンの冷却水熱を利用することから、エネルギーの有効
利用であると共に設備の有効利用でもある。更に圧縮機
で断熱圧縮された冷媒をそのまま暖房用熱源として利用
するホットガスサイクルが近年提案されてきた。このホ
ットガスサイクルについては以下で説明するが、この場
合には暖房時においても、従来冷房用のみであった冷房
ユニットをホットガスサイクルで運転することにより、
暖房用の温水ヒータの補助、空調空気の予熱等が可能で
あり、より効率的な設備使用が可能になる。一方燃費低
減等の観点から車両軽量化の要求が近年高まっている。

【０００３】この様なホットガスサイクルを従来の自動
車用の空調装置（システム）に含ませた場合の構成につ
いて、図１及び２を参照して説明する。図１及び２の空
調装置は、冷暖房機能を有しており、冷房用ユニット１
０と暖房用ユニット（図示されない）により構成され
る。本発明は冷房用ユニット１０に関するものであるの
で、暖房用ユニットは図面には示さない。

【０００４】図１と２に示す冷房用ユニット１０により
実施される冷房運転時において、冷媒は圧縮機１で圧縮
され凝縮器２を経由して液化される。液化された冷媒
は、減圧装置３により減圧されて断熱膨張し、冷媒配管
３３及び冷媒配管３３から延長される冷媒配管３４を介
して蒸発器４に供給されてここで気化するが、この際に
周囲から熱を奪うことにより周囲を冷却する。蒸発器４
は空調ダクト内に収容されており、送風機７により送ら
れた空気が、蒸発器４を通過する際に蒸発器４と熱交換
して冷却され空調用空気として車両室内に吹き出されて
室内を冷房する。その後冷媒は圧縮機１により吸引され
再循環する。

【０００５】一方暖房運転においては、図示されない暖
房用ユニットにより暖房が行なわれており、エンジン
（図示されない）の冷却時に温められたエンジン冷却水
が冷却水循環配管を介して図示されない温水ヒータに供
給され、送風機により空気が、空調ダクト内に収容され
た温水ヒータに送られて温められ、空調空気として室内
に吹き出される。温水ヒータを通過して温度を下げられ
た冷却水は冷却水循環配管を介してエンジンへ循環し再
度温められる。

【０００６】ここで、温水ヒータを補助するために、ホ
ットガス（ＨＧ）サイクルが使用可能である。暖房運転
において冷房用ユニット１０を同時に運転する。圧縮機
１と凝縮器２間に第１切替弁１５を設け、更に第１切替
弁１５と圧縮機１との間にバイパス配管１８を設け、こ
のバイパス配管１８中に第２切替弁１６を設置し、この
バイパス配管１８を減圧装置３と蒸発器４とを連絡する
配管３３に接続させることにより冷媒バイパスラインを
設ける。ここで第１切替弁１５を閉じて凝縮器１２への
経路を遮断することにより、冷媒を配管１８に流し、凝
縮器２及び減圧装置３をバイパスさせる。冷媒は、圧縮
機１で圧縮される際に断熱圧縮され温度が上昇する。温
度の上昇した冷媒は、そのまま熱交換器である蒸発器４
に導かれ、送風機７により空気が蒸発器４に当てられる
ことにより空気を温める。この空気が室内に吹き出され
て暖房する。この様な冷房用ユニット１０の使用方法を
ホットガスサイクルと呼ぶ。第１と第２切替弁１５，１
６は電磁弁であることが好ましい。

【０００７】この様なホットガスサイクルを利用する空
調装置において、分岐配管１８には第２切替弁１６の他
に絞り１７が通常備えられており、更に配管３３におい
てバイパス配管１８の配管３３への接続部の上流側（減
圧装置３側）には逆止弁１９が設置される。また圧縮機
１の出口配管３１において第１切替弁１５の上流側には
圧力センサ１４が設けられても良い。この様に冷媒配管
回路が構成される場合に、第１切替弁１５、第２切替弁
１６、絞り１７、逆止弁１９、配管１８等が一体でユニ
ット化されることが好ましい。この様にユニット化され
ることにより、これらの構成部分は、コンパクト化、軽
量化が図られ、更にこれらの構成部品の組み立て工数が
低減される。これにより製作及び組み立て費用の削減も
可能になる。大量生産を考慮するとこのユニット化はコ
スト上大きなメリットを生じる。

【０００８】上述したように配管構成部のユニット化に
より、例えば図１において一点鎖線で囲む部分からなる
バルブユニット５が形成可能である。しかしこの様にユ
ニット化されたバルブユニット５は当然ながら単体の切
替弁１５，１６や逆止弁１９より重くなる。従ってバル
ブユニット５の取付位置が問題となる。一方本空調装置
の冷房用ユニット１０は、車両用であることから走行中
には車両の振動が伝達される。空調装置の一部を構成す
る凝縮器２は、図２に示すようにその機能から種々の配
管が接続されており、更に冷媒タンク２１等の付属品が
取り付けられている。また凝縮器２はフィンチューブタ
イプの熱交換器であり、図２に示すように厚みが薄く平
板状の形状である。さらに低燃費等を実現する軽量化の
要求から材質は一般的にアルミであり構造も出来る限り
薄板化されているので、強度的には必要最低限のものに
なっている。

【０００９】この様な凝縮器２の構造から凝縮器２に直
接的に車両の振動が伝達されることは強度上及び構成部
品の寿命の観点から好ましくない。従って凝縮器２の車
両車体への取付は図２に示すように、一般的に下面に防
振材２６を左右２箇所配置し、防振材２６を介して凝縮
器２が支持されるような構成としている。ここで一般的
に凝縮器２の上面はピン２７により２箇所で押さえつけ
られている。ピン２７は垂直方向に移動可能に車体に支
持されても良い。この様に構成することにより凝縮器２
は、堅固に固定されることなく、車体の振動を吸収する
ように車体に設置される。ピン２７は内部にゴムの防振
部を有して防振効果を備えても良い。

【００１０】この様な凝縮器２の配置に関連して、バル
ブユニット５は凝縮器２と連絡する冷媒配管を多く有す
ることから凝縮器２に近接して配置されることが好まし
い。この観点からバルブユニット５は凝縮器２のフィン
チューブ２８に取り付けることが好ましい。しかしフィ
ンチューブ２８は軽量化の要求からバルブユニット５を
取り付けるには十分な強度を有さない。更にバルブユニ
ット５の重量は軽くはないので、堅固な構造に設置され
る必要がある。バルブユニット５を凝縮器２付近の車体
に設置することが考えられるが、この様にバルブユニッ
ト５を設置すると、例え車体との間に防振材を設けたと
しても、バルブユニット５と凝縮器２には車体の振動が
伝達されて別個に振動させられるので、バルブユニット
５と凝縮器２を連絡する配管３２，３３はフレキシブル
な材質であるか、一部にフレキシブルな材質部分を備え
る必要が生じる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に鑑みなされたもので本発明の目的は、一般的にホット
ガスサイクルを利用する自動車用空調装置において、圧
縮機吐出側の切替弁等の配管付属品を一体化して構成さ
れた流路切替手段、即ちバルブユニットを堅固に支持す
ると共に、バルブユニットと凝縮器との間の配管にフレ
キシブルな配管付属品を使用することなく、バルブユニ
ットを支持する方法を具備する凝縮器を提供することで
ある。本発明の別の目的は、これにより構成部品を削減
し配管を簡素化することにより、従来の空調装置に比べ
て軽量化を図ると共に、車両内空間の有効利用及び製作
費用の低減を図ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために本発明の第１の形態の空調装置は、冷媒の通る配
管により接続されていて閉鎖配管回路を形成する冷媒回
路を具備しており、該冷媒回路において、冷媒を圧縮す
る圧縮機と、該圧縮機に隣接してそれの下流に配管接続
されていて圧縮された冷媒を冷却して液化する凝縮器で
あって、該凝縮器が、前記圧縮機により圧縮された冷媒
が通過していて熱交換器として機能する複数のフィンチ
ューブと、該複数のフィンチューブの両端部がそれぞれ
流体的に接続していて堅固な構造を有する２つのヘッダ
ーと、該凝縮器を支持していて防振効果を有する少なく
とも一つの防振材と、前記２つのヘッダーの少なくとも
一つに堅固に固定されていて前記防振材がその下面に設
置されていて前記防振材を前記凝縮器に連結する少なく
とも一つの下部取り付けブラケットと、前記少なくとも
一つの下部取り付けブラケットに垂直方向で整列してい
て前記ヘッダーの少なくとも一つに堅固に固定されてい
て該凝縮器の据え付けを補助する少なくとも一つの上部
取り付けブラケットと、前記少なくとも一つの防振材に
垂直方向で整列していて前記上部取り付けブラケットを
介して前記凝縮器を下に押して前記防振材と協働して前
記凝縮器の支持を可能にする少なくとも一つのピン部材
とを具備する前記凝縮器と、前記凝縮器に隣接してそれ
の下流に配管接続されていて圧縮された冷媒を減圧して
膨張させる減圧装置と、該減圧装置の下流にそれに続い
て配管接続されていて前記冷媒を通過させていて送風機
を備える少なくとも１基の蒸発器であって、該蒸発器が
空調ダクト内に収容されており、前記送風機により空気
が空調ダクトに送られるので前記少なくとも一基の蒸発
器に当てられて、該空気が冷却又は温められる前記少な
くとも一基の蒸発器と、冷媒を前記凝縮器及び前記減圧
装置をバイパスして前記蒸発器へ流すバイパス配管と、
前記圧縮機からの冷媒流を前記凝縮器へ流すか又は前記
バイパス配管へ流すかを切り替える機能を有していて更
に一体的にユニット化された流路切替手段と、を備えて
おり、該流路切替手段は、前記凝縮機の前記２つのヘッ
ダーのいずれか一方に取り付けられることを特徴とす
る。

【００１３】この様に構成することにより本発明は、該
流路切替手段を該凝縮器に堅固に固定することが可能に
なり、振動吸収のため該流路切替手段と該凝縮器間の複
数の配管に備えられるべきフレキシブル配管手段を除去
可能である。従って配管の簡素化と共に凝縮器の軽量化
が図られる。

【００１４】これとは別に本発明の第２の形態は、第１
の形態において前記流路切替手段が、堅固な構造体であ
る前記凝縮機の前記上部又は下部取付ブラケットに取り
付けられることを特徴とする。やはりこの様な構成によ
り本発明は、前述のフレキシブル配管手段を除去可能で
ある。

【００１５】これとは別に本発明の第３の形態は、前記
第１又は第２の形態のいずれかにおいて該流路切替手段
が、前記圧縮機と前記凝縮器間に設けられる第１切替弁
と、前記減圧装置と前記蒸発器とを連絡する配管に接続
する前記バイパス配管の少なくとも一部分と、前記バイ
パス配管中に設置された第２切替弁と、前記バイパス配
管中に設置された絞りと、更に前記減圧装置と前記蒸発
器とを連絡する配管において、前記バイパス配管の該配
管への接続部の上流側に設置された逆止弁と、の内少な
くとも２つを具備することを特徴とする。これとは別に
該流路切替手段は、例えば圧縮機の出口配管３１におい
て第１切替弁１５の上流側に設けられた圧力センサ等
の、上記以外の配管付属品を具備しても良い。

【００１６】これとは別の本発明の形態において、前記
第１及び／又は第２の切替弁が、電磁弁であっても良
い。

【００１７】本発明の上記の形態はホットガスサイクル
を利用する自動車用空調装置において、圧縮機吐出側の
切替弁等の配管付属品を一体化して構成された流路切替
手段を堅固に支持すると共に、該流路切替手段と凝縮器
との間のフレキシブルな配管付属品を除去可能である。
更に本発明において空調装置の構成部品を削減し配管を
簡素化することにより、従来の空調装置に比べて軽量化
を図ると共に、車両空間の有効利用及び製作費用の低減
を図ることが可能になる。

【００１８】これとは別の本発明の形態において、前記
の本発明の第１から第３の形態及びそれらの変形は、自
動車用以外の空調装置に適用されても良い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づき、図面
を参照して本発明の凝縮器２におけるバルブユニット５
の取り付けについて詳細に説明する。図３を参照する
と、本発明の第１の実施の形態の凝縮器２が図示されて
おり、図１及び２に図示する一般的なホットガスサイク
ルを利用する空調装置の冷房用ユニット１０の要素部分
と同様である図３の冷房用ユニット１０の要素部分は、
図１及び２に示す対応する要素部分の参照符号と同じ参
照符号により指定されている。図３に示す本発明の第１
の実施の形態の空調装置及びそれの凝縮器２の構成、運
転、機能等は、基本的には図１と２に示した一般的なホ
ットガスを利用する空調装置と同様であるので、重複を
避けて回路及び構成に関する説明は、図３と図１及び２
の相違点についてのみ記載する。（図５についても同様
である）

【００２０】本実施の形態において凝縮器２はフィンチ
ューブ式熱交換機であり、複数のフィンチューブ２８を
具備しており、該フィンチューブ２８は一般的に図１に
示される送風機７により空気を当てられて、空気とフィ
ンチューブ２８内を流れる冷媒との間の熱交換を実現す
る。本実施の形態においてフィンチューブ２８の材質は
アルミニウムであるが、他の材料が使用されても良い。
複数のフィンチューブ２８の両端部は、図３に示すよう
に複数のフィンチューブ２８の左右の両端に垂直に配置
される２基のヘッダー２４と２５にそれぞれ流体的に接
続しており、ヘッダー２４と２５及びフィンチューブ２
８により冷媒流路を形成する。ここではヘッダー２４と
２５の材質はやはりアルミニウムであるが、ヘッダー２
４と２５は高圧に圧縮された冷媒を収容することから所
定の厚みを有する堅固な構造である。図３において向か
って左側のヘッダー２４の外側にはヘッダー２４に接続
する冷媒タンク２１がヘッダー２４に取り付けられる。
図３に示すようにヘッダー２４と２５はフィンチューブ
２８を囲むように配置されている。ヘッダーの材質はア
ルミニウム以外の材質でも良い。

【００２１】凝縮器２の四隅には下部及び上部の取り付
けブラケット２２と２３がヘッダー２４と２５にボルト
止め等により堅固に固定される。この固定方法はボルト
止めではなく、クランプ、溶接等の既知の方法であって
も良い。左右の下部取り付けブラケット２２の下面には
図３に示すようにゴム等の材質により形成された防振性
能を有する防振材２６（本実施例では２つ）がそれぞれ
取り付けられる。防振材２６は、下部取り付けブラケッ
ト２２を介して凝縮器２を支持しており、車体の振動の
凝縮器２への伝達を防止する防振装置としての機能を果
たす。一方凝縮器２の上部の２隅に、下部取り付けブラ
ケット２２に対応するように設けられた左右の上部取り
付けブラケット２３の上面には、ピン部材２７が上部取
り付けブラケット２３を介して凝縮器２を下に押すため
に当接するように取り付けられており、その一方でピン
部材２７は車体に固定されるように取り付けられるの
で、車体から反力を取り凝縮器２を押すことが出来る。
左右のピン部材２７は垂直方向において防振材２６にそ
れぞれ整列するように配置される。ピン部材２７は、前
述のごとく凝縮器２を下に押すので、車体と当接して凝
縮器２を支持する防振材２６と協働して凝縮器２を上下
方向に固定しており、更にその押し下げ力と凝縮器２の
質量による摩擦力により凝縮器２を横方向にも固定す
る。この様に凝縮器２は防振材２６とピン部材２７によ
り凝縮器２を防振するように固定される。本例では上部
取り付けブラケット２３及び下部取り付けブラケット２
２が共に２つづつ具備されるが、堅固な取り付け構造を
提供するのであればこれ以外の数で具備されても良い。

【００２２】図３に示すバルブユニット５は、前述した
ごとく圧縮機１からの冷媒流を凝縮器２へ流すか又はバ
イパス配管１８へ流すかを切り替える機能を有していて
更に凝縮器２周りの配管付属品を一体的にユニット化し
た配管構成部であり、ユニット化されているためにかな
りの重量を有する。本第１の実施の形態においてバルブ
ユニット５は、左のヘッダー２４に取り付けられてお
り、その取り付け方法は台板を介したボルト止め、溶接
止め、クランプ止め等の既知の取り付け方法であって良
い。この様に構成することにより、バルブユニット５は
凝縮器２と一体であり、車体からの振動は、凝縮器２に
対してと同時にバルブユニット５に対しても防振材２６
により吸収されており、本発明によりバルブユニット５
を凝縮器２に固定することが可能になり、振動吸収のた
めバルブユニット５と凝縮器２間の複数の配管３２，３
３に備えられるべきフレキシブルホース等が削減可能で
ある。

【００２３】これとは別に本発明の第２の実施の形態は
図５に示すように、前記バルブユニット５が、堅固な構
造体である左側の下部取り付けブラケット２２に固定さ
れることを特徴とする。やはりこの様な構成により本発
明は、前述のフレキシブルホース等を削減可能である。
バルブユニット５は、その他の下部及び上部取り付けブ
ラケット２２，２３に固定されても良い。

【００２４】これとは別にバルブユニット５は、例えば
圧縮機１の出口配管３１において第１切替弁１５の上流
側に設けられた圧力センサ１４等の、上記以外の配管付
属品を具備しても良いし、上記の配管付属品の一部のみ
を具備しなくても良い。第１及び／又は第２の切替弁１
５，１６が、電磁弁であっても良い。第１切替弁１５と
第２切替弁１６が一体の三方弁であっても良い。この様
にバルブユニット５は、特定の配管要素を必ず含む必要
はなく、冷媒回路の設計に応じて適宜構成が変えられて
も良い。

【００２５】本発明はホットガスサイクルを利用する空
調装置における凝縮器２周りの配管付属品をユニット化
したバルブユニット５の配置について説明したが、空調
装置はホットガスサイクルを利用するものでなくとも良
く、従ってこの場合のバルブユニット５は図１における
切替弁１５及び／又は１６を含まなくても良い。空調装
置が、ホットガスサイクルを利用する回路の場合に使用
されていて軽量化されていて実施例に示されるような凝
縮器を具備する場合には、本発明のバルブユニットの設
置方法を備える凝縮器を任意の空調装置に適用可能であ
る。

【００２６】本発明の上記の構成により、凝縮器周りの
配管構成要素の簡単化、軽量化、更には製造費用の低減
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の凝縮器が使用可能な空調装置
の冷媒回路の図解的な図面である。

【図２】図２は、本発明の凝縮器が使用可能な図１の空
調装置の図式的な立体図である。

【図３】図３は本発明の第１の実施の形態の凝縮器の図
式的な正面図である。

【図４】図４は図３のＡ−Ａ断面図である。

【図５】図５は本発明の第２の実施の形態の凝縮器の図
式的な正面図である。

【符号の説明】

１…圧縮機 ２…凝縮器 ３…減圧装置 ４…蒸発器 ５…バルブユニット ７…送風機 １０…冷房用ユニット １５…第１切替弁 １６…第２切替弁 １７…絞り １８…バイパス配管 １９…逆止弁 ２１…冷媒タンク ２２…下部取り付けブラケット ２３…上部取り付けブラケット ２４…ヘッダー ２５…ヘッダー ２６…防振材 ２７…ピン部材 ３１，３２，３３，３４…配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼頭 和雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソ−内 (72)発明者 長沢 聡也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソ−内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調装置において、この空調装置は、 冷媒の通る配管により接続されていて閉鎖配管回路を形
   成する冷媒回路を具備しており、 該冷媒回路において、 冷媒を圧縮する圧縮機と、 該圧縮機に隣接してそれの下流に配管接続されていて圧
   縮された冷媒を冷却して液化する凝縮器であって、該凝
   縮器が、 前記圧縮機により圧縮された冷媒が通過していて熱交換
   器として機能する複数のフィンチューブと、 該複数のフィンチューブの両端部がそれぞれ流体的に接
   続していて堅固な構造を有する２つのヘッダーと、 該凝縮器を支持していて防振効果を有する少なくとも一
   つの防振材と、 前記２つのヘッダーの少なくとも一つに堅固に固定され
   ていて前記防振材がその下面に設置されていて前記防振
   材を前記凝縮器に連結する少なくとも一つの下部取り付
   けブラケットと、 前記少なくとも一つの下部取り付けブラケットに垂直方
   向で整列していて前記ヘッダーの少なくとも一つに堅固
   に固定されていて該凝縮器の据え付けを補助する少なく
   とも一つの上部取り付けブラケットと、前記少なくとも
   一つの防振材に垂直方向で整列していて前記上部取り付
   けブラケットを介して前記凝縮器を下に押して前記防振
   材と協働して前記凝縮器の支持を可能にする少なくとも
   一つのピン部材と、 を具備する前記凝縮器と、 前記凝縮器に隣接してそれの下流に配管接続されていて
   圧縮された冷媒を減圧して膨張させる減圧装置と、 該減圧装置の下流にそれに続いて配管接続されていて前
   記冷媒を通過させていて送風機を備える少なくとも１基
   の蒸発器であって、該蒸発器が空調ダクト内に収容され
   ており、前記送風機により空気が空調ダクトに送られる
   ので前記少なくとも一基の蒸発器に当てられて、該空気
   が冷却又は温められる前記少なくとも一基の蒸発器と、 冷媒を前記凝縮器及び前記減圧装置をバイパスして前記
   蒸発器へ流すバイパス配管と、 前記圧縮機からの冷媒流を前記凝縮器へ流すか又は前記
   バイパス配管へ流すかを切り替える機能を有していて更
   に一体的にユニット化された流路切替手段と、 を備えており、 該流路切替手段は、前記凝縮機の前記２つのヘッダーの
   いずれか一方に取り付けられることを特徴とする空調装
   置。
2. 【請求項２】 前記流路切替手段が、前記凝縮機の堅固
   な構造体である前記上部又は下部取付ブラケットに取り
   付けられることを特徴とする請求項１に記載の空調装
   置。
3. 【請求項３】 前記流路切替手段は、 前記圧縮機と前記凝縮器間に設けられる第１切替弁と、 前記減圧装置と前記蒸発器とを連絡する配管に接続する
   前記バイパス配管の少なくとも一部分と、 前記バイパス配管中に設置された第２切替弁と、 前記バイパス配管中に設置された絞りと、更に 前記減圧装置と前記蒸発器とを連絡する配管において、
   前記バイパス配管の該配管への接続部の上流側に設置さ
   れた逆止弁と、 の内少なくとも２つを具備することを特徴とする請求項
   １又は２のいずれかに記載の空調装置。
4. 【請求項４】 前記第１及び／又は第２の切替弁が電磁
   弁である請求項３に記載の空調装置。