JP2007203795A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メイン冷房システムのみを作動した状態からサブ冷房システムを作動した場合にも、メイン冷房システムの冷房能力が急激に変化するのを抑制できるようにした車両用空調装置の提供を図る。
【解決手段】サブ高圧配管のサブ膨張弁よりも上流側に、サブ冷房システムに供給する冷媒量を制限する絞り部を設けるとともに、その絞り部よりも上流側のサブ高圧配管とサブ低圧配管との間に、それら両配管を流れる冷媒間で熱交換する熱交換部４０を設けた。これにより、絞り部によってサブ冷房システムに供給される冷媒量が制限されるため、メイン冷房システムに供給されていた冷媒量が急激に減少するのを防できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、とりわけ、メイン冷房システムとサブ冷房システムを備えてデュアルエアコンを構成する車両用空調装置に関する。

後席を備えた自動車の空調装置には、前席乗員のためのメイン（前席用）冷房システムと、後席乗員のためのサブ（後席用）冷房システムと、を設けてデュアルエアコンを構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

デュアルエアコンは、メイン冷房システムに前席用の膨張弁および蒸発器を備えるとともに、サブ冷房システムに後席用の膨張弁および蒸発器を備え、圧縮機で圧縮した高圧冷媒を凝縮器に通して冷却した後に、前席用のメイン高圧配管を介して前席用の膨張弁および蒸発器に供給する一方、後席用のサブ高圧配管を介して後席用の膨張弁および蒸発器に供給できるようになっている。

そして、前席用の蒸発器を通過した冷媒は前席用のメイン低圧配管を介して前記圧縮機に帰還されるとともに、後席用の蒸発器を通過した冷媒は後席用のサブ低圧配管を介して同様に前記圧縮機に帰還される。
特開２００２−６７６６９号公報（第３頁、図１）

しかしながら、デュアルエアコンでは後席に乗員が居ない場合はサブ冷房システムに冷媒を供給する必要がない。このため、サブ冷房システムへの冷媒供給を遮断できるようになっている。

ところが、メイン冷房システムのみが作動している状態からサブ冷房システムを作動した場合には、圧縮機から凝縮器を介して供給される冷媒が、メイン冷房システムのみならずサブ冷房システムにも供給されるため、今までメイン冷房システムに供給されていた冷媒量が急激に減少して冷房能力が急激に低下されるため、前席乗員が不快感を感じるおそれがある。

そこで、本発明は、メイン冷房システムの冷房能力が急激に変化するのを抑制できるようにした車両用空調装置を提供するものである。

本発明は、圧縮機で圧縮した後に凝縮器に通して冷却した冷媒を、メイン高圧配管を介してメイン膨張弁およびメイン蒸発器の順に供給した後、メイン低圧配管を介して前記圧縮機に帰還させるメイン冷房システムと、前記凝縮器を通した冷媒を、前記メイン高圧配管から分岐したサブ高圧配管を介してサブ膨張弁およびサブ蒸発器の順に供給した後、前記メイン低圧配管に接続されるサブ低圧配管を介して前記圧縮機に帰還させるサブ冷房システムと、を備えた車両用空調装置において、前記サブ高圧配管の前記サブ膨張弁よりも上流側に、サブ冷房システムに供給する冷媒量を制限する絞り部を設けるとともに、その絞り部よりも上流側の前記サブ高圧配管と前記サブ低圧配管との間に、それら両配管を流れる冷媒間で熱交換する熱交換部を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明の車両用空調装置によれば、メイン冷房システムのみを作動している状態からサブ冷房システムを作動する際、絞り部によってサブ冷房システムに供給される冷媒量が制限されるため、メイン冷房システムに供給されていた冷媒量が急激に減少するのを防止できる。

従って、サブ冷房システムを作動した時にもメイン冷房システムの冷房能力が急激に低下するのを効率よく抑制し、前席乗員に不快感を与えるのを防止する事ができる。

また、サブ冷房システムは前記絞り部を設けたことにより、その絞り部を冷媒が通過した際の膨張機能により冷媒の一部が気化し易く、気相状態の冷媒がそれの下流側に設けたサブ膨張弁に流入すると、そのサブ膨張弁で異音が発生することになるが、本発明では前記絞り部の上流側のサブ高圧配管とサブ低圧配管との間に設けた熱交換部によって、サブ高圧配管内を流れる冷媒をサブ低圧配管側の低温冷媒によって過冷却できるため、冷媒が絞り部で気化されるのを抑制できる。

従って、サブ高圧配管に前記絞り部を設けた場合にも、サブ膨張弁に冷媒が気相化された状態で流入するのを防止できるため、そのサブ膨張弁で異音が発生するのを無くすことができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明にかかる車両用空調装置の一実施形態を示し、図１は同空調装置の回路図、図２は図１中Ａ部を示すサブ冷房システムの斜視図、図３は図２中Ｂ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。

本実施形態の車両用空調装置１は、図１に示すように前席用として用いられるメイン冷房システム１０と、後席用として用いられるサブ冷房システム２０と、を備えてデュアルエアコンを構成している。

メイン冷房システム１０は、圧縮機２で圧縮した後に凝縮器３に通して冷却した冷媒を、メイン高圧配管１１を介してメイン膨張弁１２およびメイン蒸発器１３の順に供給した後、メイン低圧配管１４を介して圧縮機２に帰還されるようになっている。

サブ冷房システム２０は、凝縮器３を通した冷媒を、メイン高圧配管１１から分岐したサブ高圧配管２１を介してサブ膨張弁２２およびサブ蒸発器２３の順に供給した後、メイン低圧配管１４に接続されるサブ低圧配管２４を介して圧縮機２に帰還するようになっている。

メイン蒸発器１３およびサブ蒸発器２３は、それぞれメイン膨張弁１２およびサブ膨張弁２２を冷媒が通過することにより断熱膨張されて気相化され、その気相化されて低温の冷媒がメイン蒸発器１３およびサブ蒸発器２３の内部を通過することにより、それら各蒸発器１３，２３を冷却する。

そして、このように冷却されたメイン蒸発器１３およびサブ蒸発器２３に空調風を吹き付けることにより、その空調風を冷却してメイン蒸発器１３は前席乗員用に冷房風を提供するとともに、サブ蒸発器２３は後席乗員用に冷房風を提供する。

また、サブ膨張弁２２よりも上流側のサブ高圧配管２１に開閉弁２５が設けられ、この開閉弁２５の開閉によりサブ冷房システム２０に冷媒を供給または遮断するようになっており、サブ冷房システム２０の作動時に開閉弁２５を開弁するとともに、サブ冷房システム２０の停止時に開閉弁２５を閉弁するようになっている。

また、メイン低圧配管１４にはサブ低圧配管２４の接続部よりも下流側に気液分離器４が設けられ、メイン蒸発器１３およびサブ蒸発器２３から戻される冷媒を気液分離器４によって気相の冷媒と液相の冷媒とを分離し、気相の冷媒を圧縮機２に帰還させる。

ここで、本実施形態にあっては、図１，図２に示すように開閉弁２５とサブ膨張弁２２との間のサブ高圧配管２１に、サブ冷房システム２０に供給する冷媒量を制限する絞り部３０を設けるとともに、その絞り部３０よりも上流側のサブ高圧配管２１とサブ低圧配管２４との間に、それら両配管２１，２４を流れる冷媒間で熱交換する熱交換部４０を設けてある。

すなわち、図２にサブ蒸発器２３を示すが、このサブ蒸発器２３のヘッダ２３aの一側部には、絞り部３０およびサブ膨張弁２２を経由した下流側のサブ高圧配管２１が接続され、サブ膨張弁２２により断熱膨張により冷却された気相冷媒がサブ蒸発器２３内を循環した後、ヘッダ２３aの他側部に接続したサブ低圧配管２４から気液分離器４へと排出される。尚、図２中に示す矢印は冷媒の流れ方向を示す。

このとき、サブ高圧配管２１内を流れる冷媒は、圧縮機２で圧縮された後に凝縮器３で冷却されて液相化されるとはいえ、やはり温度が高い高圧状態にあり、一方、サブ低圧配管２４内を流れる冷媒はサブ蒸発器２３で熱交換されて温められるとはいえ、やはり温度が低い低圧状態にあり、熱交換部４０によってサブ高圧配管２１内の冷媒をサブ低圧配管２４内の冷媒で過冷却し、この過冷却した冷媒が前記絞り部３０に供給される。

また、熱交換部４０は、サブ高圧配管２１およびサブ低圧配管２４の一方（この例ではサブ低圧配管２４）内に他方（この例ではサブ高圧配管２１）を挿通してなる二重管４１として構成される。なお本実施形態では、図３に示すようにサブ高圧配管２１は小径管２１aで形成される一方、サブ低圧配管２４は大径管２４aで形成されており、この大径管２４aの中心部に前記小径管２１aを配置して同心状の二重管４１として形成するとともに、同心配置されたそれら小径管２１aと大径管２４aとをリブ４２によって互いに連結してある。

以上の構成により本実施形態の車両用空調装置１によれば、自動車の前席のみに乗員が着座した状態で冷房する場合は、サブ高圧配管２１に設けた開閉弁２５を閉弁してメイン冷房システム１０に冷媒を循環させる一方、後席にも乗員が着座している場合は上記開閉弁２５を開弁してサブ冷房システム２０にも冷媒を循環させることができる。

このとき、メイン冷房システム１０を作動している状態で開閉弁２５を開弁してサブ冷房システム２０を作動する際、サブ高圧配管２１に設けた絞り部３０によってサブ冷房システム２０に供給する冷媒量が制限されるため、メイン冷房システム１０に供給されていた冷媒量が急激に減少するのを防止できる。

従って、サブ冷房システム２０を作動した時にもメイン冷房システム１０の冷房能力が急激に低下するのを効率よく抑制し、前席乗員に不快感を与えるのを防止する事ができる。

ところで、サブ冷房システム２０は絞り部３０を設けたことにより、その絞り部３０を冷媒が通過した際の膨張機能により冷媒の一部が気化し易く、気相状態の冷媒がそれの下流側に設けたサブ膨張弁２２に流入すると、そのサブ膨張弁２２で異音が発生することになる。

しかし、本実施形態では絞り部３０の上流側でサブ高圧配管２１とサブ低圧配管２４との間に設けた内部熱交換部４０によって、サブ高圧配管２１内を流れる冷媒をサブ低圧配管２４側の低温冷媒によって過冷却できるため、冷媒が絞り部３０で気化されるのを抑制できる。

従って、サブ高圧配管２１に絞り部３０を設けた場合にも、サブ膨張弁２２に冷媒が気相化された状態で流入するのを防止できるため、そのサブ膨張弁２２で異音が発生するのを無くすことができる。

また、本実施形態では熱交換部４０は、サブ高圧配管２１およびサブ低圧配管２４の一方に他方を挿通してなる二重管４１として構成したので、内部熱交換部４０の熱交換効率を高めつつ構造を簡素化して安価に収めることができる。

ところで、本発明の車両用空調装置１は上述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、たとえば、内部熱交換部４０を二重管４１で構成したが、これに限ることなくサブ高圧配管２１とサブ低圧配管２４との間で熱交換が可能な一般的な構造であってもよい。

また、絞り部３０は、それの絞り量を可変式として、サブ冷房サイクル２０への冷媒供給量を除々に増加させるようにしてもよく、これによってメイン冷媒サイクル１０の冷房能力の急激な低下を防止しつつ、最終的にサブ冷房サイクル２０の冷房能力を高めることができる。

また、上述の実施形態では、サブ高圧配管２１のサブ膨張弁２２よりも上流側に設けた開閉弁２５で、サブ冷房システム２０への冷媒を供給または遮断しているが、開閉弁２５を用いなくともよい。開閉弁が無い構成の一例としては、サブ膨張弁２２を、サブ蒸発器２３の出口側冷媒温度を検出してサブ蒸発器２３の出口側冷媒温度が低くなると閉弁し且つサブ蒸発器２３の出口側冷媒温度が高くなると開弁する温度式膨張弁として構成することで対応できる。この場合、サブ冷房システム２０が必要なときにはサブ蒸発器２３へ送風すると、サブ蒸発器２３の出口側冷媒温度が高くなるのでサブ膨張弁２２が開弁して、サブ冷房システム２０が運転状態となる。一方、サブ冷房システムが不要のときにはサブ蒸発器２３への送風を停止することで、サブ蒸発器２３の出口側冷媒温度が低くなるのでサブ膨張弁２２が閉弁して、サブ冷房システム２０が停止状態となる。また、本発明ではその他の形態を採用して、サブ冷房システム２０への冷媒を供給・遮断可能としてもよい。

本発明の一実施形態を示す空調装置の回路図。 図１中Ａ部を示すサブ冷房システムの斜視図。 図２中Ｂ−Ｂ線に沿った拡大断面図。

符号の説明

１ 車両用空調装置
２ 圧縮機
３ 凝縮器
１０ メイン冷房システム
１１ メイン高圧配管
１２ メイン膨張弁
１３ メイン蒸発器
１４ メイン低圧配管
２０ サブ冷房システム
２１ サブ高圧配管
２２ サブ膨張弁
２３ サブ蒸発器
２４ サブ低圧配管
２５ 開閉弁
３０ 絞り部
４０ 熱交換部
４１ 二重管

Claims (2)

1. 圧縮機（２）で圧縮した後に凝縮器（３）に通して冷却した冷媒を、メイン高圧配管（１１）を介してメイン膨張弁（１２）およびメイン蒸発器（１３）の順に供給した後、メイン低圧配管（１４）を介して前記圧縮機（２）に帰還させるメイン冷房システム（１０）と、
   前記凝縮器（３）を通した冷媒を、前記メイン高圧配管（１１）から分岐したサブ高圧配管（２１）を介してサブ膨張弁（２２）およびサブ蒸発器（２３）の順に供給した後、前記メイン低圧配管（１４）に接続されるサブ低圧配管（２４）を介して前記圧縮機（２）に帰還させるサブ冷房システム（２０）と、を備えた車両用空調装置において、
   前記サブ高圧配管（２１）の前記サブ膨張弁（２２）より上流側に、前記サブ冷房システム（２０）に供給する冷媒量を制限する絞り部（３０）を設けるとともに、その絞り部（３０）よりも上流側の前記サブ高圧配管（２１）と前記サブ低圧配管（２４）との間に、それら両配管（２１，２４）を流れる冷媒間で熱交換する熱交換部（４０）を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記熱交換部（４０）は、前記サブ高圧配管（２１）および前記サブ低圧配管（２４）の一方を他方に挿通してなる二重管（４１）であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
   
   

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