JP2008030700A - 車両用空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】 レシーバレス化により、システム中への冷媒充填量を低減させることができるとともに、車両への搭載性向上とコスト低減を図ることができる車両用空調システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 冷媒を圧縮する圧縮機２と、該圧縮機２から流入される冷媒を凝縮液化するコンデンサ３と、該コンデンサ３から送られる冷媒を減圧する減圧手段７と、該減圧手段７から供給される冷媒を蒸発させるエバポレータ８とがこの順に冷媒管路９で接続されて冷媒回路１０が構成され、該冷媒回路１０中に所定量の冷媒が充填される車両用空調システム１において、前記コンデンサ３の下方部に配設される熱交換チューブ３Ｃが凝縮冷媒の液溜め部３Ｆとされ、該液溜め部３Ｆに貯留される冷媒の過冷却度が５ないし１０℃とされる量の冷媒が前記冷媒回路１０中に充填される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車内空調に供される、レシーバレス化された車両用空調システムに関するものである。

車両用空調システムは、一般に、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から流入される冷媒を凝縮液化するコンデンサと、コンデンサで凝縮された冷媒を貯留し、ガス分を分離して液冷媒のみを送出するレシーバと、レシーバから供給される液冷媒を断熱膨張させる減圧手段と、減圧手段から供給される冷媒を蒸発させるエバポレータとがこの順に冷媒管路で接続されて冷媒回路が構成されている。このような車両用空調システムの冷媒回路は、車両に搭載される関係上、定置式の空気調和機のように溶接された完全密閉構造の冷媒回路とすることは不可であり、多数の継ぎ手を用いて各機器および冷媒管路が接続される。また、圧縮機は、通常車両の走行用エンジンを駆動源とするものが多く、駆動軸が外部に突出された開放型タイプの圧縮機が用いられる。

以上から、車両用空調システムでは、冷媒回路を構成する各機器の品質が極めて高くなっている現況下においても、冷媒回路に充填されている冷媒の微小漏れは、本質的に不可避とされており、冷媒回路には、一般に冷媒の微小漏れを考慮して余分な量の冷媒が充填されている。このため、冷媒回路中に、余分に充填された冷媒を貯留するレシーバの設置は不可欠とされている。
そこで、従来は、図３に示されるように、コンデンサ０１の側部に、ドライヤおよびストレーナが内蔵されたレシーバ０２が一体的に組み付けられたレシーバ一体型コンデンサが多く採用されている。また、コンデンサとレシーバとを一体化し、その下流側の冷媒管路中に乾燥剤とストレーナとが内蔵されたドライヤを設けたものも提案されている（特許文献１参照）。

特開平７−２４３７２０号公報

しかしながら、上記したものでは、コンデンサにレシーバを一体的に組み付けるための工程が必要であり、これがコストアップ要因となっている。また、コンデンサ０１の側部にレシーバが一体的に組み付けられるため、レシーバの占有面積相当分だけコンデンサの放熱面積が減少され、コンデンサの放熱面積を十分に確保しようとすると、レシーバ一体型コンデンサが大型化し、車両への搭載性が損なわれることとなる。また、レシーバが組み付けられることによって、コンデンサに重量アンバランスが生じ、振動の影響を受け易くなるため、強度アップ等の対策が必要になる等の問題を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、レシーバレス化により、システム中への冷媒充填量を低減させることができるとともに、車両への搭載性向上とコスト低減を図ることができる車両用空調システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用空調システムは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用空調システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から流入される冷媒を凝縮液化するコンデンサと、該コンデンサから送られる冷媒を減圧する減圧手段と、該減圧手段から供給される冷媒を蒸発させるエバポレータとがこの順に冷媒管路で接続されて冷媒回路が構成され、該冷媒回路中に所定量の冷媒が充填される車両用空調システムにおいて、前記コンデンサの下方部に配設される熱交換チューブが凝縮冷媒の液溜め部とされ、該液溜め部に貯留される冷媒の過冷却度が５ないし１０℃とされる量の冷媒が前記冷媒回路中に充填されることを特徴とする。

本発明によれば、コンデンサの下方部に配設される熱交換チューブが凝縮冷媒の液溜め部とされ、該液溜め部に貯留される冷媒の過冷却度が５ないし１０℃とされる量の冷媒が冷媒回路中に充填されるので、コンデンサに本来の冷媒凝縮機能の他に、液溜めおよび気液分離という２つの機能を持たせることができる。これにより、液溜めおよび気液分離の２つの機能を担っていたレシーバの廃止が可能となり、従来コンデンサの側部に一体に組み付けられていたレシーバを無くしてレシーバを備えていない車両用空調システムを実現することができる。レシーバ付きシステムでは、レシーバが気液分離機能を果たし、膨張弁に液冷媒のみを供給できるため、過冷却度は０℃でよいが、レシーバレス化すると、膨張弁に気液二相の冷媒が流入し、膨張弁がハンチングを起こすおそれがあり、吹き出し温度に影響を及ぼすことが懸念される。本発明では、コンデンサの液溜め部で過冷却度を５ないし１０℃とすることにより、レシーバレス化しても膨張弁に液冷媒のみを供給することができる。また、レシーバレス化により、コンデンサの有効面積を拡大でき、その分で液溜め部を賄うことができるため、従来のレシーバ一体型コンデンサに比べコンデンサが大型化することがなく、車両への搭載性を向上させることができる。また、レシーバに貯留させていた冷媒相当量分だけ、冷媒回路中に充填する冷媒量を低減させることができるため、資源の有効利用を図ることができる。さらに、コンデンサの重量バランスが良くなるため、振動対策を簡素化することができ、レシーバの廃止や冷媒充填量の削減等と相俟って、システムのコストを大幅に低減させることができる。

さらに、本発明の車両用空調システムは、上記の車両用空調システムにおいて、前記冷媒の過冷却度が７ないし８℃とされることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒の過冷却度が７ないし８℃とされるので、過冷却度が７ないし８℃相当量の液冷媒がコンデンサに貯留されることとなる。これは本質的に冷媒の微小漏れが不可避とされている車両用空調システムにおいて、その微小漏れを考慮してもなお十分な量の冷媒が充填されていることを意味する。また、レシーバレス化しても膨張弁に気液二相の冷媒が流入することのない、システムバランスとして最適な過冷却度とすることができる。従って、レシーバレスにも拘わらず、レシーバ付きシステム相当の空調性能を発揮させることができる。

さらに、本発明の車両用空調システムは、上述のいずれかの車両用空調システムにおいて、前記コンデンサと前記減圧手段との間の冷媒管路中に、乾燥剤が充填されたドライヤが接続されることを特徴とする。

本発明によれば、コンデンサと前記減圧手段との間の冷媒管路中に、乾燥剤が充填されたドライヤが接続されるので、レシーバレス化されたシステムにおいても、ドライヤによる冷媒回路中の水分除去機能を維持することができる。

さらに、本発明の車両用空調システムは、上記の車両用空調システムにおいて、前記ドライヤには、ストレーナが内蔵されることを特徴とする。

本発明によれば、ドライヤにストレーナが内蔵されるので、レシーバレス化されたシステムにおいても、ストレーナによる冷媒回路中の異物除去機能を維持することができるとともに、ストレーナを乾燥剤の保持に有効利用することができる。

本発明によれば、コンデンサに本来の冷媒凝縮機能の他に、液溜めおよび気液分離という２つの機能を持たせることができるため、液溜めおよび気液分離の２つの機能を担っていたレシーバを廃止することが可能となる。これによって、コンデンサの有効面積を拡大でき、その分で液溜め部を賄うことができ、従来のレシーバ一体型コンデンサに比べコンデンサが大型化することがなく、車両への搭載性を向上させることができる。また、レシーバに貯留させていた冷媒相当量分だけ、システムに充填する冷媒量を低減させ、資源の有効利用を図ることができる。さらに、レシーバの廃止や冷媒充填量の削減等により、システムのコストを大幅に低減することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１には、本実施形態にかかる車両用空調システム１の構成図が示されている。車両用空調システム１は、圧縮機２と、コンデンサ３と、ドライヤ４と、圧力スイッチ５と、減圧手段７と、エバポレータ８とから構成され、これらの機器がこの順に冷媒管路９を介して接続されることにより冷媒回路１０が構成される。

圧縮機２は、車両のエンジンルーム内に設置されており、図示省略の車両走行用エンジンから動力を受けて駆動されることにより、エバポレータ８で蒸発された低温低圧の冷媒ガスを吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒ガスとして吐出するものである。
コンデンサ３は、圧縮機２から流入される冷媒を外気との熱交換により放熱させて凝縮液化させるものである。このコンデンサ３は、パラレルフローコンデンサと称されているタイプのもので、左右一対のヘッダ３Ａ，３Ｂと、このヘッダ３Ａ，３Ｂ間に所定間隔で平行に配設された多数の扁平な熱交換チューブ３Ｃと、多数の熱交換チューブ３Ｃ間に設けられた図示省略のフィンとから構成され、一般に車両のエンジンルーム内の走行風を受け易い場所に取り付けブラケット３Ｄを介して設置される。

また、このコンデンサ３には、一方のヘッダ３Ｂに冷媒入口３Ｅが設けられており、この冷媒入口３Ｅから冷媒が流入され、複数本の熱交換チューブ３Ｃ内を他方のヘッダ３Ａに向って平行に流れ、ヘッダ３Ａで折り返して再び複数本の熱交換チューブ３Ｃ内をヘッダ３Ｂへと流通される。このような蛇行を繰り返す間に冷媒は凝縮液化され、コンデンサ３の下方部に配設されている複数本の熱交換チューブ３Ｃ内に貯留される。このコンデンサ３の下方部に配設されている複数本の熱交換チューブ３Ｃは、コンデンサ３で凝縮液化された冷媒を貯留するための液溜め部３Ｆを構成することとなる。液溜め部３Ｆに貯留された冷媒は、ヘッダ３Ｂに設けられている冷媒出口３Ｇから冷媒管路９を経てドライヤ４へと送られる。

図２に、ドライヤ４の構成が示されている。このドライヤ４は、冷媒管路９中に接続され、冷媒回路１０中に混入されている水分および異物を除去するためのもので、冷媒管路９が接続される絞り部が両端に形成された筒状のドライヤ本体４Ａと、このドライヤ本体４Ａ内の両端部２箇所にローリング加工により固定設置されたストレーナ４Ｂと、このストレーナ４Ｂ間に充填された乾燥剤４Ｃとから構成される。
ドライヤ４の下流側には、冷媒回路１０内の高圧圧力を検出する圧力スイッチ５が設けられる。

圧力スイッチ５の下流側には、減圧手段７が設けられる。この減圧手段７は、膨張弁により構成され、コンデンサ３で液化された高圧の液冷媒を断熱膨張させ、低圧低温の気液二相冷媒としてエバポレータ８に流入させるものである。
エバポレータ８は、図示省略の送風機により外気またはキャビン内の空気が流通されるように、車両のキャビン側に配設される。このエバポレータ８では、冷媒と外気またはキャビン内空気とが熱交換され、冷媒は該空気から吸熱して蒸発され、一方、空気は冷却されてキャビン内へと吹き出される。これによって、キャビン内の空調が行われる。エバポレータ８で蒸発された冷媒は、再び圧縮機１へと吸入される。

さらに、上記のように構成された冷媒回路１０内には、コンデンサ３の下方部に構成される液溜め部３Ｆに貯留される冷媒の過冷却度が５ないし１０℃、好ましくは７〜８℃とされる量の冷媒が充填される。なお、ここでは、塩素を含まないＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａが使用される。

つぎに、本実施形態にかかる車両用空調システム１の作用について説明する。
冷媒回路１０内に充填された冷媒は、圧縮機２が駆動されることにより圧縮され、コンデンサ３へと送られる。コンデンサ３において外気と熱交換された冷媒は、凝縮液化されてその下方部に形成されている液溜め部３Ｆに貯留される。ここで、冷媒には、５ないし１０℃、好ましくは７〜８℃の過冷却度が付与される。いま、過冷却度が７ないし８℃とすると、約４０ｇの冷媒量に相当する。この冷媒は、前述した冷媒の微小漏れに対して余裕のある冷媒量である。

通常のレシーバ付きシステムでは、レシーバが気液分離機能を果たし、膨張弁に対して液冷媒のみを供給できるため、過冷却度は基本的に０℃でよい。しかし、単にレシーバレス化すると、膨張弁に気液二相の冷媒が流入し、膨張弁がハンチングを起こすおそれがあり、吹き出し温度に影響を及ぼすことが懸念される。本実施形態では、コンデンサ３の液溜め部３Ｆで５ないし１０℃の過冷却度を付与するようにしているため、レシーバレス化しても膨張弁に液冷媒のみを供給することができる。

液溜め部３Ｆで上記のように過冷却が付与され、ガス分が分離された冷媒は、冷媒管路９を経てドライヤ４に流入され、ここで冷媒回路１０中に異物および水分が混入されていた場合、ストレーナ４Ｂおよび乾燥剤４Ｃによって除去される。その後、冷媒は、圧力スイッチ５を経て減圧手段７に至り、ここで断熱膨張されて低温低圧の気液二相冷媒とされ、エバポレータ８へと流入される。
エバポレータ８に流入された冷媒は、エバポレータ８に送風される外気またはキャビン内空気と熱交換され、この空気を冷却する。一方、空気との熱交換により蒸発された冷媒は、再び圧縮機２に吸入され、以下同様の動作を繰り返す。これによって、キャビン内の空調を行うことができる。

しかして、本実施形態によると、以下の効果を奏する。
コンデンサ３の下方部に液溜め部３Ｆが構成され、そこでコンデンサ３により凝縮液化された冷媒を貯留し、５ないし１０℃、好ましくは７〜８℃の過冷却度を付与するようにしているため、従来レシーバが担っていた冷媒液溜めと気液分離の２つの機能をコンデンサ３に持たせることができる。これにより、レシーバを廃止することが可能となり、レシーバ無しの車両用空調システム１を実現することができる。

また、レシーバレス化しても、膨張弁に確実に液冷媒のみを供給できるため、膨張弁がハンチングを起こして吹き出し温度に影響を及ぼす懸念もなく、レシーバ付きシステムと同等の空調性能を得ることができる。
また、レシーバレス化によって、コンデンサ３の有効面積を拡大できるため、その部分で液溜め部３Ｆを十分賄うことができ、従来のレシーバ一体型コンデンサに比べコンデンサ３が大型化することがなく、車両への搭載性を向上させることができる。

また、レシーバを無くすることによって、冷媒回路１０に充填する冷媒量を、レシーバに貯留させていた冷媒相当量分だけ低減させることができる。このため、資源の有効利用を図ることができる。また、レシーバレス化によって、コンデンサ３自体の重量バランスを良くすることができるため、振動対策等も簡略化することができる。
さらに、レシーバの廃止、冷媒充填量の削減、およびコンデンサ３の振動対策簡略化等によって、車両用空調システム１のコストを大幅に低減させることができる。

また、レシーバレス化に対応して、ストレーナ４Ｂおよび乾燥剤４Ｃが内蔵されたドライヤ４をコンデンサ３と減圧手段７間の冷媒管路９中に接続しているため、冷媒回路１０中の異物除去機能および水分除去機能をそのまま維持することができる。

なお、上記実施形態では、コンデンサ３として、パラレルフロータイプのコンデンサを用いた例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、他のコンデンサ、例えばフィンチューブタイプあるいはサーペンタインタイプのコンデンサを用いたものに同様に適用することができる。
また、圧縮機についても、開放タイプの圧縮機に限定されるものではなく、密閉タイプの圧縮機が用いられる車両用空調システムにも同様に適用可能である。

本発明の一実施形態にかかる車両用空調システムの概略構成図である。 図１に示す車両用空調システムに用いられるドライヤの断面図である。 従来の車両用空調システムに用いられているレシーバ一体型コンデンサの斜視図である。

符号の説明

１ 車両用空調システム
２ 圧縮機
３ コンデンサ
３Ｃ 熱交換チューブ
３Ｆ 液溜め部
４ ドライヤ
７ 減圧手段
８ エバポレータ
９ 冷媒管路
１０冷媒回路

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から流入される冷媒を凝縮液化するコンデンサと、該コンデンサから送られる冷媒を減圧する減圧手段と、該減圧手段から供給される冷媒を蒸発させるエバポレータとがこの順に冷媒管路で接続されて冷媒回路が構成され、該冷媒回路中に所定量の冷媒が充填される車両用空調システムにおいて、
   前記コンデンサの下方部に配設される熱交換チューブが凝縮冷媒の液溜め部とされ、
   該液溜め部に貯留される冷媒の過冷却度が５ないし１０℃とされる量の冷媒が前記冷媒回路中に充填されることを特徴とする車両用空調システム。
2. 前記冷媒の過冷却度が７ないし８℃とされることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調システム。
3. 前記コンデンサと前記減圧手段との間の冷媒管路中に、乾燥剤が充填されたドライヤが接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調システム。
4. 前記ドライヤには、ストレーナが内蔵されることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調システム。
   
   

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