車両用空調装置
【課題】室内暖房用熱交換器を車室内側に配置するヒートポンプシステムを採用した場合に、高温高圧の熱交換媒体が配管から漏洩しても、熱交換媒体が車室内空間に漏洩するのを防止して、高温高圧の熱交換媒体が搭乗者に当たらないようにし、車室内空間に霧状に充満して車両前方に対する視界不良を起こすのを防止した車両用空調装置を提供する。
【解決手段】ヒートポンプシステム２５を構成する配管３５のうち室内暖房用熱交換器９を収納するケース７外で且つ車室内空間４内に位置するケース外配管３５ａを、カバー３８で覆って、ケース外配管３５ａの周囲に気密性の高い閉鎖空間４４を画成する。ファイヤーボード５に取付けられたグロメット５５に、閉鎖空間４４と車室外域３とを連通させて閉鎖空間４４内に漏洩した熱交換媒体を車室外域３に排出するための通路部６０を設ける。そして、通路部６０の開口６１を開閉する開閉手段を弁構造６４とする。
【解決手段】ヒートポンプシステム２５を構成する配管３５のうち室内暖房用熱交換器９を収納するケース７外で且つ車室内空間４内に位置するケース外配管３５ａを、カバー３８で覆って、ケース外配管３５ａの周囲に気密性の高い閉鎖空間４４を画成する。ファイヤーボード５に取付けられたグロメット５５に、閉鎖空間４４と車室外域３とを連通させて閉鎖空間４４内に漏洩した熱交換媒体を車室外域３に排出するための通路部６０を設ける。そして、通路部６０の開口６１を開閉する開閉手段を弁構造６４とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用、特に電気自動車用として好適な空調装置であり、ヒートポンプシステムを用いたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、電気自動車（electric vehicle 略称：ＥＶ）の開発が急速に進み、化石燃料利用エンジンを自動車に搭載しない傾向となっているので、従来のようにエンジン冷却水を加熱用熱交換器の熱源として利用することが容易でなくなることからヒートポンプシステムが注目されるようになっている。これに伴い、例えば特許文献１に示されるように、かかるヒートポンプシステムを電気自動車用冷暖房装置として用いた発明そのものは既に公知となっている。
【０００３】
もっとも、前記特許文献１に示される車両用のヒートポンプシステムでは、車室内に配置される室内暖房用熱交換器（特許文献１では、サブコンデンサとして表示されている。）は、高温高圧の熱交換媒体（特許文献１では冷媒として表示されている。）が流れる構成となっている。従って、室内暖房用熱交換器と他のヒートポンプシステムの機器とを接続する配管に対し、シール部材の不具合や配管への軽微な外力等により高温高圧の熱交換媒体が車室内に漏洩することが考えられ、車室内に漏洩した高温高圧の熱交換媒体が霧状に車室内に充満し、車両前方に対する視界不良を生じたりする不具合があった。
【０００４】
このため、高温高圧の熱交換媒体の漏洩への対策が要望されているところ、例えば特許文献２の車両用空調装置に示される、ヒータコアの温水配管から水が漏れても車室内に漏れ出さないようにケース外の配管を包むようにカバーを設けた構成や、特許文献３の空調装置に示される、冷媒が漏れやすい配管接続部を車室外に配置する構成や、特許文献４の車両用安全装置に示される、漏れた冷媒を車室外に排出する排出口を車両のドアに配置する構成が既に公知になっており、これらの構成を、前記ヒートポンプシステムを備える車両用空調装置の熱交換媒体の漏洩対策として用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２３８９２３号公報
【特許文献２】特開平１０−３１５７５２号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８０６０号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ００／３４０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献２に示される車両用空調装置で開示された熱交換媒体の漏洩対策の構成は、加熱用熱交換器に一方端が接続されると共にケースの外部に引き回された配管をカバーで覆うのみであるので、配管やコネクタから漏れた熱交換媒体は車室内側に位置するカバーとケースとの間に画成された空間内に留まったままである。従って、前記空間内に漏洩して留まったままの高温の熱交換媒体が、カバーの破損等によって最終的には車室内に漏洩してしまうおそれがある。
【０００７】
また、前記特許文献３に示される空調装置で開示された熱交換媒体の漏洩対策の構成は、配管接続部が必ず車室外に配置されるので、室内暖房用熱交換器から配管接続部まで相対的に長い配管を常に用意する必要がある。そして、配管接続部を設置する位置も車室外域に限定されてしまうので、室内暖房用熱交換器からケース外に延びた配管のレイアウトの自由度が損なわれる。
【０００８】
更に、前記特許文献４に示される車両用安全装置で開示された熱交換媒体の漏洩対策の構成は、熱交換媒体が車室内に漏洩してしまった後に車外に排出するためのものであって、熱交換媒体が車室内に漏洩するのを防止することを目的としていない。このため、特許文献４に示される車両用安全装置では、高温高圧の熱交換媒体が車室内に漏洩してしまうことによる不具合の防止や車両前方に対する視界不良について未然に防止することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、車両用、特に電気自動車用として好適とするために、車室内に室内暖房用熱交換器を配置する構成のヒートポンプシステムを備えるにあたって、高温高圧の熱交換媒体が配管やコネクタから漏洩して、この熱交換媒体が車室内にまで漏洩する不具合や、車室内で霧状に充満して車両前方に対する視界不良を起こしたりするのを防止した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】
【００１０】
この発明に係る車両用空調装置は、コンプレッサと、車室外域に配置される室外熱交換器と、車室内空間に配置される室内暖房用熱交換器と、膨張装置と、車室内空間に配置される室内冷却用熱交換器とを配管及びコネクタにより適宜連結すると共に、前記コンプレッサから吐出された相対的に高温高圧の熱交換媒体を、冷房運転時には前記室外熱交換器に送り、暖房運転時には前記室内暖房用熱交換器に送るための熱交換媒体流路切換手段を有するヒートポンプシステムを備えた車両用空調装置において、前記配管のうち前記室内暖房用熱交換器に対する熱交換媒体の流入・流出を行うと共に前記室内暖房用熱交換器を収納するケース外で且つ車室内空間内に位置するケース外配管、又は前記ケース外配管と前記ケース外配管同士を接続するコネクタとをカバーで覆って、前記ケース外配管の周囲、又は前記ケース外配管と前記コネクタとの周囲に、気密性の高い閉鎖空間を画成すると共に、車室内空間と車室外域とを仕切る仕切り部に、前記ケース外配管の周囲、又は前記ケース外配管と前記コネクタとの周囲の前記カバーで覆われた閉鎖空間と、前記車室外域とを、連通してこの閉鎖空間内に漏洩した熱交換媒体を前記車室外域に排出するための通路部を設けたことを特徴としている（請求項１）。ここで、室外熱交換器は例えば車室外コンデンサ等とも称される。室内暖房用熱交換器は例えば車室内コンデンサ或いはサブコンデンサ等とも称される。室内冷却用熱交換器は車室内に配置され、例えば（室内）エバポレータ等とも称される。膨張装置は、例えば膨張弁とも称される。仕切り部は、例えばファイヤーボード等とも称される。熱交換媒体は例えばＲ１３４ａ冷媒やＣＯ２冷媒である。熱交換媒体流路切換手段は、例えば四方弁や三方弁等の３以上の方向への切換えを可能とする方向切換弁である。
【００１１】
これにより、室内暖房用熱交換器を収納するケース外に位置するケース外配管、又はこのケース外配管やケース外配管同士を接続するコネクタから高温高圧の熱交換媒体が漏洩してもその漏洩先はカバーとケースとで気密性良く画成された閉鎖空間内であり、しかも、この閉鎖空間内に漏洩した熱交換媒体は閉鎖空間に殆ど留まらずに閉鎖空間と車室内外との双方に連通した通路部から車室外に速やかに排出される。
【００１２】
ここで、前記通路部は、前記閉鎖空間と前記車室外域とを連通する開口と、前記閉鎖空間から前記車室外域に向けて熱交換媒体が排出するように前記開口を開閉する開閉手段とを有していることを特徴としている（請求項２）。これにより、通路部は閉鎖空間と車室外域とを常時において連通させた状態にせず、閉鎖空間と車室外域の連通状態を開閉手段により開閉制御することが可能となる。また、走行風圧やゴミ、水等が車室内側の閉鎖空間に入るのを防ぐことが可能になる。
【００１３】
そして、前記開閉手段は、前記閉鎖空間と前記車室外域との気圧差が無いか相対的に小さな時には前記通路部の開口を閉鎖し、前記車室外域よりも前記閉鎖空間の気圧が相対的に高くなった場合に、前記閉鎖空間から前記車室外方向に前記開口を開放する弁体を備えた弁構造であることを特徴としている（請求項３）。これにより、閉鎖空間に高温高圧の熱交換媒体が漏洩していない状態では、閉鎖空間と車室外域との気圧差がないか相対的に小さくなっているところ、この場合には通路部の開口を弁構造の弁体で閉塞し、閉鎖空間に高温高圧の熱交換媒体が漏洩して閉鎖空間の圧力が車室外域、すなわち大気圧よりも相対的に高くなった時にはじめて弁構造の弁体が通路部の開口を開放して漏洩した高温高圧の熱交換媒体を通路部の開口から車室外域に排出することが可能である。
【００１４】
更に、前記通路部の開口は、前記仕切り部に形成されて前記車室内空間と前記車室外域とを連通する開口部に前記配管を挿通して保持するためのグロメットに形成されていると共に、前記通路部の弁構造は、前記弁体が前記グロメットと連結されて一体に形成されていることを特徴としている（請求項４）。このようにグロメットと一体に形成することにより、弁構造の製造性が向上し、その製造コストを抑制することができる。もっとも、弁構造は、グロメットと別体であっても良く、この場合には、弁構造として汎用のものを用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、この発明によれば、室内暖房用熱交換器を収納するケース外に位置するケース外配管、又はこのケース外配管とケース外配管同士を接続するコネクタとから高温高圧の熱交換媒体が漏洩してもその漏洩先をカバーとケースとで気密性良く画成された閉鎖空間内とすることができ、更には、この閉鎖空間内に漏洩した熱交換媒体を閉鎖空間内に殆ど留まらずこの閉鎖空間及び車室外域と連通した通路部から車室外に速やかに排出することができるので、高温高圧の漏洩した熱交換媒体が車室内空間に漏洩してしまうことを防止することが可能である。
よって、車室内空間に漏洩した高温高圧の熱交換媒体が搭乗者に当たることを防止したり、車室内空間に漏洩した高温高圧の熱交換媒体が車室内空間で霧状に拡がって車両前方に対する視界不良が生じたりするのを防止することが可能となり、車室内空間に高温高圧の熱交換媒体を利用する室内暖房用熱交換器を配置したヒートポンプシステムを採用しても、熱交換媒体の漏洩による不具合から搭乗者を保護し、搭乗者の安全の向上を図ることができる。
【００１６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、通路部は閉鎖空間と車室外域とを常時において連通した状態にせず、閉鎖空間と車室外域との連通状態を開閉手段により開閉制御することができるので、開閉手段の構成の工夫で高温高圧の熱交換媒体の配管、コネクタからの漏洩に対し迅速に対応することが可能となる。また、走行風圧やゴミ、水等が車室内側の閉鎖空間に入るのを防ぐことが可能になる。
【００１７】
特に、請求項３に記載の発明によれば、閉鎖空間に高温高圧の熱交換媒体が漏洩していない場合には通路部の開口を弁構造の弁体で閉塞して閉鎖空間と車室外域とが連通した状態となるのを回避しておき、閉鎖空間に高温高圧の熱交換媒体が漏洩して閉鎖空間の圧力が車室外域よりも高くなった時には、閉鎖空間と車室外域との圧力差を利用して弁構造の弁体が通路部の開口を迅速に開放して漏洩した高温高圧の熱交換媒体を通路部の開口から車室外域に速やかに排出することが可能である。
【００１８】
特に、請求項４に記載の発明によれば、弁構造をグロメットと一体に成形することにより弁構造の製造が簡易になり、通路部に配置される弁構造の製造コスト、ひいては車両用空調装置全体の製造コストの増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、この発明の車両用空調装置の構成及び当該車両用空調装置とファイヤーボードとの位置関係を示した概略図であり、特にこの発明の車両用空調装置が用いるヒートポンプシステムの構成の一例を示したものである。
【図２】図２（ａ）は、図１の車両用空調装置のＨＶＡＣユニットとファイヤーボードとを示した平面図であり、図２（ｂ）は、ＨＶＡＣユニットのケースとカバーとで画成された閉鎖空間の内部を平面的に示した断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の車両用空調装置のＨＶＡＣユニットとファイヤーボードとを示した側面図であり、図３（ｂ）は、ＨＶＡＣユニットのケースとカバーとで画成された閉鎖空間の特にグロメット近傍を側方から示した断面図である。
【図４】図４は、図３の車両用空調装置のケースの表面及びケースから車両前後方向の前方に突出して設けられた被嵌合部にカバーを装着する工程を示す工程図である。
【図５】図５は、この発明の車両用空調装置の通路部の開閉手段の一例を示す説明図であり、図５（ａ）は、車室外域と閉鎖空間とがそれぞれ大気圧と同じ圧力値での開閉手段の状態を示した図であり、図５（ｂ）は、車室外域が大気圧と同じ圧力値であるのに対し閉鎖空間が冷媒漏洩で大気圧よりも高くなったときに、閉鎖空間と車室外域との圧力差を利用して開閉手段を作動させる態様を示した図である。
【図６】図６は、この発明の車両用空調装置の通路部の開閉手段について図５とは異なる構成例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１、図２及び図３において、車両、例えば電気自動車用の空調装置の一例として、当該電気自動車等の車両のセンターコンソール部に搭載されるセンター置きタイプの空調装置１が示されている。この空調装置１のＨＶＡＣユニット２は、特に図１に示されるように、車室外域３と車室内空間４とを仕切るファイヤーボード５よりも車室内空間４側に配されているもので、内部に空気流路６が形成されたケース７に、後述するヒートポンプシステム２５の一部を構成するエバポレータ等の室内冷却用熱交換器８、同じくヒートポンプシステム２５の一部を構成する室内暖房用熱交換器９が車両の前後方向に並んだかたちでそれぞれ立設して収納され、室内冷却用熱交換器８に対し車両上下方向の上方に送風機１０が配されている。
【００２２】
この送風機１０に対して車両左右方向に沿って運転席側又は助手席側となる位置には、特に図２に示されるように、インテーク装置１１がオフセットして設けられていると共に、このインテーク装置１１は、特に図３に示されるように、送風機１０の回転により内気又は外気がインテーク装置１１のインテークドア１２の位置（開度）に応じて外気導入口１３又は内気導入口１４から導入されるようになっている。
【００２３】
ケース７内には、特に図１に示されるように、室内冷却用熱交換器８を通過して冷却・除湿された空気について室内暖房用熱交換器９をバイパスして空気流路６の下流側へ導く冷風流路１５と、室内暖房用熱交換器９を通過した空気を空気流路６の下流側へ導く温風流路１６とが当該空気流路６の一部として形成されている。そして、これらの冷風流路１５を通過する空気と温風流路１６とを通過する空気の割合は、図１及び図３に示される、室内暖房用熱交換器９に対し車両上下方向の上方で且つ車両前後方向にあっては室内冷却用熱交換器８と室内暖房用熱交換器９との間に設けられたエアミックスドア１７によって調節された後、冷風流路１５から流れてきた空気と温風流路１６とから流れてきた空気とが空気流路６のエアミックスドア１７よりも下流側で適宜混合されて温調されるようになっている。
【００２４】
空気流路６の最下流側には、図示しないフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスト開口部１８、車室内空間４の上方へ空気を吹き出すベント開口部１９、車室内空間４の下方へ空気を吹き出すフット開口部２０が図１及び図３に示されるように形成されており、それぞれの開口部１８、１９、２０の開度は、対応する開口部１８、１９、２０の手前側に設けられたモードドア２１、２２、２３によって調節される。
【００２５】
次に、この空調装置１で用いられているヒートポンプシステム２５の一例について図１に基づいて説明する。
【００２６】
この図１に示されるヒートポンプシステム２５は、前記した室内冷却用熱交換器８と室内暖房用熱交換器９とによって車室内空間４の冷房と暖房とを行うもので、これらのＨＶＡＣユニット２の空気流路６内に配置された熱交換器８、９の他に、室外熱交換器２６、コンプレッサ２７、第１の膨張装置２８、第２の膨張装置２９、アキュムレータ３０、及び熱交換媒体の流れる方向を切り換える方向切換弁３２、熱交換媒体の流れを開閉制御する開閉弁３１、熱交換媒体が逆方向に流れるのを防止する逆止弁３３、３４を有して構成されている。そして、これらの室内冷却用熱交換器８、室内暖房用熱交換器９、室外熱交換器２６、コンプレッサ２７、第１の膨張装置２８、第２の膨張装置２９、アキュムレータ３０、方向切換弁３２、開閉弁３１及び逆止弁３３、３４は、配管３５により適宜接続されて、Ｒ１３４ａ冷媒等の熱交換媒体が、後述する暖房運転時、冷房運転時又は除湿運転時において適宜な経路で巡るようになっている。そして、図１中の配管においてＵ１、Ｕ２、Ｕ３として指標される点は、配管３５同士が相互に連通しつつ交差する部位を示している。
【００２７】
室外熱交換器２６は、図１に示されるように、車室外域３に配置されて、車室外域の空気（大気）と熱交換媒体との熱交換を行うもので、モータとこのモータに回転軸で回動自在に連結されたインペラとから成る室外送風機３６を有していると共に車両の走行時に車両前方から送られて来る風の当たる位置に設置されている。
また、コンプレッサ２７も、図１に示されるように、車室外域３に配置されているもので、図示しない電気モータにより駆動して熱交換媒体を吸引し、圧縮して、吐出するようになっている。但し、コンプレッサ２７は、ハイブリッド型の自動車では、車両エンジンを動力源とするものであっても良い。
第１の膨張装置２８は、この実施例では、図２及び図３に示されるように、ブロック型膨張弁が用いられていると共に、図１から図３に示されるように、ファイヤーボード５に取付けられることにより車室外域３と車室内空間４との境界上に配置されている。第１の膨張装置２８の配置についてより詳述すると、図２及び図３に示されるように、ファイヤーボード５に対し、車室外域３と車室内空間４との双方に連通した開口部３７を設け、この開口部３７に第１の膨張装置２８を嵌め込むと共に配管３５、３５の集束保持用のグロメット３９を底部側に有するカップ状のカバー３８でこの第１の膨張装置２８の車室内空間４側の周囲を気密性良く覆っている。もっとも、第１の膨張装置２８は、室外熱交換器２６から室内冷却用熱交換器８に送られる熱交換媒体の減圧膨張機能を備えていれば良いもので、上記したブロック型膨張弁に限定されず、例えばキャピラリーチューブ等であっても良い。そして、この第１の膨張装置２８は、熱交換媒体の経路の一方側では配管３５を介して室内冷却用熱交換器８と接続され、他方側では室外熱交換器２６及び方向切換弁３２と配管３５を介して接続されており、この実施例では配管３５のＵ２点とＵ３点との間に、第１の膨張装置２８から方向切換弁３２への熱交換媒体の流れ又は方向切換弁３２から第１の膨張装置２８への熱交換媒体の流れを開閉制御する開閉弁３１が配置されている。
第２の膨張装置２９は、室内暖房用熱交換器９から室外熱交換器２６に送られる熱交換媒体を減圧膨張させるためのもので、これに伴い、室内暖房用熱交換器９及び室外熱交換器２６とそれぞれ配管３５を介して接続されており、この実施例では、この第２の膨張装置２９と配管３５のＵ１点との間に室外熱交換器２６から第２の膨張装置２９への熱交換媒体の流れを防止する逆止弁３３が配置されている。そして、この第２の膨張装置２９としては、例えばキャピラリーチューブ等が用いられる。
アキュムレータ３０は、このヒートポンプシステム２５内の余剰熱交換媒体を貯めると共にコンプレッサ２７に気相熱交換媒体のみを送り、液状熱交換媒体がコンプレッサ２７に吸込まれるのを防止するためのものである。これに伴い、アキュムレータ３０は、熱交換媒体の経路の一方側では配管３５を介してコンプレッサ２７と接続されていると共に、他方側では配管３５のＵ２点、Ｕ３点を経ることで室内冷却用熱交換器８及び室外熱交換器２６と接続されている。
方向切換弁３２は、冷房運転時、暖房運転時及び除湿運転時の運転モードに応じて熱交換媒体の流れを切り換えるためのもので、コンプレッサ２７、室外熱交換器２６、第１の膨張装置２８、室内暖房用熱交換器９と配管３５を介して接続されており、室外熱交換器２６との間に室外熱交換器２６から方向切換弁３２への熱交換媒体の流れを防止する逆止弁３４が配置されている。方向切換弁３２は、この実施例では、四方弁が用いられているが三方弁を用いても良い。
【００２８】
このようなヒートポンプシステム２５の構成とすることにより、冷房運転時には、開閉弁３１が閉じられて方向切換弁３２は点線の回路になっており、コンプレッサ２７から吐出された熱交換媒体は、方向切換弁３２、室外熱交換器２６、第１の膨張装置２８、室内冷却用熱交換器８、アキュムレータ３０、コンプレッサ２７の順に流れる。また、暖房運転時には、開閉弁３１が開かれて方向切換弁３２は実線の回路になっており、コンプレッサ２７から吐出された熱交換媒体は、方向切換弁３２、室内暖房用熱交換器９、第２の膨張装置２９、室外熱交換器２６、アキュムレータ３０、コンプレッサ２７の順に流れる。そして、除湿運転時には、開閉弁３１が閉じられて方向切換弁３２は実線の回路になっており、コンプレッサ２７から吐出された熱交換媒体は、方向切換弁３２、室内暖房用熱交換器９、第２の膨張装置２９、室外熱交換器２６、第１の膨張装置２８、室内冷却用熱交換器８、アキュムレータ３０、コンプレッサ２７の順に流れる。
【００２９】
ところで、図２及び図３に示されるように、室内冷却用熱交換器８からケース７外に引き出された配管３５、３５は、車室内空間４を進み、グロメット３９で集束、保持された後、カバー３８内に入って、更に第１の膨張装置２８のブロックの通孔の車室内空間４側と接続されるようになっている。そして、第１の膨張装置２８のブロックの通孔の車室外域３側でも配管３５、３５が接続されている。
【００３０】
そして、室内冷却用熱交換器８が引き出された側とは車両左右方向の反対側において、図４に示されるように、室内暖房用熱交換器９からケース７外で且つ車室内空間４内に引き出されたケース外配管３５ａは、図２及び図３に示されるように、ファイヤーボード５の開口部４１に向かって延びていると共に、特に図２（ｂ）に示されるように、ケース７外に出た段階からファイヤーボード５の開口部４１に入るまでの範囲が、ケース７に設けられた被嵌合部４２及びカバー４３を組み合わせることにより気密性良く画成された閉鎖空間４４内に収納されている。
【００３１】
このうち、被嵌合部４２は、ケース７に一体成形されたもので、室内暖房用熱交換器９がケース７に臨む開口部４５の周囲を囲むように略四角の枠状に延びる枠状部位４２ａと、ケース外配管３５ａの軸方向に沿って且つ当該ケース外配管３５ａに対し車両上下方向の双方でケース外配管３５ａを挟むかたちで条状に延びる条状部位４２ｂ、４２ｃと、この条状部位４２ｂ、４２ｃと連接すると共に、且つケース７の上記部位以外４２ａ、４２ｂ、４２ｃ以外の面と連なるかたちで断面が略コ字状で且つ車両進行方向の前方側が開口するかたちで延びるコ字状部位４２ｄとで構成されている。
【００３２】
そして、被嵌合部４２は、コ字状部位４２ｄの車両前後方向の前方側に、ファイヤーボード５の車室内空間４側面と当接するフランジ４７が形成されている。そして、この実施例では、カバー４３と螺合するために、螺子孔４８が形成された突出部４９が、フランジ４７とコ字状部位４２ｄとの境界外側角部位、枠状部位４２ａの車両前後方向の後側の外側面の上側と下側とに設けられている。更に、被嵌合部４２は、図２（ｂ）にも示されるように、フランジ４７近傍にて後述するグロメット５５を保持するための保持部５０が内面に突出形成されている。
【００３３】
カバー４３は、この実施例では、被嵌合部４２の枠状部位４２ａ、条状部位４２ｂ、４２ｃ及びコ字状部位４２ｄの車両左右側に位置する頂部と隙間なく係合可能な係合手段を有する枠状部位４３ａと、この枠状部位４２ａの被嵌合部４２側とは反対側を覆う板状部位４３ｂとを有して構成されている。そして、カバー４３の車両前後方向の前方側には、ファイヤーボード５の車室内空間４側面と当接すると共に被嵌合部４２のフランジ４７と隙間なく接合するフランジ５２が形成されていると共に、前記突出部４９と対応する位置、すなわち、フランジ５２と枠状部位４３ａとの境界外側角部位及び枠状部位４２ａの車両前後方向の後側の外側面の上側と下側とに、螺子孔４８が形成されたプレート部５３が形成されている。更に、カバー４３は、図２（ｂ）に示されるように、フランジ５２近傍にて後述するグロメット５５を保持するための保持部５４が内面に突出形成されている。
【００３４】
そして、グロメット５５は、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示されるように、被嵌合部４２の保持部５０とカバー４３の保持部５４とで隙間なく挟持されて保持されるもので、ケース外配管３５ａを挿通させるための通孔５６が形成されている。この通孔５６と配管３５の外面との間も隙間が生じないように接している。
【００３５】
これにより、ケース７の被嵌合部４２の枠状部位４２ａ、条状部位４２ｂ、４２ｃ及びコ字状部位４２ｄの頂部にカバー４３の枠状部位４３ａを、グロメット５５が保持部５０、５４で挟持しつつプレート部５３の螺子孔４８と突出部４９の螺子孔４８とが一致し且つフランジ４７、５２同士が接合するように組み付けた後、図４に示されるように、螺子５７をプレート部５３の螺子孔４８と突出部４９の螺子孔４８にねじ込むことによって、ケース外配管３５ａの周囲には上記した閉鎖空間４４が画成される。
【００３６】
更に、グロメット５５は、図３（ｂ）、図５及び図６に示されるように、閉鎖空間４４と車室外域３とを連通させることができる通路部６０を有している。
【００３７】
このうち、図３（ｂ）及び図５に示される通路部６０は、グロメット５５にケース外配管３５ａ用の通孔５６とは別に形成された開口６１と、この開口６１の開閉手段である弁構造６４とを有して構成されている。
【００３８】
弁構造６４は、図５に示されるように、グロメット５５に直接的に形成された開口６１の一方を車室外域３から閉塞する弁体６２と、この弁体６２とグロメット５５とを連接する連接部６３とを有し、弁体６２と連接部６３とは一体に形成されていると共に連接部６３はグロメット５５に一体に形成されている。そして、この実施例では、開口６１は少なくとも車室外域３側の開口端から車室内空間４側にかけて略円筒状に延びていると共に、弁体６２は、開口６１の内径寸法と略同じ外径寸法を有する円柱状に形成されている。更に、開口６１の軸方向のうち相対的に見て車室外域３側に、当該開口６１の径方向に延びる楔状の窪みが環状に形成されていると共に、弁体６２はこの開口６１の楔状の窪みと嵌合可能な突起部がフランジ状に形成されている。また、連接部６３は、少なくともグロメット５５と連接する基部部分が可撓性を有している。
【００３９】
このような通路部６０の構成により、図５（ａ）に示されるように、車室外域３の空気圧の値Ａと閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂとが共に大気圧の値と同じである場合には、開口６１は弁構造６４の弁体６２で車室外域３の開口端が閉塞された状態にあり、車室外域３と閉鎖空間４４とは非連通の状態が保持されている。そして、ケース外配管３５ａ又は後述するケース外配管３５ａ同士を接続するコネクタ２２（図２（ｂ）に示す。）から高温高圧の熱交換媒体が閉鎖空間４４内に漏洩した場合には、図５（ｂ）に示されるように、閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂが大気圧の値よりも例えば短時間で大きくなり、このことは、閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂが大気圧の値と同じである車室外域３の空気圧の値Ａよりも短時間で大きくなることを意味する。よって、弁構造６４の弁体６２に対し車室内空間４から相対的に高い圧力が加わるため、弁体６２が開口６１の開口端から抜けて開口６１を開放するので、閉鎖空間４４内に漏洩した高温高圧の熱交換媒体は、図５（ｂ）の矢印に示されるように、開口６１から車室外域３へと排出される。一方で、弁体６２は連接部６３を介してグロメット５５と連接しているので、開口６１から抜けても行方不明にはならない。
【００４０】
但し、通路部６０が有する弁構造６４の構造は、上記のようにグロメット５５に直接に設けた開口６１を、グロメット５５に連接部６３を介して連接した弁体６２で開閉するものに限定されず、グロメット５５とは別体のものであっても良い。弁構造６４の他の例について、以下、図６を用いて説明する。
【００４１】
図６に示される弁構造６４は、グロメット５５に形成された開口６１に気密性良く装着されると共に貫通孔状の開口６５が形成された筒状部６６と、この筒状部６６の車室外域３側に突出した部位に回転軸６７を介して回転自在に装着された開閉ドア６８とを有して構成されている。開閉ドア６８は、開口６５を気密性良く閉塞することができるように、通常時では、バネ力等で図６の白抜き矢印の方向に付勢されている一方で、閉鎖空間４４内に高温高圧の熱交換媒体が漏洩した場合には圧力値が短時間に上昇した閉鎖空間４４内の空気の押圧により、この白抜き矢印の付勢力に抗して、図６の想像線に示されるように回転するようになっている。
【００４２】
このような弁構造６４を有する場合でも、図５（ａ）に示される車室外域３の空気圧の値Ａと閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂとが共に大気圧の値と同じである場合には、開口６５は弁構造６４の開閉ドア６８で車室外域３の開口端が閉塞された状態にあり、車室外域３と閉鎖空間４４とは非連通の状態が保持されている。そして、ケース外配管３５ａ又は後述するケース外配管３５ａ同士を接続するコネクタ２２から高温高圧の熱交換媒体が閉鎖空間４４内に漏洩した場合には、図５（ｂ）に示されるように閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂが車室外域３の空気圧の値Ａよりも短時間で大きくなり、弁構造６４の開閉ドア６８に対し付勢力よりも高い圧力が閉鎖空間４４から加わるため、開閉ドア６８が開口６５から離れる方向に回転して開口６５を開放するので、閉鎖空間４４内に漏洩した高温高圧の熱交換媒体は、図５（ｂ）の矢印に示される作用と同様に、開口６１から車室外域３へと排出される。
【００４３】
以上によれば、室内暖房用熱交換器９からケース７外に引き出されたケース外配管３５ａ及びこのケース外配管３５ａ同士を接続するコネクタ２２から様々な要因で高温高圧の熱交換媒体が漏洩しても、その漏洩先は気密性良く閉塞された閉鎖空間４４内であり、しかも、この閉鎖空間４４内に漏洩した高温高圧の熱交換媒体は閉鎖空間４４内に留まらず、この熱交換媒体の漏洩による閉鎖空間４４内の空気圧の上昇を利用して、弁体６２を開口６１から抜けさせ又は開閉ドア６８を開口６５から離れる方向に回転させることにより、速やかに開口６１、６５から車室外域３に排出させることができる。
【００４４】
そして、ケース外配管３５ａとケース外配管３５ａとを接続するコネクタ２２の位置は、図２（ｂ）に示されるように、閉鎖空間４４内でグロメット５５に近接した位置（II）の他、同じく図２（ｂ）に示されるように、閉鎖空間４４内で相対的に室内暖房用熱交換器９に近接した位置（Ｉ）、及び車室外域３内（III）であっても、コネクタ２２から漏洩した高温高圧の熱交換媒体が車室内空間４の特に乗務員が着座する空間内に漏洩することを防止することができるので、ケース外配管３５ａとケース外配管３５ａとを接続するコネクタ２２のレイアウトひいてはケース外配管３５ａの長さを自由に決めることができる。
【００４５】
更には、室内冷却用熱交換器８からケース７外に引き出される配管３５とは車両の左右方向において反対側からケース外配管３５ａを引き出し、このケース外配管３５ａをケース７と４３とで囲む構成とすることにより、カバー４３が室内冷却用熱交換器８からケース７外に引き出される配管３５に対し妨げとなることも回避される。
【符号の説明】
【００４６】
１ 空調装置
２ ＨＶＡＣユニット
３ 車室外域
４ 車室内空間
５ ファイヤーボード（仕切り部）
６ 空気流路
７ ケース
８ 室内冷却用熱交換器
９ 室内暖房用熱交換器
２２ コネクタ
２５ ヒートポンプシステム
２６ 室外熱交換器
２７ コンプレッサ
２８ 第１の膨張装置
２９ 第２の膨張装置
３０ アキュムレータ
３１ 開閉弁
３２ 方向切換弁（熱交換媒体流路切換手段）
３３ 逆止弁
３４ 逆止弁
３５ 配管
３５ａ ケース外配管
４１ 開口部
４２ 被嵌合部
４３ カバー
４４ 閉鎖空間
４５ 開口部
４７ フランジ
４８ 螺子孔
４９ 突出部
５０ 保持部
５２ フランジ
５３ プレート部
５４ 保持部
５５ グロメット
５６ 通孔
５７ 螺子
６０ 通路部
６１ 開口
６２ 弁本体
６３ 連接部
６４ 弁構造
６５ 開口
６６ 筒状部
６７ 回転軸
６８ 開閉ドア
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用、特に電気自動車用として好適な空調装置であり、ヒートポンプシステムを用いたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、電気自動車（electric vehicle 略称：ＥＶ）の開発が急速に進み、化石燃料利用エンジンを自動車に搭載しない傾向となっているので、従来のようにエンジン冷却水を加熱用熱交換器の熱源として利用することが容易でなくなることからヒートポンプシステムが注目されるようになっている。これに伴い、例えば特許文献１に示されるように、かかるヒートポンプシステムを電気自動車用冷暖房装置として用いた発明そのものは既に公知となっている。
【０００３】
もっとも、前記特許文献１に示される車両用のヒートポンプシステムでは、車室内に配置される室内暖房用熱交換器（特許文献１では、サブコンデンサとして表示されている。）は、高温高圧の熱交換媒体（特許文献１では冷媒として表示されている。）が流れる構成となっている。従って、室内暖房用熱交換器と他のヒートポンプシステムの機器とを接続する配管に対し、シール部材の不具合や配管への軽微な外力等により高温高圧の熱交換媒体が車室内に漏洩することが考えられ、車室内に漏洩した高温高圧の熱交換媒体が霧状に車室内に充満し、車両前方に対する視界不良を生じたりする不具合があった。
【０００４】
このため、高温高圧の熱交換媒体の漏洩への対策が要望されているところ、例えば特許文献２の車両用空調装置に示される、ヒータコアの温水配管から水が漏れても車室内に漏れ出さないようにケース外の配管を包むようにカバーを設けた構成や、特許文献３の空調装置に示される、冷媒が漏れやすい配管接続部を車室外に配置する構成や、特許文献４の車両用安全装置に示される、漏れた冷媒を車室外に排出する排出口を車両のドアに配置する構成が既に公知になっており、これらの構成を、前記ヒートポンプシステムを備える車両用空調装置の熱交換媒体の漏洩対策として用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２３８９２３号公報
【特許文献２】特開平１０−３１５７５２号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８０６０号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ００／３４０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献２に示される車両用空調装置で開示された熱交換媒体の漏洩対策の構成は、加熱用熱交換器に一方端が接続されると共にケースの外部に引き回された配管をカバーで覆うのみであるので、配管やコネクタから漏れた熱交換媒体は車室内側に位置するカバーとケースとの間に画成された空間内に留まったままである。従って、前記空間内に漏洩して留まったままの高温の熱交換媒体が、カバーの破損等によって最終的には車室内に漏洩してしまうおそれがある。
【０００７】
また、前記特許文献３に示される空調装置で開示された熱交換媒体の漏洩対策の構成は、配管接続部が必ず車室外に配置されるので、室内暖房用熱交換器から配管接続部まで相対的に長い配管を常に用意する必要がある。そして、配管接続部を設置する位置も車室外域に限定されてしまうので、室内暖房用熱交換器からケース外に延びた配管のレイアウトの自由度が損なわれる。
【０００８】
更に、前記特許文献４に示される車両用安全装置で開示された熱交換媒体の漏洩対策の構成は、熱交換媒体が車室内に漏洩してしまった後に車外に排出するためのものであって、熱交換媒体が車室内に漏洩するのを防止することを目的としていない。このため、特許文献４に示される車両用安全装置では、高温高圧の熱交換媒体が車室内に漏洩してしまうことによる不具合の防止や車両前方に対する視界不良について未然に防止することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、車両用、特に電気自動車用として好適とするために、車室内に室内暖房用熱交換器を配置する構成のヒートポンプシステムを備えるにあたって、高温高圧の熱交換媒体が配管やコネクタから漏洩して、この熱交換媒体が車室内にまで漏洩する不具合や、車室内で霧状に充満して車両前方に対する視界不良を起こしたりするのを防止した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】
【００１０】
この発明に係る車両用空調装置は、コンプレッサと、車室外域に配置される室外熱交換器と、車室内空間に配置される室内暖房用熱交換器と、膨張装置と、車室内空間に配置される室内冷却用熱交換器とを配管及びコネクタにより適宜連結すると共に、前記コンプレッサから吐出された相対的に高温高圧の熱交換媒体を、冷房運転時には前記室外熱交換器に送り、暖房運転時には前記室内暖房用熱交換器に送るための熱交換媒体流路切換手段を有するヒートポンプシステムを備えた車両用空調装置において、前記配管のうち前記室内暖房用熱交換器に対する熱交換媒体の流入・流出を行うと共に前記室内暖房用熱交換器を収納するケース外で且つ車室内空間内に位置するケース外配管、又は前記ケース外配管と前記ケース外配管同士を接続するコネクタとをカバーで覆って、前記ケース外配管の周囲、又は前記ケース外配管と前記コネクタとの周囲に、気密性の高い閉鎖空間を画成すると共に、車室内空間と車室外域とを仕切る仕切り部に、前記ケース外配管の周囲、又は前記ケース外配管と前記コネクタとの周囲の前記カバーで覆われた閉鎖空間と、前記車室外域とを、連通してこの閉鎖空間内に漏洩した熱交換媒体を前記車室外域に排出するための通路部を設けたことを特徴としている（請求項１）。ここで、室外熱交換器は例えば車室外コンデンサ等とも称される。室内暖房用熱交換器は例えば車室内コンデンサ或いはサブコンデンサ等とも称される。室内冷却用熱交換器は車室内に配置され、例えば（室内）エバポレータ等とも称される。膨張装置は、例えば膨張弁とも称される。仕切り部は、例えばファイヤーボード等とも称される。熱交換媒体は例えばＲ１３４ａ冷媒やＣＯ２冷媒である。熱交換媒体流路切換手段は、例えば四方弁や三方弁等の３以上の方向への切換えを可能とする方向切換弁である。
【００１１】
これにより、室内暖房用熱交換器を収納するケース外に位置するケース外配管、又はこのケース外配管やケース外配管同士を接続するコネクタから高温高圧の熱交換媒体が漏洩してもその漏洩先はカバーとケースとで気密性良く画成された閉鎖空間内であり、しかも、この閉鎖空間内に漏洩した熱交換媒体は閉鎖空間に殆ど留まらずに閉鎖空間と車室内外との双方に連通した通路部から車室外に速やかに排出される。
【００１２】
ここで、前記通路部は、前記閉鎖空間と前記車室外域とを連通する開口と、前記閉鎖空間から前記車室外域に向けて熱交換媒体が排出するように前記開口を開閉する開閉手段とを有していることを特徴としている（請求項２）。これにより、通路部は閉鎖空間と車室外域とを常時において連通させた状態にせず、閉鎖空間と車室外域の連通状態を開閉手段により開閉制御することが可能となる。また、走行風圧やゴミ、水等が車室内側の閉鎖空間に入るのを防ぐことが可能になる。
【００１３】
そして、前記開閉手段は、前記閉鎖空間と前記車室外域との気圧差が無いか相対的に小さな時には前記通路部の開口を閉鎖し、前記車室外域よりも前記閉鎖空間の気圧が相対的に高くなった場合に、前記閉鎖空間から前記車室外方向に前記開口を開放する弁体を備えた弁構造であることを特徴としている（請求項３）。これにより、閉鎖空間に高温高圧の熱交換媒体が漏洩していない状態では、閉鎖空間と車室外域との気圧差がないか相対的に小さくなっているところ、この場合には通路部の開口を弁構造の弁体で閉塞し、閉鎖空間に高温高圧の熱交換媒体が漏洩して閉鎖空間の圧力が車室外域、すなわち大気圧よりも相対的に高くなった時にはじめて弁構造の弁体が通路部の開口を開放して漏洩した高温高圧の熱交換媒体を通路部の開口から車室外域に排出することが可能である。
【００１４】
更に、前記通路部の開口は、前記仕切り部に形成されて前記車室内空間と前記車室外域とを連通する開口部に前記配管を挿通して保持するためのグロメットに形成されていると共に、前記通路部の弁構造は、前記弁体が前記グロメットと連結されて一体に形成されていることを特徴としている（請求項４）。このようにグロメットと一体に形成することにより、弁構造の製造性が向上し、その製造コストを抑制することができる。もっとも、弁構造は、グロメットと別体であっても良く、この場合には、弁構造として汎用のものを用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、この発明によれば、室内暖房用熱交換器を収納するケース外に位置するケース外配管、又はこのケース外配管とケース外配管同士を接続するコネクタとから高温高圧の熱交換媒体が漏洩してもその漏洩先をカバーとケースとで気密性良く画成された閉鎖空間内とすることができ、更には、この閉鎖空間内に漏洩した熱交換媒体を閉鎖空間内に殆ど留まらずこの閉鎖空間及び車室外域と連通した通路部から車室外に速やかに排出することができるので、高温高圧の漏洩した熱交換媒体が車室内空間に漏洩してしまうことを防止することが可能である。
よって、車室内空間に漏洩した高温高圧の熱交換媒体が搭乗者に当たることを防止したり、車室内空間に漏洩した高温高圧の熱交換媒体が車室内空間で霧状に拡がって車両前方に対する視界不良が生じたりするのを防止することが可能となり、車室内空間に高温高圧の熱交換媒体を利用する室内暖房用熱交換器を配置したヒートポンプシステムを採用しても、熱交換媒体の漏洩による不具合から搭乗者を保護し、搭乗者の安全の向上を図ることができる。
【００１６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、通路部は閉鎖空間と車室外域とを常時において連通した状態にせず、閉鎖空間と車室外域との連通状態を開閉手段により開閉制御することができるので、開閉手段の構成の工夫で高温高圧の熱交換媒体の配管、コネクタからの漏洩に対し迅速に対応することが可能となる。また、走行風圧やゴミ、水等が車室内側の閉鎖空間に入るのを防ぐことが可能になる。
【００１７】
特に、請求項３に記載の発明によれば、閉鎖空間に高温高圧の熱交換媒体が漏洩していない場合には通路部の開口を弁構造の弁体で閉塞して閉鎖空間と車室外域とが連通した状態となるのを回避しておき、閉鎖空間に高温高圧の熱交換媒体が漏洩して閉鎖空間の圧力が車室外域よりも高くなった時には、閉鎖空間と車室外域との圧力差を利用して弁構造の弁体が通路部の開口を迅速に開放して漏洩した高温高圧の熱交換媒体を通路部の開口から車室外域に速やかに排出することが可能である。
【００１８】
特に、請求項４に記載の発明によれば、弁構造をグロメットと一体に成形することにより弁構造の製造が簡易になり、通路部に配置される弁構造の製造コスト、ひいては車両用空調装置全体の製造コストの増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、この発明の車両用空調装置の構成及び当該車両用空調装置とファイヤーボードとの位置関係を示した概略図であり、特にこの発明の車両用空調装置が用いるヒートポンプシステムの構成の一例を示したものである。
【図２】図２（ａ）は、図１の車両用空調装置のＨＶＡＣユニットとファイヤーボードとを示した平面図であり、図２（ｂ）は、ＨＶＡＣユニットのケースとカバーとで画成された閉鎖空間の内部を平面的に示した断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１の車両用空調装置のＨＶＡＣユニットとファイヤーボードとを示した側面図であり、図３（ｂ）は、ＨＶＡＣユニットのケースとカバーとで画成された閉鎖空間の特にグロメット近傍を側方から示した断面図である。
【図４】図４は、図３の車両用空調装置のケースの表面及びケースから車両前後方向の前方に突出して設けられた被嵌合部にカバーを装着する工程を示す工程図である。
【図５】図５は、この発明の車両用空調装置の通路部の開閉手段の一例を示す説明図であり、図５（ａ）は、車室外域と閉鎖空間とがそれぞれ大気圧と同じ圧力値での開閉手段の状態を示した図であり、図５（ｂ）は、車室外域が大気圧と同じ圧力値であるのに対し閉鎖空間が冷媒漏洩で大気圧よりも高くなったときに、閉鎖空間と車室外域との圧力差を利用して開閉手段を作動させる態様を示した図である。
【図６】図６は、この発明の車両用空調装置の通路部の開閉手段について図５とは異なる構成例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１、図２及び図３において、車両、例えば電気自動車用の空調装置の一例として、当該電気自動車等の車両のセンターコンソール部に搭載されるセンター置きタイプの空調装置１が示されている。この空調装置１のＨＶＡＣユニット２は、特に図１に示されるように、車室外域３と車室内空間４とを仕切るファイヤーボード５よりも車室内空間４側に配されているもので、内部に空気流路６が形成されたケース７に、後述するヒートポンプシステム２５の一部を構成するエバポレータ等の室内冷却用熱交換器８、同じくヒートポンプシステム２５の一部を構成する室内暖房用熱交換器９が車両の前後方向に並んだかたちでそれぞれ立設して収納され、室内冷却用熱交換器８に対し車両上下方向の上方に送風機１０が配されている。
【００２２】
この送風機１０に対して車両左右方向に沿って運転席側又は助手席側となる位置には、特に図２に示されるように、インテーク装置１１がオフセットして設けられていると共に、このインテーク装置１１は、特に図３に示されるように、送風機１０の回転により内気又は外気がインテーク装置１１のインテークドア１２の位置（開度）に応じて外気導入口１３又は内気導入口１４から導入されるようになっている。
【００２３】
ケース７内には、特に図１に示されるように、室内冷却用熱交換器８を通過して冷却・除湿された空気について室内暖房用熱交換器９をバイパスして空気流路６の下流側へ導く冷風流路１５と、室内暖房用熱交換器９を通過した空気を空気流路６の下流側へ導く温風流路１６とが当該空気流路６の一部として形成されている。そして、これらの冷風流路１５を通過する空気と温風流路１６とを通過する空気の割合は、図１及び図３に示される、室内暖房用熱交換器９に対し車両上下方向の上方で且つ車両前後方向にあっては室内冷却用熱交換器８と室内暖房用熱交換器９との間に設けられたエアミックスドア１７によって調節された後、冷風流路１５から流れてきた空気と温風流路１６とから流れてきた空気とが空気流路６のエアミックスドア１７よりも下流側で適宜混合されて温調されるようになっている。
【００２４】
空気流路６の最下流側には、図示しないフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスト開口部１８、車室内空間４の上方へ空気を吹き出すベント開口部１９、車室内空間４の下方へ空気を吹き出すフット開口部２０が図１及び図３に示されるように形成されており、それぞれの開口部１８、１９、２０の開度は、対応する開口部１８、１９、２０の手前側に設けられたモードドア２１、２２、２３によって調節される。
【００２５】
次に、この空調装置１で用いられているヒートポンプシステム２５の一例について図１に基づいて説明する。
【００２６】
この図１に示されるヒートポンプシステム２５は、前記した室内冷却用熱交換器８と室内暖房用熱交換器９とによって車室内空間４の冷房と暖房とを行うもので、これらのＨＶＡＣユニット２の空気流路６内に配置された熱交換器８、９の他に、室外熱交換器２６、コンプレッサ２７、第１の膨張装置２８、第２の膨張装置２９、アキュムレータ３０、及び熱交換媒体の流れる方向を切り換える方向切換弁３２、熱交換媒体の流れを開閉制御する開閉弁３１、熱交換媒体が逆方向に流れるのを防止する逆止弁３３、３４を有して構成されている。そして、これらの室内冷却用熱交換器８、室内暖房用熱交換器９、室外熱交換器２６、コンプレッサ２７、第１の膨張装置２８、第２の膨張装置２９、アキュムレータ３０、方向切換弁３２、開閉弁３１及び逆止弁３３、３４は、配管３５により適宜接続されて、Ｒ１３４ａ冷媒等の熱交換媒体が、後述する暖房運転時、冷房運転時又は除湿運転時において適宜な経路で巡るようになっている。そして、図１中の配管においてＵ１、Ｕ２、Ｕ３として指標される点は、配管３５同士が相互に連通しつつ交差する部位を示している。
【００２７】
室外熱交換器２６は、図１に示されるように、車室外域３に配置されて、車室外域の空気（大気）と熱交換媒体との熱交換を行うもので、モータとこのモータに回転軸で回動自在に連結されたインペラとから成る室外送風機３６を有していると共に車両の走行時に車両前方から送られて来る風の当たる位置に設置されている。
また、コンプレッサ２７も、図１に示されるように、車室外域３に配置されているもので、図示しない電気モータにより駆動して熱交換媒体を吸引し、圧縮して、吐出するようになっている。但し、コンプレッサ２７は、ハイブリッド型の自動車では、車両エンジンを動力源とするものであっても良い。
第１の膨張装置２８は、この実施例では、図２及び図３に示されるように、ブロック型膨張弁が用いられていると共に、図１から図３に示されるように、ファイヤーボード５に取付けられることにより車室外域３と車室内空間４との境界上に配置されている。第１の膨張装置２８の配置についてより詳述すると、図２及び図３に示されるように、ファイヤーボード５に対し、車室外域３と車室内空間４との双方に連通した開口部３７を設け、この開口部３７に第１の膨張装置２８を嵌め込むと共に配管３５、３５の集束保持用のグロメット３９を底部側に有するカップ状のカバー３８でこの第１の膨張装置２８の車室内空間４側の周囲を気密性良く覆っている。もっとも、第１の膨張装置２８は、室外熱交換器２６から室内冷却用熱交換器８に送られる熱交換媒体の減圧膨張機能を備えていれば良いもので、上記したブロック型膨張弁に限定されず、例えばキャピラリーチューブ等であっても良い。そして、この第１の膨張装置２８は、熱交換媒体の経路の一方側では配管３５を介して室内冷却用熱交換器８と接続され、他方側では室外熱交換器２６及び方向切換弁３２と配管３５を介して接続されており、この実施例では配管３５のＵ２点とＵ３点との間に、第１の膨張装置２８から方向切換弁３２への熱交換媒体の流れ又は方向切換弁３２から第１の膨張装置２８への熱交換媒体の流れを開閉制御する開閉弁３１が配置されている。
第２の膨張装置２９は、室内暖房用熱交換器９から室外熱交換器２６に送られる熱交換媒体を減圧膨張させるためのもので、これに伴い、室内暖房用熱交換器９及び室外熱交換器２６とそれぞれ配管３５を介して接続されており、この実施例では、この第２の膨張装置２９と配管３５のＵ１点との間に室外熱交換器２６から第２の膨張装置２９への熱交換媒体の流れを防止する逆止弁３３が配置されている。そして、この第２の膨張装置２９としては、例えばキャピラリーチューブ等が用いられる。
アキュムレータ３０は、このヒートポンプシステム２５内の余剰熱交換媒体を貯めると共にコンプレッサ２７に気相熱交換媒体のみを送り、液状熱交換媒体がコンプレッサ２７に吸込まれるのを防止するためのものである。これに伴い、アキュムレータ３０は、熱交換媒体の経路の一方側では配管３５を介してコンプレッサ２７と接続されていると共に、他方側では配管３５のＵ２点、Ｕ３点を経ることで室内冷却用熱交換器８及び室外熱交換器２６と接続されている。
方向切換弁３２は、冷房運転時、暖房運転時及び除湿運転時の運転モードに応じて熱交換媒体の流れを切り換えるためのもので、コンプレッサ２７、室外熱交換器２６、第１の膨張装置２８、室内暖房用熱交換器９と配管３５を介して接続されており、室外熱交換器２６との間に室外熱交換器２６から方向切換弁３２への熱交換媒体の流れを防止する逆止弁３４が配置されている。方向切換弁３２は、この実施例では、四方弁が用いられているが三方弁を用いても良い。
【００２８】
このようなヒートポンプシステム２５の構成とすることにより、冷房運転時には、開閉弁３１が閉じられて方向切換弁３２は点線の回路になっており、コンプレッサ２７から吐出された熱交換媒体は、方向切換弁３２、室外熱交換器２６、第１の膨張装置２８、室内冷却用熱交換器８、アキュムレータ３０、コンプレッサ２７の順に流れる。また、暖房運転時には、開閉弁３１が開かれて方向切換弁３２は実線の回路になっており、コンプレッサ２７から吐出された熱交換媒体は、方向切換弁３２、室内暖房用熱交換器９、第２の膨張装置２９、室外熱交換器２６、アキュムレータ３０、コンプレッサ２７の順に流れる。そして、除湿運転時には、開閉弁３１が閉じられて方向切換弁３２は実線の回路になっており、コンプレッサ２７から吐出された熱交換媒体は、方向切換弁３２、室内暖房用熱交換器９、第２の膨張装置２９、室外熱交換器２６、第１の膨張装置２８、室内冷却用熱交換器８、アキュムレータ３０、コンプレッサ２７の順に流れる。
【００２９】
ところで、図２及び図３に示されるように、室内冷却用熱交換器８からケース７外に引き出された配管３５、３５は、車室内空間４を進み、グロメット３９で集束、保持された後、カバー３８内に入って、更に第１の膨張装置２８のブロックの通孔の車室内空間４側と接続されるようになっている。そして、第１の膨張装置２８のブロックの通孔の車室外域３側でも配管３５、３５が接続されている。
【００３０】
そして、室内冷却用熱交換器８が引き出された側とは車両左右方向の反対側において、図４に示されるように、室内暖房用熱交換器９からケース７外で且つ車室内空間４内に引き出されたケース外配管３５ａは、図２及び図３に示されるように、ファイヤーボード５の開口部４１に向かって延びていると共に、特に図２（ｂ）に示されるように、ケース７外に出た段階からファイヤーボード５の開口部４１に入るまでの範囲が、ケース７に設けられた被嵌合部４２及びカバー４３を組み合わせることにより気密性良く画成された閉鎖空間４４内に収納されている。
【００３１】
このうち、被嵌合部４２は、ケース７に一体成形されたもので、室内暖房用熱交換器９がケース７に臨む開口部４５の周囲を囲むように略四角の枠状に延びる枠状部位４２ａと、ケース外配管３５ａの軸方向に沿って且つ当該ケース外配管３５ａに対し車両上下方向の双方でケース外配管３５ａを挟むかたちで条状に延びる条状部位４２ｂ、４２ｃと、この条状部位４２ｂ、４２ｃと連接すると共に、且つケース７の上記部位以外４２ａ、４２ｂ、４２ｃ以外の面と連なるかたちで断面が略コ字状で且つ車両進行方向の前方側が開口するかたちで延びるコ字状部位４２ｄとで構成されている。
【００３２】
そして、被嵌合部４２は、コ字状部位４２ｄの車両前後方向の前方側に、ファイヤーボード５の車室内空間４側面と当接するフランジ４７が形成されている。そして、この実施例では、カバー４３と螺合するために、螺子孔４８が形成された突出部４９が、フランジ４７とコ字状部位４２ｄとの境界外側角部位、枠状部位４２ａの車両前後方向の後側の外側面の上側と下側とに設けられている。更に、被嵌合部４２は、図２（ｂ）にも示されるように、フランジ４７近傍にて後述するグロメット５５を保持するための保持部５０が内面に突出形成されている。
【００３３】
カバー４３は、この実施例では、被嵌合部４２の枠状部位４２ａ、条状部位４２ｂ、４２ｃ及びコ字状部位４２ｄの車両左右側に位置する頂部と隙間なく係合可能な係合手段を有する枠状部位４３ａと、この枠状部位４２ａの被嵌合部４２側とは反対側を覆う板状部位４３ｂとを有して構成されている。そして、カバー４３の車両前後方向の前方側には、ファイヤーボード５の車室内空間４側面と当接すると共に被嵌合部４２のフランジ４７と隙間なく接合するフランジ５２が形成されていると共に、前記突出部４９と対応する位置、すなわち、フランジ５２と枠状部位４３ａとの境界外側角部位及び枠状部位４２ａの車両前後方向の後側の外側面の上側と下側とに、螺子孔４８が形成されたプレート部５３が形成されている。更に、カバー４３は、図２（ｂ）に示されるように、フランジ５２近傍にて後述するグロメット５５を保持するための保持部５４が内面に突出形成されている。
【００３４】
そして、グロメット５５は、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示されるように、被嵌合部４２の保持部５０とカバー４３の保持部５４とで隙間なく挟持されて保持されるもので、ケース外配管３５ａを挿通させるための通孔５６が形成されている。この通孔５６と配管３５の外面との間も隙間が生じないように接している。
【００３５】
これにより、ケース７の被嵌合部４２の枠状部位４２ａ、条状部位４２ｂ、４２ｃ及びコ字状部位４２ｄの頂部にカバー４３の枠状部位４３ａを、グロメット５５が保持部５０、５４で挟持しつつプレート部５３の螺子孔４８と突出部４９の螺子孔４８とが一致し且つフランジ４７、５２同士が接合するように組み付けた後、図４に示されるように、螺子５７をプレート部５３の螺子孔４８と突出部４９の螺子孔４８にねじ込むことによって、ケース外配管３５ａの周囲には上記した閉鎖空間４４が画成される。
【００３６】
更に、グロメット５５は、図３（ｂ）、図５及び図６に示されるように、閉鎖空間４４と車室外域３とを連通させることができる通路部６０を有している。
【００３７】
このうち、図３（ｂ）及び図５に示される通路部６０は、グロメット５５にケース外配管３５ａ用の通孔５６とは別に形成された開口６１と、この開口６１の開閉手段である弁構造６４とを有して構成されている。
【００３８】
弁構造６４は、図５に示されるように、グロメット５５に直接的に形成された開口６１の一方を車室外域３から閉塞する弁体６２と、この弁体６２とグロメット５５とを連接する連接部６３とを有し、弁体６２と連接部６３とは一体に形成されていると共に連接部６３はグロメット５５に一体に形成されている。そして、この実施例では、開口６１は少なくとも車室外域３側の開口端から車室内空間４側にかけて略円筒状に延びていると共に、弁体６２は、開口６１の内径寸法と略同じ外径寸法を有する円柱状に形成されている。更に、開口６１の軸方向のうち相対的に見て車室外域３側に、当該開口６１の径方向に延びる楔状の窪みが環状に形成されていると共に、弁体６２はこの開口６１の楔状の窪みと嵌合可能な突起部がフランジ状に形成されている。また、連接部６３は、少なくともグロメット５５と連接する基部部分が可撓性を有している。
【００３９】
このような通路部６０の構成により、図５（ａ）に示されるように、車室外域３の空気圧の値Ａと閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂとが共に大気圧の値と同じである場合には、開口６１は弁構造６４の弁体６２で車室外域３の開口端が閉塞された状態にあり、車室外域３と閉鎖空間４４とは非連通の状態が保持されている。そして、ケース外配管３５ａ又は後述するケース外配管３５ａ同士を接続するコネクタ２２（図２（ｂ）に示す。）から高温高圧の熱交換媒体が閉鎖空間４４内に漏洩した場合には、図５（ｂ）に示されるように、閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂが大気圧の値よりも例えば短時間で大きくなり、このことは、閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂが大気圧の値と同じである車室外域３の空気圧の値Ａよりも短時間で大きくなることを意味する。よって、弁構造６４の弁体６２に対し車室内空間４から相対的に高い圧力が加わるため、弁体６２が開口６１の開口端から抜けて開口６１を開放するので、閉鎖空間４４内に漏洩した高温高圧の熱交換媒体は、図５（ｂ）の矢印に示されるように、開口６１から車室外域３へと排出される。一方で、弁体６２は連接部６３を介してグロメット５５と連接しているので、開口６１から抜けても行方不明にはならない。
【００４０】
但し、通路部６０が有する弁構造６４の構造は、上記のようにグロメット５５に直接に設けた開口６１を、グロメット５５に連接部６３を介して連接した弁体６２で開閉するものに限定されず、グロメット５５とは別体のものであっても良い。弁構造６４の他の例について、以下、図６を用いて説明する。
【００４１】
図６に示される弁構造６４は、グロメット５５に形成された開口６１に気密性良く装着されると共に貫通孔状の開口６５が形成された筒状部６６と、この筒状部６６の車室外域３側に突出した部位に回転軸６７を介して回転自在に装着された開閉ドア６８とを有して構成されている。開閉ドア６８は、開口６５を気密性良く閉塞することができるように、通常時では、バネ力等で図６の白抜き矢印の方向に付勢されている一方で、閉鎖空間４４内に高温高圧の熱交換媒体が漏洩した場合には圧力値が短時間に上昇した閉鎖空間４４内の空気の押圧により、この白抜き矢印の付勢力に抗して、図６の想像線に示されるように回転するようになっている。
【００４２】
このような弁構造６４を有する場合でも、図５（ａ）に示される車室外域３の空気圧の値Ａと閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂとが共に大気圧の値と同じである場合には、開口６５は弁構造６４の開閉ドア６８で車室外域３の開口端が閉塞された状態にあり、車室外域３と閉鎖空間４４とは非連通の状態が保持されている。そして、ケース外配管３５ａ又は後述するケース外配管３５ａ同士を接続するコネクタ２２から高温高圧の熱交換媒体が閉鎖空間４４内に漏洩した場合には、図５（ｂ）に示されるように閉鎖空間４４の空気圧の値Ｂが車室外域３の空気圧の値Ａよりも短時間で大きくなり、弁構造６４の開閉ドア６８に対し付勢力よりも高い圧力が閉鎖空間４４から加わるため、開閉ドア６８が開口６５から離れる方向に回転して開口６５を開放するので、閉鎖空間４４内に漏洩した高温高圧の熱交換媒体は、図５（ｂ）の矢印に示される作用と同様に、開口６１から車室外域３へと排出される。
【００４３】
以上によれば、室内暖房用熱交換器９からケース７外に引き出されたケース外配管３５ａ及びこのケース外配管３５ａ同士を接続するコネクタ２２から様々な要因で高温高圧の熱交換媒体が漏洩しても、その漏洩先は気密性良く閉塞された閉鎖空間４４内であり、しかも、この閉鎖空間４４内に漏洩した高温高圧の熱交換媒体は閉鎖空間４４内に留まらず、この熱交換媒体の漏洩による閉鎖空間４４内の空気圧の上昇を利用して、弁体６２を開口６１から抜けさせ又は開閉ドア６８を開口６５から離れる方向に回転させることにより、速やかに開口６１、６５から車室外域３に排出させることができる。
【００４４】
そして、ケース外配管３５ａとケース外配管３５ａとを接続するコネクタ２２の位置は、図２（ｂ）に示されるように、閉鎖空間４４内でグロメット５５に近接した位置（II）の他、同じく図２（ｂ）に示されるように、閉鎖空間４４内で相対的に室内暖房用熱交換器９に近接した位置（Ｉ）、及び車室外域３内（III）であっても、コネクタ２２から漏洩した高温高圧の熱交換媒体が車室内空間４の特に乗務員が着座する空間内に漏洩することを防止することができるので、ケース外配管３５ａとケース外配管３５ａとを接続するコネクタ２２のレイアウトひいてはケース外配管３５ａの長さを自由に決めることができる。
【００４５】
更には、室内冷却用熱交換器８からケース７外に引き出される配管３５とは車両の左右方向において反対側からケース外配管３５ａを引き出し、このケース外配管３５ａをケース７と４３とで囲む構成とすることにより、カバー４３が室内冷却用熱交換器８からケース７外に引き出される配管３５に対し妨げとなることも回避される。
【符号の説明】
【００４６】
１ 空調装置
２ ＨＶＡＣユニット
３ 車室外域
４ 車室内空間
５ ファイヤーボード（仕切り部）
６ 空気流路
７ ケース
８ 室内冷却用熱交換器
９ 室内暖房用熱交換器
２２ コネクタ
２５ ヒートポンプシステム
２６ 室外熱交換器
２７ コンプレッサ
２８ 第１の膨張装置
２９ 第２の膨張装置
３０ アキュムレータ
３１ 開閉弁
３２ 方向切換弁（熱交換媒体流路切換手段）
３３ 逆止弁
３４ 逆止弁
３５ 配管
３５ａ ケース外配管
４１ 開口部
４２ 被嵌合部
４３ カバー
４４ 閉鎖空間
４５ 開口部
４７ フランジ
４８ 螺子孔
４９ 突出部
５０ 保持部
５２ フランジ
５３ プレート部
５４ 保持部
５５ グロメット
５６ 通孔
５７ 螺子
６０ 通路部
６１ 開口
６２ 弁本体
６３ 連接部
６４ 弁構造
６５ 開口
６６ 筒状部
６７ 回転軸
６８ 開閉ドア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサと、車室外域に配置される室外熱交換器と、車室内空間に配置される室内暖房用熱交換器と、膨張装置と、車室内空間に配置される室内冷却用熱交換器とを配管及びコネクタにより適宜連結すると共に、前記コンプレッサから吐出された相対的に高温高圧の熱交換媒体を、冷房運転時には前記室外熱交換器に送り、暖房運転時には前記室内暖房用熱交換器に送るための熱交換媒体流路切換手段を有するヒートポンプシステムを備えた車両用空調装置において、
前記配管のうち前記室内暖房用熱交換器に対する熱交換媒体の流入・流出を行うと共に前記室内暖房用熱交換器を収納するケース外で且つ車室内空間内に位置するケース外配管、又は前記ケース外配管と前記ケース外配管同士を接続するコネクタとをカバーで覆って、前記ケース外配管の周囲、又は前記ケース外配管と前記コネクタとの周囲に、気密性の高い閉鎖空間を画成すると共に、
車室内空間と車室外域とを仕切る仕切り部に、前記ケース外配管の周囲、又は前記ケース外配管と前記コネクタとの周囲の前記カバーで覆われた閉鎖空間と、前記車室外域とを、連通してこの閉鎖空間内に漏洩した熱交換媒体を前記車室外域に排出するための通路部を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記通路部は、前記閉鎖空間と前記車室外域とを連通する開口と、前記閉鎖空間から前記車室外域に向けて熱交換媒体が排出するように前記開口を開閉する開閉手段とを有し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】
前記開閉手段は、前記閉鎖空間と前記車室外域との気圧差が無いか相対的に小さな時には前記通路部の開口を閉鎖し、前記車室外域よりも前記閉鎖空間の気圧が相対的に高くなった場合に、前記閉鎖空間から前記車室外方向に前記開口を開放する弁体を備えた弁構造であることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記通路部の開口は、前記仕切り部に形成されて前記車室内空間と前記車室外域とを連通する開口部に前記配管を挿通して保持するためのグロメットに形成されていると共に、
前記通路部の弁構造は、前記弁体が前記グロメットと連結されて一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項１】
コンプレッサと、車室外域に配置される室外熱交換器と、車室内空間に配置される室内暖房用熱交換器と、膨張装置と、車室内空間に配置される室内冷却用熱交換器とを配管及びコネクタにより適宜連結すると共に、前記コンプレッサから吐出された相対的に高温高圧の熱交換媒体を、冷房運転時には前記室外熱交換器に送り、暖房運転時には前記室内暖房用熱交換器に送るための熱交換媒体流路切換手段を有するヒートポンプシステムを備えた車両用空調装置において、
前記配管のうち前記室内暖房用熱交換器に対する熱交換媒体の流入・流出を行うと共に前記室内暖房用熱交換器を収納するケース外で且つ車室内空間内に位置するケース外配管、又は前記ケース外配管と前記ケース外配管同士を接続するコネクタとをカバーで覆って、前記ケース外配管の周囲、又は前記ケース外配管と前記コネクタとの周囲に、気密性の高い閉鎖空間を画成すると共に、
車室内空間と車室外域とを仕切る仕切り部に、前記ケース外配管の周囲、又は前記ケース外配管と前記コネクタとの周囲の前記カバーで覆われた閉鎖空間と、前記車室外域とを、連通してこの閉鎖空間内に漏洩した熱交換媒体を前記車室外域に排出するための通路部を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記通路部は、前記閉鎖空間と前記車室外域とを連通する開口と、前記閉鎖空間から前記車室外域に向けて熱交換媒体が排出するように前記開口を開閉する開閉手段とを有し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】
前記開閉手段は、前記閉鎖空間と前記車室外域との気圧差が無いか相対的に小さな時には前記通路部の開口を閉鎖し、前記車室外域よりも前記閉鎖空間の気圧が相対的に高くなった場合に、前記閉鎖空間から前記車室外方向に前記開口を開放する弁体を備えた弁構造であることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記通路部の開口は、前記仕切り部に形成されて前記車室内空間と前記車室外域とを連通する開口部に前記配管を挿通して保持するためのグロメットに形成されていると共に、
前記通路部の弁構造は、前記弁体が前記グロメットと連結されて一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−８１８１６（Ｐ２０１２−８１８１６Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８１４５（Ｐ２０１０−２２８１４５）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオジャパン (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオジャパン (282)
【Ｆターム（参考）】
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