JP2000318432A - 自動車用空調装置の高圧気体冷却装置 - Google Patents

自動車用空調装置の高圧気体冷却装置

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 気体冷却器及び内部熱交換器を、単一ユニッ
トで構成した高圧気体冷却装置の提供。 【解決手段】 本発明は、自動車用空調装置の臨界超過
のＣＯ2高圧冷媒回路の気体冷却器に関し、冷媒の流れ
方向において、コンプレッサ、気体冷却器２、高圧側と
低圧側との間で熱交換を行う内部熱交換器６と、スロッ
トル装置８と、エバポレータと、内部熱交換器６の低圧
側を介して、コンプレッサの入力側と連通している、低
圧側のマニホールド４とを備えている。本発明によれ
ば、気体冷却器２は、内部熱交換器６や低圧側にあるマ
ニホールド４と組み合わせ、単一ユニットとして構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体冷却器を含む
自動車用空調装置の高圧気体冷却装置に関し、より詳し
く言うと、臨界超過のＣＯ2気体冷却器を含むＣＯ2高圧
気体冷却装置（これのみに限定するものではない）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】上気したような気体冷却器の従来の技術
及び問題は、ユルゲン ヴェルテンバッハ（Jurgen Wer
tenbach）、ユルゲン マウエ（Jurgen Maue）、及びヴ
ォルフガンク フォルツ（Wolfgang Volz）により、ド
イツ国に特許出願された「自動車用空調装置におけるＣ
Ｏ2冷却装置」の明細書に詳述されている。
【０００３】前記明細書の図２には、いわゆるＲＡＣＥ
プロジェクトが記載されている。本発明は、ＲＡＣＥプ
ロジェクトによる成果をさらに改良したものである。
【０００４】請求項１〜３における前文に関連するこの
発明の特徴は、前記明細書の図４に示されている。
【０００５】すなわち、特に温室効果を低減させるため
に、自動車用空調装置の冷媒、例えばＲ１３４ａの代わ
りに、二酸化炭素を用いた時に、問題が発生する。上述
したＲＡＣＥプロジェクトでは、前記明細書の図４に示
す回路に、冷媒としてＣＯ2を用いると、最大の効率が
得られた。
【０００６】一方、従来の冷媒を用いる自動車用空調装
置では、高圧側と低圧側との熱交換を行う内部熱交換器
が、新規の部材として設けられている。また、従来の気
体冷却器では、マニホールドが、低圧側及び高圧側で等
しく用いられていた。低圧側にマニホールドを設けるこ
とは、この発明の動作モードにおいて、最大効率を得る
ために好ましいことである。その詳細は、上記明細書に
記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、以下
に示す要求を、少なくとも個々に、または組み合わせて
備えている高圧気体冷却装置を提供することにある。
【０００８】１．高圧動作に必要な耐圧流路の数は、最
少限とするべきである。耐圧流路の数を減少させると、
流路を接続するねじの数も減少する。ねじによる接続
は、高圧動作のために必要であり、かつ、破裂の危険が
あるエラストマーシールを用いた従来のチューブにＣＯ
2が流入するために必要である。 ２．新規な部材である内部熱交換器は、自動車内での取
り付けに必要な空間を全く、または殆んど必要としない
ようにするべきである。 ３．低圧側のマニホールドは、空間及びコスト削減のた
めに用いられるべきである。 ４．従来の空調装置を有する自動車において、所定の部
材を置換することにより、取り付け空間を、ＣＯ2での
動作に必要な部材を有する空調装置のために用いること
ができるように、高圧気体冷却装置を構成するべきであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様で
は、冷媒の流れ方向に設けられた気体冷却器と、高圧側
と低圧側との熱交換を行う内部熱交換器とを備える、自
動車用空調装置の高圧気体冷却装置であって、気体冷却
器及び内部熱交換器を、単一ユニットで構成してある。
【００１０】本発明の第２の態様では、高圧側と低圧側
との熱交換を行い、内部熱交換器の低圧側を介して、コ
ンプレッサの入力側と連通している、冷媒の流れ方向に
沿って設けられた内部熱交換器を備える自動車用空調装
置の高圧気体冷却装置において、気体冷却器、内部熱交
換器、及び低圧側のマニホールドを、単一ユニットとし
て構成してある。
【００１１】本発明の第３の態様では、高圧側と低圧側
との熱交換を行い、冷媒の流れ方向に設けられた内部熱
交換器と、内部熱交換器の低圧側を介して、コンプレッ
サの入力側と連通している低圧側のマニホールドとを備
える自動車用空調装置の高圧気体冷却装置において、気
体冷却器及び低圧側のマニホールドを、単一ユニットで
構成してある。
【００１２】従属請求項、例えば請求項２〜４は、製
造、小型化、同様の部材を用いるという観点において好
ましい、本発明による高圧気体冷却装置の基本的構造に
関し、請求項５は、部材のさらなる統一化に関するもの
である。
【００１３】高圧気体冷却装置の「第１」の熱交換チュ
ーブは、基本的にはリブ状であるが、請求項６に記載の
ように、非リブ状の熱交換チューブを用いて、ユニット
を小型化してもよい。
【００１４】通常の自動車用空調装置には、例えば請求
項７に記載のように、扁平な熱交換チューブを有する熱
交換器を用いるのが好ましい。
【００１５】偏平チューブの長さは、高圧側または低圧
側のどちらに接続されるかにより異なり、低圧側及び高
圧側の異なるチャンバに選択的に接続される。
【００１６】他の実施例では、短い扁平チューブに冷媒
が流れるようになっている。
【００１７】請求項１２〜１４は、内部熱交換器のマニ
ホールドの好ましい形態に関するものである。
【００１８】請求項２〜１４は、請求項１に従属してお
り、請求項１の内容は、請求項１５に含まれている。ま
た、請求項４０〜４７は、請求項３９に従属しており、
請求項３９の内容は、請求項１５に含まれている。
【００１９】請求項４０によれば、低圧側のマニホール
ドは、気体冷却器の「第１」熱交換チューブに沿って、
つまり、熱交換チューブに対して横方向に設けられ、一
方、内部熱交換器は、気体冷却器の一端に設けられ、
「第２」熱交換チューブと整列するのが好ましい。
【００２０】請求項４１に示すように、中間路が、気体
冷却器とマニホールドとの間に設けられ、内部熱交換器
が気体冷却器の上方または下方に設けられることによ
り、必要な最小径である中間路に、冷媒を流すようにな
っている。そのため、ＣＯ2冷媒用の外部流路を最小と
することができる。
【００２１】請求項４２及び４３は、請求項４１に従属
している。
【００２２】請求項４３は、コンプレッサに潤滑油が蓄
積するのを、容易な手段で防止し、また、従来の送り流
路を選択的に用いることに関するものである。（フォル
クスワーゲン アーゲー（Volkswagen AG）社のハー.レ
ーエ（H. Rohe）、ベー.アディプラシト（B. Adiprasit
o）、ウー.ブレネンシュトゥール（Dr U. Brennenstuh
l）による1997年7月17日付け「RACEプロジェクト−タス
ク７、１５、及び１６の最終テクニカルタスクレポー
ト」の図１参照。
【００２３】請求項４４及び４５は、本発明を完成する
ため、上述した２つの基本的な原理に関するものであ
る。
【００２４】請求項４６及び４７は、本発明による、エ
ンジンクーラーが組み込まれた、好ましい組み立てユニ
ットに関するものである。
【００２５】
【実施態様】次に、本発明を図面を用いて説明する。図
面において、同一部材には、同一符号を付してある。
【００２６】図１及び図２は、本発明による高圧気体冷
却装置の第１の実施態様及び第２の実施態様の断面図で
ある。
【００２７】気体冷却器（２）と低圧側（４８）のマニ
ホールド（４）とは、図１と図２に示す異なる例におい
て同一である。図１では、内部熱交換器（６）は、気体
冷却器（２）と、自動車内の通常の取り付け位置、つま
り下端側で一体形成されており、図２では、上端側で一
体形成されている。
【００２８】図２では、気相の冷媒は、低圧側（４８）
のマニホールド（４）から、送りチューブ（５４）を通
って流出する。なお、図１では、送りチューブ（５４）
を設ける必要はない。上述したユニットは、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、または、これらの混合材料で形
成されている。
【００２９】図１及び図２の実施例において、気体冷却
器（２）は、互いに平行な偏平チューブを有する第１熱
交換チューブ（８）の列を備えている。放熱板（１０）
の間には、第１熱交換チューブ（８）がろう付けされて
いる。また、内部熱交換器（６）に隣接する放熱板（１
０ａ）は、第１熱交換チューブ（８ａ）にろう付けされ
ている。内部熱交換器（６）から離れている放熱板（１
０）は、閉じ板（１２）にろう付けされている。
【００３０】以下に詳述するように、内部熱交換器
（６）は、互いに直接ろう付けされた、異なる長さのチ
ューブで構成された２つの重合部を有する第２熱交換チ
ューブ（１４）からなっている。第２熱交換チューブ
（１４）も、偏平チューブである。２つの隣接する偏平
チューブ、つまり、内部熱交換器（６）の第２熱交換チ
ューブ（１４）と、気体冷却器（２）の第１熱交換チュ
ーブ（８ａ）は、放熱板（１０ａ）にろう付けされてい
る。
【００３１】第１熱交換チューブ（８）及び第２熱交換
チューブ（１４）は、同様の偏平チューブである。
【００３２】気体冷却器（２）の第１熱交換チューブ
（８）の両端は、分配用のチューブ、つまり、複数のチ
ャンバ（１８）（２０）に分割されたマニホールドチュ
ーブ（１６）に開口している。マニホールドチューブ
（１６）のチャンバ（１８）は、チャンバ（２０）から
ずらされている。そのため、図示する矢印に沿って、気
体冷却器（２）の長手方向に流れる冷媒は、第１熱交換
チューブ（８）を介して、チャンバ（１８）とチャンバ
（２０）との間で、横方向、つまり、自動車内の通常の
取り付け位置に設けられた気体冷却器（２）の上方を流
れる。
【００３３】冷媒は、「最上部」、つまり、図１では、
内部熱交換器（６）から離れている一端側の流入側口金
（２２）、図２では、内部熱交換器（６）に近接して、
かつ、その外周面に取り付けられた流入側口金（２４）
から供給される。これらの実施例においては、低圧側
（４８）のマニホールド（４）は、気体冷却器（２）に
沿って延びている。
【００３４】図５に示すように、マニホールド（４）
は、ダイカストやプレス成形により、中間路（２６）及
び隣接するマニホールドチューブ（１６）と一体成形さ
れている。
【００３５】低圧側（４８）のマニホールド保持部に
は、液相（３０）と気相（３２）との境界を示す目盛り
線（２８）が付されている。
【００３６】図１及び図２の実施例において、高圧気体
冷却装置の（例えば、図４に示す）エバポレータ（３
４）から流出した少量の液相を含む気相の冷媒は、低圧
側（４８）にあるマニホールド（４）の上部カバー（３
８）に取り付けられた流入側口金（３６）を介して、矢
印（４０）に沿ってマニホールド（４）に流入する。な
お、冷媒は、湾曲部（４２）を通って、低圧側（４８）
にあるマニホールド（４）の内周面下方に向かって、ら
せん状に流れる。
【００３７】図１に示す実施例では、液相から気化した
冷媒は、上部孔（４４）を介して、中間路（２６）に流
れる。また、低圧側（４８）のマニホールド（４）は、
下部孔（４６）を介して、中間路（２６）と連通してい
る
【００３８】下部孔（４６）は、少量の液相の冷媒が、
マニホールド（４）の底部に蓄積する潤滑油を、中間路
（２６）に運ぶことができるような大きさとなってい
る。中間路（２６）の下端は、内部熱交換器（６）のシ
ェル（５０）の低圧側（４８）と連通している（この点
に関しては、図１及び図２の実施例において同じであ
る）。
【００３９】低圧側（４８）のマニホールド（４）によ
って、液相の冷媒は分離収集され、内部熱交換器（６）
の低圧側（４８）に、気相の冷媒だけが供給される。
【００４０】図１に示す第１の実施例では、気相の冷媒
は、液相（３０）の目盛り線（２８）よりも上方にある
上部孔（４４）を経て、中間路（２６）の「下方」に向
かって流れる。
【００４１】下部孔（４６）には、冷媒が流れ、低圧側
（４８）にあるマニホールド（４）の底部にある潤滑油
と混合した液相が過度に蓄積されることを防止するため
にのみ用いられる。それにより、液相の冷媒は、常に下
部孔（４６）を通過して、中間路（２６）に戻される。
【００４２】冷媒の液相が流れることは、本質的に好ま
しいことではなく、通常は、潤滑油を中間路（２６）の
下方に流すための運搬手段としてのみ用いられる。ま
た、低圧側（４８）のマニホールド（４）にある気相
（３２）と液相（３０）との境界である目盛り線（２
８）は、冷媒の充填や、自動車の運転状況により変化す
る。
【００４３】図２に示す第２の実施例は、第１の実施例
と機能的には同じであるが、内部熱交換器（６）を気体
冷却器（２）の上部に設けてある点で、異なる構造とな
っている。
【００４４】中間路（２６）は、マニホールドチューブ
（１６）の下方にあるチャンバ（１８）から「上方」に
向かって、高圧の冷媒を戻す通路となっている。冷媒
は、第１熱交換チューブ（８ａ）（８ｂ）を介して、流
入側口金（２４）が取り付けられたチャンバ（２０）の
上方にあるチャンバ（２０ａ）へ流れる。その後、冷媒
は、チャンバ（２０ａ）から、内部熱交換器（６）のシ
ェル（５０）の高圧側（５２）に流れる。
【００４５】図１の実施例と比べると、図２の実施例で
は、送りチューブ（５４）は、低圧側（４８）のマニホ
ールド（４）内に設けられ、かつ、マニホールド（４）
の液相（３０）の底部（５６）付近まで延びている。ま
た、湾曲部（４２）の開口よりも上方に位置し、低圧側
（４８）のマニホールド（４）内にある送りチューブ
（５４）の一端には、液相から気化された冷媒が供給さ
れる。
【００４６】送りチューブ（５４）に流れた気相の冷媒
は、内部熱交換器（６）の低圧側（４８）を流れる（図
１では、上部孔（４４）及び中間路（２６）を介して流
れる）。
【００４７】送りチューブ（５４）のＵ型の底部（５
６）には、放出孔（５８）が形成されている。低圧側
（４８）にあるマニホールド（４）の底部における圧力
勾配により、潤滑油と混合した液相の冷媒は、送りチュ
ーブ（５４）内の気相の冷媒とともに流れる。
【００４８】図７及び図８により、さらに詳しくわかる
ように、冷媒を反対方向に流す第２熱交換チューブ（１
４）の列を有する、図１及び図２の内部熱交換器（６）
は、次のような基本的構造を有している。
【００４９】気体冷却器（２）及び内部熱交換器（６）
において、外形及び内部断面を同一とした偏平チューブ
が、気体冷却器（２）の第１熱交換チューブ（８）、及
び内部熱交換器（６）の第２熱交換チューブ（１４）と
して用いられている。
【００５０】図７では、気体冷却器（２）の長手方向に
延びる第１熱交換チューブ（８）の列、及び内部熱交換
器（６）の列の第２熱交換チューブ（１４）の第１重合
部（６０）は、垂直方向に重合されており、第１熱交換
チューブ（８）及び第２熱交換チューブ（１４）の縁
は、垂直方向に見ると同一面となっている。
【００５１】内部熱交換器（６）において、第１重合部
（６０）と同一に構成されている内部熱交換チューブ
（１４）の第２重合部（６２）は、第１重合部（６０）
の側方に近接して設けられている。２つの重合部（６
０）（６２）間の中央に設けられている冷媒のための中
央孔（６４）は、常に開いている。
【００５２】図７からわかるように、中央孔（６４）を
含む第１重合部（６０）の一側面から、第２重合部（６
２）の一側面までの幅は、内部熱交換器（６）のシェル
（５０）の内径とほぼ同じである。中央孔（６４）まで
の高さは、気体冷却器（２）の第１熱交換チューブ
（８）の列の高さの２倍以上となっている。
【００５３】内部熱交換器（６）のシェル（５０）の外
径は、低圧側（４８）にある環状のマニホールド（４）
の端面（９４）の外径とほぼ同じであるので、自動車内
における取り付け位置が同じ高さとなる。取り付け位置
を同じ高さとすることにより、２つの重合部（６０）
（６２）を有する第２熱交換チューブ（１４）の高さ
を、同等に機能する単一の重合部の高さの半分とするこ
とができる。
【００５４】長い偏平チューブ（６６）と短い偏平チュ
ーブ（６８）とが交互に重合されて、重合部（６０）
（６２）が構成されており、中央孔（６４）は、通路と
なっている。長い偏平チューブ（６６）は、シェル（５
０）を介して、離れている低圧側（４８）と連通してお
り、短い偏平チューブ（６８）は、シェル（５０）の高
圧側（５２）と連通している。
【００５５】偏平チューブ（６６）（６８）は、口金
（７０）を介して、マニホールドチューブ（１６）の隣
接するチャンバ（２０）と連通している。
【００５６】低圧側（４８）は、口金（７２）を介し
て、図１では中間路（２６）と、図２では送りチューブ
（５４）と連通している。この場合、２つの口金（７
０）（７２）は、内部熱交換器（６）の入力側にそれぞ
れ設けられている。
【００５７】高圧気体冷却装置を示す図４から詳しくわ
かるように、出力側では、内部熱交換器（６）の低圧側
（４８）が、流出側口金（７４）を介して気体冷却器
（２）に、また、流出側口金（７６）を経て、高圧側
（５２）に接続されている。
【００５８】図４は、図１の気体冷却器（２）を一体化
した高圧気体冷却装置のブロック図であり、冷媒の流れ
る方向を示してある。冷媒は、コンプレッサ（７８）か
ら、高圧流路（８２）を経て、気体冷却器（２）の流入
側口金（２４）に流れるとともに、内部熱交換器（６）
から、高圧流路（８２）の流出側口金（７６）及び高圧
流路（８４）を経て、スロットル装置（８０）へ流れ
る。
【００５９】高圧の冷媒を低圧とするスロットル装置
（８０）は、低圧流路（８６）を経て、エバポレータ
（３４）に接続されている。エバポレータ（３４）は、
液相の冷媒の少なくとも一部を気化し、低圧流路（８
８）を介して、低圧側にあるマニホールド（４）の上部
カバー（３８）に取り付けられた流入側口金（３６）へ
送る。
【００６０】気相の冷媒は、低圧側にあるマニホールド
（４）及び内部熱交換器（６）を通過した後、内部熱交
換器（６）の流出側口金（７４）から流出し、閉回路に
なっているので、低圧流路（９０）を介して、コンプレ
ッサ（７８）の入力側に流入する。
【００６１】シェル（５０）内の低圧側（４８）及び高
圧側（５２）は、冷媒が漏れないように、長い第２熱交
換チューブ（１４）の基部となっている分離壁（９２）
により分離されている。
【００６２】図８からわかるように、メッキ処理された
金属板の分離壁（９２）が設けられたシェル（５０）の
ハウジング（９８）の一方の側面は、一体的な端壁（９
６）となっている。端壁（９６）には、内部熱交換器
（６）のシェル（５０）の高圧側（５２）に接続される
口金（７０）が一体的に設けられている。
【００６３】シェル（５０）のハウジング（９８）の他
方の側面には、リム（１０２）を有する分離カバー（１
００）がろう付けされている。分離カバー（１００）に
は、冷媒を、低圧側（４８）の偏平チューブ（６６）
に、または、低圧流路（９０）に流す、シェル（５０）
の低圧側（４８）で用いられる流出側口金（７４）が設
けられている。
【００６４】ハウジング（９８）への分離カバー（１０
０）のろう付け位置を調節可能とするスタッド（１０
４）が、分離壁（９２）に設けられている。また、スタ
ッド（１０４）により嵌合され、ハウジング（９８）の
位置を固定するスタッド孔（１０６）が、分離カバー
（１００）に形成されている。
【００６５】図７及び図８では、第２熱交換チューブ
（１４）は、第１熱交換チューブ（８）と平行に設けら
れているが、図６では、チューブは直交して設けられて
いる。
【００６６】図６の実施例では、長い偏平チューブ（６
６）が貫通するシェル（５０）の高圧側（５２）におい
て、高圧の冷媒は、短い偏平チューブ（６８）内を流れ
る。偏平チューブ（６８）（６６）は、図８に示す実施
例と同様に、交互に重合されているのが好ましい。
【００６７】他の構成、例えば、１本の偏平チューブ
（６６）を、２本の偏平チューブ（６８）と組み合わせ
てもよい。
【００６８】図６のように構成すると、中央孔（６４）
が不要となる。第２熱交換チューブ（１４）の重合部
は、周囲空気が流入する方向（第１熱交換チューブ
（８）の長手方向）から見て、気体冷却器（２）と同じ
高さとなる。
【００６９】図６に示すシェル（５０）の構造は、図８
に示すものと同様である。
【００７０】唯一の相違点は、図６の分離カバー（１０
０）は、ハウジング（９８）にろう付けするためのリム
（１０２）を有していないことである。
【００７１】高圧側（５２）の口金（７０）を用いて、
シェル（５０）をマニホールドチューブ（１６）にろう
付けする前に、ろう付けリング（１０８）が、これら２
つの部材の間に挿入されている。
【００７２】定圧構造とするために、ろう付け品質には
関係なく、図５に示す３つの部材、つまりマニホールド
チューブ（１６）、中間路（２６）、及び低圧側（４
８）のマニホールド（４）を、押し出しにより一体成形
するのがよい。
【００７３】第１熱交換チューブ（８）を収容するチュ
ーブホルダスロット（１１０）が、押し出し成形に続い
て形成される。チューブホルダスロット（１１０）に
は、第１熱交換チューブ（８）を良好にろう付けできる
ようにするフランジ（１１４）を備える取付板（１１
２）を介して、直接的または間接的に、第１熱交換チュ
ーブ（８）の端が取り付けられる。
【００７４】取付板（１１２）は、押し出し成形された
第１熱交換チューブ（８）を、押し出し成形されたマニ
ホールドチューブ（１６）にろう付けするのに必要なメ
ッキ部として用いられる。メッキは、取付板（１１２）
の両面にコーティングされている。
【００７５】図３ａ及び図３ｂは、図１の熱交換器をエ
ンジンクーラーに取り付けた時の、低圧側にあるマニホ
ールドの軸線方向と平行に見た図である。取り付け位置
では、低圧側（４８）のマニホールド（４）は、マニホ
ールドチューブ（１６）とともに、垂直に設けられてい
る。
【００７６】図３ａ及び図３ｂでは、内部熱交換器
（６）の機能を詳しく表すために、内部熱交換器（６）
を断面で示してある。また、熱交換チューブからなる熱
交換部（１１８）と、冷媒を熱交換部（１１８）のそれ
ぞれに供給する、またはそこから放出するマニホールド
部（１２０）とを有するエンジンクーラー（１１６）を
詳細に示してある。
【００７７】図３ａ及び図３ｂに示す熱交換器（６）の
諸要素は、図１及び図８のものと同じである。
【００７８】気体冷却器（２）のマニホールドチューブ
（１６）は、空気方向Ａに関して、中間路（２６）を介
して、熱交換部（１１８）にできるだけ近接して設けら
れている。これにより、エンジンクーラー（１１６）と
気体冷却器（２）とからなるユニットの全体的な空気方
向Ａの高さは、可能な限り小となっている。
【００７９】空気方向Ａと直交して設けられた、第１重
合部（６０）及び第２重合部（６２）を有する内部熱交
換器（６）の幅は、内部熱交換器（６）及び気体冷却器
（２）の高さの２倍となっている。
【００８０】図３ａ及び図３ｂに示すように、気体冷却
器を全体的に高くし、第２熱交換チューブ（１４）の付
加的なチューブ、つまり、第２重合部（６２）を設ける
ことができる。
【００８１】図３ａにおいて、気体冷却器（２）の第１
熱交換チューブ（８）と同じ垂直面に設けられた第２熱
交換チューブ（１４）の第１重合部（６０）は、空気方
向Ａに関して、適正許容差内で熱交換部（１１８）の前
方に直接的に設けられている。一方、第２熱交換チュー
ブ（１４）の第２重合部（６２）は、エンジンクーラー
（１１６）の熱交換部（１１８）の下方に設けられてい
る。
【００８２】図３ａにおいて、内部熱交換器（６）のシ
ェル（５０）は、同様に、熱交換部（１１８）の下方、
またはエンジンクーラー（１１６）のマニホールド部
（１２０）の下方に設けられている。
【００８３】図３ａの実施例は、空気方向Ａに関して、
第２重合部（６２）の幅が、内部熱交換器（６）の幅と
同じでない場合や、マニホールド部（１２０）の長手方
向から見て、熱交換部（１１８）よりも幅広で、内部熱
交換器（６）と同じ幅の自動車用金具が、空気流を妨害
する場合に好ましく、また、性能を劣化させることがな
い。
【００８４】図３ｂの実施例は、内部熱交換器（６）内
に設けられた内部熱交換チューブ（１４）の第２重合部
（６２）に対して、空気が良好に通過し、かつ、空気方
向Ａに十分な空間がある場合に好ましい。
【００８５】気体冷却器（２）の第１熱交換チューブ
（８）の間隔が、熱交換部（１１８）の熱交換チューブ
の間隔と同じである場合には、放熱板で形成された連結
壁であるリブ（１０ｃ）を用いて、２つの偏平チューブ
を接続することができる。
【００８６】図１及び図２に示した本発明の内部熱交換
器（６）、及びエンジンクーラー（１１６）の熱交換部
（１１８）を、単一処理でろう付けできるため、ろう付
け時間を短縮でき、かつ、内部熱交換器（６）をエンジ
ンクーラー（１１６）に固着する必要がなくなる。
【００８７】空気方向Ａに対して、横方向にルーバーカ
ットされたリブ（１０ｃ）によって、熱交換部（１１
８）から気体冷却器（２）の偏平チューブへの望ましく
ない熱流が大きく制限され、エンジン冷却装置と高圧気
体冷却装置と異なる温度で動作することができるように
なる。
【００８８】気体冷却器（２）、低圧側のマニホールド
（４）、及び内部熱交換器（６）を備える高圧気体冷却
装置において、気体冷却器（２）を、内部熱交換器
（６）及び低圧側のマニホールド（４）と密接して接続
することができる。
【００８９】なお、気体冷却器（２）は、低圧側のマニ
ホールド（４）（図５）と内部熱交換器（６）（図６〜
図８）とを連結する連結壁を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】内部熱交換器及び低圧側のマニホールドを、単
一ユニットとした高圧気体冷却装置の第１の実施例の縦
断面図である。
【図２】内部熱交換器及び低圧側のマニホールドを、単
一ユニットとした高圧気体冷却装置の第２の実施例の縦
断面図である。
【図３】図３及び図３ｂは、図１の熱交換器をエンジン
クーラーに取り付けた時の、低圧側にあるマニホールド
の底面図である。
【図４】本発明による高圧気体冷却装置の回路ブロック
図である。
【図５】高圧気体冷却装置のマニホールド、中間路、及
びマニホールドチューブの拡大断面図である。
【図６】気体冷却器のマニホールドチューブが内部熱交
換器のマニホールドに接続され、第２熱交換チューブが
第１熱交換チューブと直交している時の拡大断面図であ
る。
【図７】一体成形されたマニホールド、中間路、及びマ
ニホールドチューブの拡大断面図である。
【図８】内部熱交換器のハウジングの一方の側面にカバ
ーが取り付けられる時の斜視図である。
【符号の説明】
2 気体冷却器 4 マニホールド 6 内部熱交換器 8、8ａ 第１熱交換チューブ 10、10ａ 放熱板 10c リブ 12 閉じプレート 14 第２熱交換チューブ 16 マニホールドチューブ 18、20 チャンバ 22、24、36 流入側口金 26 中間路 28 目盛り線 30 液相 32 気相 34 エバポレータ 38 上部カバー 40 矢印 42 湾曲部 44 上部孔 46 下部孔 48 低圧側 50 シェル 52 高圧側 54 送りチューブ 56 底部 58 放出孔 60 第１重合部 62 第２重合部 64 中央孔 66、68 偏平チューブ 70、72 口金 74、76 流出側口金 78 コンプレッサ 80 スロットル装置 82、84 高圧流路 86、88、90 低圧流路 92 分離壁 94 端面 96 端壁 98 ハウジング 100 分離カバー 102 リム 104 スタッド 106 スタッド孔 108 ろう付けリング 110 チューブホルダスロット 112 取付板 114 フランジ 116 エンジンクーラー 118 熱交換部 120 マニホールド部

Claims (48)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷媒の流れ方向に、気体冷却器（２）
    と、高圧側（５２）と低圧側（４８）との熱交換を行う
    内部熱交換器（６）とを設けた自動車用空調装置の高圧
    気体冷却装置において、気体冷却器（２）と内部熱交換
    器（６）とを、単一ユニットとして構成してあることを
    特徴とする高圧気体冷却装置。
  2. 【請求項２】 気体冷却器（２）は、冷媒を横方向に流
    すように、自動車の通常の取り付け位置で水平方向に設
    けられた、第１熱交換チューブ（８）の列を有し、内部
    熱交換器（６）は、少なくともほぼ全体が、または実質
    的に、第１熱交換チューブ（８）と同様に整列し、冷媒
    を反対方向に流すようになっている第２熱交換チューブ
    （１４）の列を有することを特徴とする、請求項１記載
    の高圧気体冷却装置。
  3. 【請求項３】 第２熱交換チューブ（１４）の列は、第
    １熱交換チューブ（８）の列の上方に設けられているこ
    とを特徴とする、請求項２記載の高圧気体冷却装置。
  4. 【請求項４】 第２熱交換チューブ（１４）の列は、第
    １熱交換チューブ（８）の列の下方に設けられているこ
    とを特徴とする、請求項２記載の高圧気体冷却装置。
  5. 【請求項５】 選択的にリブ（１０ｃ）を設けることを
    除いて、第２熱交換チューブ（１４）は、第１熱交換チ
    ューブ（８）と同様のものであることを特徴とする、請
    求項２記載の高圧気体冷却装置。
  6. 【請求項６】 内部熱交換器（６）は、互いにろう付け
    され、高圧側（５２）と低圧側（４８）とに交互に割り
    当てた第２熱交換チューブ（１４）の列を有することを
    特徴とする、請求項１記載の高圧気体冷却装置。
  7. 【請求項７】 気体冷却器（２）または内部熱交換器
    （６）は、第１または第２の熱交換チューブ（８）（１
    ４）の列を有し、第１または第２の熱交換チューブ
    （８）（１４）は、偏平であることを特徴とする、請求
    項１記載の高圧気体冷却装置。
  8. 【請求項８】 扁平な第１熱交換チューブ（８）及び第
    ２熱交換チューブ（１４）の扁平な面が同じ方向を向い
    ている高圧気体冷却装置において、第２熱交換チューブ
    （１４）の長さは、高圧側（５２）に設けるか、または
    低圧側（４８）に設けるかによって異なっており、かつ
    第２熱交換チューブ（１４）の中央に、第２熱交換チュ
    ーブ（１４）の短いチューブに冷媒を流すための好まし
    くは１つの流路孔（６４）を設けてあることを特徴とす
    る、請求項６記載の高圧気体冷却装置。
  9. 【請求項９】 第２熱交換チューブ（１４）の列は、互
    いに重合された、好ましくは同様の偏平チューブの重合
    部（６０）（６２）からなっていることを特徴とする、
    請求項８記載の高圧気体冷却装置。
  10. 【請求項１０】 扁平な第１熱交換チューブ（８）と第
    ２熱交換チューブ（１４）とは、直交または斜交してお
    り、かつ第２熱交換チューブ（１４）の長さは、高圧側
    （５２）と低圧側（４８）により異なっていることを特
    徴とする、請求項６記載の高圧気体冷却装置。
  11. 【請求項１１】 内部熱交換器（６）における第２熱交
    換チューブ（１４）の列の両端に、高圧側（５２）及び
    低圧側（４８）からなる２つのチャンバに分割されたシ
    ェル（５０）を設け、これらのチャンバの一方を高圧側
    （５２）に、他方を低圧側（４８）に接続したことを特
    徴とする、請求項１記載の高圧気体冷却装置。
  12. 【請求項１２】 シェル（５０）は、ダイカストまたは
    プレス成形されたハウジング（９８）と、別の材料、好
    ましくはメッキ処理された金属板からなり、高圧側（５
    ２）と低圧側（４８）との間で、ハウジング（９８）に
    取り付けられている分離壁（９２）とを有することを特
    徴とする、請求項１１記載の高圧気体冷却装置。
  13. 【請求項１３】 シェル（５０）の高圧側（５２）と低
    圧側（４８）との間に取り付けられた分離壁（９２）
    は、高圧側（５２）、または熱交換チューブ（８）（１
    ４）から離れたチャンバと連通している低圧側（４８）
    に接続された第２熱交換チューブ（１４）の基部である
    ことを特徴とする、請求項１２記載の高圧気体冷却装
    置。
  14. 【請求項１４】 シェル（５０）のハウジング（９８）
    の一方の側面には、低圧側（４８）の気体冷却器（２）
    またはマニホールド（４）に接続される口金（７０）が
    一体成形され、同じく他方の側面には、冷媒の流出口を
    有する分離カバー（１００）が設けられていることを特
    徴とする、請求項１２記載の高圧気体冷却装置。
  15. 【請求項１５】 冷媒の流れ方向に沿って設けられた高
    圧側（５２）と低圧側（４８）との熱交換を行い、低圧
    側を介して、コンプレッサ（７８）の入力側と連通して
    いる内部熱交換器（６）を備えている、自動車用空調装
    置の高圧気体冷却装置において、気体冷却器（２）、内
    部熱交換器（６）、及び低圧側（４８）のマニホールド
    （４）を、単一ユニットとして構成してあることを特徴
    とする高圧気体冷却装置。
  16. 【請求項１６】 冷媒を横方向に流すように、自動車の
    通常の取り付け位置で水平方向に設けられた気体冷却器
    （２）の第１熱交換チューブ（８）と、少なくとも、ほ
    ぼ全体が、または実質的に、第１熱交換チューブ（８）
    と同じように整列し、冷媒を反対方向に流すようになっ
    ている第２熱交換チューブ（１４）とを備えることを特
    徴とする、請求項１５記載の高圧気体冷却装置。
  17. 【請求項１７】 第２熱交換チューブ（１４）の列は、
    第１熱交換チューブ（８）の列の上方に設けられている
    ことを特徴とする、請求項１６記載の高圧気体冷却装
    置。
  18. 【請求項１８】 第２熱交換チューブ（１４）の列は、
    第１熱交換チューブ（８）の列の下方に設けられている
    ことを特徴とする、請求項１６記載の高圧気体冷却装
    置。
  19. 【請求項１９】 選択的にリブ（１０ｃ）を設けること
    を除いて、第２熱交換チューブ（１４）は、第１熱交換
    チューブ（８）と同様のものであることを特徴とする、
    請求項１６記載の高圧気体冷却装置。
  20. 【請求項２０】 内部熱交換器（６）は、互いにろう付
    けされ、高圧側（５２）と低圧側（４８）とに交互に割
    り当てられた第２熱交換チューブ（１４）の列を有する
    ことを特徴とする、請求項１５記載の高圧気体冷却装
    置。
  21. 【請求項２１】 気体冷却器（２）は、扁平な第１熱交
    換チューブ（８）の列を有し、内部熱交換器（６）は、
    扁平な第２熱交換チューブ（１４）の列を有することを
    特徴とする、請求項１５記載の気体冷却器。
  22. 【請求項２２】 扁平な第１熱交換チューブ（８）及び
    第２熱交換チューブ（１４）の向きがともに同じである
    高圧気体冷却装置において、第２熱交換チューブ（１
    ４）の長さは、高圧側（５２）と低圧側（４８）とで異
    なり、かつ第２熱交換チューブ（１４）の中央には、第
    ２熱交換チューブ（１４）の短いチューブに冷媒を流す
    少なくとも１つの流路孔（６４）が設けられていること
    を特徴とする、請求項２０記載の高圧気体冷却装置。
  23. 【請求項２３】 第２熱交換チューブ（１４）の列は、
    重合された少なくとも２つの同様の重合部（６０）（６
    ２）からなっていることを特徴とする、請求項２２記載
    の高圧気体冷却装置。
  24. 【請求項２４】 第１熱交換チューブ（８）と第２熱交
    換チューブ（１４）とは、偏平をなし、かつ直交もしく
    は斜交しており、かつ第２熱交換チューブ（１４）の長
    さは、高圧側（５２）と低圧側（４８）とで異なってい
    ることを特徴とする、請求項２０記載の高圧気体冷却装
    置。
  25. 【請求項２５】 内部熱交換器（６）における第２熱交
    換チューブ（１４）の列の両端に、少なくとも、高圧側
    （５２）及び低圧側（４８）からなる２つのチャンバに
    分割されたシェル（５０）を設け、これらのチャンバの
    一方を高圧側（５２）に、他方を低圧側（４８）に接続
    したことを特徴とする、請求項１６記載の高圧気体冷却
    装置。
  26. 【請求項２６】 シェル（５０）は、ダイカストまたは
    プレス成形されたハウジング（９８）と、別の材料、好
    ましくはメッキ処理された金属板からなり、高圧側（５
    ２）と低圧側（４８）との間で、ハウジング（９８）に
    取り付けられている分離壁（９２）とを有することを特
    徴とする、請求項２５記載の高圧気体冷却装置。
  27. 【請求項２７】 シェル（５０）の高圧側（５２）と低
    圧側（４８）との間にある分離壁（９２）は、熱交換チ
    ューブ（８）（１４）から離れたチャンバと連通してい
    る高圧側（５２）、または低圧側（４８）に接続された
    第２熱交換チューブ（１４）の基部であることを特徴と
    する、請求項２５記載の高圧気体冷却装置。
  28. 【請求項２８】 シェル（５０）のハウジング（９８）
    の一方の側面には、低圧側（４８）の気体冷却器（２）
    またはマニホールド（４）に接続される口金（７０）が
    一体成形され、同じく他方の側面には、冷媒の流出口を
    有する分離カバー（１００）が設けられていることを特
    徴とする、請求項２６記載の高圧気体冷却装置。
  29. 【請求項２９】 低圧側（４８）のマニホールド（４）
    は、気体冷却器（２）の第１熱交換チューブ（８）に対
    して、横方向に延びていることを特徴とする、請求項１
    ５記載の高圧気体冷却装置。
  30. 【請求項３０】 中間路（２６）を介して気体冷却器
    （２）に接続される低圧側（４８）のマニホールド
    （４）は、液相から気化され、気体冷却器（２）から発
    生される冷媒を、気体冷却器（２）の上方または下方に
    設けられた内部熱交換器（６）に供給するようになって
    いることを特徴とする、請求項２９記載の高圧気体冷却
    装置。
  31. 【請求項３１】 少なくとも、低圧側（４８）にあるマ
    ニホールド（４）の端面（９４）、中間路（２６）、及
    び気体冷却器（２）のマニホールドチューブ（１６）
    を、押し出しで一体成形したことを特徴とする、請求項
    ３０記載の高圧気体冷却装置。
  32. 【請求項３２】 コンプレッサ（７８）の潤滑油を再循
    環させる少なくとも１つの下部孔（４６）を、低圧側
    （４８）のマニホールド（４）と中間路（２６）との間
    に設けたことを特徴とする、請求項３０記載の高圧気体
    冷却装置。
  33. 【請求項３３】 気体冷却器（２）を、内部熱交換器
    （６）及び低圧側（４８）のマニホールド（４）と密接
    して接続したことを特徴とする、請求項１５記載の高圧
    気体冷却装置。
  34. 【請求項３４】 気体冷却器（２）と内部熱交換器
    （６）及び低圧側（４８）のマニホールド（４）とは、
    共通の連結壁を有していることを特徴とする、請求項３
    ３記載の高圧気体冷却装置。
  35. 【請求項３５】 気体冷却器（２）と自動車のエンジン
    クーラー（１１６）を、単一ユニットとして構成してあ
    ることを特徴とする、請求項１５記載の高圧気体冷却装
    置。
  36. 【請求項３６】 気体冷却器（２）及びエンジンクーラ
    ー（１１６）は、それぞれの熱交換チューブ（８）（１
    １８）に共通のリブ（１０ｃ）を有していることを特徴
    とする、請求項３５記載の高圧気体冷却器。
  37. 【請求項３７】 冷媒の流れ方向に設けられたコンプレ
    ッサ（７８）と、高圧側（５２）と低圧側（４８）との
    熱交換を行う内部熱交換器（６）と単一ユニットとして
    構成された気体冷却器（２）と、スロットル装置（８
    ０）と、エバポレータ（３４）と、内部熱交換器（６）
    の低圧側（４８）を介して、コンプレッサ（７８）の入
    力側と連通している低圧側（４８）のマニホールド
    （４）とを備える、自動車用空調装置の臨界超過のＣＯ
    2高圧気体冷却装置。
  38. 【請求項３８】 冷媒の流れ方向に沿って設けられたコ
    ンプレッサ（７８）と、気体冷却器（２）と、高圧側
    （５２）と低圧側（４８）との熱交換を行う内部熱交換
    器（６）と、スロットル装置（８０）と、エバポレータ
    （３４）と、内部熱交換器（６）の低圧側（４８）を介
    して、コンプレッサ（７８）の入力側と連通している低
    圧側（４８）のマニホールド（４）とを備える、自動車
    用空調装置の臨界超過のＣＯ2高圧気体冷却装置であっ
    て、気体冷却器（２）、内部熱交換器（６）、及び低圧
    側にあるマニホールド（４）を、単一ユニットとして構
    成してあることを特徴とするＣＯ2高圧気体冷却装置。
  39. 【請求項３９】 冷媒の流れ方向に沿って設けられた気
    体冷却器（２）と、高圧側（５２）と低圧側（４８）と
    の熱交換を行う内部熱交換器（６）と、内部熱交換器
    （６）の低圧側（４８）を介して、コンプレッサ（７
    ８）の入力側と連通している低圧側（４８）のマニホー
    ルド（４）とを有する自動車用空調装置の高圧気体冷却
    装置において、気体冷却器（２）及び低圧側のマニホー
    ルド（４）を、単一ユニットとして構成してあることを
    特徴とする高圧気体冷却装置。
  40. 【請求項４０】 低圧側（４８）のマニホールド（４）
    は、気体冷却器（２）の第１熱交換チューブ（８）に対
    して、横方向に延びていることを特徴とする、請求項３
    ９記載の高圧気体冷却装置。
  41. 【請求項４１】 中間路（２６）を介して気体冷却器
    （２）に接続される低圧側（４８）のマニホールド
    （４）は、液相から気化されて、気体冷却器（２）から
    発生される冷媒を、気体冷却器（２）の上方または下方
    に設けられた内部熱交換器（６）に供給するようになっ
    ていることを特徴とする、請求項４０記載の高圧気体冷
    却装置。
  42. 【請求項４２】 少なくとも、低圧側のマニホールド
    （４）、中間路（２６）、及び気体冷却器（２）のマニ
    ホールドチューブ（１６）は、好ましくは押し出し等に
    より一体成形されていることを特徴とする、請求項４１
    記載の高圧気体冷却装置。
  43. 【請求項４３】 コンプレッサ（７８）の潤滑油を再循
    環させるための、少なくとも１つの下部孔（４６）が、
    低圧側のマニホールド（４）と中間路（２６）との間に
    設けられていることを特徴とする、請求項４１記載の高
    圧気体冷却装置。
  44. 【請求項４４】 気体冷却器（２）を、内部熱交換器
    （６）及び低圧側（４８）のマニホールド（４）と密接
    して接続してあることを特徴とする、請求項４０記載の
    高圧気体冷却器。
  45. 【請求項４５】 気体冷却器（２）と内部熱交換器
    （６）及び低圧側（４８）のマニホールド（４）とは、
    共通の連結壁を有することを特徴とする、請求項４４記
    載の高圧気体冷却器。
  46. 【請求項４６】 気体冷却器（２）と自動車のエンジン
    クーラー（１１６）を、単一ユニットとして構成してあ
    ることを特徴とする、請求項３０記載の高圧気体冷却
    器。
  47. 【請求項４７】 気体冷却器（２）及びエンジンクーラ
    ー（１１６）は、熱交換チューブ（８）（１１８）に共
    通のリブ（１０ｃ）を有することを特徴とする、請求項
    ４６記載の高圧気体冷却器。
  48. 【請求項４８】 冷媒の流れ方向に設けられたコンプレ
    ッサ（７８）と、気体冷却器（２）と、高圧側（５２）
    と低圧側（４８）との熱交換を行う内部熱交換器（６）
    と、スロットル装置（８０）と、エバポレータ（３４）
    と、内部熱交換器（６）の低圧側（４８）を介して、コ
    ンプレッサ（７８）の入力側と連通している低圧側（４
    ８）のマニホールド（４）とを備える、自動車用空調装
    置の臨界超過のＣＯ2高圧気体冷却装置であって、気体
    冷却器（２）及び低圧側にあるマニホールド（４）を、
    単一ユニットとして構成してあることを特徴とするＣＯ
    2高圧気体冷却装置。
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