JP2004123054A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調ケースと熱交換器との隙間にパッキンを使用することなく、熱交換器の熱交換性能を向上させると共に、車両用空調装置の小型化が可能となる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】ヒータコア５のタンク部２２の外周側にコルゲートフィン形状からなる外周フィン２６を形成し、空調ケース１の内壁に突起部３５を形成する。さらに、ヒータコア５を空調ケース１内に挿入する際に、突起部３５の押圧力により外周フィン２６が押しつぶされる。そして、タンク部２２と空調ケース１との隙間を空気が流通する際には、外周フィン２６と空調ケース１との隙間は閉塞されているため、外周フィン２６の部分のみを空気が通過して熱交換される。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置は、車室内に吹出す空気流路を構成する空調ケース内にヒータコア等の熱交換器が配設されている。そして、ヒータコアは、ヒータコアのコア部を通過する空気を加熱している。しかし、ヒータコアと空調ケースとの間にはヒータコア取付用の隙間があるため、この隙間を通過する空気が存在する。この隙間を通過する空気は、ヒータコアと熱交換されることなく、冷風のまま通過するため、ヒータコアの熱交換性能を低下させることになる。
【０００３】
そこで、この問題を解決するために、例えば、特開平１０−５８９５７号公報に開示されたものがある。これは、空調ケースとヒータコアとの隙間にパッキンが配設されている。これにより、空調ケースとヒータコアとの隙間がパッキンにより閉塞され、この隙間を空気が通過しないので、ヒータコアの熱交換性能が低下しない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−５８９５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、パッキンにより空調ケースとヒータコアとの隙間を閉塞する場合、以下の問題がある。確実に隙間を閉塞するためには、パッキンの厚さを厚くする。しかし、パッキンの厚さを厚くすると、それに伴い車両用空調装置全体が大型化する。一方、パッキンの厚さを薄くする場合には、空調ケースやヒータコアやパッキンの寸法のバラツキにより、確実に隙間を閉塞することができず、隙間を生じる場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、パッキンを使用することなく、熱交換器の熱交換性能を低下することのない車両用空調装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、空調ケースと熱交換器との隙間を流通する空気を熱交換することを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の車両用空調装置は、空調ケースと熱交換器とを有する。ここで、空調ケースは、車室内に吹出す空気流路を構成するケースである。熱交換器は、コア部と、タンク部と、補強プレートとからなり、空調ケース内に配設されている。コア部は、空調ケース内を流通する空気と熱交換を行う部分である。タンク部は、コア部の外周側に配設され、コア部内を流通する流体を分配集合させる部分である。補強プレートは、コア部の外周側に配設され、コア部を補強するプレートである。そして、熱交換器が、外周フィンを有することを特徴とする。外周フィンは、タンク部および／または補強プレートの外周側に配設され、タンク部および／または補強プレートと空調ケースとの隙間を流通する空気と熱交換を行うフィンである。
【０００９】
つまり、外周フィンが設けられるタンク部や補強プレートの外周側は、タンク部や補強プレートと空調ケースとの隙間の部分である。すなわち、外周フィンは、タンク部や補強プレートと空調ケースとの隙間に設けられることになる。この外周フィンは、従来のようなパッキンによりこの隙間を閉塞するものではないので、この隙間を空気が流通する。そして、この隙間を流通する空気は外周フィンにより熱交換が行われる。これは、タンク部の外周側に設けられる外周フィンについては、タンク部内に熱交換可能な流体が流れているため熱交換可能となる。補強プレートの外周側に設けられる外周フィンについては、補強プレートがコア部の外周側に設けられており、コア部には熱交換可能な流体が流れているため、コア部から補強プレートへ熱が伝達されることによりこの外周フィンにて熱交換可能となる。
【００１０】
また、タンク部および／または補強プレートの外周側に設けた外周フィンは、一方向に凹凸形状に形成されたコルゲートフィンとしてもよい。コルゲートフィンとすることにより、より効率的に熱交換を行うことができる。なお、このフィンには、切起こし部を形成してもよい。切起こしの形状により通風量や通風抵抗を調節することができる。
【００１１】
また、コルゲートフィンである外周フィンは、この外周フィンの凹凸形状を形成する方向が、前記隙間を流通する空気の流路方向と略同一方向となるように配設してもよい。この隙間を通過する空気の熱交換性能は、コア部に比べると低い。これは、コア部を通過する空気は周囲から熱交換が行われるのに対して、この隙間を通過する空気はタンク部や補強プレート側の一方向からのみ熱交換が行われるためである。そして、コルゲートフィンの凹凸形状を形成する方向を空気の流路方向に直交させた場合には、熱交換を十分に行うことができないまま通過する場合が生じる。そこで、コルゲートフィンの凹凸形状を形成する方向を、空気の流路方向と略同一方向にすることで、空気が滞留しやすくなり、タンク部又は補強プレート側から熱交換を十分に行うことができる。さらに、空調ケースの内壁と外周フィンの先端部分が接触した状態で熱交換器が空調ケース内に固定されている場合には、外周フィンと空調ケースとの隙間を閉塞することができる。このことより、熱交換されにくい外周フィンのさらに外周側を空気が通過しない。つまり、熱交換されにくい空気を流通させないことにより、熱交換性能が低下しない。
【００１２】
また、空調ケースは、突起部を有するようにしてもよい。突起部は、空調ケースの内壁のうち外周フィンに対向する位置であって、熱交換器の外周方向に延伸して突設したものである。上述のように、外周フィンと空調ケースとの隙間を閉塞することで、より熱交換性能を向上させることができるが、空調ケースの形状のバラツキがある場合には、外周フィンと空調ケースとを確実に接触させることは困難である。その場合には、部分的に閉塞されず隙間を生じることがある。そこで、突起部を設けることにより、空調ケースの形状に寸法バラツキがある場合であっても、確実に外周フィンと突起部とを接触させることができる。すなわち、外周フィンの外周側を確実に閉塞することができるため、熱交換性能が低下しない。
【００１３】
また、外周フィンの外周側の先端側は、熱交換器を空調ケース内に取付ける際にかかる突起部の押圧力により凹み変形したフィン凹み変形部を形成し、このフィン凹み変形部は突起部と接触するようにしてもよい。つまり、熱交換器の空調ケース内への取付けは、突起部が外周フィンの外周側の先端側を押しつぶしながら行われる。このようにして、フィン凹み変形部が形成される。従って、取付時に形成されたフィン凹み変形部は、熱交換器の取付後においても、突起部と接触した状態を確実に維持することができる。これにより、外周フィンの外周側をより確実に閉塞することができるため、熱交換性能が低下しない。
【００１４】
また、熱交換器は、さらに、外周フィンの外周側の先端側で、熱交換器の外周方向に略平行に配設されたシール板を有し、このシール板は熱交換器を空調ケース内に取付ける際にかかる突起部の押圧力により凹み変形した板凹み変形部を形成し、板凹み変形部は突起部と接触するようにしてもよい。
【００１５】
つまり、熱交換器の空調ケース内への取付は、突起部がシール板を押しつぶしながら行われる。このようにして、板凹み変形部が形成される。従って、取付時に形成された板凹み変形部は、熱交換器の取付後においても、突起部と接触した状態をより確実に維持することができる。これにより、外周フィンの外周側をより確実に閉塞することができるため、より熱交換性能を向上させることができる。さらに、シール板を有しない場合、すなわち上述のフィン凹み変形部と突起部とを接触させる場合と比較しても、より確実に外周フィンの外周側を閉塞することができる。シール板を有しない場合には、外周フィンの形状や突起部の形状によっては、両者が接触しない場合が生じ得る。これに対して、シール板を有する場合には、外周フィンの形状や突起部の形状に関わりなく、シール板と突起部とを接触させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００１７】
本実施形態における車両用空調装置の概略構成図を図１に示す。図１に示すように、車両用空調装置は、空調ケース１と、空調ケース１の内部に配設された空調機能部品とからなる。なお、車両用空調装置は、車両のインスツルメントパネル内に搭載されている。
【００１８】
空調ケース１は、上側にデフロスタ吹出口１ａとフェイス吹出口１ｂとが形成されており、下側にフット吹出口１ｃが形成されている。デフロスタ吹出口１ａは、フロントガラスの内面に向けて空気を吹出す吹出口である。フェイス吹出口１ｂは、乗員の上半身に向けて空気を吹出す吹出口である。フット吹出口１ｃは、乗員の下半身に向けて空気を吹出す吹出口である。なお、空調ケース１は、ポリプロピレン樹脂により成形されている。
【００１９】
この空調ケース１の車両側方には、空調ケース１内に空気流を発生させる送風機（図示せず）が配設されている。この送風機は、内気または外気を吸引し、空調ケース１の車両前方から車室内に向かった空気流を発生させる。
【００２０】
そして、空調ケース１内の車両前側には、通過する空気を冷却するエバポレータ（冷却用熱交換器）２が配設されている。エバポレータ２は、コンデンサ、コンプレッサ、レシーバ及び膨張弁と配管結合されて冷凍サイクルを構成している。
【００２１】
このエバポレータ２の下流側には、上下方向に分流する分流部３が形成されている。この分流部３には、モータ（図示せず）の回転駆動により回転軸４ａを中心に遥動自在なエアミックスドア４が配設されている。このエアミックスドア４の開度が０度の場合は分流部３の下側が閉じた状態となり、開度が最大の場合は分流部３の上側が閉じた状態となる。
【００２２】
そして、分流部３の下側の下流側には、通過する空気を加熱するヒータコア（加熱用熱交換器）５が配設されている。ヒータコア５は、エンジンの発熱により温められたエンジン冷却水を熱源として、ウォータバルブ（図示せず）により内部に流入するエンジン冷却水の流量を制御することで、必要な加熱能力を得るものである。このヒータコア５の下流側には、加熱された空気を上方へ導く加熱通路６が形成されている。
【００２３】
加熱通路６の下流側で、分流部３の上側の下流側には、ヒータコア５により加熱された空気とエバポレータ２により冷却された空気とを混合して車室内に送られる所定温度の空気を生成するエアミックスチャンバ８が形成されている。なお、エアミックスチャンバ８は、ヒータコア５のほぼ上側に形成されている。
【００２４】
そして、エアミックスチャンバ８の下流側には、上述したデフロスタ吹出口１ａ、フェイス吹出口１ｂ及びフット吹出口１ｃが形成されている。まず、エアミックスチャンバ８の近傍の上側に、デフロスタ吹出口１ａとフェイス吹出口１ｂがある。そして、エアミックスチャンバ８の下流側で下方へ向かってフット吹出用通路９が形成されており、このフット吹出用通路９の下端側にフット吹出口１ｃがある。さらに、デフロスタ吹出口１ａとフェイス吹出口１ｂ付近には、モード切換ドア１０、１１が配設されている。そして、各モード切換ドア１０、１１は、モータ（図示せず）の回転駆動により回転軸１０ａ、１１ａを中心に遥動可能とされている。このモード切換ドア１０、１１の開度に応じて、デフロスタ吹出口１ａ、フェイス吹出口１ｂ及びフット吹出口１ｃのうち、何れの吹出口から空気を吹出させるかが選択される。
【００２５】
次に、ヒータコア５の構成について詳述する。
【００２６】
図２は、ヒータコア５の正面図を示し、図３は、ヒータコア５の下面図を示す。ヒータコア５は、コア部２１と、タンク部２２、２３と、補強プレート２４、２５と、外周フィン２６、２７とから構成される。なお、ヒータコア５は、アルミニウム製である。
【００２７】
コア部２１は、通過する空気と熱交換を行う部分であって、エンジン冷却水が流通する複数本の偏平チューブ２８と、これら複数本の偏平チューブ２８間にろう付けされた波形状からなる凹凸形状のコルゲートフィン２９とから構成されている。なお、コア部２１は、ほぼ矩形形状に形成されている。
【００２８】
タンク部２２、２３は、コア部２１の外周側、具体的にはコア部２１の矩形形状の対向する二辺に一対配設されている。このタンク部２２、２３は、それぞれ有底筒状に形成され、開口側（図２の上側）にはエンジン側へ接続される配管が連結されている。このタンク部２２、２３には、コア部２１の偏平チューブ２８の両端側が連通している。そして、図２における左側のタンク部（流入側タンク部）２２は、エンジン冷却水の流入側となり、コア部２１の偏平チューブ２８に分配するものである。そして、図２における右側のタンク部（流出側タンク部）２３は、エンジン冷却水の流出側となり、コア部２１の偏平チューブ２８からエンジン冷却水を集合させるものである。
【００２９】
補強プレート２４、２５は、コア部２１の外周側、すなわち図２における上下側で、タンク部２２、２３の間に配設されている。この補強プレート２４、２５は、コア部２１の外周側のうちタンク部２２のない部分を補強するためのものである。以下、図２における上端側の補強プレート２４を「上端側補強プレート」と、図２における下端側の補強プレート２５を「下端側補強プレート」という。
【００３０】
外周フィン２６、２７は、波形状からなる凹凸形状のコルゲートフィン形状に形成されている。さらに、これらの外周フィン２６、２７には、切起こし部（図示せず）が形成されている。そして、外周フィン（タンク側外周フィン）２６は、タンク部２２、２３の外周側に、タンク部２２、２３のほぼ全長に亘ってそれぞれ配設されている。外周フィン（プレート側外周フィン）２７は、下端側補強プレート２５の外周側で、下端側補強プレート２５のほぼ全長に亘って配設されている。
【００３１】
次に、タンク側外周フィン２６及びプレート側外周フィン２７について詳述する。図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。図５は、図２のＢ−Ｂ断面図である。図４に示すように、タンク側外周フィン２６は、アルミニウム製の波形状からなる凹凸形状のコルゲートフィン形状に形成されている。そして、タンク側外周フィン２６は、タンク側外周フィン２６の凹凸方向がタンク部２２、２３の筒状の軸方向にほぼ直交する方向となるように、タンク部２２、２３の外周側のほぼ中央に固定されている。すなわち、ヒータコア５を空調ケース１内に取付けた場合、ヒータコア５を流通する空気の流路方向とタンク側外周フィン２６の凹凸形状を形成する方向とがほぼ同一方向となる。
【００３２】
図５に示すように、プレート側外周フィン２７は、アルミニウム製の波形状からなる凹凸形状のコルゲートフィン形状に形成されている。そして、プレート側外周フィン２７は、プレート側外周フィン２７の凹凸方向が下端側補強プレート２５の長手方向にほぼ直交する方向となるように、下端側補強プレート２５の外周側のほぼ中央に固定されている。すなわち、ヒータコア５を空調ケース１内に取付けた場合、ヒータコア５を流通する空気の流路方向とプレート側外周フィン２７の凹凸形状を形成する方向とがほぼ同一方向となる。
【００３３】
次に、ヒータコア５が配設される空調ケース１の取付け部分について図１及び図６を参照して説明する。ここで、図６は、図１におけるＣ部分の拡大断面図である。空調ケース１のうちヒータコア５を配設する位置の図１の手前方向には、ヒータコア５を空調ケース１内へ挿入する挿入用穴部（図示せず）が形成されている。そして、ヒータコア５を位置決めする側方位置決め部３１、３２と、底部位置決め部（図示せず）とが形成されている。側方位置決め部３１は、図６に示すように、ガイド部３３と、位置決め部３４と、突起部３５とを有している。ガイド部３３は、空調ケース１の外枠部３６に対してほぼ直交に、空調ケース１の挿入用穴部から底部位置決め部まで、外枠部３６とほぼ同一の板厚にて形成されている。このガイド部３３は、ヒータコア５を空調ケース１内に挿入する際にガイドするものである。位置決め部３４は、ガイド部３３の内側に複数箇所、先端側が細くなるように形成されている。また、この位置決め部３４は、ガイド部３３の高さより低く形成されている。そして、突起部は、ガイド部３３及び位置決め部３４のほぼ中央に、位置決め部３４の高さより低く、空調ケース１の挿入用穴部から底部位置決め部まで形成されている。すなわち、挿入されるヒータコア５の外周方向に延伸して突設されている。
【００３４】
なお、側方位置決め部３１に対向する側方位置決め部３２も同様の構成からなる。また、底部位置決め部も同様の構成からなる。ただし、ガイド部及び突起部は、側方位置決め部３１、３２間の全てに形成されている。
【００３５】
次に、上述のような構成からなるヒータコア５の空調ケース１への取付け構造について詳述する。
【００３６】
まず、空調ケース１の挿入用穴部（図示せず）からヒータコア５を挿入する。挿入する方向は、ヒータコア５の下端側補強プレート２５側からとする。このとき、ヒータコア５のタンク部２２、２３は、図６の上下方向をガイド部３３にガイドされている。また、図６の左右方向を、位置決め部３４にガイドされている。また、位置決め部３４の先端とタンク部２２、２３とは、接触しながら挿入される。したがって、空調ケース１の成形に寸法バラツキがある場合には、位置決め部３４の先端をタンク部２２、２３が押しつぶしながら、ヒータコア５が挿入されることもある。この場合、位置決め部３４の先端側が細く形成されているので、ヒータコア５の取付けが容易となる。さらに、図６に示すように、ヒータコア５のタンク側外周フィン２６の先端部分が空調ケース１の突起部３５に押しつぶされながら、ヒータコア５が空調ケース１内に挿入される。すなわち、タンク側外周フィン２６は突起部３５に比べて強度が低いため、突起部３５の押圧力により容易に凹み変形し、フィン凹み変形部４１が形成される。
【００３７】
そして、ヒータコア５の下端側補強プレート２５が、空調ケース１の底部位置決め部に到達するまで、ヒータコア５を空調ケース１内に挿入する。すなわち、底部位置決め部に形成された位置決め部３４と下端側補強プレート２５が接触するまで、ヒータコア５が挿入される。このとき、プレート側外周フィン２７の先端側は、底部位置決め部に形成された突起部３５の押圧力により押しつぶされて凹み変形し、フィン凹み変形部４１を形成する。
【００３８】
従って、タンク部２２、２３及び下端側補強プレート２５と空調ケース１との隙間には、タンク側外周フィン２６及びプレート側外周フィン２７が存在することになる。そして、タンク側外周フィン２６及びプレート側外周フィン２７が存在することにより、この隙間のうち特に外周フィン２６，２７の部分を通過する空気は熱交換される。
【００３９】
さらに、外周フィン２６、２７と突起部３５とを接触させた状態で、ヒータコア５が空調ケース１内に固定されているため、外周フィン２６、２７と空調ケース１との隙間が閉塞される。外周フィン２６、２７と空調ケース１との隙間を流れる空気は、熱交換が行われにくい。そして、熱交換されない空気が流通することは熱交換性能を低下することになる。そこで、この隙間を閉塞することにより、熱交換されにくい空気が流通しないので、熱交換性能が低下しない。また、この隙間を閉塞するために、凹み変形部４１を形成することで、空調ケース１やヒータコア５の寸法のバラツキを吸収することができ、容易にかつ確実に隙間を閉塞することができる。
【００４０】
また、他の実施形態として、図７にシール板４２を有するヒータコア５の部分図を示す。これは、図７に示すように、タンク側外周フィン２６の先端側にシール板４２が設けられている。このシール板４２は、ヒータコア５の外周方向にほぼ平行となるように、タンク部２２、２３の全長に亘って設けられている。プレート側外周フィン２７のにも同様にシール板４２が設けられている。
【００４１】
このような構成からなるヒータコア５を空調ケース１に取付けた取付図を図８に示す。図８に示すように、ヒータコア５を空調ケース１内に挿入する際に、シール板４２が突起部３５の押圧力により潰されて、板凹み変形部４３が形成される。これにより、板凹み変形部４３は、ヒータコア５の取付後においても、突起部３５と接触した状態をより確実に維持することができる。従って、外周フィン２６、２７の外周側を確実に閉塞することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態においては、熱交換器としてヒータコア５を例に取り説明したが、エバポレータの場合も同様である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の車両用空調装置によれば、空調ケースと熱交換器との隙間にパッキンを使用することなく、隙間を流通する空気を熱交換させるようにしたことにより、熱交換器の熱交換性能を向上させることができると共に、車両用空調装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空調装置の全体構成を示す図である。
【図２】ヒータコアの正面図である。
【図３】ヒータコアの下面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図１のＣ部分の拡大図である。
【図７】他の実施形態におけるヒータコアの部分断面図である。
【図８】他の実施形態における車両用空調装置の部分断面図である。
【符号の説明】
１　・・・　空調ケース
２　・・・　エバポレータ
５　・・・　ヒータコア
２１　・・・　コア部
２２、２３　・・・　タンク部
２４　・・・　上端側補強プレート
２５　・・・　下端側補強プレート
２６　・・・　タンク側外周フィン
２７　・・・　プレート側外周フィン
２８　・・・　偏平チューブ
２９　・・・　コルゲートフィン
３１、３２　・・・　側方位置決め部
３３　・・・　ガイド部
３４　・・・　位置決め部
３５　・・・　突起部
４１　・・・　フィン凹み変形部
４２　・・・　シール板
４３　・・・　板凹み変形部

Claims (6)

1. 車室内に吹出す空気流路を構成する空調ケースと、
   該空調ケース内を流通する空気と熱交換を行うコア部と該コア部の外周側に配設され該コア部内を流通する流体を分配集合させるタンク部と該コア部の外周側に配設され該コア部を補強する補強プレートとからなり該空調ケース内に配設された熱交換器とを有する車両用空調装置において、
   前記熱交換器は、
   前記タンク部および／または前記補強プレートの外周側に配設され前記タンク部および／または前記補強プレートと前記空調ケースとの隙間を流通する空気と熱交換を行う外周フィンを有することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記外周フィンは、一方向に凹凸形状に形成されたコルゲートフィンであることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記外周フィンは、前記外周フィンの前記凹凸形状を形成する方向が、前記隙間を流通する空気の流路方向と略同一方向となるように配設されることを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置。
4. 前記空調ケースは、
   該空調ケースの内壁のうち前記外周フィンに対向する位置に前記熱交換器の外周方向に延伸して突設した突起部を有することを特徴とする請求項３記載の車両用空調装置。
5. 前記外周フィンの外周側の先端側は、
   前記熱交換器を前記空調ケース内に取付ける際にかかる前記突起部の押圧力により凹み変形したフィン凹み変形部を形成し、
   該フィン凹み変形部は前記突起部と接触していることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。
6. 前記熱交換器は、さらに前記外周フィンの外周側の先端側で前記熱交換器の外周方向に略平行に配設されたシール板を有し、
   該シール板は、前記熱交換器を前記空調ケース内に取付ける際にかかる前記突起部の押圧力により凹み変形した板凹み変形部を形成し、
   該板凹み変形部は前記突起部と接触していることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。

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