JP2014234013A - エバポレータおよび車両用空調装置 - Google Patents

エバポレータおよび車両用空調装置 Download PDF

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Abstract

【課題】車両用空調装置の前後方向の寸法を低減して小型化を図りうるエバポレータおよびこれを用いた車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置は、ケーシング1と、ケーシング1に設けられた温度調節部3と、温度調節部3に配置されたエバポレータ20と、ケーシング1内に空気を送り込むとともに温度調節部3において温度調節が行われた空気を車室内に吹き出す送風機5とを備えている。エバポレータ20の熱交換コア部23の通風方向の幅が冷媒出口管18の外径の2倍の寸法よりも小さい。また、上側ヘッダタンク21の通風方向の幅が冷媒出口管18の外径の2倍の寸法よりも小さくなっているとともに、熱交換コア部23の通風方向の幅よりも大きい。さらに、下側ヘッダタンク22の通風方向の幅が、冷媒出口管23の外径の2倍の寸法よりも大きい。
【選択図】図1

Description

この発明は、エバポレータおよび車両用空調装置に関する。
この明細書および特許請求の範囲において、車両用空調装置が用いられる車両の前方(各図の左側)を前、同後方(各図の右側)を後といい、車両の上下方向(各図の上下)を上下というものとする。
たとえばキャブオーバ型の小型トラックにおいては、設置スペースの低減を目的として、フルセンター置きの車両用空調装置が用いられている。フルセンター置きの車両用空調装置として、図3および図4に示すように、空気導入口(1a)および空気送出口(1b)を有するとともに、内部に空気導入口(1a)と空気送出口(1b)とを通じさせる通風路(2)が形成されている合成樹脂製ケーシング(1)と、ケーシング(1)に設けられかつ通風路(2)内に送り込まれた空気の温度調節を行う温度調節部(3)と、温度調節部(3)に配置されたエバポレータ(4)と、空気導入口(1a)を通してケーシング(1)の通風路(2)内に空気を送り込むとともに、温度調節部(3)において温度調節が行われた空気を空気送出口(1b)を通して車室内に吹き出す送風機(5)とを備えており、温度調節部(3)が、ケーシング(1)内の通風路(2)におけるエバポレータ(4)の空気流れ方向下流側に配置されたヒータコア(6)と、エバポレータ(4)を通過した後にヒータコア(6)に送られる空気量およびエバポレータ(4)を通過した後にヒータコア(6)を迂回する空気量の割合を調節するエアミックスダンパ(7)とを有している車両用空調装置が広く用いられている(たとえば特許文献1参照)。
特許文献1記載の車両用空調装置において、ケーシング(1)の上壁部分におけるエバポレータ(4)よりも前側部分に空気導入口(1a)が設けられ、送風機(5)がケーシング(1)の上方でかつエバポレータ(4)よりも前側の部分に配置されるとともに、送風機(5)の空気吹き出し口(5a)が空気取導入口(1a)に通じさせられ、ケーシング(1)内の通風路(2)におけるエバポレータ(4)よりも前側部分に、空気導入口(1a)から通風路(2)内に導入された空気をエバポレータ(4)の前側部分に送る案内部分(8)が設けられている。
また、特許文献1記載の車両用空調装置において、ケーシング(1)内の通風路(2)におけるエバポレータ(4)よりも後流側に、空気加温部(9)および空気加温部(9)を迂回する迂回部(11)が設けられ、温度調節部(3)のヒータコア(6)がケーシング(1)内の通風路(2)の空気加温部(9)に配置されている。エアミックスダンパ(7)は、回転軸部(7a)と、回転軸部(7a)からエバポレータ(4)側に向けて延在しかつ回転軸部(7a)を中心として回転する遮蔽部(7b)とを有しており、エバポレータ(4)を通過したすべての空気を空気加温部(9)のヒータコア(6)に送る第1の位置(図4鎖線参照)と、エバポレータ(4)を通過したすべての空気を迂回部(11)に送ってヒータコア(6)を迂回させる第2の位置(図4実線参照)との間において遮蔽部(7b)の開度が適宜変更され、これによりヒータコア(6)を通過する空気の流量とヒータコア(6)を迂回する空気の流量との割合が調節される。
特許文献1には詳細な説明はないが、エバポレータ(4)としては、長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に互いに間隔をおいて配置され、かつ風下ヘッダ部(12a)(13a)および風下ヘッダ部(12a)(13a)の風上側に配置された風上ヘッダ部(12b)(13b)を有する上下1対のヘッダタンク(12)(13)と、両ヘッダタンク(12)(13)間に設けられ、かつ両端が両ヘッダタンク(12)(13)の風下ヘッダ部(12a)(13a)に通じる複数の風下側冷媒流通管部(15)および両端が両ヘッダタンク(12)(13)の風上ヘッダ部(12b)(13b)に通じる複数の風上側冷媒流通管部(16)を有する熱交換コア部(14)とを備えたものが広く用いられている。エバポレータ(4)の上側ヘッダタンク(12)の風下ヘッダ部(12a)内と風上ヘッダ部(12b)内とは、連通部(19)を介して通じさせられている。また、下側ヘッダタンク(13)の風下ヘッダ部(13a)の一端部に冷媒入口が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部(13b)における冷媒入口と同一端部に冷媒出口が設けられており、冷媒入口に冷媒入口管(17)が接続されるとともに冷媒出口に出口管(18)が接続され、熱交換コア部(14)の左右方向に隣り合う冷媒流通管部(15)(16)どうしの間に前後両端が開口した通風間隙が形成されている。エバポレータ(4)の熱交換コア部(14)における通風方向の幅は、冷媒出口管(18)の外径の2倍の寸法よりも大きく、両ヘッダタンク(12)(13)の通風方向の幅が、冷媒出口管(18)の外径の2倍の寸法よりも大きくなっている。また、冷媒入口管(17)および出口管(18)は、ケーシング(1)の壁を貫通して外部に延ばされている。
ところで、最近では、車室内空間を確保する目的で、フルセンター置きの車両用空調装置のさらなる小型化が求められている。
特許文献1記載のケーシング(1)の前後両端間の距離dを小さくして車両用空調装置の小型化を図るためには、ケーシング(1)の通風路(2)の案内部分(8)における上流端部の前後方向の寸法を小さくすることが、有効な手段の1つであるが、エバポレータ(4)の上側ヘッダタンク(12)の通風方向の幅が、熱交換コア部(14)における通風方向の幅、および冷媒出口管(18)の外径の2倍の寸法よりも大きくなっているので、案内部分(8)内を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を防止するには、案内部分(8)の上流端部の前後方向の幅を小さくすることには限度があり、その結果ケーシング(1)の前後両端間の距離dを小さくすることにも限度がある。
さらに、特許文献1記載のケーシング(1)の前後両端間の距離dを小さくして車両用空調装置の小型化を図るためには、エバポレータ(4)のヘッダタンク(12)(13)および熱交換コア部(14)の前後方向の幅を小さくすることも有効であるが、この場合、ヘッダタンク(12)(13)の風下ヘッダ部(12a)(13a)および風上ヘッダ部(12b)(13b)の横断面積が小さくなるとともに、熱交換コア部(14)の冷媒流通管部(15)(16)の通路横断面積が小さくなり、冷媒側通路抵抗が大きくなって性能が低下する。
特許第4075169号公報
この発明の目的は、上記問題を解決し、車両用空調装置の前後方向の寸法を低減して小型化を図りうるエバポレータおよびこれを用いた車両用空調装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
1)長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置され、かつ風下ヘッダ部および風下ヘッダ部の風上側に配置された風上ヘッダ部を有する上下1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に設けられ、かつ両端が両ヘッダタンクの風下ヘッダ部に通じる複数の風下側冷媒流通管部および両端が両ヘッダタンクの風上ヘッダ部に通じる複数の風上側冷媒流通管部を有する熱交換コア部とを備えており、第1ヘッダタンクの風下ヘッダ部に冷媒入口が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部に冷媒出口が設けられており、冷媒入口に冷媒入口管が接続されるとともに冷媒出口に冷媒出口管が接続され、熱交換コア部の隣り合う冷媒流通管部どうしの間に通風方向両端が開口した通風間隙が形成されているエバポレータであって、
熱交換コア部の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも小さく、両ヘッダタンクのうち上側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも小さくなっているとともに、熱交換コア部の通風方向の幅よりも大きく、同じく下側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも大きくなっており、冷媒入口から第1ヘッダタンクの風下ヘッダ部に流入した冷媒が、風下側冷媒流通管部、第2ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部、風上側冷媒流通管部、第1ヘッダタンクの風上ヘッダ部を経て冷媒出口から流出するようになされているエバポレータ。
2)第1ヘッダタンクが下側に来るように配置される上記1)記載のエバポレータ。
3)両ヘッダタンクのうち上側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、熱交換コア部の通風方向の幅よりも1〜2mm大きくなっている上記1)または2)記載のエバポレータ。
4)熱交換コア部の通風方向の幅が28mm以下である上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
5)空気導入口および空気送出口を有するとともに、内部に空気導入口と空気送出口とを通じさせる通風路が形成されているケーシングと、ケーシングに設けられかつ通風路内に送り込まれた空気の温度調節を行う温度調節部と、温度調節部に配置されたエバポレータと、空気導入口を通してケーシングの通風路内に空気を送り込むとともに、温度調節部において温度調節が行われた空気を空気送出口を通して車室内に吹き出す送風機とを備えている車両用空調装置であって、
温度調節部のエバポレータが上記1)〜4)のうちのいずれかに記載のエバポレータからなるとともに、第1ヘッダタンクが下側に来るようにケーシング内に配置されており、空気導入口がケーシングの上部に設けられ、ケーシング内の通風路におけるエバポレータよりも前側に、送風機により空気導入口を通して通風路内に送り込まれた空気をエバポレータの熱交換コア部の前側に案内する案内部分が設けられている車両用空調装置。
6)ケーシング内の通風路におけるエバポレータよりも後側に、空気加温部および空気加温部を迂回する迂回部が設けられ、温度調節部が、ケーシング内の通風路の空気加温部に配置されたヒータコアと、エバポレータを通過した後にヒータコアに送られる空気量およびエバポレータを通過した後にヒータコアを迂回する空気量の割合を調節するエアミックスダンパとを備えている上記5)記載の車両用空調装置。
上記1)〜4)のエバポレータによれば、熱交換コア部の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも小さく、両ヘッダタンクのうち上側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも小さくなっているとともに、熱交換コア部の通風方向の幅よりも大きくなっているので、上記5)および6)の車両用空調装置に用いた場合、ケーシングの通風路における案内部分の上流端の前後方向の寸法を小さくすることなく、ケーシングの前後両端間の距離を小さくすることが可能になる。したがって、ケーシング内の通風路の案内部分を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を抑制した上で、ケーシングの前後両端間の距離を小さくして車両用空調装置の小型化を図ることが可能になる。
さらに、上記1)〜4)のエバポレータによれば、下側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも大きくなっており、冷媒入口から第1ヘッダタンクの風下ヘッダ部に流入した冷媒が、風下側冷媒流通管部、第2ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部、風上側冷媒流通管部、第1ヘッダタンクの風上ヘッダ部を経て冷媒出口から流出するようになされているので、熱交換コア部の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも小さく、両ヘッダタンクのうち上側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも小さくなっていたとしても、冷媒側通路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
上記2)のエバポレータによれば、風下ヘッダ部の一端部に冷媒入口が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部における冷媒入口と同一端部に冷媒出口が設けられており、かつ下側に配置される第1ヘッダタンクの通風方向の幅が冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも大きくなるので、第1ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部の内部横断面積が比較的大きくなる。したがって、冷媒側通路抵抗の増大を抑制することができる。特に、冷媒側通路抵抗の増大を抑制する効果は、冷媒出口が設けられている風上ヘッダ部内で顕著である。
上記3)および4)のエバポレータによれば、ケーシングの通風路における案内部分の上流端の前後方向の寸法を小さくすることなく、ケーシングの前後両端間の距離を効果的に小さくすることが可能になる。
上記5)および6)の車両用空調装置によれば、ケーシングの通風路における案内部分の上流端の前後方向の寸法を小さくすることなく、ケーシングの前後両端間の距離を小さくすることが可能になる。したがって、ケーシング内の通風路の案内部分を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を抑制した上で、ケーシングの前後両端間の距離を小さくして車両用空調装置の小型化を図ることが可能になる。
しかも、ケーシングの前後両端間の距離を小さくして車両用空調装置の小型化を図った上で、冷媒側通路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
この発明によるエバポレータを用いた車両用空調装置を概略的に示す垂直断面図である。 図1の車両用空調装置の要部を示す一部を省略した拡大図である。 従来の車両用空調装置を概略的に示す垂直断面図である。 図3の車両用空調装置の要部を示す一部を省略した拡大図である。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、以下の説明において、車両の左右、すなわち後方から前方を見た際の左右を左右というものとする。
図1はこの発明によるエバポレータを用いた車両用空調装置を概略的に示し、図2は図1の車両用空調装置の要部の構成を示す。
図1において、車両用空調装置の構成は、ケーシング(1)の通風路(2)に配置されるエバポレータ(20)および一部の寸法を除いては、図3および図4に示す車両用空調装置の構成と同じである。
エバポレータ(20)は、長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に互いに間隔をおいて配置され、かつ風下ヘッダ部(21a)(22a)および風下ヘッダ部(21a)(22a)の風上側に配置された風上ヘッダ部(21b)(22b)を有する上下1対のアルミニウム製ヘッダタンク(21)(22)と、両ヘッダタンク(21)(22)間に設けられた熱交換コア部(23)とを備えている。
上側ヘッダタンク(21)の風下ヘッダ部(21a)内と風上ヘッダ部(21b)内とは、連通部(24)を介して通じさせられている。下側ヘッダタンク(22)の風下ヘッダ部(22a)の一端に冷媒入口(図示略)が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部(22b)における冷媒入口と同一端部に冷媒出口(図示略)が設けられており、冷媒入口に冷媒入口管(17)が接続されるとともに冷媒出口に冷媒出口管(18)が接続されている。
熱交換コア部(23)は、幅方向を前後方向に向けるとともに長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下両端が両ヘッダタンク(21)(22)の風下ヘッダ部(21a)(22a)に通じる複数のアルミニウム製風下側冷媒流通管部(25)と、幅方向を前後方向に向けるとともに長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下両端が両ヘッダタンク(21)(22)の風上ヘッダ部(21b)(22b)に通じる複数のアルミニウム製風上側冷媒流通管部(26)とを有しており、左右方向に隣り合う冷媒流通管部(25)(26)どうしの間に通風間隙(27)が形成されている。図示は省略したが、各通風間隙に、風下側冷媒流通管部および風上側冷媒流通管部にまたがるようにアルミニウム製コルゲートフィンが配置されている。
したがって、冷媒入口管(17)から冷媒入口を経て下側ヘッダタンク(22)の風下ヘッダ部(22a)に流入した冷媒が、風下側冷媒流通管部(25)を通って、上ヘッダタンク(21)の風下ヘッダ部(21a)内に入った後、連通部(24)を通って風上ヘッダ部(21b)内に入り、ついで風上側冷媒流通管部(25)を通って下側ヘッダタンク(22)の風上ヘッダ部(22b)内に入った後、冷媒出口を経て冷媒出口管(18)に流出するようになされている。
熱交換コア部(23)の通風方向の幅は、出口管(18)の外径の2倍の寸法よりも小さく、上側ヘッダタンク(21)の通風方向の幅は、出口管(18)の外径の2倍の寸法よりも小さくなっているとともに、熱交換コア部(23)の通風方向の幅よりも大きくなっている。また、下側ヘッダタンク(22)の通風方向の幅は、出口管(18)の外径の2倍の寸法よりも大きくなっている。
ここで、熱交換コア部(23)の通風方向の幅は28mm以下であることが好ましい。また、上側ヘッダタンク(21)の通風方向の幅は、熱交換コア部(23)の通風方向の幅よりも1〜2mm大きくなっていることが好ましい。
上述した条件を満たすことによって、ケーシング(1)内の通風路(2)における案内部分(8)の上流端の前後方向の寸法を小さくすることなく、ケーシング(1)の前後両端間の距離Dを、図3に示す車両用空調装置のケーシング(1)の前後両短観の距離dよりも小さくすることが可能になる。したがって、ケーシング(1)の通風路(2)の案内部分(8)を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を抑制した上で、ケーシング(1)の前後両端間の距離Dを小さくして車両用空調装置の小型化を図ることが可能になる。しかも、下側ヘッダタンク(22)の通風方向の幅が、冷媒出口管(18)の外径の2倍の寸法よりも大きくなっており、媒入口管(17)から冷媒入口を経て下側ヘッダタンク(22)の風下ヘッダ部(22a)に流入した冷媒が、風下側冷媒流通管部(25)を通って、上ヘッダタンク(21)の風下ヘッダ部(21a)内に入った後、連通部(24)を通って風上ヘッダ部(21b)内に入り、ついで風上側冷媒流通管部(25)を通って下側ヘッダタンク(22)の風上ヘッダ部(22b)内に入った後、冷媒出口を経て冷媒出口管(18)に流出するようになされているので、熱交換コア部(23)の通風方向の幅が、冷媒出口管(18)の外径の2倍の寸法よりも小さく、両ヘッダタンク(21)(22)のうち上側に位置するヘッダタンク(21)の通風方向の幅が、熱交換コア部(23)の通風方向の幅よりも1〜2mm大きくなっていたとしても、冷媒側通路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
車両用空調装置の稼働時には、圧縮機、コンデンサおよび膨張弁を通過した冷媒が、エバポレータ(20)の冷媒入口から流入するとともにすべての冷媒流通管部(25)(26)内を流れて冷媒出口から流出する。一方、送風機(5)により空気導入口(1a)を通してケーシング(1)の通風路(2)内に送り込まれた空気が、案内部分(8)を経てエバポレータ(20)の前側に送られ、エバポレータ(20)の熱交換コア部(23)の通風間隙を前端から後端に通過する。そして、エバポレータ(20)の風下側冷媒流通管部(25)内および風上側冷媒流通管部(25)内を流れる冷媒と、熱交換コア部(23)の通風間隙(27)を通過する空気とが熱交換をして空気は冷却され、冷媒は気相となって流出する。
冷却された空気は、空気加温部(9)および迂回部(11)のうちの少なくともいずれか一方を通るとともに、エアミックスダンパ(7)によりヒータコア(6)を通過する空気の流量とヒータコア(6)を迂回する空気の流量との割合が調節されることによって、車室内へ吹き出される温度が調節される。
この発明によるエバポレータを用いた車両用空調装置は、設置スペースの小型化を図るために、キャブオーバ型の小型トラックのフルセンター置きの車両用空調装置として好適に用いられる。
(1)ケーシング
(1a):導入口
(1b):送出口
(2):通風路
(3):温度調節部
(5):送風機
(6):ヒータコア
(7):エアミックスダンパ
(8):案内部分
(9):加温部
(11):迂回部
(20):エバポレータ
(21):上側ヘッダタンク
(21a):風下ヘッダ部
(21b):風上ヘッダ部
(22):下側ヘッダタンク
(22a):風下ヘッダ部
(22b):風上ヘッダ部
(23):熱交換コア部
(24):連通部
(25):風下側冷媒流通管部
(26):風上側冷媒流通管部
(27):通風間隙

Claims (6)

  1. 長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置され、かつ風下ヘッダ部および風下ヘッダ部の風上側に配置された風上ヘッダ部を有する上下1対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に設けられ、かつ両端が両ヘッダタンクの風下ヘッダ部に通じる複数の風下側冷媒流通管部および両端が両ヘッダタンクの風上ヘッダ部に通じる複数の風上側冷媒流通管部を有する熱交換コア部とを備えており、第1ヘッダタンクの風下ヘッダ部に冷媒入口が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部に冷媒出口が設けられており、冷媒入口に冷媒入口管が接続されるとともに冷媒出口に冷媒出口管が接続され、熱交換コア部の隣り合う冷媒流通管部どうしの間に通風方向両端が開口した通風間隙が形成されているエバポレータであって、
    熱交換コア部の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも小さく、両ヘッダタンクのうち上側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも小さくなっているとともに、熱交換コア部の通風方向の幅よりも大きく、同じく下側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の2倍の寸法よりも大きくなっており、冷媒入口から第1ヘッダタンクの風下ヘッダ部に流入した冷媒が、風下側冷媒流通管部、第2ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部、風上側冷媒流通管部、第1ヘッダタンクの風上ヘッダ部を経て冷媒出口から流出するようになされているエバポレータ。
  2. 第1ヘッダタンクが下側に来るように配置される請求項1記載のエバポレータ。
  3. 両ヘッダタンクのうち上側に位置するヘッダタンクの通風方向の幅が、熱交換コア部の通風方向の幅よりも1〜2mm大きくなっている請求項1または2記載のエバポレータ。
  4. 熱交換コア部の通風方向の幅が28mm以下である請求項1〜3のうちのいずれかに記載のエバポレータ。
  5. 空気導入口および空気送出口を有するとともに、内部に空気導入口と空気送出口とを通じさせる通風路が形成されているケーシングと、ケーシングに設けられかつ通風路内に送り込まれた空気の温度調節を行う温度調節部と、温度調節部に配置されたエバポレータと、空気導入口を通してケーシングの通風路内に空気を送り込むとともに、温度調節部において温度調節が行われた空気を空気送出口を通して車室内に吹き出す送風機とを備えている車両用空調装置であって、
    温度調節部のエバポレータが請求項1〜4のうちのいずれかに記載のエバポレータからなるとともに、第1ヘッダタンクが下側に来るようにケーシング内に配置されており、空気導入口がケーシングの上部に設けられ、ケーシング内の通風路におけるエバポレータよりも前側に、送風機により空気導入口を通して通風路内に送り込まれた空気をエバポレータの熱交換コア部の前側に案内する案内部分が設けられている車両用空調装置。
  6. ケーシング内の通風路におけるエバポレータよりも後側に、空気加温部および空気加温部を迂回する迂回部が設けられ、温度調節部が、ケーシング内の通風路の空気加温部に配置されたヒータコアと、エバポレータを通過した後にヒータコアに送られる空気量およびエバポレータを通過した後にヒータコアを迂回する空気量の割合を調節するエアミックスダンパとを備えている請求項5記載の車両用空調装置。
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