JP2016088290A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用空調装置において、小型化を図りつつ構成の簡素化を図ることで部品点数の削減を図る。
【解決手段】車両用空調装置１０において、空調ケース１２の内部に空気を冷却するためのエバポレータ１６が収納されると共に、前記エバポレータ１６の下流側にはヒータコア１８を通過する空気と前記エバポレータ１６を通過した空気との混合比率を調整可能な第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２が設けられる。このエバポレータ１６は、上端部及び下端部が空調ケース１２に対して保持され、その略中央部近傍が第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２側（下流側）に向かって凸状となるように湾曲した断面湾曲形状に形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載され、熱交換器によって温度調整のなされた空気を車室内へと送風して車室内の温度調整を行う車両用空調装置に関する。

従来から、車両に搭載される車両用空調装置は、送風機によって内気・外気を空気通路を内部に有した空調ケースへと取り込み、冷却手段であるエバポレータにより冷却された空気と、加熱手段であるヒータコアにより加熱された空気とを前記空調ケース内においてダンパを作動させることで所望の混合比率で混合した後、前記空調ケースに設けられた複数の吹出口から送風ダクトを通じて車室内へと送風することで前記車室内の温度及び湿度の調整を行っている。

このような車両用空調装置に用いられる熱交換器は、例えば、特許文献１に開示されるように、複数の独立フィンが設けられそれぞれに伝熱管が挿通されると共に、湾曲凸状に形成された独立フィンの端部が、隣接する独立フィンの湾曲凹状の端部へ挿入され、端部を支点として互いに回動するように形成されている。

そして、例えば、熱交換器を送風ファンに隣接配置した際、該送風ファンの外周形状に対応させて複数の独立フィンを回動させ湾曲形状として配置することで、略平板状の熱交換器を送風ファンに隣接させて配置する場合と比較し、限られた空間内に効率的に配置して空調ケースの小型化を図っている。

特開２０００−１８８６９号公報

しかしながら、上述した車両用空調装置では、複数の独立フィンを互いに回動させる構成としているため、部品点数が多くなってしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、小型化を図りつつ、構成の簡素化を図ることで部品点数の削減を図ることが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、空気の流通する流路及び送風口を有した空調ケースと、空調ケースに収納され空気を冷却するエバポレータと、エバポレータの下流側に設けられ空気の温度調整を行うエアミックスダンパとを備え、空調ケースに接続された送風機ユニットで取り込まれた空気を空調ケースへと送出する車両用空調装置において、
エバポレータは、冷媒が流通する複数の冷媒通路を含む熱交換部を有し、熱交換部がエアミックスダンパ側に向かって凸状となる断面湾曲形状に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、車両用空調装置の空調ケース内に収納されるエバポレータにおいて、冷媒が流通する複数の冷媒通路を含む熱交換部を有し、熱交換部がエアミックスダンパ側に向かって凸状となる断面湾曲形状に形成される。そのため、エバポレータを下流側のエアミックスダンパに沿うように近接配置することが可能となり、それに伴って、空調ケースを大型化させることなくエバポレータの上流側の空間を所望の容量確保することができる。

従って、複数の独立フィンを組み合わせ断面湾曲形状としていた従来の熱交換器と比較し、構成を簡素化して部品点数の削減を図りつつ、断面矩形状のエバポレータを用いた場合と比較して空調ケースを含む車両用空調装置の小型化を図ることが可能となる。

また、エバポレータは、断面湾曲形状に形成された一対のプレート体が接合され、内部に冷媒通路を有した複数の接合体を積層するとよい。

さらに、エバポレータには、断面湾曲形状に形成され内部に冷媒通路を有した管状のチューブを有するとよい。

さらにまた、エバポレータは、隣接する接合体の間にフィンを設け、フィンを、接合体に対応した湾曲形状で形成し、その湾曲した略中央部近傍のフィンピッチが大きくなるように形成するとよい。

またさらに、エバポレータを、隣接する接合体の間にフィンの設けられていないフィンレス式とするとよい。

また、エアミックスダンパは、送風口へ直接送風される冷風の送風量を調整する第１ダンパと、
エバポレータの下流側に設けられたヒータコア側への冷風の送風量を調整する第２ダンパと、
を備え、
第１及び第２ダンパは、下流側への送風を遮断した状態において、下流側に向かって窪んだ断面略Ｖ字状となるように配置するとよい。

さらに、エアミックスダンパは、下流側に向かって凸状となる断面湾曲形状に形成され空調ケース内に沿ってスライド変位するスライド式とするとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、車両用空調装置の空調ケース内に収納されるエバポレータにおいて、冷媒が流通する複数の冷媒通路を含む熱交換部を有し、熱交換部がエアミックスダンパ側に向かって凸状となる断面湾曲形状に形成される。そのため、エバポレータを下流側のエアミックスダンパに沿わせて近接配置することが可能となり、それに伴って、空調ケースを大型化させることなくエバポレータの上流側の空間を所望の容量で確保することができる。その結果、複数の独立フィンを組み合わせ断面湾曲形状としていた従来の熱交換器と比較し、構成を簡素化して部品点数の削減を図りつつ、断面矩形状のエバポレータを用いた場合と比較して空調ケースを含む車両用空調装置の小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の概略構成図である。 図１の車両用空調装置における空調ケースの全体断面図である。 図２の車両用空調装置におけるエバポレータの外観斜視図である。 図３のエバポレータを構成する一対のチューブプレート及びフィンの分解斜視図である。 図３に示すエバポレータにおけるフィンの断面図である。 スライド式のエアミックスダンパを用いた車両用空調装置の全体断面図である。 変形例に係るチューブを有したエバポレータの外観斜視図である。 図７に示すエバポレータの側面図である。

本発明に係る車両用空調装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置を示す。

この車両用空調装置１０は、図１及び図２に示されるように、空気の各通路を構成する空調ケース１２と、前記空調ケース１２の側部に連結される送風機ユニット１４と、前記空調ケース１２内で空気を冷却するエバポレータ１６と、該空気を加熱するヒータコア１８と、前記各通路内を流通する空気の流れを切り替えるダンパ機構２０とを含む。

すなわち、この車両用空調装置１０は、空調ケース１２の側部に送風機ユニット１４の設けられたセミセンター式のＨＶＡＣ(Ｈｅａｔｉｎｇ、Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ、ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ)である。

なお、車両用空調装置１０は、図２に示される左側（矢印Ａ方向）が車両の前方側となり、右側（矢印Ｂ方向）が該車両の後方側となるように搭載されるため、以下、矢印Ａ方向を車両前方とし、矢印Ｂ方向を車両後方として説明する。

空調ケース１２の上方には、図２に示されるように、乗員の顔近傍に送風を行うベント送風口２２と、該ベント送風口２２と隣接して車両のフロントウィンドウ近傍に送風を行うデフロスタ送風口２４とが開口し、前記空調ケース１２の後方には乗員の足元近傍へ送風を行うフット送風口２６が開口し、前記空調ケース１２内に形成された各通路とそれぞれ接続されている。

一方、空調ケース１２の内部には、後述する連結ダクト３６の接続される連通口２８が上流側（前方側、矢印Ａ方向）の側壁に形成され、該連通口２８に臨むように上流側空間３０が設けられる。この上流側空間３０に対して下流側（後方側、矢印Ｂ方向）となる位置にエバポレータ１６が設けられ、前記エバポレータ１６のさらに下流側にはヒータコア１８が設けられる。

送風機ユニット１４は、図１に示されるように、図示しない導入口を有したケーシング３２を有し、前記ケーシング３２の下部には送風機３４が設けられる。そして、ケーシング３２が連結ダクト３６を介して空調ケース１２の側部へと接続され、送風機３４の駆動作用下に導入口からケーシング３２内へと取り込まれた空気が連結ダクト３６を通じて空調ケース１２の上流側空間３０へと供給される。

エバポレータ１６は、図１〜図４に示されるように、例えば、並列に積層された複数のチューブプレート３８と、前記チューブプレート３８の両側部に設けられた一対のエンドプレート４０と、前記チューブプレート３８の間に設けられた複数のフィン４２と、前記エンドプレート４０の一方に接続され冷媒の供給・排出される一組の導管４４とを有する。なお、エバポレータ１６は、図１に示される空調ケース１２内においてチューブプレート３８が幅方向（矢印Ｃ方向）に積層されるように配置されている。

このチューブプレート３８は、例えば、一端部及び他端部に対して略中央部近傍が膨出した断面略湾曲形状のプレート体からなり、その一端部及び他端部には厚さ方向に突出した円筒部４６がそれぞれ一組ずつ形成される。この円筒部４６はそれぞれ断面円形状且つ中空状に形成される。

また、チューブプレート３８は、その一端部から他端部まで延在する溝部５０を有し、前記溝部５０は断面長方形状で所定深さだけ窪んで形成され、円筒部４６に接続され連通する。すなわち、溝部５０も断面略湾曲形状で形成されている。

この溝部５０は、隣接配置されるチューブプレート３８において、互いに向かい合う側面に形成され、前記溝部５０同士が対向するように一対のチューブプレート３８を合わせた状態でロウ付け等によって前記チューブプレート３８同士を接続することで、２つの溝部５０からなる冷媒の流通する冷媒通路５２を有した接合体５４が形成される。すなわち、２つのチューブプレート３８から冷媒の流れる冷媒通路５２が構成される。

この一対のチューブプレート３８から構成された接合体５４を幅方向（矢印Ｃ方向）に所定間隔離間した状態で積層させ、円筒部４６を介して接続することで積層型のエバポレータ１６が構成される。

エンドプレート４０は、例えば、チューブプレート３８と略同一形状となる断面略湾曲形状に形成されたプレート体からなり、エバポレータ１６において最も幅方向外側に設けられ、前記チューブプレート３８を覆うように設けられる。

フィン４２は、例えば、アルミニウム材料等の薄板をプレス成形することで波状に複数回折曲され、隣接配置された２つの接合体５４に対して交互に接するように配置されると共に、チューブプレート３８（接合体５４）の形状に対応した断面湾曲状に屈曲して形成される。この隣接するフィン４２のピッチＰは、図５に示されるように、断面湾曲状に屈曲された略中央部近傍が最も大きく、一端部及び他端部側が小さくなるように設定される。

すなわち、屈曲されることで狭くなりフィン４２を通過する空気の通気抵抗が最も大きくなる略中央部近傍のピッチＰを意図的に大きくすることで前記通気抵抗の増加を防止し、一方、屈曲されていない一端部及び他端部近傍においては前記ピッチＰを小さくしても略中央部近傍と比較して通気抵抗が増加してしまうことがない。

これにより、エバポレータ１６は、その幅方向から見て熱交換部であるエンドプレート４０、チューブプレート３８及びフィン４２が断面湾曲状に形成され、空調ケース１２内において円筒部４６を有した一端部が上方となり、下流側に向かって略中央部が凸状となるように配置される。

そして、エンドプレート４０に接続された一方の導管４４から円筒部４６の一方へ冷媒が供給されることで、チューブプレート３８の溝部５０に沿って循環し、前記チューブプレート３８及びフィン４２の間を空気が通過することで、冷媒との間で熱交換がなされ冷却された冷風が下流側へと供給される。なお、この循環した冷媒は、他方の円筒部４６から他方の導管４４へと排出される。

ヒータコア１８は、エバポレータ１６の下流側において所定間隔離間して設けられ、一組のタンク５６ａ、５６ｂの間を接続する複数のチューブ（図示せず）を有し、前記チューブに温水が循環した状態で空気が通過することにより、該空気の熱交換がなされ加熱された温風が下流へと供給される。

ダンパ機構２０は、エバポレータ１６とヒータコア１８との間に設けられ、前記エバポレータ１６で冷却された冷風を直接送風する第１エアミックスダンパ（第１ダンパ）６０と、前記第１エアミックスダンパ６０の下方に設けられ前記冷風をヒータコア１８側へと送風する第２エアミックスダンパ（第２ダンパ）６２とを有する。

この第１エアミックスダンパ６０は、エバポレータ１６の下流側空間６４とベント送風口２２とを繋ぐ冷風通路６６の上流側に設けられ、中央の軸部に対し一対の羽根が延在したバタフライ式のダンパである。そして、第１エアミックスダンパ６０は、冷風通路６６を閉塞した状態において、上方の羽根が上流側（矢印Ａ方向）、下方の羽根が下流側（矢印Ｂ方向）となるように所定角度傾斜した状態となる。

第２エアミックスダンパ６２は、エバポレータ１６の下流側空間６４とヒータコア１８とを繋ぐ開口部６８に設けられ、中央の軸部に対し一対の羽根が延在したバタフライ式のダンパである。すなわち、第２エアミックスダンパ６２は第１エアミックスダンパ６０と略同一形状で形成される。そして、第２エアミックスダンパ６２は、開口部６８を閉塞した状態において、上方の羽根が下流側（矢印Ｂ方向）、下方の羽根が上流側（矢印Ａ方向）となるように所定角度傾斜した状態となる。

これにより、第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２は、図２に示されるように、それぞれの閉塞状態において下流側（矢印Ｂ方向）に向かって窪んだ断面略Ｖ字状となるように配置され、エバポレータ１６の断面形状と略同一形状となる。

この第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２は、図示しないコントローラの制御作用下にそれぞれ軸部を中心として回動することで、エバポレータ１６の下流側空間６４と送風口又はヒータコア１８側との連通状態とを切り替え、前記エバポレータ１６によって冷却された冷風とヒータコア１８を通過した温風との混合割合を調整して下流側へと送風している。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、送風機ユニット１４の送風機３４が回転することで、空気が導入口を通じて取り込まれ連結ダクト３６及び連通口２８を通じて空調ケース１２内へと供給される。この空気は、空調ケース１２内の上流側空間３０へと流通した後、エバポレータ１６を通過することで所定温度に冷却された後、第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２による切替作用下に冷風、又は、ヒータコア１８を通過した空気と混合され温風として、各送風口を通じて車室内へと送風される。

この際、送風機ユニット１４から空調ケース１２へと供給された空気は、エバポレータ１６の上流側に十分な上流側空間３０が確保されているため、前記エバポレータ１６の幅方向（矢印Ｃ方向）に沿った側方から空気が供給された場合でも、前記エバポレータ１６を通過する際の通気抵抗が増加することなく円滑に下流側へと流通させることができる。

以上のように、本実施の形態では、送風機ユニット１４が空調ケース１２の側部に設けられた車両用空調装置１０において、空調ケース１２内に収納されるエバポレータ１６が、上方に設けられる一端部と下方に設けられる他端部との間となる略中央部近傍を第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２の配置に応じて下流側に向かって凸状となる断面湾曲状に形成することにより、前記第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２を所定位置に配置しつつ、前記エバポレータ１６の上流側空間３０を十分に確保することができる。

その結果、空調ケース１２を大型化させることなくエバポレータ１６の上流側空間３０を所望の容量確保することができ、しかも、チューブプレート３８、フィン４２及びエンドプレート４０からなる熱交換部自体をそれぞれ断面略湾曲状に形成しているため、従来の複数の独立フィンを組み合わせることで湾曲形状としていた熱交換器と比較し、構成の簡素化を図ることができ部品点数の削減を図ることが可能となる。

また、エバポレータ１６の上流側に十分な上流側空間３０を設けることで、前記エバポレータ１６の上流側且つ幅方向に沿った側方から供給される空気の通気抵抗が増加してしまうことがなく円滑に通過させることができ、しかも、第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２を小さくする必要がないため、同様に通気抵抗を低減させることが可能となる。

その結果、従来技術に係る車両用空調装置と比較し、エバポレータ１６の通気抵抗を低減させることで、車両用空調装置１０の空調性能を向上させることができる。

さらにまた、断面略湾曲形状に形成されたエバポレータ１６において、最も曲率が小さくなる高さ方向の略中央部近傍では隣接するフィン４２のピッチＰ（間隔）を大きくすることにより前記略中央部近傍を通過する空気の通気抵抗を抑制することが可能となる。

なお、上述した実施の形態においては、エバポレータ１６を構成するチューブプレート３８に一対の溝部５０が設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、各チューブプレート３８に単一の溝部５０を設けるようにして同様の効果が得られる。

また、エバポレータ１６において、チューブプレート３８の間にフィン４２を設けることなく、隣接するチューブプレート３８の側面に凸状のリブを複数設けたり、又は、凹状のディンプルを複数設けることで、前記フィン４２の代わりとしたフィンレス式のエバポレータであってもよい。

一方、車両用空調装置１０に用いられるエアミックスダンパは、エバポレータ１６を通過した冷風を直接送風口へと送る第１エアミックスダンパ６０と、前記冷風をヒータコア１８側へと送る第２エアミックスダンパ６２とから構成される場合に限定されるものではなく、例えば、図６に示す車両用空調装置１００のエアミックスダンパ１０２のように、下流側に向かって凸状となる断面湾曲状に形成され上下方向にスライド自在なものであってもよい。

このエアミックスダンパ１０２は、その内壁面に沿ってラックギア１０４が設けられ、空調ケース１２に軸支されたシャフト１０６のピニオンギアが噛合される。そして、エアミックスダンパ１０２は、図示しないアクチュエータの駆動作用下にシャフト１０６が回転することで、図示しないガイド手段に沿って略水平方向にスライド変位し、ヒータコア１８に臨む位置から離間した位置まで移動する。

このようなエアミックスダンパ１０２を用いた場合でも、エバポレータ１６を前記エアミックスダンパ１０２側に向かって凸状となる断面湾曲形状とすることで、該エバポレータ１６の上流側となる上流側空間３０を十分に確保できるため、通気抵抗の増加を図りつつ空調ケース１２の小型化を図ることが可能となる。

また、上述したエバポレータ１６の用いられる車両用空調装置１０、１００は、空調ケース１２の側部に送風機ユニット１４の設けられたセミセンター式のＨＶＡＣに限定されるものではなく、例えば、前記空調ケース１２の内部において幅方向中心に送風機の配置されたフルセンター式のＨＶＡＣであっても同様の効果が得られる。

次に、上述した積層されたチューブプレート３８からチューブを構成する代わりに、図７及び図８に示されるように断面扁平状のチューブ１２０を用いたエバポレータ１２２について説明する。

このエバポレータ１２２は、所定間隔離間して配置された一組の第１及び第２タンク１２４、１２６と、前記第１タンク１２４と前記第２タンク１２６とを接続する複数のチューブ１２０とを有している。

第１及び第２タンク１２４、１２６は、その内部に冷媒の蓄えられる空間（図示せず）を有し、前記第１タンク１２４の一端部には前記冷媒の供給される導入管１２８と、前記冷媒の排出される導出管１３０が設けられる。

そして、第１タンク１２４の内部には、該第１タンク１２４を幅方向に２分割する分離板１３１が設けられ、導入管１２８と連通する空間と、導出管１３０と連通する空間とを分離している（図８参照）。

なお、エバポレータ１２２は、空調ケース１２内において導出管１３０が空気の流れ方向における上流側となるように配置される。

チューブ１２０は、例えば、プレス成形によって扁平状に形成された後、その長手方向に沿った略中央部を中心として曲げられた断面湾曲状に形成される。また、チューブ１２０の内部には、冷媒の流通する複数（例えば、６本）の流路（冷媒通路）１３２が長手方向に沿って形成され、該チューブ１２０の一端部及び他端部に開口している。すなわち、チューブ１２０の形状に対応して各流路１３２も断面湾曲状に形成されている。

そして、チューブ１２０は、その一端部及び他端部が所定間隔離間して配置された第１及び第２タンク１２４、１２６に接続され、複数の流路１３２を通じて前記第１タンク１２４の内部と前記第２タンク１２６の内部とが連通することで、例えば、導入管１２８から第１タンク１２４における一方の空間へと供給された冷媒がチューブ１２０の流路１３２を通じて第２タンク１２６へと流れた後、再び前記流路１３２を通じて前記第１タンク１２４の分離された他方の空間へと循環して導出管１３０から排出され、フィン４２を通過する空気との熱交換が行われる。

このようなチューブ１２０を用いたエバポレータ１２２においても、該エバポレータ１２２の略中央部近傍を、車両用空調装置１０における第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２（図２参照）の配置に応じて下流側に向かって凸状となる断面湾曲状とすることで、前記第１及び第２エアミックスダンパ６０、６２を所定位置に配置しつつ、前記エバポレータ１２２の上流側空間３０を十分に確保することができるため、空調ケース１２を大型化させることなく、しかも、従来の熱交換器と比較して構成の簡素化を図ることができ部品点数の削減を図ることができる。

なお、本発明に係る車両用空調装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１００…車両用空調装置 １２…空調ケース
１４…送風機ユニット １６、１２２…エバポレータ
１８…ヒータコア ２０…ダンパ機構
３０…上流側空間 ３８…チューブプレート
４２…フィン ５０…溝部
５４…接合体 ６０…第１エアミックスダンパ
６２…第２エアミックスダンパ １０２…エアミックスダンパ
１２０…チューブ １２４…第１タンク
１２６…第２タンク １３２…流路

Claims (7)

1. 空気の流通する流路及び送風口を有した空調ケースと、前記空調ケースに収納され前記空気を冷却するエバポレータと、前記エバポレータの下流側に設けられ前記空気の温度調整を行うエアミックスダンパとを備え、前記空調ケースに接続された送風機ユニットで取り込まれた空気を前記空調ケースへと送出する車両用空調装置において、
   前記エバポレータは、冷媒が流通する複数の冷媒通路を含む熱交換部を有し、前記熱交換部が前記エアミックスダンパ側に向かって凸状となる断面湾曲形状に形成されることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１記載の車両用空調装置において、
   前記エバポレータは、前記断面湾曲形状に形成された一対のプレート体が接合され、内部に前記冷媒通路を有した複数の接合体が積層されることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１記載の車両用空調装置において、
   前記エバポレータは、前記断面湾曲形状に形成され内部に冷媒通路を有した管状のチューブを有することを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項２又は３記載の車両用空調装置において、
   前記エバポレータには、隣接する前記接合体の間にフィンが設けられ、該フィンは、前記接合体に対応した湾曲形状で形成され、その湾曲した略中央部近傍のフィンピッチが大きくなるように形成されることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項２又は３記載の車両用空調装置において、
   前記エバポレータは、隣接する前記接合体の間にフィンの設けられていないフィンレス式であることを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、
   前記エアミックスダンパは、前記送風口へ直接送風される冷風の送風量を調整する第１ダンパと、
   前記エバポレータの下流側に設けられたヒータコア側への前記冷風の送風量を調整する第２ダンパと、
   を備え、
   前記第１及び第２ダンパは、下流側への送風を遮断した状態において、下流側に向かって窪んだ断面略Ｖ字状となるように配置されることを特徴とする車両用空調装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、
   前記エアミックスダンパは、下流側に向かって凸状となる断面湾曲形状に形成され前記空調ケース内に沿ってスライド変位するスライド式であることを特徴とする車両用空調装置。

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