JP3704825B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置であって、特に車両用空調装置の加熱用熱交換器であるヒータコアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置のヒータコアとして、内部に温水が流れる複数の偏平チューブと、熱交換効率を高めるコルゲートフィンとを積層して板状のコア部とし、このコア部を全て温水が同一方向で直線状に流れる一方向タイプのものが知られている。そして、さらに偏平チューブとコルゲートフィンとの積層方向における両端部には、偏平チューブおよびコルゲートフィンを補強および保持する一対のサイドプレートが設けられている。
【０００３】
また、この両端部におけるコア部は、サイドプレート、コルゲートフィン、偏平チューブといったようにコルゲートフィンがサイドプレートと偏平チューブとの間に挟まれるように構成されている。
コア部の温水入口側には、複数のチューブに温水を分配する入口タンクが設けられ、コア部の温水出口側には複数のチューブから流出した熱交換後の温水を合流させる出口タンクが設けられている。さらに上記積層方向における入口タンクおよび出口タンクには、温水を入口タンク内に供給する入口パイプ、温水を出口タンクから排出する出口である出口パイプが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そして、本発明らが上述したヒータコアを検討した結果、以下の事が判明した。つまり、上述したヒータコアでは入口タンクに温水を供給すると、入口パイプ側に位置する偏平チューブを流れる温水流量は、入口タンクの奥方に位置する偏平チューブを流れる温水流量より少なくなることが分かった。これにより、ヒータコアを通過した空気の温度は、コア部の積層方向に対して入口パイプ側の方が温度が低くなり、ヒータコアの吹出温度分布が不均一になるという問題がある。
【０００５】
そして、さらに発明者らが検討した結果、ヒータコアの最も入口パイプ側におけるコルゲートフィンは、偏平チューブ間に位置するコルゲートフィンに比べ、上述したようにサイドプレートと偏平チューブとの間に挟まれ、一つの偏平チューブからしか熱伝導されないので、極端に温度が低下し、さらヒータコアの吹出温度分布が不均一になるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、一方向タイプのヒータコアの吹出温度分布をできる限り均一化することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜請求項６に記載の発明では、フィン（６、６ａ）のうち、積層方向における最も前記入口パイプ（９）側で、熱交換部（２）の最外方に位置する外側フィン（６ａ）上に設けられ、熱交換部（２）を補強および保持する側板部材（７）とを有し、外側フィン（６ａ）の空気上流側および空気下流側の少なくとも一方には、加熱用熱交換器（１）が空調ユニット（１１）内に収納配置されたときに、外側フィン（６ａ）にて構成される熱交換流路を遮断する遮断部材（１３ｃ、１３ｄ）が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
これにより、積層方向における入口パイプ側で、チューブと側板部材との間に位置する外側フィンの周囲には、遮断部材にて空気が流れないようになるので、加熱用熱交換器を通過した空気の吹出温度を均一になるように近づけることができる。
特に請求項２記載の発明では、加熱用熱交換器は、積層方向における入口パイプ（９）側とは反対部位を、空調ユニット（１１）に開口形成された挿入口（１２）に挿入することで、空調ユニット（１１）内に収納配置されるように構成されており、
加熱用熱交換器（１）には、挿入口（１２）から空調ユニット（１１）内に収納配置された状態では、挿入口（１２）と加熱用熱交換器（１）との間をシールするシール部材（１３ｃ、１３ｄ）が設けられ、
遮断部材（１３ｃ、１３ｄ）は、シール部材（１３ｃ、１３ｄ）にて構成されていることを特徴としている。
【０００９】
これにより、シール部材にて加熱用熱交換器と挿入口との間から空調ケース内の空気が漏れだすことが防止でき、さらに上記遮断部材がシール部材にて構成されているので、特別に遮断部材を設ける必要が無くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１に車両用空調装置の加熱用熱交換器（ヒータコア１）の全体構成図を示す。図２に図１中上方から下方に向けて見た上面図を示す。図３にヒータコア１の斜視図を示す。図４にヒータコア１が空調ユニットケース１１内に収納配置された状態を示す。
【００１１】
ヒータコア１は、エンジン冷却水（以下、温水）を熱源として通過する空気を加熱するものであって、大きく分けて通過する空気を温水とを熱交換させる熱交換部２（コア部ともいう）と、この熱交換部２の両端に設けられた入口タンク３および出口タンク４からなる。
熱交換部２は、アルミニウム製の金属にて形成され、内部に温水が流れる偏平チューブ５と、熱交換効率を高めるアルミニウムにて波状に形成されたコルゲートフィン６とが図１中上下方向に積層されることで構成されている。
【００１２】
さらに熱交換部２は、偏平チューブ５とコルゲートフィン６との積層方向（図１中上下方向）における両端部に、これら偏平チューブ５とコルゲートフィン６とを補強および保持する鉄よりなる一対のサイドプレート７、８が設けられている。また、図１に示すようにサイドプレート７、８は、熱交換部２の積層方向における最外方部位に位置するコルゲートフィン６上に積層されている。
【００１３】
サイドプレート７は、図３に示すように長方形状に形成されており、長手方向と直交する方向（ヒータコア１を通過する空気流れ方向）の両端部が、折り曲げられて折り曲げ部７ａが形成されている。これにより、サイドプレート７は、断面コの字状に形成されている。なお、サイドプレート８も、サイドプレート７と同様に断面コの字状に形成されている。また、このようにサイドプレート７、８を断面コの字状としたのは、サイドプレート７、８の強度、つまりヒータコア１の強度を向上させるためである。
【００１４】
入口タンク３は、アルミニウムにて断面四角のカプセル状に形成されている。入口タンク３は、熱交換部２の偏平チューブ５の温水流れ方向（図１中左側から右側）の上流側（一端部）に設けられている。さらに入口タンク３は、図１に示すように熱交換部２の積層方向に沿って設けられている。つまり、入口タンク３は、図１に示すように複数の偏平チューブ３の長手方向の一端側（温水入口）と連通するようになっている。
【００１５】
そして、入口タンク３の熱交換部２の積層方向における一端側（図１中上方）には、この入口タンク３内に温水を供給する入口パイプ９が設けられている。出口タンク４も、入口タンク３と同様にアルミニウムにて断面四角のカプセル状に形成されている。出口タンク４は、熱交換器２の偏平チューブ５の温水流れ方向（図１中左側から右側）の下流側（他端部）に設けられている。さらに出口タンク４は、図１に示すように熱交換部２の積層方向に沿って設けられている。つまり、出口タンク４は、図１に示すように複数の偏平チューブ３の長手方向の他端側（温水出口）と連通するようになっている。そして、出口タンク４の熱交換部２の積層方向における一端側（図１中上方）には、この出口タンク４から温水を排出する出口パイプ１０が設けられている。
【００１６】
ヒータコア１内の温水の流れ方は、図１に示すように入口パイプ９から入口タンク３内に供給された温水は、この入口タンク３により全ての偏平チューブ５に分配され、この後、複数の偏平チューブ５を全て同一方向で、直線的に流れた温水は、出口タンク４内にて合流して出口パイプ１０からエンジン側に戻るようになっている。
【００１７】
このようなヒータコア１は、図４に示すように車室内の流路をなす空調ユニットケース１１内に収納配置される。空調ユニットケース１１は、ポリプロピレン等の樹脂材にて形成されている。なお、通常、空調ユニットケース１１は、複数のケース部（図示しない）が組付けられることで、ダクト形状となる。空調ユニットケース１１には、図４に示すように上記ヒータコア１を空調ユニットケース１１内に挿入するための挿入口１２が形成されている。そして、ヒータコア１の空調ユニットケース１１内の収納方法は、ヒータコア１の熱交換部２の積層方向における入口パイプ９側とは反対部位（下方部位）を、この挿入口１２から前記空調ユニットケース１１内に挿入し、ヒータコア１を空調ユニットケース１１内に保持させる。なお、このヒータコア１の保持は、空調ユニットケース１１内にヒータコア１を保持する保持部等を形成しておくと良い。
【００１８】
ところで、ヒータコア１は、空調ユニットケース１１に形成された挿入口１２から挿入されるのであるが、図４に示すようにこの挿入口１２の外周縁は、ヒータコア１の入口パイプ９側と対向するように配置されている。そして、このヒータコア１と挿入口１２との間には若干な隙間が存在するので、このままでは空調ユニットケース１１内の空気がこの隙間から漏れだしてしまうという問題がある。
【００１９】
そこで、本実施形態では、図４に示すようにこのヒータコア１と挿入孔１２との間に、例えばウレタンフォームにて形成されたパッキン１３を介在させることでシールするようにしている。なお、図４では説明上分かりやすくするために、パッキン１３と挿入口１２との間を開けて示してある。
そして、パッキン１３は、図３、４に示すように丁度ヒータコア１の入口パイプ９側の端部で、ヒータコア１の全周にいたって接着材にて接着されている。本実施形態におけるパッキン１３は、４つのパッキン１３ａ〜１３ｄから構成されており、図３に示すようにパッキン１３ａ、１３ｂは、入口タンク９、出口タンク１０の外周に沿って貼りつけられている。
【００２０】
また、パッキン１３ｃは、サイドプレート７の折り曲げ部７ａで、ヒータコア１の空気上流側の面に貼りつけられている。パッキン１３ｄは、パッキン１３ｃと全く同形状に形成されており、サイドプレート７の折り曲げ部７ａで、ヒータコア１の空気下流側の面に貼りつけられている。なお、パッキン１３ｃとパッキン１３ｄとを同形状としたので、異なる形状のパッキンを形成する比して成形費が安いためであり、パッキン１３ｃ、１３ｄの貼りつけ作業を容易とするためである。
【００２１】
ここで、特に注目する点は、図３に示すようにパッキン１３ｃ、１３ｄは、サイドプレート７の折り曲げ部７ａに貼りつけられるのであるが、サイドプレート７と偏平チューブ５との間に位置するコルゲートフィン６ａに被さるように貼りつけられている。
言い換えると、コルゲートフィン６ａの周囲は、本来通過する空気と熱交換する熱交換流路であるのだが、パッキン１３ｃ、１３ｄによってこの熱交換流路は、完全に塞がれるようになっている。
【００２２】
つまり、コルゲートフィン６ａは、サイドプレート７と偏平チューブ５との間にあるので、偏平チューブ５間に配置されたコルゲートフィン６より熱が伝わりにくく、コルゲートフィン６ａの周囲を通過した空気は、他のコルゲートフィン６を通過した空気より極端に温度が低くなる。この結果、ヒータコア１を通過した吹出温度分布が不均一となってしまう。
【００２３】
さらに、上述したように入口タンク３内に供給された温水は、入口パイプ９側に位置する偏平チューブ５を流れる温水流量は、入口タンク３の奥方に位置する偏平チューブ５を流れる温水流量より少なくなるので、ヒータコア１を通過した空気の吹出温度は、入口タンク３の奥方より、入口パイプ９側の方が温度が低くなる。
【００２４】
従って、さらにコルゲートフィン６ａの周囲を通過した空気は、他のコルゲートフィン６を通過した空気の温度より低くなる。この結果、さらにヒータコア１を通過した吹出温度分布が不均一となってしまう。そこで、本発明では、上述したようにコルゲートフィン６ａの周囲には、パッキン１３ｃ、１３ｄが貼りつけられているので、コルゲートフィン６ａの周囲には、空気が流れないようになっている。これにより、空調ユニットケース１１内の空気が、ヒータコア１と挿入口１２との間から漏れだすことを防止できると共に、ヒータコア１を通過した空気の吹出温度分布を均一に近づけることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、パッキン１３を用いてヒータコア１と挿入口１２との間をシールするようにしたが、このシールのためにはサイドプレート７の折り曲げ部７ａだけに貼れば良いが、本実施形態における折り曲げ部７ａの幅（熱交換部２の積層方向の幅）は、３ｍｍとなっており、この幅に合わせてパッキン１３を形成すると、幅が小さいのでパッキン１３ｃ、１３ｄの貼り付け作業が困難となる。
【００２６】
しかしながら、本実施形態では、折り曲げ部７ａに加えコルゲートフィン６ａに被さるようにしてあるので、パッキン１３ｃ、１３ｄの幅が大きくなり、ヒータコア１の吹出温度分布を均一に近づけるとともに、パッキン１３ｃ、１３ｄの貼りつけ作業をも向上させることができる。
以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は以下に述べるような変形例にも適用できる。
【００２７】
上記実施形態では、パッキン１３がコルゲートフィン６ａに被さるようにしたが、例えば空調ユニットケース１１内に一体的にコルゲートフィン６ａに被さる部材を形成するようにしても良い。また、この部材は、コルゲートフィン６ａの上流側もしくは下流側のいずれか一方に形成しておけば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態におけるヒータコア１の全体構成図である。
【図２】 上記実施形態におけるヒータコア１の上面図である。
【図３】 上記実施形態におけるヒータコア１の斜視図である。
【図４】上記実施形態におけるヒータコア１が空調ユニットケース１１に収納配置された状態を表す図である。
【符号の説明】
１…ヒータコア、２…熱交換部、３…入口タンク、４…出口タンク、５…偏平チューブ、６、６ａ…偏平チューブ、７、８…サイドプレート、１１…空調ユニットケース、１３…シール部材

Claims (6)

1. 空調ユニット（１１）内に加熱用熱交換器（１）を収納配置して、前記空調ユニット（１１）内の空気を前記加熱用熱交換器（１）にて加熱するように構成された車両用空調装置であって、
   前記加熱用熱交換器（１）は、
   内部に温水が流れる複数のチューブ（５）と、周囲を空気が通過することでこの空気と前記温水とを熱交換させる熱交換流路をなし、熱交換効率を高めるフィン（６、６ａ）とを積層して構成された熱交換部（２）と、
   前記チューブ（５）の温水流れ方向の上流側における前記熱交換部（２）に設けられ、前記チューブ（５）に前記温水を供給する入口タンク（３）と、
   前記チューブ（５）の温水流れ方向の下流側における前記熱交換部（２）に設けられ、前記チューブ（５）を流れた前記温水が合流する出口タンク（４）と、
   前記チューブ（５）と前記フィン（６、６ａ）との積層方向における前記入口タンク（３）の一端側に設けられ、前記入口タンク（３）内に温水を供給する入口パイプ（９）と、
   前記フィン（６、６ａ）のうち、前記積層方向における最も前記入口パイプ（９）側で、前記熱交換部（２）の最外方に位置する外側フィン（６ａ）上に設けられ、前記熱交換部（２）を補強および保持する側板部材（７）とを有し、
   前記外側フィン（６ａ）の空気上流側および空気下流側の少なくとも一方には、前記加熱用熱交換器（１）が前記空調ユニット（１１）内に収納配置されたときに、前記外側フィン（６ａ）の周囲に空気が流れないように前記外側フィン（６ａ）にて構成される熱交換流路を遮断する遮断部材（１３ｃ、１３ｄ）が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 空調ユニット（１１）内に加熱用熱交換器（１）を収納配置して、前記空調ユニット（１１）内の空気を前記加熱用熱交換器（１）にて加熱するように構成された車両用空調装置であって、
   前記加熱用熱交換器（１）は、
   内部に温水が流れる複数のチューブ（５）と、周囲を空気が通過することでこの空気と前記温水とを熱交換させる熱交換流路をなし、熱交換効率を高めるフィン（６、６ａ）とを積層して構成された熱交換部（２）と、
   前記チューブ（５）の温水流れ方向の上流側における前記熱交換部（２）に設けられ、前記チューブ（５）に前記温水を供給する入口タンク（３）と、
   前記チューブ（５）の温水流れ方向の下流側における前記熱交換部（２）に設けられ、前記チューブ（５）を流れた前記温水が合流する出口タンク（４）と、
   前記チューブ（５）と前記フィン（６、６ａ）との積層方向における前記入口タンク（３）の一端側に設けられ、前記入口タンク（３）内に温水を供給する入口パイプ（９）と、
   前記フィン（６、６ａ）のうち、前記積層方向における最も前記入口パイプ（９）側で、前記熱交換部（２）の最外方に位置する外側フィン（６ａ）上に設けられ、前記熱交換部（２）を補強および保持する側板部材（７）とを有し、
   前記外側フィン（６ａ）の空気上流側および空気下流側の少なくとも一方には、前記加熱用熱交換器（１）が前記空調ユニット（１１）内に収納配置されたときに、前記外側フィン（６ａ）にて構成される熱交換流路を遮断する遮断部材（１３ｃ、１３ｄ）が設けられており、
   前記加熱用熱交換器（１）は、前記積層方向における前記入口パイプ（９）側とは反対部位から前記空調ユニット（１１）に開口形成された挿入口（１２）に挿入するようにして、前記空調ユニット（１１）内に収納配置されるように構成されており、
   前記加熱用熱交換器（１）には、前記挿入口（１２）から前記空調ユニット（１１）内に収納配置された状態で、前記挿入口（１２）と前記加熱用熱交換器（１）との間をシールするシール部材（１３ｃ、１３ｄ）が設けられ、
   前記遮断部材（１３ｃ、１３ｄ）は、前記シール部材（１３ｃ、１３ｄ）にて構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
3. 前記側板部材（７）が外側に折り曲げられた折り曲げ部（７ａ）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記遮断部材（１３ｃ、１３ｄ）は、前記折り曲げ部（７ａ）に貼りつけら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。
5. 前記空調ユニット（１１）は、前記加熱用熱交換器（１）を収納する空調ユニットケース（１１）を有し、前記遮断部材は、前記空調ユニットケース（１１）内に一体的に形成され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。
6. 前記外側フィン（６ａ）にて構成される熱交換流路が前記遮断部材（１３ｃ、１３ｄ）によって完全に塞がれるようになっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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