JP5448580B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の天井部に設置されるエバポレータユニットを備えている車両用空気調和装置に関するものである。

車両用空気調和装置の一例として、蒸発器、ドレンパンおよびブロア等からなるエバポレータユニットを車両の天井部に設置するタイプのバスエアコンが知られている。かかるバス用エアコンでは、エバポレータユニットが車両の天井部に設置されることから、蒸発器を長尺多列構造として高さ方向の寸法を抑えるとともに、蒸発器の下部に設置されるドレンパンの深さを車両の発停や旋回、登坂等によって水漏れが生じない程度に深くした構成とするのが通常である。

一方、車両側の大きさに合わせて空気調和装置の能力を変更するため、いわゆるサブクールサイクルを採用することも周知である。このサブクールサイクルは、過冷却コイルを設け、凝縮器で凝縮液化された冷媒に対して更に過冷却を与えることにより、冷凍能力を向上するようにしたものであり、過冷却コイルの有り、無しによって空気調和装置の能力を変えられるようにしている。

過冷却コイルは、凝縮器側に該凝縮器と一体に設けられ、凝縮器用ファンを介して通風される外気により液冷媒を冷却し、過冷却を付与する方式が一般的であるが、特許文献１に示されているように、凝縮器の出口に設けられているレシーバと膨張弁との間を接続している液冷媒配管をエバポレータユニットの蒸発器やドレンパンに沿わせて設置し、蒸発器で発生されたドレン水を利用して液冷媒配管内の冷媒を冷やすようにしたものも提案されている。

特開２００５−１６７９６号公報

しかしながら、凝縮器側に過冷却コイルを設けたものでは、過冷却コイルの有り、無しによって凝縮器の大きさや周辺部品も変更されることから、空気調和装置の能力変更に対して部品の共用化が図りにくいという問題があった。
また、特許文献１に示されたものでは、エバポレータユニットの蒸発器周りに対して液冷媒配管を取り回しする必要があり、構成が煩雑になるとともに、液冷媒配管の配設具合によってはドレン水を上手く利用することができず、性能にバラツキが生じやすい等の問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、蒸発器の下段列の一部を利用して過冷却熱交換器を構成することで、部品の共用化率を高めるとともに、蒸発器周辺の構成をシンプルにし、しかもドレン水を効果的に活用できる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用空気調和装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用空気調和装置は、圧縮機、凝縮器、レシーバ、膨張弁および蒸発器等により冷媒回路が構成され、前記蒸発器、ドレンパンおよびブロアを備えたエバポレータユニットが車両の天井部に設置される車両用空気調和装置において、前記蒸発器を構成するプレートフィンの下方部位に、前記レシーバと前記膨張弁との間の液冷媒配管が貫通され、前記蒸発器と一体化された過冷却熱交換器が設けられ、前記ドレンパンは、車両の発停、旋回、登坂等によって水漏れが生じない程度の深さとされ、そのドレンパンの上縁部で蔽われた前記蒸発器の下方部位に前記過冷却熱交換器が設けられているとともに、該ドレンパンの上縁部には、前記蒸発器側に曲げられた折り返しが設けられ、前記過冷却熱交換器に対する遮風部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、エバポレータユニットが車両の天井部に設置される車両用空気調和装置において、蒸発器を構成するプレートフィンの下方部位に、レシーバと膨張弁との間の液冷媒配管が貫通され、蒸発器と一体化された過冷却熱交換器が設けられているため、車両の天井部に設置されることから、高さ寸法が小さく、長尺で多列構造にされるという蒸発器の特長を活かし、そのプレートフィンの下方部位に、列の一部を利用してレシーバと膨張弁との間の液冷媒配管を貫通させ、蒸発器と一体化された過冷却熱交換器を設けることによって冷房能力を向上することができる。従って、能力が異なる複数の空気調和装置を凝縮器の大きさやその周辺部品を変更することなく、部品の共用化率を高めて製造することができ、低コスト化することができる。また、蒸発器の周りに液冷媒配管を取り回しする必要がなく、その周辺構成をシンプル化することができるとともに、蒸発器で発生するドレン水を効果的に活用して液冷媒を過冷却することができる。更に、過冷却熱交換器が車両の発停、旋回、登坂等によって水漏れが生じない程度の深さとされているドレンパンの上縁部で蔽われた蒸発器の下方部位に設けられているため、水漏れが生じない程度に深くされたドレンパンの影響で元々空気の流れが悪くなる傾向にあった蒸発器の下方部位を利用して過冷却熱交換器を設けることができ、これにより、蒸発器による冷却性能の低下を最小限に抑えながら、蒸発器で発生されるドレン水を活用して液冷媒の過冷却を増大することができる。従って、天井部に設置されるエバポレータユニットの構造上の特長を活かし、効果的に冷房能力を向上することができる。また、ドレンパンの上縁部に、蒸発器側に曲げられた折り返しが設けられ、過冷却熱交換器に対する遮風部が形成されているため、蒸発器に流通される空気流の過冷却熱交換器側への流れを遮風部によって遮ることができ、従って、過冷却熱交換器からの放熱が蒸発器による冷却性能に及ぼす影響を最小限に抑制しながら、蒸発器で発生されるドレン水を活用して液冷媒を効果的に過冷却することができる。

さらに、本発明にかかる車両用空気調和装置は、圧縮機、凝縮器、レシーバ、膨張弁および蒸発器等により冷媒回路が構成され、前記蒸発器、ドレンパンおよびブロアを備えたエバポレータユニットが車両の天井部に設置される車両用空気調和装置において、前記蒸発器を構成するプレートフィンの下方部位に、前記レシーバと前記膨張弁との間の液冷媒配管が貫通され、前記蒸発器と一体化された過冷却熱交換器が設けられ、前記蒸発器のプレートフィンには、前記過冷却熱交換器側から前記蒸発器側への伝熱を遮断するスリットが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、エバポレータユニットが車両の天井部に設置される車両用空気調和装置において、蒸発器を構成するプレートフィンの下方部位に、レシーバと膨張弁との間の液冷媒配管が貫通され、蒸発器と一体化された過冷却熱交換器が設けられているため、車両の天井部に設置されることから、高さ寸法が小さく、長尺で多列構造にされるという蒸発器の特長を活かし、そのプレートフィンの下方部位に、列の一部を利用してレシーバと膨張弁との間の液冷媒配管を貫通させ、蒸発器と一体化された過冷却熱交換器を設けることによって冷房能力を向上することができる。従って、能力が異なる複数の空気調和装置を凝縮器の大きさやその周辺部品を変更することなく、部品の共用化率を高めて製造することができ、低コスト化することができる。また、蒸発器の周りに液冷媒配管を取り回しする必要がなく、その周辺構成をシンプル化することができるとともに、蒸発器で発生するドレン水を効果的に活用して液冷媒を過冷却することができる。更に、蒸発器のプレートフィンに、過冷却熱交換器側から蒸発器側への伝熱を遮断するスリットが設けられているため、過冷却熱交換器側からの熱がプレートフィンを介して蒸発器側へと伝熱するのをスリットにより遮断することができる。従って、過冷却熱交換器からの放熱が蒸発器による冷却性能に及ぼす影響を最小限に抑制しつつ、蒸発器で発生されるドレン水を活用して液冷媒を効果的に過冷却することができる。

さらに、本発明の車両用空気調和装置は、上述のいずれかの車両用空気調和装置において、前記蒸発器のプレートフィンには、前記過冷却熱交換器の設置部位に対応して前記ドレンパン内への延出部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、蒸発器のプレートフィンに、過冷却熱交換器の設置部位に対応してドレンパン内への延出部が設けられているため、プレートフィンのドレンパン内への延出部を介してドレンパン内に流下されたドレン水の冷熱を過冷却熱交換器の液冷媒配管に伝熱し、冷媒の過冷却に有効活用することができる。従って、ドレン水による冷媒の冷却効果を高め、より効果的に液冷媒を過冷却することができる。

本発明によると、車両の天井部に設置される蒸発器のプレートフィンの下方部位に、列の一部を利用してレシーバと膨張弁との間の液冷媒配管を貫通させ、蒸発器と一体化された過冷却熱交換器を設けることによって冷房性能を向上することができるため、能力が異なる複数の空気調和装置を凝縮器の大きさや周辺部品を変更することなく、部品の共用化率を高めて製造することができ、低コスト化することができる。また、蒸発器の周りに液冷媒配管を取り回しする必要がなく、その周辺構成をシンプル化することができるとともに、蒸発器で発生するドレン水を効果的に活用して液冷媒を過冷却することができる。更に、水漏れが生じない程度に深くされたドレンパンの影響で元々空気の流れが悪くなる傾向にあった蒸発器の下方部位を利用して過冷却熱交換器を設け、そのドレンパンの上縁部に蒸発器側に曲げられた折り返しを設け、過冷却熱交換器に対する遮風部が形成しているため、蒸発器による冷却性能の低下を最小限に抑制しつつ、蒸発器で発生されるドレン水を活用して液冷媒を効果的に過冷却することができる。

さらに、本発明によると、蒸発器のプレートフィンに、過冷却熱交換器側から蒸発器側への伝熱を遮断するスリットを設けているため、過冷却熱交換器側からの熱がプレートフィンを介して蒸発器側へと伝熱するのをスリットにより遮断することができ、これによっても、過冷却熱交換器からの放熱が蒸発器による冷却性能に及ぼす影響を最小限に抑えつつ、蒸発器で発生されるドレン水を活用して液冷媒を効果的に過冷却することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用空気調和装置が搭載されている小型バスの斜視図である。 図１に示す車両用空気調和装置の冷媒回路図である。 図１に示す車両用空気調和装置のエバポレータユニットの斜視図である。 図１に示す車両用空気調和装置のエバポレータユニットの縦断面図（Ａ）とそのａ部拡大図（Ｂ）である。 本発明の第２実施形態に係る車両用空気調和装置のエバポレータユニットの縦断面図（Ａ）とそのｂ部拡大図（Ｂ）である。 本発明の第３実施形態に係る車両用空気調和装置のエバポレータユニットの縦断面図（Ａ）とそのｃ部拡大図（Ｂ）である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る車両用空気調和装置が搭載された小型バスの斜視図が示されている。マイクロバスと称されている小型バス（車両）１には、運転席のキャビン下に走行用エンジン２が搭載され、該エンジン２に空気調和装置３用の２台の電磁クラッチ付き圧縮機４が架装されている。電磁クラッチ付き圧縮機４は、エンジン２から動力を得て駆動されるようになっている。

また、小型バス（車両）１の車体側部には、凝縮器５、レシーバ６および凝縮器用ファン７等を備えたコンデンサユニット８が架装され、さらに、車体後方の天井部には、過冷却熱交換器９、膨張弁１０、蒸発器１１、ドレンパン１２および複数のブロア１３等を備えたエバポレータユニット１４が架装されている。このエバポレータユニット１４の空気吹出し口１５は、車室内に配設されているダクト（図示省略）と接続され、車室内全体に冷風が吹出し可能とされている。

空気調和装置３を構成している上記２台の電磁クラッチ付き圧縮機４、凝縮器５、レシーバ６、過冷却熱交換器９、膨張弁１０および蒸発器１１は、図２に示されるように、冷媒配管１６を介してこの順に順次接続され、密閉された閉サイクルの冷媒回路１７を構成している。なお、２台の電磁クラッチ付き圧縮機４は冷媒回路１７に対して並列に接続されている。

さらに、冷媒回路１７を構成している過冷却熱交換器９と蒸発器１１は、共通のプレートフィン１１Ａを用いて一体に形成されている。この過冷却熱交換器９および蒸発器１１を含むエバポレータユニット１４は、車両１の天井部に架装されることから、上下方向の高さ寸法が極力小さくされるように構成されている。また、エバポレータユニット１４において、蒸発器１１の下部に設置されているドレンパン１２は、車両の発停や旋回、登坂等によっても水漏れが生じないように、深さが比較的深くされた構成とされている。

以下に、エバポレータユニット１４における蒸発器１１周辺の構成について、図３および図４を参照して詳しく説明する。
蒸発器１１は、上下方向の高さ寸法を小さくするため、図３に示されるように、車両の幅方向に長くされた長尺のプレートフィンチューブ型熱交換器とされている。また、図４に示されるように、多数のプレートフィン１１Ａに対して伝熱チューブ１１Ｂが多段多列に千鳥配置された構成とされている。

この蒸発器１１の下方部位（下段部位）には、その列の一部を利用して冷媒回路１７のレシーバ６と膨張弁１０との間を接続している液冷媒配管１６Ａの一部がプレートフィン１１Ａを貫通して数回往復配設されている。これによって、凝縮器５で凝縮された液冷媒に対して過冷却を付与する過冷却熱交換器９が構成され、該過冷却熱交換器９は、共通のプレートフィン１１Ａを介して蒸発器１１と一体化されている。

また、上記した蒸発器１１の下方部位を部分的に蔽うように、深さが比較的深くされたドレンパン１２が設置されている。該ドレンパン１２の蒸発器１１の下方部位を蔽うドレンパン１２の周縁部のうち、風上側に位置している周縁部１２Ａの上縁を蒸発器１１側に折り曲げて折り返し部を設け、この折り返し部によって蒸発器１１に流通される空気流の過冷却熱交換器９に対する遮風部１２Ｂが形成されている。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
空気調和装置３は、走行用エンジン２により圧縮機４が駆動されることによって運転される。圧縮機４で圧縮された冷媒は、凝縮器５でファン７を介して送風される外気と熱交換されて凝縮液化され、レシーバ６に溜められる。この冷媒は、液冷媒配管１６Ａを経て過冷却熱交換器９に流入され、その冷媒配管１６Ａ内を流通される過程で蒸発器１１において発生される低温のドレン水により冷却され、過冷却が付与される。

過冷却された液冷媒は、膨張弁１０で断熱膨張された後、蒸発器１１に至り、そこでブロア１３を介して循環される車室内空気と熱交換され、空気側から吸熱して蒸発ガス化される。これによって冷却された車室内空気は、空気吹出し口１５からダクト（図示省略）を介して車室内へと吹出され、車室内の冷房に供される。一方、蒸発された冷媒は、圧縮機４に吸入され、再び圧縮される。このサイクルが繰り返されることにより、冷房運転が行われる。

この冷房運転の間、蒸発器１１に流通され、冷媒と熱交換して冷却される車室内空気に含まれている水分は、蒸発器１１のプレートフィン１１Ａ表面で凝縮され、ドレン水としてプレートフィン１１Ａの表面を流下し、ドレンパン１２内に落下する。この途中、低温のドレン水は、プレートフィン１１Ａの下方部位（蒸発器１１の下段部位）で、過冷却熱交換器９を構成している冷媒配管１６Ａ内を流通する液冷媒と熱交換され、液冷媒を冷却することにより液冷媒に対して過冷却を付与することができる。

過冷却が与えられた液冷媒は、エンタルピが増大され、蒸発器１１で蒸発される際の熱量が多くなり、その分冷房能力が向上されることとなる。
このように、蒸発器１１と一体化された過冷却熱交換器９を設けることによって冷房能力を向上することができ、このため、蒸発器１１に組み込む過冷却熱交換器９の有無により車両１の大きさに合わせて空気調和装置３の能力を調整することが可能となる。

従って、蒸発器１１の変更のみで、能力が異なる複数の空気調和装置３を凝縮器５の大きさやその周辺部品を変更することなく、部品の共用化率を高めて製造することができるようになり、低コスト化することができる。また、蒸発器１１の周りに、蒸発器１１やドレンパン１２に沿って液冷媒配管１６Ａを取り回しする必要がなく、その周辺構成をシンプル化することができるとともに、液冷媒配管１６Ａの配設具合によるバラツキ等もなく蒸発器１１で発生するドレン水を効果的に活用して液冷媒を過冷却することができる。

さらに、車両１の発停、旋回、登坂等によって水漏れが生じない程度の深さとされているドレンパン１２の上縁部で蔽われた蒸発器１１の下方部位に過冷却熱交換器９を設けているため、ドレンパン１２の影響によって元々空気の流れが悪くなる傾向にあった蒸発器１１の下方部位を有効利用して過冷却熱交換器９を設けることができる。この結果、蒸発器１１による冷却性能の低下を最小限に抑制しながら、蒸発器１１で発生されるドレン水を活用して液冷媒の過冷却を増大することができ、従って、車両１天井部に設置されるエバポレータユニット１４の構造上の特長を活かして、効果的に冷房能力を向上することができる。

特に、ドレンパン１２の上縁部に、蒸発器１１側に曲げられた折り返し部を設けることによって、過冷却熱交換器９に対する遮風部１２Ｂを形成しているため、図４に示されるように、蒸発器１１に流通される空気流の過冷却熱交換器９側への流れを遮風部１２Ｂによって遮蔽することができる（破線矢印参照）。従って、過冷却熱交換器９からの放熱が蒸発器１１による冷却性能に及ぼす影響を最小限に抑制しながら、蒸発器１１で発生されるドレン水を活用して液冷媒を効果的に過冷却することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、蒸発器１１のプレートフィン１１Ａにスリット１１Ｃを設けている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図５に示されるように、蒸発器１１のプレートフィン１１Ａに対して過冷却熱交換器９側から蒸発器１１側への伝熱を遮断するスリット１１Ｃを設けた構成としている。このスリット１１Ｃは、蒸発器１１側の伝熱チューブ１１Ｂ群と、過冷却熱交換器９側の冷媒配管１６Ａとの間を仕切るように設けることができる。

上記のように、蒸発器１１のプレートフィン１１Ａに、過冷却熱交換器９側から蒸発器１１側への伝熱を遮断するスリット１１Ｃを設けることによって、過冷却熱交換器９側からの熱がプレートフィン１１Ａを介して蒸発器１１側へと伝熱するのをスリット１１Ｃにより遮断することができる。このため、過冷却熱交換器９からの放熱が蒸発器１１による冷却性能に及ぼす影響を最小限に抑制しつつ、蒸発器１１で発生されるドレン水を活用して液冷媒を効果的に過冷却することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、蒸発器１１のプレートフィン１１Ａにドレンパン内への延出部１１Ｄを設けている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図６に示されるように、蒸発器１１のプレートフィン１１Ａに、過冷却熱交換器９の設置部位に対応して、ドレンパン１２の内面側へと延びた延出部１１Ｄを設けた構成としている。この延出部１１Ｄは、ドレンパン１２の内面と略接し、ドレンパン１２に溜められるドレン水の水面下に没する位置まで延出することが望ましい。

上記のように、蒸発器１１のプレートフィン１１Ａに、過冷却熱交換器９の設置部位に対応してドレンパン１２内への延出部１１Ｄを設けることによって、プレートフィン１１Ａのドレンパン１２内への延出部１１Ｄを介してドレンパン１２内に流下されたドレン水の冷熱を過冷却熱交換器９の液冷媒配管１６Ａに伝熱し、冷媒の過冷却に有効活用することができる。このため、ドレン水による冷媒の冷却効果を高め、より効果的に液冷媒を過冷却することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、冷媒回路１７に対して電磁クラッチ付き圧縮機４を２台並列に接続した例について説明したが、圧縮機４の台数は１台であってもようことはもちろんである。
また、コンデンサユニット８やエバポレータユニット１４の配置位置は、上記実施形態のものに制限されるものではなく、適宜変更してもよい。

１ 小型バス（車両）
３ 空気調和装置
４ 圧縮機
５ 凝縮器
６ レシーバ
９ 過冷却熱交換器
１０ 膨張弁
１１ 蒸発器
１１Ａ プレートフィン
１１Ｃ スリット
１１Ｄ 延出部
１２ ドレンパン
１２Ｂ 遮風部
１３ ブロア
１４ エバポレータユニット
１６Ａ 液冷媒配管
１７ 冷媒回路

Claims (3)

1. 圧縮機、凝縮器、レシーバ、膨張弁および蒸発器等により冷媒回路が構成され、前記蒸発器、ドレンパンおよびブロアを備えたエバポレータユニットが車両の天井部に設置される車両用空気調和装置において、
   前記蒸発器を構成するプレートフィンの下方部位に、前記レシーバと前記膨張弁との間の液冷媒配管が貫通され、前記蒸発器と一体化された過冷却熱交換器が設けられ、
   前記ドレンパンは、車両の発停、旋回、登坂等によって水漏れが生じない程度の深さとされ、そのドレンパンの上縁部で蔽われた前記蒸発器の下方部位に前記過冷却熱交換器が設けられているとともに、該ドレンパンの上縁部には、前記蒸発器側に曲げられた折り返しが設けられ、前記過冷却熱交換器に対する遮風部が形成されていることを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 圧縮機、凝縮器、レシーバ、膨張弁および蒸発器等により冷媒回路が構成され、前記蒸発器、ドレンパンおよびブロアを備えたエバポレータユニットが車両の天井部に設置される車両用空気調和装置において、
   前記蒸発器を構成するプレートフィンの下方部位に、前記レシーバと前記膨張弁との間の液冷媒配管が貫通され、前記蒸発器と一体化された過冷却熱交換器が設けられ、
   前記蒸発器のプレートフィンには、前記過冷却熱交換器側から前記蒸発器側への伝熱を遮断するスリットが設けられていることを特徴とする車両用空気調和装置。
3. 前記蒸発器のプレートフィンには、前記過冷却熱交換器の設置部位に対応して前記ドレンパン内への延出部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空気調和装置。

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