JPH0872530A - 自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エバポレータとして、チューブ部、入口タン
ク部及び出口タンク部を備える熱交換ユニットを多数積
層して成るものを用いた自動車用空調装置で、特に冷媒
がエバポレータの幅方向全長にわたって一括して分配配
置されるようにしたものにおいても、エバポレータを通
過する空気に大きな温度差が生じないようにする。 【構成】 エバポレータに流入する空気の風速を、エバ
ポレータの幅方向全長にわたって大きな風速分布が生じ
ないようにする。特に蒸発器部に流入する空気の流速が
最も速い部位と最も遅い部位とでその比が２．１倍以下
となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用空調装置に関
し、特に空調装置の冷却器として、チューブ部が複数積
層配置され各チューブ部に冷媒が一括して分配流入する
エバポレータを備える空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車用空調装置は、車室内
へ吹出す通風路をなすケース内に、冷凍サイクルのエバ
ポレータを配置して空気の冷却を行うようにしている。
図２はこのエバポレータ１００の一例を示すもので、入
口タンク部１０１、出口タンク部１０２およびこの間を
連通するチューブ部１０３を有する熱交換ユニット１０
３が多数積層配置されてエバポレータ１００が形成され
ている。

【０００３】このエバポレータ１００には入口パイプ１
０５から冷媒が流入し、チューブ部１０３通過時に空気
と熱交換し空気中より気化熱を奪って蒸発したのち出口
パイプ１０６より冷凍サイクルの膨張弁に向けて流出す
るようになっている。図３は従来のエバポレータ１００
内における冷媒流れを示したものである。この図３より
明らかな様に、従来のエバポレータ１００では入口パイ
プ１０５側の第１ゾーン１０７において冷媒が各チュー
ブ部１０３に分配配置されたのち、第１ゾーン１０７の
出口タンク部１０２で一旦冷媒が集合する構造となって
いる。そして一旦集合した冷媒は、第２ゾーン１０８側
の入口タンク部より各チューブ部１０３に再び分配さ
れ、第２ゾーン１０８で熱交換を行なったのち出口パイ
プ１０６より流出する構造となっている。

【０００４】このように、従来のエバポレータ１００で
は途中で冷媒が一旦集合したのち再度分配される構造と
なっていたため、エバポレータ１００放熱部位の全幅に
おいて冷媒が比較的均一に分配され、その結果エバポレ
ータ表面の温度分布もさほど大きくならない構造であっ
た。すなわち、図２および図３に示すようなエバポレー
タ１００を用いた場合には、エバポレータ１００に流入
する空気の風速分布に多少のばらつきがあったとして
も、エバポレータ１００での冷却能力は、幅方向全長に
わたりさほど大きく変化しないものであった。

【０００５】しかしながら、本発明者等が図４に示すよ
うなエバポレータ１００を用いた場合、エバポレータ通
過空気の温度が、その風速に応じて大きく変動すること
が認められた。図４に示すエバポレータ１００は、入口
タンク１０１及び出口タンク１０２を図中下方向に配置
している。そして、この入口タンク１０１及び出口タン
ク１０２を構成するタンク部と、両タンク部をＵ字状に
結ぶチューブ部１０３とによって熱交換ユニット１０４
を一体形成している。また、このユニット１０４を図中
左右方向に多数積層し、各ユニット１０４間に熱交換を
促進するコルゲートフィン１０９を配置している。そし
て、この熱交換ユニット１０４とコルゲートフィン１０
９とにより、冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器部１１
０が形成される。

【０００６】また、この図４に示すエバポレータ１００
では、この蒸発器部１１０の側面に蒸発器部１１０へ向
かう冷媒と蒸発器部１１０を通過後の冷媒との間で熱交
換を行う冷媒熱交換部１１１を備えている。そして、こ
の図４に示す蒸発器１００は、図中矢印で示す如く、入
口タンク１０１が蒸発器部１１０の幅方向全長にわたっ
て形成されており、同時に出口タンク１０２も幅方向全
長にわたって形成されている。従って、蒸発器部１１０
においては入口タンク１０１から入口タンク１０２に向
かう間に冷媒の集合、再分配はなされない。換言すれ
ば、蒸発器部１１０へ冷媒を流入する流入口１１２を通
過した冷媒は、蒸発器部１１０の幅方向全長にわたって
一括して分配され、各チューブ部１０３に流入すること
になる。そしてチューブ部１０３を流通後出口タンク１
０２に集合した冷媒は、再度分配されることなく流出口
１１３より冷媒熱交換器１１１へ流れることになる。

【０００７】図５は、この図４に示す蒸発器部１１０に
おける、流入空気の流速と通過空気の温度との関係を示
す実験データである。図５の横軸は、蒸発器部１１０に
流入する空気のうち最も風速の遅い部分を基準として、
他の部位がその最少風速よりどの程度速い風速となって
いるかを示す。また図５の縦軸は、蒸発器部１１０にお
ける空気の流速が最も低い部位の空気温度を基準とし
て、他の部位では空気温度がどの程度上昇しているかを
示す。

【０００８】この図５より明らかなように、冷媒が全て
のチューブ部１０３に分配されて流れるエバポレータ１
００では、最少風速と最大風速との比が２．１倍になれ
ば、蒸発器部１１０の通過空気温度で１０℃もの差がで
てしまう。ここで、空気温度に１０℃もの差があるとい
うこは、蒸発器部１１０を通過した空気同士で熱交換が
生じることとなる。すなわち、蒸発器部１１０のうち比
較的暖かい部位を通過した暖風と、蒸発器部１１０のう
ち比較的冷たい部位を通過した冷風との間で熱交換が行
われ、暖かい空気が冷たい空気によって冷却される結
果、暖かい空気中の水分が凝縮して霧が発生するいわゆ
る白霧現象が生じることなる。本発明者等の検討結果に
よれば、通過空気の温度差が１０℃以上ある場合にこの
白霧現象が発生する。従って、白霧現象を生じさせない
ようにするためには、蒸発器部１１０に流入する空気の
風速比を２．１倍未満に押さえなければならない。

【０００９】ここで、何故蒸発器部１１０へ流入する空
気の風速によって空気の冷却温度に差が生じるかについ
ての、本発明者等の検討結果を説明する。蒸発器部１１
０は低温低圧の液冷媒を蒸発させることによって、空気
中より気化熱を奪い、空気を冷却させるとともに液冷媒
をガス冷媒に相変換させるものである。ガス冷媒は液冷
媒に比べてその体積が飛躍的に増大するものであるた
め、同一の重量流量を流す場合には、液冷媒の方が流れ
やすく、ガス冷媒は流れにくいことになる。換言すれ
ば、蒸発器部１１０のうちガス冷媒の多い部位では、冷
媒を流すための流通抵抗が大きくなり、逆に液冷媒の多
い部分では冷媒が流れやすいことになる。

【００１０】ここで、蒸発器部１１０は冷媒と空気との
熱交換を行うものであるため、空気が沢山流入する部位
では、液冷媒の蒸発が進み、結果としてガス冷媒の量が
増えて冷媒が流れにくいことになる。即ち、空気の多く
流れる流入空気の風速の速い部位では、チューブ部１０
３内での冷媒の蒸発が進み、ガス冷媒の領域が多くなっ
て、冷媒が流れにくくなる。その結果、流入空気の風速
の速い部位では、良好な熱交換が行われず、空気が冷却
されにくくなる。逆に、空気の流入速度の低い部位で
は、チューブ部１０３内のうち液冷媒の領域が増え、結
果として冷媒と空気の熱交換が促進され、空気が充分冷
却されることになる。

【００１１】この結果、流入空気の風速の高い部位で
は、蒸発器部１１０を通過した空気の温度は比較的高
く、流入空気の風速の低い部位では、蒸発器部１１０を
通過した空気の温度は比較的低くなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記本発明
者等の実験検討結果に基づいて案出されたもので、自動
車用空調装置として、冷媒が複数積層されたチューブの
全部に一括分配されて流入し、流出口より流出するまで
の間に再度集合、分配がないようなエバポレータを用い
たものであってもエバポレータを通過した空気に大きな
温度差が生じないようにすることを目的とする。

【００１３】

【課題を達成する為の手段】上記目的を達成するため、
本発明では、チューブ部の積層方向全長にわたって冷媒
が一括して分配されるエバポレータを用いた自動車用空
調装置において、エバポレータに流入する空気の風速分
布を、流入空気を風速がもっとも低い部位と流速が最も
高い部位との流速の比が、２．１倍以下とするようにし
た。

【００１４】このように、風速比を２．１倍以下とする
ため、本発明では送風機とエバポレータとの位置関係を
調整したり、もしくはケースに風速の均一化を図る整風
ガイドを設けたりする。

【００１５】

【作用】本発明では、自動車用空調装置に用いるエバポ
レータとして、チューブ部が多数積層配置され、かつ全
てのチューブ部に入口タンクから冷媒が分配配置される
様な構造のものを採用するにもかかわらず、エバポレー
タへ流入する空気の風速分布を２．１倍以下とするよう
にしたため、チューブ部の各部位における空気と冷媒と
の熱交換が積層方向の全ての部位において良好に達成さ
れることとなる。その結果本発明では蒸発器を通過した
空気の温度に大きな差は生じない。

【００１６】

【発明の効果】そのため、本発明の自動車用空調装置で
は、エバポレータを通過した空気同士で熱交換を行なっ
て、霧を発生される白霧現象が確実に防止できる。さら
に、エバポレータを通過した空気に大きな温度差が生じ
ないことから、エバポレータ通過空気を、エバポレータ
の幅方向左右側に吹き分けたとしても、車室内に吹き出
される空気に大きな温度差が生じないことになる。この
ことは、ケースの吹出口が自動車車室に於いて運転席側
と助手席側に吹き出された場合、運転席側と助手席側と
で空調フィーリングを大きく異ならせたりすることがな
いこととなり、全体としての空調性が高まるという効果
を有する。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は自動車用空調装置の概略構成図で、図中２０
０は空気の通路をなすケースである。ケース２００内の
上流側部分には送風機２０１が配置されており、この送
風機２０１によって車室内の空気もしくは車外の空気が
ケース２００内に流入する。ケース２００内にはエバポ
レータ１００が配置されており、ケース２００を通過す
る空気の冷却を行う。ただ、図１の例では送風機２０１
から送風された空気をケース２００内でほぼ直角に屈曲
し、空気流れが折り曲がった状態でエバポレータ１００
に流入することとなる。

【００１８】図７は図１に示したケース２００の斜視図
であり、２０２は送風機２０１を収納するスクロールケ
ーシングである。このスクロールケーシング２０２の上
方には内外気切替部２０３が配置され、図示しない内外
気切替ダンパにより送風機２０１に流入される空気を車
室内空気と車外空気との間で切り換える。また、図中２
０４は空調された空気を上方から吹出す上方吹出口、２
０５は下方から足元に向けて吹き出す下方吹出口であ
る。

【００１９】このケース２００を断面図示したものが図
８で、図８のうち２０６で示すのは送風機２０１からの
空気の流入口である。即ち、送風機２０１は図８に於い
て流入口２０６の背面に配置され、流入口２０６より紙
面と直角方向に流入した空気が図中右方向に屈曲してエ
バポレータ１００に流入することとなる。図８に於いて
２１０は空気の加熱を行うヒーターコアで、エバポレー
タ１００の空気流れ下流側に配置されている。２１１は
フィルム状のドアで、ヒーターコア２１０を通過する空
気とヒーターコア２１０を通過しない空気との混合量を
調整することで吹出空気の温度の制御を行う。また、２
１２は吹出空気の方向を制御するフィルム状のドアであ
る。このフィルム状ドア２１２によって、ヒーターコア
２１０を通過した温風を上方吹出口２０４より車両の窓
ガラスに向けて流出させて、窓ガラスの曇り防止を計っ
たり、下方吹出口２０５より車室内に向けて吹出し、暖
房を行ったり、もしくはエバポレータ１００を通過した
冷風を吹出口２０９より乗員の頭胸部に向けて吹出し冷
房を行ったりする各モードの切換えを行う。

【００２０】上述の如く、図１に示すような送風機２０
１とエバポレータ１００とのレイアウトでは、空気流れ
がエバポレータ１００の直前でほぼ直角に屈曲するもの
であるため、ケースが図６に示すような形状をしたもの
であれば、エバポレータ１００に流入する空気の風速に
大きな分布が生じることとなる。即ち、エバポレータ１
００のうち流入口２０６の近傍の部位では空気流れが大
きく屈曲する為、あまり空気が流れず、逆に流入口２０
６より遠い部位では空気流れの屈曲の程度が小さくなっ
て比較的速い流速でエバポレータ１００に空気が流入す
ることになる。

【００２１】従って、図６に示すようなケース２００で
は、エバポレータ１００に流入する空気の風速が流入孔
２０６に近い側と遠い側との間で大きな差が生じ、その
結果図５に示した実験結果に示すされる如く、蒸発器１
００を通過する空気の温度に大きな差が生じてしまうこ
とになる。しかしながら、本例では、図１に示すように
ケース２００に整風ガイド２２０を一体形成して、ケー
ス２００のうち流入口２０６より遠い部位への空気の通
路断面積を減少させている。この整風ガイド２２０によ
る空気通路の絞りによって、エバポレータ１００に向か
う空気流れは、流入口２０６より遠い側の部位が絞られ
る構造となっている。その結果、図１に示すようにエバ
ポレータ１００に流入する空気の風速分布が流入孔２０
６に近い側と遠い側で大きな差を生じることがない。従
って、図１図示実施例では、エバポレータ１００通過の
空気に大きな温度差が生じなくなり、吹出口のより図中
左右に吹出される空気の温度もさほど大きな差はない。

【００２２】なお、図１図示例では、整風ガイド２２０
としてケース２００に絞り部を形成したが、図９に示す
ように、空気流れをガイドするためのルーバ２２１とし
てもよい。図９の例ではこのルーバ２２１によってエバ
ポレータ１００に流入する空気の風速を、流入口２０６
に近い側から流入口２０６より遠い側にかけてほぼ均等
になるようにしている。

【００２３】なお、上述の図１及び図９の例は、いずれ
も送風機２０１よりエバポレータ１００に向かう空気流
れが、ケース２００内で屈曲する例であったため、これ
らの例では整風ガイドが必要であったが、ケース２００
のレイアイウトを改善することで、エバポレータ１００
に流入する空気流れに大きな風速分布がないようにすれ
ば、導風ガイド２２０、２２１は必ずしも必要ではなく
なる。

【００２４】図１０は送風機２０１より流出した空気が
ケース２００内で屈曲することなくエバポレータ１００
へ流入するようにした例を示す。図１１も同様であり、
送風機２０１より送風された空気が、ケース２００内で
屈曲することなくエバポレータ１００に流入するように
した例である。この図１０や図１１に示すようなレイア
ウトとすれば、特別な整風ガイドを用いなくても、エバ
ポレータ１００に流入する空気は、その幅方向全長にわ
たって大きな速度分布は生じない。即ち、図４に示すよ
うなエバポレータ１００を用いたものであっても、各チ
ューブ部１０３に流入する空気の風速は冷媒流入口１１
２及び流出口１１３に近い側のチューブから遠い側のチ
ューブにかけてさほど大きな差は生じない。

【００２５】このように、図４示すエバポレータ１００
を、図１、図９、図１０、図１１図示の自動車用空調装
置としてケース２００内に配置した場合であっても、各
チューブ部１０３を流れる冷媒の流通抵抗は幅方向全長
立ってさほど大きな差は生じないことになる。そのた
め、図５図示実験結果における風速分布が２．１倍以内
に収まり蒸発器部１１０を通過する空気のうちもっとも
温度の低い空気ともっとも温度の高い空気との差も１０
℃以下となる。特に、整風ガイド２２０、２２１やケー
スのレイアウトを工夫することで、実際には最大風速と
最少風速との比は１．６倍以内に収まっており、空気温
度の差も５℃未満となっている。

【００２６】なお、図５で示す実験は、蒸発器１００に
流入する空気が温度２７℃で湿度が５０％の状態で行っ
た実験結果である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す構成図である。

【図２】従来のエバポレータを示す斜視図である。

【図３】図２図示エバポレータにおける冷媒流れを示す
説明図である。

【図４】本発明に用いるエバポレータを分解図示する斜
視図である。

【図５】図４図示エバポレータに流入する空気の風速と
温度差との関係を示す実験データである。

【図６】図４図示エバポレータを空調装置ケースに設置
した比較例を示す説明である。

【図７】図１図示ケースを示す斜視図である。

【図８】図１図示ケースの断面図である。

【図９】本発明の他の例を示す説明図である。

【図１０】本発明のさらに他の例の自動車への搭載状態
を示す説明図である。

【図１１】本発明のさらに他の例の自動車への搭載状態
を示す説明図である。 １００ エバポレータ １０１ 入口タンク部 １０２ 出口タンク部 １０３ チューブ部 １０４ 熱交換ユニット １１０ 蒸発器部 １１２ 冷媒流入口 １１３ 冷媒流出口 ２００ ケース ２０１ 送風機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気通路を成すとともに、車室内への吹
   出し口を有する空調ケースと、 このケース内に配置され、空気を前記吹出し口より車室
   内に吹出すファンと、 前記ケース内に配置され、ケース内を流通する空気の冷
   却を行うエバポレータとを備え、 前記エバポレータは、入口タンク部，出口タンク部及び
   この入口タンク部および出口タンク部を連通するチュー
   ブ部を有する熱交換ユニットを複数積層して成り、且
   つ、このユニット間に配置されユニットのチューブ部を
   流れる冷媒と前記ケース内を流れる空気との熱交換を促
   進するフィンと、前記ユニットの入口タンク部が積層し
   て形成される入口タンクに冷媒を供給する冷媒供給部
   と、前記ユニットの出口タンク部が積層してなる出口タ
   ンクから冷媒を流出する冷媒流出部とを有し、 前記エバポレータにおける冷媒流れを、前記冷媒供給部
   より前記入口タンクに流入した冷媒が、入口タンク内で
   全部のチューブ部に一括して分配され、かつ各チューブ
   部を流通した冷媒が出口タンクで一括して集合して冷媒
   流出部より外部へ流出するものとし、 さらに前記ケース内における前記エバポレータに流入す
   る風速分布を、前記エバポレータ表面部における風速の
   最も速い部分と、風速の最も遅い部分との比が２．１倍
   以下としたことを特徴とする自動車用空調装置。
2. 【請求項２】 前記エバポレータの表面における風速分
   布が、風速の最も速い部位における風速と風速の最も遅
   い部位における風速との比が１．６倍以下であることを
   特徴とする請求項１記載の自動車用空調装置。
3. 【請求項３】 前記エバポレータが前記ケース内で、ケ
   ース内を流れる空気流と直交して配置されていることを
   特徴とする請求項１もしくは２いずれか記載の自動車用
   空調装置。
4. 【請求項４】 前記ケースが空気流れの屈曲部を有する
   ものであり、前記エバポレータは、前記ケースのうちこ
   の空気流れ屈曲部の下流側に配置され、さらに前記ケー
   スには前記エバポレータに流れる空気流れの風速分布の
   均一化を行う整風ガイドが配置されていることを特徴と
   する請求項１もしくは２いずれか記載の自動車用空調装
   置。
5. 【請求項５】 一端が自動車車室に開口し導風路をなす
   ケースと、 このケース内に配置され、ケース内に自動車車室側へ向
   かう空気流れを生じさせるファンと、 前記ケース内に配置され、ケース内を流れる空気の冷却
   を行うエバポレータとを備え、 前記エバポレータはチューブ部と、そのチューブ部の一
   端側に配置された入口タンク部と、前記チューブ部の他
   端側に配置された出口タンク部とを有する熱交換ユニッ
   トを複数積層してなり、 更に、前記熱交換ユニットの積層方向の一面側に、前記
   入口タンク部へ冷媒を流入する冷媒流入部と前記出口パ
   イプ部より冷媒を流出する流出部とを備えるとともに、
   前期冷媒流入部より流入した冷媒を各チューブ部へ一括
   して分配し、 前記ケースは前記エバポレータに流入する空気流れを、
   前記熱交換ユニットの積層方向全長にわたり略等分布さ
   れる整風ガイドを有する事を特徴とする自動車用空調装
   置。