WO2018066332A1

WO2018066332A1 - 車両用空気調和装置

Info

Publication number: WO2018066332A1
Application number: PCT/JP2017/033164
Authority: WO
Inventors: 泰伸高野; 忠義生方; 俊彦千吉良
Original assignee: サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2018-04-12
Also published as: JP2018058482A

Abstract

放熱器のタンクに貼付されるパッキンの剥がれによる問題を解消することができる車両用空気調和装置を提供する。　ハウジング２内に形成された送風路に、一対のタンク３１、３２と、両タンク３１、３２間に渡る複数本のマイクロチューブ３３と、各マイクロチューブ間に設けられたフィン３４から成る放熱器１３を備える。放熱器１３の各タンクを覆うようにそれぞれ貼付されたシール用のパッキン３７、３８を備え、パッキン３７、３８は、タンク３１、３２とフィン３４の隙間３６を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられている。

Description

車両用空気調和装置

　本発明は、ハウジング内に形成された送風路にマイクロチューブタイプの放熱器を備えた車両用空気調和装置に関する。

　ヒートポンプ方式の車両用空気調和装置は、エンジン駆動の自動車、電気自動車、ハイブリッド車のいずれにも用いることができ、ハウジング内に形成される送風路に吸熱器（冷房用熱交換器）と放熱器（暖房用熱交換器）が設けられている。この場合、放熱器はハウジングに形成された着脱口よりハウジング内に挿入され、取り付けられていた（例えば、特許文献１参照）。
　また、放熱器は熱交換効率を考慮してマイクロチューブタイプの熱交換器で構成されていた。図８、図９に従来のこの種放熱器１００を風上側から見た図及びその断面図をそれぞれ示している。放熱器１００は、一対のタンク１０１、１０２と、両タンク１０１、１０２間に渡る複数本のマイクロチューブ１０３と、各マイクロチューブ１０３間に取り付けられた熱交換用のフィン１０４とから構成されていた。
　この場合、両タンク１０１、１０２と、フィン１０４の間には隙間１０６が形成されるため、この隙間１０６を風上側と風下側で塞ぐと共に、両タンク１０２、１０１とハウジング１０７及び仕切壁１０８（これもハウジング１０７の一部を構成する）間をシールする目的で、各タンク１０１、１０２には、それらを覆うようにパッキン１１１、１１２が貼り付けられる。そして、これらパッキン１１１、１１２を貼り付けた状態で、上となるタンク１０１を覆うパッキン１１１側から放熱器１００は着脱口１１３よりハウジング１０７内に挿入される。
　この着脱口１１３は、ハウジング１０７の底壁１０７Ａに形成されており、その周囲には外方に突出するフランジ１１４が形成されている。このフランジ１１４は、パッキン１１２を密接させてシール性を向上させるため、先端の開口（ここが着脱口１１３の開口となる）を狭めるように傾斜している。そして、放熱器１００はこの着脱口１１３から挿入されてハウジング１０７と仕切壁１０８間の暖房用熱交換通路１０９内に配置されるものであった。

特開２０１５−１６０４６１号公報

　しかしながら、特にフィン１０４とタンク１０１との間の隙間１０６に対応する部分のパッキン１１１は、接着面積が小さいため、風下側の部分が経年変化で図９に破線で示す如く剥がれ、この剥がれた部分（１１１Ａで示す）が放熱器１００の風下側の送風路（暖房用熱交換通路１０９の下流側）を塞ぎ、放熱器１００と熱交換した空気の流通を阻害して、車両の窓晴れ性を悪化させるという問題が発生していた。また、下となるタンク１０２を覆うパッキン１１２は、挿入の最終段階で着脱口１１３に押し込まれることになるが、上述した如く着脱口１１３はフランジ１１４の先端で狭められる形状を呈しているため、その際にパッキン１１２が開口縁に引っ掛かって剥がれてしまう場合もあった。
　本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、放熱器のタンクに貼付されるパッキンの剥がれによる問題を解消することが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請求項１の発明の車両用空気調和装置は、ハウジング内に形成された送風路に、一対のタンクと、両タンク間に渡る複数本のマイクロチューブと、各マイクロチューブ間に設けられたフィンから成る放熱器を備えたものであって、放熱器の各タンクを覆うようにそれぞれ貼付されたシール用のパッキンを備え、パッキンは、タンクとフィンの隙間を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられていることを特徴とする。
　請求項２の発明の車両用空気調和装置は、ハウジング内に形成された送風路に、一対のタンクと、両タンク間に渡る複数本のマイクロチューブと、各マイクロチューブ間に設けられたフィンから成る放熱器を備えたものであって、放熱器の各タンクを覆うようにそれぞれ貼付されたシール用のパッキンと、ハウジングに形成された着脱口とを備え、放熱器は、一方のタンクを覆うパッキン側から着脱口よりハウジング内に挿入されると共に、他方のタンクを覆うパッキンは、タンクとフィンの隙間を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられていることを特徴とする。
　請求項３発明の車両用空気調和装置は、ハウジング内に形成された送風路に、一対のタンクと、両タンク間に渡る複数本のマイクロチューブと、各マイクロチューブ間に設けられたフィンから成る放熱器を備えたものであって、放熱器の各タンクを覆うようにそれぞれ貼付されたシール用のパッキンと、ハウジングに形成された着脱口を備え、放熱器は、一方のタンクを覆うパッキン側から着脱口よりハウジング内に挿入されると共に、各タンクを覆うパッキンは、タンクとフィンの隙間を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられていることを特徴とする。
　請求項４の発明の車両用空気調和装置は、請求項２又は請求項３の発明において、ハウジングは、着脱口の周囲から外方に向けて突出するフランジを有し、このフランジは先端の開口を狭めるように傾斜していることを特徴とする。

　請求項１又は請求項３の発明によれば、所謂マイクロチューブタイプの放熱器のタンクを覆うパッキンを、タンクとフィンの隙間を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けたので、経年変化で風下側のパッキンが剥がれてハウジング内の送風路を塞ぐ危険性が無くなる。これにより、放熱器と熱交換した空気の流通が阻害されて、車両の窓晴れ性が悪化する不都合を未然に回避することができるようになる。
　また、請求項２又は請求項３の発明によれば、ハウジングに形成された着脱口より一方のタンクを覆うパッキン側から放熱器をハウジング内に挿入する場合に、各タンク又は他方のタンクを覆うパッキンを、タンクとフィンの隙間を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けたので、着脱口より放熱器を挿入した最終段階で、着脱口の開口縁にパッキンが引っ掛かり難くなる。
　これにより、放熱器の挿入時にパッキンが剥がれてしまう不都合の発生を抑制し、組み付け作業性を改善することが可能となる。これは、特に請求項４の発明の如くハウジングが、着脱口の周囲から外方に向けて突出するフランジを有し、このフランジが先端の開口を狭めるように傾斜している場合に極めて有効となる。

本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の概略構成図である。図１の車両用空気調和装置の断面図である。図１の車両用空気調和装置の冷房運転時の冷凍サイクルの概略図である。図１の車両用空気調和装置の暖房運転時の冷凍サイクルの概略図である。図１の車両用空気調和装置の放熱器の風上側から見た図である。図５の放熱器の断面図である。図５の放熱器を風下側から見た図である。従来の放熱器を風上側から見た図である。図８の放熱器の断面図

　以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明を適用する車両用空気調和装置５０は、自動車（エンジン駆動の自動車、電気自動車、ハイブリッド車を含む）の車室内に配設され、車室内空気（内気）又は車室外空気（外気）を取り込んで温調し、それを車室内に吹き出すＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ　Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｉｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット１（図１、図２）と、車室外に配設され、冷媒を介してＨＶＡＣユニット１との熱交換を行う冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）２０（図３、図４）とから構成されている。
　図１はＨＶＡＣユニット１の概略図であり、図２はＨＶＡＣユニット１の断面図である。尚、実施例では、暖房用の加熱装置として、冷凍サイクル２０の放熱器１３を用い、更に、補助加熱装置として、ＰＴＣヒータ１４を用いている。
　先ず、図１及び図２を参照しながらＨＶＡＣユニット１の構成について説明する。ＨＶＡＣユニット１は、ハウジング２を備えており、このハウジング２の内部に送風路３が形成されている。送風路３の入口側には、内気取込み口４及び外気取込み口５と、これらの取込み口４、５を選択的に切換える内外気切換ドア６と、フィルタ７と、取込み口４、５から空気（内気又は外気）を取り込んで送風路３へ送風するブロア８が設けられる。
　送風路３のブロア８の下流側には、冷凍サイクル２０の冷房用熱交換器である吸熱器９が設けられる。送風路３の吸熱器９の下流側は、ハウジング２の一部を構成する仕切壁１０により、暖房用熱交換通路１１と、バイパス通路１２とに分けられている。暖房用熱交換通路１１には、加熱装置としての冷凍サイクルの暖房用熱交換器である放熱器１３と、補助加熱装置としてのＰＴＣヒータ１４とが直列に設けられる。この場合、ＰＴＣヒータ１４が風上側に設けられ、放熱器１３が風下側に設けられる。従って、バイパス通路１２はこれら放熱器１３とＰＴＣヒータ１４をバイパスしている。
　ＰＴＣヒータ１４は、特にハイブリッド自動車や電気自動車に適した補助加熱装置であり、電気的に加熱されたヒータエレメントの中を空気を通過させることで、空気を加熱する。電気ヒータとして、特にＰＴＣヒータを用いることで、温度制御が容易となる。尚、補助加熱装置としてはヒータコアを用いても良い。ヒータコアは、エンジン駆動の自動車の場合に適した補助加熱装置であり、エンジン冷却水（エンジンを冷却して受熱したエンジン冷却水）を熱媒体として空気を加熱するものである。
　暖房用熱交換通路１１及びバイパス通路１２の入口側には、エアミックスドア１６が設けられる。このエアミックスドア１６は、暖房用熱交換通路１１（ＰＴＣヒータ１４と放熱器１３）への空気の流れを制御するもので、冷房運転時には暖房用熱交換通路１１への空気の通流を遮断する機能を有している。
　送風路３の出口側には、温調された空気を適宜の方向に吹き出すべく、デフ吹出し口１７、フェース吹出し口１８、及び、フット吹出し口１９が設けられ、これらはそれぞれのドアにより開閉される。
　尚、運転席側と助手席側とで独立に温度調整が可能な左右独立温調仕様の車両用空気調和装置の場合は、図１、図２の紙面と垂直な方向で、手前側と奥側とに、左右独立の送風路３、３が形成されている。そして、吸熱器９、放熱器１３、ＰＴＣヒータ１４は左右独立の送風路３、３に跨がって設けられている。そして、エアミックスドア１６は左右独立の送風路３、３に別々に設けられ、各エアミックスドア１６を別々に開度調整することで、左右独立した温度調整が可能となる。このとき、フェース吹出し口１８及びフット吹出し口１９が左右独立に設けられることは言うまでもない。
　次に、冷凍サイクル２０の構成について、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は冷凍サイクル２０の概略図であり、図３は冷房運転時、図４は暖房運転時の状態を示している。
　冷凍サイクル２０は冷媒を循環させるもので、上記の吸熱器（冷房用熱交換器）９及び放熱器（暖房用熱交換器）１３を含んで構成される。冷凍サイクル２０は、前記吸熱器（冷房用熱交換器）９と、吸熱器９の出口側配管が接続されるコンプレッサ（圧縮機）２１と、コンプレッサ２１の出口側配管が接続される放熱器（暖房用熱交換器）１３と、放熱器１３の出口側配管が接続される膨張弁等の減圧装置２２と、減圧装置２２の出口側配管が接続される車室外熱交換器２３と、車室外熱交換器２３の出口側配管が接続される膨張弁等の減圧装置２４を含んで構成され、減圧装置２４の出口側配管は吸熱器９に接続されている。
　車室外熱交換器２３は、車室外、具体的には車両前面に配置され、ファン２９による送風又は車両の走行風を受けて外気と熱交換する。減圧装置２２に対しては、バイパス配管２５が設けられる。ここにおいて、バイパス配管２５に設けた開閉弁２６などの制御の下、冷房運転時には冷媒がバイパス配管２５を流れ、暖房運転時には冷媒が減圧装置２２を流れるように構成されている。
　また、減圧装置２４及び吸熱器（冷房用熱交換器）９に対し、これらをバイパスするバイパス配管２７が設けられる。ここにおいて、バイパス配管２７に設けた開閉弁２８などの制御の下、冷房運転時には冷媒が減圧手段２４及び吸熱器９へ流れ、暖房運転時には冷媒がバイパス配管２７を流れるように構成されている。尚、上記流れの制御のため、開閉弁２６、２８の他、一方向弁等が適宜設けられるが、ここでは省略する。
　次に上記の冷凍サイクル２０の動作について、冷房運転時と暖房運転時とに分けて説明する。冷房運転時には、図３に示すように、バイパス配管２５の開閉弁２６が開き、バイパス配管２７の開閉弁２８が閉じ、冷媒は図３の矢印に示すように循環される。冷凍サイクル２０では、先ずコンプレッサ２１にて圧縮された高温高圧のガス冷媒が放熱器（暖房用熱交換器）１３に流入するが、冷房運転時にはエアミックスドア１６の閉鎖により、空気との熱交換は行われず、放熱器１３をそのまま通過する。従って、コンプレッサ２１にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は、そのまま、バイパス配管２５を通り、冷房運転時に放熱器として機能する車室外熱交換器２３に流入する。従って、高温高圧のガス冷媒は、車室外熱交換器２３にて外気に放熱し、凝縮液化される。尚、冷房運転時に冷媒を放熱器（暖房用熱交換器）１３をバイパスさせる方式と比較すると、バイパスのための配管及び弁を省略でき、コスト低減を図ることができる。
　車室外熱交換器２３にて凝縮された冷媒は、膨張弁等の減圧装置２４で断熱膨張し、減圧された後、気液二相冷媒となって、吸熱器（冷房用熱交換器）９に流入する。吸熱器９に流入した冷媒は、空気との熱交換により加熱されて蒸発ガス化される。このとき、吸熱器９にて冷却された空気は、適宜の吹出し口から吹き出されて、車室内の冷房に供される。吸熱器９を経た冷媒はコンプレッサ２１に吸入され、再び圧縮される。
　暖房運転時には、図４に示すように、バイパス配管２５の開閉弁２６が閉じ、バイパス配管２７の開閉弁２８が開いて、冷媒は図４の矢印に示すように循環される。冷凍サイクル２０では、先ずコンプレッサ２１にて圧縮された高温高圧のガス冷媒が放熱器（暖房用熱交換器）１３に流入し、空気との熱交換により冷却されて凝縮液化される。このとき、ブロア８から吹き出された空気は放熱器１３にて加熱され、適宜の吹出し口から吹き出されて、車室内の暖房に供される。
　放熱器１３にて凝縮された冷媒は、膨張弁等の減圧装置２２で断熱膨張し、減圧された後、気液二相冷媒となって、暖房運転時に吸熱器として機能する車室外熱交換器２３に流入する。この気液二相冷媒は、車室外熱交換器２３にて、ファン２９による送風又は車両の走行風により外気から吸熱して、蒸発ガス化した後、バイパス配管２７を通って、コンプレッサ２１に吸入され、再び圧縮される。
　上記のような冷凍サイクル２０を利用した車両用空気調和装置５０では、暖房運転時に放熱器１３を加熱装置として用いることから、極低温のときに暖房性能に劣ることがある。このため、補助加熱装置としてＰＴＣヒータ１４を併用する。
　次に、図２と図５~図７を用いて前記放熱器１３の構造とその組み付け構造・手順について説明する。この場合、放熱器１３は空気と冷媒との熱交換効率が高いマイクロチューブタイプの熱交換器で構成されている。図５は放熱器１３を風上側から見た図、図６は断面図、図７は風下側から見た図をそれぞれ示している。放熱器１３は、上下一対のタンク３１、３２と、両タンク３１、３２間に渡る複数本のマイクロチューブ３３と、各マイクロチューブ３３間に取り付けられた熱交換用のフィン３４とから構成されている。
　尚、図５、図７ではマイクロチューブ３３及びフィン３４を別個に示さないが、実際には複数本のマイクロチューブ３３が両タンク３１、３２間に並設され、各マイクロチューブ３３の間にフィン３４がそれぞれ取り付けられているものとする。
　また、この場合、上となるタンク３１と上端に位置するフィン３４との間、及び、下となるタンク３２と下端に位置するフィン３４との間には隙間３６、３６がそれぞれ形成される。この隙間３６はフィン３４が存在しないため、空気と冷媒との熱交換効率が著しく低下する。そこで、各隙間３６を塞ぐと共に、両タンク３２、３１とハウジング２及び仕切壁１０（これもハウジング２の一部を構成する）間をシールする目的で、各タンク３１、３２には、それらを覆うように軟質のパッキン３７、３８が貼り付けられる。
　この場合、パッキン３７はタンク３１の外面を上から覆うと共に、タンク３１と上端のフィン３４との間の隙間３６をフロア８から送風される空気の風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられている。また、パッキン３８はタンク３２の外面を下から覆うと共に、タンク３２と下端のフィン３４との間の隙間３６を同様に風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられている。風下側で覆わないようにする方法としては、前述した図９のパッキン１１１、１１２の風下側の部分（図９ではパッキン１１１に対して１１１Ａで示した部分）を切除するか、或いは、図９のものよりも幅の小さいものをずらして貼付することで達成される。
　一方、ハウジング２の底壁２Ａには着脱口４１が形成されている。この着脱口４１の周囲には下方（外方）に突出するフランジ４２が形成されており、このフランジ４２は、後述する如くパッキン３８を密接させてシール性を向上させるため、先端の開口（ここが着脱口４１の開口となる）を狭めるように傾斜している。
　そして、上述の如くパッキン３７、３８を貼り付けた状態の放熱器１３を、上となる一方のタンク３１を覆うパッキン３７側から着脱口４１よりハウジング２内に挿入し、仕切壁１０とハウジング２の底壁２Ａ間の暖房用熱交換通路１１内に配置する。
　この状態で、上となるパッキン３７は仕切壁１０に密接して放熱器１３と仕切壁１０間をシールすると共に、タンク３１と上端のフィン３４との間の隙間３６を風上側で塞ぐので、この隙間３６を空気が通過することも防止される。また、下となるパッキン３８は着脱口４１の周囲のフランジ４２に密接して放熱器１３と底壁２Ａ間をシールし、着脱口４１を塞ぐと共に、タンク３２と下端のフィン３４との間の隙間３６を風上側で塞ぐので、この隙間３６を空気が通過することも防止される。
　また、上となるパッキン３７は隙間３６を風下側で覆わないように設けられているので、経年変化による風下側でのパッキン３７が剥がれも生じない。従って、従来の如く剥がれたパッキンがハウジング２内の暖房用熱交換通路１１の下流側の送風路３を塞ぐことも無くなり、放熱器１３と熱交換した空気の流通が阻害されることが防止されるので、車両の窓晴れ性が悪化する不都合を未然に回避することができるようになる。
　更に、着脱口４１から放熱器１３を挿入する際の最終段階では、下となるパッキン３８を潰しながら押し込むことになるが、パッキン３８は風下側でタンク３２と下端のフィン３４との間の隙間３６を覆わないように設けられているので、パッキン３８の風上側の部分をフランジ４２の内面に押し付けながら放熱器１３を押し込むことで、パッキン３８の風下側の部分も比較的容易にフランジ４２の内側に配置することができる。即ち、従来の如くパッキン３８が着脱口４１の開口縁に引っ掛からなくなる。
　これにより、放熱器１３の挿入時にパッキン３８が剥がれてしまう不都合の発生を抑制し、組み付け作業性を改善することが可能となる。これは、特に実施例の如く着脱口４１の周囲から外方に向けて突出するフランジ４２が設けられ、このフランジ４２が先端の開口を狭めるように傾斜している場合に極めて有効である。
　尚、実施例では上下のパッキン３７、３８が隙間３６を風下側では覆わないようにしたが、請求項１の発明では上となるパッキン３７のみであってもよく、請求項２の発明では下となるパッキン３８のみであっても良い。
　また、実施例で示した冷凍サイクルの構成やＨＶＡＣの構造は、それに限定されるものでは無く、本発明の種ショーケースを逸脱しない範囲で種々変更可能であることは云うまでもない。

　１　ＨＶＡＣユニット
　２　ハウジング
　３　送風路
　４　内気取込み口
　５　外気取込み口
　６　内外気切換ドア
　８　ブロワ
　９　吸熱器
　１０　仕切壁
　１１　暖房用熱交換通路
　１２　バイパス通路
　１３　放熱器
　１４　ＰＴＣヒータ
　１６　エアミックスドア
　１７　デフ吹出し口
　１８　フェース吹出し口
　１９　フット吹出し口
　２０　冷凍サイクル
　３１、３２　タンク
　３３　マイクロチューブ
　３４　フィン
　３６　隙間
　３７、３８　パッキン
　４１　着脱口
　４２　フランジ
　５０　車両用空気調和装置

Claims

　ハウジング内に形成された送風路に、一対のタンクと、両タンク間に渡る複数本のマイクロチューブと、各マイクロチューブ間に設けられたフィンから成る放熱器を備えた車両用空気調和装置において、
　前記放熱器の各タンクを覆うようにそれぞれ貼付されたシール用のパッキンを備え、
　前記パッキンは、前記タンクと前記フィンの隙間を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられていることを特徴とする車両用空気調和装置。
ハウジング内に形成された送風路に、一対のタンクと、両タンク間に渡る複数本のマイクロチューブと、各マイクロチューブ間に設けられたフィンから成る放熱器を備えた車両用空気調和装置において、
　前記放熱器の各タンクを覆うようにそれぞれ貼付されたシール用のパッキンと、
　前記ハウジングに形成された着脱口とを備え、
　前記放熱器は、一方の前記タンクを覆うパッキン側から前記着脱口より前記ハウジング内に挿入されると共に、
　他方の前記タンクを覆うパッキンは、前記タンクと前記フィンの隙間を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられていることを特徴とする車両用空気調和装置。
ハウジング内に形成された送風路に、一対のタンクと、両タンク間に渡る複数本のマイクロチューブと、各マイクロチューブ間に設けられたフィンから成る放熱器を備えた車両用空気調和装置において、
　前記放熱器の各タンクを覆うようにそれぞれ貼付されたシール用のパッキンと、
　前記ハウジングに形成された着脱口を備え、
　前記放熱器は、一方の前記タンクを覆うパッキン側から前記着脱口より前記ハウジング内に挿入されると共に、
　前記各タンクを覆うパッキンは、前記タンクと前記フィンの隙間を風上側で覆い、風下側では覆わないように設けられていることを特徴とする車両用空気調和装置。
　前記ハウジングは、前記着脱口の周囲から外方に向けて突出するフランジを有し、該フランジは先端の開口を狭めるように傾斜していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用空気調和装置。