(57)【要約】【課題】熱交換器の重量を増加させることなく、リサイクル性も良く、車室内に供給される空気をエンジン停止時にも冷却させることが可能な車両空調用熱交換器を提供する。【解決手段】空気に接触するフィン２１と、冷媒が流れる冷媒チューブ２２とが交互に積層され、車室内に供給される空気を冷却する車両空調用熱交換器であって、熱交換器本体が、車両空調装置内にフィン２１及び冷媒チューブ２２が水平方向に向くように設置され、且つ熱交換器本体は、各フィン２１で空気が冷却されて生じた凝縮水を一時的に貯留する貯留部３１が、各冷媒チューブ２２の下側に配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気に接触するフィンと、冷媒が流れる冷媒チューブとが交互に積層され、車室内に供給される空気を冷却する車両空調用熱交換器であって、
熱交換器本体が、車両空調装置内に前記フィン及び前記冷媒チューブが水平方向に向くように設置され、且つ前記熱交換器本体は、前記各フィンで空気が冷却されて生じた凝縮水を一時的に貯留する貯留部が、前記各冷媒チューブの近傍に配置されていることを特徴とする車両空調用熱交換器。
【請求項２】
前記貯留部は、前記冷媒チューブに一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両空調用熱交換器。
【請求項３】
前記貯留部は、前記冷媒チューブの下側に配置され、冷媒チューブの底面を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両空調用熱交換器。
【請求項４】
前記貯留部には、車室内に供給される前記空気の流れに沿って下流側に貫通孔が形成され、該貫通孔から前記貯留部に前記凝縮水が流れ込むことを特徴とする請求項３に記載の車両空調用熱交換器。
【請求項５】
前記貯留部には、当該貯留部に流れ込んだ前記凝縮水の流れを弱めるための抵抗部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の車両空調用熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両空調用熱交換器を搭載したことを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の空調装置に搭載され、車室内に供給される空気を冷却する車両空調用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両の空調装置には、エンジンにより駆動されるコンプレッサを有する冷凍サイクルが使われる。この構成部品である蒸発器がダクト内に設けられ、車室内空調時には、インテーク部のエアコンファンで車外または車室内から導入され送られてきた空気を蒸発器で冷却してから、エンジンの熱を利用するヒータコアにより温度調節した後、車室内に供給するようにしている。
【０００３】
蒸発器としては、図１０に示すようなフィン＆チューブタイプと、図１１に示すようなコルゲートフィンタイプとが知られている。フィン＆チューブタイプの蒸発器においては、縦方向に配置された板状のフィン１が横方向に沿って複数枚設けられ、これら複数枚のフィン１を、左右に交互に曲げられた冷媒チューブ２が貫通している。また、コルゲートフィンタイプの蒸発器においては、波形に折り曲げられた複数のフィン３と、冷媒チューブ４とが横方向に沿って交互に積層され、これらフィン３及び冷媒チューブ４の上下端部には上側タンク部５及び下側タンク部６がそれぞれ設けられている。
【０００４】
ところで、近年、ＣＯ2の削減を目的として、信号待ち等の停車時にエンジンを自動的に停止させることが実用化されつつある。
【０００５】
しかし、エンジンを停止させると、それによって駆動されている冷凍サイクルは停止する。したがって、上記蒸発器の冷媒チューブ２や冷媒チューブ４への冷媒の流れが停止するため、車室内には冷却された空気が供給されなくなり、車室内の温度が上昇する。特に、真夏の炎天下では、車室内の温度上昇は急激である。
【０００６】
そこで、図１２に示すように、水平方向に複数の冷媒流路７を有する冷媒側ブロック８と、同じく水平方向に複数の蓄冷材管路９を有する蓄冷材側ブロック１０とが互いに背中合わせに密接された熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
上記特許文献１の熱交換器では、エンジン回転時に、冷媒流路７に冷媒を流して蓄冷材管路９内の蓄冷材を冷却しておき、エンジン停止時に、車室内に供給される空気を前記蓄冷材で冷却することが可能となっている。
【特許文献１】特開２００４−１８４０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、常時、蓄冷材管路９内に蓄冷材を入れておかなければならず、その分、熱交換器の重量が増加するという問題がある。
【０００９】
また、熱交換器を廃棄・リサイクルする際には、蓄冷材を取り除く作業が必要となり、リサイクル性が劣る。
【００１０】
さらに、図１０に示した蒸発器においては、冷媒チューブ２の内部に冷媒が流れているとき、冷やされた空気中の水分が結露してフィン１の表面に水滴として付着する。このような水滴は低温であるので、エンジン停止時に、当該水滴によって、車室内に供給される空気を冷却することが考えられるが、図１０に示した蒸発器では複数枚のフィン１が縦方向に配置されているので、水滴がフィン１の表面に留まらず下方へ流れてしまい、車室内への空気を冷却する能力はない。
【００１１】
図１１に示した蒸発器の場合も、フィン３や冷媒チューブ４が縦方向に配置されているので、結露による水滴がフィン３や冷媒チューブ４の表面に留まらず下方へ流れてしまい、同様に、車室内への空気を冷却する能力はない。
【００１２】
本発明の課題は、熱交換器の重量を増加させることなく、リサイクル性も良く、車室内に供給される空気をエンジン停止時にも冷却させることが可能な車両空調用熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、空気に接触するフィンと、冷媒が流れる冷媒チューブとが交互に積層され、車室内に供給される空気を冷却する車両空調用熱交換器であって、熱交換器本体が、車両空調装置内に前記フィン及び前記冷媒チューブが水平方向に向くように設置され、且つ前記熱交換器本体は、前記各フィンで空気が冷却されて生じた凝縮水を一時的に貯留する貯留部が、前記各冷媒チューブの近傍に配置されていることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、熱交換器本体が横置きに設置され、且つ各フィンで空気が冷却されて生じた凝縮水を一時的に貯留する貯留部が各冷媒チューブの近傍に配置されているので、空気中の水分が結露して各フィン表面に付着した水滴は各貯留部に流れ込み、各貯留部に一時的に貯留され、この貯留された凝縮水を利用して、車室内に供給される空気を冷却することができる。すなわち、水は比熱が大きく（つまり比熱は１）、エンジンが停止して冷媒の流れが止まっても、貯留部に一時的に貯留された凝縮水の温度は急激には上昇せず低温のままであるので、車室内への空気を効率よく冷却することが可能となっている。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記貯留部は、前記冷媒チューブに一体的に形成されていることを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、フィンと冷媒チューブとを一体成形で製造することができ、製造時間の短縮及び製造コストの低減を図ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記貯留部は、前記冷媒チューブの下側に配置され、冷媒チューブの底面を覆うように設けられていることを特徴としている。
【００１８】
上記構成よれば、貯留部の高さ方向の厚みを抑制しつつ、貯留部の容量（凝縮水の貯留量）を大きくすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記貯留部には、車室内に供給される前記空気の流れに沿って下流側に貫通孔が形成され、該貫通孔から前記貯留部に前記凝縮水が流れ込むことを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、前記貫通孔から貯留部に凝縮水が流れ込むようにしているので、貯留部においては、車室内に供給される空気の流れに沿って下流側の方が上流側よりも低温となる。これにより、フィンも貯留部内の凝縮水に冷却されて下流側の方が上流側より低温となり、その結果、車室内の供給される空気を効果的に冷却することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記貯留部には、当該貯留部に流れ込んだ前記凝縮水の流れを弱めるための抵抗部が形成されていることを特徴としている。
【００２２】
上記構成によれば、貯留部内に凝縮水を留めておくことができ、その結果、車室内の供給される空気を効果的に冷却することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は車両用空調装置に関する発明であり、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両空調用熱交換器を搭載したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、蓄冷材等を別個設ける必要がないので、熱交換器の重量が増加することはない。
【００２５】
また、蓄冷材を分離する必要が無く、リサイクル性も良い。
【００２６】
さらに、車室内に供給される空気を、エンジン停止時にも、効率よく冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【実施例】
【００２８】
図１は、本発明に係る車両空調用熱交換器が搭載された空調装置の概略構成を示している。この空調装置には、ダクト１１が設置され、このダクト１１には送風機１２が設けられている。送風機１２は、モータ１３によって回転駆動されるエアコンファン１４を有し、このエアコンファン１４は、図示しない車室内外導入空気を選択するインテーク部により空気を吸い込んで、ダクト１１内の風路１５に空気を送風する。
【００２９】
ダクト１１内の風路１５には、エアコンファン１４の下流側に、本発明に係る車両空調用熱交換器である蒸発器１６が設置されている。図には示してないが、蒸発器１６には冷媒配管が接続され、空調運転時に、図示しない冷凍サイクルの冷媒配管を流れる冷媒によって、ダクト１１内の風路１５を流れる空気を冷却することができる。
【００３０】
ダクト１１内の風路１５には、エアコンファン１４から送られてくる空気の流れに沿って蒸発器１６よりも下流側に、エアミックスドア１７が設けられている。エアミックスドア１７は、隔壁１８の端部に設けられた支軸１９を中心にして図の矢印Ａの範囲で回動自在である。なお、隔壁１８はダクト１１の上下方向（又は幅方向）の略中央部に配置されて二分している。
【００３１】
ダクト１１内の風路１５は、隔壁１８が配置された箇所では当該隔壁１８によって、上部風路１５Ａと下部風路１５Ｂとに分離されるが、隔壁１８より下流側では、上部風路１５Ａと下部風路１５Ｂは合流して風路１５となって車室内に連通している。
【００３２】
また、下部風路１５Ｂには、エアミックスドア１７の下流側に、エンジンの冷却水が通流し空気を加熱するヒータコア２０が設置されている。
【００３３】
エアミックスドア１７が実線の位置にあるときは、蒸発器１６で冷却された空気は上部風路１５Ａに流れ、下部風路１５Ｂにはまったく流れない。つまり、エアコンファン１４からの空気はヒータコア２０ではまったく暖められずに車室内に供給されることになる。エアミックスドア１７が二点鎖線の位置にあるときは、蒸発器１６で冷却された空気は下部風路１５Ｂに流れ、上部風路１５Ａにはまったく流れない。つまり、エアコンファン１４からの空気はヒータコア２０では暖められてから車室内に供給されることになる。
【００３４】
エアミックスドア１７は、矢印Ａで示した範囲の任意の位置に保持可能であり、この場合は、蒸発器１６で冷却された空気は、その一部がヒータコア２０で暖められ、残りの空気は冷却されたままで合流部において混合され、冷暖空気の比率に応じて温度調節されて車室内へ供給される。
【００３５】
エアミックスドアとしては、両風路をスライドすることにより、風路の開閉を行う、所謂スライドドア構造のものもある。
【００３６】
蒸発器１６は、図２に示すように、空気に接触するフィン２１と、冷媒が流れる冷媒チューブ２２とが上下方向に沿って交互に積層され、これらフィン２１と冷媒チューブ２２の左側端部に左側タンク部２３が、右側端部に右側タンク部２４がそれぞれ設けられている。ここで、冷媒チューブ２２の左側端部は左側タンク部２３に、冷媒チューブ２２の右側端部は右側タンク部２４にそれぞれ連通している。なお、冷媒チューブ２２は往路と復路の２本の冷媒チューブが並設されている（図５参照）。空気は、紙面に直角方向に流れ、フィン２１及び冷媒チューブ２２の表面で冷媒と熱交換を行う。
【００３７】
図３は、蒸発器１６の外観斜視図である。蒸発器１６には、図３に示すように、複数のフィン２１と、複数の冷媒チューブ２２とが上下方向に積層されている。なお、蒸発器１６の水平断面は、長辺と短辺とを有する矩形状を成している。
【００３８】
図４は、図３の蒸発器１６からＢの部分、つまり２つのフィン２１と、それらに挟まれた冷媒チューブ２２とを取り出して、各構成部品を上下方向に分解したときの斜視図である。
【００３９】
２つのフィン２１は、それぞれ波形に成形されている。一方、冷媒チューブ２２は、上部チューブプレート２５と、下部チューブプレート２６とを有している。上部チューブプレート２５は上に凸の上部凸状部分２５Ａ，２５Ｂを有し、これら上部凸状部分２５Ａ，２５Ｂは冷媒チューブ２２の長手方向に沿って並設されている。また、下部チューブプレート２６は下に凸の下部凸状部分２６Ａ，２６Ｂを有し、これら下部凸状部分２６Ａ，２６Ｂは冷媒チューブ２２の長手方向に沿って並設されている。
【００４０】
上部チューブプレート２５と下部チューブプレート２６とを互いに密着させると、上部凸状部分２５Ａ，２５Ｂと下部凸状部分２６Ａ，２６Ｂとによって冷媒流路が形成される。本実施例では、上部凸状部分２５Ａ及び下部凸状部分２６Ａが冷媒流路の往路２７（図５参照）を、上部凸状部分２５Ｂ及び下部凸状部分２６Ｂが冷媒流路の復路２８（図５参照）をそれぞれ形成している。
【００４１】
上部チューブプレート２５及び下部チューブプレート２６には、それぞれ長手方向に沿って左端部に左側タンク部構成部分２５Ｃ，２６Ｃが設けられ、これら左側タンク部構成部分２５Ｃ，２６Ｃは、左側タンク部２３（図２参照）を構成するためのものである。また、上部チューブプレート２５及び下部チューブプレート２６には、それぞれ長手方向に沿って右端部に右側タンク部構成部分２５Ｄ，２６Ｄが設けられ、これら右側タンク部構成部分２５Ｄ，２６Ｄは、右側タンク部２４（図２参照）を構成するためのものである。
【００４２】
上部チューブプレート２５と下部チューブプレート２６との間には、波形に成型された２つのインナーフィン２９，３０が設けられている。そして、上部チューブプレート２５と下部チューブプレート２６とを互いに密着させたとき、インナーフィン２９は往路２７内に、インナーフィン３０は復路２８内にそれぞれ配置される。
【００４３】
本実施例では、冷媒チューブ２２の底面（つまり、下部チューブプレート２６の底面）に、貯留部３１（図５参照）を形成するための貯留プレート３２が設けられている。貯留プレート３２は、図６に示すように、長辺側両側端が上方に向かって折り曲げられ、折り曲げ部３２Ａ，３２Ｂを有している。また、貯留プレート３２は、短辺側両側端が上方に向かって折り曲げられ、折り曲げ部３２Ｃ，３２Ｄを有している。折り曲げ部３２Ａ，３２Ｂ及び折り曲げ部３２Ｃ，３２Ｄがあるため、貯留プレート３２は凝縮水を一時的に貯留することができる。
【００４４】
貯留プレート３２には、上に凸のビード部３３，３４が形成されている。ビード部３３は、貯留プレート３２の略中央部（短辺方向で中央部）に、貯留プレート３２の長手方向に沿って複数個形成されている。またビード部３４は、折り曲げ部３２Ｂ付近に貯留プレート３２の長手方向に沿って複数個形成されている。ビード部３３はビード部３４よりもサイズが大きく形成され、また、ビード部３３は５個、ビード部３４は９個形成されている。
【００４５】
貯留プレート３２の短辺側の折り曲げ部３２Ｄには、図７に示すように、切欠き３２Ｅ，３２Ｆが形成され、貯留プレート３２上に貯留した凝縮水が切欠き３２Ｅ，３２Ｆから左外部へ流れ出すようになっている。貯留プレート３２の短辺側の折り曲げ部３２Ｃにも、同様に、切欠き３２Ｇ，３２Ｈ（図６参照）が形成されている。
【００４６】
また、図５及び図８に示すように、冷媒チューブ２２の上部チューブプレート２５には、２つの長辺のうち一方の長辺側に、上方に突出した突条３５が形成されている。そして、突条３５の側端部３５Ａは、貯留プレート３２の長辺側折り曲げ部３２Ｂの側端部３２Ｉに接合されている。
【００４７】
上部凸状部分２５Ｂと突条３５との間には凹部３６が形成され、この凹部３６には凝縮水が貯まるようになっている。また、突条３５の側壁（側端部３５Ａが設けられた側壁とは反対側の側壁）には貫通孔３７が形成されている。
【００４８】
次に、本実施例の作用について、図５、図８及び図９を用いて説明する。
【００４９】
空調装置が冷房モードになっているとき、エアコンファン１４から送られてきた空気は蒸発器１６に突条と反対側から蒸発器に入り、ここでで冷却され、空気中の水分が結露して凝縮水となり、その凝縮水はフィン２１や冷媒チューブ２２の表面で水滴でなる。フィン２１の表面で水滴となった凝縮水はフィン２１の表面を流下し、冷媒チューブ２２の上部チューブプレート２５の上面に到達する。
【００５０】
一方、エアコンファン１４からの空気は、図５に示すように、左側から蒸発器１６に送られ、その空気は蒸発器１６のフィン２１の間を通過し、蒸発器１６の右側へと流れている間に、図示しない膨張弁により減圧され霧状となった冷媒に蒸発潜熱を奪われ冷却される。このため、フィン２１の表面と冷媒チューブ２２の表面で結露した凝縮水、及び上部チューブプレート２５の上面に到達した凝縮水は、フィン２１の間を通過する前記空気の流れによって、上部チューブプレート２５の上面を空気流れ方向上流から下流へ（図において、左側から右側へ）と流れて、凹部３６へ流れ込み、凹部３６内に一時的に貯留される。
【００５１】
突条３５の側壁には貫通孔３７が形成されているので、凹部３６内に貯留された凝縮水は貫通孔３７を介して貯留プレート３２上に流れ込み、貯留プレート３２上に一時的に貯留される。
【００５２】
貯留プレート３２上には凝縮水が順次流れ込み、凝縮水は貯留プレート３２上を、図において右側から左側へ（つまり、エアコンファン１４からの空気の流れと逆方向へ）と流れる。このとき、貯留プレート３２には、凝縮水の流れを緩やかにするとともに、車両が旋回したときの加速度によって急激に一方に偏らないようにする抵抗部としてのビード部３３，３４が形成されているので、図９に示すように、凝縮水はビード部３３，３４にぶつかって、図中の矢印のように、貯留プレート３２上を広がるので、凝縮水の流れが弱められる。そして、貯留プレート３２上に凝縮水が充分に貯留された状態となったら、短辺側の折り曲げ部３２Ｃの切欠き３２Ｇ，３２Ｈ、及び短辺側の折り曲げ部３２Ｄの切欠き３２Ｅ，３２Ｆから外部へ流れ出る。ビード部３３，３４は貯留プレート３２をプレス成形時に同時に作ることもできるし、別に成形したものを取り付けても良い。また、押し出し加工によって製造し、後に部分的に連通部を作っても良い。
【００５３】
上記のように、本実施例では、空調装置が冷房モードになっているときは、貯留プレート３２上に常に凝縮水が貯留されている。この凝縮水は、フィン２１や冷媒チューブ２２で冷却され、低温状態である。
【００５４】
そこで、本実施例では、エンジンが停止されて蒸発器１６への冷媒供給が止まったときは、エアコンファン１４は回転を続けており、エアコンファン１４から送られる空気を、貯留プレート３２上の凝縮水の蓄えた冷熱で冷却するようにしている。すなわち、貯留プレート３２上に低温の凝縮水が貯留されていると、貯留プレート３２近傍の冷媒チューブ２２及びフィン２１が冷却され、これにより、フィン２１を通過する空気を冷却することができる。そして、貯留プレート３２上の凝縮水で冷却した空気を車室内に供給する。このときに、図示しない空調装置の制御装置により、エアミックスドア１７がヒータコア側風路を閉じるようにすれば、車内の温度上昇を更に長く抑えることが可能となる。
【００５５】
本実施例によれば、蒸発器１６においては、突条３５の側壁に形成された貫通孔３７が、エアコンファン１４からの空気の流れに沿って下流側に位置しているので、貯留プレート３２上の凝縮水は前記下流側（つまり、図５や図８において右側）ほど低温となる。その結果、冷媒チューブ２２やフィン２１も、エアコンファン１４からの空気の流れに沿って下流側の部位（つまり、車室内に近い側の部位）が充分に冷却されていることになる。そして、エアコンファン１４からの空気を、当該部位を通過させて充分に冷却することにより、前記空気を低温状態のままで車室内に供給することが可能となる。
【００５６】
凝縮器１６はアルミニューム材の表面にろう材をクラッドした薄板で成形し、貯留プレート、フィン、タンク等を積層させて組んだものを炉内で加熱することにより、同時に一体的にろう付け製造することができる。同一材料を使用することにより、リサイクル性が向上する。
【００５７】
冷媒チューブ２２内のインナーフィン２９，３０は必ずしも必要はなく、上部チューブプレート２５自体または下部チューブプレート２６自体に設けることにより、同様な作用を持たせることができる。
【００５８】
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【００５９】
例えば、凝縮水を一時的に貯留する貯留部３１を、冷媒チューブ２２と一体化せずに、冷媒チューブ２２とは別個に設けるようにしてもよい。また、冷媒チューブ２２として、２枚のプレート（上部チューブプレート２５及び下部チューブプレート２６）を積層したものを説明したが、所謂、押し出し加工で製造した冷媒チューブを使うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る車両空調用熱交換器が搭載された空調装置の概略構成図である。
【図２】蒸発器の正面を模式的に示した図である。
【図３】蒸発器の外観斜視図である。
【図４】図３の蒸発器からＢの部分を取り出して、各構成部品を上下方向に分解したときの斜視図である。
【図５】図３のＢ部の縦断斜視面図である。
【図６】貯留プレートの斜視図である。
【図７】図６に示した貯留プレートの右側端部の拡大斜視図である。
【図８】図３のＢ部の縦断面図である。
【図９】貯留プレートの平面図である。
【図１０】フィン＆チューブタイプの蒸発器を示した図である。
【図１１】コルゲートフィンタイプの蒸発器を示した図である。
【図１２】蓄冷材を有する熱交換器の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１１  ダクト
１４  エアコンファン
１６  蒸発器
２１  フィン
２２  冷媒チューブ
３１  貯留部
３２  貯留プレート
３３，３４  ビード部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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