(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側方から空気を導入する空気導入口が形成されたケースと、
このケース内のうち前記空気導入口よりも上方部位に略水平に配置された冷却用熱交換器とを有し、
前記空気導入口から前記ケース内に略水平方向に導入した空気が、前記冷却用熱交換器を下から上に通過するように構成された自動車用空調装置において、
前記冷却用熱交換器は、複数のチューブと、これらのチューブ間に介在されたコルゲートフィンと、前記冷却用熱交換器の外部から導入した冷媒を前記複数のチューブへ分配する入口タンク部と、前記複数のチューブから集合させた冷媒を前記冷却用熱交換器の外部へ排出する出口タンク部とを有し、
前記複数のチューブは、内部にＵ字状の冷媒通路が形成されており、
前記冷却用熱交換器を前記ケース内に組付けた状態において、前記入口タンク部と前記出口タンク部は、前記空気導入口からの空気導入方向において、前記入口タンク部が空気下流側、前記出口タンク部が空気上流側となるように配置され、
前記入口タンク部に導入された冷媒は、前記複数のチューブをＵターンして流れ、その後、前記空気上流側に向かって流れ、再度前記チューブ内をＵターンして前記出口タンク部に導入された後、前記冷却用熱交換器の外部へ排出されるようになっており、
前記ケース内のうち前記冷却用熱交換器の下方部位には、前記空気導入口から導入された空気の流れを、前記冷却用熱交換器のうち空気上流側に向かう風量が多くなり、空気下流側に向かう風量が少なくなるように矯正する空気ガイド板を配置したことを特徴とする自動車用空調装置。
【請求項２】
前記空気ガイド板は、その上面が前記冷却用熱交換器の下面部に当接することによって前記冷却用熱交換器を支持していることを特徴とする請求項１に記載の自動車用空調装置。
【請求項３】
前記ケースの底面は、前記空気導入口から空気下流側に向けて徐々に下方に傾斜しており、そのうち最も低い位置に、前記冷却用熱交換器で凝縮した凝縮水を排出するドレンポートが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調装置に関し、特にケース内に略水平に配置された冷却用熱交換器の下方空間に空気を導入し、その導入空気が冷却用熱交換器を上方に通過するようにした自動車用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空調ケース内に冷却用熱交換器及び加熱用熱交換器を略水平に配置し、さらに空調ケースの側方に送風機ケースをオフセット配置した自動車用空調装置が知られている。例えば特開平９−１０９６５８号公報には、上記のようなレイアウトの自動車用空調装置において、送風機の遠心力による空気偏りが原因で、冷却用熱交換器の下方空間に導入される風速分布が偏るのを防止するために、冷却用熱交換器の下方部位における空調ケースに空気ガイド板を設けて、この空気ガイド板によって上記風速分布の偏りを是正することについて記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開平９−１０９６５８号公報に開示されたような空気ガイド板では、送風機からの遠心力による空調空気の偏りが是正されるものの、空調装置全体として、冷却用熱交換器を通過した空調空気のトータル熱量のアンバランスまでは是正されないことが確認された。
【０００４】
すなわち、冷却用熱交換器内を流れる冷媒流れにより冷却用熱交換器の表面温度分布が不均一になると、いくら冷却用熱交換器を通過する風速分布を均一化しても、冷却用熱交換器を通過した空気の熱量は不均一になってしまう。
【０００５】
本発明は、この点に鑑みて案出されたもので、冷却用熱交換器内を流れる冷媒流れに起因する温度のアンバランスと、冷却用熱交換器に導入される空調空気の量のアンバランスとを巧みに融合させて、冷却用熱交換器を通過した空気の熱量をほぼ均一にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１〜３に記載の発明は、
側方から空気を導入する空気導入口が形成されたケースと、
このケース内のうち前記空気導入口よりも上方部位に略水平に配置された冷却用熱交換器とを有し、
前記空気導入口から前記ケース内に略水平方向に導入した空気が、前記冷却用熱交換器を下から上に通過するように構成された自動車用空調装置において、
前記冷却用熱交換器は、複数のチューブと、これらのチューブ間に介在されたコルゲートフィンと、前記冷却用熱交換器の外部から導入した冷媒を前記複数のチューブへ分配する入口タンク部と、前記複数のチューブから集合させた冷媒を前記冷却用熱交換器の外部へ排出する出口タンク部とを有し、
前記複数のチューブは、内部にＵ字状の冷媒通路が形成されており、
前記冷却用熱交換器を前記ケース内に組付けた状態において、前記入口タンク部と前記出口タンク部は、前記空気導入口からの空気導入方向において、前記入口タンク部が空気下流側、前記出口タンク部が空気上流側となるように配置され、
前記入口タンク部に導入された冷媒は、前記複数のチューブをＵターンして流れ、その後、前記空気上流側に向かって流れ、再度前記チューブ内をＵターンして前記出口タンク部に導入された後、前記冷却用熱交換器の外部へ排出されるようになっており、
前記ケース内のうち前記冷却用熱交換器の下方部位には、前記空気導入口から導入された空気の流れを、前記冷却用熱交換器のうち空気上流側に向かう風量が多くなり、空気下流側に向かう風量が少なくなるように矯正する空気ガイド板を配置したことを特徴としている。
【０００７】
このような構成とすることにより、空気導入口から導入された空気は、冷却用熱交換器のうち、空気上流側に向かう風量が多くなり、空気下流側に向かう風量が少なくなる。
【０００８】
一方、冷却用熱交換器では、冷媒入口側（入口タンク部側）は液冷媒を多く含んでおり、冷媒出口側（出口タンク部側）は、ガス冷媒を多く含んでいる。このことは、一般的には冷却用熱交換器において、冷媒入口側の冷却効率の方が、冷媒出口側での冷却効率より高いことを意味する。
【０００９】
そこで、本発明は上記のことに着目し、空気ガイド板により、冷却用熱交換器のうち冷却効率が悪い側（空気上流側）を通過する風量を多くし、逆に冷却効率が良い側（空気下流側）を通過する風量を少なくすることができる。これにより、全体として冷却用熱交換器を通過した空気の熱量をほぼ均一にすることができる。
【００１０】
上記効果に加えて、本発明の請求項２に関わる発明では、冷却用熱交換器が空気ガイド板により支持される構造となっているため、冷却用熱交換器をより安定して支持することができる。更に、空気ガイド板が冷却用熱交換器に当接する結果、空気ガイド板による空気流れ矯正効果がより大きくなる。
【００１１】
ところで、上記のように空気ガイド板を設けることにより、ケース内の空気流れがより複雑となる。また、空気流れが冷却用熱交換器の下側から上方に向かって突き上げる結果、冷却用熱交換器で発生する凝縮水の重力方向滴下と空気流れの方向が逆方向となるため、凝縮水の排水処理が非常に重要となる。それに対し、請求項３記載の発明のようにドレンポートを形成すれば、凝縮水の処理も良好に行われることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を図を用いて説明する。図１は本発明の空調装置が自動車に配置された状態を示す模式図である。
【００１３】
冷却用熱交換器等を内蔵する空調ケース２には自動車のインストルメントパネルＰの背面に配置されている。この空調ケース２は自動車の幅方向においてほぼ中央に位置している。そして、この空調ケース２の側方（本実施形態では助手席側）には送風機１４がオフセットして配置されている。
【００１４】
この送風機１４の上面には内外気切替ユニット１が配設されている。この内外気切替ユニット１は内外気切替ケース１１を有し、この内外気切替ケース１１には、車室外の空気を吸入する外気吸入口１２と、車室内の空気を吸入する内気吸入口１３とが開口しており、図示しない内外気切替ドアにより車室内空気の吸入と車外空気の吸入との切替えを行う。
【００１５】
図２は空調装置のレイアウトを示す正面図である。送風機１４は、ファンスクロールケーシング１７内に遠心ファン１５を内蔵する形で配置されている。このファン１５はモータ１６の駆動力を受けてスクロールケーシング１７内で回転する。スクロールケーシング１７は、接続ダクト１８を介して空調ケース２の下方部に形成された空気導入口２０ａと接続している。
【００１６】
そして、空調ケース２の内部には冷却用熱交換器としてのエバポレータ２１がほぼ水平に配置されており、またエバポレータ２１の上方に加熱用熱交換器としてのヒータコア２２がほぼ水平に配置されている。また、ヒータコア２２の上方には、空調された空気を乗員の頭胸部に向けて吹き出す上方吹出口２８と、空調された空気を自動車の窓ガラスに向けて吹き出すデフロスタ吹出口２９と、空調された空気を乗員の足元に向けて吹き出す下方吹出口３０とが形成されている。
【００１７】
図３は、送風機１４を取り除いた状態での空調ケース２を送風機１４側から見た図である。この図に示すように、空気導入口２０ａよりも上方部位に、エバポレータ２１がやや傾斜した形で水平配置されている。本実施形態においては、エバポレータ２１の傾斜角度θは約３０度に設定されている。この図３から明らかなように、本発明における略水平の意味は、エバポレータ２１が完全に水平のものだけを指すのではなく、水平面との傾斜角度θが±３０°程度の範囲も含んでいる。
【００１８】
また、空調ケース２の底面２０ｃには、エバポレータ２１で発生した凝縮水を外部に排水するドレンポート２０ｄが形成されている。なお、図３に二点鎖線で示した壁４２は自動車の車室とエンジンルーム４１とを仕切る仕切り壁である。二点鎖線４３は自動車車室の床面を表す。
【００１９】
また、エバポレータ２１を通過した空気のうち、ヒータコア２２を通過する風量とバイパス通路２３を通過する風量との割合はエアミックスドア２４の開度によって調節される。エアミックスドア２４は、そのシャフト２４の回転に伴って回動するようにシャフト２４ａに固着されており、その回動角度は、図示しない空調制御用ＥＣＵからの電気信号に基づいて図示しないサーボモータが回転することにより決定される。
【００２０】
このエアミックスドア２４が所定開度となって、バイパス通路２３を通過した空気とヒータコア２２を通過した空気Ｃとがエアミックスチャンバー２７で混合すると、その混合空気は各吹出口２８〜３０より吹き出される。尚、符号２６で示す部材は、ヒータコア２２を通過した温風をエアミックスチャンバー２７側へガイドするガイド壁２６である。
【００２１】
エアミックスチャンバー２７から各吹出口２８〜３０への空気の流れ及び風量はそれぞれフェイスドア３１、デフフットドア３２によって切り替えられる。両ドア３１、３２は、それぞれシャフト３１ａ、３２ａの回転に伴って回動するようにシャフト３１ａ、３２ａに固着されており、上述のエアミックスドア２４と同様、図示しない空調制御用ＥＣＵからの電気信号に基づき図示しないサーボモーターがシャフト３１ａ，３２ａの回動角度を制御する。
【００２２】
尚、フェイスドア３１は上方吹出口２８を開閉できるように配置されており、一方デフフットドアは、デフロスタ開口部２９及び下方開口部３０をそれぞれ開閉できるように配置されている。
【００２３】
図４は上述の送風機１４、接続ダクト１８及び空調ケース２下面を上方から断面図示したものである。この図４に示されるように、ファン１５はシャフト１５ａ周りを時計方向に回転する。これにより、ファン１５は図４において左上方から右下方に向けてのベクトルを持った空調空気Ｄを送風する。
【００２４】
また、空調ケース２のうちエバポレータ２１の下方面には、上述のファン１５からのベクトルを持った空気流れを矯正すべく、すなわち、空調ケース２のうちファン１５に近い側でかつファン１５の回転方向前側の部分（図でＲで示す）より、空調ケース２のうちファン１５より遠い側でファン１５の回転方向前側の部分（図でＥで示す）に送風空気が向かうように空気ガイド３０板が形成されている。
【００２５】
図５はエバポレータ２１を下方から見た図である。すなわち、エバポレータ２１はほぼ水平に配置されているため、この図５はエバポレータ２１を下面より見上げた状態である。
【００２６】
この図５において、符号２１ａは、２枚の金属プレートを、その周辺部を密着させて内部にＵ字状の通路が形成されるようにしたチューブであり、エバポレータ２１はこのチューブ２１ａを複数積層して構成されている。また、各チューブ２１ａの間には、コルゲートフィン２１ｂが隣接するチューブ２１ａと熱的結合するように一体ろう付されている。
【００２７】
このように、複数のチューブ２１ａが積層されることによって、チューブ２１ａの一端側（図５上方側）には冷媒タンク部２１ｃが形成される。そして、この冷媒タンク部２１ｃのほぼ中央部分に、図示しない膨張弁を接続するためのコネクタプレート２１ｄが設けられている。また、エバポレータ２１の側面にはサイドプレート２１ｅが一体ろう付されて、フィン２１ｂの保護を行っている。
【００２８】
上記コネクタプレート２１ｄには、上記膨張弁からの冷媒を冷媒タンク部２１ｃに導入する冷媒入口部２１ｆと、冷媒タンク部２１ｃからの冷媒を図示しないコンプレッサに導出する冷媒出口部２１ｇとが形成されている。
【００２９】
そして、冷媒入口部２１ｆから導入された冷媒は、図６に示すように、まず冷媒タンク部２１ｃに向って流れ（矢印ａ）、その後、冷媒タンク部２１ｃのうち図６紙面右半分でかつ手前側の冷媒タンク部（請求項１記載の発明の入口タンク部に相当）に導入される（矢印ｂ）。
【００３０】
そして、この入口タンク部から各チューブ２１ａを図６紙面奥側方向にＵターンして（矢印ｃ）、紙面右半分でかつ奥側の冷媒タンク部２１ｃに集合する（矢印ｄ）。そして、このタンク部に集合した冷媒は、紙面左半分でかつ奥側の冷媒タンク部２１ｃに流れ、そこから各チューブａを紙面手前側にＵターンして流れ（矢印ｅ）、紙面左半分でかつ手前側の冷媒タンク部２１ｃ（請求項１記載の発明の出口タンク部に相当）に集合し（矢印ｆ）、そこから冷媒出口部２１ｇを介してコンプレッサに導出される（矢印ｇ）。
【００３１】
そして本実施形態では、上記のような冷媒流れとなるエバポレータ２１を、図３の紙面垂直方向（空気導入口２０ａからの空気導入方向）において、入口タンク部が奥側（空気下流側）、出口タンク部が手前側（空気上流側）となるように配置される。
【００３２】
従って、図３においては、エバポレータ２１の奥側でかつ左側下部に設けられた入口タンク部に導入した冷媒は、そこから右側→上方→左側という経路でＵターンして入口タンク部の上方に位置するタンク部に戻り、該タンク部の紙面手前に位置するタンク部へ導入され、そこから右→下→左という経路でＵターンして、エバポレータ２１の手前でかつ左側下部に設けられた出口タンク部に導入し、そこからコンプレッサに向けて導出されることになる。
【００３３】
ここで、エバポレータ２１自身の熱交換効率に注目すれば、入口タンク部に近い側の部位Ｆ（図４、６参照）の熱交換効率が高く、冷媒の多くが蒸発した後となる出口タンク部側の部位Ｒ（図４、６参照）は、熱交換効率が劣ることになる。このことは、入口タンク部側の部分Ｆでの冷媒中の液冷媒成分の方が、出口タンク部側の部分Ｒでの冷媒の液冷媒成分より多いことからも明白となる。
【００３４】
ここで、本実施形態では、図６のような冷媒流れとなるエバポレータ２１が、実際にケース２内に搭載された状態において、図４に示す空気ガイド板３０によって、出口タンク部側の部分Ｒに送風機１４からの送風空気Ｄが多く向かうことになる。すなわち、エバポレータ２１自身での熱交換効率が最も悪くなる部分に、送風機１４からの送風空気量が最も多くなるようになる。
【００３５】
逆に、入口タンク部側の部分Ｆは、空気ガイド３０板によって、送風機１４からの送風空気Ｄがブロックされることになり、この部分Ｆにはあまり空気が送風されないことになる。そのため、本来エバポレータ２１単体であれば熱交換効率が最大となる入口タンク部側の部分Ｆへの導入空気量は相対的に小さなものとなる。
【００３６】
このことは、換言すれば入口タンク部側の部分で熱交換する空気の量が相対的に少なくなることになり、この部分Ｆにおける冷媒蒸発が過分に進行することがなく、エバポレータ２１の液冷媒成分が出口タンク部側まで流れ易くなる。従って、冷却用熱交換器２１単体の熱交換効率と、冷却用熱交換器２１へ導入される熱交換空気流量とのそれぞれのアンバランスが互いに相殺し、冷却用熱交換器２１全体として適正な熱量分布を維持することができる。
【００３７】
そのため、エバポレータ２１からヒータコア２２に向かう冷風は、熱交換面全域にわたって熱量分布がほぼ均一になる。従って、吹出口２８〜３０より吹き出される空気の温度分布もほぼ均一にすることが可能となる。すなわち、車室に吹き出される状態で運転席側と助手席側とで大きな温度差が生じることがないようにすることができる。
【００３８】
尚、図４に示すように、空気ガイド板３０は、少なくともその上面は図中左右方向が狭くなっているため、エバポレータ２１に当接する面積を小さくすることができ、それによってエバポレータ２１の熱交換不能面積を少なくすることができる。
【００３９】
（その他の実施の形態）
上記実施形態では、入口タンク部および出口タンク部を図３の下方側（図６の紙面手前側）に配置したが、図３の上方側（図６の紙面奥側）に配置しても良い。
【００４０】
また、空気ガイド板３０は、その上面でエバポレータ２１を支持するものであるため、所定の強度が必要である。そのため、空気ガイド板３０はその断面が三角形状になるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の空調装置の車両搭載状態を示す概略図である。
【図２】図１図示空調装置の正面図である。
【図３】図２図示空調装置の空調ケース２での断面図である。
【図４】図２図示空調装置の底部を示す断面図である。
【図５】図１図示エバポレータを下方から見た正面図である。
【図６】図５図示エバポレータ内部の冷媒流れを説明する斜視図である。
【符号の説明】
２      空調ケース
２１    エバポレータ（冷却用熱交換器）
２２    ヒータコア（加熱用熱交換器）
１４    送風機
１５    ファン
３０    空気ガイド板
２０ｄ  ドレンポート
【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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