(57)【要約】【課題】車両用空調装置の前後方向の寸法を低減して小型化を図りうるエバポレータおよびこれを用いた車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両用空調装置は、ケーシング１と、ケーシング１に設けられた温度調節部３と、温度調節部３に配置されたエバポレータ20と、ケーシング１内の通風路２に空気を送り込むとともに温度調節部３において温度調節が行われた空気を車室内に吹き出す送風機とを備えている。エバポレータ20の熱交換コア部23の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の２倍の寸法よりも小さく、ヘッダタンク21,22の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の２倍の寸法よりも大きく、ヘッダタンク21,22の風下ヘッダ部21a,22aおよび風上ヘッダ部21b,22bの内部横断面積が、それぞれ冷媒出口管の内部横断面積以上の大きさとなっている。【選択図】図１
2014234012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置され、かつ風下ヘッダ部および風下ヘッダ部の風上側に配置された風上ヘッダ部を有する１対のヘッダタンクと、当該１対のヘッダタンク間に設けられ、かつ両端が両ヘッダタンクの風下ヘッダ部に通じる複数の風下側冷媒流通管部および両端が両ヘッダタンクの風上ヘッダ部に通じる複数の風上側冷媒流通管部を有する熱交換コア部とを備えており、一方のヘッダタンクの風下ヘッダ部に冷媒入口が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部に冷媒出口が設けられており、冷媒入口に冷媒入口管が接続されるとともに冷媒出口に冷媒出口管が接続され、熱交換コア部の隣り合う冷媒流通管部どうしの間に通風方向両端が開口した通風間隙が形成されているエバポレータであって、
熱交換コア部の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の２倍の寸法よりも小さく、ヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の２倍の寸法よりも大きく、ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部の内部横断面積が、それぞれ冷媒出口管の内部横断面積以上の大きさとなっているエバポレータ。
【請求項２】
熱交換コア部の通風方向の幅が２８ｍｍ以下である請求項１記載のエバポレータ。
【請求項３】
ヘッダタンクの通風方向の幅が３２ｍｍ以上である請求項１または２記載のエバポレータ。
【請求項４】
空気導入口および空気送出口を有するとともに、内部に空気導入口と空気送出口とを通じさせる通風路が形成されているケーシングと、ケーシングに設けられかつ通風路内に送り込まれた空気の温度調節を行う温度調節部と、温度調節部に配置されたエバポレータと、空気導入口を通してケーシングの通風路内に空気を送り込むとともに、温度調節部において温度調節が行われた空気を空気送出口を通して車室内に吹き出す送風機とを備えている車両用空調装置であって、
温度調節部のエバポレータが請求項１〜３のうちのいずれかに記載のエバポレータからなり、ケーシングの通風路が、空気導入口から通風路内に導入された空気を、エバポレータのヘッダタンクの長手方向の片側でかつ冷媒流通管部の長手方向と直交する方向から熱交換コア部の前側に送る案内部分を有している車両用空調装置。
【請求項５】
エバポレータが、ヘッダタンクの長手方向を左右方向に向けるとともに冷媒流通管部を上下方向に向けた状態でケーシング内に配置され、ケーシング内の通風路の案内部分が、空気導入口から通風路内に導入された空気を左右いずれか一方から熱交換コア部の前側に送るようになっている請求項４記載の車両用空調装置。
【請求項６】
ケーシング内の通風路におけるエバポレータよりも後側に、空気加温部および空気加温部を迂回する迂回部が設けられ、温度調節部が、ケーシング内の通風路の空気加温部に配置されたヒータコアと、エバポレータを通過した後にヒータコアに送られる空気量およびエバポレータを通過した後にヒータコアを迂回する空気量の割合を調節するエアミックスダンパとを備えている請求項４または５記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車に搭載されるエバポレータおよび車両用空調装置に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、車両用空調装置が用いられる車両の前方（図１および図４の左側）を前、同後方（図１および図４の右側）を後といい、車両の上下方向（図１および図４の上下）を上下といい、車両の左右方向（後方から前方を見た際の左右方向、図３の左右）を左右というものとする。
【背景技術】
【０００３】
なお、以下の説明において、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付す。
【０００４】
従来、車両用空調装置として、図３および図４に示すように、空気導入口(1a)および空気送出口(1b)を有するとともに、内部に空気導入口(1a)と空気送出口とを通じさせる通風路(2)が形成されている合成樹脂製ケーシング(1)と、ケーシング(1)に設けられかつ通風路(2)内に送り込まれた空気の温度調節を行う温度調節部(3)と、温度調節部(3)に配置されたエバポレータ(4)と、空気導入口(1a)を通してケーシング(1)の通風路(2)内に空気を送り込むとともに、温度調節部(3)において温度調節が行われた空気を空気送出口(1b)を通して車室内に吹き出す送風機(5)とを備えており、温度調節部(3)が、ケーシング(1)内におけるエバポレータ(4)の空気流れ方向下流側に配置されたヒータコア(7)と、エバポレータ(4)を通過した後にヒータコア(7)に送られる空気量およびエバポレータ(4)を通過した後にヒータコア(7)を迂回する空気量の割合を調節するエアミックスダンパ(8)とを有している車両用空調装置が広く用いられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１記載の車両用空調装置において、ケーシング(1)の左端部におけるエバポレータ(4)よりも前側部分に空気導入口(1a)が設けられ、送風機(5)がケーシング(1)の左方でかつエバポレータ(4)よりも前側の部分に配置されるとともに、送風機(5)の空気吹き出し口(5a)が空気取導入口(1a)に通じさせられ、ケーシング(1)内の通風路(2)におけるエバポレータ(4)よりも前側部分に、空気導入口(1a)から通風路(2)内に導入された空気をエバポレータ(4)の前側部分に送る案内部分(6)が設けられている。
【０００６】
また、特許文献１記載の車両用空調装置において、ケーシング(1)内の通風路(2)におけるエバポレータ(4)よりも後流側に、空気加温部(9)および空気加温部(9)を迂回する迂回部(11)が設けられ、温度調節部(3)のヒータコア(7)がケーシング(1)内の通風路(2)の空気加温部(9)に配置されている。エアミックスダンパ(8)は、回転軸部(8a)と、回転軸部(8a)からエバポレータ(4)側に向けて延在しかつ回転軸部(8a)を中心として回転する遮蔽部(8b)とを有しており、エバポレータ(4)を通過したすべての空気を空気加温部(9)のヒータコア(7)に送る第１の位置（図４鎖線参照）と、エバポレータ(4)を通過したすべての空気を迂回部(11)に送ってヒータコア(7)を迂回させる第２の位置（図４実線参照）との間において遮蔽部(8b)の開度が適宜変更され、これによりヒータコア(7)を通過する空気の流量とヒータコア(7)を迂回する空気の流量との割合が調節される。
【０００７】
特許文献１には詳細な説明はないが、エバポレータ(4)としては、長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に互いに間隔をおいて配置され、かつ風下ヘッダ部(12a)(13a)および風下ヘッダ部(12a)(13a)の風上側に配置された風上ヘッダ部(12b)(13b)を有する上下１対のヘッダタンク(12)(13)と、両ヘッダタンク(12)(13)間に設けられ、かつ両端が両ヘッダタンク(12)(13)の風下ヘッダ部(12a)(13a)に通じる複数の風下側冷媒流通管部(15)および両端が両ヘッダタンク(12)(13)の風上ヘッダ部(12b)(13b)に通じる複数の風上側冷媒流通管部(16)を有する熱交換コア部(14)とを備えており、一方、ここでは上側ヘッダタンク(12)の風下ヘッダ部(12a)の一端部に冷媒入口が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部(12b)における冷媒入口と同一端部に冷媒出口が設けられており、冷媒入口に冷媒入口管(17)が接続されるとともに冷媒出口に出口管(18)が接続され、熱交換コア部(14)の左右方向に隣り合う冷媒流通管部(15)(16)どうしの間に前後両端が開口した通風間隙が形成されているものが広く用いられている。冷媒入口管(17)および出口管(18)は、ケーシング(1)の壁を貫通して外部に延ばされている。したがって、ケーシング(1)の通風路(2)の案内部分(6)は、空気導入口(1a)から通風路(2)内に導入された空気を、エバポレータ(4)のヘッダタンク(12)(13)の長手方向の片側でかつ冷媒流通管部(24)(25)の長手方向と直交する方向から熱交換コア部(14)の前側に送るようになっている。
【０００８】
ところで、最近では、自動車の車室内の空間を確保する目的で、車両用空調装置の小型化が求められている。しかしながら、特許文献１記載の車両用空調装置においては、エアミックスダンパ(8)の遮蔽部(8b)とエバポレータ(4)の熱交換コア部(14)との干渉を避けるためには、ケーシング(1)の前後両端間の距離ｄを大きくする必要があり、車両用空調装置の小型化を図ることが困難である。
【０００９】
特許文献１記載のケーシング(1)の前後両端間の距離ｄを小さくして車両用空調装置の小型化を図るためには、エアミックスダンパ(8)の回転軸部(8a)から遮蔽部(8b)先端までの長さL1を短くすることや、通風路(2)の案内部分(6)の前後方向の幅を小さくすることが有効であるが、前者の場合、空気加温部(9)および迂回部(11)の上流側端部の開口面積を小さくしなければならず、空気加温部(9)および迂回部(11)を空気が流れる際の空気側通路抵抗が大きくなり、後者の場合、案内部分(6)を空気が流れる際の空気側通路抵抗が大きくなるという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献１記載のケーシング(1)の前後両端間の距離ｄを小さくして車両用空調装置の小型化を図るためには、エバポレータ(4)のヘッダタンク(12)(13)および熱交換コア部(14)の前後方向の幅をを小さくすることも有効であるが、この場合、ヘッダタンク(12)(13)の風下ヘッダ部(12a)(13a)および風上ヘッダ部(12b)(13b)の横断面積が小さくなるとともに、熱交換コア部(14)の冷媒流通管部(15)(16)の通路横断面積が小さくなり、冷媒側通路抵抗が大きくなって性能が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３３５２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明の目的は、上記問題を解決し、車両用空調装置の前後方向の寸法を低減して小型化を図りうるエバポレータおよびこれを用いた車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【００１４】
1)長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置され、かつ風下ヘッダ部および風下ヘッダ部の風上側に配置された風上ヘッダ部を有する１対のヘッダタンクと、当該１対のヘッダタンク間に設けられ、かつ両端が両ヘッダタンクの風下ヘッダ部に通じる複数の風下側冷媒流通管部および両端が両ヘッダタンクの風上ヘッダ部に通じる複数の風上側冷媒流通管部を有する熱交換コア部とを備えており、一方のヘッダタンクの風下ヘッダ部に冷媒入口が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部に冷媒出口が設けられており、冷媒入口に冷媒入口管が接続されるとともに冷媒出口に冷媒出口管が接続され、熱交換コア部の隣り合う冷媒流通管部どうしの間に通風方向両端が開口した通風間隙が形成されているエバポレータであって、
熱交換コア部の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の２倍の寸法よりも小さく、ヘッダタンクの通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の２倍の寸法よりも大きく、ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部の内部横断面積が、それぞれ冷媒出口管の内部横断面積以上の大きさとなっているエバポレータ。
【００１５】
2)熱交換コア部の通風方向の幅が２８ｍｍ以下である上記1)記載のエバポレータ。
【００１６】
3)ヘッダタンクの通風方向の幅が３２ｍｍ以上である上記1)または2)記載のエバポレータ。
【００１７】
4)空気導入口および空気送出口を有するとともに、内部に空気導入口と空気送出口とを通じさせる通風路が形成されているケーシングと、ケーシングに設けられかつ通風路内に送り込まれた空気の温度調節を行う温度調節部と、温度調節部に配置されたエバポレータと、空気導入口を通してケーシングの通風路内に空気を送り込むとともに、温度調節部において温度調節が行われた空気を空気送出口を通して車室内に吹き出す送風機とを備えている車両用空調装置であって、
温度調節部のエバポレータが上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のエバポレータからなり、ケーシングの通風路が、空気導入口から通風路内に導入された空気を、エバポレータのヘッダタンクの長手方向の片側でかつ冷媒流通管部の長手方向と直交する方向から熱交換コア部の前側に送る案内部分を有している車両用空調装置。
【００１８】
5)エバポレータが、ヘッダタンクの長手方向を左右方向に向けるとともに冷媒流通管部を上下方向に向けた状態でケーシング内に配置され、ケーシング内の通風路の案内部分が、空気導入口から通風路内に導入された空気を左右いずれか一方から熱交換コア部の前側に送るようになっている上記4)記載の車両用空調装置。
【００１９】
6)ケーシング内の通風路におけるエバポレータよりも後側に、空気加温部および空気加温部を迂回する迂回部が設けられ、温度調節部が、ケーシング内の通風路の空気加温部に配置されたヒータコアと、エバポレータを通過した後にヒータコアに送られる空気量およびエバポレータを通過した後にヒータコアを迂回する空気量の割合を調節するエアミックスダンパとを備えている上記4)または5)記載の車両用空調装置。
【発明の効果】
【００２０】
上記1)〜3)のエバポレータによれば、熱交換コア部の通風方向の幅が、冷媒出口管の外径の２倍の寸法よりも小さいので、特許文献１記載の車両用空調装置に用いた場合、エアミックスダンパの回転軸部から遮蔽部先端までの長さを短くすることなく、エアミックスダンパの遮蔽部とエバポレータの熱交換コア部との干渉を避けることができ、その結果空気加温部および迂回部の上流側端部の開口面積を、特許文献１記載の車両用空調装置に比べて大きくすることが可能になる。しかも、ケーシングの通風路における案内部分の前後方向の幅を小さくすることなく、ケーシングの前後両端間の距離を特許文献１記載の車両用空調装置に比べて、小さくすることが可能になる。したがって、ケーシングの通風路の空気加温部および迂回部を空気が流れる際の空気側通路抵抗、および通風路の案内部分を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を抑制した上で、ケーシングの前後両端間の距離を小さくして車両用空調装置の小型化を図ることが可能になる。
【００２１】
さらに、上記1)〜3)のエバポレータによれば、ヘッダタンクの通風方向の幅が、出口管の外径の２倍の寸法よりも大きく、ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部の内部横断面積が、それぞれ出口管の内部横断面積以上となっているので、ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部の横断面積の減少を抑制することが可能になり、冷媒側通路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
【００２２】
上記2)のエバポレータによれば、ケーシングの通風路の空気加温部および迂回部を空気が流れる際の空気側通路抵抗、および通風路の案内部分を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を効果的に抑制した上で、ケーシングの前後両端間の距離を小さくして車両用空調装置の小型化を図ることが可能になる。
【００２３】
上記3)のエバポレータによれば、ヘッダタンクの風下ヘッダ部および風上ヘッダ部の横断面積の減少を効果的に抑制することが可能になり、冷媒側通路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
【００２４】
上記4)〜6)の車両用空調装置によれば、エアミックスダンパの回転軸部から遮蔽部先端までの寸法を短くしたり、通風路の案内部分の前後方向の幅を小さくしたりすることなく、ケーシングの前後両端間の距離を小さくすることが可能になる。したがって、ケーシングの通風路の空気加温部および迂回部を空気が流れる際の空気側通路抵抗、および通風路の案内部分を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を抑制した上で、ケーシングの前後両端間の距離を小さくして車両用空調装置の小型化を図ることが可能になる。
【００２５】
しかも、エバポレータのヘッダタンクにおける風下ヘッダ部および風上ヘッダ部の横断面積の減少を抑制することが可能になり、冷媒側通路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明による車両用空調装置を概略的に示す垂直断面図である。
【図２】図１の車両用空調装置におけるエバポレータのヘッダタンクの部分を拡大して示す図である。
【図３】従来の車両用空調装置を概略的に示す水平断面図である。
【図４】図３の車両用空調装置を概略的に示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２８】
なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２９】
図１はこの発明によるエバポレータを用いた車両用空調装置の全体構成を概略的に示す。また、図２は図１の車両用空調装置に用いられるエバポレータの要部の構成を示す。
【００３０】
図１において、車両用空調装置の構成は、ケーシング(1)の通風路(2)に配置されるエバポレータ(20)および一部の寸法を除いては、図３および図４に示す車両用空調装置の構成と同じである。なお、この発明によるエバポレータ(20)を用いた車両用空調装置を概略的に示す水平断面図は図示していないが、図３と同じである。
【００３１】
エバポレータ(20)は、長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に互いに間隔をおいて配置され、かつ風下ヘッダ部(21a)(22a)および風下ヘッダ部(21a)(22a)の風上側に配置された風上ヘッダ部(21b)(22b)を有する上下１対のアルミニウム製ヘッダタンク(21)(22)と、両ヘッダタンク(21)(22)間に設けられた熱交換コア部(23)とを備えている。
【００３２】
上側ヘッダタンク(21)の風下ヘッダ部(21a)の一端に冷媒入口（図示略）が設けられるとともに、同じく風上ヘッダ部(21b)における冷媒入口と同一端部に冷媒出口（図示略）が設けられており、冷媒入口に冷媒入口管(17)が接続されるとともに冷媒出口に冷媒出口管(18)が接続されている。
【００３３】
熱交換コア部(23)は、幅方向を前後方向に向けるとともに長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下両端が両ヘッダタンク(21)(22)の風下ヘッダ部(21a)(22a)に通じる複数のアルミニウム製風下側冷媒流通管部(24)と、幅方向を前後方向に向けるとともに長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置され、かつ上下両端が両ヘッダタンク(21)(22)の風上ヘッダ部(21b)(22b)に通じる複数のアルミニウム製風上側冷媒流通管部(25)とを有しており、左右方向に隣り合う冷媒流通管部(24)(25)どうしの間に通風間隙(26)が形成されている。図示は省略したが、各通風間隙(26)に、風下側冷媒流通管部(24)および風上側冷媒流通管部(25)にまたがるようにアルミニウム製コルゲートフィンが配置されている。
【００３４】
熱交換コア部(23)の通風方向の幅Ｂは、出口管(18)の外径Ａの２倍の寸法よりも小さく、ヘッダタンク(21)(22)の通風方向の幅Ｃは、出口管(18)の外径Ａの２倍の寸法よりも大きくなっている。また、風下ヘッダ部(21a)(22a)および風上ヘッダ部(21b)(22b)の内部横断面積は、相互に等しくなっているとともに、出口管(18)の内部横断面積以上の大きさとなっている。熱交換コア部(23)の通風方向の幅Ｂは２８ｍｍ以下であることが好ましい。また、ヘッダタンク(21)(22)の通風方向の幅は３２ｍｍ以上であることが好ましい。すなわち、出口管(18)の外径をＡｍｍ、出口管(18)の肉厚をｔｍｍ、熱交換コア部(23)の通風方向の幅をＢｍｍ、ヘッダタンク(21)(22)の通風方向の幅をＣｍｍ、風下ヘッダ部(21a)(22a)および風上ヘッダ部(21b)(22b)の内部横断面積をＤｍｍ２とした場合、２Ａ＞Ｂ、Ｃ＞２Ａ、Ｄ＞｛（Ａ−２ｔ）／２｝２×π、Ｂ≦２８ｍｍ、Ｃ≧３２ｍｍである。
【００３５】
上述した条件を満たすことによって、車両用空調装置のエアミックスダンパ(8)における回転軸部(8a)から遮蔽部(8b)先端までの長さＬを短くすることなく、エアミックスダンパ(8)の遮蔽部(8b)とエバポレータ(20)の熱交換コア部(23)との干渉を避けることができ、ケーシング(1)の通風路の空気加温部(9)および迂回部(11)を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を抑制することができる。しかも、ケーシング(1)の通風路(2)における案内部分(6)の前後方向の幅を小さくすることなく、ケーシング(1)の前後両端間の距離Ｄを小さくすることが可能になる。したがって、ケーシング(1)の通風路(2)の空気加温部(9)および迂回部(11)を空気が流れる際の空気側通路抵抗、および通風路(2)の案内部分(6)を空気が流れる際の空気側通路抵抗の増大を抑制した上で、ケーシング(1)の前後両端間の距離Ｄを小さくして車両用空調装置の小型化を図ることが可能になる。しかも、ヘッダタンク(21)(22)の風下ヘッダ部(21a)(22a)および風上ヘッダ部(21b)(22b)の横断面積の減少を抑制することが可能になり、冷媒側通路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
【００３６】
車両用空調装置の稼働時には、圧縮機、コンデンサおよび膨張弁を通過した冷媒が、エバポレータ(20)の冷媒入口から流入するとともにすべての冷媒流通管部(24)(25)内を流れて冷媒出口から流出する。一方、送風機(5)により空気導入口(1a)を通してケーシング(1)の通風路(2)内に送り込まれた空気が、案内部分(6)を経てエバポレータ(20)の前側に送られ、エバポレータ(20)の熱交換コア部(23)の通風間隙(26)を前端から後端に通過する。そして、エバポレータ(20)の風下側冷媒流通管部(24)内および風上側冷媒流通管部(25)内を流れる冷媒と、熱交換コア部(23)の通風間隙(26)を通過する空気とが熱交換をして空気は冷却され、冷媒は気相となって流出する。
【００３７】
冷却された空気は、空気加温部(9)および迂回部(11)のうちの少なくともいずれか一方を通るとともに、エアミックスダンパ(8)によりヒータコア(7)を通過する空気の流量とヒータコア(7)を迂回する空気の流量との割合が調節されることによって温度が調節され、温度が調節された空気が空気送出口(1b)から車室内に吹き出される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明によるエバポレータを用いた車両用空調装置は、車室内への吹き出し空気の温度調整機能が優れたエアミックス方式の車両用空調装置として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３９】
(1)：ケーシング
(1a)：空気導入口
(2)：通風路
(3)：温度調節部
(5)：送風機
(6)：案内部分
(7)：ヒータコア
(8)：エアミックスダンパ
(9)：空気加温部
(11)：迂回部
(20)：エバポレータ
(21)(22)：ヘッダタンク
(21a)(22a)：風下ヘッダ部
(21b)(22b)：風上ヘッダ部
(23)：熱交換コア部
(24)：風下側冷媒流通管部
(25)：風上側冷媒流通管部
(26)：通風間隙
【図１】
2014234012.tif 000003
【図２】
2014234012.tif 000004
【図３】
2014234012.tif 000005
【図４】
2014234012.tif 000006