(57)【要約】【課題】蒸発器の下方寄り部分に液冷媒が滞留し易く、霜が発生したり、ダクトからの冷気の吹出温度分布が変動していた。【解決手段】車両等の空調装置で使用される空気冷却ユニット（冷房装置）は、空気の通路を形成する筒状のダクト１０と、ダクト内に収容された扁平なコア３２と、少なくともコアの下端に取り付けられた管状の下方冷媒通路部材３６とを含む蒸発器３０とを備える。ダクト１０は、コア３２を通過する前の空気を下方冷媒通路部材及びコアの下端部３３ａに導く空気導入通路２０を備えている。コア通過前の比較的温度が高い空気が下方冷媒通路部材及びその周辺に導かれるので、下方冷媒通路部材等内の冷媒の蒸発が促進される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流通路（２８）を形成するダクト（２０）と、
前記ダクト内に収容された扁平なコア（３２）、及び少なくとも該コアの下端に取り付けられた下方冷媒通路部材（３６）を含む蒸発器（３０）とを備え、
前記ダクトは、前記コアを通過する前の空気を前記下方冷媒通路部材に導く空気導入通路（２０）を備えていることを特徴とする空気冷却ユニット。
【請求項２】
前記空気導入通路は、前記下方冷媒通路部材の上流側に位置する第１傾斜壁部（１６）と、該下方冷媒通路部材の下方に位置する第２傾斜壁部（１８）とを有する請求項１に記載の空気冷却ユニット。
【請求項３】
前記コアの上流側下端に、前記第１傾斜壁部に対向して案内壁部（５０）が形成されている請求項２に記載の空気冷却ユニット。
【請求項４】
さらに、前記ダクトは前記コアを通過した後の空気の前記下方冷媒通路部材に向かう流れを防止するとともに、前記空気導入通路内の空気の流れを防止する流れ防止部（２５）を備えている請求項１に記載の空気冷却ユニット。
【請求項５】
前記流れ防止部は、前記コアの下流側に位置する第３傾斜壁部（２２）と該コアの下端との間に延びている請求項４に記載の空気冷却ユニット。
【請求項６】
前記第２傾斜壁部と前記第３傾斜壁部との合流部に排水ドレン（２８）が設けられ、前記流れ防止部に前記空気導入通路と該第３傾斜壁部が形成する通路（２３）とを連通する連通孔（２６）が形成されている請求項５に記載の空気冷却ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気冷却ユニットに関し、特に蒸発器のコアの下端に取り付けられた下方冷媒通路部材等における冷媒の蒸発遅れを防止するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の空調装置で使用される空気冷却ユニット（冷房装置）は蒸発器と、蒸発器が収容されたダクトとから成る。蒸発器は一般に扁平直方体形状のコアと、その上端及び下端に取り付けられた管状のタンク部材とから成る。冷媒をタンク部材からコアに供給し、コア内を流通させた後、タンク部材から排出する。これと併行して、送風機でダクト内に空気を送ると、チューブ内を冷媒が流れる際、空気から熱を吸収して冷気を生成する。その際空気を効率よく蒸発器に当てて冷房効率を高めるべく、蒸発器はダクト内に空気通路を全面ふさぐように配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
凝縮水が集まる蒸発器の下端では、風漏れ防止に加えて、凝縮水の排水性の確保及び吹上げ防止を図る必要があるため、凝縮水を受ける水の受け部材や排水ドレンが配置されている。水受け部材などを空気が流れると、吹き上げられた凝縮水が空気と共にダクトの吹出し口から吹き出すおそれがある。そのため、蒸発器の下端では、コア及び下方タンクと、ダクトの下壁及び水受け部材との間が、他の部分よりも完全にシールされていなければならない。
【特許文献１】特開２００３−５４２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、下方タンク及びコアの下端部（蒸発器の下方寄り部分）を上記構成にした場合、以下の問題の発生が懸念される。まず、蒸発器を通過し冷却された冷気が下方タンクに回り込んで下方寄り部分を冷却し、その内部の冷媒は蒸発し難くなる。フロスト防止制御でコンプレッサをオンオフさせる場合のオフ時にその傾向が顕著になる。その結果、他の部分に比べて温度が低い蒸発器の下方寄り部分からフロスト（霜）が発生し易くなり、蒸発器全体のフロスト量が増加すると冷却効率が低下し、さらにコンプレッサがロック状態に至るおそれがある。
【０００５】
また、コンプレッサのオフ時、液冷媒が多い蒸発器の下方寄り部分の温度が低くなるのに対して、液冷媒の少ない蒸発器の上方寄り部分の温度は高いため、蒸発器の下半分と上半分との温度分布が不均一になり易い。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蒸発器の下方寄り部分、特に下方冷媒通路部材に滞留し易い液冷媒の蒸発を促進させ、下方冷媒通路部材などでの霜の発生や、蒸発器からの冷気の吹出温度の変動を防止する空気冷却ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による空気冷却ユニットは、請求項１に記載したように、空気流通路を形成するダクトと、ダクト内に収容された扁平なコア、及び少なくともコアの下端に取り付けられた下方冷媒通路部材を含む蒸発器とを備える。ダクトは、コアを通過する前の空気を下方冷媒通路部材に導く空気導入通路を備え、コア通過前の比較的温度が高い空気を下方冷媒通路部材及びコアの下端部に導き、これらの内部の冷媒の蒸発を促進する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空気冷却ユニットによれば、コア通過前の空気を空気導入通路で下方冷媒通路部材に導いたので、下方冷媒通路部材及びコアの下端部の温度が上昇し易く、フロストが発生し難くなる。また、請求項２の空気冷却ユニットによれば、第１傾斜壁部及び第２傾斜壁部を含む空気導入通路が容易に形成でき、しかもコア通過前の空気を確実に下方冷媒通路部材などに導くことができる。さらに、請求項３の空気冷却ユニットによれば、案内壁部がコア通過前の空気をより確実に下方冷媒通路部材などに導く。
【０００９】
請求項４の空気冷却ユニットによれば、コアを通過した空気の下方冷媒通路部材への回り込み、及び空気導入通路内の空気の下流側への流れを流れ防止部材で阻止するので、下方冷媒通路部材などに液冷媒が対流し難くなる。また、請求項５の空気冷却ユニットによれば、第３傾斜壁部とコアの下端との間に流れ防止部が容易に形成でき、しかもコア通過後の空気の下方冷媒通路部材への回り込みを確実に防止できる。更に、請求項６の空気冷却ユニットによれば、流れ防止を設けたにもかかわらず、コアの下流側端面の凝縮水は流れ防止部に形成した連通孔からドレンパイプに排水できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（イ）空気冷却ユニット
空気冷却ユニットは車両等の空調装置において冷気（冷風）を生成する冷房装置であり、ダクトと蒸発器とを備える。蒸発器は冷凍サイクルにおいて膨張弁と圧縮機との間に配置される。なお、空気冷却ユニットは暖房ユニット又はエアミックスユニットと一体化されて空調装置を構成することができ、このような空調装置では、ダクト内には蒸発器の上流側に送風機等が、下流側にヒータコア等が配置される。
【００１１】
（ロ）ダクト
ダクトは、例えば車両への搭載のために蛇行して形成されるが、模式的には全体として筒形状を持ち、上壁、一対の側壁及び下壁を有する。下壁にコア通過前空気を下方冷媒通路部材に導く空気導入通路が形成されている。空気導入通路は、具体的には、下方冷媒通路部材の上流側に位置する第１傾斜壁部と、下方冷媒通路部材の下方に位置する第２傾斜壁部とを含む。また、下壁にコア通過後の空気の下方冷媒通路部材への流れを防止するとともに、空気導入通路内の空気の流れを防止する流れ防止部が形成されている。流れ防止部は、具体的には、コアの下流側に位置する第３傾斜壁部とコアの下端との間に延びている。
【００１２】
（ハ）蒸発器
蒸発器はコアと冷媒通路部材とから成り、コアでは複数のチューブとフィンとが交互に配置されている。冷媒通路部材は少なくともコアの下端に取り付けられており、上端には取り付けても取り付けなくても良く、取付け態様はコア内における冷媒の流れ方向等との関係で決まる。
【００１３】
冷媒通路部材は、複数のチューブへの冷媒の分配及びチューブからの冷媒の収集を行う部位であり、チューブよりも十分に大きい流路断面及び容積を有し、ヘッダ部又はタンク部と呼ばれることもある。冷媒通路部材はチューブとは別体のヘッダ部材により、又はチューブと一体に形成された膨出部分により区画形成される。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
（構成）
＜実施例＞
図１は、本発明を適用した実施例としての車両用空調装置の空気冷却ユニット部分を示す断面図である。図１に示すように、空気冷却ユニットはダクト１０と、蒸発器３０とを有する。
【００１６】
筒状のダクト１０は上壁１２、一対の側壁１１（図３参照）及び下壁１５を有し、空気流通路２８を形成している。上壁１２が次述する蒸発器３０の上方タンク３４を保持し、上壁１２にはエアミックスドア１３が回動可能に軸支されている。図１及び図２に示すように、下壁１５は３つの傾斜壁部１６、１８及び２２を含み、これらが下方にふくらんだ空気導入通路２０及び通路２３を形成している 。
【００１７】
図１において、ダクト１０の空気流通路内２８にこれを横切るように蒸発器３０が配置されている。蒸発器３０は２列のコア部を持ち扁平な直方体形状のコア３２と、コア３２の上端に取り付けられた一対の上方タンク３４と、コア３２の下端に取り付けられた一対の下方タンク３６とを含む。この実施例では下方タンク３６は第１下方タンク部材３７ａと第２下方タンク部材３７ｂとを有し、冷媒通路部材を提供している。
【００１８】
コア３２は複数のチューブとフィンとが交互に配置されて成り、チューブ内を冷媒が流れるようになっている。蒸発器３０の下流側にはヒータコア１４が配置されている。
【００１９】
蒸発器３０はダクト１０内に所定状態で支持され、蒸発器３０の上面及びコア３２の一対の側面とダクト３０の上壁１２及び一対の側壁との間はシールされている。蒸発器３０の下方タンク３６とダクト１０の下壁１５との間はシールされておらず、空気導入通路２０及びポケット上部位２３が形成されている。
【００２０】
即ち、下壁１５は蒸発器３０よりも上流側の第１傾斜壁部１６、蒸発器３０の直下方の第２傾斜壁部１８、及び蒸発器３０よりも下流側の第３傾斜壁部２２を備えている。このうち、第１傾斜壁部１６は、上流側の第１下方タンク３７ａの少し上流側にこれから離れて形成され、上流側が高く下流側が低くなるように傾斜している。また、第２傾斜壁部１８は下方タンク３６の下方にこれから離れて形成され、第１傾斜壁部１６と同じ方向に傾斜しているが、傾斜角度はこれよりも小さい。その結果、コア３２の下端３３ａ及び下方タンク３６と第１傾斜部１６及び第２傾斜壁部１８との間に、所定の大きさ及び方向の空気導入通路２０が形成されている。
【００２１】
第３傾斜壁部２２は、下流側の第２下方タンク３７ａの少し下流側にこれから離れて形成され、上流側が低く下流側が高くなるように傾斜している。第３傾斜壁部２２の下端（右端）と上記第２傾斜壁部１８の下端（左端）との合流部に凝縮水排水用のドレンパイプ２８が結合されている。
【００２２】
第３傾斜壁部２２の下端（右端）とコア３２の下端３３ａとの間に上下方向に延びる流れ防止部（仕切り壁部）２５が介在されている。図３から分かるように、仕切り壁部２５は略逆三角形状を持ち、第１傾斜壁部１６及び第２傾斜壁部１８が形成する空気導入通路２０と、第３傾斜壁部２２及び仕切り壁２５が形成する通路２３との間を遮断している。仕切り壁部２５の下端寄りに小孔２６が形成され、空気導入通路２０とポケット状部位２３とを連通している。
【００２３】
詳述すると、仕切り壁部２５の上端は蒸発器３０のコア３２と下方タンク２６との間付近において適宜のシール部材２７ａを介して蒸発器３０の下流側端面３３ｂと接触し、接触部分から空気が漏れないようになっている。仕切り壁２５はシール部材２７ｂを介してダクト１０の側壁１１等に支持されている。
【００２４】
ダクト１０の第１及び第２傾斜壁部１６及び１８と仕切り壁部２５とは、蒸発器３０の上流側から下方タンク２６の上流側及び下方に広がる空気導入通路２０を区画するとともに、蒸発器３０の下流側においては第３傾斜壁部２２と仕切り壁部２５とが蒸発器３０よりも下方に延びるポケット状部位２３を区画形成している。
【００２５】
仕切り壁部２５に形成された小孔２６は、仕切り壁部２５とダクト１０の第３傾斜壁部２２とで区画されるポケット状部位２３の重力方向の最下部と、空気導入通路２０とを連通している。この小孔２６は、凝縮水を蒸発器３０の下流側であるポケット状部位２３から蒸発器３０の上流側である空気導入通路２０へ、ひいてはドレンパイプ２８へと流すように、その位置や形状が選定されている。
【００２６】
（作用）
蒸発器３０の上流側（図１，図２で右側）にある送風機（不図示）が空気を蒸発器３０に送る。蒸発器３０の上面及び一対の側面とダクト１０の上壁１２及び一対の側壁との間はシールされているため、空気の大部分が蒸発器３０を通過する。蒸発器３０では、冷媒は下流側の第２下方タンク部材３７ｂに導入され、導入した冷媒は複数の上向きチューブへと分配され、それらのチューブ内を上方タンク３４に向けて上昇するように流れる。上方タンク３４で冷媒の流れ方向が反転した冷媒は、複数の下向きチューブ内を下方タンク３６に向けて下降するように流れ、第１下方タンク３７ａに流入する。
【００２７】
この実施例では、上方タンク３４は上向きチューブから下向きチューブへと冷媒の流れ方向を反転させる構成としている。但し、上方タンク３４は流れ方向を反転させると同時に、複数のチューブから冷媒を収集し、再び複数のチューブに冷媒を分配する構成とすることができる。
【００２８】
このようにチューブを内を冷媒が流れる過程で冷媒が蒸発し、矢印ｘで示すように、コア３２を通過する空気から吸熱し冷気が生成される。
【００２９】
蒸発器３０を通過していない比較的暖かい空気の一部が、矢印ｙで示すように、空気導入通路２０で下方タンク３６に導かれ、これを横切るように通過する。また、蒸発器３０を通過した比較的冷たい空気が、矢印ｚで示すように、第３傾斜壁部２２に沿って下方に流れても、仕切り壁部２５に遮られる。
【００３０】
（効果）
この実施例によれば、以下の効果が得られる。第１に、蒸発器３０の下方寄り部分（下方タンク３６及びコア３２の下端部３３ａ）でのフロスト発生を防止できる。蒸発器３０の下方タンク３６は常に蒸発器３０を通過していない空気の雰囲気下に置かれるからである。その結果、フロスト防止制御のコンプレッサオフ時にも、下方タンク３６内に冷媒は滞留し難く、液冷媒の蒸発が促進される。
【００３１】
これに関連して、コンプレッサオフ時の蒸発器３０の下方寄り部分の温度上昇が早くなるので、蒸発器３０の上方部分との温度分布の差が縮小し、ダクトの吹出し口からの吹出温度の変動が小さくなる。
【００３２】
第２に、コア３２を通過した比較的冷たい空気は仕切り壁部２５に阻止され、下方タンク３６へ向かって流れることができず、下方タンク３６が冷気により冷却されることが防止できる。その結果、下方タンク３６内での液冷媒の滞留が防止できる。
【００３３】
第３に、下方タンク３６と第１傾斜壁部１６及び第２傾斜壁部１８との間に空気導入通路２０を設けたにも拘わらず、凝縮水が冷気と共に吹出口から吹き出すことが防止できる。空気導入空間２０とポケット状部位２３との間に仕切り壁部２５を設けて、凝縮水の下流方向への流れを禁止したからである。
【００３４】
なお、下方タンク３６に集まった凝縮水は空気導入通路２０からドレンパイプ２８に排出される。一方、コア３２のチューブやフィンから下流に向けて跳んだ凝縮水は、蒸発器３０より下流側のダクト１０の第３傾斜壁部２２や仕切り壁部２５などに付着した後に流れ下り、小孔２６を通って蒸発器３０よりも上流側の空間に流れ戻り、ドレンパイプ２８から排出される。
【００３５】
＜変形例＞
（１）第１変形例
図４に示す第１変形例は、コア３２の上流側下端に第１傾斜壁部１６と離れてこれと平行に案内壁部５０を設けている。この案内壁部５０は、一対の側壁間に形成され、蒸発器３０を通過していない空気の一部を下方タンク３６に案内する。詳述すると、ダクト１０内の通風方向に関して、板状の案内壁部５０の蒸発器３０側の下流側縁は、蒸発器３０のコア３２と下方タンク３６との境界付近に近接して配置されている。案内壁部５０の上流側縁は蒸発器３０側の上流縁よりもややダクト１０の中央側に位置しており、案内壁部５０はその上流側縁から蒸発器３０の上流側縁までなだらかに広がる面を提供している。案内壁部５０は蒸発器３０の幅方向において全幅にわたって延在し、幅方向の両端はダクト１０の側壁１１に支持されている。
【００３６】
このように案内壁部５０で空気の一部を積極的に下方タンク３６及びコア３２の下端３３ａに当てることにより、下方タンク３６等内の液冷媒の蒸発がより促進される。
【００３７】
（２）第２変形例
図５に示す第２変形例では、仕切り壁部５５にその両側の空気導入通路２０と通路２３とを連通する小孔２６（上記図２，図３参照）が形成されていない。その代わりに、上流側のドレンパイプ２８の他に、仕切り壁２５の下流側にドレンパイプ６０を設け、蒸発器３２の下流側端面から排出した凝縮水を排水するようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を適用した実施例である車両用空調装置の部分断面図である。
【図２】上記実施例の要部拡大図である。
【図３】同じく側面図である。
【図４】実施例の第１変形例を示す説明図である。
【図５】同じく第２変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０：ダクト                        １５：下壁
１６：第１傾斜壁部                  １８：第２傾斜壁部
２０：空気導入通路                  ２２：第３傾斜壁部
２３：ポケット状部位                ２５：流れ防止部（仕切り壁部）
２６：連通孔                        ２８：ドレンパイプ
３０：蒸発器                        ３２：コア
３６：下方タンク
【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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