(57)【要約】【課題】種々の形態の空調ユニット８であっても、熱交換器に所望の熱交換能力を発揮させつつ、小型化を実現可能とする。【解決手段】空気が流動する空調ユニット８内に、所定のピッチで屈曲させたフィン６と、内部を冷媒が流動する流路形成部材５とを交互に積層した熱交換器４を配設する。前記空調ユニット８は、空気の流動方向に対し、少なくとも流路断面積が変化する断面変化領域を有する構成とする。前記熱交換器４は、前記空調ユニット８の断面変化領域で、空気流れの上下流に分割して配設され、分割した各部位を配設位置での流路断面積に応じた大きさとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が流動する空調ユニット内に、所定のピッチで屈曲させたフィンと、内部を冷媒が流動する流路形成部材とを交互に積層した熱交換器を配設してなる車両用空調装置において、
前記空調ユニットは、空気の流動方向に対し、流路断面積が変化する断面変化領域を有し、
前記熱交換器は、前記空調ユニットの断面変化領域で、空気流れの上流側と下流側とに分割して配設され、分割した各部位を配設位置での流路断面積に応じた大きさとしたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記熱交換器は、分割された各部位のうち、上流側に位置する部位が下流側に位置する部位に比べてフィンによって区画される各空気流路の断面積が大きくなるように形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記熱交換器は、前記流路形成部材の両端部をヘッダパイプに接続してなる構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記流路形成部材は、冷媒の流動方向下流側に向かうに従って流路断面積が大きくなるように構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記冷媒はＣＯ２であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置として、例えば、車内前方部の足元に配設される空調ユニットを備え、この空調ユニットに収容する熱交換器を、外側に位置する素管を短く形成することにより、空調ユニットの角部に窪みを形成可能とした車両用空調装置が公知である（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭６３−５０６１１号公報
【特許文献２】
実開平５−７９２８３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の車両用空調装置では、空調ユニットに収容する熱交換器の一部を変形させるだけで対応しているため、小型化には限界がある。特に、空調ユニットには種々の形態があるので、部分的に変形させるだけでは、十分に対応することができない。また、単に小型化するだけでは、熱交換器で所望の熱交換能力を達成することが不可能となる。
【０００５】
そこで、本発明は、種々の形態の空調ユニットであっても、熱交換器に所望の熱交換能力を発揮させつつ、小型化を実現可能な車両用空調装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、空気が流動する空調ユニット内に、所定のピッチで屈曲させたフィンと、内部を冷媒が流動する流路形成部材とを交互に積層した熱交換器を配設してなる車両用空調装置において、
前記空調ユニットは、空気の流動方向に対し、流路断面積が変化する断面変化領域を有し、
前記熱交換器は、前記空調ユニットの断面変化領域で、空気流れの上流側と下流側とに分割して配設され、分割した各部位を配設位置での流路断面積に応じた大きさとしたものである。
【０００７】
この構成により、熱交換器を分割することにより、全体として見れば、所望の熱交換能力を維持することができるだけでなく、空調ユニットの形態に応じて断面変化領域の各部位に応じた適切なサイズとすることができ、空調ユニットを小型化することが可能となる。
【０００８】
前記熱交換器は、分割された各部位のうち、上流側に位置する部位が下流側に位置する部位に比べてフィンによって区画される各空気流路の断面積が大きくなるように形成するのが好ましい。
【０００９】
この構成により、空調ユニット内を通過する空気は、上流側に位置する熱交換器で冷却されて収縮した後、下流側に位置する熱交換器を通過する。したがって、フィンによって区画される各空気流路の断面積が小さくなった下流側に位置する部位であっても、空気抵抗を増大させることなくスムーズに通過する。また、各空気流路の断面積を小さくすることにより、配設されるフィンの表面積が増大するので、熱交換能力が向上する。
【００１０】
前記熱交換器は、前記流路形成部材の両端部をヘッダパイプに接続してなる構成としてもよい。
【００１１】
前記流路形成部材は、冷媒の流動方向下流側に向かうに従って流路断面積が大きくなるように構成するのが好ましい。
【００１２】
この構成により、熱交換器内を流動する冷媒の乾き度が大きくなる下流側に向かうに従って流路断面積が大きくように形成されているので、圧力損失が抑えられ、熱交換能力の低下を抑制することが可能となる、
なお、前記冷媒にはＣＯ２を使用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置を示す。この車両用空調装置では、コンプレッサ１から吐出された冷媒が、コンデンサ２、膨張弁３、エバポレータ４及びアキュムレータ２０を介してコンプレッサ１に戻って循環する。ここでは、冷媒にはＣＯ２が使用されている。
【００１５】
コンプレッサ１は、冷媒を高温・高圧状態として吐出する。コンデンサ２は、車外前方部に配設され、内部を流動する冷媒と外気とを熱交換することにより冷媒を冷却する。膨張弁３は、冷媒を気化しやすい状態まで減圧する。アキュムレータ２０は、気液を分離してコンプレッサ１に液相冷媒が流入して液圧縮を起こすことを防止する。
【００１６】
エバポレータ４は本発明に係る熱交換器の一例であり、図２に示すように、扁平チューブ５とフィン６とを交互に積層し、各扁平チューブ５の両端部をヘッダパイプ７に接続した構成となっている。扁平チューブ５は、流路形成部材の一例であり、押出加工により断面扁平の筒状に形成したものや、２枚のプレートを外縁部で張り合わせて内部に流路を形成したものが使用できる。フィン６は、熱伝導性に優れたアルミニウム等の帯状薄板に切り起こしにより複数のルーバー（図示せず）を形成すると共に蛇行するように変形させたものである。
【００１７】
前記構成のエバポレータ４は、車内前方部の空調ユニット８内に配設されている。すなわち、エバポレータ４は２分割され、空調ユニット８に形成される、流路断面積が変化する略Ｕ字形の空気流路の途中に、上流側と下流側とに分離して配置されている。上流側のエバポレータ４（第１エバ９）は、下流側のエバポレータ４（第２エバ１０）に比べてフィンピッチが大きくなるように形成されている。図２（ａ）に示す第１エバ９では、図２（ｃ）に示す第２エバ１０のフィンピッチＷ２よりも大きなフィンピッチＷ１でフィン６が折り曲げられている。また、図２（ｂ）に示す第１エバ９では、図２（ｃ）に示す第２エバ１０のフィン高さＨ２よりも高いフィン高さＨ１でフィン６が折り曲げられている。フィンピッチ及びフィン高さの両方を相違させることも可能であり、要は、扁平チューブ５及びフィン６によって区画された各開口部が、下流側に位置する第２エバ１０に比べて上流側に位置する第１エバ９方が大きくなるように形成できればよい。これにより、空気が第１エバ９を通過する際の圧力損失が抑えられる。また、空気が第２エバ１０を通過する際には、フィンピッチが小さくなっているにも拘わらず、第１エバ９での冷却に伴う収縮と除湿により圧力損失は抑えられる。また、配設する流路断面積の違いから第１エバ９に比べて第２エバ１０のサイズは小さく抑えられているが、その分、フィンピッチの縮小等により表面積が増大しているので、所望の冷却能力を維持することが可能である。
【００１８】
前記空調ユニット８では、図１に示すように、ブロア１１の回転により図示しない吸込口から内気又は外気が導入される。また、エバポレータ４の下流側は、仕切壁１２によって２分割され、その一方の流路にヒータコア１３が配設されている。ヒータコア１３では、エンジン冷却水が流動することにより通過する空気を加熱する。他方の流路出口にはダンパ１４が設けられ、分割された各流路の送風量を調整可能となっている。なお、分割された各流路を通過した空気は混合され、所定温度に温調された後、車内へと送風される。
【００１９】
なお、前記実施形態では、エバポレータ４を略Ｕ字形の流路を備えた空調ユニット８に採用する場合について説明したが、図３に示すように、内気と外気とで導入する流路を分離したタイプや、図４に示すように、さらに幅方向に２分割したタイプ等、流路断面積が相違する構成であれば、種々の空調ユニット８に採用可能である。
【００２０】
また、エバポレータ４は、２分割に限らず、３分割以上としてもよいし、直列又は並列のいずれの接続方法であっても採用可能である。
【００２１】
さらに、エバポレータ４のサイズは、扁平チューブ５の長さを変更したり、ヘッダパイプ７の長さを変更して積層する扁平チューブ５とフィン６の数を増減したりすることにより変更することが可能である。
【００２２】
さらにまた、扁平チューブ５の流路断面積は、冷媒の流動方向下流側に向かうに従って大きくなるように形成することも可能である。すなわち、エバポレータ４では、一方のヘッダ７に流入した冷媒が、複数本の扁平チューブ５（上流側扁平チューブ群）を流動し、他方のヘッダ７に流入した後、次の複数本の扁平チューブ５（下流側扁平チューブ群）へと順次流動するように構成されている。そこで、例えば、上流側の各扁平チューブ５に対して下流側の扁平チューブ５の流路断面積を大きくすることにより、エバポレータ４で冷媒が流動する際、気化による体積増大に対して圧力損失を抑制することができ、熱交換能力の低下を防止することが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱交換器を分割して空気流れの上下流の流路断面積の異なる各部位に応じてそれぞれ配設するようにしたので、空調ユニットの形態に拘わらず、熱交換器に所望の冷房能力を発揮させつつ、空調ユニットの小型化を実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【図２】（ａ）は図１に示す第１エバの斜視図、（ｂ）は第２エバの一例を示す斜視図、（ｃ）は第２エバの他の例を示す斜視図である。
【図３】他の実施形態に係る空調ユニットを示す断面図である。
【図４】他の実施形態に係る空調ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
１…コンプレッサ
２…コンデンサ
３…膨張弁
４…エバポレータ（熱交換器）
５…扁平チューブ（流路形成部材）
６…フィン
７…ヘッダパイプ
８…空調ユニット
９…第１エバ
１０…第２エバ
１１…ブロア
１２…仕切壁
１３…ヒータコア
１４…ダンパ
【図１】
2004175144.tif 000003
【図２】
2004175144.tif 000004
【図３】
2004175144.tif 000005
【図４】
2004175144.tif 000006