JP4779858B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気通路を形成するケースと熱交換器とをパッキン材によりシールする熱交換装置に関するものであり、車両用空調装置における蒸発器のシール構造として好適である。

従来、この種のシール構造として、例えば、特許文献１に示すように、矩形状をした熱交換器の外形部のうち、上面部に位置する第１パッキン材と両側面部に位置する第２パッキン材とを別体で構成し、熱交換器の上面部および両側面部にそれぞれ第１パッキン材および第２パッキン材を独立に貼り付けているものが知られている。

ところで、上記特許文献１では、蒸発器の空気流れ下流側近傍に熱交換された空気温度を検出するための温度センサがケース外から交換可能な構造によって設けられている。つまり、この温度センサは、蒸発器のフロスト状態を検出するためのセンサであって、的確な空気温度を吹き出す位置に温度センサを配置しやすくすることが望まれている。
特開２００１−２３３０４７号公報

しかしながら、上述したような構成による蒸発器では、最も側面寄りに配列されたフィンは、一方がチューブに接合され、他方がサイドプレートに接合される。これにより、最も側面寄りに配列されたフィンは、その内側に配列されたフィンと比べて比較的高温になる傾向がある。

換言すると、最も側面寄りのフィンよりも内側のフィンは、その両端にチューブが接合されているため、最も側面寄りのフィンよりも内側のフィンから吹き出される空気温度に対して、最も側面寄りのフィンから吹き出される空気温度が高くなっているのが一般的である。

従って、蒸発器の最適なフロスト状態を検出するためには、ケースの側壁近傍よりも奥深い位置にセンサ部を差し込む温度センサをケース外に配置することが必要となっている。これにより、温度センサの外形が大きくなって製造コストが上昇する問題がある。

そこで、本発明の目的は、温度センサの小型化が図れる熱交換装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、空気通路を形成するケース（１）と、ケース内に配置され、空気と熱交換流体とを熱交換する熱交換器（３）と、この熱交換器（３）のタンク面に位置する第１パッキン材（４、５）と、熱交換器（３）の入口面または出口面のうち、最も側面寄りに配列されたフィン（３４）を覆うように貼り付けられた第２パッキン材（６）とを備え、熱交換器は、冷凍サイクルの低圧冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することにより送風空気を冷却する蒸発器（３）であり、ケースは、左右側方の内壁面に、蒸発器の両側面（４０、４１）とその近傍を受け入れ可能なレール状の収容部を有し、収容部は２つのリブ部（２）の間に形成されており、収容部は、蒸発器を第２パッキン材を介して支持しており、リブ部の突き出し高さは、蒸発器をケース内に配置したときに、リブ部の先端が蒸発器の最も側面寄りに配列されたチューブ（３５）の同一線上にほぼ合致するように形成され、蒸発器の空気流れ下流には、蒸発器への着霜を判定するために用いられる温度センサ（８）が配置されており、温度センサは、蒸発器の中央よりも、ケースの内壁面に近い位置に配置された温度感知部（８ａ）を有することを特徴としている。

この発明によれば、熱交換器（３）の最も側面寄りに配列されたフィン（３４）からの比較的高温の空気が吹き出されることを防止することができるのでケース（１）の側壁近傍に温度センサを配置しても最適なフロスト状態の空気温度を検出することができる。従って、ケース（１）から奥深い位置にセンサ部を差し込む温度センサとする必要がないため温度センサの小型化が図れる。

請求項２に記載の発明では、熱交換器（３）の両側面には、最も側面寄りに配列されたフィン（３４）を固定するサイドプレート（３６）が設けられており、第２パッキン材（６）は、ケース（１）とサイドプレート（３６）との間をシールし、その延長上に延ばされた第２パッキン材（６）によって最も側面寄りに配列されたフィン（３４）を覆うことを特徴としている。

この発明によれば、第２パッキン材（６）によって、ケース（１）内に配置される熱交換器（３）との間をシールできるとともに、最も側面寄りのフィン（３４）の空気通路をシールすることができる。従って、部品点数を増加させることなく最も側面寄りに配列されたフィン（３４）からの比較的高温の空気が吹き出されることを防止することができる。

請求項３に記載の発明では、第２パッキン材（６）は、熱交換器（３）の最も側面寄りに配列されたフィン（３４）の通気通路のうち、半分以上の空気通路を覆うことを特徴としている。

この発明によれば、最も側面寄りに配列されたフィン（３４）からの比較的高温の空気が吹き出されることを防止することができる。なお、少なくとも空気通路の半分程度を覆うことで通風抵抗の増加の抑制が図れる。

請求項４に記載の発明では、第２パッキン材（６）は、少なくとも熱交換器（３）の入口面に貼り付けられたことを特徴としている。この発明によれば、熱交換器（３）の空気流れ下流側を覆うまでもなく、空気流れ上流側を覆うことで最も側面寄りに配列されたフィン（３４）からの比較的高温の空気が吹き出されることを防止することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における熱交換装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は第１実施形態におけるケース１と蒸発器３とのシール構造を示す平面断面図である。図２は蒸発器３におけるパッキン材４、５、６の貼り付け位置を示す斜視図である。図３は車両用空調装置の蒸発器３の全体構成を示す正面図である。

本実施形態では、本発明を車両用空調装置に適用したものである。熱交換器である蒸発器３は、図３に示すように、上下のヘッダタンク３１およびコア部３３から構成されている。コア部３３は、内部を冷媒が流通する複数のチューブ３５、波形に形成された複数のフィン３４、およびタンクプレート３２から構成されている。

フィン３４とチューブ３５は、ヘッダタンク３１の長手方向に交互に積層され、左右の最も側面よりに配列されるフィン３４の更に外方に、断面コの字状に開口する強度部材としてのサイドプレート３６が配設されている。

タンクプレート３２は、これら複数のチューブ３５の積層方向に延びるように配設され、チューブ３５の長手方向の端部に対応する位置にチューブ挿入部としての挿入孔３７が複数設けられている。この挿入孔３７にチューブ３５端部が接合されてコア部３３が形成されている。

さらに、その挿入孔３７の最外方には、サイドプレート３６の長手方向の対応する位置に図示しない挿入孔が形成されており、その挿入孔にサイドプレート３６の端部が接合されてコア部３３が形成される。

そして、図中上側のタンクプレート３２には上部ヘッダタンク３１が、図中下側のタンクプレート３２には下部ヘッダタンク３１が接合によって結合されている。なお、蒸発器３の各部品はアルミニュウム系の材料で形成され、ろう付けにて一体に接合されている。

そして、上部ヘッダタンク３１には上流側に設けられた膨張弁（図示せず）で減圧された冷媒が流入され、複数のチューブ３５内を流れ、空気と熱交換することで冷媒が蒸発したガスとなって下部ヘッダタンク３１に流入して、下部ヘッダタンク３１から外部の冷凍サイクルの下流側に流出する。以上の構成による蒸発器３は、冷房用熱交換器であり、冷凍サイクルの低圧冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することにより送風空気を冷却する。

次に、以上の構成による蒸発器３を収容するケース１について説明する。ケース１は樹脂製の空調ケースであり、その内部に空気通路を形成している。この空調ケース１は車両計器盤内側の中央部に搭載される。空調ケース１のうち助手席側の側面部に図示しない空気入口部が設けられるとともに、空調ケース１には、その空気入口部の空気流れ下流側に蒸発器３が配置されており、図示しない送風ユニットからの送風空気が上記空気入口部を経由して蒸発器３に流入される。

さらに、空調ケース１には、蒸発器３の空気流れの下流側に暖房用熱交換器（図示せず）が配置されており、蒸発器３で冷却された冷風と暖房用熱交換器（図示せず）で加熱された温風との風量割合を調節して送風空気の温度調節が行われるように構成している。

次に、蒸発器３とケース１内壁面とのシール構造について図１および図２に基づいて説明する。熱交換器３は、図２に示すように、第１タンク面３８、第２タンク面３９、第１側面４０、第２側面４１、空気流れ上流側となる入口面４２、および空気流れ下流側となる出口面４３の６面を有する。

その６面のうち、第１タンク面３８の中央部にタンク長手方向に沿って延びる帯状のパッキン材５が貼り付けられている。さらに、第１タンク面３８の長手方向の一端部には、第１側面４０との境界に沿って、すなわち、タンクの短手方向に沿って延びる帯状のパッキン材４が貼り付けられている。

さらに、第１タンク面３８の長手方向の他端部には、第２側面４１との境界に沿って、すなわち、タンクの短手方向に沿って延びる帯状のパッキン材４が貼り付けられている。その結果、第１タンク面３８には、Ｈ字型のシール面を提供するようにＨ字型のパッキン材４、５が配置されている。ここで、第１タンク面３８に配置されるパッキン材４、５を第１パッキン材４、５と称する。

そして、入口面４２には、第１側面４０との境界に沿って、帯状のパッキン材６が貼り付けられている。さらに、入口面４２には、第２側面４１との境界に沿って、帯状のパッキン材６が貼り付けられている。この結果、入口面４２のうち、両側面４０、４１との境界に沿って延びる帯状の範囲はパッキン材６によって覆われ、入口面４２の両側にシール面が提供される。

一方、出口面４３には、第１側面４０との境界に沿って、帯状のパッキン材６が貼り付けられている。さらに、出口面４３には、第２側面４１との境界に沿って、帯状のパッキン材６が貼り付けられている。この結果、出口面４３のうち、両側面４０、４１との境界に沿って延びる帯状の範囲はパッキン材６によって覆われ、出口面４３の両側にシール面が提供される。

入口面４２と出口面４３とには、複数のチューブ３５が並べて配列されている。それぞれのチューブ３５に隣接して空気通路が形成されている。結果、入口面４２と出口面４３とには、複数の空気通路が開口する。それぞれの空気通路には、波状のフィン３４などの熱交換促進部材が配置されうる。

また、複数のパッキン材６のそれぞれは、入口面４２と出口面４３との最も端に位置する空気通路を閉塞するように貼り付けられている。この形状は、パッキン材６が、入口面４２と出口面４３との最も端に位置するフィン３４を覆うように配置されている。ここで、第１側面４０、第２側面４１に配置されるパッキン材６を第２パッキン材６と称する。

以上の構成による熱交換装置は、熱交換器３と、この熱交換器３に貼り付けられたパッキン材４、５、６とを備える。パッキン材は、熱交換器３の２つのタンク部のうち、上側に位置される第１タンク面３８に配置されてこの第１タンク面３８に沿う隙間を遮断する第１パッキン材４、５を備える。

パッキン材は、さらに、熱交換器３の入口面４２または出口面４３の少なくとも一方のうち、両側面４０、４１との境界に沿って延びる端部空気通路を少なくとも部分的に覆う第２パッキン材６を備える。なお、蒸発器３の第２タンク面３９には、図示しない皿状のパッキン材を嵌め込むようになっている。

一方、熱交換器３を収容するケース１は、図１に示すように、少なくとも、熱交換器３の両側面４０、４１とその近傍を受け入れ可能なレール状の収容部を有する。この収容部は２つのリブ部２の間に形成されうる。また、収容部は、パッキン材６を覆う程度の深さを有している。

収容部は、熱交換器３をパッキン材４、５、６のみを介して支持し、熱交換器３とケース１との直接の接触、例えば、サイドプレート３６とケース１との直接の接触を回避するように形成されている。

さらに、蒸発器３の空気流れ下流には、温度センサ８が配置されている。この温度センサ８は、蒸発器３の温度を直接的にもしくは間接的に検出する。温度センサ８の検出温度は、蒸発器３への着霜を判定するために用いられる。温度センサ８は、蒸発器３の下流側領域のうち、ケース１の壁面に比較的近い位置に温度感知部８ａを有している。この温度センサ８の温度感知部８ａは、蒸発器３の中央よりも、ケース１の壁面に近い位置に配置される。

次に、パッキン材４、５、６のサイズについて説明する。第２パッキン材６の幅方向のサイズは、少なくともサイドプレート３６の端部と、最も側面寄りに配列されたチューブ３５とを繋ぐ長さに形成すると良い（図１中に示すＷ１）。これによれば、サイドプレート３６の長手方向に沿って最も側面寄りに配列されたフィン３４の空気通路を覆うように貼り付けることができる。

さらに、収容部を形成するリブ部２の突き出し高さにおいても、蒸発器３をケース１内に配置したときに、リブ部２の先端が最も側面寄りに配列されたチューブ３５の同一線上にほぼ合致するように形成すれば良い。

これにより、第２パッキン材６によって、ケース１左右側方の内壁面と蒸発器３の両側面４０、４１との隙間をシールすることができるとともに、最も側面寄りのフィン３４の空気通路全体を第２パッキン材６でシールすることができる。従って、部品点数を増加させることなく最も側面寄りに配列されたフィン３４からの比較的高温の空気が吹き出されることを防止することができる。

そして、第１パッキン材４、５は、上述した第２パッキン材６のサイズのうち、同一幅寸法、同一板厚になるように形成すれば良い。換言すると、第１パッキン材４、５および第２パッキン材６はともに、同一の板状弾性体材料から切断長さを変えるだけで得られることができる。なお、具体的弾性体材質としては樹脂発泡材が最適であり、例えば、架橋高発泡ポリエチレン（ポリエチレン）を用いる。

また、パッキン材４、５、６はその表裏両面の片側に接着剤層を有し、この接着剤層の表面に剥離紙（裏紙）を貼り付けた構成となっている。これにより、剥離紙を剥離した後に、接着剤層を蒸発器３各部の貼り付け相手面に貼り付けることにより、パッキン材４、５、６を蒸発器３各部に接着固定できる。

これにより、パッキン材４、５、６を同一幅寸法、同一板厚とすることで、例えば、ロール状に巻かれた板状弾性体材料を回転体から引き出して所定の長さに切断するとともに、剥離紙を剥がすことのできる自動機を用いて蒸発器３の各部、所定位置にパッキン材４、５、６を比較的容易に貼り付けることができる。

以上の第１実施形態による蒸発器のシール構造によれば、パッキン材４、５、６は、蒸発器３の第１タンク面３８に位置する第１パッキン材４、５と、蒸発器３の入口面４２、出口面４３に位置する第２パッキン材６とに別体で構成し、かつ第２パッキン材６が蒸発器３の最も側面寄りに配列されたフィン３４を覆うように貼り付けられている。

これによれば、蒸発器３の最も側面寄りに配列されたフィン３４からの比較的高温の空気が吹き出されることを防止することができるのでケース１の側壁近傍に温度センサ８を配置しても最適なフロスト状態の空気温度を検出することができる。従って、ケース１から奥深い位置にセンサ部を差し込む温度センサ８とする必要がないため温度センサ８の小型化が図れる。

また、ケース１と蒸発器３のサイドプレート３６との間をシールし、その延長上に延ばされた第２パッキン材６によって、ケース１側方の内壁面と蒸発器３の側面との隙間をシールすることができるとともに、最も側面寄りに配列されたフィン３４の空気通路をシールすることができる。従って、部品点数を増加させることなく最も側面寄りに配列されたフィン３４からの比較的高温の空気が吹き出されることを防止することができる。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、第２パッキン材６を空気流れの前後の入口面４２と出口面４３に４ヶ所貼り付けるように構成したが、これに限らず、空気流れ下流側の出口面４３に配置される第２パッキン材６は、最も側面寄りに配列されたフィン３４を覆うように形成しなくても良い。

具体的には、図４に示すように、空気流れ下流側に形成するリブ部２の先端をサイドプレート３６の内側近傍に同一線上となるように形成し、そのリブ部２の先端に同一線上となるように第２パッキン材６の一端をサイドプレート３６貼り付ける。これによれば、最も側面寄りに配列されたフィン３４の空気通路を入口面４２のみで覆うことで、最も側面寄りに配列されたフィン３４からの比較的高温の空気が吹き出されることを防止することができる。さらに、蒸発器３の空気流れ下流側の側面をガタなく安定的にケース１の内壁面に支持できる。

本発明の第１実施形態におけるケース１と蒸発器３とのシール構造を示す平面断面図である。 本発明の第１実施形態における蒸発器３におけるパッキン材４、５、６の貼り付け位置を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態における車両用空調装置の蒸発器３の全体構成を示す正面図である。 本発明の第２実施形態におけるケース１と蒸発器３とのシール構造を示す平面断面図である。

符号の説明

１…ケース、空調ケース
３…蒸発器（熱交換器）
４、５…第１パッキン材、パッキン材
６…第２パッキン材、パッキン材
３４…フィン
３６…サイドプレート

Claims (4)

1. 空気通路を形成するケース（１）と、
   前記ケース内に配置され、空気と熱交換流体とを熱交換する熱交換器（３）と、
   前記熱交換器（３）のタンク面に位置する第１パッキン材（４、５）と、
   前記熱交換器（３）の入口面または出口面のうち、最も側面寄りに配列されたフィン（３４）を覆うように貼り付けられた第２パッキン材（６）とを備え、
   前記熱交換器は、冷凍サイクルの低圧冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することにより前記送風空気を冷却する蒸発器（３）であり、
   前記ケースは、左右側方の内壁面に、前記蒸発器の両側面（４０、４１）とその近傍を受け入れ可能なレール状の収容部を有し、前記収容部は２つのリブ部（２）の間に形成されており、
   前記収容部は、前記蒸発器を前記第２パッキン材を介して支持しており、
   前記リブ部の突き出し高さは、前記蒸発器を前記ケース内に配置したときに、前記リブ部の先端が前記蒸発器の最も側面寄りに配列されたチューブ（３５）の同一線上にほぼ合致するように形成され、
   前記蒸発器の空気流れ下流には、前記蒸発器への着霜を判定するために用いられる温度センサ（８）が配置されており、前記温度センサは、前記蒸発器の中央よりも、前記ケースの前記内壁面に近い位置に配置された温度感知部（８ａ）を有することを特徴とする熱交換装置。
2. 前記熱交換器（３）の両側面には、最も側面寄りに配列された前記フィン（３４）を固定するサイドプレート（３６）が設けられており、
   前記第２パッキン材（６）は、前記ケース（１）と前記サイドプレート（３６）との間をシールし、その延長上に延ばされた前記第２パッキン材（６）によって最も側面寄りに配列された前記フィン（３４）を覆うことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
3. 前記第２パッキン材（６）は、前記熱交換器（３）の最も側面寄りに配列された前記フィン（３４）の通気通路のうち、半分以上の空気通路を覆うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換装置。
4. 前記第２パッキン材（６）は、少なくとも前記熱交換器（３）の入口面に貼り付けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の熱交換装置。

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