JP6638169B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
また、空調通路内の温度が極めて低い状況でエバポレータによる吸熱が行われると、エバポレータの周囲に凍結が生じ、空調装置での除湿が行えなくなることがある。
ところが、この車両用空調装置の場合、低温の外気をヒータコアで加熱してデフロスタ開口部からフロントガラス部分に吹き出すため、加熱のための大きな熱エネルギーが必要になるうえ、空調装置による室内空気の除湿を行うことができない。
しかし、特許文献1に記載の車両用空調装置においては、空調通路内のエバポレータとブロアのさらに上流側に位置される内気導入通路と外気導入通路の間にヒートパイプが配置されているため、ブロアを含む通路内の構造が複雑になって装置全体が大型化し易い。
即ち、本出願の一の発明に係る車両用空調装置は、空調空気を冷却するエバポレータ(例えば、実施形態のエバポレータ11)と、空調空気を加熱するヒータコア(例えば、実施形態のヒータコア14)と、前記エバポレータの通風部の下流側に前記ヒータコアの通風部が配置され、車室内に吹き出される空調空気を生成する空調通路(例えば、実施形態の空調通路15)と、前記空調通路の前記エバポレータの通風部の上流側に接続されて、前記エバポレータの通風部に車室内の空気を導入する内気導入通路(例えば、実施形態の内気導入通路16)と、前記空調通路の前記エバポレータの通風部の上流側に前記内気導入通路と並列に接続されて、前記エバポレータの通風部に車外の空気を導入する外気導入通路(例えば、実施形態の外気導入通路17)と、冷媒の蒸発と凝縮によって高温部から低温部に熱を移動させるヒートパイプ(例えば、実施形態のヒートパイプ33)と、を備え、前記ヒートパイプは、前記内気導入通路に臨む位置と前記外気導入通路に臨む位置とに跨るように前記エバポレータに設けられ、前記エバポレータは、前記内気導入通路側の通風部と前記外気導入通路側の通風部と交差する方向に延出する複数列の冷媒通路(例えば、実施形態の第1の熱交換チューブ52,第2の熱交換チューブ53)を有し、前記ヒートパイプは、前記エバポレータの隣接する前記冷媒通路の間に配置されていることを特徴とする。
また、ヒートパイプは、エバポレータに設けられているため、エバポレータとともに空調通路内に容易に、かつコンパクトに設置することができる。
また、この場合、ヒートパイプがエバポレータの隣接する冷媒通路の間に配置されているため、ヒートパイプがエバポレータの外側に突出しなくなり、ヒートパイプとエバポレータを併せた外形を小型化することが可能になる。
この場合、ヒートパイプの上方側にエバポレータの外気導入通路との接続部が配置され、ヒートパイプの下方側にエバポレータの内気導入通路との接続部が配置されることになる。したがって、冷寒時に除湿暖房を行う場合には、高温部がヒートパイプの下方に位置され、低温部がヒートパイプの上方に位置されることになる。このため、ヒートパイプ自体を複雑な構造とすることなく、内気導入通路側から外気導入通路側に熱を効率良く移動させることが可能になる。
この場合、ヒートパイプへの冷媒封入時に、冷媒封止弁を通して冷媒を容易に充填することが可能になる。
また、前記エバポレータの複数列の冷媒通路は、相互に接合した複数のプレート材(例えば、実施形態のプレート材45)によって構成されるようにしても良い。
この場合、エバポレータの構造をより簡素化し、かつ製造コストの低減を図ることができる。
この場合、冷寒時に除湿暖房を行うときには、冷凍サイクル内の冷媒を封止部によってエバポレータの冷媒通路内に封止する。これにより、エバポレータの冷媒通路とその内部の冷媒がヒートパイプとして機能することになる。したがって、この構成を採用することにより、専用のヒートパイプが不要となり、部品点数の削減と装置のさらなるコンパクト化が可能になる。
この場合、ヒートパイプを通して内気と外気が熱交換される前段階において、仕切壁の伝熱部材においても、内気と外気の熱交換が行われることになる。したがって、この構成を採用することにより、車両用空調装置に導入される内気と外気の熱交換効率をより高め、除湿効率も高めることが可能になる。
この場合、外気導入通路の内部を通過する外気と周域の空気との熱交換が断熱材によって遮断されるため、外気導入通路を通過する外気は、内気導入通路を通過する内気との間でより効率良く熱交換されることになる。
最初に、図1〜図3に示す第1の実施形態について説明する。
図1は、車両用空調装置10を車体前後方向に略沿って縦断面にして示した図であり、図2は、図1のエバポレータ11のII−II線に沿う断面を示す図である。また、図3は、図1のエバポレータ11のIII−IIIに沿う断面を示す図である。なお、図1において、矢印FRは車両1の前方を指し、矢印UPは車両1の上方を指している。
即ち、冷凍サイクルは、冷媒を高圧に圧縮して送り出すコンプレッサと、そのコンプレッサで圧縮された冷媒を外気と熱交換する室外熱交換器と、その室外熱交換器を通過した冷媒を膨張させる膨張弁と、その膨張弁を通った低温低圧の冷媒を空調空気と熱交換し、空調空気と熱交換した冷媒をコンプレッサに戻す上記のエバポレータ11と、を備えている。
また、空調ユニット13内のエバポレータ11の下方位置には、エバポレータ11部分で発生した凝縮水を空調ユニット13の外部に排出するためのドレーンポート36が設けられている。
図4は、車両用空調装置110を車体前後方向に略沿って縦断面にして示した図であり、図5は、図4の車両用空調装置110をV−V線に沿って断面にして示した図である。
第2の実施形態に係る車両用空調装置110は、基本的な構成は第1の実施形態とほぼ同様であるが、内気導入通路16と外気導入通路17を仕切る上流側仕切壁18(仕切壁)に、内気導入通路16の内部を通過する空気と外気導入通路17の内部を通過する空気との間で熱交換を行う伝熱用の複数のフィン40(伝達部材)が突設されている点が第1の実施形態と大きく異なっている。また、内気導入通路16の下壁16aは、エバポレータ11方向に向かって下方に傾斜しており、下壁16aの端部とエバポレータ11の間には、ドレーンポート36に連なるドレーン通路41が形成されている。内気導入通路16内で発生した凝結水は、ドレーン通路41を通ってドレーンポート36から外部に排出される。
また、外気導入通路17の外周部には、内気導入通路16内以外の周域の空気との熱交換を遮断するための断熱材700が被覆されている。
第3の実施形態に係る車両用空調装置210は、基本的な構成は第2の実施形態とほぼ同様であるが、内気導入通路16の下壁16aの端部とエバポレータ11の間に形成されるドレーン通路241の開口面積が大きく、かつ凝縮水によって常時閉塞されない形状とされている点が異なっている。本実施形態の場合、ドレーン通路241の一部が、内気導入通路16内の暖かい空気を凝縮水とともに外部に排出可能な空気排出部241aとされている。
第1〜第3の実施形態に係る車両用空調装置10,110,210は、エバポレータ11の隣接する第1の熱交換チューブ52の間と、隣接する第2の熱交換チューブ53の間にそれぞれヒートパイプ33が設置されているが、第4の実施形態に係る車両用空調装置310においては、側面視で第1の熱交換チューブ52と第2の熱交換チューブ53の間で、かつ、正面視で隣接する第1の熱交換チューブ52の間(第2の熱交換チューブ53の間)となる位置に、それぞれヒートパイプ333が配置されている。ヒートパイプ333は、第1の実施形態のものと同様に、断面略楕円状の金属チューブの内部に所定量の冷媒Rが封入されている。
ただし、本発明に係る車両用空調装置310においては、エバポレータ311と別体のヒートパイプ333に、冷媒を内部に封止するための冷媒封止弁42が設けられているため、ヒートパイプ333の冷媒封入時に冷媒封止弁42を通して容易に冷媒Rを充填できるという利点がある。
上述した第1〜第4の各実施形態は、エバポレータ11,311の上端側に冷媒流入タンク50と冷媒流出タンク51が配置されるとともに、下端側に中継タンク54が配置され、冷媒流入タンク50と中継タンク54、中継タンク54と冷媒流出タンク51の各間がパイプ材から成る第1の熱交換チューブ52と第2の熱交換チューブ53によって接続されている。これに対し、第5の実施形態に係るエバポレータ411においては、上端側に冷媒流入孔450と冷媒流出孔451を有し下端側に中継孔454A,454Bを有する複数のプレート材45が層状に重ねられ、隣接するプレート材45の周縁部同士が適宜接合されている。これにより、隣接するプレート材45の間に、第1の熱交換チューブ452や第2の熱交換チューブ453、ヒートパイプ433等が形成されている。第1の熱交換チューブ452は、冷媒流入孔450と中継孔454Aとに接続され、第2の熱交換チューブ453は、中継孔454Bと冷媒流出孔451とに接続されている。また、中継孔454Aと中継孔454Bとは図示しない通路孔によって相互に接続されている。
本実施形態の場合、ヒートパイプ433は、隣接する第1の熱交換チューブ452の間と、隣接する第2の熱交換チューブ453の間にそれぞれ配置されている。また、ヒートパイプ433には、第1の実施形態と同様に所定量の冷媒Rが封入されている。
本実施形態に係る車両用空調装置510は、第5の実施形態と同様に冷媒流入孔450,冷媒流出孔451,中継孔454A,454Bを有する複数のプレート材45が層状に重ねられ、隣接するプレート材45の周縁部同士が適宜接合されて、これらの間に第1の熱交換チューブ452と第2の熱交換チューブ453が形成されている。また、第1の熱交換チューブ452と第2の熱交換チューブ453を形成するプレート材45の背部間には、一つのヒートパイプ533が形成されている。
第6の実施形態に係る車両用空調装置510の場合、第4の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができるうえ、エバポレータ511全体をさらに小型化することができる。
本実施形態に係る車両用空調装置610は、専用のヒートパイプを備えず、除湿暖房時等の必要時にエバポレータ611の一部をヒートパイプとして機能させるようになっている。
11,311,411,511,611…エバポレータ
12…冷凍サイクル
14…ヒータコア
15…空調通路
16…内気導入通路
17…外気導入通路
18…上流側仕切壁(仕切壁)
28…膨張弁(封止部)
31…遮断弁(封止部)
32…連動機構部(封止部)
33,333,433,533,633…ヒートパイプ
40…フィン(伝達部材)
241…ドレーン通路
241a…空気排出部
42…冷媒封止弁
45…プレート材
52…第1の熱交換チューブ(パイプ材,冷媒通路)
53…第2の熱交換チューブ(パイプ材,冷媒通路)
452…第1の熱交換チューブ(冷媒通路)
453…第2の熱交換チューブ(冷媒通路)
R…冷媒
Claims (10)
- 空調空気を冷却するエバポレータと、
空調空気を加熱するヒータコアと、
前記エバポレータの通風部の下流側に前記ヒータコアの通風部が配置され、車室内に吹き出される空調空気を生成する空調通路と、
前記空調通路の前記エバポレータの通風部の上流側に接続されて、前記エバポレータの通風部に車室内の空気を導入する内気導入通路と、
前記空調通路の前記エバポレータの通風部の上流側に前記内気導入通路と並列に接続されて、前記エバポレータの通風部に車外の空気を導入する外気導入通路と、
冷媒の蒸発と凝縮によって高温部から低温部に熱を移動させるヒートパイプと、を備え、
前記ヒートパイプは、前記内気導入通路に臨む位置と前記外気導入通路に臨む位置とに跨るように前記エバポレータに設けられ、
前記エバポレータは、前記内気導入通路側の通風部と前記外気導入通路側の通風部と交差する方向に延出する複数列の冷媒通路を有し、
前記ヒートパイプは、前記エバポレータの隣接する前記冷媒通路の間に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。 - 前記エバポレータの前記外気導入通路との接続部は、前記エバポレータの前記内気導入通路との接続部の上方に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記ヒートパイプには、冷媒を封止するための冷媒封止弁が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
- 前記エバポレータの複数列の冷媒通路は、パイプ材によって構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用空調装置。
- 前記エバポレータの複数列の冷媒通路は、相互に接合した複数のプレート材によって構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用空調装置。
- 前記エバポレータが接続される冷凍サイクルは、内部を循環する冷媒を前記エバポレータの冷媒通路内に封止可能な封止部を有し、
前記ヒートパイプは、前記封止部によって前記冷媒通路内に冷媒を封止された状態で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。 - 前記内気導入通路と前記外気導入通路は、仕切壁によって仕切られて隣接して配置されており、
前記仕切壁には、前記内気導入通路の内部を通過する空気と前記外気導入通路の内部を通過する空気との間で熱交換を行う伝熱部材が設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両用空調装置。 - 前記外気導入通路の外周部には、前記外気導入通路の内部を通過する外気と周域の空気との熱交換を遮断する断熱材が配置されていることを特徴とする請求項7に記載の車両用空調装置。
- 空調空気を冷却するエバポレータと、
空調空気を加熱するヒータコアと、
前記エバポレータの通風部の下流側に前記ヒータコアの通風部が配置され、車室内に吹き出される空調空気を生成する空調通路と、
前記空調通路の前記エバポレータの通風部の上流側に接続されて、前記エバポレータの通風部に車室内の空気を導入する内気導入通路と、
前記空調通路の前記エバポレータの通風部の上流側に前記内気導入通路と並列に接続されて、前記エバポレータの通風部に車外の空気を導入する外気導入通路と、
冷媒の蒸発と凝縮によって高温部から低温部に熱を移動させるヒートパイプと、を備え、
前記ヒートパイプは、前記内気導入通路に臨む位置と前記外気導入通路に臨む位置とに跨るように前記エバポレータに設けられ、
前記内気導入通路と前記外気導入通路は、仕切壁によって仕切られて隣接して配置されており、
前記仕切壁には、前記内気導入通路の内部を通過する空気と前記外気導入通路の内部を通過する空気との間で熱交換を行う伝熱部材が設けられ、
前記内気導入通路には、車室内の導入空気から生じた凝縮水を外部に排出するためのドレーン通路が設けられ、
前記ドレーン通路には、車室内の導入空気を前記凝縮水とともに外部に排出する空気排出部が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。 - 前記外気導入通路の外周部には、前記外気導入通路の内部を通過する外気と周域の空気との熱交換を遮断する断熱材が配置されていることを特徴とする請求項9に記載の車両用空調装置。
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