JP5667399B2

JP5667399B2 - 車両用空調装置に用いられる熱交換器

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Publication number: JP5667399B2
Application number: JP2010209582A
Authority: JP
Inventors: 孝浩瀬戸
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: JP2011073669A; US20110073281A1

Description

本発明は、車室内の温度調整を行う車両用空調装置に設けられ、該車室内に送風される空気を冷却・加熱するための車両用空調装置に用いられる熱交換器に関する。

車両に搭載される車両用空調装置は、送風機であるブロアによって内外気をケース内へと取り込み、冷却手段である熱交換器により冷却された空気と、加熱手段である熱交換器により加熱された空気とを前記ケース内で所望の混合比率で混合した後、車室内に設けられたデフロスタ吹出口、フェイス吹出口又はフット吹出口から送風することによって前記車室内の温度及び湿度の調整を行っている。

上述したような車両用空調装置では、例えば、ブロアを有するブロアユニットと、エバポレータの収容されるクーリングユニットと、ヒータコアの収容されるヒータユニットとが一直線上に配置され、その中心線上に設けられた複数の仕切板によってそれぞれ２分割されている。そして、ブロアから送出された空気が、仕切板によって分割された一方の通路を流通し、エバポレータ及びヒータコアを通過した後、第１の吹出口から送風されると共に、前記仕切板によって分割された他方の通路へと流通した空気が、同様にエバポレータ及びヒータコアを通過し、前記第１の吹出口とは別の第２の吹出口から送風される（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−１２４４２６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような車両用空調装置では、外気吸入口から取り入れられた空気がエバポレータを通過する際に、前記空気中に含まれる水分が冷却手段であるエバポレータに付着することによって凍結してしまうことがあり、その結果、前記エバポレータ内の通風路が狭められて冷却効果が低下してしまうことが懸念される。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、熱交換器の表面において水分が氷結して付着することによる該熱交換器の凍結を防止し、安定した性能を得ることが可能な車両用空調装置に用いられる熱交換器を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、外気の流通する第１通路と内気の流通する第２通路とを有するケーシングと、前記第１及び第２通路における前記外気及び内気の流通状態を切り換える切換機構とを有する車両用空調装置において、前記ケーシングの内部において、前記第１通路と前記第２通路との間に跨るように配設され、前記外気及び内気を冷却して供給する熱交換器であって、
前記熱交換器は、内部を循環する冷媒が供給される供給部と、
前記内部を循環した前記冷媒が排出される排出部と、
前記ケーシングの内部を流通する空気の流通方向に沿って並列に設けられ、その内部に前記冷媒が流通する複数の第１及び第２チューブと、
前記第１及び第２チューブの一端部に配置され前記供給部及び前記排出部が接続される第１タンク部と、
前記第１及び第２チューブの他端部に配置される第２タンク部と、
前記第１タンク部の内部に設けられ、複数の前記第１及び第２チューブと平行に配置される第１ガイド壁と、
前記第２タンク部の内部に設けられ、複数の前記第１及び第２チューブと平行に配置され、且つ、前記第１及び第２タンク部の長手方向に沿って前記第１ガイド壁とオフセットして設けられる第２ガイド壁と、
前記第１通路に臨み、該第１通路を流通する前記外気の冷却を行う第１冷却部と、
前記第２通路に臨み、該第２通路を流通する前記内気の冷却を行う第２冷却部と、
前記熱交換器の温度検出を行う検出センサと、
を備え、
前記第１冷却部は前記第１及び第２チューブの長手方向に沿った前記第１タンク部側に配置され、前記第２冷却部は前記第１及び第２チューブの長手方向に沿った前記第２タンク部側になるように配置され、
前記第１チューブが前記排出部側に配置され、前記第２チューブが前記供給部側に配置され、
前記第１及び第２ガイド壁は前記冷媒の流れを導き、前記第２チューブは、複数の前記第１及び第２チューブの軸線と直交する前記第１及び第２タンク部に接続され、前記第１ガイド壁より前記供給部側に設けられた前記第２チューブでは、前記冷媒が前記第１タンク部から前記第２タンク部へと流通し、前記第１ガイド壁に対して前記供給部から離れ、且つ、前記第２ガイド壁より前記供給部側に設けられた前記第２チューブでは、前記冷媒が前記第２タンク部から前記第１タンク部へと流通し、さらに、前記第２ガイド壁に対して前記供給部から離れて配置された前記第２チューブでは、前記冷媒が前記第１タンク部から前記第２タンク部へと流通し、
前記検出センサが、前記第１ガイド壁を通る仮想線よりも前記供給部側で、且つ、前記第１冷却部と前記第２冷却部との境界部を通る別の仮想線より前記供給部側となるように設けられることを特徴とする。

また、検出センサを、供給部に連通し、該供給部からの前記冷媒が供給される前記第１又は第２チューブのいずれか一方に臨んだ熱交換器の側面に設けるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、熱交換器に対して温度を検出可能な検出センサを装着する際、前記検出センサを、外気の冷却を行う第１冷却部に臨み、且つ、冷媒が供給される供給配管側となる位置に設けることにより、前記熱交換器において最も低温、且つ、付着した水分に起因した凍結の発生が懸念される部位の温度検出が可能となるため、前記検出センサで検出された検出温度によって、前記熱交換器の側面に付着した水分に起因した凍結を確実に防止することが可能となり、前記凍結による冷却効果の低下を回避できる。その結果、熱交換器において常に安定した冷却性能が得られる。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の外観斜視図である。図１に示す車両用空調装置の全体断面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面斜視図である。図２に示すエバポレータの外観斜視図である。図４に示すエバポレータの平面図である。図４のエバポレータにおける冷媒の流れを示す概念図である。図１の車両用空調装置を構成するケーシングと第１及び第２ブロアユニットとエバポレータとを示す概略構成図である。図２に示すエバポレータの変形例を示す外観斜視図である。

本発明に係る車両用空調装置に用いられる熱交換器について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る熱交換器が用いられた車両用空調装置を示す。なお、この車両用空調装置１０は、例えば、その進行方向に沿って３列の座席を有した車両に搭載され、以下、前記車両の車室内において１列目の座席を前席、２列目の座席を中間席、３列目の座席を後席として説明する。

また、車両用空調装置１０は、図２に示される右側（矢印Ａ方向）が車両の前方側となり、左側（矢印Ｂ方向）が該車両の後方側となるように搭載されるため、以下、矢印Ａ方向を前方とし、矢印Ｂ方向を後方として説明する。

なお、この実施の形態では、ケーシング１２の内部に複数のダンパ等の回動部材が設けられ、これらの回動部材はモータ等の回動駆動源によって作動する。ここでは簡略化のために、これらの回動駆動源についての図示及び説明は省略する。

この車両用空調装置１０は、図１〜図３に示されるように、空気の各通路を構成するケーシング１２と、前記ケーシング１２の側部に連結ダクト１４を介して連結され、車両の外部又は車室内の空気（外気又は内気）を取り込んで該車両の前席側に送風するための第１ブロアユニット１６と、前記ケーシング１２の内部に配設され、前記空気を冷却するエバポレータ（熱交換器）１８と、該空気を加熱するヒータコア２０と、前記ケーシング１２の下部に連結され、車室内の空気（内気）を取り込んで前記車両の後席側に送風するための第２ブロアユニット２２と、前記各通路内を流通する空気の流れを切り換えるダンパ機構（切換機構）２４とを含む。

ケーシング１２は、略対称形状の第１及び第２分割ケーシング２６、２８と、該第１分割ケーシング２６と第２分割ケーシング２８との間に設けられたセンタープレート３０とから構成され、該第１分割ケーシング２６の下側部には、連結ダクト１４が連結され第１ブロアユニット１６から空気の供給される第１取入口３２が形成される。この第１取入口３２は、エバポレータ１８の上流側に設けられた第１フロント通路（第１通路）３４と連通している。

エバポレータ１８は、第１分割ケーシング２６と第２分割ケーシング２８との間に跨るように配置され、車両の前方（矢印Ａ方向）側となる一端部が、後方側となる他端部に対して下方となるよう所定角度だけ傾斜して配設される。

このエバポレータ１８は、図４及び図５に示されるように、例えば、アルミニウム等の薄板から一対のチューブ（第１及び第２チューブ）３６ａ、３６ｂが形成され、積層されたチューブ３６ａ、３６ｂの間に蛇行するように波状に折曲されたフィン３８がそれぞれ設けられる。このフィン３８には、該フィン３８の平面に対して所定角度傾斜するように切り欠かれた複数のルーバー（図示せず）が形成される。そして、チューブ３６ａ、３６ｂの内部に冷媒Ｌ（図６参照）を流通させることにより、前記ルーバーを通じてフィン３８の間を流通する空気が前記冷媒Ｌで冷却されて下流側に冷風として供給される。

また、エバポレータ１８におけるチューブ３６ａ、３６ｂの両端部には、それぞれ中空状の第１及び第２タンク部４０ａ、４０ｂがそれぞれ接続され、該チューブ３６ａ、３６ｂ内を流通する冷媒Ｌが保持されると共に、前記第１及び第２タンク部４０ａ、４０ｂの両端部には、チューブ３６ａ、３６ｂと略平行な薄板状の保持プレート４２ａ、４２ｂがそれぞれ設けられる。

そして、第１タンク部４０ａの側部には、外部から冷媒Ｌの供給される供給配管（供給部）４６と、該エバポレータ１８の内部を循環した前記冷媒Ｌが排出される排出配管（排出部）４８とが接続される（図４参照）。なお、供給配管４６は、排出配管４８に対して若干だけ小径に形成される。

この供給配管４６及び排出配管４８は、エバポレータ１８の厚さ方向に並列に設けられ、エバポレータ１８がケーシング１２内に設置された際、前記排出配管４８が、上流側となる第１フロント通路３４に臨む表面１８ａ側に設けられ、一方、前記供給配管４６が、下流側となる第２フロント通路８０ａ、８０ｂに臨む背面（側面）１８ｂ側に設けられる。

すなわち、エバポレータ１８は、その表面１８ａがケーシング１２内において上流側となるように設けられ、背面１８ｂが下流側となるように設けられる（図２参照）。

さらに、エバポレータ１８は、第１タンク部４０ａを有する一端部側に設けられ、ケーシング１２の内部において第１フロント通路３４に臨む第１冷却部５０と、第２タンク部４０ｂを有する他端部側に設けられ、前記ケーシング１２の内部において後述する第１リア通路（第２通路）１３０に臨む第２冷却部５２とを有する（図２参照）。この第１冷却部５０は、ケーシング１２の前方（矢印Ａ方向）となるように配置され、第１ブロアユニット１６から第１フロント通路３４へと供給される空気を冷却し、一方、第２冷却部５２は、ケーシング１２の後方（矢印Ｂ方向）となるように配置され、第２ブロアユニット２２から第１リア通路１３０へと供給される空気を冷却する。

また、エバポレータ１８における第１冷却部５０と第２冷却部５２との境界部Ｃには、該第１冷却部５０と第２冷却部５２との間の空気の連通を遮断する分離手段（図示せず）が設けられる。この分離手段は、例えば、エバポレータ１８の内部を２分割可能な仕切板であってもよいし、該エバポレータ１８の外部から装着可能な仕切部材であってもよい。

ここで、エバポレータ１８内における冷媒Ｌの循環経路について、図６を参照しながら簡単に説明する。なお、ここでは、供給配管４６及び排出配管４８の設けられた第１タンク部４０ａの一端部側から他端部側へを奥方向（矢印Ｄ１方向）、前記第１タンク部４０ａの他端部側から一端部側へを手前方向（矢印Ｄ２方向）として説明する。

先ず、供給配管４６から導入された冷媒Ｌは、第１タンク部４０ａからエバポレータ１８における背面１８ｂ側のチューブ３６ｂを通じて下方（矢印Ｅ１方向）へと流通する。この際、第１タンク部４０ａの内部には、保持プレート４２ａ、４２ｂと平行な第１ガイド壁５４が設けられているため、冷媒Ｌは、前記第１ガイド壁５４より奥方向（矢印Ｄ１方向）に流通することなくチューブ３６ｂを通じて下方へと導かれる。そして、下方に設けられた第２タンク部４０ｂに到達した冷媒Ｌは、該第２タンク部４０ｂに沿って奥方向へと流通し、保持プレート４２ａ、４２ｂと平行に設けられた第２ガイド壁５６によってチューブ３６ｂへと導かれ、前記チューブ３６ｂを通じて上方（矢印Ｅ２方向）へと導かれる。

次に、上方へと流通した冷媒Ｌは、再び、第１タンク部４０ａ内においてエバポレータ１８における奥方向（矢印Ｄ１方向）へと流通し、チューブ３６ｂを通じて下方（矢印Ｅ１方向）へと流通し、第２タンク部４０ｂ内に導入された後、エバポレータ１８の表面１８ａ側へと流通する。そして、エバポレータ１８の表面１８ａ側に設けられたチューブ３６ａを通じて上方（矢印Ｅ２方向）へと流通した後、第１タンク部４０ａの内部で手前側（矢印Ｄ２方向）に流通して再び前記チューブ３６ａを介して下方（矢印Ｅ１方向）へと流通する。この冷媒Ｌは、第１ガイド壁５４によって手前側（矢印Ｄ２方向）へと流通することが阻止されているため、前記第１ガイド壁５４より手前側に流通することがなく下方（矢印Ｅ１方向）へと導かれる。

最後に、下方の第２タンク部４０ｂ内に導入された冷媒Ｌが、手前側（矢印Ｄ２方向）へと流通した後、チューブ３６ａに沿って上昇した後、第１タンク部４０ａを経て排出配管４８から排出される。

このように、供給配管４６からエバポレータ１８の内部へと導入された冷媒Ｌは、背面１８ｂ側を奥方向（矢印Ｄ１方向）に向かって交互に上下へと流通した後、表面１８ａ側へと循環して手前方向（矢印Ｄ２方向）に向かって交互に上下へと流通して排出配管４８から排出される。この際、上流側からエバポレータ１８へと供給される空気が、フィン３８を通過することによってチューブ３６ａ、３６ｂ内を流通する冷媒Ｌによって効果的に冷却され、冷風となって下流側へと流通する。

このように冷媒Ｌの循環されるエバポレータ１８には、図５に示されるように、該エバポレータ１８の表面温度を検出するための検出センサ５８が設けられる。この検出センサ５８は、エバポレータ１８に装着されて温度を検出する本体部６０と、該本体部６０に接続されるケーブル６２とから構成される。そして、検出センサ５８は、ケーブル６２を介して図示しないコントローラに接続され、前記検出センサ５８で検出されたエバポレータ１８の表面温度が、検出信号として前記コントローラへと出力される。

この検出センサ５８は、例えば、エバポレータ１８において、最も低温となり、しかも、水分の付着に起因した凍結の発生が懸念される領域Ｓ１に装着され、該エバポレータ１８における表面温度を検出する。換言すれば、検出センサ５８は、エバポレータ１８における表面温度を継続的に検出することにより、水分の含まれた空気がエバポレータ１８を通過した際、該水分が前記エバポレータ１８に付着することによって発生する凍結を回避する目的で設けられる。

従って、検出センサ５８は、例えば、供給配管４６から低温の冷媒Ｌが供給されるエバポレータ１８の背面１８ｂ側で、且つ、前記供給配管４６の近傍となり、しかも、第１ブロアユニット１６によって水分を比較的多く含んだ外気の供給される第１フロント通路３４及び第２フロント通路８０ａ、８０ｂ側に臨む第１冷却部５０側となる領域Ｓ１内に設置される。この領域Ｓ１は、例えば、エバポレータ１８を構成する第１タンク部４０ａにおいて第１ガイド壁５４が設けられる位置で該第１タンク部４０ａの長手方向と直交方向に引かれた仮想線Ｆと、第１冷却部５０と第２冷却部５２との境界部Ｃとによって囲まれ、供給配管４６側となる範囲である。

すなわち、エバポレータ１８は、第１冷却部５０における背面１８ｂ側で、供給配管４６近傍となる位置が、冷媒Ｌによって最も低温となり、しかも、水分を多く含んだ高湿の空気が流通する範囲であるため、最も凍結しやすく検出センサ５８による温度検出が必要な領域Ｓ１となる。

換言すれば、例えば、エバポレータ１８の背面１８ｂ側において、検出センサ５８の設置される領域Ｓ１以外の領域Ｓ２は、エバポレータ１８において熱交換され温度の上昇した冷媒Ｌが流通し、しかも、第２冷却部５２は、第１ブロアユニット１６から供給される空気と比較し、水分の含有量が少ない車室内の空気（内気）のみが第２ブロアユニット２２から供給される。そのため、この領域Ｓ２では、冷媒Ｌの温度が比較的高く、且つ、前記水分の付着する可能性が低いため、エバポレータ１８の凍結が生じる可能性は低い。

また、エバポレータ１８の表面１８ａ側は、図６に示される冷媒Ｌの循環経路からも諒解されるように、前記エバポレータ１８の背面１８ｂを流通して熱交換された冷媒Ｌが流通する構成としているため、温度上昇した冷媒Ｌによって前記表面１８ａ側が凍結する可能性は低い。

一方、図１〜図３に示されるように、エバポレータ１８の下流側には、第１冷却部５０を通過した空気の供給される第２フロント通路８０ａ、８０ｂが形成され、該第２フロント通路８０ａ、８０ｂの上方には第３フロント通路８２と第４フロント通路８４とが分岐するように形成される。また、第２フロント通路８０ａ、８０ｂには、第３フロント通路８２及び第４フロント通路８４の分岐部に臨むように第１エアミックスダンパ８６が回動自在に設けられる。

そして、第１エアミックスダンパ８６を回動させることによってエバポレータ１８を通過した冷風の第３フロント通路８２及び第４フロント通路８４への送風状態及び送風量を調整する。第３フロント通路８２は、ケーシング１２における前方側（矢印Ａ方向）、第４フロント通路８４が後方側（矢印Ｂ方向）となるように配置され、該第４フロント通路８４の下流側にはヒータコア２０が配設される。

また、第３フロント通路８２の前方側（矢印Ａ方向）には、該第３フロント通路８２に沿って延在し、エバポレータ１８の下流側から後述する混合部９８へと空気を供給するバイパス通路８８が形成され、該バイパス通路８８の下流側には、バイパスダンパ９０が設けられている。このバイパス通路８８は、エバポレータ１８によって冷却された冷風をバイパスダンパ９０の切換作用下に直接的に下流側へと供給するために設けられている。

ヒータコア２０は、エバポレータ１８と同様に、第１分割ケーシング２６と第２分割ケーシング２８との間に跨るように配置され、車両の前方（矢印Ａ方向）側となる一端部が、後方側（矢印Ｂ方向）となる他端部に対して下方となるよう所定角度だけ傾斜して配設される。このヒータコア２０は、第４フロント通路８４に臨み、該第４フロント通路８４から供給される空気を加熱する第１加熱部９２と、後述する第３リア通路１４８に臨み、該第３リア通路１４８から供給される空気を加熱する第２加熱部９４とを有する。

このヒータコア２０の下流側には、第５フロント通路９６が形成され、該第５フロント通路９６が前方に向かって延在し、第３フロント通路８２の下流と合流した部位に、前記第３フロント通路８２を通じて供給される冷風と前記第５フロント通路９６を通じて供給される温風との混合される混合部９８が形成される。この混合部９８の上方には、デフロスタ吹出口１００が開口すると共に、該混合部９８の側方には、後方に向かって延在する第６フロント通路１０２が形成される。

また、混合部９８には、デフロスタ吹出口１００に臨むようにデフロスタダンパ１０４が回動自在に設けられ、前記デフロスタダンパ１０４を回動させることにより、デフロスタ吹出口１００と第６フロント通路１０２への送風状態を切り換え、且つ、その送風量を調整する。

第６フロント通路１０２には、上方に第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂが開口し、該第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂに臨むようにベントダンパ１０８が回動自在に設けられると共に、さらに後方に延在した第７フロント通路１１０と連通している。そして、ベントダンパ１０８を回動させることによって混合部９８からの空気が第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂ、第７フロント通路１１０へ送風される際の送風状態を切り換え、且つ、その送風量を調整可能に設けられている。

なお、デフロスタ吹出口１００及び第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂは、それぞれケーシング１２の上方に開口し、該デフロスタ吹出口１００が前方側（矢印Ａ方向）に配置され、前記第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂが該デフロスタ吹出口１００に対して後方（矢印Ｂ方向）となるケーシング１２の略中央に配置される。

第７フロント通路１１０の下流側には、ケーシング１２の幅方向に延在し、図示しない第１ヒート吹出口を通じて車室内における前席の足元近傍に送風する第１ヒート通路１１２が接続されると共に、前記ケーシング１２の後方に向かって延在し、第２ヒート吹出口（図示せず）を通じて前記車室内における中間席の乗員の足元近傍に送風する第２ヒート通路１１４が接続される。

第１ブロアユニット１６は、外気を導入するためのダクト１１６が入口に配設され、内外気の切り換えを行うインテークダンパ１１８と、前記ダクト１１６等から取り込んだ空気（外気又は内気）をケーシング１２内へと供給する第１ブロアファン１２０とを有し、前記第１ブロアファン１２０の収容されるブロアケース１２２が、第１取入口３２に接続された連結ダクト１４を介してケーシング１２の内部と連通している。なお、第１ブロアファン１２０は、通電作用下に駆動する第１ブロアモータ１２１によって回転制御される。

このように、第１ブロアユニット１６から供給された空気が、連結ダクト１４、第１取入口３２を通じてケーシング１２内へと導入され、ダンパ機構２４を構成する第１エアミックスダンパ８６、デフロスタダンパ１０４、ベントダンパ１０８及びバイパスダンパ９０の回動作用下に第１〜第７フロント通路７４、８０ａ、８０ｂ、８２、８４、９６、１０２、１１０、バイパス通路８８を通じて車両における前席及び中間席に送風可能なデフロスタ吹出口１００、第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂ、第１及び第２ヒート通路１１２、１１４へと選択的に供給される。

一方、ケーシング１２の下部には、第１取入口３２と直交した後方側（矢印Ｂ方向）に第２ブロアユニット２２から空気の供給される第２取入口１２８が形成される。この第２取入口１２８は、エバポレータ１８の上流側となる位置に開口して第１リア通路１３０と連通している。

この第１リア通路１３０は、第１分離壁１３２を介して第１フロント通路３４と分離され、該第１分離壁１３２に形成された連通口１３４と第２取入口１２８との間で回動自在な通風切換ダンパ（切換ダンパ）１３６が設けられる。そして、第２ブロアユニット２２の送風を停止し、第１ブロアユニット１６のみで送風を行うモードが選択された場合、通風切換ダンパ１３６によって第２取入口１２８を塞ぐことにより（図２中、二点鎖線形状）、第１ブロアユニット１６から供給された空気の一部が、エバポレータ１８やヒータコア２０の内部などを通じて第１〜第４リア通路１３０、１４２ａ、１４２ｂ、１４８、１５０側へ漏れ出した際、第２ブロアユニット２２側へと逆流することを防止できる。これによって、逆流した空気に起因して第２ブロアユニット２２で発生する騒音を防止し、また第２ブロアユニット２２に達した空気が車室内に吹き出す、すなわち、不要な空気が前記車室内へと吹き出すことを防いで乗員に不快感を与えることが防止できる。

この場合、図７に示されるように、通風切換ダンパ１３６を第２取入口１２８側に回動させ、連通口１３４を開放することによって第１フロント通路３４に供給される空気の一部を第１リア通路１３０側へと供給することができる。通風切換ダンパ１３６の駆動制御については後述する。

第２ブロアユニット２２は、車室内の空気（内気）を取り込み、取り込んだ空気をケーシング１２内へと供給する第２ブロアファン１３８を有し、前記第２ブロアファン１３８の収容されるブロアケース１４０がケーシング１２の第２取入口１２８に連結され、第１リア通路１３０と連通している。なお、第２ブロアファン１３８は、第１ブロアファン１２０と同様に、通電作用下に駆動される第２ブロアモータ１４１によって回転制御される。

この第１リア通路１３０の下流側には、エバポレータ１８の第２冷却部５２を通過した空気の供給される第２リア通路１４２ａ、１４２ｂが形成され、第２分離壁１４４によって第２フロント通路８０ａ、８０ｂと分離されると共に、前記第２分離壁１４４が前記エバポレータ１８まで延在している。そのため、エバポレータ１８の下流側においては、第１リア通路１３０を通じてエバポレータ１８の第２冷却部５２へ流通した空気と、第１フロント通路３４を通じて前記エバポレータ１８の第１冷却部５０へと流通した空気とが互いに混じることがない。

ここで、図２及び図３に示すように、第２リア通路１４２ａ、１４２ｂ及び第２フロント通路８０ａ、８０ｂ、第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂは、ケーシング１２の中央に設けられたセンタープレート３０を中心として第１及び第２分割ケーシング２６、２８側にそれぞれ分離され、第２リア通路１４２ａと第２リア通路１４２ｂ及び第２フロント通路８０ａと第２フロント通路８０ｂ、第１ベント吹出口１０６ａと第１ベント吹出口１０６ｂとを形成する。さらに、図２及び図３に示すように、第２リア通路１４２ａ及び第２リア通路１４２ｂには、第２フロント通路８０ａ及び第２フロント通路８０ｂとの連通状態を切換可能な一組の連通切換ダンパ１４６ａ、１４６ｂが設けられており、一方の連通切換ダンパ１４６ａと、他方の連通切換ダンパ１４６ｂとがそれぞれ別個に独立して回動制御される。

そして、一組の連通切換ダンパ１４６ａ、１４６ｂを回動させることにより、車室内における中間席及び後席に送風するための第２リア通路１４２ａ、１４２ｂと、前記車両における前席に送風するための第２フロント通路８０ａ、８０ｂとを互いに連通させると共に、例えば、一方の連通切換ダンパ１４６ａの回動量と他方の連通切換ダンパ１４６ｂの回動量とをそれぞれ変化させることにより、第２フロント通路８０ａを通じて第１ベント吹出口１０６ａから前席の助手席側に送風される送風量、送風温度と、第２フロント通路８０ｂを通じて第１ベント吹出口１０６ｂから前記前席の運転席側に送風される送風量、送風温度をそれぞれ別個に制御することができる。

第２リア通路１４２ａ、１４２ｂの下流側には、ヒータコア２０に臨む第３リア通路１４８が形成され、該第３リア通路１４８は、ヒータコア２０側が開口し、且つ、隣接する第４リア通路１５０側となる側方が開口している。そして、第３リア通路１４８に供給された冷風及び温風を所定の混合比率で混合して混合風とする第２エアミックスダンパ１５２が回動自在に設けられる。この第２エアミックスダンパ１５２は、第３リア通路１４８と、ヒータコア２０の下流側に接続される第４リア通路１５０の上流側又は下流側との連通状態を切り換える。これにより、エバポレータ１８により冷却されて第３リア通路１４８へ供給された冷風と、ヒータコア２０によって加熱されて第４リア通路１５０へと流通した温風とを、第２エアミックスダンパ１５２の回動作用下に前記第４リア通路１５０内において所定の混合比率で混合して送風する。すなわち、第４リア通路１５０の中間部位が、車両における中間席及び後席に送風される冷風及び温風を混合する混合部９８として機能する。

第４リア通路１５０は、ヒータコア２０の他端部を迂回するように湾曲して延在し、下流側において分岐した第５及び第６リア通路１５４、１５６と連通する。この第５及び第６リア通路１５４、１５６の分岐部位には、回動自在なモード切換ダンパ１５８が設けられ、前記モード切換ダンパ１５８が回動することによって第４リア通路１５０と第５又は第６リア通路１５４、１５６との連通状態を切り換える。

第５及び第６リア通路１５４、１５６は、それぞれ車両の後方（矢印Ｂ方向）に向かって延在し、該第５リア通路１５４は、車両における中間席の乗員の顔近傍に送風するための第２ベント吹出口（図示せず）に連通している。一方、第６リア通路１５６は、前記中間席及び後席の乗員の足元近傍に送風するための第３及び第４ヒート吹出口（図示せず）に連通している。

すなわち、第２ブロアユニット２２から供給された空気が、第２取入口１２８を通じてケーシング１２内へと導入され、ダンパ機構２４を構成する第２エアミックスダンパ１５２、モード切換ダンパ１５８の回動作用下に第１〜第６リア通路１３０、１４２ａ、１４２ｂ、１４８、１５０、１５４、１５６を通じて車両における中間席及び後席に送風可能な第２ベント吹出口、第３及び第４ヒート吹出口（図示せず）へと選択的に供給される。

なお、上述した第２〜第６フロント通路８０ａ、８０ｂ、８２、８４、９６、１０２、バイパス通路８８及び第２リア通路１４２ａ、１４２ｂは、それぞれ第１分割ケーシング２６と第２分割ケーシング２８との間に跨るように設けられているが、ケーシング１２の中央に設けられたセンタープレート３０によって分離されている。

本発明の実施の形態に係る熱交換器の適用された車両用空調装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、車両用空調装置１０が始動されると、第１ブロアユニット１６の第１ブロアファン１２０は通電作用下に回転され、ダクト１１６等を通じて取り込まれた空気（外気又は内気）が連結ダクト１４を通じてケーシング１２の第１フロント通路３４へと供給されると同時に、第２ブロアユニット２２の第２ブロアファン１３８が通電作用下に回転されることによって取り込まれた空気（内気）がブロアケース１４０から第２取入口１２８を通じて第１リア通路１３０へと供給される。ここでは、第１ブロアファン１２０によってケーシング１２内に供給される空気を第１エアとし、第２ブロアファン１３８によって前記ケーシング１２内に供給される空気を第２エアとして説明する。

このケーシング１２内に供給された第１エア及び第２エアは、それぞれエバポレータ１８の第１及び第２冷却部５０、５２をそれぞれ通過することによって冷却され、冷風として第１及び第２エアミックスダンパ８６、１５２の設けられた第２フロント通路８０ａ、８０ｂ及び第２リア通路１４２ａ、１４２ｂへとそれぞれ流通する。

ここで、例えば、乗員によって該乗員の顔近傍に送風を行うベントモードが選択された場合には、第１エアミックスダンパ８６が、第３フロント通路８２と第４フロント通路８４との間となるような中間位置へと回動し、前記第３フロント通路８２に供給された第１エア（冷風）が混合部９８へと流通すると共に、第４フロント通路８４に供給された第１エアが、ヒータコア２０を通過することで加熱されて温風となり、第５フロント通路９６を通じて混合部９８へと流通して冷風の第１エアと温風の第１エアとが混合される。

この混合部９８において冷風及び温風が混合された第１エア（混合風）は、デフロスタダンパ１０４によってデフロスタ吹出口１００が閉塞され、且つ、ベントダンパ１０８によって第７フロント通路１１０の開口部が閉塞されているため、第６フロント通路１０２を通じて第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂから車室内における前席の乗員の顔近傍へと送風される。

一方、第２エアミックスダンパ１５２が、第３リア通路１４８内において中間位置に回動し、該第３リア通路１４８に供給された第２エア（冷風）が、ヒータコア２０を通過することによって加熱されて温風となり、第４リア通路１５０を通じて下流側へと流通すると共に、前記第３リア通路１４８の開口部から冷風の第２エアが直接第４リア通路１５０内へと供給され、前記温風の第２エアと混合されて下流側に流通する。そして、モード切換ダンパ１５８の切換作用下に第５リア通路１５４を通じて第２エア（混合風）が第２ベント吹出口（図示せず）から車室内における中間席の乗員の顔近傍へと送風される。

次に、車室内における乗員の顔及び足元近傍に送風を行うバイレベルモードが選択された場合には、第１エアミックスダンパ８６が第３フロント通路８２側に若干だけ回動すると共に、ベントダンパ１０８がベントモードの場合と比較して若干だけ第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂ側へと回動した中間位置となる。そして、エバポレータ１８を通過した冷風の第１エアがバイパス通路８８を介して直接混合部９８へと供給され、前記混合部９８で第３及び第５フロント通路８２、９６を通じて供給された第１エア（混合風）と混合されて第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂから乗員の顔近傍へと送風される。また、混合部９８から第６フロント通路１０２へと流通する第１エア（混合風）の一部が、該第６及び第７フロント通路１０２、１１０を通じて第１及び第２ヒート通路１１２、１１４にそれぞれ供給されることにより、第１及び第２ヒート吹出口（図示せず）から車室内における前席及び中間席に乗車している乗員の足元近傍に送風される。

同時に、第２エアミックスダンパ１５２が、若干だけヒータコア２０から離間する方向に回動し、且つ、モード切換ダンパ１５８が第６リア通路１５６を閉塞した状態から回動して第５リア通路１５４と第６リア通路１５６との間となる中間位置となる。そして、第２エアは、ヒータコア２０によって加熱された温風と、第３リア通路１４８から開口部を通じて前記第４リア通路１５０へと供給された冷風とが混合され、混合風として第５リア通路１５４から第２ベント吹出口を経て車室内において中間席に乗車している乗員の顔近傍に送風されると共に、第６リア通路１５６から第３及び第４ヒート吹出口を経て車室内における中間席及び後席に乗車している乗員の足元近傍に送風される。

次に、車室内において乗員の足元近傍に送風を行うヒートモードが選択された場合には、バイレベルモードの場合と比較して第１エアミックスダンパ８６がさらに第３フロント通路８２側に回動すると共に、デフロスタダンパ１０４及びベントダンパ１０８が回動してそれぞれデフロスタ吹出口１００及び第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂを閉塞する。これにより、混合部９８で混合された第１エア（混合風）が、第６及び第７フロント通路１０２、１１０を通じて後方へと流通して第１及び第２ヒート通路１１２、１１４にそれぞれ供給され、図示しない第１及び第２ヒート吹出口から車室内における前席及び中間席における乗員の足元近傍に送風される。

一方、第２エアミックスダンパ１５２が、バイレベルモードの場合と比較してさらに開口部側に向かって回動し、且つ、モード切換ダンパ１５８が第５リア通路１５４を閉塞する。これにより、第４リア通路１５０で混合された第２エア（混合風）が、該第４リア通路１５０から第６リア通路１５６を経て第３及び第４ヒート吹出口へ供給され、車室内における中間席及び後席における乗員の足元近傍に送風される。

次に、車室内において乗員の足元近傍及びフロントウィンドウの曇りを除去するために該フロントウィンドウ近傍に送風を行うヒートデフモードについて説明する。このヒートデフモードが選択された場合には、デフロスタダンパ１０４がデフロスタ吹出口１００から離間する方向に回動し、第６フロント通路１０２の開口部との間となる中間位置となると共に、ベントダンパ１０８によって第１ベント吹出口１０６ａ、１０６ｂが閉塞される（図２中、二点鎖線形状）。これにより、混合部９８で混合された第１エア（混合風）の一部が、デフロスタ吹出口１００を通じて車両におけるフロントウィンドウ近傍に送風されると共に、前記第１エアの一部が、第６及び第７フロント通路１０２、１１０を経て第１及び第２ヒート通路１１２、１１４、第１及び第２ヒート吹出口（図示せず）から車室内における前席及び中間席における乗員の足元近傍に送風される。

一方、このヒートデフモードにおいて、第２エアを車室内の中間席及び後席に送風する場合には、上述したヒートモードと同様であるため、その詳細な説明を省略する。

最後に、車両におけるフロントウィンドウの曇りを除去するために該フロントウィンドウ近傍のみに送風を行うデフロスタモードについて説明する。この場合には、デフロスタダンパ１０４が、デフロスタ吹出口１００から離間するように回動して第６フロント通路１０２の開口部を閉塞し、第１エア（混合風）が混合部９８から開口したデフロスタ吹出口１００へと供給され、車両におけるフロントウィンドウ近傍に送風される。この場合、第２ブロアユニット２２を駆動させることなく、第１ブロアユニット１６から供給される第１エアのみを送風することによって対応することができる。

以上のように、本実施の形態では、エバポレータ１８に表面温度を検出可能な検出センサ５８を装着する際、前記検出センサ５８を、前記エバポレータ１８において低温の冷媒Ｌが供給される供給配管４６の近傍、且つ、前記供給配管４６側となる背面１８ｂ側で、しかも、第１ブロアユニット１６によって水分を比較的多く含んだ外気が供給される第１フロント通路３４に臨む第１冷却部５０側となる領域Ｓ１内に設置することにより、前記エバポレータ１８において最も低温、且つ、付着した水分に起因した凍結の発生が懸念される部位の温度検出が可能となる。

その結果、例えば、検出センサ５８で検出された検出温度を、図示しないコントローラへと出力して継続的に監視することにより、エバポレータ１８の表面１８ａ及び背面１８ｂに付着した水分に起因した凍結を確実に防止することが可能となり、前記凍結によって前記エバポレータ１８内の通風路が狭められて冷却効果が低下してしまうことが回避される。そのため、エバポレータ１８において常に安定した冷却性能が得られる。

なお、上述した本実施の形態では、エバポレータ１８を構成する第１タンク部４０ａに、供給配管４６及び排出配管４８が設けられると共に、該第１タンク部４０ａ側に第１冷却部５０が設けられ、前記第１タンク部４０ａ及び供給配管４６の近傍に、検出センサ５８を配置すべき領域Ｓ１が設定される場合について説明したが、図８に示されるように、エバポレータ２００を構成する第２タンク部４０ｂに、供給配管４６及び排出配管４８が設けられ、且つ、該第２タンク部４０ｂ側に第１冷却部５０が設けられた場合には、前記エバポレータ２００の背面１８ｂ側であり、しかも、第１冷却部５０における第２タンク部４０ｂ及び供給配管４６の近傍に、検出センサ５８を配置すべき領域Ｓ１が設定される。

すなわち、検出センサ５８の設置すべき領域Ｓ１は、供給配管４６から冷媒Ｌの供給される一方のチューブ３６ｂに臨んだエバポレータ１８、２００の背面１８ｂ側で、且つ、外気の供給される第１フロント通路３４側となる第１冷却部５０であり、しかも、冷却された冷媒Ｌの供給される供給配管４６の近傍となる位置に設定される。

なお、本発明に係る車両用空調装置に用いられる熱交換器は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…車両用空調装置１２…ケーシング
１４…連結ダクト１６…第１ブロアユニット
１８、２００…エバポレータ２０…ヒータコア
２２…第２ブロアユニット２４…ダンパ機構
３０…センタープレート５４…第１ガイド壁
５６…第２ガイド壁５８…検出センサ
６０…本体部６２…ケーブル

Claims

外気の流通する第１通路と内気の流通する第２通路とを有するケーシングと、前記第１及び第２通路における前記外気及び内気の流通状態を切り換える切換機構とを有する車両用空調装置において、前記ケーシングの内部において、前記第１通路と前記第２通路との間に跨るように配設され、前記外気及び内気を冷却して供給する熱交換器であって、
前記熱交換器は、内部を循環する冷媒が供給される供給部と、
前記内部を循環した前記冷媒が排出される排出部と、
前記ケーシングの内部を流通する空気の流通方向に沿って並列に設けられ、その内部に前記冷媒が流通する複数の第１及び第２チューブと、
前記第１及び第２チューブの一端部に配置され前記供給部及び前記排出部が接続される第１タンク部と、
前記第１及び第２チューブの他端部に配置される第２タンク部と、
前記第１タンク部の内部に設けられ、複数の前記第１及び第２チューブと平行に配置される第１ガイド壁と、
前記第２タンク部の内部に設けられ、複数の前記第１及び第２チューブと平行に配置され、且つ、前記第１及び第２タンク部の長手方向に沿って前記第１ガイド壁とオフセットして設けられる第２ガイド壁と、
前記第１通路に臨み、該第１通路を流通する前記外気の冷却を行う第１冷却部と、
前記第２通路に臨み、該第２通路を流通する前記内気の冷却を行う第２冷却部と、
前記熱交換器の温度検出を行う検出センサと、
を備え、
前記第１冷却部は前記第１及び第２チューブの長手方向に沿った前記第１タンク部側に配置され、前記第２冷却部は前記第１及び第２チューブの長手方向に沿った前記第２タンク部側になるように配置され、
前記第１チューブが前記排出部側に配置され、前記第２チューブが前記供給部側に配置され、
前記第１及び第２ガイド壁は前記冷媒の流れを導き、前記第２チューブは、複数の前記第１及び第２チューブの軸線と直交する前記第１及び第２タンク部に接続され、前記第１ガイド壁より前記供給部側に設けられた前記第２チューブでは、前記冷媒が前記第１タンク部から前記第２タンク部へと流通し、前記第１ガイド壁に対して前記供給部から離れ、且つ、前記第２ガイド壁より前記供給部側に設けられた前記第２チューブでは、前記冷媒が前記第２タンク部から前記第１タンク部へと流通し、さらに、前記第２ガイド壁に対して前記供給部から離れて配置された前記第２チューブでは、前記冷媒が前記第１タンク部から前記第２タンク部へと流通し、
前記検出センサが、前記第１ガイド壁を通る仮想線よりも前記供給部側で、且つ、前記第１冷却部と前記第２冷却部との境界部を通る別の仮想線より前記供給部側となるように設けられることを特徴とする車両用空調装置に用いられる熱交換器。
請求項１記載の熱交換器において、
前記検出センサは、前記供給部に連通し、該供給部からの前記冷媒が供給される前記第１又は第２チューブのいずれか一方に臨んだ前記熱交換器の側面に設けられることを特徴とする車両用空調装置に用いられる熱交換器。