JP3879296B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調ユニット内を流れる空気と熱媒体とを熱交換させる熱交換器に関するもので、特に内外気２層ユニット内を流れる車室内空気および車室外空気を加熱する室内熱交換器に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用空調装置の空調ユニットとして、車室内の暖房性能と防曇性能との両立を図る目的で、内気吸込口から吸い込んだ車室内空気を加熱用熱交換器に流してフット吹出口から車室内に吹き出すための第１通風路と外気吸込口から吸い込んだ車室外空気を加熱用熱交換器に流してデフロスタ吹出口またはフェイス吹出口から車室内に吹き出すための第２通風路とを中間仕切り板にて気密的に区画した内外気２層ユニットが提案されている。
【０００３】
この内外気２層ユニットでは、既に暖められている室温の車室内空気を加熱用熱交換器で再加熱してフット吹出口から車両乗員の足元部に向けて吹き出して車室内を暖房することで車室内の暖房性能を向上させ、且つ車室内空気と比較して低湿度の車室外空気を加熱用熱交換器で加熱してデフロスタ吹出口からフロントシールドガラスの内面に向けて吹き出すことでフロントシールドガラスの防曇性能を向上させている。
【０００４】
ここで、加熱用熱交換器として、図５および図６に示したように、内外気２層ユニットの本体ケース１００の第１通風路１０１内を流れる車室内空気と冷媒とを熱交換させる上流側、下流側第１コア部１１１、１１２と、第２通風路１０２内を流れる車室外空気と冷媒とを熱交換させる上流側、下流側第２コア部１１３、１１４とを備えた室内コンデンサ（または室内ガスクーラ）１１０を利用することが考えられる。
【０００５】
この室内コンデンサ１１０の冷媒ターン方式としては、図５および図６に示したように、コンプレッサの吐出口から吐出された高温の冷媒が入口パイプ内の入口側冷媒流路１１５から下流側第２コア部１１４内に流入した後に下流側第１コア部１１２内に流入する。そして、下流側第１コア部１１２からヘッダ間連通パイプ１１６を経て上流側第１コア部１１１内に流入した後に上流側第２コア部１１３内に流入し、その後に出口パイプ内の出口側冷媒流路１１７から室内コンデンサ１１０の外部に流出する方式を採用している。
【０００６】
ここで、冷媒は、下流側第１コア部１１２および上流側第１コア部１１１を流れる際に、第１通風路１０１内を通過する室温（例えば２５℃）の車室内空気と熱交換して車室内空気を加熱する。一方、下流側第２コア部１１４および上流側第２コア部１１３を流れる際に、第２通風路１０２内を通過する低温（例えば−２０℃）の車室外空気と熱交換して車室外空気を加熱する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の内外気２層ユニットの加熱用熱交換器として室内コンデンサ１１０を使用し、更に従来の冷媒ターン方式を採用した場合には、先ず低温の車室外空気と高温の冷媒とを熱交換した後に、室温の車室内空気と中温の冷媒とを熱交換するようにしている。また、内外気２層ユニット内の車室内空気および車室外空気の流れ方向に対して、室内コンデンサ１１０内を流れる冷媒の流れ方向が略直交方向とされているので、車室内空気および車室外空気と冷媒とが熱交換する際の温度効率が悪く、車室内の暖房能力が低くなってしまうという問題が生じている。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、空気と熱媒体とが熱交換する際の温度効率を増大させることのできる熱交換器を提供することにある。また、例えば車両の車室内に空調空気を導く空気通路を成す内外気２層ユニット（空調ユニット）内に設置された冷媒サイクルの熱交換器（室内コンデンサ）またはＣＯ 2 サイクルの熱交換器（室内ガスクーラ）の場合には、冷媒が高温である入口側で先ず室温の車室内空気と熱交換させ、その後に低温の車室外空気と熱交換させることで、車室内空気および車室外空気と冷媒とが熱交換する際の温度効率を増大させて、車室内の暖房能力を向上することのできる熱交換器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第１コア部内に流入した熱媒体は、複数の第１行きチューブ群を通って第１コア部の一端部から他端部へ流れ、更に、複数の第１戻りチューブ群を通って第１コア部の他端部から一端部へ流れる。その後に、第２コア部内に流入した熱媒体は、複数の第２行きチューブ群を通って第２コア部の一端部から他端部へ流れ、更に、複数の第２戻りチューブ群を通って第２コア部の他端部から一端部へ流れる。それによって、各々のコア部で熱媒体の流れが空気の流れ方向に対して対向流となることにより、空気と熱媒体とが熱交換する際の温度効率が増大する。
【００１０】
請求項２および請求項３に記載の発明によれば、下流側ヘッダおよび上流側ヘッダの内部に、下流側ヘッダの内部空間と上流側ヘッダの内部空間とを区画する中間仕切り壁を設け、この中間仕切り壁の所定の部位に、第１出口側室から第２入口側室へ熱媒体を流すための連通路を設けている。それによって、下流側ヘッダと上流側ヘッダとの間を連通パイプにて配管するものと比較して、下流側ヘッダおよび上流側ヘッダより連通パイプ等の突出物が突出することによる搭載性の悪化を防止できる。また、下流側ヘッダと上流側ヘッダとの間を繋ぐ連通パイプを廃止することで、熱交換器を構成する部品点数を減少できるので、熱交換器の組立工数の増大を抑えることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、先ず、内外気２層ユニットの第１通風路内を通過する車室内空気と熱交換器の第１コア部の複数の第１チューブ群内を流れる熱媒体とを熱交換させ、その後に、内外気２層ユニットの第２通風路内を通過する車室外空気と熱交換器の第２コア部の複数の第２チューブ群内を流れる熱媒体とを熱交換させる。すなわち、熱媒体が高温である入口側で、先ず室温の車室内空気と熱交換し、その後に、低温である車室外空気と熱交換させる。
また、第１コア部内に流入した熱媒体は、複数の第１行きチューブ群を通って第１コア部の一端部から他端部へ流れ、更に、複数の第１戻りチューブ群を通って第１コア部の他端部から一端部へ流れる。その後に、第２コア部内に流入した熱媒体は、複数の第２行きチューブ群を通って第２コア部の一端部から他端部へ流れ、更に、複数の第２戻りチューブ群を通って第２コア部の他端部から一端部へ流れる。
【００１２】
それによって、例えば車両の車室内に空調空気を導く空気通路を成す内外気２層ユニット（空調ユニット）内に熱交換器が設置されている場合には、複数の第１チューブ群内を流れる冷媒が高温である入口側で、先ず車室内空気と熱交換し、その後に、複数の第２チューブ群内を流れる冷媒が低温である車室外空気と熱交換すると共に、各々のコア部で冷媒の流れが空気の流れ方向に対して対向流となることにより、空気と冷媒とが熱交換する際の温度効率が増大することで、車室内の暖房能力が向上する。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、熱交換器の第１コア部の複数の第１チューブ群（第１行き、戻りチューブ群）内を流れる熱媒体および熱交換器の第２コア部の複数の第２チューブ群（第２行き、戻りチューブ群）内を流れる熱媒体として、ＣＯ 2 を使用している。 請求項６に記載の発明によれば、第１コア部および第２コア部よりなる熱交換器が、ＣＯ 2 サイクルの室内ガスクーラを構成している。この場合には、空気との温度差を大きくとれるようにＣＯ 2 を流すと熱交換効率が向上するため、上記の請求項４に記載の熱交換器のように、ＣＯ 2 を高温の車室内空気と熱交換した後に低温の車室外空気と熱交換するようにＣＯ 2 を流し、且つ各々のコア部で空気の流れ方向に対して対向流となるようにＣＯ 2 を流すことが暖房能力の向上に最も寄与する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
〔第１実施例の構成〕
図１および図２は本発明の第１実施例を示したもので、図１は内外気２層ユニットの主要構造を示した図である。
【００１５】
本実施例の車両用空調装置は、車両の車室内前方側に搭載され、車室内に空調空気を導く空気通路を成す内外気２層ユニット（空調ユニット）を備えている。その内外気２層ユニットは、空気の流れ方向の上流側から順に、内外気切替手段と遠心式送風機と吹出口切替手段とが結合されることで構成されている。
【００１６】
内外気切替手段は、車室内空気（以下内気と言う）と車室外空気（以下外気と言う）の一方または両方を取り入れるためのものであり、内気吸込口（図示せず）および外気吸込口（図示せず）が形成された内外気切替箱（図示せず）と、この内外気切替箱内に回動自在に取り付けられた複数の内外気切替ドア（図示せず）とから構成されている。
【００１７】
なお、本実施例では、複数の内外気切替ドアをサーボモータ等のアクチュエータで駆動することにより、吸込口モードを、内気吸込口を全開し、且つ外気吸込口を全閉する内気循環モードと内気吸込口を全閉し、且つ外気吸込口を全開する外気導入モードと内気吸込口および外気吸込口の両方を全開する内外気２層モードとに変更できる。
【００１８】
遠心式送風機は、内外気切替箱内に配設されており、２つの第１、第２スクロールケーシング内に収容された２つの第１、第２遠心式ファン（図示せず）と、これらの第１、第２遠心式ファンを回転駆動するブロワモータ（図示せず）とから構成されている。
【００１９】
吹出口切替手段を構成する空調ケース１の内部は、図１に示したように、中間仕切り板２によって、主に内気が流れる第１通風路３と主に外気が流れる第２通風路４とに区画形成されている。そして、空調ケース１内には、車両に搭載された冷凍サイクルまたはＣＯ2 サイクルの一構成部品を成す加熱用熱交換器５が、第１、第２通風路３、４に跨がって配設されている。
【００２０】
冷凍サイクルまたはＣＯ2 サイクルは、室内コンデンサまたは室内ガスクーラとして働く上記の加熱用熱交換器５と、膨張弁等の減圧手段と、室外エバポレータ等の室外熱交換器と、アキュームレータと、コンプレッサ等の冷媒圧縮機とから構成されている。なお、コンプレッサには、車両に搭載されたエンジンからコンプレッサへの回転動力を断続するための電磁クラッチが装着されている。
【００２１】
第１通風路３は、遠心式送風機の第１スクロールケーシングの空気下流側に接続されて、内気吸込口から吸い込んだ内気を、冷却用熱交換器および加熱用熱交換器５を経て、フット（ＦＯＯＴ）吹出口（図示せず）から車室内に吹き出すための内気通風路（内気層）である。
【００２２】
第２通風路４は、遠心式送風機の第２スクロールケーシングの空気下流側に接続されて、外気吸込口から吸い込んだ外気を、冷却用熱交換器および加熱用熱交換器５を経て、デフロスタ（ＤＥＦ）吹出口（図示せず）またはフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口（図示せず）から車室内に吹き出すための外気通風路（外気層）である。
【００２３】
なお、ＦＯＯＴ吹出口は、乗員の足元部に向けて主に温風を吹き出す下側吹出口であり、ＤＥＦ吹出口は、フロントシールドガラスの内面に向けて主に温風を吹き出す下側吹出口であり、ＦＡＣＥ吹出口は、乗員の頭胸部（上半身）に向けて主に温風を吹き出す下側吹出口である。
【００２４】
上記の各吹出口は、複数の吹出口切替ドアをサーボモータ等のアクチュエータで駆動することにより、フェイス（ＦＡＣＥ）モード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フット（ＦＯＯＴ）モード、フットデフ（Ｆ／Ｄ）モードまたはデフロスタ（ＤＥＦ）モード等の吹出口モードに応じて選択的に開閉される。
【００２５】
次に、本実施例の加熱用熱交換器５の構造を図１および図２に基づいて簡単に説明する。ここで、図２は加熱用熱交換器５内の冷媒の流れ方向を示した図である。
【００２６】
加熱用熱交換器５は、内外気２層ユニット内に設置された前後Ｕターン方式の内外気２層ユニット用室内熱交換器であって、冷媒（例えばＲ１３４ａ）が循環する冷媒サイクルの場合に室内コンデンサを構成し、冷媒（例えばＣＯ2 ガス）が循環するＣＯ2 サイクルの場合に室内ガスクーラを構成する。
【００２７】
加熱用熱交換器５は、内気冷媒熱交換部を構成する第１コア部６および外気冷媒熱交換部を構成する第２コア部７よりなる熱交換器本体と、この熱交換器本体の幅方向の一端部に接続される一端側タンクである一対の下流側、上流側ヘッダ１１、１２と、熱交換器本体の幅方向の他端部に接続される他端側タンクである一対の下流側、上流側ヘッダ１３、１４と、上流側ヘッダ１２と下流側ヘッダ１１との間を連通する１本のヘッダ間連通パイプ１５と、下流側、上流側ヘッダ１３、１４間を連通する２本のヘッダ間連通パイプ（図示せず）とから構成されている。
【００２８】
第１コア部６は、内外気２層ユニットの空調ケース１の第１通風路３内に配されて、加熱用熱交換器５の高さ方向に複数列設された第１チューブ群よりなる。また、第２コア部７は、空調ケース１の第２通風路４内に配されて、加熱用熱交換器５の高さ方向に複数列設された第２チューブ群よりなる。
【００２９】
そして、複数の第１、第２チューブ群は、加熱用熱交換器５の奥行き方向（空気の流れ方向）に２列縦隊となるように配設されている。そして、複数本の第１チューブ群は、例えば５本のチューブ８にて構成されて、第１コア部６の幅方向の一端部から他端部にかけて冷媒が流れる複数の第１行きチューブ群、およびこれらの第１行きチューブ群よりも空気上流側に隣接して配置されて、第１コア部６の幅方向の他端部から一端部にかけて冷媒が流れる複数の第１戻りチューブ群よりなり、これらの第１行き、戻りチューブ群内を流れる冷媒と外部を通過する空気（主に内気）とを熱交換させて空気を加熱する。
【００３０】
また、複数の第２チューブ群は、例えば４本のチューブ８にて構成されて、第２コア部７の幅方向の一端部から他端部にかけて冷媒が流れる複数の第２行きチューブ群、およびこれらの第２行きチューブ群よりも空気上流側に隣接して配置されて、第２コア部７の幅方向の他端部から一端部にかけて冷媒が流れる複数の第２戻りチューブ群よりなり、これらの第２行き、戻りチューブ群内を流れる冷媒と外部を通過する空気（主に外気）とを熱交換させて空気を加熱する。
【００３１】
なお、複数の第１、第２行きチューブ群を構成する各チューブ８は、表面にろう材を被覆したアルミニウム合金材（クラッド材）よりなり、偏平な管状に形成されている。そして、隣設するチューブ８間には、熱交換（放熱）性能を高めるためのアルミニウム合金製のコルゲートフィン９がろう付けにより接合されている。また、複数の第１、第２行きチューブ群の高さ方向の両端部には、第１、第２コア部７、８の空気下流側部分を保持するための略コの字状断面を有するサイドプレート１６、１７がろう付けにより接合されている。
【００３２】
一対の下流側、上流側ヘッダ１１、１２は、中央部分が凹んだ略長円形状の断面を有する筒状部と、この筒状部の両端部の開口部分を閉塞するキャップとからそれぞれ構成されている。そして、下流側ヘッダ１１は、上流側ヘッダ１２よりも空気の流れ方向の下流側に設置されている。そして、下流側ヘッダ１１は、高さ方向の下端部に図示しない入口パイプが接続されて、入口パイプから熱交換器本体内へ冷媒を流入させる入口側タンクを構成する。また、上流側ヘッダ１２は、高さ方向の上端部に図示しない出口パイプが接続されて、熱交換器本体から出口パイプへ冷媒を流出させる出口側タンクを構成する。
【００３３】
一方、下流側ヘッダ１１には、この下流側ヘッダ１１の内部空間を、複数の第１行きチューブ群の入口側端に接続する第１入口側室２１と複数の第２行きチューブ群の入口側端に接続する第２入口側室２２とに区画するセパレータ２３が設けられている。また、上流側ヘッダ１２には、この上流側ヘッダ１２の内部空間を、複数の第１戻りチューブ群の出口側端に接続する第１出口側室２４と複数の第２戻りチューブ群の出口側端に接続する第２出口側室２５とに区画するセパレータ２６が設けられている。
【００３４】
一対の下流側、上流側ヘッダ１３、１４は、下流側、上流側ヘッダ１１、１２と同様にして、中央部分が凹んだ略長円形状の断面を有する筒状部と、この筒状部の両端部の開口部分を閉塞するキャップとからそれぞれ構成された中間タンクである。そして、下流側ヘッダ１３は、上流側ヘッダ１４よりも空気の流れ方向の下流側に設置されている。
【００３５】
一方、下流側ヘッダ１３には、この下流側ヘッダ１３の内部空間を、複数の第１行きチューブ群の出口側端に接続する第１中間室２７と複数の第２行きチューブ群の出口側端に接続する第２中間室２８とに区画するセパレータ２９が設けられている。また、上流側ヘッダ１４には、この上流側ヘッダ１４の内部空間を、複数の第１戻りチューブ群の入口側端に接続する第１中間室（図示せず）と複数の第２戻りチューブ群の入口側端に接続する第２中間室（図示せず）とに区画するセパレータ（図示せず）が設けられている。
【００３６】
１本の連通パイプ１５は、上流側ヘッダ１２の第１出口側室２４と下流側ヘッダ１１の第２入口側室２２とを連通する連通路を形成するもので、下流側、上流側ヘッダ１１、１２より加熱用熱交換器５の幅方向外方側に突出するように接続されている。また、２本の連通パイプは、下流側ヘッダ１３の第１中間室２７と上流側ヘッダ１４の第１中間室とを連通する連通路を形成する連通パイプと、下流側ヘッダ１３の第２中間室２８と上流側ヘッダ１４の第２中間室とを連通する連通路を形成する連通パイプとからなり、下流側、上流側ヘッダ１３、１４より加熱用熱交換器５の幅方向外方側に突出するように接続されている。
【００３７】
〔第１実施例の作用〕
次に、本実施例の車両用空調装置の内外気２層ユニットの作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００３８】
冬期、車室内の暖房とフロントシールドガラスの防曇とを目的として、吸込口モードとして内外気２層モードが選択され、吹出口モードとしてＦ／Ｄモードが選択される。そして、遠心式送風機のブロワモータが通電されると、ブロワモータによって第１遠心式ファンが回転することで、内気吸込口より内気を第１スクロールケーシング内に吸い込む。
【００３９】
一方、第２遠心式ファンが回転することで、外気吸込口より外気を第２スクロールケーシング内に吸い込む。それによって、図１および図２に示したように、第１通風路３内を比較的に高温（室温、設定温度と同等の温度：例えば約２５℃）の内気が流れ、第２通風路４内を比較的に低温（外気温：例えば−２０℃）で低湿度の外気が流れる。
【００４０】
一方、電磁クラッチがオンされてコンプレッサが起動すると、コンプレッサが吸入した冷媒を圧縮して高温、高圧の冷媒を吐出する。そして、コンプレッサより吐出した高温、高圧の冷媒は、冷媒配管および入口パイプを経て加熱用熱交換器５の下流側ヘッダ１１の第１入口側室２１内に流入する。
【００４１】
第１入口側室２１内に流入した冷媒は、複数の第１行きチューブ群→下流側ヘッダ１３の第１中間室２７→連通パイプ→上流側ヘッダ１４の第１中間室→複数の第１戻りチューブ群を通って上流側ヘッダ１２の第１出口側室２４内に流入する。そして、第１出口側室２４内に流入した冷媒は、連通パイプ１５を通って下流側ヘッダ１１の第２入口側室２２内に流入する。
【００４２】
第２入口側室２２内に流入した冷媒は、複数の第２行きチューブ群→下流側ヘッダ１３の第２中間室２８→連通パイプ→上流側ヘッダ１４の第２中間室→複数の第２戻りチューブ群を通って上流側ヘッダ１２の第２出口側室２５内に流入する。そして、第２出口側室２５内に流入した冷媒は、出口パイプおよび冷媒配管を経て膨張弁等の減圧手段に向かう。
【００４３】
ここで、空気の流れ方向の下流側に設置された複数の第１行きチューブ群内を通った後に、空気の流れ方向の上流側に設置された複数の第１戻りチューブ群内に流入する冷媒は、複数の第１行きチューブ群および複数の第１戻りチューブ群の内部を流れる際に、第１通風路３内を通過する高温の内気と熱交換することで内気を加熱する。
【００４４】
また、空気の流れ方向の下流側に設置された複数の第２行きチューブ群内を通った後に、空気の流れ方向の上流側に設置された複数の第２戻りチューブ群内に流入する冷媒は、複数の第２行きチューブ群および複数の第２戻りチューブ群の内部を流れる際に、第２通風路４内を通過する低温の外気と熱交換することで外気を加熱する。
【００４５】
したがって、既に暖められている高温（室温）の内気を加熱用熱交換器５の第１コア部６で再加熱してＦＯＯＴ吹出口から乗員の足元部に向けて吹き出して車室内を暖房することで車室内の暖房性能が向上する。また、内気と比較して低湿度の外気を加熱用熱交換器５の第２コア部７で加熱してＤＥＦ吹出口からフロントシールドガラスの内面に向けて吹き出すことでフロントシールドガラスの防曇性能が向上する。
【００４６】
〔第１実施例の効果〕
以上のように、本実施例の内外気２層ユニット内に設置される加熱用熱交換器５は、入口パイプから下流側ヘッダ１１内に流入する冷媒が高温、高圧である入口側で、先ず高温（室温：例えば２５℃）である内気と熱交換した後に、中温、高圧である出口側で、低温（外気温：例えば−２０℃）である外気と熱交換するように冷媒を流している。それによって、高温の冷媒が高温の内気と熱交換することであまり保有熱を奪われることなく内気を加熱することができ、低温の外気と熱交換することで外気を十分加熱することができる。
【００４７】
また、加熱用熱交換器５は、各々の第１、第２コア部６、７で空気の流れ方向に対して対向流となるように冷媒を流している。それによって、第１、第２コア部６、７の複数の第１、第２戻りチューブ群を流れる冷媒で一旦空気を加熱し、その複数の第１、第２戻りチューブ群を流れる冷媒よりも高温側となる複数の第１、第２行きチューブ群を流れる冷媒で空気を加熱することができる。
【００４８】
したがって、空気と冷媒とが熱交換する際の温度効率を増大させることができる。これにより、車室内の暖房能力を飛躍的に向上することができる。ここで、加熱用熱交換器５がＣＯ2 サイクルの室内ガスクーラの場合には、空気との温度差を大きくとれるように冷媒を流すと熱交換効率が向上するため、本実施例のように、冷媒を高温の内気と熱交換した後に低温の外気と熱交換するように冷媒を流し、且つ第１、第２コア部６、７で空気の流れ方向に対して対向流となるように冷媒を流すことが暖房能力の向上に最も寄与する。
【００４９】
〔第２実施例〕
図３および図４は本発明の第２実施例を示したもので、図３は内外気２層ユニットの主要構造を示した図で、図４は一体型ヘッダを示した図である。
【００５０】
本実施例の加熱用熱交換器５は、第１コア部６および第２コア部７よりなる熱交換器本体と、この熱交換器本体の幅方向の一端部に接続される一対の下流側、上流側ヘッダを一体化した一体型ヘッダ３１と、熱交換器本体の幅方向の他端部に接続される一対の下流側、上流側ヘッダを一体化した一体型ヘッダ３２とを備えている。
【００５１】
一体型ヘッダ３１内には、この一体型ヘッダ３１の内部空間を、下流側タンク部と上流側タンク部とに区画するセパレータ（本発明の中間仕切り壁に相当する）３３と、下流側タンク部を、複数の第１行きチューブ群の入口側端に接続する第１入口側室２１と複数の第２行きチューブ群の入口側端に接続する第２入口側室２２とに区画するセパレータ３４と、上流側タンク部を、複数の第１戻りチューブ群の出口側端に接続する第１出口側室２４と複数の第２戻りチューブ群の出口側端に接続する第２出口側室２５とに区画するセパレータ３５とが設けられている。
【００５２】
そして、本実施例では、空気下流側のセパレータ３４の設置位置と空気上流側のセパレータ３５の設置位置とをずらし、その間のセパレータ３３に丸穴形状の連通穴（本発明の連通路に相当する）３６を設けている。すなわち、空気下流側のセパレータ３４を、熱交換器本体を構成する複数本のチューブ８の中心よりも高さ方向の下端側にずらした位置に設置し、空気下流側のセパレータ３４を、複数本のチューブ８の中心よりも高さ方向の上端側にずらした位置に設置している。
【００５３】
一体型ヘッダ３２内には、この一体型ヘッダ３２の内部空間を、複数の第１行きチューブ群の出口側端および複数の第１戻りチューブ群の入口側端に接続する第１中間室（図示せず）と複数の第２行きチューブ群の出口側端および複数の第２戻りチューブ群の入口側端に接続する第２中間室（図示せず）とに区画するセパレータ（図示せず）が設けられている。
【００５４】
ここで、内気熱交換部を構成する第１コア部６および外気熱交換部を構成する第２コア部７の両方とも、内気および外気の流れ方向に対して冷媒の流れを対向流れとするためには、第１実施例のように連通パイプにて配管するが、下流側ヘッダと上流側ヘッダより突出することによる搭載性の悪化および組立工数の増大を招いてしまう。
【００５５】
本実施例では、第１実施例のような下流側ヘッダと上流側ヘッダとの間を連通パイプにて配管するものと比較して、下流側ヘッダおよび上流側ヘッダより連通パイプ等の突出物が突出することによる内外気２層ユニット内への搭載性の悪化を防止できる。また、下流側ヘッダと上流側ヘッダとの間を繋ぐ連通パイプを廃止することで、加熱用熱交換器５を構成する部品点数を減少できるので、加熱用熱交換器５の組立工数の増大を抑えることができる。
【００５６】
〔変形例〕
本実施例では、本発明を、冷媒と空気とを熱交換させて空気を加熱する室内コンデンサまたは室内ガスクーラ等の加熱用熱交換器５に適用した例を説明したが、本発明を、エンジンの冷却水等の熱媒体と空気とを熱交換させて空気を加熱するヒータコア等の加熱用熱交換器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】内外気２層ユニットの主要構造を示した斜視図である（第１実施例）。
【図２】加熱用熱交換器内の冷媒の流れ方向を示した模式図である（第１実施例）。
【図３】内外気２層ユニットの主要構造を示した斜視図である（第２実施例）。
【図４】一体型ヘッダを示した断面図である（第２実施例）。
【図５】内外気２層ユニットの主要構造を示した斜視図である（従来の技術）。
【図６】加熱用熱交換器内の冷媒の流れ方向を示した模式図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１ 内外気２層ユニット（空調ユニット）の空調ケース
２ 中間仕切り板
３ 第１通風路（空気通路、内気通風路）
４ 第２通風路（空気通路、外気通風路）
５ 加熱用熱交換器（ＣＯ 2 サイクルの室内ガスクーラ）
６ 第１コア部
７ 第２コア部
８ チューブ（第１行き、戻りチューブ群、第２行き、戻りチューブ群）
１１ 下流側ヘッダ
１２ 上流側ヘッダ
１５ 連通パイプ
２１ 第１入口側室
２２ 第２入口側室
２３ セパレータ
２４ 第１出口側室
２５ 第２出口側室
３３ セパレータ（中間仕切り壁）
３６ 連通穴（連通路）
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調ユニット内を流れる空気と熱媒体とを熱交換させる熱交換器に関するもので、特に内外気２層ユニット内を流れる車室内空気および車室外空気を加熱する室内熱交換器に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用空調装置の空調ユニットとして、車室内の暖房性能と防曇性能との両立を図る目的で、内気吸込口から吸い込んだ車室内空気を加熱用熱交換器に流してフット吹出口から車室内に吹き出すための第１通風路と外気吸込口から吸い込んだ車室外空気を加熱用熱交換器に流してデフロスタ吹出口またはフェイス吹出口から車室内に吹き出すための第２通風路とを中間仕切り板にて気密的に区画した内外気２層ユニットが提案されている。
【０００３】
この内外気２層ユニットでは、既に暖められている室温の車室内空気を加熱用熱交換器で再加熱してフット吹出口から車両乗員の足元部に向けて吹き出して車室内を暖房することで車室内の暖房性能を向上させ、且つ車室内空気と比較して低湿度の車室外空気を加熱用熱交換器で加熱してデフロスタ吹出口からフロントシールドガラスの内面に向けて吹き出すことでフロントシールドガラスの防曇性能を向上させている。
【０００４】
ここで、加熱用熱交換器として、図５および図６に示したように、内外気２層ユニットの本体ケース１００の第１通風路１０１内を流れる車室内空気と冷媒とを熱交換させる上流側、下流側第１コア部１１１、１１２と、第２通風路１０２内を流れる車室外空気と冷媒とを熱交換させる上流側、下流側第２コア部１１３、１１４とを備えた室内コンデンサ（または室内ガスクーラ）１１０を利用することが考えられる。
【０００５】
この室内コンデンサ１１０の冷媒ターン方式としては、図５および図６に示したように、コンプレッサの吐出口から吐出された高温の冷媒が入口パイプ内の入口側冷媒流路１１５から下流側第２コア部１１４内に流入した後に下流側第１コア部１１２内に流入する。そして、下流側第１コア部１１２からヘッダ間連通パイプ１１６を経て上流側第１コア部１１１内に流入した後に上流側第２コア部１１３内に流入し、その後に出口パイプ内の出口側冷媒流路１１７から室内コンデンサ１１０の外部に流出する方式を採用している。
【０００６】
ここで、冷媒は、下流側第１コア部１１２および上流側第１コア部１１１を流れる際に、第１通風路１０１内を通過する室温（例えば２５℃）の車室内空気と熱交換して車室内空気を加熱する。一方、下流側第２コア部１１４および上流側第２コア部１１３を流れる際に、第２通風路１０２内を通過する低温（例えば−２０℃）の車室外空気と熱交換して車室外空気を加熱する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の内外気２層ユニットの加熱用熱交換器として室内コンデンサ１１０を使用し、更に従来の冷媒ターン方式を採用した場合には、先ず低温の車室外空気と高温の冷媒とを熱交換した後に、室温の車室内空気と中温の冷媒とを熱交換するようにしている。また、内外気２層ユニット内の車室内空気および車室外空気の流れ方向に対して、室内コンデンサ１１０内を流れる冷媒の流れ方向が略直交方向とされているので、車室内空気および車室外空気と冷媒とが熱交換する際の温度効率が悪く、車室内の暖房能力が低くなってしまうという問題が生じている。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、空気と熱媒体とが熱交換する際の温度効率を増大させることのできる熱交換器を提供することにある。また、例えば車両の車室内に空調空気を導く空気通路を成す内外気２層ユニット（空調ユニット）内に設置された冷媒サイクルの熱交換器（室内コンデンサ）またはＣＯ 2 サイクルの熱交換器（室内ガスクーラ）の場合には、冷媒が高温である入口側で先ず室温の車室内空気と熱交換させ、その後に低温の車室外空気と熱交換させることで、車室内空気および車室外空気と冷媒とが熱交換する際の温度効率を増大させて、車室内の暖房能力を向上することのできる熱交換器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第１コア部内に流入した熱媒体は、複数の第１行きチューブ群を通って第１コア部の一端部から他端部へ流れ、更に、複数の第１戻りチューブ群を通って第１コア部の他端部から一端部へ流れる。その後に、第２コア部内に流入した熱媒体は、複数の第２行きチューブ群を通って第２コア部の一端部から他端部へ流れ、更に、複数の第２戻りチューブ群を通って第２コア部の他端部から一端部へ流れる。それによって、各々のコア部で熱媒体の流れが空気の流れ方向に対して対向流となることにより、空気と熱媒体とが熱交換する際の温度効率が増大する。
【００１０】
請求項２および請求項３に記載の発明によれば、下流側ヘッダおよび上流側ヘッダの内部に、下流側ヘッダの内部空間と上流側ヘッダの内部空間とを区画する中間仕切り壁を設け、この中間仕切り壁の所定の部位に、第１出口側室から第２入口側室へ熱媒体を流すための連通路を設けている。それによって、下流側ヘッダと上流側ヘッダとの間を連通パイプにて配管するものと比較して、下流側ヘッダおよび上流側ヘッダより連通パイプ等の突出物が突出することによる搭載性の悪化を防止できる。また、下流側ヘッダと上流側ヘッダとの間を繋ぐ連通パイプを廃止することで、熱交換器を構成する部品点数を減少できるので、熱交換器の組立工数の増大を抑えることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、先ず、内外気２層ユニットの第１通風路内を通過する車室内空気と熱交換器の第１コア部の複数の第１チューブ群内を流れる熱媒体とを熱交換させ、その後に、内外気２層ユニットの第２通風路内を通過する車室外空気と熱交換器の第２コア部の複数の第２チューブ群内を流れる熱媒体とを熱交換させる。すなわち、熱媒体が高温である入口側で、先ず室温の車室内空気と熱交換し、その後に、低温である車室外空気と熱交換させる。
また、第１コア部内に流入した熱媒体は、複数の第１行きチューブ群を通って第１コア部の一端部から他端部へ流れ、更に、複数の第１戻りチューブ群を通って第１コア部の他端部から一端部へ流れる。その後に、第２コア部内に流入した熱媒体は、複数の第２行きチューブ群を通って第２コア部の一端部から他端部へ流れ、更に、複数の第２戻りチューブ群を通って第２コア部の他端部から一端部へ流れる。
【００１２】
それによって、例えば車両の車室内に空調空気を導く空気通路を成す内外気２層ユニット（空調ユニット）内に熱交換器が設置されている場合には、複数の第１チューブ群内を流れる冷媒が高温である入口側で、先ず車室内空気と熱交換し、その後に、複数の第２チューブ群内を流れる冷媒が低温である車室外空気と熱交換すると共に、各々のコア部で冷媒の流れが空気の流れ方向に対して対向流となることにより、空気と冷媒とが熱交換する際の温度効率が増大することで、車室内の暖房能力が向上する。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、熱交換器の第１コア部の複数の第１チューブ群（第１行き、戻りチューブ群）内を流れる熱媒体および熱交換器の第２コア部の複数の第２チューブ群（第２行き、戻りチューブ群）内を流れる熱媒体として、ＣＯ 2 を使用している。 請求項６に記載の発明によれば、第１コア部および第２コア部よりなる熱交換器が、ＣＯ 2 サイクルの室内ガスクーラを構成している。この場合には、空気との温度差を大きくとれるようにＣＯ 2 を流すと熱交換効率が向上するため、上記の請求項４に記載の熱交換器のように、ＣＯ 2 を高温の車室内空気と熱交換した後に低温の車室外空気と熱交換するようにＣＯ 2 を流し、且つ各々のコア部で空気の流れ方向に対して対向流となるようにＣＯ 2 を流すことが暖房能力の向上に最も寄与する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
〔第１実施例の構成〕
図１および図２は本発明の第１実施例を示したもので、図１は内外気２層ユニットの主要構造を示した図である。
【００１５】
本実施例の車両用空調装置は、車両の車室内前方側に搭載され、車室内に空調空気を導く空気通路を成す内外気２層ユニット（空調ユニット）を備えている。その内外気２層ユニットは、空気の流れ方向の上流側から順に、内外気切替手段と遠心式送風機と吹出口切替手段とが結合されることで構成されている。
【００１６】
内外気切替手段は、車室内空気（以下内気と言う）と車室外空気（以下外気と言う）の一方または両方を取り入れるためのものであり、内気吸込口（図示せず）および外気吸込口（図示せず）が形成された内外気切替箱（図示せず）と、この内外気切替箱内に回動自在に取り付けられた複数の内外気切替ドア（図示せず）とから構成されている。
【００１７】
なお、本実施例では、複数の内外気切替ドアをサーボモータ等のアクチュエータで駆動することにより、吸込口モードを、内気吸込口を全開し、且つ外気吸込口を全閉する内気循環モードと内気吸込口を全閉し、且つ外気吸込口を全開する外気導入モードと内気吸込口および外気吸込口の両方を全開する内外気２層モードとに変更できる。
【００１８】
遠心式送風機は、内外気切替箱内に配設されており、２つの第１、第２スクロールケーシング内に収容された２つの第１、第２遠心式ファン（図示せず）と、これらの第１、第２遠心式ファンを回転駆動するブロワモータ（図示せず）とから構成されている。
【００１９】
吹出口切替手段を構成する空調ケース１の内部は、図１に示したように、中間仕切り板２によって、主に内気が流れる第１通風路３と主に外気が流れる第２通風路４とに区画形成されている。そして、空調ケース１内には、車両に搭載された冷凍サイクルまたはＣＯ2 サイクルの一構成部品を成す加熱用熱交換器５が、第１、第２通風路３、４に跨がって配設されている。
【００２０】
冷凍サイクルまたはＣＯ2 サイクルは、室内コンデンサまたは室内ガスクーラとして働く上記の加熱用熱交換器５と、膨張弁等の減圧手段と、室外エバポレータ等の室外熱交換器と、アキュームレータと、コンプレッサ等の冷媒圧縮機とから構成されている。なお、コンプレッサには、車両に搭載されたエンジンからコンプレッサへの回転動力を断続するための電磁クラッチが装着されている。
【００２１】
第１通風路３は、遠心式送風機の第１スクロールケーシングの空気下流側に接続されて、内気吸込口から吸い込んだ内気を、冷却用熱交換器および加熱用熱交換器５を経て、フット（ＦＯＯＴ）吹出口（図示せず）から車室内に吹き出すための内気通風路（内気層）である。
【００２２】
第２通風路４は、遠心式送風機の第２スクロールケーシングの空気下流側に接続されて、外気吸込口から吸い込んだ外気を、冷却用熱交換器および加熱用熱交換器５を経て、デフロスタ（ＤＥＦ）吹出口（図示せず）またはフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口（図示せず）から車室内に吹き出すための外気通風路（外気層）である。
【００２３】
なお、ＦＯＯＴ吹出口は、乗員の足元部に向けて主に温風を吹き出す下側吹出口であり、ＤＥＦ吹出口は、フロントシールドガラスの内面に向けて主に温風を吹き出す下側吹出口であり、ＦＡＣＥ吹出口は、乗員の頭胸部（上半身）に向けて主に温風を吹き出す下側吹出口である。
【００２４】
上記の各吹出口は、複数の吹出口切替ドアをサーボモータ等のアクチュエータで駆動することにより、フェイス（ＦＡＣＥ）モード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フット（ＦＯＯＴ）モード、フットデフ（Ｆ／Ｄ）モードまたはデフロスタ（ＤＥＦ）モード等の吹出口モードに応じて選択的に開閉される。
【００２５】
次に、本実施例の加熱用熱交換器５の構造を図１および図２に基づいて簡単に説明する。ここで、図２は加熱用熱交換器５内の冷媒の流れ方向を示した図である。
【００２６】
加熱用熱交換器５は、内外気２層ユニット内に設置された前後Ｕターン方式の内外気２層ユニット用室内熱交換器であって、冷媒（例えばＲ１３４ａ）が循環する冷媒サイクルの場合に室内コンデンサを構成し、冷媒（例えばＣＯ2 ガス）が循環するＣＯ2 サイクルの場合に室内ガスクーラを構成する。
【００２７】
加熱用熱交換器５は、内気冷媒熱交換部を構成する第１コア部６および外気冷媒熱交換部を構成する第２コア部７よりなる熱交換器本体と、この熱交換器本体の幅方向の一端部に接続される一端側タンクである一対の下流側、上流側ヘッダ１１、１２と、熱交換器本体の幅方向の他端部に接続される他端側タンクである一対の下流側、上流側ヘッダ１３、１４と、上流側ヘッダ１２と下流側ヘッダ１１との間を連通する１本のヘッダ間連通パイプ１５と、下流側、上流側ヘッダ１３、１４間を連通する２本のヘッダ間連通パイプ（図示せず）とから構成されている。
【００２８】
第１コア部６は、内外気２層ユニットの空調ケース１の第１通風路３内に配されて、加熱用熱交換器５の高さ方向に複数列設された第１チューブ群よりなる。また、第２コア部７は、空調ケース１の第２通風路４内に配されて、加熱用熱交換器５の高さ方向に複数列設された第２チューブ群よりなる。
【００２９】
そして、複数の第１、第２チューブ群は、加熱用熱交換器５の奥行き方向（空気の流れ方向）に２列縦隊となるように配設されている。そして、複数本の第１チューブ群は、例えば５本のチューブ８にて構成されて、第１コア部６の幅方向の一端部から他端部にかけて冷媒が流れる複数の第１行きチューブ群、およびこれらの第１行きチューブ群よりも空気上流側に隣接して配置されて、第１コア部６の幅方向の他端部から一端部にかけて冷媒が流れる複数の第１戻りチューブ群よりなり、これらの第１行き、戻りチューブ群内を流れる冷媒と外部を通過する空気（主に内気）とを熱交換させて空気を加熱する。
【００３０】
また、複数の第２チューブ群は、例えば４本のチューブ８にて構成されて、第２コア部７の幅方向の一端部から他端部にかけて冷媒が流れる複数の第２行きチューブ群、およびこれらの第２行きチューブ群よりも空気上流側に隣接して配置されて、第２コア部７の幅方向の他端部から一端部にかけて冷媒が流れる複数の第２戻りチューブ群よりなり、これらの第２行き、戻りチューブ群内を流れる冷媒と外部を通過する空気（主に外気）とを熱交換させて空気を加熱する。
【００３１】
なお、複数の第１、第２行きチューブ群を構成する各チューブ８は、表面にろう材を被覆したアルミニウム合金材（クラッド材）よりなり、偏平な管状に形成されている。そして、隣設するチューブ８間には、熱交換（放熱）性能を高めるためのアルミニウム合金製のコルゲートフィン９がろう付けにより接合されている。また、複数の第１、第２行きチューブ群の高さ方向の両端部には、第１、第２コア部７、８の空気下流側部分を保持するための略コの字状断面を有するサイドプレート１６、１７がろう付けにより接合されている。
【００３２】
一対の下流側、上流側ヘッダ１１、１２は、中央部分が凹んだ略長円形状の断面を有する筒状部と、この筒状部の両端部の開口部分を閉塞するキャップとからそれぞれ構成されている。そして、下流側ヘッダ１１は、上流側ヘッダ１２よりも空気の流れ方向の下流側に設置されている。そして、下流側ヘッダ１１は、高さ方向の下端部に図示しない入口パイプが接続されて、入口パイプから熱交換器本体内へ冷媒を流入させる入口側タンクを構成する。また、上流側ヘッダ１２は、高さ方向の上端部に図示しない出口パイプが接続されて、熱交換器本体から出口パイプへ冷媒を流出させる出口側タンクを構成する。
【００３３】
一方、下流側ヘッダ１１には、この下流側ヘッダ１１の内部空間を、複数の第１行きチューブ群の入口側端に接続する第１入口側室２１と複数の第２行きチューブ群の入口側端に接続する第２入口側室２２とに区画するセパレータ２３が設けられている。また、上流側ヘッダ１２には、この上流側ヘッダ１２の内部空間を、複数の第１戻りチューブ群の出口側端に接続する第１出口側室２４と複数の第２戻りチューブ群の出口側端に接続する第２出口側室２５とに区画するセパレータ２６が設けられている。
【００３４】
一対の下流側、上流側ヘッダ１３、１４は、下流側、上流側ヘッダ１１、１２と同様にして、中央部分が凹んだ略長円形状の断面を有する筒状部と、この筒状部の両端部の開口部分を閉塞するキャップとからそれぞれ構成された中間タンクである。そして、下流側ヘッダ１３は、上流側ヘッダ１４よりも空気の流れ方向の下流側に設置されている。
【００３５】
一方、下流側ヘッダ１３には、この下流側ヘッダ１３の内部空間を、複数の第１行きチューブ群の出口側端に接続する第１中間室２７と複数の第２行きチューブ群の出口側端に接続する第２中間室２８とに区画するセパレータ２９が設けられている。また、上流側ヘッダ１４には、この上流側ヘッダ１４の内部空間を、複数の第１戻りチューブ群の入口側端に接続する第１中間室（図示せず）と複数の第２戻りチューブ群の入口側端に接続する第２中間室（図示せず）とに区画するセパレータ（図示せず）が設けられている。
【００３６】
１本の連通パイプ１５は、上流側ヘッダ１２の第１出口側室２４と下流側ヘッダ１１の第２入口側室２２とを連通する連通路を形成するもので、下流側、上流側ヘッダ１１、１２より加熱用熱交換器５の幅方向外方側に突出するように接続されている。また、２本の連通パイプは、下流側ヘッダ１３の第１中間室２７と上流側ヘッダ１４の第１中間室とを連通する連通路を形成する連通パイプと、下流側ヘッダ１３の第２中間室２８と上流側ヘッダ１４の第２中間室とを連通する連通路を形成する連通パイプとからなり、下流側、上流側ヘッダ１３、１４より加熱用熱交換器５の幅方向外方側に突出するように接続されている。
【００３７】
〔第１実施例の作用〕
次に、本実施例の車両用空調装置の内外気２層ユニットの作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００３８】
冬期、車室内の暖房とフロントシールドガラスの防曇とを目的として、吸込口モードとして内外気２層モードが選択され、吹出口モードとしてＦ／Ｄモードが選択される。そして、遠心式送風機のブロワモータが通電されると、ブロワモータによって第１遠心式ファンが回転することで、内気吸込口より内気を第１スクロールケーシング内に吸い込む。
【００３９】
一方、第２遠心式ファンが回転することで、外気吸込口より外気を第２スクロールケーシング内に吸い込む。それによって、図１および図２に示したように、第１通風路３内を比較的に高温（室温、設定温度と同等の温度：例えば約２５℃）の内気が流れ、第２通風路４内を比較的に低温（外気温：例えば−２０℃）で低湿度の外気が流れる。
【００４０】
一方、電磁クラッチがオンされてコンプレッサが起動すると、コンプレッサが吸入した冷媒を圧縮して高温、高圧の冷媒を吐出する。そして、コンプレッサより吐出した高温、高圧の冷媒は、冷媒配管および入口パイプを経て加熱用熱交換器５の下流側ヘッダ１１の第１入口側室２１内に流入する。
【００４１】
第１入口側室２１内に流入した冷媒は、複数の第１行きチューブ群→下流側ヘッダ１３の第１中間室２７→連通パイプ→上流側ヘッダ１４の第１中間室→複数の第１戻りチューブ群を通って上流側ヘッダ１２の第１出口側室２４内に流入する。そして、第１出口側室２４内に流入した冷媒は、連通パイプ１５を通って下流側ヘッダ１１の第２入口側室２２内に流入する。
【００４２】
第２入口側室２２内に流入した冷媒は、複数の第２行きチューブ群→下流側ヘッダ１３の第２中間室２８→連通パイプ→上流側ヘッダ１４の第２中間室→複数の第２戻りチューブ群を通って上流側ヘッダ１２の第２出口側室２５内に流入する。そして、第２出口側室２５内に流入した冷媒は、出口パイプおよび冷媒配管を経て膨張弁等の減圧手段に向かう。
【００４３】
ここで、空気の流れ方向の下流側に設置された複数の第１行きチューブ群内を通った後に、空気の流れ方向の上流側に設置された複数の第１戻りチューブ群内に流入する冷媒は、複数の第１行きチューブ群および複数の第１戻りチューブ群の内部を流れる際に、第１通風路３内を通過する高温の内気と熱交換することで内気を加熱する。
【００４４】
また、空気の流れ方向の下流側に設置された複数の第２行きチューブ群内を通った後に、空気の流れ方向の上流側に設置された複数の第２戻りチューブ群内に流入する冷媒は、複数の第２行きチューブ群および複数の第２戻りチューブ群の内部を流れる際に、第２通風路４内を通過する低温の外気と熱交換することで外気を加熱する。
【００４５】
したがって、既に暖められている高温（室温）の内気を加熱用熱交換器５の第１コア部６で再加熱してＦＯＯＴ吹出口から乗員の足元部に向けて吹き出して車室内を暖房することで車室内の暖房性能が向上する。また、内気と比較して低湿度の外気を加熱用熱交換器５の第２コア部７で加熱してＤＥＦ吹出口からフロントシールドガラスの内面に向けて吹き出すことでフロントシールドガラスの防曇性能が向上する。
【００４６】
〔第１実施例の効果〕
以上のように、本実施例の内外気２層ユニット内に設置される加熱用熱交換器５は、入口パイプから下流側ヘッダ１１内に流入する冷媒が高温、高圧である入口側で、先ず高温（室温：例えば２５℃）である内気と熱交換した後に、中温、高圧である出口側で、低温（外気温：例えば−２０℃）である外気と熱交換するように冷媒を流している。それによって、高温の冷媒が高温の内気と熱交換することであまり保有熱を奪われることなく内気を加熱することができ、低温の外気と熱交換することで外気を十分加熱することができる。
【００４７】
また、加熱用熱交換器５は、各々の第１、第２コア部６、７で空気の流れ方向に対して対向流となるように冷媒を流している。それによって、第１、第２コア部６、７の複数の第１、第２戻りチューブ群を流れる冷媒で一旦空気を加熱し、その複数の第１、第２戻りチューブ群を流れる冷媒よりも高温側となる複数の第１、第２行きチューブ群を流れる冷媒で空気を加熱することができる。
【００４８】
したがって、空気と冷媒とが熱交換する際の温度効率を増大させることができる。これにより、車室内の暖房能力を飛躍的に向上することができる。ここで、加熱用熱交換器５がＣＯ2 サイクルの室内ガスクーラの場合には、空気との温度差を大きくとれるように冷媒を流すと熱交換効率が向上するため、本実施例のように、冷媒を高温の内気と熱交換した後に低温の外気と熱交換するように冷媒を流し、且つ第１、第２コア部６、７で空気の流れ方向に対して対向流となるように冷媒を流すことが暖房能力の向上に最も寄与する。
【００４９】
〔第２実施例〕
図３および図４は本発明の第２実施例を示したもので、図３は内外気２層ユニットの主要構造を示した図で、図４は一体型ヘッダを示した図である。
【００５０】
本実施例の加熱用熱交換器５は、第１コア部６および第２コア部７よりなる熱交換器本体と、この熱交換器本体の幅方向の一端部に接続される一対の下流側、上流側ヘッダを一体化した一体型ヘッダ３１と、熱交換器本体の幅方向の他端部に接続される一対の下流側、上流側ヘッダを一体化した一体型ヘッダ３２とを備えている。
【００５１】
一体型ヘッダ３１内には、この一体型ヘッダ３１の内部空間を、下流側タンク部と上流側タンク部とに区画するセパレータ（本発明の中間仕切り壁に相当する）３３と、下流側タンク部を、複数の第１行きチューブ群の入口側端に接続する第１入口側室２１と複数の第２行きチューブ群の入口側端に接続する第２入口側室２２とに区画するセパレータ３４と、上流側タンク部を、複数の第１戻りチューブ群の出口側端に接続する第１出口側室２４と複数の第２戻りチューブ群の出口側端に接続する第２出口側室２５とに区画するセパレータ３５とが設けられている。
【００５２】
そして、本実施例では、空気下流側のセパレータ３４の設置位置と空気上流側のセパレータ３５の設置位置とをずらし、その間のセパレータ３３に丸穴形状の連通穴（本発明の連通路に相当する）３６を設けている。すなわち、空気下流側のセパレータ３４を、熱交換器本体を構成する複数本のチューブ８の中心よりも高さ方向の下端側にずらした位置に設置し、空気下流側のセパレータ３４を、複数本のチューブ８の中心よりも高さ方向の上端側にずらした位置に設置している。
【００５３】
一体型ヘッダ３２内には、この一体型ヘッダ３２の内部空間を、複数の第１行きチューブ群の出口側端および複数の第１戻りチューブ群の入口側端に接続する第１中間室（図示せず）と複数の第２行きチューブ群の出口側端および複数の第２戻りチューブ群の入口側端に接続する第２中間室（図示せず）とに区画するセパレータ（図示せず）が設けられている。
【００５４】
ここで、内気熱交換部を構成する第１コア部６および外気熱交換部を構成する第２コア部７の両方とも、内気および外気の流れ方向に対して冷媒の流れを対向流れとするためには、第１実施例のように連通パイプにて配管するが、下流側ヘッダと上流側ヘッダより突出することによる搭載性の悪化および組立工数の増大を招いてしまう。
【００５５】
本実施例では、第１実施例のような下流側ヘッダと上流側ヘッダとの間を連通パイプにて配管するものと比較して、下流側ヘッダおよび上流側ヘッダより連通パイプ等の突出物が突出することによる内外気２層ユニット内への搭載性の悪化を防止できる。また、下流側ヘッダと上流側ヘッダとの間を繋ぐ連通パイプを廃止することで、加熱用熱交換器５を構成する部品点数を減少できるので、加熱用熱交換器５の組立工数の増大を抑えることができる。
【００５６】
〔変形例〕
本実施例では、本発明を、冷媒と空気とを熱交換させて空気を加熱する室内コンデンサまたは室内ガスクーラ等の加熱用熱交換器５に適用した例を説明したが、本発明を、エンジンの冷却水等の熱媒体と空気とを熱交換させて空気を加熱するヒータコア等の加熱用熱交換器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】内外気２層ユニットの主要構造を示した斜視図である（第１実施例）。
【図２】加熱用熱交換器内の冷媒の流れ方向を示した模式図である（第１実施例）。
【図３】内外気２層ユニットの主要構造を示した斜視図である（第２実施例）。
【図４】一体型ヘッダを示した断面図である（第２実施例）。
【図５】内外気２層ユニットの主要構造を示した斜視図である（従来の技術）。
【図６】加熱用熱交換器内の冷媒の流れ方向を示した模式図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１ 内外気２層ユニット（空調ユニット）の空調ケース
２ 中間仕切り板
３ 第１通風路（空気通路、内気通風路）
４ 第２通風路（空気通路、外気通風路）
５ 加熱用熱交換器（ＣＯ 2 サイクルの室内ガスクーラ）
６ 第１コア部
７ 第２コア部
８ チューブ（第１行き、戻りチューブ群、第２行き、戻りチューブ群）
１１ 下流側ヘッダ
１２ 上流側ヘッダ
１５ 連通パイプ
２１ 第１入口側室
２２ 第２入口側室
２３ セパレータ
２４ 第１出口側室
２５ 第２出口側室
３３ セパレータ（中間仕切り壁）
３６ 連通穴（連通路）
Claims (6)
- 熱媒体の流れ方向の上流側に設けられて、熱媒体と空気とを熱交換させる第１コア部と、
この第１コア部よりも熱媒体の流れ方向の下流側に設けられて、熱媒体と空気とを熱交換させる第２コア部と
を備え、
前記第１コア部は、空気の流れ方向に対して対向する方向に熱媒体を流す複数の第１チューブ群を列設してなり、
前記第２コア部は、前記複数の第１チューブ群の列設方向に並列して設置されて、空気の流れ方向に対して対向する方向に熱媒体を流す複数の第２チューブ群を列設してなる熱交換器において、
前記複数の第１チューブ群は、前記第１コア部の一端部から他端部へ向けて熱媒体が流れる複数の第１行きチューブ群、およびこれらの第１行きチューブ群よりも空気の流れ方向の上流側に設置されて、前記第１コア部の他端部から一端部へ向けて熱媒体が流れる複数の第１戻りチューブ群を有し、
前記複数の第２チューブ群は、前記第２コア部の一端部から他端部へ向けて熱媒体が流れる複数の第２行きチューブ群、およびこれらの第２行きチューブ群よりも空気の流れ方向の上流側に設置されて、前記第２コア部の他端部から一端部へ向けて熱媒体が流れる複数の第２戻りチューブ群を有することを特徴とする熱交換器。 - 請求項１に記載の熱交換器において、
前記複数の第１行きチューブ群の一端および前記複数の第２行きチューブ群の一端に接続されて、内部空間を前記複数の第１行きチューブ群に連通する第１入口側室、および前記複数の第２行きチューブ群に連通する第２入口側室を有する下流側ヘッダと、
前記複数の第１戻りチューブ群の一端および前記複数の第２戻りチューブ群の一端に接続されて、前記複数の第１戻りチューブ群に連通する第１出口側室、および前記複数の第２戻りチューブ群に連通する第２出口側室を有する上流側ヘッダと
を備えたことを特徴とする熱交換器。 - 請求項２に記載の熱交換器において、
前記下流側ヘッダおよび前記上流側ヘッダの内部には、前記下流側ヘッダの内部空間と前記上流側ヘッダの内部空間とを区画する中間仕切り壁が設けられ、
前記中間仕切り壁の所定の部位には、前記第１出口側室から前記第２入口側室へ熱媒体を流すための連通路が設けられたことを特徴とする熱交換器。 - 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の熱交換器において、
前記第１コア部および前記第２コア部よりなる熱交換器が、内気吸込口より吸い込んだ車室内空気が通過する第１通風路と外気吸込口より吸い込んだ車室外空気が通過する第２通風路とが気密的に区画された内外気２層ユニット内に設置されていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の熱交換器において、
前記複数の第１チューブ群内を流れる熱媒体および前記複数の第２チューブ群内を流れる熱媒体が、ＣＯ 2 であることを特徴とする熱交換器。 - 請求項５に記載の熱交換器において、
前記第１コア部および前記第２コア部よりなる熱交換器が、ＣＯ 2 サイクルの室内ガスクーラを構成していることを特徴とする熱交換器。
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