JP2023008178A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱フィンの高さ寸法を変更することなく放熱効率を向上させることができる室車両用空調装置を提供する。
【解決手段】空気取入口及び空気吐出口を有し、空気取入口と空気吐出口とを連通する流路が形成されたケーシングと、ケーシングに収容され、空気取入口から流路を介して空気吐出口へ至る空気の流れを生成するファンと、ケーシングの外部に設けられた発熱部と、放熱部と、を備え、放熱部は、発熱部と熱的に接続され、設置面３１ａを有するベース３１と、流路に配置され、空気の流れ方向に沿って延在するとともに設置面３１ａから流れ方向に直交する方向に立設された板状の複数のフィン３２を有し、複数のフィン３２の表面には、流れ方向に沿って形成された突条３３がフィン３２の立設方向に亘って複数設けられている。
【選択図】図６

Description

本開示は、車両用の空気調和装置に関する。

例えば特許文献１に記載されているようなＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の分野において、ファンコントローラは、パワー素子（ＭＯＳ－ＦＥＴ等）の発熱を放熱フィンで放熱しながら、ファンの電圧制御を行っている。

特開２０２０－１７９７６９号公報

近年、外気温の高温化が進み、車両用空調装置（ＨＶＡＣ）にとっての環境条件が悪化している中、ファンコントローラは外気温の影響を受けやすく、既存の放熱フィンではパワー素子の放熱が十分に行われない可能性がある。

そこで、放熱効率（放熱性能）を向上させるために、放熱フィンの高さ・幅、長さ寸法を大きくする方法が考えられる。しかしながら、放熱フィンが設置される流路の広さはＨＶＡＣの仕様によって既に決定されるため、放熱フィンの高さ・幅、長さ寸法を十分に大きくできるとは限らない。また、仮に高さ・幅、長さ寸法を大きくしたとしても、その分だけ流路での圧力損失が大きくなるので、流路抵抗の観点からも有効な方法とはいえない。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放熱フィンの高さ寸法を変更することなく放熱効率を向上させることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の車両用空調装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る車両用空調装置は、空気取入口及び空気吐出口を有し、前記空気取入口と前記空気吐出口とを連通する流路が形成されたケーシングと、前記ケーシングに収容され、前記空気取入口から前記流路を介して前記空気吐出口へ至る空気の流れを生成するファンと、前記ケーシングの外部に設けられた発熱部と、放熱部と、を備え、前記放熱部は、該発熱部と熱的に接続され、設置面を有するベースと、前記流路に配置され、空気の流れ方向に沿って延在するとともに前記設置面から前記流れ方向に直交する方向に立設された板状の複数のフィンを有し、複数の前記フィンの表面には、前記流れ方向に沿って形成された突条が前記フィンの立設方向に亘って複数設けられている。

本開示によれば、放熱フィンの高さ寸法を変更することなく放熱効率を向上させることができる。

本開示の一態様に係る車両用空調装置の正面図である。 ケーシングの内部（流路近傍）を示す斜視図である。 発熱部及び放熱部の上方斜視図である。 発熱部及び放熱部の下方斜視図である。 発熱部及び放熱部の正面図である。 放熱部の拡大図である。 フィンの拡大図である。 放熱部の拡大図である。

以下、本開示の一実施形態に係る車両用空調装置について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、車両用空調装置１は、ファン４１やエバポレータ（図示せず）等の機器を収容するケーシング１０を備えている。

ケーシング１０は、空気取入口１１及び空気吐出口１２を有している。
また、ケーシング１０は、空気取入口１１と空気吐出口１２と連通する流路Ｃを画定している。

空気取入口１１は、ケーシング１０の外部からケーシング１０の内部に空気を取り込むための開口とされている。

空気吐出口１２は、エバポレータ（図示せず）で熱交換された空気をケーシング１０の外部に吐出するための開口とされている。

空気取入口１１から流路Ｃを介して空気吐出口１２に至る空気の流れは、ファン４１によって生成される。
ファン４１は、空気取入口１１側のケーシング１０に収容されている。

ファン４１は、モータ（図示せず）によって回転駆動される。
ファン４１を駆動するモータの回転は、パワー素子（例えばＭＯＳ－ＦＥＴ）によって制御される。
パワー素子とは、電力制御用の半導体素子であり、通電時には発熱する。このため、車両用空調装置１を運転する際には発熱部としてのパワー素子を放熱部３０で冷却している。

図２に示すように、発熱部を内部に含むユニット２０は、流路Ｃを画定しているケーシング１０の壁部１３に取り付けられている。
このとき、ユニット２０は、壁部１３の外部（ケーシング１０の外部）に配置されている。

図２から図５に示すように、放熱部３０は、ベース３１及び複数のフィン３２を有している。
放熱部３０は、伝熱性に優れた金属（例えばアルミ合金）によって形成されている。

ベース３１は、放熱部３０において発熱部（パワー素子）に熱的に接触している部分である。これによって、発熱部で発生した熱が放熱部３０に伝わる。

ベース３１には、設置面３１ａが形成されている。
設置面３１ａは、流路Ｃを流れる空気の流れ方向に沿う面である。
設置面３１ａは、空気の流れ方向に直交する断面（図５参照）において幅方向の中央部が凸状に盛り上がっている。なお、中央部の盛り上がりは、図５のような階段状に限らず山型状であってもよい。

設置面３１ａには、複数のフィン３２が設けられている。
フィン３２は、空気の流れ方向に沿って延在するとともに空気の流れ方向に直交する方向において設置面３１ａから立設する薄い板状の部分である。

図２に示すように、設置面３１ａ及びフィン３２は、流路Ｃ（ケーシング１０の内部）に配置されている。
これによって、流路Ｃを流れる空気が放熱部３０から熱を奪うので、結果として発熱部を冷却することになる。

以上のように構成された放熱部３０の放熱効率を向上させるために、本実施形態では、以下の構成を採用した。

すなわち、図６及び図７に示すように、フィン３２の表面のうち空気の流れ方向に沿った側面に突条３３を形成した。

突条３３は、設置面３１ａと平行になるように空気の流れ方向に沿って延在した細長い突出部分である。
突条３３は、空気の流れ方向に沿って連続的、一体的に形成されている。
突条３３は、フィン３２の立設方向（図６において上下方向）に亘って複数設けられている。

突条３３を設けることによって、フィン３２の表面積を増大させて放熱部３０での放熱効率を向上させることができる。
また、突条３３の存在によって設置面３１ａ上を流れる空気がフィン３２の立設方向に移動しにくくなることや突条３３が流路抵抗となり空気の流速がやや低下することで、設置面３１ａ上を流れる空気が設置面３１ａからはく離することを抑制できる。特に、設置面３１ａにおける後半部分（空気の流れ方向の後半部分）からのはく離を抑制することができる。

［突条の配置例１］
突条３３は、フィン３２の高さ方向の全域に亘って形成されていてもよい。

この場合、フィン３２の高さ寸法（立設方向に沿った寸法）を最大限に活用してフィン３２の表面積を増大させることができる。

［突条の配置例２］
また、フィン３２の先端３２ａ側の一部及び基端３２ｂ側の一部で突条３３を省略してもよい。

上記の通り、突条３３は流路Ｃ全体として見れば流路抵抗になり得る部分なので、立設方向における一部の領域で突条３３を省略することでフィン３２に起因する圧力損失を減少させることができる。

［突条の配置例３］
また、図８に示すように、フィン３２の立設方向においてフィン３２の半分よりも基端３２ｂ側の部分にのみ突条３３を形成してもよい。

この場合、フィン３２の基端３２ｂ側では空気のはく離を抑制しつつ、先端３２ａ側では突条３３による圧力損失を抑制することができる。

以上のように構成された放熱部３０は、例えば押出成形によって製作される。これによって、同じ断面形状の放熱部３０を大量に製作することができる。

本実施形態では以下の効果を奏する。
フィン３２の表面には、流れ方向に沿って形成された突条３３がフィン３２の立設方向に亘って複数設けられているので、フィン３２の表面積を増大させて放熱部３０での放熱効率を向上させることができる。

また、突条３３の存在によって設置面３１ａ上を流れる空気がフィン３２の立設方向に移動しにくくなることや突条３３が流路抵抗となり空気の流速がやや低下することで、設置面３１ａ上を流れる空気が設置面３１ａからはく離することを抑制できる。
このため、設置面３１ａ上では空気の流れが維持されるので（すなわち、流速がゼロになる領域、或いは空気が逆流する領域が存在しないので）、設置面３１ａ上及び設置面３１ａから立設するフィン３２における放熱効率の低下を抑制できる。

また、突条３３が、フィン３２の立設方向の全域に亘って形成されている場合、フィン３２の表面積を最も増加させることができる。

また、突条３３が、フィン３２の立設方向において、フィン３２の先端３２ａ側の一部及び基端３２ｂ側の一部に形成されていない場合、先端３２ａ側の一部及び基端３２ｂ側の一部における圧力損失を抑制することができる。これによって、流路Ｃ全体としての圧力損失を抑制することができる。

また、突条３３が、フィン３２の立設方向において、フィン３２の基端３２ｂ側半分の部分にのみ形成されている場合、基端３２ｂ側では空気のはく離を抑制しつつ、先端３２ａ側では突条３３による圧力損失を抑制することができる。

以上の通り説明した本実施形態は、例えば、以下のように把握される。
すなわち、本開示の一態様に係る車両用空調装置は、空気取入口（１１）及び空気吐出口（１２）を有し、前記空気取入口と前記空気吐出口とを連通する流路（Ｃ）が形成されたケーシング（１０）と、前記ケーシングに収容され、前記空気取入口から前記流路を介して前記空気吐出口へ至る空気の流れを生成するファン（４１）と、前記ケーシングの外部に設けられた発熱部と、放熱部（３０）と、を備え、前記放熱部は、発熱部と熱的に接続され、設置面（３１ａ）を有するベース（３１）と、前記流路に配置され、空気の流れ方向に沿って延在するとともに前記設置面から前記流れ方向に直交する方向に立設された板状の複数のフィン（３２）を有し、複数の前記フィンの表面には、前記流れ方向に沿って形成された突条（３３）が前記フィンの立設方向に亘って複数設けられている。

本態様に係る車両用空調装置によれば、ケーシングと、ファンと、発熱部と、放熱部と、を備え、放熱部は、発熱部と熱的に接続され、設置面を有するベースと、流路に配置され、空気の流れ方向に沿って延在するとともに設置面から流れ方向に直交する方向に立設された板状の複数のフィンを有し、複数のフィンの表面には、流れ方向に沿って形成された突条がフィンの立設方向に亘って複数設けられているので、フィンの表面積を増大させて放熱部での放熱効率を向上させることができる。
また、突条の存在によって設置面上を流れる空気がフィンの立設方向に移動しにくくなることや突条が流路抵抗となり空気の流速がやや低下することで、設置面上を流れる空気が設置面からはく離することを抑制できる。このため、設置面上では空気の流れが維持されるので、設置面上及び設置面から立設するフィンにおける放熱効率の低下を抑制できる。
ここで、発熱部とは、例えばファンの回転を制御するパワー素子である。

また、本開示の一態様に係る車両用空調装置において、複数の前記突条は、前記フィンの立設方向の全域に亘って形成されている。

本態様に係る車両用空調装置によれば、複数の突条は、フィンの立設方向の全域に亘って形成されているので、フィンの表面積を最も増加させることができる。

また、本開示の一態様に係る車両用空調装置において、複数の前記突条は、前記フィンの立設方向において、前記フィンの先端側の一部及び基端側の一部には形成されていない。

複数の突条は、フィンの立設方向において、フィンの先端側の一部及び基端側の一部には形成されていないので、先端側の一部及び基端側の一部における圧力損失を抑制することができる。これによって、流路全体としての圧力損失を抑制することができる。

また、本開示の一態様に係る車両用空調装置において、複数の前記突条は、前記フィンの立設方向において、前記フィンの基端側半分の部分にのみ形成されている。

本態様に係る車両用空調装置によれば、複数の突条は、フィンの立設方向において、フィンの基端側半分の部分にのみ形成されているので、基端側では空気のはく離を抑制しつつ、先端側では突条による圧力損失を抑制することができる。

また、本開示の一態様に係る車両用空調装置において、複数の前記突条の延在方向は、前記設置面と平行とされている。

本態様に係る車両用空調装置によれば、複数の突条の延在方向は、設置面と平行とされているので、放熱部を押出成形によって製作することができる。

１ 車両用空調装置
１０ ケーシング
１１ 空気取入口
１２ 空気吐出口
１３ 壁部
２０ ユニット（発熱部を含むユニット）
３０ 放熱部
３１ ベース
３１ａ 設置面
３２ フィン
３２ａ 先端
３２ｂ 基端
３３ 突条
４１ ファン

Claims (5)

1. 空気取入口及び空気吐出口を有し、前記空気取入口と前記空気吐出口とを連通する流路が形成されたケーシングと、
   前記ケーシングに収容され、前記空気取入口から前記流路を介して前記空気吐出口へ至る空気の流れを生成するファンと、
   前記ケーシングの外部に設けられた発熱部と、
   放熱部と、
   を備え、
   前記放熱部は、
   該発熱部と熱的に接続され、設置面を有するベースと、
   前記流路に配置され、空気の流れ方向に沿って延在するとともに前記設置面から前記流れ方向に直交する方向に立設された板状の複数のフィンを有し、
   複数の前記フィンの表面には、前記流れ方向に沿って形成された突条が前記フィンの立設方向に亘って複数設けられている車両用空調装置。
2. 複数の前記突条は、前記フィンの立設方向の全域に亘って形成されている請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 複数の前記突条は、前記フィンの立設方向において、前記フィンの先端側の一部及び基端側の一部には形成されていない請求項１に記載の車両用空調装置。
4. 複数の前記突条は、前記フィンの立設方向において、前記フィンの基端側半分の部分にのみ形成されている請求項１に記載の車両用空調装置。
5. 複数の前記突条の延在方向は、前記設置面と平行とされている請求項１から４のいずれかに記載の車両用空調装置。

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