JP2004175231A - 車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外気又は内気が流動する空調ユニット11内に、扁平チューブ7とフィン8とを交互に積層してなり、通過する空気を冷却する熱交換器4を配設する。前記熱交換器4は、複数個を直列又は並列に接続すると共に、前記空調ユニット11内の空気流れの上下流位置に離間して配置する。また、各熱交換器4は、前記空調ユニット11の各部位に於ける流路断面形状に応じた形状とする。さらに、上流側に位置する熱交換器12のフィンピッチを下流側に位置する熱交換器13に比べて大きくする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、空気流れの上流側と下流側とでフィンピッチを異ならせるようにした熱交換器が公知である(例えば、特許文献1,2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−322478号公報
【特許文献2】
特開平9−96473号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記熱交換器では、フィンピッチの異なる部位が同一部品内に形成されている。このため、この熱交換器を車両用空調装置に採用した場合、配置される空調ユニット内に所定長さの配置スペースが必要となる。そして、空調ユニットが大型化して大きな配置スペースが必要となる。その上、発生した凝縮水が空気流れの下流側へと飛散しやすい。また、空調ユニットの形状が特定され、配置可能な場所が大きく制約される。特に、近年の空調ユニットは、配置スペースが狭く、特殊な形状となってきているため、この問題は顕著である。
【0005】
そこで、本発明は、空調ユニットの形態に拘わらず、熱交換器を適切に配置でき、凝縮水の飛散をも防止可能な特有の構成を備えた車両用空調装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、外気又は内気が流動する空調ユニット内に、扁平チューブと所定ピッチで屈曲したフィンとを交互に積層してなり、通過する空気を冷却する熱交換器を配設するようにした車両用空調装置において、
前記熱交換器は、複数個を直列又は並列に接続すると共に、前記空調ユニット内の空気流れの上流側と下流側とに分離して配置し、各配置部位に於ける流路断面形状に応じた形状とする一方、上流側に位置する熱交換器のフィンピッチを下流側に位置する熱交換器に比べて大きくしたものである。
【0007】
この構成により、空調ユニットの形態の違いに拘わらず、熱交換器を適切に配置することが可能となる。また、上流側の熱交換器を通過する空気は冷却・除湿されて収縮するため、下流側の熱交換器を通過する際の圧力損失は小さい。しかも、上流側の熱交換器で除湿されているため、下流側の熱交換器で発生する凝縮水量が少ない。このため、下流側の熱交換器のフィンピッチを小さくしても、さらに下流側へと飛散する凝縮水量が少ない。
【0008】
前記熱交換器は、前記扁平チューブの両端部を並設したヘッダ間に接続してなる構成とすればよい。
【0009】
前記熱交換器は、フィンピッチの違いに応じて冷媒の流路断面積を異ならせ、空気流れの上流側に位置するものが下流側に位置するものに比べて冷媒の流路断面積が大きくなるように構成すると、フィンピッチの違いに拘わらず、各熱交換器での冷却能力を均一化することが可能となる。
【0010】
前記熱交換器のうち、少なくともいずれか一方の着霜状態を検出する着霜検出手段と、
前記熱交換器のうち、少なくともいずれか一方に接続される配管での冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段とを設け、
前記着霜検出手段での検出信号に基づいて前記冷媒流量調整手段の開度を制御すると、各熱交換器の着霜状態に応じて、各熱交換器の冷却能力を変更することが可能となる点で好ましい。
【0011】
また、前記着霜検出手段での検出信号に基づいて、前記熱交換器で冷媒を流動させるコンプレッサの動力制御を行うようにしてもよい。
【0012】
前記着霜検出手段としては、熱交換器の近傍又は表面に設けた空気温度検出センサ、熱交換器に接続される配管に設けた冷媒温度検出センサ等が使用できる。
【0013】
前記熱交換器のうち、空調ユニットの空気流れの上流側に配置したものの出口側に於ける冷媒のスーパーヒート量を検出するスーパーヒート量検出手段と、
前記熱交換器のうち、少なくともいずれか一方に接続される配管での冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段とを設け、
前記スーパーヒート量検出手段で検出されるスーパーヒート量に基づいて流量調整手段の開度を制御するようにしてもよい。
【0014】
前記空調ユニット内の空気流路は、前記各熱交換器の配設位置で空気の流動方向が相違するように形成すると、上流側の熱交換器で発生した凝縮水が下流側の熱交換器に飛散しにくくなる点で好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【0016】
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置を示す。この車両用空調装置では、コンプレッサ1から吐出された高温・高圧の冷媒が、コンデンサ2、膨張弁3、エバポレータ4を介してコンプレッサ1に戻って循環する。
【0017】
コンプレッサ1は、エンジン5からの動力がクラッチ6を介して伝達され、冷媒を高温・高圧状態として吐出する。コンデンサ2は、車外前方部に配設され、内部を流動する冷媒と外気とを熱交換することにより冷媒を冷却する。膨張弁3は、冷媒を気化しやすい状態まで減圧する。
【0018】
エバポレータ4(本発明に係る熱交換器に相当する。)は、図2及び図3に示すように、扁平チューブ7とフィン8とを交互に積層したもので、各扁平チューブ7の両端部はヘッダパイプ9にそれぞれ接続されている。フィン8は、板状体を波形に折り曲げたものである。エバポレータ4は、2分割されて車内前方部に設けた空調ユニット11内に収容され、空気流れの上流側と下流側とに分離した状態で配置されている。
【0019】
上流側のエバポレータ(第1エバ12)と下流側のエバポレータ(第2エバ13)とはフィンピッチが相違している。すなわち、第1エバ12のフィンピッチP1は、第2エバ13のフィンピッチP2に比べて大きくなっている。これにより、フィン8によって区画される空気流路の断面積が、第2エバ13に比べて第1エバ12の方が大きくなり、空気が通過する際の流動抵抗が抑制される。
【0020】
また、第1エバ12と第2エバ13は通過する空気の流動方向が相違するように配置されている。ここでは、第1エバ12で空気が斜め下方に流動し、第2エバで水平方向に流動するようにそれぞれ配置されている。例えば、第1エバ12で鉛直下方、第2エバ13で鉛直上方にそれぞれ向かうように配置すると、飛散した凝縮水を空調ユニット11の外部に排出容易な構造をとりやすく、又、飛散した凝縮水が第2エバ13に付着することを確実に防止することが可能となる点で好ましい。勿論、エバポレータ4は、空調ユニット11の形状に応じて自由に配置すればよい。
【0021】
また、第1エバ12と第2エバ13は並列接続され、第2エバ13への流入管には流量調整弁14が設けられている。流量調整弁14の開度は、第1エバ12の流出管に設けた冷媒温度検出センサ15での検出に基づいて調整される。すなわち、冷媒温度検出センサ15で検出される冷媒温度に基づいて、制御装置100にて冷媒のスーパーヒート量(過熱冷媒量、以下SH量と略す。)を推測し、推測したSH量に応じて流量調整弁14の開度を調整する。
【0022】
なお、空調ユニット11には、ブロア16の回転により内気又は外気が導入される。導入された空気は、エバポレータ4で冷却・除湿され、ミックスダンパ17で分流される。分流された空気の一方は、ヒータコア18で加熱され、他方はそのまま通過し、混合されて所定温度に温調された後、車内に送風される。
【0023】
次に、前記構成の車両用空調装置の動作について説明する。
【0024】
クラッチ6がオン状態となってエンジン5の動力がコンプレッサ1に伝達され、空調が開始される。コンプレッサ1の駆動により、冷媒は高温・高圧状態となって吐出される。吐出された冷媒は、コンデンサ2に流入して外気に放熱され、膨張弁3で減圧された後、まず、第1エバ12に流入して気化する。
【0025】
第1エバ12では、第2エバ13に比べてフィンピッチが大きく、フィン8によって区画される各空気流路の断面積が拡大している。このため、通過する空気は圧力損失を受けにくい。
【0026】
続いて、冷媒は第2エバ13に流入する。第2エバ13では、第1エバ12に比べてフィンピッチが小さくなっており、フィン8の表面積が大きく、冷却能力が増大している。第2エバ13を通過する空気は、第1エバ12で冷却・除湿されることにより収縮するため、フィンピッチが小さくなっているにも拘わらず、圧力損失は抑制される。しかも、第1エバ12で除湿されているため、第2エバ13で発生する凝縮水量が少ない。このため、第2エバ13のフィンピッチを小さくしても、さらに下流側へと飛散する凝縮水量が少ない。
【0027】
このようにして第1エバ12及び第2エバ13による冷却が行われるが、この間、冷媒温度検出センサ15での検出温度に基づいて流量調整弁14の開度を調整する。詳しくは、図4に示すように、冷媒温度検出センサ15で第1エバ12の流出管の冷媒温度を検出する(ステップS1)。そして、検出された冷媒温度から第1エバ12の流出管での冷媒のSH量を推測し(ステップS2)、このSH量を設定最小値Aと比較する(ステップS3)。設定最小値Aには、第1エバ12の表面に着霜が発生していると判断される臨界値を使用する。そして、SH量が設定最小値Aよりも小さければ、第1エバ12の表面に着霜が発生していると判断する。この場合、図5に示すグラフに従い、SH量の減少に伴って流量調整弁14の開度を大きくし、第2エバ13に流入する冷媒量を増大させると共に、第1エバ12に流入させる冷媒量を抑制する(ステップS4)。これにより、第1エバ12では、冷媒の流動が停止して空気が通過するだけとなり、除霜運転が開始される。また、第2エバ13では流動する冷媒量が増大して冷却能力が向上し、第1エバ12での冷却能力の低下が補われる。但し、第1エバ12では、除霜の際、霜の融解により通過する空気を冷却可能であるので、第2エバ13側への冷媒流量をそれ程大きくしなくても、エバポレータ5全体の冷却能力は所望の値に維持可能である。
【0028】
このようにして流量調整弁14の開度を調整するが、推測されるSH量が設定最小値Aよりも大きな回復基準値B(第1エバ12の表面から霜が完全に除去されたと判断される値)を超えず(ステップS5)、エバポレータ4での冷媒流量を減少させてから所定時間(霜を除去するのに十分な時間)が経過すれば(ステップS6)、霜が十分に除去されないと判断し、クラッチ6をオフ状態としてコンプレッサ1を停止する(ステップS7)。これにより、冷媒の循環が止まり、エバポレータ4による冷却が完全に中断されるので、SH量が回復基準値Bを超えることにより、除霜が完了したと判断し、通常の空調制御に復帰する。
【0029】
なお、前記実施形態では、流量調整弁14の開度を冷媒温度検出センサ15で検出される冷媒の温度に基づいて調整するようにしたが、第1エバ12の近傍に設けたエバセンサによって検出される、エバポレータ近傍の空気の温度に基づいて調整するようにしてもよい。すなわち、空気温度検出センサでの検出温度に基づく制御では、直接、エバポレータ4に着霜していないか否かを検出することができ、より一層適切な除霜運転が可能となる。
【0030】
また、エバポレータ4に於ける着霜状態の推測は、車内に送風する空気の温度を検出する送風温度検出センサでの検出温度に基づいて行うようにしてもよい。
【0031】
また、前記実施形態では、第1エバ12と第2エバ13とを並列接続するようにしたが、直列接続するようにしても構わない。この場合、第1エバ12にバイパス管を並列接続し、このバイパス管に流量調整弁14を設けるようにすればよい。そして、第1エバ12での着霜度合いに応じて流量調整弁14の開度を大きく変更すれば、前記実施形態と同様な効果が得られる。
【0032】
また、前記実施形態では、エバポレータ4を第1エバ12と第2エバ13の2つに分離するようにしたが、3つ以上に分離してもよい。この場合、各エバポレータ4の大きさや形状等を自由に設定することにより、空調ユニット11の形態に応じて自由にレイアウトすることが可能となる。また、組付性向上のため、分離した各エバポレータ4を機械的に接続してもよい。
【0033】
また、前記実施形態では、第1エバ12に着霜した場合に、この霜を除去するように流量調整弁14の開度を調整するようにしたが、逆に、積極的に着霜させることにより、コンプレッサ1を停止させた場合でも、霜の融解により冷却能力を維持できるようにしてもよい。例えば、燃料の残量が少なくなり、給油灯が点灯すれば、着霜を開始することにより、給油時にエンジンを停止しても、送風のみでエバポレータ4による空気の冷却を行うことが可能となる。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱交換器を、空調ユニット内の空気流れの上下流位置に離間して配置し、各部位の流路断面積に応じた形状としたので、空調ユニットの形状の違いに応じて柔軟に対応して配置することが可能となる。また、上流側に位置する熱交換器のフィンピッチを下流側に位置する熱交換器に比べて大きくしたので、圧力損失の増大を抑えつつ、表面積を増やして冷却能力を向上させることができると共に、凝縮水の飛散を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【図2】図1に示す第1エバの斜視図である。
【図3】図1に示す第2エバの斜視図である。
【図4】除霜運転制御を示すフローチャートである。
【図5】推測されるSH量と流量調整弁の開度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1…コンプレッサ
2…コンデンサ
3…膨張弁
4…エバポレータ
5…エンジン
6…クラッチ
7…扁平チューブ
8…フィン
9…ヘッダパイプ
10…ルーバー
11…空調ユニット
12…第1エバ
13…第2エバ
14…流量調整弁
15…冷媒温度検出センサ
16…ブロア
17…ミックスダンパ
18…ヒータコア
Claims (7)
- 外気又は内気が流動する空調ユニット内に、扁平チューブと所定ピッチで屈曲したフィンとを交互に積層してなり、通過する空気を冷却する熱交換器を配設するようにした車両用空調装置において、
前記熱交換器は、複数個を直列又は並列に接続すると共に、前記空調ユニット内の空気流れの上流側と下流側とに分離して配置し、各配置部位に於ける流路断面形状に応じた形状とする一方、上流側に位置する熱交換器のフィンピッチを下流側に位置する熱交換器に比べて大きくしたことを特徴とする車両用空調装置。 - 前記熱交換器は、前記扁平チューブの両端部を並設したヘッダ間に接続してなる構成としたことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記熱交換器は、フィンピッチの違いに応じて冷媒の流路断面積を異ならせ、空気流れの上流側に位置するものが下流側に位置するものに比べて冷媒の流路断面積が大きくなるように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用空調装置。
- 前記熱交換器のうち、少なくともいずれか一方の着霜状態を検出する着霜検出手段と、
前記熱交換器のうち、少なくともいずれか一方に接続される配管での冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段とを設け、
前記着霜検出手段での検出信号に基づいて前記冷媒流量調整手段の開度を制御したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の車両用空調装置。 - 前記着霜検出手段での検出信号に基づいて、前記熱交換器で冷媒を流動させるコンプレッサの動力制御を行うようにしたことを特徴とする請求項4に記載の車両用空調装置。
- 前記熱交換器のうち、空調ユニットの空気流れの上流側に配置したものの出口側に於ける冷媒のスーパーヒート量を検出するスーパーヒート量検出手段と、
前記熱交換器のうち、少なくともいずれか一方に接続される配管での冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段とを設け、
前記スーパーヒート量検出手段で検出されるスーパーヒート量に基づいて流量調整手段の開度を制御するようにしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の車両用空調装置。 - 前記空調ユニット内の空気流路は、前記各熱交換器の配設位置で空気の流動方向が相違するように形成したことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の車両用空調装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002344223A JP2004175231A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 車両用空調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002344223A JP2004175231A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 車両用空調装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004175231A true JP2004175231A (ja) | 2004-06-24 |
JP2004175231A5 JP2004175231A5 (ja) | 2006-01-26 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002344223A Pending JP2004175231A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 車両用空調装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004175231A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110849171A (zh) * | 2012-01-30 | 2020-02-28 | 法雷奥热系统公司 | 包括热交换器和其上安装有所述交换器的安装件的组件 |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002344223A patent/JP2004175231A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110849171A (zh) * | 2012-01-30 | 2020-02-28 | 法雷奥热系统公司 | 包括热交换器和其上安装有所述交换器的安装件的组件 |
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