JP2005082079A - 空調装置および車両用空調装置 - Google Patents
空調装置および車両用空調装置Info
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Abstract
【課題】 熱交換器のチューブのうち熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更して吹出空気温度を制御できる空調装置において、吹出空気の温度バラツキを低減する。
【解決手段】 複数個の熱交換器4A、4Bを空気流れ方向に直列に配置し、複数個の熱交換器4A、4Bの合計能力により必要最大空調能力を発揮するようになっており、複数個の熱交換器4A、4Bのうち少なくとも1つの熱交換器は、熱交換媒体が並列に流れる多数本のチューブ44A、44Bと、このチューブ44A、44Bのうち、熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更する流れ制御部材52A、52Bとを有している。
【選択図】 図2
【解決手段】 複数個の熱交換器4A、4Bを空気流れ方向に直列に配置し、複数個の熱交換器4A、4Bの合計能力により必要最大空調能力を発揮するようになっており、複数個の熱交換器4A、4Bのうち少なくとも1つの熱交換器は、熱交換媒体が並列に流れる多数本のチューブ44A、44Bと、このチューブ44A、44Bのうち、熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更する流れ制御部材52A、52Bとを有している。
【選択図】 図2
Description
本発明は熱交換媒体が流れるチューブ本数と熱交換媒体が流れないチューブ本数との比率を変更して、吹出空気温度を調整する空調装置およびそれを用いた車両用空調装置に関する。
従来、車両用空調装置の吹出空気の温度調整方式として、暖房用熱交換器をバイパスする冷風と暖房用熱交換器を通過する温風との風量割合をエアミックスドアにより調整して、吹出空気温度を調整するエアミックス方式が知られている。
このエアミックス方式は、冷風と温風との風量割合を調整して吹出空気温度を調整するので、エアミックスドアの全開度範囲において吹出空気温度を応答よく変化させることができ、吹出空気の温度調整特性が良好である。
また、別方式として、暖房用熱交換器に供給される温水の流量または温度を調整して、吹出空気温度を調整する温水調整方式が知られている。
しかし、前者のエアミックス方式においては、暖房用熱交換器の搭載スペースの他に、エアミックスドアの作動空間、あるいは冷風と温風を混合するための混合空間等を必要とするので、その分、空調装置の体格(容積)が大型化するという不具合がある。
これに反し、後者の温水調整方式では、エアミックス方式における混合空間、ドア作動空間等が不要となるので、空調装置の体格(容積)を小型化できる利点がある。しかし、後者の温水調整方式においては、暖房用熱交換器の熱容量が大きいので、温水の流量または温度を調整しても吹出空気温度の変化が緩慢となり、温度調整の応答性が悪い。
また、車両エンジン駆動の温水ポンプにより暖房用熱交換器に温水が供給されるので、温水流量調整方式においてはエンジン回転数の変動が外乱となって吹出温度の変動を起こしやすい。また、暖房用熱交換器に送風される空気の風量の変動も外乱となって吹出温度の変動を起こしやすい。
そこで、本出願人においては、先に特願2002−203985号において、空気を加熱する暖房用熱交換器に、熱交換媒体が流れるチューブ本数と熱交換媒体が流れないチューブ本数との比率を変更する流れ制御手段を内蔵して、熱交換媒体通過領域と熱交換媒体非通過領域との比率を変更することにより、車室内への吹出空気温度を調整できる車両用空調装置を提案している。
上記先願によると、暖房用熱交換器の熱交換媒体通過領域では、空気が温水等の熱交換媒体により加熱されて温風となり、一方、暖房用熱交換器の熱交換媒体非通過領域では空気が加熱されることなくそのまま通過する。つまり、熱交換媒体非通過領域では冷風が通過する。従って、熱交換媒体通過領域と熱交換媒体非通過領域との比率を流れ制御手段により変更することにより冷温風の風量割合を調整できる。
よって、エアミックス方式による吹出空気の温度調整機能を確保できる。しかも、流れ制御手段は温水等の熱交換媒体の流れを制御するものであるから、空気通路側ではなく、暖房用熱交換器内部に内蔵できる。従って、従来のエアミックス方式のように、暖房用熱交換器の外部にエアミックスドアの作動空間を設定する必要がなく、空調装置の体格(容積)を大幅に小型化できるという効果を発揮できる。
また、従来のエアミックス方式に比較して暖房用熱交換器側方の冷風バイパス通路を廃止して、その分だけ暖房用熱交換器の前面面積を拡大できるので、最大暖房時における通風圧損を低減でき、最大暖房能力を向上できる。
しかし、上記先願のものを実際に実験検討してみると、暖房用熱交換器の熱交換媒体非通過領域を通過する冷風の温度と、暖房用熱交換器の熱交換媒体通過領域を通過する温風の温度との差が大きいため、車室内吹出空気の温度バラツキが大きいという問題が生じることが判明した。
そこで、暖房用熱交換器の空気流れ下流側に、冷風と温風を衝突させて冷温風の混合性を向上させる空気ガイドを配置する等の対策が考えられるが、この対策は空気ガイドの配置スペースによるユニット体格の大型化、空気ガイドによる圧損増大等の不具合が発生するので、実用的と言えない。
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、熱交換器のチューブのうち熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更して吹出空気温度を制御できる空調装置において、空気ガイド等の特別の冷温風混合手段を必要とせずに、吹出空気の温度バラツキを低減することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、複数個の熱交換器(4A、4B、4C)を空気流れ方向に直列に配置し、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の合計能力により必要最大空調能力を発揮するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち少なくとも1つの熱交換器は、空気と熱交換する熱交換媒体が並列に流れる多数本のチューブ(44A、44B、44C)と、前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)のうち、前記熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更する流れ制御手段(52A、52B、52C)とを有する構成にしたことを特徴としている。
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち少なくとも1つの熱交換器は、空気と熱交換する熱交換媒体が並列に流れる多数本のチューブ(44A、44B、44C)と、前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)のうち、前記熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更する流れ制御手段(52A、52B、52C)とを有する構成にしたことを特徴としている。
これによると、複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち少なくとも1つの熱交換器においては、熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更して吹出空気温度を制御できるので、前述の先願と同様に、熱交換器の通風面積の範囲内でエアミックス方式による吹出空気の温度調整機能を発揮できる。従って、エアミックス方式の空調装置の体格(容積)を大幅に小型化できる。
更に、複数個の熱交換器(4A、4B、4C)を空気流れ方向に直列に配置し、この複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の合計能力により必要最大空調能力を発揮するようにしているから、必要最大空調能力を1つの熱交換器にて発揮する場合に比較して個々の熱交換器の空調能力は大幅に小さなものとすることができる。
この結果、熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更する熱交換器においては、熱交換媒体通過領域の吹出空気温度と熱交換媒体非通過領域の吹出空気温度との温度差を、必要最大空調能力を1つの熱交換器にて発揮する場合に比較して、大幅に小さくできる。これにより、吹出空気の温度バラツキを効果的に低減できる。
請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載の空調装置において、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のすべてが、前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)と前記流れ制御手段(52A、52B、52C)とを有する構成にしてよい。
これにより、複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のすべてにおいて、熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更して吹出空気温度を制御できるので、きめ細かい温度制御を行うことができる。
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の空調装置において、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)は、前記熱交換媒体として前記空気よりも高温の暖房用熱交換媒体が流れるようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)はいずれも前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の配列方向の一端側から他端側へ向かって前記チューブ本数が前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により同一方向に増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により零とし、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち1つの熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記1つの熱交換器における前記チューブ本数が最大数に到達した後は、前記1つの熱交換器をこの最大チューブ本数状態に維持したまま、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち他の熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)における前記チューブ本数をすべて前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により最大数にすることを特徴としている。
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)はいずれも前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の配列方向の一端側から他端側へ向かって前記チューブ本数が前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により同一方向に増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により零とし、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち1つの熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記1つの熱交換器における前記チューブ本数が最大数に到達した後は、前記1つの熱交換器をこの最大チューブ本数状態に維持したまま、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち他の熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)における前記チューブ本数をすべて前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により最大数にすることを特徴としている。
これにより、熱交換媒体として高温の暖房用熱交換媒体が流れる複数個の暖房用熱交換器(4A、4B、4C)を組み合わせる場合において、複数個の熱交換器(4A、4B、4C)それぞれにて熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更して、吹出空気温度を制御できる。よって、最低温度域から最高温度域にわたって、きめ細かい温度制御を行うことができる。
特に、請求項4に記載の発明のように、請求項2または3に記載の空調装置において、前記熱交換器(4A、4B、4C)を3個以上配置することにより、吹出空気温度をより一層きめ細かく制御できるとともに、熱交換媒体通過領域の高温吹出空気と熱交換媒体非通過領域の低温吹出空気との温度差をより一層小さくして吹出空気の温度バラツキを一層低減できる(図8〜図10参照)。
請求項5に記載の発明では、請求項2に記載の空調装置において、前記複数個の熱交換器(4A、4B)は、前記熱交換媒体として前記空気よりも高温の暖房用熱交換媒体が流れるようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)のうち一方の熱交換器(4A)における前記チューブ本数が、前記流れ制御手段(52A)により前記多数本のチューブ(44A)の配列方向の一端側から他端側へ向かって増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)のうち他方の熱交換器(4B)における前記チューブ本数が、前記流れ制御手段(52B)により前記多数本のチューブ(44B)の配列方向の前記他端側から前記一端側へ向かって増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B)の前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B)により零とし、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記一方の熱交換器(4A)では前記チューブ本数を前記一端側から前記流れ制御手段(52A)により順次増加させるとともに、前記他方の熱交換器(4B)では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52B)により前記他端側から順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B)における前記チューブ本数をすべて前記流れ制御手段(52A、52B)により最大数にすることを特徴としている。
前記複数個の熱交換器(4A、4B)のうち一方の熱交換器(4A)における前記チューブ本数が、前記流れ制御手段(52A)により前記多数本のチューブ(44A)の配列方向の一端側から他端側へ向かって増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)のうち他方の熱交換器(4B)における前記チューブ本数が、前記流れ制御手段(52B)により前記多数本のチューブ(44B)の配列方向の前記他端側から前記一端側へ向かって増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B)の前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B)により零とし、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記一方の熱交換器(4A)では前記チューブ本数を前記一端側から前記流れ制御手段(52A)により順次増加させるとともに、前記他方の熱交換器(4B)では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52B)により前記他端側から順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B)における前記チューブ本数をすべて前記流れ制御手段(52A、52B)により最大数にすることを特徴としている。
これによると、複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち一方の熱交換器(4A)においては暖房用熱交換媒体が流れるチューブ本数がチューブ配列方向の一端側から他端側へ向かって増加し、他方の熱交換器(4B)においては、暖房用熱交換媒体が流れるチューブ本数がチューブ配列方向の他端側から一端側へ向かって増加するようになっている。つまり、一方の熱交換器(4A)と他の熱交換器(4B)とで、暖房用熱交換媒体が流れるチューブ本数の増加方向が逆方向になっている。
これにより、熱交換媒体として高温の暖房用熱交換媒体が流れる複数個の暖房用熱交換器(4A、4B、4C)を組み合わせる場合において、図11、図12に例示するように、暖房用熱交換器吹出側において低温空気と高温空気の3層流を作ることができ、低温空気と高温空気の接触面積を増加して低温空気と高温空気の混合性を向上できる。従って、吹出空気の温度バラツキをより一層低減できる。
請求項6に記載の発明では、請求項1に記載の空調装置において、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち少なくとも1つの熱交換器は、前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)と前記流れ制御手段(52A、52B、52C)とを有する構成にし、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち他の熱交換器は、空気と熱交換する熱交換媒体が並列に流れる多数本のチューブ(44A、44B、44C)を有し、
前記他の熱交換器における前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の全部への前記熱交換媒体の流れを弁手段(57、58)により断続するようになっていることを特徴としている。
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち他の熱交換器は、空気と熱交換する熱交換媒体が並列に流れる多数本のチューブ(44A、44B、44C)を有し、
前記他の熱交換器における前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の全部への前記熱交換媒体の流れを弁手段(57、58)により断続するようになっていることを特徴としている。
これによると、他の熱交換器では熱交換媒体の流れを弁手段(57、58)により単純に断続するだけでよいから、流れ制御手段が不要となり、他の熱交換器の構成を簡素化できる。しかも、弁手段(57、58)は熱交換媒体の流れを断続する単純な開閉動作でよいから、弁手段(57、58)の制御も流れ制御手段の連続的な位置制御に比較して大幅に簡素化できる。
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の空調装置において、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)は、前記熱交換媒体として前記空気よりも高温の暖房用熱交換媒体が流れるようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により零にするともに、前記他の熱交換器では前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)全部への前記熱交換媒体の流入を前記弁手段(57、58)により遮断し、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させるとともに前記他の熱交換器では前記弁手段(57、58)により前記熱交換媒体の遮断状態を維持し、
前記1つの熱交換器において前記チューブ本数が最大数に到達すると、前記他の熱交換器では前記弁手段(57、58)により前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の全部に前記熱交換媒体が流入する状態に切り替えるとともに、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により再び零とし、
その後、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を上昇させるときは、前記他の熱交換器における前記熱交換媒体の流入状態を前記弁手段(57、58)により維持したまま、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を再び前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記他の熱交換器における前記熱交換媒体の流入状態を前記弁手段(57、58)により維持したまま、前記1つの熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により最大数にすることを特徴としている。
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により零にするともに、前記他の熱交換器では前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)全部への前記熱交換媒体の流入を前記弁手段(57、58)により遮断し、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させるとともに前記他の熱交換器では前記弁手段(57、58)により前記熱交換媒体の遮断状態を維持し、
前記1つの熱交換器において前記チューブ本数が最大数に到達すると、前記他の熱交換器では前記弁手段(57、58)により前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の全部に前記熱交換媒体が流入する状態に切り替えるとともに、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により再び零とし、
その後、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を上昇させるときは、前記他の熱交換器における前記熱交換媒体の流入状態を前記弁手段(57、58)により維持したまま、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を再び前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記他の熱交換器における前記熱交換媒体の流入状態を前記弁手段(57、58)により維持したまま、前記1つの熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により最大数にすることを特徴としている。
これにより、熱交換媒体として高温の暖房用熱交換媒体が流れる複数個の暖房用熱交換器(4A、4B、4C)を組み合わせる場合において、1つの熱交換器において熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更する制御と、他の熱交換器において熱交換媒体の流入を断続する制御とを組み合わせて最低温度域から最高温度域に至る温度制御を行うことができる。
その際に、請求項6と同様の理由から、他の熱交換器の構成を簡素化できるとともに、弁手段(57、58)の制御を簡素化できる。
請求項8に記載の発明では、請求項6または7に記載の空調装置において、前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により前記チューブ本数が変化する前記熱交換器(4A)を1個配置し、
前記弁手段(57、58)により前記熱交換媒体の流れが断続される前記熱交換器(4B、4C)を2個以上配置することを特徴としている。
前記弁手段(57、58)により前記熱交換媒体の流れが断続される前記熱交換器(4B、4C)を2個以上配置することを特徴としている。
このように、合計熱交換器数を3個以上とすることにより、請求項4と同様に熱交換媒体通過領域の高温吹出空気と熱交換媒体非通過領域の低温吹出空気との温度差をより一層小さくして吹出空気の温度バラツキを一層低減できる(図17〜図19参照)。
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の空調装置において、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)相互にわたって共通使用される一体部品(60)を有し、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)を一体構造として構成したことを特徴としている。
これにより、複数個の熱交換器全体としての製造コストを低減できるとともに、複数個の熱交換器を1つの部品として取り扱うことができるから、複数個の熱交換器を空調ケース内に組み込む際の組付工数も低減できる。
請求項10に記載の発明では、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の空調装置を車両に搭載し、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)を通過した空気を車室内へ吹き出すようにした車両用空調装置を特徴としている。
これにより、車両用空調装置において上記各請求項による作用効果を有効に発揮できる。
請求項11に記載の発明では、請求項10に記載の車両用空調装置において、車両の空調熱負荷条件に応じて前記流れ制御手段(52A、52B、52C)の位置を自動制御する制御手段(53)を備えることを特徴としている。
これにより、流れ制御手段(52A、52B、52C)の位置制御により車室内吹出温度を車両の空調熱負荷条件に応じて自動制御できる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
図1、図2は本発明の第1実施形態を示すものであり、本実施形態における車両用空調装置の空調ユニット部1は車両の車室内前部に位置する計器盤内側の左右方向の略中央部に配置され、かつ車両の前後、上下方向に対して図1の矢印に示すように配置される。
図1、図2は本発明の第1実施形態を示すものであり、本実施形態における車両用空調装置の空調ユニット部1は車両の車室内前部に位置する計器盤内側の左右方向の略中央部に配置され、かつ車両の前後、上下方向に対して図1の矢印に示すように配置される。
空調ユニット部1は、車室内へ向かって空気が流れる空気通路を構成する樹脂製の空調ケース1aを有している。この空調ケース1aは本例では車両左右方向に分割されており、図1はその片側(左側)のケースを取り外して、他の片側(右側)のケースの組付嵌合面を示している。
空調ケース1a内部の最も車両前方側部位に空気流入空間2が形成され、この空気流入空間2には計器盤内側の助手席側に配置される送風ユニット(図示せず)から送風空気が流入する。なお、送風ユニットは内気又は外気を切替導入して空調ユニット部1へ送風するようになっている。
空調ケース1a内には、その空気上流側から順に蒸発器3、第1ヒータコア4Aおよび第2ヒータコア4Bが配置されている。ここで、蒸発器3と第1、第2ヒータコア4A、4Bはともに上下方向に延びるように平行に配置されている。そして、蒸発器3と第1ヒータコア4Aとの間には30mm程度の微小間隔Cが設けてあるが、第1ヒータコア4Aと第2ヒータコア4Bはより一層近接して配置されている。
蒸発器3は冷房用熱交換器であり、周知の冷凍サイクルに設けられ、冷凍サイクルの低圧冷媒が空調ケース1a内の送風空気から吸熱して蒸発することにより送風空気を冷却する。また、第1、第2ヒータコア4A、4Bは暖房用熱交換器であり、内部を流れる温水(エンジン冷却水)を熱源として空調ケース1a内の空気を加熱する。
また、蒸発器3と第1、第2ヒータコア4A、4Bはともにその配置部位において空調ケース1a内側の空気通路の全断面積を横断するように配置されているので、空気流入空間2に流入した空気の全量が蒸発器3と第1、第2ヒータコア4A、4Bを通過するようになっている。
空調ケース1aのうち、第1、第2ヒータコア4A、4Bの空気下流側部位(車両後方側部位)には複数の吹出開口部5、6、7が形成されている。このうち、デフロスタ開口部5は空調ケース1aの上面部に配置され、図示しないデフロスタダクトが接続され、このデフロスタダクト先端部のデフロスタ吹出口から空調空気を車両フロントガラスの内面に向けて吹き出す。
また、フェイス開口部6は空調ケース1aの車両後方側の面の上部に配置され、図示しないフェイスダクトが接続され、このフェイスダクト先端部のフェイス吹出口から空調空気を乗員の上半身に向けて吹き出す。更に、フット開口部7は空調ケース1aの車両後方側の左右両側面の下部に配置され、運転席および助手席の乗員の足元部に向けて空調空気を吹き出す。
なお、デフロスタ開口部5とフェイス開口部6は図示しないデフ・フェイス用の共通の吹出モードドアにより開閉されるようになっている。本例では、このデフ・フェイス用吹出モードドアを薄膜状の樹脂フィルムドアにより構成して、空調ケース1aの体格、特に車両前後方向の体格を小型化できるようにしている。
また、左右のフット開口部7は、デフ・フェイス用吹出モードドアとは別体のフット専用の吹出モードドア(図示せず)により開閉されるようになっている。このフット用の吹出モードドアは、例えば、周知の板ドアにより構成できる。
デフ・フェイス用吹出モードドアとフット用の吹出モードドアは図示しないリンク機構を介してサーボモータを用いたアクチュエータに連結され、このアクチュエータにより吹出モードドアを操作して複数の吹出開口部5、6、7を開閉するようになっている。
次に、図2は第1、第2ヒータコア4A、4Bの具体例を示すものであり、本例の第1、第2ヒータコア4A、4Bは同一構成であるので、図2により両ヒータコア4A、4Bの構成をまとめて説明する。なお、図2において、「A」の付いている符号は第1ヒータコア4Aの要素を示し、「B」の付いている符号は第2ヒータコア4Bの要素を示す。
第1、第2ヒータコア4A、4Bの車両左右方向の一方側に温水入口側タンク41A、41Bを配置するとともに、温水出口側タンク42A、42Bを車両左右方向の他方側に配置している。この両タンク41A、41B、42A、42Bは上下方向に延びるように配置されている。そして、この両タンク41A、41B、42A、42Bの間に熱交換コア部43A、43Bを構成している。
この熱交換コア部43A、43Bは周知のごとく断面偏平状に成形してなる偏平チューブ44A、44Bを水平方向に延びるように配置して、この偏平チューブ44A、44Bの一端部を入口側タンク41A、41Bに、他端部を出口側タンク42A、42Bにそれぞれ連通させる。そして、この偏平チューブ44A、44Bを所定間隔だけ隔てて上下方向に多数本並列配置するとともに、この偏平チューブ44A、44B相互間にコルゲートフィン45A、45Bを配置している。
なお、偏平チューブ44A、44Bの両端部と両タンク41A、41B、42A、42Bとの間および偏平チューブ44A、44Bとコルゲートフィン45A、45Bとの間はそれぞれろう付けにより一体に接合される。
第1、第2ヒータコア4A、4Bにおいて温水入口側タンク41A、41Bの下端部に温水入口46A、46Bを設け、温水出口側タンク42A、42Bの上端部に温水出口47A、47Bを設けている。従って、温水入口46A、46Bからの流入温水は温水入口側タンク41A、41Bにより熱交換コア部43A、43Bの多数本の偏平チューブ44A、44Bに分配され、この偏平チューブ44A、44Bを並列に通過する。
そして、偏平チューブ44A、44Bからの温水は温水出口側タンク42A、42B内に流入して集合される。よって、本例の第1、第2ヒータコア4A、4Bは、温水入口側タンク41A、41Bから温水出口側タンク42A、42Bへ向かって温水が一方向に流れる一方向流れタイプ(全パスタイプ)として構成されている。
なお、第1、第2ヒータコア4A、4Bの構成部品(41A、41B、42A、42B、44A、44B、45A、45B、46A、46B、47A、47B)は本例ではすべてアルミニウム製であり、一体ろう付けにて組み付けられる。すなわち、第1、第2ヒータコア4A、4Bはそれぞれろう付けにて独立に組み立てられる。
第1、第2ヒータコア4A、4Bの温水入口46A、46Bは図1に示す入口温水配管48に接続され、また、温水出口47A、47Bは図1に示す出口温水配管49に接続される。従って、第1、第2ヒータコア4A、4Bは図1に示す入口温水配管48と出口温水配管49との間に並列に接続される。
そして、この両温水配管48、49はさらに車両エンジンの温水回路に接続される。なお、車両エンジン温水回路には車両エンジンにより駆動される機械式温水ポンプ(図示せず)が備えられており、この機械式温水ポンプにより車両エンジンの温水(エンジン冷却水)が第1、第2ヒータコア4A、4Bに並列に循環する。
温水入口側タンク41A、41Bのうち、温水入口46A、46Bと反対側の端部、すなわち、上端部にはアクチュエータ50A、50Bが組付られている。このアクチュエータ50A、50Bは電気信号により回転量(作動角)が制御可能なサーボモータを用いて構成されている。このアクチュエータ50A、50B内部のモータ出力軸(図示せず)に減速ギヤ(図示せず)を連結し、この減速ギヤによりねじ回転軸51A、51Bを回転させる構成になっている。従って、アクチュエータ50A、50Bはねじ回転軸51A、51Bを回転させる操作機構を構成する。
ねじ回転軸51A、51Bはその外周面に雄ねじ部を形成した樹脂製または金属製の軸部材である。このねじ回転軸51A、51Bは温水入口側タンク41A、41B内部に、このタンク41A、41Bの長手方向、換言すると多数本の偏平チューブ44A、44Bの配列方向(車両上下方向)の全長にわたって延びるように配置されている。
そして、温水入口側タンク41A、41Bの内部には板状の流れ制御部材52A、52Bをタンク長手方向(チューブ配列方向)に直線的に移動可能に配置している。この流れ制御部材52A、52Bの中心穴部には雌ねじ部を形成し、この雌ねじ部をねじ回転軸51A、51Bにねじ結合している。流れ制御部材52A、52Bはタンク内空間をタンク長手方向(チューブ配列方向)の2つの空間に仕切るとともにその仕切り位置を変化させることにより温水流れを制御する。
流れ制御部材52A、52Bは、より具体的にはゴム系の弾性材により温水入口側タンク41A、41Bの略長円状の断面形状に合致する板形状に成形され、流れ制御部材52A、52Bの外周縁部がタンク41A、41Bの内壁面に弾性的に圧着することにより、温水入口側タンク41A、41Bの内部空間を流れ制御部材52A、52Bにより温水の洩れなく仕切ることができる。
また、温水入口側タンク41A、41Bの断面形状が略長円状の非円形形状になっているため、流れ制御部材52A、52Bはタンク41A、41Bの内壁面により回り止めされている。従って、ねじ回転軸51A、51Bが回転すると、流れ制御部材52A、52Bはねじ回転軸51A、51Bとのねじ結合によりタンク長手方向に移動することになる。
従って、アクチュエータ50A、50Bの回転方向と回転量を選択することにより、ねじ回転軸51A、51Bを介して流れ制御部材52A、52Bを温水入口側タンク41A、41B内にて所望の位置に移動させることができる。
図2の具体例においては、温水入口側タンク41A、41Bの下端部に温水入口46A、46Bを配置しているから、流れ制御部材52A、52Bが最下端位置MCに移動すると、全部の偏平チューブ44A、44Bへの温水流入を遮断して最大冷房状態となる。そして、流れ制御部材52A、52Bが最下端位置(最大冷房位置)MCから上方側へ移動すると、下側の偏平チューブ44A、44Bから順次温水が流入し、流れ制御部材52A、52Bが最上端位置MHに移動すると、全部の偏平チューブ44A、44Bへ温水が流入する最大暖房状態となる。
空調ユニット1全体として必要とされる最大暖房能力をWとすると、第1、第2ヒータコア4A、4Bの全部の偏平チューブ44A、44Bに通水したときに、最大暖房能力Wを満足するように、第1、第2ヒータコア4A、4Bの個々の暖房能力(放熱性能)を設定している。
従って、第1、第2ヒータコア4A、4Bの個々の暖房能力は、空調ユニット1全体としての最大暖房能力Wより十分小さい能力に設定してある。このため、第1、第2ヒータコア4A、4Bの個々の空気流れ方向の厚さ寸法を通常のヒータコアより十分小さくして、第1、第2ヒータコア4A、4Bの空気側および水側の伝熱面積を通常のヒータコアより十分小さくしている。これにより、第1、第2ヒータコア4A、4Bの個々の空気側圧損は通常のヒータコアより十分小さくなっている。
なお、第1、第2ヒータコア4A、4Bのアルミニウム製構成部品(41A、41B、42A、42B、44A、44B、45A、45B、46A、46B、47A、47B)を一体ろう付けにて組み付けした後に、温水入口側タンク41A、41Bの上端の開口部からねじ回転軸51A、51Bおよび流れ制御部材52A、52Bを温水入口側タンク41A、41B内部に組み込み、その後に、温水入口側タンク41A、41Bの上端の開口部を図示しない弾性シール部材を介してアクチュエータ50A、50Bにより密封する。
なお、アクチュエータ50A、50Bの回転方向および回転量は空調用制御装置53の出力信号により制御される。この空調用制御装置53はマイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成され、予め設定されたプログラムにより所定の演算を行って、空調機器の作動を制御する。空調用制御装置53には内気温Tr、外気温Tam、日射量Ts、温水温度Tw、蒸発器3の吹出温度Te等を検出する周知のセンサ群54から検出信号が入力される。
また、空調用制御装置53には、車室内計器盤近傍に設置される空調制御パネル55の操作スイッチ群56の操作信号も入力される。この操作スイッチ群56として、具体的には、温度設定信号Tsetを発生する温度設定スイッチ、風量切替信号を発生する風量スイッチ、吹出モード信号を発生する吹出モードスイッチ、内外気切替信号を発生する内外気切替スイッチ、空調用圧縮機のオンオフ信号を発生するエアコンスイッチ、空調制御のオート状態を設定するオートスイッチ等が設けられる。
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。車両用空調装置の空調用制御装置53では、周知のごとく空調の自動制御のための基本制御値として目標吹出空気温度TAOを算出する。この目標吹出空気温度TAOは、車両の空調熱負荷変動があっても車室内を空調制御パネル55の温度設定スイッチの設定温度Tsetに維持するために必要な吹出温度であり、下記数式(1)に基づいて算出される。
TAO=Kset ×Tset −Kr ×Tr −Kam×Tam−Ks ×Ts +C…(1)
但し、Tr:センサ群54の内気センサにより検出される内気温
Tam:センサ群54の外気センサにより検出される外気温
Ts:センサ群54の日射センサにより検出される日射量
Kset、Kr、Kam、Ks:制御ゲイン
C:補正用の定数
そして、流れ制御部材52A、52Bの仕切り位置を制御するための目標制御位置SWを、上記TAO、蒸発器吹出温度Te、及び温水温度Twに基づいて下記の数式(2)に基づいて算出する。
但し、Tr:センサ群54の内気センサにより検出される内気温
Tam:センサ群54の外気センサにより検出される外気温
Ts:センサ群54の日射センサにより検出される日射量
Kset、Kr、Kam、Ks:制御ゲイン
C:補正用の定数
そして、流れ制御部材52A、52Bの仕切り位置を制御するための目標制御位置SWを、上記TAO、蒸発器吹出温度Te、及び温水温度Twに基づいて下記の数式(2)に基づいて算出する。
SW={(TAO−Te)/(Tw−Te)}×100(%)…(2)
ここで、数式(2)によると、目標制御位置SWは、空調ユニット1の最大冷房状態(2つの流れ制御部材52A、52Bがともに最大冷房位置MCに移動する状態)を0%とし、空調ユニット1の最大暖房状態(2つの流れ制御部材52A、52Bがともに最大暖房位置MHに移動する状態)を100%とする百分率で表される。
ここで、数式(2)によると、目標制御位置SWは、空調ユニット1の最大冷房状態(2つの流れ制御部材52A、52Bがともに最大冷房位置MCに移動する状態)を0%とし、空調ユニット1の最大暖房状態(2つの流れ制御部材52A、52Bがともに最大暖房位置MHに移動する状態)を100%とする百分率で表される。
いま、空調用制御装置53において流れ制御部材52A、52Bの目標制御位置SW≦0%(最大冷房状態)が算出されると、空調用制御装置53の出力信号によりアクチュエータ50A、50B(すなわち、ねじ回転軸51A、51B)の回転方向および回転量が決定され、ねじ回転軸51A、51Bの回転により2つの流れ制御部材52A、52Bがともに図2の最下端の最大冷房位置MCに移動する。これにより、流れ制御部材52A、52Bが第1、第2ヒータコア4A、4Bの温水入口側タンク41A、41Bの最下端部(温水入口46A、46B部)の流路を閉塞する。
この結果、第1、第2ヒータコア4A、4Bの全部の偏平チューブ44A、44Bへの温水流入が阻止されるので、熱交換コア部43A、43Bの空気通路(偏平チューブ44A、44B相互間の空隙部)の全域が温水と熱交換しない通路となる。つまり、熱交換コア部43A、43Bの空気通路全域が、蒸発器3で冷却された冷風を加熱せずにそのまま通過させる冷風通路として作用する。これにより、第1、第2ヒータコア4A、4Bがともに最大冷房状態となり、空調ユニット1は最大冷房能力を発揮できる。
次に、空調用制御装置53において算出される目標制御位置SWが0%より増加していくと、空調用制御装置53の出力信号により第1ヒータコア4A側のアクチュエータ50Aを作動させ、このアクチュエータ50Aによりねじ回転軸51Aを回転して第1流れ制御部材52Aを図2の最下端の最大冷房位置MCから上方側に移動させる。
これにより、第1ヒータコア4Aの温水入口側タンク41Aの最下端部の温水入口46A部の流路が開放状態になるので、図示しない車両エンジンの温水ポンプにより圧送される温水が、温水入口配管48、温水入口46Aを経て第1ヒータコア4Aの温水入口側タンク41A内の下部に流入する。
そして、温水入口側タンク41A内の空間が第1流れ制御部材52Aにより上下に仕切られているので、熱交換コア部43Aの偏平チューブ44Aのうち、第1流れ制御部材52Aよりも下側領域A(温水入口46A側の領域)の偏平チューブ44Aのみに温水が流れ、第1流れ制御部材52Aよりも上側領域B(温水出口47A側の領域)の偏平チューブ44Aには温水が流れない。
従って、熱交換コア部43Aの空気通路のうち、第1流れ制御部材52Aの下側領域Aは偏平チューブ44A内の温水によって空気が加熱される温風通路として作用し、一方、第1流れ制御部材52Aの上側領域Bは冷風が加熱されることなくそのまま通過する冷風通路として作用する。
このため、空調用制御装置53の出力信号により第1流れ制御部材52Aの仕切り位置を制御することにより、第1ヒータコア4Aにおける偏平チューブ44Aの通水本数を切り替えて、第1ヒータコア4Aにおける温風風量と冷風風量の割合を制御できる。
そして、空調用制御装置53において算出される目標制御位置SWが所定の中間値例えば、50%まで増加すると、第1流れ制御部材52Aを図2の最上端の最大暖房位置MHに移動させる。これにより、第1ヒータコア4Aにおける全部の偏平チューブ44Aに温水が流れ、第1ヒータコア4Aは最大暖房状態となる。これ以後、目標制御位置SWが100%に向かって上昇しても、第1流れ制御部材52Aは最大暖房位置MHに保持されたまである。
一方、第2ヒータコア4Bの第2流れ制御部材52Bは、目標制御位置SW=0%から所定の中間値例えば、50%までの間では、図2の最下端の最大冷房位置MCに保持されたまである。
そして、目標制御位置SWが所定の中間値例えば、50%を越えると、空調用制御装置53の出力信号により第2ヒータコア4B側のアクチュエータ50Bが作動して、このアクチュエータ50Bによりねじ回転軸51Bを回転して第2流れ制御部材52Bを図2の最下端の最大冷房位置MCから上方側に移動させる。
これにより、第2ヒータコア4Bの温水入口側タンク41Bの最下端部の温水入口46B部の流路が開放状態になるので、図示しない車両エンジンからの温水が、温水入口配管48、温水入口46Bを経て第2ヒータコア4Bの温水入口側タンク41B内の下部に流入する。
そして、温水入口側タンク41B内の空間も第2流れ制御部材52Bにより上下に仕切られているので、熱交換コア部43Bの偏平チューブ44Bのうち、第2流れ制御部材52Bよりも下側領域A(温水入口46B側の領域)の偏平チューブ44Bのみに温水が第2流れ制御部材流れ、第2流れ制御部材52Bよりも上側領域B(温水出口47B側の領域)の偏平チューブ44Aには温水が流れない。
従って、熱交換コア部43Bの空気通路のうち、第1流れ制御部材52Aの下側領域Aは偏平チューブ44A内の温水によって空気が加熱される温風通路として作用し、一方、第1流れ制御部材52Aの上側領域Bは冷風が加熱されることなくそのまま通過する冷風通路として作用する。
このため、空調用制御装置53の出力信号により第2流れ制御部材52Bの仕切り位置を制御することにより、第2ヒータコア4Bにおける偏平チューブ44Bの通水本数を切り替えて、第2ヒータコア4Bにおける温風風量と冷風風量の割合を制御できる。
図3は横軸に目標制御位置SWをとり、縦軸に第1流れ制御部材52Aおよび第2流れ制御部材52Bの移動位置をとったものである。縦軸のMCおよびMHは図2に示す最大冷房位置MCと最大暖房位置MHである。
目標制御位置SWが0%〜所定の中間値(例えば、50%)までの領域ではSWの増加に比例して第1流れ制御部材52Aの位置が最大冷房位置MCから最大暖房位置MHに向かって連続的に変化する。
そして、目標制御位置SWが所定の中間値(例えば、50%)を越える領域では、第1流れ制御部材52Aが最大暖房位置MHに維持されるとともに、第2流れ制御部材52Bの位置が最大冷房位置MCから最大暖房位置MHに向かって連続的に変化する。
図3から理解されるように、目標制御位置SWが0%〜所定の中間値(例えば、50%)までの領域では、第1流れ制御部材52Aの位置制御により第1ヒータコア4Aにおける偏平チューブ44Aの通水本数を切り替えて、車室内への吹出空気温度を目標吹出温度TAOとなるように制御できる。
そして、目標制御位置SWが所定の中間値(例えば、50%)を越える領域では、第2流れ制御部材52Bの位置制御によって第2ヒータコア4Bにおける偏平チューブ44Bの通水本数を切り替えて、車室内への吹出空気温度を目標吹出温度TAOとなるように制御できる。
次に、本実施形態による作用効果を比較例との対比により具体的に説明すると、図4は比較例であり、前述した先願(特願2002−203985号)による空調ユニット1の構成を示す。比較例では暖房用熱交換器をなすヒータコアとして、空調ユニット1全体の最大暖房能力を満足する1つのヒータコア4のみを蒸発器3下流側に配置している。
図5はこの比較例においてヒータコア4の多数本の偏平チューブ44のうち、下側の所定本数の偏平チューブ44(図示の例では斜線を付した5本のチューブ)に通水し、そして、上側の所定本数の偏平チューブ44(図示の例では白抜きの6本のチューブ)に通水しない状態でのヒータコア吹出空気温度を示している。
図5において、Tcは全チューブに通水しない最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温度であり、Thは全チューブに通水する最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度である。ところで、ヒータコア4の熱交換コア部において、下側の偏平チューブ通水領域ではヒータコア吹出空気温度が最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度Thと略同等の温度まで上昇する。これに対し、ヒータコア4の熱交換コア部において、上側の偏平チューブ非通水領域ではヒータコア吹出空気温度が最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温Tcと同一温度となる。
ここで、最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度Thは例えば、70℃以上に及ぶ高温であり、一方、最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温Tcは例えば、10℃以下の低温であるから、下側の偏平チューブ通水領域における高温空気(温風)と上側の偏平チューブ非通水領域における低温空気(冷風)との温度差は非常に大きなものである。これに加え、ヒータコア4の前面面積を、冷風バイパス通路の廃止により蒸発器3と同一の大きさまで拡大してあるので、高温空気と低温空気が離れて混合しにくくなる。この結果、車室内吹出空気温度のバラツキが大きくなって、空調フィーリングを悪化させる。
これに対し、図6は第1実施形態によるヒータコア吹出空気温度を示すもので、空気流れ上流側の第1ヒータコア4Aにおける偏平チューブ44Aのうち、下側の所定本数の偏平チューブ44A(図示の例では斜線を付した6本のチューブ)に通水し、そして、上側の所定本数の偏平チューブ44A(図示の例では白抜きの5本のチューブ)に通水しない状態とし、かつ、空気流れ下流側の第2ヒータコア4Bでは全部の偏平チューブ44Bに通水しない状態でのヒータコア吹出空気温度を示している。すなわち、図6は図3に示す目標制御位置SW=30%付近における低温側の温度制御状態を示している。
図6において、Tcは第1、第2ヒータコア4A、4Bの全チューブに通水しない最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温度であり、Thは第1、第2ヒータコア4A、4Bの全チューブに通水する最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度である。また、T1は第1ヒータコア4Aのみの全チューブに通水したとき(第1ヒータコア4A単体の最大暖房状態)でのヒータコア平均吹出空気温度である。
図6において、実線aは第1実施形態によるヒータコア吹出空気温度であり、破線bは上記比較例によるヒータコア吹出空気温度を参考のために示す。実線aに示すように、ヒータコア吹出空気温度は第1ヒータコア4Aにおける下側の偏平チューブ通水領域では第1ヒータコア4Aの全偏平チューブ通水状態(第1ヒータコア4A単体の最大暖房状態)でのヒータコア平均吹出空気温度T1と略同等の温度まで上昇する。
一方、第1ヒータコア4Aにおける上側の偏平チューブ非通水領域ではヒータコア吹出空気温度が最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温Tcと同一温度となる。ここで、T1は最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度Thよりも十分低い温度であるので、破線bで示す上記比較例での高温空気と低温空気との温度差(Th−Tc)に比較して第1実施形態での高温空気と低温空気との温度差(T1−Tc)は十分小さくすることができる。これにより、車室内吹出空気温度のバラツキを比較例に比較して十分低減できる。
次に、図7は第1実施形態において、図3に示す目標制御位置SW=80%付近における高温側の温度制御状態を示している。具体的には、空気流れ上流側の第1ヒータコア4Aにおける全部の偏平チューブ44Aに通水し、そして、空気流れ下流側の第2ヒータコア4Bでは偏平チューブ44Bのうち、下側の所定本数の偏平チューブ44B(図示の例では斜線を付した6本のチューブ)に通水し、上側の所定本数の偏平チューブ44B(図示の例では白抜きの5本のチューブ)に通水しない状態でのヒータコア吹出空気温度を示している。
図7の場合には、実線aに示すように、第2ヒータコア4Bの下側の偏平チューブ通水領域ではヒータコア吹出空気温度が最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度Thと略同等の温度まで上昇する。一方、第2ヒータコア4Bの上側の偏平チューブ非通水領域ではヒータコア吹出空気温度が第1ヒータコア4A単体の最大暖房状態でのヒータコア平均吹出空気温度T1と同一温度となる。
図7の場合にも高温空気と低温空気との温度差(Th−T1)は、破線bに示す比較例における高温空気と低温空気との温度差(Th−Tc)に比較して十分小さくすることができる。これにより、車室内吹出空気温度のバラツキを比較例に比較して十分低減できる。
第1実施形態によると、車室内吹出空気温度のバラツキを以上のように低減して空調フィーリングを向上できる。しかも、比較例に比較して偏平チューブの合計本数を倍増(図示の例では11本→22本に倍増)できるので、目標制御位置SWの単位移動量当たりのヒータコア放熱量の変化量を小さくできる。そのため、比較例よりも車室内吹出空気温度をきめ細かく制御できる。
また、従来の通常のエアミックス方式の空調ユニットに比較すると、第1、第2ヒータコア4A、4Bの熱交換コア部43A、43B内部の空気通路のうち、流れ制御部材52A、52Bの下側領域Aが温水により空気を加熱する温風通路として作用し、流れ制御部材52A、52Bの上側領域Bは冷風が加熱されることなくそのまま通過する冷風通路として作用する。
このため、空調用制御装置53の出力信号により流れ制御部材52A、52Bの仕切り位置を制御することにより、第1、第2ヒータコア4A、4B内部の空気通路にて温風風量と冷風風量の割合を制御して車室内への吹出空気温度を目標吹出温度TAOとなるように制御できる。従って、従来技術のようにエアミックスドアをヒータコア外部に設けることなく、エアミックス方式による温度調整機能を発揮できる。
そのため、図1に示すように蒸発器3の空気流れ下流側に、第1、第2ヒータコア4A、4Bを平行に、且つ、近接配置でき、空調ユニット1部の体格を効果的に小型化できる。
しかも、第1実施形態によると、冷風を第1、第2ヒータコア4A、4B内に通過させることができるから、第1、第2ヒータコア4A、4Bの外側に冷風バイパス通路を形成する必要がない。そのため、エアミックス方式でありながら、第1、第2ヒータコア4A、4Bの大きさ(前面面積)を蒸発器3と同等の大きさに拡大できる。その結果、ヒータコア外側に冷風バイパス通路を形成する通常のエアミックス方式に比較して最大暖房時の圧損を大幅に低減でき、最大暖房時の風量を大幅に増加できる。
(第2実施形態)
第1実施形態では、蒸発器3の空気流れ下流側に、第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bを直列配置しているが、第2実施形態では、図8〜図10に示すように蒸発器3の空気流れ下流側に、第1ないし第3の3つのヒータコア4A、4B、4Cを直列配置している。
第1実施形態では、蒸発器3の空気流れ下流側に、第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bを直列配置しているが、第2実施形態では、図8〜図10に示すように蒸発器3の空気流れ下流側に、第1ないし第3の3つのヒータコア4A、4B、4Cを直列配置している。
図8〜図10において、Tcは3つのヒータコア4A、4B、4Cの偏平チューブ44A、44B、44Cの全部に通水しない最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温度であり、Thはこの偏平チューブ44A、44B、44Cの全部に通水する最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度である。
そして、T1は第1ヒータコア4Aの偏平チューブ44Aの全部に通水した時のヒータコア平均吹出空気温度で、T2は第1および第2ヒータコア4A、4Bの偏平チューブ44A、44Bの全部に通水した時のヒータコア平均吹出空気温度である。従って、Tc<T1<T2<Thの温度高低関係が成り立つ。
図8は、空気流れ方向の最上流の第1ヒータコア4Aの偏平チューブ44Aのうち、下側の所定本数(図示の例では斜線を付した6本)の偏平チューブ44Aのみに通水する低温側の制御状態でのヒータコア吹出空気温度を示す。
この場合には、実線aに示すように、第1ヒータコア4Aの下側の偏平チューブ通水領域ではヒータコア吹出空気温度が第1ヒータコア4Aの全偏平チューブ44Aに通水した時のヒータコア平均吹出空気温度T1と略同等の温度まで上昇する。一方、第1ヒータコア4Aの上側の偏平チューブ非通水領域ではヒータコア吹出空気温度が最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温度Tcと同一温度となる。従って、高温空気と低温空気との温度差は(T1−Tc)であり、破線bに示す比較例の温度差(Th−Tc)に比較して十分小さくすることができる。
次に、図9は、空気流れ方向の最上流の第1ヒータコア4Aの全部の偏平チューブ44Aに通水するとともに、空気流れ方向の中間部の第2ヒータコア4Bの偏平チューブ44Bのうち、下側の所定本数(図示の例では斜線を付した6本)の偏平チューブ44Bに通水する中温側の制御状態でのヒータコア吹出空気温度を示す。
この場合には、第2ヒータコア4Bの下側の偏平チューブ通水領域ではヒータコア吹出空気温度が上記ヒータコア平均吹出空気温度T2と略同等の温度まで上昇する。一方、第2ヒータコア4Bの上側の偏平チューブ非通水領域ではヒータコア吹出空気温度が上記ヒータコア平均吹出空気温度T1と同一温度となる。従って、高温空気と低温空気との温度差は(T2−T1)であり、破線bに示す比較例の温度差(Th−Tc)に比較して十分小さくすることができる。
次に、図10は、第1、第2ヒータコア4A、4Bの偏平チューブ44A、44Bの全部に通水するとともに、空気流れ方向の最下流の第3ヒータコア4Cの偏平チューブ44Cのうち、下側の所定本数(図示の例では斜線を付した6本)の偏平チューブ44Cに通水する高温側の制御状態でのヒータコア吹出空気温度を示す。
この場合には、第3ヒータコア4Cの下側の偏平チューブ通水領域ではヒータコア吹出空気温度が上記最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度Thと略同等の温度まで上昇する。一方、第3ヒータコア4Cの上側の偏平チューブ非通水領域ではヒータコア吹出空気温度が上記ヒータコア平均吹出空気温度T2と同一温度となる。従って、高温空気と低温空気との温度差は(Th−T2)であり、破線bに示す比較例の温度差(Th−Tc)に比較して十分小さくすることができる。
第2実施形態によると、蒸発器3の空気流れ下流側に、第1ないし第3の3つのヒータコア4A、4B、4Cを直列配置しているので、高温空気と低温空気との温度差、すなわち、(T1−Tc)、(T2−T1)および(Th−T2)を第1実施形態による高温空気と低温空気との温度差、すなわち、(T1−Tc)および(Th−T1)よりも一層減少できる。よって、車室内吹出空気温度のバラツキ低減効果を一層向上できる。
なお、第2実施形態では、第1ないし第3の3つのヒータコア4A、4B、4Cを直列配置しているが、ヒータコアの配置数を4つ以上に増加すれば、車室内吹出空気温度のバラツキ低減効果を更に向上できる。
(第3実施形態)
第1実施形態では、第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bの偏平チューブ44A、44Bに対していずれも同一方向(具体的には下方)から順次通水するようにしているが、第3実施形態では、図11、図12に示すように第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bの偏平チューブ44A、44Bに対して逆方向から順次通水するようにしている。
第1実施形態では、第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bの偏平チューブ44A、44Bに対していずれも同一方向(具体的には下方)から順次通水するようにしているが、第3実施形態では、図11、図12に示すように第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bの偏平チューブ44A、44Bに対して逆方向から順次通水するようにしている。
具体的には、空気流れ上流側の第1ヒータコア4Aでは、最上部の偏平チューブ44Aから順次下方の偏平チューブへと通水チューブ本数を増加するようにしている。そして、空気流れ下流側の第2ヒータコア4Bでは、最下部の偏平チューブ44Bから順次上方の偏平チューブへと通水チューブ本数を増加するようにしている。
なお、第1、第2ヒータコア4A、4Bの暖房能力(放熱性能)は同一に設定してあるので、第1ヒータコア4Aの全部の偏平チューブ44Aに通水したときのヒータコア平均吹出空気温度と、第2ヒータコア4Bの全部の偏平チューブ44Bに通水したときのヒータコア平均吹出空気温度は同一温度T1となる。
図11は車室内への吹出空気温度を低温側に制御する場合で、図6に対応している。すなわち、図11では、第1ヒータコア4Aの上側の所定本数(図示の例では斜線を付した3本)の偏平チューブ44Aに通水すると同時に、第2ヒータコア4Bの下側の所定本数(図示の例では斜線を付した3本)の偏平チューブ44Bに通水する制御状態でのヒータコア吹出空気温度を示している。
この図11の制御状態では、第1ヒータコア4Aの上側の偏平チューブ通水領域においてヒータコア吹出空気温度が上記温度T1と略同等の温度まで上昇すると同時に、第2ヒータコア4Bの下側の偏平チューブ通水領域でもヒータコア吹出空気温度が上記温度T1と略同等の温度まで上昇する。
これに対し、第1ヒータコア4Aおよび第2ヒータコア4Bの上下方向(換言するとチューブ配列方向)の中間部にはともに偏平チューブ非通水領域が形成されるので、この中間部の偏平チューブ非通水領域ではヒータコア吹出空気温度が最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温度Tcと同一温度となる。
従って、高温空気と低温空気との温度差は(T1−Tc)であり、破線bに示す比較例の温度差(Th−Tc)に比較して十分小さくすることができる。
しかも、第1、第2ヒータコア4A、4Bの上下方向に沿って高温空気層−低温空気層−高温空気層の3層流を作るので、高温空気と低温空気の接触面積を第1実施形態による2層流の場合よりも増やすことができ、高温空気と低温空気の混合性を向上できる。
次に、図12は車室内への吹出空気温度を高温側に制御する場合で、図7に対応している。すなわち、図12では、第1ヒータコア4Aの上側から中間部に至る所定本数(図示の例では斜線を付した8本)の偏平チューブ44Aに通水すると同時に、第2ヒータコア4Bの下側から中間部に至る所定本数(図示の例では斜線を付した8本)の偏平チューブ44Bに通水する制御状態でのヒータコア吹出空気温度を示している。
この場合には、第1ヒータコア4Aおよび第2ヒータコア4Bの上下方向の中間部にはともに偏平チューブ通水領域が形成され、両ヒータコア4A、4Bの偏平チューブ通水領域が重合するので、この中間部のヒータコア吹出空気温度は最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度Thと略同等の温度まで上昇する。
これに対し、第1ヒータコア4Aおよび第2ヒータコア4Bの上側部および下側部では偏平チューブ44A、44Bのうちいずれか一方のみに通水されるので、この上側部および下側部のヒータコア吹出空気温度は上記温度T1と略同等の温度まで上昇する。
従って、高温空気と低温空気との温度差は(Th−T1)であり、破線bに示す比較例の温度差(Th−Tc)に比較して十分小さくすることができる。しかも、第1、第2ヒータコア4A、4Bの上下方向に沿って低温空気層−高温空気層−低温空気層の3層流を作るので、高温空気と低温空気の接触面積を増やことができ、高温空気と低温空気の混合性を向上できる。
このように、第3実施形態によると、第1実施形態に比較して高温空気と低温空気の接触面積を増やして高温空気と低温空気の混合性を向上できる利点があるので、第1実施形態よりも、車室内吹出空気温度のバラツキを一層低減できる。
但し、第3実施形態では、第1ヒータコア4Aおよび第2ヒータコア4Bの偏平チューブ44A、44Bに同時に通水していくため、車室内吹出空気の温度制御のための通水チューブ本数の変化割合が第1実施形態に比較して大きくなる。従って、温度制御のきめ細かさという点では第1実施形態よりも第3実施形態の方が不利となる。
ところで、第3実施形態では、第1、第2ヒータコア4A、4Bの暖房能力(放熱性能)を同一に設定しているが、第1ヒータコア4Aの暖房能力より第2ヒータコア4Bの暖房能力を大きくしてもよい。具体的には、第1ヒータコア4Aの空気流れ方向の厚さよりも第2ヒータコア4Bの空気流れ方向の厚さを大きくすれば、第1ヒータコア4Aの空気側および水側の伝熱面積よりも第2ヒータコア4Bの空気側および水側の伝熱面積が大きくなって、第1ヒータコア4Aの暖房能力より第2ヒータコア4Bの暖房能力を大きくすることができる。
そして、第1ヒータコア4Aでは最上部の偏平チューブ44Aから順次下方の偏平チューブへと通水チューブ本数を増加するのに対し、第2ヒータコア4Bでは、最下部の偏平チューブ44Bから順次上方の偏平チューブへと通水チューブ本数を増加する。
以上のことから、第1ヒータコア4Aと第2ヒータコア4Bとで通水チューブ本数が同じであっても、第2ヒータコア4Bの下部側の吹出空気温度を第1ヒータコア4Aの上部側の吹出空気温度よりも高くすることができる。
従って、吹出モードとして、上部のフェイス開口部6と下部のフット開口部7を同時に開口するバイレベルモードや、上部のデフロスタ開口部6と下部のフット開口部7を同時に開口するフットデフロスタにおいて、頭寒足熱型の車室内吹出温度分布を形成でき、快適性を向上できる。
(第4実施形態)
第1、第3実施形態では、第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bの偏平チューブ44A、44Bの通水本数を両方とも調整可能な構成にしているが、第4実施形態では、図13に示すように第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bのうち、いずれか一方のみを偏平チューブの通水本数の調整可能な構成とし、残余のヒータコアは全部の偏平チューブへの通水状態(ON状態)と全部の偏平チューブへの通水遮断状態(OFF状態)とを切替可能な構成にしている。
第1、第3実施形態では、第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bの偏平チューブ44A、44Bの通水本数を両方とも調整可能な構成にしているが、第4実施形態では、図13に示すように第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bのうち、いずれか一方のみを偏平チューブの通水本数の調整可能な構成とし、残余のヒータコアは全部の偏平チューブへの通水状態(ON状態)と全部の偏平チューブへの通水遮断状態(OFF状態)とを切替可能な構成にしている。
より具体的には、空気流れ上流側の第1ヒータコア4Aを偏平チューブ44Aの通水本数の調整可能な構成としている。ここで、偏平チューブ44Aの通水本数の調整は、第1〜第3実施形態と同様にアクチュエータ50Aにより駆動される流れ制御部材(図示せず)を用いて行えばよい。
また、空気流れ下流側の第2ヒータコア4Bの温水入口部46Bの上流部に温水流れを断続する電磁弁57を設けている。この電磁弁57は電磁機構57aにより弁体(図示せず)の開閉を行う周知のものでよい。
第4実施形態の作動を図14〜図16に基づいて説明すると、図14は横軸に図3と同様の目標制御位置SWをとり、縦軸に第1ヒータコア4Aに内蔵される流れ制御部材の位置および第2ヒータコア4B側の電磁弁57の開閉をとっている。流れ制御部材の位置のMCは、図2に示すMCと同じ位置、すなわち、全部の偏平チューブ44Aへの通水を遮断する最下端の最大冷房位置を示し、MHは、図2に示すMHと同じ位置、すなわち、全部の偏平チューブ44Aへ通水する最上端の最大暖房位置を示す。
図15はヒータコア吹出空気温度を低温側に制御する制御状態、すなわち、目標制御位置SWが所定の中間値例えば50%未満の制御状態を示しており、この低温側の制御状態では、電磁弁57を閉弁状態に維持して第2ヒータコア4Bの全部の偏平チューブ44Bへの通水を遮断状態にする。
そして、第1ヒータコア4Aにおける偏平チューブ44Aの通水本数を目標制御位置SWの増加に応じて下側から上側へ向かって増加することにより、ヒータコア吹出空気温度を目標吹出温度TA0となるように調整する。
図15は第1ヒータコア4Aの偏平チューブ44Aのうち、下側の所定本数(図示の例では斜線を付した6本)の偏平チューブ44Aに通水する低温側制御状態を示している。従って、第1ヒータコア4Aの下側の偏平チューブ通水領域ではヒータコア吹出空気温度が実線aに示すように温度T1と略同等の温度まで上昇する。ここで、温度T1は、第1ヒータコア4Aの全部の偏平チューブ44Aに通水した状態(第1ヒータコア4A単体の最大暖房状態)でのヒータコア平均吹出空気温度である。
これに対し、第1、第2ヒータコア4A、4Bの上側領域では、この両ヒータコア4A、4Bの偏平チューブ非通水領域が重合しているので、ヒータコア吹出空気温度が最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温度Tcと同一温度となる。従って、高温空気と低温空気との温度差は(T1−Tc)であり、破線bに示す比較例の温度差(Th−Tc)に比較して十分小さくすることができる。
そして、目標制御位置SWが所定の中間値例えば50%の直前の値まで上昇すると、第1ヒータコア4Aの流れ制御部材がMH位置に移動して第1ヒータコア4Aの全部の偏平チューブ44Aに通水する状態となり、第1ヒータコア4Aの吹出空気温度は上記温度T1と同一温度となる。
次に、目標制御位置SWが所定の中間値例えば50%付近の所定範囲の値まで上昇すると、電磁弁57を開弁状態にして第2ヒータコア4Bの全部の偏平チューブ44Bに通水すると同時に、第1ヒータコア4Aの流れ制御部材が再びMC位置に移動して第1ヒータコア4Aの全部の偏平チューブ44Aへの通水を遮断する状態となる。目標制御位置SWが所定の中間値例えば50%付近の値より大きい間は電磁弁57が開弁状態に維持される。
その後、目標制御位置SWが所定の中間値例えば50%より上昇するにつれて、第1ヒータコア4Aの流れ制御部材がMC位置からMH位置側へ移動して第1ヒータコア4Aの偏平チューブ44Aの通水本数を増加する。このようにして、ヒータコア吹出空気温度が目標吹出温度TA0となるように調整される。
図16は電磁弁57を開弁状態にして第2ヒータコア4Bの全部の偏平チューブ44Bに通水すると同時に、第1ヒータコア4Aの偏平チューブ44Aのうち、下側の所定本数(図示の例では斜線を付した6本)の偏平チューブ44Aに通水する高温側制御状態を示している。
図16の制御状態において第1、第2ヒータコア4A、4Bの下側領域では、この両ヒータコア4A、4Bの偏平チューブ通水領域が重合しているので、ヒータコア吹出空気温度が実線aに示すように最大暖房時の温度Thと略同等の温度まで上昇する。
これに対し、第1、第2ヒータコア4A、4Bの上側領域では、第2ヒータコア4Bの偏平チューブ44Bのみに通水されるので、ヒータコア吹出空気温度は温度T1と同一温度となる。ここで、温度T1は、第2ヒータコア4Bの全部の偏平チューブ44Bに通水した状態(第2ヒータコア4B単体の最大暖房状態)でのヒータコア平均吹出空気温度である。
図16の場合にも高温空気と低温空気との温度差は(Th−T1)であり、破線bに示す比較例の温度差(Th−Tc)に比較して十分小さくすることができる。
以上により第4実施形態においても、車室内への吹出空気の温度バラツキ低減に関して第1実施形態と同様の効果を発揮できる。しかも、第2ヒータコア4B側には流れ制御部材を内蔵する必要がなく、かつ、電磁弁57は単純な開閉弁であるから、第2ヒータコア4B側の構成を第1実施形態に比較して大幅に簡素化できる。
但し、第4実施形態では、目標制御位置SWの所定の中間値にて、第1ヒータコア4Aの流れ制御部材を全部の偏平チューブ44Aの通水位置MHから全部の偏平チューブ44Aの通水遮断位置MCに移動させる必要があるから、この第1ヒータコア4Aの流れ制御部材のMH位置からMC位置への移動に時間がかかるという不利な面もある。
(第5実施形態)
図17〜図19は第5実施形態を示すもので、上記第4実施形態の考え方を、第2実施形態(図8〜図10)のように第1ないし第3の3つのヒータコア4A、4B、4Cを空気流れ方向に直列配置する空調ユニット1に適用するものである。
図17〜図19は第5実施形態を示すもので、上記第4実施形態の考え方を、第2実施形態(図8〜図10)のように第1ないし第3の3つのヒータコア4A、4B、4Cを空気流れ方向に直列配置する空調ユニット1に適用するものである。
具体的には、空気流れ方向の最上流の第1ヒータコア4Aには第4実施形態と同様に流れ制御部材を内蔵して、偏平チューブ44Aの通水本数を調整するようになっている。ここで、偏平チューブ44Aの通水本数は第4実施形態と同様に下側から上側に向かって増加するようになっている。
これに対し、空気流れ方向の中間部の第2ヒータコア4Bおよび空気流れ方向の最下流の第3ヒータコア4Cには流れ制御部材を内蔵せず、その代わりに、電磁弁57、58を第2、第3ヒータコア4B、4Cの温水入口部に配置して、第2、第3ヒータコア4B、4Cへの温水流れを断続するようになっている。
図17は、電磁弁57、58をともに閉弁状態にして第2、第3ヒータコア4B、4Cへの温水流れを遮断し、かつ、第1ヒータコア4Aの流れ制御部材によって第1ヒータコア4Aの下側の所定本数(図示の例では6本)の偏平チューブ44Aに通水する低温側の制御状態を示している。
図18は、電磁弁57を開弁状態にして第2ヒータコア4Bの全部の偏平チューブ44Bに通水するとともに、電磁弁58は閉弁状態にして第3ヒータコア4C全部の偏平チューブ44Cへの温水流れを遮断し、かつ、第1ヒータコア4Aの流れ制御部材によって第1ヒータコア4Aの下側の所定本数(図示の例では6本)の偏平チューブ44Aに通水する中温側の制御状態を示している。
図19は、電磁弁57、58をともに開弁状態にして第2、第3ヒータコア4B、4Cの全部の偏平チューブ44B、44Cに通水し、かつ、第1ヒータコア4Aの流れ制御部材によって第1ヒータコア4Aの下側の所定本数(図示の例では6本)の偏平チューブ44Aに通水する高温側の制御状態を示している。
なお、第1ないし第3のヒータコア4A、4B、4Cの暖房能力(伝熱性能)は同一になっている。従って、図17〜図19において、T1は第1ないし第3のヒータコア4A、4B、4Cのいずれか1つのヒータコアの全部の偏平チューブに通水したときのヒータコア平均吹出空気温度であり、また、T2は第1ないし第3のヒータコア4A、4B、4Cのうち、いずれか2つのヒータコアの全部の偏平チューブに通水したときのヒータコア平均吹出空気温度である。
また、Tcは全ヒータコア4A、4B、4Cへの温水流れを遮断する最大冷房時のヒータコア平均吹出空気温度であり、Thは全ヒータコア4A、4B、4Cの全部の偏平チューブに通水する最大暖房時のヒータコア平均吹出空気温度である。
第5実施形態によると、第2実施形態による作用効果を発揮できるとともに、第4実施形態と同様に電磁弁57、58の採用により第2、第3ヒータコア4B、4Cの構成および温水流れ制御を簡素化できる。
なお、第5実施形態では、流れ制御部材によって偏平チューブ44Aの通水本数を切り替えるヒータコア4Aを1個用い、電磁弁57、58によって温水流れを断続するヒータコア4B、4Cを2個用いているが、第5実施形態の変形として、流れ制御部材によって偏平チューブの通水本数を切り替えるヒータコアを複数個用いるようにしてもよい。
(第6実施形態)
第1実施形態では、偏平チューブの通水本数を切り替える流れ制御部材として、温水入口側タンク41A、41Bの内部空間をタンク長手方向(チューブ配列方向)の2つの空間に仕切る流れ制御部材52A、52Bを用いて、この流れ制御部材52A、52Bの仕切り位置を変化させることによりチューブ44A、44Bの通水本数を制御するようにしているが、第6実施形態は、開口部を有する膜状部材からなる別タイプの流れ制御部材を用いる。
第1実施形態では、偏平チューブの通水本数を切り替える流れ制御部材として、温水入口側タンク41A、41Bの内部空間をタンク長手方向(チューブ配列方向)の2つの空間に仕切る流れ制御部材52A、52Bを用いて、この流れ制御部材52A、52Bの仕切り位置を変化させることによりチューブ44A、44Bの通水本数を制御するようにしているが、第6実施形態は、開口部を有する膜状部材からなる別タイプの流れ制御部材を用いる。
図20〜図22は第6実施形態を示しており、温水入口側タンク41A、41Bの内部に、流れ制御部材52A、52Bを構成する膜状部材90、第1巻取軸91および第2巻取軸92が配置されている。なお、図20〜図22では、符号の煩雑化を回避するために、「90」以降の符号については「A」、「B」の添え字を省略している。
第1巻取軸91および第2巻取軸92は樹脂製または金属製の部材であり、膜状部材90の一端部が第1巻取軸91に結合され、膜状部材90の他端部は第2巻取軸92に結合されている。膜状部材90の両端部は、第1、第2巻取軸91、92に巻き取られたり、第1、第2巻取軸91、92から巻き戻される(送り出される)ようになっている。
第1巻取軸91および第2巻取軸92の軸方向の一端部(上端部)付近は温水入口側タンク41A、41Bの上端部壁面に回転自在に支持されて温水入口側タンク41A、41Bの上方側へ突き出している。第1巻取軸91および第2巻取軸92の他端部(下端部)付近は図示しない支持部材を介して温水入口側タンク41A、41Bの下端部付近に回転自在に支持される。
第1巻取軸91は駆動側の軸であり、操作機構をなすアクチュエータ50内部のモータ出力軸(図示せず)に減速ギヤ(図示せず)を介して連結され、アクチュエータ50により第1巻取軸91を回転させる構成になっている。
そして、この第1巻取軸91と、従動側の軸をなす第2巻取軸92との間にベルト、ギヤ等の動力伝達機構93を設けて、第1巻取軸91の回転が動力伝達機構93を介して第2巻取軸92に伝達されるようになっている。従って、アクチュエータ50により第1巻取軸91および第2巻取軸92を連動して回転させることができる。
膜状部材90は可撓性を有する樹脂フィルム材から構成されるものであり、図20、図21における細かい点を付した領域は膜状部材90の配置範囲を示す。この膜状部材90は図22に示すように、偏平チューブ44A、44Bの端部を開口する多数の開口部90aを有している。この開口部90aの開口パターンは後述する。
第1、第2巻取軸91、92は、温水入口側タンク41A、41Bの内部に、このタンク41A、41Bの長手方向、換言すると多数本の偏平チューブ44A、44Bの配列方向(車両上下方向)の全長にわたって延びるように配置されている。ここで、第1、第2巻取軸52、53は、図21に示すように偏平チューブ44A、44Bの断面偏平状の長辺方向の寸法L1よりも大きい間隔L2を隔てて温水入口側タンク41A、41Bの内部に平行に配置されている。
膜状部材90の開口部90aの幅寸法L3は、上記寸法L1とL2の中間の大きさ、すなわち、L1<L3<L2の関係に設定してある。従って、開口部51aが偏平チューブ44A、44Bの端部上に重合すると、その重合した偏平チューブ44A、44Bは、膜状部材90の開口部90aを通して全開状態にて温水入口側タンク41A、41Bの内部に連通する。
最大冷房時には、膜状部材90の一端側の膜部90b(図22)により多数本の偏平チューブ44A、44Bのすべてを閉塞し、且つ、最大暖房時には、膜状部材90の他端側の最大の開口部90c(図22)により多数本の偏平チューブ44A、44Bのすべてを全開する。このため、膜状部材90の幅寸法(高さ寸法)L4を熱交換用コア部43の偏平チューブ44A、44B配列方向(車両上下方向)の全長寸法より大きくしてある(図20、21参照)。
温水入口側タンク41A、41Bのうち、偏平チューブ44A、44Bの端部が接合される壁面410、すなわち、図20の左側の壁面410は上下方向に延びる平面形状になっている。この平面形状の壁面410にはチューブ挿入穴(図示せず)を開けて、このチューブ挿入穴に偏平チューブ44A、44Bの端部を挿入し、偏平チューブ44A、44Bの端部を微小量だけ壁面410の内側、すなわち、温水入口側タンク41A、41Bの内部に突出させる。この状態にて偏平チューブ44A、44Bの端部は壁面410のチューブ挿入穴部に接合される。
そして、平面形状の壁面410の内側面にシール部材94(図20)を設けている。より具体的には、このシール部材94はゴム系の弾性材により平面形状の壁面410に沿った平板状に形成される。このシール部材94には偏平チューブ44A、44Bと同数のチューブ挿入穴(図示せず)を開けて、このチューブ挿入穴を偏平チューブ44A、44Bの端部に嵌合してシール部材94を平面形状の壁面410の内側面に押し付けて接着等により固定する。
ここで、シール部材94の板厚は偏平チューブ44A、44Bの端部がシール部材94上に突出しないように設定してあるから、膜状部材90が偏平チューブ44A、44Bの端部と接触することを回避でき、膜状部材90はシール部材94の表面上を摺動しながら第1、第2巻取軸91、92間を移動するようになっている。
このため、シール部材94は、偏平チューブ44A、44Bの配列方向(車両上下方向)には、全部の偏平チューブ44A、44Bの端部周辺を被覆できる寸法(すなわち、寸法L4と近似した寸法)を有し、且つ、膜状部材90の移動方向(図21の左右方向)には、第1、第2巻取軸91、92間の間隔L2と同等の寸法を有する矩形状になっている。
なお、ヒータコア4の構成部品(41A、41B、42A、42B、44A、44B、45A、45B、46A、46B、47A、47B)は、通常アルミニウム製として、一体ろう付けにて組み付けられるが、本実施形態では、ろう付け温度(600℃付近)に耐えられない部品、すなわち、樹脂フィルム材により構成される膜状部材90およびゴム系の弾性材により構成されるシール部材94を温水入口側タンク41A、41Bに内蔵するため、温水入口側タンク41A、41Bの全体を他の構成部品と一体ろう付けすることはできない。
そこで、本実施形態では、温水入口側タンク41A、41Bを、偏平チューブ44A、44Bの端部を接合する壁面410側のタンク部材と、壁面410に対向する他の壁面411側のタンク部材とに分割し、壁面410側のタンク部材および温水入口46A、46Bのみをヒータコア4の他の構成部品と一体ろう付けし、この一体ろう付け終了後に、膜状部材90、シール部材94等の組み付けを行う。
具体的には、偏平チューブ44A、44Bと一体ろう付けされた壁面410側のタンク部材において、壁面410の平面形状部に上記した要領にてシール部材94を接着等により固定する。次に、この壁面410側のタンク部材に第1、第2巻取軸91、92および膜状部材90を組み付け、その後に、壁面410側のタンク部材に他の壁面411側のタンク部材をシール材を介してシール固定する。
なお、図20において、412、413は壁面410側のタンク部材と他の壁面411側のタンク部材との接続部位を示す。また、第1、第2巻取軸91、92の上端部は温水入口側タンク41A、41B(壁面410側のタンク部材)の上端部壁面から外部に突き出すので、第1、第2巻取軸91、92と温水入口側タンク41A、41Bの上端部壁面の支持部との間にもシール材(図示せず)を配置して、水漏れを防止するようになっている。
次に、図22により膜状部材90の開口パターンについて具体的に説明する。図22は第1、第2巻取軸91、92から膜状部材90の全長を巻き戻した展開状態を示しており、膜状部材90の長さ方向(図22の左右方向)の一端部(左端部)を第1巻取軸91に結合するとともに、膜状部材90のうち、第1巻取軸91に隣接する部分に最大冷房領域を構成する膜部90bを設けている。
また、膜状部材90の長さ方向(図22の左右方向)の他端部(右端部)を第2巻取軸92に結合するとともに、膜状部材90のうち、第2巻取軸92に隣接する部分に最大暖房領域を構成する最大の矩形開口部90cを設けている。
そして、最大冷房用の膜部90bと最大暖房用の矩形開口部90cとの間は温度制御領域であり、この温度制御領域では菱形の開口部90aを開けるとともに、この菱形の開口部90aの開口数を最大暖房領域側から最大冷房領域側へ向かって順次減少させている。具体的には、温度制御領域のうち、最大暖房領域に隣接する部位(1)では開口部90aの開口数を例えば偏平チューブ44A、44Bの本数の1/2として、開口部90aが多数本の偏平チューブ44A、44Bに対して1本置きに重合するようにしてある。以下、次の部位(2)から部位(5)へ向かって開口部90aの開口数を順次減少させている。これにより、温水が流れる偏平チューブ44A、44Bの本数を最大暖房領域側から最大冷房領域側へ向かって順次減少させることができる。
また、図22において、L2は図21に示す温水入口側タンク41A、41B内部での第1、第2巻取軸91、92の配置間隔であり、温度制御用の菱形の開口部90aおよび最大暖房用の矩形開口部90cの幅寸法L3はいずれも軸間隔L2より若干量小さくしてある。なお、最大冷房用の膜部90bの幅寸法は軸間隔L2と同等に設定してある。
次に、第6実施形態の作動を説明する。いま、空調用制御装置53において膜状部材90の目標制御位置SWとして、SW=0%(最大冷房位置)が算出されると、空調用制御装置53の出力信号によりアクチュエータ50(すなわち、第1巻取軸91)の回転方向および回転量が決定され、膜状部材90の最大冷房用の膜部90bが偏平チューブ44A、44Bの端部上に重合する位置に膜状部材90が移動する。
この結果、膜状部材90のうち最大冷房用の膜部90bがシール部材94に圧接して、全部の偏平チューブ44A、44Bを閉塞する。従って、ヒータコア4A、4Bのチューブ通水本数が零となり、全部の偏平チューブ44A、44Bへの温水流入が遮断されるので、熱交換コア部43の空気通路の全域が温水と熱交換しない通路となる。つまり、熱交換コア部43A、43Bの空気通路全域が、蒸発器3で冷却された冷風を加熱せずにそのまま通過させる冷風通路として作用する。
次に、空調用制御装置53において膜状部材90の目標制御位置SWとして、0%(最大冷房位置)と100%(最大暖房位置)との間の中間位置の値が算出されると、空調用制御装置53の出力信号によりアクチュエータ50Aまたは50B(すなわち、第1巻取軸91)の回転方向および回転量が決定され、第1、第2巻取軸91、92の回転により膜状部材90の温度制御領域の部位が偏平チューブ44A、44Bの端部上に重合する位置に膜状部材90が移動する。図20、図21はこの具体例を示しており、膜状部材90の温度制御領域の部位(3)(図22参照)が偏平チューブ44A(44B)の端部上に重合する。
これにより、膜状部材90の温度制御領域の部位(3)に位置する5個の菱形開口部90aが5本の偏平チューブ44A(44B)の端部上に重合するので、この5本の偏平チューブ44A(44B)の端部が膜状部材90の菱形開口部90aを通して温水入口側タンク41A(41B)の内部空間に開口する。そのため、図示しない車両エンジンの温水ポンプにより圧送される温水が、温水入口配管48→温水入口46A(46B)→温水入口側タンク41A(41B)→上記の5本の偏平チューブ44A(44B)→温水出口側タンク42A(42B)→温水出口47A(47B)→温水出口配管49の経路にて流れる。なお、図20では温水が流れる5本の偏平チューブ44A(44B)のみに斜線を付している。
従って、ヒータコア4A(4B)の熱交換コア部43A(43B)の空気通路のうち、上記の5本の偏平チューブ44A(44B)の上下両側の通路は温水との熱交換により空気が加熱され温風が流れる温風通路となる。これに対し、上記の5本の偏平チューブ44A(44B)相互の中間部位では、偏平チューブ44A(44B)に温水が流れないので、冷風が加熱されることなくそのまま通過する冷風通路として作用する。
このため、図20に示すように5層の温風通路域と6層の冷風通路域とを偏平チューブ配列方向(車両上下方向)に交互に形成できる。そして、空調用制御装置53の出力信号により膜状部材90の移動位置を制御することにより、温水が流れるチューブ通水本数を変更して、温風通路域と冷風通路領域との比率を変更できる。これにより、温風風量と冷風風量の割合を制御して車室内への吹出空気温度を目標吹出温度TAOとなるように制御できる。
このように、第6実施形態では、膜状部材90に設ける開口パターンによりチューブ通水位置を任意の位置に設定できるとともに、ヒータコア4A、4Bの熱交換コア部43A、43Bの空気通路における温風通路と冷風通路の設定数を容易に増加できるので、温風と冷風との接触面積を増加して冷温風の混合性を向上できる。
しかし、図23の比較例のように、蒸発器2下流側の空気通路にヒータコア4を1個のみ配置する場合は次の理由から車室内吹出空気の温度バラツキが大きくなる。すなわち、図23の比較例において、温水が流れる2本の偏平チューブ(斜線部のチューブ)44付近の吹出空気温度は最大暖房時の吹出空気温度Thと略同等の温度まで上昇するが、温水が流れない偏平チューブ44付近の吹出空気温度は最大冷房時の吹出空気温度Tcと同一温度となる。従って、低温空気と高温空気との温度差は、(Th−Tc)という大きな値となり、これにより、吹出空気温度のバラツキが大きくなる。
これに対し、第6実施形態では、蒸発器2下流側の空気通路に第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bを直列配置しているから、ヒータコア吹出空気温度を最大冷房時の吹出空気温度Tc寄りの低温側の温度に調整する場合には、図24に示すように、第2ヒータコア4Bのチューブ通水本数を零にして第2ヒータコア4Bを最大冷房状態に維持する。
これにより、図24の実線aで示すように温水が流れる2本の偏平チューブ(斜線部のチューブ)44A付近の吹出空気温度は最大冷房時の吹出空気温度Tcと最大暖房時の吹出空気温度Thとの間の中間温度T1と略同等の温度までしか上昇しない。このため、低温空気と高温空気との温度差は(T1−Tc)となり、図24の破線bで示す比較例の温度差(Th−Tc)に比して大幅に小さくできる。これにより、車室内吹出空気の温度バラツキを図23の比較例に比して大幅に小さくできる。
次に、図25はヒータコア吹出空気温度を最大暖房時の吹出空気温度Th寄りの高温側の温度に調整する場合を示しており、この場合は第1ヒータコア4Aの扁平チューブ44Aの全数に通水する状態(チューブ通水本数が最大数の状態)に維持して、第2ヒータコア4Bの2本の偏平チューブ44Bに温水が流れる状態を示している。
図25の場合は、低温空気と高温空気との温度差が実線aで示すように(Th−T1)となり、比較例における低温空気と高温空気との温度差(Th−Tc)に比して大幅に小さくできる。これにより、車室内吹出空気の温度バラツキを図23の比較例に比して大幅に小さくできる。
なお、図24、図25における中間温度T1は、第1ヒータコア4Aの扁平チューブ44Aの全数に通水したとき(第1ヒータコア4A単体の最大暖房時)のヒータコア吹出空気温度である。
以上のように、第6実施形態によると、膜状部材90に設ける開口パターンにより温風通路と冷風通路の設定数を増加して、温風と冷風との接触面積を増加し、冷温風の混合性を向上できることと、低温空気と高温空気との温度差を小さくできることとが相まって、車室内吹出空気の温度バラツキを効果的に低減できる。
なお、第6実施形態では、膜状部材90から構成される流れ制御部材52A、52Bにてチューブ通水本数を変更できるヒータコアとして、第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bを用いているが、第2実施形態(図8〜図10)と同様に、膜状部材90から構成される流れ制御部材52A、52Bにてチューブ通水本数を変更できるヒータコアを3つ以上直列に配置してもよい。
これによれば、第6実施形態と第2実施形態の作用効果を合わせ奏することができるので、車室内吹出空気の温度バラツキをより一層低減できる。
また、第6実施形態では、第1、第2の2つのヒータコア4A、4Bをいずれも、膜状部材90から構成される流れ制御部材52A、52Bにてチューブ通水本数を変更できる構成にしているが、第1、第2ヒータコア4A、4Bのうち、いずれか一方のみを膜状部材90から構成される流れ制御部材にてチューブ通水本数を変更できる構成にし、そして、他方のヒータコアは、第4実施形態(図13〜図16)と同様に、電磁弁57により温水流れが断続される構成にしてもよい。これによれば、第6実施形態と第4実施形態の作用効果を合わせ奏することができる。
また、第5実施形態(図17〜図19)と同様に、第1ないし第3の3つのヒータコア4A、4B、4Cを空気流れ方向に直列配置し、そして、その1つのヒータコア4Aを膜状部材90から構成される流れ制御部材にてチューブ通水本数を変更できる構成にし、他の2つのヒータコア4B、4Cは電磁弁57、58により温水流れが断続される構成にしてもよい。これによれば、第6実施形態と第5実施形態の作用効果を合わせ奏することができる。
このように、第6実施形態による「膜状部材90から構成される流れ制御部材にてチューブ通水本数を変更できるヒータコア」を有する空調装置は、種々な態様にて実施できる。
(第7実施形態)
第1〜第6実施形態では、複数のヒータコア4A、4B、4Cにおける扁平チューブ44A、44B、44Cを同一方向、具体的には上下方向に積層されるように配列しているが、第7実施形態では、図26に示すように、複数のヒータコア4A、4Bにおける扁平チューブ44A、44Bを直交状に配列している。
第1〜第6実施形態では、複数のヒータコア4A、4B、4Cにおける扁平チューブ44A、44B、44Cを同一方向、具体的には上下方向に積層されるように配列しているが、第7実施形態では、図26に示すように、複数のヒータコア4A、4Bにおける扁平チューブ44A、44Bを直交状に配列している。
具体的には、空気流れ上流側の第1ヒータコア4Aでは、扁平チューブ44Aを図26(b)のように上下方向に積層されるように配列している。従って、温水は扁平チューブ44Aを左右方向に流れる。これに対し、空気流れ下流側の第2ヒータコア4Bでは、扁平チューブ44Bを図26(c)のように左右方向に積層されるように配列している。従って、温水は扁平チューブ44Bを上下方向に流れる。
なお、第7実施形態では、複数のヒータコア4A、4Bにおける扁平チューブ44A、44Bを直交状に配列しているが、複数のヒータコア4A、4Bにおける扁平チューブ44A、44Bを例えば、45°程度の中間角度で傾斜するように配列してもよい。このように、複数のヒータコア4A、4Bにおける扁平チューブ44A、44Bの配列方向は種々変更可能である。
(第8実施形態)
第1〜第7実施形態では、それぞれ独立に構成した複数のヒータコア4A、4B、4Cを空調ケース1a内に組み込むようにしているが、第8実施形態では図27に示すように複数のヒータコア4A、4Bを1つの一体の熱交換器構造として構成している。
第1〜第7実施形態では、それぞれ独立に構成した複数のヒータコア4A、4B、4Cを空調ケース1a内に組み込むようにしているが、第8実施形態では図27に示すように複数のヒータコア4A、4Bを1つの一体の熱交換器構造として構成している。
図27は2つのヒータコア4A、4Bの温水入口側タンク部の断面図であり、2つのヒータコア4A、4Bの温水入口側タンク部を1つのタンク60により構成している。すなわち、このタンク60は2つのヒータコア4A、4B相互にわたって共通使用される一体部品である。
このタンク60はアルミニウム等の金属にて細長の箱形状に一体成形され、タンク60の内部空間において第1ヒータコア4A側の扁平チューブ44Aと第2ヒータコア4B側の扁平チューブ44Bとの間に仕切部材61を配置している。
この仕切部材61によってタンク60の内部空間を、扁平チューブ44A、44Bの配列方向(図27の上下方向)に沿って2つの空間、すなわち、第1ヒータコア4A側の空間62と、第2ヒータコア4B側の空間63とに仕切るようになっている。但し、タンク60の内部空間は完全に2つの空間62、63に分割せず、タンク60の底部近傍の位置に2つの空間62、63の連通部64を設けている。
そして、この連通部64に対向するように1つの温水入口65をタンク60の底部に配置している。従って、温水は1つの温水入口65からタンク60内の連通部64付近に流入した後に、矢印c、dのように第1ヒータコア4A側の空間62と、第2ヒータコア4B側の空間63とに分岐される。
その後、流れ制御部材52A、52Bの仕切位置に応じてチューブ通水本数が決定され、流れ制御部材52A、52Bの仕切位置よりも下方に位置する扁平チューブ44A、44Bに温水入口65からの温水が流入する。
なお、2つのヒータコア4A、4Bの温水出口側タンク部は図28に図示していないが、この温水出口側タンク部も1つのタンクにより構成し、この1つのタンクに1つの温水出口を配置している。
従って、第7実施形態によると、2つのヒータコア4A、4Bを1つの一体の熱交換器構造として構成できる。そのため、ヒータコアの製造コストの低減、空調ケース1a内へのヒータコア組付工数の低減等の効果を発揮できる。第7実施形態においてもろう付けによりヒータコア構造の組付を行うことができる。
なお、第2実施形態(図8〜図10)のように3つ以上のヒータコア4A、4B、4Cを組み合わせる場合は、全部のヒータコアを一体化することが困難となる場合がある。この場合には、複数(例えば2個)のヒータコアを一体化したものと、別体の1つのヒータコアとを組み合わせたり、あるいは、複数(例えば2個)のヒータコアを一体化したもの同士を組み合わせるようにしてもよい。
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態の他に以下のごとく種々変形可能である。
本発明は上述の実施形態の他に以下のごとく種々変形可能である。
(1)上述の実施形態では、複数のヒータコア4A、4Bのうち、空気流れ上流側の第1ヒータコア4Aの扁平チューブ44Aに先に温水を流し、第1ヒータコア4Aの全部の扁平チューブ44Aに温水を流した後に、空気流れ下流側の第2ヒータコア4Bの扁平チューブ44Bに温水を流すようにしているが、これとは逆に、空気流れ下流側の第2ヒータコア4Bの扁平チューブ44Bに先に温水を流し、第2ヒータコア4Bの全部の扁平チューブ44Bに温水を流した後に、空気流れ上流側の第1ヒータコア4Aの扁平チューブ44Aに温水を流すようにしてもよい。
(2)上述の実施形態では、複数のヒータコア4A、4Bにおける扁平チューブ44A、44Bの本数を同一にしているが、複数のヒータコア4A、4Bにおける扁平チューブ44A、44Bの本数を変えてもよい。
例えば、扁平チューブ44A、44Bの本数は温度制御のきめ細かさ(温度制御分解能)に直接関わってくるので、必要とされる温度制御のきめ細かさに応じて扁平チューブ44A、44Bの本数を決定してもよい。
このことをより具体的に説明すると、夏期冷房時は温度変化に対して敏感な乗員の上半身側に冷風を吹き出すので、温度制御のきめ細かさが要求される。一方、冬期暖房時は温度変化に対して鈍感な乗員の足元側に温風を吹き出すので、冷房時のような温度制御のきめ細かさは要求されない。
そこで、第1実施形態において低温側の温度制御を行う第1ヒータコア4Aの扁平チューブ44Aの本数を高温側の温度制御を行う第2ヒータコア4Bの扁平チューブ44Bの本数より多くする。
これによると、夏期冷房時は、チューブ本数が多い第1ヒータコア4Aにおいてチューブ通水本数を制御して低温側の吹出温度を制御するから、低温側(冷風域)の吹出温度をきめ細かく制御できる。
(3)上述の実施形態では、複数のヒータコア4A、4Bにおける前面面積(コア部通風面積)を同一にしているが、この複数のヒータコア4A、4Bにおける前面面積、具体的には、高さ寸法、幅寸法を変えてもよい。また、第3実施形態において前述したように複数のヒータコア4A、4Bにおける空気流れ方向の厚さ寸法を変えてもよい。
このようにヒータコアの前面面積や空気流れ方向の厚さ寸法を変えることにより、暖房能力が異なる複数のヒータコア4A、4Bを組み合わせることになる。
(4)上述の実施形態では、複数のヒータコア4A、4Bを平行に配置しているが、複数のヒータコア4A、4B相互間に所定の傾斜角度を設定して、複数のヒータコア4A、4B相互を傾斜配置してもよい。
(5)上述の実施形態では、暖房用熱交換媒体として高温の媒体(温水)が流れる暖房用ヒータコアについて説明したが、冷房用熱交換媒体として低温の媒体(例えば、冷水)が流れる冷房用熱交換器を備える空調装置において、この冷房用熱交換器を空気流れ方向に複数個直列に配置するともに、この複数個の冷房用熱交換器のうち少なくとも1つを、熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更できる構成とすることにより、本発明を同様に実施できる。
4A、4B、4C…熱交換器、44A、44B、44C…チューブ、
52A、52B、52C…流れ制御部材(流れ制御手段)。
52A、52B、52C…流れ制御部材(流れ制御手段)。
Claims (11)
- 複数個の熱交換器(4A、4B、4C)を空気流れ方向に直列に配置し、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の合計能力により必要最大空調能力を発揮するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち少なくとも1つの熱交換器は、空気と熱交換する熱交換媒体が並列に流れる多数本のチューブ(44A、44B、44C)と、前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)のうち、前記熱交換媒体が流れるチューブ本数を変更する流れ制御手段(52A、52B、52C)とを有していることを特徴とする空調装置。 - 前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のすべてが、前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)と前記流れ制御手段(52A、52B、52C)とを有する構成になっていることを特徴とする請求項1に記載の空調装置。
- 前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)は、前記熱交換媒体として前記空気よりも高温の暖房用熱交換媒体が流れるようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)はいずれも前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の配列方向の一端側から他端側へ向かって前記チューブ本数が前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により同一方向に増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により零とし、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち1つの熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記1つの熱交換器における前記チューブ本数が最大数に到達した後は、前記1つの熱交換器をこの最大チューブ本数状態に維持したまま、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち他の熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)における前記チューブ本数をすべて前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により最大数にすることを特徴とする請求項2に記載の空調装置。 - 前記熱交換器(4A、4B、4C)を3個以上配置することを特徴とする請求項2または3に記載の空調装置。
- 前記複数個の熱交換器(4A、4B)は、前記熱交換媒体として前記空気よりも高温の暖房用熱交換媒体が流れるようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)のうち一方の熱交換器(4A)における前記チューブ本数が、前記流れ制御手段(52A)により前記多数本のチューブ(44A)の配列方向の一端側から他端側へ向かって増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)のうち他方の熱交換器(4B)における前記チューブ本数が、前記流れ制御手段(52B)により前記多数本のチューブ(44B)の配列方向の前記他端側から前記一端側へ向かって増加するようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B)の前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B)により零とし、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記一方の熱交換器(4A)では前記チューブ本数を前記一端側から前記流れ制御手段(52A)により順次増加させるとともに、前記他方の熱交換器(4B)では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52B)により前記他端側から順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記複数個の熱交換器(4A、4B)における前記チューブ本数をすべて前記流れ制御手段(52A、52B)により最大数にすることを特徴とする請求項2に記載の空調装置。 - 前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち少なくとも1つの熱交換器は、前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)と前記流れ制御手段(52A、52B、52C)とを有する構成にし、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)のうち他の熱交換器は、空気と熱交換する熱交換媒体が並列に流れる多数本のチューブ(44A、44B、44C)を有し、
前記他の熱交換器における前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の全部への前記熱交換媒体の流れを弁手段(57、58)により断続するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の空調装置。 - 前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)は、前記熱交換媒体として前記空気よりも高温の暖房用熱交換媒体が流れるようになっており、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最低温度域に調整するときは、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により零にするともに、前記他の熱交換器では前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)全部への前記熱交換媒体の流入を前記弁手段(57、58)により遮断し、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を前記最低温度域から上昇させるときは、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させるとともに前記他の熱交換器では前記弁手段(57、58)により前記熱交換媒体の遮断状態を維持し、
前記1つの熱交換器において前記チューブ本数が最大数に到達すると、前記他の熱交換器では前記弁手段(57、58)により前記多数本のチューブ(44A、44B、44C)の全部に前記熱交換媒体が流入する状態に切り替えるとともに、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により再び零とし、
その後、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を上昇させるときは、前記他の熱交換器における前記熱交換媒体の流入状態を前記弁手段(57、58)により維持したまま、前記1つの熱交換器では前記チューブ本数を再び前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により順次増加させ、
前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)の吹出空気温度を最高温度域に調整するときは、前記他の熱交換器における前記熱交換媒体の流入状態を前記弁手段(57、58)により維持したまま、前記1つの熱交換器における前記チューブ本数を前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により最大数にすることを特徴とする請求項6に記載の空調装置。 - 前記流れ制御手段(52A、52B、52C)により前記チューブ本数が変化する前記熱交換器(4A)を1個配置し、
前記弁手段(57、58)により前記熱交換媒体の流れが断続される前記熱交換器(4B、4C)を2個以上配置することを特徴とする請求項6または7に記載の空調装置。 - 前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)相互にわたって共通使用される一体部品(60)を有し、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)を一体構造として構成したことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の空調装置。
- 請求項1ないし9のいずれか1つに記載の空調装置を車両に搭載し、前記複数個の熱交換器(4A、4B、4C)を通過した空気を車室内へ吹き出すことを特徴とする車両用空調装置。
- 車両の空調熱負荷条件に応じて前記流れ制御手段(52A、52B、52C)の位置を自動制御する制御手段(53)を備えることを特徴とする請求項10に記載の車両用空調装置。
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-
2003
- 2003-09-10 JP JP2003318407A patent/JP2005082079A/ja not_active Withdrawn
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