JPH11208254A - 温水式暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房用熱交換器のコア部を温水が下方から上
方への一方向のみに流れるようにした温水式暖房装置に
おいて、最大暖房時に温水流量の低下を招くことなく、
温水の微少流量制御時における左右の吹出空気温度差を
低減する。 【解決手段】 空調用制御装置は、流量制御弁１２によ
るヒータコア１１への温水供給量が所定量より小さいと
きには、遮断ドア２２を図３中作動位置ａとすること
で、入口部３１を閉塞して通路３０ａへの空気の通過を
遮断する。これにより、上記コア部１３のうち温水入口
側タンク１４ａ側の一部分（図３中ｃで示す部位）に空
気が通過することを邪魔され、本例では完全に部位ｃに
は空気が流れない。これにより、温水の微少流量制御時
における左右の吹出空気温度差を格段に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は温水流量を制御する
流量制御弁を用いた温水式暖房装置に関するもので、自
動車用空調装置に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、温水式暖房装置を含む自動車用空
調装置の吹出空気の温度制御方式として、特開平８−１
１８９４３号に開示されているように暖房用熱交換器へ
の温水流量を制御して、吹出空気温度を制御する方式の
ものが知られている。この従来装置では、温水流量を制
御する流量制御弁を暖房用熱交換器に一体化するととも
に、流量制御弁により流量制御された温水が流入する入
口側タンクを暖房用熱交換器の下方部に配置し、この熱
交換器の上方部に出口側タンクを配置して、温水が熱交
換器のコア部を下方から上方への一方向のみに流れるよ
うに構成している。このように、温水の流れを下方から
上方への一方向流れとすることにより、Ｕターン流れの
方式のものに比して、暖房用熱交換器の温水流通抵抗の
低減、構造の簡略化等の長所を有している。

【０００３】ところが、温水流量を流量制御弁にて微少
流量に制御すると、高温の温水が自身の浮力（高温の温
水は比重が小さい）の影響も加わって、コア部において
温水の出入口間を短絡する領域に温水が集中的に流れて
しまい、他の領域（コア部において、温水の出入口から
遠ざかる領域）では温水流量が大幅に減少するという現
象が発生し、暖房用熱交換器の左右（タンク長手方向）
の吹出温度差に非常に大きなバラツキが生じる。この結
果、運転席側と助手席側の乗員に対して、双方とも満足
できる空調感を与えることができず、空調の温度制御
上、重大な欠陥となる。

【０００４】そこで、上記従来装置では、暖房用熱交換
器の下方部の温水入口側タンクもしくは上方部の温水出
口側タンクのいずれか一方に、コア部の左右方向への温
水分配を均一化する温水分配手段を内蔵して、暖房用熱
交換器の左右の吹出温度差を低減させるものを提案して
いる。この温水分配手段は、具体的には温水入口側タン
ク内部をタンク長手方向（タンク左右方向）に延びるパ
イプ状部材からなり、このパイプ状部材にタンク長手方
向に沿って複数の温水分配穴を開け、この複数の温水分
配穴から温水を分岐して温水入口側タンク内に流入させ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では、温水流量を流量制御弁にて最大流量に制御
する最大暖房時にも、温水はパイプ状部材に開けた複数
の温水分配穴を通して流れるので、このパイプ状部材の
介在により温水流通抵抗がどうしても高くなり、温水流
量が制限される。

【０００６】そこで、本発明は上記点に鑑み、暖房用熱
交換器のコア部を温水が下方から上方への一方向のみに
流れるようにした温水式暖房装置において、最大暖房時
に温水流量の低下を招くことなく、温水の微少流量制御
時における左右の吹出空気温度差を低減することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１ないし５記載の発明では、暖房用熱交換器
（１１）は、温水入口側タンク（１４ａ）から温水がコ
ア部（１３）のチューブ（１３ａ）を経て温水出口側タ
ンク（１４ｂ）に向かう一方向のみに流れるように構成
されており、暖房用熱交換器（１１）は、空調ケース
（２）内に温水入口側タンク（１４ａ）が下方に、温水
出口側タンク（１４ｂ）が上方となるようにして配置さ
れており、空調ケース（２）内で、コア部（１３）のう
ち温水入口側タンク（１４ａ）側の一部分に空気が通過
することを邪魔する邪魔部材（２２、３３）を設けたこ
とを特徴としている。

【０００８】これにより、邪魔部材によりコア部のうち
温水入口側タンク側の一部分に空気が通過することが邪
魔されるため、ここでの空気と温水との熱交換量が小さ
くなる。このため、温水の微少流量制御時における左右
の吹出空気温度差を低減することができる。そして、本
発明では、上記従来装置のように温水入口側タンク内に
パイプ等の温水分配手段を設置せずに済むため、最大暖
房時に温水流量の低下を招くことが防止できる。

【０００９】具体的な構成としては、請求項２記載の発
明のように邪魔部材（２２、３３）は、前記一部分への
空気の通過を遮断する遮断部材（２２、３３）であるこ
とを特徴としている。これにより、遮断部材によりコア
部のうち温水入口側タンク側の一部分に空気が通過する
ことが遮断されるため、浮力によって温水が流れ込む上
記一部分では全く空気と温水との熱交換が行われない。
このため、温水の微少流量制御時における左右の吹出空
気温度差を格段に低減することができる。

【００１０】また、請求項３記載の発明では、遮蔽部材
（２２）は、流量制御弁（１２）による暖房用熱交換器
（１１）への温水供給量が所定量より小さいときに空気
の通過を遮断し、温水供給量が前記所定量より大きいと
きには空気の通過を許容するドア部材にて構成されてい
ることを特徴としている。これにより、邪魔部材は暖房
用熱交換器への温水供給量が所定量より小さいときのみ
に空気の通過を遮断し、温水供給量が上記所定量より大
きいときには、コア部全体で空気と温水とが熱交換され
るため、最大暖房時（温水供給量が最大）にコア部で最
大暖房能力を発揮させることができる。

【００１１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。なお、本例は本発明の温水式暖房装
置を自動車用温水式暖房装置（車両用空調装置）に適用
したものである。図１に車両用空調装置の全体構成図を
示す。車両用空調装置１は、車室内（空調空間）へ向か
う空気流路をなす空調ケース２を有する。空調ケース２
は、ポリプロピレン等のある程度弾性を有する材質で形
成されており、複数のケース部材が組み付けられて上記
空気流路を構成している。

【００１３】空調ケース２の空気上流側は、内外気送風
ユニット３となっている。内外気送風ユニット３には外
気を空調ケース２内に取り入れるための外気導入口４
と、内気を空調ケース２内に取り入れるための内気導入
口５とが開口形成されている。これら外気導入口４およ
び内気導入口５は、板状の内外気切替ドア６にて選択的
に開閉される。これにより、内外気モードとして、内気
のみを空調ケース２内に導入する内気モードと、外気の
みを空調ケース２内に導入する外気モードとが切替え可
能となる。また、本例では、このような内外気モードの
切替えは、内外気切替ドア６をサーボモータ等の駆動手
段にて駆動することで行われる。

【００１４】内外気送風ユニット４は、内外気切替ドア
６の下方部位には、空調ケース２内に車室内へ向かう空
気流を発生する送風機７が配置されている。送風機７
は、本例では遠心式多翼ファン（シロッコファン）であ
り、ファン７ａとこのファン７ａを駆動する電動モータ
７ｂとからなる。空調ケース２内で、内外気送風ユニッ
ト３の空気下流側は、クーリングユニット８となってお
り、クーリングユニット８内には、通過する空気を冷却
するエバポレータ９が配置されている。

【００１５】空調ケース２内で、クーリングユニット８
の空気下流側は、ヒータユニット１０となっており、ヒ
ータユニット１０内には、エバポレータ９を通過した冷
風を加熱するヒータコア１１が配置されている。ヒータ
コア１１は、自車の水冷式の走行用エンジン１００（温
水源）から供給される温水（エンジン冷却水）と空気と
を熱交換して空気を加熱する暖房用熱交換器を構成して
いる。

【００１６】図１に示すようにエンジン１００からヒー
タコア１１までの温水供給路には、エンジン１００から
ヒータコア１１に供給される温水流量を制御するための
流量制御弁１２が配置されている。この流量制御弁１２
はどのようなタイプのものであっても良いが、本例では
ロータリー式のバルブを使用している。流量制御弁１２
は、上記温水流量を制御することで、エバポレータ９を
通過した空気の加熱量を制御して、空調風の吹出温度を
調整する吹出温度調整手段を構成している。そして、こ
の流量制御弁１２の弁開度、つまり温水流量（吹出温
度）は、駆動手段としてサーボモータ４０（図４参照）
にて駆動制御される。

【００１７】ここで、ヒータコア１１の詳細について説
明する。ヒータコア１１の詳細図を図２に示す。ヒータ
コア１１は、温水と空気との熱交換を行うコア部１３を
有する。コア部１３は アルミニウム等にて偏平形状に
形成され、内部を温水が流れる多数本のチューブ１３ａ
と、このチューブ１３ａ間に配置され、熱交換能力を向
上させるフィン（コルゲートフィン）１３ｂとから構成
されている。コア部１３のうち、チューブ１３ａの長手
方向の一端部（図２中左側）には、全てのチューブ１３
ａに温水を分配供給する温水入口側タンク１４ａが配置
されている。また、コア部１３のうち、チューブ１３ａ
の長手方向の他端部（図２中右側）には、全てのチュー
ブ１３ａを通過した温水が合流して、コア部１３から流
出する温水出口側タンク１４ｂが配置されている。な
お、これらタンク１４ａ、１４ｂも、アルミニウムにて
形成されており、コア部１３とタンク１４ａ、１４ｂと
はろー付けにて組付固定されている。

【００１８】温水入口側タンク１４ａには、内部に温水
を流入させる温水入口１５ａが接続されており、温水出
口側タンク１４ｂには、内部に温水を流出させる温水出
口１５ｂが接続されている。そして、ヒータコア１１
は、図２で示す構成からして明らかのように温水入口側
タンク１４ａから温水がコア部１３のチューブ１３ａを
経て温水出口側タンク１４ｂに向かう一方向のみに流れ
るように構成されている。

【００１９】また、このようなヒータコア１１は、図１
に示すようにヒータユニット１０内にに温水入口側タン
ク１４ａが下方に、温水出口側タンク１４ｂが上方とな
るようにして略垂直に配置されている。ヒータユニット
１０のうちヒータコア１１の空気下流側には、ヒータコ
ア１１にて温度調整された空調風を車室内の異なる部位
に吹き出すための吹出開口部１６〜１８が開口形成され
ている。吹出開口部１６は、乗員の上半身に向けて空調
風が吹き出すフェイス吹出開口部であり、ヒータユニッ
ト１０の上方部位に開口形成されている。フェイス吹出
開口部１６は、板状のドア部材であるフェイスドア１９
にて開閉される。

【００２０】吹出開口部１７は、図示しない車両窓ガラ
スの内面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出開口
部であり、ヒータユニット１０の上方部位に開口形成さ
れている。デフロスタ吹出開口部１７は、板状のドア部
材であるフェイスドア２０にて開閉される。吹出開口部
１８は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹
出開口部であり、ヒータユニット１０の下方部位に開口
形成されている。フット吹出開口部１８は、板状のドア
部材であるフットドア２１にて開閉される。

【００２１】次に本発明の要部である遮断ドア２２（本
発明の邪魔部材、遮断部材）について説明する。遮断ド
ア２２は、板状のドアで、例えば樹脂製の細長の基板
（図示しない）の板面にウレタンフォーム等のシール材
を接着した構造となっている。遮断ドア２２は、図１、
図３（図１中Ａ矢視図）に示すようにエバポレータ９と
ヒータコア１１との間で、ヒータコア１１の空気上流側
の近傍に配置されている。遮断ドア２２は、細長の形状
で、空調ケース２に回転可能に支持された回転軸２２ａ
によって図３中矢印で示すようにａ〜ｂの作動範囲だけ
回動可能となっている。

【００２２】ここで、図３に示すようにヒータコア１１
の空気上流側には、空気流路を２つの通路３０ａ、３０
ｂに仕切るように仕切り板２３が形成されている。な
お、この仕切り板２３は、空調ケース２に一体形成であ
っても良いし、別体であっても良い。仕切り板２３は、
図３に示すようにヒータコア１１（コア部１３）のう
ち、図３に示すように温水流れ上流側、すなわち温水入
口側タンク１４ａに偏った位置に形成されている。

【００２３】このようにすることで、エバポレータ９を
通過した空気のうち、図３に示すように仕切り板２３よ
り下方（温水流れ上流側）で通路３０ａに送風された少
量の空気は、コア部１３の温水上流側を通過し、仕切り
板２３より上方（温水流れ下流側）で通路３０ｂに送風
された残りの空気は、コア部１３の温水上流側を通過す
る。

【００２４】仕切り板２３の空気上流側端部は、図３に
示すように遮断ドア２２側に折れ曲がって遮断ドア２２
と当接するシール壁２３ａを構成している。つまり、本
例では上記遮断ドア２２は、図３に示すようにヒータコ
ア１１の温水流れ上流側に位置する空調ケース２の内壁
面と、上記仕切り板２３との間で、上記通路３０ａの空
気上流側部位に設置してある。そして、遮断ドア２２が
通路３０ａの入口部３１を閉塞するときには（図３中ａ
で示す作動位置）、シール壁２３ａが遮断ドア２２と当
接して確実に入口部３１をシールして閉塞するようにし
ている。

【００２５】なお、空調ケース２内では、図３中紙面表
裏方向における内壁面には、図示しないが同様のシール
壁が形成されており、シール壁は全体的に見ると額縁状
となっている。また、遮断ドア２２が通路３０ａの入口
部３１を開口するときには、図３中ｂで示す作動位置と
なる。そして、この際、空調ケース１１は図３に示すよ
うに遮断ドア２２が通風抵抗とならないように一部膨ら
んだドア収納部３２が一体成形されている。これによ
り、遮断ドア２２が入口部３１を開口する作動位置ｂで
ある場合は、遮断ドア２２が収納部３２に収納配置され
るため、空調空気の流れを邪魔することが無い。

【００２６】このような遮断ドア２２は、図４に示すよ
うに駆動手段としてサーボモータ４１にて駆動される。
そして、サーボモータ４１は、周知のコンピュータ手段
である空調制御装置５０によって制御される。空調制御
装置５０は、各種空調状態を自動制御するものであっ
て、空調環境情報としてセンサ群５２の検出信号（内気
温や外気温等）や、温度設定器５１での設定温度等を読
み込み、上記流量制御弁１２の弁開度（上記温水流量で
あり、空調風の吹出温度）を制御することで、車室内温
度を上記設定温度となるように制御する。また、上記電
動モータ７ｂも空調制御装置５０にて制御され空調風の
風量も自動制御され、さらには上記ドア１９〜２１の作
動（吹出モード）を自動制御する。

【００２７】本例における上記遮断ドア２２の作動制御
は以下のようなものである。先ず、空調用制御装置５０
では、流量制御弁１２の弁開度、つまりヒータコア１３
へ供給される温水流量を検知している。そして、空調用
制御装置５０は、流量制御弁１２によるヒータコア１１
への温水供給量が所定量より小さいときには、遮断ドア
２２を図３中作動位置ａとすることで、入口部３１を閉
塞して通路３０ａへの空気の通過を遮断する。

【００２８】これにより、上記コア部１３のうち温水入
口側タンク１４ａ側の一部分（図３中ｃで示す部位）に
空気が通過することを邪魔され、本例では完全に部位ｃ
には空気が流れない。つまり、このように温水供給量が
少ない微小流量制御時には、上述したように浮力の影響
で、図２中矢印で示すように温水がコア部１３の温水入
口側タンク１４ａ側（上記部位ｃ）を流れるため、この
部位ｃを通過した空気は、他の部位よりも最も温度が高
くなる。このため、ヒータコア１３を通過した後の空調
風の吹出温度分布が偏り、左右の吹出空気温度差が顕著
に大きくなる。

【００２９】そこで、本例ではこの微小流量制御時に
は、部位ｃには空気が流れないように遮断されるため、
ここでの温水と空気との熱交換が行われない。これによ
り、温水の微少流量制御時における左右の吹出空気温度
差を格段に低減できる。一方、上記温水供給量が上記所
定量より大きいときには、遮断ドア２２を図３中作動位
置ｂとすることで、入口部３１を閉塞して通路３０ａへ
の空気の通過を許容する。これにより、コア部１３全体
で空気と温水とが熱交換されるとともに、例えば最大暖
房時（温水供給量が最大）にコア部１３で最大暖房能力
を発揮させることができる。これに加え、本例では上記
従来装置のようにタンク内にパイプを配置せずに左右の
吹出空気温度差を低減できるため、最大暖房時に温水流
量の低下を招くことを防げる。

【００３０】ところで、本発明では遮断ドア２２をコア
部１３のうち上記部位ｃに当接して、この部位ｃに空気
が流れないように配置しても良い。しかし、このように
すると、ヒータコア１１には１００度近い高温の温水が
流れるため、遮断ドア２２の耐久性がが温水の熱によっ
て悪化する可能性がある。そこで、本例では上記仕切り
板２３によってヒータコア１３から所定量離れるように
入口部３１を形成し、この入口部３１を遮断ドア２２が
開閉するようにした。これにより、遮断ドア２２をヒー
タコア１１と離した位置に配置でき、遮断ドア２２の耐
久性を向上できる。

【００３１】（変形例）上記実施形態では、上記遮断ド
ア２２をヒータコア１１の空気上流側に配置したが、図
５、図６（図５のＡ矢視図）に示すようにヒータコア１
１の空気下流側に配置しても良い。 また上記実施形態
では、上記遮断ドア２２をヒータコア１１の空気上流側
に配置したが、図７、図８（図７のＡ矢視図）に示すよ
うに空調ケース２の内壁面に一体成形された一対の遮蔽
板３３（邪魔部材）にて部位ｃを挟み込むようにしても
良い。なお、遮蔽板３３はいずれか一方あれば良い。

【００３２】また、上記各実施形態では、部材ｃに完全
に空気流れないようにしたが、微小量だけ流れるように
しても良いし、部位ｃへの空気の流れを邪魔すること
で、部位ｃでの空気と温水の熱交換量を少なくする。こ
れにより上記部位ｃを通過する空調風の吹出温度を低下
させることができ、温水の微少流量制御時における左右
の吹出空気温度差を低減することができる。

【００３３】また、上記各実施形態では、温水入口側タ
ンク１４ａと温水出口側タンク１４ｂとが天地方向に並
ぶようにヒータコア１１を垂直に配置したが、本発明で
は温水入口側タンク１４ａが温水出口側タンク１４ｂよ
り下方で、ヒータコア１１を傾斜して配置しても良い。
また、上記各実施形態では、本発明の温水式暖房装置を
車両用空調装置に適用したが、本発明はこれに限定され
るものでは無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における車両用空調装置の全
体構成図である。

【図２】上記実施形態におけるヒータコア１１の構成図
である。

【図３】図１を矢印Ａ方向から見た上面図である。

【図４】上記実施形態における空調制御装置の構成図で
ある。

【図５】本発明の変形例を表す図である。

【図６】本発明の変形例を表す図である。

【図７】本発明の変形例を表す図である。

【図８】本発明の変形例を表す図である。

【符号の説明】

２…空調ケース、１１…ヒータコア、１２…流量制御
弁、１３…コア部、１３ａ…チューブ、１４ａ…温水入
口側タンク、１４ｂ…温水出口側タンク、１５ａ…温水
入口、１５ｂ…温水出口、２２…遮断ドア。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調空間へ向かう空気流路をなす空調ケ
   ース（２）と、 前記空調ケース（２）内に配置され、温水源（１００）
   から供給される温水と空気とを熱交換して空気を加熱す
   る暖房用熱交換器（１１）と、 前記温水源（１００）から前記暖房用熱交換器（１１）
   に供給される温水流量を制御するための流量制御弁（１
   ２）とを備え、 前記暖房用熱交換器（１１）は、 並列配置された多数本のチューブ（１３ａ）を有し、前
   記温水と空気との熱交換を行うコア部（１３）と、 前記コア部（１３）の一端部に配置された温水入口側タ
   ンク（１４ａ）と、 前記コア部（１３）の他端部に配置された温水出口側タ
   ンク（１４ｂ）と、 前記温水入口側タンク（１４ａ）内に温水を流入させる
   温水入口（１５ａ）と、 前記温水出口側タンク（１４ｂ）から温水を流出させる
   温水出口（１５ｂ）とを備え、 前記暖房用熱交換器（１１）は、前記温水入口側タンク
   （１４ａ）から温水が前記コア部（１３）の前記チュー
   ブ（１３ａ）を経て前記温水出口側タンク（１４ｂ）に
   向かう一方向のみに流れるように構成されており、 前記暖房用熱交換器（１１）は、前記空調ケース（２）
   内に前記温水入口側タンク（１４ａ）が下方に、前記温
   水出口側タンク（１４ｂ）が上方となるようにして配置
   されており、 前記空調ケース（２）内で、前記コア部（１３）のうち
   前記温水入口側タンク（１４ａ）側の一部分に空気が通
   過することを邪魔する邪魔部材（２２、３３）を設けた
   ことを特徴とする温水式暖房装置。
2. 【請求項２】 前記邪魔部材（２２、３３）は、前記一
   部分への空気の通過を遮断する遮断部材（２２）である
   ことを特徴とする請求項１記載の温水式暖房装置。
3. 【請求項３】 前記遮断部材（２２）は、前記流量制御
   弁（１２）による前記暖房用熱交換器（１１）への温水
   供給量が所定量より小さいときに空気の通過を遮断し、
   前記温水供給量が前記所定量より大きいときには空気の
   通過を許容するドア部材にて構成されていることを特徴
   とする請求項２記載の温水式暖房装置。
4. 【請求項４】 前記暖房用熱交換器（１１）（３）は、
   前記空調ケース（２）内に前記温水入口側タンク（１４
   ａ）（３ａ）が下方に、前記温水出口側タンク（１４
   ｂ）が上方となるようにして略垂直に配置されているこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載
   の温水式暖房装置。
5. 【請求項５】 前記温水源（１００）が自動車の水冷式
   の走行用エンジン（１００）であり、請求項１ないし４
   のいずれか１つに記載の温水式暖房装置を自動車用温水
   式暖房装置として構成したことを特徴とする温水式暖房
   装置。