CN106029410B - 汽车用空调装置 - Google Patents

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Abstract

将两个制热用的加热设备(冷凝器(13)及加热器芯(14))以串联的方式彼此靠近配置。HVAC单元(1)的外壳(2)在内部形成有送风通路。在外壳(2)的彼此不同的面上形成有两个装拆口(31、32)。热泵循环的冷凝器(13)从外壳(2)的下表面的装拆口(31)***来进行安装。加热器芯(14)从外壳(2)的侧面的装拆口(32)***来进行安装。也可以安装电加热器(PTC加热器(15))来代替加热器芯(14)。

Description

汽车用空调装置
技术领域
本发明涉及一种在形成于外壳内的送风通路中串联地设置两个加热设备(加热元件)的汽车用空调装置。
背景技术
热泵方式的汽车用空调装置能够在发动机驱动的汽车、电动汽车以及混合动力车的任一种类型中使用，在形成于外壳内的送风通路中设置制冷用热交换器(蒸发器)以及制热用热交换器(冷凝器)。
但是，热泵方式的汽车用空调装置在制热运转时，将冷凝器用作加热设备，因此，在温度极低时，制热性能有时较差。因此，在发动机驱动的汽车的情况下，希望同时采用将发动机冷却水作为热介质的热交换器、即加热器芯，在电动汽车的情况下，希望同时采用电加热器，以作为辅助的加热设备。
但是，当设置两个制热用的加热设备时，空调装置相应地大型化，因此，需要使两个制热用的加热设备尽量靠近来进行配置。
另外，作为加热设备的安装方法，一般来说，如专利文献1记载，采用从形成于外壳的外表面上的装拆口将加热器芯等加热设备***来进行安装的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报：日本专利特开2002－219929号
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在使两个加热设备以串联的方式彼此靠近进行配置的情况下，若采取在外壳的外表面上并排地形成两个装拆口，从相同的方向将两个加热设备***到相同的面中的方式，为了避免两个加热设备的凸缘部的干涉，需要将两个加热设备分开配置。因而，空调装置的送风通路方向(车辆前后方向)的长度会相应地变长，导致空调装置的大型化。
另外，在使用电加热器作为辅助的加热设备的情况下，一般来说，电加热器构成为包括收纳在外壳内的加热器构件部以及伸出到外壳外的控制单元部，控制单元部在送风通路方向上比加热器构件部大。因而，控制单元部会与另一个加热设备发生干涉，因此，需要将两个加热设备分开配置，在这种情况下，也会导致空调装置的大型化。
本发明鉴于上述这样的实际情况，其技术问题在于提供一种能将两个加热设备以串联的方式彼此靠近配置的汽车用空调装置。
解决技术问题所采用的技术方案
在本发明的汽车用热交换器中，在形成于外壳内的送风通路中串联地设置两个加热设备，将上述两个加热设备分别从形成于上述外壳的外表面上的两个装拆口***来进行安装。此外，上述两个装拆口形成在上述外壳的彼此不同的面上，将上述两个加热设备从彼此不同的方向***并安装在上述外壳上。
发明效果
根据本发明，通过形成为将两个加热设备从不同的方向***并安装到外壳上的结构，能够避免两者的外壳外的部位相互发生干涉。因而，相应地能使两个加热设备在送风通路方向(车辆前后方向)上靠近，起到能够抑制空调装置的大型化的效果。
附图说明
图1是作为本发明一实施方式示出的加热器芯规格的空调装置的示意结构图。
图2是PTC加热器规格的空调装置的示意结构图。
图3是加热器芯规格的空调装置的侧视图。
图4是PTC加热器规格的空调装置的侧视图。
图5是加热器芯规格的空调装置的剖视图。
图6是PTC加热器规格的空调装置的剖视图。
图7是表示加热器芯规格的空调装置的组装方法的立体图。
图8是表示PTC加热器规格的空调装置的组装方法的立体图。
图9是PTC加热器安装用框架的立体图。
图10是上述框架的主视图。
图11是上述框架的俯视图。
图12是作为本发明另一实施方式示出的PTC加热器规格的空调装置的剖视图。
图13是制冷运转时的热泵循环的示意图。
图14是制热运转时的热泵循环的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
汽车用空调装置配置在汽车(包括发动机驱动的汽车、电动汽车以及混合动力车)的车室内，由HVAC(Heating Ventilation and Air Conditioning，供热通风与空气调节)单元1(图1～图6)和热泵循环20(图13以及图14)构成，其中，上述HVAC单元1将车室内空气(内部空气)或车室外空气(外部空气)引入进行温度调节，并将上述空气吹出到车室内的，上述热泵循环20配置在车室外，通过氟利昂类制冷剂进行与HVAC单元1的热交换。
图1及图2是HVAC单元1的示意图，图1是加热器芯规格，图2是PTC加热器规格。图3及图4是HVAC单元1的侧视图，图3是加热器芯规格，图4是PTC加热器规格。图5及图6是HVAC单元1的剖视图，图5是加热器芯规格，图6是PTC加热器规格。
另外，在本实施方式中，使用热泵循环的冷凝器13作为制热用的加热设备，此外，使用加热器芯14或PTC加热器15作为辅助的加热设备。因此，将使用加热器芯14作为辅助的加热设备的情况称为“加热器芯规格”，将使用PTC加热器15作为辅助的加热设备的情况称为“PTC加热器规格”。
主要参照图1及图2对HVAC单元1的结构进行说明。
利用外壳2在外壳2的内部形成送风通路3而构成HVAC单元1。
在送风通路3的入口侧设置有内部空气引入口4、外部空气引入口5、内外部空气切换门6、过滤器7以及鼓风机8，其中，上述内外部空气切换门6选择性地切换上述引入口4、5，鼓风机8将空气(内部空气或外部空气)从引入口4、5引入后向送风通路3送风。
在送风通路3的鼓风机8的下游侧设置有热泵循环的制冷用热交换器、即蒸发器9。
利用分隔壁10将送风通路3的蒸发器9的下游侧分为制热用热交换通路11和旁通路12。
在制热用热交换通路11中，作为加热设备，串联设置有热泵循环的制热用热交换器即冷凝器13以及加热器芯14或PTC加热器15。详细而言，将加热器芯14或PTC加热器15设置在上游侧，将冷凝器13设置在下游侧。
因而，旁通路12绕过两个加热设备(冷凝器13以及加热器芯14或PTC加热器15)。
加热器芯14是适合用在发动机驱动的汽车的情况下的辅助的加热设备，将发动机冷却水(对发动机冷却而受热的发动机冷却水)作为热介质对空气进行加热。
PTC加热器15是适合用在电动汽车的情况下的辅助的加热设备，使空气在电加热后的加热器构件中经过，来对空气进行加热。特别是，通过使用PTC加热器作为电加热器，能使温度控制变得容易。
在制热用热交换通路11及旁通路12的入口侧设置有气体混合门16。
气体混合门16对向制热用热交换通路11(两个加热设备)的空气的气流进行控制，在制冷运转时具有将向制热用热交换通路11的空气的流通切断的功能。
在送风通路3的出口侧，设置有前挡风除雾(日文：デフ)吹出口17、正面(日文：フェース)吹出口18以及足底(日文：フット)吹出口19，以将温度调节后的空气朝适当的方向吹出，利用各自的门来打开或关闭上述吹出口。
另外，在能在驾驶座侧和副驾驶座侧独立地进行温度调节的左右独立温度调节规格的空调装置的情况下，在与图1～图6的纸面垂直的方向上，在纸面外侧以及纸面里侧形成左右独立的送风通路3、3。
此外，制冷用热交换器9、制热用热交换器13、14(或15)以横跨在左右独立的送风通路3、3上的方式设置。
此外，气体混合门16分别设置在左右独立的送风通路3、3中，通过分别对各气体混合门16的开度进行调节，能够进行左右独立的温度调节。
正面吹出口18及足底吹出口19当然也是左右独立地设置。
接着，利用图13以及图14，对热泵循环20的结构进行说明。图13及图14是热泵循环20的示意图，图13表示制冷运转时的状态，图14表示制热运转时的状态。
热泵循环20是使氟利昂类制冷剂循环，其构成为包括上述蒸发器(制冷用热交换器)9以及冷凝器(制热用热交换器)13。
热泵循环20构成为包括：上述蒸发器(制冷用热交换器)9；压缩机(Compressor)21，该压缩机21与蒸发器9的出口侧配管连接；冷凝器(制热用热交换器)13，该冷凝器13与压缩机21的出口侧配管连接；膨胀阀等减压元件22，该减压元件22与冷凝器13的出口侧配管连接；车室外热交换器23，该车室外热交换器23与减压元件22的出口侧配管连接；以及膨胀阀等减压元件24，该减压元件24与车室外热交换器23的出口侧配管连接，减压元件24的出口侧配管与蒸发器9连接。
车室外热交换器23配置在车室外，详细而言配置在车辆前表面上，接受来自风扇29的送风或是车辆的迎风来与外部空气进行热交换。
与减压元件22相对地，设置有旁通配管25。在此，构成为在设置于旁通配管25的开闭阀26等的控制下，在制冷运转时使制冷剂在旁通配管25中流动，在制热运转时使制冷剂在减压元件22中流动。
另外，与减压元件24以及蒸发器(制冷用热交换器)9相对地，设置有绕过减压元件24及蒸发器9的旁通配管27。在此，构成为在设置于旁通配管27的开闭阀28等的控制下，在制冷运转时使制冷剂向减压元件24以及蒸发器9流动，在制热运转时使制冷剂在旁通配管27中流动。
另外，为了进行上述流动的控制，除了开闭阀26、28之外，能适当地设置单向阀等，但在此进行了省略。
接着，关于上述热泵循环20的动作，分为制冷运转时及制热运转时进行说明。
在制冷运转时，如图13所示，旁通配管25的开闭阀26打开，旁通配管27的开闭阀28关闭，制冷剂如图13的箭头所示进行循环。
在热泵循环20中，首先使在压缩机21中压缩后的高温高压的气体制冷剂流入到冷凝器(制热用热交换器)13中，在制冷运转时，因气体混合门16的封闭，而使气体制冷剂不与空气进行热交换而直接经过冷凝器13。因而，在压缩机21中压缩后的高温高压的气体制冷剂直接经过旁通配管25，流入到在制冷运转时起到冷凝器的作用的车室外热交换器23内。因而，高温高压的气体制冷剂在车室外热交换器23中向外部空气散热而被冷凝液化。
另外，与在制冷运转时使制冷剂绕过冷凝器(制热用热交换器)13的方式相比，能够省略用于旁通的配管及阀，从而能够降低成本。
在车室外热交换器23中冷凝后的制冷剂在膨胀阀等减压元件24中隔热膨胀并发生减压后，成为气液两相制冷剂，流入到蒸发器(制冷用热交换器)9中。流入到蒸发器9中的制冷剂通过与空气的热交换被加热，而成为蒸发气体。此时，在蒸发器9中冷却后的空气从适当的吹出口被吹出，用于车室内的制冷。
经过蒸发器9的制冷剂被吸入到压缩机21中，再次被压缩。
在制热运转时，如图14所示，旁通配管25的开闭阀26关闭，旁通配管27的开闭阀28打开，制冷剂如图14的箭头所示进行循环。
在热泵循环20中，首先，在压缩机21中压缩后的高温高压的气体制冷剂流入到冷凝器(制热用热交换器)13中，通过与空气的热交换而被冷却而被冷凝液化。此时，空气在冷凝器13中被加热，并从适当的吹出口被吹出，用于车室内的制热。
在冷凝器13中冷凝后的制冷剂在膨胀阀等减压元件22中隔热膨胀而发生减压后，成为气液两相制冷剂，流入到在制热运转时起到蒸发器作用的车室外热交换器23中。上述气液两相制冷剂在车室外热交换器23中利用来自风扇29的送风或车辆的迎风而从外部空气中吸热，成为蒸发气体之后，经过旁通配管27被吸入到压缩机21中，并被再次压缩。
在利用了上述这样的热泵循环20的空调装置中，由于在制热运转时将冷凝器13用作加热设备，因此，在温度极低时,制热性能有时会较差。因此，在发动机驱动的汽车的情况下，同时使用加热器芯14，在电动汽车的情况下，同时使用PTC加热器15，以作为辅助的加热设备。
但是，在将制热用的加热设备设置为冷凝器13以及加热器芯14或PTC加热器15这样两个设备时，相应地空调装置会大型化，因此，需要尽量使上述设备靠近配置。
因此，在本实施方式中，将两个加热设备13、14(或15)按下述方式安装。
图7及图8是表示HVAC单元1的组装方法的立体图，图7是加热器芯规格的情况，图8是PTC加热器规格的情况。
两个加热设备13、14(或15)分别从形成在外壳2的外表面上的两个装拆口31、32***来进行安装。
此外，上述两个装拆口31、32形成在外壳2的彼此不同的面上。因而，将上述两个加热设备13、14(或15)从彼此不同的方向***并安装在外壳2上。
更详细而言，在外壳2的下表面形成有冷凝器13用的装拆口31，将冷凝器13从下方***并安装到外壳2上。
另外，在外壳2的侧面形成有加热器芯14(或PTC加热器15)用的装拆口32，将加热器芯14(或PTC加热器15)从侧面***并安装在外壳2上。
通过如上所述那样形成为将两个加热设备13、14(或15)从不同的方向***并安装在外壳2上的结构，从而能够避免两个加热设备13、14(或15)在外壳2外的部位相互发生干涉。
即，***型的加热设备13、14(或15)具有凸缘部，该凸缘部卡定在装拆口31、32的开口部周缘部处以成为密封部。用于防止空气从装拆口31、32泄漏。因而，当采用从相同的方向将两个热交换器***到相同的面中的方式时，需要将两个热交换器分开配置，以避免两个热交换器的凸缘部发生干涉。
在这一点上，通过从不同的方向将两个热交换器***到不同的面中，能够防止两个热交换器的凸缘部彼此干涉，且能够使两个热交换器更加靠近地配置。
另外，在使用PTC加热器15作为辅助的加热设备的情况下，一般来说，PTC加热器15构成为包括：加热器构件部15a，该加热器构件部15a收纳在外壳2内；以及控制单元部15b，该控制单元部15b伸出到外壳2外，控制单元部15b在送风通路方向上比加热器构件部15a大。因而，当采用从相同的方向将两个加热设备***到相同的面中的方式时，控制单元部15b与另一个加热设备(冷凝器)13会发生干涉，因此，需要将两个热交换器分开配置。
在这一点上，通过从不同的方向将两个热交换器***到不同的面中，能够防止控制单元部15b的干涉，能够使两个热交换器更加靠近地配置。
根据本实施方式，能使两个加热设备沿送风通路方向(车辆前后方向)靠近，起到能够抑制HVAC单元1大型化这样的效果。
另外，也可以将两个加热设备从彼此相反侧的侧面***安装，但由于在相反侧具有各种门的操作用的连杆机构，加热设备会与连杆机构发生干涉，因此，最好采用从下方及侧面***的方式。
另外，在上述这种热泵方式的汽车用空调装置中，在发动机驱动的汽车的情况下，同时使用加热器芯14，在电动汽车的情况下，同时使用PTC加热器15，以作为辅助的加热设备。
但是，由于加热器芯14与PTC加热器15的形状及尺寸不同，因此，需要设法使外壳2共用化。
因而，在本实施方式中，能以下述方式选择性地安装加热器芯14及PTC加热器15。
在加热器芯14以及PTC加热器15中，对收纳在外壳2内的部位进行比较，加热器芯14的上述部位较大，PTC加热器15的上述部位较小。
装拆口32是用于选择地安装加热器芯14或PTC加热器15的构件，其与尺寸较大的加热器芯14相适地形成。
因而，在安装加热器芯14的情况下，如图7所示，直接从装拆口32***并安装加热器芯14。
与此相对的是，在安装尺寸较小的PTC加热器15的情况下，按下述方式进行。
如图8所示，将PTC加热器15(加热器构件部15a)收纳在与装拆口32相适的外径尺寸的框架33内，利用上述框架33来安装PTC加热器15。
另外，框架33由具有耐热性的树脂形成为通道状(コ字状)。另外，框架33如后所述那样以使温度传感器35保持于保持部34的状态被***。
通过这样，能将像加热器芯14和PTC加热器15这样类型不同的两种加热设备安装到共用的外壳2上，实现由部件共用化带来的成本降低。
在安装PTC加热器15时使用的框架33还能形成为如下这种形态。
图9是框架33的立体图，图10是框架33的主视图，图11是框架33的俯视图。
在框架33上一体地设置有温度传感器的保持部34。藉此，使一个至多个温度传感器(热敏电阻)35的安装变得容易。
温度传感器35用于PTC加热器15的温度控制。即，用于对PTC加热器15(或空气)的实际的温度进行检测，以将PTC加热器15(或空气)的温度控制为设定温度。
另外，温度传感器35用于保护外壳2。即，用于对外壳2的实际的温度进行检测，以在树脂制的外壳2超过了规定的上限温度的情况下禁止向PTC加热器15通电。
另外，可以仅使用单个传感器平均地对PTC加热器15的温度及外壳2的温度进行检测，也可以使用不同的传感器个别地进行检测。此外，还可以使用多个传感器对PTC加热器15的温度进行检测，或是使用多个传感器对外壳2的温度进行检测。
图12是作为本发明另一实施方式示出的PTC加热器规格的HVAC单元1的剖视图。
在本实施方式中，框架33在送风通路方向的出口侧的内表面上具有朝向后段的冷凝器13扩径的倾斜引导部36。
通过设置这样的倾斜引导部36，能使空气顺利地从小尺寸的PTC加热器15向大尺寸的冷凝器13流动。
在本实施方式中，在框架的送风通路方向的出口侧的内表面上设置倾斜引导部，但也可以在框架的送风通路方向的入口侧的内表面上设置倾斜引导部。在这种情况下，设置为朝向加热器构件部15a缩径的倾斜引导部。
另外，图示的实施方式只不过用于对本发明进行例示，本发明除了由所说明的实施方式直接示出之外，还包含由本领域技术人员在权利要求书内实施的各种改进及改变，这点是自不待言的。
(符号说明)
1 HVAC单元
2 外壳
3 送风通路
4 内部空气引入口
5 外部空气引入口
6 内外部空气切换门
7 过滤器
8 鼓风机
9 蒸发器(热泵循环的制冷用热交换器)
10 分隔壁
11 制热用热交换通路
12 旁通路
13 冷凝器(热泵循环的制热用热交换器)
14 加热器芯
15 PTC加热器
15a 加热器构件部
15b 控制单元部
16 气体混合门
17 前挡风除霜吹出口
18 正面吹出口
19 足底吹出口
20 热泵循环
21 压缩机
22 减压元件
23 车室外热交换器
24 减压元件
25 旁通配管
26 开闭阀
27 旁通配管
28 开闭阀
29 风扇
31、32 装拆口
33 框架
34 温度传感器保持部
35 温度传感器
36 倾斜引导部。

Claims (1)

1.一种汽车用空调装置，在形成于外壳内的送风通路中串联地设置制冷用热交换器和两个加热设备，
将两个所述加热设备分别从形成于所述外壳的外表面上的两个装拆口***来进行安装，
其特征在于，
所述制冷用热交换器是热泵循环的蒸发器，设置于两个所述加热设备的上游侧，
两个所述加热设备中的一个是热泵循环的冷凝器，另一个是电加热器，所述电加热器设置于所述冷凝器的上游侧，
所述电加热器具有：加热器构件部，该加热器构件部收纳在所述外壳内；以及控制单元部，该控制单元部从所述装拆口伸出到所述外壳外，
冷凝器用的所述装拆口形成在所述外壳的下表面上，电加热器用的所述装拆口形成在所述外壳的侧面上，
所述冷凝器从所述外壳的下方***来进行安装，所述电加热器从所述外壳的侧面***来进行安装。
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