JP2001163036A - 温水式暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房用熱交換器を温水が下方から上方へ流れ
る温水式暖房装置において、暖房用熱交換器のコア部左
右方向への傾斜にもかかわらず、温水の少流量制御時に
おける左右の吹出空気温度差を良好に低減する。 【解決手段】 暖房用熱交換器のコア部のチューブ３ｄ
に、空気流れ方向ａの前後に複数に区分された温水通路
３ｇ、３ｈを設け、温水入口側タンク３ａの内部空間
を、コア部左右方向に延びる仕切り板３３により空気流
れ方向の前後に複数の空間３４、３５に仕切り、その１
つの空間３４を通して１つの温水通路３ｇに優先的に温
水を流すようにした。

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
流量制御弁を用いて吹出温度を制御する温水式暖房装置
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、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。本出願人では、先に特開平８
−１１８９４３号公報にて、次のごとき温水流量制御方
式の温水式暖房装置を提案している。

【０００３】すなわち、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
交換器のコア部のチューブ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。

【０００４】また、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、温水中に含まれる空気を暖房
用熱交換器内に滞留させることなく、熱交換器外部へス
ムースに排出できる長所もある。

【０００５】ところが、温水流量を流量制御弁にて少流
量に制御すると、入口側タンク内の温水の温度分布によ
り、比重の小さい高温の温水には浮力が発生し、この影
響が加わって、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う。

【０００６】そのため、コア部において、温水の出入口
から遠ざかる他の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、暖房用熱交換器のコア部左右（タン
ク長手方向）で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、重大な不具合となる。

【０００７】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
ク内部をコア部の左右方向（タンク長手方向）に延びる
パイプ状部材により構成されており、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来装
置について具体的に実験検討してみると、次のごとき不
具合が生じることが分かった。すなわち、流量制御弁に
より温水流量を少流量に制御しているときは、コア部の
チューブ内の温水流速が低くなるので、チューブ内の低
温温水を温水流れの動圧により押し上げる力が小さくな
る。

【０００９】これに加え、暖房用熱交換器がコア部の左
右方向に傾斜して配置され、温水入口が暖房用熱交換器
の傾斜上方側に位置するときは、コア部のうち、温水入
口から遠ざかる部位が暖房用熱交換器の傾斜の下方側と
なるので、この温水入口から遠ざかる部位では、温水分
配手段（パイプ状部材）からの高温温水が浮力の影響に
より流れにくい。

【００１０】この結果、コア部のうち、温水入口から遠
ざかる部位では、温水流れの動圧による押し上げ力が不
足してチューブ内の低温温水を押し上げることができな
いという事態が発生する。これにより、温水入口から遠
ざかる部位ではチューブ内への高温温水の流入が困難と
なり、温水温度が低下するので、ますますチューブ内へ
の高温温水の流入阻止が助長される。

【００１１】従って、温水分配手段（パイプ状部材）に
よりコア部の左右方向への温水分配を均一化しようとし
ても、上記従来装置であると、暖房用熱交換器のコア部
左右方向への傾斜がある場合には、左右の吹出温度バラ
ツキの問題を十分解決できないことが分かった。

【００１２】また、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ので、最大暖
房能力低下の原因になることが分かった。

【００１３】そこで、本発明は上記点に鑑み、暖房用熱
交換器の下方の温水入口側タンクからコア部のチューブ
内へ温水が上方へ向かって流れる温水式暖房装置におい
て、暖房用熱交換器のコア部左右方向への傾斜にもかか
わらず、温水の少流量制御時における左右の吹出空気温
度差を良好に低減することを目的とする。

【００１４】また、本発明は、最大暖房能力の確保と左
右の吹出空気温度差の低減とを両立できるようにするこ
とを他の目的とする。

【００１５】また、本発明は、暖房用熱交換器の側面部
に温水出入口を配置する温水式暖房装置において、最大
暖房能力の確保と左右の吹出空気温度差の低減との両立
を図ることを他の目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、暖房用熱交換器（３）
の下方の温水入口側タンク（３ａ）から上方に向かって
温水が流れるチューブ（３ｄ）内に、複数に区分された
温水通路（３ｇ、３ｈ）を設け、この複数の温水通路
（３ｇ、３ｈ）のうち、１つの温水通路（３ｇ）に優先
的に温水を流すようにしたことを特徴とする。

【００１７】これにより、温水の少流量制御時において
もチューブ（３ｄ）のうち１つの温水通路（３ｇ）での
温水流速を高めて、温水の動圧によるチューブ内温水の
押し上げ力を確保できる。このため、暖房用熱交換器
（３）がコア部左右方向へ傾斜配置される場合であって
も、高温温水の浮力の影響を回避して、コア部左右方向
への温水分配の均一化を図ることが可能となり、温水の
少流量制御時における左右の吹出空気温度差を良好に低
減できる。

【００１８】請求項２に記載の発明では、複数の温水通
路（３ｇ、３ｈ）を空気流れ方向の前後に配置し、温水
入口側タンク（３ａ）および温水出口側タンク（３ｂ）
の少なくとも一方の内部空間を、コア部左右方向に延び
る仕切り板（３３）により空気流れ方向の前後に複数の
空間（３４、３５）に仕切り、複数の空間（３４、３
５）のうち、いずれか１つの空間（３４）を通して１つ
の温水通路（３ｇ）に優先的に温水を流すようにしたこ
とを特徴とする。

【００１９】これにより、タンク仕切構造により、チュ
ーブ（３ｄ）のうち１つの温水通路（３ｇ）に優先的に
温水を流すことができる。そのため、従来技術のごとき
パイプ状部材からなる温水分配手段を設置せずに、暖房
用熱交換器の左右の吹出温度差を低減することができ
る。

【００２０】また、複数の温水通路（３ｇ、３ｈ）は空
気流れ方向の前後に区分して設けるから、空気流れ方向
に沿って配列することができる。従って、複数の温水通
路（３ｇ、３ｈ）によりコア部（３ｃ）の空気側圧損が
増大することはない。

【００２１】請求項３に記載の発明では、仕切り板（３
３）に、複数の空間（３４、３５）相互間を連通させる
開口（３７）を備えることを特徴とする。

【００２２】これにより、流量制御弁（４）の開度が全
開となる最大暖房近傍では、一方の空間（３４）から開
口（３７）および他方の空間すなわち温水が優先的に流
入しない側の空間（３５）を通過して他の温水通路（３
ｈ）にも温水を多く流入させて、暖房用熱交換器の放熱
性能を向上できる。従って、最大暖房能力の確保と左右
の吹出空気温度差の低減とを両立できる。

【００２３】請求項４に記載の発明では、複数の空間
（３４、３５）のうち、温水が優先的に流入しない側の
空間（３５）をコア部左右方向に複数に仕切る補助仕切
り板（３６）を有し、補助仕切り板（３６）により仕切
られた各空間と温水が優先的に流れる空間（３４）とが
連通するように開口（３７）を配置したことを特徴とす
る。

【００２４】これにより、温水が優先的に流入しない側
の空間（３５）を補助仕切り板（３６）によりコア部左
右方向に複数に仕切るので、左右の吹出空気温度差をよ
り一層低減できる。

【００２５】請求項５に記載の発明では、複数の空間
（３４、３５）のうち、温水が優先的に流入しない側の
空間（３５）への温水流れを制限する開閉手段（２４）
を有し、流量制御弁（４）の開度が全開となる最大暖房
時には少なくとも開閉手段（２４）を開弁させることを
特徴とする。

【００２６】これにより、最大暖房時には開閉手段（２
４）の開弁によりチューブ（３ｄ）の他の温水通路（３
ｈ）にも温水を流入させて、暖房用熱交換器の放熱性能
を向上でき、最大暖房能力を確保できる。一方、流量制
御弁（４）の開度を絞る温度制御域では、開閉手段（２
４）を閉弁させてチューブ（３ｄ）の１つの温水通路
（３ｇ）へ集中的に温水を流すことができる。そのた
め、暖房用熱交換器の左右の吹出温度差を良好に低減す
ることができる。

【００２７】請求項６に記載の発明では、温水入口側タ
ンク（３ａ）および温水出口側タンク（３ｂ）の少なく
とも一方の内部空間に、コア部左右方向に延びるパイプ
状部材（２５）を内蔵し、パイプ状部材（２５）に、複
数の温水通路（３ｇ、３ｈ）のうち、１つの温水通路
（３ｇ）に優先的に温水を流すとともに他方の温水通路
（３ｈ）への温水流れを抑制する開口（２６、２７）を
備えることを特徴とする。

【００２８】これにより、パイプ状部材（２５）を通し
てチューブ（３ｄ）の１つの温水通路（３ｇ）へ集中的
に温水を流すことができるので、請求項２のようなタン
ク仕切構造を設けることなく、暖房用熱交換器の左右の
吹出温度差を良好に低減することができる。

【００２９】請求項７に記載の発明では、複数の温水通
路（３ｇ、３ｈ）のうち、優先的に温水を流す温水通路
（３ｇ）の合計断面積が３５０ｍｍ²以下であることを
特徴とする。

【００３０】本発明者の実験検討によると、上記のごと
き通路断面積の設定により暖房用熱交換器の左右の吹出
温度差を良好に低減できることを確認できた。

【００３１】請求項８に記載の発明では、コア部（３
ｃ）の左右方向寸法が２５０ｍｍ以下であることを特徴
とする。

【００３２】本発明者の実験検討によると、請求項７の
通路断面積の設定により、コア部（３ｃ）の左右方向寸
法を２５０ｍｍ程度まで拡大しても、左右の吹出温度差
を所定値以内の小さい値に抑えることが可能であること
を確認できた。

【００３３】請求項９に記載の発明では、複数の温水通
路（３ｇ、３ｈ）のうち、優先的に温水を流す温水通路
（３ｇ）が空気流れ方向の上流側に位置していることを
特徴とする。

【００３４】これにより、上流側の低温空気と熱交換す
る部位に、優先的に温水を流す温水通路（３ｇ）が位置
することになり、温水と空気との温度差を拡大して熱交
換性能を向上できる。

【００３５】請求項１０に記載の発明では、温水入口側
タンク（３ａ）に温水を流入させる温水入口（３１）お
よび温水出口側タンク（３ｂ）から温水を流出させる温
水出口（３２）をいずれもコア部（３ｃ）の側面部に配
置したことを特徴とする。

【００３６】これにより、コア部（３ｃ）の側面部に温
水出入口（３１、３２）を配置して、暖房用熱交換器へ
の温水配管の取り回しが容易となる。本発明によると、
このような温水配管の取り回しの容易な熱交換器構成に
おいて、最大暖房能力の確保と左右の吹出空気温度差の
低減とを両立できる。

【００３７】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。

【００３８】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１〜図４は本
発明を自動車用空調装置の温水式暖房装置に適用した第
１実施形態を示すもので、図１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の全体システムの概要
を示すもので、１は自動車走行用の水冷式エンジン、２
はエンジン１により駆動されるウオータポンプで、エン
ジン１の温水（冷却水）回路に温水を循環させるもので
ある。

【００３９】３はエンジン１から供給される温水と送風
空気とを熱交換して、送風空気を加熱する暖房用熱交換
器（ヒータコア）、４は流量制御弁で、本例では温水出
入口を３つ有する三方弁タイプの弁構造を有するもので
ある。

【００４０】５は暖房用熱交換器３と並列に設けられた
バイパス路、６は圧力応動弁であり、その前後の差圧が
予め定めた所定値に達すると開弁するものであって、エ
ンジン１の回転数変動によりウオータポンプ２の吐出圧
が変動しても、暖房用熱交換器３の前後圧を一定に近づ
ける役割を果たすものである。

【００４１】図１には具体的に示していないが、特開平
８−１１８９４３号公報のごとく流量制御弁４にはバイ
パス回路５および圧力応動弁６が一体に内蔵され、さら
に暖房用熱交換器３に対して一体構造として組付られる
ようになっている。

【００４２】７は温度センサで、空調ユニット８の空調
ケース内に形成される通風路８ａにおいて熱交換器３の
空気下流側に配置され、車室内に吹き出す温風温度を検
出する。温度センサ７の空気下流側に車室内への各種吹
出口、すなわち、フェイス（上方）吹出口、デフロスタ
吹出口、フット（足元）吹出口等が設置される。

【００４３】図２は上記した暖房用熱交換器３の正面図
であり、図３は図２の要部（温水入口部）の透視斜視図
であり、図４は図２のＡ−Ａ断面図である。暖房用熱交
換器３は流量制御弁４により流量制御された温水が流入
する入口側タンク３ａを下方部に配置し、熱交換器上方
部に出口側タンク３ｂを配置して、温水が熱交換器３の
コア部３ｃを下方から上方への一方向のみに流れる一方
向流れタイプ（全パスタイプ）として構成されている。

【００４４】そして、暖房用熱交換器３は空調ユニット
８の空調ケース内に形成される通風路８ａに対して、本
例では、温水入口側タンク３ａが下方に、温水出口側タ
ンク３ｂが上方となるようにして略垂直に配置されてい
る。

【００４５】なお、図１では、図作成上の便宜のため、
温水入口部を図上方部に図示し、温水出口部を図下方部
に図示しているが、暖房用熱交換器３の実際の配置形態
は図２に示す通り、温水入口側タンク３ａが下方に、温
水出口側タンク３ｂが上方となるように配置する。ここ
で、空調ユニット８の設計上の都合等から、暖房用熱交
換器３を垂直に配置せず、傾斜配置してもよい。要は温
水入口側タンク３ａが温水出口側タンク３ｂよりも下方
側に配置されておればよい。

【００４６】コア部３ｃは周知のごとく左右方向Ｗに多
数本並列配置された断面長円状の偏平状チューブ３ｄ
と、この偏平状チューブ３ｄの間に接合されたコルゲー
トフィン３ｆとから構成されている。ここで、コア部３
ｃの左右方向Ｗとは暖房用熱交換器３への空気流れ方向
ａ（図２の紙面垂直方向）と直交する方向であり、図２
の左右方向に延びるタンク３ａ、３ｂの長手方向と一致
している。

【００４７】偏平状チューブ３ｄの断面長径方向は暖房
用熱交換器３への空気流れ方向ａと平行になっており、
かつ、偏平状チューブ３ｄには、図４に示すように空気
流れ方向ａの前後に複数に区分された第１温水通路３ｇ
と第２温水通路３ｈが設けてある。

【００４８】ここで、本例の偏平状チューブ３ｄでは、
１つのチューブ体の空気流れ方向ａの中央部に仕切部３
ｉを一体形成することにより、同一開口面積を持つ第
１、第２の２つの温水通路３ｇ、３ｈを分割形成してい
る。但し、これに限らず、予め独立に形成された２つの
偏平状チューブ３ｄを用意し、この両チューブ３ｄを空
気流れ方向ａに沿って配置することにより、空気流れ方
向に複数に区分された第１、第２の２つの温水通路３
ｇ、３ｈを分割形成してもよい。

【００４９】偏平状チューブ３ｄ（両温水通路３ｇ、３
ｈ）の両端の開口部はタンク３ａ、３ｂのシートメタル
３ｊ、３ｋのチューブ挿入穴（図示せず）内に挿入され
て接合される。これにより、偏平状チューブ３ｄの両端
の開口部はそれぞれタンク３ａ、３ｂ内に連通してい
る。

【００５０】入口側タンク３ａの長手方向Ｗの一端（図
２左側）の側面部には温水入口パイプ３１が接合され、
この温水入口パイプ３１から温水が入口側タンク３ａ内
に長手方向Ｗに向かって流入する。また、出口側タンク
３ｂの長手方向Ｗの一端（図２左側）の側面部には温水
出口パイプ３２が接合され、この温水出口パイプ３２か
ら温水がエンジン１側へ向かって流出する。

【００５１】次に、本発明の要部をなす入口側タンク３
ａ部分の具体的構造を詳細に説明すると、入口側タンク
３ａの内部には、コア部左右方向（タンク長手方向）Ｗ
に延びる仕切り板３３が配置され、この仕切り板３３に
よってタンク内空間を空気流れ方向ａの前後の２つの空
間３４、３５に仕切っている。ここで、仕切り板３３は
空気流れ方向ａにおいて偏平状チューブ３ｄの仕切部３
ｉと同一位置（空気流れ方向ａの中央位置）に配置して
あるので、空気流れ上流側の空間３４内の温水が第１温
水通路３ｇに流入し、空気流れ下流側の空間３５内の温
水が第２温水通路３ｈに流入する。

【００５２】上記仕切り板３３の温水入口側部には、温
水入口パイプ３１の開口部全体を覆って温水入口パイプ
３１を空気流れ上流側の空間３４のみに連通させる傾斜
案内面３３ａが一体に形成されている。このため、温水
入口パイプ３１からの温水の全量を一旦、空気流れ上流
側の空間３４内に滑らかに流入させることができる。

【００５３】また、仕切り板３３のうち、空気流れ下流
側の面に補助仕切り板３６が設けてある。この補助仕切
り板３６は、空気流れ下流側の空間３５をコア部左右方
向Ｗにて複数に仕切るもので、本例では、２枚の補助仕
切り板３６をコア部左右方向Ｗの３等分の位置に配置し
て、空気流れ下流側の空間３５をコア部左右方向Ｗに３
個の同一大きさの空間に仕切っている。以上により、本
例の入口側タンク３ａは合計４つの空間に仕切られてい
る。

【００５４】更に、空気流れ下流側空間３５の３個の空
間をそれぞれ空気流れ上流側の空間３４に連通させるた
めに、３個の開口３７が仕切り板３３に開けられてい
る。

【００５５】なお、本例の暖房用熱交換器３では上記し
た各部材がいずれもアルミニウム（アルミニウム合金を
含む）部材からなり、図２の状態に組付けた後に、その
組付体を適宜の治具により保持して、ろう付け炉内に搬
入し、アルミニウム部材にクラッドされたろう材の融点
まで組付体を炉中で加熱することにより、熱交換器全体
を一体ろう付けしている。従って、仕切り板３３および
補助仕切り板３６は入口側タンク３ａ内にろう付け固定
される。

【００５６】なお、図１において、１３は車室内温度制
御の目標温度（乗員の希望温度）を設定するための温度
設定器で、乗員により手動操作可能になっている。１４
は外気温度、温水温度、日射量等の車室内温度制御に関
係する環境因子の物理量を検出するセンサ群である。１
５はこれらのセンサ７、１４及び温度設定器１３等から
の入力信号に基づいて温度制御信号を出力する空調制御
装置で、マイクロコンピュータ等よりなる。

【００５７】１６はこの空調制御装置１５からの温度制
御信号により制御されるサーボモータで、流量制御弁４
の弁体１７を回転駆動するための弁体作動手段を構成す
る。ここで、弁体作動手段としては、サーボモータ１６
のような電気的アクチュエータに限らず、周知のレバ
ー、ワイヤ等を用いた手動操作機構であってもよい。

【００５８】なお、流量制御弁４の具体的構成、および
流量制御弁４と熱交換器３との一体化構造の具体例は、
前述の特開平８−１１８９４３号公報と同じよいので、
詳細な説明は省略する。

【００５９】流量制御弁４は、円柱状の弁体（ロータ）
１７をハウジング１８内に回動可能に収納しており、ハ
ウジング１８にはエンジン１からの温水が流入する温水
入口１９と、暖房用熱交換器３の温水入口側タンク３ａ
の温水入口パイプ３１に接続される温水出口２０と、バ
イパス回路５の温水入口側に接続されるバイパス出口２
１が設けられている。一方、弁体１７にはこれらの温水
出入口１９〜２１の開口面積を調整する制御流路１７ａ
が備えられている。

【００６０】次に、上記構成において作動を説明する。
流量制御弁４の流量制御による吹出空気温度の制御作用
は基本的には上記公報と同じでよいので、詳細な説明は
省略し、概要を述べると、最大暖房能力時には、流量制
御弁４の弁体１７がサーボモータ１６または手動操作機
構により最大開度位置に回動操作されて、弁体１７の制
御流路１７ａがハウジング１８の温水入口１９、温水出
口２０の双方と最大面積で重畳し、この出入口１９、２
０を全開する。一方、バイパス回路５に接続されるバイ
パス出口２１は全閉状態となる。

【００６１】その結果、エンジン１からの温水はすべて
暖房用熱交換器３側に流入し、熱交換器３は最大暖房能
力を発揮できる。

【００６２】次に、非暖房時（自動車用空調装置の空調
ユニット８内に冷房用蒸発器が装備され、冷凍サイクル
が運転されているときは、最大冷房時となる）には、流
量制御弁４の弁体１７が開度零の位置に回動操作され
て、弁体１７が温水出口２０を全閉して熱交換器３への
温水の流れを遮断する。

【００６３】次に、微少能力時には、弁体１７が微少の
弁開度位置に回動されるので、制御流路１７ａが温水入
口１９及び温水出口２０の双方に対して小面積で重畳
し、温水入口１９の開口面積及び温水出口２０の開口面
積を双方とも絞っている２段絞りの状態（図１の微少能
力時はその２段絞りの状態を模式的に示す）となり、か
つ温水入口１９と温水出口２０の絞り部の中間部（図１
のｂ部）がバイパス出口２１に対して略全開状態にて十
分大きな開口面積で連通して、この中間部ｂの圧力を下
げることができる。

【００６４】その結果、暖房用熱交換器３前後の差圧を
十分小さくできるので、弁開度（弁体回転角）の変化に
対する温水流量の変化（最終的には車室内への吹出空気
温度の変化）を、特別小さな開口面積を必要とせずに、
緩やかにすることができる。これにより、車室内への吹
出空気温度をきめ細かく制御できる。

【００６５】また、エンジン回転数の変動による温水圧
力の変動に対しては、圧力応動弁６の開度が温水圧力の
上昇に応じて増大することにより、暖房用熱交換器３前
後の温水差圧の変動を低減して、エンジン回転数の変動
による熱交換器吹出空気温度の変動を抑制する。

【００６６】次に、本実施形態の特徴とする作用効果を
説明すると、暖房用熱交換器３において、温水入口パイ
プ３１から温水が入口側タンク３ａ内へ流入する際に、
温水の全量が仕切り板３３の傾斜案内面３３ａにより一
旦、空気流れ上流側の空間３４内に滑らかに流入する。

【００６７】ここで、入口側タンク３ａ内の２つの空間
３４、３５の間は仕切り板３３により仕切られ、かつ、
比較的開口面積の小さい開口３７のみで連通しているた
め、空気流れ下流側空間３５への通水抵抗が十分に大き
くなる。このため、温水入口パイプ３１からの温水の主
流は空気流れ上流側空間３４を通過して偏平状チューブ
３ｄの第１温水通路３ｇに流れる。

【００６８】この際、温水の主流が流れる空気流れ上流
側空間３４および第１温水通路３ｇの流路断面積がそれ
ぞれ入口側タンク３ａ、偏平状チューブ３ｄ全体の流路
断面積の半分に減少しているため、この温水の主流の流
速を大幅に高めることができる。しかも、仕切り板３３
のコア部左右方向Ｗに延びる面の案内作用により、温水
の主流がコア部左右方向Ｗの奥部（図２、３の右側部）
まで流れやすくなる。

【００６９】以上の結果、流量制御弁４により暖房用熱
交換器３への温水流量が少流量（例えば、１．０リット
ル／ｍｉｎ以下）に制御されている状態においても、第
１温水通路３ｇ側では温水流速が上昇して、通路３ｇ内
の低温温水の押し上げ力を十分確保できる。

【００７０】これにより、第１温水通路３ｇ側では温水
の浮力の影響を回避してコア部左右方向Ｗにおいて比較
的均等な流量の温水を各通路に導入することができる。
図３において、矢印ｃは第１温水通路３ｇへの温水流れ
を示す。

【００７１】一方、空気流れ上流側空間３４内の温水の
一部は３つの開口３７を通過して空気流れ下流側空間３
５の３つの空間にも流入する。そして、この３つの空間
を経由して温水は偏平状チューブ３ｄの第２温水通路３
ｈに流入する。

【００７２】ここで、空気流れ下流側空間３５の３つの
空間に導入された温水は補助仕切り板３６により仕切ら
れたままで互いに混ざることがないので、少流量時に第
２温水通路３ｈ側でもコア部左右方向Ｗにおいて比較的
均等な流量の温水を各通路に導入することができる。

【００７３】また、暖房用熱交換器３がコア部左右方向
Ｗに傾斜して配置される場合でも、第１温水通路３ｇ側
では温水流速の上昇により低温温水の押し上げ力を十分
確保できるため、温水の浮力の影響を回避してコア部左
右方向Ｗにおいて比較的均等な流量の温水を各通路に導
入できる。

【００７４】また、第２温水通路３ｈでは方向Ｗへの温
水配分が傾斜配置の影響で不均一になることを補助仕切
り板３６の仕切り作用により軽減することができる。図
３において、矢印ｄは第２温水通路３ｈへの温水流れを
示す。

【００７５】本実施形態によると、以上の作用の総合に
より、温水の少流量制御時における熱交換器左右の吹出
空気温度差を低減することができる。しかも、最大暖房
時には、開口３７と空気流れ下流側空間３５を通過して
第２温水通路３ｈ側へ導入される温水流れが増大して、
暖房用熱交換器３のコア部３ｃ全体で熱交換作用を高め
ることができるので、最大暖房時の暖房能力を確保でき
る。

【００７６】更に、偏平状チューブ３ｄのうち、温水が
優先的に流れる第１温水通路３ｇは空気流れ上流側に位
置して、加熱前の低温空気と熱交換するので、空気と温
水との温度差が常に大きくなり、熱交換性能を増大で
き、暖房能力を効果的に発揮できる。

【００７７】また、本実施形態では、暖房用熱交換器３
のコア部側面部に温水出入口３１、３２を配置する既存
の構成をそのまま活かして、入口側タンク３ａ内に仕切
り板３３、３６を追加することにより上記作用効果を発
揮できるから、暖房用熱交換器３への温水配管について
は従来通り暖房用熱交換器３の側面部に容易に取り回し
できる。また、仕切り板３３、３６も簡単な形状でよ
く、低コストで製造できる。

【００７８】次に、本実施形態による効果を実験データ
により数値的に説明すると、図５は暖房用熱交換器３の
左右吹出温度バラツキを縦軸にとり、横軸に熱交換器全
体の偏平状チューブ３ｄの第１温水通路３ｇの総開口面
積を横軸にとったものである。ここで、左右吹出温度バ
ラツキとは、暖房用熱交換器３の吹出温度の左右方向で
の最高温度と最低温度との差である。

【００７９】実験条件として、暖房用熱交換器３への循
環温水流量：０．２〜１．０リットル／ｍｉｎ、暖房用
熱交換器３への送風風量：２００ｍ³／ｈ、暖房用熱交
換器３への入口温水温度：８８℃、暖房用熱交換器３の
吸い込み空気温度：１０℃、暖房用熱交換器３のコア部
３ｃのサイズ：Ｗ方向の幅＝１９３ｍｍ、高さ＝２００
ｍｍ、奥行き（厚さ）＝２１ｍｍ、コルゲートフィン３
ｆのフィンピッチ＝２．２５ｍｍ、暖房用熱交換器３の
左右傾斜角度：０°である。なお、偏平状チューブ３ｄ
の第２温水通路３ｈは閉塞したままである。

【００８０】図５の実験結果から理解されるように、偏
平状チューブ３ｄの第１温水通路３ｇの総開口面積を３
５０ｍｍ²以下に設定することにより、左右吹出温度バ
ラツキを目標値である１０℃以下に抑えることができる
ことが分かる。

【００８１】このことから、仕切り板３３の位置は図３
のように入口側タンク３ａの空気流れ方向ａの中央位置
に限定されるものではなく、偏平状チューブ３ｄの第１
温水通路３ｇの総開口面積を３５０ｍｍ²以下に制限で
きる位置であれば、仕切り板３３の位置を空気流れ方向
ａの前後にずらしてもよい。

【００８２】図６は暖房用熱交換器３をコア部左右方向
Ｗに対して傾斜配置する場合での左右吹出温度バラツキ
を示す実験データであり、暖房用熱交換器３の左右傾斜
角度を除いて実験条件は上記図５と同じである。図６の
左右吹出温度バラツキは、暖房用熱交換器３を左右方向
に＋６°傾斜配置した場合と、−６°傾斜配置した場合
において、左右方向での最高吹出温度と最低吹出温度と
の差である。

【００８３】図６の実験では、図３のように２枚の補助
仕切り板３６により空気流れ下流側空間３５を左右方向
に３分割する第１実施形態において、３個の開口３７の
総開口面積を横軸にとっている。但し、破線は補助仕
切り板３６なしの場合のデータであり、このの場合は
開口３７の総開口面積が２０ｍｍ²まで増加させると、
左右吹出温度バラツキが２５℃にも達してしまい、空調
フィーリングを悪化させる。

【００８４】これに反し、実線は第１実施形態の場合
であり、２枚の補助仕切り板３６が左右方向での温水仕
切り作用を果たすため、開口３７の総開口面積＝２０ｍ
ｍ²でも、左右吹出温度バラツキを１３℃まで低減でき
ることを確認できた。

【００８５】図７は暖房用熱交換器３のコア部３ｃの左
右方向（幅）寸法と左右吹出温度バラツキとの関係を示
す実験データであり、実験条件は上記図５と同じであ
る。図７中、破線は第１実施形態の暖房用熱交換器３に
おいて入口側タンク３ａ内の仕切り板３３、３６を廃止
した比較例の実験データであり、実線は第１実施形態の
暖房用熱交換器３による実験データである。

【００８６】図７では左右吹出温度バラツキの目標を１
０℃以内としており、従って、比較例の場合は左右吹出
温度バラツキを目標値の１０℃以内に抑えるためにはコ
ア部３ｃの幅寸法を１２５ｍｍ以内に制限する必要があ
った。

【００８７】これに反し、第１実施形態の構成による
と、コア部３ｃの幅寸法を２５０ｍｍまで拡大しても左
右吹出温度バラツキを目標値の１０℃以内に抑えること
ができることを確認できた。

【００８８】（第２実施形態）第１実施形態では２枚の
補助仕切り板３６をコア部左右方向Ｗの３等分の位置に
配置して、空気流れ下流側の空間３５を同一の大きさの
３個の空間に仕切っているが、第２実施形態では図８の
ように２枚の補助仕切り板３６をタンク長手方向Ｗの３
等分の位置に配置せず、２枚の補助仕切り板３６相互間
の中央部の間隔が左右のタンク側面部との間隔より大き
くなるようにしている。このように２枚の補助仕切り板
３６の位置は熱交換器３の仕様に応じて変更できる。

【００８９】（第３実施形態）図９は第３実施形態であ
り、補助仕切り板３６の枚数を２枚から３枚に増やした
例であり、補助仕切り板３６の枚数も熱交換器３の仕様
に応じて増減できる。

【００９０】（第４実施形態）図１０は第４実施形態で
あり、流量制御弁４の下流側温水通路を第１温水通路２
２と第２温水通路２３とに分岐し、第１温水通路２２は
入口側タンク３ａ内の空気流れ上流側の空間３４に直接
連通させている。

【００９１】これに反し、第２温水通路２３には開閉弁
（開閉手段）２４を設け、この開閉弁２４の下流側を入
口側タンク３ａ内の空気流れ下流側の空間３５に連通さ
せている。そして、開閉弁２４の開閉作動は流量制御弁
４の作動と機械的あるいは電気的に連動するようにして
ある。

【００９２】具体的には、流量制御弁４の開度が全開近
傍の所定開度になるまでは開閉弁２４が閉弁状態を維持
して、空気流れ下流側の空間３５への温水流入を阻止す
る。一方、流量制御弁４の開度が全開近傍の所定開度以
上になると、すなわち、温水流量が大流量となって、最
大暖房近傍の状態になると、開閉弁２４が開弁して、空
気流れ下流側の空間３５にも温水を流入させる。

【００９３】第４実施形態によると、流量制御弁４の開
度が全開近傍の所定開度になるまでの領域（吹出温度の
温度制御域）では、空気流れ上流側の空間３４から偏平
状チューブ３ｄの第１温水通路３ｇのみに温水が流れ
て、吹出温度の調整を行う。そのため、少流量制御時で
も左右吹出温度バラツキを低減できる。

【００９４】一方、流量制御弁４の開度が全開近傍の所
定開度以上となる最大暖房近傍の状態では、開閉弁２４
が開弁して空気流れ下流側の空間３５を経由して偏平状
チューブ３ｄの第２温水通路３ｈにも温水が流れること
により、最大暖房能力を良好に発揮できる。

【００９５】従って、第４実施形態では入口側タンク３
ａ内に空気流れ方向ａの前後を仕切る仕切り板３３を設
けるだけでよく、第１実施形態の補助仕切り板３６およ
び開口３７が不要となる。

【００９６】（第５実施形態）上述した第１〜第４実施
形態では、入口側タンク３ａ内に空気流れ方向ａの前後
を仕切る仕切り板３３を必ず設けているが、入口側タン
ク３ａ内を空気流れ方向ａの前後で完全に仕切る必要は
なく、要は偏平状チューブ３ｄの第１温水通路３ｇと第
２温水通路３ｈとの間で温水流れに偏りを設けて、第１
温水通路３ｇへの温水流量が大となり、第２温水通路３
ｈへの温水流量が小となるようにすればよい。

【００９７】図１１に示す第５実施形態はこのように入
口側タンク３ａ内を空気流れ方向ａの前後で完全に仕切
らないタイプのものである。そのため、第５実施形態で
は、入口側タンク３ａ内にコア部左右方向（タンク長手
方向）Ｗの全長にわたって延びるパイプ状状部材２５を
配置して、温水入口３１（図２、３参照）からの温水が
まずにパイプ状部材２５内に流入するようになってい
る。

【００９８】そして、パイプ状部材２５の円周面には、
偏平状チューブ３ｄの第１温水通路３ｇの下端開口に向
かって温水を流出させる主開口２６と、第２温水通路３
ｈの下端開口に向かって温水を流出させる補助開口２７
が開けてある。主開口２６と補助開口２７はそれぞれパ
イプ状部材２５の長手方向に沿って第１、第２温水通路
３ｇ、３ｈの下端開口側へ向くように所定間隔で多数開
けられている。主開口２６は補助開口２７に比して十分
大きな開口面積を有するように設計してある。

【００９９】従って、第５実施形態によると、温水入口
３１からの温水がまずにパイプ状部材２５内に流入し、
その後に、パイプ状部材２５の多数の主開口２６から温
水の主流がタンク３ａ内の空間を通過して偏平状チュー
ブ３ｄの第１温水通路３ｇに流れる。これと同時に、パ
イプ状部材２５の多数の補助開口２７から少量の温水が
タンク３ａ内の空間を通過して偏平状チューブ３ｄの第
２温水通路３ｈに流れる。

【０１００】このような温水経路によっても、第２温水
通路３ｈへの温水流れを開口面積の小さい補助開口２７
により制限して、主開口２６から第１温水通路３ｇへ向
かう温水の主流の流速を高めることにより左右吹出温度
バラツキを低減することができる。

【０１０１】（他の実施形態）なお、第１実施形態の構
成では、入口側タンク３ａの内部空間を仕切り板３３に
より空気流れ方向ａの前後の空間３４、３５に仕切ると
ともに、この両空間３４、３５を連通させる開口３７を
仕切り板３３に設けているが、開口３７を廃止して、温
水入口３１からの温水が常に空間３４から偏平状チュー
ブ３ｄの第１温水通路３ｇのみに流れる構成としても、
最大暖房能力が第１実施形態より１０％程度低下するだ
けである。

【０１０２】これは、温水が流れるチューブ断面積が半
減しても、コルゲートフィン３ｆの放熱面積はそのまま
で第１実施形態と同じであることと、水側の熱伝達率が
温水流速の向上により向上するため、暖房用熱交換器３
全体としての放熱能力の低下分が僅少となるからであ
る。

【０１０３】また、図２に示す暖房用熱交換器３では、
温水が流入する入口側タンク３ａを下方部に配置し、出
口側タンク３ｂを上方部に配置して、温水がコア部３ｃ
のチューブ３ｄ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が、本発明は要は暖房用熱交換器３
の下方部に温水入口側タンク３ａを配置し、この温水入
口側タンク３ａから上方に向かって温水が流れるチュー
ブ３ｄを持つ暖房用熱交換器３全般に適用可能である。
従って、暖房用熱交換器３の上方部に温水のＵターン用
の中継タンクを配置して、出口側タンク３ｂを熱交換器
３の下方部に配置する形式の熱交換器３にも本発明は適
用可能である。

【０１０４】また、暖房用熱交換器３に循環する温水流
量を制御する流量制御弁４として、第１実施形態では、
図１に示すように、弁体１７の開度を連続的に可変し
て、温水流量をアナログ的に制御するタイプのものにつ
いて説明したが、流量制御弁４としてデューティ制御さ
れる電磁弁タイプのものを使用してもよいことはもちろ
んである。このデューティ制御方式のものは、温水回路
に設けた電磁弁の開弁時間と閉弁時間との割合をデュー
ティ制御して、暖房用熱交換器３への温水流量を制御す
る周知のものである。

【０１０５】また、第１〜第５実施形態では、偏平状チ
ューブ３ｄの第１温水通路３ｇと第２温水通路３ｈとの
間で温水流れに偏りを設けるための手段（仕切り板３
３、３６、パイプ状部材２５等）をすべて入口側タンク
３ａ側に設ける場合について説明したが、第１温水通路
３ｇと第２温水通路３ｈとの間で温水流れに偏りを設け
るための手段を出口側タンク３ｂ側に設けて、左右吹出
温度バラツキを低減することもできる。

【０１０６】また、第１〜第５実施形態はすべて自動車
用の温水式暖房装置について説明したが、本発明は、自
動車用以外の種々な用途の温水式暖房装置にも広く適用
可能であることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を説明するための温水回
路図である。

【図２】第１実施形態における暖房用熱交換器の正面図
である。

【図３】図２の入口側タンク部の透視斜視図である。

【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図５】第１実施形態による左右吹出空気温度バラツキ
低減効果を示すグラフである。

【図６】第１実施形態による左右吹出空気温度バラツキ
低減効果を示すグラフである。

【図７】第１実施形態による左右吹出空気温度バラツキ
低減効果を示すグラフである。

【図８】第２実施形態による暖房用熱交換器の入口側タ
ンク部の透視斜視図である。

【図９】第３実施形態による暖房用熱交換器の入口側タ
ンク部の透視斜視図である。

【図１０】第４実施形態による暖房用熱交換器の入口側
タンク部への温水回路図である。

【図１１】（ａ）は第５実施形態による暖房用熱交換器
の入口側タンク部の透視斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢
視図である。

【符号の説明】

１……エンジン、３……暖房用熱交換器、３ａ……温水
入口側タンク、３ｂ……温水出口側タンク、３ｃ……コ
ア部、３ｄ…チューブ、３ｇ、３ｈ…第１、第２温水通
路、４……流量制御弁、８…空調ユニット、８ａ…通風
路、３１…温水入口パイプ、３２…温水出口パイプ、３
３、３６…仕切り板、３７…開口。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温水源（１）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（３）
   と、 前記温水源（１）から前記暖房用熱交換器（３）に供給
   される温水流量を制御するための流量制御弁（４）とを
   備え、 前記暖房用熱交換器（３）は、 並列配置された多数本のチューブ（３ｄ）を有し、前記
   温水と空気との熱交換を行うコア部（３ｃ）と、 前記コア部（３ｃ）の下方に配置され、前記チューブ
   （３ｄ）に温水を流入させる温水入口側タンク（３ａ）
   と、 前記チューブ（３ｄ）からの温水を流出させる温水出口
   側タンク（３ｂ）とを備え、 前記温水入口側タンク（３ａ）から上方に向かって温水
   が流れる前記チューブ（３ｄ）内に複数に区分された温
   水通路（３ｇ、３ｈ）を設け、 前記複数の温水通路（３ｇ、３ｈ）のうち、１つの温水
   通路（３ｇ）に優先的に温水を流すようにしたことを特
   徴とする温水式暖房装置。
2. 【請求項２】 前記複数の温水通路（３ｇ、３ｈ）を空
   気流れ方向の前後に配置し、 前記温水入口側タンク（３ａ）および前記温水出口側タ
   ンク（３ｂ）の少なくとも一方の内部空間を、前記コア
   部（３ｃ）の左右方向に延びる仕切り板（３３）により
   空気流れ方向の前後に複数の空間（３４、３５）に仕切
   り、 前記複数の空間（３４、３５）のうち、いずれか１つの
   空間（３４）を通して前記１つの温水通路（３ｇ）に優
   先的に温水を流すようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載の温水式暖房装置。
3. 【請求項３】 前記仕切り板（３３）に、前記複数の空
   間（３４、３５）相互間を連通させる開口（３７）を備
   えることを特徴とする請求項２に記載の温水式暖房装
   置。
4. 【請求項４】 前記複数の空間（３４、３５）のうち、
   温水が優先的に流入しない側の空間（３５）を前記コア
   部（３ｃ）の左右方向に複数に仕切る補助仕切り板（３
   ６）を有し、 前記補助仕切り板（３６）により仕切られた各空間と前
   記温水が優先的に流れる空間（３４）とが連通するよう
   に前記開口（３７）を配置したことを特徴とする請求項
   ３に記載の温水式暖房装置。
5. 【請求項５】 前記複数の空間（３４、３５）のうち、
   温水が優先的に流入しない側の空間（３５）への温水
   流れを制限する開閉手段（２４）を有し、 前記流量制御弁（４）の開度が全開となる最大暖房時に
   は少なくとも前記開閉手段（２４）を開弁させることを
   特徴とする請求項２に記載の温水式暖房装置。
6. 【請求項６】 前記温水入口側タンク（３ａ）および前
   記温水出口側タンク（３ｂ）の少なくとも一方の内部空
   間に、前記コア部（３ｃ）の左右方向に延びるパイプ状
   部材（２５）を内蔵し、 前記パイプ状部材（２５）に、前記複数の温水通路（３
   ｇ、３ｈ）のうち、１つの温水通路（３ｇ）に優先的に
   温水を流すとともに他方の温水通路（３ｈ）への温水流
   れを抑制する開口（２６、２７）を備えることを特徴と
   する請求項１に記載の温水式暖房装置。
7. 【請求項７】 前記複数の温水通路（３ｇ、３ｈ）のう
   ち、優先的に温水を流す温水通路（３ｇ）の合計断面積
   が３５０ｍｍ²以下であることを特徴とする請求項１な
   いし６のいずれか１つに記載の温水式暖房装置。
8. 【請求項８】 前記コア部（３ｃ）の左右方向寸法は２
   ５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の
   温水式暖房装置。
9. 【請求項９】 前記複数の温水通路（３ｇ、３ｈ）のう
   ち、優先的に温水を流す温水通路（３ｇ）が空気流れ方
   向の上流側に位置していることを特徴とする請求項１な
   いし８のいずれか１つに記載の温水式暖房装置。
10. 【請求項１０】 前記温水入口側タンク（３ａ）に温水
    を流入させる温水入口（３１）および前記温水出口側タ
    ンク（３ｂ）から温水を流出させる温水出口（３２）を
    いずれも前記コア部（３ｃ）の側面部に配置したことを
    特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の温
    水式暖房装置。