JP2006522305A - 熱を交換する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一方で、車両室内の種々の領域を別々に空調することを許し、他方では従来の熱交換装置に比較して、拡大されていない（あるいはほとんど拡大されていない）組込み空間で十分であるような、熱を交換し、かつ伝達するための装置を提供する。
【解決手段】 ガス状の媒体を供給するための供給装置と；ガス状の媒体の少なくとも一部を加熱するための加熱装置と；ガス状の媒体の流れ方向において加熱装置の後方に配置されている少なくとも１つの空間と；自動車の室内の少なくとも２つの空調ゾーンへ通じる、前記空間から出ている、ガス状の媒体のための少なくとも２本の通路を有する、自動車のための、熱を交換して供給する装置において、通路の少なくとも１つの中に、制御装置が設けられており、前記制御装置が通路を貫流する媒体の量を制御し；加熱装置が、第２の媒体のための少なくとも２つの貫流装置を有しており、これら貫流装置の少なくとも２つが、異なるように形成されている。

Description

本発明は、特に自動車のための、熱を交換する装置に関する。

たとえば自動車のための空調設備のような、熱を交換する装置は、ずっと以前から、従来技術において知られている。これらの設備においては、車両室内の個々の領域、たとえば前部領域と後部領域を別々に空調するという、要請がある。この目的のために、従来技術においては、熱を交換する装置は、たとえば自動車の前部領域と後部領域のために、複数の別々の発熱体を有している。しかしこれは、必要とされる組込み空間を比較的大きくしてしまう。

本発明の課題は、一方で、車両室内の種々の領域を別々に空調することを許し、他方では従来の熱交換装置に比較して、拡大されていない（あるいはほとんど拡大されていない）組込み空間で十分であるような、熱を交換し、かつ伝達するための装置を提供することである。

これは、本発明によれば、特にガス状の媒体を供給するための供給装置、ガス状の媒体の少なくとも一部を加熱するための加熱装置、ガス状の媒体の流れ方向において加熱するための装置の後方に配置されている、少なくとも１つの空間およびその空間から出ている、自動車の室内の少なくとも２つの空調ゾーンへ通じる、ガス状の媒体のための少なくとも２本の通路を有する、特に自動車のための、熱を交換し、かつ供給する装置によって達成される。その場合に通路の少なくとも１本の中に、通路を貫流する媒体の量を制御する制御装置が設けられている。加熱するための装置は、第２の媒体のための少なくとも２つ、好ましくは多数の貫流装置を有しており、その場合にこれらの貫流装置の少なくとも２つが、異なるように形成されている。

発明の実施の形態

供給装置とは、たとえば流れ通路などのような、特にガス状の媒体を予め定められた方向に案内するのに適した装置である。ガス状の媒体というのは、特に空気であるが、他のガスであってもよい。しかし、以下においては空気についてだけ言及する。

本発明の枠内において、空間は、壁などのほぼ気密な境界によって包囲されていることを特徴とするが、個々の優先方向に開口部を有することができる。

通路とは、空気のための強制ガイドであって、空気を所定の場所、たとえば自動車のフロント領域へ案内する。

第２の媒体は、本発明の枠内においては、液状の媒体であって、熱交換機においてはその媒体が熱を空気へ放出することができる。好ましい実施形態においては、空気のための供給装置は、空気の流れ方向において加熱装置の前に配置されている空間である。好ましくは供給装置内に、特に蒸発器のような、熱を交換する装置が配置されている。好ましくは、空気を流れ方向に少なくとも部分的に加速する、通風機、ベンチレータなども設けられている。さらに、流れ方向において加熱装置の前または後ろに、特に−しかしこれに限らないが−ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）−加熱部材のような、付加的な加熱部材を設けることができる。

好ましくは、図示のように、加熱装置は少なくとも１つの第２の、特に液状の、媒体によって貫流され、かつ第２の媒体のための複数の供給導管および／または排出導管を有している。第２の媒体は、好ましくは、自動車の内燃機関の冷却循環からの水であるが、他の媒体も考えられる。その場合に好ましくは、加熱装置は、第２の媒体のための３つの供給部と２本の排出導管を有している。好ましくは加熱装置のこの少なくとも１つの供給部および／または排出導管は、供給部を貫流し、従って加熱装置の対応する循環内へ達する液状の媒体を閉ループ制御および／または開ループ制御するために、閉ループ制御ないし開ループ制御装置を有している。制御装置として、たとえば、制御弁が考えられる。

他の実施形態においては、加熱装置が複数の領域に分割されており、その場合に空気との熱交換は、これらの領域の少なくとも１つにおいて水側で制御され、これらの領域の少なくとも１つにおいて空気側で制御される。

水側の制御というのは、加熱装置を通って押し出される空気の温度が、大体において、加熱装置を貫流する水のパラメータの変化によって、すなわち特に水の温度と量によって、制御されることである。この目的のために、たとえば、加熱装置を貫流する水の量を閉ループ制御ないし開ループ制御する制御弁を、供給部に取り付けることができる。

空気側の制御というのは、加熱装置を貫流する液状の媒体、すなわち水、の量および／または温度がほぼ一定に維持され、かつ付加的な制御装置によって、どのくらいの空気の量が制御装置を通り、どのくらいの空気の量が制御装置のそばを通過するかが、開ループ制御ないし閉ループ制御されることであり、このようにして流れ方向において加熱装置の後方で可変の混合比が調節され、それによって空気のための所望の混合温度が閉ループ制御ないし開ループ制御される。

他の好ましい実施形態においては、貫流装置は、フラット管形状の断面を有している。

その場合にフラット管状というのは、貫流装置が、少なくとも１つのより長い側とより短い側を備えた断面を有し、その場合により長い側がより短い側に比べてずっと長いことである。従ってたとえば、矩形の断面が可能であって、その場合により長い側はより短い側よりもずっと長く、あるいは楕円形の断面が可能であり、その場合により長い直径がより短い直径をはるかに上回る。フラット管形状の貫流装置は、その内部に１本または複数本の流れ通路を有することができる。

特に好ましい実施形態においては、貫流装置の少なくとも１つは、少なくとも１つの湾曲された部分を有している。その場合に湾曲された部分というのは、特にフラット管形状の貫流装置内で媒体の流れがその方向を予め定められた角度変化させ、この変化が貫流装置側の強制ガイドによってもたらされることであって、その場合に貫流装置自体が湾曲されている必要はない。

好ましくは、また、貫流装置の少なくとも１つは、大体において、長手方向に湾曲された部分を有しておらず、従って貫流装置の一方の終端部分が貫流装置の第２の終端部分へ直線状に延びている。好ましくは、熱を交換する装置は、少なくとも１つの湾曲された部分を備えた多数の貫流装置と、湾曲された部分を持たない多数の貫流装置とを有している。

他の好ましい実施形態においては、加熱装置に少なくとも１つの集合および／または分配装置が設けられており、それに少なくとも１つの供給導管または少なくとも１つの排出導管が設けられている。好ましくは装置は、２つの集合および／または排出装置を有しており、それらに付加的な供給導管と排出導管が設けられている。しかし、もっと多くの集合および／または分配装置を設けることも可能である。

他の好ましい実施形態においては、集合および／または分配装置の少なくとも１つの中に、第１の分離装置が設けられており、その分離装置が集合および／または分配装置を少なくとも２つの部分空間に液密に分割する。分離装置は、たとえば、分離壁であって、その分離壁が外部から集合および／または分配装置内へ挿入されて、次に同装置と溶接され、接着され、あるいは他の方法で同装置と固定される。

その場合に好ましくは、２つの分配および／または集合装置が、この種の分離装置を有している。

その場合に他の好ましい実施形態においては、少なくとも１つの集合および／または分割装置、好ましくは２つの集合および／または分割装置が、第２の分離装置を有しており、その場合にこの第２の分離装置の面法線が第１の分離装置の面法線に対してほぼ直角に延びる。しかし、第２の分離装置の代わりに、２つの別々の集合および／または分割装置を設けることもでき、それらの装置は互いに対して平行に、貫流装置の少なくとも１つの端部に配置されている。

他の好ましい実施形態においては、加熱装置の内部で３本の液体流が少なくとも部分的に互いに分離されて延びている。しかし好ましくは、２つまたはそれより多い液体流のために共通の排出導管および／または供給部を設けることもできる。この目的のために、加熱装置には、ガス状の媒体のための３つの供給部と２つの排出導管が設けられている。

他の実施形態においては、貫流装置の少なくとも１つは、ほぼ１８０°の角度屈曲され、ないしは湾曲されている。その場合に貫流装置を１８０°湾曲させることは、貫流装置の内部で液状の媒体の流れ方向がほぼ反転されることである。その場合に好ましくは、貫流装置はほぼ幾何学的配置の中央の領域で湾曲され、すなわち貫流装置のほぼ中央の領域で流れ方向が反転されるので、貫流装置の始端部分と終端部分がほぼ等しい高さになる。貫流装置は、好ましくは分配および／または集合装置内へ、貫流装置と集合および／または分配装置との間に流体接続が生じるように、突出する。他の好ましい実施形態においては、湾曲された貫流装置の少なくとも２つが互いに一体的に結合されている。この場合においてそれぞれ一方の貫流装置の終端部分は、他方の貫流装置の終端部分とは反対の方向を向く。

他の好ましい実施形態においては、加熱装置の後方に、２つまたはそれより多くの、互いに対して分離された空間が設けられている。その場合に複数の空間から空気のための複数の通路が出ており、それらの通路が自動車の室内の複数の空調ゾーンへ通じている。その場合に通路は、たとえば車両の前部領域の左の、すなわち運転者側の通路、車両の前部領域の右の、すなわち助手席側の通路、後方の領域および前および／または後ろの足下領域のための通路並びに、フロントガラス、リアガラスなどのような、他の領域のための通路であることができる。他の実施形態においては、通路の１つ、好ましくは複数の通路、そして特に好ましくは各通路内に制御装置が設けられており、その制御装置が通路を通って流れる媒体の量を制御する。この制御装置は、たとえば、通気フラップであって、その通気フラップは可変に調節することができ、それによって通路ないしは通路の一部を通って流れる媒体、すなわち空気の量が開ループ制御および／または閉ループ制御される。この制御装置は、たとえば手動で調節することができるが、モータ制御も考えられる。

他の好ましい実施形態においては、ガス状の媒体のための通路内には配置されていない、少なくとも１つの制御装置が設けられている。好ましくは、この少なくとも１つの制御装置は空気の流れ方向において加熱装置の前、加熱装置のすぐ後ろあるいは加熱装置の隣りに配置することができる。

他の好ましい実施形態においては、少なくとも１つの制御装置は、空気の流れ方向において加熱装置の予め定められた領域の前に配置されている。

他の利点と実施形態が、添付の図面から明らかにされる。

図１には、特に自動車のための、本発明に基づく熱を交換する装置が示されている。その場合に参照符号２は、供給装置、すなわちこの場合においては空気のための供給通路を示している。空気の流れ方向は３本の矢印Ｐで示されている。通路の前に、通風機（図示せず）などを配置することができる。参照符号３は、たとえば蒸発器のような、熱を交換する装置を示している。装置ハウジング１０の内部の参照符号５は、加熱装置に関するものであって、加熱装置は２つの領域５ａと５ｂに分割されている。

加熱装置５の領域５ｂの前に、３つの制御装置１３が配置されており、それら制御装置は加熱装置５の領域５ｂを貫流する空気流を調整ないしは変化させ、あるいは制御することができる。しかし、この箇所にもっと多い、あるいはもっと少ないこの種の制御装置１４を設けることもできる。

図面において加熱装置５の下方に、他の制御装置１６が設けられている。この制御装置を用いて、加熱装置を通過して流れる空気の量を調整することができ、特にこの制御装置を用いて制御装置１４との協働において、空間８内へ達する空気の混合比を調整することもできる。この理由から、ここでは、定義に従って空気側の制御が行われる。加熱装置の領域５ｂを貫流する媒体の、圧力と温度のようなパラメータ、は、ほぼ一定に維持され、空間９内へ達する空気の温度は、大体において空気の、加熱装置の領域５ｂを貫流する割合と、領域５ｂの下方を通過して案内される割合とを介して制御される。

流れ方向において加熱装置の後方に位置する空間９から、２本の通路１２ａと１２ｂが延びている。これらの通路１２ａと１２ｂ内に、これらの通路を通る空気を調整ないし制御するための他の２つの制御装置１７が設けられている。これらの制御装置１７は、たとえば空気フラップとすることができる。２つの通路１２ａと１２ｂは、たとえば車両室内の後方の領域へ通じることができる。

参照符号７は、流れ方向において加熱装置５の領域５ａの後方に配置された、他の空間を示している。この空間７も、２本の通路１２ｃと１２ｄを有しており、これらの通路は、たとえば自動車室内の前部の領域へ通じることができる。その他、たとえば運転者および／または助手席の人の足下へ通じることのできる、通路１３を設けることもできる。流れ方向において加熱装置の領域５ａの前には、付加的な制御装置は設けられない。加熱装置５の領域５ａを通過する際に空気が暖められることは、大体において、この領域を貫流する媒体の量および／または温度によって制御されるので、ここでは水側の制御を話題にすることができる。

図２は、本発明に基づく熱を交換する装置のための加熱装置５を示している。参照符号５ａと５ｂは、加熱装置５の領域を示している。

参照符号２２と４２は、加熱装置への液体の供給部に関する。この液体は、好ましくは、自動車エンジンの冷却循環からの水である。参照符号２４と４４は、上述した液体の排出導管に関する。供給部２２と４２を介して液体が、分配および／または集合装置２７内へ達する。

分配および／または集合装置２７から、液体は、多数のフラット管２９へ分配される。

ここから液体は、矢印Ｐ１で示すように、図の右へ、すなわち貫流装置４９へ流れる。貫流装置４９の内部で、液体はその流れ方向を１８０°反転させて、集合および分配装置２５内へ流れ戻り、そこで排出導管２４を介して加熱装置から流出する。上述した２つの分配および／または集合装置２５と２７の代わりに、１つの分配および／または集合装置を設けることもできるが、その場合にその装置は方向ｂに沿って延びる分離装置によって２つの部分室に分割されなければならない。

同様に、貫流装置４９を通る液体の推移が示されている。供給部４２を介して液体が集合および分配装置４５内へ達して、そこから貫流装置４９内へ達する。矢印によって示されるように、液体はそこでも、まず図の左へ、すなわち貫流装置２９へ流れる。

液体は、ここでも、貫流装置４９内でその流れ方向を１８０°反転させて、最終的に（図示されていない）集合および分配装置４７内へ達して、そこから排出導管４４を介して装置から出て行く。

分離壁２３と４３は、液体が加熱装置の全体の方向ｂに沿って広がることを阻止する。従って装置の領域５ｂは、液状の媒体のための別の供給部６１と排出導管（図示せず）を有している。しかし、分離壁２３によって、詳しく後述するように、分配および／または集合装置２７のみは２つの部分領域に分割されるが、集合および／または分配装置２５は分割されない。

供給部６１を介して、冷却剤が分配および／または集合装置２７内へ、すなわち集合および分配室の、領域５ｂに属する領域へ案内される。そこから冷却剤は、貫流装置６３を介して集合および／または分配装置４５の方向に、ここでも加熱装置の領域５ｂへ達する。そこから冷却剤は、集合および／または分配装置４５の後方に平行に配置されている、（図示されていない）分配および／または集合装置４７内へ達して、そこから貫流装置６３を介して分配および／または集合および／または分配装置２５内へ達する。分離装置２３は、説明したように、分配および／または集合装置２７を２つの部分室に分割するが、集合および／または分配装置２５を分割はしない。この理由から、液体は同様に排出導管２４内へ達して、その排出導管によって加熱装置から排出されることが可能である。従って排出導管２４は、液体を領域５ｂからも、領域５ａの図中左側の部分からも排出するために用いられる。従って加熱装置は、液体のための３つの異なる流れ領域を有している。

図３には、貫流装置２９、４９および６３の一部が示されている。矢印は、それぞれ貫流装置内部の液体の流れ方向を示している。貫流装置は、液体のための１つまたは複数の通路を有することができる。

図４は、貫流装置を他の表示で示している。２つの貫流装置は、全体として好ましくは一体的に形成されている。

図５は、２つの貫流装置２９と４９を、図４のＡ−Ａ線に沿って上面で示している。その場合にそれぞれの端縁領域の左と右が省かれている。貫流装置の内部で液体が２つの方向に流れることができるようにするために、貫流装置の中央の部分５４が圧縮されているので、２つのレーン５６と５７が生じ、それらのレーン内で液体がそれぞれ異なる方向に流れ、従ってここでは一方の場合に図面平面内へ流入し、他方の場合には図面平面から流出する。

貫流装置２９と貫流装置４９の間の領域７０内で、適当な材料加工によって、貫流装置２９と４９内を流れる液体の流れ方向が反転するようにすることができる。これは、たとえば、貫流装置が図４に示す領域７０において圧縮されて、それによって２つの円弧状の反転領域が生じることによって、達成することができる。しかしまた、この領域において流れ方向の反転を達成するために、貫流装置をほぼその中央において、１８０°屈曲させることも可能である。

熱を交換し、かつ供給するための、本発明に基づく装置を概略的に示している。 熱を交換するための、本発明に基づく装置用の加熱装置を示している。 図２に示す加熱装置のための貫流装置を示している。 図２に示す加熱装置のための他の貫流装置を示している。 図４のＡ−Ａ線に沿って貫流装置を示す上面図である。

符号の説明

５ 加熱装置
５ａ、５ｂ 領域
８、９ 空間
１０ 装置ハウジング
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 通路
１３、１４、１６、１７ 制御装置
２２、４２ 供給部
２３、４３ 分離壁
２４、４４ 排出導管
２５、２７ 分配および／または集合装置
２９、４９、６３ 貫流装置
５６、５７ レーン
６１ 供給部
７０ 領域

Claims (26)

1. −特にガス状の媒体を供給するための供給装置と；
   −ガス状の媒体の少なくとも一部を加熱するための加熱装置と；
   −ガス状の媒体の流れ方向において加熱装置の後方に配置されている、少なくとも１つの空間と；
   −自動車の室内の少なくとも２つの空調ゾーンへ通じる、前記空間から出ている、ガス状の媒体のための少なくとも２本の通路と；
   を有する、特に自動車のための、熱を交換して供給する装置において、
   −通路の少なくとも１つの中に、制御装置が設けられており、前記制御装置が通路を貫流する媒体の量を制御し；かつ
   −加熱装置が、第２の媒体のための少なくとも２つ、好ましくは多数の貫流装置を有しており、これら貫流装置の少なくとも２つが、異なるように形成されている、
   ことを特徴とする、熱を交換して供給する装置。
2. 特にガス状の媒体のための供給装置が、ガス状の媒体の流れ方向において加熱装置の前に配置されている空間であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 供給装置内に、熱を交換する他の装置、特に蒸発器が配置されていることを特徴とする、請求項１と２の１項に記載の装置。
4. 通風機が設けられており、前記通風機がガス状の媒体の運動を流れ方向に少なくとも部分的に加速することを特徴とする、請求項１から３の１項に記載の装置。
5. 加熱装置が、少なくとも１つの第２の媒体によって貫流され、かつ第２の媒体のための複数の供給部および／または排出導管を有していることを特徴とする、請求項１から４の１項に記載の装置。
6. 加熱装置が、第２の媒体のための３つの供給部と２本の排出導管を有していることを特徴とする、請求項１から５の１項に記載の装置。
7. 第２の媒体のための加熱装置の少なくとも１つの供給部および／または排出導管が、閉ループ制御および／または開ループ制御装置を有しており、前記閉ループ制御および／または開ループ制御装置がこの供給部および／または排出導管を流れる媒体の量を閉ループ制御および／または開ループ制御することを特徴とする、請求項１から６の１項に記載の装置。
8. 貫流装置が、フラット管状の断面を有していることを特徴とする請求項１から７の１項に記載の装置。
9. 貫流装置の少なくとも１つが、少なくとも１つの湾曲された部分を有していることを特徴とする、請求項１から８の１項に記載の装置。
10. 貫流装置の少なくとも１つが、大体において、長手方向に湾曲された部分を有していないことを特徴とする、請求項１から９の１項に記載の装置。
11. 加熱装置が、少なくとも１つの集合および／または分配装置を有しており、前記集合および／または分配装置に少なくとも１つの供給導管および／または少なくとも１つの排出導管が設けられていることを特徴とする、請求項１から１０の１項に記載の装置。
12. 本装置が、２つまたはそれより多い集合および／または分配装置を有しており、前記集合および／または分配装置に全部の供給導管および／または排出導管が設けられていることを特徴とする請求項１から１１の１項に記載の装置。
13. 集合および／または分配装置の少なくとも１つの中に、第１の分離装置が設けられており、前記分離装置が集合および／または分配空間を少なくとも２つの部分空間に液密に分割することを特徴とする、請求項１から１２の１項に記載の装置。
14. 少なくとも１つの集合および／または分配装置が、少なくとも１つの第２の分離装置を有しており、その場合にこの第２の分離装置の面法線が、第１の分離装置の面法線上にほぼ垂直に位置していることを特徴とする、請求項１から１３の１項に記載の装置。
15. 集合および／または分配装置の少なくとも１つが、分離装置を有していないことを特徴とする、請求項１から１４の１項に記載の装置。
16. 加熱装置の内部で、３つの液体流が、互いにほぼ分離されて延びていることを特徴とする、請求項１から１５の１項に記載の装置。
17. 貫流装置の少なくとも１つが、ほぼ１８０°の角度で屈曲され、ないしは湾曲されていることを特徴とする、請求項１から１６の１項に記載の装置。
18. 貫流装置の少なくとも１つが、より厚みの小さい領域を有しており、特にこの厚みの小さい領域を通る流体流がほとんど生じないことを特徴とする、請求項１から１７の１項に記載の装置。
19. 湾曲された貫流装置の少なくとも２つが、互いに一体的に結合されていることを特徴とする、請求項１から１８の１項に記載の装置。
20. 加熱装置の後方に配置されている少なくとも１つの空間から、ガス状の媒体のための複数の通路が出ており、前記通路が自動車の室内の複数の空調ゾーンへ通じていることを特徴とする、請求項１から１９の１項に記載の装置。
21. 通路の少なくとも１つ、好ましくは各通路内に、制御装置が設けられており、前記制御装置が通路を貫流する媒体の量を制御することを特徴とする請求項１から２０の１項に記載の装置。
22. ガス状の媒体のための通路のいずれの中にも配置されていない、少なくとも１つの制御装置が設けられていることを特徴とする、請求項１から２１の１項に記載の装置。
23. 供給部内に少なくとも１つの制御装置が設けられており、前記制御装置が供給装置の少なくとも部分領域を貫流する媒体の量を制御することを特徴とする、請求項１から２２の１項に記載の装置。
24. 少なくとも１つの制御装置が、ガス状の媒体の流れ方向において加熱装置の予め定められた領域の前に設けられていることを特徴とする、請求項１から２３の１項に記載の装置。
25. ガス状の媒体の流れ方向において加熱装置の後方に、少なくとも２つの互いに分離された空間が設けられていることを特徴とする、請求項１から２４の１項に記載の装置。
26. ガス状の媒体の流れ方向において加熱装置の後方に配置されている空間の各々から、複数の通路が出ており、前記通路が自動車の内部を中心とする複数の空調ゾーンへ通じていることを特徴とする、請求項１から２５の１項に記載の装置。
    

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