JP2015009720A - 車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】主に、空調用空気の温度差(または温度の偏り)を改善し得るようにする。【解決手段】空調装置本体29の内部に、冷却用熱交換器32を有する冷風通路33と、加熱用熱交換器34を有する温風通路35と、冷風バイパス通路36と、ミックスドア37と、混合領域38と、が備えられ、上記加熱用熱交換器34がサブコンデンサー34aとされた車両用空調装置21に関する。上記したサブコンデンサー34aが、下流側の第1熱交換部41と、上流側の第2熱交換部42と、を有し、冷媒22が、第1熱交換部41、第2熱交換部42の順番に通される。上記した温風通路35を、複数の領域X,Yに分割する仕切板43が設けられ、この仕切板43が、第1熱交換部41および第2熱交換部42内で冷媒22が通る方向44と直交する方向45へ向けて配置される。【選択図】図3
Description
この発明は、車両用空調装置に関するものである。
自動車などの車両には、車室内の温度を調整するために、車両用空調装置が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
この車両用空調装置は、その本体(空調装置本体)の内部に、空調用空気を冷却する冷却用熱交換器を有する冷風通路と、空調用空気を加熱する加熱用熱交換器を有する温風通路と、前記加熱用熱交換器をバイパスする冷風バイパス通路と、前記温風通路と前記冷風バイパス通路とに対する空調用空気の風量割合を調整するミックスドアと、前記冷風バイパス通路を通った冷えた空調用空気と、前記温風通路で加熱された空調用空気とを混合させて温度を調整する混合領域と、を備えている。
そして、上記した加熱用熱交換器には、通常、エンジン冷却液の持つ熱を利用して空気を加熱するようにしたヒータコアが用いられているが、電気自動車やハイブリッド車などのようにエンジン冷却液が(全くまたは十分に)利用できない車両の場合には、上記したヒータコアを用いることができないので、代りに、加熱用熱交換器として、冷媒の凝縮熱を利用して空調用空気を加熱するサブコンデンサーを用いるなどしている。
更に、運転席乗員や助手席乗員などに対し、独立して温度調整を行わせるようにするために、空調装置本体内部の、少なくとも、温風通路を、仕切板によって複数の独立した領域(例えば、運転席側の領域と、助手席側の領域など)に分割することなども行われている。
そして、図9または図10に示すように、上記した加熱用熱交換器1(サブコンデンサー)は、上記した仕切板2と垂直な(上下)一対のタンク部3,4と、上記仕切板2と平行な方向へ延びて、上記一対のタンク部3,4間に接続される複数本のチューブ5と、を有するものとされている。
また、冷媒入口部6が下側のタンク部3の一側に設けられ、冷媒出口部7が上側のタンク部4の一側に設けられている。
このような構成によれば、冷媒入口部6から下側のタンク部3へ入った冷媒8は、下側のタンク部3で複数本のチューブ5に分配されて、チューブ5を下側から上側へと通され、上側のタンク部4で合流された後に、冷媒出口部7から外部の図示しない冷媒流路へと取出されることになる。
この際、冷媒8は、高温高圧のガスの状態で冷媒入口部6から下側のタンク部3内へ入り、各チューブ5の内部を通ることにより、各チューブ5の外部を流れる空調用空気9との間で熱交換を行って、温度や含熱量が低下されつつ、気液二相状態または液状に相変化されて、上側のタンク部4および冷媒出口部7から出されることになる。
そして、冷媒8は、ガス状態の時に空調用空気9に対する熱交換効率が最も高くなり、また、液体状態の時にチューブ5内を流れる流動抵抗が最も小さくなる。
しかしながら、上記特許文献1に記載された車両用空調装置では、以下のような問題があった。
即ち、上記したサブコンデンサー(加熱用熱交換器1)では、冷媒8が、仕切板2と平行なチューブ5に沿って一方向にのみ通されるようになっているので、チューブ5の各部における熱交換量の違いによって、サブコンデンサーを通過して加熱された後の空調用空気9に、チューブ5の長手方向(上下方向)の温度差(または温度の偏り)が生じるという問題があった。
即ち、上記したサブコンデンサー(加熱用熱交換器1)では、冷媒8が、仕切板2と平行なチューブ5に沿って一方向にのみ通されるようになっているので、チューブ5の各部における熱交換量の違いによって、サブコンデンサーを通過して加熱された後の空調用空気9に、チューブ5の長手方向(上下方向)の温度差(または温度の偏り)が生じるという問題があった。
これは、上記したように、冷媒8は、ガス状態の時に空調用空気9に対する熱交換効率が最も高くなるため、冷媒8がガス状態で流れている下側の部分の方が、冷媒8が気液二相状態などになって流れる上側の部分よりも、熱交換量が多くなり、結果的に、上側よりも下側の方が空調用空気9の温度が高くなることによる。
また、仕切板2と平行な各チューブ5内を通る冷媒8は、仕切板2によって分割された複数の独立した領域X,Yのうちのいずれか1つのみしか通らないようになっているので、各領域X,Y間でも温度差(または温度の偏り)が生じるという問題があった。
よって、例えば、図11に示すように、独立した各領域X,Y(例えば、X:助手席側領域、Y:運転席側領域)間で、目標吹出し温度、風量、冷媒流量をそれぞれ同じにした場合であっても、各領域X,Yに、それぞれ同じような上下の温度差(または温度の偏り)が発生されることになる。
また、例えば、図12に示すように、独立した各領域X,Yで、目標吹出し温度が異なるように設定して、風量、冷媒流量をそれぞれ異ならせるようにした場合(例えば、領域Xの目標吹出し温度と比べて領域Yの目標吹出し温度を大きくして、領域Yの風量、冷媒流量をそれぞれ大きくした場合)においては、基本的に、各領域X,Yにそれぞれ上記したのと同様の上下の温度差(または温度の偏り)が発生されることになる。しかも、この場合には、目標吹出し温度、風量、冷媒流量が大きい側(Y側)の方が、上下の温度差(または温度の偏り)がより大きくなっている。これは、風量が多いY側では、冷媒8のガス状態から気液二相状態への相変化がより早く起こるため、下側(ガス状態)の部分の範囲が狭くなること、および、この相変化で熱交換効率が低下する上側(気液二相状態)の部分の範囲が広がることなどによる。
そのため、上下の温度差(または温度の偏り)が生じた空調用空気9が上記した空調装置本体の混合領域へ送られることになるので、混合領域での温度調整機能が低下するおそれが高くなる。このことは、例えば、空調装置本体を小型化するために、混合領域に、空調用空気9を混合(して温度を均一化)するための距離が十分に確保できないような場合に、特に大きな問題となる。
そこで、本発明は、上記した温度差(または温度の偏り)の問題を解決することを、主な目的としている。
上記課題を解決するために、本発明は、
空調装置本体の内部に、
空調用空気を冷却する冷却用熱交換器を有する冷風通路と、
空調用空気を加熱する加熱用熱交換器を有する温風通路と、
前記加熱用熱交換器をバイパスする冷風バイパス通路と、
前記温風通路と前記冷風バイパス通路とに対する空調用空気の風量割合を調整するミックスドアと、
前記冷風バイパス通路を通った冷えた空調用空気と、前記温風通路で加熱された空調用空気とを混合させて温度を調整する混合領域と、が備えられ、
前記加熱用熱交換器が、冷媒の凝縮熱を利用して空調用空気を加熱するサブコンデンサーとされた車両用空調装置において、
前記サブコンデンサーが、空調用空気の風流れ方向の下流側に位置する第1熱交換部と、風流れ方向の上流側に位置する第2熱交換部と、を有すると共に、前記冷媒が、前記第1熱交換部、前記第2熱交換部の順番に通るものとされ、
少なくとも、前記温風通路が、前記第1熱交換部および前記第2熱交換部の風流れ部分を複数の領域に分割する仕切板を有すると共に、該仕切板が、前記第1熱交換部および前記第2熱交換部内で冷媒が通る方向と直交する方向へ向けて配置されたことを特徴とする。
空調装置本体の内部に、
空調用空気を冷却する冷却用熱交換器を有する冷風通路と、
空調用空気を加熱する加熱用熱交換器を有する温風通路と、
前記加熱用熱交換器をバイパスする冷風バイパス通路と、
前記温風通路と前記冷風バイパス通路とに対する空調用空気の風量割合を調整するミックスドアと、
前記冷風バイパス通路を通った冷えた空調用空気と、前記温風通路で加熱された空調用空気とを混合させて温度を調整する混合領域と、が備えられ、
前記加熱用熱交換器が、冷媒の凝縮熱を利用して空調用空気を加熱するサブコンデンサーとされた車両用空調装置において、
前記サブコンデンサーが、空調用空気の風流れ方向の下流側に位置する第1熱交換部と、風流れ方向の上流側に位置する第2熱交換部と、を有すると共に、前記冷媒が、前記第1熱交換部、前記第2熱交換部の順番に通るものとされ、
少なくとも、前記温風通路が、前記第1熱交換部および前記第2熱交換部の風流れ部分を複数の領域に分割する仕切板を有すると共に、該仕切板が、前記第1熱交換部および前記第2熱交換部内で冷媒が通る方向と直交する方向へ向けて配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、上記構成によって、以下のような作用効果を得ることができる。
即ち、温風通路を流れる空調用空気は、サブコンデンサー内を通る冷媒と熱交換して加熱され、冷媒は、空調用空気に熱を奪われることによって温度または含熱量が低下される。
そして、サブコンデンサーを、第1熱交換部と第2熱交換部とに分けて、冷媒を、風流れ方向の下流側に位置する第1熱交換部から風流れ方向の上流側に位置する第2熱交換部へ向けて通すことで、より効率的に熱交換を行わせることができるようになり、空調用空気をより高い温度に加熱することが可能となる。
しかも、(高温状態(ガス状態)の冷媒が流入する)下流側の第1熱交換部と、(空気と熱交換して温度が低下された(気液二相状態の)冷媒が流れる)上流側の第2熱交換部とを、空調用空気の風流れ方向に重なるように配置(して冷媒を往復させるように)することによって、各熱交換部で加熱された空調用空気を、温度を平均化して取り出すことができるようになる。また、温風通路を仕切板にて冷媒の通る方向と直交する複数の領域に分割して、冷媒を、下流側の第1熱交換部の複数の領域の全てを順番に通した後、上流側の第2熱交換部の複数の領域の全てを第1熱交換部の場合とは逆の順番で通すようにすることによって、各領域で順に加熱された空調用空気の温度を平均化して取り出すことができるようなる。これにより、各領域間の温度差(または温度の偏り)や、各領域内の温度差の発生を抑制することができ、全体としての温度差(または温度の偏り)の発生防止を図ることが可能となる。
よって、例えば、空調装置本体を小型化するために混合領域を小さくした場合、即ち、混合領域に、空調用空気を混合(して温度を均一化)するための距離が十分確保できないような場合であっても、混合領域へ温度差(または温度の偏り)のない、または、温度差(または温度の偏り)の少ない空調用空気を送り込むことができるようになるので、混合領域における温度調整機能が低下するのを防止することができる。よって、空調装置本体を、これまでよりも小型化することが可能となる。
即ち、温風通路を流れる空調用空気は、サブコンデンサー内を通る冷媒と熱交換して加熱され、冷媒は、空調用空気に熱を奪われることによって温度または含熱量が低下される。
そして、サブコンデンサーを、第1熱交換部と第2熱交換部とに分けて、冷媒を、風流れ方向の下流側に位置する第1熱交換部から風流れ方向の上流側に位置する第2熱交換部へ向けて通すことで、より効率的に熱交換を行わせることができるようになり、空調用空気をより高い温度に加熱することが可能となる。
しかも、(高温状態(ガス状態)の冷媒が流入する)下流側の第1熱交換部と、(空気と熱交換して温度が低下された(気液二相状態の)冷媒が流れる)上流側の第2熱交換部とを、空調用空気の風流れ方向に重なるように配置(して冷媒を往復させるように)することによって、各熱交換部で加熱された空調用空気を、温度を平均化して取り出すことができるようになる。また、温風通路を仕切板にて冷媒の通る方向と直交する複数の領域に分割して、冷媒を、下流側の第1熱交換部の複数の領域の全てを順番に通した後、上流側の第2熱交換部の複数の領域の全てを第1熱交換部の場合とは逆の順番で通すようにすることによって、各領域で順に加熱された空調用空気の温度を平均化して取り出すことができるようなる。これにより、各領域間の温度差(または温度の偏り)や、各領域内の温度差の発生を抑制することができ、全体としての温度差(または温度の偏り)の発生防止を図ることが可能となる。
よって、例えば、空調装置本体を小型化するために混合領域を小さくした場合、即ち、混合領域に、空調用空気を混合(して温度を均一化)するための距離が十分確保できないような場合であっても、混合領域へ温度差(または温度の偏り)のない、または、温度差(または温度の偏り)の少ない空調用空気を送り込むことができるようになるので、混合領域における温度調整機能が低下するのを防止することができる。よって、空調装置本体を、これまでよりも小型化することが可能となる。
以下、本実施の形態、および、それを具体化した実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
図1〜図8は、この実施の形態の実施例およびその変形例を示すものである。
図1〜図8は、この実施の形態の実施例およびその変形例を示すものである。
<構成>以下、構成について説明する。
自動車などの車両には、車室内の温度を調整するために、図1に示すような車両用空調装置21が設けられる。
自動車などの車両には、車室内の温度を調整するために、図1に示すような車両用空調装置21が設けられる。
このような車両用空調装置21は、冷媒22を循環させるようにしたループ状の冷媒流路23の途中に、圧縮機24と、凝縮器25と、減圧機構26と、蒸発器27とを順番に設けることによって、冷凍サイクルを構成したものとされる。
このうち、圧縮機24と凝縮器25とは、エンジンルーム28内に設置され、減圧機構26と蒸発器27とは、空調装置本体29の内部に収容された状態で車室内に設置される。
そして、図2に示すように、上記した空調装置本体29は、その内部に、
空調用空気31を冷却する冷却用熱交換器32を有する冷風通路33と、
空調用空気31を加熱する加熱用熱交換器34を有する温風通路35と、
上記した加熱用熱交換器34をバイパスする冷風バイパス通路36と、
上記した温風通路35と上記した冷風バイパス通路36とに対する空調用空気31の風量割合を調整するミックスドア37と、
上記した冷風バイパス通路36を通った冷えた空調用空気31(C)と、上記した温風通路35で加熱された空調用空気31(H)とを混合させて温度を調整する混合領域38と、を備えたものとされる。
空調用空気31を冷却する冷却用熱交換器32を有する冷風通路33と、
空調用空気31を加熱する加熱用熱交換器34を有する温風通路35と、
上記した加熱用熱交換器34をバイパスする冷風バイパス通路36と、
上記した温風通路35と上記した冷風バイパス通路36とに対する空調用空気31の風量割合を調整するミックスドア37と、
上記した冷風バイパス通路36を通った冷えた空調用空気31(C)と、上記した温風通路35で加熱された空調用空気31(H)とを混合させて温度を調整する混合領域38と、を備えたものとされる。
そして、上記した加熱用熱交換器34には、通常、エンジン冷却液の持つ熱を利用して空気を加熱するようにしたヒータコアが用いられているが、電気自動車やハイブリッド車などのようにエンジン冷却液が(全くまたは十分に)利用できない車両の場合には、上記したヒータコアを用いることができないので、代りに、加熱用熱交換器34として、上記した圧縮機24によって圧縮された冷媒22の凝縮熱を利用して空調用空気31を加熱するサブコンデンサー34aを用いるようにする。このサブコンデンサー34aは、上記した凝縮器25(コンデンサ)とほぼ同様の構造や機能を有するものである。
このように、加熱用熱交換器34としてサブコンデンサー34aを用いる場合、図1の冷媒流路23は、例えば、仮想線で示すように変更される。なお、この場合、必要に応じて、追加の減圧機構26aなども設けられる。
ここで、上記についての補足説明を行う。なお、補足説明については、必要に応じて参照すれば良い。
上記した「車両」は、公道を走行可能な自動車などを想定しているが、車両用空調装置21を備えていれば、これに限るものではない。
上記した「車両用空調装置21」は、文字通り、車両に設置される空調装置であり、車室内の温度を調整するための装置である。
上記した「車両」は、公道を走行可能な自動車などを想定しているが、車両用空調装置21を備えていれば、これに限るものではない。
上記した「車両用空調装置21」は、文字通り、車両に設置される空調装置であり、車室内の温度を調整するための装置である。
上記した「冷媒22」は、車両用空調装置21の冷凍サイクルで用いられる熱交換用の媒体である。
上記した「冷媒流路23」は、上記した冷媒22を通すための流路であり、冷媒22を循環利用するために、ループ状などの循環経路とされている。
上記した「圧縮機24」は、低温低圧のガス状の冷媒22を高温高圧に圧縮するためのコンプレッサである。
上記した「凝縮器25」は、圧縮機24で圧縮された高温高圧のガス状の冷媒22を、外気と熱交換させて凝縮し、液状の冷媒にするためのコンデンサである。
上記した「減圧機構26」は、凝縮器25で凝縮された液状の冷媒22を減圧して、低温低圧の状態にするためのものであり、膨張弁などが使用される。
上記した「蒸発器27」は、減圧機構26で減圧された冷媒22を蒸発させて、空調用空気31を冷却するためのエバポレータ(冷却用熱交換器32)である。
上記した「冷媒流路23」は、上記した冷媒22を通すための流路であり、冷媒22を循環利用するために、ループ状などの循環経路とされている。
上記した「圧縮機24」は、低温低圧のガス状の冷媒22を高温高圧に圧縮するためのコンプレッサである。
上記した「凝縮器25」は、圧縮機24で圧縮された高温高圧のガス状の冷媒22を、外気と熱交換させて凝縮し、液状の冷媒にするためのコンデンサである。
上記した「減圧機構26」は、凝縮器25で凝縮された液状の冷媒22を減圧して、低温低圧の状態にするためのものであり、膨張弁などが使用される。
上記した「蒸発器27」は、減圧機構26で減圧された冷媒22を蒸発させて、空調用空気31を冷却するためのエバポレータ(冷却用熱交換器32)である。
上記した「エンジンルーム28」は、車両の前部などに設けられた、エンジンや走行用モーターなどの動力源やその他の補機類を設置するための空間である。
上記した「空調装置本体29」は、車両用空調装置21の本体を構成する部品である。空調装置本体29は、空調用空気31の入口部と、出口部と、を有する中空状のケース(空調ケース)などとされている。
上記した「車室」は、車両に対して乗員が乗り込むための空間のことである。
上記した「空調装置本体29」は、車両用空調装置21の本体を構成する部品である。空調装置本体29は、空調用空気31の入口部と、出口部と、を有する中空状のケース(空調ケース)などとされている。
上記した「車室」は、車両に対して乗員が乗り込むための空間のことである。
上記した「空調用空気31」は、車室内の温度を調整するために、空調装置本体29の内部で温度調整される空気、または、温度調整された空気のことである。
上記した「冷却用熱交換器32」は、空調用空気31を冷却・除湿するためのものである。この冷却用熱交換器32には、冷凍サイクルを構成する、上記した蒸発器27が用いられる。冷却用熱交換器32は、空調装置本体29における上流側の位置に、空調装置本体29の流路断面全体を覆うように設置される。
上記した「冷風通路33」は、空調用空気31を冷却・除湿するための通路であり、その内部には、上記した冷却用熱交換器32が設置される。
上記した「冷風通路33」は、空調用空気31を冷却・除湿するための通路であり、その内部には、上記した冷却用熱交換器32が設置される。
上記した「加熱用熱交換器34」は、冷却用熱交換器32で冷却・除湿された空調用空気31を加熱するためのものである。この場合には、上記したように、サブコンデンサー34aが用いられている。
上記した「温風通路35」は、空調用空気31を加熱するための通路であり、その内部には、その流路断面全体を覆うように、上記した加熱用熱交換器34が設置される。
上記した「温風通路35」は、空調用空気31を加熱するための通路であり、その内部には、その流路断面全体を覆うように、上記した加熱用熱交換器34が設置される。
上記した「冷風バイパス通路36」は、冷却用熱交換器32で冷却・除湿された空調用空気31に、温風通路35をバイパスさせるためのものである。この場合、冷風バイパス通路36は、冷却用熱交換器32と温風通路35との間の位置に設置されている。
上記した「ミックスドア37」は、温風通路35と冷風バイパス通路36との入口部間または出口部間などに設けられて、加熱された空調用空気31(H)と冷えた空調用空気31(C)との風量割合を調整するようにした温度調節機構である。
上記した「ミックスドア37」は、温風通路35と冷風バイパス通路36との入口部間または出口部間などに設けられて、加熱された空調用空気31(H)と冷えた空調用空気31(C)との風量割合を調整するようにした温度調節機構である。
上記した「混合領域38」は、温風通路35からの加熱された空調用空気31(H)と冷風バイパス通路36からの冷えた空調用空気31(C)とを混合させるための領域である。この場合、混合領域38は、冷風バイパス通路36および温風通路35の出口部の上側に設置されている。
上記した「サブコンデンサー34a」については、後述する。
そして、以上のような基本的な構成に対し、この実施例のものでは、以下のような構成を備えるようにしている。
(構成1)
図3、図4に示すように、上記したサブコンデンサー34aが、空調用空気31の風流れ方向の下流側に位置する第1熱交換部41と、風流れ方向の上流側に位置する第2熱交換部42と、を有するものとされる。
そして、上記した冷媒22が、上記した第1熱交換部41、上記した第2熱交換部42の順番に通るものとされる。
また、少なくとも、上記した温風通路35が、上記した第1熱交換部41および上記した第2熱交換部42の風流れ部分を複数の領域X,Yに分割する仕切板43を有するものとされる。
そして、この仕切板43が、上記した第1熱交換部41および上記した第2熱交換部42内で冷媒22が通る方向44と直交する方向45へ向けて配置される。
図3、図4に示すように、上記したサブコンデンサー34aが、空調用空気31の風流れ方向の下流側に位置する第1熱交換部41と、風流れ方向の上流側に位置する第2熱交換部42と、を有するものとされる。
そして、上記した冷媒22が、上記した第1熱交換部41、上記した第2熱交換部42の順番に通るものとされる。
また、少なくとも、上記した温風通路35が、上記した第1熱交換部41および上記した第2熱交換部42の風流れ部分を複数の領域X,Yに分割する仕切板43を有するものとされる。
そして、この仕切板43が、上記した第1熱交換部41および上記した第2熱交換部42内で冷媒22が通る方向44と直交する方向45へ向けて配置される。
(補足説明1)
ここで、上記した「第1熱交換部41」は、サブコンデンサー34aを風流れ方向に2つに分けたうちの1つである。この第1熱交換部41は、温風通路35の通路断面と等しい面形状を有するものなどとされている。
ここで、上記した「第1熱交換部41」は、サブコンデンサー34aを風流れ方向に2つに分けたうちの1つである。この第1熱交換部41は、温風通路35の通路断面と等しい面形状を有するものなどとされている。
上記した「第2熱交換部42」は、サブコンデンサー34aを風流れ方向に2つに分けたうちの残りの1つである。この第2熱交換部42は、温風通路35の通路断面と等しい面形状を有するものなどとされている。第1熱交換部41と第2熱交換部42とは、風流れ方向に対して二段に設置される。
上記した「複数の領域X,Y」は、例えば、運転席乗員や助手席乗員などに対し、独立して温度調整を行わせるようにするためのものである。この場合には、助手席側の領域Xと、運転席側の領域Yとの2つに分割されている。但し、後席用の領域などを加えて3つ以上に分割することもできる。
上記した「仕切板43」は、文字通り、温風通路35を複数の領域X,Yに仕切るための板のことである。この仕切板43は、通常、温風通路35を車幅方向に仕切るように設置される。
上記した「冷媒22が通る方向44」は、この場合、車幅方向とされている。
上記した「直交する方向45」は、この場合、上下方向となる。
上記した「直交する方向45」は、この場合、上下方向となる。
(構成2)
上記した第1熱交換部41および上記した第2熱交換部42が、それぞれ、上記した仕切板43と平行な一対のタンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bと、上記した仕切板43と垂直な方向へ延びて、上記した一対のタンク部41a,41b間およびタンク部42a,42b間に接続される複数本のチューブ41c,42cと、を有するものとされる。
そして、上記した第1熱交換部41の一側のタンク部41aに、冷媒入口部51が設けられる。
また、上記した第2熱交換部42の一側のタンク部42aに、冷媒出口部52が設けられる。
更に、上記した第1熱交換部41の他側のタンク部41bと、上記した第2熱交換部42の他側のタンク部42bとの間に、冷媒連通部53が設けられる。
そして、この冷媒連通部53が、上記したタンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの延設方向に対し、上記した冷媒入口部51と冷媒出口部52との両方から離れた位置に設けられる。
加えて、上記した第1熱交換部41の一側のタンク部41aと、上記した第2熱交換部42の一側のタンク部42aとが、離間状態または一部のみ接続した状態で設置される。
上記した第1熱交換部41および上記した第2熱交換部42が、それぞれ、上記した仕切板43と平行な一対のタンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bと、上記した仕切板43と垂直な方向へ延びて、上記した一対のタンク部41a,41b間およびタンク部42a,42b間に接続される複数本のチューブ41c,42cと、を有するものとされる。
そして、上記した第1熱交換部41の一側のタンク部41aに、冷媒入口部51が設けられる。
また、上記した第2熱交換部42の一側のタンク部42aに、冷媒出口部52が設けられる。
更に、上記した第1熱交換部41の他側のタンク部41bと、上記した第2熱交換部42の他側のタンク部42bとの間に、冷媒連通部53が設けられる。
そして、この冷媒連通部53が、上記したタンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの延設方向に対し、上記した冷媒入口部51と冷媒出口部52との両方から離れた位置に設けられる。
加えて、上記した第1熱交換部41の一側のタンク部41aと、上記した第2熱交換部42の一側のタンク部42aとが、離間状態または一部のみ接続した状態で設置される。
(補足説明2)
ここで、上記した「タンク部41a,41b」および「タンク部42a,42b」は、冷媒22を溜めて各チューブ41c,42cに分配するためのもの、または、各チューブ41c,42cからの冷媒22を合流して溜めるためのものである。
ここで、上記した「タンク部41a,41b」および「タンク部42a,42b」は、冷媒22を溜めて各チューブ41c,42cに分配するためのもの、または、各チューブ41c,42cからの冷媒22を合流して溜めるためのものである。
上記した「チューブ41c,42c」は、内部に冷媒22を流すと共に、外部を流れる空調用空気31との間で熱交換を行わせるようにした伝熱管である。このチューブ41c,42cは、空調用空気31が通る間隔を有して複数本平行に配置される。また、隣接するチューブ41c,42c間の間隔には、空調用空気31に対する接触面積を増大させて熱交換効率を向上させるためのフィンなどが設けられる。
上記した「一側」は、この場合、助手席側とされているが、運転席側であっても良い。そして、冷媒入口部51と冷媒出口部52とを、同じ側に設置することにより、両者を同時に取り扱うことが可能となる。
上記した「冷媒入口部51」は、文字通り、サブコンデンサー34aに対する冷媒22の入口となる部分のことである。この場合、冷媒入口部51は、第1熱交換部41の一側のタンク部41aに対して、一箇所のみ設けられている。
上記した「冷媒出口部52」は、文字通り、サブコンデンサー34aからの冷媒22の出口となる部分のことである。この場合、冷媒出口部52は、第2熱交換部42の一側のタンク部42aに対して、一箇所のみ設けられている。
上記した「他側」は、この場合、運転席側とされているが、助手席側であっても良い。冷媒連通部53を、冷媒入口部51および冷媒出口部52とは反対の側に設けることにより、冷媒22の流れを単純化することができる。
上記した「冷媒連通部53」は、第1熱交換部41と第2熱交換部42とを連通して、冷媒22を、第1熱交換部41から第2熱交換部42へと折返し移動させる部分のことである。
上記した「延設方向」は、タンク部41a,41bおよびタンク部42a,42b(または仕切板43)の長手方向のことである。
上記した「離れた位置」は、冷媒入口部51および冷媒出口部52から、上記延設方向にズレた位置のことである。この点については後述する。
上記した「離間状態で設置」とは、例えば、図5(a)に示すように、第1熱交換部41と第2熱交換部42とが完全に独立したものとして構成されると共に(第1熱交換部41の一側のタンク部41a、および、第2熱交換部42の一側のタンク部42aについても、独立したものとなる)、図5(b)に示すように、独立した第1熱交換部41と第2熱交換部42とが、第1熱交換部41の一側のタンク部41aと第2熱交換部42の一側のタンク部42aとを残して、端部部材55によって一体的に連結されることである。この端部部材55は、チューブ41c,42cの積層方向(この場合には、上下方向)の端部(上下端部)に設置される剛性確保用の板状部材(サイドプレート)である。そして、この構成により、第1熱交換部41の一側のタンク部41aと第2熱交換部42の一側のタンク部42aとの間には、所要の大きさの離間部54が形成されることになる。
上記した「一部のみ接続した状態で設置」とは、例えば、図6に示すように、第1熱交換部41の一側のタンク部41aと第2熱交換部42の一側のタンク部42aとが、共通部品によって構成され、冷媒22が流れる部分については分離独立状態とされると共に、冷媒22が流れる部分の間の部分で一部連結状態となっていることである。この構成により、第1熱交換部41の一側のタンク部41aと第2熱交換部42の一側のタンク部42aとの間には、部分連結部56が形成されることになる。なお、特に図示しないが、端部部材55については、図5と同様にすれば良い。
(構成3)
より具体的には、図7に示すように、上記した冷媒入口部51および上記した冷媒出口部52が、上記したタンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの延設方向の中央部の位置に設けられるようにする。
そして、上記した冷媒連通部53が、上記延設方向の両端部の位置に設けられるようにする。
より具体的には、図7に示すように、上記した冷媒入口部51および上記した冷媒出口部52が、上記したタンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの延設方向の中央部の位置に設けられるようにする。
そして、上記した冷媒連通部53が、上記延設方向の両端部の位置に設けられるようにする。
(補足説明3)
ここで、図7に示すように、上記した「延設方向の中央部」は、文字通り、タンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの長手方向の中央の位置のことである。この場合には、上下方向の中央部のことである。但し、若干のズレなどについては許容できる。この図では、冷媒入口部51と冷媒出口部52とは、上下方向に位置をズラせて設置されるようになっているが、このようにしても良い。
ここで、図7に示すように、上記した「延設方向の中央部」は、文字通り、タンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの長手方向の中央の位置のことである。この場合には、上下方向の中央部のことである。但し、若干のズレなどについては許容できる。この図では、冷媒入口部51と冷媒出口部52とは、上下方向に位置をズラせて設置されるようになっているが、このようにしても良い。
上記した「延設方向の両端部」は、文字通り、タンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの長手方向の両端の位置である。この場合には、上端部および下端部のことである。
<作用>以下、この実施例の作用について説明する。
まず、図1に示すように、(図8のグラフも併せて参照のこと)車両用空調装置21の冷凍サイクルでは、ガス状の冷媒22は、圧縮機24で高温高圧に圧縮され(図8の点A〜点B)、圧縮機24で圧縮された高温高圧のガス状の冷媒22は、凝縮器25で外気と熱交換されて凝縮され、液状の冷媒となり(図8の点B〜点C)、凝縮器25で凝縮された液状の冷媒22は、減圧機構26の膨張弁で減圧されて、低温低圧の状態となり(図8の点C〜点D)、減圧機構26で減圧された冷媒22は、蒸発器27で空調用空気31との熱交換により蒸発されて(図8の点D〜点A)、空調用空気31を冷却することになる。
まず、図1に示すように、(図8のグラフも併せて参照のこと)車両用空調装置21の冷凍サイクルでは、ガス状の冷媒22は、圧縮機24で高温高圧に圧縮され(図8の点A〜点B)、圧縮機24で圧縮された高温高圧のガス状の冷媒22は、凝縮器25で外気と熱交換されて凝縮され、液状の冷媒となり(図8の点B〜点C)、凝縮器25で凝縮された液状の冷媒22は、減圧機構26の膨張弁で減圧されて、低温低圧の状態となり(図8の点C〜点D)、減圧機構26で減圧された冷媒22は、蒸発器27で空調用空気31との熱交換により蒸発されて(図8の点D〜点A)、空調用空気31を冷却することになる。
そして、図2に示すように、車両用空調装置21では、空調用空気31は、空調装置本体29内部の冷風通路33を流れて冷却用熱交換器32で冷却される。そして、冷風通路33から出た冷えた空調用空気31(C)は、温風通路35を流れて加熱用熱交換器34で加熱される。あるいは、冷風通路33から出た冷えた空調用空気31(C)は、冷風バイパス通路36を通ることによって温風通路35をバイパスされる。
冷風通路33を出た空調用空気31の、温風通路35と冷風バイパス通路36とに対する風量割合は、ミックスドア37によって調整される。そして、冷風バイパス通路36を通った冷えた空調用空気31(C)と、温風通路35で加熱された空調用空気31(H)とは、混合領域38で混合されて所要の温度となるように調整される。
そして、電気自動車などのように、加熱用熱交換器34の熱源としてエンジン冷却水が使用できない場合などには、加熱用熱交換器34として、高温高圧に圧縮されたガス状の冷媒22の凝縮熱を利用して空調用空気31を加熱するサブコンデンサー34aが用いられる(図1参照)。即ち、図8の点B〜点Cを、サブコンデンサー34aによって行わせるようにする。
また、図3に示すように、少なくとも温風通路35を、仕切板43によって複数の独立した領域X,Yに分割することにより、各領域X,Yごとに独立して温度調整することが可能となる。この場合には、例として、運転席側(領域Y)と助手席側(領域X)とを独立して温度調整できるようにしている。
<効果>この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
(作用効果1)
温風通路35を流れる空調用空気31は、サブコンデンサー34a内を通る冷媒22と熱交換して加熱され、冷媒22は、空調用空気31に熱を奪われることによって温度または含熱量が低下される。
(作用効果1)
温風通路35を流れる空調用空気31は、サブコンデンサー34a内を通る冷媒22と熱交換して加熱され、冷媒22は、空調用空気31に熱を奪われることによって温度または含熱量が低下される。
そして、図3、図4に示すように、サブコンデンサー34aを、第1熱交換部41と第2熱交換部42とに分けて、冷媒22を、風流れ方向の下流側に位置する第1熱交換部41から風流れ方向の上流側に位置する第2熱交換部42へ向けて通すことで、より効率的に熱交換を行わせることができるようになり、空調用空気31をより高い温度に加熱することが可能となる。
しかも、(高温状態(ガス状態)の冷媒22が流入する)下流側の第1熱交換部41と、(空気と熱交換して温度が低下された(気液二相状態の)冷媒22が流れる)上流側の第2熱交換部42とを、空調用空気31の風流れ方向に重なるように配置(して冷媒22を往復させるように)することによって、各熱交換部(第1熱交換部41および第2熱交換部42)で加熱された空調用空気31を、温度を平均化して取り出すことができるようになる。また、温風通路35を仕切板43にて冷媒22の通る方向と直交する複数の領域X,Yに分割して、冷媒22を、下流側の第1熱交換部41の複数の領域X1,Y1の全てを順番に通した後、上流側の第2熱交換部42の複数の領域Y2,X1の全てを第1熱交換部41の場合とは逆の順番で通すようにすることによって、各領域X1,Y1および領域Y2,X1で順に加熱された空調用空気31(H)の温度を平均化して取り出すことができるようなる。これにより、各領域X,Y間の温度差(または温度の偏り)や、各領域X,Y内の温度差の発生を抑制することができ、全体としての温度差(または温度の偏り)の発生防止を図ることが可能となる。
よって、例えば、空調装置本体29を小型化するために混合領域38を小さくした場合、即ち、混合領域38に、空調用空気31を混合(して温度を均一化)するための距離が十分確保できないような場合であっても、混合領域38へ温度差(または温度の偏り)のない、または、温度差(または温度の偏り)の少ない空調用空気31を送り込むことができるようになるので、混合領域38における温度調整機能が低下するのを防止することができる。よって、空調装置本体29を、これまでよりも小型化することが可能となる。
(作用効果2)
より具体的には、図4(a)〜(d)に順番に示すように、冷媒22は、冷媒入口部51から第1熱交換部41の一側のタンク部41aへ入り、第1熱交換部41の一側のタンク部41aから複数本のチューブ41cのそれぞれに分配されて、各チューブ41cを一側から他側へ向け仕切板43と垂直な方向に通って、他側のタンク部41bで合流される(図4(a))。そして、冷媒22は、冷媒入口部51と冷媒出口部52との両方から離れた位置に設けられた冷媒連通部53を介して第2熱交換部42の他側のタンク部42bへ入り(図4(b))、第2熱交換部42の他側のタンク部42bから複数本のチューブ42cのそれぞれに分配されて、各チューブ42cを他側から一側へ向け仕切板43と垂直な方向に通って、一側のタンク部42aで合流され、第1熱交換部41の一側のタンク部41aとは離間されている第2熱交換部42の一側のタンク部42aから、冷媒出口部52を介して取り出される(図4(c)(d))。そして、このような構成とすることにより、実際に上記した作用効果を得ることができるようになる。
より具体的には、図4(a)〜(d)に順番に示すように、冷媒22は、冷媒入口部51から第1熱交換部41の一側のタンク部41aへ入り、第1熱交換部41の一側のタンク部41aから複数本のチューブ41cのそれぞれに分配されて、各チューブ41cを一側から他側へ向け仕切板43と垂直な方向に通って、他側のタンク部41bで合流される(図4(a))。そして、冷媒22は、冷媒入口部51と冷媒出口部52との両方から離れた位置に設けられた冷媒連通部53を介して第2熱交換部42の他側のタンク部42bへ入り(図4(b))、第2熱交換部42の他側のタンク部42bから複数本のチューブ42cのそれぞれに分配されて、各チューブ42cを他側から一側へ向け仕切板43と垂直な方向に通って、一側のタンク部42aで合流され、第1熱交換部41の一側のタンク部41aとは離間されている第2熱交換部42の一側のタンク部42aから、冷媒出口部52を介して取り出される(図4(c)(d))。そして、このような構成とすることにより、実際に上記した作用効果を得ることができるようになる。
また、(最も温度の高い状態の冷媒22が入る)冷媒入口部51が設けられた第1熱交換部41の一側のタンク部41aと、(最も温度の低い状態の冷媒22が取り出される)冷媒出口部52が設けられた第2熱交換部42の一側のタンク部42aとは、最も温度差が大きくなるが、図4(d)に示すように、第1熱交換部41の一側のタンク部41aと第2熱交換部42の一側のタンク部42aとを、離間状態で設置することにより(離間部54)、上記した一側のタンク部41a,42a間での熱の授受がなくなるため、または、第1熱交換部41の一側のタンク部41aと第2熱交換部42の一側のタンク部42aとを、一部のみ接続した状態で設置することにより(部分連結部56)、上記した一側のタンク部41a,42a間での熱の授受が最小限に抑えられるため、各熱交換部(第1熱交換部41および第2熱交換部42)で空調用空気31に対する熱交換量が低下するのを抑制することができる。
そして、図3(図8も併せて参照のこと。なお、図8中、破線(t)は、等温度線である)に示すように、最高温となる第1熱交換部41の一側のタンク部41aに近い領域X1と、最低温となる第2熱交換部42の一側のタンク部42aに近い領域X2とが、空調用空気31の風流れ方向に重なるようにしているので、これらの中間温度となる他の領域Y1,Y2が重なっている部分と、熱交換量を均等化することができるようになり(ほぼ領域X1の熱交換量+領域X2の熱交換量=域領Y1の熱交換量+領域Y2の熱交換量)、サブコンデンサー34a全体としての熱交換量の均一化を図ることができる。
(作用効果3)
特に、図7に示すように、冷媒入口部51および冷媒出口部52を、タンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの延設方向(直交する方向45(図3参照)、または、上下方向)の中央部の位置に設けると共に、冷媒連通部53を、上記延設方向の両端部の位置に設けることにより、冷媒入口部51および冷媒出口部52と、冷媒連通部53とを、上記延設方向に対して最も離れた位置に設置することが可能となるので、各チューブ41c,42cに対して冷媒22をより均等に分配することが可能となり、冷媒22によって加熱される空調用空気31の温度差(または温度の偏り)を最も小さくすることができる。
特に、図7に示すように、冷媒入口部51および冷媒出口部52を、タンク部41a,41bおよびタンク部42a,42bの延設方向(直交する方向45(図3参照)、または、上下方向)の中央部の位置に設けると共に、冷媒連通部53を、上記延設方向の両端部の位置に設けることにより、冷媒入口部51および冷媒出口部52と、冷媒連通部53とを、上記延設方向に対して最も離れた位置に設置することが可能となるので、各チューブ41c,42cに対して冷媒22をより均等に分配することが可能となり、冷媒22によって加熱される空調用空気31の温度差(または温度の偏り)を最も小さくすることができる。
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものである。よって、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例がこの発明のものとして開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。
21 車両用空調装置
22 冷媒
29 空調装置本体
31 空調用空気
32 冷却用熱交換器
33 冷風通路
34 加熱用熱交換器
34a サブコンデンサー
35 温風通路
36 冷風バイパス通路
37 ミックスドア
38 混合領域
41 第1熱交換部
41a タンク部
41b タンク部
41c チューブ
42 第2熱交換部
42a タンク部
42b タンク部
42c チューブ
43 仕切板
44 冷媒が通る方向
45 直交する方向
51 冷媒入口部
52 冷媒出口部
53 冷媒連通部
54 離間部
56 部分連結部
X 領域
X1,X1 領域
Y 領域
Y1,Y2 領域
22 冷媒
29 空調装置本体
31 空調用空気
32 冷却用熱交換器
33 冷風通路
34 加熱用熱交換器
34a サブコンデンサー
35 温風通路
36 冷風バイパス通路
37 ミックスドア
38 混合領域
41 第1熱交換部
41a タンク部
41b タンク部
41c チューブ
42 第2熱交換部
42a タンク部
42b タンク部
42c チューブ
43 仕切板
44 冷媒が通る方向
45 直交する方向
51 冷媒入口部
52 冷媒出口部
53 冷媒連通部
54 離間部
56 部分連結部
X 領域
X1,X1 領域
Y 領域
Y1,Y2 領域
Claims (1)
- 空調装置本体の内部に、
空調用空気を冷却する冷却用熱交換器を有する冷風通路と、
空調用空気を加熱する加熱用熱交換器を有する温風通路と、
前記加熱用熱交換器をバイパスする冷風バイパス通路と、
前記温風通路と前記冷風バイパス通路とに対する空調用空気の風量割合を調整するミックスドアと、
前記冷風バイパス通路を通った冷えた空調用空気と、前記温風通路で加熱された空調用空気とを混合させて温度を調整する混合領域と、が備えられ、
前記加熱用熱交換器が、冷媒の凝縮熱を利用して空調用空気を加熱するサブコンデンサーとされた車両用空調装置において、
前記サブコンデンサーが、空調用空気の風流れ方向の下流側に位置する第1熱交換部と、風流れ方向の上流側に位置する第2熱交換部と、を有すると共に、前記冷媒が、前記第1熱交換部、前記第2熱交換部の順番に通るものとされ、
少なくとも、前記温風通路が、前記第1熱交換部および前記第2熱交換部の風流れ部分を複数の領域に分割する仕切板を有すると共に、該仕切板が、前記第1熱交換部および前記第2熱交換部内で冷媒が通る方向と直交する方向へ向けて配置されたことを特徴とする車両用空調装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013137715A JP2015009720A (ja) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | 車両用空調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JP2015009720A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020129497A1 (ja) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 凝縮器、車両用空気調和装置 |
-
2013
- 2013-07-01 JP JP2013137715A patent/JP2015009720A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020129497A1 (ja) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 凝縮器、車両用空気調和装置 |
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