| 【発明の名称】 |
温水式暖房装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】野々山 浩司
【氏名】伊藤 公一
【氏名】井上 美光
【氏名】杉 光
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内部を温水が通過する複数のチューブ、この複数のチューブの一方の端に接続され、温水が供給される入口タンク、前記複数のチューブの他方の端に接続され、前記複数のチューブを通過した温水を排出させる出口タンクからなり、前記入口タンクへ供給された温水を前記複数のチューブへ全て並列に流す全パスタイプのヒータコアと、前記入口タンクへ温水の供給を行う温水供給配管と、前記出口タンクの温水を排出する温水排出配管とを備え、前記ヒータコアを流れる温水の量を調節して、前記ヒータコアを通過する空気の温度を調節する温水式暖房装置において、前記入口タンク内には、この入口タンクの長手方向における温水分配を均一化させる温水分配手段を備えたことを特徴とする温水式暖房装置。
【請求項２】 前記ヒータコアは、前記入口タンクが下方、前記出口タンクが上方となるように配置され、前記入口タンクからの温水が前記出口タンクに向けて前記複数のチューブを一方向に流れるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の温水式暖房装置。
【請求項３】 前記温水供給配管と前記温水排出配管は、前記ヒータコアに対して同一方向に取り付けられたことを特徴とする請求項１または2に記載の温水式暖房装置。
【請求項４】 温水源から前記ヒータコアに供給される温水流量を制御するための流量制御弁を備え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。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒータコアを流れる温水の量を調節して、ヒータコアを通過する空気の温度を調節する温水式暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ヒータコアに流れる温水の量を調節して、ヒータコアを通過する空気の温度を調節する温水式暖房装置が知られている。具体的には、図５に示すように、フェイスモードではヒータコアへの温水供給量を少なくして、ヒータコアを通過する空気の平均温度を低くし、バイレベルモードではヒータコアへの温水供給量をやや増加して、ヒータコアを通過する空気の平均温度を少し上昇させ、フットモードではヒータコアへの温水供給量を更に増加させて、ヒータコアを通過する空気の平均温度を更に高くするものである。
【０００３】そして、バイレベルモード時は、温水の上流側（入口タンク側）の高温温水と熱交換した比較的温かい空気をフット吹出口へ導き、温水の下流側（出口タンク側）の低温温水と熱交換した比較的冷たい空気をフェイス吹出口へ導き、バイレベルモードを達成することもできる。なお、この図５に示すデータは、ヒータコアへの供給水温が８０℃、ヒータコアへ供給する空気温度が５℃、ヒータコアへ供給する空気流量が１５０ｍ３／ｈの状態でのものである。
【０００４】この種のヒータコアは、一般的に、図９に示すように、内部を温水が通過する複数のチューブ１０１と、この複数のチューブ１０１の一方の端に接続され、温水が供給される入口タンク１０２と、複数のチューブ１０１の他方の端に接続され、複数のチューブ１０１を通過した温水を排出させる出口タンク１０３と、入口タンク１０２へ温水供給を行う温水供給配管１０４と、出口タンクの温水を排出する温水排出配管１０５とからなり、入口タンク１０２へ供給された温水を複数のチューブ１０１へ全て並列に流すいわゆる全パスタイプが使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のような全パスタイプのヒータコア１００においては、図９に示すように、低流量制御時に、高温の温水が自身の浮力により温水供給配管１０４に近い側のチューブ１０１を流れ易くなり（図９のＬ１参照）、逆に温水供給配管１０４に遠い側のチューブ１０１は流れにくくなるため（図９のＬ２参照）、図７の実線Ａに示すように、温水供給配管１０４に近い側のチューブ１０１の温水の流速が速く、逆に温水供給配管１０４に遠い側のチューブ１０１の温水の流速が遅くなる。
【０００６】また、温水の流速が遅い程、空気との熱交換により温水温度が早く低下する。この結果、温水供給配管１０４に近い側のチューブ１０１の平均水温が高くなり、逆に温水供給配管１０４に遠い側のチューブ１０１の平均水温が低くなる。この結果、図８の実線Ｂに示すように、温水供給配管１０４に近い側のチューブ１０１と熱交換する空気の平均温度が高くなり、温水供給配管１０４に遠い側のチューブ１０１と熱交換する空気の平均温度が低くなってしまう（最大温度差２３℃）。
【０００７】なお、この図７および図８に示すデータは、ヒータコア１００への供給水温が８０℃、温水の供給量が０．２ｌ／ｍｉｎ、ヒータコア１００へ供給する空気温度が５℃、ヒータコア１００へ供給する空気流量が１５０ｍ３／ｈの状態でのものである。
【０００８】そこで本発明は、温水の低流量制御時に、温水供給配管に近い側と遠い側との間における空気温度差を低減することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するためになされた請求項１〜４に記載の温水式暖房装置は、ヒータコアを流れる温水の量を調節して、ヒータコアを通過する空気の温度を調節する温水式暖房装置において、ヒータコアの入口タンク内に、この入口タンクの長手方向における温水分配を均一化させる温水分配手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】これによると、高温温水の低流量制御時には、温水は自身の浮力により温水供給配管１０４に近い側のチューブ１０１を流れ易い傾向にあるが、本発明においては、ヒータコアの入口タンク内に、この入口タンクの長手方向における温水分配を均一化させる温水分配手段を設けているため、上記長手方向での温水の分配を均一化できて、温水供給配管に近い側と遠い側との間における空気温度差を低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の温水式暖房装置を車両用空気調和装置に適用した一実施形態について、図１〜８に基づいて説明する。
【００１２】図２は空気調和装置の概略構成図を示し、図３は空気調和装置を車両へ装着した状態を示す概略斜視図である。
【００１３】車両用空気調和装置１は、水冷式エンジンを搭載する車両に搭載されるもので、室内へ向けて空気を送る空気通路をなすダクト２を備える。このダクト２の一端には、ダクト２内において室内へ向かう空気流を生じさせる送風機３が接続されている。また、ダクト２の他端には、ダクト２内を通過した空気を室内の各部へ向けて吹き出す吹出口が複数形成されている。
【００１４】送風機３は、モータ４によって遠心式のファン５を駆動するもので、ファン５はスクロールケース６に収納されている。そして、このスクロールケース６の吸込口には、内気と外気とを切り替えて導入する内外気切替手段７が設けられている。この内外気切替手段７は、車室内に開口して内気を導入する内気導入口８と、車室外と連通して外気を導入する外気導入口９とを備える。そして、内外気切替手段７は、内気導入口８あるいは外気導入口９のいずれか一方を塞ぐことのできる板状の内外気切替ダンパ１０を備える。
【００１５】ダクト２の他端には、複数の吹出口へ通じる複数の空気通路が設けられている。この空気通路は、室内前部の中央より、乗員の上半身へ向けて主に冷風を吹き出すセンタフェイス吹出口１１へ通じるセンタフェイス空気通路１２と、室内前部の両脇より、乗員の上半身あるいはサイドガラスへ向けて主に冷風を吹き出すサイドフェイス吹出口１３へ通じるサイドフェイス空気通路１４と、フロントガラスへ向けて主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口１５へ通じるデフロスタ空気通路１６と、乗員の足元へ向けて主に温風を吹き出すフット吹出口１７へ通じるフット空気通路１８とからなる。
【００１６】そして、センタフェイス空気通路１２とサイドフェイス空気通路１４はダクト２の下流端部のやや上側に開口し、デフロスタ空気通路１６はダクト２の上端に開口し、フット空気通路１８はダクト２の下端に開口して設けられている。なお、サイドフェイス空気通路１４を除く他の空気通路には、各吹出口への空気流を制御するセンタフェイスダンパ１９、デフロスタダンパ２０、およびフットダンパ２１が設けられている。
【００１７】ダクト２内の上流には、ダクト２内を流れる空気を冷却する冷却器２２（例えば、冷凍サイクルの冷媒蒸発器）が配置されるとともに、その下流にダクト２内を流れる空気を加熱するヒータコア２３が配置されている。冷却器２２は、ダクト２内を流れる空気が全て通過するように、ダクト２内の全面に亘って設けられている。また、ダクト２内の上側には、ヒータコア２３を迂回させるバイパス通路２４を備える。このバイパス通路２４には、バイパス通路２４の開閉を行い、バイパス通路２４の開度を変化させるクールダンパ２５が設けられている。
【００１８】ヒータコア２３は、エンジンの冷却水（以下、温水）とダクト２内を流れる空気との熱交換を行う積層型の熱交換器で、図４に示すように、内部を温水が流れる上下方向に延びる複数のチューブ２６と、この複数のチューブ２６の各間に配置されるコルゲートフィン２６ａと、複数のチューブ２６の下端に接続された温水の入口タンク２７と、複数のチューブ２６の上端に接続された温水の出口タンク２８とからなり、入口タンク２７へ供給された温水を複数のチューブ２６へ全て並列に流す全パスタイプのものである。
【００１９】ヒータコア２３の入口タンク２７および出口タンク２８には、ダクト２へヒータコア２３の組付けが容易なように、同一方向（車両進行方向に対して左方向）に、温水供給配管２９および温水排出配管３０が接続される（図３参照）。この温水供給配管２９は、入口タンク２７に設けられた流入ジョイント３１に接続され、エンジンウォータジャケットあるいはラジエータから入口タンク２７へ温水の供給を行う配管である。また、温水排出配管３０は、出口タンク２８に設けられた流出ジョイント３２に接続され、出口タンク２８の流出する温水をエンジンウォータジャケットあるいはラジエータへ戻す配管である。
【００２０】また図１に示すように、ヒータコア２３の入口タンク２７には、温水供給配管２９と温水排出配管３０に近い側のチューブ２６への温水流量を抑え、逆に温水供給配管２９と温水排出配管３０に遠い側のチューブ２６への温水流量を増やすことを狙い、入口タンク２７の長手方向において間隔をあけて複数の孔部が形成された邪魔板１０６を挿入している。
【００２１】また、ヒータコア２３の温水の上流側（下側）を通過した空気は、主にフット空気通路１８を介してフット吹出口１７へ導かれ、ヒータコア２３の温水の下流側（上側）を通過した空気は、主にセンタフェイス空気通路１２およびサイドフェイス空気通路１４を介してセンタフェイス吹出口１１およびサイドフェイス吹出口１３へ導かれるよう設けられている。
【００２２】ヒータコア２３に供給される温水の流量は、温水供給配管２９側に設けられたウォータバルブ３６によって調節される。このウォータバルブ３６は、吹出モードの設定位置に応じて水量が変化するように設けられ、図５に示すように、乗員の上半身へ主に冷風を吹き出させるフェイスモードではヒータコア２３の温水流量が０〜０．２（ｌ／ｍｉｎ）、乗員の上半身へ冷風を吹き出し乗員の足元に温風を吹き出させるバイレベルモードではヒータコア２３の温水流量が０．２〜０．４（ｌ／ｍｉｎ）、乗員の足元に主に温風を吹き出させるフットモードではヒータコア２３の温水流量が０．４〜（ｌ／ｍｉｎ）の範囲に制御される。すると、ヒータコア２３を通過した空気の平均温度Ｔ（図６参照）は、図５の実線Ｔに示すように温水量に応じて変化する。なお、このデータは、ヒータコア２３への供給水温が８０℃、ヒータコア２３へ供給する空気温度が５℃、ヒータコア２３へ供給する空気流量が１５０ｍ３／ｈの状態でのものである。なお、ウォータバルブ３６によって温水流量を調節する以外にも、例えば電磁開閉弁をデューティー比制御して温水流量を調節するなど他の手段を採用しても良い。
【００２３】ヒータコア２３の空気の下流の前記ダクト内には、ヒータコア２３の下側（温水の上流部分）を通過した温風の一部をセンタフェイス吹出口１１およびサイドフェイス吹出口１３へ導くとともに、ヒータコア２３の上側（温水の下流部分）を通過した冷風の一部をフット吹出口１７へ導く温風冷風分割ダンパ３７を備える。この温風冷風分割ダンパ３７は、ヒータコア２３の空気の下流部分において回動するダンパで、バイレベルモードおよびフットモードでは、ヒータコア２３の下側を通過した温風を積極的にフット吹出口１７に導き、フェイスモードおよびデフロスタモードでは、ヒータコア２３を通過した空気通路を開いてヒータコア２３の下側を通過した空気の流れ抵抗を小さくする。
【００２４】以上説明した本実施形態によると、高温温水の低流量制御時には、温水は自身の浮力により温水供給配管２９および温水排出配管３０に近い側のチューブ２６を流れ易い傾向にあるが、入口タンク２７内に、入口タンク２７の長手方向における温水分配を均一化させる邪魔板１０６を設けているため、上記長手方向での温水の分配を均一化できて、温水供給配管に近い側と遠い側との間における空気温度差を低減できる。
【００２５】なお、図７の一点鎖線Ｃおよび図８の一点鎖線Ｄは、実線Ａ、Ｂのデータを得たときと同じ条件における本実施形態装置での実験データである。
【００２６】このように本実施形態では、温水供給配管２９および温水排出配管３０に近い側と遠い側との間における流速も平均温度も、従来に比べて均一化される。 このため、温水供給配管２９および温水排出配管３０に近い側のチューブ２６と熱交換した空気が吹き出される吹出口（例えば助手席側のサイドフェイス吹出口１３）の吹出温度も、温水供給配管２９および温水排出配管３０に遠い側のチューブ２６と熱交換した空気が吹き出される吹出口（例えば運転席側のサイドフェイス吹出口１３）の吹出温度も、ヒータコア２３の中央付近のチューブ２６と熱交換した空気が吹き出される吹出口（例えばセンタフェイス吹出口１１）の吹出温度も均一化される。
【００２７】〔変形例〕上記の実施形態ではフェイス吹出口に通じる空気通路を、フット吹出口に通じる空気通路の上方に設け、ヒータコアの温水上流側を温水下流側よりも下方に配置した例を示したが、フェイス吹出口に通じる空気通路を、フット吹出口に通じる空気通路の下方に設け、ヒータコアの温水上流側を温水下流側よりも上方に配置したり、フェイス吹出口に通じる空気通路とフット吹出口に通じる空気通路とを水平方向に設け、ヒータコアの温水上流側と温水下流側を水平方向に配置しても良い。温水の流量を調節してヒータコアを通過する空気の温度を調節した例を示したが、ヒータコアに流入する温水の温度を調節してヒータコアを通過する空気の温度を調節しても良い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成５年１１月３０日（１９９３．１１．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】碓氷 裕彦 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１３８８（Ｐ２００１−１４１３８８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３１３６４５（Ｐ２０００−３１３６４５） |
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