JPH106739A - 熱交換器および空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた性能を維持しつつ小型化可能な空調装
置および該空調装置に用いて最適な熱交換器を提供す
る。 【解決手段】 通過する熱交換用空気の熱交換器内にお
ける主流の風向を変更制御可能な手段を設けたことを特
徴とする熱交換器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば自動車等
の車両に用いられる空調装置および該空調装置に適用さ
れる熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両用空調装置としては、た
とえば図１５に示すようなものが知られている。図にお
いて、２００は車両用空調装置を示しており、装置２０
０内には熱交換用空気の通路１００が形成されている。
１０１は、回動式のダンパを示しており、ダンパ１０１
の回動量を調整することにより、車室内側吸入口１１２
および／または車室外側吸入口１１３の開度調整が行わ
れ、通路１００内に熱交換用空気としての車室内空気
（ＲＥＣ）および／または車室外空気（ＦＲＥ）が吸入
されるようになっている。

【０００３】通路１００内には、熱交換用空気の流通方
向（図１５矢印）の上流側から順にブロワ１０２、熱交
換器１０３、ヒータ１０４が設けられている。また、熱
交換器１０３とヒータ１０４との間にはダンパ１０５が
設けられており、ダンパ１０５の調整によりヒータ１０
４内への熱交換用空気の流入量が制御されるようになっ
ている。

【０００４】また、通路１００のヒータ１０４の下流側
からは、吹出口Ｉ０６、１０７、１０８（たとえば、Ｄ
ＥＦ、ＶＥＮＴ、ＦＯＯＴ）が分岐されており、通路１
００と各吹出口１０６、１０７、１０８との間には各ダ
ンパ１０９、１１０、１１１が設けられている。

【０００５】上記のような空調装置２００においては、
吸入口１１２および／または吸入口１１３を介して通路
１００内に吸入された熱交換用空気は、熱交換器１０３
を通過し、さらに場合によってはヒータ１０４を通過し
た後、ダンパ１０９、１１０、１１１の回動により通路
１００と選択的に連通される一つあるいは複数の吹出口
から車室内へと吐出されるようになっている。

【０００６】より具体的には、冷房時においては、熱交
換器１０３（蒸発器）を稼働させ、ダンパ１０５を全閉
状態にしてヒータ１０４内への熱交換用空気の流入を遮
断してヒータ１０４を停止する。また、暖房時において
は、熱交換器１０３を停止させ、ダンパ１０５を全開状
態にして、熱交換器１０３を通過した熱交換用空気の主
流の風向をヒータ１０４方向に向けた状態にしてヒータ
１０４を稼働させる。また、エアミックス時において
は、熱交換器１０３を稼働させ、ダンパ１０５を図１５
に示すように半開状態にして通路１００内を流通する熱
交換用空気の主流の一部にヒータ１０４方向への指向性
を付与しヒータ１０４を稼働する。そして、熱交換器１
０３を通過した空気と、熱交換器１０３を通過した後さ
らにヒータ１０４を通過した空気とがヒータ１０４の下
流側で混合されて温度調整され、１つまたは複数の吹出
口から吐出されるようになっている。

【０００７】つまり、上記のような空調装置において
は、通路１００内に設けられたダンパ１０５の回動量を
調整することにより、熱交換用空気の主流の風向等が変
更制御され、冷暖房等のモードが設定されるようになっ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱交換
器１０３とヒータ１０４との間にダンパ１０５を設け、
該ダンパ１０５の回動により熱交換用空気の主流の風向
を変更制御する方法においては、通路１００内に熱交換
用空気の主流の風向を変化させるための通路スペース
（図１５においては、熱交換器１０３とヒータ１０４と
の間）およびダンパ１０５の回動スペースを確保してお
かなければならず、通路１００の拡大、延長ひいては空
調装置自身の大型化を招くおそれがある。一方、近年の
エアバッグやナビゲータシステム搭載車両の普及に伴
い、車両用空調装置の分野においては、装置の一層の小
型化が望まれている。このため、上記従来の空調装置で
は上記要請に十分に対応できないおそれがある。また単
に装置を小型化したのでは、熱交換性能の低下は免れな
い。

【０００９】本発明の課題は、優れた熱交換性能を維持
しつつ小型化の要請に十分に対応できる空調装置および
該空調装置に最適な熱交換器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の熱交換器は、通過する熱交換用空気の熱交
換器内における主流の風向を変更制御可能な手段を設け
たことを特徴とするものからなる。

【００１１】上記熱交換器は、とくに限定されるもので
はないが多管式熱交換器であることが望ましい。

【００１２】上記課題を解決するために、本発明の空調
装置は、通過する熱交換用空気の熱交換器内における主
流の風向を変更制御可能な手段を設けた熱交換器を有す
ることを特徴とするものからなる。

【００１３】また、本発明に係るもう一つの空調装置
は、熱交換器を通過する熱交換器空気の該熱交換器内に
おける主流の風向を変更制御可能な手段を、通路内に有
することを特徴とするものからなる。

【００１４】また、本発明に係る空調装置に適用される
熱交換器はとくに限定されるものではないが、多管式熱
交換器であることが望ましい。

【００１５】上記のような熱交換器においては、通過す
る熱交換用空気の熱交換器内における主流の風向を変更
制御可能な手段が設けられているので、通過する熱交換
用空気との間で効率的な熱交換を行いつつ、同時に該熱
交換器本体内において、熱交換用空気の主流に所望の指
向性を付与して風向を変更制御できる。

【００１６】したがって、上記熱交換器を用いれば、空
調装置の熱交換用空気の通路内に主流の風向を変更する
ためのスペースを設け、通路内において熱交換用空気の
主流の風向を変更する必要はなくなるので、通路の縮
小、すなわち空調装置の小型化を、優れた性能を維持し
つつ効果的に達成することができる。なお、上記変更制
御可能な手段は、空調装置の通路に設けることも可能で
ある。

【００１７】上記熱交換器および空調装置に設けられ
る、主流の方向を熱交換器内で変更制御が可能な手段
は、とくに限定されるものではないが、たとえば回動式
のダンパ、フイルムダンパ、開閉式シャッター、スライ
ド式の遮風板等から構成することができる。

【００１８】また、上記熱交換器は、多管式熱交換器で
あることが望ましく、熱交換器を多管式熱交換器とすれ
ば、熱交換器本体内で実質的に制約なしに主流の風向を
変更できるのでより容易に本発明を実施でき、たとえば
円管の配列等を調整するだけでも、上記手段を構成する
ことが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の熱交換器の望ま
しい実施の形態について、図面を参照して説明する。図
１および図２は、本発明の第１実施態様に係る熱交換器
８０を示している。図において、１は上タンクを示して
おり、２は下タンクを示している。一対の上下タンク
１、２間には複数の円管３が延設され、上下タンク１、
２は円管３を介して連通、接続されている。つまり、本
実施態様における熱交換器８０は、多管式熱交換器から
なっている。

【００２０】熱交換器８０には、図１の矢印で示す熱交
換用空気の流入方向と垂直の面４、５の一部を開閉する
回動式のダンパ６、７が設けられている。ダンパ６、７
は図２の矢印で示す方向に回動可能になっている。たと
えば、ダンパ６、７が図２に示すような全閉状態におい
ては、熱交換用空気の主流の風向は熱交換器８０内にお
いて、矢印で示すように変更される。つまり、面４から
熱交換器８０内に流入する熱交換用空気は、面４のうち
ダンパ６により閉塞されていない部分から熱交換器８０
内へ流入するが、その直進方向の流路はダンパ７により
遮断されているので、熱交換器８０内で熱交換用空気は
矢印の如く熱交換器８０の本体内で折れ曲がり（方向を
変更し）、面５のうちダンパ７によって閉塞されていな
い部分から外部へ流出する。

【００２１】すなわち、本実施態様においては、通過す
る熱交換用空気の熱交換器８０内における主流の風向
は、ダンパ６、７の回動量を調整することにより変更制
御されるようになっている。したがって、通過する熱交
換用空気との間で熱交換を行うと同時に、該熱交換用空
気の主流に所望の指向性を付与しつつ風向を所望の方向
に変更することができる。したがって、熱交換器外部に
主流の風向変更のためのスペースをとっておく必要がな
くなり、空調装置全体の小型化が可能となる。

【００２２】図３は、本発明の第２実施態様に係る熱交
換器８１を示している。本実施態様においては、上下タ
ンク８、９は図３に示すように略三角形になっており、
上下タンク８、９間には円管３が延設されている。

【００２３】本実施態様においては、熱交換用空気の流
入方向と垂直の面１０から流入した熱交換用空気の主流
の風向は熱交換器８１内において２つに分流される。つ
まり、面１０の中央部には熱交換用空気の流入方向に沿
って多数の円管３が配設されており圧損が増大するため
熱交換用空気は通過しにくくなっているが、面１０の中
央部から離れ端部１０ａ、１０ｂの方向に行くに従って
上記方向に沿う円管３の数は少なくなり圧損が低減され
熱交換用空気は通過し易くなっている。したがって、熱
交換器８１内に流入した熱交換用空気の主流には端部１
０ａ、１０ｂ方向に迂回する指向性が付与されることに
なり、熱交換器８１内における熱交換用空気の主流の風
向が変更制御される。すなわち、本実施態様において
は、熱交換器８１のタンク８、９の形状による円管３の
配列自体が変更制御可能な手段になっている。

【００２４】図４は、本発明の第３実施態様に係る熱交
換器８２を示している。上下タンク１１、１２は、図４
に示すように略台形状になっており、上下タンク１１、
１２は円管３により連通されている。本実施態様におい
ても、熱交換用空気の流入方向と垂直な面１３から流入
した熱交換用空気の主流は、上記第２実施態様で述べた
と同じように円管３の配列により分流され各面１４、１
５、１６から流出するので、熱交換器８２内において熱
交換用空気の主流の風向を変更制御することができる。

【００２５】図５は、本発明の第４実施態様に係る熱交
換器４１を示している。本実施態様においては、一対の
タンク４２、４３を水平方向において対向配置し、両タ
ンク４２、４３間を実質的に水平方向に延びる多数の円
管４４で連通、接続している。このような構造とすれ
ば、図の矢印で示すように、熱交換器４１の一面４５か
ら流入した熱交換用空気の主流は、熱交換器４１の本体
内で３方向に分流され、残りの３面４６、４７、４８か
ら流出されることが可能となる。このように、熱交換器
内における主流の方向を、管の配列によって変更すると
同時に、その変更方向を自由に設定することが可能であ
る。

【００２６】図６は、本発明の第５実施態様に係る熱交
換器５１を示している。本実施態様は、本発明では、熱
交換器内における主流の風向をＵターンさせることも可
能であることを示したものである。図において、５１
は、上下タンク５２、５３間に上下方向に延びる多数の
円管３が配設された多管式熱交換器を示している。空気
流入側には仕切板５４が設けられ、仕切板５４の下部側
から流入した熱交換用空気は、ダンパ５５、５６、５７
の調整に応じて、直進する流れ、熱交換器５１内で風向
を変更して上記直進流れと同方向に流出する流れ、該流
れから分岐し、Ｕターンして仕切板５４の上部側から流
出する流れとに分流可能となっている。このように、分
流方向あるいは熱交換器内での風向変更方向を、Ｕター
ン方向に設定することも可能である。

【００２７】次に、本発明に係る空調装置の望ましい実
施の形態について図面を参照して説明する。図７ないし
図９は、本発明の第６実施態様に係る空調装置を示して
いる。空調装置８３内には、熱交換用空気の通路１７が
形成されている。通路１７内には、熱交換用空気の通過
方向（図７の矢印方向）の上流側から順に、ブロワ（図
示略）、熱交換器８０、ヒータ１８が設けられている。
また、通路１７のヒータ１８の下流側からは、吹出口１
９、２０、２１が分岐されており、各吹出口１９、２
０、２１と通路１７との間には回動式のダンパ２２、２
３、２４が設けられている。そして、ダンパ２２、２
３、２４の回動により１つあるいは複数の吹出口と通路
１７とが選択的に連通されるようになっている。

【００２８】熱交換器８０は、図８に示すように多管式
熱交換器からなっている。本実施態様では、熱交換器８
０とヒータ１８との間にフイルムダンパ２５が設けられ
ている。フイルムダンパ２５は、図８、図９の矢印方向
に移動可能になっている。また、フイルムダンパ２５に
は、複数の孔３０からなる開口部３１が設けられている
（図９）。そして、ダンパ２５を移動させ開口部３１の
位置を移動させることにより、ヒータ１８への熱交換用
空気の流入、遮断が行われるようになっている。

【００２９】たとえば、暖房時においては、熱交換器８
０を停止して、一方の開口部３１が熱交換器８０とヒー
タ１８間に位置するようにフイルムダンパ２５を移動す
る。この際、面５の半分（面長ｌ）をフイルムダンパで
閉塞すると、熱交換用空気は図７の矢印Ｂ、Ｄに示すよ
うに熱交換器８０を通過する。この状態でヒータ１８を
稼働する。また、冷房時においては、熱交換器８０を稼
働させ、フイルムダンパ２５を移動し、熱交換用空気を
矢印Ａ、Ｃで示すように熱交換器８０を通過させ、ヒー
タ１８への流入を遮断してヒータ１８を停止する。ま
た、エアミックス時においては、熱交換用空気を矢印
Ａ、Ｄで示すように熱交換器８０を通過させ、熱交換器
８０およびヒータ１８を稼働させる。そして、ヒータ１
８の下流側で矢印Ａ、Ｄに沿って流れた熱交換用空気を
混合する。

【００３０】つまり、本実施態様に係る空調装置におい
ては、熱交換器８０に設けられたフイルムダンパ２５に
より、通過する熱交換用空気の熱交換器８０内における
主流の風向を変更制御でき、上記各モードを設定するこ
とができる。したがって、従来、空調装置の流路に設け
られていた熱交換用空気の主流の風向を変更するための
スペース等を省くことができるので、装置の優れた性能
を維持しつつ、小型化を達成することができる。

【００３１】また、本実施態様においては、熱交換器８
０の円管３の延設方向に沿って延びるようにヒータ１８
を配設しているが、たとえば図１０に示すように、熱交
換器８０の円管３の延設方向と直交する方向に延びるよ
うにヒータ１８を配設することも可能である。なお、こ
の場合フイルムダンパ２５の移動方向は図８の矢印で示
すように上下方向になる。

【００３２】図１１は、本発明の第７実施態様に係る空
調装置８５を示している。本実施態様においては、ダン
パ２６、２７により、通過する熱交換用空気の熱交換器
８０内における主流の風向を変更制御可能な手段が構成
されている。つまり、本実施態様においては、熱交換器
８０に設けられたダンパ２６と空調装置８５の通路１７
に設けられたダンパ２７とにより上記変更制御可能な手
段が構成されており、ダンパ２６および／またはダンパ
２７の回動量を調整することにより、通過する熱交換用
空気の熱交換器８０内における風向が変更制御されるよ
うになっている。このような構成においても空調装置の
小型化を達成することができる。

【００３３】図１２は、本発明の第８実施態様に係る空
調装置８６を示している。本実施態様は、図３に示した
熱交換器８１とフイルムダンパ３２とを用いた例を示し
ており、該フイルムダンパ３２により、通過する熱交換
用空気の熱交換器８１内における主流の風向を変更可能
な手段が構成されている。このような構成においても装
置の小型化を達成することができる。

【００３４】図１３は、本発明の第９実施態様に係る空
調装置８７を示している。本実施態様においては、スラ
イド式遮風板３３により、通過する熱交換用空気の熱交
換器８０内における主流の風向を変更可能な手段が構成
されている。このような構成においても装置の小型化を
達成することができる。

【００３５】図１４は、本発明の第１０実施態様に係る
空調装置８８を示している。図１４は、装置の概略平面
図を示しており、本実施態様は、熱交換器８９内におい
て、熱交換用空気の主流の方向を上記平面方向において
変更したり、上記平面方向において分流したりすること
ができることを示したものである。

【００３６】図１４においては、熱交換器８９の一面９
０が空気流入面とされ、三面９１、９２、９３が空気流
出面とされている。熱交換器８９の多数の円管９４は、
垂直方向に配設されている。熱交換器８９の三面９１、
９２、９３に対向させて、フイルムダンパ９５が設けら
れており、フイルムダンパ９５によって熱交換器内の風
向が各種モード（つまり、図の矢印で示した各風向の任
意の組み合わせ）に切り換えられるようになっている。
なお、９６はヒータコアを示している。

【００３７】このように、熱交換器８９の本体内で主流
の風向を所定の方向に変更したり分流したりできるの
で、熱交換器８９の各出口から、それぞれ直接的に各分
岐路９７、９８、９９に熱交換後の空気を送ることも可
能である。上記多管式熱交換器８９の形状は、図に示し
た四角形のもの以外に種々の形状を採り得る。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
および空調装置によるときは、通過する熱交換用空気の
熱交換器内における主流の風向を変更制御することがで
きるので、優れた性能を維持しつつ、装置の小型化を効
果的に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様に係る熱交換器の斜視図
である。

【図２】図１の熱交換器の平面図である。

【図３】本発明の第２実施態様に係る熱交換器の横断面
図である。

【図４】本発明の第３実施態様に係る熱交換器の横断面
図である。

【図５】本発明の第４実施態様に係る熱交換器の概略斜
視図である。

【図６】本発明の第５実施態様に係る熱交換器の概略側
面図である。

【図７】本発明の第６実施態様に係る空調装置の概略構
成図である。

【図８】図７の装置の熱交換器とヒータとの配置関係を
示す斜視図である。

【図９】図７のフイルムダンパの拡大部分平面図であ
る。

【図１０】図７の装置の熱交換器とヒータとの図８とは
別の配置関係を示す斜視図である。

【図１１】本発明の第７実施態様に係る空調装置の概略
構成図である。

【図１２】本発明の第８実施態様に係る空調装置の概略
構成図である。

【図１３】本発明の第９実施態様に係る空調装置の概略
構成図である。

【図１４】本発明の第１０実施態様に係る空調装置の概
略平面図である。

【図１５】従来の空調装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１、８、１１ 上タンク ２、９、１２ 下タンク ３、４４、９４ 円管 ４、５、１０、１３、４５、９０ 熱交換用空気の流入
方向と垂直な面 ６、７、２２、２３、２４、２６、２７、５５、５６、
５７ ダンパ １０ａ、１０ｂ 端部 １４、１５、１６ 面 １７ 通路 １８、９６ ヒータ １９、２０、２１ 吹出口 ２５ フイルムダンパ ３０ 孔 ３１ 開口部 ３２、９５ フイルムダンパ ３３ スライド式遮風板 ４１、５１、８０、８１、８２、８９ 熱交換器 ４２、４３、５２、５３ タンク ４６、４７、４８、９１、９２、９３ 空気流出面 ５４ 仕切板 ８３、８５、８６、８７、８８ 空調装置 ９７、９８、９９ 分岐路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通過する熱交換用空気の熱交換器内にお
   ける主流の風向を変更制御可能な手段を設けたことを特
   徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 前記熱交換器が多管式熱交換器である、
   請求項１の熱交換器。
3. 【請求項３】 通過する熱交換用空気の熱交換器内にお
   ける主流の風向を変更制御可能な手段を設けた熱交換器
   を有することを特徴とする空調装置。
4. 【請求項４】 熱交換器を通過する熱交換用空気の該熱
   交換器内における主流の風向を変更制御可能な手段を、
   通路内に有することを特徴とする空調装置。
5. 【請求項５】 前記熱交換器が多管式熱交換器である、
   請求項３または４の空調装置。