空調装置

【課題】温度センサが加熱用熱交換器の熱的影響を受けずに正確な温度を測定することができ、したがって確実に冷却用熱交換器の凍結を防止することができるとともに、装置全体を小型にすることができる空調装置を提供する。
【解決手段】この空調装置３１は、空気流路に、冷却用熱交換器３３と加熱用熱交換器３５とを互いに離間することなく上流から下流にこの順に直列に配設し、冷却用熱交換器３３の温度センサ３７を冷却用熱交換器３３の上流端と下流端との間の位置に配設している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却用熱交換器と加熱用熱交換器とを流路中に有する空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の空調で夏場以外に車室内を除湿したい場合は、まず冷却用熱交換器で吸込み空気を冷却、除湿する。その後、この除湿された空気を加熱用熱交換器で室温と同等の温度にまで昇温して車室内に吹出す。このようにして、乗客には適温でかつ除湿された空気を供給することができる。
【０００３】
ところが、夏以外の時期は、熱負荷が低く風量も少ないため、冷却用熱交換器が凍結する場合がある。このため、冷却用熱交換器のフィンに温度センサを設け、冷却用熱交換器のフィンの温度、又はフィンを通過する空気の温度を測定し、熱交換器が凍結しそうになると圧縮機を停止して凍結を防止するようなっている。この温度センサは、熱交換器中最も温度が低くなる空気流れの下流端に設置するのが望ましい。
【０００４】
このような空調装置１１は、図８に示すようなものであって、ダクト１３中の上流側に冷却用熱交換器１５が配設されており、この冷却用熱交換器１５の下流側に若干距離を置いて加熱用熱交換器１７が配置されている。そして、上流から流れてきた空気は、冷却用熱交換器１５で冷却除湿された後、加熱用熱交換器１７で適温に加熱されて車室内に供給されるようになっている。そして、冷却用熱交換器の凍結防止用の温度センサ１９は、最も温度が低くなる冷却用熱交換器１５の下流端に設置されている。
【０００５】
しかしながら、この温度センサ１９は、加熱用熱交換器１７に近いと、その熱に影響されて正しい温度を測定できない。このため、冷却用熱交換器の凍結を防止することができないという問題点があった。また、冷却用熱交換器１５から加熱用熱交換器１７を離して配置すれば温度センサ１９に対する影響を少なくすることはできるが、装置全体が大型になってしまうという問題点があった。
【０００６】
これに対して、特許文献１や特許文献２には図９に示すような空調装置２１が開示されている。この空調装置２１は、ダクト１３中に冷却用熱交換器１５と加熱用熱交換器１７が並列に配設されており、冷却用熱交換器１５の下流端に温度センサ１９が配置されている。このようにすると、加熱用熱交換器１７の影響を受けなくなるが、ダクト１３の幅が広くなってしまうとともに、冷気と暖気を混合するための空間が必要になり、その分ダクトが長くなってしまう。このため、装置自体が大型になり、小型化しにくくなるという問題点があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２４３６６６
【特許文献２】特開２００１−２０１２８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決することをその課題とし、温度センサが加熱用熱交換器の熱的影響を受けずに正確な温度を測定することができ、したがって確実に冷却用熱交換器の凍結を防止することができるとともに、装置全体を小型にすることができる空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、空気流路に、冷却用熱交換器（３３）と加熱用熱交換器（３５）とを上流から下流にこの順に直列に配設した空調装置において、冷却用熱交換器（３３）と加熱用熱交換器（３５）とを離間することなく配設するとともに、温度センサ（３７）を、冷却用熱交換器（３３）の上流端と下流端との間の位置に配設した手段を採用することができる。
【００１０】
この手段によれば、温度センサ(３７)が加熱用熱交換器(３５)の熱的影響を受けずに正確な温度を測定することができ、したがって確実に冷却用熱交換器（３３）の凍結を防止することができるとともに装置全体を小型にすることができる。
【００１１】
また、上記課題を解決するため、冷却用熱交換器（３３）と加熱用熱交換器（３５）は一体化された熱交換器（４１）であり、この一体化された熱交換器（４１）は、空気流路に沿って複数枚離間して配設されたプレート状フィン（４３）と、この複数枚のプレート状フィン（４３）のうち空気流路上流側を貫通する冷却用チューブ（４５）と、この複数枚のプレート状フィン（４３）のうち空気流路下流側を貫通する加熱用チューブ（４９）とを有する手段採用することができる。したがって、部品点数を削減し低コストの空調装置を提供することができる。
【００１２】
また、上記課題を解決するため、冷却用熱交換器（６３）と加熱用熱交換器（６５）は別体になされた熱交換器（６１）を構成し、空気流路中に互いに離間することなく配置されている手段を採用することができる。したがって、冷却用熱交換器、加熱用熱交換器の双方に付き熱交換容量を変更、組み合わせを自由に行うことができ、したがって適用範囲の広い空調装置を提供することができる。
【００１３】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図１ないし図７を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態である空調装置３１を示す。この空調装置３１は、外気から空気を取り入れ車室に空調空気を供給するダクト１１を有している。このダクト１１には、冷却用熱交換器３３が配設されている。また、この冷却用熱交換器３３の下流側には、加熱用熱交換器３５が冷却用熱交換器３３と間隔をあけずに配設されている。そして、冷却用熱交換器３３の下流端と上流端との間で下流端から所定距離はなれた位置に温度センサ３７が配置されている。ここで、温度センサ３７の位置については、加熱用熱交換器３５の熱的影響が出ない範囲でなるべく空気流れの下流側が望ましい。
【００１６】
図２は、空気流れ方向における熱交換器の温度分布を示すものである。ここで、Ｔｆは冷却用熱交換器の凍結温度、Ｔｒは室温（吸込温度）、Ｔ１は冷却用熱交換器の凍結防止のため圧縮機をＯＦＦにする制御温度を示す。従来のように、加熱用熱交換器が冷却用熱交換器から離れて配置され、温度センサが冷却用熱交換器の空気流れの下流端に設置されている場合は、一般的にＴ１＝Ｔｆとされる。しかし、本実施の形態のように温度センサが冷却用熱交換器の上流端と下流端の間に設置される場合は、Ｔ１は温度センサの位置が上流側にずれている分Ｔｆよりα℃高い温度で決定される。また、冷却用熱交換器の凍結防止のため圧縮機をＯＦＦにした後、再度圧縮機をＯＮにする制御温度Ｔ２は、Ｔ２＞Ｔ１となるよう任意に決定される。すなわち、
Ｔ１＝Ｔｆ＋α（℃）
Ｔ２＞Ｔ１
となる。
【００１７】
図３（ａ）は、冷却用熱交換器の凍結防止の制御フローを示すものである。この図において、Ｔａは温度センサの検知温度を示す。
【００１８】
まず、温度センサにて温度Ｔａを検知する。
【００１９】
次に、圧縮機が既にＯＦＦになっているか否かを判断する。
【００２０】
圧縮機がＯＮの場合、Ｔａ≦Ｔ１であるかを判断する。
【００２１】
Ｔａ＞Ｔ１ならば熱交換器に凍結の可能性はないとしてＳＴＡＲＴへもどる。Ｔａ≦Ｔ１ならば凍結の可能性ありとして圧縮機をＯＦＦにする。
【００２２】
圧縮機がＯＦＦの場合は、Ｔａ≧Ｔ２であるか判断する。
【００２３】
Ｔａ＜Ｔ２ならそのままＳＴＡＲＴへ戻る。
【００２４】
Ｔａ≧Ｔ２なら熱交換器の温度が上がりすぎとして圧縮機をＯＮにする。
【００２５】
このように圧縮機のＯＮ、ＯＦＦを繰り返すことによって、図３（ｂ）に示すように、Ｔａの値をＴ１とＴ２との間にあるようにすることができる。
【００２６】
図４及び図５は、本実施の形態の具体的例である熱交換器ユニット４１を示す斜視図であり、図５は図４中Ｖ−Ｖ線に沿う断面図である。この熱交換器ユニット４１は、冷却用熱交換器と加熱用熱交換器とが一体になったもので、複数枚平行に配設されたフィン４３を有している。このフィン４３のうち空気流れの上流側が冷却用領域４３ａとして使用され、下流側が加熱用領域４３ｂとして使用される。冷却用領域４３ａには、冷却用熱媒体が流通する冷却用チューブ４５が多数貫通して配設され、冷却用熱交換器４７を構成し、加熱領域４３ｂには、加熱用熱媒体が流通する加熱用チューブ４９が多数貫通して配設され、加熱用熱交換器５１を構成している。そして、冷却用熱交換器４７のうち、その下流側端から所定距離上流側に温度センサ５３が埋め込まれている。このように構成することによって、加熱用熱交換器５１の熱的影響を受けることなく冷却用熱交換器のフィン等の温度を測定することができる。
【００２７】
図６は、本実施の形態の他の具体的例である熱交換器ユニット６１を示す断面図である。この熱交換器ユニット６１は、別体に構成された冷却用熱交換器６３と加熱用熱交換器６５とを空気流れに直列に隣接して配設したものである。冷却用熱交換器６３は、複数枚平行して配設されたフィン６３ａとこれを貫通する複数本のチューブ６３ｂを有しており、加熱用熱交換器６５は、複数枚平行して配設されたフィン６５ａとこれを貫通する複数本のチューブ６５ｂを有している。冷却用熱交換器６３のうち、その下流側端から所定距離上流側に温度センサ５３が埋め込まれている。このようにすることによって、加熱用熱交換器６５の熱的影響を受けることなく冷却用熱交換器６３の温度を測定することができる。
【００２８】
図７は、上記熱交換器ユニット４１を有する車両用空調装置７０を模式的に示したものである。この図において、符号７１は車室壁を示し、この車室壁７１の外側にはダクトカバー７３が設けられている。車室壁７１の中央には、吸気口７５が設けられおり、この吸気口７５の両側には、一対の熱交換器ユニット４１が配設されている。この熱交換器ユニット４１は、その冷却用熱交換器４７を内側に加熱用熱交換器５１を外側にして配設されており、冷却用熱交換器４７の下流端から所定の位置には温度センサ５３が装着されている。さらに、この熱交換器ユニット４１の外側にはブロワ７７が設けられており、このブロワ７７には、車室内に突出する吹出ダクト７９が接続されている。
【００２９】
このような構成において、ブロワ７７を作動させると、車室内の空気は、吸気口７５からダクトカバー７３内に吸引され、熱交換器ユニット４１を通過する。ここで、通過空気は、冷却用熱交換器４７で冷却除湿され、その後加熱用熱交換器５１で適温に加温される。そして、この除湿加温された空気は、ブロワ７７から吹出口７９を経て車室内に供給される。このような空調装置７０にあっても、温度センサ５３を冷却用熱交換器４７の下流端から所定の位置に設置しているから、加熱用熱交換器の熱的影響を受けることなく、冷却用熱交換器の温度を測定することができ、したがって、確実に冷却用熱交換器の凍結を防止することができる。なお、上記実施の形態では、車両量空調装置７０は一体型の熱交換器ユニット４１を有しているが、これに限る必要はなく、別体型の熱交換器ユニット６１を採用してもよい。
【００３０】
以上説明したように、この空調装置３１にあっては、空気流路に、冷却用熱交換器３３と加熱用熱交換器３５とを互いに離間することなく上流から下流にこの順に直列に配設し、冷却用熱交換器３３の温度センサ３７を冷却用熱交換器３３の上流端と下流端との間の位置に配設しているから、温度センサ３７が加熱用熱交換器３５の熱的影響を受けずに正確な温度を測定することができ、したがって確実に冷却用熱交換器３３の凍結を防止することができるとともに装置全体を小型にすることができる。
【００３１】
また、一体型の熱交換器ユニット４１を有する空調装置３１にあっては、空気流路に沿って複数枚離間して配設されたプレート状フィン４３と、この複数枚のプレート状フィン４３を貫通する複数のチューブとを有し、この複数のチューブのうち空気流路上流側のチューブ４５を冷却用熱交換器として使用し、空気流路下流側のチューブ４９を加熱用熱交換器として使用しているから、部品点数を削減し低コストの空調装置を提供することができる。
【００３２】
さらに、別体型の熱交換器ユニット６１を有する空調装置３１にあっては、別体に形成された冷却用熱交換器６３と加熱用熱交換器６５とを空気流路中に互いに離間することなく配置しているから、冷却用熱交換器６３、加熱用熱交換器６５の双方に付き熱交換容量を変更、組み合わせを自由に行うことができ、したがって適用範囲の広い空調装置を提供することができる。
【００３３】
また、上記熱交換器ユニット４１，６１は、全体としてコンパクトに構成されているから、車室壁７１外にダクトカバー７３を設けて熱交換器等を収納するような空調装置７０に対しても最適であり、空調装置全体を小型にすることができる。
【００３４】
なお、上記熱交換器ユニット４１、６１において、いずれもプレート状フィンとチューブの組み合わせによる熱交換器を例に説明してるが、これに限る必要はなく、扁平管とフィンの組み合わせでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態である空調装置の概略構成を示す断面図。
【図２】空気流れ方向における冷却用熱交換器内の温度分布と、温度センサの位置を示す図。
【図３】冷却用熱交換器の凍結防止のための制御を示す図であって、（ａ）はその制御フローを示す図、（ｂ）は温度センサによる検知温度と圧縮機の作動のサイクルを示す図。
【図４】一体型の熱交換ユニットを示す斜視図。
【図５】図４中Ｖ−Ｖ線に沿う断面を示す図。
【図６】別体型の熱交換ユニットを示す断面図。
【図７】熱交換ユニットを使用した車両用空調装置の概略を示す断面図。
【図８】冷却用熱交換器と加熱用熱交換器を有する従来の空調装置の概略構成を示す断面図。
【図９】冷却用熱交換器と加熱用熱交換器を有する従来の他の空調装置の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３６】
３１空調装置
３３冷却用熱交換器
３５加熱用熱交換器
３７温度センサ
４１熱交換器ユニット
４３フィン
４５冷却用チューブ
４９加熱用チューブ
５３温度センサ
６１熱交換器ユニット
６３冷却用熱交換器
６５加熱用熱交換器

【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流路に、冷却用熱交換器（３３）と加熱用熱交換器（３５）とを上流から下流にこの順に直列に配設した空調装置において、
前記冷却用熱交換器（３３）と前記加熱用熱交換器（３５）とを離間することなく配設するとともに、温度センサ（３７）を、前記冷却用熱交換器（３３）の上流端と下流端との間の位置に配設したことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記冷却用熱交換器（３３）と前記加熱用熱交換器（３５）は一体化された熱交換器（４１）であり、この一体化された熱交換器（４１）は、空気流路に沿って複数枚離間して配設されたプレート状フィン（４３）と、この複数枚のプレート状フィン（４３）のうち空気流路上流側を貫通する冷却用チューブ（４５）と、この複数枚のプレート状フィン（４３）のうち空気流路下流側を貫通する加熱用チューブ（４９）とを有することを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記冷却用熱交換器（６３）と前記加熱用熱交換器（６５）は別体になされた熱交換器（６１）を構成し、前記空気流路中に互いに離間することなく配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。

【図１】