JP4338592B2 - Heater unit - Google Patents
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Description
本発明は、車両用空調装置の冷房サイクルに用いられる熱交換器に関し、詳しくは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルに適用される暖房用のヒータユニットに関する。 The present invention relates to a heat exchanger used in the cooling cycle of the vehicle air conditioner, and more particularly relates to a heater unit for heating the refrigerant pressure on the high pressure side is applied to a supercritical refrigeration cycle equal to or greater than the critical pressure of the refrigerant .
車両用空調装置において、乗員が個別に温調を行える独立温調機能を備えたものがある。例えば特許文献1には、ヒータユニット内に左右2つの通風路を形成し、エンジン冷却水を温媒にしたヒータコア及び冷却器を2つに区分する仕切板を設け、各通風路につながる2つのミックスドアの開度をそれぞれ調整することにより、ヒータコアを通過する空気とバイパス路(ヒータコアを通過しない領域)に流れる空気の比率を調整して独立温調できるようにしたものが開示されている(以下、上記のような構成を独立温調方式のヒータユニットという)。 Some vehicle air conditioners have an independent temperature control function that allows an occupant to individually control the temperature. For example, in Patent Literature 1, two left and right ventilation paths are formed in the heater unit, a heater core using engine cooling water as a heating medium, and a partition plate that divides the cooler into two are provided, and two ventilation paths are connected to each ventilation path. By adjusting the opening degree of the mix door, the ratio of the air passing through the heater core and the air flowing through the bypass path (the region not passing through the heater core) is adjusted to be able to independently control the temperature ( Hereinafter, the above configuration is referred to as an independent temperature control heater unit).
エンジン冷却水を温媒とするヒータコアでは、エンジン冷却水の出入口温度差が10℃程度であるため、上記のようなヒータユニットにおいて2つのミックスドアを同開度にして、仕切板によって区分されるヒータコアの左右に同じ風量の空気を通過させた場合でも、ヒータコアの左右における空気出口温度差はほとんど生じない。
従来より車両用空調装置の冷房サイクルには、おもにフロン冷媒が用いられてきたが、これらが大気中に放出されるとオゾン層の破壊による地球温暖化といった環境問題が懸念されるため、脱フロン対策として、二酸化炭素、エチレン、エタン酸化窒素など(以下、二酸化炭素を代表例とする)を使用した冷房サイクルが提案されている(例えば、特開2002−130849号公報)。 Conventionally, chlorofluorocarbon refrigerants have been mainly used in the cooling cycle of a vehicle air conditioner. However, if they are released into the atmosphere, environmental problems such as global warming due to destruction of the ozone layer are a concern. As a countermeasure, a cooling cycle using carbon dioxide, ethylene, ethane nitric oxide or the like (hereinafter, carbon dioxide is a representative example) has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-130849).
このような二酸化炭素を冷媒とした冷房サイクルは、原理的にフロンを使用した従来の冷房サイクルと同じである。しかしながら、二酸化炭素の臨界温度は約31℃と従来のフロンの臨界温度(例えば、R−12は112℃)に比べて著しく低いため、放熱器側での二酸化炭素温度が二酸化炭素の臨界温度よりも高くなり、冷媒である二酸化炭素がガス状態のまま入口から出口へ温度低下していく点が相違する。 Such a cooling cycle using carbon dioxide as a refrigerant is in principle the same as a conventional cooling cycle using chlorofluorocarbon. However, since the critical temperature of carbon dioxide is about 31 ° C., which is significantly lower than the critical temperature of conventional chlorofluorocarbon (for example, R-12 is 112 ° C.), the carbon dioxide temperature on the radiator side is higher than the critical temperature of carbon dioxide. However, the difference is that the temperature of carbon dioxide, which is a refrigerant, decreases from the inlet to the outlet in a gas state.
一方、車両用空調装置の暖房サイクルは、エンジン車ではエンジン冷却水を温媒として用いているが、電気自動車等ではエンジン冷却水がないため、代わりに冷房サイクルの放熱器をヒータコアとして使用して暖房することが考えられている。このような二酸化炭酸を冷媒とした冷房サイクルの放熱器(以下、ヒータコアという)を独立温調方式のヒータユニットに組み込んで暖房を行うように構成した場合でも、ヒータコアの左右で空気出口温度差がほとんどないことが求められている。 On the other hand, the heating cycle of a vehicle air conditioner uses engine cooling water as a heating medium in an engine vehicle, but there is no engine cooling water in an electric vehicle or the like. Instead, a cooling cycle radiator is used as a heater core. Heating is considered. Even when such a cooling cycle radiator using carbon dioxide as a refrigerant (hereinafter referred to as a heater core) is incorporated into an independent temperature control heater unit for heating, the air outlet temperature difference between the left and right of the heater core There is almost no need for it.
しかしながら、二酸化炭素の冷媒は高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となることから、ヒータコアでは冷媒の出入り口温度差が100℃程度と大きくなる。このため、仕切板により区分されたヒータコアの左右に同じ風量の空気を通過させても、ヒータコアの左右で熱交換量の差が大きくなるために、それぞれの吹き出し口(例えば、運転席と助手席)では空気出口温度差が大きくなってしまう。すなわち、独立温調方式のヒータユニットで左右同一温度にしたい場合に、2つのミックスドアを同開度にして、仕切板により区分されたヒータコアの左右に同じ風量の空気を通過させたとしても、ヒータコアのそれぞれの吹き出し口では左右の空気出口温度差が生じてしまうことになる。 However, since the refrigerant pressure of carbon dioxide is higher than the critical pressure on the high-pressure side, the refrigerant inlet / outlet temperature difference is increased to about 100 ° C. in the heater core. For this reason, even if air of the same air volume is allowed to pass to the left and right of the heater core divided by the partition plate, the difference in the amount of heat exchange between the left and right of the heater core becomes large. ) Will increase the air outlet temperature difference. That is, if you want the same temperature on the left and right with the independent temperature control heater unit, even if you let the two mix doors have the same opening and let the same amount of air pass to the left and right of the heater core divided by the partition plate, At each outlet of the heater core, there will be a difference in temperature between the left and right air outlets.
また独立温調方式のヒータユニットでない場合(仕切板がなく、ミックスドアが1枚)についても、ヒータコアの左右の温度差が大きいと、ヒータコアのそれぞれの吹き出し口では左右の空気出口温度差が生じてしまうことになる。 Even when the heater unit is not an independent temperature control system (no partition plate and one mix door), if the temperature difference between the left and right of the heater core is large, a difference in temperature between the left and right air outlets occurs at each outlet of the heater core. It will end up.
なお、二酸化炭酸を冷媒とした冷房サイクルのヒータコアを、独立温調方式のヒータユニットに組み込んで暖房を行うようにした先行技術文献は出願人による検索範囲内において検出されていないことを補足する。 In addition, it supplements that the prior art document which incorporated the heater core of the cooling cycle which used the carbon dioxide as the refrigerant | coolant in the heater unit of an independent temperature control system and was made to perform heating is not detected within the search range by the applicant.
本発明の目的は、二酸化炭素を冷媒とする冷房サイクルのヒータコアとして用いられる熱交換器であって、ヒータコアの左右に同じ風量の空調風を通過させても空気出口温度差をほとんど生じることがないヒータユニットを提供することにある。 An object of the present invention is a heat exchanger used as a heater core in a cooling cycle using carbon dioxide as a refrigerant, and even if air conditioned air of the same air volume is passed to the left and right of the heater core, an air outlet temperature difference hardly occurs. It is to provide a heater unit .
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、冷媒が流通する冷媒通路及び冷却用のフィンを積層したコア部と、前記各冷媒通路の両端部とそれぞれ連通する一対のタンク部とを備え、前記コア部は所定数の冷媒通路を1パスとする複数のパスに区分され、前記冷媒が前記各タンク部内で折り返して前記各パスを順に流通するように構成され、前記一対のタンク部のどちらか一方に冷媒が流出入する入口パイプと出口パイプが設けられ、前記コア部に最初に冷媒が流通した方向(以下、順方向)と同じ方向に冷媒が流れるパスの冷媒通路数に対して、前記順方向と反対の方向(以下、逆方向)に冷媒が流れるパスの冷媒通路数が多くなるように構成し、前記ヒータコアの空調風下流側には、コア部の冷媒通路と直交するように仕切板が設けられ、コア部を通過した空調風は独立した通路に流通するように構成されたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 comprises a core portion in which a refrigerant passage through which a refrigerant flows and cooling fins are stacked, and a pair of tank portions respectively communicating with both end portions of each refrigerant passage. The core section is divided into a plurality of paths each having a predetermined number of refrigerant passages as one path, and is configured such that the refrigerant is folded in each tank section and circulates through each path in turn, and the pair of tank sections either the inlet pipe and the outlet pipe in which the refrigerant flows in and out is provided at one of the front Symbol first direction the refrigerant is distributed in the core section (hereinafter, forward) to the refrigerant passage number of paths through which the refrigerant flows in the same direction as the On the other hand, the number of refrigerant passages in the path through which the refrigerant flows in the direction opposite to the forward direction (hereinafter referred to as the reverse direction) is increased, and the downstream side of the conditioned air of the heater core is orthogonal to the refrigerant passage of the core portion. So that the partition plate is provided Conditioned air which has passed through the core portion is characterized in that it is configured to flow in separate passages.
請求項2の発明は、請求項1において、前記タンク部は、内部に形成された流通路を仕切るためのセパレータを有し、このセパレータの位置により前記パスの冷媒通路数が設定されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the tank portion has a separator for partitioning a flow passage formed therein, and the number of refrigerant passages in the path is set by the position of the separator. Features.
請求項1の発明によれば、逆方向に冷媒が流れるパスでの熱交換量を増やして、順方向に冷媒が流れるパスでの熱交換量と、逆方向に冷媒が流れるパスの熱交換量とをほぼ等しくすることができるため、熱交換器の左右に同じ風量の空調風を通過させたときに、熱交換器の吹き出し口において左右の空気出口温度差をほぼゼロにすることができる。 According to the invention of claim 1, the heat exchange amount in the path through which the refrigerant flows in the reverse direction is increased, and the heat exchange amount in the path through which the refrigerant flows in the forward direction and the heat exchange amount in the path through which the refrigerant flows in the reverse direction Can be made substantially equal to each other, when the conditioned air having the same air volume is passed to the left and right of the heat exchanger, the difference in temperature between the left and right air outlets can be made substantially zero at the outlet of the heat exchanger.
請求項2の発明によれば、前記セパレータの位置を変えることによって各パス毎のチューブ本数を容易に変更することができる。
According to the invention of
以下、本発明に係わるヒータユニットを二酸化炭酸を冷媒とした冷房サイクルのヒータコアに適用した場合の実施例について説明する。 Hereinafter, the heater unit that involved in the present invention dioxide carbonate described embodiment when applied to the heater core of the cooling cycle that the refrigerant.
図1は、本実施例に係わるヒータコアの全体構成を示す斜視図である。このヒータコア10は、コア部20と、このコア部20の両端に配置されたヘッダタンク30、40とを備えて構成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a heater core according to the present embodiment. The
コア部20は、内部に冷媒が流通する冷媒通路としてのチューブ21と、コルゲート形状に成形された冷却用のフィン22とを交互に積層したものである。チューブ21は、隣接するもの同士の間に空調風(空気)の流通する隙間を確保した状態で互いに平行に積層され、各隙間にフィン22が配置されている。
The
ヘッダタンク30、40は、外部から供給された冷媒を各チューブ21に分配するとともに、空調風と熱交換後の冷媒を合流させて外部に排出するタンク部である。ヘッダタンク30、40は、コア部20の両端、即ち複数のチューブ21の長手方向の両端部に接合され、ヘッダタンク30、40の内部に設けられた冷媒の流通路と、各チューブ21の内部通路とが互いに連通するように構成されている。
The
ヘッダタンク30、40には、内部に形成された流通路を仕切るためのセパレータ23〜25が組み込まれている。このセパレータが組み込まれることにより、コア部20を構成する複数のチューブ21は所定数のチューブ21を1パスとする複数のパスに区分される。本実施例のコア部20では、上からパス(1)〜パス(4)に区分され、3ターン(折り返し数)、4パスで構成されている。各パス毎のチューブ本数は、ヘッダタンク30、40内においてセパレータ23〜25の位置を変えることによって容易に変更することができる。
The
また、ヘッダタンク30のセパレータ23よりも上側には冷媒の入口パイプ31が設けられ、ヘッダタンク30のセパレータ24よりも下側には冷媒の出口パイプ32が設けられている。
A
入口パイプ31からヘッダタンク30へ供給された冷媒は、パス(1)の各チューブ21に分配され、それぞれのチューブ内を流通してヘッダタンク40へ流入する。この冷媒はヘッダタンク40内で折り返して、パス(2)の各チューブ21に分配され、それぞれのチューブ内を流通してヘッダタンク30へ流入する。以下同様にして、冷媒はヘッダタンク30→パス(3)→ヘッダタンク40→パス(4)→ヘッダタンク30というように、各パスを順に回りながらコア部20内を流通し、セパレータ24で仕切られたヘッダタンク30内で合流した後、出口パイプ32から排出される。この間、冷媒が各パスを流通する度に、コア部20に流れ込む空調風50との間で熱交換がなされることになる。
The refrigerant supplied from the
図2は、上記のようなヒータコア10を、独立温調方式のヒータユニットに組み込んだときの通風路及び仕切板との関係を模式的に示した図である。図2に示すように、ヒータコア10の空調風の下流側には仕切板60が設けられ、この仕切板60により独立した2つの通風路F1、F2が形成されている。そして、ヒータコア10の右側のコア部20aを通過した空調風50は通風路F1を流通し、ヒータコア10の左側のコア部20bを通過した空調風50は通風路F2を流通する。すなわち、ヒータコア10の熱交換領域(コア部20)は通風路F1、F2により2つに分割されていることになる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the relationship between the air passage and the partition plate when the
なお、本実施例のヒータコア10を適用する独立温調方式のヒータユニットとしては、例えば特開平9−328011号公報(図1)に示された車両用空気調和装置を用いることができる。
In addition, as an independent temperature control type heater unit to which the
図2において、ヒータコア10の左右に同風量の空調風50をそれぞれ通過させたときに、通風路F1の空気出口温度T1と、通風路F2の空気出口温度T2との空気出口温度差(T1−T2)がゼロであればコア部20a、20bでの熱交換量は等しいことになる。熱交換量は以下の式(1)で表すことができる。
In FIG. 2, when the conditioned
熱交換量Q=A(伝熱面積)×K(熱通過率)×ΔT(温度差) …(1)
ここで、ΔTは冷媒温度と空気出口温度との温度差であり、冷媒が流通する方向から見て上流側ほど冷媒温度が高いため、ΔTは大きくなる。図3は、1パスのヒータコアに同風量の空調風を通過させたときの冷媒温度と空気出口温度との関係を示したもので、(a)は冷媒流れ方向と冷媒温度及び空気入出口温度との関係を示す特性図、(b)は左右の熱交換量の差を示す説明図、(c)は1パスのヒータコアを示す概略図である。図3(c)のような1パスのヒータコアに左から右に向かって冷媒が流通した場合、図3(a)に示すように、最初に冷媒が流通する上流側ほどΔTが大きくなり、図3(b)に示すように左右のコア面積で比較すると、冷媒の流通する下流側の右コアよりも、上流側となる左コアの熱交換量が大きくなる。
Heat exchange amount Q = A (heat transfer area) × K (heat passage rate) × ΔT (temperature difference) (1)
Here, ΔT is a temperature difference between the refrigerant temperature and the air outlet temperature, and ΔT increases because the refrigerant temperature is higher toward the upstream side when viewed from the direction in which the refrigerant flows. FIG. 3 shows the relationship between the refrigerant temperature and the air outlet temperature when the same volume of conditioned air is passed through the one-pass heater core. (A) shows the refrigerant flow direction, the refrigerant temperature, and the air inlet / outlet temperature. (B) is explanatory drawing which shows the difference of the heat exchange amount of right and left, (c) is the schematic which shows the heater core of 1 pass. When the refrigerant flows from the left to the right through the one-pass heater core as shown in FIG. 3 (c), as shown in FIG. 3 (a), ΔT increases toward the upstream side where the refrigerant first circulates. When the left and right core areas are compared as shown in 3 (b), the heat exchange amount of the left core on the upstream side is larger than that of the downstream right core through which the refrigerant flows.
したがって、図1に示すような4パスのヒータコアの場合、ΔTはパス(1)>パス(2)>パス(3)>パス(4)となる。このうち、パス(1)とパス(3)では、右側のコア部20aのΔT>左側のコア部20bのΔTとなり、パス(2)とパス(4)では、右側のコア部20aのΔT<左側のコア部20bのΔTとなる。このように、二酸化炭素を冷媒とした冷房サイクルでは冷媒の出入り口温度差が大きいため、左右での熱交換量に差が生じ、空気出口温度差(T1−T2)が大きくなる。
Therefore, in the case of a four-pass heater core as shown in FIG. 1, ΔT is given by pass (1)> pass (2)> pass (3)> pass (4). Among them, in the path (1) and the path (3), ΔT of the
また、このような傾向はパス数に係わらず発生する。図4は、各パス当たりのチューブ本数を均等にした場合の2、4、6パスのヒータコアについての空気出口温度T1、T2を示す特性図である。図4に示すように、パス数を増やしても空気出口温度差(T1−T2)は少なくなることはない。また、4パスのヒータコアの左右に同風量の空調風を通過させたときの空気出口温度T1、T2の計算結果を図5(a)に示す(各パスのチューブ本数は同一とする)。図に示すように、通過風量が多くなるにつれて空気出口温度差(T1−T2)が大きくなり、運転席と助手席では左右の空気出口温度差が大きくなってしまう。 Such a tendency occurs regardless of the number of paths. FIG. 4 is a characteristic diagram showing air outlet temperatures T1 and T2 for 2, 4, and 6-pass heater cores when the number of tubes per pass is equalized. As shown in FIG. 4, even if the number of passes is increased, the air outlet temperature difference (T1-T2) does not decrease. FIG. 5A shows the calculation results of the air outlet temperatures T1 and T2 when the same amount of conditioned air is passed to the left and right of the 4-pass heater core (the number of tubes in each pass is the same). As shown in the figure, the air outlet temperature difference (T1-T2) increases as the passing air volume increases, and the left and right air outlet temperature difference between the driver seat and the passenger seat increases.
ここで、チューブ本数と冷媒の通路断面積について説明する。 Here, the number of tubes and the passage cross-sectional area of the refrigerant will be described.
1パス分のチューブ本数増減により、冷媒の通路断面積、及び冷媒の流速が増減、また冷媒側/空気側の伝熱面積が増減し、1パス分の熱交換量が増減する。式(1)のA×Kは次式で表される。 By increasing or decreasing the number of tubes for one pass, the passage cross-sectional area of the refrigerant and the flow velocity of the refrigerant are increased or decreased, the heat transfer area on the refrigerant side / air side is increased or decreased, and the heat exchange amount for one pass is increased or decreased. A × K in the formula (1) is expressed by the following formula.
1/KA=1/(αg×Ag)+1/(αa×Aa) …(2)
ただし、αg:冷媒側熱伝達率
αa:空気側熱伝達率
Ag:冷媒側伝熱面積
Aa:空気側伝熱面積
このうち、α(熱伝達率)は次式で表される。
1 / KA = 1 / (αg × Ag) + 1 / (αa × Aa) (2)
Where αg: refrigerant side heat transfer coefficient
αa: Air side heat transfer coefficient
Ag: Heat transfer area on the refrigerant side
Aa: Air side heat transfer area Among these, α (heat transfer coefficient) is expressed by the following equation.
α=0.022×(v+D/ν)^0.8×Pr^0.5×(λ/D)
…(3)
ただし、v:流速(=G/Ac G:流量、Ac:通路断面積)
D:流路直径
ν:動粘性係数
Pr:プラントル数
λ:流体の熱伝導率
ここで、仮に、基準チューブ本数に対するチューブ本数の増減比をNで表す(基準N=1)。N=1のとき、αg=1、αa=1、vg(冷媒側流速)=1、Ag=1、Aa=1とすると、KA=0.5となる。例えば、N=2(基準に対してチューブ本数2倍)とすると、以下のようになる。
α = 0.022 × (v + D / ν) ^ 0.8 × Pr ^ 0.5 × (λ / D)
... (3)
Where v: flow velocity (= G / Ac G: flow rate, Ac: passage cross-sectional area)
D: Channel diameter
ν: Kinematic viscosity coefficient
Pr: Prandtl number
λ: Thermal conductivity of fluid Here, the increase / decrease ratio of the number of tubes to the number of reference tubes is represented by N (reference N = 1). When N = 1, if αg = 1, αa = 1, vg (refrigerant flow velocity) = 1, Ag = 1, and Aa = 1, KA = 0.5. For example, when N = 2 (twice the number of tubes with respect to the reference), the result is as follows.
vg=0.5
αg=基準1×0.57(式(3)より基準に対しv^0.8となるため)
αa≒1(風速同一であるため)
Ag=基準1×2
Aa=基準1×2
となり、以上から式(2)より、N=2の場合はKA=0.7となり、1パス分のチューブ本数を基準に対して2倍とすると、KAは1.4倍程度となり、熱交換量を大きくできる。すなわち、1パス分のチューブ本数を増減することで、各パスごとの熱交換量を増減できることになる。
vg = 0.5
αg = reference 1 × 0.57 (because v ^ 0.8 with respect to the reference from equation (3))
αa ≒ 1 (because the wind speed is the same)
Ag = standard 1 × 2
Aa = standard 1 × 2
From the above, from equation (2), when N = 2, KA = 0.7, and if the number of tubes for one pass is doubled with respect to the standard, KA is about 1.4 times, and heat exchange The amount can be increased. That is, the heat exchange amount for each pass can be increased or decreased by increasing or decreasing the number of tubes for one pass.
そこで、本実施例のヒータコア10では、コア部20において最初に冷媒が流通するパス(1)と、このパス(1)と同じ方向(順方向)に冷媒が流れるパス(3)のチューブ本数に対して、前記順方向と反対の方向(逆方向)に冷媒が流れるパス(2)、(4)のチューブ本数が多くなるようにしている。このようなチューブ本数とすることによってパス(2)、(4)の熱交換量が増え、パス(1)、(3)の熱交換量とパス(2)、(4)の熱交換量とをほぼ等しくすることができる。
Therefore, in the
ただし、N=1のときはK=0.5、N=2のときはK=0.35となり、チューブ本数を2倍にした場合にはKは小さくなり、N=1とN=2を同じAとして比較すると、熱交換量はチューブ本数が少ないN=1の方が大きくなる。すなわち、同じコア体積では、1パスあたりのチューブ本数が少ない方がコア全体の熱交換量を大きくできることになる。しかし、1パスあたりのチューブ本数を少なくすると、vgが上昇し、圧力損失が増大するため、圧縮器への負荷が増大することになる。したがって、逆方向に冷媒が流れるパス(2)、(4)のチューブ本数は、コア全体の熱交換量と圧力損失のバランスを考慮してチューブ本数を設定する必要がある。 However, when N = 1, K = 0.5, and when N = 2, K = 0.35. When the number of tubes is doubled, K decreases, and N = 1 and N = 2. When compared with the same A, the heat exchange amount becomes larger when N = 1 where the number of tubes is small. That is, with the same core volume, the smaller the number of tubes per pass, the greater the heat exchange amount of the entire core. However, if the number of tubes per pass is reduced, vg increases and the pressure loss increases, so the load on the compressor increases. Therefore, the number of tubes in the paths (2) and (4) through which the refrigerant flows in the opposite direction needs to be set in consideration of the balance between the heat exchange amount of the entire core and the pressure loss.
図6(a)はチューブ本数と冷媒側熱伝達率αgとの関係を示す特性図であり、図6(b)はチューブ本数と圧力損失の関係を示す特性図である(各線は冷媒温度、圧力条件を変えて計算したときの特性を示す)。図6(a)に示すように、チューブ本数が少ないほど冷媒側熱伝達率αgは高くなるが、その反面で図6(b)に示すように圧力損失も増大し、圧縮器への負荷が増大することになる。したがって、双方のバランスが最も良いのがチューブ本数4〜6の範囲となる。なお、冷媒側の圧力損失の許容値が大きければ、1パスあたりのチューブ本数が少ない方が熱交換量を大きくできるが、上述したように圧力損失が増大するため、コア全体の熱交換量と圧力損失のバランスを考慮すると、チューブ本数4〜6の範囲で設定することが好ましい。 FIG. 6A is a characteristic diagram showing the relationship between the number of tubes and the refrigerant-side heat transfer coefficient αg, and FIG. 6B is a characteristic diagram showing the relationship between the number of tubes and the pressure loss (each line is the refrigerant temperature, Shows characteristics when calculated under different pressure conditions). As shown in FIG. 6A, the smaller the number of tubes, the higher the refrigerant-side heat transfer coefficient αg. On the other hand, the pressure loss also increases as shown in FIG. 6B, and the load on the compressor is reduced. Will increase. Therefore, the best balance between the two is in the range of 4 to 6 tubes. If the allowable value of pressure loss on the refrigerant side is large, the heat exchange amount can be increased if the number of tubes per pass is small. However, since the pressure loss increases as described above, the heat exchange amount of the entire core Considering the balance of pressure loss, it is preferable to set in the range of 4 to 6 tubes.
本実施例において、各パスのチューブ本数を、パス(1)=4本、パス(2)=6本、パス(3)=4本、パス(4)=5本にそれぞれ設定し、ヒータコア10の左右に同風量の空調風を通過させたときの空気出口温度T1、T2を図5(b)に示す。図5(a)と比較してみると、パス(1)、(3)のチューブ本数よりもパス(2)、(4)のチューブ本数を多くした場合は、パス(1)、(3)の熱交換量とパス(2)、(4)の熱交換量とがほぼ等しくなるため、通過風量が増大しても空気出口温度差(T1−T2)をほぼゼロとすることができる。 したがって、独立温調方式のヒータユニットにおいて、2つのミックスドアを同開度とし、ヒータコアの左右に同じ風量の空気を通過させた場合に、ヒータコアのそれぞれの吹き出し口では左右の空気出口温度差がほとんど生じないため、運転席と助手席をほぼ同一温度とすることができる。この場合、2つのミックスドアの開度をそれぞれ個別に調整する必要がなく、同一開度とすることによりヒータコアの左右をほぼ同一温度にすることができるため、温調制御が容易なものとなる。 In this embodiment, the number of tubes in each pass is set to pass (1) = 4, pass (2) = 6, pass (3) = 4, and pass (4) = 5, respectively. FIG. 5B shows the air outlet temperatures T1 and T2 when the same amount of conditioned air is passed to the left and right of the air. Compared to FIG. 5A, when the number of tubes in the paths (2) and (4) is larger than the number of tubes in the paths (1) and (3), the paths (1) and (3) Therefore, even if the passing air volume increases, the air outlet temperature difference (T1-T2) can be made substantially zero. Therefore, in the independent temperature control type heater unit, when the two mix doors have the same opening and the same amount of air is passed to the left and right of the heater core, there is a difference between the left and right air outlet temperature at each outlet of the heater core. Since it hardly occurs, the driver's seat and the passenger seat can be set to substantially the same temperature. In this case, it is not necessary to individually adjust the opening degrees of the two mix doors, and the left and right sides of the heater core can be set to substantially the same temperature by setting the same opening degree, so that temperature control is easy. .
また独立温調方式でないヒータユニットについても、本実施例のヒータコア10を適用した場合は、ヒータコアのそれぞれの吹き出し口で左右の空気出口温度差をほとんど生じることがないため、運転席と助手席をほぼ同一温度とすることができ、温調制御を容易なものとすることができる。
In addition, when the
なお、本実施例では、チューブ総本数19において、パス(1)=4本、パス(2)=6本、パス(3)=4本、パス(4)=5本に設定した例について示したが、本発明はこれ以外のパス数やチューブ本数の組み合わせにも適用可能である。すなわち、順方向に冷媒が流れるパスのチューブ本数に対して、逆方向に冷媒が流れるパスのチューブ本数が多くなるように設定することによって、順方向と逆方向のそれぞれのパスの熱交換量をほぼ等しくすることができる。 In the present embodiment, an example is shown in which the number of tubes is set to 19 (path (1) = 4, path (2) = 6, path (3) = 4, path (4) = 5). However, the present invention can also be applied to other combinations of the number of passes and the number of tubes. In other words, by setting the number of tubes of the path through which the refrigerant flows in the reverse direction to the number of tubes of the path through which the refrigerant flows in the forward direction, the heat exchange amount of each path in the forward direction and the reverse direction can be reduced. Can be approximately equal.
F1、F2…通風路
10…ヒータコア
20(20a、20b)…コア部
21…チューブ
22…フィン
23〜25…セパレータ
30、40…ヘッダタンク
31…入口パイプ
32…出口パイプ
50…空調風
60…仕切板
F1, F2 ...
Claims (2)
前記一対のタンク部(30,40)のどちらか一方に冷媒が流出入する入口パイプ(31)と出口パイプ(32)が設けられ、
前記コア部(20)に最初に冷媒が流通した方向(以下、順方向)と同じ方向に冷媒が流れるパスの冷媒通路(21)数に対して、前記順方向と反対の方向(以下、逆方向)に冷媒が流れるパスの冷媒通路(21)数が多くなるように構成し、
前記ヒータコア(10)の空調風(50)下流側には、コア部(20)の冷媒通路(21)と直交するように仕切板(60)が設けられ、コア部(20)を通過した空調風(50)は独立した通路に流通するように構成されたことを特徴とするヒータユニット。 A core portion (20) in which a refrigerant passage (21) through which refrigerant flows and a fin (22) for cooling are stacked, and a pair of tank portions (30, 40) communicating with both end portions of each refrigerant passage (21), respectively. made in heater core (10), before SL core portion and a (20) is divided into a plurality of paths to one path a predetermined number of refrigerant passages (21), the refrigerant is each tank portion (30, 40) in And configured to circulate each path in turn ,
An inlet pipe (31) and an outlet pipe (32) through which refrigerant flows in and out of one of the pair of tank parts (30, 40) are provided,
The direction opposite to the forward direction (hereinafter, reverse) with respect to the number of refrigerant passages (21) of the path through which the refrigerant flows in the same direction as the direction in which the refrigerant first flows through the core portion (20) (hereinafter, forward direction). The number of refrigerant passages (21) of the path through which the refrigerant flows in the direction) ,
On the downstream side of the conditioned air (50) of the heater core (10), a partition plate (60) is provided so as to be orthogonal to the refrigerant passage (21) of the core (20), and the air conditioning that has passed through the core (20). wind (50) heater unit you characterized in that has been configured to flow in separate passages.
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