JP2004276853A

JP2004276853A - 車両用空調ユニット

Info

Publication number: JP2004276853A
Application number: JP2003074008A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ozeki; 幸夫尾関; Masaharu Onda; 正治恩田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】外形寸法の大型化を抑えながら、低騒音・高風量化を実現することのできる車両用空調ユニットの提供を図る。
【解決手段】送風機としての軸流ファン４を取り囲むようにエバポレータ５（５１、５２、５３）をコ字状に配置した。これにより、エバポレータ５の通風面積を拡大しつつも送風機４をも含んだ空調ユニット１の外形寸法の大型化を抑えることができる。つまり、外径寸法の大型化を極力抑えながら低騒音・高風量を実現できる空調ユニット１となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インストルメントパネル内に搭載するのに適した車両用空調ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インストルメントパネル内に搭載される空調ユニットは、車両のエレクトロニクス化に伴い各種の機器を搭載することが多くなってきたため、その搭載スペースが徐々に縮小されてきている。
【０００３】
従来の空調ユニットには、クーリングユニットとヒータユニットと一体化した空調ユニットを車幅方向の中央部に設置し、送風ユニットを車幅方向中央部から助手席側にオフセットして配置したものがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
このようなレイアウトはセンタ置きタイプと呼ばれており、このセンタ置きタイプのレイアウトによれば、エバポレータとヒータコアを車幅方向の中央部に集中して設置しているので、インストルメントパネル内の運転席側および助手席側のスペース確保が容易になる利点が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１２３７４８号公報（図２６）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−２５４９２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では車室内の静穏化の要請に伴い、エアコンの騒音低下の要望も強まってきた。エアコンの騒音低下を図るためには、風量を低下させればよいが、風量を低下させると当然空調能力も劣ってしまうため、風量を落とさずに、つまり、高風量を維持しながら、低騒音を実現する対策が求められている。
【０００８】
低騒音・高風量を実現するためには、熱交換器（特にエバポレータ）の通風面積を拡大することが最も有効である。しかし、通風面積を拡大するために、例えば、エバポレータの幅寸法を単に大きくすると、エバポレータの幅方向の占有スペースの拡大により、空調ユニット自体が大型化してしまう。例えばセンタ置きタイプの空調ユニットの場合、運転席側の足元スペースの確保や、助手席側のグローブボックスの容量確保が難しくなってしまう。このため、低騒音・高風量化の実現には無理があると見られていた。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮し、外形寸法の大型化を抑えながら低騒音・高風量化を実現できる車両用空調ユニットの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、吸込口および吹出口を備えて内部に送風路を形成する空調ケースと、該空調ケース内に配置される冷却用熱交換器と、該冷却用熱交換器の下流側に配置される加熱用熱交換器と、を備えた車両用空調ユニットにおいて、
前記空調ケース内の冷却用熱交換器の上流側に軸流ファンを配置し、該軸流ファンの下流側に該軸流ファンを取り囲むようにして冷却用熱交換器を配置したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用空調ユニットにおいて、軸流ファンを取り囲むようにして３つの冷却用熱交換器を上流側に向けて開のコ字状に配置したことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の車両用空調ユニットにおいて、記加熱用熱交換器は、空気と熱交換する熱媒体の放熱量を変更自在なタイプであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の車両用空調ユニットにおいて、冷却用熱交換器の下流側に、加熱用熱交換器が配置される一般通路および加熱用熱交換器をバイパスするバイパス通路を備え、バイパス通路には、該バイパス通路を開閉するバイパスドアを配置したことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、送風機としての軸流ファンを取り囲むように冷却用熱交換器を配置しているので、送風機をも含んだ空調ユニットを小型化できるともに、冷却用熱交換器の通風面積の拡大を図ることができる。そのため、ユニットの外径寸法の大型化を極力抑えながら低騒音・高風量を実現できる空調ユニットとなる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、軸流ファンを取り囲むようにして３つの冷却用熱交換器を上流側に向けてコ字状に配置したため、最も簡素な構造で、請求項１記載の空調ユニットを具現化できる。特に、冷却用熱交換器をコ字状に配置したことで、冷却用熱交換器の幅寸法を抑えられるので、ユニットの幅寸法を抑えることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の効果において、加熱用熱交換器は、空気と熱交換する熱媒体の放熱量を変更自在なタイプであるため、冷却用熱交換器と加熱用熱交換器との間にエアミックスドアを設ける必要がなくなる。そのため、冷却用熱交換器と加熱用熱交換器とを近接配置でき、さらに空調ユニットを小型化できる。なお、この請求項３記載の発明では、冷却用熱交換器を流通した空気を全て加熱用熱交換器を流通させる構造であってもよいが、請求項４記載の発明のように、バイパス通路を備える構造であると冷房時の最大風量を確保する点で好適である。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加え、冷却用熱交換器の下流側に、加熱用熱交換器が配置される一般通路および加熱用熱交換器をバイパスするバイパス通路を備え、バイパス通路には該バイパス通路を開閉するバイパスドアを配置したため、フルクール時にはバイパスドアを開いて、冷風の一部をバイパス通路を通じて吹き出すことができる。そのため、冷却用熱交換器を流通した空気を全て加熱用熱交換器に流通させる構造とは違って、冷房時にはバイパス通路を利用して最大風量を確保できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１実施形態の空調ユニットの概略構成図であって、内部構造を部分的に透視しながら示す斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３は図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ矢示断面図である。
【００２０】
車両用空調装置は、図１〜３に示す空気を温調して車室内に吹き出す空調ユニット１と、空調ユニット１内に配置される冷却用熱交換器としてのエバポレータ５を介装する図示せぬ冷凍サイクルと、空調ユニット１内に配置される加熱用熱交換器としてのヒータコア７を介装する図示せぬ温水サイクルと、を備えて構成される。
【００２１】
この実施形態の空調ユニット１は、ヒーターユニットおよびクーラーユニットを一体形成した一体型空調ユニット１であり、箱型の空調ケース２の内部に送風機としての軸流ファン４を納めて、該軸流ファン４を取り囲むようにエバポレータ５（５１、５２、５３）を配置したことが特徴となっている。以下、空調ユニット１を、主に図１〜図３を参照しつつ詳しく説明する。
【００２２】
空調ケース２内の送風路の上流端部には、インテークボックス部３が設けられている。このインテークボックス部３は、空調ケース２内に取り入れる空気を選択するものであり、導入口（内気導入口３１，３２および外気導入口３３）と、これら導入口３１、３２、３３を開閉するドア３１Ｄ、３２Ｄ、３３Ｄと、を備えている。
【００２３】
インテークボックス部３の下流には、軸流ファン４が配置されている。軸流ファン４は、駆動モータ４ｂの駆動により、下流側に空気を送り出すものである。この軸流ファン４の下流には、エバポレータ５が配置されている。
【００２４】
エバポレータ５は、平面視コ字形に形成され、コ字の開口部が空調風の流れ方向の上流側に向くように垂直に立てた姿勢で配置されている。この例では、３つのエバポレータ５１、５２、５３をコ字形に配置することで、エバポレータ５をコ字形に形成してある。
【００２５】
ここで、空調ケース２の内部には、コ字形配置のエバポレータ５（５１、５２、５３）の各通風面に対して略垂直に空調風が通過するように、エバポレータ５の内側と外側に、それぞれ内側流路１９と外側流路２０とが確保されている。
【００２６】
エバポレータ５の上流の内側流路１９は、単にコ字状エバポレータ５の内側の空間として構成される。そして、この内側流路１９に、前記軸流ファン４が配置されている。この内側流路１９には、軸流ファン４の外周線に沿って形成される筒状のシュラウド２７が設けられている。
【００２７】
一方、エバポレータ５の下流の外側流路２０は、中央部エバポレータ５１の背面側に確保された中央流路２１と、両側部エバポレータ５２、５３の各外側に確保された側部流路２２、２３と、からなる平面視略コ字形の空間として構成されている。そして、側部エバポレータ５２、５３から側部流路２２、２３へ抜けた空気は、この側部流路２２，２３から流路壁２２Ｈ、２３Ｈにより中央流路２１に集約される。
【００２８】
この中央流路２１の下流部には、中央部エバポレータ５１に対面して近接配置されるヒータコア７が若干前傾姿勢で配置されている。つまり、エバポレータ５通過後に、中央流路２１に集約された空調風は、ヒータコア７を流通して、ヒータコア７の下流に形成されたエアミックス空間２６へ向かう。なお、ヒータコア７を通風する空気は、ヒータコア７の放熱量を調整することにより、温度調整される。この実施形態では、ヒータコア７を循環する一定流量の温水の温度を調節することによってヒータコア７の放熱量を調整するようになっている。なお、ヒータコア７を流通する温水の循環量を調整することにより、ヒータコア７の放熱量を調整してもよい。
【００２９】
エアミックス空間２６には、デフロスタ吹出口９とベント吹出口１０とフット吹出口１１とが設けられており、それらデフロスタ吹出口９とベント吹出口１０とフット吹出口１１にはそれぞれ開閉可能なデフロスタドア９Ｄとベントドア１０Ｄとフットドア１１Ｄとが設けられている。フット吹出口１１は、ヒータコア７の背面の略下半部と対向配置されて、その上方にむけて順次、ベント吹出口１０およびデフロスタ吹出口９が設けられている。なお、フット吹出口１１の下流部は、フロント側フット吹出口とリア側フット吹出口に分岐されている。
【００３０】
また、図３に示すように、ヒータコア７の上方位置には、中央流路２１内に導入された冷風の少なくとも一部を直接エアミックス空間２６にバイパスさせるバイパス通路２５が設けられている。このバイパス通路２５には、該バイパス通路２５を開閉するバタフライ形のバイパスドア２５Ｄが設けられている。また、このバイパスドア２５Ｄの真上には、デフロスタ吹出口９は設けられている。
【００３１】
空調ユニット１を車両に据え付ける場合は、コ字形エバポレータ５の開口部が上流である車両前方を向く姿勢で、空調ユニット１をインストルメントパネル内の車幅方向中央部に配置する。そして、ダッシュパネルＤＰ（図３中２点鎖線）に形成された外気導入口Ｄ１にインテークボックス部３の外気導入口３３を接合し、各吹出口９、１０、１１に図示せぬ吹出ダクトを連通接続する。
【００３２】
次に作用を説明する。
【００３３】
軸流ファン４の駆動モータ４ｂを作動させると、インテークボックス部３の導入口３１，３２，３３を通じて内外気が選択的に空調ケース２内に吸入される。吸入された空気は、エバポレータ５の内側流路１９に配置される軸流ファン４を通過し、さらに、各エバポレータ５を通過して外側流路２０に抜ける。この間、空調風はエバポレータ５によって除湿・冷却される。エバポレータ５（５１、５２、５３）を通過した空調風は、外側流路２０の中央流路２１に集約され、ヒータコア７を通過してエアミックス空間２６に抜けて、開放された少なくともいずれかの吹出口９，１０，１１から車内へ吹き出される。
【００３４】
例えば、ヒートモードまたはフルヒートモードの場合は、ヒータコア７を加温モードにして（つまりヒータコア７に温水を流して）空調風を通過させる。これにより、エバポレータ５を通過した空調風が加温されて車内へ吹き出される。このとき、温水の温度を制御することで求める吹出温度にする。
【００３５】
また、フルクールモードの場合は、ヒータコア７を加温モードにせずに（つまりヒータコア７を流通する温水を止めて）空調風を通過させる。これにより、冷風がそのまま車内へ吹き出される。このフルクールモードの場合、バイパスドア２５Ｄを開いてエバポレータ５通過後の空調風を直接エアミックス空間２６に導入することで、フルクールモードにおける最大吹出性能を確保している。なお、フルクールモード以外にバイパスドア２５Ｄの開度調整をすることで、吹出温度の調整の補助を行っても良い。また、ヒータコア７の放熱量の調整は、上述のように熱媒体（＝温水）の温度を制御する構造以外にも、ヒータコア７を流通する熱媒体の循環量を制御する構造としてもよい。
【００３６】
次に効果を説明する。
【００３７】
以上のような実施形態の車両用空調装置によれば、以下のような効果がある。
【００３８】
第１に、送風機としての軸流ファン４を取り囲むようにエバポレータ５を配置しているので、エバポレータ５の通風面積の拡大しつつも送風機４をも含んだ空調ユニット１の外形寸法の大型化を抑えることができる。つまり、外径寸法の大型化を極力抑えながら低騒音・高風量を実現できる空調ユニット１となる。
【００３９】
より具体的には、この実施形態の場合、エバポレータ５をコ字形に配置してあるので、中央部エバポレータ５１を基本として見た場合、左右側部エバポレータ５２、５３の通風面積分が増加して、その分、低騒音・高風量を実現することができる。
【００４０】
第２に、このエバポレータ５をコ字形に配置したため、簡素な構造となる。特に、コ字形エバポレータ５の開口を車両前方に向けた場合には、エバポレータ５の幅寸法を極めて小さく抑えることがでるため、空調ユニット１の幅寸法を極めて小さく抑えることができる。しかも、従来構造のようなオフセット配置の送風ユニットが不要となるため、空調ユニット１をセンタ置きタイプのレイアウトで配置した場合には、運転席の足元スペースやグローブボックスの容量を十分に確保することができる。
【００４１】
第３に、ヒータコア７は、空気と熱交換する熱媒体の放熱量を変更自在なタイプであるため、エバポレータ５とヒータコア７との間にエアミックスドアを設ける必要がなくなるため、エバポレータ５とヒータコア７とを近接配置でき、さらに空調ユニット１を小型化できる。
【００４２】
第４に、バイパス通路２５およびバイパス通路２５を開閉するバイパスドア２５Ｄを備える構造であるため、例えばバイパス通路を設けずに冷却用熱交換器を流通した空気を全て加熱用熱交換器を流通させる構造と比べて、冷房時の最大風量を確保する点で好適である。なお、ヒータコア７の加温モードにおいて、バイパスドア２５Ｄの開度調整を行うことで、ヒータコア７を通風した温風ととバイパス通路２５から出てくる冷風をミックスして、空調風の温度調整を行うこともできる。
【００４３】
第５に、エバポレータ５もヒータコア７も、立った姿勢で配置されているので、水平方向に空調風が通過することになって、良好な熱交換性能が得られる。
【００４４】
第６に、ヒータコア７が後傾姿勢で配置されることで、占有スペースを拡大せずにヒータコア７の通風面積の拡大が図られているので、ヒータコア７の熱交換性能がアップする。
【００４５】
第７に、ヒータコア７は、中央部エバポレータ５１と対面する姿勢で配置されているので、流路構成が単純化され、コンパクトな構造の空調ユニット１となっている。つまり、、中央部エバポレータ５１およびヒータコア７と直交する方向の寸法を小さく抑えることができる。この例では、中央部エバポレータ５１とヒータコア７を車両前後方向に位置するように据え付けた構造であるため、車両前後方向の空調ユニット１の寸法を小さく抑えることができる。
【００４６】
以上要するに、本発明によれば、送風機としての軸流ファン４を取り囲むように冷却用熱交換器を配置しているので、冷却用熱交換器の通風面積の拡大しつつも送風機をも含んだ空調ユニットの外形寸法の大型化を抑えることができる。つまり、外径寸法の大型化を極力抑えながら低騒音・高風量を実現できる空調ユニットとなる。
【００４７】
なお、上述の実施形態では、バイパス通路２５を備える構造であるが、本発明にあっては、バイパス通路２５を設けずにエバポレータ５１、５２、５３を通過した空調風を、どのような場合も全てヒータコア７に通過させるようにしてもよい。この場合も、モードに応じてヒータコア７の放熱量を制御することで、吹出温度の温度制御できる。
【００４８】
また、上記実施形態では冷却用熱交換器５をコ字状に配置するため３つの冷却用熱交換器５１、５２、５３を組み合わせた例であるが、１つの冷却用熱交換器をコ字状に形成したものであってもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態ではエバポレータ５をコ字形に配置した例であるが、本発明にあっては中央部エバポレータ５１に対して両側部エバポレータ５２、５３が完全に直交してない構造も含まれることは勿論、さらに多くのエバポレータを組み合わせて軸流ファン４を取り囲むようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の空調ユニットの概略構成図であって、内部構造を部分的に透視しながら示す斜視図である。
【図２】図２は図１中のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】図３は図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【符号の説明】
１…空調ユニット
２…空調ケース
４…軸流ファン（送風機）
５…エバポレータ（冷却用熱交換器）
５１…中央部エバポレータ
５２…側部エバポレータ
５３…側部エバポレータ
７…ヒータコア（加熱用熱交換器）
９，１０，１１…吹出口
２５…バイパス通路
２５Ｄ…バイパスドア
２６…エアミックス空間
３１、３２、３３…導入口

Claims

内部に送風路を形成する空調ケース（２）と、該空調ケース（２）内に配置される冷却用熱交換器（５）と、該冷却用熱交換器（５）の下流側に配置される加熱用熱交換器（７）と、を備えた車両用空調ユニット（１）において、
前記空調ケース（２）内の冷却用熱交換器（５）の上流側に軸流ファン（４）を配置し、該軸流ファン（４）を取り囲むようにして冷却用熱交換器（５）を配置したことを特徴とする車両用空調ユニット。
請求項１記載の車両用空調ユニットにおいて、
前記軸流ファン（４）を取り囲むようにして３つの冷却用熱交換器（５１，５２，５３）を上流側に向けてコ字状に配置したことを特徴とする車両用空調ユニット（１）。
請求項１または２記載の車両用空調ユニット（１）において、
前記加熱用熱交換器（７）は、空気と熱交換する熱媒体の放熱量を変更自在なタイプであることを特徴とする車両用空調ユニット（１）。
請求項３記載の車両用空調ユニット（１）において、
前記冷却用熱交換器（５）の下流側に前記加熱用熱交換器（７）をバイパスするバイパス通路（２５）を設け、前記バイパス通路（２５）に該バイパス通路（２５）を開閉するバイパスドア（２５Ｄ）を設けたことを特徴とする車両用空調ユニット（１）。