JP2005059807A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用空調装置における熱交換器を通過する空気の風速分布を均一化するための改良に関する。 The present invention relates to an improvement for making the wind speed distribution of air passing through a heat exchanger in a vehicle air conditioner uniform.
車両用空調装置における室内空調ユニットは、通常、送風機ユニットと、この送風機ユニットから空気が送風される空調ユニットとに大別される。なお、空調ユニットには周知のごとく冷房用熱交換器、暖房用熱交換器、温度調整機構、および吹出モード切替機構等の機器が配置される。 The indoor air conditioning unit in the vehicle air conditioner is generally divided into a blower unit and an air conditioning unit in which air is blown from the blower unit. As is well known, the air conditioning unit is provided with devices such as a cooling heat exchanger, a heating heat exchanger, a temperature adjustment mechanism, and a blow-out mode switching mechanism.
そして、送風機ユニットを車室内前部の計器盤内側において助手席前方側にオフセット配置し、空調ユニットを計器盤内側において車両左右方向(車両幅方向)の中央部付近に配置するレイアウト(送風機オフセット配置レイアウト)が近年主流になっている。この送風機オフセット配置レイアウトでは、送風機ユニットからの送風空気は、助手席前方側から中央部付近の空調ユニットに向かって車両左右方向に流れる。 A layout (blower offset arrangement) in which the blower unit is offset on the front side of the passenger seat inside the instrument panel at the front of the passenger compartment and the air conditioning unit is located near the center in the vehicle lateral direction (vehicle width direction) inside the instrument panel Layout) has become mainstream in recent years. In this blower offset layout, the blown air from the blower unit flows in the left-right direction of the vehicle from the front side of the passenger seat toward the air conditioning unit near the center.
これに対し、空調ユニットのケース内の空気通路は車両前後方向に形成され、このケース内の最前部に空気入口空間が形成され、この空気入口空間の車両後方部に冷房用熱交換器が配置され、この冷房用熱交換器の更に車両後方部に暖房用熱交換器が配置される。 On the other hand, the air passage in the case of the air conditioning unit is formed in the vehicle front-rear direction, an air inlet space is formed in the foremost part in this case, and a cooling heat exchanger is arranged in the rear part of the air inlet space in the vehicle In addition, a heating heat exchanger is arranged at the rear of the vehicle after the cooling heat exchanger.
従って、送風機ユニットからの送風空気の流れを直角状に変更する直角状の曲げ通路が冷房用熱交換器の空気入口側に形成される。このため、送風空気は直角状に流れ方向を変更して冷房用熱交換器に流入する。 Therefore, a right-angled bent passage that changes the flow of the blown air from the blower unit to a right angle is formed on the air inlet side of the cooling heat exchanger. For this reason, blown air changes the flow direction at right angles and flows into the heat exchanger for cooling.
この結果、直角状の曲げ通路における曲げ内側壁面での空気流れの剥離、空気流れの車両左右方向への慣性力等の影響を受けて、冷房用熱交換器のうち送風機ユニットから遠ざかる側の領域における風速が高く、送風機ユニットに近接する側の領域における風速が低くなるという風速分布の不均一が発生する。この風速分布の不均一により冷房用熱交換器の冷房性能が低下するという不具合が発生する。 As a result, the area on the side away from the blower unit of the cooling heat exchanger is affected by the separation of the air flow at the bending inner wall surface in the right-angled bending passage, the inertial force of the air flow in the vehicle lateral direction, etc. The wind speed distribution is high, and the wind speed in the area close to the blower unit is low. Due to this non-uniform wind speed distribution, the cooling performance of the cooling heat exchanger deteriorates.
そこで、従来では、送風機オフセット配置レイアウトにおける冷房用熱交換器の風速分布の不均一を、図9、図10に示すような手段によって解消することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, it has been proposed to eliminate the nonuniformity of the wind speed distribution of the cooling heat exchanger in the fan offset arrangement layout by means as shown in FIGS. 9 and 10 (see, for example, Patent Document 1). .
図9は、空調ユニット11のケース14のうち、冷房用熱交換器15の空気入口面に対向する最前部の壁面に段差部14a、14bを形成し、この段差部14a、14bによって、送風機ユニットに近接する側の領域(図示左側領域)への空気流れの方向転換を促進して、冷房用熱交換器15での風速分布を均一化するものである。
FIG. 9 shows that
また、図10は、冷房用熱交換器15の空気入口面の上流空間内に整流ガイド18a、18bを設けて冷房用熱交換器15での風速分布を均一化するものである。
ところで、図9に示すケース14の段差部14a、14bは直角状に空気流れ方向が変更される曲げ通路13において曲げ外側部位に配置され、また、図10に示す整流ガイド18a、18bは直角状曲げ通路13の流れ中央部に配置されて、いずれも、曲げ通路13の正の圧力場の空気流れを変更するものであるため、段差部14a、14bおよび整流ガイド18a、18bの配置によって風速分布を均一化しようとすると、通風抵抗の増加が顕著となる。
By the way, the
本発明は上記点に鑑み、空気流れの方向を直角状に変更する曲げ通路直後の部位に熱交換器を配置する車両用空調装置において、通風抵抗の増加を抑制しつつ、熱交換器での風速分布を均一化することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a vehicle air conditioner in which a heat exchanger is disposed immediately after a bending passage that changes the direction of air flow to a right angle, while suppressing an increase in ventilation resistance. The purpose is to make the wind speed distribution uniform.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車室内へ吹き出す空気が直角状の曲げ通路(13)を通過して流れる車両用空調装置において、
前記曲げ通路(13)直後の部位に前記空気と熱交換する熱交換器(15)が配置され、
前記曲げ通路(13)の曲げ内側部に滑らかな曲面形状からなる湾曲部(17)が形成されていることを特徴とする。
To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the vehicle air conditioner in which the air blown into the vehicle interior flows through the right-angled bending passage (13),
A heat exchanger (15) for exchanging heat with the air is disposed immediately after the bending passageway (13),
A curved portion (17) having a smooth curved surface shape is formed in the bent inner portion of the bending passage (13).
これによると、送風空気をコアンダ効果により湾曲部(17)の曲面に沿って流すことができるので、直角状の曲げ通路(13)の曲げ内側部における空気流れの剥離を防止して、送風空気の流れ全体を曲げ内側部の湾曲部(17)側に引き寄せることができる。 According to this, since the blown air can flow along the curved surface of the curved portion (17) by the Coanda effect, the air flow is prevented from being separated at the bent inner portion of the right-angled bent passage (13), and the blown air is prevented. The entire flow can be drawn toward the bending portion (17) side of the bending inner portion.
この結果、曲げ内側部における空気流れの逆流ないしは低風速の領域を解消でき、熱交換器(15)の風速分布を均一化できる。しかも、送風空気の流れ全体を曲げ内側部の湾曲部(17)側に引き寄せることで、風速分布の均一化を達成するから、図9、10の従来技術に比較して通風抵抗の増加を抑制できる。 As a result, the reverse flow of the air flow in the bent inner portion or the low wind speed region can be eliminated and the wind speed distribution of the heat exchanger (15) can be made uniform. In addition, the air flow distribution is uniformed by drawing the entire flow of the blown air toward the bent portion (17) side of the bent inner portion, so that an increase in ventilation resistance is suppressed compared to the prior art of FIGS. it can.
請求項2に記載の発明では、請求項1において、前記湾曲部(17)は、前記曲げ通路(13)の上流側壁面(12a)から前記曲げ通路(13)の内側方向へ所定量(δ)突き出すように形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the curved portion (17) has a predetermined amount (δ) from the upstream side wall surface (12a) of the bending passage (13) toward the inner side of the bending passage (13). ) It is formed so as to protrude.
本発明者の検討によると、湾曲部(17)を請求項2のように曲げ通路内側方向への突き出し形状に形成することにより、コアンダ効果による剥離防止の効果を増大して、熱交換器(15)での風速分布の均一化効果を一層向上できることを確認している。 According to the study of the present inventor, by forming the curved portion (17) in a protruding shape toward the inside of the bending passage as in claim 2, the effect of preventing peeling due to the Coanda effect is increased, and the heat exchanger ( It has been confirmed that the effect of uniforming the wind speed distribution in 15) can be further improved.
請求項3に記載の発明では、請求項1または2において、前記熱交換器(15)を収納するケース(14)と、前記ケース(14)の上流部に接続される連結ダクト(12)とを備え、前記曲げ通路(13)が前記連結ダクト(12)と前記ケース(14)との接続部付近に形成され、前記湾曲部(17)は前記連結ダクト(12)に一体成形されていることを特徴とする。 In invention of Claim 3, in Claim 1 or 2, the case (14) which accommodates the said heat exchanger (15), The connection duct (12) connected to the upstream part of the said case (14), The bending passage (13) is formed in the vicinity of the connection portion between the connection duct (12) and the case (14), and the bending portion (17) is integrally formed with the connection duct (12). It is characterized by that.
これにより、連結ダクト(12)に一体成形した湾曲部(17)によって上述の風速分布均一化効果を発揮できる。 Thereby, the above-mentioned effect of uniforming the wind speed distribution can be exhibited by the curved portion (17) formed integrally with the connecting duct (12).
請求項4に記載の発明では、請求項1または2において、前記熱交換器(15)を収納するケース(14)と、前記ケース(14)の上流部に接続される連結ダクト(12)とを備え、 前記曲げ通路(13)が前記連結ダクト(12)と前記ケース(14)との接続部付近に形成され、前記湾曲部(17)は前記ケース(14)に一体成形されていることを特徴とする。 In invention of Claim 4, in Claim 1 or 2, the case (14) which accommodates the said heat exchanger (15), The connection duct (12) connected to the upstream part of the said case (14), The bending passage (13) is formed in the vicinity of the connecting portion between the connecting duct (12) and the case (14), and the bending portion (17) is integrally formed with the case (14). It is characterized by.
これにより、熱交換器(15)側のケース(14)に一体成形した湾曲部(17)によって上述の風速分布均一化効果を発揮できる。 Thereby, the above-mentioned wind speed distribution uniformization effect can be exhibited by the curved part (17) integrally formed in the case (14) on the heat exchanger (15) side.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、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ものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1は第1実施形態による車両用空調装置を右ハンドル車に適用した場合を示している。図2は図1の要部拡大図である。本実施形態では、車両用空調装置の室内空調ユニットを大別して、送風機ユニット10と、この送風機ユニット10から空気が送風される空調ユニット11とにより構成している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a case where the vehicle air conditioner according to the first embodiment is applied to a right-hand drive vehicle. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. In the present embodiment, the indoor air conditioning unit of the vehicle air conditioner is roughly divided into a
送風機ユニット10は、車室内前部の計器盤(図示せず)内側において助手席前方側に配置され、空調ユニット11は計器盤内側において車両左右方向(車両幅方向)の中央部付近に配置される。すなわち、送風機ユニット10は空調ユニット11に対して助手席側の側方にオフセット配置される。なお、図1の前後左右の各矢印は車両搭載状態における方向を示す。
The
送風機ユニット10は、図示しないモータにより駆動される遠心式の送風ファン10aを有し、この送風ファン10aを樹脂製のスクロールケーシング10b内に収納している。スクロールケーシング10bの吸入側は車両上方側(図1の紙面表側)へ向いている。このスクロールケーシング10bの吸入側には、図示しない周知の内外気切替箱が設けられ、この内外気切替箱を通して内気または外気が送風ファン10aに吸入されるようになっている。
The
スクロールケーシング10bの吹出部は車両右側へ向いており、この吹出部は樹脂製の連結ダクト12を介して空調ユニット11の最前部の空気入口空間に接続される。空調ユニット11は樹脂にて成形されたケース14を有し、このケース14内に車両前方側から車両後方側へ向かって空気が流れる空気通路を形成する。従って、ケース14内の最前部に空気入口空間が形成される。
The blow-out part of the
そして、連結ダクト12の出口部からケース14内の最前部の空気入口空間にわたって直角状の曲げ通路13が形成される。この曲げ通路13はスクロールケーシング10bの吹出部から連結ダクト12を通過して車両左右方向に流れる空気流れを車両前後方向の流れに方向転換するものである。
A right-
そして、ケース14内においてこの曲げ通路13直後の部位、換言すると、ケース14内最前部の空気入口空間直後に冷房用熱交換器15が配置される。この冷房用熱交換器15は周知の冷凍サイクルの蒸発器から構成され、冷媒の蒸発潜熱を送風空気から吸熱して送風空気を冷却するものである。
In the
図2に示すように冷房用熱交換器15は、車両左右方向に並列配置された多数の偏平状チューブ15aと、この偏平状チューブ15a相互間に一体に接合されたコルゲートフィン15bとから構成される熱交換コア部を有し、この熱交換コア部の空隙部を車両前方側から車両後方側へ向かって空気が通過するようになっている。
As shown in FIG. 2, the
なお、偏平状チューブ15aはケース14内において上下方向に延びるように配置され、そして、熱交換コア部の左右両側部にはサイドプレート15cが上下方向に延びるように配置される。
The
ケース14内において冷房用熱交換器15の下流側(車両後方側)には温水(エンジン冷却水)を熱源として空気を加熱する暖房用熱交換器16が配置されている。なお、ケース14内には、その他に、図示しない周知の温度調整機構をなすエアミックスドア、吹出モード切替機構等の機器が配置される。暖房用熱交換器16を通過して温度調整された空調風が吹出モード切替機構により選択された1つまたは複数の吹出口から車室内へ吹き出すようになっている。
In the
本実施形態では、送風機ユニット10のスクロールケーシング10b、連結ダクト12、ケース14等により「車室内へ向かって空気が流れる空気通路」が構成される。そして、この空気通路において、冷房用熱交換器15の上流部付近に、空気流れが直角状に曲がる曲げ通路13が構成される。この直角状の曲げ通路13が原因となって、冷房用熱交換器15における前述の風速分布の不均一が発生する。
In this embodiment, the
そこで、本実施形態では、冷房用熱交換器15における風速分布の均一化のために、次のような具体的構成を採用している。先ず、ケース14のうち、冷房用熱交換器15に対向する最前部の壁面に前述の図9の従来技術と同様に段差部14a、14bを形成している。この段差部14a、14bは、ケース14の最前部の壁面において送風機ユニット10に近接する側の領域(車両左側領域)に形成され、送風ファン10aからの送風空気が冷房用熱交換器15のうち送風機ユニット10に近接する左側領域へ方向転換することを促進するものである。
Therefore, in the present embodiment, the following specific configuration is adopted in order to make the wind speed distribution uniform in the
本実施形態では、この段差部14a、14bを車両左右方向に所定間隔を置いて2段階に設けるとともに、送風機ユニット10に近接する段差部14aよりも送風機ユニット10から遠ざかる段差部14bの方を冷房用熱交換器15に近づけるように形成している。そして、段差部14bよりも送風機ユニット10から遠ざかる部位に冷房用熱交換器15に向かって次第に近接するテーパ状壁面14cを形成している。これら段差部14a、14bおよびテーパ状壁面14cによって、冷房用熱交換器15上流部の空間を送風機ユニット10から遠ざかるに従って狭くしている。
In the present embodiment, the stepped
更に、上記に加え、直角状の曲げ通路13の曲げ内側部(すなわち、通路曲げ半径の小さい側)に、滑らかな曲面形状からなる湾曲部17を形成している。この湾曲部17は、所定の曲率半径による完全な円弧形状、あるいは異なる曲率半径による複数の円弧形状を滑らかに繋いだ曲面形状であってもよい。なお、湾曲部17は、本実施形態では図2に示すように樹脂製連結ダクト12の出口部に一体成形してある。
Further, in addition to the above, a
次に、本実施形態の作用効果を説明する。図3は本実施形態における図2の部分の空気流れの説明図であり、これに対し、図4、5は図1〜図3に対応する比較例である。この比較例では、冷房用熱交換器15の上流部に形成される曲げ通路13の曲げ内側部がほぼ直角状になっており、本実施形態の湾曲部17を形成していない。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is an explanatory diagram of the air flow in the portion of FIG. 2 in the present embodiment, while FIGS. 4 and 5 are comparative examples corresponding to FIGS. In this comparative example, the bending inner portion of the
図4、5の比較例によると、曲げ通路13の曲げ内側部がほぼ直角状になっているので、この直角状の通路壁面において空気流れの剥離が発生するとともに、空気流れの慣性力(車両左側から右側方向への慣性力)によって空気流れが矢印aのように冷房用熱交換器15の入口面とほぼ平行な方向に向かう。
According to the comparative example of FIGS. 4 and 5, since the bent inner portion of the
この結果、曲げ通路13の曲げ内側部では負圧領域が形成され、空気流れの逆流が発生する。このため、冷房用熱交換器15のうち、送風機ユニット10に近接する左側領域(図5のb部)では、空気流れの逆流ないしは低風速の状態となり、冷房用熱交換器15の冷房性能低下の原因となっている。
As a result, a negative pressure region is formed in the bending inner portion of the
これに対し、本実施形態によると、直角状の曲げ通路13の曲げ内側部に、滑らかな曲面形状からなる湾曲部17を形成しているため、送風空気をコアンダ効果により湾曲部17の曲面に沿って図3の矢印cのように流すことができる。これにより、直角状の曲げ通路13の曲げ内側部における空気流れの剥離を防止して、送風空気の流れ全体を曲げ内側部の湾曲部17側に引き寄せることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, since the
この結果、空気流れの逆流ないしは低風速の領域を解消でき、冷房用熱交換器15の風速分布を均一化できる。しかも、送風空気の流れ全体を曲げ内側部の湾曲部17側に引き寄せることで、風速分布の均一化を達成するから、通風抵抗の増加を抑制できる。
As a result, the reverse flow of the air flow or the low wind speed region can be eliminated, and the wind speed distribution of the
(第2実施形態)
第2実施形態では図6、図7に示すように、湾曲部17を、曲げ通路13の上流側壁面、具体的には、連結ダクト12の車両後方側壁面12aから曲げ通路13の内側方向へ所定量δ突き出すように滑らかな突出形状に形成している。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the bending
本発明者の検討によると、湾曲部17をこのような突出形状に形成することにより、コアンダ効果による剥離防止の効果を増大して、冷房用熱交換器15の風速分布の均一化効果を一層向上できることを確認している。
According to the study of the present inventor, by forming the
なお、湾曲部17の突出量δは例えば、連結ダクト12の幅寸法W=50mmの場合に6mm程度に設定することにより、冷房用熱交換器15の風速分布の均一化効果を良好に発揮できることを確認している。
Note that the amount of protrusion δ of the
(第3実施形態)
第3実施形態では図8に示すように、空調ユニット11のケース14に連結ダクト12側へ向かって突き出す入口ダクト部14dを一体成形し、この入口ダクト部14dに湾曲部17を一体成形している。なお、図8では、第1実施形態の曲面形状(図2)からなる湾曲部17を成形しているが、第2実施形態の突出形状の曲面形状(図7)からなる湾曲部17をケース14の入口ダクト部14dに一体成形してもよい。
(Third embodiment)
In the third embodiment, as shown in FIG. 8, an
(他の実施形態)
なお、寒冷地向けの車両用空調装置では、空調ユニット11に暖房用熱交換器16のみを配置し、冷房用熱交換器15を配置しない場合がある。その場合には、曲げ通路13の直後に暖房用熱交換器16を配置する場合がある。このような構成を持つ車両用空調装置に本発明を適用しても良い。
(Other embodiments)
In a vehicle air conditioner for cold districts, only the
12…連結ダクト、13…曲げ通路、14…ケース、15…冷房用熱交換器、
17…湾曲部。
12 ... Connection duct, 13 ... Bending passage, 14 ... Case, 15 ... Heat exchanger for cooling,
17 ... curved portion.
Claims (4)
前記曲げ通路(13)直後の部位に前記空気と熱交換する熱交換器(15)が配置され、
前記曲げ通路(13)の曲げ内側部に滑らかな曲面形状からなる湾曲部(17)が形成されていることを特徴とする車両用空調装置。 In the vehicle air conditioner in which the air blown into the passenger compartment flows through the right-angled bending passage (13),
A heat exchanger (15) for exchanging heat with the air is disposed immediately after the bending passageway (13),
A vehicular air conditioner characterized in that a curved portion (17) having a smooth curved surface is formed in a bent inner portion of the bent passage (13).
前記曲げ通路(13)が前記連結ダクト(12)と前記ケース(14)との接続部付近に形成され、
前記湾曲部(17)は前記連結ダクト(12)に一体成形されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。 A case (14) for housing the heat exchanger (15), and a connecting duct (12) connected to an upstream portion of the case (14),
The bending passage (13) is formed in the vicinity of a connection portion between the connection duct (12) and the case (14),
The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2, wherein the curved portion (17) is integrally formed with the connecting duct (12).
前記曲げ通路(13)が前記連結ダクト(12)と前記ケース(14)との接続部付近に形成され、
前記湾曲部(17)は前記ケース(14)に一体成形されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。 A case (14) for housing the heat exchanger (15), and a connecting duct (12) connected to an upstream portion of the case (14),
The bending passage (13) is formed in the vicinity of a connection portion between the connection duct (12) and the case (14),
The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2, wherein the curved portion (17) is integrally formed with the case (14).
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