JP2006015954A - 車両用空調ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】 暖房用熱交換器の移動により通過風量を変化させる場合、摺動部より温水が漏れ出ても空調ユニットの外に漏れ出ないようにする。
【解決手段】 ヒータコア4は、入口側および出口側ヘッダタンク5b、5aおよび両者を連通するチューブ14、チューブ間に設けられたフィン15を備えている。出口側ヘッダタンクには二重管構造の回転側配管17が接続され、回転側配管には固定側配管20が同軸的に嵌合しており、回転軸6回りに相対回転できる。回転側配管および固定側配管の間にはOリング21が介挿され、シール摺動部を構成している。固定側配管はケース1aにパッキン23を介して組み付けられており、シール摺動部は実質的にケース内部に設けられている。したがって、Oリングの劣化により回転側配管よりケース内に温水Dが漏れても、パッキンによりケース外へは漏れ出ることがない。
【選択図】 図2
【解決手段】 ヒータコア4は、入口側および出口側ヘッダタンク5b、5aおよび両者を連通するチューブ14、チューブ間に設けられたフィン15を備えている。出口側ヘッダタンクには二重管構造の回転側配管17が接続され、回転側配管には固定側配管20が同軸的に嵌合しており、回転軸6回りに相対回転できる。回転側配管および固定側配管の間にはOリング21が介挿され、シール摺動部を構成している。固定側配管はケース1aにパッキン23を介して組み付けられており、シール摺動部は実質的にケース内部に設けられている。したがって、Oリングの劣化により回転側配管よりケース内に温水Dが漏れても、パッキンによりケース外へは漏れ出ることがない。
【選択図】 図2
Description
本発明は、車両用空調ユニットに関する。
従来より、エアミックスタイプの車両用空調ユニットにおいて、エアミックスドアを用いず、暖房用熱交換器(ヒータコア)そのものを回転させてエアミックスを行うものがあった(例えば、特許文献1参照)。
この従来技術では、ヒータコアに接続された回転側配管と、通風ダクトに固定された固定側配管とを、シール部材を介して互いに摺動させることにより、この摺動部での温水の漏れを防止しつつヒータコアを回転可能としたものである。
特開2001−47845号公報
しかし、上記従来技術では、摺動部が空調ユニットのケースとしての通風ダクトの外部に位置するため、シール部材の劣化等により摺動部から温水が漏れる場合に、狭いインパネ内の空調ダクトの周辺に配置された電子部品等が、この漏れた水により故障するおそれがあるという問題があった。
本発明は、上記点に鑑み、暖房用熱交換器の移動により通過風量を変化させる場合、摺動部より温水が漏れ出ても空調ユニットの外に漏れ出ないようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、ケース(1a)内に移動可能な暖房用熱交換器(4)を備え、暖房用熱交換器の移動量(θ)に応じて暖房用熱交換器を通過する空気量(CW2)を調節することにより、ケース内の通風路の風下側における空気温度を調節する車両用空調ユニット(10)であって、暖房用熱交換器に連通可能に接続された可動熱源流体路(17)と、連通路(17a、17b)を備え、連通路からの熱源流体の漏れをシールするシール摺動部(17、18、21)と、
前記可動熱源流体路と、前記連通路を介して連通可能に、かつ前記可動熱源流体路と相対移動可能に接続される固定熱源流体路(18)とを備え、シール摺動部はケース内に配置されていることを特徴とする。
前記可動熱源流体路と、前記連通路を介して連通可能に、かつ前記可動熱源流体路と相対移動可能に接続される固定熱源流体路(18)とを備え、シール摺動部はケース内に配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、暖房用熱交換器に接続された可動熱源流体路と固定熱源流体路とを連通可能に接続するシール摺動部を、空調ユニットのケース内に配置するので、シール摺動部のシール性能が劣化してこのシール摺動部より熱源流体が漏れても、この漏れた流体が空調ユニットのケース外へ飛散することが防止される。したがって、熱源流体による電子機器などの故障、劣化を防止することができる。
固定熱源流体路は、請求項2に記載のように、組み付け手段(23)によりケースに組みつけるとともに、組み付け部位においてケース内外の漏れをシールすることができる。
あるいは、請求項3に記載のように、固定熱源流体路の管壁(18a)をケースと一体成形することができる。
また、請求項4に記載のように、ケースのシール摺動部の位置よりも下方にドレン(11)が設けられており、シール摺動部から漏れる漏れ熱源流体をドレンよりケース外部へ排出することができる。
さらに、請求項5に記載のように、ケースには、暖房用熱交換器およびドレンの風上側に冷房用熱交換器を配置するようにすれば、ドレンは漏れ熱源流体と冷房用熱交換器の凝縮水とを一緒にケース外に排出することができる。
なお、シール摺動部は、請求項6に記載のように、回転軸(6)回りに回動自在に構成されるとともに、可動熱源流体路が回転軸回りにシール摺動部とともに回動することにより、暖房用熱交換器が回転軸回りに回動してケース内で移動するように構成することができる。
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。
以下、本発明の実施形態について図1〜図3に基づいて説明する。図1は、本実施形態の空調ユニット10の通風路1の概略構成を示す図である。なお、図1は空調ユニット10を車両のダッシュボード(図示せず)内に配置するときの車両の左横から見たものとして示しており、図1中の矢印は車両の前後方向および上下(天地)方向を示している。
空調ユニット10の前方上部には遠心式の送風機2が配置されている。送風機2は、空調ユニット10の外部から導入した空気を送風し、図1中の矢印で示す方向に空気流れを形成する。送風機2の下方の風下側には冷房用熱交換器としてのエバポレータ3が配置され、送風機2からの空気流れは全て、冷凍サイクル(図示せず)を構成するエバポレータ3を通過し、これにより冷却されて冷風CW1、CW2(図1中破線矢印)となって、風下側へ流れる。
エバポレータ3の風下側には熱源流体であるエンジン冷却水(温水)が流通する暖房用熱交換器としての矩形形状のヒータコア4が、ヒータコア4の一辺に相当する第1端部5aおよび回転軸6が空調ユニット10のケース1aの内壁に接するように配置されている。
すなわち、ヒータコア4は、回転軸6回りに回転角θ分回転駆動されることにより、ヒータコア4への冷風の通過量が調整され、この冷風通過量に応じてヒータコア4の風下側での空気温度が調整される。そして、最大冷房時であるマックスクール(以下、M/C)の状態では、ヒータコア4は図1において鉛直下方にケース1aと接するように位置し、最大暖房時であるマックスホット(以下、M/H)の状態ではヒータコア4は最大角回転して、第1端部5aの対向する端部である第2端部5bが空調ユニット10の内部に設けられた係止部1fに当たるように位置する。
なお、本実施形態において、M/H状態となるヒータコア4の最大回転角は、必ずしも90°とする必要はなく、例えば、60°ないし70°とすることができる。これにより、空調ユニット10の車両前後方向の長さを短くして小型化を図ることができる。
ヒータコア4の回転軸6回りの回転角θがM/C時の最小角(=0)とM/H時の最大角との中間的な角度であるエアミックス(以下、A/M)状態形成角にあるとき、ヒータコア4の風下側近傍にはエアミックス空間8が形成される。このエアミックス空間8においてバイパス通路5cを通過しヒータコア4を通過しない冷風CW1と、ヒータコア4と内壁1bとの間の空間5dよりヒータコア4を通過したあとの温風HWとが混合する。
すなわち、本実施形態においては、回転軸6が設けられるヒータコア4の第1端部5aがケース1aの内壁と接するよう、あるいはケース1aの内壁1bとの間隙を微小量とするよう配置されているので、この第1端部5aにおける空気流れCW2の漏れは最小限に抑えられ、したがって、ヒータコア4とケース1aの内壁1bとの間の領域5dに入り込む冷風CW2はほとんどがヒータコア4を通過することができる。
一方、バイパス通路5cを流れる冷風CW1の一部は、ヒータコア4の下流側表面に沿うようにして流れ、ヒータコア4の下流側近傍に形成されるエアミックス空間8にてヒータコア4を通過した温風HWと直角に近い角度で出会うことにより、両者は効果的に混合することができる。
また、冷風CW2のほとんどがヒータコア4を通過するので、ヒータコア4の回転角θすなわち、エアミックス開度に対する冷風CW2の通過量はほぼリニアとなるので、空調ユニット10から吹き出される空気の温度制御性を良好なものとすることができる。
エアミックス空間8の風下側(図1では上方)には、モード切替空間9が形成される。すなわち、ケース1aにはこのモード切替空間9において、デフ(DEF)吹出口7a、フェイス(FACE)吹出口7bおよびフット(FOOT)吹出口7cが形成されている。なお、図1において、FOOT吹出口7cはケース1aの側面(紙面手前側)に設けられている。
本実施形態では、エアミックス空間8がヒータコア4の下流側近傍に形成され、さらに下流側のモード切替空間9とは、空気流の経路として比較的長い距離が隔てられているので、実質的にエアミックス空間8を風下側に拡げて形成することができる。したがって、拡がったエアミックス空間8により冷風CW1と温風HWとの混合性をより向上させることができる。
さらに、ヒータコア4は、エバポレータ3からの冷風の100%が当たる、すなわちエアミックス開度=100%におけるM/H状態では、エアミックス開度が小さい状態よりもエバポレータ3とは遠ざかる位置に配置される。したがって、エバポレータ3の凝縮水が送風により下流側に吹き飛ばされても、距離が比較的遠いヒータコア4には、再付着する量が抑制される。したがって、ヒータコア4に再付着した凝縮水のヒータコア4による蒸発、およびこれによる多湿空気の発生は抑制されるので、高温多湿空気による車室の窓の曇り発生という事態を回避することができる。
ケース1aの下方底部には、エバポレータ3の風下側かつヒータコア4の風上側であって、エバポレータ3および後述するヒータコア4のシール摺動部よりも下方の位置に排水用のドレン11が設けられている。このドレン11より、エバポレータ3の凝縮水と、シール摺動部から冷却水の漏れが生ずる場合でも、この漏れた冷却水(熱源流体としての温水)とを一緒に空調ユニット10の外(すなわち、車外)に排出することができる。
図1におけるヒータコア4のA−A断面の一部を図2に示す。図2では、ヒータコア4の入口および出口配管付近のみを示すとともに、一部断面ハッチングを施している。また、図2にも、図1と同様、ヒータコア4が車室内に配置されるときの、車両上下(天地)方向および車両左右方向を矢印で示している。
図2において、ヒータコア4は、左右方向にそれぞれ延びる入口側ヘッダタンク12および出口側ヘッダタンク13と、これらヘッダタンク12、13の間を連通する多数のチューブ14と、隣接するチューブ14間を接続するコルゲートフィン15とを備え、外形が矩形をなしている。ヒータコア4の一辺に相当する第1端部5aとしての出口側ヘッダタンク13の長手方向は回転軸6に一致するよう配置され、この回転軸6および出口側ヘッダタンク13の長手方向と平行に、第1端部5aに対向する辺に相当する第2端部5bとしての入口側ヘッダタンク12が形成される。
入口側ヘッダタンク12の図中左側端部には、チューブ14と平行に出口側ヘッダタンク13の方向に延びる連絡配管16が連通可能に固着されている。一方、出口側ヘッダタンク13の図中左側端部は、同軸の二重管構造を備える回転側配管17に連通可能に固着されている。
この回転側配管17は、回転軸6と同軸に形成された外側管17aと内側管17bとを備えている。内側管17bは出口側ヘッダタンク13と回転軸6方向に連通固着されている。外側管17aは、内側管17bの外周との間に同軸的に冷却水通路を形成するとともに、連絡配管16と連通するように固着されている。
このように、回転側配管17と連絡配管16およびヒータコア4とは、それぞれが一体的に固着されている。なお、回転側配管17と連絡配管16とは、図示していないが、複数の部材に分割して作成しておき、空調ユニット10の組み立て時にそれらの部材を接合して一体的に形成することができる。
固定側配管18は、回転側配管17の外側管17aおよび内側管17bと回転軸6回りに相対回転可能に嵌合されている。固定側配管18には、回転軸6方向に出口側ヘッダタンク13および内側管17bと連通可能に出口配管20が設けられている。また、固定側配管18には、回転側配管17の内側管17bの外周部において、外側管17aとのみ連通可能に入口配管19が形成されている。
なお、回転側配管17は本発明の可動熱源流体路に相当する。また、固定側配管は本発明の固定熱源流体路に相当する。さらに、外側管17aおよび内側管17bは本発明の連通路に相当する。
回転側配管17と固定側配管18との間には、回転軸6周りに複数のOリング21、22が嵌合されており、それぞれ、入口配管19からケース1a内への冷却水漏れ、および入口配管19から出口配管20への冷却水漏れを防いでいる。すなわち、回転側配管17と固定側配管18およびOリング21が本発明のシール摺動部に相当する。
さらにまた、固定側配管18は、空調ユニット10のケース1aに組み付け手段としてのパッキン23を介して組み付けられており、このパッキン23により、ケース1aの内外部での冷却水漏れを防止している。
すなわち、本実施形態では、シール摺動部としてのOリング21は、固定側配管18とケース1aおよびパッキン23とで構成される実質的なケース1a内に配置されている。
したがって、シール摺動部であるOリング21の劣化等により、熱源流体である温水が可動熱源流体路としての回転側配管17より漏れても、この漏れた温水Dは空調ユニット10のケース1a内には入り込んでも、組み付け手段であるパッキン23よりケース1aの外に出ることが防止される。なお、この漏れた温水Dは、シール摺動部よりも下方に形成されたドレン11よりケース1aの外、すなわち車外へ排出される。
なお、固定側配管18は、図示しない固定部材によりケース1aにビス止めなどにより固定されている。したがって、ケース1aに固定された固定側配管18に嵌合された回転側配管17が固定側配管18との間でOリング21、22を介して回転軸6回りに摺動可能である。一方、出口側ヘッダタンク13の図示しない図2紙面右側の回転軸6上の端部は、ケース1aに設けられた軸受(図示せず)により回動自在に保持されている。
このように、回転側配管17は固定側配管18を回転軸6の一方の軸受とし、回転側配管17に一体的に接続された出口側ヘッダタンク13の他端側のケース1aに設けた軸受を回転軸6の他方の軸受とし、両軸受の間でヒータコア4が回転軸6回りに回転することができる。
なお、図2において、各管路内の冷却水の流れ方向を矢印で示している。すなわち、入口配管19より流れ込んだ冷却水は、内側管17bの外周部から外側管17aを通って連絡配管16へ達する。この冷却水は、連絡配管16内を紙面下方向に流れて入口側ヘッダタンク12内に入り、ここで各チューブ14に分岐して出口側ヘッダタンク13へと流れる。冷却水がチューブ14を通るときに、図2において紙面垂直方向に流れる空気がコルゲートフィン15を介して冷却水と熱交換することにより加熱される。
図2に示すように、入口側ヘッダタンク12は出口側ヘッダタンク13よりも下方となるよう配置するのが望ましい。これは、入口配管19から連絡配管16に至る配管経路で空気が混入しても、冷却水を各チューブ14内で上方へ円滑に流すことができるためである。
次に、ヒータコア4の回転駆動方法について説明する。本実施形態では、第1端部5aに設けた回転軸6に駆動トルクを与えるのではなく、他端の第2端部5b付近を円周方向に駆動することにより、ヒータコア4を回転軸6回りに回動させるものである。
図3は、図2においてB方向から見たヒータコア4の第2端部5b付近の概略構成を示す図である。連絡配管16の側面の下方端部にはガイド部材24が設けられている。ガイド部材24には、連絡配管16の長手方向、すなわちチューブ14の流れ方向に所定の長さの溝25が形成されている。
一方、アクチュエータ30により正逆方向に回転されるネジ29が、アクチュエータ30とともにケース1aに固定されている。ネジ29にはナット26が螺合するとともに、ナット26はケース1aに凹部として設けられたナットガイド28により拘束され、ネジ29の回転に応じて図3上で左右方向に移動する。ナット26にはピン27が一体的に設けられ、このピン27がガイド部材24の溝25に嵌り込んでいる。
これにより、アクチュエータ30によりネジ29が回転し、このネジ29の回転に応じてナット26がネジ29の長手方向を移動する。このときピン27はナット26と一体的に移動しようとするが、ピン27に働く力のうち溝25の方向にはピン27を移動させて力を緩和し、溝25と垂直方向にはガイド部材24に反力を与える。この反力により、ガイド部材24および第2端部5bとしての入口側ヘッダタンク12は、第1端部5aの回転軸6回り(図3中、矢印C方向)に回動することができる。
したがって、ヒータコア4の回転角、すなわちエアミックス開度は、ナット26のネジ29上の変位、すなわちアクチュエータ30の回転数により決定することができる。
このように、本実施形態は、回転軸6回りを直接回転駆動するものではなく、回転軸6よりヒータコア4の対向する、所定距離隔たった第2端部5bを駆動するものである。したがって、温水が満たされた重量物であるヒータコア4を小さい駆動トルクで回動させることができるとともに、回転軸6回りの構造を小型軽量にすることができる。
(他の実施形態)
上記実施形態では、固定熱源流体路である固定側配管18とケース1aとを別部材とし、両者の隙間を組み付け手段としてのパッキン23で埋めて組み付けた例を示したが、これに限らない。すなわち、ケース1aと固定側配管18の管壁18aとを一体成型して構成してもよい。このようにすれば、シール摺動部としてのOリング21はケース1a内に配置されるので、パッキン23を用いなくとも、可動熱源流体路としての回転側配管17からシール摺動部としてのOリング21を介して漏れた温水Dがケース1aの外に出ることを防止することができる。
上記実施形態では、固定熱源流体路である固定側配管18とケース1aとを別部材とし、両者の隙間を組み付け手段としてのパッキン23で埋めて組み付けた例を示したが、これに限らない。すなわち、ケース1aと固定側配管18の管壁18aとを一体成型して構成してもよい。このようにすれば、シール摺動部としてのOリング21はケース1a内に配置されるので、パッキン23を用いなくとも、可動熱源流体路としての回転側配管17からシール摺動部としてのOリング21を介して漏れた温水Dがケース1aの外に出ることを防止することができる。
また、上記実施形態では、ヒータコア4およびその回転軸6の配置形態を、M/C時に回転軸6を風下側に、かつその対向する端部である第2端部5bを風上側、すなわちエバポレータ3に近い位置となるよう配置したが、これに限らない。すなわち、ヒータコア4の回転軸6の通風路1内での配置位置を、図1とは前後逆にする、すなわち、M/C時に第2端部5bが図1中の位置6付近に置くようにしても、ヒータコア4の回転角の大きさに応じて、ヒータコア4を通過する冷風の量を調節して、エアミックス空間9での空気温度を調整することができる。
ただし、この場合には、冷風がヒータコア4の表面上に沿う流れが多くなり、しかも、エアミックス空間8がヒータコア4から離れたところに形成される。したがって、このようなヒータコア4の配置および回転の形態では、上記実施形態と比較して温風と冷風との混合性が低下する。
さらに、M/H時には、ヒータコア4がエバポレータ3に近づくので、エバポレータ3の凝縮水が空気流れにより風下側に吹き飛ばされる場合、下流側のヒータコア4に再付着する可能性が大きくなり、このヒータコア4で蒸発して湿度の高い温風として風下側に送られる。このため、車室内には高温多湿の空気が吹き出され、窓に曇りを発生する可能性が生ずる。
1…通風路、1a…ケース、2…送風機、3…エバポレータ(冷房用熱交換器)、
4…ヒータコア(暖房用熱交換器)、5a…第1端部、5b…第2端部、6…回転軸、
8…エアミックス空間、9…モード切替空間、10…空調ユニット、
12…入口側ヘッダタンク、13…出口側ヘッダタンク、14…チューブ、
15…コルゲートフィン、16…連絡配管、17…回転側配管(可動熱源流体路)、
17a…外側管(連通路)、17b…内側管(連通路)、
18…固定側配管(固定熱源流体路)、23…パッキン(組み付け手段)、
24…ガイド部材、25…溝、26…ナット、27…ピン、29…ネジ、
30…アクチュエータ。
4…ヒータコア(暖房用熱交換器)、5a…第1端部、5b…第2端部、6…回転軸、
8…エアミックス空間、9…モード切替空間、10…空調ユニット、
12…入口側ヘッダタンク、13…出口側ヘッダタンク、14…チューブ、
15…コルゲートフィン、16…連絡配管、17…回転側配管(可動熱源流体路)、
17a…外側管(連通路)、17b…内側管(連通路)、
18…固定側配管(固定熱源流体路)、23…パッキン(組み付け手段)、
24…ガイド部材、25…溝、26…ナット、27…ピン、29…ネジ、
30…アクチュエータ。
Claims (6)
- ケース(1a)内に移動可能な暖房用熱交換器(4)を備え、前記暖房用熱交換器の移動量(θ)に応じて前記暖房用熱交換器を通過する空気量(CW2)を調節することにより、前記ケース内の通風路の風下側における空気温度を調節する車両用空調ユニット(10)であって、
前記暖房用熱交換器に連通可能に接続された可動熱源流体路(17)と、
連通路(17a、17b)を備え、前記連通路からの前記熱源流体の漏れをシールするシール摺動部(21)と、
前記可動熱源流体路と、前記連通路を介して連通可能に、かつ前記可動熱源流体路と相対移動可能に接続される固定熱源流体路(18)とを備え、
前記シール摺動部は前記ケース内部に配置されていることを特徴とする車両用空調ユニット。 - 前記固定熱源流体路を前記ケースに組み付ける組み付け手段(23)を備え、前記組み付け部位において前記ケース内外の漏れがシールされていることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調ユニット。
- 前記固定熱源流体路の管壁(18a)が前記ケースと一体成形されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調ユニット。
- 前記ケースの前記シール摺動部の位置よりも下方にドレン(11)が設けられており、前記シール摺動部から漏れる漏れ熱源流体を前記ドレンより前記ケース外部へ排出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調ユニット。
- 前記ケースには、前記暖房用熱交換器および前記ドレンの風上側に冷房用熱交換器が配置され、前記ドレンは前記漏れ熱源流体と前記冷房用熱交換器の凝縮水とを前記ケース外に排出することを特徴とする請求項4に記載の車両用空調ユニット。
- 前記シール摺動部は、回転軸(6)回りに回動自在に構成されるとともに、
前記可動熱源流体路が前記回転軸回りに前記シール摺動部とともに回動することにより、前記暖房用熱交換器が前記回転軸回りに回動して前記ケース内で移動することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用空調ユニット。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1975540A1 (en) * | 2007-03-31 | 2008-10-01 | Delphi Technologies, Inc. | A pipe connecting structure for a heat exchanger |
-
2004
- 2004-07-05 JP JP2004198107A patent/JP2006015954A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1975540A1 (en) * | 2007-03-31 | 2008-10-01 | Delphi Technologies, Inc. | A pipe connecting structure for a heat exchanger |
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