JP2006143041A - 空調装置の凝縮水排水促進構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 排水口より送風下流側に飛散した凝縮水の排水性を向上することができる空調装置の凝縮水排水促進構造を提供する。
【解決手段】 本発明の凝縮水排水促進構造は、冷却器１の送風下流側の空調ケース７底面に配設された凝縮水３の排水口４と、該排水口の下流で空気流５を上方に曲げる通風路２とを含んでいて、該通風路の底面の内壁部２ａに排水口に連通する複数の溝６が送風方向に並べて形成されている。各々の溝は排水口に向かって下方に傾斜していて、溝の断面形状は、コ字形、Ｕ字形、Ｖ字形又は倒立台形をしている。また、各溝間を結ぶ溝を形成してもよく、更に溝を送風方向に対して蛇行させてもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空調装置内に生じる凝縮水を効率良く装置外に排水するための凝縮水排水促進構造に関するものであって、特に車両用空調装置に有効である。

従来より、凝縮水の排水口を空調装置のケース底面に冷却器（エバポレータ）の送風下流側に配置し、冷却器によって発生した凝縮水を空気流れに沿って排水している。しかしながら、排水口より送風下流側に飛散した凝縮水は風圧を受け排水口へスムースに移動できず、ケースに沿って吹出口から凝縮水が飛散したり、又は冷却器の下流に配置されたヒータユニットに凝縮水が飛散し、除湿することができないという不具合を生じていた。

このような下流側への凝縮水の飛散を防止する従来技術として、特許文献１による飛水防止装置が知られている。この飛水防止装置では、図７に示すように冷却器（エバポレータ）１０１の後方側（下流側）に網状体１０２を配置し、該網状体１０２の下端の枠体を覆うように吸水性部材１０３を設けている。これによって網状体１０２に付着した凝縮水１０４を吸水性部材１０３で吸水し、凝縮水を風に当てないようにして風圧による再度の飛水を防ぐようにしたものである。

しかしながら近年において、車室内空間の拡大という観点から空調装置の小型化が望まれている。そのため、空調装置の通風路が従来よりも小さくなり、同一風量時では通風路が小さいほど風速が大きくなり、凝縮水の飛散が発生する問題が生じ易い。そのため、凝縮水の飛散を防止するために、上記特許文献１に示された手段を用いると、風速が大きいため凝縮水が網状体から落下する前に、さらに飛散したり、網状体によって風速のおよそ２乗に比例して通風抵抗が大きくなるという問題がある。

また、凝縮水（ドレン水）の排水に関連する従来技術として特許文献２による車両用空調装置が知られている。この車両用空調装置は、図８に示すように、冷却器（エバポレータ）１０１が配置された空調ケース１００の底面の最下位置に凝縮水１０４の排水口１０５を設けると共に、この空調ケース１００の底面の吸込口側に底面を陥没させて凝縮水捕集部１０６を設け、該凝縮水捕集部１０６の入口にその吸込口側から底面と面一に伸びる遮風板１０７を設けたものである。なお、冷却器１０１の下流側にはヒータコア１０８が設置されており、符号１０９は、エアミックスドアである。
これによって、車両の傾斜時に逆流した凝縮水を凝縮水捕集部１０６で捕集するようにすると共に、遮風板１０７によって凝縮水捕集部１０６による空気の流過抵抗の増大を防止したものである。

しかしながら、この特許文献２の従来技術は、凝縮水捕集部１０６の形成による通風抵抗の増大を防ぐのみで、飛散した凝縮水の排水性の向上には何ら寄与していないものである。

実公昭５７−９６５５号公報 特許第３３３２７５５号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排水口より送風下流側に飛散した凝縮水の排水性を向上することができる空調装置の凝縮水排水促進構造を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の空調装置の凝縮水排水促進構造を提供する。
請求項１に記載の空調装置の凝縮水排水促進構造は、冷却器の送風下流側のケース底面に配設された凝縮水の排水口と、排水口の下流で空気流を上方に曲げる通風路とを含んでいて、この通風路の底面の内壁部に排水口に連通する複数の溝を送風方向に並べて形成したものであり、これにより、凝縮水が溝に集まり、凝縮水の重さを早く大きくし、空気流の影響を受けにくくすることができ、凝縮水の排水が促進される。

請求項２の該排水促進構造は、溝を排水口に向かって下方に傾斜させているものであり、これにより、重力の影響を有効に生かすことができる。
請求項３の該排水促進構造は、溝の断面形状をコ字形、Ｕ字形、Ｖ字形又は倒立台形のいずれかに規定したものであり、いずれの形状においても排水の促進を図ることができる。

請求項４の該排水促進構造は、複数の溝が互いの溝間を結ぶ溝を有するようにしたものであり、これにより、互いの溝間に渡って凝縮水が行き渡るようになり、凝縮水の排水が一層促進される。
請求項５の該排水促進構造は、溝を通風方向に対して蛇行させたものであり、これにより、空気流の方向と凝縮水の排水の方向とをずらし、空気流の影響を少なくすることができ、排水を促進することができる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の空調装置の凝縮水排水促進構造について説明する。図１は、本発明の実施の形態の空調装置の凝縮水排水促進構造の概略の全体構成を示す図であり、図２は、その要部断面図である。本発明は、車両用に限定されるものではないが、好適には車両用空調装置に適用されるものである。そこで、車両用空調装置について簡単に説明する。

車両用空調装置は、車両の車室内を冷暖房（空調）する車室内空調手段に相当するものであり、車室内に設けられた各種の吹出口から空調風を吹出すことによって車室内を空調している。車両用空調装置は、主としてインストルメントパネル内に装設されていて、空調ケースの入口側には、エア送り込み用の送風機が設置されていると共に、送風機の吸入側には、内外気切替用ドアが配設され、車室内又は車室外から選択的に空気（内気又は外気）が採り入れられる。

送風機の下流側には、空気冷却用手段である冷却器（エバポレータ）が配設されている。冷却器には、圧縮機、凝縮器及び膨張弁等からなる冷凍サイクルを循環する冷媒が導入されるようになっており、送風空気を冷却している。
冷却器の下流側には、空気加熱用手段であるヒータコアが配設されている。ヒータコアには、一般にはエンジンの冷却水が導入され、その熱によって送風空気を加温している。

冷却器とヒータコアとの間には、エアミックスドアが設けられ、冷却器を通過して冷却された冷風を、ヒータコアを迂回してそのまま流す冷風とヒータコアを通って暖められてた温風となる冷風とに分岐している。これらの風は、ヒータコアを通過後、再び合流して混合され、最適な温度の風となって、モード切替ドア等のドアによって選択された各種の吹出口から車室内に放出される。
このように、車両用空調装置は、空調ケース内に空気流の上流側から順に、内外気切替ドア、送風機、冷却器、エアミックスドア、ヒータコア及びモード切替ドア等が配設されていて、送風機によって導入された空気が、冷却器及びヒータコアによって冷却及び加温によって温度調整されて車室内に吹出されるように構成されている。

図１は、車両用空調装置の冷却器（エバポレータ）１から図示されないエアミックスドア又はヒータコアに至る空調ケース７内の通風路２が示されている。この通風路２は、冷却器１の下流で送風空気流５を上方へ曲げるように形成されている。冷却器１の下流の空調ケース７底面には、送風空気が冷却器１によって冷却されることによって生じる凝縮水（ドレン水）３を排水するための排水口４が設けられている。この排水口４は、通風路２の略最下点の位置に設けられている。

通風路２を形成している空調ケース７の底面の、風速が高くなる内壁部２ａには、空気の送風方向に沿って複数の溝６が並ぶように形成されている。各々の溝６は排水口４の送風下流側に位置しており、排水口４に向かって下方に傾斜していて、その下端が排水口４に連通している。図２においては、溝６の断面形状が上方が開放されたコ字形に形成されているが、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるようにＵ字形、Ｖ字形又は倒立台形に形成してもよい。更に、各溝６間を結ぶ溝を形成してもよい。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
図３は、一般的に知られている壁面近傍における流体流れの速度分布を表わすグラフである。グラフの縦軸は、壁面からの距離ｘを、横軸は、距離ｘでの流体速度ｕと最大流体速度Ｕとの比ｕ／Ｕを表わしている。また、実線は層流の場合を、破線は乱流の場合を示している。このグラフから、通風路内の壁近傍では流体の粘性の影響が大きく、すべり速度を持たないので流体速度が０となり、壁面から離れるに従って流体速度が増加し、最大速度にまで達することが図３の速度分布図から解る。

図４は、ケース内壁に複数の溝を形成した場合の作用効果を実験により実証したものであり、図４（ａ），（ｂ）は、その実験方法を示しており、図４（ｃ）は実験結果を示すグラフである。本実験方法では、断面が２００mm×２００mmの正方形の通風路２が冷却器１の送風下流側で９０度上方へ曲げられている装置を使用している。即ち、通風路２は、中心から内周側は半径１００（mm）、外周側は半径３００（mm）で９０度曲げられている。冷却器１の下流で通風路２が曲げられている曲げ始点の部位に排水口４を形成し、この排水口４の下にメスシリンダ８を置き、凝縮水の排水量Ｖを計測するようにしている。

排水口４の送風下流側の空調ケース７の底面の内壁部２ａには、図４（ｂ）に示すように溝幅ｔ（mm）で溝深さ４（mm）のコ字形の溝６が、溝間隔１０（mm）で複数並んで形成されている。この実験では、内壁部２ａに溝６が形成されている場合と、溝６が形成されていない場合とに分けて実験を行った。また、実験では、溝幅ｔ（mm）を、２（mm），３（mm），５（mm），８（mm）に変えて行っている。

図４（ｃ）は、この実験結果を示しており、グラフの縦軸は、溝を形成した場合の単位時間当りの凝縮水の排水量Ｖ_modと溝を形成していない場合の単位時間当りの凝縮水の排水量Ｖ_oriとの比Ｖ_mod／Ｖ_oriを表わしており、横軸は、溝幅ｔ（mm）を示している。実験では、平均風速を変化させて行っており、実線は平均風速３．５（ｍ／ｓ）の場合を、破線は平均風速２．１（ｍ／ｓ）の場合を、一点鎖線は平均風速０．７（ｍ／ｓ）の場合を示している。

図４（ｃ）のグラフから解るように、平均風速が小さい場合、風の凝縮水の水滴に与える力が小さいので、相対的に溝６の排水促進効果は小さい。また、溝幅の影響も受けない。しかし、平均風速が大きい場合は、溝６が無い場合よりも溝６がある場合の方が単位時間当りの排水量Ｖが大きく、排水が促進され、水飛散の可能性が小さいことが解る。しかしその場合でも、溝幅ｔの大小によって変わっており、溝幅ｔが大きすぎても、また小さすぎても効果が小さく、溝幅３〜５（mm）で有効である。

一般に通風路２の内壁部２ａは、風圧により風上に凝縮水が排水されにくい。即ち、風による力よりも凝縮水３の重さが大きくなると、排水口４へと排水される。しかし、凝縮水の重さが大きくなる前に、風による力が凝縮水の重さを上回り、小さな水滴が飛ばされてしまう。

そこで、本発明の実施形態では、以下の作用を行わせることによって凝縮水の排水を促進したものである。
（１）内壁部２ａに複数の溝６を設けることで、空気は通風路２に沿って流れ、凝縮水は溝６を通って風の影響を小さくする。
（２）内壁部２ａに複数の溝６を設けることで、凝縮水を集め易く、凝縮水の重さを早く大きくすることで、風により飛ばされることを防ぎ、排水させる。
上記（１）については、図３に示すように壁近傍での流体速度が小さいことから、内壁部２ａに適当な間隔で内壁面よりも深い複数の溝６を形成することで、凝縮水に与える風速の影響を小さくする。溝が無い場合は、凝縮水の厚さにより、凝縮水の表面が壁面よりも遠い位置になり、風の影響を受けることになる。

図６（ｂ）は、本実施形態の溝の変形例を示している。上述した実施形態においては、各々の溝６は、図６（ａ）に示すように送風方向に真直ぐに曲がって伸びているものとして説明しているが、図６（ｂ）に示すように各々の溝６を送風方向に対して蛇行（台形状の蛇行でも可）させている。
このように溝６を蛇行させることにより、溝６を流れる凝縮水と風の流れのベクトルをずらし、風による影響を凝縮水がより受けにくくしている。したがって、凝縮水の排水を一層促進させることができる。

以下説明したように、本発明では、送風による風圧の影響を凝縮水が受けないようにすることができ、凝縮水の排水性の向上を図ることができる。また、通風路中に負荷物を設けることがないので、通風抵抗を増加させることがない。更には、排水促進構造を空調ケースと一体で成型することができ、安価に製造できる。

本発明の実施の形態の空調装置の凝縮水排水促進構造の概略の全体構成を示す図である。 図１の通風路の内壁部の断面図である。 壁面近傍における流体速度分布図である。 本発明の作用効果を実証するための、（ａ）実験装置、（ｂ）内壁面の溝の断面形状及び（ｃ）実験結果を示す図である。 溝の断面形状の別の実施例（ａ），（ｂ），（ｃ）を示す図である。 溝の形状の変形例（ｂ）を説明する図である。 従来技術１の凝縮水の飛水防止装置を示す図である。 従来技術２の凝縮水の排水構造を示す図である。

符号の説明

１ 冷却器（エバポレータ）
２ 通風路
２ａ 内壁部
３ 凝縮水
４ 排水口
５ 送風空気流
６ 溝
７ 空調ケース

Claims (5)

1. 空調装置のケース内に設置された冷却器と、
   空調装置のケース底面であって、前記冷却器の送風下流側に配設された凝縮水の排水口と、
   前記排水口の下流で空気流を上方に曲げる通風路と、
   を含んでいて、
   前記通風路の底面の内壁部に、前記排水口に連通する複数の溝を送風方向に並んで形成したことを特徴とする空調装置の凝縮水排水促進構造。
2. 前記溝が前記排水口に向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の空調装置の凝縮水排水促進構造。
3. 前記溝の断面形状が、コ字形、Ｕ字形、Ｖ字形又は倒立台形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調装置の凝縮水排水促進構造。
4. 前記複数の溝が、互いに溝間を結ぶ溝を有していることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の空調装置の凝縮水排水促進構造。
5. 前記溝が、通風方向に対して蛇行していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調装置の凝縮水排水促進構造。

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