JP2006151068A - 車両用空調ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 空調ユニット内部の、特に壁面における風速の大きな部位での気流の剥離による騒音の発生や空調ユニット内部の空気が通過する部位の構造が複雑なために生ずる気流の乱れによる騒音の発生を抑制する。
【解決手段】 空調ユニット１のケーシング４のうちスクロール部３０及び通風路部３１を画成する壁のように、乱流発生や空気剥離現象が相対的に生じやすい箇所（１）乃至（４）の所定面に、これらの乱流や空気剥離現象を抑制して騒音を防止する騒音防止用構造３３を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば車両のセンターコンソール部に搭載される縦置形式の空調ユニットの構造に関するものである。

この種の車両用空調ユニットにおいて、ユニット内部を流れる空気が起こす気流の乱れを原因とした騒音を低減する発明として、例えば、特許文献１に示す送風機用羽根車や特許文献２に示すレジスタのエアダンパ構造が挙げられる。このうち、特許文献１に示す送風機用羽根車は、羽根車の羽根後縁の圧力面側に、複数の凸状ブロック、複数のディンプル、或いはリブから成る乱流形成部を設けて、この乱流形成部の下流側に乱流を形成し、もって羽根後縁部における渦放出を抑制して騒音を低減するものである。また、特許文献２に示すレジスタのエアダンパ構造は、エアダンパの四周に取り付けられたダンパシールの少なくともリテーナ上壁と対応する縁部に所定の間隔を空けて複数切欠くことにより凸部を一連に形成することで、エアダンパにより発生するダンパシールの上部のエッジと並行な渦糸を有する２次元的な渦の発生を抑制して騒音を低減するものである。
特開平１０−１７６６９５号公報 実開平７−２８７１１号公報

これに対し、空調ユニットの内部、特に壁面における気流の乱れによる騒音を抑制する必要があるところ、上記文献はファンやダンパ用に限定されており、しかも、敢えて乱流を生じさせるものであるから、これらの発明の構造をそのまま空調ユニット内部における騒音抑制するための構造に流用することはできない。

そこで、本発明は、空調ユニット内部の、特に壁面における風速の大きな部位での気流の剥離による騒音の発生や空調ユニット内部の空気が通過する部位の構造が複雑なために生ずる気流の乱れによる騒音の発生を抑制することができる車両用空調ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る車両用空調ユニットは、ケーシング内に送風機、内外気切換手段や温調手段が適宜収納され、各送風機、内外気切換手段や温調手段間を連通する空気流路が壁により画成されていると共に、前記空気流路の壁、前記内外気切換手段又は前記温調手段のうち乱流発生や空気剥離現象が相対的に生じやすい部位の面に、これらの乱流や空気剥離現象を抑制して騒音を防止する騒音防止用構造を設けたことを特徴とする（請求項１）。内外気切換手段としては、内外気切換ドアや内外気導入口等が該当する。温調手段としては、エバポレータ等の冷却用熱交換器、ヒータコア等の加熱用熱交換器、エバポレータで冷却された空気に対しヒータコアに送る空気量とバイパスする空気量とを適宜選択調整するエアミックスドア、車室内に開口した所望の吹出口に送る空気を適宜選択する吹出モード切換ドア、空気流路内の異物を除去するエアフィルタ等が該当する。

このうち、前記騒音防止用構造は、前記面に略椀状のディンプルを複数形成することで構成されているものが考えられる（請求項２）。このディンプルの形状は、その最も深い深度寸法であっても開口部の半径に対し半球体とした場合の半径よりも浅くなることが好ましい。また、前記騒音防止用構造は、前記面に対し風向と交差する方向に延びた複数の突起を形成することで構成され、各突起はその断面が三角形状をなしてなるものが考えられる（請求項３）。この突起の三角形状は正三角形とすることが好ましい。更に、前記騒音防止用構造は、前記面に柱状のリブを複数形成することで構成されているものが考えられる（請求項４）。この柱状のリブは、円柱状でしかも円の直径の長さと円柱の高さとが等しくなることが好ましい。

乱流発生や空気の剥離が相対的に生じやすい部位を、空気流路を画成するスクロール部からエバポレータ前流側部位までのケーシング内側壁面側であるとして、当該壁面に前記騒音防止用構造を有するものが考えられる。また、乱流発生や空気の剥離が相対的に生じやすい部位を、送風機の吸込み口に設けた騒音発生防止用のガイドの所定面側であるとして、当該面に前記騒音防止用構造を有するものが考えられる。更に、乱流発生や空気の剥離が相対的に生じやすい部位を、前記内外気切換装置を構成するインテークドアの所定面であるとして、当該面に前記騒音防止用構造を有するものが考えられる。また、乱流発生や空気の剥離が相対的に生じやすい部位を、前記空調機器を構成する各種ドアの所定面であるとして、当該面に前記騒音防止用構造を有するものが考えられる。また、乱流発生や空気の剥離が相対的に生じやすい部位を、前記空調機器を構成するエアフィルタの所定面や、エバポレータの下方に位置する排水路の後流近傍部位や排水リブ端部の所定面であるとして、当該面に前記騒音防止用構造を有するものが考えられる。そして、乱流発生や空気の剥離が相対的に生じやすい部位を、内気導入口に設定する異物吸込み防止リブ端部やバッフルプレートのバイパスガイド端部やレジスタの放熱部やデフロスト吹出用開口部口からのデフロストノズルの先端開口部やフットダクト吹出用開口部からフットダクトの先端側開口部の所定面であるとして、当該面に前記騒音防止用構造を有するものが考えられる。

この発明によれば、車両用空調ユニットの内部のうち空気の流れが相対的に速い部位において、乱流の発生を抑制し、空気の剥離現象を低減することができるので、車両用空調ユニットの内部における騒音の発生を防止することができる。特に請求項２及び請求項３に記載の騒音防止用構造は、空気の剥離現象を低減するのに好適である。また、請求項４に記載の騒音防止用構造は、乱流を小さくすることで乱流の発生を抑制するのに好適である。

以下、この発明の実施形態を図面により説明する。

図１に示される空調ユニット１は、この発明の実施形態の一例で、例えば車両のセンターコンソール部に搭載される縦型センター置きフル一体形式のものである。この空調ユニット１は、エンジンルームと車室とを区画する仕切板よりも車室側に配されているもので、インテーク部２と空調ユニット本体３とで基本的に構成されている。

このうち、空調ユニット本体３は、内部に空気流路４が形成されたケーシング５内に、インテーク部２から空気を下流側に送るための送風機６、この送風機６により送られてきた空気を冷却するエバポレータ等の冷却用熱交換器７、この冷却用熱交換器７の風上側に配置されたエアフィルタ８、前記冷却用熱交換器７で冷却された空気を再加熱するヒータコア等の加熱用熱交換器９、及び冷却用熱交換器７と加熱用熱交換器９との間に配置されて加熱用熱交換器９に送られる空気とバイパスする空気との割合を調整するエアミックスドア１０を前記空気流路４に沿って配置するように収納している。

そして、送風機６は、この実施形態では、遠心式多翼ファン（シロッコファン）と称されるファンと、このファンを駆動するモータとから構成されているもので、図１に示されるように、ケーシング５に対し車両左右方向に開口した開口部を設けて、この開口部から車両の左右方向にモータの駆動軸が沿うように横倒し状態で挿入配置されている。エアフィルタ８及び冷却用熱交換器７は、空気流路４内において導入される全ての空気が通過するように立設されており、このうち、冷却用熱交換器７は例えばコルゲート状フィンとチューブとを交互に複数段積層して形成されチューブの長手方向端にタンクを有するもので、図示しない他の空調機器と配管接合されて冷凍サイクルを構成している。送風機６と冷却用熱交換器７とは相対的に近接して、送風機６が冷却用熱交換器７の直近上方に配置されている。

また、空調ユニット本体３は、ケーシング５内に、加熱用熱交換器９に対し下流側となる車両進行方向前方側にて、前記空気流路４の一部として前記加熱用熱交換器９で再加熱された空気が通過する温風通路１１が形成されていると共に、冷却用熱交換器７の下流側からエアミックスドア１０の回転軸に対しやや斜め上方にかけて前記空気流路４の一部として冷風通路１２が形成されている。加熱用熱交換器９は、例えばコルゲート状フィンとチューブとを交互に複数段積層して形成されチューブの長手方向端にタンクを有するものである。また、エアミックスドア１０は、図５にも示されるようにこの実施形態ではフラッグ式のものである。

そして、空調ユニット本体３の温風通路１１と冷風通路１２とが合流するエアミックスチャンバ１３よりも下流側において、デフロスト吹出用開口部１４、ベント吹出用開口部１５、フット吹出用開口部１６が、ケーシング５に適宜開口している。尚、ベント吹出用開口部１５よりも風下側において図示しないがサイドベント吹出用開口部をケーシング５に対し所定の位置で開口させても良い。また、これらの実施形態では、加熱用熱交換器９の下流側からフット吹出用開口部１６まで空気を案内するエアガイド壁１７が形成されている。

エアミックスドア１０及びエアガイド壁１７の上端部よりも車両上方となるエアミックスチャンバ１３領域において吹出モード切換ドア１８が揺動可能に配置されている。この吹出モード切換ドア１８は、少なくともデフロスト吹出用開口部１４、ベント吹出用開口部１５に向う空気量とフット吹出用開口部１６に向う空気量とを調整するためのもので、デフロスト吹出用開口部１４及びベント吹出用開口部１５に向う空気量が０となる位置から、フット吹出用開口部１６に向う空気量が０となる位置までの範囲で回動する。尚、吹出モード切換ドア１８は、この実施形態では図７にも示されるようにロータリ式のものである。

デフロスト吹出用開口部１４及びベント吹出用開口部１５は、ベント吹出用開口部１５の開口部周縁に揺動可能に配置された吹出モード切換ドア１９により適宜選択開閉される。吹出モード切換ドア１９は、回転軸とこの回転軸の径方向に延びるドア本体とからなるフラッグ式のものである。そして、エアミックスチャンバ１３からベント吹出用開口部１５を経てデフロスト吹出用開口部１４に至る吹出用通路２４が空気流路４の最下流として画成されている。

これに対し、インテーク部２は、空調ユニット本体３に対し車両幅方向に沿って左右のいずれか一方に配置されているもので、ケーシング５に形成された空気取入口（図示せず）を介して空調ユニット本体３と連通しており、この空気取入口は、送風機６のファンの空気取入口と対峙している。

また、インテーク部２は、外気導入口２１と内気導入口２２とがケーシング５に開口し、各導入口２１、２２はケーシング５に形成された空気取入口に向かって延びる通路２６、２７を有している。このうち、外気導入口２１は、車両進行方向の前方に対し略対峙した状態で開口し、内気導入口２２は、車両進行方向の前方に対し若干下方に向いて開口していると共に、外気導入口２１が内気導入口２２に対し車両の上側に並設されている。そして、フレッシュ（ＦＲＥＳＨ）モードと内気循環（ＲＥＣ）モードとのモード切換制御は、後述するロータリー式の内外気切換ドア２５を適宜回動することにより行なう。

以上の構成において、送風機６から送られる空気は、エアフィルタ８を通過して冷却用熱交換器７の風上側に至り、この冷却用熱交換器７を通過する際に冷却され、エアミックスドア１０の開度に応じて加熱用熱交換器９を通過する空気とバイパスする空気との割合が調整され、エアミックスドア１０の風下側となるエアミックスチャンバ１３において適宜混合された後に吹出モードに応じて開放された吹出用開口部１４、１５、１６のいずれかを介して吹出口から吹き出される。

ところで、空調ユニット本体３の空気流路４のうち送風機６から冷却用熱交換器７までの上流側は、スクロール部３０とこのスクロール部３０に連続した通風路部３１とから成るものである。このうち、スクロール部３０は、ノーズ部を起点として外側に向けて巻回状に形成されたもので、この巻回の終端部位にて通風路部３１が連続している。そして、このスクロール部３０及び通風路部３１は、送風機６の吹出量に応じて他の空気流路４に比し相対的に風速が大きくなるものであるところ、当該スクロール部３０及び通風路部３１を画成する壁面のうち図１の矢印（１）の示す一点鎖線で囲まれた部位には騒音防止用構造体３３が設けられている。

この騒音防止用構造３３は、図２に示されるように、スクロール部３０及び通風路部３１の通風方向（図２（ａ）の白抜き矢印方向）に対し略直交した方向に並列的に延びる複数の三角形状の突起３４で構成されている。この突起３４の断面形状は三角形状であれば特に問わないが、例えばＬ１からＬ３までの寸法の等しい正三角形が好ましい。しかるに、このような騒音防止用構造３３を有することにより、スクロール部３０及び通風路部３１に対し高風速時でもケーシング５の壁面からの空気剥離現象を抑制することができるので、騒音の低減を図ることができる。尚、スクロール部３０及び通風路部３１を画成する壁面のうち図１の矢印（１）の示す一点鎖線で囲まれた部位に設ける騒音防止用構造３３は、図４に示す複数のディンプル４２から構成されたものとしても良い。

騒音防止用構造３３が設けられる空調ユニット１の内部部位は、上記に限定されるものではなく、風速が他に比較して相対的に大きい部位であれば良いもので、例えば、図１の矢印（２）に示された内外気切換ドア２５、同じく一点鎖線で囲まれ且つ矢印（３）で示されたエアミックスドア１０、同じく一点鎖線で囲まれ且つ矢印（４）で示された吹出モード切換ドア１８等が挙げられる。以下これらの実施形態について図３から図７を用いて説明する。

このうち、図３に示す内外気切換ドア２５は、円周の略４分の３である曲面状の通路閉塞板３６と、この閉塞板３６の円周の切り欠きにて形成され、内外気導入口２１、２２と選択的に連通する連通用開口部３７とから構成され、少なくともその軸方向の一方側が、送風機６の吸入口に空気を送り込むべく開口部３８となっているもので、開口部３８と反対側は円板から４分の１の扇状部分が切り欠かれた状態の平板３９が設けられて、この平板３９に当該内外気切換ドア２５を回転するための回転軸が挿着される軸受部４０を有している。

そして、内外気切換ドア２５の通路閉塞板３６と平板３９の内側の壁面に、騒音防止用構造３３が設けられている。この騒音防止用構造３３は、図４に示されるように、壁面に穿たれた複数の略椀状をなすディンプル４２で形成されている。このディンプル４２の形状は、特に限定されないが、図４（ａ）に示されるように、平面的に見た場合には円形状をなすが、図４（ｃ）に示されるように、深度寸法Ｌ４が開口における半径寸法Ｌ５よりも小さくなっているのが好ましい。すなわち、ディンプル４２の形状は、半球体状の窪みである場合に比し深度が浅くなっているのが好適である。これにより、内外気切換ドア２５の内部を空気が通過する際に乱流が発生するのを防止して騒音を低減することができる。しかも、ディンプル４２の深度寸法を上記Ｌ４とＬ５との関係にすることにより、空気がディンプル４２内にて不必要に淀むのを防止することができる。

もっとも、内外気切換ドア２５の種類としては、このロータリ式の代わりにフラッグ式（図５のエアミックスドア１０の形状を参照）も採択可能であるところ、この場合には、騒音防止用構造３３もディンプル４２の代わりに後述する図６のリブ４６をドア本体の面に複数設けるものとしても良い。

図５に示すエアミックスドア１０は、加熱用熱交換器９の頂部側に配置された回転軸１０ａと、この回転軸１０ａから径方向の一方側に延びるドア本体１０ｂとで構成されたものである。

そして、ドア本体１０ｂの冷風通路側面のうち空気流路４の上流側となる部位に騒音防止用構造３３が設けられている。この騒音防止用構造３３は、図６に示されるように、柱状のリブ４６を複数設けることで構成されている。このリブ４６の形状は特に限定されないが、円柱状、しかも図６（ｃ）に示されるようにリブ４６の高さ寸法Ｌ６と上面の円の直径寸法Ｌ７とが等しいものが好ましい。これにより、エアミックスドア１０の冷風通路側面に沿って空気が流れる際に乱流が発生するのを防止して騒音を低減することができる。尚、エアミックスドア１０の種類としては、このフラッグ式の代わりにロータリ式（図７の吹出モード切換ドア１８の形状を参照）も採択可能であり、この場合には騒音防止用構造３３も下記と同様の構成となる。

図７に示す吹出モード切換ドア１８は、回転軸１８ａと、この回転軸１８ａが軸支される２つの側板１８ｂと、これらの側板１８ｂと連接し前記回転軸１８ａの回転に従って円弧状に移動する曲面状の閉塞板１８ｃとを少なくとも有する。そして、この実施形態では回転軸１８ａは側板１８ｂ、１８ｂ間に架設されている。

そして、回転軸１８ａの周面、側板１８ｂ及び閉塞板１８ｃの内側面のうち空気下流側端部位に、騒音防止用構造３３が設けられている。この騒音防止用構造３３は先の実施形態と同様に図６に示されるリブ４６で構成されている。このため、騒音防止用構造３３の説明は先の実施形態と同様の符号を付してその説明を省略した。これにより、吹出モード切換ドア１８の内側通路を空気が通過する際に乱流が発生するのを防止して騒音を低減することができる。もっとも、騒音防止用構造３３は、このリブ４６を複数形成する代わりに図２の突起３４を空気の通過する方向と交差するように複数形成し、又はディンプル４２を複数形成するようにしても良い。

一方で、特に図示しないが、ケーシング５の内外気導入口２１、２２から送風機６に空気を送り込むための空気取入口に騒音発生防止用のガイドを設けている場合にはこのガイドの空気の流路と沿う面に騒音防止用構造３３を構成する突起３４、ディンプル４２、リブ４６のいずれかを設けるようにしても良い。

また、特に図示しないが、エアフィルタ８や冷却用熱交換器７の下方に位置するドレン水排出路のうち空気流路４の下流側近傍部位や排水リブの端部の空気の流路と沿う面に、騒音防止用構造３３を構成する突起３４、ディンプル４２、リブ４６のいずれかを設けるようにしても良い。

更に、特に図示しないが、内気導入口２２に異物吸込み防止用リブを設ける場合には、そのリブの端部の空気の流路と沿う面に、騒音防止用構造３３を構成する突起３４、ディンプル４２、リブ４６のいずれかを設けるようにしても良い。

更にまた、エアミックスチャンバ１３にバッフルプレートを配置する場合には、このバッフルプレートのバイパスガイド端部の空気の流路と沿う面に、騒音防止用構造３３を構成する突起３４、ディンプル４２、リブ４６のいずれかを設けるようにしても良い。

そして、ケーシング５の通風路部３１上にレジスタを配置する場合に、レジスタの放熱部の空気の流路と沿う面に、騒音防止用構造３３を構成する突起３４、ディンプル４２、リブ４６のいずれかを設けるようにしても良い。

そしてまた、車両用空調ユニット１の内部ではないが、デフロスト吹出用開口部１４から車室内側に延びるデフロストノズルの先端側開口部の内側面、又はフット吹出口１６から車室内側に延びるフットダクトの先端側開口部の内側面に、騒音防止用構造３３を構成する突起３４、ディンプル４２、リブ４６のいずれかを設けるようにしても良い。

最後に、空調ユニット１についても、図１に示す縦型センター置きのフル一体形式の他に、空調ユニット本体３に送風機６が収納されず、インテーク部２側に別途収納されるセミ一体形式、ひいては送風機６や内外気導入口２１、２２、内外気切換ドア２５を有するブロワユニットと冷却用熱交換器７、エアミックスドア１０、加熱用熱交換器９等を有する温調ユニットとがオフセット状態で車両に搭載される形式であっても良い。

図１は、この発明が用いられる空調ユニットの一例を示す断面図である。 図２は、図１の一点鎖線の（１）で囲まれた部位に設けられた騒音防止用構造の一例を示し、図２（ａ）は、その騒音防止用構造の平面図であり、図２（ｂ）は、その騒音防止用構造の図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｃ）は、その騒音防止用構造を構成する三角形状の山について、その各辺の寸法の一例を示す拡大図である。 図３は、図１の空調ユニットに搭載されるインテークドアでこの発明に係る騒音防止用構造が設けられた状態を示す斜視図である。 図４は、図３のインテークドアに設けられた騒音防止用構造の一例を示し、図４（ａ）は、その騒音防止用構造の平面図であり、図４（ｂ）は、その騒音防止用構造の図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図４（ｃ）は、その騒音防止用構造を構成する窪みについて、その深度と半径の寸法の一例を示す拡大図である。 図５は、図１の空調ユニットに搭載されるエアミックスドアでこの発明に係る騒音防止用構造が設けられた状態を示す斜視図である。 図６は、図５のエアミックスドアに設けられた騒音防止用構造の一例を示し、図６（ａ）は、その騒音防止用構造の平面図であり、図６（ｂ）は、その騒音防止用構造の図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図６（ｃ）は、その騒音防止用構造を構成するリブについて、その高さと直径の寸法の一例を示す拡大図である。 図７は、図１の空調ユニットに搭載される吹出モード切換ドアでこの発明に係る騒音防止用構造が設けられた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 空調ユニット
４ 空気流路
５ ケーシング
６ 送風機
７ 冷却用熱交換器（温調手段）
８ エアフィルタ（温調手段）
１０ エアミックスドア（温調手段）
１０ｂ ドア本体
１８ 吹出モード切換ドア（温調手段）
１８ａ 回転軸
１８ｂ 側板
１８ｃ 閉塞板
２５ 内外気切換ドア（内外気切換手段）
３１ 通風路部（空気流路の上流側の一部）
３３ 騒音防止用構造
３４ 突起
３６ 閉塞板
３９ 平板
４２ ディンプル
４６ リブ

Claims (4)

1. ケーシング内に送風機、内外気切換手段や温調手段が適宜収納され、各送風機、内外気切換手段や温調手段間を連通する空気流路が壁により画成されていると共に、前記空気流路の壁、前記内外気切換手段又は前記温調手段のうち乱流発生や空気剥離現象が相対的に生じやすい部位の面に、これらの乱流や空気剥離現象を抑制して騒音を防止する騒音防止用構造を設けたことを特徴とする車両用空調ユニット。
2. 前記騒音防止用構造は、前記面に略椀状のディンプルを複数形成することで構成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。
3. 前記騒音防止用構造は、前記面に対し風向と交差する方向に延びた複数の突起を形成することで構成され、各突起はその断面が三角形状をなしてな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。
4. 前記騒音防止用構造は、前記面に柱状のリブを複数形成することで構成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。

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