JP2006151316A

JP2006151316A - 自動車用空調装置

Info

Publication number: JP2006151316A
Application number: JP2004348507A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Fujimoto; 正幸藤本; Hideki Nagano; 秀樹長野
Original assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】車両用空調装置内部のうちシート部の風下側における圧力損失を減少し、最大風速の低速化を図ると共に、渦流の発生や空気の剥離現象を抑制して、騒音の発生を防止することを目的とする。
【解決手段】吹出モード切換ドア１８の一方の回動限界点を形成すべく、当該ドア１８の面が当接するシート面３７ａを有するシート部３７を空気流路４内に突出させると共に、このシート部３７に対し空気流路４の風上側において、突起部３８を、シート部３７との寸法や幅が所定の数値的関係となるように、空気流路４内に突出させる。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば自動車等の車両に搭載される空調ユニット内部における騒音防止を図った自動車用空調装置の構造に関する。

この種の自動車用空調装置の空調手段を構成するエアミックスドアや吹出モード切換ドアの回動限界点において、ケーシングの壁面から突起部を空気流路内に突出形成することにより、これらのドアと当接するシート面を備えた壁状のシート部を設ける構造は既に公知である（例えば、特許文献１及び２を参照。）。

その一方で、自動車用空調装置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３に示す送風機用羽根車や特許文献４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３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４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２００１−１９１７８１号公報特開２００３−６３２３３号公報特開平１０−１７６６９５号公報実開平７−２８７１１号公報

例えば図５に示されるように、床面から所定寸法（例えば、高さ７ｍｍ、厚み１．５ｍｍ）の一連の壁状のシート部３７を突出した構成の場合、風洞実験をしてみると、空気の入口側の圧力値に比し空気の出口側の圧力値が著しく減退する圧力損失が生ずると共に、シート部３７の下流側における圧力が相対的に低下して空気がシート部３７の下流側に回り込んで渦流が発生したり空気の空気流路の壁面からの剥離現象を生じ、更にはシート部３７の下流側での最大風速が相対的に大きくなることが、本願出願人の風速８ｍ／ｓでの風洞実験により判明している。尚、図５のａで示す範囲が最も風速が大きく、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈとなっていくに従って暫時、風速が小さな範囲となっている。また、図５の散点で示しているのは、渦流が発生している領域である。

このため、本願のような自動車用空調装置内に設けられた空気流路内に突出形成された壁状のシート部についても、当該シート部の下流側における渦流を減少し、最大風速を小さくすると共に、風切り音等の騒音を抑制する必要があるところ、上記特許文献３及び４の騒音防止用構造はファンやダンパ用に限定されており、これらの発明の構造をシート部を原因として生ずる渦流や騒音を抑制するための構造にそのまま転用、置換することができない。

そこで、本発明は、空調ユニット内部での渦流の発生や空気の剥離現象を抑制して、騒音の発生を防止した自動車用空調装置を提供することを目的とする。

本発明に係る自動車用空調装置は、ケーシング内に、空気導入口より吸い込んだ空気を各吹出用開口部から車室内に吹き出すための空気流路が設けられ、この空気流路内に冷却用熱交換器、加熱用熱交換器、エアミックスドア、吹出モード切換ドア等の空調手段が収納されている自動車用空調装置において、前記空調手段を構成する各種ドアの回動限界点を形成すべく、当該ドアの面が当接するシート部を、前記空気流路内に突出形成すると共に、このシート部に対し前記空気流路の通風方向に沿ってその上流側又は下流側の少なくとも一方に、前記空気流路内に突出した突起部を設けたことを特徴とする（請求項１）。そして、シート部の寸法と突起部の寸法との数値的な関係は、シート部と突起部との間隔（ｓ）／シート部の高さ（ｔ１）が０．５以上、突起部の高さ（ｔ２）／シート部の高さ（ｔ１）が０．７以下となる。これに基づき具体的な数値に置き換えれば、例えば、シート部と突起部との間隔（ｓ）は１２ｍｍ、シート部の高さ（ｔ１）は７ｍｍ、突起部の高さ（ｔ２）は３ｍｍとすることが考えられる。

前記突起部は、前記空気流路に対し交差する方向に延びる一連の壁体で構成されている（請求項２）。また、前記突起部は、前記空気流路に対し交差する方向に延び、列状をなす複数の柱状のリブで構成されている（請求項３）。各柱状のリブは、例えば円柱状をなしている。一連の壁状の突起部においてはその幅（ｗ２）は例えば１．５ｍｍである。複数の円柱状のリブで突起部が構成されている場合には、リブの直径（φ）は例えば１．５ｍｍであり、リブ同士の間隔（ｐ）は例えば３ｍｍである。

この発明によれば、例えばシート部に対しその風上側に所定値で突起部を設けた場合には、シート部の風上側で計測した圧力値よりもシート部の風下側で計測した圧力値の低下を突起部なしの場合に比し相対的に小さくすること、即ち圧力損失の抑制を図ることが可能である。また、例えばシート部に対しその風上側に所定値で突起部を設けた場合には、シート部の風下側における最大風速値を突起部なしの場合に比し相対的に小さくすることができるもので、これにより風切り音等による騒音を抑制することができる。更に、例えばシート部に対しその風上側に所定値の関係の下で突起部を設けた場合には、シート部の風下側での気流の乱れを小さくすることができ、渦流や空気流路のうちシート部を有する側の面からの空気剥離現象を抑制することが可能である。そして、これらの効果は、シート部に対しその風下側にシート部との所定値の関係にある突起部を設けた場合にも得られるものである。

以下、この発明の実施形態を図面により説明する。

図１に示される自動車用空調装置の空調ユニット（以下、単に空調ユニットと略する。）１は、この発明の実施形態の一例で、例えば自動車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に対し自動車の左右方向に開口した開口部を設けて、この開口部から自動車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の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自動車の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の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、この実施形態ではフラッグ式のもので、加熱用熱交換器９の頂部側に配置された回転軸と、この回転軸から径方向の一方側に延びるドア本体とで構成されている。

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の上端部よりも自動車の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。吹出モード切換ドア１８は、この実施形態ではロータリ式のもので、図２に示すように、回転軸３０と、この回転軸３０が軸支される２つの側板３１と、これらの側板３１と連接し前記回転軸３０の回転に従って円弧状に移動する曲面状の閉塞板３２とで構成されて、内部に湾曲した空気通路３３とこの空気通路３３の両端に開口した開口部３４とを少なくとも有している。そして、この開口部３４の周縁には後述するシート部３７のシート面３７ａと突当する突当部３５が設けられている。

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に対し自動車の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、自動車の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、自動車の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に対し自動車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、例えばロータリー式の内外気切換ドア（図示せず）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、図１の（１）の矢印で表す一点鎖線の円内で、且つその拡大図たる図２に示されるように、吹出モード切換ドア１８に対し、空気流路４内の当該ドア１８の回動領域にシート部３７がケーシング５から突出形成されており、このシート部３７のシート面３７ａに突当部３５が突当することによりドア１８の作動限界点が定められている。

そして、このシート部３７に対し空気流路４の風上側に突起部３８がケーシング５から突出形成されている。この突起部３８は、シート部３７と突起部３８との関係を模式的に表した図３（Ａ）に示すように一連の壁状をなしている。

シート部３７の寸法と突起部３８の寸法とは以下のような数値的な関係に立っている。すなわち、図３（Ａ）に示される、シート部３７と突起部３８との間隔（ｓ）／シート部３７の高さ（ｔ１）が０．５以上となると共に、突起部３８の高さ（ｔ２）／シート部３７の高さ（ｔ１）は０．７以下となることが最適である。これを具体的な数値で例示すると、ｓを１２ｍｍ、ｔ１を７ｍｍとし、ｔ２を３ｍｍとすることが考えられる。また、上記具体的な数値の場合においては、シート部３７の幅（ｗ１）の具体的な数値は１．５ｍｍで、突起部３８の幅（ｗ２）の具体的な数値も１．５ｍｍである。

このような、ｓを１２ｍｍ、ｔ１を７ｍｍ、ｔ２を３ｍｍ、ｗ１とｗ２とを１．５ｍｍとする数値に基づいて配置されたシート部３７と突起部３８とについて、風洞実験を風速８ｍ／ｓの条件下で行なった場合には、図３（Ｂ）に示されるように、シート部３７のみを配置した図５の風洞実験に対して様々な点で優れた作用効果が得られている。

すなわち、最大風速範囲を示すａの範囲が図５で示すａの範囲に比し著しく小さくなっている。これにより、風切り音等による騒音を抑制することができる。また、風洞に入るときの空気の圧力値に比し風洞から出るときの空気の圧力値が減退する圧力損失も、図５の風洞実験結果を１００％とすると、６１．５％に抑制することができる。更に、シート部３７の風下側における渦流が生じている長さＬ１も図５の実験結果に示される長さＬ３に比して短くなっており、これは渦流の発生が優れて抑制されていることを示している。これに伴い、空気流路４のうちシート部３７を有する面からの空気の剥離現象も効果的に抑制することが可能である。

突起部３８の構造は必ずしも図３に示す一連の壁状のものに限定されるものではない。従って、突起部３８の他の実施例について図４に基づいて説明する。もっとも、シート部３７の構造は先の図３の実施例と同様なので同一の符号を付してその説明を省略した。

図４（Ａ）に示される突起部３８は、ケーシング５から突出した複数（個数は限定されない。）のリブ３９が通風方向と交差する方向に列状をなすことで構成されている。このリブ３９の形状は柱状をなすもので、各種の角柱状や楕円の円柱等であっても良いが、図４（Ａ）に示されるように略真円の円柱状とするのが好適である。

この実施例におけるシート部３７の寸法と突起部３８の寸法とは以下のような数値的な関係に立っている。すなわち、図４（Ａ）に示される、シート部３７と突起部３８との間隔（ｓ）／シート部３７の高さ（ｔ１）が０．５以上となると共に、突起部３８の各リブ３９の高さ（ｔ２）／シート部３７の高さ（ｔ１）は０．７以下となることが最適である。これを具体的な数値で例示すると、先の実施例と同様に、ｓを１２ｍｍ、ｔ１を７ｍｍとし、ｔ２を３ｍｍとすることが考えられる。また、上記具体的な数値の場合においては、シート部３７の幅（ｗ１）の具体的な数値は１．５ｍｍで、突起部３８を構成する各リブ３９の直径（φ）の具体的な数値も１．５ｍｍであり、更に、各リブ３９、３９同士の間隔（ｐ）は３ｍｍである。

このような、ｓを１２ｍｍ、ｔ１を７ｍｍ、ｔ２を３ｍｍ、ｗ１とφとを１．５ｍｍ、ｐを３ｍｍとする数値に基づいて配置されたシート部３７と突起部３８とについて、風洞実験を風速８ｍ／ｓの条件下で行なった場合には、図４（Ｂ）に示されるように、シート部３７のみを配置した図５の風洞実験に対して比較的良い作用効果が得られている。

すなわち、最大風速範囲を示すａの範囲が図５で示すａの範囲よりも相対的に小さくなっている。これにより、風切り音等による騒音を抑制することができる。また、風洞に入るときの空気の圧力値に比し風洞から出るときの空気の圧力値が減退する圧力損失も、図５の風洞実験結果を１００％とすると、８６．４％に抑制することができる。更に、シート部３７の風下側における渦流が生じている長さＬ２も図５の実験結果に示される長さＬ３に比して相対的に短くなっており、これは渦流の発生が抑制されていることを示している。これに伴い、空気の空気流路４のうちシート部３７を有する面からの剥離現象も抑制することが可能である。

もっとも、この発明が適用される部位は、図１の矢印（１）で示す一点鎖線の円で囲まれたシート部３７と突起部３８とに限定されるものではなく、図１の矢印（２）、矢印（３）及び矢印（４）で示す一点鎖線で囲まれたシート部３７にもこの発明は適用される。

すなわち、図１の矢印（２）で示す一点鎖線円内のシート部３７は、吹出モード切換ドア１８の他方側の開口部３４の周縁に設けられた突当部３６が突当することで前記実施例のシート部３７とは反対側におけるドア１８の作動限界点を形成するものである。そして、このシート部３７は、エアガイド壁１７のうちの温風通路１１の最風下側にて当該温風通路１１内に突出形成されており、特に図示しないが温風通路１１とは反対側がシート面３７ａとなっている。突起部３８は、シート部３７に対し温風通路１１の風上側において当該温風通路１１内に突出形成されている。

この突起部３８の形状も、図３（Ａ）に示す一連の壁状のものであっても、図４（Ａ）に示す複数の柱状のリブ３９から構成されたものであっても良い。そして、シート部３７と突起部３８との数値的関係は図３（Ａ）や図４（Ａ）及びこれらの図面に基づき上述してきたものと同様であるのでその説明は省略する。しかるに、このようなシート部３７と突起部３８との関係によってもそれぞれ図３（Ｂ）又は図４（Ｂ）に示す実験結果から導かれる作用効果を得ることができるものである。

図１の矢印（３）で示す一点鎖線円内のシート部３７は、図２に示されるように、空気流路のデフ吹出用及びベント吹出用開口部に向う空気の流れとフット吹出用開口部に向う空気の流れとの略分岐点においてケーシング５から空気流路４内に突出形成されている。そして、このシート部３７は、吹出モード切換ドア１８の突当部３５がエアミックスドア１０側のシート部３７と突当する際に他方の突当部３６が突当し、反対に、図１に示されるように、吹出モード切換ドア１８の突当部３６が温風通路１１側のシート部３７と突当する際に他方の突当部３６が突当するもので、両側の面がシート面３７ａとなっている。このようなシート部３７の配置により、突起部３８はこの実施形態ではシート部３７に対し両側に配置されている。

この突起部３８、３８についても、各々の形状は図３（Ａ）に示す一連の壁状のものであっても、図４（Ａ）に示すような複数の柱状のリブ３９から構成されたものであっても良いものである。更に、一方の突起部３８は図３（Ａ）に示す一連の壁状とすると共に他方の突起部３８は図４（Ａ）に示すように複数のリブ３９から構成されたものとしても良い。そして、シート部３７と各突起部３８との数値的関係は図３（Ａ）や図４（Ａ）及びこれらの図面に基づき上述してきたものと同様となるのでその説明は省略する。しかるに、このようなシート部３７と各突起部３８との関係によってもそれぞれ図３（Ｂ）又は図４（Ｂ）に示すような実験結果と近似した作用効果を得ることができるものである。

図１の矢印（４）で示す一点鎖線円内のシート部３７は、フルクール設定時にエアミックスドア１０と突当してその作動限界点を形成すべく冷却用熱交換器７の直近下流側にて空気流路４内に突出形成されており、特に図示しないが冷却用熱交換器７とは反対側がシート面３７ａとなっている。突起部３８は、このシート部３７に対し冷却用熱交換器７側において空気流路４内に突出形成されている。

このエアミックスドア１０用の突起部３８についても、その形状は図３（Ａ）に示すような一連の壁状のものであっても、図４（Ａ）に示すような複数の柱状のリブ３９から構成されたものであっても良い。そして、シート部３７と突起部３８との数値的関係は図３（Ａ）や図４（Ａ）及びこれらの図面に基づき上述してきたものと同様であるのでその説明は省略する。しかるに、このようなシート部３７と突起部３８との関係によってもそれぞれ図３（Ｂ）又は図４（Ｂ）に示す実験結果から導かれる作用効果を得ることができるものである。

尚、図３（Ａ）や図４（Ａ）において、突起部３８はシート部３７のシート面３７ａと反対側に配置されているが必ずしもこれに限定されず、各種ドアの回転の障害にならなければ、特に図示しないが、突起部３８についてシート部３７に対し風上側で且つシート面３７ａ側となるように配置しても良い。その一方で、シート部３７の風上側に突起部３８を配置したのでは各種ドアの回動の障害となる場合には、特に図示しないがシート部３７に対し風下側に突起部３８を配置しても良い。

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、図示しない内外気切換ドア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自動車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、吹出モード切換ドアとシート部、突起部との位置、構成関係を示す概略拡大図である。図３（ａ）は、シート部及びこのシート部の風上側に配置された突起部の第１の実施例を模式的に示す説明図で、図３（ｂ）は、シート部の風上側にこの第１の実施例に係る突起部を設けた場合の風洞実験の実験結果を示す説明図である。図４（ａ）は、シート部及びこのシート部の風上側に配置された突起部の第２の実施例を模式的に示す説明図で、図４（ｂ）は、シート部の風上側にこの第２の実施例に係る突起部を設けた場合の風洞実験の実験結果を示す説明図である。図５は、シート部のみを有する従来例における風洞実験の実験結果を示す説明図である。

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（空調手段）
８エアフィルタ（空調手段）
９加熱用熱交換器（空調手段）
１０エアミックスドア（空調手段）
１４デフロスト吹出用開口部（吹出用開口部）
１５ベント吹出用開口部（吹出用開口部）
１６フットダクト吹出用開口部（吹出用開口部）
１８吹出モード切換ドア（空調手段）
２１外気導入口（空気導入口）
２２内気導入口（空気導入口）
３７シート部
３８突起部

Claims

ケーシング内に、空気導入口より吸い込んだ空気を各吹出用開口部から車室内に吹き出すための空気流路が設けられ、この空気流路内に冷却用熱交換器、加熱用熱交換器、エアミックスドア、吹出モード切換ドア等の空調手段が収納されている自動車用空調装置において、
前記空調手段を構成する各種ドアの回動限界点を形成すべく、当該ドアの面が当接するシート部を、前記空気流路内に突出形成すると共に、このシート部に対し前記空気流路の通風方向に沿ってその上流側又は下流側の少なくとも一方に、前記空気流路内に突出した突起部を設けたことを特徴とする自動車用空調装置。
前記突起部は、前記空気流路に対し交差する方向に延びる一連の壁体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用空調装置。
前記突起部は、前記空気流路に対し交差する方向に延び、列状をなす複数の柱状のリブで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用空調装置。