JP2006160141A - 車両用空調ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 冷房用熱交換器での異音発生を抑制する。
【解決手段】 車両用空調ユニット１０は、遠心式ファン２６の下側に配置されているものであって、空調ケーシング１と、空調ケーシング１内にてほぼ縦に収納されて、遠心式ファン２６から吹き出される空気を冷却する冷房用熱交換器３と、冷房用熱交換器３の空気上流側に配置されて、冷房用熱交換器３の異音発生部３ａに流入する空気の流れ方向を変化するエアガイド５と、を備えていることを特徴とする。したがって、冷房用熱交換器３の異音発生部３ａに流入する空気の流れ方向が変化するので、異音が発生することを抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、送風機の下側にて配置される車両用空調ユニットに関する。

近年、車両搭載スペースの小型化の要求から、送風機、冷房用熱交換器、暖房用熱交換器を車両幅方向中央部に搭載するレイアウトの車両用空調装置の開発が進んでいる。

具体的に、この車両用空調ユニットでは、空調ケーシング内において送風機の下側に冷房用熱交換器が略縦に配置されており、さらに、冷房用熱交換器から吹き出される冷風を加熱する暖房用熱交換器も略縦に配置されている（例えば、特許文献１参照）。

また、車両用空調ユニットにおいては、空調ケーシングの送風機側にガイド板を所定角度傾斜して配設して、ガイド板によって空気流に抵抗を付与して熱交換器（具体的には、暖房用熱交換器）の入口側での風速分布を調整し、熱交換器側への送風量を低減したり、エアミックスドアによるエアミックスを良好に行ったりするものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１４９０１５号公報 特開平７−３０００１４号公報

ところで、本発明者が、特許文献１に記載の車両用空調ユニットについて、冷房用熱交換器の異音発生に着目して、実験を行ったところ、次のようなことが分かった。

すなわち、当該車両用空調ユニットでは、上述の如く、送風機の下側にて冷房用熱交換器が略縦に配置されているため、冷房用熱交換器に対して送風機からの送風が、直交ではなく、傾斜して流入することになる。ここで、冷房用熱交換器に対する送風の流入角度が影響して、冷房用熱交換器のうち部分的なフィン端部で異音が発生することが分かった。

通常、熱交換器で風きり音が発生する場合は、熱交換器の上流側に特許文献２に記載内容と実質的に同様のガイド板を設け、熱交換器に流入する風速分布を均一化し通過風速を低下させて、風きり音を低減している。

しかし、特許文献１に記載の車両用空調ユニットで発生する異音は、通常の風きり音とは異なるメカニズムで発生していると考えられ、ガイド板による風速分布の均一化では解決できないことが分かった。

本発明は、上記に鑑みて、送風機の下側に熱交換器が略縦に配置されて、かつ、送風機からの送風が熱交換器に対して斜めに流入するものであっても、熱交換器での異音発生を抑制するようにする車両用空調ユニットを提供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、
下側に向けて空気流を発生する送風機（２６）の下側に配置される車両用空調ユニットであって、
空調ケーシング（１）と、
前記空調ケーシング内にて略縦に収納されて、前記送風機から吹き出される空気が斜めに流入して、この流入された空気との間で熱交換する熱交換器（３）と、
前記熱交換器のうち上流側に配置されて、前記熱交換器のうち異音発生部（３ａ）に流入する空気の流れ方向を変化させるガイド部（５）と、を備えていることを特徴とする車両用空調ユニット。

請求項１に記載の発明によれば、送風機の下側に熱交換器が略縦に配置されて、かつ、送風機からの送風が熱交換器に対して斜めに流入するものであっても、ガイド部により異音発生部に流入する空気の流れ方向が変化するので、異音が発生することを抑制することができる。

ここで、ガイド部としては、請求項２に記載の発明の如く、異音発生部の上流側で、かつ上流側面（３ｃ）から突出するように設けられることが必要である。ただし、上流側面とは、熱交換器のうち、送風機からの空気流が流入する面のことである。例えば、ガイド部としては、請求項２に記載の発明の如く、薄板部材を用いるようにしてもよい。

そして、請求項４に記載の発明の如く、前記熱交換器は、前記送風機から吹き出される空気を冷却する冷房用熱交換器であり、
前記空調ケーシング内にて略縦に収納されて、前記冷房用熱交換器から吹き出される冷風を加熱する暖房用熱交換器（４）と、
前記空調ケーシング内に設けられ、前記暖房用熱交換器に対して前記冷房用熱交換器からの冷風が迂回して流れるバイパス通路（５１）と、
前記バイパス通路に流入する空気量と前記暖房用熱交換器に流入する空気量との比を調整するエアミックスドア（６）と、
前記空調ケーシング内に設けられ、前記暖房用熱交換器からの温風と前記冷房用熱交換器からの冷風を混合するエアミックス室（５）と、
前記エアミックス室で混合される空気を車室内に向けて吹き出す吹出口（５３〜５５）と、を備えるように構成してもよい。

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。

図１に、本発明に係る車両用空調ユニット１０の一実施形態の概略的構成を示す。車両用空調ユニット１０は、自動車の車室内前部に設置されるものであって、一体的に成形されたやや縦長の空調ケーシング１を備える。空調ケーシング１は、前壁１１、後壁（車室側壁）１２、天壁１３、底壁１４、および図示しない左右側壁を備える。

空調ケーシング１の上部前側には空調空気を吸い込むブロワ２が設置され、ブロワ２の下方（空調ケーシング１の下部前側）には冷房用熱交換器３が後方に約５〜１０度傾斜して略縦に設置されている。

冷房用熱交換器３は、扁平形状に成形されているものであり、冷房用熱交換器３には、ブロワ２から吹き出される空気が流入する面（以下、上流側面３ｃという）が設けられている。そして、その上流側面３ｃには、ブロワ２から吹き出される送風が、図１中の矢印Ｙの如く、直交ではなく、傾斜して流入することになる。そして、冷房用熱交換器３の空気流の上流側には、後述する如く、異音発生を抑制するためのエアガイド５が設けられている。

冷房用熱交換器３の後方（空調ケーシング１の下部後側）には暖房用熱交換器４が後方に約３０〜４５度傾斜して略縦に設置されている。冷房用熱交換器３は、車載の冷凍装置から液相冷媒が供給され蒸発してブロワ２から吹き出される空気を冷却する熱交換器であり、暖房用熱交換器４は、エンジンの冷却水（温水）が循環して冷却水により冷房用熱交換器３から吹き出される冷風を加熱する熱交換器である。

ここで、冷房用熱交換器３と暖房用熱交換器４の間は、約２０〜３０度後方に傾斜し、上方に拡大した略Ｖ字形の冷風空間３０が形成されている。暖房用熱交換器４の上方であり、かつブロワ２の後方であり、さらに冷房用熱交換器３の斜め上方である空調ケーシング１の上部後側には、冷風と温風とが混合されるエアミックス室５が設けられている。

一方、ブロワ２のスクロールケーシング２１は、略下方を指向した吹出口２２を有し、吹出口２２に連なる外側スクロール壁２３は空調ケーシング１の前壁１１の上部および天壁１３の前部を構成している。ブロワ２のノーズ部２４に連なる内側スクロール壁２５は、ブロワ２の内部とエアミックス室５とを区画している。

ここで、スクロールケーシング２１の中心には、横向きで略水平軸を有する遠心式ファン（送風機）２６が設置され、スクロールケーシング２１の左右側壁の一方には室内空気の吸入口および室外空気の吸入口がそれぞれ開口し、他方にはブロワモーターが締結されている（いずれも図示しない）。

冷房用熱交換器３は、上ヘッダー３１と下ヘッダー３２との間を、チューブおよびフィンからなるコア部３３で連結した公知の構造を有する。外側スクロール壁２３から略垂直に下方に延長され空調ケーシング１の前壁１１の下部とコア部３３の前面（上流側面３ｃ）との間は、下方に向かって断面積が漸減するブロワ吹出風の流路２０となっている。

そして、上ヘッダー３１は、ノーズ部２４の近傍の内側スクロール壁２５に一体に設けられ、上ヘッダー３１の断面に対応した半長円状の断面を有す冷房用熱交換器保持壁３４に保持されている。下ヘッダー３２は、空調ケーシング１の底壁１４の前部に設けたドレイン抜き機構３５に支持されている。

また、底壁１４のうち、冷房用熱交換器３と暖房用熱交換器４との中間位置からは、暖房用熱交換器４と平行的に斜め後方に傾斜するとともに、上端部が冷房用熱交換器３および暖房用熱交換器４の中間レベルに達する冷風偏向壁１５が設けられている。冷風偏向壁１５は、冷房用熱交換器３の下半分を通過した冷風を略水平方向から斜め上方（エアミックス室５方向）に偏向する。

内側スクロール壁２５の下端部の後側には、下方膨出部２７が形成されており、冷風偏向壁１５の先端部Ａと、下方膨出部２７の先端部Ｂとの間は、冷風出口５０となっている。冷風出口５０は、暖房用熱交換器４の上方に支軸６１を有するエアミックスドア６の回動により上下に区画され、エアミックスドア６の上側はエアミックス室５への冷風が直接に流入するバイパス通路５１、下側は暖房用熱交換器４へ流入するヒータ通路５２となっている。

暖房用熱交換器４は、上ヘッダー４１と下ヘッダー４２との間を、チューブとフィンとからなるコア部４３で連結した公知の構造を有する。上ヘッダー４１は、空調ケーシング１の内部に設けた暖房用熱交換器保持壁４４により保持され、下ヘッダー４２は、冷風偏向壁１５の後の底壁１４に設けた凹所である下ヘッダー支持部４５に保持されている。そして、コア部４３の後面と湾曲コーナー壁１６との間は、温風路４０となっている。

後壁１２の中間レベルである湾曲コーナー壁１６からは、エアミックス室５に向かって斜め上方に突き出した温風偏向壁１７が設けられ、先端はエアミックス室５の中心部に達している。温風偏向壁１７は暖房用熱交換器４を通過した温風をエアミックス室５の中心方向に偏向する。

エアミックスドア６は、バイパス通路５１またはヒータ通路５２を通過する冷風の量を０〜１００％の範囲で調整する。暖房用熱交換器４を通過した温風と、バイパス通路５１を通過した冷風とは、エアミックス室５内で混合され設定された目標温度となる。エアミックス室５の周囲には、フット開口部５３、フェイス開口部５４、およびデフロスタ開口部５５が設けられている。

フット開口部５３は温風偏向壁１７の上に形成され、フェイス開口部５４およびデフロスタ開口部５５は、天壁１３の後部に設けられている。フット開口部５３にはモード切替ドア５６が付設され、フェイス開口部５４およびデフロスタ開口部５５には開度調節可能なモード切替ドア５７が付設されている。モード切替ドア５６およびモード切替ドア５７は、選択された吹出モードに応じて開度調節され、各吹出口からエアミックス室５内の温調された空気を車室内に吹き出す。

また、エアミックスドア６は、暖房用熱交換器保持壁４４の上方に支軸６１を有し、前方に延びた主ドア６２と、後方に延び、主ドア６２と一体に回動するサブドア６３とからなる。主ドア６２の先端部６４は、冷風偏向壁１５の先端部Ａと、下方膨出部２７の先端部Ｂとの間で冷風出口５０内を上下に回動する。

ここで、先端部６４が下方膨出部２７の先端部Ｂに当接しているとき冷風は全て暖房用熱交換器４側に流れ、最強暖房運転が行われる。先端部６４が冷風偏向壁１５の先端部Ａに当接しているとき、冷風は全てバイパス通路５１からエアミックス室５に流れ、最強冷房運転が行われる。

先端部６４が冷風出口５０の中間位置にある時は、エアミックスドア６の下側のヒータ通路５２に流入した冷風は暖房用熱交換器４を通過して温風となり、温風路４０を経てエアミックス室５に流入する。エアミックスドア６の上側のバイパス通路５１に流入した冷風は、そのままエアミックス室５に流れて、エアミックス室５内で温風と混合される。

次に、本実施形態の特徴であるエアガイド５について図２、図３、図４を用いて説明する。図２は、エアガイド５およびその周辺部分の拡大図であり、図３は、エアガイド５の取付構造を示す斜視図である。

エアガイド５は、冷房用熱交換器３の上流側面３ｃから流路２０内に突起するように配置されて、冷房用熱交換器３の異音発生部３ａに流入する空気の流れ方向を変化させるガイド部を構成する。

具体的には、エアガイド５は、図２、図３に示すように、薄板部５ａを備えており、薄板部５ａは、細長い長方形状の薄板部材であって、異音発生部３ａの上流側（具体的には、異音発生部３ａの下側付近）にて設けられている。そして、薄板部５ａは、冷房用熱交換器３の上流側面３ｃに対して直交して、かつ、冷房用熱交換器３の右端から左端に亘り延出している。このため、ブロワ２から吹き出される送風空気は、図３中の矢印Ｈの如く、異音発生部３ａに流入する直前で屈曲して、冷房用熱交換器３に流入する。

ここで、薄板部５ａの幅方向の寸法Ｗ（図２参照）は、および左右方向寸法は、異音発生部３ａの大きさにより決まる。なお、幅方向とは、冷房用熱交換器３側から突出する方向を意味する。

また、エアガイド５には、図３に示すように、薄板部５ａから車両後方に延出する２枚の薄板状固定部５ｂが設けられており、薄板状固定部５ｂは、冷房用熱交換器３を構成する各フィンの間に差し込まれて固定される。ここで、２枚の薄板状固定部５ｂおよび薄板部５ａは、樹脂材料により一体成型されている。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。

すなわち、本実施形態の車両用空調ユニット１０は、下側に向けて空気流を発生する遠心式ファン２６の下側に配置されているものであって、空調ケーシング１と、空調ケーシング１内にてほぼ縦に収納されて、遠心式ファン２６から吹き出される空気を冷却する冷房用熱交換器３と、冷房用熱交換器３の空気上流側に配置されて、冷房用熱交換器３の異音発生部３ａに流入する空気の流れ方向を変化させるエアガイド５と、を備えていることを特徴とする。したがって、冷房用熱交換器３の異音発生部３ａに流入する空気の流れ方向が変化するので、異音が発生することを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、エアガイド部５の薄板部５ａの大きさは、異音発生部３ａの大きさにより決まる。したがって、薄板部５ａの大きさを異音発生部３ａの大きさに合わせて適宜決定すれば、異音発生部３ａ以外の他の部位に対して空気流入の空気抵抗の増加を抑制することが可能になる。

ここで、エアガイド部５を装着した場合と（エアガイド付）、エアガイド部５の未装着の場合とで（エアガイドなし）、騒音レベルを比較した結果について図４を参照して説明する。図４は、縦軸が騒音レベル（ｄＢＡ）を示し、横軸が周波数を示すグラフであり、エアガイド５を装着すると、３５００Ｈｚ以上の周波数帯で騒音レベルが低下したことが分かる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、２枚の薄板状固定部５ｂを冷房用熱交換器３の各フィンの間に差し込んでエアガイド５を冷房用熱交換器３に固定する例について説明したが、これに代えて、２枚の薄板状固定部５ｂにより冷房用熱交換器３のサイドプレート３ｂを挟み込むようにして、冷房用熱交換器３に対してエアガイド５を固定するようにしてもよい。

上述の実施形態では、空調ケーシング１とエアガイド５とをそれぞれ独立した部品とする例について説明したが、これに代えて、空調ケーシング１とエアガイド５とを一体成型した部品とするようにしてもよい。

上述の実施形態では、車両用空調ユニット１０としては、冷房用熱交換器３および暖房用熱交換器４の双方を備えたものを示したが、これに代えて、車両用空調ユニット１０として、冷房用熱交換器３だけ備えた冷房専用空調ユニットを採用してもよい。

本発明の車両用空調ユニットの一実施形態を示す模式図である。 図１の一部を拡大した部分拡大図である。 図１のエアガイドの取付を説明するための斜視図である。 図１のエアガイドの効果を説明するためのグラフである。 図１のエアガイドの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１…空調ケーシング、３…冷房用熱交換器、３ａ…異音発生部、
１０…車両用空調ユニット、２６…遠心式ファン。

Claims (4)

1. 下側に向けて空気流を発生する送風機（２６）の下側に配置される車両用空調ユニットであって、
   空調ケーシング（１）と、
   前記空調ケーシング内にて略縦に収納されて、前記送風機から吹き出される空気が斜めに流入して、この流入された空気との間で熱交換する熱交換器（３）と、
   前記熱交換器のうち上流側に配置されて、前記熱交換器のうち異音発生部（３ａ）に流入する空気の流れ方向を変化させるガイド部（５）と、を備えていることを特徴とする車両用空調ユニット。
2. 前記熱交換器には、前記送風機からの空気流が流入する上流側面（３ｃ）が設けられており、
   前記ガイド部は、前記異音発生部の上流側で、かつ前記上流側面から突出するように設けら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. 前記ガイド部は、薄板部材であ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ユニット。
4. 前記熱交換器は、前記送風機から吹き出される空気を冷却する冷房用熱交換器であり、
   前記空調ケーシング内にて略縦に収納されて、前記冷房用熱交換器から吹き出される冷風を加熱する暖房用熱交換器（４）と、
   前記空調ケーシング内に設けられ、前記暖房用熱交換器に対して前記冷房用熱交換器からの冷風が迂回して流れるバイパス通路（５１）と、
   前記バイパス通路に流入する空気量と前記暖房用熱交換器に流入する空気量との比を調整するエアミックスドア（６）と、
   前記空調ケーシング内に設けられ、前記暖房用熱交換器からの温風と前記冷房用熱交換器からの冷風を混合するエアミックス室（５）と、
   前記エアミックス室で混合される空気を車室内に向けて吹き出す吹出口（５３〜５５）と、を備え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。

Images