JP2006232133A

JP2006232133A - 車両用空気調和装置

Info

Publication number: JP2006232133A
Application number: JP2005050792A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Chikagawa; 法之近川; Kenichi Terauchi; 健一寺内; Yoshinao Komatsu; 由尚小松; Hiroyuki Yamashita; 博幸山下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】ダンパ出口付近で左右温度差が生じにくい車両用空気調和装置を提供すること。
【解決手段】図は、ダンパ６がほとんど閉まっており、高温空気に低温空気がほとんど入り込まない、エアミックス開度でいうＭ／Ｈ状態近傍を示している。ダンパ６は、回動可能な領域の側面をケーシング部材１１によって囲まれている。この発明は、ケーシング部材１１ａとダンパ６の軸方向両端部１３（１２）との隙間が、エアミックス開度でいうＭ／Ｈ状態近傍でのみ大きくなっている。つまり、エアミックス開度がその他の状態であるときのケーシング部材１１ｂと、ダンパ端部１３（１２）との隙間に比べて、Ｍ／Ｈ状態近傍でのケーシング部材１１ａと、ダンパ端部１３との隙間が大きくなっている。こうすることにより、当該隙間を流れる低温空気の左右温度差のアンバランスが抑制される。
【選択図】図１−３

Description

本発明は、車両用空気調和装置に関するものであり、さらに詳しくは、ダンパの左右端部から流れ出る低温空気によって、高温空気の温度に悪影響を及ぼさない車両用空気調和装置に関する。

一般に、車両用空気調和装置は、低温空気と高温空気とを適当な割合で混合し、所望の温度にした空気を車室内に供給している。低温空気は、室内や室外の空気を熱交換器であるエバポレータを通過させることによって得ている。他方、高温空気は、当該エバポレータを通り抜けた空気、又は室内や室外の空気を、ラジエター温水等が流れるホットヒータ（熱交換器）に通すことによって得る。低温空気と高温空気とを適当な割合で混合する手段には、上記ホットヒータの上流に回動可能に設けられるエアーミックスダンパ（以下、ダンパという。）と呼ばれる回動弁が利用される。このダンパの開度（エアーミックス開度）によって低温空気と高温空気との混合割合が決定され、混合された制御風が最終的に車室の所望部位に供給される（例えば、特許文献１）。

特開２００３−２１１９３６号公報

しかしながら、上記車両用空気調和装置では、ダンパの開度が最大限（高温空気だけを通すのでＭＡＸＨＯＴ（Ｍ／Ｈ）状態という。）に近づくと、当該ダンパの左右隙間から流れ出すアンバランスな低温空気が、高温空気の温度を乱してしまっていた。空気通路におけるダンパの下流には、一般に、一以上の弁が設けられ、ユーザの設定により胸元、足下等、各吹き出し口へ制御風が誘導されるが、上記温度に乱れが生じると、各吹き出し口への制御風に温度差が生じてしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、エアーミックス開度がＭ／Ｈ状態に近づいたときに、ダンパの両側部から流れ出すアンバランスな低温空気が、ダンパ出口付近で高温空気の温度を乱す現象を抑制する構造を有する車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用空気調和装置は、送風路における熱源の下流で回動可能に設けられるダンパによって、最終的な制御風に対する低温風の混合割合を調整する車両用空気調和装置において、前記ダンパの回動部を囲むケーシング部材と前記ダンパの軸方向両端部との隙間が、エアミックス開度でいうＭ／Ｈ状態近傍でのみ大きくなっているようにしたものである。

ダンパの回動部を囲むケーシング部材と前記ダンパの軸方向両端部との隙間が局所的に大きくなっていると、隙間が小さくて、かつ、ダンパが軸方向に偏ったときに比べて、当該隙間から流れる低温空気がダンパの左右端部でアンバランスになるのを抑制できる。

また、本発明に係る車両用空気調和装置は、前記車両用空気調和装置において、前記Ｍ／Ｈ状態近傍とは、エアミックス開度が前記ダンパの回動幅全域における１／３以下であるようにしたものである。

ダンパは、高温空気に対する低温空気の混合量を調整するものである。ダンパが、回動幅全域における１／３以下となるときに、高温空気の量が低温空気の量に対して優勢となり、そのときにダンパの左右隙間から流れ出る低温空気のアンバランスが最終的な制御風の温度に悪影響する。したがって、エアミックス開度が、ダンパの回動幅全域における１／３以下となる箇所のダンパ端部とケーシング部材との隙間を局所的に大きくすることで、上記アンバランスが解消されるという効果が生じる。

また、本発明に係る車両用空気調和装置は、前記車両用空気調和装置において、大きくなっている前記隙間は、前記ダンパが軸方向の左右どちらかに偏ったときにできる前記ケーシング部材と前記ダンパ端部との隙間面積のうち、広い方の面積が前記ダンパの周り全体の隙間面積に対する割合と、狭い方の面積が前記ダンパの周り全体の隙間面積に対する割合との差が０．１５ポイント以下となるようにしたものである。

隙間から流れ出る低温空気のアンバランスは、隙間の面積比を考えて解消するのが好ましい。ダンパの周りには、両端部とケーシング部材との隙間、および先端部とケーシング部材との隙間がある。これら全ての隙間面積に対する片方の端部とケーシング部材との隙間面積の比を考え、これらの左右差が０．１５以下となるようにすれば、隙間の大きさに何ら工夫を加えない場合に比べて、アンバランスの抑制効果が約２倍となる。

本発明にかかる車両用空気調和装置によれば、エアーミックス開度がＭ／Ｈ状態に近づいたときに、ダンパの両側部から流れ出す低温空気がアンバランスとなるのを抑制できる。これにより、流れ出す低温空気が、ダンパ出口付近で高温空気の温度を乱す現象を抑制することができる。

以下に、本発明にかかる車両用空気調和装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１−１は、車両用空気調和装置のエアミキサー部を示す断面図である。エアミキサー１は、低温空気と高温空気を混合し、所望の温度の空気を作り出し、胸元、足下等各吹き出し口へ送出する装置である。装置の構成としては、大きく分けて、第一の送風路２、エバポレータ３、第二の送風路４、ホットヒータ５、ダンパ６、および各吹き出し口へ誘導するための弁７、８とから成る。

図１−１の紙面奥方向に設けられるブロワ（図示省略）から第一の送風路２を通ってくる空気は、エバポレータ３を通過することによって、低温空気となる。エバポレータ３は、一般の空気調和装置と同様に、圧縮機、凝縮器、膨張弁と共に冷媒循環回路を構成する一つの要素である。エバポレータ３を通過した空気は、第二の送風路４を通り、熱源たるホットヒータ５を通過することによって高温空気となる。ホットヒータ５は、車両のラジエター冷媒を流し、その熱を交換させるものや、電気ヒータ等で構成される。

第二の送風路４側と、ホットヒータ５の下流側とに流路が分岐するエバポレータ３の下流部分にはダンパが中心軸９を中心に回動可能に設けられる。ダンパ６は、その開度（エアミックス開度）を調整することによって、ホットヒータ５を通過した高温空気に対するエバポレータ３のみを通過した低温空気の混合割合を調整し、所望温度の制御風をつくりだす。ダンパ６のすぐ下流の混合部１０で温度が調整された制御風は、その下流にある弁７、８の開閉により、胸元、足下、窓際等、ユーザが設定した吹き出し口に送出される。当該吹き出し口は、さらにその下流において、胸元であれば、運転席、助手席、中央等、足下であれば、運転席、助手席等に枝分かれして送出される。

図１−２は、図１−１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。同図は、ダンパ６がほとんど閉まっており、高温空気に低温空気がほとんど入り込まない状態を示している。エアミックス開度でいうと、この状態をＭ／Ｈ近傍状態という。ダンパ６は、回動可能な領域の側面をケーシング部材１１によって囲まれているが、ダンパ６の側面とケーシング部材１１との間に隙間が生じるように、ダンパ６が全閉位置にあるときのダンパ６側面（本実施例ではエバポレータ側側面）に隣接する部分に膨出部を設けて空間を確保している。

図１−３は、当該隙間部分を拡大した断面図である。この発明は、ケーシング部材１１ａとダンパ６の軸方向両端部１３（１２）との隙間が、Ｍ／Ｈ状態近傍箇所でのみ大きくなっていることが特徴である。つまり、エアミックス開度がその他の状態であるときのケーシング部材１１ｂ（通常のダンパ側面対向壁部）とダンパ端部１３（１２）との隙間に比べて、Ｍ／Ｈ状態近傍でのケーシング部材１１ａ（膨出部形成壁部）と、ダンパ端部１３との隙間が大きくなっている。なお、左右の隙間は設計上等しい大きさとする。

本来、ダンパ６の回動部を囲むケーシング部材１１と、ダンパ６の軸方向両端部１２、１３との隙間は、当該ケーシング部材１１とダンパ６に用いられる材料の熱膨張率の違いや、成型後の変形等に起因する形状公差を吸収するために設けられる。ただし、全回動域に渡り余裕を持たせるべく余計に隙間を大きくするのは空気を混合するというダンパの役割を考慮すれば好ましくない。

一方、当該隙間を一般の弁などと同様に最小限に収めるように設計した場合、エアミックス開度がＭ／Ｈ状態に近づくと、軸方向の偏りに起因して、ダンパ６の左右両端部の隙間から流れ出る低温空気の量がアンバランスとなり、左右端部に対応する混合部１０の左右の領域で空気温度がばらついてしまうことが今回発明者の精査により判明した。混合部１０で空気温度にばらつきが出ると、その下流で枝分かれする各吹き出し口での温度にばらつきが生じ、空気調和装置としての品質に問題が生じる。

この発明のように、ダンパ６の回動部を囲むケーシング部材１１ａとダンパ６の軸方向両端部１２、１３との隙間が局所的に大きくなっていると、上述したような隙間が小さい状態でダンパが軸方向に偏ったときに比べて、当該隙間から流れる低温空気の量が、ダンパの左右端部でアンバランスになる程度（左右端部流量比率）をより小さく抑えることができる。なお、既述したが、一般にダンパ６とケーシング部材１１とは、異なった性質、たとえば耐熱性、耐摩耗性、剛性が要求されるものであるから、それぞれに適した材料が異なる。そのため、熱膨張率も異なり、ダンパ６が左右に膨らむ余裕を設計上必ずとらなければならないが、上述した構成を採用することにより、ダンパ６の位置が軸方向にずれることをある程度許容できる車両用空気調和装置を提供することができる。

以下、ケーシング１１ａの膨出部により形成される隙間の作用について詳述する。図２は、ダンパとその周りにできる隙間を示す説明図である。ダンパ６の周囲には、エアミックス開度がＭ／Ｈ近傍のときにできる先端部の隙間１５と、当該ダンパ６の両端部とケーシング部材との隙間１２、１３がある。当該隙間１２、１３は低温空気が流れ出る口となる部分であるから、その影響は面積で考えることができる。

表１は、軸方向で左右に偏ったダンパとケーシング部材との隙間の面積を比較した表である。ここで、基準隙間幅とは、ダンパが設計通りに軸方向中央に位置したときに左右均等にできる隙間である。隙間幅（狭）は、ダンパが中央である位置より１ｍｍ狭くなったときの隙間幅であり、隙間幅（広）は、反対に１ｍｍ広くなったときの隙間幅である。そして、ダンパが７０（ｍｍ）×２４０（ｍｍ）の大きさであると仮定したときに、各隙間の面積を（広）と（狭）とで計算し、それぞれがダンパ周囲にできる隙間全体（先端部隙間＋両端部隙間）に対する割合を計算した。

この表を見ると、例えば、基準隙間幅が２ｍｍであったときに、ダンパが軸方向に１ｍｍずれたときの隙間面積は、狭い方で７０ｍｍ²、広い方で２１０ｍｍ²となる。そして、これらが、先端部隙間を含めた全体隙間面積に対する割合は、それぞれ０．１３（％）、０．４（％）である。この差をとると、０．２７ポイントであり、左右の低温空気の量としてバランスがくずれ、低温空気がこの面積となる隙間を通過したときの影響は大きくなる。

一方、基準隙間幅が５ｍｍであったときに、ダンパが軸方向に１ｍｍずれたときの隙間面積は、狭い方で２８０ｍｍ²、広い方で４２０ｍｍ²となる。そして、これらが、先端部隙間を含めた全体隙間面積に対する割合は、それぞれ０．３（％）、０．４５（％）である。この差をとると、０．１５ポイントであり、ダンパ位置の左右ずれは同じでも、ダンパ両端部の隙間を通過する低温空気量のバランスは従来よりもおよそ２倍向上する。同様にして、基準隙間幅を６、７、８（ｍｍ）と大きくしていくにしたがって、左右面積のバランスは向上していく傾向になる。

このように、エアミックス開度がＭ／Ｈ近傍となる位置でダンパとケーシング部材との隙間を局所的に大きくとると、左右のバランスはよくなる傾向となるが、ダンパは、高温空気と低温空気との割合を決定し、所望の温度の空気を混合する役目を有するものであることを考慮すれば、あまりにも隙間を大きくすることは、あまり好ましくない。したがって、空気調和装置全体の能力や特性にもよるが、ダンパ両端部にできる隙間の幅は上記面積割合の差が０．１５ポイント以下となる５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度にすることがよいと考えられる。

図３は、ダンパの回動角度を示す外観図である。既述したように、ダンパ６は、ダンパ軸９を中心に回動し、他の部材１６、１７に当たるまでの回動角度θ２を有する。ダンパ６の回動角度は、エアミックス開度を決定するものであるが、当該回動角度θ２の可動全範囲の１／２となる位置にあっても、その下流の混合部では、低温空気の温度と高温空気の温度との丁度中間の温度の空気が得られるわけではない。これは、回動角度が半分でも低温空気の体積と高温空気の体積が丁度半分づつとはならないからである。

エアミキサーの形状や性能にもよるが、ダンパ６が、回動幅全域における約１／３となるときに、低温空気の温度と高温空気の温度との丁度中間の温度の空気が制御風として得られる。つまり、エアミックス開度が１／３以下となるときに、高温空気の量が低温空気の量に対して優勢となり始め、そのときにダンパ６の左右隙間から流れ出る低温空気のアンバランスが最終的な制御風の温度に悪影響することがわかった。したがって、エアミックス開度θ１が、ダンパの全回動角度θ２に対して１／３以下となる箇所のダンパ端部とケーシング部材との隙間を局所的に大きくすることで、流れ出る低温空気の左右アンバランスが抑制され、高温空気に対する影響も抑えられる。

本発明にかかる車両用空気調和装置は、高温空気と低温空気との混合によって制御風を得る車両用空気調和装置の生産、使用に適している。

車両用空気調和装置のエアミキサー部を示す断面図である。図１−１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。隙間部分を拡大した断面図である。ダンパとその周りにできる隙間を示す説明図である。ダンパの回動角度を示す外観図である。

符号の説明

１エアミキサー
２、４送風路
３エバポレータ
５ホットヒータ
６ダンパ
７、８弁
９ダンパ軸
１０混合部
１１、１１ａ、１１ｂケーシング部材
１２、１３、１５隙間
θ１、θ２回動角度

Claims

送風路における熱源の下流で回動可能に設けられるダンパによって、最終的な制御風に対する低温風の混合割合を調整する車両用空気調和装置において、
前記ダンパの回動部を囲むケーシング部材と前記ダンパの軸方向両端部との隙間が、エアミックス開度でいうＭ／Ｈ状態近傍でのみ大きくなっていることを特徴とする車両用空気調和装置。
前記Ｍ／Ｈ状態近傍とは、エアミックス開度が前記ダンパの回動幅全域における１／３以下であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
大きくなっている前記隙間は、前記ダンパが軸方向の左右どちらかに偏ったときにできる前記ケーシング部材と前記ダンパ端部との隙間面積のうち、広い方の面積が前記ダンパの周り全体の隙間面積に対する割合と、狭い方の面積が前記ダンパの周り全体の隙間面積に対する割合との差が０．１５ポイント以下となることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空気調和装置。