JP2006232264A - 空調ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】所要取付けスペースが少なくて済む空調装置を提供する。
【解決手段】本発明の車両用の空調機器（１）、特にフラット設計のモジュール式空調ユニットは、長さｙ、高さｚ及び幅ｘを備えた箱形のケーシング（２）と、空気入口（３）と出口（４）との間の数個の空調装置と、数個の空気案内及び空気分配装置（８）とから成る。空調装置として、少なくとも熱交換器及びファン（７）が設けられる。空調装置は、ケーシング（２）の長手方向軸線ｙ（10.1）の方向に次々と直線的に配置される。熱交換器は、ケーシング（２）の長手方向軸線ｙ（10.1）に対して角度の大きさａだけ傾けられると共にケーシング（２）の横方向軸線ｘ（10.2）に対して角度の大きさｂだけ傾けられ、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の前文に記載された車両用の空調機器、特にフラット設計のモジュール式空調ユニットに関する。

車両を設計する場合、車体の寸法形状が特定され、これにより、設置されるべき各車両システム及びコンポーネントが利用できる最大取付けスペースが決定される。設計及び空力学上の技術開発と平行して行われるこの特定方法の結果は、パッケージと呼ばれる場合が多い。空調機器、特に空調ユニットのパッケージは、この機器のケーシングに要するスペースが大きいので、集中的な技術開発を必要とする。

この開発は、先ず最初に、空調機器の幾何学的形状を変更する作業、即ち、通常はこれを小型化する作業に焦点が当てられ、第２に、空調機器が車両の乗員にとって邪魔にならない車両内の場所に空調機器を位置決めする作業に焦点が当てられる。その結果、空調装置は、できるだけ広い足回りスペースを運転手及びフロントシート乗員に提供するよう例えばインストルメントパネル及び（又は）フロント仕切りパネルの付近に配置される。

しかしながら、実際問題として、現在用いられている空調機器は、パッケージの最適化及び幾何学的形状の変更にもかかわらず、依然として車両の長手方向に望ましくない広い取付けスペースを必要とすることが判明した。

従来技術として、パッケージ型空調ユニットを開示するドイツ国特許出願公開第１００４２６８３号明細書が知られている。パッケージ型空調ユニットは、本質的に第１の主要延長表面内に延びる第１のフラットなケーシング部分を有し、この第１のフラットなケーシング部分は、ファン及びそのすぐ下流側に位置する少なくとも１つの流れチャネル部分を有し、このチャネル部分内には蒸発器本体が設置されている。さらに、本質的に第２の主要延長平面内に延びる第２のフラットなケーシング部分が設けられ、この第２のフラットなケーシング部分は、第１の流れチャネル部分の下流側に設けられ、発熱体が収納された流れチャネル部分及び１又は数個の下流側に位置する空気出口開口部を有している。この発明は、両方の主要延長平面が互いに０°よりも大きく、１８０°よりも小さい角度をなして第２のフラットなケーシング部分が第１のフラットなケーシング部分に連結されていることを特徴としている。

別の車両用空調ユニットが、ドイツ国特許出願公開第１０１６１２５４号明細書に記載されている。この特許文献によれば、空調ユニットは、圧縮機駆動装置を備えた圧縮機と、内部熱交換器と、膨張要素と、外部熱交換器とを有し、適宜、内側熱交換器を更に有している。この発明は、空調ユニットが独立したフラットなモジュールとして構成され、このモジュールは、冷房モードでは、冷却を行い、ヒートポンプモードでは暖房を行うようになっている。圧縮機は、高出力小容量の二酸化炭素圧縮機である。圧縮機駆動装置は、モジュールに組み込まれ、この圧縮機駆動装置は、１つのエネルギ形態だけの動力供給源を有している。

本発明の目的は、非常にコンパクトに設計され、必要な取付けスペースが少なくて済み、設置位置を種々の車両に応じてほぼ完全に自由に選択できる車両用の空調機器、特にモジュール式のシングルゾーン又はマルチゾーン型空調ユニットを提供することにある。

ドイツ国特許出願公開第１００４２６８３号明細書 ドイツ国特許出願公開第１０１６１２５４号明細書

本発明の技術的思想によれば、構造長さｙ、構造高さｚ及び構造幅ｘを備えたほぼ箱形のケーシングを有する車両用の空調機器、特にフラット設計のモジュール式シングルゾーン又はマルチゾーン型空調ユニットが提供される。ケーシングの空気入口と空気出口との間には、空調装置及び数個の空気案内及び空気分配装置が配置されている。空調装置として少なくとも熱交換器及びファンが設けられる。本発明によれば、空気入口と空気出口との間の空調装置は、ケーシングの長手方向軸線ｙの方向に次々と直線的に配置される。熱交換器は、ケーシングの長手方向軸線ｙに対して角度ａだけ傾けられると共に（或いは）ケーシングの横方向軸線ｘに対して角度ｂだけ傾けられ、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている。

従来技術の空調機器のケーシングは、スペースを非常に広く取るが、ケーシング内への本発明による空調装置の位置決めにより、車両内における空調機器に必要な取付けスペースを著しく減少させることができる。

熱交換器は、ケーシングの構造高さがケーシングの構造幅よりも常時小さくなるように、空調機器のケーシングの長手方向軸線ｙ及び（又は）横方向軸線ｘ及び（又は）高さ方向軸線ｚに対して傾けられている。

空調機器のケーシングは、その内側輪郭又はその外側輪郭が、ほぼ自由に位置決めできる熱交換器を固定できるような形状を有するよう構成されている。ケーシングの形状に加えて、熱交換器をケーシングにより包囲されたスペース内に正確に位置決めするために固定手段、例えばストップ、凹部又は位置マークも用いてもよい。

本発明によれば、暖房用熱交換器だけでなく蒸発器又は電気的な追加の加熱器が熱交換器として設けられる。

原理的に、本発明は、それぞれ外部及びプロセス内システム及び内側熱交換器に結合されるようになった全ての熱交換器を含む。蒸発器と暖房用熱交換器の両方が空調機器内に一緒に設置される場合、空調機器は、空調ユニットの機能を実行する。熱交換器とは別に、エアフィルタも又、空調装置として理解される。

本発明の好ましい実施形態では、暖房用熱交換器として構成された熱交換器は、空調装置ケーシング内で、暖房用熱交換器の通路領域が、ｘ−ｚ平面に対して角度ａ′（但し、０°＜ａ′≦９０°）をなすよう傾けられ、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている。これは、ケーシングの縦断面で見て、熱交換器が水平の位置から始まって垂直の位置に至る任意の位置を取ることができるということを意味している。

蒸発器が追加の空調装置として設けられ、又、暖房用熱交換器と同様な仕方で蒸発器として設けられる場合、ケーシングの長手方向軸線ｙに対して角度ａ″だけ傾けられると共に（或いは）ケーシングの横方向軸線ｘに対して角度ｂ″だけ傾けられ、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている。本発明の好ましい実施形態では、蒸発器は、蒸発器の通路領域が、ｘ−ｚ平面に対し角度ａ″（但し、０°＜ａ″≦９０°）をなすよう傾けられており、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている。

本発明の目的上、角度ａは、蒸発器及び暖房用熱交換器を空気入口方向と空気出口方向の両方において軸線に対して傾けることができるということを意味している。分かりやすくするために、暖房用熱交換器の傾斜角は、ｂ′と定め、蒸発器の傾斜角をｂ″と定める。

設計の観点からは、暖房用熱交換器の通路領域と蒸発器の通路領域の両方は各々、ｘ−ｙ平面に対し角度ａ（但し、４５°＜ａ≦９０°）をなしていれば特に有利であることが判明した。本発明の別の実施形態では、暖房用熱交換器の傾斜角ａ′と蒸発器の傾斜角ａ″は、互いに等しい。この場合、傾斜角は、例えば６０°であるのがよく、蒸発器と暖房用熱交換器は、同一方向に向かって傾けられる。

空調機器のケーシングの構造高さを本発明による蒸発器と暖房用熱交換器の傾斜状態の整列により減少させることができるということに鑑みて、空調機器を以下の取付け場所に配置することができ、かかる取付け場所とは、
操縦席のモジュールキャリヤ又はクロスベールとインストルメントパネルの表面との間の場所、
乗員室とエンジンベイとの間のフロント仕切りパネルのところの場所、
乗員室の床板の上又は下の場所、
ルーフライナ内の場所である。

空調機器の取付け位置が上述の取付け場所に一致すべきであることは当業者にとっては言うまでもないことである。これは、例えばルーフライナが空調機器の選択された取付け場所である場合、空調機器のｙ軸は、車両の長手方向軸線に一致し、空調機器のｘ軸は、車両の横方向軸線に一致することを意味している。空調機器が操縦席のモジュールキャリヤ又はクロスレールとインストルメントパネルの表面との間に位置決めされる場合、空調機器のｙ軸は、車両の横方向軸線に一致し、空調機器のｚ軸は、車両の長手方向軸線に一致する。空調機器が乗員室の床パネルの上方に設置される場合、空調機器のｙ軸は、車両の横方向軸線に一致し、空調機器のｘ軸は、車両の長手方向軸線に一致する。

空調機器のケーシング内に配置された空調装置は、ケーシングの少なくとも１つの軸線に対してそれぞれ傾けられるだけでなく、互いに異なる構造を構成することができる。原理的には、蒸発器は、暖房用熱交換器の上流側に設置され、空調機器のファンを蒸発器の上流側又は下流側に設置することができる。

これにより、本発明の利点が特に明らかになる。車両のタイプに応じて、ケーシングのフラット構造に加え、空調機器の個々の空調装置は、種々の配置状態を取ることができる。その目的は、これら空調装置を車両内に存在しているメディアラインに接続しやすくすることにある。

空調機器の空調装置の傾斜配置により、空気流の湾曲部が多数ある経路又は最も簡単な場合には少なくともＳ字状の経路が得られる。ケーシングの流線形設計に加えて、調和されるべき空気が依然として暖房用熱交換器及び蒸発器の通路領域に直交状態で流入するようにするために、空気案内及び空気分配装置が、暖房用熱交換器及び蒸発器の上流側に設けられる。通路領域への空気の直交流入は、暖房用熱交換器又は蒸発器の下流側の望ましくない温度の層状化を回避するために特に重要である。

従来技術と比較した本発明の顕著な利点及び特徴は、本質的に次の通りである。
傾斜配置された空調装置により空調機器のケーシングの特にフラットでコンパクトな設計が得られること、
空調装置をケーシングの３つの軸線に対して傾斜させることができること、
フラット設計によって空調装置の種々の配置を達成できるということである。

本発明の別の特徴及び利点は、添付の図面を参照して好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むと当業者には容易に明らかになろう。

図１は、車両用の本発明の空調機器１の縦断面図である。空調機器１は、本質的に、箱型のケーシング２を有し、ｙ軸１０．１が、ケーシング２の長手方向延長方向に一致し、ｚ軸１０．３は、ケーシング２の構造高さ方向に一致している。図１の右側で、空気が、ファン７によって空気入口３のところで吸い込まれ、そして空気出口４のところで空調後に吹き出され、次に図示していない車両の空気分配システムに送られる。空調機器１は、ファン７とは別に、暖房用熱交換器５として構成された熱交換器と、空気の流れ方向において暖房用熱交換器５の下流側に位置する数個の空気案内及び空気分配装置８とを有していることは明らかである。暖房用熱交換器５は、図示の例では、角度ａ′だけケーシング２のｙ軸１０．１に対してのみ傾けられ、暖房用熱交換器５の通路領域５．１と、縁だけが示された空調機器１のケーシング２のベース領域が、丁度この角度ａ′をなすようになっている。

図２は、図１に示す空調機器１の横断面図である。この図では、ｙ軸１０．１は、空調機器１の長手方向延長方向に一致し、ｘ軸１０．２は、空調機器１の構造幅方向に一致している。明らかに分かるように、空気入口３、ファン７、暖房用熱交換器５として構成された熱交換器、空気案内及び空気分配装置８、及び空気出口４は、次々に直線的に配置されている。図示の例では、暖房用熱交換器５は、空調機器１のケーシング２の幅全体にわたって延びている。これは、暖房用熱交換器５のフェース側部だけがケーシング２と係合すれば済むという利点がある。点線で指されているだけの空調機器１の空気入口３は、ラジアルファンとして構成されたファン７の上流側に配置され、空気がラジアルファンにより軸方向に引き込まれるようになっている。

図３〜図８は、空調機器１のケーシング２内に次々に直線的に配置された空調装置の種々の構造又は配置状態を示している。

図３は、暖房用熱交換器５として構成された熱交換器に加えて蒸発器６が設けられた本発明の好ましい配置状態を示している。蒸発器６の上流側にはフィルタ９が設けられ、このフィルタは、蒸発器６の通路領域６．１に平行に整列した状態で蒸発器６上に直接載置されている。ラジアルファンとして構成され空気を空気入口３のところで吸い込むファン７は、蒸発器６の上流側に配置されている。蒸発器６と暖房用熱交換器５は、ケーシング２のｙ軸１０．１に対してそれぞれ互いに傾けられていることが分かる。暖房用熱交換器５は、角度ａ′だけ傾けられ、蒸発器６は、角度ａ″だけ傾けられている。角度ａ′と角度ａ″は、同じ大きさであってもよく、或いは互いに異なる大きさであってもよい。

図４は、空調機器１の空調装置の別の配置状態を示している。図３との相違点は、ラジアルファンとして構成されたファン７が、蒸発器６と、暖房用熱交換器５として構成された熱交換器との間に配置されていることにある。暖房用熱交換器５及び蒸発器６はこの場合も又、それぞれケーシング２の長手方向軸線ｙ１０．１に対して角度ａ′及び角度ａ″だけ傾けられている。

図５の空調機器１の構造は、本質的に図３の構造と同じであり、異なる点は、蒸発器６が角度ａ″だけ傾けられ、暖房用熱交換器５が角度ａ′だけ傾けられており、両方共同一方向に傾けられているということだけである。

図６は、図５の空調装置の配置状態とほぼ同じ配置状態を示している。しかしながら、図３との相違点は、先ず最初に、フィルタ９が蒸発器６上には直接的には載置されておらず、通路領域６．１に平行に蒸発器６に対して間隔を置いて配置されていることにある。第２に、温度ドア１１が、暖房用熱交換器５のすぐ上流側に配置された状態で設けられている。蒸発器６は、この場合、角度ａ″だけ傾けられ、暖房用熱交換器５は、角度ａ′だけ傾けられ、これらは両方共同一方向に傾けられている。

図７は、空調機器１のケーシング２内に設けられた空調装置の別の配置状態を示しており、蒸発器６は、角度ａ″だけ傾けられ、暖房用熱交換器５は、ケーシング２内で水平に配置されている。本発明のこの実施形態では、温度ドア１１が、この場合も又、図６の場合と同様、暖房用熱交換器５のすぐ上流側に配置された状態で設けられている。

図８は、空調機器１のケーシング２内に設けられた空調装置の配置状態を示しているが、空気の流路は、図３〜図７の空気の流路とは著しく異なっている。この場合も又、ファン７は、蒸発器６と暖房用熱交換器５との間に配置されている。蒸発器６は、角度ａ″だけ傾けられた状態で配置され、暖房用熱交換器５は、角度ａ′だけ傾けられた状態で配置され、これらは互いに逆の方向に傾けられている。

図９〜図１１は、車両内での互いに異なる取付け位置で図３の空調機器１のケーシング２内に設けられた空調装置の配置状態を示している。

図９及び図１０は各々、車両内の操縦席のモジュールキャリヤ又はクロスレールとインストルメントパネルの表面との間に配置された空調ユニットとして設計されている本発明の空調機器１を示している。図９では、空調機器１のｙ軸１０．１は、車両の横方向軸線に一致し、空調機器１のｚ軸１０．３は、車両の長手方向軸線に一致している。

図１１は、乗員室の床パネルの上方で運転手側に配置された空調ユニットして構成されている空調機器１を示している。空調機器１のｘ軸１０．２は、車両の横方向軸線に一致し、空調機器１のｙ軸１０．１は、車両の長手方向軸線に一致している。

本発明の空調機器の縦断面図である。 図１に示す空調機器の横断面図である。 蒸発器と暖房用熱交換器が互いに傾けられた空調装置の好ましい配置状態を示す図である。 蒸発器と暖房用熱交換器が互いに傾けられ、ファンが蒸発器と暖房用熱交換器との間に設置された空調装置の別の配置状態を示す図である。 蒸発器と暖房用熱交換器が同一方向に傾けられた空調装置の別の配置状態を示す図である。 温度ドアが蒸発器と暖房用熱交換器との間に配置され、蒸発器と暖房用熱交換器が同一方向に傾けられた空調装置の別の配置状態を示す図である。 蒸発器が傾けられ、暖房用熱交換器が水平に設置された温度ドア付き空調装置の別の配置状態を示す図である。 蒸発器と暖房用熱交換器が互いに逆方向に傾けられ、ファンが、蒸発器と熱交換器との間に設置された温度ドア付き空調装置の別の配置状態を示す図である。 モジュールキャリヤの付近の空調機器の取付け位置を示す図である。 モジュールキャリヤの付近の空調機器の取付け位置を示す図である。 床板の上方の空調機器の取付け位置を示す図である。

符号の説明

１ 空調装置
２ ケーシング
３ 空気入口
４ 空気出口
５ 暖房用熱交換器
５．１ 通路領域
６ 蒸発器
６．１ 通路領域
７ ファン
８ 空気案内及び空気分配装置
９ フィルタ
１０ ケーシングの軸線
１０．１ ｙ軸
１０．２ ｘ軸
１０．３ ｚ軸
１１ 温度ドア
ａ，ａ′，ａ″ 第１の軸線に対する角度の大きさ（傾斜角）
ｂ，ｂ′，ｂ″ 第２の軸線に対する角度の大きさ（傾斜角）

Claims (11)

1. 車両用の空調機器（１）、特にフラット設計のモジュール式シングルゾーン又はマルチゾーン型空調ユニットであって、構造長さｙ、構造高さｚ及び構造幅ｘを備えたほぼ箱形のケーシング（２）と、該ケーシングの空気入口（３）と空気出口（４）との間に配置された数個の空調装置と、数個の空気案内及び空気分配装置（８）とを有し、空調装置として、少なくとも熱交換器及びファン（７）が設けられている空調機器（１）において、
   前記空気入口（３）と前記空気出口（４）との間に配置された前記空調装置は、前記ケーシング（２）の長手方向軸線ｙ（１０．１）の方向に次々と直線的に配置され、前記熱交換器は、前記ケーシング（２）の前記長手方向軸線ｙ（１０．１）に対して角度ａだけ傾けられると共に（或いは）前記ケーシング（２）の横方向軸線ｘ（１０．２）に対して角度ｂだけ傾けられ、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている、
   ことを特徴とする空調機器（１）。
2. 暖房用熱交換器（５）として構成された前記熱交換器は、前記暖房用熱交換器（５）の通路領域（５．１）が、ｘ，ｚへ平面に対して角度の大きさａ′（但し、０°＜ａ′≦９０°）をなすよう傾けられており、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている、
   請求項１記載の空調機器（１）。
3. 追加の空調装置として、蒸発器（６）として構成された熱交換器が設けられ、前記蒸発器（６）は、前記ケーシング（２）の前記長手方向軸線ｙ（１０．１）に対して角度の大きさａ″だけ傾けられると共に（或いは）前記ケーシング（２）の前記横方向軸線ｘ（１０．２）に対して角度の大きさｂ″だけ傾けられ、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている、
   請求項１又は２記載の空調機器（１）。
4. 前記蒸発器（６）は、前記蒸発器（６）の前記通路領域（６．１）が、ｘ，ｚ平面に対し角度の大きさａ″（但し、０°＜ａ″≦９０°）をなすよう傾けられており、不等式ｙ＞ｘ＞ｚが成り立つようになっている、
   請求項４記載の空調機器（１）。
5. 暖房用熱交換器（５）として構成された前記熱交換器の前記通路領域（５．１）と、蒸発器（６）として構成された前記熱交換器の前記通路領域（６．１）の両方は各々、ｘ，ｙ平面に対し角度ａ（但し、４５°＜ａ≦９０°）をなしている、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空調機器（１）。
6. 前記暖房用熱交換器（５）の傾斜角ａ′と前記蒸発器（６）の傾斜角ａ″は、互いに等しい、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載の空調機器（１）。
7. 取付け位置において、前記空調機器（１）の前記ｙ軸（１０．１）は、前記車両の長手方向軸線に一致し、前記空調機器（１）の前記ｘ軸（１０．２）は、前記車両の横方向軸線に一致している、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の空調機器（１）。
8. 取付け位置において、前記空調機器（１）の前記ｙ軸（１０．１）は、前記車両の横方向軸線に一致し、前記空調機器（１）の前記ｚ軸（１０．３）は、前記車両の長手方向軸線に一致している、
   請求項１ないし６の１項に記載の空調機器（１）。
9. 取付け位置において、前記空調機器（１）の前記ｙ軸（１０．１）は、前記車両の横方向軸線に一致し、前記空調機器（１）の前記ｘ軸（１０．２）は、前記車両の長手方向軸線に一致している、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の空調機器（１）。
10. 前記ファン（７）は、前記暖房用熱交換器（５）と前記蒸発器（６）との間に配置されている、
    請求項１ないし９のいずれか１項に記載の空調機器（１）。
11. 前記空調機器（１）のケーシング（２）の形状は、前記暖房用熱交換器（５）の上流側又は下流側に位置する前記空気案内及び空気分配装置（８）及び前記蒸発器（６）の上流側又は下流側に位置する前記空気案内及び空気分配装置（８）と協働して、調和されるべき空気が、前記暖房用熱交換器（５）及び前記蒸発器（６）の前記通路領域（５．１，６．１）に直交して流入する、
    請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の空調機器（１）。

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