JP2006281905A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温水配管レイアウトを簡素化し、コストダウンを図る。
【解決手段】 送風機ユニット３０が空調ユニット１０の側方にオフセット配置される車両のように、ダッシュパネル４０の貫通穴４１とヒータコア１３との間にダクト部３４が配置されている場合、ヒータコア１３に温水を循環させる２本の温水配管５０、５１を、ダクト部３４内を貫通させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、特に、送風機ユニットが空調ユニットの側方にオフセット配置される車両用空調装置に好適である。

送風機ユニットが空調ユニットの側方にオフセット配置される車両用空調装置は、温度コントロール特性の素性を良くするために、図１０、図１１に示すように蒸発器１２よりも車両後方で且つ空気流れ下流側にヒータコア１３を設置している。

また、エンジン（水冷式内燃機関）とヒータコア１３との間を接続する温水配管５０、５１は、車室内と車室外とを隔てるダッシュパネル４０に形成された貫通穴４１を貫通している（例えば、特許文献１参照）。
特許第３５１１６９７号公報

しかしながら、従来の車両用空調装置においては、送風機ユニット３０から空調ユニット１０までの空気通路を形成するダクト部３４が、ダッシュパネル４０の貫通穴４１とヒータコア１３との間に位置し、温水配管５０、５１はダクト部３４を迂回して配策されているため、温水配管５０、５１が長くなってコストアップになるという問題があった。

また、温水配管５０、５１はダクト部３４の下方を通るため、露出した温水配管５０、５１に乗員の足が接触しやすい。そこで、乗員が温水配管５０、５１に接触して火傷するのを防止するため、温水配管５０、５１を覆うカバーが必要になり、コストアップになるという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、温水配管レイアウトを簡素化し、コストダウンを図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、車室内と車室外とを隔てるパネル（４０、８０）に貫通穴（４１、８１）が形成された車両に搭載され、空気を車室内へ向かって送風する送風ファン（３３）と、送風ファン（３３）にて送風された空気を冷却する冷房用熱交換器（１２）と、冷房用熱交換器（１２）を通過した空気を温水にて加熱する暖房用熱交換器（１３）と、送風ファン（３３）の送風空気を冷房用熱交換器（１２）まで導くダクト部（３４）とを備え、送風ファン（３３）、冷房用熱交換器（１２）、暖房用熱交換器（１３）およびダクト部（３４）が車室内に配置され、貫通穴（４１、８１）と暖房用熱交換器（１３）との間にダクト部（３４）が配置され、車室外の温水熱源と暖房用熱交換器（１３）との間を接続して温水を循環させる２本の温水配管（５０、５１）が貫通穴（４１、８１）を貫通した車両用空調装置において、温水配管（５０、５１）がダクト部（３４）を貫通していることを特徴とする。

これによると、温水配管はダクト部を迂回する必要がなくなるため、温水配管レイアウトを簡素にすることができるとともに、温水配管を短くすることができ、コストダウンを図ることができる。

また、温水配管はダクト部の下方を通らないため、温水配管に乗員の足が接触する恐れが殆どなくなり、したがって温水配管を覆うカバーが不要になり、コストダウンを図ることができる。

さらに、通常は温水配管を途中で固定する必要があり、クランプが必要になるが、温水配管をダクト部で挟み込むことでクランプを廃止することが出来、大幅なコストダウンが可能になる。

因みに、請求項５に記載の発明のように、冷房用熱交換器（１２）および暖房用熱交換器（１３）が、車室内前方の計器盤内部のうち車両左右方向の略中央部に配置され、送風ファン（３３）が、冷房用熱交換器（１２）および暖房用熱交換器（１３）の車両左右方向側方に配置されている車両用空調装置は、ダクト部がパネルの貫通穴と暖房用熱交換器との間に位置する。したがって、請求項１に記載の発明は、請求項５の車両用空調装置に好適である。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用空調装置において、ダクト部（３４）内での２本の温水配管（５０、５１）は、ダクト部（３４）内での空気流れ（Ｃ）に対して直交する方向に延びているとともに、ダクト部（３４）内での空気流れ（Ｃ）に沿って直列に配置されていることを特徴とする。

これによると、ダクト部内での２本の温水配管を空気流れ方向に沿って直列に配置しているため、並列に配置した場合よりも圧損を小さくすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の車両用空調装置において、ダクト部（３４）は、ダクト部（３４）内での空気流れ（Ｃ）に沿って通路断面積が増加していることを特徴とする。

これによると、通路断面積の増加によりダクト部内は風速が低下するため、温水配管がダクト部を貫通することによる圧損増加を少なくすることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、冷房用熱交換器（１２）は、冷凍サイクルの冷媒にて空気を冷却するものであり、冷媒を循環させる冷媒配管（６０、６１）は、貫通穴およびダクト部（３４）を貫通するとともに、ダクト部（３４）内では温水配管（５０、５１）の空気流れ（Ｃ）下流側に配置されていることを特徴とする。

これによると、温水配管に衝突した送風空気は風速の高い２つの流れに分岐し、温水配管の空気流れ下流側は風速の低い流れとなる。すなわち、冷媒配管が配置された部位は風速が低いため、冷媒配管がダクト部を貫通することによる圧損増加を少なくすることができる。

また、通常は冷媒配管もダクト部をよけるために、蒸発器とは別体のサブ冷媒配管を用いているが、冷媒配管がダクト部を貫通する構成にすると蒸発器に冷媒配管を一体ろう付けすることが出来、更なるコストダウンが可能になる。

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。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置を模式的に示す平面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

本実施形態の空調装置は、車室の前方に設けられたエンジンルーム内にエンジン（水冷式内燃機関）が搭載された車両に適用される。

本実施形態の空調装置は、いわゆるセミセンター置きレイアウトのものであって、車室内前方の計器盤内部のうち車両左右方向の略中央部に空調ユニット１０が配置されている。また、この空調ユニット１０に空気を送風する送風機ユニット３０が空調ユニット１０側方（助手席側）にオフセット配置されている。なお、図１〜図３の矢印は、車両の上下、左右、前後方向に対する、空調ユニット１０および送風機ユニット３０の搭載方向を示している。

図１、図２に示すように、送風機ユニット３０は、樹脂製の送風機ケース３１を有し、この送風機ケース３１のスクロールケーシング３２内に、電動機により駆動される遠心式の送風ファン３３が収納されている。送風ファン３３の空気流れ上流側には、周知のごとく内気または外気を切替導入する内外気切替箱（図示せず）が配置されている。

送風機ケース３１は、送風ファン３３の送風空気を空調ユニット１０に導く空気通路を形成するダクト部３４が一体に形成されている。このダクト部３４は、上下の面がダクト部３４内での空気流れＣ（以下、ダクト内空気流れＣという）に沿ってテーパ状に拡がっており、したがって、ダクト内空気流れＣに沿ってダクト部３４内の通路断面積が増加している。

図３に示すように、空調ユニット１０は、樹脂製の空調ケース１１を有し、空調ケース１１における最も車両前方側には、送風機ユニット３０からの送風空気が流入する空気入口部１４が形成されている。

空調ケース１１内において空気入口部１４の車両後方側には蒸発器１２が配置されている。この蒸発器１２は、車両前後方向には薄型の形態で空調ケース１１内通路を横断するように略垂直に配置されている。この蒸発器１２は、周知のごとく冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱を空気から吸熱して空気を冷却するものであり、本発明の冷房用熱交換器に相当する。

蒸発器１２の空気流れ下流側で且つ車両後方側に、所定の間隔を開けてヒータコア１３が配置されている。このヒータコア１３は空調ケース１１内の下方側において、上端が車両後方側に後退して若干量傾斜して配置されている。このヒータコア１３は、エンジンルーム内に配置された図示しないエンジンの冷却水（温水）を熱源流体として空気を加熱するものであり、本発明の暖房用熱交換器に相当する。また、エンジンは、本発明の温水熱源に相当する。

ヒータコア１３の上方部に冷風バイパス通路１５が形成され、蒸発器１２の直ぐ下流側（車両後方側）には板状のエアミックスドア１６が回転軸１６ａを中心として回動可能に配置されている。このエアミックスドア１６は、冷風バイパス通路１５を通過する冷風とヒータコア１３のコア部１３ａを通過する温風との風量割合を調整して車室内への吹出空気温度を所望温度に調整するものである。

ヒータコア１３直後の部位には上方に向かう温風通路１７が形成され、この温風通路１７からの温風と冷風バイパス通路１５からの冷風が空気混合部１８で混合される。

空調ケース１１における空気流れ下流側には、複数の吹出開口部が形成されている。この吹出開口部のうちデフロスタ開口部１９は、空調ケース１１の上面部において車両前後方向の略中央部位に開口している。そして、このデフロスタ開口部１９は図示しないデフロスタダクトを介して車両前面窓ガラスの内面に向けて空気を吹き出すようになっている。このデフロスタ開口部１９は、回転軸２０ａを中心として回動可能な板状のデフロスタドア２０により開閉される。

フェイス開口部２２は、空調ケース１１の上面部において、デフロスタ開口部１９よりも車両後方側の部位に開口している。そして、このフェイス開口部２２は、図示しないフェイスダクトを介して車室内の乗員頭部へ向けて空気を吹き出すようになっている。このフェイス開口部２２は、回転軸２３ａを中心として回動可能な板状のフェイスドア２３により開閉される。

フット開口部２４は、空調ケース１１において、フェイス開口部２２の下方側に開口しており、フット開口部２４の下流側は空調ケース１１の左右両側に配置されたフット吹出口２５に連通し、このフット吹出口２５から乗員の足元に温風を吹き出すようなっている。このフット開口部２４は、回転軸２６ａを中心として回動可能な板状のフットドア２６により開閉される。

図１に示すように、空調ユニット１０および送風機ユニット３０の車両前方には、車室内とエンジンルーム（車室外）とを隔てるダッシュパネル４０があり、このダッシュパネル４０には、ダクト部３４の車両前方側の部位に貫通穴４１が形成されている。これにより、貫通穴４１とヒータコア１３との間にダクト部３４が位置する。

空調装置は、ヒータコア１３とエンジンとの間でエンジンの冷却水を循環させる２本の温水配管５０、５１を備えている。

２本の温水配管５０、５１の一端は、ヒータコア１３における送風機ユニット３０側の側面に接続されている。そして、２本の温水配管５０、５１は、ヒータコア１３との接続部から空調ケース１１の外に出た後、車両前方側に向かって延びてダクト部３４を貫通し、さらに貫通穴４１を貫通して、エンジンの冷却水回路に接続されている。なお、ダクト部３４における温水配管５０、５１が貫通する穴と温水配管５０、５１との隙間は、パッキン（図示せず）によって塞がれている。

図１、図２に示すように、ダクト部３４内での２本の温水配管５０、５１は、ダクト内空気流れＣに対して直交する方向に延びているとともに、ダクト内空気流れＣに沿って直列に配置されている。

また、ダクト部３４内での２本の温水配管５０、５１は、ダクト部３４における空気流れ方向の略中間位置よりも下流側に位置している。換言すると、２本の温水配管５０、５１は、ダクト部３４内のうち通路断面積が大きい部位に配置されている。

ここで、ダクト部３４における温水配管５０、５１が貫通する穴の車両左右方向位置および上下方向位置と、貫通穴４１の車両左右方向位置および上下方向位置とを略同一にすることにより、ダクト部３４および貫通穴４１の近傍では温水配管５０、５１を直線的に配策することができる。

本実施形態では、温水配管５０、５１は、ダクト部３４を迂回せずにダクト部３４を貫通しているため、温水配管５０、５１のレイアウトを簡素にすることができるとともに、温水配管５０、５１を短くすることができ、コストダウンを図ることができる。

また、温水配管５０、５１はダクト部３４の下方を通らないため、温水配管５０、５１に乗員の足が接触する恐れが殆どなくなり、したがって温水配管５０、５１を覆うカバーが不要になり、コストダウンを図ることができる。

また、通常は温水配管５０、５１を途中で固定する必要があり、クランプが必要になるが、温水配管５０、５１をダクト部３４で挟み込むことでクランプを廃止することが出来、大幅なコストダウンが可能になる。

また、ダクト部３４内での２本の温水配管５０、５１は、ダクト内空気流れＣに対して直交する方向に延びているとともに、ダクト内空気流れＣに沿って直列に配置されているため、並列に配置した場合よりも圧損を小さくすることができる。

また、ダクト部３４内での２本の温水配管５０、５１は、ダクト部３４内のうち通路断面積が大きくて風速が低下した部位に配置されているため、温水配管５０、５１がダクト部３４を貫通することによる圧損増加を少なくすることができる。因みに、ダクト部３４における空気流れ方向の中間位置よりも下流側に温水配管５０、５１を配置して性能への影響を実験にて確認したところ、最大風量時（フェイスモード、マックスクール、内気モード）において、２０〜３０（Ｐａ）の圧損増加、風量で２〜５％のダウンで収まることが確認された。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置を模式的に示す平面断面図、図５は図４のＤ−Ｄ線に沿う模式的な断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態は、温水配管５０、５１のみがダクト部３４を貫通する構成であったが、本実施形態では、温水配管５０、５１および冷媒配管６０、６１がダクト部３４を貫通している。

図４、図５に示すように、冷凍サイクルの冷媒を循環させる２本の冷媒配管６０、６１の一端は、蒸発器１２における送風機ユニット３０側の側面に接続されている。そして、２本の冷媒配管６０、６１は、蒸発器１２との接続部から空調ケース１１の外に出た後、車両前方側に向かって延びてダクト部３４を貫通している。

２本の冷媒配管６０、６１の他端にはジョイント６２が接合されており、このジョイント６２は、一部がダクト部３４内に位置するとともに、残部がダクト部３４外に位置している。そして、ダクト部３４外の部位にてジョイント６２に膨張弁６３が装着されている。なお、ダクト部３４における冷媒配管６０、６１が貫通する穴と冷媒配管６０、６１との隙間は、パッキン（図示せず）によって塞がれている。

ダクト部３４内での２本の冷媒配管６０、６１は、温水配管５０、５１のダクト内空気流れＣ下流側に配置されている。また、ダクト部３４内での２本の冷媒配管６０、６１は、ダクト内空気流れＣに対して直交する方向に延びているとともに、ダクト内空気流れＣに対して並列に配置されている。

本実施形態では、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、さらに以下の効果が得られる。

まず、通常は冷媒配管６０、６１もダクト部３４をよけるために、蒸発器１２とは別体のサブ冷媒配管を用いているが、冷媒配管６０、６１がダクト部を貫通する構成にすると蒸発器１２に冷媒配管６０、６１を一体ろう付けすることが出来、更なるコストダウンが可能になる。

また、温水配管５０、５１に衝突した送風空気は風速の高い２つの流れに分岐し、温水配管５０、５１の空気流れＣ下流側は風速の低い流れとなる。そして、その風速が低くなる部位に冷媒配管６０、６１が配置されているため、冷媒配管６０、６１がダクト部３４を貫通することによる圧損増加を少なくすることができる。

因みに、図６は、冷媒配管６０、６１がダクト部３４を貫通することによる圧損増加分を実験にて確認した結果を示している。

ここで、２本の温水配管５０、５１のうちダクト内空気流れＣ上流側の温水配管５０から冷媒配管６０、６１までの、ダクト内空気流れＣ方向の距離Ｌを５０ｍｍに設定し、２本の冷媒配管６０、６１の上下方向の幅Ｗを４５ｍｍに設定した。

そして、温水配管５０、５１の中心から上側の冷媒配管６０の中心までの、ダクト内空気流れＣ方向に対して直交する方向の距離Ｘをパラメータとして、最大風量時（フェイスモード、マックスクール、内気モード）の圧損増加量を調べた。なお、上側の冷媒配管６０の中心が温水配管５０、５１の中心よりも上側に位置するときの距離Ｘを＋（正）とし、上側の冷媒配管６０の中心が温水配管５０、５１の中心よりも下側に位置するときの距離Ｘを−（負）としている。

図６に示すように、距離Ｘを０〜４０ｍｍに設定した場合、冷媒配管６０、６１がダクト部３４を貫通することによる圧損増加がないことが確認された。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図７は本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置を分解して示す図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態は、空調ユニット１０と送風機ユニット３０が分離されている場合、換言すると、空調ケース１１と送風機ケース３１が別体である場合の、空調ユニット１０および送風機ユニット３０の組み付け方法に関するものである。

図７に示すように、送風機ケース３１のダクト部３４における空調ケース１１側の側面に、２本の温水配管５０、５１を挟み込む為の切れ込み部３５が形成されている。そして、空調ユニット１０と送風機ユニット３０を結合する際に、２本の温水配管５０、５１を切れ込み部３５に挿入することにより、２本の温水配管５０、５１はダクト部３４を貫通した状態になる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図８は本発明の第４実施形態に係る車両用空調装置を分解して示す図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第３実施形態は空調ケース１１と送風機ケース３１が別体であったが、本実施形態は、空調ユニット１０と送風機ユニット３０のケースが上ケース７１と下ケース７２に分割されている場合の、空調ユニット１０および送風機ユニット３０の組み付け方法に関するものである。

図８に示すように、上ケース７１におけるダクト部３４の底面に、２本の温水配管５０、５１を挟み込む為の切れ込み部７１ａが形成されている。そして、上ケース７１と下ケース７２を結合する際に、２本の温水配管５０、５１を切れ込み部７１ａに挟み込むことにより、２本の温水配管５０、５１はダクト部３４を貫通した状態になる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図９は本発明の第５実施形態に係る車両用空調装置を模式的に示す正面断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

上記各実施形態の空調装置は、車室の前方に設けられたエンジンルーム内にエンジンが搭載された車両に搭載されるものであったが、本実施形態の空調装置は、前席の下方にエンジンが搭載された車両に搭載される。

図９に示すように、車室内前方の計器盤内部のうち車両左右方向の略中央部に空調ユニット１０が配置され、送風機ユニット３０が空調ユニット１０側方（助手席側）にオフセット配置されている。

空調ケース１１内において空気入口部１４の上方に、蒸発器１２が略水平に配置されている。また、蒸発器１２の空気流れ下流側で且つ上方側に、所定の間隔を開けてヒータコア１３が略水平に配置されている。

２本の温水配管５０、５１の一端は、ヒータコア１３における送風機ユニット３０側の側面に接続されている。そして、２本の温水配管５０、５１は、ヒータコア１３との接続部から空調ケース１１の外に出た後、下方に向かって延びてダクト部３４を貫通し、さらにフロアパネル８０の貫通穴８１を貫通して、前席の下方に搭載されたエンジン（図示せず）の冷却水回路に接続されている。

本実施形態によると、前席の下方にエンジンが搭載された車両において、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置を模式的に示す平面断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う模式的な断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置を模式的に示す平面断面図である。 図４のＤ−Ｄ線に沿う模式的な断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置における圧損の評価結果を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置を分解して示す図である。 本発明の第４実施形態に係る車両用空調装置を分解して示す図である。 本発明の第５実施形態に係る車両用空調装置を模式的に示す正面断面図である。 従来の車両用空調装置を模式的に示す側面断面図である。 従来の車両用空調装置を模式的に示す平面断面図である。

符号の説明

１２…蒸発器（冷房用熱交換器）、１３…ヒータコア（暖房用熱交換器）、３３…送風ファン、３４…ダクト部、４０、８０…パネル、４１、８１…貫通穴、５０、５１…温水配管。

Claims (5)

1. 車室内と車室外とを隔てるパネル（４０、８０）に貫通穴（４１、８１）が形成された車両に搭載され、
   空気を車室内へ向かって送風する送風ファン（３３）と、
   前記送風ファン（３３）にて送風された空気を冷却する冷房用熱交換器（１２）と、
   前記冷房用熱交換器（１２）を通過した空気を温水にて加熱する暖房用熱交換器（１３）と、
   前記送風ファン（３３）の送風空気を前記冷房用熱交換器（１２）まで導くダクト部（３４）とを備え、
   前記送風ファン（３３）、前記冷房用熱交換器（１２）、前記暖房用熱交換器（１３）および前記ダクト部（３４）が車室内に配置され、
   前記貫通穴と前記暖房用熱交換器（１３）との間に前記ダクト部（３４）が配置され、
   車室外の温水熱源と前記暖房用熱交換器（１３）との間を接続して温水を循環させる２本の温水配管（５０、５１）が前記貫通穴（４１、８１）を貫通した車両用空調装置において、
   前記温水配管（５０、５１）が前記ダクト部（３４）を貫通していることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記ダクト部（３４）内での前記２本の温水配管（５０、５１）は、前記ダクト部（３４）内での空気流れ（Ｃ）に対して直交する方向に延びているとともに、前記ダクト部（３４）内での空気流れ（Ｃ）に沿って直列に配置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装置。
3. 前記ダクト部（３４）は、前記ダクト部（３４）内での空気流れ（Ｃ）に沿って通路断面積が増加してい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装置。
4. 前記冷房用熱交換器（１２）は、冷凍サイクルの冷媒にて空気を冷却するものであり、
   冷媒を循環させる冷媒配管（６０、６１）は、前記貫通穴および前記ダクト部（３４）を貫通するとともに、前記ダクト部（３４）内では前記温水配管（５０、５１）の空気流れ（Ｃ）下流側に配置されてい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装置。
5. 前記冷房用熱交換器（１２）および前記暖房用熱交換器（１３）は、車室内前方の計器盤内部のうち車両左右方向の略中央部に配置され、
   前記送風ファン（３３）は、前記冷房用熱交換器（１２）および前記暖房用熱交換器（１３）の車両左右方向側方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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