JP2007333312A

JP2007333312A - 空調装置

Info

Publication number: JP2007333312A
Application number: JP2006166154A
Authority: JP
Inventors: Shigeyoshi Nagaya; 重義長屋; Motohiro Kitada; 基博北田; Tatsuro Hisato; 辰朗久戸
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】空調空気が熱交換器の側方から空気流入空間に流入した後に熱交換器に流入する空調装置において、熱交換器の各部位での風速分布を任意に設定可能にする。
【解決手段】ケース２における熱交換器４の空気流入面４０に対向する内壁面２０に、空気流入面４０側に向かって突出して空調空気の流れ向きを変える障壁板５を多数設ける。その多数の障壁板５の配置や大きさ等によって、熱交換器４の各部位での風速分布を任意に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に流入する空気の風速分布を任意に設定可能にした空調装置に関するものである。

従来の空調装置は、蒸発器（冷房用熱交換器）における空気流入面とケースとの間に空気流入空間が形成され、送風機から送風された空調空気は、蒸発器の側方から空気流入空間に流入し、空気流入空間内で流れ向きが変えられて蒸発器に流入するようになっている。

この場合、蒸発器に流入する空気の速度は、蒸発器のうち空気流入空間の入口部に近い領域では低くなり、蒸発器のうち空気流入空間の入口部から遠い領域では高くなり、風速分布の不均一が発生する。

そこで、ケースにおける蒸発器の空気流入面に対向する壁面に段差部を形成し、この段差部によって、蒸発器のうち空気流入空間の入口部に近い領域への空気流れの方向転換を促進して、蒸発器に流入する空気の風速分布を均一化するようにしている。換言すると、空気流入空間に流入する際の空調空気の流れ向き（以下、流入時空気流れ向きという）に沿う蒸発器の各部位において、風速分布を均一化するようにしている。なお、蒸発器の各部位での風速分布は、一般的には均一になるように調整されるが、蒸発器の各部位での温度分布が不均一な場合にはその不均一な温度分布に対応した風速分布にするのが望ましい。

しかしながら、従来の空調装置は、流入時空気流れ向きに沿う蒸発器の各部位での風速分布を調整することができるものの、流入時空気流れ向きに対して直交し且つ蒸発器の空気流入面と平行な方向に沿う蒸発器の各部位での風速分布を調整することが困難であった。

本発明は上記点に鑑みて、空調空気が熱交換器の側方から空気流入空間に流入した後に熱交換器に流入するように構成された空調装置において、熱交換器の各部位での風速分布を任意に設定可能にすることを目的とする。

本発明は、空調空気が熱交換器（４）の側方から空気流入空間（１０）に流入した後に熱交換器（４）に流入するように構成された空調装置において、ケース（２）における空気流入面（４０）に対向する内壁面（２０）に、空気流入面（４０）側に向かって突出して空調空気の流れ向きを変える多数の障壁板（５）を備えることを特徴とする。

このようにすれば、多数の障壁板（５）の配置や大きさ等によって、熱交換器（４）の各部位での風速分布を任意に設定することができる。

また、空調装置が車両に搭載される場合、車両からの振動によりケース（２）が共振して騒音が発生するという問題があったが、障壁板（５）はケース（２）の補強リブを兼ねることができるため障壁板（５）によりケース（２）の剛性が上がり、ケース（２）の共振を低減することができる。

この場合、ケース（２）および障壁板（５）を、樹脂にて一体成形することができる。

また、空気流入空間（１０）に流入する際の空調空気の流れ向きを流入時空気流れ向き（Ａ）としたとき、障壁板（５）を、流入時空気流れ向き（Ａ）に沿って複数個配置するとともに、流入時空気流れ向き（Ａ）に対して直交し且つ空気流入面（４０）と平行な方向（Ｂ）に沿って複数個配置することができる。

このようにすれば、熱交換器（４）の各部位での風速分布を任意に設定することができる。

また、障壁板（５）を、流入時空気流れ向き（Ａ）に沿って千鳥状に配置することができる。

また、障壁板（５）の板厚を１．５ｍｍ以上にすることができる。このようにすれば、障壁板（５）によりケース（２）の剛性が上がり、ケース（２）の共振を確実に低減することができる。

また、障壁板（５）の高さを１０ｍｍ以上にすることができる。このようにすれば、障壁板（５）によりケース（２）の剛性が上がり、ケース（２）の共振を確実に低減することができる。

また、障壁板（５）は、高さが１０ｍｍ以上で且つ幅が３０ｍｍ以上にすることができる。このようにすれば、障壁板（５）によって空調空気の流れ向きを確実に変えることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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実施形態に係る空調装置における室内ユニットの構成を示す模式的な図、図２（ａ）は図１におけるケース２の正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の平面断面図、図３は図１のケース２の斜視図である。

本実施形態の空調装置は、自動車に搭載されて車室内の空調を行うものであり、室内ユニットは、車室内前部の計器盤内側に配置される。

図１〜図３に示すように、空調装置の室内ユニットは、車室内に吹き出される空調空気が流れる空気通路１を形成するケース２を備え、このケース２内の空気通路１中には、空調空気を車室に送風する送風機３が配置されている。

送風機３は、多数の翼部（ブレード部）を円環状に配置した遠心ファンからなる送風ファン３０と、この送風ファン３０を回転駆動する電動モータ（図示せず）と、送風ファン３０を収容している渦巻き状のスクロールケース３１とを有する周知の構成である。そして、電動モータにて送風ファン３０を回転駆動することにより、空気通路１に空気流を発生させて、空調空気を車室に向けて送風するようになっている。

空気通路１中において送風機３よりも空気流れ下流側には、蒸発器４が配置されている。この蒸発器４は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧手段とともに周知の冷凍サイクルを構成するもので、空調空気と熱交換媒体（冷媒）との間で熱交換を行って空調空気を冷却する。なお、蒸発器４は、本発明の熱交換器に相当する。

蒸発器４における空気流入面４０と、ケース２における空気流入面４０に対向する内壁面２０との間には、空気流入空間１０が形成されている。ケース２のうち、スクロールケース３１の空気出口部３１０と空気流入空間１０の空気入口部１００とを接続するダクト部２１は、スクロールケース３１の空気出口部３１０と空気流入空間１０の空気入口部１００との開口面積差を調整するため、空気流れに沿って車両上下方向に緩やかに広がっている。

ケース２の内壁面２０には、空調空気の流れ向きを変える多数の障壁板５が設けられている。そして、空調空気は、蒸発器４の側方から空気流入空間１０に流入し、空気流入空間１０内で障壁板５により流れ向きが変えられて蒸発器４に流入するようになっている。因みに、ケース２および障壁板５は、樹脂材（例えば、ポリプロピレン）で一体成形されている。なお、ダクト部２１から空気流入空間１０に流入する際の空調空気の流れ向きＡ（本実施形態では、略車両左右方向）を、以下、流入時空気流れ向きＡという。

障壁板５は、ケース２の内壁面２０から蒸発器４の空気流入面４０側に向かって突出し、蒸発器４の空気流入面４０に対して略垂直になっている。また、障壁板５は、流入時空気流れ向きＡに対して直交し且つ蒸発器４の空気流入面４０と平行な方向Ｂ（本実施形態では、略天地方向）に延びている。なお、図２（ａ）および図３には、便宜的に、全ての障壁板５に斑点を付している。

障壁板５は、流入時空気流れ向きＡに沿って千鳥状に複数個配置されている。また、障壁板５は、流入時空気流れ向きＡに対して直交し且つ蒸発器４の空気流入面４０と平行な方向Ｂに、１つまたは複数個（本例では１〜４個）配置されている。

因みに、障壁板５は、ケース２の内壁面２０からの高さは１０〜２０ｍｍ、幅（方向Ｂの寸法）は３０ｍｍ以上が望ましい。そして、ケース２の内壁面２０からの障壁板５の高さを１０ｍｍ以上とし、且つ障壁板５の幅を３０ｍｍ以上にすることにより、空調空気の流れ向きを確実に変えることができる。

また、障壁板５はケース２の剛性を上げるための補強リブを兼ねるものであり、補強リブとしての観点からは、障壁板５の厚みは１．５ｍｍ以上、障壁板５の高さは１０ｍｍ以上が望ましい。

上記構成において、送風機３にて送風された空調空気は、空気流入空間１０内で障壁板５により流れ向きが変えられて蒸発器４に流入する。そして、障壁板５の配置、障壁板５の高さや幅を適宜設定することにより、蒸発器４の各部位での風速分布を均一にすることができる。

ここで、図４（ａ）は障壁板５を備える本実施形態の空調装置において、蒸発器４の空気流入面４０における流入空気の速度分布を示す。図４（ｂ）は障壁板５および段差部を備えていない空調装置において、蒸発器４の空気流入面４０における流入空気の速度分布を示す。なお、このときの送風量は、３００ｍ^３／Ｈである。

図４から明らかなように、本実施形態の空調装置は、蒸発器４の空気流入面４０の殆どの領域において流入速度がＳ４またはＳ５になっており、本実施形態の空調装置によると、障壁板５による空調空気の流れ向き調整作用により、蒸発器４の空気流入面４０各部に略均一に送風空気が流入することが確認された。

図５（ａ）は障壁板５を備える本実施形態の空調装置の、ケース２における空気流入面４０に対向する内壁面２０の振動分布を示す。図５（ｂ）は障壁板５および段差部を備えていない空調装置の、ケース２における空気流入面４０に対向する内壁面２０の振動分布を示す。なお、このときの加振力は、１Ｎである。

図５から明らかなように、本実施形態の空調装置は、ケース２の内壁面２０の全領域において振動加速度がＧ１０またはＧ１１になっており、本実施形態の空調装置によると、障壁板５によりケース２の内壁面２０の剛性が高くなったことにより、ケース２の内壁面２０の振動が低減され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６（ａ）は第２実施形態に係る空調装置におけるケースの平面断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ矢視図である。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、ケース２における空気流入面４０（図１参照）に対向する内壁面２０に複数の段差部６を形成し、この段差部６と多数の障壁板５とによって空調空気の流れ向きを変えるようにしたものである。そして、本実施形態においては、段差部６の配置、障壁板５の配置、障壁板５の高さや幅を適宜設定することにより、蒸発器４（図１参照）の各部位での風速分布を均一にすることができる。

（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（ａ）は第３実施形態に係る空調装置におけるケースの平面断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ矢視図である。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、障壁板５を中空にして、障壁板５の厚さｔを厚くしている。このように障壁板５の厚さｔを厚くした場合、ケース２を成形する型のうち障壁板５の凸部側５ａの型（図示せず）に設ける溝の幅も大きくなるため、その溝の加工が容易になる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、蒸発器４の各部位での風速分布が均一になるようにしたが、蒸発器４の各部位での温度分布が不均一な場合にはその不均一な温度分布に対応した風速分布にしてもよい。この場合、温度が低い部位の風速を高くする。

また、上記各実施形態では、障壁板５は、流入時空気流れ向きＡに対して直交し且つ蒸発器４の空気流入面４０と平行な方向Ｂに延びているが、障壁板５は、その方向Ｂに対して傾いていてもよい。

本発明の第１実施形態に係る空調装置における室内ユニットの構成を示す模式的な図である。（ａ）は図１におけるケース２の正面図、（ｂ）は（ａ）の平面断面図である。図１のケース２の斜視図である。（ａ）は障壁板５を備える本実施形態の空調装置の、蒸発器４への流入空気の速度分布を示す図、（ｂ）は障壁板５および段差部を備えていない空調装置の、蒸発器４への流入空気の速度分布を示す図である。（ａ）は障壁板５を備える本実施形態の空調装置の、ケース内壁面２０振動分布を示す図、（ｂ）は障壁板５および段差部を備えていない空調装置の、ケース内壁面２０振動分布を示す図である。（ａ）は第２実施形態に係る空調装置におけるケースの平面断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図である。（ａ）は第３実施形態に係る空調装置におけるケースの平面断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図である。

符号の説明

１…空気通路、２…ケース、３…送風機、４…蒸発器（熱交換器）、５…障壁板、１０…空気流入空間、２０…内壁面、４０…空気流入面。

Claims

空調空気が流れる空気通路（１）を形成するケース（２）と、
前記空気通路（１）中に配置されて空調空気を送風する送風機（３）と、
前記空気通路（１）中における前記送風機（３）の空気流れ下流側に配置されるとともに、空調空気と熱交換媒体との間で熱交換を行う熱交換器（４）とを備え、
前記熱交換器（４）における空気流入面（４０）と前記ケース（２）における前記空気流入面（４０）に対向する内壁面（２０）との間に空気流入空間（１０）が形成され、
空調空気が前記熱交換器（４）の側方から前記空気流入空間（１０）に流入した後に前記熱交換器（４）に流入するように構成された空調装置において、
前記ケース（２）における前記空気流入面（４０）に対向する内壁面（２０）に、前記空気流入面（４０）側に向かって突出して空調空気の流れ向きを変える多数の障壁板（５）を備えることを特徴とする空調装置。
前記ケース（２）および前記障壁板（５）は、樹脂にて一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
前記空気流入空間（１０）に流入する際の空調空気の流れ向きを流入時空気流れ向き（Ａ）としたとき、
前記障壁板（５）は、前記流入時空気流れ向き（Ａ）に沿って複数個配置されるとともに、前記流入時空気流れ向き（Ａ）に対して直交し且つ前記空気流入面（４０）と平行な方向（Ｂ）に沿って複数個配置されていることを特徴とする請求項２に記載の空調装置。
前記障壁板（５）は、前記流入時空気流れ向き（Ａ）に沿って千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の空調装置。
前記障壁板（５）は、板厚が１．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の空調装置。
前記障壁板（５）は、高さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の空調装置。
前記障壁板（５）は、高さが１０ｍｍ以上で且つ幅が３０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の空調装置。