JP2008213533A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒータコアの空気入口流路を改善し、そこでの空気流の澱みや剥離を抑制することにより、ヒータコアの熱交換効率を向上させて暖房能力を高めるとともに、低騒音化を図ることができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 エアミックスダンパ６を備えたエアミックスダンパ方式の車両用空気調和装置１において、エアミックスダンパ６の先端部６Ｃが加温側空気流路１３の入口を全閉とするときに接するケーシング２のシール部１１からヒータコア５の一端部位に向かうケーシング２のヒータコア入口流路壁面２Ａが、傾斜面３０とされ、該傾斜面３０が、ヒータコア５の入口流路側に凸状の曲面形状に形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エバポレータとヒータコア間にエアミックスダンパが配設されたエアミックス方式の車両用空気調和装置に関するものである。

車両用空気調和装置の温度制御方式としては、エアミックス方式が採用されている割合が多い。このエアミックス方式の車両用空気調和装置は、ケーシングの空気流路に配設されるエバポレータの下流側に、ヒータコアを配設するとともに、ヒータコアをバイパスするバイパス流路を形成し、エバポレータで冷却された空気流のうち、ヒータコアにより再加熱する空気流の流量割合をエアミックスダンパによって調整し、ヒータコアで再加熱された空気流と、ヒータコアをバイパスされた空気流とをその下流側のエアミックス流域でミックスさせ、温度調整するものである。

エアミックスダンパは、エバポレータとヒータコア間において、ヒータコアの一端部付近に回転軸が回動自在に支持され、ヒータコアへの空気入口流路とバイパス流路の入口流路との開口割合を調整できるように配設される場合が多く、このようなエアミックスダンパとしては、板状のドア形ダンパが採用される。
エアミックス方式の車両用空気調和装置では、装置の小型化およびエアミックスダンパの作動力低減のため、エアミックスダンパの回動半径をできる限り小さくするようにしており、エアミックスダンパの先端部を当接させ、ヒータコアへの空気入口流路およびバイパス流路をそれぞれ全閉とするためのシール部を、ケーシングから空気流路側へ突出させて一体形成している。

上記のように、シール部をケーシングから空気流路側へ突出させて形成すると、ヒータコアの空気入口流路を形成する流路壁面は、シール部からヒータコアの他端部位に向かうケーシング壁面によって形成されることとなる（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１において、ヒータコアへの空気入口流路壁面は、シール部からほぼ鉛直に下降し、流路外側に凸状の曲面形状とされた壁面により形成されている。また、特許文献２において、ヒータコアへの空気入口流路壁面は、シール部からほぼ鉛直に下降する直線状の鉛直壁面により形成されている。

特開平１１−３０１２４３号公報（図１〜図２） 特開２０００−２１９０２７号公報（図１〜図３）

しかしながら、特許文献１に示されるものでは、流路外側に凸状の曲面形状部において空気流に澱みが生じ、また、特許文献２に示されるものでは、直線状の鉛直壁面部分において、空気流に剥離が生じる。このような澱みや剥離の発生により、風量が低減されて暖房能力が低下する。特に、ヒータコアの下方部においては、風量、風速が低下され、ヒータコアの風速分布が悪化する。これによって、熱交換効率が低減され、暖房能力の低下を招くという問題がある。また、澱みや剥離により発生される渦流に起因して騒音が増大化傾向となる。特に、昨今の車両は、エンジン音や走行音の低減によって、車室内では、空調音が目立つ騒音源の１つとなっており、低騒音化が急務の課題の１つである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ヒータコアの空気入口流路を改善し、そこでの空気流の澱みや剥離を抑制することにより、ヒータコアの熱交換効率を向上させて暖房能力を高めるとともに、低騒音化を図ることができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用空気調和装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用空気調和装置は、ケーシング内の空気流路に配設されるエバポレータと、該エバポレータの下流側において加温側空気流路に配設されるヒータコアと、前記エバポレータの下流側において前記ヒータコアをバイパスして形成されるバイパス流路と、前記エバポレータと前記ヒータコア間に配設され、前記加温側空気流路に流す空気流量と前記バイパス流路に流す空気流量との流量割合を調整するエアミックスダンパと、を備えた車両用空気調和装置において、前記エアミックスダンパの先端部が前記加温側空気流路入口を全閉とするときに接する前記ケーシングのシール部から前記ヒータコアの一端部位に向かう前記ケーシングのヒータコア入口流路壁面が、傾斜面とされ、該傾斜面が、前記ヒータコア入口流路側に凸状の曲面形状に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、ヒータコアの入口流路壁面が傾斜面とされ、この傾斜面がヒータコア入口流路側に凸状の曲面形状に形成されているので、エバポレータを経てヒータコア側に導かれる空気流のうち、ヒータコア入口流路の傾斜面に沿う空気流は、傾斜面の曲面に付着されてコアンダ効果によりヒータコアの一端部位まで、澱みや剥離を生じることなく導かれてヒータコアに流入され、ヒータコアで熱交換される。このため、ヒータコアの全面に対して、ほぼ均一に空気流を導くことができ、ヒータコアを通過する空気流の風速分布を均一化することができる。従って、ヒータコアの熱交換効率を向上させ、暖房能力を高めることができる。また、ヒータコア入口流路での空気流の澱みや剥離を抑制することができるため、澱みや剥離による渦流に起因する騒音を低減し、空気調和装置の低騒音化を図ることができる。

さらに、本発明の車両用空気調和装置は、上記の車両用空気調和装置において、前記エバポレータと前記ヒータコアとは、互いに平行に設置され、前記曲面形状の傾斜面は、前記エバポレータに垂直な方向に対して前記シール部から前記ヒータコアの一端部位に向け斜めに傾斜されていることを特徴とする。

本発明によれば、エバポレータとヒータコアとが互いに平行に設置され、曲面形状の傾斜面は、エバポレータに垂直な方向に対してシール部からヒータコアの一端部位に向け斜めに傾斜されているため、シール部からヒータコアの一端部位に向う傾斜面を比較的緩やかな傾斜面とすることができる。これにより、シール部から傾斜面に沿ってヒータコアへと流通される空気流を、コアンダ効果により傾斜面の曲面に付着させて滑らかにヒータコアの一端部位まで導くことができる。従って、ヒータコア入口流路での空気流の澱みや剥離および圧力損失を抑制し、それらに起因する騒音を低減して低騒音化を図ることができる。また、ヒータコアの全面にほぼ均一に空気流を導き、ヒータコアを通過する空気流の風速分布を均一化することができるため、ヒータコアの熱交換効率を向上させ、暖房能力を高めることができる。

さらに、車両用空気調和装置は、上述のいずれかの車両用空気調和装置において、前記エバポレータと前記ヒータコアとは、ほぼ鉛直方向に互いに平行に設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、エバポレータとヒータコアとは、ほぼ鉛直方向に互いに平行に設置されているため、エバポレータを水平方向に流通された空気流は、ヒータコアに向って斜め下方に流通された後、ヒータコアを水平方向に流通して下流側へと流通される。この空気流のうち、シール部から傾斜面に沿ってヒータコアへと流通される空気流は、比較的緩やかな傾斜面の曲面に付着させて滑らかにヒータコアの一端部位まで導かれ、ヒータコアに対してほぼ水平方向に流通される。これにより、全体として空気流を滑らかに流通させることができ、流路抵抗による圧力損失を低減し、高性能化および低騒音化を図ることができる。

本発明によると、ヒータコアへの入口流路の傾斜面に沿う空気流は、傾斜面の曲面に付着されてコアンダ効果によりヒータコアの一端部位まで、澱みや剥離を生じることなく導かれてヒータコアに流入されるため、ヒータコアの全面に対してほぼ均一に空気流を流通させることができ、ヒータコアを通過する空気流の風速分布を均一化することができる。従って、ヒータコアの熱交換効率を向上させ、暖房能力を高めることができる。また、ヒータコア入口流路での空気流の澱みや剥離を抑制することができるため、澱みや剥離による渦流に起因する騒音を低減し、空気調和装置の低騒音化を図ることができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１には、本発明の一実施形態にかかる車両用空気調和装置の構成を示す断面図が示されている。車両用空気調和装置１は、図示省略のブロアユニットと接続される樹脂製ケーシング２を有する。ケーシング２内には、ブロアユニットからの空気流を流通させる空気流路３が形成される。ケーシング２は、複数個に分割されて成形され、内部にエバポレータ４、ヒータコア５、エアミックスダンパ６、複数の吹出モード切替ダンパ７，８，９等の空調用機器が収容設置された後、一体に組み付けられることにより、ＨＶＡＣユニット１０が構成される。

空気流路３は、エバポレータ４の下流側において、エアミックスダンパ６が当接される上下２つのシール部１１，１２によりいったん絞られた後、ヒータコア５が設置される加温側空気流路１３と、ヒータコア５をバイパスするバイパス流路１４との２つの流路に分岐される。加温側空気流路１３は、ヒータコア５の下流側において上方に向けられ、ヒータコア５の上方部を経てエアミックス流域１５でバイパス流路１４と再び合流される。また、空気流路３は、エアミックス流域１５の下流側において、フェース吹出口１６、デフ吹出口１７に連なるとともに、フット流路１８を経てフット吹出口１９に、後席用ダクト２０を経て図示省略の後席吹出口にそれぞれ連なっている。

エバポレータ４は、図示省略の圧縮機、コンデンサ、膨張弁等と共に公知の冷凍サイクルを構成するものであり、冷凍サイクル内を循環される冷媒と図示省略のブロアユニットから送られる空気とを熱交換させ、冷媒を蒸発させて空気を冷却するものである。このエバポレータ４は、所定の厚さを有する外形が四角形状のチューブフィンタイプの積層型熱交換器で構成され、ＨＶＡＣユニット１０において、空気流路３の最上流側に、空気流路３を横断するように鉛直に配設される。

ヒータコア５は、図示省略の車両用エンジンから冷却水回路を経て温水が循環されるものであり、加温側空気流路１３に設置され、温水とエバポレータ４で冷却された空気とを熱交換させ、空気を加温するものである。このヒータコア５は、所定の厚さを有する外形が四角形状のチューブフィンタイプの積層型熱交換器で構成され、エバポレータ４とほぼ平行に加温側空気流路１３を横断するように鉛直に配設される。

エアミックスダンパ６は、エバポレータ４とヒータコア５との間に位置され、回転軸６Ａがヒータコア５の上端部付近に配設されてケーシング２に回転自在に設置される。エアミックスダンパ６は、バタフライ形ダンパであり、板状ダンパ部６Ｂは、先端部６Ｃがシール部１１に当接して加温側空気流路１３の入口を全閉する最大冷房位置（マックスクール位置）Ｃと、先端部６Ｃがシール部１２に当接してバイパス流路１４の入口を全閉する最大暖房位置（マックスホット位置）Ｈとの間で任意の位置に可動調整される。一方、板状ダンパ部６Ｄは、板状ダンパ部６Ｂと一体となって回動され、加温側空気流路１３の出口側開度を調整するもので、エアミックスダンパ６が最大冷房位置Ｃにおいて、加温側空気流路１３の出口を閉じるように構成されている。

複数の吹出モード切替ダンパ７，８，９のうち、フェースダンパ７は、フェース吹出口１６に回動可能に設けられ、デフダンパ８は、デフ吹出口１７に回動可能に設けられ、フットダンパ９は、フット流路１８の入口に回動可能に設けられる。これらの吹出モード切替ダンパ７，８，９は、互いに連動して各吹出口を開閉できるように構成され、フェースダンパ７が開かれるフェースモード、デフダンパ８が開かれるデフロストモード、フットダンパ９が開かれるフットモード、デフダンパ８およびフットダンパ９の双方が開かれるデフフットモード、フェースダンパ７およびフットダンパ９の双方が開かれるバイレベルモード等に切り替えられるようになっている。後席用ダクト２０は、フェース吹出口１６に隣接して縦方向（車両前後方向）に入口が接続され、空調された冷風または温風が後席側に導かれるようになっている。

上記構成の車両用空気調和装置１において、エバポレータ４およびヒータコア５は、空気流路３および加温側空気流路１３に、空気流れ方向に対してほぼ直角となるように、互いに平行にほぼ鉛直に設置されている。エバポレータ４とヒータコア５間には、加温側空気流路１３とバイパス流路１４側とに流す空気流量の割合を調整するエアミックスダンパ６が設けられており、このエアミックスダンパ６が、最大冷房位置Ｃにおいて板状ダンパ部６Ｂの先端部６Ｃが当接されるシール部１１は、ケーシング２に一体成形によって形成されている。

また、上記シール部１１からヒータコア５の設置位置に向けて加温側空気流路１３を形成するケーシング２のヒータコア入口流路壁面２Ａは、ヒータコア５の下端部位に向け斜め下方に傾斜された傾斜面３０とされており、この傾斜面３０は、全体としてヒータコア５の入口流路側に凸状の曲面形状に形成されている。

以上に説明の本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
図示省略のブロアユニットからＨＶＡＣユニット１０の空気流路３に送風されてくる空気流は、エバポレータ３を通過する間に冷媒と熱交換されて冷却された後、エアミックスダンパ６により調整される流量割合に応じて加温側空気流路１３とバイパス流路１４とに流通される。加温側空気流路１３側に流通された空気流は、ヒータコア５で温水と熱交換されて加温された後、エアミックス流域１５でバイパス流路１４からの冷風とエアミックスされて設定温度に調整され、複数の吹出モード切替ダンパ７，８，９により切り替え設定される吹出モードに従って、各吹出口１６，１７，１９および図示省略の後席吹出口を経て車室内へと吹出される。

この間、エアミックスダンパ６により空気流路３から加温側空気流路１３を経てヒータコア５に導かれる空気流は、シール部１１，１２によりいったん絞られた後、図２に示されるように、斜め下方に向けてヒータコア５へと流通される。ここで、ヒータコア入口流路壁面２Ａの傾斜面３０に沿う空気流は、傾斜面３０の曲面に付着されてコアンダ効果によりヒータコア５の下端部位まで、澱みや剥離を生じることなく導かれてヒータコア５に流入される。

なお、図２は、エアミックスダンパ６によりバイパス流路１４を全閉とした最大暖房（マックスホット）の状態を示しているが、エアミックスダンパ６が最大暖房位置（マックスホット）Ｈと最大冷房位置（マックスクール）Ｃとの間の何処かに位置されている場合において、ヒータコア５側へと流通される空気流も上記と同様、コアンダ効果により傾斜面３０の曲面に付着させて滑らかにヒータコア５の下端部へと導かれ、ヒータコア５に流入されることとなる。

上記のように、エバポレータ３とヒータコア５とは互いに平行に設置され、曲面形状の傾斜面３０は、エバポレータ４に垂直な方向に対してシール部１２からヒータコア５の下端部位に向けて斜めに比較的緩やかに傾斜された傾斜面とされているため、シール部１１から傾斜面３０に沿ってヒータコア５へと流通される空気流を、コアンダ効果により傾斜面３０の曲面に付着させて滑らかにヒータコア５の下端部位まで導くことができる。

このため、ヒータコア５の全面に対してほぼ均一に空気流を導くことができ、ヒータコア５を通過する空気流の風速分布をほぼ均一化することができる。従って、ヒータコア５の熱交換効率を向上させ、暖房能力を高めることができる。また、ヒータコア入口流路での空気流の澱みや剥離および圧力損失を抑制し、それらに起因する騒音を低減して低騒音化を図ることができる。

また、エバポレータ４とヒータコア５とは、ほぼ鉛直方向に互いに平行に設置されているため、エバポレータ４をほぼ水平方向に流通された空気流は、図２に示すように、ヒータコア５に向ってやや下向きに加温側空気流路１３に流通され、ヒータコア５をほぼ水平方向に通過して下流側へと流通される。この空気流のうち、シール部１１から傾斜面３０に沿ってヒータコア５へと流通される空気流は、比較的緩やかな傾斜面３０の曲面に付着させて滑らかにヒータコア５の下端部位まで導かれ、ヒータコア５に対してほぼ水平方向に流通される。従って、全体として空気流を滑らかに流通させることができ、流路抵抗による圧力損失を低減し、高性能化および低騒音化を図ることができる。

なお、本発明は、上記した実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、エバポレータ４とヒータコア５とは、必ずしも鉛直方向に平行に設置されている必要はなく、傾斜あるいは水平に設置されているものにも適用できることはもちろんである。また、エアミックスダンパ６は、バタフライ形である必要はなく、板状ダンパ部６Ｂのみを有する構成のものであってもよい。

本発明の第１実施形態にかかる車両用空気調和装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる車両用空気調和装置のヒータコア部における空気流の流動状態の解析図である。

符号の説明

１ 車両用空気調和装置
２ ケーシング
２Ａ ヒータコア入口流路壁面
３ 空気流路
４ エバポレータ
５ ヒータコア
６ エアミックスダンパ
６Ｂ 板状ダンパ部
６Ｃ 先端部
１１ シール部
１３ 加温側空気流路
１４ バイパス流路
３０ 傾斜面

Claims (3)

1. ケーシング内の空気流路に配設されるエバポレータと、該エバポレータの下流側において加温側空気流路に配設されるヒータコアと、前記エバポレータの下流側において前記ヒータコアをバイパスして形成されるバイパス流路と、前記エバポレータと前記ヒータコア間に配設され、前記加温側空気流路に流す空気流量と前記バイパス流路に流す空気流量との流量割合を調整するエアミックスダンパと、を備えた車両用空気調和装置において、
   前記エアミックスダンパの先端部が前記加温側空気流路入口を全閉とするときに接する前記ケーシングのシール部から前記ヒータコアの一端部位に向かう前記ケーシングのヒータコア入口流路壁面が、傾斜面とされ、
   該傾斜面が、前記ヒータコア入口流路側に凸状の曲面形状に形成されることを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記エバポレータと前記ヒータコアとは、互いに平行に設置され、前記曲面形状の傾斜面は、前記エバポレータに垂直な方向に対して前記シール部から前記ヒータコアの一端部位に向け斜めに傾斜されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 前記エバポレータと前記ヒータコアとは、ほぼ鉛直方向に互いに平行に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空気調和装置。
   
   

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