JP2015182575A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮水の排水性を良好にして単位時間当たりの排水量を十分に確保できるようにするとともに、空気の逆流が起こりにくくして異音の発生を抑制する。
【解決手段】ケーシング１２の底壁部３０には、凝縮水を排水するためのドレン管４０がケーシング１２の内部に連通するように設けられている。ドレン管４０の内部には、凝縮水の流れ方向上流側から下流側へ向かって螺旋状に延びる螺旋状部４１が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車等に搭載される車両用空調装置に関するものである。

特許文献１に開示されている車両用空調装置は、空調用空気を冷却するための冷却用熱交換器及び加熱用熱交換器と、これら熱交換器を収容するケーシングとを備えており、ケーシングに導入した空調用空気を熱交換器によって温度調節した後、車室の各部に供給することができるように構成されている。

ケーシングの底壁部には、冷却用熱交換器に発生した凝縮水を外部に排水するための排水構造が設けられている。排水構造は、底壁部から下方へ突出するドレン管を有している。ドレン管の先端部は、車体パネルよりも外方の車室外に連通している。

特開２０１１−１９５０９１号公報

しかしながら、凝縮水の発生量が多い場合、車室外の空気がドレン管からケーシング内へ向けて逆流する現象が起こることがある。こうなると、ドレン管による単位時間当たりの凝縮水の排水量が低下してしまうとともに、ドレン管内の凝縮水が流れている中を空気が逆らうように流れることになるので、気泡の発生による異音が乗員に聞こえてしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、凝縮水の排水性を良好にして単位時間当たりの排水量を十分に確保できるようにするとともに、空気の逆流を起こりにくくして異音の発生を抑制することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、ドレン管の内部において凝縮水の排水性を向上させるようにした。

第１の発明は、
空調用空気を冷却する空気冷却器と、
上記空気冷却器を収容するケーシングとを備え、
上記ケーシングに導入した空調用空気を上記空気冷却器によって温度調節した後に車室の各部に供給するように構成された車両用空調装置において、
上記ケーシングの底壁部には、上記空気冷却器に発生した凝縮水を排水するためのドレン管が該ケーシングの内部に連通するように設けられ、
上記ドレン管の内部には、凝縮水の流れ方向上流側から下流側へ向かって螺旋状に延びる螺旋状部が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、ケーシング内の凝縮水がドレン管から排水される際、ドレン管の内部の螺旋状部によって渦状に流れて凝縮水の流速が速まる。これにより、排水量が十分に確保されるとともに、外部からの空気の逆流が起こりにくくなる。

第２の発明は、
第１の発明において、
上記螺旋状部は上記ドレン管の内壁面に一体成形されていることを特徴とする。

この構成によれば、螺旋状部を設ける場合に部品点数の増加が抑制される。そして、ドレン管の内壁面に沿って流れる凝縮水が螺旋状部によって確実に案内されて渦状の流れになる。

第３の発明は、
第２の発明において、
上記螺旋状部は上記ドレン管の内壁面から突出するリブで構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、螺旋状部を利用してドレン管の強度を高めることが可能になる。

第４の発明は、第３の発明において、
上記リブの突出高さは、凝縮水の流れ方向下流側へ行くほど低く設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、螺旋状部となるリブの突出高さが高い上流側において凝縮水の流れが確実に渦状になる。そして、下流側ではリブの突出高さが低いので、リブが凝縮水の流れの抵抗になりにくい。

第１の発明によれば、ドレン管の内部に螺旋状部を設けたので、ドレン管の内部で凝縮水を渦状にして流すことができる。これにより、凝縮水の排水性を良好にして単位時間当たりの排水量を十分に確保できるとともに、空気の逆流が起こりにくくなって異音の発生を抑制できる。

第２の発明によれば、螺旋状部をドレン管の内壁面に一体成形したので、部品点数の増加を抑制してコストを低減しながら、ドレン管の内壁面に沿って流れる凝縮水を確実に渦状の流れにして排水することができる。

第３の発明によれば、ドレン管の内壁面から突出するリブで螺旋状部を構成したので、螺旋状部を利用してドレン管の強度を高めることができる。

第４の発明によれば、リブの突出高さを凝縮水の流れ方向下流側へ行くほど低く設定したので、上流側において凝縮水の流れを確実に渦状にしながら、下流側では凝縮水の流れの抵抗を抑制することができ、凝縮水の排水性をより一層良好にすることができる。

本発明の実施形態に係る車両用空調装置の左側面図である。 車両用空調装置の断面図である。 ケーシングの底壁部近傍を拡大して示す断面図である。 実施形態の変形例１に係る図３相当図である。 実施形態の変形例２に係るケーシングの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１の左側面図である。車両用空調装置１は、例えば自動車の車室内において前端部に設けられているインストルメントパネル（図示せず）の内部に収容されている。

尚、この実施形態の説明では、車両前側を単に「前」といい、車両後側を単に「後」といい、車両左側を単に「左」といい、車両右側を単に「右」というものとする。

図２に示すように、車両用空調装置１は、冷却用熱交換器（空気冷却器）１０と、加熱用熱交換器１１と、これら熱交換器１０、１１を収容するケーシング１２とを備えている。ケーシング１２には、さらに、エアミックスダンパ１３と、デフベント切替ダンパ１４と、ヒートダンパ２０とが収容されており、これらダンパ１３、１４、２０も車両用空調装置１を構成する部材である。

ケーシング１２は、樹脂材を成形してなるものであり、例えば左右方向や上下方向に分割された複数のケース部材を組み合わせることで構成されている。図１に示すように、ケーシング１２の左側壁部の前部には、空調用空気をケーシング１２内部に導入するための空気導入口１２ａが形成されている。空気導入口１２ａには、図示しない送風ユニットが接続されており、送風ユニットから送風される空気が流入するようになっている。

図３に示すようにケーシング１２は車体のフロア及びフロアトンネルを構成する車体パネルＰの上方に配設される。車体パネルＰよりも上側が車室内であり、下側が車室外である。車体パネルＰには、後述する凝縮水を排水するためのドレン管４０を車室外へ突出させるための貫通孔Ｐ１が形成されている。

図２に示すように、ケーシング１２の上壁部の前側には、デフロスタ吹出口１２ｂが形成され、後側には、ベント吹出口１２ｃが形成されている。ケーシング１２の下部の後側には、フロントヒート吹出口１２ｄと、リヤヒート吹出口１２ｅとが形成されている。デフロスタ吹出口１２ｂには、図示しないがデフロスタダクトを介してインストルメントパネルのデフロスタ吹出口が接続されている。また、ベント吹出口１２ｃには、ベントダクトを介してインストルメントパネルのベント吹出口が接続されている。また、フロントヒート吹出口１２ｄは運転席及び助手席乗員の足元に空調風を供給するためのものである。さらに、リヤヒート吹出口１２ｅは後席乗員の足元に空調風を供給するためのものである。

ケーシング１２の内部には、空気流路Ｒが形成されている。空気流路Ｒは、空気導入口１２ａから後方へ延び、下流側が上下に分岐する冷風通路Ｒ１と、冷風通路Ｒ１の下流端の下側に連通する温風通路Ｒ２と、冷風通路Ｒ１の下流端の上側に連通するエアミックス空間Ｒ３と、エアミックス空間Ｒ３の上側に連通するデフベント通路Ｒ４と、エアミックス空間Ｒ３の下側に連通するヒート通路Ｒ５とで構成されている。

冷風通路Ｒ１の内部には、冷却用熱交換器１０が該冷風通路Ｒ１を横切るように配置されており、冷風通路Ｒ１内を流れる空調用空気は、全量が冷却用熱交換器１０を通過するようになっている。冷却用熱交換器１０は、例えば冷凍サイクルの一要素を構成するエバポレータとすることができるが、これに限られるものではなく、他にも空調用空気を冷却することができるものであれば空気冷却器として使用することができる。

冷却用熱交換器１０の空気通過面は上下方向に延びている。すなわち、冷却用熱交換器１０は、上下方向に延びる複数のチューブ及びフィン（共に図示せず）を左右方向に並べて構成されたコア１０ａと、コア１０ａの上端部及び下端部に設けられた上側及び下側ヘッダタンク１０ｂ、１０ｃとを備えている。上側ヘッダタンク１０ｂはケーシング１２の上壁部に形成された上側保持部１２ｇに保持される。また、下側ヘッダタンク１０ｃはケーシング１２の底壁部３０に保持されている。冷却用熱交換器１０には、膨張弁１９（図１にのみ示す）によって減圧された冷媒が流入するようになっている。

図２に示すように、温風通路Ｒ２の内部には、加熱用熱交換器１１が該温風通路Ｒ２を横切るように配置されており、温風通路Ｒ２内を流れる空調用空気は、全量が加熱用熱交換器１１を通過するようになっている。加熱用熱交換器１１は、エンジンの冷却水が循環するヒータコアで構成することができる。加熱用熱交換器１１は、冷却用熱交換器１０と同様にチューブアンドフィンタイプの熱交換器である。温風通路Ｒ２の下流端はエアミックス空間Ｒ３の下部に連通している。エアミックス空間Ｒ３は、冷風通路Ｒ１から流入した冷風と、温風通路Ｒ２から流入した温風とを混合させて所望温度の空調風を生成するためのものである。

デフベント通路Ｒ４の下流側はデフロスタ吹出口１２ｂに連通するデフロスタ通路Ｒ４ａと、ベント吹出口１２ｃに連通するベント通路Ｒ４ｂとに分岐している。

エアミックスダンパ１３は、冷風通路Ｒ１の下流側と、温風通路Ｒ２の上流側とを開閉するためのものである。エアミックスダンパ１３は、回動軸１３ａと、回動軸１３ａの径方向に延出する閉塞板部１３ｂとを有している。閉塞板部１３ｂが回動軸１３ａ周りに回動することで冷風通路Ｒ１と温風通路Ｒ２との開度が変更されてエアミックス空間Ｒ３に流入する冷風量と温風量とが変化する。これにより、空調風の温度調節が可能となる。

デフベント切替ダンパ１４は、デフロスタ通路Ｒ４ａと、ベント通路Ｒ４ｂとを開閉するためのものである。デフベント切替ダンパ１４は、回動軸１４ａと、回動軸１４ａの径方向に延出する閉塞板部１４ｂとを有している。閉塞板部１４ｂが回動軸１４ａ周りに回動することでデフロスタ通路Ｒ４ａとベント通路Ｒ４ｂとが開閉する。

ヒートダンパ２０は、デフベント通路Ｒ４とヒート通路Ｒ５とを開閉するためのものである。ヒートダンパ２０は、回動軸２０ａと、回動軸２０ａから径方向に離れた状態で該回動軸２０ａに設けられる閉塞板部２０ｂとを有している。閉塞板部２０ｂが回動軸２０ａ周りに回動することでデフベント通路Ｒ４とヒート通路Ｒ５とが開閉する。デフベント切替ダンパ１４及びヒートダンパ２０の動作によって空調風の吹き出しモードをデフロスタモード、ベントモード、バイレベルモード等の各種モードに切り替えて空調風を車室の各部に供給することができる。

図３に示すように、ケーシング１２の底壁部３０には、冷却用熱交換器１０の直下方の部位に、熱交換器保持部３１が設けられている。熱交換器保持部３１は、冷却用熱交換器１０の下側ヘッダタンク１０ｃを空気流れ方向上流側（前側）及び下方から支持する上流側支持壁部３１ａと、下側ヘッダタンク１０ｃを空気流れ方向下流側（後側）及び下方から支持する下流側支持壁部３１ｂとを有している。上流側支持壁部３１ａは、下側ヘッダタンク１０ｃの空気流れ方向上流側の外側面に沿うように形成されており、上流側支持壁部３１ａの下側ヘッダタンク１０ｃよりも下側の部分は、下側へ向かって下側へ行くほど後に位置するように傾斜する上流側傾斜壁部３０ｃとなっている。

また、下流側支持壁部３１ｂは、下側ヘッダタンク１０ｃの空気流れ方向下流側の外側面に沿うように形成されている。下流側支持壁部３１ｂの下側ヘッダタンク１０ｃよりも下側の部分は、下側へ向かって延び、下側へ行くほど前に位置するように傾斜する下流側傾斜壁部３０ｄとなっている。

ケーシング１２内において上流側傾斜壁部３０ｃ及び下流側傾斜壁部３０ｄの間に形成された空間は、下側へ行くほど前後方向の寸法が短くなるように形成された凝縮水流入空間３３である。すなわち、冷却用熱交換器１０が空調用空気を冷却する際、チューブやフィンの外面に凝縮水が発生する。凝縮水は、チューブやフィンを伝って下方へ流れてきて下側ヘッダタンク１０ｃと、ケーシング１２の上流側支持壁部３１ａ及び下流側支持壁部３１ｂとの間を通って下方へ流れていく。このとき、凝縮水は、上流側傾斜壁部３０ｃ及び下流側傾斜壁部３０ｄに沿って凝縮水流入空間３３まで流れたり、下側ヘッダタンク１０ｃの下面から凝縮水流入空間３３に滴下する。

底壁部３０における上流側傾斜壁部３０ｃと下流側傾斜壁部３０ｄとの間の部位には、凝縮水を排水するためのドレン管４０が凝縮水流入空間３３に連通するように設けられている。ドレン管４０は、ケーシング１２と一体成形されており、底壁部３０において凝縮水流入空間３３の最も低い部分と連通している。ドレン管４０は底壁部３０から下方へ突出しており、車体パネルＰの貫通孔Ｐ１に挿通される。ドレン管４０の下端部は、貫通孔Ｐ１よりも下方に位置している。

ドレン管４０の中心線は上下方向に延びており、上端から下端に亘って略円形の断面を有している。ドレン管４０の径は、下方（下流側）へ行くほど小さくなるように設定されており、従ってドレン管４０内の流路は下流側へ向かって絞られる形状となっている。

ドレン管４０に内部には、螺旋状に延びる螺旋状部４１が設けられている。この実施形態では、螺旋状部４１はドレン管４０の内壁面４０ａに一体成形されたリブによって構成されている。この螺旋状部４１を構成するリブは、ドレン管４０の上流端から下流端に亘っているので、リブの形成によってドレン管４０の強度が高まる。

螺旋状部４１は、ドレン管４０の凝縮水流れ方向上流側の端部から下流側の端部へ向かって延びている。螺旋状部４１のピッチ及び螺旋状部４１を構成するリブの内壁面４０ａからの突出高さは、凝縮水がドレン管４０を流れる間に凝縮水の流れが渦状となるように設定されており、これは実験等によって得ることができる。

螺旋状部４１を構成するリブの内壁面４０ａからの突出高さは、凝縮水の流れ方向下流側へ行くほど低く設定されている。

尚、ドレン管４０の下流側に例えばホースを連結してもよい。

次に、上記のように構成された車両用空調装置１の動作時における凝縮水の排水作用について説明する。まず、冷却用熱交換器１０で発生した凝縮水は、ケーシング１２の底壁部３０の凝縮水流入空間３３へ流れる。凝縮水流入空間３３まで流れた凝縮水はドレン管４０に流入する。ドレン管４０の内部には螺旋状部４１が設けられているので、凝縮水は螺旋状部４１に沿って螺旋状に流れて車室外へ排水される。

凝縮水の発生量が多い場合には、凝縮水が凝縮水流入空間３３に溜まるようになることがある。この場合も凝縮水はドレン管４０に流入して螺旋状部４１に沿って螺旋状に流れるので、流れが渦状になり、流速が速まる。これにより、排水量が十分に確保される。さらに、流速が速まることでドレン管４０を介して外部から空気が逆流しにくくなる。

螺旋状部４１を構成するリブの突出高さがドレン管４０の上流側で下流側に比べて高くなっているので、ドレン管４０に流入した直後の凝縮水を螺旋状部４１によって渦状の流れにすることができる。そして、螺旋状部４１を構成するリブの突出高さがドレン管４０の下流側で低くなっているので、螺旋状部４１が凝縮水の流れの抵抗になりにくい。

尚、螺旋状部４１を構成するリブの突出高さは、ドレン管４０の上流側から下流側まで同じ高さであってもよいし、途中で変化させてもよい。

以上説明したように、この実施形態によれば、ドレン管４０の内部に螺旋状部４１を設けたので、ドレン管４０の内部で凝縮水を渦状にして流すことができる。これにより、凝縮水の排水性を良好にして単位時間当たりの排水量を十分に確保できるとともに、空気の逆流が起こりにくくなって異音の発生を抑制できる。

また、螺旋状部４１をドレン管４０の内壁面４０ａに一体成形したので、部品点数の増加を抑制してコストを低減しながら、ドレン管４０の内壁面４０ａに沿って流れる凝縮水を確実に渦状の流れにして排水することができる。

また、ドレン管４０の内壁面４０ａから突出するリブで螺旋状部４１を構成したので、螺旋状部４１を利用してドレン管４０の強度を高めることができる。

また、ドレン管４０を構成するリブの突出高さを凝縮水の流れ方向下流側へ行くほど低く設定したので、上流側において凝縮水の流れを確実に渦状しながら、下流側では凝縮水の流れの抵抗を抑制することができ、凝縮水の排水性をより一層良好にすることができる。

上記実施形態では、螺旋状部４１がドレン管４０の上流側の端部から下流側の端部まで連続して設けられている場合について説明したが、螺旋状部４１を設ける範囲は、ドレン管４０の上流側部分のみであってもよいし、下流側部分のみであってもよいし、中間部分のみであってもよい。また、螺旋状部４１は断続して設けられていてもよい。

尚、図４に示す変形例１のように、ドレン管４０が例えば後側へ延びるような形状であってもよい。この変形例１のドレン管４０は、後側へ向かって下降傾斜するように延びている。この変形例１のものも、ドレン管４０の内部に螺旋状部４１が設けられているので、凝縮水を渦状にして流すことができる。ドレン管４０の延びる方向は、例えば前側や、右側、左側、斜め下方であってもよい。

また、図５に示す変形例２のように、ドレン管４０が、ケーシング１２から突出する筒部４０ａと、筒部４０ａに接続されるホース４０ｂとからなるものであってもよい。この場合、図示しないが、螺旋状部は、筒部４０ａの内部に設けてもよいし、ホース４０ｂの内部に設けてもよい。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置は、例えば自動車の空調装置として使用することができる。

１ 車両用空調装置
１０ 冷却用熱交換器（空気冷却器）
１２ ケーシング
３０ 底壁部
４０ ドレン管
４０ａ 内壁面
４１ 螺旋状部

Claims (4)

1. 空調用空気を冷却する空気冷却器と、
   上記空気冷却器を収容するケーシングとを備え、
   上記ケーシングに導入した空調用空気を上記空気冷却器によって温度調節した後に車室の各部に供給するように構成された車両用空調装置において、
   上記ケーシングの底壁部には、上記空気冷却器に発生した凝縮水を排水するためのドレン管が該ケーシングの内部に連通するように設けられ、
   上記ドレン管の内部には、凝縮水の流れ方向上流側から下流側へ向かって螺旋状に延びる螺旋状部が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   上記螺旋状部は上記ドレン管の内壁面に一体成形されていることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項２に記載の車両用空調装置において、
   上記螺旋状部は上記ドレン管の内壁面から突出するリブで構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項３に記載の車両用空調装置において、
   上記リブの突出高さは、凝縮水の流れ方向下流側へ行くほど低く設定されていることを特徴とする車両用空調装置。

Images