JP3692481B2 - 空調ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両等に用いられる空調ユニットであって、特にブロワからの空気吐出方向と、熱交換器とがほぼ直交するように配置されたものに関する
【０００２】
【従来の技術】
近年において、車両等に用いられる空調ユニットの小型化を図るために、実開平６−７１２２２号公報に示される様に、ケース１４内に少なくともエバポレータ１５とヒータコア１６とが隣接して収納すると共に前記エバポレータ１５の上流側にスペースを設け、このスペースにブロワユニットから送られてきた空気が流入するように、ケースの側部側にブロワユニットから延びるダクトと接続する嵌合口９を有する温調ユニットを採用する場合が多くなっている。
【０００３】
そして、上記の様な構成の温調ユニットに対し、ブロワユニットをダクトを介して接続した場合には、図５（ａ）に示される様に、ブロワユニット１００の吹出口１０１の向きが温調ユニット１０２に収納されたエバポレータ１０３に対し略直交したものとなっていた。
【０００４】
これにより、ブロワユニット１００の吹出口１０１から吹き出された空気は、図５（ａ）に示される様に、エバポレータ１０３のブロワユニット側（図面上Ｌ側）よりも、反ブロワユニット側（図面上Ｒ側）の方へより多く流れ込むこととなり、風量に不均等が生ずる。また、図５（ｂ）で示されるエバポレータ前側の空気の圧力の相違から判るように、ブロワユニット側（Ｌ側）よりも反ブロワユニット側（Ｒ側）の方が風速も大きくなり、風圧分布に不均等が生ずる。
【０００５】
よって、エバポレータ１０３のブロワユニット側（Ｌ側）と反ブロワユニット側（Ｒ側）とでは、熱交換能力に差異を生じ、通過する部位によって空気の冷却される温度が相違するので、車室内に吹き出す空気の温調を正確に行うことができないという不具合を生じていた。
【０００６】
上記不具合を解決する手法としては、図６（ａ）に示される様に、空調ユニットに対し、ブロワユニット１００からエバポレータ１０３に流れる空気の通風路１０４の途中部位を階段状にして渦を発生させることで、エバポレータ１０３に流れる空気の風量及び風速分布を均等化することが考えられる。
【０００７】
また、上記不具合を解決する手法としては、図７（ａ）に示される様に、空調ユニットに対し、ブロワユニット１００の吹出口１０１とエバポレータ１０３の上流側面との角度を緩和して、できるだけ吹出口１０１とエバポレータ１０３の上流側面とを対向させることで、エバポレータ１０３に流れる空気の風量及び風速分布を均等化することが考えられる。
【０００８】
尚、図５乃至図７中、１０４はヒータコア、１０５は吹出モード切換装置である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先述の空調ユニットの構造では、図６（ｂ）のエバポレータ前側の空気の圧力の相違で判る様に、図５（ａ）及び（ｂ）に示される空調ユニットよりは、ブロワユニット側（Ｌ側）と反ブロワユニット側（Ｒ側）との風量及び風速分布の不均等を是正することができるが、完全に均等化することはない。しかも、通風路を階段状とすることにより、通気抵抗が増加すると共に、騒音が生ずるという新たな不具合も生ずることとなる。
【００１０】
また、後述の空調ユニットの構造でも、図７（ｂ）のエバポレータ前側の空気の圧力の相違で判る様に、エバポレータのブロワユニット側（Ｌ側）と反ブロワユニット側（Ｒ側）との風量及び風速分布を完全に均等化することはない。しかも、できるだけ吹出口とエバポレータの上流側面とを対向させようとするので、空調ユニットが大型化し、初期の空調ユニットの小型化という目的に反することとなる。
【００１１】
以上のことから鑑みるに、温調ユニットのエバポレータ上流側のスペースに側方からブロワユニットより延びるダクトを接続する構造の空調ユニットにおいては、エバポレータのブロワユニット側（Ｌ側）と反ブロワユニット側（Ｒ側）との風量及び風速分布を完全に均等化することは極めて困難であり、風量及び風速分布の不均等をある程度許容せざるを得ないと思われる。
【００１２】
そこで、この発明は、ブロワからの空気吐出方向と熱交換器の上流側面とがほぼ直交するように配置された場合に、熱交換器のブロワ側と反ブロワ側との風量又は風速分布に不均等があっても、熱交換器を通過し、吹き出される空気の温度に差異が生ずることを防止した空調ユニットを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
しかして、この発明に係る空調ユニットは、空気を車室内外から導入して下流側に吐出するブロワと、前記ブロワより吐出された空気を取り入れて熱交換器により熱交換することにより温調した後、車室内に吹き出す温調部とを備え、前記ブロワと温調部とは、前記ブロワからの空気吐出方向と、前記熱交換器とがほぼ直交するように配置される空調ユニットにおいて、前記熱交換器は、タンクが複数の画室に区画され、これらの画室のうち反ブロワ側に位置する画室には、入口部を介して熱交換媒体が外方より流入し、前記ブロワ側に位置する画室からは、出口部を介して熱交換媒体が外方に流出すると共に、これら画室に対し各々下流側に位置して熱交換媒体通路を介して連通する画室は、相互にも連通することで前記ブロワ側の画室と反ブロワ側の画室とで異なるパスのフローが形成されたものである（請求項１）。
【００１４】
上記熱交換器は、ブロワより吐出された空気を最初に熱交換するものであれば良く、通常の空調ユニットの配置ではエバポレータが該当する。そして、熱交換媒体である冷媒が外方に流出されるタンクの画室側よりも熱交換媒体が外方から流入されるタンクの画室側の方が、熱交換媒体通路を通過した時間が短く、あまり液冷媒がガス化されていないので、相対的に熱交換媒体の温度は低くなっている。
【００１５】
これにより、熱交換器のブロワ側よりも反ブロワ側の方が風量が多く、また風速が大きい場合であっても、熱交換器のブロワと反対側の方が熱交換器のブロワ側よりも熱交換媒体の熱交換能力が高くなるので、実質的にブロワ側を通過する空気とブロワと反対側を通過する空気との温度差は解消される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面により説明する。
【００１７】
図１乃至図４において、この発明に係る車両等に用いられる空調ユニット１を構成するブロワ２と温調部９とが示されている。このうち、ブロワ２は、内外気切換装置３とファン６とをケーシング７に収納したものとなっている。
【００１８】
そして、内外気切換装置３は、車室内と連通する内気導入口４と、車室外と連通する外気導入口５とが形成されると共に、図示しないインテークドアの開度を調整することにより、後述するエバポレータ１１側に送られる空気を内気と外気とに適宜選択できるようになっている。
【００１９】
また、ファン６は、前記内外気切換装置３の直下に配置されたもので、このファン６には例えばシロッコファン等が用いられると共に、ファン６のモータには例えばブラシレスモータ等が用いられている。
【００２０】
そして、ブロワ２のケーシング７には、ファン６により吸引された空気をエバポレータ１１側に吐出するための吐出口８が開口している。
【００２１】
温調部９には、ケーシング１０内に、エバポレータ１１、ヒータコア１２、吹出モード切換装置１３とが収納されている。
【００２２】
このうち、エバポレータ１１は、最上流側に配置されるもので、図示しないエクスパンジョンバルブ、コンデンサ、コンプレッサと配管結合されて、熱交換媒体循環サイクルを構成しており、前記ブロワ２から導入された空気を冷却するようになっている。
【００２３】
また、ヒータコア１２は、エバポレータ１１の後方に近接して配置されておりエバポレータ１１により冷却された空気を加熱するようになっている。尚、エバポレータ１１とヒータコア１２との間には、図示しないがエアミックスドアが設けられて、ヒータコア１２により加熱される空気とヒータコア１２をバイパスする空気との割合を調整している。
【００２４】
そして、吹出モード切換装置１３は、ヒータコア１２よりも更に下流側、即ち最下流側に配置されたもので、前記ヒータコア１２により加熱された空気とバイパスした空気とを混合した温調空気を、図示しない吹出ドアにより適宜選択して所望の吹出口から車室内に吹き出すことができるようになっている。
【００２５】
ところで、このブロワ２内に収納されたファン６から吹き出される空気の方向（図１の矢印方向）と、温調部１０内に収納されたエバポレータ１１の向きとは図１で示される様に略直交したものとなっており、このためファン６から吹き出された空気をエバポレータ１１に送り込める様に、一方がブロワ２の吐出口８と接続すると共に、その側方が温調部１０の上流側と連通した通風路１４が設置されている。
【００２６】
そして、この通風路１４は、吐出口８から吹き出された空気をエパポレータ１１側に導きやすくするために、エバポレータ１１の上流側面に対し対向側に位置する側壁１４ａが、ブロワ２の吐出口８側から吐出口８の反対側にかけて、エバポレータ１１側に傾斜したものとなっている。
【００２７】
しかしながら、例えば、エバポレータ１１前の圧力は、エバポレータ１１のブロワ側を通過する空気の圧力を１００％とした場合、図２のＡとして示される領域では１０２％、Ｂとして示される領域では１０５％、Ｃとして示される領域では１０９％、Ｄとして示される領域では１１２％、Ｅとして示される領域では１１６％というようなっており、この結果として、ブロワ２より遠方側の方が風量が多く、風速も大きくなっている。
【００２８】
これに対し、エバポレータ１１は、図１に示される様に、タンクが４つの画室即ちタンク群I 乃至IVに区画されていると共に、ブロワの反対側に位置するタンク群I とII、ブロワ側に位置するタンク群III とIV、そしてタンク群IIとIII は各々連通するが、タンク群I とタンク群IVが非連通となっている。この様にタンクが区画されるには、エバポレータ１１は、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示される様な構成をなす必要がある。このエバポレータ１１の構成について、図３（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。
【００２９】
当該エバポレータ１１は、例えば、チューブエレメント１９，２０をコルゲート状のフイン２１を介して積層し、積層方向の両端にエンドプレート２２，２２を配すると共に、チューブエレメント１９の積層方向途中において入口部１５と出口部１７とが配設されたものとなっている。
【００３０】
そして、チューブエレメント１９は、略矩形状で、２枚の成形プレート２３，２３を最中合わせに接合して構成され、その一端側に各々独立したタンク２４，２５が形成されていると共に、このタンク２４，２５が形成された一端側から他端側に向けて該タンク２４，２５に通ずる略Ｕ字状の熱交換媒体通路１６が形成されている。そして、タンク２４，２５には、図示しないが、両側壁に開口部が形成され、隣合うチューブエレメント１９のタンク２４と２４、及びタンク２５と２５とが連通するようになっている。
【００３１】
また、チューブエレメント２０は、その基本形態においてチューブエレメント１９と異ならないが、タンクの構造が異なっている。即ち、前記タンク２４の代わりに、入口部１５側の開口部を盲板により閉塞することにより又は開口部自体を形成しないことにより成る盲タンク２６が用いられている。
【００３２】
しかして、図３に示されるエバポレータ１１は、タンク２４乃至２６とタンク２５とを独立したものとし、且つタンク２４，２４間又はタンク２５，２５間は開口部にて連通しているが、タンク２６が隣合う入口部１５側のタンク２４と連通しないものとすることにより、複数の画室、即ちタンク群I 乃至IVが形成されている共に、タンク２４乃至２６とタンク２５とが熱交換媒体通路１６を介して連通したものとなっている。
【００３３】
以上の構成によれば、図４に示される様に、入口部１５がブロワの反対側、出口部１７がブロワ側となる向きに設置した場合には、熱交換媒体は、まず入口部１５からタンク群I に流入された後、熱交換媒体通路１６を通ってその下流側のタンク群IIに流れ、次ぎに、タンク群IIからブロワ側のタンク群III に流れ、更に、タンク群III から熱交換媒体通路１６を通ってその上流側のタンク群IVに流入した後、タンク群IVから出口部１７より流出する４パスのフローが形成される
【００３４】
そして、熱交換媒体が出口部１７より流出されるタンク群IV及びかかるタンク群IVと熱交換媒体通路１６を介して連通するタンク群III よりも、入口部１５より流入されるタンク群I 及びかかるタンク群I と熱交換媒体通路１６を介して連通するタンク群IIの方が、熱交換媒体通路１６を通過した時間が短く、あまり液冷媒がガス化されていないので、例えばタンク群IV側が摂氏４度から５度であるのに対しタンク群I 側が摂氏０度というように、比較的熱交換媒体の温度は低くなっている。
【００３５】
しかして、図２に示される様に、エバポレータ１１のブロワ側よりもブロワの反対側を通過する空気の風量が多く、また風速が大きい場合であっても、ブロワ側よりもブロワの反対側の方が熱交換能力が高くなるので、相対的にエバポレータ１１のブロワ側を通過した空気とブロワの反対側を通過した空気との温度を等しくすることができる。
【００３６】
尚、上記エバポレータ１１の説明において、積層方向の途中に出入口パイプ１５，１８を配設として説明してきたが、必ずしもこれに限定されず、エンドプレート２３側に出入口部１５，１８を設けると共に、入口部１５とタンク群I とは直接連通しているが、タンク群IVと出口部とは連通パイプを介して連通する構造としても良い。
【００３７】
また、タンクをチューブエレメントの長手方向の片側だけに形成するものだけでなく、両側にタンクを形成するものであっても良い。更に、チューブエレメントとタンクとを別体に構成してチューブエレメントの先端部をタンクの孔に挿入する構造とすると共に、タンクを仕切り板により仕切ることで、複数の画室に仕切るようにしても良い。
【００３８】
そして、熱交換器がエバポレータの場合には、ブロワ側よりブロワ側の反対側の方が熱交換媒体の温度が低くなるフローであれば良く、またヒータコアの場合には、ブロワ側よりブロワ側の反対側の方が熱交換媒体の温度が低くなるフローであれば良いもので、必ずしも上述するような４パスのフローでなくても良い。
【００３９】
【発明の効果】
以上の様に、請求項１に記載の空調ユニットによれば、ブロワからの空気吐出方向と、熱交換器とがほぼ直交するように配置されることにより、熱交換器のブロワ側とブロワの反対側とで風量又は風速分布が不均等であっても、熱交換器のブロワの反対側の方が熱交換器のブロワ側よりも熱交換能力に優れているので、実質的に、熱交換器のブロワ側とブロワと反対側とを通過する空気の温度に差異が生じないため、車室内に吹き出す空気の温調を正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、この発明に係る空調ユニットの全体構成を上方から示した平面図である。
【図２】 図２は、上記空調ユニットのエバポレータの前面側における空気の圧力分布を示した平面図である。
【図３】 図３（ａ）は、上記空調ユニットに用いられるエバポレータの構成を示す正面図、図３（ｂ）は、同上のエバポレータの底面図である。
【図４】 図４は、上記空調ユニットに用いられるエバポレータの熱交換媒体のフローを示す斜視図である。
【図５】 図５（ａ）は、ブロワからの吐出方向と、熱交換器とがほぼ直交するように配置された場合の従来の空調ユニットの構成を示す平面図で、図５（ｂ）は、この空調ユニットに備えられたエバポレータ前側の空気の圧力を示した特性線図である。
【図６】 図６（ａ）は、図５に示される従来の空調ユニットに対し通風路を階段状に改良した場合の空調ユニットの構成を示す平面図で、図６（ｂ）は、この空調ユニットに供えられたエバポレータ前側の空気の圧力を示した特性線図である。
【図７】 図７（ａ）は、図５に示される従来の空調ユニットに対しブロワからの吐出空気の方向とエバポレータとが対向するように改良した場合の空調ユニットの構成を示す平面図で、図７（ｂ）は、この空調ユニットに供えられたエバポレータ前側の空気の圧力を示した特性線図である。
【符号の説明】
１ 空調ユニット
２ ブロワ
９ 温調部
１１ エバポレータ（熱交換器）
１５ 入口部
１６ 熱交換媒体通路
１７ 出口部
２４ タンク
２５ タンク
２６ 盲タンク

Claims (1)

1. 空気を車室内外から導入して下流側に吐出するブロワと、前記ブロワより吐出された空気を取り入れて熱交換器により熱交換することにより温調した後、車室内に吹き出す温調部とを備え、
   前記ブロワと温調部とは、前記ブロワからの空気吐出方向と、前記熱交換器とがほぼ直交するように配置される空調ユニットにおいて、
   前記熱交換器は、タンクが複数の画室に区画され、これらの画室のうち反ブロワ側に位置する画室には、入口部を介して熱交換媒体が外方より流入し、前記ブロワ側に位置する画室からは、出口部を介して熱交換媒体が外方に流出すると共に、これら画室に対し各々下流側に位置して熱交換媒体通路を介して連通する画室は、相互にも連通することで、前記ブロワ側の画室と反ブロワ側の画室とで異なるパスのフローが形成されたものであることを特徴とする空調ユニット。

Images