JP3721529B2

JP3721529B2 - 自動車用空調ユニットおよび空気調和装置

Info

Publication number: JP3721529B2
Application number: JP06387197A
Authority: JP
Inventors: 修加藤; 幸夫尾関
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2017-03-03
Also published as: JPH10244820A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空気調和装置に関し、特にエバポレータ（凝縮器、冷却用熱交換器）とヒータコア（加熱用熱交換器）とが一体ユニット内に上下に配置された縦型一体エアコンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
クーラ装着率の向上を背景として、特に乗用車系空気調和装置においては、エバポレータとヒータコアとを一つのユニットに収納し、従来のクーラユニットを廃止することが検討されている。インテークユニット、クーラユニットおよびヒータユニットが、車両の左右方向に横一列に配置される従来の横型エアコンに対し、この種の自動車用空気調和装置は、縦型一体エアコンと称されることが少なくない。
【０００３】
クーラユニットとヒータユニットとを一つのユニットにまとめることで、車室内の足元スペースが拡大するだけでなく、ユニットを一体化することによる材料、製造および組付コストの低減が図られる。
【０００４】
従来の縦型一体エアコンとしては、エバポレータとヒータコアとを略直立させて車両の前後方向に配置したもの（例えば、特開平８−１５６，５７０号公報参照）や、エバポレータとヒータコアとを略水平にして車両の上下方向に配置したもの（例えば、特開平８−１０４，１２９号公報参照）が知られている。
【０００５】
前者のエアコンは、インテークユニットからの取入空気を車両の前方からユニット内へ導入し、エバポレータ、ヒータコアの順に車両後方へ向かって空気を流下させるものである。これに対して、後者のエアコンは、インテークユニットからの取入空気をユニットの側面下部へ導入し、エバポレータ、ヒータコアの順に車両上方へ向かって空気を流下させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような縦型一体エアコンでは、もともと二つのユニットに設けられていたエバポレータとヒータコアを一つのユニット内に収納するという無理があるため、ユニット内の通気抵抗が大きくなるという潜在的な問題を有している。上述した従来の縦型一体エアコンもエバポレータ、ヒータコアの配置および流路の工夫はなされているが未だ充分ではない。
【０００７】
また、エバポレータやヒータコアの配置を考える際には、これらの配管の取り廻しも考慮に入れる必要があり、エバポレータであれば冷媒タンクとエンジンルーム、ヒータコアであれば温水タンクとエンジンルームとの位置関係が重要となる。
【０００８】
例えば後者のエアコンでは、エバポレータの冷媒タンクがダッシュパネルに近接していない（ダッシュパネル面から約９０°位相している）ので、冷媒タンクとエンジンルーム内の冷房サイクルとを結ぶ冷媒配管が長くなり、特に組付性に優れている一体型膨張弁を採用したとしても、その効果が充分に発揮できないという欠点がある。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、通気抵抗が小さく、一体型膨張弁の利点を遺憾なく発揮できる縦型一体エアコンを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の自動車用空調ユニットは、エバポレータおよびヒータコアが設けられ、取入空気の入口が車両左右方向の一側壁の下部に形成され、前記エバポレータが下側に前記ヒータコアが上側に配置され、前記エバポレータが空気の通過面を略上下方向にして配置された自動車用空調ユニットにおいて、前記エバポレータが、前記入口に導入される空気の流下方向に向かって前記エバポレータを見たときに、前記空気通過面（３２ｂ）が右肩下がりまたは左肩下がりに傾斜するよう設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の自動車用空調ユニットにおいて、前記エバポレータの傾斜角度は特に限定されないが、請求項２記載の自動車用空調ユニットは、１０°〜４０°であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３記載の自動車用空調ユニットは、前記取入空気の入口が、前記エバポレータの下側の空気通過面とケーシングの底面とで形成される空間の一側面に開設されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１〜３記載の自動車用空調ユニットでは、取入空気をユニット側面下部から導入し、エバポレータおよびヒータコアの順に車両上方へ向かって通過させる。このとき、エバポレータを空気の流下方向に対して右または左に傾斜させると、エバポレータをケーシングの底面に接近して配置したとしても、傾斜させたぶんだけエバポレータの下側の空気通過面とケーシングの底面との間に空間が形成される。本発明では、この空間を空気の導入空間として利用する。
【００１４】
ただし、傾斜角度が小さすぎると当該空間自体の容積あるいは当該空間への空気入口の開口面積が小さくなるので、通気抵抗が大きくなるおそれがあって好ましくない。逆に、傾斜角度が大きすぎると、そのぶんだけエバポレータが起立することになるので、空調ユニットの高さが大きくなるだけでなく、空気流路の湾曲につながるので通気抵抗も大きくなるおそれがあり好ましくない。
【００１５】
そこで、本発明の自動車用空調ユニットでは、エバポレータの傾斜角度を１０°〜４０°の範囲とすることで、通気抵抗が充分に小さく、しかも最もユニットを小型化することができる。
【００１９】
本発明の自動車用空調ユニットにおいて、前記ヒータコアのレイアウトは特に限定されないが、請求項６記載の自動車用空調ユニットは、空気の通過面を略上下方向にして配置されていることを特徴とする。こうすることで、空調ユニットの高さを最小とすることができ、しかも空気流路がきわめて滑らかになるので通気抵抗も小さくなる。
【００２０】
本発明の自動車用空調ユニットにおいて、各種吹出口の設定位置は特に限定されないが、請求項７記載の自動車用空調ユニットは、前記ヒータコアの上側に、ベント吹出口、デフロスト吹出口およびフット吹出口が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１〜７に記載の自動車用空調ユニットと、送風機が設けられたインテークユニットとを組み合わせ、これらを車両左右方向に沿って配置することで、上述した作用効果を発揮できる自動車用空気調和装置が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の自動車用空気調和装置の実施形態を示す正面図、図２は同じく平面図、図３は図１のIII-III 線に沿う断面図、図４は本発明に係るエバポレータを示す斜視図、図５は本発明のエバポレータの傾斜角度に対する通気抵抗を示すグラフである。
【００２３】
この自動車用空気調和装置１００は、インテークユニット１０および空調ユニット３０からなり、それぞれインテークユニットケーシング１１、空調ユニットケーシング３１を有し、これらがダクト２０で接続されている。図２に示すように、これらユニット１０，３０は、車両のダッシュパネルＤＰに沿って左右方向に搭載される。特に限定されないが、インテークユニット１０は、助手席の足元に位置するインストルメントパネル奥に取り付けられ、空調ユニット３０は、車両中央に位置するセンターコンソールの奥に取り付けられる。
【００２４】
インテークユニットケーシング１１には、車室外の空気を取り入れるための外気取入口１２と、室内空気を循環させるための内気取入口１３とが形成されている。内気取入口１３は、インテークユニットケース１１に直接開口形成されているが、外気取入口１２は、車体のカウルパネルに開口形成された取入口とエアダクト（何れも図示しない。）を介して連通している。
【００２５】
図示はしないが、インテークユニットケース１１には、インテークドアが回動自在に設けられており、外気取入口１２を全閉する位置（内気循環モード）と内気取入口１３を全閉する位置（外気取入モード）との間を回動し、必要に応じてその中間位置（内外気取入モード）でも停止する。このインテークドアの回動動作は、インテークユニットケース１１に取り付けられたインテークドアアクチュエータあるいは手動ワイヤによってなされる。
【００２６】
なお、内気および／または外気の取り入れは、ファンモータ１４によって回転するファン１５により行われる。
【００２７】
図３に示すように、空調ユニットケーシング３１には、インテークユニット１０からダクト２０を介して送風された空気の入口４０が、ケーシング３１の側面の下部に形成されている。
【００２８】
この入口４０に近接して、取入空気を冷却するためのエバポレータ３２が設けられており、このエバポレータ３２は、これとコンプレッサ、コンデンサ（蒸発器）、膨張弁ＥＸおよびリキッドタンク等を冷媒配管で接続して構成される冷房サイクルの一要素となる。また、コンプレッサ、コンデンサ、リキッドタンクなどの主要部品はエンジンルーム内に設けられているので、これらとエバポレータ３２とは、冷媒配管によりダッシュパネルＤＰを貫通して接続される。なお冷房サイクルの運転および停止は、車室内のインストルメントパネルに設けられたコントロールパネルのエアコンスイッチにより行われる。
【００２９】
空調ユニットケース３１の上記エバポレータ３２の上側には、ヒータコア３３がバイパス路３５を形成するように設けられている。このヒータコア３３も、その空気の通過面３３ａを上下方向に向けて配設されている。そして、当該ヒータコア３３とエバポレータ３２との間、つまりヒータコア３３の前面に設けられたミックスドア３４によりヒータコア３３を通過する空気量とバイパス路３５を通過する空気量との比率が調節される。
【００３０】
なお、ヒータコア３３には、車両のエンジン冷却水が循環し、このエンジン冷却水と空気との熱交換によって当該空気が加熱される。また、ミックスドア３４は、ヒータコア３３の前面３３ａを全閉する位置（フルクール）とバイパス路３５を全閉する位置（フルホット）との間を、ミックスドアアクチュエータあるいは手動ワイヤにより回動する。
【００３１】
本実施形態の空調ユニット３０は、インテークユニット１０から送風された空気を上述したエバポレータ３２で冷却したのち、上記ヒータコア３３で温調するとともに、車室内に対して所望の吹出口から調和空気を配風する機能を有している。このために、空調ユニットケース３１の最上部（下流側）には、エアミックスチャンバが形成され、ここにベント吹出口３７、デフロスト吹出口３８およびフット吹出口３９が形成されている。
【００３２】
ベント吹出口３７は、エアダクトを介してあるいは直接車室内のインストルメントパネルの前面に設けられたベントグリルに連通され、調和空気を主として乗員の上半身に向かって吹き出す。デフロスト吹出口３８は、エアダクトを介してあるいは直接インストルメントパネルの上面に設けられたデフロストグリルに連通され、低湿度空気または温風などをフロントガラス内面に向かって吹き出し、曇りを晴らす。フット吹出口３９は、空調ユニットケース３１から下方に延在されたエアダクトを介して車室内の乗員の足下で開口し、主として温風を乗員の足下に向かって吹き出す。
【００３３】
また、それぞれの吹出口３７，３８，３９には、ベントドア３７Ｄ、デフドア３８Ｄ、フットドア３９Ｄがそれぞれの吹出口を開閉可能に設けられており、これらのドア３７Ｄ，３８Ｄ，３９Ｄは、リンク機構等を介してモードドアアクチュエータあるいは手動ワイヤにより動作する。
【００３４】
つまり、ベントモード、デフロストモード、バイレベルモード、フットモード等の各種吹出モードの選択によって、３つのドア３７Ｄ，３８Ｄ，３９Ｄの開閉の組み合わせにしたがって、これらのドアが動作する。例えば、バイレベルモードでは、ベント吹出口３７およびフット吹出口３９をそれぞれ半開とし、ベント吹出口３７からは冷風をフット吹出口３９からは温風を吹き出し、いわゆる頭寒足熱型の温調を行う。
【００３５】
本実施形態の自動車用空気調和装置１００の空調ユニット３０では、ヒータコア３３の背面にサブミックスドア３６が設けられており、ミックスドア３４と連動して動作するようリンク機構等によって連結されている。このサブミックスドア３６は、エアミックスチャンバにおける温風と冷風との混合性を高めるために設けられており、例えばミックスドア３４が中間位置に回動する温調領域では、サブミックスドア３６も中間位置に回動し、これによりヒータコア３３を通過した温風の一部はバイパス路３５を流下した冷風に案内されることになり混合性が高められる。
【００３６】
特に本実施形態の空調ユニット３０では、エバポレータ３２を、入口４０に導入される空気の流下方向に対して、空気通過面３２ｂが右または左に傾斜するように配置している。図４を参照して説明すると、図４は図３の裏面側から見た斜視図であり、図において上左側がエンジンルーム、下左側がインテークユニット１０である。インテークユニット１０で取り入れられた空気は、ダクト２０を介して空調ユニットケーシング３１の入口４０に、矢印Ａ１方向に導かれる。本実施形態のエバポレータ３２は、この矢印Ａ１方向にエバポレータ３２を見たときに、当該エバポレータ３２の空気通過面３２ａが右肩下がりとなるように配置されている。
【００３７】
本実施形態におけるエバポレータ３２の傾斜角度θは、好ましくは１０°〜４０°とする。これは、図４に示すように、取入空気はエバポレータ３２の側方から導入されて当該エバポレータ３２を上向きに通過するので、エバポレータ３２の傾斜角度が１０°よりも小さいと、すなわち水平に近くなると入口４０の開口面積もこれにしたがって小さくなり、通気抵抗が増加するからである。
【００３８】
図５は、エバポレータ３２の傾斜角度を変えたときの通気抵抗を測定した実験結果を示すグラフであり、エバポレータ３２の傾斜角度が小さいと通気抵抗が著しく増加することが確認された。ただし、この実験では図３に示すヒータコア３３との組み合わせ通気抵抗は示されていない。
【００３９】
エバポレータ３２の傾斜角度が大きい場合、すなわち起立させすぎると、入口４０の開口面積は増加するものの、エバポレータ３２の起立にともなう高さ方向の寸法が増加することと、エバポレータ３２が起立すると入口４０から導入されてエバポレータ３２を通過する空気流路が湾曲し、これにともなって通気抵抗が増加することになる。
【００４０】
また、本実施形態の空調ユニット３０では、エバポレータ３２を傾斜させるに際し、冷媒タンク３２ａをエンジンルーム側に位置させることとしている。通気抵抗とユニット３０の高さのみを考慮すれば、冷媒タンク３２ａは、エンジンルーム側または室外側の何れでも良いが、冷媒タンク３２ａをエンジンルーム側に配置することで、図３に示すように、一体型膨張弁ＥＸを採用したときの効果が著しい。
【００４１】
つまり、本実施形態では、空調ユニットケーシング３１にダッシュパネルＤＰを貫通する筒状突起部３１ａが形成され、ここに一体型膨張弁ＥＸが、ダッシュパネルＤＰを貫通するかたちで取り付けられている。この一体型膨張弁ＥＸは、冷房サイクルからの冷媒入口と同サイクルへの冷媒出口とが形成され、これらが冷媒タンク３２ａに連通される。また、膨張弁本体と感温部も内蔵されているので、膨張弁や感温部を取り廻すための配管が著しく簡略化される。この種の一体型膨張弁ＥＸを採用することで、本実施形態の空調ユニット３０は、室内側の冷媒配管が簡略化され、冷房サイクルとの連結作業は、専らエンジンルーム側からのみ行えばよいことになる。
【００４２】
次に、フルクールモード、フルホットモードおよび温調モードの各作用を説明する。図６はフルクールモード、図７はフルホットモード、図８は温調モードにおける空気流をそれぞれ示している。
【００４３】
まず、フルクールモードにおいては、図６に示すように、デフロスト吹出口３８およびフット吹出口３９を全閉とし、ベント吹出口３７を全開とする。また、ミックスドア３４はヒータコア３３を全閉とする。なお、サブミックスドア３６は特に限定されない。
【００４４】
こうすることで、インテークユニット１０から入口４０へ導入された取入空気は、エバポレータ３２の空気通過面３２ｂを通過しながら上昇し、バイパス路３５を通ってそのままベント吹出口３７に至る。このように、フルクールモードにおいては、入口４０からベント吹出口３７に至る空気流路がほぼ直線状に形成されているので、通気抵抗がきわめて小さく、大風量の冷風を室内へ供給することができる。
【００４５】
また、フルホットモードにおいては、図７に示すように、デフロスト吹出口３８およびベント吹出口３７を全閉とし、フット吹出口３９を全開とする。また、ミックスドア３４はヒータコア３３を全開とする。
【００４６】
こうすることで、インテークユニット１０から入口４０へ導入された取入空気は、エバポレータ３２の空気通過面３２ｂを通過しながら上昇し、ミックスドア３４でヒータコア３３に導かれ、当該ヒータコア３３を通ってそのままフット吹出口３９に至る。このように、フルホットモードにおいても、入口４０からフット吹出口３９に至る空気流路がほぼ直線状に形成されているので、通気抵抗がきわめて小さく、大風量の温風を室内へ供給することができる。
【００４７】
さらに、中間温度の空気を供給する温調モードであってバイレベルモードにおいては、図８に示すように、デフロスト吹出口３８を全閉とし、ベント吹出口３７およびフット吹出口３９を半開とする。また、ミックスドア３４は略中間位置、サブミックスドア３６も略中間位置とする。
【００４８】
こうすることで、インテークユニット１０から入口４０へ導入された取入空気は、エバポレータ３２の空気通過面３２ｂを通過しながら上昇するが、ミックスドア３４で、ヒータコア３３に導かれる空気とバイパス路３５に導かれる空気とに分岐する。また、ヒータコア３３を通過した温風はさらにサブミックスドア３６によってそのままフット吹出口３９に至る温風とバイパス路３５側へ偏向される温風とに分岐する。バイパス路３５側へ偏向された温風は、バイパス路３５を上昇してきた冷風と衝突することにより混合されて適切な温度となったのち、ベント吹出口３７に至る。
【００４９】
このように、温調モードにおいても、入口４０からベント吹出口３７またはフット吹出口３９に至る空気流路がほぼ直線状に形成されているので、通気抵抗がきわめて小さく、大風量の温調空気を室内へ供給することができる。しかも、サブミックスドア３６によって温風が冷風へ略直角方向に衝突するので、混合性が高まり、頭寒足熱の違和感が抑制できる。また、サブミックスドア３６を単独で作動可能に構成すれば、頭寒足熱の差温も自由に変えることができる。
【００５０】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、通気抵抗が充分に小さく、かつ小型の自動車用空調ユニットおよび自動車用空気調和装置を提供することができる。
【００５２】
また、エンジンルーム内の冷房サイクルとの冷媒配管の取り廻しが著しく簡略化され、特に一体型膨張弁を採用したときの効果が著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車用空気調和装置の実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１のIII-III 線に沿う断面図である。
【図４】本発明に係るエバポレータを示す斜視図である。
【図５】本発明のエバポレータの傾斜角度に対する通気抵抗を示すグラフである。
【図６】本発明のフルクールモードにおける空気流を示す断面図である。
【図７】本発明のフルホットモードにおける空気流を示す断面図である。
【図８】本発明の温調モードにおける空気流を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…インテークユニット
１４…ファンモータ（送風機）
１５…ファン（送風機）
２０…ダクト
３０…空調ユニット
３１…ケーシング
３１ａ…筒状突起部
３２…エバポレータ
３２ａ…冷媒タンク
３２ｂ…空気通過面
３３…ヒータコア
３３ａ…空気通過面
３４…ミックスドア
３５…バイパス路
３６…サブミックスドア
３７…ベント吹出口
３８…デフロスト吹出口
３９…フット吹出口
４０…入口
ＥＸ…膨張弁
ＤＰ…ダッシュパネル

Claims

エバポレータ（３２）およびヒータコア（３３）が設けられ、取入空気の入口（４０）が車両左右方向の一側壁の下部に形成され、前記エバポレータが下側に前記ヒータコアが上側に配置され、前記エバポレータが空気の通過面（３２ｂ）を略上下方向にして配置された自動車用空調ユニット（３０）において、
前記エバポレータ（３２）が、前記入口（４０）に導入される空気の流下方向（Ａ１）に向かって前記エバポレータを見たときに、前記空気通過面（３２ｂ）が右肩下がりまたは左肩下がりに傾斜するよう設けられていることを特徴とする自動車用空調ユニット。
前記エバポレータ（３２）の傾斜角度が、１０°〜４０°であることを特徴とする請求項１記載の自動車用空調ユニット。
前記取入空気の入口（４０）が、前記エバポレータの下側の空気通過面（３２ｂ）とケーシング（３１）の底面とで形成される空間の一側面に開設されていることを特徴とする請求項２記載の自動車用空調ユニット。
前記エバポレータの冷媒タンク（３２ａ）が、車両のエンジンルーム側に位置することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自動車用空調ユニット。
膨張弁（ＥＸ）が、車両のダッシュパネル（ＤＰ）および空調ユニットのケーシング（３１）を貫通して前記冷媒タンク（３２ａ）に取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の自動車用空調ユニット。
前記ヒータコア（３３）が、空気の通過面（３３ａ）を略上下方向にして配置されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の自動車用空調ユニット。
前記ヒータコア（３３）の上側に、ベント吹出口（３７）、デフロスト吹出口（３８）およびフット吹出口（３９）が形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の自動車用空調ユニット。
請求項１〜７の何れかに記載の自動車用空調ユニット（３０）と、送風機（１４，１５）が設けられたインテークユニット（１０）とが、車両左右方向に沿って配置された自動車用空気調和装置。