JP3915259B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用空調装置における送風騒音低減構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置では、送風量の増大により冷暖房性能の向上を図っているが、送風量の増加に伴って送風騒音も増加するという問題がある。近年、車両の静粛化に伴って、空調装置の送風騒音低減への要望が強くなっている。
そこで、熱交換器上流側の空気通路に充分な長さの助走区間を設けて、熱交換器における風速分布を均一化することや、熱交換器前後の通路にエアガイドを追加設置して、風速分布の均一化を図ることが実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、搭載スペースの制約が大きい車両においては、製品体格の小型化への要求が強いので、充分な長さの助走区間を設けることは実際上、困難な場合が多い。また、エアガイドの追加は通路の圧損増加につながり、風量低下を引き起こす。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、車両用空調装置における送風騒音の低減と、製品体格の大型化の抑制および通路の圧損増加の抑制とを両立させることを目的とする。
また、本発明は、フットモード、フットデフロスタモード、およびデフロスタモードの各モードに対して、共通の簡素な構造でもって送風騒音を低減できるようにすることを他の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１ないし３記載の発明では、送風空気を加熱する加熱用熱交換器（８）をケース（５）内に設けるとともに、加熱用熱交換器（８）下流側の温風通路（１０）を形成するヒータダクト（１８）をケース（５）とは別体にて形成し、
ヒータダクト（１８）に、温風通路（１０）の温風の流れを整流する網状の空気整流部材（１７）を取り付けたことを特徴としている。
これによると、網状の空気整流部材（１７）を温風が通過する際に、温風の高風速域の流れが網状の線材に衝突することにより、高風速の動圧成分を低減できる。これにより、網状の空気整流部材（１７）を通過する温風の流れを整流して風速分布を均一化でき、送風騒音を低減できる。
【０００６】
しかも、空気整流部材（１７）は網状であるから、その開口率を簡単に高めることができ、圧損を低く抑えることができる。そのため、空気整流部材（１７）の設置に伴う風量低下を僅少量にとどめることができる。
また、空気整流部材（１７）が薄型の網状であることにより、小さなスペース内に空気整流部材（１７）を設置でき、製品体格の大型化を抑制できる。
【０００７】
さらに、加熱用熱交換器（９）の下流側の温風通路（１０）に空気整流部材（１７）を設置しているため、１つの共通の空気整流部材（１７）でもって、フット吹出口およびデフロスタ吹出口双方の吹出空気に対して送風騒音低減効果を発揮することができる。従って、フット吹出口およびデフロスタ吹出口にそれぞれ空気整流部材（１７）を設置する場合に比して、構造の簡素化を図ることができる。
【０００８】
また、請求項１記載の発明では、加熱用熱交換器（８）を設置するケース（５）とは別体にて形成されたヒータダクト（１８）に空気整流部材（１７）を取り付けているから、ヒータダクト（１８）単体の状態で空気整流部材（１７）を簡単に取り付けることができる。
請求項２に記載のごとく、空気整流部材（１７）は具体的には、線材により構成された網状部（１７ａ）と、網状部（１７ａ）の外縁部を保持する枠体（１７ｂ）とにより構成できる。
【０００９】
また、請求項３記載の発明では、ヒータダクト（１８）により温風通路（１０）を加熱用熱交換器（８）の直後の部位から湾曲状に曲げ形成するとともに、温風通路（１０）の出口部に空気整流部材（１７）を配置したことを特徴としている。
【００１０】
これによると、温風通路（１０）が湾曲状に曲がっていたり、温風通路（１０）の出口部で通路が急拡大していても、温風通路（１０）の出口部に位置する空気整流部材（１７）により温風の流れを良好に整流して風速分布を均一化できる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態による車両用空調装置の通風系全体の概略断面図を示す。空調装置の空気上流側部位には内外気切替箱１が配置されており、この内外気切替箱１には、外気導入ダトク２から外気（車室外空気）を吸入する外気吸入口１ａと、内気（車室内空気）を吸入するための内気吸入口１ｂが備えられている。内気吸入口１ｂは内気吸入の開口面積を増大するために２箇所設けられている。
【００１２】
そして、内外気切替箱１内には２つの板状の内外気ドア３、３が回動可能に設けられている。この２枚のドア３、３にて外気吸入口１ａと内気吸入口１ｂを開閉することにより、内気吸入口１ｂから内気のみを吸入する内気モード、外気吸入口１ａから外気のみを吸入する外気モード、あるいは内気吸入口１ｂと外気吸入口１ａの両方から内気と外気を同時に吸入する内外気混入モード等を設定できる。
【００１３】
内外気切替箱１の下流側部位には、内外気切替箱１から吸入された空気を車室内へ向かって送風する電動送風機４が配置されている。この送風機４は、遠心多翼ファン（シロッコファン）からなる送風ファン４ａと、この送風ファン４ａを収容しているスクロール状の送風ケーシング４ｂと、送風ファン４ａを回転駆動するモータ４ｃとにより構成されている。
【００１４】
駆動用モータ４ｃに印加される送風機モータ電圧を可変制御することにより、送風ファン４ａの回転数を変化させて車室内への送風量を制御するようになっている。
送風機４の下流側には、空調ケース５が接続され、この空調ケース５内には蒸発器（冷却用熱交換器）６が配設されている。蒸発器６は、周知のごとく車両エンジンによって駆動される圧縮機を有する空調用冷凍サイクル内に設けられ、低温低圧の気液２相冷媒を蒸発器６内の冷媒通路で蒸発させて、その蒸発潜熱を空調ケース５内の送風空気から吸熱することにより、送風空気を冷却する。
【００１５】
空調ケース５内で、蒸発器６の空気下流側にはエアミックスドア７とヒータコア８が配設されている。ヒータコア８は、その内部に車両エンジンの温水（冷却水）が流れ、この温水を熱源として空気を加熱する温水式の加熱用熱交換器である。そして、空調ケース５内で、ヒータコア８の側方（上方部）には、ヒータコア８をバイパスして空気（冷風）が流れるバイパス通路９が形成されている。
【００１６】
エアミックスドア７は、ヒータコア８の空気上流側部位に回動可能に配置された板状ドアで、蒸発器６からの冷風のうち、ヒータコア８を通る風量（温風）の割合と、バイパス通路９を通る風量（冷風）の割合とを調節し、この風量割合のの調節により車室内への吹出空気温度を調節する温度調節手段である。
ヒータコア８の空気下流側には温風通路１０が形成されており、この温風通路１０からの温風と、バイパス通路９からの冷風は混合されて所望温度となった後に車室内へ吹き出す。
【００１７】
空調装置の最下流側部位に設けられる吹出口としては、車室内乗員の上半身に空調風を吹き出すためのフェイス吹出口１１ａ、１１ｂと、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口１２と、車両窓ガラスの内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口１３とが形成されている。なお、フェイス吹出口のうち、１１ａは車室内前部の計器盤の中央部に配置されるセンターフェイス吹出口で、１１ｂは計器盤の左右両端部に配置されるサイドフェイス吹出口である。サイドフェイス吹出口１１ｂは車両側面窓ガラスの曇り止めのためにも使用される。
【００１８】
センターフェイス吹出口１１ａ、フット吹出口１２およびデフロスタ吹出口１３の入口側には吹出口モード切替ドア１４、１５、１６がそれぞれ回動可能に配設されている。なお、サイドフェイス吹出口１１ｂは全吹出口モードから空調風を吹出可能とするため、吹出口モード切替ドアを配置しない。
上記のドア１４〜１６の流路切替により、空調風をフェイス吹出口１１ａ、１１ｂから吹き出すフェイスモード、空調風を主にフット吹出口１２から吹き出して少量の空調風をデフロスタ吹出口１３から吹き出すフットモード、空調風をフット吹出口１２とデフロスタ吹出口１３の両方から略同量づつ吹き出すフットデフロスタモード、空調風をフェイス吹出口１１ａ、１１ｂとフット吹出口１２の両方から吹き出すバイレベルモード、および空調風をデフロスタ吹出口１３から吹き出すデフロスタモードを選択できる。
【００１９】
次に、本発明の要部について詳述すると、ヒータコア８の空気下流側に形成される温風通路１０は、ヒータコア８直後の部位から上方へ湾曲状に曲がった形状となっており、そして、ヒータコア８の上方部で温風通路１０はバイパス通路９と合流し、この合流部から、上記の各吹出口に連通する空気通路が分岐するようになっている。
【００２０】
そして、温風通路１０の出口側部位、すなわち、ヒータコア８の上方部位に網状の空気整流部材１７が配置されている。この網状の空気整流部材１７は温風通路１０からの温風の流れを整流して送風騒音を低減するためのものである。空気整流部材１７は、金属（鉄、ステンレス等）あるいは樹脂からなる線材を網状に構成し、その外形を図２に示すように長方形に形成し、その外縁部を適宜の枠体により保持するようにしたものである。
【００２１】
図２は空調ケース５と別体で形成された樹脂製のヒータダクト１８を単体の状態で示すものであり、このヒータダクト１８は図２（ｂ）に示す湾曲状の側面形状を有し、この湾曲状の側面形状により図１の湾曲状温風通路１０を形成する。ヒータダクト１８において、図２（ｂ）の右側の端面１８ａは外部へ開口した形状となっており、この開口端面１８ａを空調ケース５の開口端面５ａに当接し、金属ばねクリップ、ねじ等の締結手段によりヒータダクト１８を空調ケース５に脱着可能に組付けるようになっている。
【００２２】
図２（ａ）において、１７ａは上記材質からなる線材により構成された網状部で、その網目の開口率（網状部１７ａの単位面積当たりの網目開口面積の比率）は例えば７０％程度であり、このような高めの開口率を持つことにより空気整流部材１７の圧損を充分小さくできる。なお、上記線材の径は例えば０．３９ｍｍ程度である。
【００２３】
１７ｂは網状部１７ａの外縁部を保持する枠体であり、網状部１７ａおよび枠体１７ｂをともに樹脂（例えば、ポリプロピレン）製とすることにより、この両者１７ａ、１７ｂを熱溶着により簡単に一体化できる。また、この両者１７ａ、１７ｂを樹脂で一体成形することもできる。枠体１７ｂは、本例では、図２（ａ）に示すように網状部１７ａの左右両側部および下方部の３辺を保持する概略コ字状の形状に成形してあり、枠体１７ｂのうち下方部の幅を細く（例えば、２ｍｍ程度）設計することにより、枠体１７ｂによる圧損を低減するようにしてある。
【００２４】
ヒータダクト１８の上方側には運転席側および助手席側のフット吹出口１２、１２に接続される開口部１９ａ、１９ａを持つフット通路部１９が一体に成形されている。このフット通路部１９の下方部に網状の空気整流部材１７の取付凹部２０が形成されている。この取付凹部２０は、網状の空気整流部材１７の長方形を収容し得る大きさの凹面をヒータダクト１８の端面１８ａに形成して、この取付凹部２０に空気整流部材１７を収容した後に、枠体１７ｂのうち、幅広になっている左右両側部の取付穴にそれぞれビス（締結手段）２１を挿入し、この２本のビス２１を取付凹部２０に締めつけることにより、空気整流部材１７をヒータダクト１８に固定している。
【００２５】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。吹出口モード切替ドア１４〜１６の流路切替により、前述のフットモード、フットデフロスタモード、およびデフロスタモードのいずれか１つが選択され、最大暖房状態が設定されと、エアミックスドア７は図１の実線７ａに示す最大暖房位置に操作され、バイパス通路９を全閉し、ヒータコア８の通風路を全開する。
【００２６】
従って、電動送風機４が作動して送風される空気（暖房時は通常、外気）はヒータコア８を通過して加熱され、温風となり、この温風は温風通路１０を通過して、その後、サイドフェイス吹出口１１ｂ、フット吹出口１２あるいはデフロスタ吹出口１３へと向かう。
ここで、温風通路１０が湾曲状の曲がりを持った形状であるとともに温風通路１０の出口部（ヒータコア８の上方部）では通路面積の急拡大があるため、これらの通路曲がりと通路急拡大とが重なって、温風の流れの風速分布に乱れが発生し、これが原因となって送風騒音を発生する。
【００２７】
しかし、本実施形態によると、温風通路１０の出口部に網状の空気整流部材１７を設置しているため、網状の空気整流部材１７を温風が通過する際に、温風の高風速域の流れが網状部１７ａの線材に衝突することにより、高風速の動圧成分が低減される。これにより、網状の空気整流部材１７を通過する温風の流れが整流されて風速分布が均一化され、送風騒音を低減できる。
【００２８】
図３は本発明者らによる実験データであり、実験条件としては、吹出口モード：フットモード、内外気吸入モード：外気モード、エアミックスドア７の操作位置：最大暖房位置７ａ、送風量：３３０ｍ³ ／ｈである。この実験条件の下で、網状の空気整流部材１７：有りの場合と無しの場合の送風騒音を測定した。なお、網状の空気整流部材１７としては前述の網目の開口率：７０％、網状部１７ａの線材の径：０．３９ｍｍのものを用いている。
【００２９】
図３の実線▲１▼は網状の空気整流部材１７：無しの場合の音圧レベルを示し、破線▲２▼は網状の空気整流部材１７：有りの場合の音圧レベルを示しており、網状の空気整流部材１７：有りの場合は騒音のピークとなる周波数７００Ｈｚ付近で、約４．８ｄＢ（Ａ）の音圧レベル低減効果が得られることを確認した。
なお、網状の空気整流部材１７による風量低下は３ｍ³ ／ｈという僅少値であり、実用上問題とならないレベルであることを確認できた。。
【００３０】
また、エアミックスドア７が最大暖房位置７ａに操作される最大暖房状態では、送風量の全量が網状の空気整流部材１７を通過するので、網状の空気整流部材１７による騒音低減効果が最大となるが、エアミックスドア７が最大暖房位置７ａより最大冷房位置７ｂ側へ所定開度だけ開いた温度制御状態においても、網状の空気整流部材１７により騒音低減効果をある程度発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の全体システムを示す通風系の概略断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示すヒータダクトの正面図、（ｂ）は同ヒータダクトの側面図である。
【図３】騒音低減効果の実験データを示すグラフである。
【符号の説明】
１…内外気切替箱、４…電動送風機、５…空調ケース、６…蒸発器、
７…エアミックスドア、８…ヒータコア、９…バイパス通路、１０…温風通路、
１７…空気整流部材、１７ａ…網状部、１７ｂ…枠体、１８…ヒータダクト。

Claims (3)

1. 空気通路を形成するケース（５）と、
   前記ケース（５）内の空気通路を通して空気を車室内へ向かって送風する送風機（４）と、
   前記ケース（５）内に設けられ、前記送風機（４）の送風空気を加熱する加熱用熱交換器（８）と、
   前記ケース（５）とは別体にて形成され、前記加熱用熱交換器（８）下流側の温風通路（１０）を形成するヒータダクト（１８）と、
   前記ヒータダクト（１８）に取り付けられ、前記温風通路（１０）の温風の流れを整流する網状の空気整流部材（１７）とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記空気整流部材（１７）は、線材により構成された網状部（１７ａ）と、前記網状部（１７ａ）の外縁部を保持する枠体（１７ｂ）とからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記ヒータダクト（１８）により前記温風通路（１０）を前記加熱用熱交換器（８）の直後の部位から湾曲状に曲げ形成するとともに、前記温風通路（１０）の出口部に前記空気整流部材（１７）を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。

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