JP6053851B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置に係り、詳しくは蒸発器に繋がる金属配管の内部を流れる冷媒の流通音を低減させた車両用空調装置に関するものである。

自動車のダッシュボードに内蔵されるＨＶＡＣユニット（Heating, Ventilation, and Air Conditioning Unit）と呼ばれる車両用空調装置において、特許文献１に開示されているように、蒸発器が収容されている樹脂製のユニットケースの内部において、膨張弁（エキスパンションバルブ）と蒸発器（エバポレータ）との間を、弾性変形可能な材質からなるホース部を有する冷媒配管によって接続したものがある。

このように、膨張弁と蒸発器との間を接続する冷媒配管を弾性変形可能な材質で形成することにより、冷媒配管の内部を流れる冷媒の流動音が、冷媒配管を形成する弾性材料の柔軟性によって減衰・消音され、車両用空調装置の静粛性を向上させることができる。

特開２００４−４２８１１号公報

しかしながら、ユニットケースの内部に配設される冷媒配管を弾性変形可能な材質で形成するのは製造コストが高くなるため、金属製の冷媒配管がユニットケースの内部において剥き出しの状態で配設されることが多い。このため、特に冷媒を圧縮する冷媒コンプレッサの起動時に冷媒配管の内部を流れる冷媒の流通音が、ユニットケースに開設されている送風ダクトから車室側に漏れて耳障りな騒音となる。

しかも、ユニットケースの内部は、日射によって温められた空気や常温の空気が通過するため、このユニットケースの内部に金属製の冷媒配管が剥き出しの状態で配設されていると、冷媒配管が空気に暖められて空調効率が低下してしまう。ユニットケース内部の冷媒配管を遮音性および断熱性のある発泡材料からなる被覆材で覆うことも行われているが、施工に手間が掛かるため、やはり製造コストが高くなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡素で安価な構成により、膨張弁と蒸発器との間を接続する冷媒配管の内部を流れる冷媒の流通音が車室側に漏れることを防止し、車両用空調装置の静粛性を向上させることができる車両用空調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、本発明は、以下の手段を採用する。

即ち、本発明に係る車両用空調装置は、圧縮された冷媒が気化する蒸発器と、前記蒸発器に流入する前の前記冷媒を膨張させる膨張弁と、前記蒸発器と前記膨張弁との間を接続する冷媒配管と、前記蒸発器と前記膨張弁と前記冷媒配管とを収容するとともに、前記蒸発器に空気を通過させる空気流路を有するユニットケースと、を具備し、前記ユニットケースの内部には、前記冷媒配管が収容される冷媒配管収容室が、前記蒸発器の収容区画および前記空気流路とは隔離されて画成され、
前記冷媒配管収容室の壁面は前記ユニットケースの壁面に対して内側に空間を介して離間していることを特徴とする。

上記構成によれば、ユニットケースの内部において、蒸発器の収容区画および空気流路とは隔離されて画成された冷媒配管収容室に冷媒配管が収容される。このため、冷媒配管の内部を流れる冷媒の流動音が、冷媒配管収容室を形成する壁面と、ユニットケースの壁面とにより二重に遮られて車室側に漏れにくくなる。したがって、車両用空調装置の静粛性を向上させることができる。

上記構成において、前記冷媒配管は、その外周面が前記冷媒配管収容室の内壁面から離間していることが望ましい。これにより、冷媒配管と、冷媒配管収容室を形成する壁面との間に空気層が介在し、冷媒配管の内部を流れる冷媒の流動音が、冷媒配管収容室を形成する壁面に伝達されにくくなる。しかも、冷媒配管の振動がユニットケース側に伝わらなくなる。したがって、車両用空調装置の静粛性をさらに向上させることができる。

上記構成において、前記冷媒配管収容室の壁面の肉厚は、前記ユニットケースの壁面の肉厚よりも大きくするのが好ましい。これにより、冷媒配管の内部を流れる冷媒の流動音が冷媒配管収容室の壁面によって遮られる作用が高まるため、車両用空調装置の静粛性を一段と向上させることができる。

上記構成において、前記冷媒配管収容室には、前記冷媒配管と共に前記膨張弁を収容してもよい。これにより、膨張弁の内部を流れる冷媒の流動音も冷媒配管収容室の壁面によって遮られるため、車両用空調装置の静粛性をより一層向上させることができる。

上記構成において、前記冷媒配管収容室を分割構造とし、その複数の分割部材の少なくとも一つを、前記ユニットケースの構成部材と一体としてもよい。このように、冷媒配管収容室を形成する部品の少なくとも１つをユニットケースの構成部材と一体化することにより、冷媒配管収容室を形成する部品の数を削減し、簡素で安価な構成とすることができる。

以上のように、本発明に係る車両用空調装置によれば、簡素で安価な構成により、膨張弁と蒸発器との間を接続する冷媒配管の内部を流れる冷媒の流通音が車室側に漏れることを防止し、車両用空調装置の静粛性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る車両用空調装置の分解斜視図である。 図１のII-II線に沿う車両用空調装置の縦断面図である。 本発明が適用された車両用空調装置の冷媒コンプレッサ起動時における冷媒流動音の測定結果を示す図である。

以下に、本発明の複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置の分解斜視図であり、図２は図１のII-II線に沿う縦断面図である。図２においては向かって右側が車両前方であり、向かって左側が車室側である。

この車両用空調装置（ＨＶＡＣユニット）１は、自動車のダッシュボードに内蔵されるものであり、図１に示すブロアユニット２が一端部に一体的に設けられる、樹脂成形されたユニットケース３を備えている。ユニットケース３は、例えば上下複数に分割される構造であり、その上部をなすアッパーケース３Ａと、中間部をなすミドルケース３Ｂと、下部をなすロアーケース３Ｃとを備えて構成されている。このユニットケース３の内部には、ブロアユニット２から送風されてくる空気流を前後方向（図２の左右方向）に変換し、下流側へと流通させる空気流路４（図２参照）が形成されている。

空気流路４の上流部位には、図示省略の冷凍サイクルを構成している蒸発器（エバポレータ）６が略鉛直に配設されている。この蒸発器６には、後述する膨張弁２５および高低圧冷媒配管２６，２７から、図示しない冷媒コンプレッサにより圧縮された冷媒が供給される。また、空気流路４は、蒸発器６の下流側において、バイパス流路７と加熱流路８とに分岐している。

バイパス流路７と加熱流路８との分岐部には、エアミックスダンパ１０が回転軸１１に軸支されて回動可能に配設されている。エアミックスダンパ１０には回転軸１１を挟んでサブダンパ１２が一体に設けられている。加熱流路８中には、図１に示すエンジン冷却水配管１３ａ，１３ｂによってエンジン冷却水が循環されるヒーターコア１４が略鉛直に配設されている。

バイパス流路７および加熱流路８は、エアミックスダンパ１０の下流のエアミックス域１５で合流しており、その下流側に形成されているフェイス吹出流路１７、フット吹出流路１８およびデフ吹出流路１９の３つの吹出流路に連通している。フェイス吹出流路１７とデフ吹出流路１９との間には、吹出モードを切替えるデフ／フェイスダンパ２１が設けられている。また、フット吹出流路１８の入口には、吹出モードを切替えるフットダンパ２２が設けられている。

冷房運転モードにおいては、蒸発器６に供給された圧縮冷媒が気化することにより蒸発器６が冷却され、ブロアユニット２から空気流路４を経て蒸発器６を通過する空気が蒸発器６と熱交換して冷却される。そして、この冷却された空気の多くが３つの吹出流路１７，１８，１９から拭き出すようにエアミックスダンパ１０（１２）の回動位置が調整される。

暖房運転モードにおいては、空気流路４を通過した空気の大半がヒーターコア１４を通過するようにエアミックスダンパ１０（１２）の回動位置が調整され、ヒーターコア１４と熱交換して加熱された空気が３つの吹出流路１７，１８，１９から拭き出される。３つの吹出流路１７，１８，１９から吹き出される空気の温度は、回転軸１１を軸に回動するエアミックスダンパ１０とサブダンパ１２の回動位置に応じて調整される。

ユニットケース３には、蒸発器６に流入する前の圧縮冷媒を膨張させる膨張弁２５（図１参照）と、この膨張弁２５と蒸発器６との間を接続する高圧冷媒配管２６（冷媒配管）および低圧冷媒配管２７（冷媒配管）とが収容されている。膨張弁２５には高圧ポート２５ａと低圧ポート２５ｂとが設けられており、高圧ポート２５ａには図示しない冷媒コンプレッサにより圧縮された高圧冷媒を供給する高圧冷媒供給管（非図示）が接続され、低圧ポート２５ｂには冷媒コンプレッサ側に戻る低圧冷媒還流管（非図示）が接続される。

膨張弁２５は例えば蒸発器６の前方に配置され、高圧冷媒配管２６と低圧冷媒配管２７は、それぞれ膨張弁２５から後方に延出し、９０度屈曲して蒸発器６の前方を水平に通った後に上方に屈曲して蒸発器６の上辺沿いに設けられたヘッダー管６ａに接続されている。

膨張弁２５の高圧ポート２５ａに供給された圧縮冷媒は、膨張弁２５において減圧された後、高圧冷媒配管２６を通って蒸発器６に流入し、前述のように蒸発器６の内部で気化して蒸発器６を冷却した後、低圧冷媒配管２７を通って再び膨張弁２５（低圧ポート２５ｂ）を経て冷媒コンプレッサ側に戻される。

ユニットケース３の内部には冷媒配管収容室３１が設けられている。この冷媒配管収容室３１は、膨張弁２５と、高圧冷媒配管２６と、低圧冷媒配管２７とを収容する部屋として、蒸発器６の収容区画および空気流路４とは隔離された別室状に画成されている。

具体的には、冷媒配管収容室３１は、蒸発器６の前部を水平方向に横切る、概ねパイプ形状に形成されており、高圧冷媒配管２６と低圧冷媒配管２７の水平部分の長手方向に沿って上下に分割される、上カバー３１Ａと下カバー３１Ｂとを備えた分割構造となっている。そして、この冷媒配管収容室３１の内部に、高圧冷媒配管２６と低圧冷媒配管２７とが上下に配列されて収容されている。なお、冷媒配管収容室３１とミドルケース３Ｂとに掛けて、膨張弁２５が収容される箱状の膨張弁収容部３１ａ（図１参照）が形成されている。

冷媒配管収容室３１を構成する複数の分割部材、即ち上カバー３１Ａと下カバー３１Ｂの少なくとも一つを、ユニットケース３の構成部材であるアッパーケース３Ａ、ミドルケース３Ｂ、ロアーケース３Ｃ等と一体に形成してもよい。本実施形態では、例えば下カバー３１Ｂがミドルケース３Ｂと一体に成形されているが、例えば上カバー３１Ａをアッパーケース３Ａと一体に成形する等してもよい。

図２に示すように、冷媒配管収容室３１（３１Ａ，３１Ｂ）の壁面の肉厚ｔ１は、ユニットケース３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の壁面の肉厚ｔ２の１．５〜２．０倍程度に設定されている。例えば、ユニットケース３の肉厚ｔ２が１．３〜１．５ミリ程度の場合、冷媒配管収容室３１（３１Ａ，３１Ｂ）の肉厚ｔ１は２．０〜３．０ミリ程度に設定される。

冷媒配管収容室３１の内部において、高圧冷媒配管２６と低圧冷媒配管２７は、その外周面が冷媒配管収容室３１の内壁面から離間するように配置されている。つまり、管状に形成された冷媒配管収容室３１の内部空間における径方向の寸法が、高圧冷媒配管２６と低圧冷媒配管２７の外径よりも大きく設定されており、この内部空間の中央部付近に高低圧冷媒配管２６，２７が配設されている。

高低圧冷媒配管２６，２７の外周面と冷媒配管収容室３１の内壁面との間の空隙は、高低圧冷媒配管２６，２７が振動あるいは揺動等しても冷媒配管収容室３１の内壁面に触れないように、例えば数ミリ程度に設定される。なお、冷媒配管収容室３１の内壁面と高低圧冷媒配管２６，２７との間に吸音材、緩衝材、断熱材等を充填してもよい。

膨張弁２５が収容される膨張弁収容部３１ａは、その上半分が冷媒配管収容室３１の上カバー３１Ａに一体成形されており、上カバー３１Ａが取り外されると膨張弁２５の上部を覆うカバー類が無くなる。部品交換やメンテナンスのために蒸発器６を取り外す場合は、ユニットケース３のアッパーケース３Ａと、冷媒配管収容室３１の上カバー３１Ａを取り外す。これにより、蒸発器６と膨張弁２５と高低圧冷媒配管２６，２７の上部を覆う部材が無くなり、蒸発器６を、膨張弁２５および高低圧冷媒配管２６，２７と共に取り出すことができる。

以上のように構成された車両用空調装置１は、そのユニットケース３の内部に、冷媒配管収容室３１が、蒸発器６の収容区画および空気流路４とは隔離されて画成されており、この冷媒配管収容室３１の内部に、膨張弁２５と蒸発器６との間を接続する高圧冷媒配管２６と低圧冷媒配管２７とが収容されている。

このように、蒸発器６の収容区画および空気流路４とは隔離されて画成された冷媒配管収容室３１の内部に高低圧冷媒配管２６，２７が収容されるため、高低圧冷媒配管２６，２７の内部を流れる冷媒の流動音が、冷媒配管収容室３１を形成する壁面と、ユニットケース３の壁面とにより二重に遮られて車室側に漏れにくくなる。したがって、車両用空調装置１の静粛性を向上させることができる。

図３は、冷媒を圧縮する冷媒コンプレッサの起動時における冷媒の流動音を車室内で測定した結果を示すグラフである。冷媒配管収容室３１を構成している上カバー３１Ａと下カバー３１Ｂとが有る場合の起動音は５７．５ｄＢ(A)、上カバー３１Ａが無い場合の起動音は５９．７ｄＢ(A)、上下のカバー３１Ａ，３１Ｂが無い場合の起動音は６０．２ｄＢ(A)であった。つまり、上下のカバー３１Ａ，３１Ｂが有る場合は、無い場合に比べて２．７ｄＢ(A)静粛性が高まるという結果が得られた。

また、高低圧冷媒配管２６，２７は、その外周面が冷媒配管収容室３１（３１Ａ，３１Ｂ）の内壁面から離間しているため、高低圧冷媒配管２６，２７と、冷媒配管収容室３１を形成する壁面との間に空気層が介在し、高低圧冷媒配管２６，２７の内部を流れる冷媒の流動音が、冷媒配管収容室３１を形成する壁面に伝達されにくくなる。しかも、高低圧冷媒配管２６，２７の振動がユニットケース３側に伝わらなくなる。したがって、車両用空調装置１の静粛性をさらに向上させることができる。

さらに、冷媒配管収容室３１（３１Ａ，３１Ｂ）の壁面の肉厚ｔ１が、ユニットケース３の壁面の肉厚ｔ２よりも大きくされているため、高低圧冷媒配管２６，２７の内部を流れる冷媒の流動音が冷媒配管収容室３１の壁面によって遮られる作用が高められる。したがって、車両用空調装置１の静粛性を一段と向上させることができる。

また、冷媒配管収容室３１には、高低圧冷媒配管２６，２７と共に膨張弁２５も収容されているため、膨張弁２５の内部を流れる冷媒の流動音も冷媒配管収容室３１の壁面によって遮られ、この点でも車両用空調装置１の静粛性を向上させることができる。

冷媒配管収容室３１は分割構造とされており、その複数の分割部材の一つ、例えば下カバー３１Ｂがユニットケース３の構成部材であるミドルケース３Ｂと一体に成形されている。このため、冷媒配管収容室３１を形成する部品をユニットケース３の構成部材と一体化して冷媒配管収容室３１を形成する部品の数を削減し、簡素で安価な構成とすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用空調装置１によれば、簡素で安価な構成により、膨張弁２５と蒸発器６との間を接続する高圧冷媒配管２６と低圧冷媒配管２７の内部を流れる冷媒の流通音が車室側に漏れることを防止し、車両用空調装置１の静粛性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。

例えば、ユニットケース３の内部における蒸発器６と高低圧冷媒配管２６，２７との位置関係や、冷媒配管収容室３１の構造等は、本実施形態のもの限定されない。また、本実施形態では、自動車のダッシュボードに内蔵される車両用空調装置１に本発明を適用した例について説明したが、例えば自動車の後部座席やルーフ付近に設置される車両用空調装置にも本発明を適用することができる。

１ 車両用空調装置
３ ユニットケース
３Ｂ ミドルケース（ユニットケースの構成部材）
４ 空気流路
６ 蒸発器
２５ 膨張弁
２６ 高圧冷媒配管（冷媒配管）
２７ 低圧冷媒配管（冷媒配管）
３１ 冷媒配管収容室
３１Ａ 上カバー（冷媒配管収容室の分割部材）
３１Ｂ 下カバー（冷媒配管収容室の分割部材）
ｔ１ 冷媒配管収容室の壁面の肉厚
ｔ２ ユニットケースの壁面の肉厚

Claims (5)

1. 圧縮された冷媒が気化する蒸発器と、
   前記蒸発器に流入する前の前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
   前記蒸発器と前記膨張弁との間を接続する冷媒配管と、
   前記蒸発器と前記膨張弁と前記冷媒配管とを収容するとともに、前記蒸発器に空気を通過させる空気流路を有するユニットケースと、を具備し、
   前記ユニットケースの内部には、前記冷媒配管が収容される冷媒配管収容室が、前記蒸発器の収容区画および前記空気流路とは隔離されて画成され、
   前記冷媒配管収容室の壁面は前記ユニットケースの壁面に対して内側に空間を介して離間していることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記冷媒配管は、その外周面が前記冷媒配管収容室の内壁面から離間している請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記冷媒配管収容室の壁面の肉厚は、前記ユニットケースの壁面の肉厚よりも大きい請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記冷媒配管収容室には、前記冷媒配管と共に前記膨張弁も収容されている請求項１から３のいずれかに記載の車両用空調装置。
5. 前記冷媒配管収容室は分割構造であり、その複数の分割部材の少なくとも一つが、前記ユニットケースの構成部材と一体である請求項１から４のいずれかに記載の車両用空調装置。

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