JP6346806B2 - 車両用空調装置およびこれを搭載した車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両用の空調装置におけるヒーターコアなどに接続され、装置外部に配置される配管部の固定構造に関し、安定かつ確実な固定を可能とする構造を有した配管用固定構造に関するものである。

車両用空調装置の配管構造においては、車両の運転時の振動などの外力に対する強度と同時に、車両生産の途中段階における外力に対する強度にも配慮を払う必要がある。

空調装置の内部には、送風空気を加熱または冷却する熱交換器が配置され、この熱交換器には、熱媒体を導入する配管（導入配管）と導出する配管（導出配管）とが接続され、導入配管や導出配管には車両の振動により、外力がかかり、このとき、これら配管の一方側は熱交換器に固定されており外力に耐えることができるが、他方側を固定しないと振動に対して共振し、意図しない配管の変形や騒音が発生するおそれがあるため、配管の他方側に対しても、固定されることが求められる。

更に、導入配管や導出配管の他方側は、生産工程時や修理補修などにおいて、エンジンルーム側のホースや配管との接続や取外し作業が行われるが、この接続や取外し作業は作業員によって行われるもので、配管の軸方向に対する外力は比較的大きいために、配管の他方側に対して、比較的大きな軸方向の外力にも十分に耐え得る、堅牢な構造も求められる。

ここで、特許文献１においては、パイプの外径に沿った半円部（ガイド）を有する車載用アームおよびパイプ固定用アームにより、配管の他方側を挟み込むことで固定する構造が開示されている。これにより、配管の他方側に径方向の振動が加えられても、共振を防止し、変形や騒音を防止することができる。

また特許文献２は、配管の端部を固定部材に固定する事例であり、配管を径外方向に膨出させた鍔部の側面に回転防止の平坦部を設け、固定部材の平坦部と対応させて、径方向ならびに軸方向の固定を図った構造が開示されている。

特開２００２−１２７７３５号公報 特開２０００−２４０８４８号公報

しかしながら、特許文献１の配管固定構造は、配管の他方側において、軸方向に対して確実に固定する構造となっていないため、エンジンルーム側のホースや配管との接続や取外し作業により、導入配管や導出配管が変形するおそれがある。

この点、特許文献２の配管固定構造は配管が固定部材に圧入されており、配管の端部は、軸方向に対して固定部材に確実に固定されている。しかしながら、固定部材は、配管の拡張しようとする拡張力に耐える相対的に硬い材料であることが必要であり、換言すると、特許文献２の構成は、圧入工程を利用することと、固定部材に硬い材料を利用することの２つの要件が必要であり、車両用空調装置の配管固定構造としては、必ずしも生産性に優れた構成とはなっていない。

さらに、車両用空調装置が配置される車室内の空間は、夏季においては５０℃も越える場合も報告されているほどで、このため配管の固定構造においては、経時変化が少なく安定的に固定することも求められる。

上記問題を解決するために本発明では、製造段階から製品の使用に至るまで、配管の径方向と軸方向との移動を確実に規制でき、生産しやすく、経時変化が少ない配管の固定構造を備えた車両用空調装置の提供を、課題とする。

かかる課題を解決するため、本発明の車両用空調装置は、内部に空気通路を有するケースを備えた空調装置と、前記空気通路から前記ケースの外部へ引き出された先端部の近傍に突起部を有する配管と、前記突起部を挟持して前記配管を支持する配管支持部を有する配管支持ユニットを備え、前記配管支持部は、前記配管の外周面または前記突起部と前記配管の径方向で当接可能な径方向規制部と、前記突起部と前記配管の軸方向で当接可能な軸方向規制部と、を備えること（請求項１）によって、配管支持部は、径方向規制部により配管の径方向の移動を、軸方向規制部により配管の軸方向の移動を、それぞれ確実に規制することができる構造としている。

また、本発明の車両用空調装置では、前記配管支持ユニットは、第１支持アームと第２支持アームとを有し、前記軸方向規制部は、第１支持アームに形成された第１軸方向規制部と第２支持アームに形成された第２軸方向規制部とを有し、前記第１軸方向規制部は、前記突起部と、前記配管の軸方向に沿った一方の方向で当接可能であり、前記第２軸方向規制部は、前記突起部と、前記配管の軸方向に沿った他方の方向で当接可能（請求項２）にしたことで、第１軸方向規制部は突起部と、配管の軸方向の一方において当接可能となり、第２軸方向規制部は突起部と、配管の軸方向の他方において当接可能となるので、それぞれの軸方向規制部は、突起部に対して配管の軸方向の両側で当接可能とされていないから、射出成型の金型構造ならびに構成を簡易化することができ、生産性を向上できる。

また、本発明の車両用空調装置を、前記径方向規制部は、第１支持アームに形成された第１径方向規制部と第２支持アームに形成された第２径方向規制部とを有し、前記第１径方向規制部は、前記突起部に対して、前記第１軸方向規制部の側に形成され、前記第２径方向規制部は、前記突起部に対して、前記第２軸方向規制部の側に形成することが好ましく（請求項３）、第１径方向規制部は、突起部に対して第１軸方向規制部の側に形成され、第２径方向規制部は、突起部に対して第２軸方向規制部の側に形成されるので、径方向規制部を形成しても、射出成型が過度に複雑とならずに、前述の生産性向上の確保も可能となる。

また、本発明の車両用空調装置を、前記配管は、熱媒体を前記ケースの内部へ導く導入配管と、前記熱媒体を前記ケースの外部へ導く導出配管とを有し、前記配管支持部は、前記導入配管と前記導出配管とを支持するもので、前記第１径方向規制部は、前記導入配管を規制する第１径方向導入配管規制部と、前記導出配管を規制する第１径方向導出配管規制部とを有し、前記第２径方向規制部は、前記導入配管を規制する第２径方向導入配管規制部と、前記導出配管を規制する第２径方向導出配管規制部とを有し、前記第１径方向導入配管規制部と前記第１径方向導出配管規制部とは、前記突出部に対して互いに反対の側に形成され、前記第２径方向導入配管規制部と前記第２径方向導出配管規制部とは、前記突出部に対して互いに反対の側に形成することが好ましく（請求項４）、第１径方向導入配管規制部と第１径方向導出配管規制部とを突起部に対して互いに反対に形成し、第２径方向導入配管規制部と第２径方向導出配管規制部とを突起部に対して互いに反対に形成したので、配管支持ユニットにかかる応力方向を分散し、意図しない、配管支持ユニット形状の経時変化を抑制することができる。

前記第１軸方向規制部ならびに第１径方向規制部が突出する方向と、前記第２軸方向ならびに第２径方向規制部が突出する方向は、配管支持ユニットの表面に対し互いに逆方向を向き、さらに隣り合う前記導入配管規制側と前記導出配管規制側とが、配管支持ユニットの表面に対し互いに逆方向を向くので、振動を加えられたり外力が加わったりする際に、配管支持ユニット内で隣り合う規制部に同時に同方向の外力が掛ることがないので、配管支持ユニット内の第１支持アームおよび第２支持アームに掛る力やモーメントを極力低減することが可能となる。

また、本発明の車両用空調装置を、前記径方向規制部が、前記配管の外周面と、前記配管の径方向に弾性力をもって当接する径方向当接部を含むよう構成してもよく（請求項５）、径方向規制部は弾性力をもって配管に当接する径方向当接部を含むので、配管や配管支持ユニットに寸法バラツキがあっても、配管の径方向の移動を確実に規制でき、生産性を向上できる。

また、本発明の車両用空調装置を、前記径方向当接部が、前記配管の外周面の円周方向に配置され、１箇所もしくは複数箇所にて切り欠きを有するよう構成してもよく（請求項６）、径方向当接部は、１箇所もしくは複数箇所に切り欠きを有するから、周方向に不連続部を有することとなり、部分的に変形し易くなるため、径方向当接部の内径が配管の外径よりも小さい場合でも、径方向当接部は配管の外周を弾性的に当接することが容易となり、配管の径方向の移動を確実に規制でき、生産性を向上できる。

また、本発明の車両用空調装置を、前記第１支持アームと前記第２支持アームとは、ヒンジ効果を有する合成樹脂で一体成型されたヒンジ部と、前記ヒンジ部の反対側に前記径方向当接部の弾性力を維持した状態で前記第１支持アームと前記第２支持アームとを機械的に固定する固定部とを具備することで（請求項７）、配管支持ユニットを構成する第１支持アームと第２支持アームとを、ヒンジ効果を有する合成樹脂で一体成型し、ヒンジ部の反対側を機械的に固定する固定部を備えるよう構成すれば、部品点数を削減でき、生産性を向上できる。

空調装置のケースから引き出される配管と配管の支持アームを示す概念図である。 空調装置のケースから引き出される配管と、配管の端末突起部を示す図である。 配管を支えるための第１支持アームと第２支持アーム部における一般的な配管支持部（段差部）の構造を示す図である。 配管の突起部に当接する軸方向規制の基本を示す図である。 配管の突起部に当接する径方向規制の基本を示す図である。（ａ）弾性的に可変可能な傾斜構造部を有する例である。（ｂ）弾性的に変位可能な弾性体部を有する例である。 隣り合う規制部の構造が交互に位置する状態を示した図である。 （ａ）図６における導入配管側の断面図である。（ｂ）図６における導出配管側の断面図である。 弾性体による径方向規制部の一部が切り欠かれた状態を示す図である。 配管の受け部となる第１支持アームと抑え部となる第２支持アームが、ヒンジ効果を有する樹脂にて一体成型された状態を示す構造図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態にかかる車両用の空調装置について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

図１は、本発明に係る車両用空調装置１が車両（点線）に搭載された状態を示した概念図である。車両用空調装置１は、内部に空気通路を有するケース１０を有し、空気通路には送風空気を冷却または加熱する熱交換器１１が備えられる。この熱交換器１１には、図１に示されるように、配管２０が、空気通路からケース１０の外部へ引き出されるように接続されている。

熱交換器１１は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器（エバポレータ）、或いは送風空気を加熱する加熱用熱交換器（ヒーターコア）、或いは冷却用と加熱用の双方に使用可能な加熱冷却用熱交換器などの周知のものである。また、図１では熱交換器１１の数量は１つの例が示されているが、複数設けられていても良い。

配管２０は、図２に示されるように、導入配管２１と導出配管２２とを有し、内部に熱媒体（例えば、水、クーラント、油、冷媒など）が流されるもので、金属材料（例えば、アルミニウム、真鍮、ステンレス等）より構成される。配管２０の一方側は熱交換器１１に接続されて、熱交換器に熱媒体を導入し、あるいは導出する。また、配管２０の他方側は、図示しない周知の熱媒体供給システム（例えば、エンジン排熱の冷却システム、空調用冷凍サイクル）と接続される。これにより配管２０は、熱交換器１１と熱媒体供給システムとの間で、熱媒体を通流することができる。

配管２０の他方側が支持されていない場合を説明する。車両の走行による振動に共振し、意図しない配管の変形が発生するおそれがある。また、車両の製造段階において、配管２０の他方側が熱媒体供給システムと接続される（例えば、弾性ホースや金属配管と接続される）工程では、外力が加えられ、やはり意図しない配管の変形が発生するおそれがある。

そこで配管２０の他方側には、図２に示されるように、配管の外形側に略円盤状に膨出した突起部が設けられる。そして、この突起部２３を、配管支持ユニット５００により挟持する（図１）ことで、意図しない配管の変形が防止される。

配管支持ユニット５００は、ケース１０の一部分として形成され、あるいはケース１０とは別部品であるが堅固に支持されて、配管２０を挟持することにより配管２０の他方側を支持するものである。また、配管支持ユニット５００の材料は、射出成型により生産される樹脂材（例えば、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリエチレン、アクリル等）であることが好ましい。射出成型によって生産が容易であり、樹脂であるために軽量でもある。そして、図３に示されるように、第１支持アーム１００と第２支持アーム２００とを有する。この例では、第１支持アーム１００は受け部（配管２０が載置される部分）であり、第２支持アーム２００は抑え部（第１支持アームに載置された配管２０を、弾性的に抑える部分）となっているが、第１支持アーム１００と第２支持アーム２００との上下位置が逆であっても構わない。また、第１支持アーム１００と第２支持アーム２００とが、図３のように、配管を上下方向で挟持するものではなく、左右方向で挟持するものであっても構わない。

＜軸方向規制部＞
図３は、配管の受け部となる第１支持アームと、配管の抑え部となる第２支持アームにおける配管支持部５０１の基本的な形状を示した図である。

第１支持アーム１００は、第１軸方向導入配管規制部１２１ａと、第１軸方向導出配管規制部１２２ａが形成されている。第１軸方向導入配管規制部１２１ａは、小径部Ｓ（配管の外径を下回らず、突起部の外形を上回らない内径）と、大径部Ｌ（突起部の外径を下回らない内径）と、段差面Ｇ（小径部と大径部とを径方向につなぐ面であり、軸方向規制部）と、を有する。第２軸方向導出配管規制部１２２ａも、同様に、小径部Ｓ，大径部Ｌ、段差面Ｇと、を有する。

第２支持アーム２００は、第２軸方向導入配管規制部２２１ａと、第２軸方向導出配管規制部２２２ａが形成されている。そして、それぞれ、小径部Ｓ，大径部Ｌ、段差面Ｇと、を有する。

第１軸方向導入配管規制部１２１ａと第２軸方向導入配管規制部２２１ａとが近接することで、小径部Ｓと大径部Ｌとは、それぞれ略円形の空間を形成し、配管の突起部２３を収容することができる。同様に、第１軸方向導出配管規制部１２２ａと第２軸方向導出配管規制部２２２ａとが近接することで、小径部Ｓと大径部Ｌとは、それぞれ略円形の空間を形成し、配管の突起部２３を収容することができる。

そしてこのように、第１軸方向導入配管規制部１２１ａと第２軸方向導入配管規制部２２１ａとによって導入配管支持部５０１ａが形成され、第１軸方向導出配管規制部１２２ａと第２軸方向導出配管規制部２２２ａとによって、図示しない導出配管支持部５０１ｂが形成される。

図４は、図３の第１支持アームまたは第２支持アームに突起部２３を有する配管２０を実装した状態を示し、段差面Ｇによって一方向への移動（図の右方向への移動）が規制された状態となっている。

＜径方向規制部＞
図５は、図３で示された配管支持部５０１に弾性体が備えられた例を示すもので、（ａ）は、配管２０の軸方向に対して傾斜し、配管２０の外周面に弾性的に当接する弾性体（傾斜状弾性体Ａ）が、（ｂ）は、配管の径方向に対して垂直に、配管の外周面に弾性的に当接する弾性体（素材状弾性体Ｂ）が、それぞれ示されている。これらの弾性体は、配管２０の外周面に弾性的に当接することで、配管２０の径方向の移動を規制する径方向規制部となっている。

傾斜状弾性体Ａは、それぞれの軸方向規制部（１２１ａ、１２２ａ、２２１ａ、２２２ａ）に連続し、軸方向規制部と同じ材料により形成される。素材状弾性体Ｂは、それぞれの軸方向規制部（１２１ａ、１２２ａ、２２１ａ、２２２ａ）に機械的に固定され、弾性力を有する材料（例えば、ＥＰＤＭ，ＮＢＲ，Ｈ−ＮＢＲ、スチレン−ブタジエンゴムなど）により形成される。機械的な固定は、例えば接着剤を介した固定や、樹脂部分と弾性体との一体成型による固定など、周知の方法を用いて行われる。

＜複数の配管を挟持＞
図６は、第１支持アーム１００と第２支持アーム２００とが複数の配管（導入配管２１、導出配管２２）を挟持し、それぞれの配管２１、２２の軸方向の移動と径方向の移動とを規制する状態を示している。同じ支持アームにおいて、隣り合う配管支持部同士は交互に位置するもので、例えば第１支持アーム１００の導入配管２１の側における規制部（第１軸方向導入配管規制部１２１ａ、第１径方向導入配管規制部１２１ｂ）が図６中、手前側に凸である場合に、第１支持アームの導出配管２２の側における規制部（第１軸方向導出配管規制部１２２ａ、第１径方向導出配管規制部１２２ｂ）は、図６中、奥側に凸である。同様に、例えば第２支持アーム２００の導入配管２１の側における規制部（第２軸方向導入配管規制部２２１ａ、第２径方向導入配管規制部２２１ｂ）が図６中、奥側に凸である場合に、第２支持アーム２００の導出配管２２の側における規制部（第２軸方向導出配管規制部２２２ａ、第２径方向導出配管規制部２２２ｂ）は、図６中、手前側に凸である。

図７は、図６で示した配管の断面図であり、（ａ）は導入配管２１の断面を、（ｂ）は導出配管２２の断面を示している。このように、第１支持アーム１００の第１径方向導入配管規制部１２１ｂと第１径方向導出配管規制部１２２ｂとを、突起部２３に対して反対の側へ設けたので、第１支持アーム１００にかかる応力の方向が分散し、応力による第１支持アーム１００の形状変化が発生しにくいように構成すると好適である。第２支持アーム２００の第２径方向導入配管規制部２２１ｂと第２径方向導出配管規制部２２２ｂについても、同様に好適である。

なお、図７に示したように、軸方向規制部（１２１ａ、１２２ａ、２２１ａ、２２２ａ）および径方向規制部（１２１ｂ、１２２ｂ、２２１ｂ、２２２ｂ）を、突起部２３に対して、配管２０の軸方向の一方側にのみ設けることが望ましい。軸方向規制部および径方向規制部を突起部２３に対して配管２０の軸方向の両側に設けると、支持アーム１００、２００の金型の抜き方向を配管２０の軸方向とするのが好ましいとき、軸方向規制部を形成できない場合があり制約を受けやすいところ、片側にのみ設けることで、金型設計上の制約を受けにくくすることができる。

＜径方向規制部に設ける切り欠き＞
図８は径方向規制部に備えられた弾性体の一部が切り欠かれた状態を示す図で、（ａ）は切り欠き６１が傾斜状弾性体Ａに形成された例を、（ｂ）は切り欠き６２が素材状弾性体Ｂに形成された例を、それぞれ示している。このように切り欠き６１、６２が形成されることで、径方向規制部の内径が配管２０の外径よりも小さい場合でも、径方向規制部は配管２０の外周を弾性的に当接することが容易となり、配管２０の径方向の移動を確実に規制でき、生産性を向上できる。また、配管２０の外径や、径方向規制部自体の寸法にバラツキが発生しても配管２０の径方向の移動を確実に規制することもでき、生産性を向上できる。

＜第１支持アームと第２支持アームとの関係＞
図９は、第１支持アーム１００と第２支持アーム２００が、ヒンジ効果を有する樹脂にて一体成型された状態を示す構造図である。ヒンジ部６００の反対側に位置する第２支持アーム２００の自由端には、締め付ける方向に突出した突起を有するロック構造部６１０を有し、そのロック構造部６１０が、第１支持アーム１００の対応する位置に係止可能な係止部６１１を有することで、機械的に固定可能な構造となっている。

以上、配管支持ユニット５００による配管２０の他方側の支持構造を説明してきたが、本発明はこれに限定されない。例えば、配管２０が１本または２本である構造を例として挙げたが、配管の本数は３本以上であっても構わない。また、第１支持アーム１００および第２支持アーム２００のうちいずれか一方が、配管２０の外面を保護する保護カバーと一体的に形成されたものであってもよい。部品点数を削減することができる。さらに、図９においてロック機構６１０が係止部６１１に機械的に固定されるときに、ケース１０も含めて固定されても良い。配管２０の他方側に外力が加えられたとしても、ケース１０を含めた堅牢な固定構造となるため、確実に配管の変形を防止することができる。

本発明に係る装置は、車両用の空調装置に配置される配管部を、安定かつ確実な固定を経済的に実現可能とした配管構造に関するものであり、工業的に生産できることは明白で産業上利用できるものである。

１車両用空調装置
１０ ケース
１１ 熱交換器（ヒーターコア、エバポレータ、加熱冷却用熱交換器）
２０ 配管
２１ 導入配管
２２ 導出配管
２３ 突起部
６１、６２ 切り欠き
１００ 第１支持アーム
１２１ａ 第１軸方向導入配管規制部
１２１ｂ 第１径方向導入配管規制部
１２２ａ 第１軸方向導出配管規制部
１２２ｂ 第１径方向導出配管規制部
２００ 第２支持アーム
２２１ａ 第２軸方向導入配管規制部
２２１ｂ 第２径方向導入配管規制部
２２２ａ 第２軸方向導出配管規制部
２２２ｂ 第２径方向導出配管規制部
５００ 配管支持ユニット
５０１ 配管支持部
５０１ａ 導入管支持部
５０１ｂ 導出管支持部
６００ ヒンジ部
６１０ ロック構造部
６１１ 係止部
Ｓ 小径部
Ｌ 大径部
Ｇ 段差面
Ａ 傾斜状弾性体
Ｂ 素材状弾性体

Claims (7)

1. 内部に空気通路を有するケースを備えた空調装置と、前記空気通路から前記ケースの外部へ引き出された先端部の近傍に突起部を有する配管と、前記突起部を挟持して前記配管を支持する配管支持部を有する配管支持ユニットを備え、前記配管支持部は、前記配管の外周面または前記突起部と前記配管の径方向で当接可能な径方向規制部と、前記突起部と前記配管の軸方向で当接可能な軸方向規制部と、を備える車両用空調装置において、
   前記配管支持ユニットは、第１支持アームと第２支持アームとを有し、前記軸方向規制部は、第１支持アームに形成された第１軸方向規制部と第２支持アームに形成された第２軸方向規制部とを有し、前記第１軸方向規制部は、前記突起部と、前記配管の軸方向に沿った一方の方向でのみ当接可能であり、前記第２軸方向規制部は、前記突起部と、前記配管の軸方向に沿った他方の方向でのみ当接可能であることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記径方向規制部は、第１支持アームに形成された第１径方向規制部と第２支持アームに形成された第２径方向規制部とを有し、前記第１径方向規制部は、前記突起部に対して、前記第１軸方向規制部の側にのみ形成され、前記第２径方向規制部は、前記突起部に対して、前記第２軸方向規制部の側にのみ形成され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. 前記配管は、熱媒体を前記ケースの内部へ導く導入配管と、前記熱媒体を前記ケースの外部へ導く導出配管とを有し、前記配管支持部は、前記導入配管と前記導出配管とを支持するもので、前記第１径方向規制部は、前記導入配管を規制する第１径方向導入配管規制部と、前記導出配管を規制する第１径方向導出配管規制部とを有し、前記第２径方向規制部は、前記導入配管を規制する第２径方向導入配管規制部と、前記導出配管を規制する第２径方向導出配管規制部とを有し、前記第１径方向導入配管規制部と前記第１径方向導出配管規制部とは、前記突起部に対して互いに反対の側にのみ形成され、前記第２径方向導入配管規制部と前記第２径方向導出配管規制部とは、前記突起部に対して互いに反対の側にのみ形成されることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記径方向規制部は、前記配管の外周面と、前記配管の径方向に弾性力をもって当接する径方向当接部を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
5. 前記径方向当接部は、前記配管の外周面の円周方向に配置され、１箇所もしくは複数箇所にて切り欠きを有することを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記第１支持アームと前記第２支持アームとは、ヒンジ効果を有する合成樹脂で一体成型されたヒンジ部と、前記ヒンジ部の反対側に前記径方向当接部の弾性力を維持した状態で前記第１支持アームと前記第２支持アームとを機械的に固定する固定部とを具備することを特徴とする請求項４もしくは５記載の車両用空調装置。
7. 上記請求項１から６のいずれか1項に記載の車両用空調装置を搭載した車両。

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