JP6656949B2 - 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ＨＶＡＣユニットの内部に設置された蒸発器から発される冷媒流動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空気調和装置、いわゆるＨＶＡＣユニット(Heating Ventilation and Air Conditioning Unit)は、例えば特許文献１に開示されているように、樹脂成形されたユニットケースを備えている。ユニットケースの内部には空気流路が形成されており、その上流側から蒸発器（エバポレータ）、エアミックスダンパ、ヒーターコア等が順次配設され、それらによって温度調整された温調風が、その下流側に設けられているフェイス吹出流路、フット吹出流路およびデフ吹出流路のいずれかから複数の吹出モード切替えダンパを介して選択的に車室内に吹き出されるように構成されている。

特開２０１１−２５１５５６号公報

昨今、普及が著しい電動車両やハイブリッド車両は、エンジンを搭載していないか、搭載していても作動させない場合が多い。このため、エンジン駆動車両に比べて車内の騒音レベルが低く、相対的にＨＶＡＣユニットから発せられる空調騒音が顕著に感じられるという課題がある。
空調騒音としては、ブロアノイズ、モーターノイズ、各種ダンパの開閉音、冷媒流動音（気化音）等が挙げられる。これらの中でも特に冷媒流動音（気化音）は、蒸発器から放射されるシューッという独特の作動音であり、冷房運転時に断続的に作動するコンプレッサが起動する都度、ＨＶＡＣユニットの吹き出し口から聞こえてくるため、この音が気になるユーザーが多く、対策が望まれていた。

本発明は、上記の課題を解決するべくなされたものであり、ユニットケース内に設置された蒸発器から放射される冷媒流動音の音量を制限し、車内の静粛性を高め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、本発明は、以下の手段を採用する。
即ち、本発明の第１態様に係る車両用空調装置は、車両のダッシュボードに内蔵されるユニットケースと、前記ユニットケースの内部に形成された空気流路と、前記空気流路内に配設された蒸発器と、前記蒸発器の面方向中央部付近を前記ユニットケースの構造体に連結する連結部材と、を備えたものである。

上記構成の車両用空調装置によれば、ユニットケースの内部において蒸発器の面方向中央部付近が連結部材によってユニットケースの構造体に連結され、固定される。これにより、蒸発器は、その面方向に直交する方向（厚み方向）に振動することを規制される。したがって、蒸発器から放射される冷媒流動音の音量が制限され、冷媒流動音が車両用空調装置の吹き出し口から車内側に漏洩しにくくなり、ひいては車内の静粛性を高めることができる。

上記構成の車両用空調装置において、前記連結部材は、蒸発器の面方向中央部付近を、その面に直交する方向に付勢する付勢部材であってもよい。

このように連結部材を付勢部材とし、蒸発器の面方向中央部付近を付勢することにより、蒸発器に任意の付勢力を付与することができる。このため、蒸発器の振動を規制し、蒸発器から放射される冷媒流動音をより有効に抑制することができる。

また、連結部材を付勢力の異なるものに交換して蒸発器の固有振動数を変更することができるため、車両用空調装置の使用条件に見合った設定をして冷媒流動音を効果的に抑制することができる。

上記構成の車両用空調装置において、前記構造体は、前記蒸発器の直近位置に設けられて前記空気流路を前記車両の運転席側と助手席側とに分割する独立空調隔壁であってもよい。

この場合、蒸発器と独立空調隔壁との間が連結部材により連結されて蒸発器の厚み方向への振動（共振）が規制され、蒸発器からの冷媒流動音の放射が抑制される。

このように、一端が蒸発器に連結される連結部材の他端を、元来より蒸発器の直近位置に設けられている独立空調隔壁に連結して蒸発器の振動を規制する構造とすることにより、連結部材の長さを短くしてその剛性を高め、蒸発器を効果的に防振して冷媒流動音の放射防止に貢献することができる。

また、本発明の第２態様に係る車両用空調装置は、車両のダッシュボードに内蔵されるユニットケースと、前記ユニットケースの内部に形成された空気流路と、前記空気流路内に配設された蒸発器と、前記蒸発器の周囲と前記ユニットケースの内面との間に設けられる通風防止部材と、を備え、前記通風防止部材は、前記蒸発器の振動を抑制可能な制振材料によって形成されたものである。

上記構成の車両用空調装置によれば、蒸発器の周囲とユニットケースの内面との間に設けられる通風防止部材によって蒸発器の振動が制振され、蒸発器から放射される冷媒流動音の音量が制限される。
通風防止部材は元来より蒸発器とユニットケースの内面との間に設けられている部材であり、その材質を変更するだけなので、コストアップを招くことなく蒸発器の静粛性を向上させることができる。

以上のように、本発明に係る車両用空調装置によれば、ユニットケース内に設置された蒸発器から放射される冷媒流動音の音量を制限し、車内の静粛性を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の縦断面図である。 図１のII-II線に沿う横断面図である。 本発明の第２実施形態を示す横断面図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置の縦断面図である。 図４のV-V線に沿う横断面図である。 本発明の第４実施形態に係る車両用空調装置の縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置（ＨＶＡＣユニット）の縦断面図であり、図に向かって右側が車両前方、左側が車両後方（車内側）である。この車両用空調装置１は、自動車等の車両のダッシュボードに内蔵されるものであり、例えば樹脂成形されたユニットケース２を備えている。

ユニットケース２内には、図示しないブロアユニットから送られてくる空気流を前後方向（図１の左右方向）の流れに変換し、下流側へと流通させる空気流路３が形成されている。空気流路３の上流部位には、図示省略の冷凍サイクルを構成する蒸発器４が略鉛直に配設されている。

空気流路３は、蒸発器４の下流側においてバイパス流路５と加熱流路６とに分岐している。この分岐部には、エアミックスダンパ７が回転軸７ａ回りに回動可能に配設され、その回動位置によってバイパス流路５と加熱流路６とに流通される空気流の流量割合が調整可能とされている。加熱流路６には、エンジン冷却水回路８ａ，８ｂからの冷却水が循環されるヒーターコア８、あるいはこれに代わるＰＴＣヒータ等の加熱部材が略鉛直に配設されている。

バイパス流路５および加熱流路６は、エアミックスダンパ７下流のエアミックス域９で合流し、その下流側に形成されているフェイス吹出流路１０、フット吹出流路１１およびデフ吹出流路１２の３つの吹出流路に連通されている。フェイス吹出流路１０とデフ吹出流路１２との間には、デフ／フェイスダンパ（吹出モード切替えダンパ）１３が回転軸１３ａ回りに回動可能に配設されている。また、フット吹出流路１１の入口には、フットダンパ（吹出モード切替えダンパ）１４が回転軸１４ａ回りに回動可能に配設されている。

デフ／フェイスダンパ１３は、フェイス吹出流路１０を全閉する位置と、デフ吹出流路１２を全閉する位置との間で回動可能とされている。一方、フットダンパ１４は、フット吹出流路１１を全閉する位置と、フェイス吹出流路１０およびデフ吹出流路１２に連なる流路を全閉する位置との間で回動可能とされている。フットダンパ１４およびデフ／フェイスダンパ１３は、吹出モードに対応した位置にそれぞれ回動調整される。

冷房運転時には、冷凍サイクルに含まれる図示しない冷媒コンプレッサによって圧縮され、さらに凝縮器（コンデンサ）で凝縮された液相状の高圧冷媒が、膨張弁ケース２ａ内に収容された図示しない膨張弁によって所定の圧力に減圧された後、高圧冷媒管路４ａから蒸発器４に流れる。この冷媒は、蒸発器４で蒸発（気化）することにより蒸発器４の熱を奪ってこれを冷却した後、低圧冷媒管路４ｂから再び冷媒コンプレッサに還流する。

図示しないブロアユニットから空気流路３に流れてくる空気流は、上記のように冷媒の気化熱で冷却された蒸発器４を通過して冷やされ、エアミックスダンパ７の回動位置に応じた分配率でバイパス流路５と加熱流路６に分配される。加熱流路６に流れた冷却空気はヒーターコア８で加温されてエアミックス域９でバイパス流路５を流れて来た冷却空気と合流した後、各吹出流路１０，１１，１２から車室内に吹き出されて空調に供される。

蒸発器４において冷媒が気化する際に発生する冷媒流動音（気化音）を抑制するべく、蒸発器４の面方向中央部付近をユニットケース２の構造体、例えば前面板２ｂに連結するブラケット１６Ａ（連結部材）が設けられている。図２にも示すように、このブラケット１６Ａは、例えば帯状の金属板を略Ｕ字状に折曲することにより、Ｕターン部１６Ａａと一対の締結片１６Ａｂとを備えるように形成されている。

ブラケット１６ＡのＵターン部１６Ａａは、蒸発器４を構成する多数のチューブ４ｃのうち、蒸発器４の面方向中央部付近に位置する１本のチューブ４ｃに巻回されている。このＵターン部１６Ａａとチューブ４ｃとの間は相対移動が起こらないようにする。例えば、Ｕターン部１６Ａａにチューブ４ｃを圧迫的に挟持させたり、Ｕターン部１６Ａａとチューブ４ｃとの間を接着、溶着する等して相対移動を防止する。また、ブラケット１６Ａの締結片１６Ａｂは、ユニットケース２の前面板２ｂに形成された締結ボス２ｃにビス１７で締結されている。

ブラケット１６Ａの材質、形状や、ブラケット１６Ａと蒸発器４の面方向中央部付近との連結構造は上記の構造に限定されない。例えば、ブラケット１６Ａと同じ働きを持つ突起部をユニットケース２の前面板２ｂに一体成形してもよい。

以上のように構成された車両用空調装置１によれば、ユニットケース２の内部において蒸発器４の面方向中央部付近がブラケット１６Ａによってユニットケース２の前面板２ｂに連結され、固定される。これにより、蒸発器４は、その面方向に直交する方向（厚み方向）に振動することを規制される。したがって、蒸発器４から放射される冷媒流動音の音量が制限され、冷媒流動音が車両用空調装置１の吹出流路１０，１１，１２から車内側に漏洩しにくくなり、ひいては車内の静粛性を高めることができる。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態を示す横断面図である。この図３は、第１実施形態において図２が示す位置と同位置の横断面図である。

この第３実施形態では、蒸発器４の面方向中央部付近をユニットケース２の前面板２ｂに連結する連結部材としてスプリング１６Ｂが用いられている。このスプリング１６Ｂは、そのコイル部の両端にフック１６Ｂａ，１６Ｂｂが形成された引っ張りスプリングである。

例えば、蒸発器４の面方向中央部付近に位置する、隣り合う２本のチューブ４ｃの間に、平面形状が略Ｔ字状をなす引っ張り部材２０が後方（車内側）から差し込まれている。この引っ張り部材２０は、樹脂または金属製であり、蒸発器４の複数のチューブ４ｃに当接する当接片２０ａと、この当接片２０ａの幅方向中間部から前方に延びて２本のチューブ４ｃ間に差し込まれる差込片２０ｂとを備えている。

スプリング１６Ｂの一方のフック１６Ｂａは引っ張り部材２０の差込片２０ｂ後端の掛止孔に掛止され、他方のフック１６Ｂｂはユニットケース２の前面板２ｂに形成された掛止片２ｄの掛止孔に掛止されている。このように両端のフック１６Ｂａ，１６Ｂｂが掛止された時、スプリング１６Ｂが所定の張力で引っ張られるように、予めスプリング１６Ｂの長さや張力が設定される。

このように、連結部材としてスプリング１６Ｂ等の付勢部材を用い、蒸発器４の面方向中央部付近を引っ張るように付勢することにより、蒸発器４に任意の付勢力を付与することができる。このため、蒸発器４の振動を規制し、蒸発器４から放射される冷媒流動音をより有効に抑制することができる。

また、スプリング１６Ｂを付勢力の異なるものに交換して蒸発器４の固有振動数を変更することができる。このため、車両用空調装置１の使用条件（例えば冷媒の種類および圧力、車両の種類等）に見合った設定をして冷媒流動音を効果的に抑制することができる。

なお、連結部材としては、スプリング１６Ｂに限らず、例えばゴム等の弾性材料からなるバンド等に置き換えてもよい。要するに、蒸発器４の面方向中央部付近とユニットケース２の前面板２ｂとの間に引っ張り力を作用させるものであればよい。あるいは逆に、蒸発器４の面方向中央部付近とユニットケース２の前面板２ｂとの間を拡張させるように押圧する部材を連結部材として用いてもよい。例えば、弾性材料からなるブロック等を弾装してもよい。

［第３実施形態］
図４は、本発明の第３実施形態を示す車両用空調装置１の縦断面図である。この第３実施形態において図１に示す第１実施形態と異なるのは、蒸発器４の面方向中央部付近をユニットケース２の構造体に連結する連結部材としてのブラケット１６Ｃの付近のみであり、その他の部分の構成は同一である。したがって、同一構成を有する各部には同一符号を付して重複する説明は省略する。

蒸発器４の面方向中央部付近に設けられているブラケット１６Ｃは、図５に示すように、第１実施形態のブラケット１６Ａ（図２参照）とほぼ同様な略Ｕ字状の平面形状を有しており、Ｕターン部１６Ｃａと一対の締結片１６Ｃｂとを備えている。Ｕターン部１６Ｃａは、蒸発器４を構成する多数のチューブ４ｃのうち、蒸発器４の面方向中央部付近に位置する１本のチューブ４ｃに巻回され、チューブ４ｃに対して相対移動しないようにされている。

ブラケット１６Ｃの一対の締結片１６Ｃｂが締結されるユニットケース２の構造体としては、蒸発器４の直近位置に設けられて空気流路３（５，６）を車両の運転席側と助手席側とに分割する独立空調隔壁２ｅが用いられている。この独立空調隔壁２ｅは第１実施形態を示す図１にも図示されているものである（符号はなし）。

図５に示すように、独立空調隔壁２ｅは垂直な平板状であり、例えばユニットケース２の内面に一体に成形されている。この独立空調隔壁２ｅにおける蒸発器４側の縁部付近には、車幅方向左右に突出する一対の締結片２ｆが形成されている。そして、これら一対の締結片２ｆに、ブラケット１６Ｃの一対の締結片１６Ｃｂがそれぞれ重ねられてビス２２およびナット２３によって締結される。

以上の構成により、蒸発器４の面方向中央部付近と独立空調隔壁２ｅとの間がブラケット１６Ｃにより連結される。これにより、蒸発器４の厚み方向への振動や共振がブラケット１６Ｃによって規制され、蒸発器４からの冷媒流動音の放射が抑制される。

このように、一端が蒸発器４に連結されるブラケット１６Ｃの他端を、元来より蒸発器４の直近位置に設けられている独立空調隔壁２ｅに連結して蒸発器４の振動を規制する構造とすることにより、ブラケット１６Ｃの長さを短くしてその剛性を高め、蒸発器４を効果的に防振して冷媒流動音の放射防止に貢献することができる。

［第４実施形態］
図６は、本発明の第４実施形態を示す車両用空調装置５１の縦断面図である。この車両用空調装置５１において、図１に示す第１実施形態の車両用空調装置１と異なるのは、蒸発器４の周囲を囲むように設けられている通風防止部材２５の材質のみであり、その他の部分の構成は同一である。したがって、同一構成を有する各部には同一符号を付して重複する説明は省略する。

図１および図４では省略されているが、蒸発器４の周囲とユニットケース２の内面との間には通風防止部材２５が介装されている。この通風防止部材２５は、蒸発器４の上流側の空気が、ユニットケース２と蒸発器４との間をすり抜けてしまうことによる空調効率の低下を防止する気密部材である。一般に、この通風防止部材２５の材質としては低密度なウレタンスポンジ等が用いられているが、本実施形態では、より高密度なブチルゴムやシリコンゴム等の制振材料が用いられている。このような制振材料を用いることにより、ユニットケース２の内部における蒸発器４の振動を抑制することができる。

上記構成の車両用空調装置５１によれば、蒸発器４の周囲とユニットケース２の内面との間に設けられる通風防止部材２５によって蒸発器４の振動が制振され、蒸発器４から放射される冷媒流動音の音量が制限される。
通風防止部材２５は元来より蒸発器４とユニットケース２の内面との間に設けられている部材であり、その材質を変更するだけなので、コストアップを招くことなく蒸発器４の静粛性を向上させることができる。

以上説明したように、上記の各実施形態によれば、簡素で軽量、且つ安価な構成により、ユニットケース２内に設置された蒸発器４から放射される冷媒流動音の音量を制限し、車内の静粛性を高めることができる。

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２の内部構造（レイアウト等）や、蒸発器４およびヒーターコア８と各空気流路３，５，６，９等との相対位置関係、さらには各ダンパ７，１３，１４および各吹出流路１０，１１，１２との相対位置関係等は、上記実施形態の態様に限定されることはなく、他の構造であっても構わない。

１ 車両用空調装置
２ ユニットケース
２ｂ 前面板（ユニットケースの構造体）
２ｅ 独立空調隔壁（ユニットケースの構造体）
３ 空気流路
４ 蒸発器
４ｃ チューブ
１６Ａ ブラケット（連結部材）
１６Ｂ スプリング（連結部材）
１６Ｃ ブラケット（連結部材）
２０ 引っ張り部材
２５ 通風防止部材

Claims (3)

1. 車両のダッシュボードに内蔵されるユニットケースと、
   前記ユニットケースの内部に形成された空気流路と、
   前記空気流路内に配設された蒸発器と、
   前記蒸発器の面方向中央部付近を前記ユニットケースの構造体に連結する連結部材と、
   を備えた車両用空調装置。
2. 前記連結部材は、前記蒸発器の面方向中央部付近を、その面に直交する方向に付勢する付勢部材である請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記構造体は、前記蒸発器の直近位置に設けられて前記空気流路を前記車両の運転席側と助手席側とに分割する独立空調隔壁である請求項１または２に記載の車両用空調装置。

Images