JP7346048B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両用空調装置に関するものである。
自動車などの車両には、空調装置(車両用空調装置)が備えられている。この空調装置は、通常、その本体の全部が車室内に設置されているが、例えば、車室内をより広くするなどの目的で、空調装置の本体の一部をエンジンルーム内に設置して、車室内に設置される部分を小さくすることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2017-128328号公報
上記特許文献1に記載された車両用空調装置では、送風機をエンジンルーム内に配置するようにしているが、エンジンルーム内は、送風機に対するレイアウトの自由度が低い。また、送風機とエンジンルーム内の他の部品とのクリアランスが狭くなるため、送風機のメンテナンスをエンジンルーム側から行うことが難しくなるので、車室内側から送風機のメンテナンスを行う必要性が生じる。
そして、送風機のメンテナンスを車室内側から行う場合、先ず、車体からインストルメントパネルを取外し、次に、空調装置の車室内に設置された部分を取外した後でないと、送風機にアクセスできない。よって、メンテナンス時の付帯作業が多くなり、メンテナンスに要する作業時間が長くなり、作業負担が大きくなるなどの問題があった。
そこで、本発明は、主に、上記した問題点を解決することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明は、
エンジンルーム内に少なくとも送風機が配置された車両用空調装置であって、
前記送風機が、前記エンジンルーム内にファンを回転可能なモータを有し、
該モータの回転軸が、鉛直方向に対して0度よりも大きく90度未満となる傾斜角度を有して車両前方側に向けて斜めに配置され、
前記モータは、前記送風機に対する着脱方向が前記回転軸の軸線方向に沿った上方側で車両前方側となっていることを特徴とする。
本発明によれば、上記構成によって、エンジンルーム内に送風機を配置した場合に、エンジンルーム内の送風機に対して、モータを、車両前方側に向けて斜めに配置された回転軸の軸線方向に沿って、上方側で車両前方側へ着脱できるようになるため、送風機のメンテナンスを容易に行うことなどができる。
本実施の形態にかかる車両用空調装置の車体に対する搭載状態を示す分解斜視図である。 図1の車両用空調装置を車体に搭載した状態を示す組立図(全体斜視図)である。 図2Aの全体平面図である。 図2Aの全体側面図である。 図2の車両用空調装置をカバーおよび開閉部で完全に覆った状態を示す全体斜視図である。 図3Aの全体平面図である。 図3Aの縦断面図である。 内外気切替装置および送風機の縦断面図(傾斜角度:30度)である。 内外気切替装置および送風機の縦断面図(傾斜角度:20度)である。 内外気切替装置および送風機の縦断面図(傾斜角度:40度)である。 送風機の吸込抵抗と傾斜角度との関係を示すグラフである。 送風機を縦置き(傾斜角度:90度)にした、図4Aに対する比較例の縦断面図である。 送風機を横置き(傾斜角度:0度)にした、図4Aに対する比較例である。 送風機を本実施の形態とは上下反対の斜め置きにした、図4Aに対する比較例である。 送風機と空調装置本体との間の接続状態を示す斜視図である。 図6Aの平面図である。 図6Aの側面図である。 図6Aの正面図である。 図6Aに対する比較例の平面図である。 図7Aの側面図である。 図7Aの正面図である。
以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図1~図7Cは、この実施の形態を説明するためのものである。
<構成>以下、この実施例の構成について説明する。
図1(~図3C)は、自動車などの車両1の前部構造を示す斜視図である。なお、方向については、車両前後方向X、車幅方向Y、上下方向Zとなっている。
車両1の前部にはエンジンルーム2が設けられ、エンジンルーム2の後側には車室3が設けられ、エンジンルーム2と車室3とは、ダッシュパネルなどと呼ばれる隔壁4で仕切られている。
車両1に設けられる空調装置5(車両用空調装置)は、内外気切替装置6と、送風機7と、空調装置本体8とを備えている。
なお、一般的な構造の場合には、内外気切替装置6と送風機7と空調装置本体8とは、一体化された状態で、その全てが車室3内の前部(または、隔壁4よりも後側)に設置されており、更に、インストルメントパネルによって上から覆われることで、乗員から見えないように隠されている。
これに対し、この実施例では、以下のような構成を備えるようにしている。
(1)エンジンルーム2内に少なくとも送風機7を配置する。
送風機7は、図4Aに示すように、ファン11を回転可能なモータ12を有している。
モータ12の回転軸13を、鉛直方向14に対して0度よりも大きく90度未満となる傾斜角度15を有して斜めに配置する。
モータ12は、送風機7に対する着脱方向16を上方側にする。
ここで、エンジンルーム2は、エンジンなどのパワートレインやその補機などを収容設置するための空間であり、車体の前部に設けられる。なお、電気自動車などの場合、エンジンルーム2には、走行用モータやバッテリーなどが設置される。エンジンルーム2内には、空調装置5の送風機7以外の部分を設置することもできる。この実施例では、空調装置本体8を前側部分8aと後側部分8bとに分けて、前側部分8aをエンジンルーム2内に配置している。また、内外気切替装置6と空調装置本体8の後側部分8bとを、車室3内に配置するようにしている。
空調装置5は、車室3内の温度を調整するための装置である。
送風機7は、空調装置5の内部へ空調用エア21を取込むための装置である。送風機7は、ほぼ円筒状をしている。
ファン11は、回転によって空調装置5の内外に空調用エア21の流れを生じさせるための部材である。ファン11は、モータ12の回転軸13に接続される。
モータ12は、ファン11を回転するための回転駆動装置である。
回転軸13は、モータ12の一部であり、電磁力によって回転される軸部品である。
鉛直方向14は、車体を水平状態にした時に、上下方向Zとなる方向のことである。
傾斜角度15は、鉛直方向14を基準とした回転軸13の傾きの角度である。例えば、傾斜角度15を鉛直方向14に対して90度にすると、図5Aに示すように、送風機7(送風機7A)は縦置き(または縦向き)となる。また、傾斜角度15を鉛直方向14に対して0度にすると、図5Bに示すように、送風機7(送風機7B)は横置き(または横向き)となる。この実施例では、図4Aに示すように、回転軸13は、車両1の前方側に傾斜されている。なお、回転軸13の車両1の前方側への傾斜は、正確な前傾状態にする必要はなく、左右に若干傾いた前傾状態としても良い。
着脱方向16は、送風機7に対するモータ12の取付方向および取外方向であり、この実施例では、モータ12は、送風機7のケーシング22の上側に取付けられることで、着脱方向16は、上下方向Zの上方や、回転軸13の軸線方向にほぼ沿った斜め上方となる。
これに対し、図5Cに示すように、モータ12を送風機7のケーシング22の下側に取付けると、着脱方向16は、上下方向Zの下方や、回転軸13の軸線方向にほぼ沿った斜め下方となる。
この際、送風機7のケーシング22は、ファン11を取囲む形状(例えば、円筒形状)とされ、その上面がモータ12の取付面23となる。この取付面23には、ファン11やモータ12の一部などを挿入配置するための開口部(モータ取付開口)が形成される。モータ12からは、開口部の周縁部へ向けて取付片が突設され、この取付片をボルトなどの締結部材を用いて周縁部に締結固定することで固定点24が構成される。この固定点24は、開口部の周方向に間隔を有して複数設けられている。モータ12と開口部との間には、必要に応じて、防水や遮音などを行わせるためのシール材を介在させることができる。
上方は、送風機7の上面(取付面23)に対して高くなる側のことである。
(2)好ましくは、図4A~図4Cに示すように、鉛直方向14に対する回転軸13の傾斜角度15は、45度以内としても良い。
ここで、45度は、送風機7が、縦置き(または縦向き)に近い傾斜状態となるか、横置き(または横向き)に近い傾斜状態となるかの境界となる角度である。回転軸13の傾斜角度15を45度以内とすることにより、送風機7は、横置き(または横向き)に近い傾斜状態になる。
更に好ましくは、鉛直方向14に対する回転軸13の傾斜角度15は、20度(図4B)~40度(図4C)の範囲内としても良い。
ここで、20度は、送風機7の吸込側(のフィルター53(図4A)など)の抵抗、即ち、吸込抵抗が低くなる角度である。図4Dは、吸込抵抗について調べた結果をまとめたグラフである。この図から分かる通り、回転軸13の傾斜角度15が20度よりも小さくなると、送風機7が水平に近い横置き状態になることで、吸込抵抗が急激に増大している。そこで、回転軸13の傾斜角度15は、20度よりも大きくするのが吸込抵抗を低減する上で好ましいことが確認された。
また、20度~40度の角度は、人が立った状態で大きな努力を要せずに見下ろせる角度となっているため、モータ12の交換時に、固定点24などに対するボルト締結のために作業者が前屈姿勢を取ることを考慮すると、モータ12の回転軸13の傾斜角度15を垂直方向に対して45度以下、さらに好ましくは20度~40度とすることによって、作業姿勢を楽にして、モータ12の着脱時などの作業性を十分に確保し向上できるようにすることが期待できる。
特に、この実施例では、回転軸13の傾斜角度15は、30度程度(30度±5度)を最も好ましい角度としている。30度は、上記に加え、例えば、モータ12の回転軸13と回転軸13を軸支する軸受(図示せず)に発生する偏心の影響が小さい角度であり、また、送風機7のケーシング22(の開口部)とモータ12との間にシール材が介在されている場合には、シール材に偏荷重が作用し難い角度である。よって、回転軸13の傾斜角度15を、30度程度(30度±5度)とすることにより、送風機7にかかる負担を最小限に抑えることが可能になる。
(3)図2、図3A~図3Cに示すように、エンジンルーム2には、送風機7を覆うカバー31が設けられても良い。
カバー31は、送風機7の上方側の少なくとも一部に開閉可能な開閉部32を有しても良い。
ここで、カバー31は、エンジンルーム2内の熱から送風機7などを保護する(遮熱を行う)ために設けられる。また、カバー31は、送風機7から発生する音をエンジンルーム2内へ漏れなくする(遮音を行う)ために設けられる。更に、カバー31は、送風機7に異物や雨水などが侵入するのを防止したり、悪路走行時や冠水路走行時などに路面からの飛水や浸水などによる被害を防止したりするなどのために設けられる。よって、カバー31は、遮熱や遮音や異物侵入防止が可能な部材で構成される。
カバー31は、空調装置5のエンジンルーム2内に配置した部分を個別に覆い得るように小型のものを単数または複数設けても良いし、カバー31は、空調装置5のエンジンルーム2内に配置した部分を全体として一度に覆い得るように上記よりも大型のものを単数設けても良い。この実施例では、カバー31は、送風機7と空調装置本体8の前側部分8aとを同時に覆い得る形状および大きさを有する箱体などとされている。
この際、カバー31は、隔壁4を利用して車体に取付けるものとしても良い。この実施例では、カバー31は、前面と、左右の側面と底面とを有して、後面を隔壁4に取付けて隔壁4で塞ぐようにしている。カバー31の上面には、開閉部32を取付けるための開口部31aが設けられる。
開閉部32は、カバー31の上面に設けられた蓋体であり、少なくとも送風機7の上側となる部分を開閉できれば良い。この実施例では、開閉部32は、カバー31の上面全体を開閉できるようにしている。そのために、カバー31の上面は、全体が開口部31aとなっている。
(4)図3Cに示すように、カバー31の上面の少なくとも一部には、送風機7におけるモータ12の取付面23に沿った傾斜部41が設けられても良い。
ここで、カバー31の上面は、開閉部32や開閉部32以外の部分を含むことができる。この実施例では、上記したようにカバー31の上面全体を開口部31aにして、開閉部32を、開口部31aを覆い得る大きさにしているので、カバー31の上面は、ほぼ開閉部32になっている。
送風機7におけるモータ12の取付面23は、送風機7のケーシング22の上面であり、送風機7のケーシング22の上面は、回転軸13の傾斜によって車両1前方へ向けて前下がりに傾斜されている。そのため、カバー31の傾斜部41は、少なくともモータ12の取付面23とほぼ平行となるように、前下がりに傾斜した部分を有するものとなる。なお、カバー31の上面全体を、モータ12の取付面23とほぼ平行な傾斜部41にすることで開閉部32の高さ寸法が必要以上に大きくなってしまうような場合には、送風機7のケーシング22の上面に位置する部分以外の部分をほぼ水平面にしたり、または、水平面に近い傾斜面にしたりすることができる。この場合の、水平に近い傾斜面は、傾斜部41に連続する前下がりの傾斜とすることで、二段の傾斜部を構成するのが好ましい。また、開閉部32の両側面については、ほぼ垂直面にしたり、垂直面に近い外広がり傾斜面にしたりすることができる。
(5)図4Aに示すように、ファン11が、円筒状のシロッコファン11aとされても良い。
回転軸13の下方側に送風機7の空気取込口51が配置されても良い。
空気取込口51の上流側には空気通路52を介して内外気切替装置6が配置されても良い。
空気取込口51と内外気切替装置6との間にはフィルター53が配置されても良い。
ここで、シロッコファン11aは、例えば、複数枚のベーン11bを円筒状に配置して一体化したものである。回転軸13は、シロッコファン11aの中心位置に接続される(直接取付けられる)。シロッコファン11aは、回転軸13の取付部分を凹んだ形にすることによって、モータ12の少なくとも一部を、凹んだ部分の内側に収容することができる。これにより、シロッコファン11aとモータ12とをコンパクトに一体化できる。
空気取込口51は、シロッコファン11aを備えた送風機7の場合、シロッコファン11aの軸線方向におけるモータ12とは反対側の端面となる。空気取込口51を下向きにするために、モータ12はシロッコファン11a(やケーシング22)の上側に設置される。
これに対し、図5Cに示すように、モータ12を送風機7のケーシング22の下側に取付けると、空気取込口51は上向きとなる。
空気通路52は、内外気切替装置6から送風機7へ空調用エア21を送給するための通路である。空気通路52は、エンジンルーム2と車室3とを仕切る隔壁4に形成された穴部4a(図1)を通って、内外気切替装置6と送風機7の空気取込口51とを接続する。
内外気切替装置6は、内外気を切替えるための装置であり、車室3内の空気を循環させる内気取込口6aと外気を取込むための外気取込口6bとを有している。内気取込口6aや外気取込口6bには、切替用ドア6cが可動し得るように適宜設置されている。
フィルター53は、通常、内外気切替装置6の内部に着脱可能に取付けられている。この実施例では、フィルター53は、縦向き状態で設置されて、内外気切替装置6に対して下側から着脱できるようになっている。
なお、フィルター53の吸込抵抗は、フィルター53が空調用エア21を有効に通せる部分(例えば、図5A~図5C中のフィルター53に対して斜線を付した部分)の面積によってほぼ規定され、この面積は、空気取込口51の向きや空気通路52の流路形状の影響を受ける。
この実施例では、内外気切替装置6と送風機7とを車室3とエンジンルーム2とに離して設置すると共に、空気取込口51を斜め下向きにすることで、フィルター53の広い面積に対して空調用エア21を通せるようになるので、フィルター53の吸込抵抗を低減する上で有利な構造となっている。
(6)図6A~図6Dに示すように、送風機7を車両前方側が低くなるように傾斜させて、送風機7の吐出部61を車両前方側に設けても良い。この場合、送風機7の下流側に設けられた空調装置本体8の入口部62が車両前方側の位置にて吐出部61に接続される。
ここで、送風機7の吐出部61は、傾斜によってケーシング22が最も低くなっている車両前方側の位置から空調装置本体8へ向けて、送風機7のケーシング22に対しほぼ接線方向に設けられる。
空調装置本体8は、エンジンルーム2内に配置された前側部分8aのことである。
送風機7が車両前方側にあるエンジンルーム2に配置され、送風機7からエンジンルーム2の後側にある車室3内に空調用エア21を供給することから、空調装置本体8内の空気流れは、概ね車両前方から後方にかけて流れることになる。従って、空調装置本体8(の空調用エア21)の入口部62は、空調装置本体8の前側部分8aにおける、送風機7側の側面に設けられている。
送風機7を車両前方側が低くなるように傾斜させ、送風機7の吐出部61を低くなった車両前方側の位置に設けることで、送風機7と空調装置本体8との車両前後方向Xや上下方向Zの位置関係を合わせることが容易となるので、送風機7と空調装置本体8とを接触状態または接触状態に近い隣接状態にまで近接させて、吐出部61と入口部62とをより短くより直線的に接続することが可能にしている。
<作用>以下、この実施例の作用について説明する。
空調装置5では、送風機7を駆動することで、内外気切替装置6から空調用エア21が吸い込まれ、吸い込まれた空調用エア21は送風機7を介して空調装置本体8へと送られるようになっている。空調装置本体8では、送風機7からの空調用エア21の温度を調整して、車室3内へ吹き出すようになっている。これにより、車室3内の温度が調整される。
この際、内外気切替装置6では、車室3内の空気を循環させるか、外気を取込むかを選択できるようになっている。また、空調装置本体8は、空調用エア21を冷却・除湿した後に、適宜加熱して、最適な温度に調整するようになっている。
<効果>この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
(効果1)エンジンルーム2内に送風機7を配置した空調装置5において、モータ12の回転軸13を鉛直方向14に対し傾斜角度15を有して斜めに配置した。これにより、空調装置5を車体に搭載したままの状態でも、簡単な手順で送風機7にアクセスしてモータ12を上方側から着脱できるようになり、モータ12のメンテナンスやメンテナンス時の付帯作業を軽減して、メンテナンス時の作業時間の短縮や作業負担を軽減することができる。
また、送風機7と空調装置本体8とを車幅方向Yに並設する場合などに、モータ12の回転軸13を鉛直方向14に対し0度よりも大きく90度未満となる傾斜角度15を有して斜めに配置することで、送風機7の吐出部61と空調装置本体8の入口部62との間の(縦横比の違いなどによる)段差を小さくできるので、送風機7の吐出部61と空調装置本体8の入口部62とをより近接させて配置することができ、その分、通気抵抗を改善することが可能になる。
(効果2)好ましくは、回転軸13の傾斜角度15は、45度以内としても良い。これにより、モータ12の傾きが小さくなって水平状態により近い横向き配置の傾斜状態となるので、上記効果に加えて、上方側からのモータ12の着脱などをより容易化できる。
更に好ましくは、鉛直方向14に対する回転軸13の傾斜角度15は、20度~40度の範囲内としても良い。これにより、送風機7の吸込抵抗の増大を防止して、吸込抵抗を低く抑えることができる。また、作業姿勢を楽にして、モータ12の着脱時などの作業性を向上することができる。
より好ましくは、回転軸13の傾斜角度15は、30°程度(30度±5度)またはそれ以下としても良い。これにより、回転軸13の偏心による振動や騒音の抑制や、軸受の低コスト化や、シール材の長寿命化が図られるため、送風機7に極力負担を与えないようにしつつ回転軸13を有効に傾斜させることができるので、更に好ましい傾斜状態になる。
(効果3)カバー31によって送風機7を覆うようにしても良い。これにより、エンジンルーム2内で送風機7に対する遮熱や遮音や異物侵入防止などを行わせることができる。カバー31に設けた開閉部32を開閉することで、カバー31があっても、送風機7に対して上方側からのモータ12の着脱ができる。
(効果4)カバー31の上面の少なくとも一部に傾斜部41を設けても良い。これにより、カバー31の上面に雨水等が溜まらないようにできる。この際、モータ12を水平状態により近い傾斜角度15に傾けることで、カバー31の上面(開閉部32)との間のクリアランスを確保できるため、モータ12を上下方向Zに対して有利に配置することができ、カバー31の上面に傾斜部41を設けることが容易となる。特に、傾斜部41を車両1の前方側へ向けて下り勾配に傾斜させることで、雨水等が車室3内側へ流入しないようにすることができる。
(効果5)(モータ12の着脱を行う回転軸13の上方側とは反対側となる)回転軸13の下方側に送風機7の空気取込口51を形成して、空気取込口51の上流側に空気通路52を介して内外気切替装置6を配置するようにしても良い。これにより、空気取込口51から送風機7の内部への雨水の侵入などを防止できる。
また、回転軸13の下方側に送風機7の空気取込口51を形成して、送風機7の空気取込口51と、内外気切替装置6との間にフィルター53を設けた場合に、モータ12の回転軸13が鉛直方向14に対して0度よりも大きく90度未満となる傾斜角度15を有して斜めに配置されていることで、一般的に縦向きに配置されるフィルター53と、送風機7の空気取込口51との角度が90度よりも浅くなるため、モータ12の回転軸13を水平方向へ向けた図5Bの状態や、モータ12を送風機7の下側に取付けて回転軸13を傾斜させた図5Cの状態と比べてフィルター53の吸込抵抗を低減することが可能になる。
(効果6)送風機7を車両前方側が低くなるように傾斜させて、送風機7の吐出部61を車両前方側に設けても良い。これにより、送風機7の吐出部61と空調装置本体8の入口部62との間を直線的且つ最短に接続できるので、送風機7と空調装置本体8との間の通気抵抗を低減することができる。
これに対し、例えば、図7A~図7Cの比較例に示すように、送風機7(送風機7A)を縦置きにした場合には、送風機7と空調装置本体8との位置関係が車両前後方向Xや上下方向Zに大きくズレることになる。そのため、そのズレの影響を緩和するのに、送風機7と空調装置本体8とを大きく離間させて、送風機7の吐出部61を長く延ばしたり、空調装置本体8の入口部62に合うように吐出部61を拡径したり屈折させたりしなければならなくなる。よって、送風機7と空調装置本体8との間の通気抵抗が大きくなるのを避けるのが難しくなる。
この実施例では、送風機7を車両前方側が低くなるように傾斜させ、送風機7の吐出部61を低くなった車両前方側に設けることによって、送風機7と空調装置本体8との車両前後方向Xや上下方向Zに対する位置関係のズレを小さくできる。そのため、送風機7と空調装置本体8とを離間させる必要がなくなり、空調装置本体8の入口部62に合うように吐出部61を拡径したり屈折させたりしなくても良くなる。よって、送風機7の吐出部61を短くして直線的に入口部62と接続できるようになるので、送風機7と空調装置本体8との間の通気抵抗が低減される。
2 エンジンルーム
5 空調装置
6 内外気切替装置
7 送風機
8 空調装置本体
11 ファン
11a シロッコファン
12 モータ
13 回転軸
14 鉛直方向
15 傾斜角度
16 着脱方向
23 取付面
31 カバー
32 開閉部
41 傾斜部
51 空気取込口
52 空気通路
53 フィルター
61 吐出部
62 入口部
63 ダクト

Claims (7)

  1. エンジンルーム内に少なくとも送風機が配置された車両用空調装置であって、
    前記送風機が、前記エンジンルーム内にファンを回転可能なモータを有し、
    該モータの回転軸が、鉛直方向に対して0度よりも大きく90度未満となる傾斜角度を有して車両前方側に向けて斜めに配置され、
    前記モータは、前記送風機に対する着脱方向が前記回転軸の軸線方向に沿った上方側で車両前方側となっていることを特徴とする車両用空調装置。
  2. 請求項1に記載の車両用空調装置において、
    鉛直方向に対する前記回転軸の前記傾斜角度が、45度以内であることを特徴とする車両用空調装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の車両用空調装置において、
    鉛直方向に対する前記回転軸の前記傾斜角度が、20度~40度の範囲内であることを特徴とする車両用空調装置。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両用空調装置において、
    前記エンジンルームには、前記送風機を覆うカバーが設けられ、
    該カバーは、前記送風機の上方側の少なくとも一部に開閉可能な開閉部を有することを特徴とする車両用空調装置。
  5. 請求項4に記載の車両用空調装置において、
    前記カバーの上面の少なくとも一部には、前記送風機における前記モータの取付面に沿った傾斜部が設けられることを特徴とする車両用空調装置。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の車両用空調装置において、
    前記ファンが、円筒状のシロッコファンとされ、
    前記回転軸の下方側に前記送風機の空気取込口が配置され、
    該空気取込口の上流側には空気通路を介して内外気切替装置が配置され、
    前記空気取込口と前記内外気切替装置との間にはフィルターが配置されることを特徴とする車両用空調装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の車両用空調装置において、
    前記送風機は、車両前方側が低くなるように傾斜して配置され、
    前記送風機の吐出部は車両前方側に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
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