JP3571848B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横置きのエバポレータとヒータコアとが上下に重なり合う位置関係で配置され、フルクール時に冷風が温風通路の横を通ってベント出口に吹き出されるエアコンユニットを備えた自動車用空調装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
車両への搭載スペースを小さく抑えたエアコンユニットにするには、図５に示すように、ユニットケース内に横置きのエバポレータとヒータコアとをエバポレータが下でヒータコアが上という上下に重なり合う位置関係で配置し、エバポレータの上面側には空気導入口を配置し、エバポレータの下面側から側面にかけては冷風通路を配置し、ヒータコアの下面側にはエアミックスドアを介して冷風通路と連通するコア入口通路を配置し、ヒータコアの上面側には温風通路を配置し、温風通路の出口上部位置にはベントドアを配置する縦列配置構造のエアコンユニットにする案を本出願人は先に提案した（特願平７−２５４９０５号）。
【０００３】
このエアコンユニットを備えた自動車用空調装置でエアミックスドアをコア入口通路を閉鎖するドア位置としベントドアをベント出口通路を開放するドア位置とするフルクール時、空気導入口からエバポレータ及び冷風通路を経過した冷風をユニットケース内壁とエアミックスドアとベントドアとで囲まれる通路からベント出口通路を経過して車室内に吹き出すことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車用空調装置にあっては、エアミックスドアのフルクール位置でのドア延長線よりも冷風通路側に全開位置でのベントドアが配置されるようにエアミックスドアとベントドアが設定されているため、冷風が温風通路の横を通りベント出口に吹き出される際、ヒータコアに温水が通水されていると、フルクール状態でもヒータコアの上部の高温空気を、流れの速い冷風が吸引し、エバポレータ直後の温度よりベント吹き出し温度を２℃〜３℃ほど上昇させてしてしまい、冷房性能の悪化となるという問題がある。
【０００５】
すなわち、フルクール時、冷風通路を流れる冷風の一部が温風通路の出口部で２つのドアのオフセット段差により温風通路内に入り込み、温風通路の高温空気との混ざり合いにより高温となり、流れの速い冷風がこの高温空気を吸引してしまう。
【０００６】
そこで、フルクール時に冷房性能の悪化を避けるため、通常に行なわれる対処法として、ヒータコアにウォータバルブを設定し、フルクール時にはヒータコアに温水を通水しない方法が採用されることになる。しかし、この場合、開閉制御されるウォータバルブの設定によりシステムコストがアップしてしまうという問題がある。
【０００７】
尚、エアミックスドアのフルクール位置でのドア延長線よりも冷風通路側に全開位置でのベントドアが配置される理由は、温度を好みの温度にセットすると吹出風が設定温度を保つように吹出風温度制御を行なう場合等でエアミックスドアが目標エアミックスドア開度（中間開度）に制御される時、エバポレータを経過した冷風とヒータコアを経過した温風とをうまく混合させるためであり、エアミックスドアとベントドアとのオフセット配置により、冷風の一部を温風通路に回り込ませることができる。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、横置きのエバポレータとヒータコアとが上下に重なり合う位置関係で配置され、フルクール時に冷風が温風通路の横を通ってベント出口に吹き出されるエアコンユニットを備えた自動車用空調装置において、ウォータバルブの設定を廃止したコスト的に有利な装置としながらフルクール時に高い冷房性能を確保することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）
上記課題の解決手段１（請求項１）は、ユニットケース内に横置きのエバポレータとヒータコアとをエバポレータが下でヒータコアが上という上下に重なり合う位置関係で配置し、エバポレータの上面側には空気導入口を配置し、エバポレータの下面側から側面にかけては冷風通路を配置し、ヒータコアの下面側にはエアミックスドアを介して冷風通路と連通するコア入口通路を配置し、ヒータコアの上面側には温風通路を配置し、温風通路の出口上部位置にはベントドアを配置し、
エアミックスドアをコア入口通路を閉鎖するドア位置としベントドアをベント出口通路を開放するドア位置とするフルクール時、空気導入口からエバポレータ及び冷風通路を経過した冷風をユニットケース内壁とエアミックスドアとベントドアとで囲まれる通路からベント出口通路を経過して車室内に吹き出すエアコンユニットを備えた自動車用空調装置において、
前記エアミックスドアのフルクール位置でのドア中心線の延長線上もしくは延長線よりも温風通路側に全開位置でのベントドアが配置されるようにエアミックスドアとベントドアを設定したことを特徴とする。
【００１０】
よって、フルクール時、冷風通路を流れる冷風の温風通路への流れ込みがきわめて少なく、速い流れの冷風により温風通路の出口部に２つのドアに沿った境界層が形成され、冷風通路内を整然と流れる冷風の流れが実現される。
【００１１】
この結果、温風通路に滞留している高温空気は、冷風による押し込み作用でほぼ閉じ込められたままとなり、フルクール時にヒータコアに温水を流したままでも冷風通路への高温空気の吸引量が大幅に減少するし、また、冷風の通気抵抗も低下して騒音的に有利となる。
【００１２】
（解決手段２）
上記課題の解決手段２（請求項２）は、請求項１記載の自動車用空調装置において、
前記エアミックスドアのドア支軸と対向する位置のユニットケース内壁に、冷風通路を経過した冷風の向きを温風通路側に案内する差温リブを形成したことを特徴とする。
【００１３】
よって、吹出風温度制御を行なう場合等でエアミックスドアが目標エアミックスドア開度（中間開度）に制御される時、エバポレータを経過した冷風の一部が差温リブにより温風通路側に案内され、ヒータコアを経過した温風とをうまく混合される。
【００１４】
（解決手段３）
上記課題３の解決手段３（請求項３）は、請求項１または請求項２記載の自動車用空調装置において、
前記エアミックスドアとベントドアを、フルクール時に垂直線に対しドア上端よりもドア下端が車室側へ少し出る傾斜配置としたことを特徴とする。
【００１５】
よって、エアミックスドアとベントドアを垂直配置したエアコンユニットに比べた場合、エンジンルーム側への突出量が小さくなり、エンジンルームの室容積を大きく確保することができる。尚、車室側には少し突出することになるが、この突出量はフロントインストルメントのデッドスペースで吸収できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は、解決手段１乃至解決手段３に対応する自動車用空調装置である。
【００１７】
まず、構成を説明する。
【００１８】
図１は実施の形態１の自動車用空調装置を示す全体断面図である。
【００１９】
図１において、１はユニットケース、２はエバポレータ、３はヒータコア、４は空気導入口、５は冷風通路、６はエアミックスドア、７はコア入口通路、８は温風通路、９はベントドア、１０はベント出口通路、１１は差温リブ、１２はデフドア、１３はフット吹出風通路である。
【００２０】
前記ユニットケース１は、エアコンユニットを構成するエバポレータ２やヒータコア３や各種ドアが設けられると共に各種通路や吹き出し口が一体に形成されたケースで、ユニットケース１内には横置きのエバポレータ２とヒータコア３とをエバポレータ２が下でヒータコア３が上という上下に重なり合う位置関係で配置されている。
【００２１】
前記エバポレータ２は、図外のコンプレッサ→コンデンサ→リキッドタンク→エクスパンションバルブを経過した低圧低温の霧状液の冷媒を受け入れ、外部から熱を奪って蒸発し、蒸気となった冷媒を再びコンプレッサに送り込む蒸発器であって、エバポレータ２の上面側には、図外のブロアユニットからの空気を導入する空気導入口４が配置され、エバポレータ２の下面側から側面にかけては、ブロアユニットからの空気がエバポレータ２を経過することで冷やされた風が通過する冷風通路５が配置されている。
【００２２】
前記ヒータコア３は、エンジン冷却水が循環ポンプを介して絶えず通水されている熱交換器であって、ヒータコア３の下面側には、エアミックスドア６を介して冷風通路５と連通するコア入口通路７を配置し、ヒータコア３の上面側には、温風通路７が配置されている。尚、エバポレータ２とヒータコア３との間には、斜めの仕切壁１４が配置され、この仕切壁１４により、空気導入口４とコア入口通路７が仕切られている。
【００２３】
前記エアミックスドア６は、中間開度においてエバポレータ２を経過した冷風の一部をヒータコア３に導き冷風と温風とを混合させるドアであって、ヒータコア３の側部に上端が支持され、図外のドアアクチュエータにより図１実線のフルコールド位置から図１点線のフルホット位置までの角度範囲でドア開度が制御される。
【００２４】
前記ベントドア９は、温度が調整された空気をベント出口通路を介してセンターやサイドから車室内へ送り込む場合に吹き出し量を調整するドアであって、前記温風通路８の出口上部位置に上端が支持され、図外のドアアクチュエータによりベントモードで図１実線の全開位置に、フットやデフモードで図１点線の全閉位置に、バイレベルモードで中間開度位置にドア開度が制御される。
【００２５】
前記エアミックスドア６とベントドア９は、エアミックスドア６のフルクール位置（図１実線）でのドア中心線Ａを延長させた線を、ほぼ全開位置でのベントドア９（図１実線）のドア中心線とする配置により設定されている。
【００２６】
また、エアミックスドア６とベントドア９は、フルクール時に垂直線に対しドア上端よりもドア下端が車室側へ少し出る傾斜配置とされている。
【００２７】
前記差温リブ１１は、エアミックスドア６のドア支軸と対向する位置のユニットケース内壁１ａに、冷風通路５を経過した冷風の向きを温風通路８側に案内するべく突出させて形成されている。
【００２８】
次に、作用を説明する。
【００２９】
［フルクール時の冷風吹き出し作用］
エアミックスドア６をコア入口通路７を閉鎖するドア位置としベントドア９をベント出口通路１０を開放するドア位置とするベントモードでのフルクール時には、空気導入口４からエバポレータ２及び冷風通路５を経過した冷風が、ユニットケース内壁１ａとエアミックスドア６とベントドア９とで囲まれる通路からベント出口通路１０を経過して車室内に吹き出される。
【００３０】
このフルクール時、エアミックスドア６とベントドア９は、エアミックスドア６のフルクール位置でのドア中心線Ａを延長させた線を、ほぼ全開位置でのベントドア９のドア中心線とする配置により設定されているため、図２に示すように、冷風通路５を流れる冷風の温風通路８への流れ込みがきわめて少なく、速い流れの冷風により温風通路８の出口部に２つのドア６，９に沿った境界層が形成され、冷風通路５内を整然と流れる冷風の流れが実現される。
【００３１】
この結果、温風通路８に滞留している高温空気は、冷風による押し込み作用でほぼ閉じ込められたままとなり、フルクール時にヒータコア３に温水を流したままでも冷風通路５への高温空気の吸引量が大幅に減少する。
【００３２】
また、両ドア６，９がオフセット配置されている場合、ドアオフセットによるベントドア９の突出が冷風通路の通気抵抗となるが、両ドア６，９のドア表面がほぼ同一面上に配置されることから冷風の通気抵抗も低下し、乱流による圧力変動で生じる騒音も低減される。
【００３３】
［吹出風温度制御作用］
エアコンスイッチ及びオートスイッチを入れ、温度調節ダイアルにより目標温度を設定すると吹出風温度制御が行なわれる。
【００３４】
この吹出風温度制御では、内気センサや外気センサや日射センサ等からのセンサ信号に基づき目標エアミックスドア開度を決定し、この目標エアミックスドア開度とエアミックスＰＢＲより読み込んだ実エアミックスドア開度とを比較し、エアミックスドアアクチュエータをホット側あるいはコールド側へ駆動し、常に最適なエアミックスドア開度となるようにドア開度制御が行なわれる。
【００３５】
この吹出風温度制御時であって、エアミックスドア６が中間開度となる時、冷風と温風との混合により温度調整された風がベント出口通路１０を経過して車室内に吹き出される。
【００３６】
この冷風と温風との混合に際し、エアミックスドア６のドア支軸と対向する位置のユニットケース内壁１ａに、冷風通路５を経過した冷風の向きを温風通路側に案内する差温リブ１１が設けられているため、図３に示すように、エバポレータ２を経過した冷風の一部が差温リブ１１により温風通路８側に案内され、ヒータコア３を経過した温風とぶつかり合い、冷風と温風とがうまく混合され、ベント出口通路１０の位置では温度分布的にバラツキのない風となる。
【００３７】
次に、効果を説明する。
【００３８】
（１）フルクール時、エアミックスドア６のフルクール位置でのドア中心線Ａを延長させた線を、ほぼ全開位置でのベントドア９のドア中心線とする配置によりエアミックスドア６とベントドア９を設定したため、ウォータバルブの設定を廃止したコスト的に有利な装置としながら、フルクール時、ベント吹き出し温度の上昇代（エバポレータ２直後の温度に対する）が小さく抑えれられ、高い冷房性能を確保することができる。
【００３９】
付随的な効果として、両ドア６，９のドア表面がほぼ同一面上に配置されることから冷風の通気抵抗が低下し（テスト結果では、約１０％の通気抵抗低下）、冷風吹き出しに伴う騒音も低減され、静粛な冷風の吹き出しを達成できる。
【００４０】
（２）エアミックスドア６のドア支軸と対向する位置のユニットケース内壁１ａに、冷風通路５を経過した冷風の向きを温風通路８側に案内する差温リブ１１を形成したため、エアミックスドア６が中間開度となる時、冷風と温風とをうまく混合させた均一温度分布のベント吹き出し風を作り出すことができる。
【００４１】
（３）エアミックスドア６とベントドア９は、フルクール時に垂直線に対しドア上端よりもドア下端が車室側へ少し出る傾斜配置としたため、エアミックスドアとベントドアを垂直配置したエアコンユニットに比べた場合、エンジンルーム側への突出量が小さくなり、エンジンルームの室容積を大きく確保することができる。
【００４２】
尚、車室側には少し突出することになるが、この突出量はフロントインストルメントのデッドスペースで十分に吸収できる。
【００４３】
次に、効果確認のための試験について説明する。
【００４４】
本発明者は、エアミックスドア６とベントドア９のフルクール時のレイアウト変更に伴う効果を確認するために試験を行なった。その結果を図４に示す。
【００４５】
まず、試験に用いた空調装置は、フルクール時、エアミックスドアのドア中心線を延長させた線よりベントドアを冷風通路側にオフセットしたエアコンユニットを備えたもの（図５）、エアミックスドアとベントドアのレイアウトは図１の通りであるが差温リブ１１を除いたエアコンユニットを備えたものと、実施の形態１のエアコンユニットを備えたものとの３種類とした。
【００４６】
試験方法は、ブロア吸気温度０℃、つまり、エバポレータ２直後の温度が０℃の時にベント吹き出し温度が何度上昇したかを、ブロア電圧を５Ｖ，８Ｖ，１２Ｖと変えて測定した。尚、ヒータコアには、同じ温度の温水を通水したままとする。
【００４７】
この試験結果、図５のドアオフセットタイプでは、＋２．２℃〜＋２．６℃の温度上昇がみられた。
【００４８】
これに対し、ドアのオフセットが無い２つのタイプでは、＋０．６℃〜＋０．８℃という１℃以下の温度上昇に抑えられた。
【００４９】
この試験結果から、ドアのオフセットを無くすことでベント吹き出し温度の上昇を、１／３以下に小さく抑えることができ、ドアのレイアウトの変更でありながらも十分に冷房性能を高め得ることが判明した。
【００５０】
また、差温リブ１１の有無にかかわらず、ベント吹き出し温度の上昇がほぼ同レベルに抑えられていることから、実施の形態１のエアコンユニットを採用した場合、冷房性能の向上とエアミックス性能の向上との両立を達成できることが判明した。
【００５１】
（その他の実施の形態）
実施の形態１では、フルクール時、エアミックスドア６のフルクール位置でのドア中心線Ａを延長させた線を、ほぼ全開位置でのベントドア９のドア中心線とする配置によりエアミックスドア６とベントドア９を設定した例を示したが、フルクール時、エアミックスドア６のフルクール位置でのドア中心線Ａを延長させた線より全開位置でのベントドア９のドア中心線が温風通路８側となる配置によりエアミックスドア６とベントドア９を設定しても良い。
【００５２】
実施の形態１では、エアミックスドア６とベントドア９は、フルクール時に垂直線に対しドア上端よりもドア下端が車室側へ少し出る傾斜配置とする例を示したが、図５に示すように、両ドアがほぼ垂直配置のエアコンユニットにも適用できるのは勿論である。
【００５３】
実施の形態１では、差温リブとしてユニットケース内壁１ａから一体に傾斜突出させた突条タイプの差温リブ１１の例を示したが、三角断面等による別体の差温リブをユニットケース内壁に接着等で設けるようにしても良い。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、横置きのエバポレータとヒータコアとが上下に重なり合う位置関係で配置され、フルクール時に冷風が温風通路の横を通ってベント出口に吹き出されるエアコンユニットを備えた自動車用空調装置において、エアミックスドアのフルクール位置でのドア中心線の延長線上もしくは延長線よりも温風通路側に全開位置でのベントドアが配置されるようにエアミックスドアとベントドアを設定したため、ウォータバルブの設定を廃止したコスト的に有利な装置としながらフルクール時に高い冷房性能を確保することができるという効果が得られるし、併せて、冷風の通気抵抗が低下し、冷風吹き出しに伴う騒音を低減できるという効果が得られる。
【００５５】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の自動車用空調装置において、エアミックスドアのドア支軸と対向する位置のユニットケース内壁に、冷風通路を経過した冷風の向きを温風通路側に案内する差温リブを形成したため、上記効果に加え、エアミックスドアが中間開度となる時、冷風と温風とをうまく混合させた均一温度分布のベント吹き出し風を作る出すことができる。
【００５６】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１または請求項２記載の自動車用空調装置において、エアミックスドアとベントドアを、フルクール時に垂直線に対しドア上端よりもドア下端が車室側へ少し出る傾斜配置としたため、上記効果に加え、車載上のコンパクト性によりエンジンルームの室容積を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の自動車用空調装置を示す全体断面図である。
【図２】実施の形態１の自動車用空調装置でのフルクール時の冷風吹き出し作用説明図である。
【図３】実施の形態１の自動車用空調装置での吹出風温度制御作用説明図である。
【図４】効果確認のための試験結果の表を示す図である。
【図５】先行の自動車用空調装置を示す全体断面図である。
【符号の説明】
１ ユニットケース
２ エバポレータ
３ ヒータコア
４ 空気導入口
５ 冷風通路
６ エアミックスドア
７ コア入口通路
８ 温風通路
９ ベントドア
１０ ベント出口通路
１１ 差温リブ

Claims (3)

1. ユニットケース（１）内に横置きのエバポレータ（２）とヒータコア（３）とをエバポレータ（２）が下でヒータコア（３）が上という上下に重なり合う位置関係で配置し、エバポレータ（２）の上面側には空気導入口（４）を配置し、エバポレータ（２）の下面側から側面にかけては冷風通路（５）を配置し、ヒータコア（３）の下面側にはエアミックスドア（６）を介して冷風通路（５）と連通するコア入口通路（７）を配置し、ヒータコア（３）の上面側には温風通路（８）を配置し、温風通路（８）の出口上部位置にはベントドア（９）を配置し、
   エアミックスドア（６）をコア入口通路（７）を閉鎖するドア位置としベントドア（９）をベント出口通路（１０）を開放するドア位置とするフルクール時、空気導入口（４）からエバポレータ（２）及び冷風通路（５）を経過した冷風をユニットケース内壁（１ａ）とエアミックスドア（６）とベントドア（９）とで囲まれる通路からベント出口通路（１０）を経過して車室内に吹き出すエアコンユニットを備えた自動車用空調装置において、
   前記エアミックスドア（６）のフルクール位置でのドア中心線（Ａ）の延長線上もしくは延長線よりも温風通路（８）側に全開位置でのベントドア（９）が配置されるようにエアミックスドア（６）とベントドア（９）を設定したことを特徴とする自動車用空調装置。
2. 請求項１記載の自動車用空調装置において、
   前記エアミックスドア（６）のドア支軸と対向する位置のユニットケース内壁（１ａ）に、冷風通路（５）を経過した冷風の向きを温風通路（８）側に案内する差温リブ（１１）を形成したことを特徴とする自動車用空調装置。
3. 請求項１または請求項２記載の自動車用空調装置において、
   前記エアミックスドア（６）とベントドア（９）を、フルクール時に垂直線に対しドア上端よりもドア下端が車室側へ少し出る傾斜配置としたことを特徴とする自動車用空調装置。

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