JP4070501B2 - 車両用空調装置のユニット構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置のユニット構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置のユニット構造として、ブロアファンを回転させて送風した空気を、ブロアファンの周囲に旋回させながら、エバポレータやヒータコアで温調した後、車内に送風するようにしたものがある(例えば、特開2001−150922号公報、特開2001−113931号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ユニット構造では、ブロアファンからの空気の流れに対してエバポレータやヒータコアが斜め、すなわち通気抵抗を増大させるように配置されている。このため、ブロアファンを回転駆動させるためのブロアモータを大型で出力の大きなものとする必要がある。
【0004】
そこで、本発明は、コンパクトでありながら、通気抵抗が少なく、小型のブロアモータを採用することのできる車両用空調装置のユニット構造を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
車両用空調装置のユニット構造を、
ブロアモータの駆動により回転するブロアファンの回転中心又はその近傍を中心点とする螺線に沿って送風路を形成し、
前記送風路に、空気流れの上流側から順に、エバポレータ及びヒータコアを配設し、
前記エバポレータ及びヒータコアは、前記ブロアファンから送風される空気の通過方向に直交する中心面が前記ブロアファンの回転中心又はその近傍を通過するように位置決めしてなる構成としたものである。
この構成により、エバポレータ及びヒータコアをブロアファンの周囲に配設することができ、コンパクトな構成とすることが可能となる。また、エバポレータ及びヒータコアの空気通路に沿ってブロアファンからの空気を流動させることができるので、通気抵抗を抑制してブロアファンを回転駆動させるためのブロアモータを小型で消費電力の少ないものに変更することが可能となる。
【0006】
前記送風路を構成する外壁は、次式
【数3】
r=R・etan α・θ
r:基準点からの任意の角度θでの半径
R:ブロアファンの半径
α:拡大角
θ:基準点からの任意の角度
に基づいて、角度θの所定範囲毎に、拡大角を変更することにより算出される対数螺線上に形成すればよい。
【0007】
また、前記送風路を構成する外壁は、次式
【数4】
r=R(1+tanα・θ)
r:基準点からの任意の角度θでの半径
R:ブロアファンの半径
α:拡大角
θ:基準点からの任意の角度
に基づいて、角度θの所定範囲毎に、拡大角を変更することにより算出されるアルキメデス螺線上に形成してもよい。
【0008】
前記ブロアファンは、回転中心の軸方向両側から空気を吸込み可能とするのが好ましい。
【0009】
前記エバポレータを、前記送風路のうち、前記ブロアファンの回転中心を通る鉛直面に対して下流側に配設することにより、水平面に対して、好ましくは45°±10°の範囲で傾斜させて傾斜させ、
前記送風路を構成する外壁には、最下端部にドレン水を排水するための排水部を備え、
該排水部の一部に、前記排水部に連通する開口を備え、前記エバポレータの一方の縁部を保持する保持凹部を設けるのが好ましい。
【0011】
前記送風路を、エバポレータの上方にヒータコアが位置し、ヒータコアの上方に車内への送風位置を決定するための配風室が位置するように形成すればよい。
【0012】
また、ユニット全体を一体型のケースで構成するのが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【0014】
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置に用いられる空調ユニット1の断面図である。この空調ユニット1は、2つ割り可能な一体型のケースに各部材を収容したもので、図2に示すように、ブロアファン2に対して両面に吸込口3a,3bがそれぞれ穿設され、ブロアファン2の回転中心Oを中心とする螺線に沿って送風路4が形成されている。送風路4を構成する外壁5は、次式に従って算出した対数螺線上に形成されている。
【0015】
【数5】
r=R・etan α・θ
r:基準点SPからの任意の角度θでの半径
R:ブロアファンの半径
α:拡大角
θ:基準点SPからの任意の角度
【0016】
ここで、拡大角αとは、基準点SPと外壁5の任意の点とを結ぶ直線に対して、直交する直線と任意の点での接線とのなす角度を意味する。図1では、基準点SPからの角度θの違いによって、基準点SPから360°までの範囲A1は4.5°、360°から450°までの範囲A2は5°、450°から終端までの範囲A3は6°に設定している。これにより、送風路4の流路断面積を徐々に増加させるだけでなく、前記範囲毎に段階的に増加率を大きくすることができ、後述する各部材12〜15の配設スペースを確保すると共に、通気抵抗の増加を抑制することが可能となっている。なお、拡大角αや、拡大角αを一定とする範囲等を変更することにより、空調ユニットの配設スペースや収容する部材12等のサイズに応じて、送風路4の流路断面積を自由に調整することができる。
【0017】
前記空調ユニット1では、外壁5の最下部に断面略V字形で、排水孔6を有する排水溝7が形成されている。排水溝7と、内壁の対向部分とには、後述するエバポレータ13を保持するため保持凹部8a,8bがそれぞれ形成されている。保持凹部8a,8bを構成する壁面又はその近傍には、エバポレータ13からの凝縮水を排水溝7へと流下させるための開口9が形成されている。
【0018】
また、前記空調ユニット1では、内壁に第1ガイド壁10と第2ガイド壁11が形成されている。第1ガイド壁10は、保持凹部8bの下流側で送風路4側に延設され、エバポレータ13を通過後の空気をスムーズにエアミックスダンパ14側へと導くことができるように湾曲している。第2ガイド壁11は、後述する配風室16とを区画し、ヒータコア15からの熱風と、エバポレータ13からの冷風とをむらなく混合させる役割を果たす。
【0019】
送風路4には、空気流れの上流側から順に、ブロアファン2、フィルタ12、エバポレータ13、エアミックスダンパ14、ヒータコア15、及び配風室16が配設されている。フィルタ12、エバポレータ13、及びヒータコア15は、その中心線(図1中、1点鎖線で示す。)、すなわち空気の通過方向に直交する中心面が前記ブロアファン2の回転中心Oを通過するように位置決めされている。
【0020】
ブロアファン2は、ブロアモータ17の駆動により回転するシロッコファンが採用され、吸込口3a,3bを介して中央部から吸い込んだ空気を旋回流として送風路4へと流動させる。
【0021】
フィルタ12は、通過する空気からゴミや臭いを除去するためのもので、ブロアファン2の下方側にほぼ垂直に配設されている。
【0022】
エバポレータ13は、その両端部を空調ユニット1の保持凹部8a,8bに保持されることにより、水平面に対して35°〜55°(ここでは、45°)の角度をなすように取り付けられている。エバポレータ13では、内部を図示しないコンプレッサからの冷媒が流動して気化することにより、外部を通過する空気から吸熱して除湿・冷却する。エバポレータ13で発生した凝縮水は、その表面の傾斜角度に沿って流動する空気によって外壁5に形成した排水溝7へとスムーズに運ばれ、排水孔6を介して排水される。
【0023】
エアミックスダンパ14は、支軸14aを中心として、ヒータコア15側の流路を全閉するフルコールド位置と、全開するフルホット位置との間で、回動自在に設けられている。エアミックスダンパ14の回動位置を変更することにより送風温度が調整される。
【0024】
ヒータコア15は、前記エアミックスダンパ14によって分流された空気流路の一方に配設され、内部をエンジン冷却水が流動することにより、外部を通過する空気を加熱する。
【0025】
配風室16は、空調ユニット1の最下流部に配設され、内部に第1ダンパ18及び第2ダンパ19を備える。第1ダンパ18は、車両前方上部に連通するベント吹出口20を開閉する。第2ダンパ19は、車両前方部のフロントガラスに送風可能とするデフ吹出口21を開閉し、その全開位置で、車両前方下部に連通するヒート吹出口22への空気の流れを遮断する。
【0026】
次に、前記構成の空調ユニット1を備えた車両用空調装置の動作について説明する。
【0027】
ブロアモータ17を駆動してブロアファン2を回転させると、両面の吸込口3a,3bより外気又は内気が吸い込まれる。吸込口3aからの空気の吸込みにより、ブロアモータ17の近傍に空気流れが発生し、ブロアモータ17は空冷される、したがって、別個に冷却機構を設ける必要がない。
【0028】
吸い込まれた空気は、旋回流となって送風路4へと流動する。送風路4では、まず、フィルタ12によってゴミ等を除去され、エバポレータ13を通過する際、冷却・除湿される。エバポレータ13で発生した凝縮水は、その表面を伝って排水溝7へと流下する。エバポレータ13は、空気流れに対して外壁5側すなわち下方側が流動方向へと傾斜して設けられている。このため、凝縮水はスムーズに排水溝7へと流動する。排水溝7に流動した凝縮水は排水孔6を介して排水される。
【0029】
エバポレータ13からの冷風は、エアミックスダンパ14によって分流される。分流された空気の一方はヒータコア15で加熱されて熱風となり、他方は冷風のまま通過する。そして、熱風が第2ガイド壁11によって強制的に方向変換されて冷風と混合し、所定温度に温調される。所定温度に温調された空気は、配風室16の各ダンパ18,19の回動位置によって選択された吹出口20,21又は22を介して車内に送風される。
【0030】
前記送風路4では、前述のように、空気流れに対して外壁5が対数螺線上に形成されているため、ブロアファン2によって発生した旋回流がスムーズに流動可能である。しかも、フィルタ12、エバポレータ13、及びヒータコア15の中心線が、ブロアファン2の回転中心Oを通過するように配設され、旋回流に対する通気抵抗を最小限に抑えられる。したがって、ブロアモータ17にそれ程大きな駆動力を要求されず、小型で安価なものを使用することができ、消費電力を抑制することが可能となる。
【0031】
なお、前記実施形態では、フィルタ12、エバポレータ13、及びヒータコア15の中心線が、ブロアファン2の回転中心Oを通過するように配設したが、図3に示すように、前記中心線がほぼ前記回転中心Oに向かうように、前記各部材12〜15を配置するようにしてもよい。
【0032】
また、前記実施形態では、送風路4を構成する外壁5を対数螺線上に形成するようにしたが、次式に従って算出したアルキメデス螺線上に形成するようにしてもよい。
【0033】
【数6】
r=R(1+tanα・θ)
r:基準点SPからの任意の角度θでの半径
R:ブロアファンの半径
α:拡大角
θ:基準点SPからの任意の角度
【0034】
この場合、前記同様、基準点SPからの所定角度の範囲毎に拡大角αを変更することにより、送風路4の流路断面積を自由に調整することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ブロアファンの回転中心又はその近傍を中心点として螺旋状に送風路を形成し、該送風路に、空気流れの上流側から順に、エバポレータ及びヒータコアを、該部材に於ける空気の通過方向に直交する中心面内又はその近傍に前記中心点が位置するように配設したので、コンパクトな構成としつつ、通気抵抗を抑制することができ、ブロアファンを回転駆動させるためのブロアモータを小型で消費電力の少ないものに変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本実施形態に係る車両用空調装置のユニット構造を示す断面図、(b)はその部分拡大図である。
【図2】 図1に示すブロアファンの配設領域を示す断面図である。
【図3】 他の配置例を示すユニット構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1…空調ユニット
2…ブロアファン
3a,3b…吸込口
4…送風路
5…外壁
6…排水孔
7…排水溝
8a,8b…保持凹部
12…フィルタ
13…エバポレータ
14…エアミックスダンパ
15…ヒータコア
16…配風室
17…ブロアモータ
Claims (7)
- ブロアモータの駆動により回転するブロアファンの回転中心又はその近傍を中心点とする螺線に沿って送風路を形成し、
前記送風路に、空気流れの上流側から順に、エバポレータ及びヒータコアを配設し、
前記エバポレータ及びヒータコアは、前記ブロアファンから送風される空気の通過方向に直交する中心面が前記ブロアファンの回転中心又はその近傍を通過するように位置決めしたことを特徴とする車両用空調装置のユニット構造。 - 前記送風路を構成する外壁は、次式
【数1】
r=R・etan α・θ
r:基準点からの任意の角度θでの半径
R:ブロアファンの半径
α:拡大角
θ:基準点からの任意の角度
に基づいて、角度θの所定範囲毎に、拡大角を変更することにより算出される対数螺線上に形成したことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置のユニット構造。 - 前記送風路を構成する外壁は、次式
【数2】
r=R(1+tanα・θ)
r:基準点からの任意の角度θでの半径
R:ブロアファンの半径
α:拡大角
θ:基準点からの任意の角度
に基づいて、角度θの所定範囲毎に、拡大角を変更することにより算出されるアルキメデス螺線上に形成したことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置のユニット構造。 - 前記ブロアファンは、回転中心の軸方向両側から空気を吸込み可能であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の車両用空調装置のユニット構造。
- 前記エバポレータを、前記送風路のうち、前記ブロアファンの回転中心を通る鉛直面に対して下流側に配設することにより、水平面に対して傾斜させ、
前記送風路を構成する外壁には、最下端部にドレン水を排水するための排水部を備え、
該排水部の一部に、前記排水部に連通する開口を備え、前記エバポレータの一方の縁部を保持する保持凹部を設けたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の車両用空調装置のユニット構造。 - 前記送風路を、エバポレータの上方にヒータコアが位置し、ヒータコアの上方に車内への送風位置を決定するための配風室が位置するように形成したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の車両用空調装置のユニット構造。
- 一体型のケースで構成したことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の車両用空調装置のユニット構造。
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JP2002122719A JP4070501B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 車両用空調装置のユニット構造 |
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