JP4484636B2

JP4484636B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP4484636B2
Application number: JP2004255880A
Authority: JP
Inventors: 真俊川崎
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: CN101005968A; JP2006069388A; EP1785296B1; ATE443625T1; EP1785296A1; WO2006025204A1; EP1785296A4; CN100443321C; DE602005016817D1

Description

本発明は空調装置に関し、より詳しくは、車両及び建設機械に好適する空調装置に関する。

車両や建設機械に好適するエアミックス方式の空調装置（例えば、特許文献１）は、乗員室内に空調ユニットを備えている。空調ユニットのハウジング内には車室への吹出し口に繋がる内部流路が形成され、そして、この内部流路内に流入した空気を必要に応じて冷却し、一次調和空気流として生成するエバポレータが内蔵されている。エバポレータの下流には内部流路の断面積を部分的に占有するようヒータコアが配置され、ヒータコアは一次調和空気流を加熱してニ次調和空気流を生成可能である。ヒータコアの直上流及び直下流にはエアミックスドアが設けられ、これらエアミックスドアを開閉作動することにより、ニ次調和空気流の生成量を制御可能である。具体的には、最大冷房時、エアミックスドアは両方とも閉作動され、一次調和空気流の全てがヒータコアをバイパスして吹出し口へと流れる。これに対して、最大暖房時、エアミックスドアは全開され、一次調和空気流の全てがヒータコアで加熱されて二次調和空気流になる。また、最大冷房と最大暖房との中間時には、エアミックスドアは半開され、ヒータコアをバイパスした一次調和空気流が、ヒータコアで加熱された二次調和空気流とヒータコアの下流で合流して混合される。

そして、この種の空調装置には、一次調和空気流と二次調和空気流とが確実に混合させるべくヒータコアの下流に二次調和空気流の流れを遮るようにして設けられたエアミックス壁を有するものがある。
特開2000-168337号公報

しかしながら、上述した従来技術の空調装置では、最大冷房時、バイパスした一次調和空気流の一部が、ヒータコアの直下流で剥離流になり、ヒータコアの背面に回り込む。このような剥離流の発生及び回り込みは一次調和空気流の円滑な流通を阻害して内部流路の流通抵抗を増大させる原因になり、吹出し口からの風量が減少して最大冷房時の冷房能力低下を引き起こすという問題がある。なお、エアミックス壁は、剥離流がヒータコアの背面へ回り込むのを防止する機能をも発揮するが、この機能は十分ではなく、また、剥離流自体の発生を防止するものでもない。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、最大冷房時にヒータコア近傍での剥離流の発生を防止し、冷房能力が向上した空調装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の本発明の空調装置は、内部流路を有し、この内部流路内の空気を一次調和空気流として下流に流すエバポレータを内蔵した空調ハウジングと、前記エバポレータの下流にて前記内部流路の流路断面積を部分的に占有して配置され、前記内部流路の前記一次調和空気流の通過に伴い前記一次調和空気流を加熱した二次調和空気流を生成するとともに、前記一次調和空気流のバイパスを許容するヒータコアと、前記ヒータコアの直上流に設けられ、前記ヒータコアに対する前記一次調和空気流の通過量を制御すべく開閉可能な上流側ダンパと、前記ヒータコアの下流にて配置されたガイド壁であって、前記ヒータコアの下流部分に前記ヒータコアをバイパスした前記一次調和空気流の自由な通過を許容する第１域及び前記ガイド壁と前記ヒータコアとの間に第２域を形成する、ガイド壁とを具備した空調装置において、前記ヒータコアは、前記二次調和空気流が流出する下流面を有し、前記ヒータコアと前記ガイド壁との間には、前記上流側ダンパと協働して前記二次調和空気流の生成量を制御すべく開閉可能な下流側ダンパを備え、前記下流側ダンパは、閉位置にあるときに前記ヒータコアの前記下流面を覆う板状のカバー部を含み、このカバー部は、その先端に前記ガイド壁に向けて延びる前記仕切部を有するとともに、前記下流面の近傍にて回動可能に支持された基端を有し、前記下流側ダンパは閉位置にあるとき、前記仕切部が前記第１域と前記第２域との間に介在する（請求項１）。

好適な態様として、前記ガイド壁は、前記内部流路の内壁面との間にて前記第１域の下流出口を形成する端縁を有し、前記仕切部は、前記カバー部の先端から前記ガイド壁の前記端縁に亘って延び、且つ、前記カバー部の回動が許容される伸縮性を有する（請求項２）。

また上記目的を達成するため、本発明の空調装置では、前記ヒータコアは、前記内部流路の内壁面との間にて前記第１域の上流入口を形成する一端部を有し、前記ガイド壁は、前記内部流路の前記内壁面との間にて前記第１域の下流出口を形成する端縁を有し、前記下流側ダンパは、前記ヒータコアの前記他端部若しくはその近傍から前記ガイド壁の前記端縁に亘って張り渡され、前記ヒータコアを開く開位置に位置付けられる伸縮性のシートと、前記伸縮性のシートが前記開位置にあるときには、前記伸縮性のシートと前記ガイド壁との間にあって、前記下流側ダンパが閉位置に切換えられる際に、前記ヒータコアの前記一端部近傍まで前記伸縮性のシートの伸長及び変形を伴いながら移動し、前記伸縮性のシートの一部にて前記ヒータコアを閉じるカバー部を形成させ且つ前記伸縮性のシートの残部にて仕切部を形成させる可動ロッドとを含む（請求項３）。

上記した何れの構成にあっても、下流側ダンパが閉位置にあるとき、バイパスされた一次調和空気流は第２域への流入が仕切部によって防止される。即ち、一次調和空気流の一部からの剥離流の発生が防止される。

以上説明したように、請求項１〜３の空調装置は、最大冷房時、下流側ダンパの仕切部の存在により、ヒータコアをバイパスした一次調和空気流の一部が剥離流になることはないので、剥離流が内部流路の流通抵抗を増大させることはなく、よって、吹出し口から吹き出される一次調和空気流の風量が結果的に増大され、冷房能力が向上する。

本発明の一実施例の空調装置は例えば建設機械に適用され、図１に示したように冷媒が循環する冷凍回路１０及び温水が循環する暖房回路１２を備えている。
冷凍回路１０は、建設機械のエンジンルーム内に配置された圧縮機１４を有している。圧縮機１４は、冷媒循環管路１３の復路を介して蒸発器（エバポレータ）１６に接続され、この冷媒循環管路１３の往路にはコンデンサ１８、レシーバ２０及び膨張弁２２が介挿されている。

一方、暖房回路１２はヒータコア２８を備え、ヒータコア２８は、温水循環管路３０を介してエンジン３２の冷却装置に接続されている。
冷凍回路１０の蒸発器１６及び暖房回路１２のヒータコア２８は空調ユニット２４に共に内蔵されており、空調ユニット２４は建設機械の運転室、即ち、キャブ内に設けられる。具体的には、空調ユニット２４はハウジング２６を備え、このハウジング２６は、例えばキャブ内の座席下に収容可能となるように、高さ方向（図１中の上下方向）に扁平なボックス形状をなしている。ハウジング２６は、空気の吸込み口（図示せず）及び吹出し口３４を有し、これら吸込み口と吹出し口３４との間が内部流路３６を介して繋がり、この内部流路３６内に蒸発器１６及びヒータコア２８が共に配置されている。

内部流路３６の最上流にはブロワファン３８が配置され、ブロワファン３８は吸込み口から吹出し口３４に向かう空気流を生成する。
蒸発器１６はブロワファン３８の下流に配置され、内部流路３６の流路断面積全体を占有している。従って、ブロワファン３８からの空気流は全て、蒸発器１６を通過して下流に流れる。本明細書では、蒸発器１６を通過した空気流を一次調和空気流と称するが、冷凍回路１０が作動していれば、一次調和空気流は、蒸発器１６によって冷却（調和）された冷風となる。なお、ユニットハウジング２６が扁平なため、蒸発器１６は、上端が下端よりも下流側に位置するよう傾斜した姿勢で固定されている。

ヒータコア２８は蒸発器１６の下流に配置され、内部流路３６の流路断面積を部分的に占有している。具体的には、ヒータコア２８の上端部及びハウジング２６の上壁は互いに離間し、後述するバイパス路としての第１域の上流入口を形成している。暖房回路１２が作動しているときに、一次調和空気流がヒータコア２８を更に通過すると、一次調和空気流は加熱（調和）されて二次調和空気流になる。なお、ヒータコア２８も蒸発器１６と同様に傾斜した姿勢で固定されている。

ヒータコア２８の直上流側及び直下流側には、エアミックスドア４０,４２がそれぞれ配置されており、これらエアミックスドア４０,４２はヒータコア２８の上流側面及び下流側面をそれぞれ独立して開閉可能である。以下では、上流側のエアミックスドア４０を上流側ダンパ４０と、下流側のエアミックスドア４２を下流側ダンパ４２と称する。
上流側ダンパ４０は、板状のカバー部４０ａからなり、このカバー部４０ａはその上端が回転軸４０ｂに取付けられている。回転軸４０ｂは、ヒータコア２８の上端近傍に配置され、この回転軸４０ｂを介して、上流側ダンパ４０、即ち、カバー部４０ａはハウジング２６の側壁に回動自在に支持されている。カバー部４０ａは、サーボモータ（図示せず）によって回転軸４０ｂが回転されるのに伴い、途中の半開位置を経由して開位置と閉位置との間を移動する。

下流側ダンパ４２もまた、上流側ダンパ４０と同様に板状のカバー部４２ａからなる。カバー部４２ａはその下端にて回転軸４２ｂに取付けられ、この回転軸４２ｂを介してハウジング２６の側壁に回動自在に支持されている。回転軸４２ｂは、ヒータコア２８の下端近傍に配置されている。この下流側ダンパ４２のカバー部４２ａも、サーボモータ（図示せず）によって回転軸４２ｂが回転されるのに伴い、開位置と閉位置との間を、半開位置を経由して移動する。なお、下流側ダンパ４２は、カバー部４２ａの上端に連なる仕切部４２ｃを有するが、これについては後述する。

ハウジング２６は、図３に示したように、ヒータコア２８よりも下流に、前述の吹出し口３４としてのFOOT吹出し口３４ａ、DEF吹出し口３４ｂ及びVENT吹出し口３４ｃをそれぞれ有する。これらの吹出し口３４は、ハウジング２６の下流端部から側方に突出して形成され、VENT吹出し口３４ｃとは反対側にて、FOOT吹出し口３４ａ及びDEF吹出し口３４ｂが互いに隣接して配置されている。

これらの吹出し口３４には、乗員室内に配設される送風ダクト（図示せず）が接続される。また、各吹出し口３４の直上流には、吹出し口３４を開閉する切換えダンパ４４が設けられている。
再び図１を参照すると、これらの吹出し口３４とヒータコア２８との間には、ガイド壁４８が立設されている。

より詳しくは、ガイド壁４８の高さは、ヒータコア２８と比べたときに、その下流面の上端の高さに略等しく、またユニットハウジング２６の内高の略半分に等しい。ガイド壁４８の上端縁とハウジング２６の上壁との間には、第１域５０の下流出口を形成する開口が形成されている。ガイド壁４８は、VENT吹出し口３４ｃ側のハウジング２６の側壁からヒータコア２８と平行に延びる平行部４８ａを有するが、平行部４８ａの長さはヒータコア２８の幅に比べて短い。また、ガイド壁４８は、平行部４８ａに傾斜して連なる傾斜部４８ｂを有し、傾斜部４８ｂはDEF吹出し口３４ｂに向かって延びている（図３参照）。

上述した空調装置は、コントロールパネルを介して運転員によって指示された設定条件（風量、風向、温度）で作動する。例えば、搭乗直後にキャブ内を急速に冷房するような最大冷房時には、ブロワファン３８は最大流量の空気流を生成し、上流側ダンパ４０及び下流側ダンパ４２は共に閉位置に位置付けられ、VENT吹出し口３４ｃの切換えダンパ４４が開かれる。この設定下で、蒸発器１６を通過して冷却された一次調和空気流は、ヒータコア２８上部のバイパス路及びガイド壁４８上部の開口を通過し、そして、VENT吹出し口３４ｃに接続された送風ダクトを通じてキャブ内に吹出す。

一方、弱中冷房時、暖房時又は除湿時、上流側ダンパ４０及び下流側ダンパ４２は半開位置又は全開位置に位置付けられる。このとき、一次調和空気流の一部又は全部がヒータコア２８を通過して加熱され、二次調和空気流になる。二次調和空気流は、下流側ダンパ４２のカバー部４２ａによって斜め上方へと案内され、下流側ダンパ４２の半開時には一次調和空気流と合流し、又、その全開時には単独で下流へと流れ、切換えダンパ４４が開位置にある吹出し口３４から吹き出される。

つまり、この空調装置では、上流側ダンパ４０及び下流側ダンパ４２が互いに協働することによって、一次調和空気流及び二次調和空気流の生成量が制御される。内部流路３６は、ヒータコア２８とガイド壁４８との間において、上側の第１域５０と下側の第２域５２とに区分され、第１域５０は一次調和空気流の自由な流れを許容するバイパス路となり、第２域５２は二次調和空気流の流路となる。第１域５０と第２域５２との境界は、ヒータコア２８の上端とガイド壁４８の上端縁とを結ぶ線によって規定される。

ここで、この空調装置では、上述した下流側ダンパ４２の仕切部４２ｃが、図１に示したように板状をなし、カバー部４２ａの上端に一体に連なっている。仕切部４２ｃは、カバー部４２ａに対して傾斜しており、下流側ダンパ４２が閉位置にあるときに、前述した境界上をガイド壁４８の上端縁に向けて延びている。換言すれば、このとき仕切部４２ｃは、第１域５０と第２域５２との間に位置付けられる。

このため、下流側ダンパ４２が閉位置にあるとき、第１域５０を通じてバイパスされた一次調和空気流は仕切部４２ｃにより案内されることから、ヒータコア２８の上端部の直下流で剥離流になることはなく、ガイド壁４８上部の開口（第１域５０の下流出口）に向けて円滑な流れとなって、ガイド壁４８の上側を通過し、そして、VENT吹出し口３４ｃへと流れる。従って、剥離流の生成による内部流路３６の流通抵抗増大が防止され、VENT吹出し口３４ｃに向かう一次調和空気中の流量が増大する。よって、この空調装置は、VENT吹出し口３４ｃからキャブ内に吹出される冷風の風量を増大させ、最大冷房時の冷房性能が向上する。

また、下流側ダンパ４２が半開位置及び全開位置にあるとき、その仕切部４２ｃはカバー部４２ａの上端よりも低位置にあるので、二次調和空気流の流れを阻害することはない。従って、空調装置の弱中冷房、暖房又は除湿動作を仕切部４２ｃが阻害することはない。
本発明は、上記した第１実施例に限定されることはなく、種々変形が可能であり、例えばガイド壁４８は、ユニットハウジング２６の両側壁間に亘って延び、その長さがヒータコア２８の幅と同じかそれ以上の平行部のみで形成してもよい。

また、図４及び５は、第２実施例の空調装置に適用される下流側ダンパ４２を示している。この下流側ダンパ４２は、仕切部４２ｄが伸縮性を有する例えばゴム製のシートからなり、仕切部４２ｄの先端に固定ロッド５４が取付けられている。固定ロッド５４は、ガイド壁４８の平行部４８ａの上端縁に固定され、ハウジング２６の側壁間に亘って平行部４８ａと平行に延びている（図６参照）。この実施例の場合、下流側ダンパ４２が開位置から閉位置に移動するとき、カバー部４２ａの回動に伴い仕切部４２ｄが伸長する。下流側ダンパ４２が閉位置にあるとき、仕切部４２ｄによって第２域５２が完全に覆われるので、剥離流の発生に伴うバイパスされた一次調和空気流のヒータコア２８の背面への回り込みが完全に防止できる。このため、最大冷房時、内部流路３６の流通抵抗が一層低下し、冷房性能が更に向上する。なお、仕切部４２ｄの先端は、ガイド壁４８の上端縁に直接接続されていてもよく、その固定手段は特に限定されない。また、仕切部４２ｄの材料も特に限定されず、じゃばら形状の金属製シートを用いてもよいし、更にはベロフラムシートであってよい。

図７及び図８は、参考例となる空調装置に適用される下流側ダンパ５６を示している。この下流側ダンパ５６もまた板状のプレート部５６ａからなるが、その回転軸５６ｂはヒータコア２８の上部近傍、即ち第１域５０の上流入口に位置付けられている。この下流側ダンパ５６は、閉位置にあるとき、プレート部５６ａの先端の一部がガイド壁４８の平行部４８ａの上端縁に上方から当接する。このとき、プレート部５６は、ガイド壁４８と協働して第２域５２を閉塞する一方、第１域５０と第２域５２とを区画する仕切部をも同時に形成し、剥離流の発生を防止する。この参考例の場合も、第２域５２が完全に覆われるので、剥離流の発生に伴うバイパスされた一次調和空気流のヒータコア２８の背面への回り込みが完全に防止できる。そして、図８中、２点鎖線で示した半開位置及び直線で示した全開位置にあるときには、プレート部５６ａの先端がガイド壁４８の平行部４８ａの上端縁から上方に離間し、第２域５２の下流出口がガイド壁４８の上端縁とプレート部５６ａの先端との間に形成される。なお、下流側ダンパ５６は、開位置にあるとき、その先端がユニットハウジング２６の上壁に当接し、第１域の下流側出口が閉塞される。

図９及び１０は、第３実施例の空調装置に適用される下流側ダンパ５８を示している。この下流側ダンパ５８は、例えばゴム製のシート５８ａからなり、伸縮性を有する。シート５８ａは、その一端がヒータコア２８の下端近傍に固定される一方、その他端が固定ロッド５４を介してガイド壁４８の平行部４８ａの上端縁に固定されている。この下流側ダンパ５８が開位置にあるとき、シート５８ａはヒータコア２８と固定ロッド５４との間に亘って略真直ぐに張り渡される。下流側ダンパ５８ａの開位置から閉位置への切換えは、シート５８ａの中間部近傍に配置された可動ロッド５８ｂによって実施される。可動ロッド５８ｂは、ヒータコア２８及びガイド壁４８の平行部４８ａの両方に対して平行に延び、その両端がハウジング２６の両側壁に形成されたガイド溝５８ｃに挿通され、これらガイド溝５８ｃに沿って移動可能である。ガイド溝５８ｃに沿って可動ロッド５８ｂがヒータコア２８側に移動すると、シート５８ａはその中間部が可動ロッド５８ｃによりヒータコア２８の上端近傍に向けて引っ張られる。可動ロッド５８ｂがガイド溝５８ｃのヒータコア２８側の端部に位置付けられると、シート５８ａの一部はヒータコア２８の下流面を覆うカバー部を形成する一方、その残部はヒータコア２８の直上にて可動ロッド５８ｂに巻き付き、そして、可動ロッド５８ｂからガイド壁４８の平行部４８ａに亘って張り渡された仕切部を形成する。

上流側及び下流側ダンパが閉位置にあるときの空調ユニットのヒータコア周辺を側方からみた断面で示した、空調装置の概略構成図である。図１の空調ユニットのヒータコア周辺部において、上流側及び下流側ダンパが開位置又は半開位置にあるときの断面図である。図１の空調ユニットにおいて、ヒータコアから吹出し口に亘る領域を上方からみた断面図である。第２実施例の下流側ダンパを適用した空調ユニットにおいて、上流側及び下流側ダンパが閉位置にあるときのヒータコア周辺を側方からみた断面図である。図４の下流側ダンパが開位置又は閉位置にあるときのヒータコア周辺部の断面図である。図１の空調ユニットにおいて、ヒータコアから吹出し口に亘る領域を上方からみた断面図である。参考例の下流側ダンパを適用した空調ユニットにおいて、上流側及び下流側ダンパが閉位置にあるときのヒータコア周辺を側方からみた断面図である。図４の下流側ダンパが開位置又は半開位置にあるときのヒータコア周辺部の断面図である。第３実施例の下流側ダンパを適用した空調ユニットにおいて、上流側及び下流側ダンパが閉位置にあるときのヒータコア周辺を側方からみた断面図である。図９の下流側ダンパが開位置又は半開位置にあるときのヒータコア周辺部の断面図である。

符号の説明

１６蒸発器
２６ユニット（空調）ハウジング
２８ヒータコア
３６内部流路
３８ブロワファン
４０上流側ダンパ（エアミックスドア）
４２下流側ダンパ（エアミックスドア）
４２ａカバー部
４２ｂ回転軸
４２ｃ仕切部
４８ガイド壁

Claims

内部流路を有し、この内部流路内の空気を一次調和空気流として下流に流すエバポレータを内蔵した空調ハウジングと、
前記エバポレータの下流にて前記内部流路の流路断面積を部分的に占有して配置され、前記内部流路の前記一次調和空気流の通過に伴い前記一次調和空気流を加熱した二次調和空気流を生成するとともに、前記一次調和空気流のバイパスを許容するヒータコアと、
前記ヒータコアの直上流に設けられ、前記ヒータコアに対する前記一次調和空気流の通過量を制御すべく開閉可能な上流側ダンパと、
前記ヒータコアの下流にて配置されたガイド壁であって、前記ヒータコアの下流部分に前記ヒータコアをバイパスした前記一次調和空気流の自由な通過を許容する第１域及び前記ガイド壁と前記ヒータコアとの間に第２域を形成する、ガイド壁と
を具備した空調装置において、
前記ヒータコアは、前記二次調和空気流が流出する下流面を有し、
前記ヒータコアと前記ガイド壁との間には、前記上流側ダンパと協働して前記二次調和空気流の生成量を制御すべく開閉可能な下流側ダンパを備え、
前記下流側ダンパは、閉位置にあるときに前記ヒータコアの前記下流面を覆う板状のカバー部を含み、このカバー部は、その先端に前記ガイド壁に向けて延びる前記仕切部を有するとともに、前記下流面の近傍にて回動可能に支持された基端を有し、
前記下流側ダンパは閉位置にあるとき、前記仕切部が前記第１域と前記第２域との間に介在することを特徴とする空調装置。
前記ガイド壁は、前記内部流路の内壁面との間にて前記第１域の下流出口を形成する端縁を有し、
前記仕切部は、前記カバー部の先端から前記ガイド壁の前記端縁に亘って延び、且つ、前記カバー部の回動が許容される伸縮性を有することを特徴とする請求項１記載の空調装置。
内部流路を有し、この内部流路内の空気を一次調和空気流として下流に流すエバポレータを内蔵した空調ハウジングと、
前記エバポレータの下流にて前記内部流路の流路断面積を部分的に占有して配置され、前記内部流路の前記一次調和空気流の通過に伴い前記一次調和空気流を加熱した二次調和空気流を生成するとともに、前記一次調和空気流のバイパスを許容するヒータコアと、
前記ヒータコアの直上流に設けられ、前記ヒータコアに対する前記一次調和空気流の通過量を制御すべく開閉可能な上流側ダンパと、
前記ヒータコアの下流にて配置されたガイド壁であって、前記ヒータコアの下流部分に前記ヒータコアをバイパスした前記一次調和空気流の自由な通過を許容する第１域及び前記ガイド壁と前記ヒータコアとの間に第２域を形成する、ガイド壁と
を具備した空調装置において、
前記ヒータコアは、前記内部流路の内壁面との間にて前記第１域の上流入口を形成する一端部を有し、
前記ヒータコアと前記ガイド壁との間には、前記上流側ダンパと協働して前記二次調和空気流の生成量を制御すべく開閉可能な下流側ダンパを備え、
前記ガイド壁は、前記内部流路の前記内壁面との間にて前記第１域の下流出口を形成する端縁を有し、
前記下流側ダンパは、
前記ヒータコアの前記他端部若しくはその近傍から前記ガイド壁の前記端縁に亘って張り渡され、前記ヒータコアを開く開位置に位置付けられる伸縮性のシートと、
前記伸縮性のシートが前記開位置にあるときには、前記伸縮性のシートと前記ガイド壁との間にあって、前記下流側ダンパが閉位置に切換えられる際に、前記ヒータコアの前記一端部近傍まで前記伸縮性のシートの伸長及び変形を伴いながら移動し、前記伸縮性のシートの一部にて前記ヒータコアを閉じるカバー部を形成させ且つ前記伸縮性のシートの残部にて前記第１域と前記２域との間に仕切部を形成させる可動ロッドと
を含むことを特徴とする空調装置。