JP2008126802A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調用ケースの空気通路を流れる空気の圧力損失を低下させることにより、大風量を確保して快適な空調を行えるようにするとともに、通風時の騒音を低下させて車室の静粛性を高める。
【解決手段】冷却用熱交換器３を収容する空調用ケース９に、空気の導入口と吹出口４１ａ、４２ａを形成する。空調用ケース９の内部には空気通路Ａを形成する。空気通路Ａに、冷却用熱交換部３を配置する。冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向を空気通路Ａの幅方向と一致させる。冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向の寸法を４００ｍｍ以上に設定する。空気通路Ａの最小面積部Ａ１の寸法をＴｍとし、冷却用熱交換部３の空気通過面の寸法をＴｅとしたとき、Ｔｍ／Ｔｅの値を０．２７以上に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される車両用空調装置に関する。

一般に、車両用空調装置は、車室の前端部に配設されたインストルメントパネルの内部に収容されている（例えば、特許文献１参照）。この空調装置は、冷却用熱交換器及び加熱用熱交換器を収容する空調用ケースを備えている。空調用ケースには、空調用空気を導入するための導入口と、空調風が吹き出す吹出口とが形成されている。空調用ケースの内部には、導入口から吹出口まで延びる空気通路が形成され、この空気通路の途中に上記冷却用及び加熱用熱交換器が空気流れ方向に並んで配置されている。そして、上記導入口から空気通路に導入された空調用空気が冷却用及び加熱用熱交換器を通過することで空調風となり、この空調風が吹出口から吹き出して車室の各部に供給されるようになっている。
特開２００２−２５４９２１号公報

ところで、特許文献１の空調装置のように空調用空気を空調用ケースに導入して空気通路を経て吹出口から吹き出させるようにした場合には、空調用ケース内の空気の流れにおいて管路抵抗によって圧力損失が発生するのは避けられない。この圧力損失が大きいと、十分な風量が得られずに快適な空調を行えない虞れがあるとともに、特に大風量時に騒音が大きくなって車室の静粛性が損なわれてしまう。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空調用ケースの空気通路を流れる空気の圧力損失を低下させることにより、大風量を確保して快適な空調を行えるようにするとともに、通風時の騒音を低下させて車室の静粛性を高めることにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、車両に搭載される車両用空調装置であって、熱交換器によって構成された熱交換部と、上記熱交換部を収容する空調用ケースとを備え、上記空調用ケースには、空気の導入口と吹出口とが形成されるとともに、内部に上記導入口と上記吹出口とを連通させるように延びる空気通路が形成され、上記熱交換部は、その空気通過面の幅方向を上記空気通路の幅方向と一致させた状態で、該空気通路に配置され、上記空気通過面の幅方向の寸法が４００ｍｍ以上に設定され、上記空気通路は、上記熱交換部よりも下流側の領域において最も小さい流路断面積の最小断面積部を有し、この最小面積部の流路断面の幅方向に直交する方向の寸法をＴｍとし、上記空気通過面の幅方向に直交する方向の寸法をＴｅとしたとき、Ｔｍ／Ｔｅの値が０．２７以上に設定されている構成とする。

この構成によれば、空調用ケースの導入口から空気通路に導入された空気は、空気通路を流れて熱交換部を通過した後、吹出口から吹き出す。空気が空気通路を流れるとき、熱交換部の空気通過面の幅方向の寸法（Ｗｅ）が４００ｍｍ以上に設定されているので、Ｗｅを変化させていったときの空気通路の圧力損失係数の変化をシミュレーションして示す図７から明らかなように、空気通路を流れる空気の圧力損失が十分に低くなる。さらに、Ｔｍ／Ｔｅの値が０．２７以上に設定されているので、Ｔｍ／Ｔｅの値を変化させていったときの圧力損失係数の変化をシミュレーションして示す図８及び図９から明らかなように、空気通路を流れる空気の圧力損失が十分に低くなる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、Ｔｍ／Ｔｅの値が０．４０以上に設定されている構成とする。

この構成によれば、図８及び図９に示すシミュレーションの結果より、空気通路の流れる空気の圧力損失をより一層低くすることが可能になる。

請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、空気通路には、冷却用熱交換器によって構成された冷却用熱交換部と加熱用熱交換器によって構成された加熱用熱交換部とが空気流れ方向に並んで配置され、上記両熱交換部の空気通過面の幅方向の寸法が４００ｍｍ以上に設定されている構成とする。

この構成によれば、２つの熱交換部を空気通路に並べて配置したことによる圧力損失の上昇を小さくすることが可能になる。

請求項４の発明では、請求項１から３のいずれか１つの発明において、空調用ケースは、車室のインストルメントパネル内部において熱交換部の幅方向が車両の幅方向と一致するように、かつ、車両の助手席側に偏位して配置される構成とする。

この構成によれば、インストルメントパネル内部の運転席側にスペースを確保することが可能になる。

請求項５の発明では、請求項１から３のいずれか１つの発明において、空調用ケースは、車室のインストルメントパネル内部において熱交換部の幅方向が車両の幅方向と一致するように、かつ、車両幅方向中央部に配置され、上記空調用ケースの車両幅方向両側には、乗員の足下に空調風が吹き出すフット吹出口がそれぞれ形成されている構成とする。

この構成によれば、空調用ケースの幅方向両側のフット吹出口から運転席乗員及び助手席乗員の各足下に空調風が吹き出す。

請求項６の発明では、請求項４の発明において、空調用ケースには、インストルメントパネルに設けられたインパネダクトの上流端開口と吹出口とを接続する中間ダクトが取り付けられる構成とする。

すなわち、空調用ケースを車両の助手席側に偏位して配置する際には、右ハンドル車と左ハンドル車とで空調用ケースの位置が異なることから、吹出口の位置も異なる場合がある。この場合に、空調用ケースを変更することなく、中間ダクトのみを右ハンドル車用のものと左ハンドル車用のものとに変更することで吹出口とインパネダクトとの接続が可能になる。

請求項７の発明では、請求項４から６のいずれか１つの発明において、空調用ケースには、インストルメントパネル内部に配置された車両搭載機器を避ける凹部が形成されている構成とする。

この構成によれば、車両搭載機器を避けて空調用ケースを配置することが可能になる。

請求項８の発明では、請求項１から７のいずれか１つの発明において、送風機が、空調用ケースの幅方向中間部に配置されている構成とする。

請求項９の発明では、請求項１から７のいずれか１つの発明において、送風機が、空調用ケースの側方に配置されている構成とする。

請求項１０の発明では、請求項１から９のいずれか１つに記載の発明において、熱交換部は、空気通路の幅方向に複数の熱交換器を並設して構成されているものとする。

この構成によれば、空気通過面の幅方向の寸法が４００ｍｍ以上という幅の広い熱交換部を、幅の狭い複数の熱交換器を組み合わせて構成することが可能になる。幅の狭い熱交換器においては、幅の広い熱交換器に比べて各々の空気通過面の温度分布を容易に均一化することが可能であり、ひいては、熱交換部の空気通過面の温度分布の均一化が可能になる。

請求項１の発明によれば、熱交換部の空気通過面の幅方向の寸法を４００ｍｍ以上とし、さらに、空気通路の最小断面積部の流路断面において幅方向に直交する方向の寸法Ｔｍを、上記空気通過面の幅方向に直交する方向の寸法Ｔｅで除した値を０．２７以上としたので、空気通路を流れる空気の圧力損失を十分に低くすることができる。これにより、大風量を確保して快適な空調を実現できるとともに、通風時の騒音を低下させて車室の静粛性を高めることができる。

請求項２の発明によれば、Ｔｍ／Ｔｅの値を０．４０以上としたので、空気通路を流れる空気の圧力損失をより一層低くできる。

請求項３の発明によれば、空気通路に冷却用熱交換部及び加熱用熱交換部を空気流れ方向に並べて配置し、これらの空気通過面の幅方向の寸法を４００ｍｍ以上としたので、２つの熱交換部を設けた場合の圧力損失を低く抑えることができる。

請求項４の発明によれば、空調用ケースをインストルメントパネル内部の助手席側に偏位して配置したので、熱交換部の幅方向の寸法を４００ｍｍ以上として幅広な熱交換部とした場合に、運転席乗員が運転操作を行うためのスペースを確保できる。

請求項５の発明によれば、空調用ケースを車両の幅方向中央部に配置し、この空調用ケースの幅方向両側にフット吹出口をそれぞれ形成したので、運転席乗員及び助手席乗員の各足下に同じように空調風を供給することができる。

請求項６の発明によれば、空調用ケースにインパネダクトと吹出口とを接続する中間ダクトを取り付けるようにしたので、右ハンドル車と左ハンドル車とで空調用ケースを共通化してコスト低減を図ることができる。

請求項７の発明によれば、インストルメントパネル内に配置された車両搭載機器と空調用ケースとの干渉を回避することができる。

請求項８の発明によれば、フルセンタタイプの空調装置とすることができる。

請求項９の発明によれば、セミセンタタイプの空調装置とすることができる。

請求項１０の発明によれば、複数の熱交換器を並べて熱交換部を構成したので、熱交換部の空気通過面の温度分布を容易に均一化できる。これにより、空調用ケースの吹出口から吹き出す空気の温度分布を均一化でき、より快適な空調を実現できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る車両用空調装置１を示すものである。この車両用空調装置１は、乗用自動車の車室の前端部に配設されたインストルメントパネルＩＰ（図２に仮想線で示す）の内部に収容され、該インストルメントパネルＩＰ及び車体のダッシュパネルＤＰに固定されるようになっている。この自動車は、車両右側にステアリングホイールが配設された右ハンドル車である。尚、この実施形態の説明では、説明の便宜を図るために、車両前側を単に「前」といい、また、車両後側を単に「後」といい、また、車幅方向左側を単に「左」といい、また、車幅方向右側を単に「右」というものとする。

上記空調装置１は、送風ファン２と、冷却用熱交換器Ｅによって構成された冷却用熱交換部３と、加熱用熱交換器Ｈによって構成された加熱用熱交換部４と、これらを収容する空調用ケース９とを備えており、送風ファン２、冷却用熱交換部３及び加熱用熱交換部４が空調用ケース９の幅方向である左右方向略中央部に配置されて集約された、いわゆるフルセンタタイプの空調装置である。空調用ケース９は、図３及び図４に示すように、左側ケース構成部材９ａと、右側ケース構成部材９ｂと、底部構成部材９ｃとを組み合わせてなる。これら左側ケース構成部材９ａ、右側ケース構成部材９ｂ及び底部構成部材９ｃは樹脂製である。図３〜図５に示すように、上記左側ケース構成部材９ａと、右側ケース構成部材９ｂとの分割面は、空調用ケース９の左右方向略中央部に位置している。また、左側ケース構成部材９ａ及び右側ケース構成部材９ｂと、底部構成部材９ｃとの分割面は、空調用ケース９の下部に位置している。

上記空調用ケース９の前部上側には、左右両側に空調用ケース９の一部を構成するインテーク部６がそれぞれ設けられている。各インテーク部６は、車室外の空気と、車室内の空気との一方を選択して空調用ケース９内に導入するためのものである。図３に示すように、インテーク部６の前壁部には、矩形状の外気導入口１０が形成されている。この外気導入口１０は、ダッシュパネルＤＰの上部に配設されているカウル（図示せず）に形成された開口に接続されるようになっている。

図１に示すように、各インテーク部６の側壁部には、内気導入口１１が形成されている。インテーク部６の内部には、図示しないが、内外気切替ドアが設けられている。この内外気切替ドアは、内気導入口１１及び外気導入口１０の形状に対応する板状に形成されている。この内外気切替ドアは、図示しない内外気切替用アクチュエータにより作動するようになっている。

上記内外気切替用アクチュエータにより内外気切替ドアを作動させて内気導入口１１を全閉にすると、外気導入口１０が全開になる。これにより、インテーク部６が外気導入モードとなり、インテーク部６には車室外の空気のみが取り入れられるようになる。一方、内外気切替用アクチュエータにより内外気切替ドアを作動させて内気導入口１１を全開にすると、外気導入口１０が全閉になる。これにより、インテーク部６が内気循環モードとなり、インテーク部６には車室内の空気のみが取り入れられるようになる。

上記空調用ケース９の前部上側の左右方向略中央部には、空調用ケース９の一部を構成するファンハウジング１４が一体に形成されている。図２に示すように、ファンハウジング１４内には、上記送風ファン２が収容され、これらファンハウジング１４及び送風ファン２により、送風機１５が構成されている。送風ファン２は、多数のブレードを備えた周知の遠心式ファン（シロッコファン）であり、回転軸２ａが略水平に左右方向に延びるように配置されている。この送風ファン２は、電動式の駆動モーター（図示せず）によって駆動されるようになっている。

上記ファンハウジング１４内における送風ファン２の外周には、送風ファン２のブレード間から該送風ファン２の周囲へ向けて吹き出した空気が集合する空気集合通路２０が形成されている。この空気集合通路２０は、始点である上流端部が送風ファン２の下端部近傍に位置しており、そこから送風ファン２の後方、上方、前方、下方へ順に周り込んでファン２の外周を取り巻くように延びている。従って、この空気集合通路２０の終点である下流端部から吹き出す空気の吹出方向Ｙは、下方に向いている。空気集合通路２０の流路断面積は、下流側へ行くほど拡大している。また、上記ファンハウジング１４における空気集合通路２０の上流端部に対応する部位には、ノーズ部２１が形成されている。このノーズ部２１は、送風ファン２に接近する方向に湾曲するように形成された湾曲部で構成されている。

上記空調用ケース９内には、ファンハウジング１４よりも下側に温度調節用通路２２が形成されている。この温度調節用通路２２の上流端部は、空調用ケース９内の前端部に位置しており、空気集合通路２０の下流端部に接続されている。温度調節用通路２２の上流側は、空気集合通路２０の下流端部から下方へ向けて直線状に延びる流入部２３と、この流入部２３の下流端部から後方へ屈曲した後、上方へ向けて延びる屈曲通路部２４とで構成されている。流入部２３は、下側へ行くほど後方に位置するように若干傾斜している。図３に示すように、この流入部２３の左右方向の寸法は下流側へ行くほど長くなるように設定されている。つまり、流入部２３の流路断面積は下流側へ向かって拡大している。

上記温度調節用通路２２の屈曲通路部２４は、後方へ屈曲しているため、上記空気集合通路２０から吹き出す空気の吹出方向Ｙと交差する方向に延びている。屈曲通路部２４の左右方向の寸法は、空調用ケース９の左右方向の内寸と一致しており、この屈曲通路部２４の流路断面積は、上記流入部２３の下流端部の流路断面積と略等しい。

上記屈曲通路部２４には、上記冷却用熱交換部３が屈曲通路部２４を横切るように収容されている。冷却用熱交換部３を構成する冷却用熱交換器Ｅは、周知の冷凍サイクルの一要素を構成する冷媒蒸発器であり、上下方向に延びる多数のチューブ及びフィン（共に図示せず）を左右方向に交互に並べて一体化したコアＥ１と、コアＥ１の上端部及び下端部に設けられた第１ヘッダタンクＥ２及び第２ヘッダタンクＥ３とを備えている。チューブは空気の流れ方向である前後方向に長い断面形状を有する扁平状チューブである。また、フィンは、空気流れ方向に見て波型をなすコルゲートフィンである。これらチューブ、フィン及びヘッダタンクＥ２、Ｅ３は、アルミニウム合金製である。ヘッダタンクＥ２、Ｅ３の内部には、チューブを複数のパスに分けるための仕切部材（図示せず）が配設されている。このパスの数は、仕切部材の数や配設位置により任意に設定することができるようになっている。

上記冷却用熱交換器Ｅの第１ヘッダタンクＥ２や第２ヘッダタンクＥ３には、図示しないが、冷媒流入口と冷媒流出口とが形成されている。上記冷却用熱交換器Ｅの冷媒流入口には、供給用クーラ配管（図示せず）の基端部が膨張弁を介して接続され、冷媒流出口には排出用クーラ配管（図示せず）の基端部が接続されている。これら供給用クーラ配管及び排出用クーラ配管の先端部は、ダッシュパネルＤＰに形成された貫通孔（図示せず）からエンジンルームに突出するように形成されている。供給用クーラ配管及び排出用クーラ配管の先端部には、エンジンルーム内の配管（図示せず）がそれぞれ接続され、これにより、冷却用熱交換器Ｅに冷媒が給排されるようになっている。

上記冷却用熱交換部３の空気通過面は、上記冷却用熱交換器ＥのヘッダタンクＥ２、Ｅ３を除いたコアＥ１のみで構成されており、空気通過方向から見て略矩形状をなしている。冷却用熱交換部３は、その空気通過面の幅方向（チューブ及びフィンの並ぶ方向）を上記屈曲通路部２４の幅方向（左右方向）と一致させた状態で、該屈曲通路部２４に配置されており、この状態で、空気通過面は略鉛直方向に延び、上記第１ヘッダタンクＥ２及び第２ヘッダタンクＥ３が空調用ケース９に保持されている。冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向の寸法は、４００ｍｍに設定され、幅方向に直交する方向、即ち、上下方向の寸法は、２００ｍｍに設定されている。このように、本実施形態の冷却用熱交換部３は、空気通過面の左右方向の寸法が上下方向の寸法よりも長い横長形状とされている。

上記温度調節用通路２２の下流側は、屈曲通路部２４の下流端部から分岐して上方へ延びる加熱通路３１とバイパス通路３２とで構成されている。これら加熱通路３１及びバイパス通路３２の左右方向の寸法は、上記屈曲通路部２４の左右方向の寸法と略同じに設定されている。加熱通路３１は、前側へ湾曲しており、冷却用熱交換部３とファンハウジング１４との間に位置している。この加熱通路３１には、上記加熱用熱交換部４が加熱通路３１を横切るように収容されている。

上記加熱用熱交換部４を構成する加熱用熱交換器Ｈは、エンジン（図示せず）の冷却水が流通するヒーターコアであり、前後方向に延びるチューブ及びフィン（共に図示せず）を左右方向に交互に並べて一体化したコアＨ１と、コアＨ１の前端部及び後端部に設けられた第１ヘッダタンクＨ２及び第２ヘッダタンクＨ３とを備えている。

上記加熱用熱交換器Ｈの第１ヘッダタンクＨ２や第１ヘッダタンクＨ３には、図示しないが、エンジンの冷却水の流入口と流出口とが形成されている。上記加熱用熱交換器Ｈの流入口には、供給用ヒータ配管（図示せず）の基端部が接続され、流出口には排出用ヒータ配管（図示せず）の基端部が接続されている。これら供給用ヒータ配管及び排出用ヒータ配管の先端部は、ダッシュパネルＤＰの貫通孔からエンジンルームに突出するように形成されている。供給用ヒータ配管及び排出用ヒータ配管の先端部には、エンジンルーム内の配管（図示せず）がそれぞれ接続され、これにより、加熱用熱交換器Ｈに冷却水が給排されるようになっている。

上記加熱用熱交換部４の空気通過面は、上記加熱用熱交換器ＨのヘッダタンクＨ２、Ｈ３を除いたコアＨ１のみで構成されており、空気通過方向から見て略矩形状をなしている。加熱用熱交換部４は、その空気通過面の幅方向（チューブ及びフィンの並ぶ方向）を上記加熱通路３１の幅方向（左右方向）と一致させた状態で、該加熱通路３１に配置されており、この状態で、空気通過面は略水平方向に延び、上記第１ヘッダタンクＨ２及び第２ヘッダタンクＨ３が空調用ケース９に保持されている。加熱用熱交換部４の空気通過面の幅方向の寸法は、冷却用熱交換部３と同じ４００ｍｍに設定され、幅方向に直交する方向、即ち、前後方向の寸法は、１５０ｍｍに設定されている。このように、本実施形態の加熱用熱交換部４は、上記冷却用熱交換部３と同様に横長形状とされている。尚、冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向の寸法と、加熱用熱交換部４の空気通過面の幅方向の寸法とは、同じにしてもよいし、異ならせてもよい。

上記空調用ケース９内における加熱通路３１の上流端部近傍には、加熱通路３１の開度とバイパス通路３２の開度とを変更するように構成されたエアミックスドア３３が収容されている。このエアミックスドア３３は、加熱通路３１の上流端開口の形状に対応した板状をなしており、左右方向に延びる回動軸周りに回動するようになっている。回動軸には、図示しないが、エアミックスドア用アクチュエータの出力軸が連結されている。また、上記加熱通路３１の下流端とバイパス通路３２の下流端とは、冷風と温風とを混合させるためのエアミックス空間部３４に連通している。

上記エアミックスドア用アクチュエータによりエアミックスドア３３を回動させて、図２に実線で示すように、加熱通路３１の上流端部を全閉にすると、バイパス通路３２の上流端部が全開とされる。この状態では、冷却用熱交換部３を通過した空気の全量が加熱通路３１を通らずバイパス通路３２に流入する。一方、エアミックスドア用アクチュエータによりエアミックスドア３３を回動させて、図２に仮想線で示すように、加熱通路３１の上流端部を全開にすると、バイパス通路３２の上流端部が全閉とされる。この状態では、冷却用熱交換部３を通過した空気の全量が加熱通路３１に流入して加熱用熱交換部４を通過する。

上記エアミックスドア３３が回動範囲の中間位置とされると、冷却用熱交換部３を通過した空気の一部が加熱通路３１に流入し、残りがバイパス通路３２に流入する。そして、エアミックス空間部３４においては、加熱用熱交換部４を通過した温風と、冷却用熱交換部３のみを通過した冷風とが混ざり、調和空気が生成される。

上記エアミックスドア３３の回動角度は、調和空気の目標温度に応じて任意に設定することができるようになっている。つまり、このエアミックスドア３３は、冷却用熱交換部３を通過した空気のうち、加熱用熱交換部４を通過する空気量と、加熱用熱交換部４をバイパスする空気量との比率を変更することで、調和空気の温度を変更するように構成されている。

上記空調用ケース９内の上部後側には、調和空気を車室の各部に分配するための空気分配部４０が設けられている。この空気分配部４０は、ファンハウジング１４に接近するように上方へ延びるデフロスタダクト４１と、デフロスタダクト４１の後側で上方へ延びるベントダクト４２と、空調用ケース９の後側を下方へ延びるフットダクト４３とを備えている。デフロスタダクト４１の上流端部は、エアミックス空間部３４に接続され、下流端部には、図５にも示すように、空気が吹き出すデフロスタ吹出口４１ａが開口している。このデフロスタ吹出口４１ａには、インストルメントパネルＩＰの裏面に取り付けられたデフロスタ用インパネダクト７の上流端開口が接続されるようになっている。このデフロスタ用インパネダクト７により、空調風がフロントウインドガラス（図示せず）の内面近傍まで導かれる。

また、上記ベントダクト４２の上流端部及びフットダクト４３の上流端部は、互いに連通するように一体化された状態でエアミックス空間部３４に接続されている。ベントダクト４２の下流端部には、空気が吹き出すベント吹出口４２ａが開口している。このベント吹出口４２ａには、インストルメントパネルＩＰの裏面に取り付けられたベント用インパネダクト８の上流端開口が接続されるようになっている。このベント用インパネダクト８により、空調風が乗員の上半身近傍まで導かれる。上記デフロスタ吹出口４１ａ及びベント吹出口４２ａは、空調用ケース９の上端部近傍に位置している。

上記フットダクト４３の下流側は、図１に示すように、空調用ケース９の右側に位置する運転席供給部４３ａと、左側に位置する助手席供給部４３ｂと、左右方向略中央部に位置する後席供給部４３ｃとに分岐している。図４に示すように、運転席供給部４３ａは、車室の運転席Ｄｒ（同図にのみ示す）側へ向けて延び、その下流端開口には、空気が吹き出すフット吹出口４３ｄが開口している。また、助手席供給部４３ｂは、車室の助手席Ｐｓ（同図にのみ示す）側へ向けて延び、その下流端開口には、同様にフット吹出口４３ｄが開口している。つまり、空調用ケース９の左右方向両側に、乗員の足下に空調風が吹き出すフット吹出口４３ｄ、４３ｄがそれぞれ形成されている。尚、図４に示す符号Ｆはフロアトンネルである。

上記インテーク部６の内部空間、空気集合通路２０、温度調節用通路２２、エアミックス空間部３４、デフロスタダクト４１、ベントダクト４２及びフットダクト４３により、導入口１０、１１と吹出口４１ａ、４２ａ、４３ｄとを連通させるように延びる空気通路Ａが構成されている。

また、図３及び図４に示すように、上記底部構成部材９ｃには、ドレン部１６が設けられている。このドレン部１６は、冷却用熱交換部４で発生した凝縮水を空調用ケース９の外部に排出するための排出通路（図示せず）を備えている。

図２に示すように、空調用ケース９内におけるデフロスタダクト４１の上流端部近傍には、第１吹出方向切替ドア４５が設けられている。この第１吹出方向切替ドア４５は、デフロスタダクト４１の上流端部と、ベントダクト４２及びフットダクト４３の接続部分とを開閉するためのものである。また、空調用ケース９内におけるベントダクト４２の上流端部とフットダクト４３の上流端部との境界部分近傍には、第２吹出方向切替ドア４６が設けられている。この第２吹出方向切替ドア４６は、ベントダクト４２の上流端部と、フットダクト４３の上流端部とを開閉するためのものである。これら第１吹出方向切替ドア４５及び第２吹出方向切替ドア４６は、エアミックスドア３３と同様に、図示しない吹出方向切替用アクチュエータにより回動するようになっている。

上記第１吹出方向切替ドア４５及び第２吹出方向切替ドア４６をそれぞれ回動させることで、吹出モードが切り換えられるようになっている。例えば、第１吹出方向切替ドア４５によりデフロスタダクト４１の上流端部を閉じ、第２吹出方向切替ドア４６によりベントダクト４２の上流端部を閉じると調和空気がフットダクト４３から吹き出すフットモードとなる。また、第１吹出方向切替ドア４５によりデフロスタダクト４１の上流端部を開き、ベントダクト４２及びフットダクト４３の接続部分を閉じると、調和空気がデフロスタダクト４１から吹き出すデフロスタモードとなる。このように第１吹出方向切替ドア４５及び第２吹出方向切替ドア４６を回動させることにより、吹出モードがフット／デフモードや、バイレベルモードにも切り替えられるようになっている。

次に、上記のように構成された空調装置１が作動状態にある場合について説明する。送風ファン２の回転により、外気導入口１０または内気導入口１１から各インテーク部６内に取り入れられた空気は、送風ファン２のブレード間から空気集合通路２０に放射状に吹き出す。空気集合通路２０に吹き出した空気は、該空気集合通路２０で一方向にまとめられる。この空気集合通路２０の空気は、図２に示すＹ方向に流れて温度調節用通路２２の流入部２３に流入し屈曲通路部２４を通って、冷却用熱交換部３を通過する。冷却用熱交換部３を通過した空気は、エアミックスドア３３の開度によって加熱通路３１ないしバイパス通路３２を流れた後、吹出モードに応じてデフロスタダクト４１や、ベントダクト４２、フットダクト４３を経て車室の各部に供給される。このように送風ファン２によって送風された空気が空気通路Ａを流れる際には、管路抵抗によって圧力損失が生じる。

ここで、上記空調装置１の空気通路Ａの一部に対応する仮想モデルＭを用いてコンピュータによる圧力損失に関するシミュレーションを行った結果について、図７〜図９に基づいて説明する。モデルＭの形状は、図６に示すように、フルクールモードの場合におけるノーズ部２１近傍部位からベント吹出口４２ａまで延びる空気通路Ａの概略形状となっている。尚、フルクールモードとは、一般に、夏場の炎天下のように最大の冷房能力が要求される状況で選択され、大風量が必要とされるモードである。すなわち、フルクールモードでは、エアミックスドア３３により加熱通路３１が全閉とされ、かつ、吹出モードがベントモードとされ、さらに、送風ファン２が最大回転数で回転している。また、シミュレーションに用いるソフトウェアは、従来より圧力損失係数を得る際に用いられているものである。

上記空調装置１がフルクールモードにある場合、空気通路Ａには、冷却用熱交換部３よりも下流側の領域において最も小さい流路断面積を有する最小断面積部Ａ１（図２に実践で、図６に仮想線で示す）が、エアミックス空間部３４に存在する。この最小断面積部Ａ１の位置は、空調用ケース９の形状や、吹出モードにより異なる。尚、シミュレーションを行うにあたり、最小断面積部Ａ１の流路断面の幅方向に直交する方向の寸法をＴｍ（図２に示す）とし、また、上記冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向に直交する方向の寸法をＴｅ（図２に示す）としている。

まず、図７に基づいて、上記冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向の寸法（Ｗｅ）を変化させていったときの空気通路Ａ１における圧力損失係数の変化について説明する。この図７におけるタイプＡとは、モデルＭのベース形状であり、タイプＢ〜ＥはモデルＭの形状を若干変化させたものである。これら各々についてシミュレーションを行った結果、全タイプに共通して、Ｗｅが２５０ｍｍや３５０ｍｍでは圧力損失係数が高く、４００ｍｍ以下になると、２５０ｍｍのものや３５０ｍｍのものに比べて十分に低い値となる。Ｗｅが４５０ｍｍでは、さらに低い値となる。つまり、Ｗｅが４００ｍｍ以下では、圧力損失係数が十分に低い値となることが分かり、この結果に基づいて、本実施形態では、冷却用熱交換部３の幅方向の寸法Ｗｅを４００ｍｍとしている。尚、このシミュレーションの各タイプにおいて、冷却用熱交換部３の空気通過面の面積がタイプ間で互いに同じ値となるようにＷｅとＴｅの寸法を設定しており、従って、Ｗｅが長くなるほどＴｅが短くなって空気通過面の形状が長細い形状となる。また、Ｗｅの上限値は、乗用自動車への搭載性を考慮すると、６５０ｍｍ以下が好ましく、さらには、インストルメントパネルＩＰ内部に配設されている他の装置や部品との干渉を考慮すると、５００ｍｍ以下が好ましい。

次に、図８及び図９に基づいて、Ｔｍ／Ｔｅの値を変化させていったときの空気通路Ａにおける圧力損失係数の変化について説明する。図８は、Ｗｅが２５０ｍｍ、３５０ｍｍ、４００ｍｍ及び４５０ｍｍである場合のシミュレーション結果を示している。また、図９は、Ｗｅが４００ｍｍ、４５０ｍｍ、５５０ｍｍ及び６５０ｍｍである場合のシミュレーション結果を、図８に示すグラフよりも縦軸のスケールを拡大して示している。

これらシミュレーション結果から明らかなように、Ｔｍ／Ｔｅが０．２７以上になると、０．２７よりも小さいものに比べて十分に低い値となる。この結果に基づいて、本実施形態では、Ｔｍ／Ｔｅの値を０．２７としている。また、Ｔｍ／Ｔｅが０．４以下では、さらに低い値となる。さらに、このシミュレーション結果より、Ｗｅが長いほど、圧力損失が低くなる傾向にあることも分かる。尚、このシミュレーションにおいも、冷却用熱交換部３の空気通過面の面積は、同じ値となるようにＷｅとＴｅの寸法を設定している。また、Ｔｍ／Ｔｅの上限値としては、０．９０が好ましく、さらには、０．７０が好ましい。

以上説明したように、この実施形態１に係る車両用空調装置１によれば、冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向の寸法Ｗｅを４００ｍｍとし、さらに、空気通路Ａの最小断面積部Ａ１の流路断面において幅方向に直交する方向の寸法Ｔｍを、冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向に直交する方向の寸法Ｔｅで除した値（Ｔｍ／Ｔｅ）を０．２７としたので、空気通路Ａを流れる空気の圧力損失を十分に低い値にすることができる。これにより、大風量を確保して快適な空調を実現できるとともに、通風時の騒音を低下させて車室の静粛性を高めることができる。

このように本実施形態の空調装置１では、圧力損失を小さくできるので、風量を低下させることなく空気通路Ａの流路断面積を小さくできる。その結果、空調用ケース９を小型化して軽量化を図ることができるとともに、車室における空調装置搭載用スペースも縮小でき、乗員用空間を広くすることができる。

また、空気通路Ａに冷却用熱交換部３及び加熱用熱交換部４を空気流れ方向に並べて配置し、これらの空気通過面の幅方向の寸法を共に４００ｍｍとしている。従って、加熱通路３１に空気が流れるモードにおいても、同様に圧力損失係数を低い値にすることができる。これにより、２つの熱交換部３、４を設けた場合に、流れる空気の圧力損失を小さくすることができる。

また、空調用ケース９を車両の左右方向中央部に配置し、この空調用ケース９の左右方向両側にフット吹出口４３ｄ、４３ｄをそれぞれ形成したので、運転席乗員及び助手席乗員の各足下に同じように空調風を供給することができる。

尚、Ｗｅの値は４００ｍｍに限られるものではなく、圧力損失が十分に小さくなる４００ｍｍ以上で６５０ｍｍ以下の範囲であれば任意の値に設定することができる。また、同様に、Ｔｍ／Ｔｅの値は圧力損失が十分に小さくなる０．２７以上で０．９０以下の範囲であれば任意の値に設定することができ、例えば、０．４０以上とすることで、空気通路Ａを流れる空気の圧力損失をより一層低くできる。

また、上記実施形態１では、冷却用熱交換部３は、空気通過面が上下方向に延びるように縦置きしているが、例えば、図１０に示す変形例１のように、空気通過面が略水平に延びるように横置きするようにしてもよい。また、加熱用熱交換部４は、同図に示すように、空気通過面が傾斜して延びるように傾斜配置してもよい。この変形例１では、冷却用熱交換部３の空気流れ上流側にエアフィルタ４９が配設されている。

また、上記実施形態１では、ファンハウジング１４を空調用ケース９の左右方向略中央部に配置しているが、これに限らず、例えば、図１１に示す変形例２のように、空調用ケース９の左側寄りに配置してもよい。これにより、ファンハウジング１４の右側にスペースを形成することができ、インストルメントパネルＩＰ内部の車両搭載機器と空調装置１との干渉を防止できる。図示しないが、ファンハウジング１４を右側寄りに配置してもよく、この場合には、ファンハウジング１４の左側にスペースを形成することができる。

また、上記実施形態１では、インテーク部６を空調用ケース９の左右両側にそれぞれ設けているが、これに限らず、例えば、図１２に示す変形例３のように、１つに統合して空調用ケース９の左側に設けるようにしてもよい。この場合、図１３に示す変形例４のように、インテーク部６の左縁部が空調用ケース９の本体部分から左側へ突出しないように、インテーク部６の位置を設定するようにしてもよい。こうすることで、空調装置１の搭載作業性を良好にすることができる。インテーク部６を１つに統合する場合、空調用ケース９の右側に設けてもよい。

また、図１４に示す変形例５のように、冷却用熱交換部３を、空気通過面が傾斜して延びるように傾斜配置してもよい。

また、図１５に示す変形例６のように、加熱通路３１をバイパス通路３２の後側に配置することにより、加熱用熱交換部４を冷却用熱交換部３の後方に配置してもよい。

また、例えば、図１６及び図１７にそれぞれ示す変形例７及び８のように、エアミックスドア３３と、吹出方向切替ドアの一方とをそれぞれロータリタイプのドアで構成してもよい。

また、上記実施形態１では、送風機１５を熱交換部３、４の上方に配置しているが、例えば、図１８及び図１９にそれぞれ示す変形例９及び１０のように、熱交換部３、４の前方に配置するようにしてもよい。変形例１０では、エアミックスドア３３を省略しており、冷却用熱交換部３を通過した空気の全量が加熱用熱交換部４も通過するようになっている。この場合、図示しないが、供給用ヒータ配管には、流量制御弁が設けられており、この流量制御弁により加熱用熱交換部４に流入するエンジン冷却水の流量を調節することで、空調風の温度調節が行われるようになっている。

また、図２０に示す変形例１１のように、空調装置１には、インストルメントパネルＩＰのデフロスタ用インパネダクト７とデフロスタ吹出口４１ａとを接続するデフロスタ中間ダクト５０と、ベント用インパネダクト８とベント吹出口４２ａとを接続するベント中間ダクト５１とを設けてもよい。この変形例１１では、図示しないが、空調用ケース９は、その左右方向中心部が車両の左右方向中心部よりも左側、即ち助手席側に偏位して配置されている。このように空調用ケース９を助手席側に偏位させていることから、右ハンドル車と左ハンドル車とでは、空調用ケース９の位置が異なり、従って、デフロスタ吹出口４１ａ及びベント吹出口４２ａの位置も異なる。一方、インストルメントパネルＩＰのデフロスタ用インパネダクト７及びベント用インパネダクト８の上流端開口の位置は、右ハンドル車と左ハンドル車とで変更されることはなく、互いに同じ位置とされている。このような場合に、中間ダクト５０、５１を設けることで、空調用ケース９の形状を変更することなく、空調用ケース９よりも小型の中間ダクト５０、５１のみを右ハンドル車用のものと左ハンドル車用のものとに変更することで容易に対応できる。これにより、右ハンドル車と左ハンドル車とで空調用ケース９を共通化してコスト低減を図ることができる。

また、変形例１１おいて、右ハンドル車用の中間ダクト５０、５１と、左ハンドル車用の中間ダクト５０、５１とを共通の成形型で製造するようにしてもよい。この場合、成形時に、中間ダクト５０、５１に、右ハンドル車用の接続用開口と左ハンドル車用の接続用開口とを設けておく。そして、中間ダクト５０、５１を右ハンドル車に取り付ける場合には、左ハンドル車用の接続用開口を閉塞部材（図示せず）でそれぞれ閉塞する。その後、デフロスタ中間ダクト５０の右ハンドル車用の接続用開口とデフロスタ吹出口４１ａとを接続するとともに、ベント中間ダクト５１の右ハンドル車用の接続用開口とベント吹出口４２ａとを接続する。閉塞部材は、中間ダクト５０、５１に溶着するようにしてもよいし、ネジ等の締結部材（図示せず）により締結固定するようにしてもよい。また、右ハンドル車用の中間ダクト５０、５１と、左ハンドル車用の中間ダクト５０、５１とを共通の成形型で製造する場合に、右ハンドル車用の接続用開口のみを形成するための右ハンドル車用の入れ子と、左ハンドル車用の接続用開口のみを形成するための左ハンドル車用の入れ子とを用意しておき、これら入れ子によって、右ハンドル車用と左ハンドル車用とに対応するようにしてもよい。

（実施形態２）
図２１及び図２２は、本発明の実施形態２に係る車両用空調装置１を示すものである。この実施形態２の空調装置１は、送風機１５が空調用ケース９の左側方に配置されている、いわゆるセミセンタタイプである点で実施形態１のものと異なっている。

すなわち、ファンハウジング１４は、空調用ケース９における熱交換部３、４を収容する本体部分から左側へ離れて配置されている。空調用ケース９の本体部分の内部には、前端部にファンハウジング１４から吹き出した空気が流れる導入通路６０が左右方向に延びるように形成されている。この導入通路６０内の空気が、冷却用熱交換部３を通過するようになっている。図示しないが、ファンハウジング１４の上部には、インテーク部が設けられている。

この実施形態２に係る車両用空調装置１によっても、実施形態１のものと同様にＷｅ及びＴｍ／Ｔｅの値を設定しており、従って、空気通路Ａを流れる空気の圧力損失を十分に低い値にすることができる。これにより、大風量を確保して快適な空調を実現できるとともに、通風時の騒音を低下させて車室の静粛性を高めることができる。

また、上記実施形態２では、導入通路６０を空調用ケース９の前端部に設けたが、例えば、図２３及び図２４に示す変形例１のように、空調用ケース９側の下端部に設けるようにしてもよい。この変形例では、フットダクトを省略している。

また、図２５に示す変形例２のように、空調用ケース９の左側の上部に凹部６１を形成してもよい。この凹部６１は、インストルメントパネルＩＰ内部に配置された車両搭載機器６２を避けるためのものであり、この凹部６１によって該車両搭載機器６２の外面と空調用ケース９の外面との間には、走行時の振動等によって接触しない程度の隙間が確保されるようになっている。凹部６１は、空調用ケース９の右側に設けるようにしてもよいし、左右両側に設けるようにしてもよい。上記車両搭載機器６２としては、例えば、助手席用エアバッグ装置、ナビゲーション装置、物品収納ボックス等が挙げられる。

また、実施形態２において、空調用ケース９の左右方向中心部と車両の左右方向中心部とを一致させるようにしてもよいし、空調用ケース９の左右方向中心部を助手席側に偏位させるようにしてもよい。

また、上記実施形態１、２では、冷却用熱交換部３を１つの横長形状の冷却用熱交換器Ｅで構成しているが、これに限らず、複数の冷却用熱交換器Ｅを空気通路Ａの幅方向（左右方向）に並設して構成するようにしてもよい。このようにすることで、空気通過面の幅方向の寸法が４００ｍｍ以上という幅の広い冷却用熱交換部３を、幅の狭い複数の熱交換器Ｅを組み合わせて構成することが可能になる。空気通過面の幅方向の寸法が４００ｍｍ未満の幅の狭い熱交換器Ｅにおいては、幅の広い熱交換器Ｅに比べて、各熱交換器Ｅの空気通過面の温度分布を容易に均一化することが可能である。その結果、冷却用熱交換部３の空気通過面の温度分布が均一化し、よって、空調用ケース９の吹出口４１ａ、４２ａ、４３ｄから吹き出す空気の温度分布を均一化でき、より快適な空調を実現できる。また、チューブアンドフィンタイプの熱交換器Ｅでは、幅が広いと、その分、チューブの本数やフィンの数が増えることになって、部品点数が増加するとともに各部の接合箇所が増える。このため、幅の広い熱交換器Ｅの製造は難しくなることが考えられるが、上記のように１つの冷却用熱交換器Ｅの幅を狭くすることで、冷却用熱交換器Ｅを容易に製造することができる。この場合、冷却用熱交換器Ｅの数は、２つが好ましいが３つ以上であってもよい。また、加熱用熱交換部４についても、上記冷却用熱交換部３と同様に、複数の加熱用熱交換器Ｈで構成してもよい。

また、上記実施形態では、冷却用熱交換部３の空気通過面の幅方向の寸法と、加熱用熱交換部４の空気通過面の幅方向の寸法とを共に４００ｍｍ以上としているが、一方を４００ｍｍよりも短くしてもよい。この場合、冷房性能に殆ど影響しない加熱用熱交換部４の空気通過面の幅方向の寸法を４００ｍｍよりも短くするのが好ましい。

また、本発明は、左ハンドル車に搭載される空調装置にも適用できる。

さらに、本発明は、車室の運転席ゾーンと助手席ゾーンとを個別に空調する左右独立温度調整タイプの空調装置に適用することもできる。

以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置は、例えば、乗用自動車の車室に配設されたインストルメントパネル内部に搭載するのに適している。

実施形態１に係る車両用空調装置を左側上方から見た図である。 空調装置の内部構造を示す縦断面図である。 空調装置の正面図である。 空調装置を後側から見た図である。 空調装置の平面図である。 シミュレーションに用いる空気通路のモデルの形状を示す図である。 Ｗｅと圧力損失係数との関係を示すグラフである。 Ｗｅが２５０ｍｍから４５０ｍｍにある場合において、Ｔｍ／Ｔｅと圧力損失係数との関係を示すグラフである。 Ｗｅが４００ｍｍから６５０ｍｍにある場合において、Ｔｍ／Ｔｅと圧力損失係数との関係を示すグラフである。 実施形態１の変形例１に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例２に係る図３相当図である。 実施形態１の変形例３に係る図３相当図である。 実施形態１の変形例４に係る図３相当図である。 実施形態１の変形例５に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例６に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例７に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例８に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例９に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例１０に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例１１に係る図２相当図である。 実施形態２に係る空調装置の図５相当図である。 実施形態２に係る空調装置の図２相当図である。 実施形態２の変形例１に係る図５相当図である。 実施形態２の変形例１に係る図２相当図である。 実施形態２の変形例２に係る図４相当図である。

符号の説明

１ 車両用空調装置
３ 冷却用熱交換部
４ 加熱用熱交換部
７ デフロスタ用インパネダクト
８ ベント用インパネダクト
９ 空調用ケース
１０ 外気導入口
１１ 内気導入口
１５ 送風機
４１ａ デフロスタ吹出口
４２ａ ベント吹出口
４３ｄ フット吹出口
５０ デフロスタ中間ダクト
５１ ベント中間ダクト
６１ 凹部
６２ 車両搭載機器
Ａ 空気通路
Ａ１ 最小断面積部
Ｅ 冷却用熱交換器
Ｈ 加熱用熱交換器
ＩＰ インストルメントパネル

Claims (10)

1. 車両に搭載される車両用空調装置であって、
   熱交換器によって構成された熱交換部と、
   上記熱交換部を収容する空調用ケースとを備え、
   上記空調用ケースには、空気の導入口と吹出口とが形成されるとともに、内部に上記導入口と上記吹出口とを連通させるように延びる空気通路が形成され、
   上記熱交換部は、その空気通過面の幅方向を上記空気通路の幅方向と一致させた状態で、該空気通路に配置され、
   上記空気通過面の幅方向の寸法が４００ｍｍ以上に設定され、
   上記空気通路は、上記熱交換部よりも下流側の領域において最も小さい流路断面積の最小断面積部を有し、この最小面積部の流路断面の幅方向に直交する方向の寸法をＴｍとし、上記空気通過面の幅方向に直交する方向の寸法をＴｅとしたとき、
   Ｔｍ／Ｔｅの値が０．２７以上に設定され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、
   Ｔｍ／Ｔｅの値が０．４０以上に設定されていることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用空調装置において、
   空気通路には、冷却用熱交換器によって構成された冷却用熱交換部と加熱用熱交換器によって構成された加熱用熱交換部とが空気流れ方向に並んで配置され、
   上記両熱交換部の空気通過面の幅方向の寸法が４００ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   空調用ケースは、車室のインストルメントパネル内部において熱交換部の幅方向が車両の幅方向と一致するように、かつ、車両の助手席側に偏位して配置されることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   空調用ケースは、車室のインストルメントパネル内部において熱交換部の幅方向が車両の幅方向と一致するように、かつ、車両幅方向中央部に配置され、
   上記空調用ケースの車両幅方向両側には、乗員の足下に空調風が吹き出すフット吹出口がそれぞれ形成されていることを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項４に記載の車両用空調装置において、
   空調用ケースには、インストルメントパネルに設けられたインパネダクトの上流端開口と吹出口とを接続する中間ダクトが取り付けられることを特徴とする車両用空調装置。
7. 請求項４から６のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   空調用ケースには、インストルメントパネル内部に配置された車両搭載機器を避ける凹部が形成されていることを特徴とする車両用空調装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   送風機が、空調用ケースの幅方向中間部に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
9. 請求項１から７のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   送風機が、空調用ケースの側方に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
    熱交換部は、空気通路の幅方向に複数の熱交換器を並設して構成されていることを特徴とする車両用空調装置。

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