JP4386874B2

JP4386874B2 - 車両用空調装置

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Publication number: JP4386874B2
Application number: JP2005271868A
Authority: JP
Inventors: 祐司鳥羽
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: US20070062208A1; US7665323B2; JP2007083752A

Description

本発明は、自動車に搭載される車両用空調装置に関し、一層詳細には、結露によって膨張弁近傍に生成した水滴を誘導する車両用空調装置に関する。

自動車には、乗員が乗車する乗員室が設けられる。この乗員室の温度が高いと感じた際、乗員は、該自動車に搭載された冷房機構の制御作用下に温度の調整を行う。

冷房機構は、コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁及びエバポレータを備え、これらの機器間には配管が橋架されている。冷媒は、この配管を介して前記の各機器を循環経由する。すなわち、コンプレッサで圧縮された冷媒は、コンデンサで凝縮されて液化し、レシーバを通過して膨張弁に送られる。冷媒は、この膨張弁から噴射されて急激に膨張し、ミスト状態となってエバポレータに送られる。

エバポレータには乗員室の空気が送気され、エバポレータ内を流通する冷媒は、この空気から気化熱を奪取することによって該空気の温度を下降させる一方、自身は気化する。この気化した冷媒がコンプレッサに戻って圧縮され、以降は上記のサイクルを繰り返す。

ところで、ミスト状の冷媒が膨張弁からエバポレータに噴出される際には、冷媒が断熱膨張を起こし、このために膨張弁の噴出口近傍や、該噴出口に連結された配管の温度が低下する。温度低下の度合いが大きく膨張弁及び配管の外表面が露点温度以下となった場合には、結露が起こる。この結露によって生じた液滴が乗員室内に浸入すると、乗員室内の乗員が濡れてしまう。また、液滴の乗員室への浸入量が過度に多量であると、乗員の足下付近に配設されるＣＰＵに液滴が到達することが懸念される。この場合にはＣＰＵに影響が及ぶことがあるので、液滴の乗員室への浸入を可及的に抑制する必要がある。

このような観点から、膨張弁及びその近傍の配管に、エチレンプロピレン共重合体等からなるインシュレータを巻回することで結露を抑制することが広汎に行われている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、インシュレータを単純に巻回しただけでは結露が起こることを抑制することは困難である。換言すれば、熟練した作業者でなければ、結露を抑制することが可能な程度に巻回することは容易ではない。しかも、インシュレータを巻回する作業は煩雑であり、巻回終了までに長時間を要する。さらに、この場合、インシュレータが存在するために部品点数が多くなり、コスト的に不利となる。

一方、特許文献２には、膨張弁を収容する膨張弁収容室に水抜き孔を設け、この水抜き孔から液滴を排出することが提案されている。この場合、膨張弁やその近傍の配管に結露が生じたとしても、液滴が速やかに膨張弁収容室からケーシング外へ排出される、とされている。

特開平９−３０３９０５号公報特開２００４−９８７５５号公報

本発明は上記した技術に関連してなされたもので、膨張弁近傍の配管へのインシュレータの巻回が不要となるのでコスト的に有利であり、しかも、結露によって前記配管に生じた液滴を誘導して排出することが容易な車両用空調装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、自動車の乗員室内の空気の温度を調整するために前記自動車に搭載される車両用空調装置であって、
エバポレータと、
配管を介して前記エバポレータに接続された膨張弁と、
前記エバポレータを収容して第１邪魔板が設けられた第１ケーシングと、
前記第１ケーシングに連結された際、その一辺が前記第１邪魔板の一辺に対向する位置に第２邪魔板が設けられた第２ケーシングと、
を備え、
前記第１ケーシング又は前記第２ケーシングの内壁には、該第１ケーシング又は該第２ケーシングの内部を区画する区画壁が形成され、
前記区画壁によって、前記第１ケーシング又は前記第２ケーシングの内部に液溜室が形成され、
前記第２邪魔板が摺動自在に挿入されるとともに前記液溜室に向かって前記区画壁を貫通した案内溝が前記第１ケーシングに形成されるか、又は、前記第１邪魔板が摺動自在に挿入されるとともに前記液溜室に向かって前記区画壁を貫通した案内溝が前記第２ケーシングに形成され、
前記第２ケーシングが前記第１ケーシングに連結された際、前記第２邪魔板が前記第１ケーシングに形成された案内溝に摺動自在に挿入されるか、又は、前記第１邪魔板が前記第２ケーシングに形成された案内溝に摺動自在に挿入されるともに、前記第１邪魔板と前記第２邪魔板の辺同士で前記膨張弁を挟持し、
前記配管に結露が起きたとき、前記第１邪魔板と前記第２邪魔板で液滴を堰止して前記案内溝を通過させ、前記液溜室に導入することを特徴とする。

第１邪魔板と第２邪魔板で堰止された液滴を、案内溝を介して排出することにより、液滴が乗員室に浸入することを回避することができる。

しかも、本発明においては、エバポレータと膨張弁とを連結する配管にインシュレータを巻回して該配管での結露を防止する必要は特にない。配管に結露が起こった場合であっても、液滴が堰止されて効率よく捕集されるからである。従って、本発明によれば、インシュレータを巻回するという煩雑な作業が不要となり、このために車両用空調装置の生産効率も向上する。さらに、インシュレータが不要であることから部品点数が低減するので、コスト的に有利となる。

ここで、第１邪魔板又は第２邪魔板の各端面にそれぞれ当接して該第１邪魔板又は該第２邪魔板を互いの面同士で把持する２枚の壁部を、前記互いの面同士が対向し且つその間に前記案内溝が介在するようにして該記案内溝の開口近傍に立設することが好ましい。これらの壁部によって、液滴が案内溝に容易に案内されるようになるからである。

この場合、２枚の壁部の中の一方を残余の他方に比して短寸法に設定し、且つ案内溝の幅方向寸法を、この短寸法に設定された壁部の終端側で拡張することが好ましい。これにより、液滴を一層確実に案内溝を通過させることができるようになる。

さらに、第１邪魔板又は第２邪魔板のいずれか一方の先端部が、液溜室に向かって延在する方向に案内溝から突出することが好ましい。これにより、第１邪魔板及び第２邪魔板の一端面で堰止された液滴が、案内溝から突出した第１邪魔板又は第２邪魔板の先端部を超えて他端面に移動することが著しく困難となる。換言すれば、液滴をより一層確実に案内溝を通過させることができる。

なお、先端部の突出量は、車両用空調装置内の空気の流通を妨げることのない程度、換言すれば、空気抵抗を上昇させることのない程度とすればよい。

本発明によれば、第１ケーシング、第２ケーシングのそれぞれに設けられた第１邪魔板、第２邪魔板で膨張弁を挟持するとともに、膨張弁及び配管に結露が起こった場合、これら第１邪魔板、第２邪魔板で液滴を堰止し、最終的に案内溝から排出するようにしている。換言すれば、液滴を容易に誘導することができるので、液滴が乗員室内に浸入して乗員が濡れることを回避することができる。

しかも、このため、配管にインシュレータを巻回するという煩雑な作業が不要となるので、車両用空調装置を効率よく製造することが可能となる。さらに、部品点数が低減するのでコスト的に有利である。

以下、本発明に係る車両用空調装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る車両用空調装置１０を構成するエバポレータ１２、膨張弁１４及び第１ケーシング１６を示す全体概略斜視図であり、図２は、第１ケーシング１６に連結される第２ケーシング１８の全体概略斜視図である。なお、図２において、第２ケーシング１８は、第１ケーシング１６を臨んでエバポレータ１２及び膨張弁１４を覆う側の面（内方面）が図示されている。

第２ケーシング１８は、図３及び図４に示すように、第１ケーシング１６の開口２０を覆う位置に連結され、これにより車両用空調装置１０が形成されるに至る。なお、図４においては、第１ケーシング１６と第２ケーシング１８との係合関係を明確にするために第２ケーシング１８の一部を切り欠き、且つエバポレータ１２及び膨張弁１４を省略して示している。

エバポレータ１２（図１参照）は、該エバポレータ１２の一端部から他端部にわたって複数回往復を繰り返す図示しないチューブを有し、このチューブの内部（冷媒通路）には、冷媒が流通する。

膨張弁１４は、冷媒流通方向において、エバポレータ１２の上流側に配設される。すなわち、冷媒は、膨張弁１４を経由してエバポレータ１２に到達する。なお、膨張弁１４は、低圧側配管２２、高圧側配管２４を介してエバポレータ１２に連結されている。

この膨張弁１４は、低圧側配管２２及び高圧側配管２４に近接して底面が横長楕円形状である円柱体形状の下流側継手部２６と、該下流側継手部２６に比して若干幅広で略角柱体形状の上流側継手部２８とを有する。

第１ケーシング１６は、略半円円弧状に湾曲した側周壁部を具備する椀状部３０と、前記エバポレータ１２を収容するエバポレータ収容部３２とを有し、椀状部３０の側周壁部上方及び収容部の頂上部には、吹出口３４、３６が互いに近接し且つ乗員室に臨んで開口している。

エバポレータ収容部３２の図１における前方面は大きく開放され、これにより前記開口２０が設けられている。エバポレータ１２はこの開口２０から視認可能であり、また、開口２０からは、低圧側配管２２、高圧側配管２４及び膨張弁１４が突出している。開口２０の周囲には、該開口２０を囲繞するように所定の厚みの締結用リブ３８が設けられ、この締結用リブ３８には、複数個のボルト穴４０が設けられている。

ここで、開口２０の上部略中腹部には段部４２が設けられており、このため、開口２０の上部は、図１の右方で高さ方向寸法が小さくなっている。また、開口２０の幅方向寸法も下方になるに従って小さくなるように設定されている。

そして、図５に示すように、開口２０の上部における段部４２が設けられた部位から、右方における幅狭となった部位よりも下方にわたって、仕切壁４４が傾斜するように橋架されている。該仕切壁４４は、エバポレータ１２を隠蔽しない位置に形成されている（図１参照）。

仕切壁４４の一端面には、第１邪魔板４６、第１支持板４８、第２支持板５０が左方からこの順序で互いに平行に配設されるように突出形成されている（図５参照）。また、第１邪魔板４６と第１支持板４８との間、第１支持板４８と第２支持板５０との間には、それぞれ、補強用リブ５２、５４が介在されている。図５から諒解されるように、第１邪魔板４６の縦方向寸法は、第１支持板４８及び第２支持板５０に比して大きく設定されている。

第１邪魔板４６には略半円状の円弧状凹部５６が形成されており、一方、第１支持板４８及び第２支持板５０の各々には、略半矩形状で且つ隅角部が面取りされて湾曲した形態の係合用切欠部５８、６０が設けられている。図１に示すように、円弧状凹部５６に前記膨張弁１４の下流側継手部２６が係合される一方、係合用切欠部５８、６０に上流側継手部２８が係合される。

一方、第２ケーシング１８の内方面には、図２に示すように、開口２０の形状に対応する形状の開口６２が設けられ、この開口６２は、所定の厚みの締結用リブ６４に囲繞されている。そして、締結用リブ６４には、第１ケーシング１６の締結用リブ３８に設けられたボルト穴４０に対応する位置に、ボルト穴６６が設けられている。

また、第２ケーシング１８を第１ケーシング１６に連結した際に外表面として露呈する側の面（外方面）には、略長方形状の貫通孔６８が設けられている（図２〜図４参照）。従って、第２ケーシング１８が第１ケーシング１６に連結された際にも、エバポレータ１２は、この貫通孔６８を介して図１、図３及び図４における正面側から視認することが可能である。

第２ケーシング１８は、膨張弁１４を収容可能な程度に膨出した収容室７０を上部に有する。すなわち、第２ケーシング１８内には、区画壁７２と、該区画壁７２の水平部７４に指向して鉛直方向に延在する第２邪魔板７６とが設けられ、これら区画壁７２、第２邪魔板７６、及び外方面の内壁によって収容室７０が区画される。さらに、収容室７０の下方には、区画壁７２と外方面の内壁によって形成される液溜室７８が存在し、この液溜室７８には、図示しないドレンが設けられる。

区画壁７２は、図２における左方から右方に延在する前記水平部７４と、水平方向から鉛直方向に向けて湾曲するように傾斜した傾斜部８０と、鉛直下方に垂下した垂下部８２とを有する。ここで、傾斜部８０は、図２における手前側から奥側になるにつれて若干上方となるようにも傾斜している。また、第２ケーシング１８の視認角度を変更した図６に示すように、水平部７４と傾斜部８０との境界近傍には、案内溝としてのスリット８４が設けられている。

そして、スリット８４の近傍には、収容室７０側に臨むようにして案内用リブ８６が立設されている。すなわち、案内用リブ８６は、水平部７４と傾斜部８０との境界近傍に突出形成され、前記スリット８４は、この案内用リブ８６から区画壁７２に至るまで貫通形成されている。

案内用リブ８６は、収容室７０の図２における奥行き方向に沿って延在する長尺形状であり、スリット８４は、案内用リブ８６の一端部から奥行き方向中腹部を若干超える程度に至るまで形成されている。このため、案内用リブ８６は、その一端部に、スリット８４を挟んで互いに対向する水平部側壁８８と傾斜部側壁９０とを有する形態となっている。そして、案内用リブ８６の他端部には第２邪魔板７６が連なっている。

案内用リブ８６における傾斜部側壁９０の奥行き寸法は、水平部側壁８８に比して短く設定されている。このため、傾斜部８０には、スリット８４の開口寸法を拡張するような形態でスリット拡張切欠部９２が設けられている（図２及び図６参照）。

第２邪魔板７６には、半円状の円弧状凹部９４が設けられている（図２参照）。後述するように、第２邪魔板７６は、前記第１邪魔板４６と対向する位置に設けられており、膨張弁１４の下流側継手部２６は、円弧状凹部５６、９４に係合する。これに伴い、膨張弁１４が第１邪魔板４６及び第２邪魔板７６に挟持される。

また、収容室７０の側方には永穴９６が形成されており、この永穴９６には、前記膨張弁１４の上流側継手部２８の先端面が臨む。換言すれば、上流側継手部２８の先端面は、永穴９６から視認することが可能である。

第１ケーシング１６に第２ケーシング１８が連結される際には、エバポレータ１２及び膨張弁１４が所定の位置に配設される。この際、膨張弁１４の下流側継手部２６が第１邪魔板４６の円弧状凹部５６に係合する一方、上流側継手部２８が第１支持板４８及び第２支持板５０の各係合用切欠部５８、６０に係合される（図１参照）。

その後、第１ケーシング１６の開口２０と第２ケーシング１８の開口６２とが位置合わせされる。そして、第２ケーシング１８に設けられたスリット８４に第１邪魔板４６の先端部が摺動自在に挿入され（図４参照）、図７に示すように、該先端部がスリット８４から若干突出する。その一方で、第１支持板４８及び第２支持板５０の下端面が、区画壁７２の水平部７４の上端面に摺動自在に載置される（図４参照）。

この状態で第２ケーシング１８を第１ケーシング１６に当接するまで移動させると、膨張弁１４の下流側継手部２６が第２邪魔板７６の円弧状凹部９４に係合し、結局、該下流側継手部２６が第１邪魔板４６及び第２邪魔板７６で挟持される。この挟持と、上流側継手部２８の上記した第１支持板４８及び第２支持板５０への係合により、膨張弁１４、ひいては低圧側配管２２及び高圧側配管２４の位置決めがなされる。その後、第１ケーシング１６及び第２ケーシング１８のボルト穴４０、６６に図示しないボルトが螺合され、これにより第２ケーシング１８が第１ケーシング１６に連結されるに至る。

上記したように、第１邪魔板４６の下端部はスリット８４から突出して収容室７０の外方に位置する（図７参照）。また、膨張弁１４の上流側継手部２８の先端面が永穴９６に臨む。

本実施の形態に係る車両用空調装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

この車両用空調装置１０は、コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ（いずれも図示せず）とともに冷房機構を構成し、自動車に搭載される。乗員によって冷房機構の運転が開始されると、冷媒がコンプレッサで圧縮され、コンデンサで凝縮されて液化し、さらに、レシーバを通過して、永穴９６を通して膨張弁１４に連結された図示しない配管を経由し、該膨張弁１４に送られる。そして、膨張弁１４から噴射され、ミスト状態でエバポレータ１２に到達して前記チューブ内を流通する。

その一方で、図示しないブロアユニットの作用下に自動車の乗員室又は外部からの空気がエバポレータ１２に接触するように導入され、この空気は、エバポレータ１２のチューブを流通する冷媒と熱交換して冷却された後、吹出口３４、３６の少なくともいずれか一方から乗員室に向けて導出される。

このようにして空気が冷却される間、膨張弁１４が下流側継手部２６近傍で断熱膨張を起こすことに伴い、下流側継手部２６や低圧側配管２２、高圧側配管２４に結露が起こって液滴が生じる。ブロアユニットの吸引作用下に第１ケーシング１６内に空気が導入されることに伴って第１ケーシング１６内の圧力が高くなるので、液滴は、第１邪魔板４６及び第２邪魔板７６に指向して移動する。

ここで、第１邪魔板４６をスリット８４に摺動自在に挿入するべく、第１邪魔板４６とスリット８４の間には僅かなクリアランスが存在する。このため、空気は、垂下部８２と外方面の内壁で区画される前記液溜室７８にスリット８４を介して流入し、空気に同伴した液滴もこの液溜室７８に流入する。

また、第１邪魔板４６及び第２邪魔板７６に接触した液滴は、スリット８４まで案内され、第１邪魔板４６とスリット８４の間のクリアランスから液溜室７８に浸入する。一方、案内用リブ８６の傾斜部側壁９０に接触した液滴は、傾斜部８０がスリット拡張切欠部９２に向かうにつれて沈下するように傾斜しているので、該傾斜部側壁９０に案内されて、スリット拡張切欠部９２から前記液溜室７８に滴下する。膨張弁１４の下流側継手部２６から液滴が流動する場合も同様に、該液滴が第１邪魔板４６及び第２邪魔板７６に案内され、最終的にスリット８４を介して液溜室７８に誘導される。

上記のようにして液滴がスリット拡張切欠部９２から液溜室７８に案内される際には、第１邪魔板４６がスリット８４から液溜室７８に突出しているので（図７参照）、液滴が収容室７０側に移動することが妨げられる。このため、液滴が効率よく液溜室７８に捕集される。捕集された液滴は、液溜室７８に設けられた図示しない前記ドレン、場合によっては貫通孔６８から、第２ケーシング１８の外部へと排出される。

このように、本実施の形態によれば、結露による液滴を第１邪魔板４６及び第２邪魔板７６で堰止し、これら第１邪魔板４６及び第２邪魔板７６や案内用リブ８６でスリット８４に案内して、該スリット８４から第２ケーシング１８における所定の空間（液溜室７８）に誘導するようにしている。従って、液滴が乗員室内に浸入して乗員が濡れてしまうことを可否することができる。

しかも、本実施の形態においては、低圧側配管２２及び高圧側配管２４に結露が起こっても液滴がドレンに誘導されるので、これら低圧側配管２２及び高圧側配管２４にインシュレータを巻回して結露を防止する必要は特にない。従って、インシュレータを巻回する作業が不要となるので、車両用空調装置１０を効率よく製造することができるようにもなる。さらに、インシュレータが不要であるために部品点数を低減することができ、結局、コスト的に有利となる。

ここで、第１邪魔板４６を液溜室７８に突出させた場合（□のプロット）と、突出させずにスリット８４と面一とした場合（●のプロット）の各風量変化をグラフにして図８に併せて示す。なお、図８における横軸は、ブロアユニットへの印加電圧を表す。

図８から、□のプロットを結ぶ曲線と、●のプロットを結ぶ曲線とが略合致していることが諒解される。このことは、第１邪魔板４６を液溜室７８に若干突出させても空気抵抗が変化せず、空調機能に差がないことを意味する。

なお、上記した実施の形態においては、第２ケーシング１８側にスリット８４を設け、このスリット８４に、第１ケーシング１６に設けられた第１邪魔板４６を挿入するようにしているが、逆であってもよい。すなわち、第１ケーシング１６の第１邪魔板４６の近傍にスリット８４を設け、このスリット８４に、第２ケーシング１８の第２邪魔板７６を挿入するようにしてもよい。

また、必要に応じて、スポンジ等からなるジャケットで膨張弁１４を被覆するようにしてもよい。

本実施の形態に係る車両用空調装置を構成するエバポレータ、膨張弁及び第１ケーシングを示す全体概略斜視図である。図１に示す第１ケーシングに連結される第２ケーシングの全体概略斜視図である。図１に示す第１ケーシングに、図２に示す第２ケーシングが連結された状態を示す全体概略斜視図である。図３の一部を切り欠いた一部省略斜視図である。図１の第１ケーシングのみの全体概略斜視図である。図２の第２ケーシングの別角度からの全体概略斜視図である。第１邪魔板がスリットから液溜室に突出した状態を示す要部拡大縦断面図である。第１邪魔板を液溜室に突出させた場合（□のプロット）と、突出させない場合（●のプロット）における、ブロアユニットへの印加電圧と風量変化との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０…車両用空調装置１２…エバポレータ
１４…膨張弁１６、１８…ケーシング
２２、２４…配管２６…下流側継手部
２８…上流側継手部３４、３６…吹出口
４４…仕切壁４６、７６…邪魔板
４８、５０…支持板５６、９４…円弧状凹部
５８、６０…係合用切欠部７０…収容室
７２…区画壁７８…液溜室
８０…傾斜部８４…スリット
８６…案内用リブ８８…水平部側壁
９０…傾斜部側壁９２…スリット拡張切欠部
９６…永穴

Claims

自動車の乗員室内の空気の温度を調整するために前記自動車に搭載される車両用空調装置であって、
エバポレータと、
配管を介して前記エバポレータに接続された膨張弁と、
前記エバポレータを収容して第１邪魔板が設けられた第１ケーシングと、
前記第１ケーシングに連結された際、その一辺が前記第１邪魔板の一辺に対向する位置に第２邪魔板が設けられた第２ケーシングと、
を備え、
前記第１ケーシング又は前記第２ケーシングの内壁には、該第１ケーシング又は該第２ケーシングの内部を区画する区画壁が形成され、
前記区画壁によって、前記第１ケーシング又は前記第２ケーシングの内部に液溜室が形成され、
前記第２邪魔板が摺動自在に挿入されるとともに前記液溜室に向かって前記区画壁を貫通した案内溝が前記第１ケーシングに形成されるか、又は、前記第１邪魔板が摺動自在に挿入されるとともに前記液溜室に向かって前記区画壁を貫通した案内溝が前記第２ケーシングに形成され、
前記第２ケーシングが前記第１ケーシングに連結された際、前記第２邪魔板が前記第１ケーシングに形成された案内溝に摺動自在に挿入されるか、又は、前記第１邪魔板が前記第２ケーシングに形成された案内溝に摺動自在に挿入されるともに、前記第１邪魔板と前記第２邪魔板の辺同士で前記膨張弁を挟持し、
前記配管に結露が起きたとき、前記第１邪魔板と前記第２邪魔板で液滴を堰止して前記案内溝を通過させ、前記液溜室に導入することを特徴とする車両用空調装置。
請求項１記載の車両用空調装置において、前記第１邪魔板又は前記第２邪魔板の各端面にそれぞれ当接して該第１邪魔板又は該第２邪魔板を互いの面同士で把持する２枚の壁部が、前記互いの面同士が対向し且つその間に前記案内溝が介在するようにして前記案内溝の開口近傍に立設され、該壁部は、液滴を前記案内溝に案内することを特徴とする車両用空調装置。
請求項２記載の車両用空調装置において、前記２枚の壁部の中の一方が残余の他方に比して短寸法に設定されており、前記案内溝の幅方向寸法が前記短寸法側の壁部の終端側で拡張されていることを特徴とする車両用空調装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、前記第１邪魔板又は前記第２邪魔板のいずれか一方の先端部が、前記液溜室に向かって延在する方向に前記案内溝から突出することを特徴とする車両用空調装置。