(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被空調空気が通過する空気通路が形成され、前記被空調空気を車室内へと向けて吹出すためのケースと、
このケースの内部に配され、車両走行用エンジンを冷却するエンジン冷却水が内部に流入し、このエンジン冷却水と前記被空調空気とを熱交換させ、前記被空調空気を加熱するヒータコアと、
このヒータコアよりも前記エンジン冷却水の流れ上流側に設けられ、開度を調節することにより前記エンジン冷却水の前記ヒータコアへの流入量を調節する調節手段と、
前記ヒータコアを通過したエンジン冷却水を吸引し、前記エンジンを経て再び前記ヒータコアへと流入させるエンジン冷却水の流れを発生させるポンプと、
前記ポンプと前記ヒータコアとの間に設けられ、前記調節手段よりも前記エンジン冷却水の流れ下流側における前記エンジン冷却水の圧力を上昇させる昇圧手段とを備え、
前記エンジン冷却水をヒータコアの内部に流入させる第１の配管と、
前記ヒータコアから流出した前記エンジン冷却水を前記ポンプを経て再び前記エンジンへと送る第２の配管とを有し、
前記調節手段は、前記第１の配管に設けられ、
前記昇圧手段は、前記第２の配管の前記ヒータコアと前記ポンプとの間となる位置に設けられ、前記第２の配管の流路よりも小さな流路を形成される絞り部であり、
前記絞り部は、前記第２の配管の内部に設けられ、この第２の配管の内径よりも小さな内径を有する略円筒形状部材であることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記第２の配管は、弾性を有する材質からなり、前記略円筒形状部材の外周が前記第２の配管の内周よりも大きく形成され、前記第２の配管に圧入されることにより前記第２の配管の弾性力によって前記第２の配管の内部に係止されることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記ケースは前記車両用走行エンジンが配される空間よりも車室内側に配されることを特徴とする請求項１または２記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用走行エンジンを冷却することにより昇温したエンジン冷却水とケースの内部を通過する被空調空気とをヒータコアによって熱交換させることにより被空調空気を加熱し、車室内の暖房を行なう車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に適用される空調装置としては、図３に示すような、ケース２の内部に収められたエバポレータ５やヒータコア６により空調を行ない、車室内に向けて空調された空気を吹出す空調装置１が知られている。なお、このケース２は、走行用のエンジン（以下、エンジンと略す）が配されるエンジンルームよりも車室内側に配される。
【０００３】
ヒータコア６の内部にはエンジン９を冷却するエンジン冷却水が流れている。ヒータコア６はエンジン冷却水とケース２の内部を通過する空気とを熱交換させることによりケース２の内部を通過する空気を加熱する熱交換器であり、エンジン冷却水が循環する冷却水回路８の一部を構成している。
図５において詳細に示す冷却水回路８は、主に、エンジン９、ポンプ１０、ヒータコア６と、エンジン冷却水のヒータコア６への流入量を調節する回転式のウォータバルブ１１とから構成される。これらの機能部品はヒータホース１２ａ、１２ｂによってそれぞれ接続されている。なお、図５中の矢印はエンジン冷却水の流れる方向を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成からなる冷却水回路８では、ウォータバルブ１１の開度が所定角度以下の場合、ポンプ１０によってエンジン冷却水が吸引されているにもかかわらず、ウォータバルブ１１によってエンジン冷却水の流れは絞られた状態となる。その結果、ウォータバルブ１１よりも下流側においてエンジン冷却水の圧力が減少し、キャビテーションの原因となるという問題点があった。
【０００５】
一方、近年、車室を快適な空間とするために、車室内を静かな環境とすることが望まれている。しかし、上に述べたようにキャビテーションが生じると、それに伴って異音が発生するという問題点が顕著になる。特に、ヒータコア６はエンジンルームよりも車室内側に配されているので、車両用のヒータコア６を介して異音が車室内へと伝達してしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ウォータバルブの開度が所定角度以下である場合のキャビーテーションの発生を防止することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明によれば、ヒータコア（６）とポンプ（１０）との間に設けられた昇圧手段（１３）によって調節手段（１１）よりもエンジン冷却水の流れ下流側におけるエンジン冷却水の圧力を上昇させることができる。そのため、調節手段の開度が所定角度以下である場合であっても、調節手段よりもエンジン冷却水の流れ下流側においてエンジン冷却水の圧力低下を抑制することができ、キャビテーションの発生を防止することができる。
【０００８】
キャビテーションの発生を防止することにより、キャビテーションが原因となる異音の発生を防止することができる。特に、昇圧手段はヒータコアよりもエンジン冷却水の流れ下流側に配されているので、ヒータコアにおけるキャビテーションを防止することができる。そのため、異音の発生のみならず、キャビテーションが原因となるヒータコアの損傷や熱交換性能の低下を防止することもできる。
【０００９】
さらに、請求項１の発明によれば、第１の配管（１２ａ）の調節手段（１１）よりもエンジン冷却水の流れ下流側となる部分および第２の配管（１２ｂ）におけるキャビテーションを防止することができるので、キャビテーションが原因となる第１の配管および第２の配管における異音の発生や損傷を防止することができる。
【００１０】
また、請求項１の発明によれば、第２の配管（１２ｂ）の、ヒータコア（６）とポンプ（１０）との間に設けられる絞り部（１３）によって第２の配管を流れるエンジン冷却水の流路は絞られるので、調節手段（１１）よりもエンジン冷却水の流れ下流側におけるエンジン冷却水の圧力を上昇させることができる。また、請求項１の発明によれば、略円筒状部材（１３）の内径は第２の配管（１２ｂ）の内径よりも小さいので、略円筒状部材においてエンジン冷却水の流路は絞られる。そのため、調節手段（１１）よりもエンジン冷却水の流れ下流側におけるエンジン冷却水の圧力を上昇させることができる。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、第２の配管（１２ｂ）の内部に圧入する略円筒形状部材（１３）の外径を第２の配管の内径よりも大きくすることにより、略円筒形状部材を第２の配管（１２ｂ）の弾性力によって第２の配管の内部に係止させることができる。そのため、何らかの工具などを用いることなく、略円筒形状部材を第２の配管の内部に圧入させることにより組み付けることができ、略円筒形状部材の第２の配管への組付け作業を容易にすることができる。
【００１２】
さらに、請求項３の発明によれば、ヒータコア（６）が内部に配されるケース（２）は走行用エンジン（９）が配される空間よりも車室内側に配されているので、ヒータコアにおけるキャビテーションが原因となる異音の発生を防止することによって異音がヒータコアを介して車室内へと伝達されることを防止することができ、車室内を静かな環境とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１ないし３に基づいて説明する。なお、図１中の矢印はエンジン冷却水の流れる方向を示す。
空調装置１は、内部に被空調空気（以下、空気と略す）が通過する空気通路２ａが形成されたケース２と、このケース２の内部に空気を取入れるファン３と、このファン３によって取入れる空気を内気とするか外気とするかを切替える内外気切替箱４と、ケース２の内部に配され、空気通路２ａを通過する空気を冷却するエバポレータ５と、エバポレータ５を通過した空気を加熱するヒータコア６と、ケース２の空気の流れ下流側に設けられ、空調された空気を車室（図示しない）内へと吹出すダクト７とを備えている。なお、ケース２は、車両用走行エンジン（以下、エンジンと略す）９が配される空間であるエンジンルームよりも車室内側に配される。
【００１４】
ヒータコア６は、内部を流れるエンジン９を冷却するエンジン冷却水とケース２の内部を通過する空気とを熱交換させることによりケース２の内部を通過する空気を加熱する熱交換器であり、エンジン冷却水が循環する冷却水回路８の一部を構成している。
冷却水回路８は、主に、エンジン９、圧送手段であるポンプ１０、ヒータコア６、調節手段であるウォータバルブ１１とから構成される。これらの機能部品は配管であるヒータホース１２によってそれぞれ接続されている。
【００１５】
第１の配管である第１のヒータホース１２ａによってヒータコア６の流入口（図示しない）はエンジン９の流出口（図示しない）と接続されており、第１のヒータホース１２ａを介してエンジン冷却水はヒータコア６の内部に流入する。ヒータコア６は内部に流入したエンジン冷却水と空気通路２ａを通過する空気とを熱交換させることにより空気通路２ａを通過する空気を加熱する。
【００１６】
回転式のウォータバルブ１１は第１のヒータホース１２ａに設けられており、ヒータコア６よりもエンジン冷却水の流れ上流側に配される。ウォータバルブ１１は内部に設けられたロータ１０ａを回転させることにより開度を変化させ、ヒータコア６へのエンジン冷却水の流入量を調節する。ウォータバルブ１１の開度によってヒータコア６へのエンジン冷却水の流入量は調節され、ヒータコア６の暖房能力は調節される。
【００１７】
ヒータコア６の流出口（図示しない）とエンジン９の流入口（図示しない）とは第２の配管である第２のヒータホース１２ｂによって接続されている。弾性を有する材質（例えば、成形ゴムなど）からなる第２のヒータホース１２ｂを介して、ヒータコア６から流出したエンジン冷却水はエンジンへと送られる。
ポンプ１０は第２のヒータホース１２ｂに設けられており、ヒータコア６を通過したエンジン冷却水を吸引するとともにエンジン９を経て再びヒータコア６へと流入するようなエンジン冷却水の流れを発生させる。
【００１８】
第２のヒータホース１２ｂの内部の、ヒータコア６とポンプ１０との間となる位置には、樹脂（例えばナイロン６６）からなるカラー１３（請求項１における昇圧手段であり、請求項３における絞り部であり、請求項４における円筒形状部材である）が設けられる。
カラー１３は略円筒形状を有しており、その内径（図２中Ｂで示す）は第２のヒータホース１２ｂの内径（図２Ａ中で示す）よりも小さく、カラー１３により第２のヒータホース１２ｂの流路よりも小さな流路が形成される。そのため、カラー１３を通過する際にエンジン冷却水の流路は絞られ、カラー１３よりもエンジン冷却水の流れ上流側においてエンジン冷却水の圧力は上昇する。
【００１９】
一方、カラー１３の外径（図２中Ｃで示す）は第２のヒータホース１２ｂの内径（図２Ａ中で示す）よりも大きく形成されており、第２のヒータホース１２ｂの内部に圧入される。第２のヒータホース１２ｂは弾性を有する材質からなるので、カラー１３は第２のヒータホース１２ｂの弾性力によって第２のヒータホース１２ｂの内部に係止することができる。
【００２０】
続いて、本実施例における作用について述べる。
エンジン９を冷却し、昇温されたエンジン冷却水はエンジン９から流出し、第１のヒータホース１２ａを介してヒータコア６へと流入する。ヒータコア６へと流入したエンジン冷却水は空気通路２ａを通過する空気と熱交換し、この空気を加熱する。ヒータコア６を通過したエンジン冷却水はポンプ１０により吸引され、第２のヒータホース１２ｂを介してエンジン９へと送られる。なお、要求されるヒータコア６の暖房能力に応じてウォータバルブ１１の開度が調節されることにより、ヒータコア６へのエンジン冷却水の流入量は調節される。
【００２１】
ウォータバルブ１１の開度が所定角度以下の場合、ポンプ１０によって吸引されるエンジン冷却水の量に比べてウォータバルブ１１を通過して第２のヒータホース１２ｂを流れるエンジン冷却水の量が少ないので、ウォータバルブ１１よりもエンジン冷却水の流れ下流側においてエンジン冷却水の圧力低下が生じやすい。
【００２２】
しかし、本実施の形態では、第２のヒータホース１２ｂの、ヒータコア６とポンプ１０との間となる位置にカラー１３が設けられているので、カラー１３による絞り効果によってウォータバルブ１１よりもエンジン冷却水の流れ下流側におけるエンジン冷却水の圧力を上昇させることができ、ウォータバルブ１１の開度が所定角度以下の場合であっても、エンジン冷却水の流れ下流側においてエンジン冷却水の圧力低下を抑制することができる。その結果キャビテーションの発生を防止することができる。
【００２３】
また、キャビテーションの発生を防止することによりキャビテーションが原因となる異音の発生や、各機能部品および第１のヒータホース１２ａ、第２のヒータホース１２ｂの損傷を防止することができる。
特に、ヒータコア６とポンプ１０との間にカラー１３を設けることにより、ヒータコア６を通過するエンジン冷却水の圧力を上昇させることができ、ヒータコア６におけるキャビテーションを防止することができる。ヒータコア６は、エンジンルームよりも車室内側に配されるケース２の内部に配されるので、ヒータコア６におけるキャビテーションを防止することにより、ヒータコア６を介した車室内への異音の伝達を防止することができ、車室内を静かな環境とすることができる。さらに、キャビテーションが原因となるヒータコア６の熱交換性能の低下を防止することができる。
【００２４】
以下、冷却水回路におけるカラーの有無による異音の発生防止の効果について実験した例について述べる。
実験例として、上に述べた本実施の形態と同様の構成を有する冷却水回路を用いた。なお、第２のヒータホースとしては外径２４ｍｍ、内径１６ｍｍの大きさのヒータホースを用い、カラーとしては外径１７ｍｍ、内径１０ｍｍの大きさの略円筒形状を有するカラーを用いた。一方、比較例として、実験例とほぼ同様の構成を有する冷却水回路を用いた。但し、比較例の第２のヒータホースにはカラーは設けられていない。なお、第２のヒータホースの内径は実験例と同様の大きさとした。
【００２５】
上に述べたような構造を有する実験例および比較例について、ウォータバルブの開度を４０度とし、エンジン冷却水を循環させ、騒音レベルを測定した。なお、騒音レベル測定時におけるエンジン回転数は、３５００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ、４５００ｒｐｍと変化させた。
測定結果を図４に示す。図４において、白抜きされた丸は実験例の測定結果を示し、黒く塗りつぶした丸は比較例の測定結果を示す。図４中実線で示された曲線は、各エンジン回転数において乗員が通水音が聞こえると認識する騒音レベルのしきい値であり、騒音レベルがこのしきい値よりも大きいと乗員は通水音が聞こえると認識し、騒音レベルがこのしきい値よりも小さいと乗員は通水音が聞こえないと認識する。
【００２６】
図４に示すように、カラーを設けていない比較例の騒音レベルは、全てのエンジン回転数においてしきい値よりも大きく、乗員は通水音が聞こえると認識した。一方、カラーを設けた実験例の騒音レベルは、全てのエンジン回転数においてしきい値とほぼ同じ、またはしきい値よりも小さくなり、乗員は通水音が聞こえないと認識した。
【００２７】
なお、以上に示した実施の形態では、第２のヒータホースの内径よりも小さな内径を有するカラーによってエンジン冷却水の流路を小さくし、エンジン冷却水の圧力を上昇させる実施の形態について述べたが、第２のヒータホースの内径が部分的に小さくなるように成形しても同様の効果を得ることができる。
また、以上に示した実施の形態ではカラーを第２のヒータホースの内部に設けることによりエンジン冷却水の圧力を上昇させる実施の形態について述べたが、円筒状の部材などにより第２のヒータホースを外側から締め付け、エンジン冷却水の圧力を上昇させる構造としても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また、以上に示した実施の形態では、カラーの外径を第２のヒータホースの内径よりも大きくし、カラーを第２のヒータホースに係止した構造としたが、ヒータコアよりもエンジン冷却水の流れ下流側においてエンジン冷却水の圧力を上昇させることができればよく、カラーは第２のヒータホースに係止されていなくてもよく、第２のヒータホースの内部を移動可能なように配置されていてもよい。
【００２９】
また、以上に示した実施の形態では、カラーの材質として樹脂を用いた実施の形態の形態について述べたが、カラーの材質としては金属を用いてもよく、その材質は特に限定されない。また、同様にヒータホースの材質として成形ゴムを用いた実施の形態について示したが、ヒータホースの材質は特に限定されない。
また、カラーの大きさ、ヒータホースの大きさなどについても、以上に示した実施の形態におけるこれらの大きさはあくまでも一例であり、特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した冷却水回路を示すシステム図である。
【図２】カラーが取り付けられた部分のヒータホースの拡大断面図である。
【図３】空調装置の全体および冷却水回路を模式的に示した図である。
【図４】カラーの有無による騒音レベルの変化を示す図である。
【図５】従来における冷却水回路を示すシステム図である。
【符号の説明】
１  空調装置
２  ケース
６  ヒータコア
９  車両用走行エンジン
１０  ポンプ
１１  調節手段であるウォータバルブ
１３  昇圧手段であるカラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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