(57)【要約】【課題】エバポレータの上下流で風速分布が均一となる車両用空気調和装置を提供すること。【解決手段】エバポレータ３の上流にある第一の送風路２は、当該エバポレータ３の入口に対向する面が、一定比率の傾斜を有する断面略三角形状となっていて、エバポレータ３にブロワからの空気を送り込むようにしている。この発明は、この形状が特徴となる。すなわち、送風路２におけるエバポレータ３の入口に対向する面は、階段状にするよりも一定比率の斜面とした方が、エバポレータ上下流において空気の風速が均一となる。また、直線を組み合わせたり、曲線で当該面を構成するよりも、当該一定比率の斜面とする方が風速の均一化という観点からは好ましい。エバポレータの上流で風速が乱れがないことは、渦による圧力損失がないことを意味し、下流で風速が乱れないことは、空気調和装置の制御対象である空気温度が均一化であることを意味する。【選択図】        図６−２
2006232208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロワからの空気をエバポレータに通過させることにより低温空気を得る構造を有する車両用空気調和装置において、
前記エバポレータの上流における空気流路の当該エバポレータ入口に対向する面が、一定比率の傾斜を有することを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
前記一定比率の傾斜は、前記エバポレータの入口長さに対する手前奥行き長さの比が１／５以上１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空気調和装置に関するものであり、さらに詳しくは、エバポレータの上下流で風速分布が均一となる車両用空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用空気調和装置は、高温空気と低温空気とを混合し、所望温度の制御風をつくりだすエアミキサを有している。当該低温空気は、ブロワからの空気をエバポレータに通過させて得ている。他方、当該高温空気は、熱源たるヒータに低温空気や、外気を通過させることによって得ている。そして、ダンパと呼ばれる回動弁によって、高温空気に対する低温空気の割合を調整し、エアミキサは所望温度の制御風をつくる。
【０００３】
ところで、エアミキサは、車輌の中で配置スペースが限定されてしまうことから、当該エアミキサを構成する各要素の配置は自由度が低い。特に、上記エバポレータは、ブロワからの空気が直角に曲がって流入する配置とならざるを得ないことが多い。そして、エバポレータに入る直前の空気流路は、単純な箱型形状としたり、階段状にしているのが現状である（たとえば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１１９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の車両用空気調和装置のエアミキサでは、空気がほぼ直角に曲がってエバポレータに流入する際に、均一な風速分布を持つことができなかった。風速分布が均一でないと、空気を一様な温度にすることが難しくなり、空気調和装置としての品質が落ちるという問題が生じる。エバポレータの上流の空気流路を階段形状にすると、風速分布は整う方向にできるが、当該上流で流れが乱れてしまい、流れとして好ましいものではない。また、左右方向に風速分布が乱れると、左右温度差の原因となる。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、エバポレータの上下流で風速分布が均一となる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、この発明に係る車両用空気調和装置（請求項１）は、ブロワからの空気をエバポレータに通過させることにより低温空気を得る構造を有する車両用空気調和装置において、当該エバポレータの上流における空気流路の当該エバポレータ入口に対向する面が、一定比率の傾斜を有するようにしたものである。
【０００８】
ブロワから流れる空気は、エバポレータの上流において、一定比率の傾斜を有する送風路を流れる。これにより、エバポレータの上流および下流のいずれにおいても空気が乱れることもなく風速が均一となる。エバポレータを通過する空気の風速が均一になれば、エバポレータとの熱伝達も均一となり、その結果、空気の温度も均一となり、車両用空気調和装置の品質が向上する。
【０００９】
また、この発明に係る車両用空気調和装置（請求項２）は、前記車両用空気調和装置において、前記一定比率の傾斜は、前記エバポレータの入口長さに対する手前奥行き長さの比が１／５以上１／２以下であるようにしたものである。
【００１０】
当該エバポレータの上流における空気流路の当該エバポレータ入口に対向する面が、一定比率の傾斜を有していれば、風速が均一となるが、実用的な傾斜比率としては、１／５以上１／２以下がよい。この比率であれば、設計の幅としても十分であり、風速の均一、延いては空気温度の均一を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る車両用空気調和装置によれば、エバポレータの上下流で風速分布が均一となる。これにより、温度分布も均一となるから、車両用空気調和装置の品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１３】
図６−１は、車両用空気調和装置のエアミキサ部を示す断面図である。エアミキサ１は、低温空気と高温空気を混合し、所望の温度の空気を作り出し、それを胸元、足下等各吹き出し口へ送出する装置である。装置の構成としては、大きく分けて、第一の送風路２、エバポレータ３、第二の送風路４、ホットヒータ５、ダンパ６、および各吹き出し口へ誘導するための弁７、８とから成る。
【００１４】
図６−１の紙面奥方向に設けられるブロワ（図示省略）から第一の送風路２を通ってくる空気は、エバポレータ３を通過することによって、低温空気となる。エバポレータ３は、一般の空気調和装置と同様に、圧縮機、凝縮器、膨張弁と共に冷媒循環回路を構成する一つの要素である。エバポレータ３を通過した空気は、第二の送風路４を通り、熱源たるホットヒータ５を通過することによって高温空気となる。ホットヒータ５は、車両のラジエター冷媒を流し、その熱を交換させるものや、電気ヒータ等で構成される。
【００１５】
ホットヒータ５の下流にはダンパが中心軸９を中心に回動可能に設けられる。ダンパ６は、その開度（エアミックス開度）を調整することによって、高温空気に対する低温空気の混合割合を調整し、所望温度の制御風をつくりだす。ダンパ６のすぐ下流の混合部１０で温度が調整された制御風は、その下流にある弁７、８の開閉により、胸元、足下、窓際等、ユーザが設定した吹き出し口に送出される。当該吹き出し口は、さらにその下流において、胸元であれば、運転席、助手席、中央等、足下であれば、運転席、助手席等に枝分かれして送出される。
【００１６】
図６−２は、同図を見ると分かるように、エバポレータ３の上流にある第一の送風路２は、当該エバポレータ３の入口に対向する面が、一定比率の傾斜を有していて、エバポレータ３にブロワからの空気を送り込むようにしている。この発明は、この形状が特徴となる。
【００１７】
図２−１〜２−１３は、上記第一の送風路２の形状を変えたときの風速分布を調べたシミュレーション結果を示す分布図である。同図の具体的な寸法・形状は、それぞれ図１−１〜１−１３に示す通りである。また、これらの図に対応して、エバポレータ中心付近の風速分布をグラフにしたものは、図３−１〜３−１３に示す通りである。なお、シミュレーションは、特に示さない限り、送風路を流れる空気の風速を４５０（ｍ3／ｈ）、そのときの圧損を１０６（Ｐａ）として、二次元のＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ）で行った。
【００１８】
たとえば、図２−１は、従来のいわゆる箱型の送風路の場合をシミュレートした結果であるが、エバポレータに流れ込む手前の上流で、風速分布が中程度と少程度の部分が現れ、乱れている。また、対応する図３−１を見ると、風速分布が右肩上がり、つまり、ブロワから遠い程、風速が大きくなってしまっている。これでは、エバポレータを通過した空気の温度も均一とはならない。
【００１９】
図２−２〜２−５は、エバポレータ上流の送風路形状を階段状にしたものであり、それぞれ階段の大きさを変化させたときの結果である。階段の大きさを調整して、図２−４、２−５、のような大きさ（寸法は、対応する図１−４、１−５を参照）とすると、図２−２、２−３のような大きさとしたとき（寸法は、対応する図１−２、１−３を参照）に比べて、エバポレータ通過後の空気の乱れは整う傾向となる。しかし、エバポレータ上流では、風速分布が乱れており（色の濃い部分とうすい部分が入り乱れている）、速度が無駄に大きくなってしまう部分も見られる。
【００２０】
図２−６、２−７は、図２−５の階段形状の角部を傾斜や曲線に変更したものである。対応する風速分布を示す図３−６、３−７を見ると、図２−５等の階段形状よりも分布が乱れており、階段形状の角部をなましただけでは、改善とはならないことがわかった。そこで、エバポレータ入口に対して直線で一様な傾斜をつくり、断面が略三角形状となるようにしたのが、図２−８（図１−８）である。対応する風速分布である図３−８を見れば一目瞭然であるように、風速は、エバポレータの上下流において、ほぼ均一になった。エバポレータの上流で風速が乱れがないことは、渦による圧力損失がないことを意味し、下流で風速が乱れないことは、空気調和装置の制御対象である空気温度が均一であることを意味する。
【００２１】
図３−８の長手方向端部における風速の落ち込みを改善しようと直線の角度を部分的に変更したのが図２−９（図１−９）である。対応する風速分布である図３−９を見ると、局所的に風速の落ち込みが改善できているが、急に速度が上がり過ぎて均一さを乱す結果となった。これらの結果から、エパポレータ上流の送風路の形状は、断面積の変化を比例的に減少させる形状であることが重要とわかった。
【００２２】
図２−１０、および図３−１０は、図２−８の形状を基にして、送風路を流れる空気の風量と、ヒータ圧損の影響を調べたときの形状および風速分布である。ヒータ圧損は、エバポレータの下流にあるホットヒータにおける圧力損失である。図２−１０での風量は、３５０ｍ3／ｈ、ヒータ圧損は図２−８の場合の１０倍で、具体的には２４３０（Ｐａ）とした。風速分布である図３−１０と図３−８を比較するとわかるように、ヒータ圧損は、風速分布に影響をほとんど与えないことがわかった。
【００２３】
図４は、ヒータ圧損を２４３（Ｐａ）と等しくして、風量を３５０ｍ3／ｈとしたときと、風量を４５０ｍ3／ｈとしたときとの風速分布の比較を示したグラフである。横軸は、エバポレータ入口の位置であり、縦軸は、風速を平均風速で除した無次元量とした。これにより、エバポレータ上流の送風路を図２−８の形状とすれば、風量の大小もエバポレータ下流の風速分布に影響を与えないことがわかった。
【００２４】
図２−１１〜１３、図３−１１〜３−１３は、送風路形状の傾斜比率を変更して、風速分布を調べた結果である。傾斜の比率は、エバポレータ手前の奥行き長さをａ、エバポレータ入口の長手方向長さをｂとしたときに、図２−１１はａ／ｂ＝１／８、図２−１２は、ａ／ｂ＝１／２、図２−１３は、ａ／ｂ＝１／１としたときのものである。これを見るとわかるように、ａ／ｂの比率が小さいほど風速分布は大きくなった。なお、このときのエバポレータ圧損は７４（Ｐａ）、ヒータ圧損２４３（Ｐａ）、風量は３５０（ｍ3／ｈ）としてシミュレーションを行った。
【００２５】
そこで、ａ／ｂの比率の最適値を調べるために、横軸にａ／ｂの値、縦軸に風速分布のばらつきを示す標準偏差をとってグラフ化したのが、図５である。これを見ると、ａ／ｂが１／５以下となると急激に風速分布が悪化する。しかし、図２−１２のように、ａ／ｂ＞１／２は、寸法の制約上、実際のエアーミキサに具現化することは難しいと考えられる。したがって、ａ／ｂは、１／５以上１／２以下が、エバポレータ上流の送風路形状としては最適となる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように、本発明にかかる車両用空気調和装置は、ブロワからの空気をエバポレータに通過させることにより低温空気を得る構造を有する車両用空気調和装置の生産、使用等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１−１】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−２】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−３】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−４】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−５】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−６】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−７】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−８】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−９】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−１０】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−１１】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−１２】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図１−１３】送風路の具体的な寸法を示す説明図である。
【図２−１】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−２】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−３】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−４】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−５】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−６】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−７】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−８】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−９】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−１０】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−１１】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−１２】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図２−１３】送風路の形状と風速分布を示すシミュレーション結果である。
【図３−１】図２−１の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−２】図２−２の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−３】図２−３の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−４】図２−４の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−５】図２−５の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−６】図２−６の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−７】図２−７の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−８】図２−８の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−９】図２−９の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−１０】図２−１０の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−１１】図２−１１の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−１２】図２−１２の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図３−１３】図２−１３の送風路形状に対応する風速分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は風速である。
【図４】送風路を流れる風量を変えて比較したときの風量分布を示すグラフであり、横軸は位置、縦軸は無次元化した風速である。
【図５】ａ／ｂを変化させたときの風速分布のばらつきを示すグラフであり、横軸はａ／ｂの比率、縦軸は、標準偏差である。
【図６−１】車両用空気調和装置のエアミキサ部を示す断面図である。
【図６−２】図６−１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  エアミキサ
２、４  送風路
３  エバポレータ
５  ホットヒータ
６  ダンパ
７、８  弁
９  ダンパの中心軸
１０  混合部
【図１−１】
2006232208.tif 000003
【図１−２】
2006232208.tif 000004
【図１−３】
2006232208.tif 000005
【図１−４】
2006232208.tif 000006
【図１−５】
2006232208.tif 000007
【図１−６】
2006232208.tif 000008
【図１−７】
2006232208.tif 000009
【図１−８】
2006232208.tif 000010
【図１−９】
2006232208.tif 000011
【図１−１０】
2006232208.tif 000012
【図１−１１】
2006232208.tif 000013
【図１−１２】
2006232208.tif 000014
【図１−１３】
2006232208.tif 000015
【図２−１】
2006232208.tif 000016
【図２−２】
2006232208.tif 000017
【図２−３】
2006232208.tif 000018
【図２−４】
2006232208.tif 000019
【図２−５】
2006232208.tif 000020
【図２−６】
2006232208.tif 000021
【図２−７】
2006232208.tif 000022
【図２−８】
2006232208.tif 000023
【図２−９】
2006232208.tif 000024
【図２−１０】
2006232208.tif 000025
【図２−１１】
2006232208.tif 000026
【図２−１２】
2006232208.tif 000027
【図２−１３】
2006232208.tif 000028
【図３−１】
2006232208.tif 000029
【図３−２】
2006232208.tif 000030
【図３−３】
2006232208.tif 000031
【図３−４】
2006232208.tif 000032
【図３−５】
2006232208.tif 000033
【図３−６】
2006232208.tif 000034
【図３−７】
2006232208.tif 000035
【図３−８】
2006232208.tif 000036
【図３−９】
2006232208.tif 000037
【図３−１０】
2006232208.tif 000038
【図３−１１】
2006232208.tif 000039
【図３−１２】
2006232208.tif 000040
【図３−１３】
2006232208.tif 000041
【図４】
2006232208.tif 000042
【図５】
2006232208.tif 000043
【図６−１】
2006232208.tif 000044
【図６−２】
2006232208.tif 000045