2014年06月24日08:13
HVAC是空調的核心
車載空調制冷和制暖的原理不同（圖2）。制冷是利用制冷劑膨脹時的吸熱反應制造冷風。而制暖則是利用發動機冷卻液的熱量制造暖風。
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圖2：車載空調的原理 車載空調不同於家用空調，制冷與制暖的原理不盡相同。制冷與家用空調一樣，是利用制冷劑膨脹時的吸熱反應制造冷風。而制暖則是利用發動機冷卻液的熱量制造暖風。通過混合冷風和暖風調節溫度。 |
HVAC是車載空調的核心單元，內嵌制冷制暖需要的主要部件，配備在儀表板內（圖3）。具體來說，HVAC由以下四個主要部件構成，大致分成鼓風機單元與空調單元兩個部分（圖4）。
﹝1﹞蒸發器：膨脹（氣化）后溫度降低的制冷劑在內部流動的熱交換器。向表面吹送空氣制造冷風。﹝2﹞加熱器核心：升溫的發動機冷卻液流動的熱交換器。向表面吹送空氣制造暖風。﹝3﹞鼓風機：從汽車內外吸入空氣，向車內送風的風扇。﹝4﹞溫度混合風門：調節冷風與暖風混合比例的門。車載空調調節溫度的方式，是把蒸發器制造的冷風與加熱器核心制造的暖風進行混合。通過控制風門的開關度，可以改變混合比例。風門使用伺服馬達驅動。
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圖3：HVAC的配備示意圖 HVAC配置在儀表板內。 |
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圖4：HVAC的結構 HVAC的主要部件包括四個：﹝1﹞蒸發器、﹝2﹞加熱器核心、﹝3﹞鼓風機、﹝4﹞溫度混合風門。HVAC由空調單元和鼓風機單元組成，四個主要部件內嵌在兩個單元中。 |
就過去的HVAC而言，這些主要部件按照不同的汽車款式，開發了許多類型。部件也必須單獨設計。
“無論汽車的設計和尺寸如何，都可以使用的HVAC”的理念及其基本實現方法的倡導者，是現任冷暖技術2部長的村木俊彥。
新型HVAC的開發始於2009年初。從零開始負責開發的村木為了鞏固新型HVAC的理念，召集來了技術部（直接與作為客戶的汽車企業打交道的部門）和制造部的主要成員。這是因為技術部對於客戶需求有著的嚴密的把握，而制造部的參加，則是縮短開發期、提高生產效率必不可少的條件。過去的開發也是由此開始。
應有形態是什麼？
就在這個時候，管理層做出了意外的指示：“別動！”管理層告訴村木：“你作為帶頭人，要首先思考新一代HVAC應有的形態，認真思考為什麼要造。在得出答案之后，絕對不能動搖。”
接到指示后，村木梳理出過去10年HVAC配備空間的變化及其性能和功能的要求規范，推測出了未來的趨勢。並且對電裝HVAC業務的變遷、客戶對電裝的評價和看法、公司生產現場的體制等各個方面進行了徹底分析。根據這些數據和分析，用大約4個月時間，徹底思考了新型HVAC的應有形態。開發初期寶貴的4個月幾乎全部用到了這裡。
最終得出的結論，就是前面介紹的理念。按照村木的觀點，如果繼續進行單獨設計，對提高效率、壓縮成本效果有限。電裝現在每年在全世界生產約2000萬台HVAC，是擁有約30％份額的第一大企業。但是，由於每款汽車使用的HVAC的設計和生產流程各不相同，並沒有發揮出量產效果。
敲定具體方法
但另一方面，開發標准HVAC的思路不符合常識。HVAC的形狀取決於汽車的種類和大小，而這種思路是要為HVAC建立統一的標准。最初的時候，公司裡的每個人都覺得：“這完全不可能實現”。
村木在這4個月裡，為實現理念想出了3個方法（圖5）。
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圖5：實現標准化和通用化的3個方法 為了實現從小型車到大型車皆可使用的HVAC，採用了3個方法。﹝1﹞側面可視面積最小化（開發相應的小型化技術）﹔﹝2﹞符合車輛等級要求的性能﹔﹝3﹞隻更換主要部件即可適合混合動力車等。 |
第一個方法是小型化。要想實現小型車到大型車通用的HVAC，就必須把體積控制在小型車可以配備的大小。尤其重要的是從側面觀察到的面積（側面可視面積）。為了研究這個面積可以縮小到什麼程度，村木根據過去10年的HVAC配備要求，推導出滿足這一設計限制的HVAC側面可視面積，作為了小型化的目標。
第二個方法是在相同的基本設計中，調整HVAC的性能。B級、C級、D級的車內空間有別，需要的空調能力也各不相同。因此，熱交換器等部件的大小也會隨之改變。此次開發在維持通用化優勢的同時，還改進了擴大熱交換器面積的方法。
第三個方法是增加對配備怠速停止機構的汽車和混合動力車（HEV）等的支持。舉例來說，對於前者，要使蒸發器可以置換為蓄冷蒸發器，對於HEV和純電動汽車（EV），要使加熱器核心可以置換為熱泵空調，而且無需變更設計。
挑戰“不可能”
就這樣，實現新型HVAC理念的方法得到了明確。但這隻不過是起點。在當時，村木還不清楚能不能實際開發出這樣的HVAC。實現宏偉目標的產品設計和生產流程到底是什麼呢？為了讓理念成真，開發部、技術部與制造部聯手開展的項目正式啟動。
與客戶打交道的技術部原本覺得標准HVAC“不可能實現”。因為他們從汽車企業的技術人員身上，切身感受到了“希望制造好車。希望利用技術形成差異”的熱情。制造部同樣覺得“不可能實現”。因為在實際的組裝流程中，他們真切體會到：HVAC的要求性能多樣化，滿足要求也需要多樣化的部件。
然而，隨著在現場和集體宿營時使用實物反復進行探討，大家逐漸達成了共識：開發標准HVAC是車載空調的“制造革命”。就這樣，具體的基礎技術開發邁開了腳步。
使新理念成真最大的關鍵在於小型化。因此，鼓風機、溫度混合風門、驅動風門的伺服馬達的小型化技術開發成為了全力以赴的重點。下面就來介紹一下為新型HVAC開發的分立元件的小型化技術。（作者：栗山 直久，電裝熱機開發1部開發2室長﹔今東 升一，電裝熱機開發1部開發3室要素開發1課主管系長﹔鈴木 善博，電裝熱機開發1部開發4室要素開發1課﹔鈴木 義昭，電裝熱機開發1部開發4室要素開發2課主管系長﹔稻垣 亨，電裝熱機制造2部第2生產技術室長，日經技術在線！供稿）
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