JP2008049782A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インストルメントパネルおよびインストルメントパネル内を効率的に冷却できる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】温調ユニット１１の下流に設けられる吹出ダクト１２に、当該吹出ダクト１２の内外を連通する連通口１８と、連通口１８を開閉する開閉ドア１９と、を設けた。これにより、吹出ダクト１２の内外を連通する状態で送風ユニット９を作動すると、温調ユニット１１で生成された冷風が連通口１８からインストルメントパネル３内に送風されるので、この冷風で、高温になってしまったインストルメントパネル３およびインストルメントパネル３内を積極的に冷却できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車室前部のインストルメントパネル内に収納され車室内の空調を行なう車両用空調装置に関する。

車両を炎天下で長時間にわたって駐車した場合、車室前部のインストルメントパネルは車室前部の前面窓を透過した日射によって極めて高温（５０〜７０℃）になることがあり、乗車初期時には、インストルメントパネルが発熱源となってしまい車室内を効率的に冷却できないという問題があった。

そこで、従来、インストルメントパネル内の熱気を排気できるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。この従来技術は、図７に示すように、外気吸込口１０２および内気吸込口１０３が形成されるとともにこれら吸込口１０２、１０３を開閉する切替えドア１０４が取付られたインテークボックス１０１と、インテークボックス１０１の下流に接続された送風ユニット１１５と、送風ユニット１１５の下流に接続された温調ユニット１１７と、インテークボックス１０１の外気吸込口１０２とカウルボックスに設けられた外気吸込口１１３とを連通する外気吸込通路１０５と、入口がインストルメントパネル１０７内に露出するとともに出口が前記外気吸込通路１０５の途中に連通接続された換気流路１０６と、換気流路１０６内に配置されたファン１０８と、換気流路１０６を開閉する開閉ドア１０９と、を備えた構造になっている。

この従来技術では、内気吸入モードとしてインテークボックス１０１の内気吸込口１０３を開いて外気吸込口１０２を閉じるとともに、換気流路１０６の開閉ドア１０９を開いてファン１０８を動作すると、インストルメントパネル１０７内の空気（熱気）１１０が換気流路１０６内に吸い込まれて、外気吸込通路１０５を逆流（符号１１１）して、カウルボックスの外気吸込口１１３から車外へ排出される。
特開２００５−１８６８６０号公報（段落番号００２８、００２９、図１）

しかしながら、上述の従来技術では、車室前部のインストルメントパネル１０７内に滞留する空気（熱気）１１０を換気流路１０６および外気吸込通路１０５を介してカウルボックスの外気吸込口１０２から車外へ排出できるが、高温になっているインストルメントパネル１０７またはインストルメントパネル１０７内を冷却する効果は薄いという問題があった。

なお、インテークボックス１０１近傍の限られた狭いスペースに、換気流路１０６、ファン１０８および開閉ドア１０９を設けるためにレイアウトを工夫する必要があり、レイアウトの設計が煩雑になるという問題もあった。さらに、インテークボックス１０１の内気吸込口１０３を開いて外気吸込口１０２を閉じるとともにファン１０８を動作することにより、インストルメントパネル１０７内の空気１１０が換気流路１０６内に吸い込まれ、インストルメントパネル１０７内で負圧が生じて車体漏洩部から外気を吸込むため、この車体漏洩部での通気抵抗が大きいことから換気風量が不十分である可能性があるとともに、車体漏洩部より車室外の臭いや埃が車室内に侵入するなどの可能性もあった。

本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、インストルメントパネルおよびインストルメントパネル内を効率的に冷却できる車両用空調装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、内気吸込口および外気吸込口を有するとともにこれら吸込口を開閉するインテークドアを有するインテークボックスと、前記インテークボックスの下流に設けられた送風ユニットと、前記送風ユニットの下流に設けられ内部に冷却用熱交換器を有する温調ユニットと、前記温調ユニットの下流に設けられて車室内に向かう吹出ダクトと、が前記車室前部のインストルメントパネル内に配置された車両用空調装置であって、前記吹出ダクトの内部とインストルメントパネルの内部とを連通する連通口と、前記連通口を開閉する開閉ドアと、を備えることを特徴とする。

本発明では、吹出ダクトの連通口を開いた状態で送風ユニットを作動すると、送風ユニットの下流の温調ユニットで生成された冷風が、当該吹出ダクトの連通口を通じてインストルメントパネル内に送風される。そのため、例えば炎天下で長時間駐車後の乗車初期時に、高温になって車内の発熱源と化してしまうインストルメントパネルおよびインストルメントパネル内を、冷風によって積極的に冷却することで、車室内の冷却性能を向上できる。

以下、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置を図に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る車両用空調装置を示す縦断面図、図２は図１の車両用空調装置を備える車両の説明図、図３は図１の車両用空調装置のデフロスタ吹出ダクトの拡大図、図４は図１の車両用空調装置により乗員の乗車時に換気を行なう際の処理手順を示すフローチャート、図５はクールダウン試験時の試験室内平均温度の推移を示す特性図、図６はクールダウン試験時のベント吹出し温度の推移を示す特性図である。なお、図１は図２のＡ部分を拡大して示す縦断面図である。

図１および図２に示すように、車両１の車室２の前部には、インストルメントパネル３が備えられ、このインストルメントパネル３内（つまりインストルメントパネル３よりも車両前方で且つダッシュパネル２５よりも車両後方の空間内）に、温調ユニット１５が収納されている。温調ユニット１５は、内気吸込口５および外気吸込口６が形成されるとともにこれら吸込口５，６を開閉するインテークドア７が取り付けられたインテークボックス８と、インテークボックス８の下流に接続された送風ユニット９と、送風ユニット９の下流に接続され内部に冷却用熱交換器（エバポレータ）１０を有する温調ユニット１１と、温調ユニット１１の下流に設けられて車室２内に向かう吹出ダクト１２，１３，１４と、を備えて構成されている。温調ユニット１１内には、空気を冷却する冷却用熱交換器１０と、冷却用熱交換器１０の下流側に設けられ空気を加熱する加熱用熱交換器１６と、これら冷却用熱交換器１０および加熱用熱交換器１６の間には設けられ、冷却用熱交換器１０を通過した空気を、加熱用熱交換器１６に導く空気と加熱用熱交換器１６をバイパスする空気とに所定の比率で分配して温度調整を行なうミックスドア１７と、が設けられている。

冷却用熱交換器１０および加熱用熱交換器１６の下流には、これらを通過した冷風および温風を混合するエアミックス室２６が形成されており、このエアミックス室２６の下流には、上述の吹出ダクト１２，１３，１４を接続する吹出口２７，２８，２９が設けられている。各吹出口２７，２８，２９には、当該吹出口２７，２８，２９を開閉する吹出モードドア２７ｄ、２８ｄ、２９ｄが設けられており、吹出モードドア２７ｄ，２８ｄ，２９ｄの開閉によりどの吹出ダクト１２，１３，１４から車室内に向けて空調風を吹き出すか選択できるようになっている。

なお、吹出ダクト１２はデフロスタ吹出ダクトであって、温調ユニット１１内で温調された空調風を車室の前面窓ＦＷに向けて吹き出させるためのものであり、吹出ダクト１３はベント吹出ダクトであって、温調ユニット１１内で温調された空調風を車室の前席乗員の上半身側に向けて吹き出させるためのものであり、吹出ダクト１４はフット吹出ダクトであって、温調ユニット１１内で温調された空調風を車室の前席乗員の足下に向けて吹き出させるものである。

本実施形態では、デフロスタ吹出ダクト１２に、デフロスタ吹出ダクト１２の内部とインストルメントパネル３の内部とを連通する連通口１８が形成されているとともに、デフロスタ吹出ダクト１２の内部に連通口１８を開閉する開閉ドア１９が設けられている。デフロスタ吹出ダクト１２の連通口１８は、車両の後斜め上方に向けて開口することで、インストルメントパネル３の上壁３ｕに向いて開口している。

次に図３を参照しつつデフロスタ吹出ダクト１２をより詳しく説明する。デフロスタ吹出ダクト１２は、温調ユニット１１からインストルメントパネル３の上壁に向けてほぼ垂直に設けられている。このデフロスタ吹出ダクト１２の外壁は、図３に示すように、前壁３１、後壁３４および左右の側壁（図示せぬ）を備えて構成されている。この外壁のうちの後壁３４に、前記連通口１８が設けられている。この後壁３４は、連通口１８よりも吹出ダクト上流側（つまり吹出ダクト入口１２ａ側）の下部壁部３４ａと、連通口１８よりも吹出ダクト下流側（つまり吹出ダクト出口１２ｂ側）の上部壁部３４ｂと、連通口１８が形成された段差壁部３４ｃと、を備えて構成されている。

下部壁部３４ａは上部壁部３４ｂよりも車両後方に張り出されて形成されており、これにともない下部壁部３４ａと上部壁部３４ｂとをつなぐ段差壁部３４ｃは斜め上方に向けて傾斜しており、これにより、段差壁部３４ｃに形成された連通口１８がインストルメントパネル壁３ｕに向けて開口している。

連通口１８を開閉する開閉ドア１９は、その回転軸４１が連通口１８の吹出ダクト下流側つまり上側に設けられている。そして、開閉ドア１９は、デフロスタ吹出ダクト１２を全開にしつつ連通口１８全閉にするとともに、デフロスタ吹出ダクト１２を全閉にしつつ連通口１８を全開にできるようになっている。この開閉ドア１９は、デフロスタ吹出ダクト１２を閉じつつ連通口１８を開く際には、インストルメントパネル上壁３ｕに向けて指向している。そのため、連通口１８から吹き出す冷風をインストルメントパネル上壁３ｕに向けてスムーズにガイドできるようになっている。

また、デフロスタ吹出ダクト１２を開閉する吹出モードドア２７ｄは、その回転軸４２が、上部壁部３４ｂの下端の延長線Ｘ上に配置されている。そして、吹出モードドア２７ｄを全開にした際には、吹出モードドア２７ｄ自体を上部壁部３４の下端の延長線Ｘ上に一致させることができるようになっている。

車室２の後部には、図２に示すように車内と車外とを連通する外部開放通路２０が設けられており、この外部開放通路２０に、排気用ファン２１および開閉ドア２２が設けられている。例えば、開閉ドア２２は、可撓性で自動的に閉まり、排気用ファン２１が作動すると風圧で開く既存のドラフタードアからなっている。

この実施形態にあっては、図４に示す処理手順にしたがって乗員の乗車時に換気を行なうようになっている。すなわち、車両１のドア開閉を行なう電子キー（図示せず）からの乗車信号を受信することにより乗員の乗車を検出すると一連の動作を開始し、まずステップＳ１として車室２内の温度が所定温度（例えば４０℃）を越えているか判定し、所定温度を越えていればステップＳ２へ進む。ステップＳ２として温調ユニット１１の空調モードを外気導入モード（ＦＲＥ）にするとともに、デフロスタ吹出モードとしてデフロスタ吹出ダクト１２のみ開け、他のベント吹出ダクト１３およびフット吹出ダクト１４を閉じる。次いで、ステップＳ３として送風ユニット９のモードを最大風量にして外気吸込口６を介して外気を吸入し、ステップＳ４として連通口１８の開閉ドア１９を開くことにより、デフロスタ吹出ダクト１２の内外を連通する。ステップＳ５として外部開放通路２０の排気用ファン２１をＯＮにした後、上記のステップＳ１へ戻るようになっている。これにより、連通口１８を介してデフロスタ吹出ダクト１２の内外を連通した状態で、インテークボックス８を外気導入モードとして送風ユニット９を作動するので、比較的低い温度の外気が矢印Ａ１で示すように取り込まれるとともに、冷却用熱交換器１０で生成された冷風が矢印Ａ２、Ａ３で示すようにデフロスタ吹出ダクト１２を介してインストルメントパネル３内に送風され、インストルメントパネル３内部を冷却した後、インストルメントパネル３内部から車室２内を矢印Ａ４で示すように流れて車室２後部から矢印Ａ５で示すように排出されるため、車室２内の熱気を一掃できる。

一方、上記のステップＳ２で車室２内の温度が所定温度以下であればインストルメントパネル３内の熱気を冷ます必要がないので、ステップＳ６に進んで連通口１８の開閉ドア１９を閉じ、ステップＳ７として排気用ファン２１を停止させて開閉ドア２２を閉じた後、上記のステップＳ１へ戻るようになっている。

このように実施形態では、例えば炎天下長時間駐車後の乗車初期時に車内の発熱源と化してしまうインストルメントパネル３およびインストルメントパネル３内を、温調ユニット１１の冷却用熱交換器１０で生成した冷風によって、積極的に冷却できるため、車室内の冷却性能が向上する。

以下、本実施形態の主な効果を列挙する。

本実施形態では、冷却用熱交換器１０を有する温調ユニット１１と、温調ユニット１１の下流に設けられて車室２内に向かう吹出ダクト１２、１３、１４と、が車室２前部のインストルメントパネル３内に配置された車両用空調装置であって、吹出ダクト（この例ではデフロスタ吹出ダクト１２）に当該吹出ダクト１２の内外を連通する連通口１８が形成されるとともに、連通口１８を開閉する開閉ドア１９が設けられている。

そのため、例えば炎天下長時間駐車後の乗車初期時に車内の発熱源と化してしまうインストルメントパネル３内を、温調ユニット１１の冷却用熱交換器１０で生成した冷風によって、積極的に冷却できるため、車室内の冷却性能が向上する。 また、本実施形態では、吹出ダクト１２に連通口１８および開閉ドア１９を設けたので、レイアウト設計を比較的容易に行なえるとともに、既存のインテークボックス８および温調ユニット１５になんら変更を加えることなく流用できる利点がある。

また、本実施形態では、インストルメントパネル３内の換気を行なう際に、車体漏洩部ではなく外気吸込口６を介して外気を吸入するので、既存の図示しない空気フィルタにより外気に含まれる臭いや埃を除去できる。また、車体漏洩部から外気を導入する場合よりも外気吸込口６を介して外気導入する構造であるため、通気抵抗が小さくなり、換気風量を大きくできる利点があり、この点からもインストルメントパネル３およびインストルメントパネル３内を効果的に冷却できる。

また、本実施形態では、連通口１８がインストルメントパネル３の上壁３ｕに向けて開口している。そのため、最も高温になりやすいインストルメントパネル上壁３ｕに冷風を吹き当てることができるため、さらに冷却性能が向上する。

また本実施形態では、連通口１８を有する吹出ダクト１２は、温調ユニット１１からインストルメントパネル上壁３ｕに向けて設けられたデフロスタ吹出ダクト１２である。そのため、他の吹出ダクト（ベント吹出ダクト１３、フット吹出ダクト１４）などに比べて連通口１８をインストルメントパネル上壁３ｕに近い位置に設定できるため、インストルメントパネル上壁３ｕをさらに効果的に冷却できるようになる。

また本実施形態では、吹出ダクト１２の外壁のうち連通口１８が形成された壁（この例では後壁３４）は、連通口よりも吹出ダクト上流側の下部壁部３４ａが、連通口よりも吹出ダクト下流側の上部壁部３４ｂよりも、外側に張り出されて形成されているとともに、下部壁部３４ａと上部壁部３４ｂとをつなぐ段差壁部３４ｃに連通口１８が形成されることで、連通口１８がインストルメントパネル３の上壁３ｕに向けて開口している。

そのため、簡素な構成で、上方に指向する吹出ダクト１２に、インストルメントパネル上壁３ｕに向けて開口する連通口１８を形成できる。また、連通口１８より上流側の下部壁部３４ｂが膨出形成されているため、連通口１８に向けてスムーズに空気が流れていくこととなり、連通口１８からの冷風吹出量を多く維持しやすくなる。

また本実施形態では、開閉ドア１９は、その回転軸４１が連通口１８の吹出ダクト下流側（言い換えると吹出ダクト出口１２ｂ側）に設けられて、前記吹出ダクト１２を全開にしつつ連通口１８全閉にするとともに、吹出ダクト１２を全閉にしつつ連通口１８を全開にできるようになっている。そして、開閉ドア１９は、吹出ダクト１２を閉じつつ連通口１８を開く際に、インストルメントパネル上壁３ｕに向けて指向している。

そのため、連通口１８から吹き出す冷風をインストルメントパネル上壁３ｕに向けてスムーズにガイドでき、より多くの冷風をインストルメントパネル上壁３ｕに吹き当てることができ、さらに冷却効果を向上できる。

また、本実施形態では、吹出ダクト１２の開閉ドア１９より上流側には、吹出ダクト１２を開閉する吹出モードドア２７ｄが設けられ、吹出モードドア２７ｄの回転軸４２が、上部壁部３４ｂの下端の延長線Ｘ上に配置されている。

そのため、吹出モードドア２７ｄの開時には、その整流効果により空調風の流通がスムーズになり、インストルメントパネル上壁３ｕの冷却効果がさらに向上する。

また、本実施形態では、インテークボックスの外気吸込口６とは別途設けられた外部開口通路２０から排気用ファン２１で強制排気するため、さらに換気風量を大きくでき、インストルメントパネル３およびインストルメントパネル３内をさらに効果的に冷却できる。

また、本実施形態では、外部開放通路２０が車室２の後部に設けられているため、車室前部のインストルメントパネル３内に吹き出された冷風は、車室前部から車室後部に向けて流れて、車室後部の外部開放通路２０を通じて車内から車外へ排出されることにより、車室内の熱気を一掃できるので、車室内の冷却性能がさらに向上することとなる。

ここで、本出願人が、外気温４０℃、湿度５０％、日射１０４６Ｗの条件下にて６０分間車両１を放置し１分間当該車両用空調装置でインストルメントパネル３内の換気を行なった後に、通常冷房運転を１０分間行うクールダウン試験を行なった結果、試験室（車室２）内の平均温度は図５の線Ｌ１で示すように推移し、ベント吹出温度は図６の線Ｌ３で示すように推移した。一方、上記の換気を行なわない場合には試験室（車室２）内の平均温度が図５の線Ｌ２で示すように推移し、ベント吹出し温度が図６の線Ｌ５で示すように推移したため、これらの換気無しの場合と比べて、上記の換気に伴う場合は、平均室温差ΔＴ１が約２℃であり、ベント吹出温度差ΔＴ２が約８℃であった。したがって、乗車初期時に当該車両用空調装置で換気を行なうことにより車室２内の冷却性能が向上することを確認できた。

なお、上記実施形態では、車室２の前面窓ＦＷに向かうデフロスタ吹出ダクト１２に、連通口１８および開閉ドア１９を設けたが、本発明はこれに限定されず、車室２内の前席乗員上半身に向かうベント吹出ダクト１３に、ベント吹出ダクト１３の内外を連通する連通口と、この連通口を開閉する開閉ドアを設けることもできるし、また、車室２内の前席乗員下半身に向かうフット吹出ダクト１４に、フット吹出ダクト１４の内外を連通する連通口と、この連通口を開閉する開閉ドアを設けることもできる。この場合、最も高温になりやすいインストルメントパネル３に上壁に近い位置に連通口を設けられる点で、フット吹出ダクト１４に連通口を設けるよりも、温調ユニット１１から車両後方に向かうベント吹出ダクト１３または温調ユニット１１から上方に向かうデフロスタ吹出ダクト１２に連通口を設けることが好ましい。なお、特に本実施形態のように温調ユニット１１よりも上方に設けられるデフロスタ吹出ダクト１２に連通口を形成した構造のほうが、ベント吹出ダクト１３に連通口を形成した構造よりも、インストルメントパネル３の上壁に近い位置に連通口を設けることができるため好ましい。

また、上記実施形態では、外部開放通路２０の開閉ドア２２が、可撓性で自動的に閉まり、排気用ファン２１が作動すると風圧で開く既存のドラフタードアからなっているが、このドラフタードアの代わりに、自重で自動的に閉まるドアや、その他のドアなどを用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置を示す縦断面図である。 図１の車両用空調装置を備える車両の説明図である。 図１の車両用空調装置のデフロスタ吹出ダクトの拡大断面図。 図１の車両用空調装置により乗員の乗車時に換気を行なう際の処理手順を示すフローチャートである。 クールダウン試験時の試験室内平均温度の推移を示す特性図である。 クールダウン試験時のベント吹出し温度の推移を示す特性図である。 車両用空調装置の従来例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 車両
２ 車室
３ インストルメントパネル
５ 内気吸込口
６ 外気吸込口
７ インテークドア
８ インテークボックス
９ 送風ユニット
１０ 冷却用熱交換器
１１ 温調ユニット
１２〜１４ 吹出ダクト
１８ 連通口
１９ 開閉ドア
２０ 外部開放通路
２１ 排気用ファン
２２ 開閉ドア

Claims (6)

1. 内気吸込口（５）および外気吸込口（６）を有するとともにこれら吸込口（５，６）を開閉するインテークドア（７）を有するインテークボックス（８）と、前記インテークボックス（８）の下流に設けられた送風ユニット（９）と、前記送風ユニット（９）の下流に設けられ内部に冷却用熱交換器（１０）を有する温調ユニット（１１）と、前記温調ユニット（１１）の下流に設けられて車室（２）内に向かう吹出ダクト（１２、１３、１４）と、が前記車室（２）前部のインストルメントパネル（３）内に配置された車両用空調装置であって、
   前記吹出ダクト（１２、１３、１４）の内部と前記インストルメントパネル（３）の内部とを連通する連通口（１８）と、前記連通口（１８）を開閉する開閉ドア（１９）と、を備えた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であって、
   前記連通口（１８）を有する吹出ダクト（１２）は、前記温調ユニット（１１）から前記インストルメントパネル（３）の上壁（３ｕ）に向けて設けられたものであり、前記連通口（１８）は前記インストルメントパネル（３）の上壁（３ｕ）内面に向けて開口していることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項２に記載の車両用空調装置であって、
   前記吹出ダクト（１２）の外壁のうち前記連通口（１８）が形成された壁（３４）は、前記連通口よりも前記吹出ダクト上流側の下部壁部（３４ａ）が、前記連通口よりも吹出ダクト下流側の上部壁部（３４ｂ）よりも、外側に張り出されて形成されており、
   前記開閉ドア（１９）は、その回転軸（４１）が前記連通口（１８）の吹出ダクト下流側に設けられて、前記インストルメントパネル（３）の上壁に向けて指向した状態で前記吹出ダクト（１２）を閉じつつ前記連通口（１８）を開くことを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項３に記載の車両用空調装置であって、
   前記開閉ドア（１９）より上流側には、前記吹出ダクト（１９）を開閉する吹出モードドア（２７ｄ）が設けられ、前記吹出モードドア（２７ｄ）の回転軸（４２）は、前記上部壁部（３４ｂ）の下端の延長線上に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用空調装置であって、
   前記車内および車外を連通する外部開放通路（２０）を設け、前記外部開放通路（２０）に排気用ファン（２１）および開閉ドア（２２）を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項５に記載の車両用空調装置であって、
   前記外部開放通路（２０）は、前記車室（２）の後部に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
   
   

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