JP2008094364A - 高温空気チャネル及び低温空気チャネルと関連した温度混合方式のヒーティング、ベンチレーション及びエアコンディショニングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用ＨＶＡＣシステムにおいて高温空気と低温空気の混合を向上させる。
【解決手段】空気入口領域（６）及び空気出口領域（10）を備えた自動車用温度調節及び換気装置（１）は、ケーシング（２）の外部の高温空気チャネル（40）及び低温空気チャネル（50）を有し、チャネル（40）はその流入領域においてケーシング開口部（41）と一致した高温空気入口開口部（46）を有する。高温空気チャネル（40）のＵの脚部（43）は高温空気出口開口部（48）を備え、低温空気チャネル（50）は、ケーシング（２）の内部を延び、温度ドア（15）上方の空気出口領域（10）内の低温空気チャネル（50）の入口開口部（51）が、蒸発器（８）のところに配置され、チャネル（50）の出口（52）がインストルメントパネル出口（34）の下に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文に記載された自動車の温度調節及び換気装置及び方法（ヒーティング、ベンチレーション及びエアコンディショニングシステム）に関する。

自動車用のヒーティング、ベンチレーション及びエアコンディショニング（Heating, ventilation and air conditioning ：ＨＶＡＣ）システムは、乗員室を温度調節し、即ち、必要に応じて乗員室を暖房し又は冷房し、そして乗員室を換気するのに役立つ。このために、温度調節された空気流は、自動車の互いに異なる領域内へ差し向けられる。外部空気がファンによって装置に供給され、この外部空気は、乗員室の互いに異なる場所に送られる。流入空気は、途中で、種々の空気調整装置上でこれらに沿って送られる。空気は、ヒーティング、ベンチレーション及びエアコンディショニングユニットのケーシング内部に設けられている蒸発器の外部で冷却され、空気は、エンジン排出物熱交換器換気で且つ必要ならば追加のヒータのところで加熱される。空気出口は、例えば、フットウェルに通じ、インストルメントパネルに設けられた開口部を通って乗員室の中央及び外側領域に通じ、更に、フロントガラス（ウインドスクリーン）の霜取り機能に鑑みてデフロスタ出口と称される出口上でフロントガラスの下方内部に通じている。ベンチレーション（換気）は、外部空気を用いないで、乗員室の空気の循環により実現できる。

多くのヒーティング、ベンチレーション及びエアコンディショニングユニットは、高温空気（温風）と低温空気（冷風）が、提供された混合領域内で互いに平行に流れるという欠点を持っている。さらに、車両用のコンパクトなヒーティング、ベンチレーション及びエアコンディショニングユニットでは、高温空気と低温空気を混合する混合スペースは、非常に狭い。したがって、低温空気の流れと高温空気の流れの十分な混合を得るのは困難であり、その結果、望ましくない温度の成層化又は層形成が生じ、それ故、個々の出口相互間において温度差が大きくなる。したがって、高温空気は、例えば、インストルメントパネル及び（又は）フットウェル領域の出口に通じる流路に差し向けられ、高温空気とちょうど混合された状態に過ぎない低温空気は、デフロスタ出口に到達する。その結果、或る特定の動作モードでは、インストルメントパネル領域は、加熱の程度が大きすぎ、これに対し、例えばフロントガラスは、暖房及び霜取りが十分ではなく、車両の内部には、運転手又は乗員にとって不快であると感じられる温度の層形成が生じる。

混合具合を向上させるため、通常追加の案内要素が設けられる。案内羽根が、例えば、ケーシングの内部又は温度ドアにも設けられ、場合によっては、温度ドアに設けられた***部（反射板）が用いられる。この解決索は、かかる案内要素が空気流を減少させ、更に騒音の放出を増加させるという欠点がある。

独国特許出願公開第１０１４７１１４号明細書では、冷たい空気と温かい空気の混合具合を良好にすることができる車両区画室の温度調節及び換気装置が提供されている。この装置は、空気入口領域及び空気出口領域を有し、この空気出口領域から始まって、空気流が、分配装置により互いに異なる車両領域中に分配される。この装置は、中空に構成されたケーシングを備え、仕切りが、長手方向軸方向にこのケーシングを貫通して延び、この仕切りは、この実施形態では、クロスメンバの中空チャネルとして構成されている。中空チャネルは、空気入口から空気出口までの空気流路を２つの流路に分割している。中空チャネルとケーシング壁との間でのこれら流路のうちの１つの中に、エンジン排出物熱交換器及び必要ならば追加のヒータが設けられ、したがってこの流路に沿って流れる空気が加熱されるようになっている。両方の流路の下流側には、温度ドアが設けられ、この温度ドアは、冷風流路及び温風流路から空気出口への流れを制御する。温度ドアは、流れ方向下流側に配置され、端停止位置のところで空気流路のうちの一方が閉鎖され、中間位置において、一方の空気流路の空気が少なくとも部分的に、他方の空気流路内に側方又は前方へ差し向けられるように仕切りの方向に傾斜又は湾曲した状態に設計されている。

この装置のもう１つの有利な実施形態では、本質的にＵ字形の高温空気バイパスが、次の分配ケーシングの前で空気出口の付近においてケーシングを包囲している。２つのＵの脚を備えた高温空気バイパスは、ケーシングに設けられた開口部を通ってケーシングの高温空気収容領域から開口部上でこれに沿って高温空気を引き入れ、かくして、高温空気を、高温空気が供給される領域、例えばフロントガラス又はデフロスタ出口内へ差し向ける。次に、高温空気は、Ｕのベース脚のところに設けられた少なくとも１つの開口部及び外側ケーシングに設けられた少なくとも１つのこれに一致した開口部を通って送られる。高温空気バイパスを備えたこの実施形態の利点は、バイパスがケーシングの外部に配置されているのでバイパスがケーシング内部の空気流に影響を及ぼさず、特に騒音放出による空気流に対するマイナスの影響を及ぼさないようになっていることにある。高温空気バイパスの設計及び製造における単純化により、高温空気を特定の場所に送ることができ、しかも高温空気を或る特定の領域内に特別に追加することができる。

或る特定の状況下において、外部で流入空気を冷却する蒸発器のすぐ後ろに低温空気も又別個に送り、次に、この低温空気をインストルメントパネルの出口の下で吹き出すのが有用である。低温空気の一部を又、別個のチャネル又はバイパスを通って所望の出口に送ることができるので、この実施形態においても、流動中の空気の領域に必要な案内羽根又は邪魔板を設けないで、特定の温度制御、特に温度の低い空気の送り出しが可能である。したがって、追加の騒音放出及び空気流量の減少が回避される。

独国特許出願公開第１０２６１０３６号明細書では、蒸発装置及び加熱装置を備えたヒーティング、ベンチレーション及びエアコンディショニングユニットケーシングが開示されており、このケーシングは、混合チャンバを有し、空気は、この混合チャンバからリアフットウェル及びリアベンチレーションに流れる。このケーシングは、蒸発装置及び加熱装置を通って、混合チャンバに流入する空気を混合ドアにより制御する空気制御装置を備えている。加うるに、この装置は、別個の層形成チャネルを備え、この層形成チャネルを通って低温空気をリアベンチレーション領域に送ることができる。この装置は、特に夏の数ヶ月の間は適切であると考えられる。

独国特許出願公開第１０１４７１１４号明細書 独国特許出願公開第１０２６１０３６号明細書

一欠点は、特定の温度制御及び層形成のために、或る特定の領域の追加の冷却しか行われないということにある。例えば乗員室の或る特定の領域の特定の暖房の可能性としての冬における温度層形成に関する特定の要件の検討は、不十分であるように思われる。

本発明の目的は、騒音放出を低くした状態で高温空気と低温空気の混合具合の向上を可能にすると共に温度について適当な層形成を可能にする車両乗員室の温度調節及び換気装置を提供することにある。

本発明によれば、低温空気と高温空気の混合具合の向上及び適当な温度層形成は、ケーシングの外部でこのケーシング周りに延びる別個の高温空気チャネル及びユニット内部の別個の低温空気チャネルを設けることによって達成される。別個の高温空気チャネルと別個の低温空気チャネルの本発明による組み合わせによって、高温空気流と低温空気流は、互いに浸入することなく、交差方向に流れることができる。別個の高温空気チャネルは、エンジン排出物熱交換器上で空気出口領域から高温空気の一部を引き入れ、この高温空気をケーシングの周りにバイパス態様で差し向け、最終的に、この高温空気の流れを空気流、例えばフロントガラスの霜取りのための空気流に変える。別個の低温空気チャネルは、蒸発器上で空気出口領域から低温空気の一部を引き入れ、これを一層冷却されるべき車両の領域、例えば、インストルメントパネル出口に直接送り、この低温空気の一部をこれら出口の下でそこに存在する空気流に混ぜ合わせる。

本発明の好ましい実施形態では、チャネルの大きさは、適当な出口まで流れる空気の量を制御するために調節可能である。

本発明の更に好ましい実施形態では、別個の高温空気チャネルと別個の低温空気チャネルの上述の組み合わせを備えた装置には、独国特許出願公開第１０１４７１１４号明細書の温度ドアが補充される。この温度ドアは、端停止位置のところで、熱交換器を通過した高温空気流路又は蒸発器上を通過した低温空気流路が閉じられるように仕切りの下流側に配置されると共に仕切りの方向に傾斜し又は湾曲した状態に構成されている。中間位置では、各場合において、空気流路の空気は、少なくとも部分的に他方の空気流路内に導かれる。最後に、この結果、効果的な混合が得られると共に２つの別々のチャネルと組み合わせた状態で、適当な温度層形成が得られる。好ましくは、仕切りの下に、曲げられた状態の空気案内板が配置され、この案内板は、高温空気流路を上側流路と下側流路に分割し、かくして熱交換器への均質の接近が保証されるようになる。

好ましくは、追加の別個のチャネルの最高３つの壁は、ヒーティング、ベンチレーション及びエアコンディショニングユニットケーシングの一部であり、それ故に同一材料で作られており、追加の覆いがチャネルの各々を完全なものにする。

本発明の別の細部、特徴及び利点は、添付の図面を参照して実施形態の例についての以下の説明を読むと明らかになろう。

本発明の装置１は、その外形が不規則な形をした基本ケーシング２を備えている。この基本ケーシング２は、図１に示すように中空本体として構成され、中空本体としての基本ケーシング２のほぼ真ん中に、基本ケーシング２全体に沿って延びる仕切り３が設けられている。仕切り３は、下方領域３ａが滴状の断面の中空チャネルとして形作られ、したがって、仕切り３は、その下方領域３ａが丸くなっている。加うるに、仕切り３は、その下方領域３ａが流れ方向に曲げられている。仕切り３の下方領域３ａの曲率の凹状側とケーシング２の外壁４との間に、ケーシング２の全長にわたって軸方向に延びて仕切り３及び外壁４で終端するエンジン排出物熱交換器５（及び必要ならば図１には示していない追加のヒータ）が配置されている。好ましくは、エンジン排出物熱交換器５が、仕切り３の上側の一体壁部分３ｂにほぼ平行に配置されている。仕切り３の下には、流れ方向に曲げられた空気案内板３ｃが設けられ、この空気案内板は、エンジン排出物熱交換器５に至る流路を空気案内板３ｃと仕切り３の下方滴状端部３ａとの間の上側流路１６ａ及び空気案内板３ｃと外壁４との間の下側流路１６ｂに分割し、かかる分割により、熱交換器に対する均質接近が保証されるようになっている。エンジン排出物熱交換器５と反対側に、即ち、仕切り３に関して反対側に、ケーシング２は、空気入口開口部６を備えている。空気入口開口部６は、平面図で見て本質的に、矩形に形作られており、空気入口開口部６は、ケーシング２から外方へボックス状に延びている。ボックス壁７により画定されたボックス状空気入口開口部６内に、蒸発器８が、ケーシング２の方向に配置されると共に上流側フィルタ９が、空気入口開口部６の方向に配置されている。仕切り３の一体壁端部３ｂの上方に、ケーシング２の長さ全体にわたって軸方向に延びる空気出口領域１０が設けられている。この空気出口領域１０も又、長手方向に延びる本質的に矩形に形作られている。仕切り３の一体壁端部３ｂの上方であって、仕切り３と空気出口領域１０との間に、温度ドア１５が設けられている。ケーシング２を貫通して延びる仕切り３は、空気入口６から空気出口領域１０までのケーシング２をエンジン排出物熱交換器５を備えた高温空気流路１６及び低温空気流路１７に分割している。温度ドア１５は、高温空気流路１６又は低温空気流路１７を遮断し又は両方の流路１６，１７を部分的に開放し又は遮断するのに役立つ。

ケーシング２及び仕切り３は、空気入口領域６に従って流入する空気又は流入空気流がそれぞれ、それ自体を分割し、仕切り３の周りに流れ、仕切り３の上方で平行に再び合流することができるように構成されており、仕切り３の上方の空気出口領域１０の方向におけるケーシング２は、再びテーパし又は流路の幅が再び狭くなっている。温度ドア１５は、仕切り３の上方の幅が狭くなっている領域に位置決めされている。温度ドア１５は、仕切り３の長手方向延長部と一致してケーシング２全体を貫通して軸方向に延び、それにより、温度ドア１５は、温度ドア１５が回動できる中心としてのシャフト１８を有する。シャフト１８は、ケーシング２の軸方向前側端部のケーシング壁を貫通し、温度ドア１５のシャフト１８の端部領域が、ケーシングから突き出ており、それ故温度ドア１５を外部から作動できるようになっている。温度ドア１５は、シャフト１８の両側に温度ドア１５のドアウイング１９が設けられるように設計されている。温度ドアウイング１９は、これらが空気出口領域１０の方向における角度と比較して仕切り３に対し小さな角度をなすように互いに傾斜し、湾曲し又は曲げられた状態に構成されている。温度ドア１５の種々の形状が想到できる。温度ドア１５は、Ｃ字形に湾曲した状態に且つ平らなウイングが外方に延びる状態のルーフ状に構成されたものであるのがよく、シャフト１８は、***条の付近に延びている。ドアウイング１９の外側長手方向縁部２０相互間のドア１５のウイングスパンは、ドアの端停止位置のところで、それぞれ、ドアウイング１９の長手方向縁部２０がケーシング２のケーシング壁に当接し、端部３ｂのところの反対側のドアウイング１９の反対側の長手方向縁部２０が仕切り３のところで又は仕切り３に当接するように選択されている。それ故、端停止位置のところでは、高温空気流路１６又は低温空気流路１７は、低温空気だけが空気出口領域１０の領域に流れるか、高温空気だけが空気出口領域１０の領域に流れるように全体として遮断される。

好ましい実施形態では、温度ドア１５は、温度ドア１５が端停止位置にないとき、流路、特に低温空気流路１７が影響を受けるようにルーフ状に湾曲し又は傾斜している。温度ドア１５を低温空気を遮断する端停止部により開放した場合、高温空気流路１６に従う空気流の一部分は、エンジン排出物熱交換器５を通って流れ、即ち、この空気流は、内側仕切り３の領域３ａを通過し、これに対し、特に、一体壁端部３ｂの上方の領域における低温空気流路１７に従う低温空気の少ない部分が、内側仕切り３の周りに積極的に案内される。したがって、冷たい空気と温かい空気は、衝突により混合するようになり、次に、空気出口領域１０の方向でドア１５上でこれに沿って案内される。

空気出口領域１０の上方には分配装置３０が設けられている。この分配装置３０は、空気流をチャネルシステムの出口３２，３４，３６上に分配する。この分配装置３０は、本質的にボックス状に形作られている。ボックス状構造体の内部で、時計回りの方向に、ドア３１で遮断可能なデフロスタ出口３２、ドア３３で遮断可能なボックス状の出口内に隣接して配置されたインストルメントパネル出口３４及びドア３５で遮断可能なボックスの下面に配置されたフットウェル出口３６が、配置されている。

本発明によれば、デフロスタ出口３２を通過する空気を多くするため、別個の高温空気チャネル４０が配置されている。別個の高温空気チャネル４０は、空気出口領域１０の帯域に位置決めされている。空気出口領域１０の帯域内では、ケーシング２は、ほぼ矩形の断面を有し、エンジン排出物熱交換器５のほぼ上の領域において、高温空気流路１６の方向においてケーシング２の壁に隣接して閉鎖側のところで軸方向に、ケーシング開口部４１が、別個の高温空気チャネル４０の流入領域でケーシング壁に設けられている。案内要素４２が、ケーシング開口部４１の上方で、ケーシング２の壁のところに配置されている。案内要素４２は、ケーシング開口部４１を通る上昇中の高温空気の少なくとも部分的な流れを通す。別個の高温空気チャネル４０は、その断面がＵ字形に形作られており、それにより、別個の高温空気チャネル４０は、Ｕ字形中空本体である。このＵ字形中空の別個の高温空気チャネル４０は、図３に示すように、Ｕのベース脚４３及びＵのベース脚４３から枝分かれしたＵの脚４４を有している。Ｕの脚４４相互間の距離又はベース脚４３の幅は、Ｕのベース脚４３が幅の広いケーシング壁の長さにほぼ等しい長さを有し、ほぼ矩形に配置されたＵの脚４４の長さが幅の狭いフェース端部側ケーシング壁の幅の大きさにほぼ等しいように寸法決めされている。ケーシング開口部４１の付近で外側自由縁部４５に隣接して、別個の高温空気チャネル４０は、ケーシング開口部４１と面一をなすケーシング開口部４６を有している。Ｕのベース脚４３は、ベース脚４３の上側カバー壁４７に設けられた高温空気出口開口部４８を有し、この高温空気出口開口部は、流れ方向に一致して上方に差し向けられている。それに応じて、カバー壁４７に隣接して位置する分配装置３０の壁は、カバー壁４７の上方に、一致した開口部４９を備えている。したがって、開口部４１，４６を通ってＵのベース脚４３に流入した高温空気は、領域３２に流れることができ、そしてそこに存在している空気と混ざり合うことができる。

図２は、エンジン排出物熱交換器５上をこれに沿って高温空気チャネル４０の流入領域におけるケーシング開口部４１までの高温空気流路１６内の流れの道筋５３を示している。図４は、高温空気チャネルを通って、分配ケーシング３０に至るまでの別の流れの道筋５３を示しており、高温空気の流れの道筋５３は、流れベクトルの形態で表されている。本発明の装置１は、別個の高温空気チャネル４０に加えて、入口開口部５１及び出口５２を備えていて、ケーシング２の内部に延びる別個の低温空気チャネル５０を備えている。蒸発器８０をこれに沿って別個の低温空気チャネルの入口開口部５１までの低温空気流路１７中の流れの道筋５４は、ここで又流線によって図２に示されている。チャネル５０の入口開口部５１は、空気出口領域１０の高さ位置で蒸発器８に隣接して位置決めされ、それ故に、蒸発器８の外部で冷却された空気の一部分を直接取り入れ、これをインストルメントパネル出口３４に差し向けることができる。

本発明の装置の断面側面図である。 高温空気流路及び低温空気流路の流線をマーク付けした状態の図１の装置の図である。 図１の装置に関し、バイパスのカバー壁の方向で見た高温空気バイパスの領域の非常に概略化された断面図である。 図１の装置に関し、高温空気チャネル内での高温空気の流れの道筋が示されている別個の高温空気チャネルを部分的に側方上から見た斜視図である。

符号の説明

１ 本発明の装置
２ 基本ケーシング
３ 仕切り
３ａ 仕切り３の下方領域
３ｂ 仕切り３の一体壁端部
３ｃ 仕切り３の下の空気案内板
４ 外壁
５ エンジン排出物熱交換器
６ 空気入口開口部
７ 空気入口開口部６のボックス壁
８ 蒸発器
９ 上流側花粉フィルタ
１０ 空気出口領域
１５ 温度ドア
１６ 高温空気流路
１６ａ 空気案内板３ｃと仕切り３との間の上側流路
１６ｂ 空気案内板３ｃと外壁４との間の下側流路
１７ 低温空気流路
１８ 温度ドア１５の中央シャフト
１９ 温度ドア１５のドアウイング
２０ ドアウイングの外側長手方向縁部
３０ 空気出口領域１０の上方の分配ケーシング
３１ デフロスタ出口３２の遮断用ドア
３２ デフロスタ出口
３３ インストルメントパネル出口３４用のドア
３４ インストルメントパネル出口
３５ フットウェル出口３６用のドア
３６ フットウェル出口
４０ 別個の高温空気チャネル
４１ 別個の高温空気チャネル４０の流入領域のところのケーシング開口部
４２ 案内要素
４３ 高温空気チャネル４０のＵ字形管のベース脚
４４ 高温空気チャネル４０のＵ字形管の脚
４５ Ｕの脚の外側自由縁部
４６ 高温空気チャネル４０の入口開口部
４７ ベース脚４３の上側カバー壁
４８ カバー壁４７に設けられた高温空気チャネル４０の出口開口部
４９ 分配装置３０の４８のところでの一致した開口部
５０ 別個の低温空気チャネル
５１ 別個の低温空気チャネル５０の入口開口部
５２ 別個の低温空気チャネル５０の出口
５３ 高温空気の流れの道筋
５４ 入口開口部５１に至るまでの低温空気の流れの道筋

Claims (4)

1. 空気入口開口部（６）及び空気出口領域（１０）を備えた自動車用の温度調節及び換気装置（１）であって、分配ケーシング（３０）を用いて空気流が前記空気出口領域から異なる車両領域内に分配され、
   前記装置（１）が中空に構成された基本ケーシング（２）を備え、仕切り（３）は、該仕切り（３）が前記空気入口開口部（６）から前記空気出口領域（１０）への前記空気の流路を２つの流路（１６，１７）に分割するように、前記基本ケーシングを軸線方向、長手方向に延び、
   エンジン排出物熱交換器（５）が、前記仕切り（３）と前記基本ケーシング（２）の壁との間の一方の前記流路（１６）に配置されて、該高温空気流路（１６）に沿って流れる空気が加熱され、
   前記高温空気流路（１６）及び／又は前記流路（１７）から前記空気出口領域（１０）への空気の流入を制御する温度ドア（１５）が設けられ、
   別個の通過可能な高温空気チャネル（４０）及び別個の通過可能な低温空気チャネル（５０）が設けられ、
   前記基本ケーシング（２）の外部に位置する前記高温空気チャネル（４０）は、Ｕ字形中空本体として形作られ、次の分配ケーシング（３０）の上流側で前記空気出口領域（１０）内において前記基本ケーシング（２）を包囲し、
   前記高温空気チャネル（４０）は、前記高温空気チャネル（４０）の流入領域において前記基本ケーシング（２）に設けられたケーシング開口部（４１）と一致した高温空気の入口開口部（４６）を有し、
   前記ケーシング開口部（４１）は、前記エンジン排出物熱交換器（５）のすぐ下流側に配置され、前記別個の高温空気チャネル（４０）の前記Ｕのベース脚（４３）が少なくとも１つの高温空気出口開口部（４８）を備え、
   前記高温空気出口開口部（４８）は、デフロスタ出口（３２）の下で前記分配ケーシング（３０）の隣接壁に設けられた開口部（４９）と一致し、
   前記低温空気チャネル（５０）は、前記基本ケーシング（２）の内部を延び、
   前記温度ドア（１５）の上方の前記空気出口領域（１０）内の前記低温空気チャネル（５０）の入口開口部（５１）が、蒸発器（８）に直接配置され、
   前記別個の低温空気チャネル（５０）の出口（５２）がインストルメントパネル出口（３４）の下に設けられている、
   装置。
2. 前記仕切り（３）の前記温度ドア（１５）は、流れ方向下流側に配置され、前記温度ドア（１５）は、端停止位置のところで前記空気流路（１６，１７）のうちの一方が閉鎖され、中間位置において、一方の空気流路の空気が少なくとも部分的に、他方の前記空気流路（１７，１６）内に側方又は前方に差し向けられるように前記仕切り（３）の方向に傾斜又は湾曲した状態に構成されている、請求項１記載の装置。
3. 前記高温空気の流れ方向に曲げられた空気案内板が、前記仕切り（３）の下に配置されていて、前記空気案内板が、前記高温空気流路（１６）を２つの流路（１６ａ），（１６ｂ）に分割するようになっている、請求項１又は２記載の装置。
4. 追加の前記別個のチャネル（４０，５０）の最高３つまでの壁が、前記基本ケーシング（２）の一部であるのがよく、追加のカバーが、前記チャネル（４０，５０）を完全なものにしている、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の装置。

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