JP2011168214A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内における空調効率を向上させることができる車両用空調装置を得る。
【解決手段】インストルメントパネル１６の内側に配置された空調装置本体３２は、車外７０の外気又は車室１０の内気をブロアの作動によって導入すると共に、インストルメントパネル１６の上部及び下部に設けられた吹出口（センタレジスタ吹出口２４、サイドレジスタ吹出口２６、足下吹出口２８）から車室１０内へ吹き出す空調風を生成する。この空調装置本体３２には内気の導入用のダクト６４の一端側が連結されており、ダクト６４の他端側は、インストルメントパネル１６の車両上下方向の中央部に設けられた吸込口２０Ａに配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車室内を空調する車両用空調装置に関する。

車両用空調装置においては、空調風吹出口及び車室内気吸込口が車室側に開口している。このような装置では、例えば、冷房熱負荷を低減するために、車室内気吸込口がインストルメントパネルの上部でかつ空調風吹出口の上方側に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１５０９３１公報

しかしながら、このような構造では、空調風吹出口からの冷風がショートカットしてしまい、車室内における空調効率が良くない。

本発明は、上記事実を考慮して、車室内における空調効率を向上させることができる車両用空調装置を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車両用空調装置は、吹出口が上部及び下部に設けられたインストルメントパネルの内側に配置され、車外の外気又は車室の内気をブロアの作動によって導入すると共に前記吹出口から車室内へ吹き出す空調風を生成する空調装置本体と、前記空調装置本体に一端側が連結されると共に、前記インストルメントパネルの車両上下方向の中央部に設けられた吸込口に他端側が配置されて前記内気の導入用とされたダクトと、を有する。

請求項１に記載する本発明の車両用空調装置によれば、インストルメントパネルの内側に配置された空調装置本体は、車外の外気又は車室の内気をブロアの作動によって導入すると共に、インストルメントパネルの上部及び下部に設けられた吹出口から車室内へ吹き出す空調風を生成する。この空調装置本体には内気の導入用のダクトの一端側が連結されている。

ここで、ダクトの他端側は、インストルメントパネルの車両上下方向の中央部に設けられた吸込口に配置されているので、インストルメントパネルの隙間からの内気の吸い込みが抑えられると共に、吹出口から吸込口までの距離が確保される。このため、吹出口から車室内へ吹き出された空調風は、殆どショートカットせずに車室内を流れる。例えば、夏にインストルメントパネルの上部の吹出口から車室内へ吹き出された冷たい空調風は、車室内上部を大きく回ってから吸込口に至り、冬にインストルメントパネルの下部の吹出口から車室内へ吹き出された暖かい空調風は、車室内下部を大きく回ってから吸込口に至る。また、吸込口から吸い込まれた内気は、インストルメントパネルの内側を空調することなく、ダクトを通って空調装置本体に導入される。

請求項２に記載する本発明の車両用空調装置は、請求項１記載の構成において、前記空調装置本体は、前記外気を導入するための外気導入口が前記ブロアよりも車両上方側に設けられると共に、前記ダクトを介して前記内気を導入するための内気導入口が前記ブロアよりも車両下方側に設けられ、かつ、前記ブロアが前記吸込口よりも車両上方側に配置されている。

請求項２に記載する本発明の車両用空調装置によれば、空調装置本体は、外気を導入するための外気導入口がブロアよりも車両上方側に設けられると共に、ダクトを介して内気を導入するための内気導入口がブロアよりも車両下方側に設けられ、かつ、ブロアが吸込口よりも車両上方側に配置されているので、外気導入の効率が維持されながら、ダクトの経路が短く抑えられる。このため、空調効率が向上する。

請求項３に記載する本発明の車両用空調装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記吸込口がメッシュ材で覆われている。

請求項３に記載する本発明の車両用空調装置によれば、内気の吸込口がメッシュ材で覆われているので、ダクトを介して空調装置本体に内気が導入される際に異物の吸い込みが防止又は抑制される。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両用空調装置によれば、車室内における空調効率を向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両用空調装置によれば、車室内における空調効率を一層向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の車両用空調装置によれば、ダクトを介して空調装置本体に内気を導入する際に異物の吸い込みを防止又は抑制することができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置が搭載された車両の車室前部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用空調装置が搭載された車両を側面視で模式的に示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の一部を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の冷房性能を説明するためのグラフである。

（実施形態の構成）
本発明の一実施形態に係る車両用空調装置について図１〜図４を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印Ｗは車両幅方向を示している。

図１には、車両用空調装置を搭載した車両の車室前部が斜視図にて示されている。また、図２には、車両用空調装置を搭載した車両が側面視の模式的な概略構成図にて示されている。

図２に示されるように、車室１０内には、前列に前席１２が配設されており、後列に後席１４が配設されている。図１に示されるように、前席１２は、運転席１２Ａ及び助手席１２Ｂを備えている。運転席１２Ａ及び助手席１２Ｂの前側（車両前方側）には、車両幅方向に沿って延在されるインストルメントパネル１６が配設されている。インストルメントパネル１６は、図示しない車体構成部品であるインパネリインフォースメントに組付けられる内装パネル材である。

インストルメントパネル１６の車両上下方向中央部には、車両幅方向中央部にエアコンコントロールパネル部１８が配設されている。エアコンコントロールパネル部１８は、車両用空調装置３０（図２参照）の温度や風量、空調風の吹出しモード等を設定するための乗員操作部とされ、例えば、温度設定ダイヤル、ブロア切り替えダイヤル、及び各種スイッチ等を備えている。

エアコンコントロールパネル部１８の車両幅方向外側には、左右一対の小物入れ２０（センタマルチボックスともいう。）が配設されている。小物入れ２０は、車室１０側に開口して車両前方側に凹んだ形状に形成されている。また、小物入れ２０の車両幅方向外側には、運転席１２Ａの前側に運転席ロワボックス２２Ａが配設され、助手席１２Ｂの前側にグラブボックス２２Ｂが配設されている。

一方、インストルメントパネル１６の上部には、車両幅方向中央部側に空調風の吹出口としての左右一対のセンタレジスタ吹出口２４が配設され、車両幅方向両サイドに空調風の吹出口としてのサイドレジスタ吹出口２６が配設されている。センタレジスタ吹出口２４及びサイドレジスタ吹出口２６は、空調風の吹出しモードがＦＡＣＥモードに設定されている場合等に空調風が吹き出される吹出口とされている。

また、インストルメントパネル１６の下部には、車両幅方向中央部側に空調風の吹出口としての左右一対の足下吹出口２８（図２参照）が配設されている。図２に示される足下吹出口２８は、空調風の吹出しモードがＦＯＯＴモードに設定されている場合等に空調風が吹き出される吹出口とされている。

さらに、図２に示されるように、インストルメントパネル１６の下部には、インストルメントパネル１６の下方側からインストルメントパネル１６の内側（内部）への空調風の流入を防止又は抑制するためのアンダカバー１７が配置されている。

インストルメントパネル１６とダッシュパネル１１との間の空間、換言すれば、インストルメントパネル１６の内側には、車両用空調装置３０の空調装置本体３２（エアコンモジュール、ＨＶＡＣ（ｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ともいう。）が配置されている。図３に示されるように、空調装置本体３２は、ケース３４（図３では一部分を図示）を備えると共に、このケース３４内に収容される送風用のブロア３６、冷却用のエバポレータ３８、及び加熱用のヒータコア４０等を含んで構成されている。

空調装置本体３２には、車外７０（図２参照）の外気を導入するための外気導入口４４がブロア３６よりも車両上方側に形成されており、車室１０（図２参照）の内気を導入するための内気導入口５０がブロア３６よりも車両下方側に形成されている。ケース３４内のブロア３６は、ブロアモータ３６Ａ及びファン３６Ｂ、３６Ｃを備えており、作動することによって外気又は内気を空調装置本体３２内に導入するようになっている。なお、図中では、外気の導入に用いられる外気専用ファンが符号３６Ｂで示され、内気の導入に用いられる内気専用ファンが符号３６Ｃで示されている。

外気導入口４４から外気専用ファン３６Ｂに通じる外気導入路４６には、外気導入路４６を開閉する切替ドア４８が設けられている。また、内気導入口５０から内気専用ファン３６Ｃに通じる内気導入路５２には、内気導入路５２を開閉する切替ドア５４が設けられている。さらに、外気導入路４６と内気導入路５２とは、両者を連通させるバイパス５６によって繋げられており、バイパス５６には、バイパス５６を開閉する切替ドア５８が設けられている。

一方、ブロア３６とその送風方向下流側（図中右側）に配置されたエバポレータ３８との間には、ケース３４内を上下に仕切るセパレータ６０が設けられている。これにより、外気専用ファン３６Ｂからの送風の通路となる第一通路６２Ａと、内気専用ファン３６Ｃからの送風の通路となる第二通路６２Ｂと、が形成されている。

エバポレータ３８は、図示しないコンプレッサやコンデンサ、エキスパンションバルブ等と共に冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成している。この冷凍サイクルでは、前記コンプレッサの回転駆動によって冷媒が圧縮され、高温、高圧となった冷媒が前記コンデンサで冷却されることにより液化される。また、前記コンデンサから送り出される冷媒は、前記エキスパンションバルブで急激に減圧されることにより霧状とされてエバポレータ３８へ送られ、エバポレータ３８で気化される。これにより、空調装置本体３２では、エバポレータ３８を通過する空気の冷却及び除湿が行われる。

また、ヒータコア４０は、エバポレータ３８よりも送風下流側に配置されており、図示しないエンジンとの間で循環されるエンジン冷却液を熱源としている。これにより、空調装置本体３２では、ヒータコア４０を通過する空気が加熱される。ヒータコア４０を通過する空気の流量を制御するために、ヒータコア４０に隣接してエアミックスドア４２が配置されている。すなわち、空調装置本体３２は、エアミックスドア４２の開度によってヒータコア４０を通過する空気とバイパスする空気の空気量を制御し、空調風を所望の温度に設定する構成になっている。

なお、空調装置本体３２において、ヒータコア４０及びエアミックスドア４２の送風下流側には、複数のモード切替ドア（図示省略）がケース３４内に設けられている。前記複数のモード切替ドアは、乗員によって設定された空調風の吹出しモードに応じてドア位置を切り替えられるようになっている。すなわち、ヒータコア４０を通過又はバイパスした空気は、前記複数のモード切替ドアのドア位置に応じて、図１に示されるセンタレジスタ吹出口２４、サイドレジスタ吹出口２６、及び足下吹出口２８（図２参照）のいずれの吹出口から吹き出されるかが定まる。

以上のように、空調装置本体３２は、センタレジスタ吹出口２４、サイドレジスタ吹出口２６、及び足下吹出口２８（図２参照）から車室１０内へ吹き出す空調風を生成するようになっている。

また、図３に示されるように、本実施形態では、空調装置本体３２の内気導入口５０側には、内気の導入用とされたダクト６４の一端側が連結されている。換言すれば、空調装置本体３２には、ブロア３６よりも車両下方側となる位置にダクト６４との連結部５０Ａが形成されている。ダクト６４は、インストルメントパネル１６の車両上下方向の中央部に形成された吸込口２０Ａに他端側が配置されている。これにより、空調装置本体３２は、吸込口２０Ａよりも車両上方側にブロア３６が配置された構造とされている。ダクト６４は、騒音や圧力損失を抑える観点から断面積（内径）を大きく設定するのが好ましい。

図１に示されるように、吸込口２０Ａは、前述した小物入れ２０における車両前方側の縦壁部に形成されている。また、吸込口２０Ａは、異物（例えば、埃や塵等）の吸引防止用のメッシュ材６６で覆われている。

（実施形態の作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

図２に示される本実施形態に係る車両用空調装置３０では、インストルメントパネル１６の内側に配置された空調装置本体３２は、車外７０の外気又は車室１０の内気をブロア３６（図３参照）の作動によって導入すると共に、インストルメントパネル１６の上部及び下部に設けられたセンタレジスタ吹出口２４、サイドレジスタ吹出口２６及び足下吹出口２８から車室１０内へ吹き出す空調風を生成する。この空調装置本体３２には内気の導入用のダクト６４の一端側が連結されている。

ここで、ダクト６４の他端側は、インストルメントパネル１６の車両上下方向の中央部に設けられた吸込口２０Ａに配置されているので、インストルメントパネル１６の隙間からの内気の吸い込みが抑えられると共に、センタレジスタ吹出口２４、サイドレジスタ吹出口２６及び足下吹出口２８から吸込口２０Ａまでの距離が確保される。このため、センタレジスタ吹出口２４、サイドレジスタ吹出口２６及び足下吹出口２８から車室１０内へ吹き出された空調風は、殆どショートカットせずに車室１０内を流れる（矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向参照）。

例えば、夏の冷房時に空調風の吹出しモードがＦＡＣＥモードに設定されていると、インストルメントパネル１６の上部のセンタレジスタ吹出口２４及びサイドレジスタ吹出口２６から車室１０内へ吹き出された冷風（空調風）は、車室１０内の上部（概ね上半分）を大きく回ってから吸込口２０Ａに至る（矢印Ａ方向参照）。つまり、乗員Ｐの上半身を中心に冷やす頭寒足熱の快適な空調が得られる。なお、夏場の乗員Ｐの下半身のように官能的に優先度が低い部位は熱移動により徐々に空調がされる。

また、冬の暖房時に空調風の吹出しモードがＦＯＯＴモードに設定されていると、インストルメントパネル１６の下部の足下吹出口２８から車室１０内へ吹き出された温風（空調風）は、車室１０内の下部（概ね下半分）を大きく回ってから吸込口２０Ａに至る（矢印Ｂ方向参照）。つまり、乗員Ｐの下半身を中心に暖める頭寒足熱の快適な空調が得られる。なお、冬場の乗員Ｐの上半身のように官能的に優先度が低い部位は熱移動により徐々に空調がされる。

このように、本実施形態では、吸込口２０Ａの位置設定やダクト６４の設定等によって、空調風の流れが制御され、乗員Ｐを中心とした冷暖房の必要な箇所が確実に冷やされたり暖められたりする。その結果、熱負荷が低減して燃費が向上する。

ここで、対比構造と比較しながら補足説明すると、例えば、車室の内気の吸込口がインストルメントパネルの上部で空調風の上部吹出口の上方側に形成されているような対比構造では、例えば、夏の冷房時に空調風の吹出しモードがＦＡＣＥモードに設定されても、上部吹出口から吹き出した冷風（空調風）の多くが乗員側に向かわずにショートカットして前記吸込口に入ってしまうことで、乗員がなかなか冷やされない可能性がある。また、冬の暖房時には、空調風の吹出しモードをＦＯＯＴモードにしても、下部吹出口から吹き出した温風（空調風）が乗員の上半身に回り込むことで、不快感が生じる可能性がある。これに対して、本実施形態に係る車両用空調装置３０では、これらの問題点を解消することができる。

また、例えば、車室の内気の吸込口がインストルメントパネルの下部で空調風の下部吹出口の下方側に形成されているような他の対比構造では、例えば、夏の冷房時に空調風の吹出しモードがＦＡＣＥモードに設定された場合、上部吹出口から吹き出した冷風（空調風）が車室内の全体を大きく回って空調してから前記吸込口に入るので、燃料消費量が多くなってしまう。また、冬の暖房時には、空調風の吹出しモードをＦＯＯＴモードにしても、下部吹出口から吹き出した温風（空調風）の多くが乗員側に向かわずにショートカットして前記吸込口に入ってしまうことで、乗員がなかなか暖まらない可能性がある。これに対して、本実施形態に係る車両用空調装置３０では、これらの問題点を解消することができる。

また、本実施形態では、アンダカバー１７が配置されると共に、内気はダクト６４を通って空調装置本体３２に導入されるので、インストルメントパネル１６の内側空間を空調することによる余計な燃料消費が抑えられる。

対比構造と比較しながら補足説明すると、インストルメントパネルの内側に空調装置本体が配置されているが本実施形態の吸込口（２０Ａ）及びダクト（６４）に相当する構成要素が存在しないような対比構造では、内気導入時にインストルメントパネルの隙間からインストルメントパネルの内側空間に内気が入り込んでしまう。このため、この対比構造では、本来空調が不要な前記内側空間を空調してしまうことになり、余計な燃料消費が生じる。ちなみに、車室内の温度は、空調装置を作動させていないと、夏には非常に高温（最高で８０℃）となり、冬には非常に低温（最低で−３０℃）になるが、インストルメントパネルの内側（内部）の温度も車室内と同様の温度となる。その一方で、クールダウン時やウォームアップ時には空調の即効性が求められるが、インストルメントパネルの内側（内部）まで空調すると、空調の即効性の観点からもロスが非常に大きく、乗員にとって利点がない。

これに対して、本実施形態では、車室１０内を優先して空調することで空調の即効性を上げることができ、クールダウン時やウォームアップ時の燃費も向上することができる。

ここで、図４のグラフを参照しながら、本実施形態の冷房性能について説明する。図４は、車内温度（車室内の温度及びインストルメントパネルの内側の温度）を５０℃にした状態でブロアをＨＩＧＨにして空調した場合の温度と時間との関係を示すグラフである。太線は本実施形態に係る車両用空調装置３０の特性、細線は対比構造に係る車両用空調装置の特性をそれぞれ示しており、二点鎖線は吹出部での平均温度、実線は内気の吸込部での空気の温度をそれぞれ示している。また、対比構造は、本実施形態の吸込口（２０Ａ）及びダクト（６４）に相当する構成要素が存在しない他は本実施形態と同様の構成とされている。なお、対比構造における内気の吸込部での空気の温度は、インストルメントパネルの隙間における空気の温度とした。

図４に示されるように、本実施形態の構造では、前記対比構造に比べて内気の吸込部での空気の温度が約２℃低くなっていることが分かる。なお、吹き出し平均温度における微差は実験誤差である。すなわち、内気の吸込部での空気の温度と吹出部での平均温度との温度差は、本実施形態の構造のほうが対比構造よりも約２℃分小さくなっている。このため、本実施形態の構造では、その分だけ装置作動に要する動力も低減できる。具体的には、本実施形態の構造は対比構造に比べて動力を１２％低減（冷房性能を１２％向上）できる。ちなみに、動力を１２％低減できることによって、装置の構成部品も小さくできるので、全体として１．１ｋｇの軽量化効果を得ることも可能となっている。

また、図３に示されるように、本実施形態に係る車両用空調装置３０では、外気を導入するための外気導入口４４がブロア３６よりも車両上方側に設けられると共に、ダクト６４を介して内気を導入するための内気導入口５０がブロア３６よりも車両下方側に設けられ、かつ、ブロア３６が吸込口２０Ａよりも車両上方側に配置されているので、外気導入の効率が維持されながら、ダクト６４の経路が短く抑えられる。このため、スペース効率が良く、空調効率（空調性能）が向上する。また、図１に示されるように、内気の吸込口２０Ａがメッシュ材６６で覆われているので、図２に示されるダクト６４を介して空調装置本体３２に内気が導入される際には、埃や塵等の異物の吸い込みが防止又は抑制される。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用空調装置３０によれば、車室１０内における空調効率を向上させることができる。また、一般に車両の燃料消費量のうち空調装置の燃料消費量が占めるウエイトは非常に高いので、空調効率が向上することで、車両の燃費も向上させることができる。

（実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態では、図３に示されるように、空調装置本体３２は、外気導入口４４がブロア３６よりも車両上方側に設けられると共に、ダクト６４を介して内気を導入するための内気導入口５０がブロア３６よりも車両下方側に設けられ、かつ、ブロア３６が吸込口２０Ａよりも車両上方側に配置されており、ダクト６４の経路を短く抑える等の観点からは、このような構成がより好ましいが、空調装置本体は、例えば、内気導入口がブロアよりも車両上方側に設けられた空調装置本体等のような他の空調装置本体とすることも可能である。

また、上記実施形態では、図１に示されるように、インストルメントパネル１６に設けられた吸込口２０Ａがメッシュ材で覆われているが、例えば、インストルメントパネルに設けられた吸込口がスリット状に形成されている等のような他の構成が適用されてもよい。

（参考例）
なお、本発明の実施形態ではない参考例（開示例）として、例えば、助手席（１２Ｂ）の前側のアンダカバー（１７）に吸込口を設けると共に、空調装置本体（３２）に一端側が連結された内気の導入用のダクトの他端側を前記吸込口に配置するような車両用空調装置も考えられる。このような車両用空調装置では、インストルメントパネル（１６）の内側の空調を回避することができる（夏場におけるインストルメントパネル（１６）の内側の蓄熱分を冷やす必要がない）うえに、前記吸込口が乗員（Ｐ）から殆ど見えない所にあるので意匠的な制約が殆どない。ちなみに、空調装置本体（３２）に一端側が連結された内気の導入用のダクトの他端側を、インストルメントパネルのいずれかの部位（上面部を含む）に設けられた吸込口に配置すれば、インストルメントパネル（１６）の内側の空調を回避することができる。

１０ 車室
１６ インストルメントパネル
２０Ａ 吸込口
２４ センタレジスタ吹出口（吹出口）
２６ サイドレジスタ吹出口（吹出口）
２８ 足下吹出口（吹出口）
３０ 車両用空調装置
３２ 空調装置本体
３６ ブロア
４４ 外気導入口
５０ 内気導入口
６４ ダクト
６６ メッシュ材
７０ 車外

Claims (3)

1. 吹出口が上部及び下部に設けられたインストルメントパネルの内側に配置され、車外の外気又は車室の内気をブロアの作動によって導入すると共に前記吹出口から車室内へ吹き出す空調風を生成する空調装置本体と、
   前記空調装置本体に一端側が連結されると共に、前記インストルメントパネルの車両上下方向の中央部に設けられた吸込口に他端側が配置されて前記内気の導入用とされたダクトと、
   を有する車両用空調装置。
2. 前記空調装置本体は、前記外気を導入するための外気導入口が前記ブロアよりも車両上方側に設けられると共に、前記ダクトを介して前記内気を導入するための内気導入口が前記ブロアよりも車両下方側に設けられ、かつ、前記ブロアが前記吸込口よりも車両上方側に配置されている請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記吸込口がメッシュ材で覆われている請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置。

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