JP2019156115A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用空調装置において、加熱器へ流入する空気の流れを改善することで温度コントロール性を向上させる。【解決手段】エバポレータ１４の上流側が第１仕切り板３８によって上下に分離された空調ケース１２を有し、このエバポレータ１４とヒータコア１６との間に第１エアミックスダンパ４８が設けられると共に、この第１エアミックスダンパ４８と前記エバポレータ１４との間にガイド壁４０が設けられ、該ガイド壁４０が、空気の流通方向に沿って延在し、且つ、その下流側が下方に向かって傾斜するように形成される。これにより、エバポレータ１４を通過した空気がガイド壁４０によって高圧となったヒータコア１６の下方側へと案内されるため、前記ヒータコア１６へ流入する空気の偏りを解消し、該ヒータコア１６に対して略均等に流通させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載され、空調ケース内の熱交換器によって温度調整のなされた空気を車室内へと送風して車室内の温度調整を行う車両用空調装置に関する。

従来から、車両に搭載される車両用空調装置は、送風機によって内外気を内部に空気通路を形成した空調ケースへと取り込み、冷却手段であるエバポレータにより冷却された空気と、加熱手段であるヒータコアにより加熱された空気とエアミックスドアを駆動させ前記空調ケース内で所望の混合比率に混合した後、例えば、前記空調ケースに設けられた複数の開口部から送風ダクトを通じて車室内へと送風することで温度及び湿度の調整が行われる。

上述したような空調ケースの開口部からの送風割合と温度を調節可能な車両用空調装置として、例えば、特許文献１には、ケーシング内において送風機から送られる空気を上下に分離させる仕切り板を設け、さらにヒータコアの下流側において、上側通路をさらに上下に分離させる仕切り板を設けている。そして、ケーシングのフット開口部から車室内へと送風される温風の風量を増加させる場合は、このフット開口部に臨むように配置されたモードドアによって仕切り板の間の空気を導く構造としている。

特許第６２０１６２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された車両用空調装置では、ケーシング内において下側の圧力が高くなってしまうため、エバポレータを通過してヒータコアへと流入する空気が前記ヒータコアの上方に偏って流通してしまい、該ヒータコアに対して均等に空気を流通させることができないという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、加熱器へ流入する空気の流れを改善することで温度コントロール性を向上させることが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ケーシングと、ケーシングの内部に設けられる冷却器及び加熱器と、冷却器と加熱器との間に設けられた冷風通路と、加熱器が配置される温風通路と、冷却器の下流側で加熱器の上方を迂回する第１バイパス通路と、冷却器と加熱器との間に設けられ冷風と温風との混合割合を調節するエアミックスドアとを有した車両用空調装置において、
エアミックスドアと冷却器との間には、空気の流通方向に沿って延在し、且つ、その下流側が、加熱器の上方となる第１バイパス通路側から離間する方向に向かって傾斜したガイドを備えることを特徴とする。

本発明によれば、車両用空調装置を構成するケーシングにおいて、エアミックスドアと冷却器との間に、空気の流通方向に沿って延在し、且つ、その下流側が、加熱器の上方となる第１バイパス通路側から離間する方向に向かって傾斜したガイドを設けることにより、冷却器を通過した空気を下流側の加熱器へと供給する際、低圧である加熱器の上方となる第１バイパス通路側から、高圧である加熱器の下方側へとガイドによって空気を好適に案内することができる。

その結果、加熱器の高さ方向において流入する空気の偏りを解消し、加熱器に対して略均等に空気を流通させることができるため、車両用空調装置で温度調整がなされ送風される空気の温度コントロール性を向上させることができる。

また、温風通路には、加熱器の下流側に第２の加熱器を備え、ガイドを、第１バイパス通路から第２の加熱器に向かって延在させることにより、加熱器を通過した空気は、一般的に下流側に設けられた第２の加熱器によって上方側へと偏向される傾向となるが、上流側に設けられたガイドによって下方へと好適に導くことで、空気を加熱器及び第２の加熱器の高さ方向において略均等に流通させ、それに伴って、下流側への送風を均一とすることができる。

さらに、冷却器の下流側に、上側通路と下側通路とに分割する上下仕切り板を備え、加熱器が上下仕切り板に跨って配置されると共に、上側通路及び下側通路を含む温風通路と加熱器の下方を迂回する第２バイパス通路との流通割合を調節する第２のエアミックスドアを備えるとよい。

さらにまた、上側通路における加熱器の下流側をさらに分割する通路仕切り板を備え、ガイドに案内された空気を、通路仕切り板と上下仕切り板の間の通路に向かって案内することにより、通路仕切り板に加えてガイドを設けることで、加熱器へと流入する空気の偏りをより円滑に解消することができる。

またさらに、第２の加熱器が、上下仕切り板に跨るように配置され、通路仕切り板より下方に配置されることにより、上下仕切り板と通路仕切り板との間の通路に第２の加熱器が配置され通路内の流通抵抗が高まった場合でも、加熱器の上流側に設けられたガイドによって第２の加熱器へと流入する空気の偏りを解消することが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、車両用空調装置を構成するケーシングにおいて、エアミックスドアと冷却器との間に、空気の流通方向に沿って延在し、且つ、その下流側が、加熱器の上方となる第１バイパス通路側から離間する方向に向かって傾斜したガイドを備えることにより、冷却器を通過した空気を下流側の加熱器へと供給する際、低圧となった加熱器の上方の第１バイパス通路側から、高圧となった加熱器の下方側へとガイドによって空気を案内することができる。その結果、加熱器の高さ方向において流入する空気の偏りを解消し、加熱器に対して略均等に空気を流通させることができるため、車両用空調装置で温度調整がなされて送風される空気の温度コントロール性を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両用空調装置の概略構成断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両用空調装置の概略構成断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車両用空調装置の概略構成断面図である。

本発明に係る車両用空調装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用空調装置を示す。なお、以下の説明では、図１に示される車両用空調装置１０の左側（矢印Ａ方向）を車両の前方側とし、右側（矢印Ｂ方向）を該車両の後方側として説明する。

この車両用空調装置１０は、図１に示されるように、空気の各通路を構成する空調ケース（ケーシング）１２と、該空調ケース１２の内部に配設され前記空気を冷却するエバポレータ（冷却器）１４と、該空気を加熱するヒータコア（加熱器）１６と、前記各通路内を流通する空気の流れを切り換えるダンパ機構１８とを含む。

空調ケース１２の上方（矢印Ｃ１方向）には、車室内における乗員の顔近傍に送風を行うベント送風口２０と、該ベント送風口２０と隣接し車両のフロントウィンドウ近傍に送風を行うデフロスタ送風口２２とが開口し、該空調ケース１２の後方側（矢印Ｂ方向）には乗員の足元近傍に送風を行う第１フット送風口２４が開口している。また、第１フット送風口２４の上部には、該第１フット送風口２４の下流側と連通した第２フット送風口２５が開口している。

一方、空調ケース１２の内部には、前方側（矢印Ａ方向）にエバポレータ１４が収納されると共に、該エバポレータ１４の下流側、すなわち、後方側（矢印Ｂ方向）にヒータコア１６が収納される。エバポレータ１４は、空調ケース１２の高さ方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って該空調ケース１２と略同一高さで形成され、ヒータコア１６は、例えば、前記エバポレータ１４における下半分に臨むように略半分の高さで形成される。また、エバポレータ１４及びヒータコア１６の下部は、空調ケース１２の底部から離間するように設けられている。

そして、空調ケース１２には、エバポレータ１４の上流側となる位置に接続された図示しないダクトを通じて送風機から空気が導入され、前記エバポレータ１４を通過することで空気が冷却され、ヒータコア１６を通過することで前記空気が加熱される。

また、空調ケース１２における通路は、エバポレータ１４の配置される冷風通路２６と、該冷風通路２６の下流側に形成されヒータコア１６の配置される温風通路２８と、前記冷風通路２６の下流側において前記ヒータコア１６を迂回する一組の第１及び第２バイパス通路３０、３２とを含む。

第１バイパス通路３０は、ヒータコア１６の上方（矢印Ｃ１方向）を迂回するように設けられ、冷風通路２６の下流側と連通し、第２バイパス通路３２は、前記ヒータコア１６の下方（矢印Ｃ２方向）を迂回するように設けられ、前記冷風通路２６の下流側と連通している。

さらに、エバポレータ１４の上流側には、空調ケース１２へ供給された空気を上側送風通路３４と下側送風通路３６とに分離する第１仕切り板３８が設けられ、この第１仕切り板３８は、エバポレータ１４の高さ方向略中央に臨むように形成され、空気の流通方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在している。そして、上側送風通路３４には、車両の外部から取り込まれた空気（外気）が供給され、下側送風通路３６には、車室内から取り込まれた空気（内気）が供給される。

すなわち、この車両用空調装置１０は、外気と内気とを同時に取り込んで空調ケース１２内へと供給可能な二層型である。

エバポレータ１４の下流側となる冷風通路２６には、エバポレータ１４の高さ方向略中央に臨み、下流側（矢印Ｂ方向）に向かって下方（矢印Ｃ２方向）へと傾斜したガイド壁（ガイド）４０が設けられると共に、上下方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に分割する第２仕切り板４１が設けられている。すなわち、ガイド壁４０は、その下流側が空気の流通方向に沿って第１バイパス通路３０から離間する方向へと傾斜して形成される。なお、第２仕切り板４１は、車両用空調装置１０の前後方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って第１仕切り板３８と一直線状となるように形成される。

また、ヒータコア１６の下流側には、温風通路２８を上側温風通路（上側通路）４２と下側温風通路（下側通路）４４とに分離する第３仕切り板（通路仕切り板）４６が設けられている。この第３仕切り板４６は、例えば、ヒータコア１６の高さ方向略中央に臨む一端部から空気の流れ方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在した後、途中から第１フット送風口２４に向かって下方へと傾斜するように形成される。

ダンパ機構１８は、エバポレータ１４とヒータコア１６との間に設けられ冷風と温風との混合割合を調節する第１エアミックスダンパ４８と、前記エバポレータ１４の下流側において第２バイパス通路３２への空気の流通状態を切り替える第２エアミックスダンパ５０と、ベント送風口２０からの送風状態を調整するベント切替ダンパ５２と、デフロスタ送風口２２からの送風状態を切り替えるデフロスタ切替ダンパ５４と、第１フット送風口２４への送風状態を調整する第１フット切替ダンパ５６と、第２フット送風口２５への送風状態を調整する第２フット切替ダンパ５７とを含む。

第１及び第２エアミックスダンパ４８、５０は、空調ケース１２に対して回転自在に支持された第１及び第２シャフト５８、６０のピニオンギア６２にラックギア６４を介してそれぞれ噛合され、図示しない駆動手段からの駆動力によって第１及び第２シャフト５８、６０が回転することで、前記第１及び第２エアミックスダンパ４８、５０が上下方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）にスライド変位する。

なお、第１エアミックスダンパ４８に噛合される第１シャフト５８は、ヒータコア１６の上部近傍及びガイド壁４０に臨むように設けられ、第２エアミックスダンパ５０に噛合される第２シャフト６０は、前記ヒータコア１６の下部近傍に臨むように設けられている。

そして、第１エアミックスダンパ４８は、上下方向にスライドすることで冷風通路２６を流れる冷風の温風通路２８側への流通割合を調節し、第２エアミックスダンパ５０は、上下方向にスライドすることで前記温風通路２８とヒータコア１６の下方となる第２バイパス通路３２との流通割合を調節する。

本発明の第１の実施の形態に係る車両用空調装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

この車両用空調装置１０で暖房運転を行って乗員の足元近傍へ温風を送風する場合には、第１エアミックスダンパ４８を上方（矢印Ｃ１方向）へとスライドさせ、第２エアミックスダンパ５０を下方（矢印Ｃ２方向）へとスライドさせることにより、ヒータコア１６の上流側（矢印Ａ方向）が開放された状態となり、上側送風通路３４及び下側送風通路３６を通じて外気及び内気である空気がエバポレータ１４へと供給され内部を通過して冷風通路２６へと流れる。

この冷風通路２６へと流れる冷風は、第２仕切り板４１に対して上方側を流れる空気の一部がガイド壁４０によって下方（矢印Ｃ２方向）へと案内されることで、低圧となったヒータコア１６の上部近傍へと流れてしまうことがなく、高圧となっている前記ヒータコア１６の下方側へと強制的に流通させることができるため、ヒータコア１６の高さ方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って略均等に前記空気を流入させて下流側（矢印Ｂ方向）へと流通させることができる。

そして、ヒータコア１６を通過して加熱された温風は、第３仕切り板４６によって下方へと導かれた後、第１フット送風口２４から乗員の足元近傍へと送風される。

以上のように、第１の実施の形態では、空調ケース１２におけるエバポレータ１４の上流側が第１仕切り板３８によって上下二層に分離された二層型の車両用空調装置１０において、前記エバポレータ１４とヒータコア１６との間に第１エアミックスダンパ４８が設けられると共に、この第１エアミックスダンパ４８と前記エバポレータ１４との間にガイド壁４０が設けられ、該ガイド壁４０が、空気の流通方向に沿って延在し、且つ、その下流側が下方（矢印Ｃ２方向）に向かって傾斜するように形成される。

従って、エバポレータ１４を通過した冷風を下流側のヒータコア１６へと供給する際、低圧となったヒータコア１６の上方の第１バイパス通路３０側から、高圧となった前記ヒータコア１６の下方側へと空気をガイド壁４０によって案内することで、前記ヒータコア１６の高さ方向において流入する空気の偏りを解消し、該ヒータコア１６に対して略均等に空気を流通させることができる。

その結果、ヒータコア１６に対して略均等に空気を流通させることで、車両用空調装置１０で温度調整がなされ送風される空気の温度コントロール性を向上させることが可能となる。

次に、第２の実施の形態に係る車両用空調装置７０を図２に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る車両用空調装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施の形態に係る車両用空調装置７０では、図２に示されるように、ヒータコア１６の下流側（矢印Ｂ方向）に電気ヒータ（第２の加熱器）７２が設けられている点で、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１０と相違している。

この車両用空調装置７０に用いられる電気ヒータ７２は、ヒータコア１６に対して高さ寸法が小さく形成され、その通電作用下に内部を通過する空気を加熱可能に形成される。また、電気ヒータ７２は、その下端がヒータコア１６の下端と略同一高さとなるように配置され、その下方には第２バイパス通路３２が設けられると共に、上端が第３仕切り板４６の下方となるように配置されている。

そして、上述した車両用空調装置７０において暖房運転を行う際、ヒータコア１６を通過した温風は、一般的に下流側に設けられた電気ヒータ７２によって上方側（矢印Ｃ１方向）へと偏向される傾向があるが、上流側にガイド壁４０を設けることで予め空気を下方へと好適に導くように流通させることができる。これにより、空気をヒータコア１６から電気ヒータ７２へと高さ方向において略均等に流通させ、それに伴って、下流側への送風を均一にできるため車両用空調装置７０から送風される空気の温度コントロール性を向上させることができる。

また、冷風通路２６において、第２仕切り板４１の上方を流れる冷風がガイド壁４０によって下方（矢印Ｃ２方向）へと偏向されることで、ヒータコア１６と第２仕切り板４１との間に生じた隙間から該第２仕切り板４１の下側を流れる空気が上方へと流入することを抑制することができる。

次に、第３の実施の形態に係る車両用空調装置８０を図３に示す。なお、上述した第１及び第２の実施の形態に係る車両用空調装置１０、７０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第３の実施の形態に係る車両用空調装置８０では、ヒータコア１６及び電気ヒータ７２に跨るように第２仕切り板４１が設けられると共に、前記ヒータコア１６の下流側において上側温風通路４２をさらに上下方向に分割する第４仕切り板（上下仕切り板）８２を備えている点で、第１及び第２の実施の形態に係る車両用空調装置１０、７０と相違している。

この車両用空調装置８０では、図３に示されるように、エバポレータ１４の下流側に冷風通路２６及び温風通路２８の一部を上側中間通路８４と下側中間通路８６とに分割する第２仕切り板４１を備え、この第２仕切り板４１は、例えば、その上流側端部がヒータコア１６から冷風通路２６側へと突出している。

また、第２仕切り板４１は、ヒータコア１６の高さ方向略中央に臨んで空気の流通方向に沿って延在し、ヒータコア１６及び電気ヒータ７２を跨った後、下流側端部が下方に向かって傾斜するように形成される。

第４仕切り板８２は、ヒータコア１６の下流側において、電気ヒータ７２の上方となり、且つ、第２仕切り板４１の上方（矢印Ｃ１方向）に所定距離だけ離れて略平行に設けられると共に、第２仕切り板４１と同様に、その下流側端部が下方（矢印Ｃ２方向）に向かって傾斜するように形成される。

そして、上述した車両用空調装置８０において暖房運転を行う際、ヒータコア１６を通過した温風は、一般的に下流側に設けられた電気ヒータ７２によって上方側へと偏向される傾向となるが、上流側にガイド壁４０を設けることで予め空気を下方（矢印Ｃ２方向）へと好適に導くように流通させることができ、しかも、前記ヒータコア１６及び電気ヒータ７２を跨るように設けられた第２仕切り板４１によってさらに上方への流れが阻止され下方側へと流通させることができる。

その結果、エバポレータ１４を通過した空気をガイド壁４０によって下方へと偏向させ、且つ、第２仕切り板４１によって上方への流れを規制することで、前記空気をヒータコア１６から電気ヒータ７２へと高さ方向において略均等に流通させることができ、下流側への送風を均一とすることで、車両用空調装置８０のさらなる温度コントロール性を向上させることができる。

また、ヒータコア１６の上流側に設けられたガイド壁４０によって導かれた空気が、第２仕切り板４１と第４仕切り板８２との間の通路８８へと好適に導かれるため、より一層円滑にヒータコア１６及び電気ヒータ７２へ流入する空気の偏りを解消することができる。

さらに、温風通路２８におけるヒータコア１６の下流側をさらに分割する第４仕切り板８２を備え、ガイド壁４０に案内された空気を、前記第２仕切り板４１と第４仕切り板８２の間の通路８８に向かって案内することにより、前記第４仕切り板８２に加えてガイド壁４０を設けることで、ヒータコア１６へと流入する空気の偏りをより円滑に解消することができる。

さらにまた、電気ヒータ７２が第２仕切り板４１に跨るように配置され、第４仕切り板８２より下方（矢印Ｃ２方向）に配置されることで、第２仕切り板４１と第４仕切り板８２との間の通路８８に電気ヒータ７２の一部が配置されることになるが、この電気ヒータ７２によって通路８８内の流通抵抗が高まった場合でも、前記ヒータコア１６の上流側に設けられたガイド壁４０によって空気を好適に下方側へと導くことで、前記電気ヒータ７２へと流入する空気の偏りを解消することが可能となる。

また、ガイド壁４０を設けることで、下側送風通路３６を流れる内気が、上側送風通路３４側へと流入してしまうことが防止されるため、前記外気に対して湿度の高い内気が該外気へと混ざり車室内へと送風された際のウィンドウの曇り等を防止することができる。

さらに、第２フット切替ダンパ５７を弁開状態として第４仕切り板８２の先端に沿った状態とすることで、通路８８を流れる温風を第１フット送風口２４へと導いて乗員の足元近傍へと送風可能となる。

さらにまた、上述した構成は、二層型の車両用空調装置１０、７０、８０のみに適用されるものではなく、外気又は内気が選択的に空調ケース１２へと供給される方式の車両用空調装置に適用されてもよい。このような車両用空調装置においても、空調ケース内で下方側の圧力が高くなり、上方側への空気の流通が滞りがちとなるため、上述したような構成が有効となる。

また、第１及び第２エアミックスダンパ４８、５０は、その動作軌跡が上述したような鉛直方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）となる場合に限定されるものではなく、例えば、前記鉛直方向に対して所定角度傾斜した軌跡で動作してもよいし円弧状の軌跡で動作してもよい。このような場合、第１及び第２エアミックスダンパ４８、５０の動作軌跡とガイド壁４０とが空調ケース１２内において高さ方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に重なるように両者を配置することで、車両用空調装置１０、７０、８０の前後方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に小型化を図ることができる。

なお、本発明に係る車両用空調装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、７０、８０…車両用空調装置 １２…空調ケース
１４…エバポレータ １６…ヒータコア
１８…ダンパ機構 ２６…冷風通路
２８…温風通路 ３０…第１バイパス通路
３２…第２バイパス通路 ３８…第１仕切り板
４０…ガイド壁 ４１…第２仕切り板
４８…第１エアミックスダンパ ５０…第２エアミックスダンパ
７２…電気ヒータ ８２…第４仕切り板

Claims (5)

1. ケーシングと、該ケーシングの内部に設けられる冷却器及び加熱器と、前記冷却器と前記加熱器との間に設けられた冷風通路と、前記加熱器が配置される温風通路と、前記冷却器の下流側で前記加熱器の上方を迂回する第１バイパス通路と、前記冷却器と前記加熱器との間に設けられ冷風と温風との混合割合を調節するエアミックスドアとを有した車両用空調装置において、
   前記エアミックスドアと前記冷却器との間には、空気の流通方向に沿って延在し、且つ、その下流側が、前記加熱器の上方となる第１バイパス通路側から離間する方向に向かって傾斜したガイドを備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１記載の車両用空調装置において、
   前記温風通路には、前記加熱器の下流側に第２の加熱器を備え、
   前記ガイドは、前記第１バイパス通路から前記第２の加熱器に向かって延在していることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１又は２記載の車両用空調装置において、
   前記冷却器の下流側には、上側通路と下側通路とに分割する上下仕切り板を備え、
   前記加熱器が前記上下仕切り板に跨って配置されると共に、前記上側通路及び前記下側通路を含む温風通路と前記加熱器の下方を迂回する第２バイパス通路との流通割合を調節する第２のエアミックスドアを備えることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項３記載の車両用空調装置において、
   前記上側通路における前記加熱器の下流側をさらに分割する通路仕切り板を備え、
   前記ガイドに案内された空気が、前記通路仕切り板と前記上下仕切り板の間の通路に向かって案内されることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項４記載の車両用空調装置において、
   前記第２の加熱器は、前記上下仕切り板に跨るように配置され、前記通路仕切り板より下方に配置されていることを特徴とする車両用空調装置。

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