JP3692636B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置において、特に加熱用熱交換器であるヒータコアに常時温水が供給されているものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加熱用熱交換器であるヒータコアに常時温水を供給する車両用空調装置として、実公昭６２─１７２９０号公報のものがある。この従来装置を図４に示すが、このものは、空調ユニット１００内にヒータコア１０１をバイパスし冷風が流れる冷風通路１０２と、ヒータコア１０１を通過した温風が流れる温風通路１０３とを設け、これら冷風と温風との風量割合をエアミックスドア１０４にて調節することで、空調風の温度を調節するように構成されている。
【０００３】
そして、このエアミックスドア１０４は、一つの回転軸１０５に２つの第１、第２ドア部１０６、１０７が設けられたバタフライ式のドアにて構成されている。第１のドア部１０６は、主として冷風と温風との風量割合を調整する機能を果たすものである
また、第２のドア部１０７は、第１のドア部１０６にて温風通路に全く空気を流さず、空調ユニット１００内の空気を全て冷風通路１０２に流す最大冷房状態（マックスクール）において、冷風が温風通路１０３に逆流し、常時温水が流れるヒータコア１０１にて加熱されることを防止するために、温風通路１０３の出口部１０８を閉塞するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報装置では以下の問題がある。
上記エアミックスドア１０４の回転軸１０５が、ヒータコア１０１と離れて配置されている、具体的には回転軸１０５がヒータコアより図中上方に離れて配置されているので空調ユニット１００の図中上下方向の体格が大きくなるという問題がある。
【０００５】
そして、この問題を解決するために本発明者は、図１に示すようにエアミックスドア（９、後述の実施形態における符号、以下同じ）の回転軸９ａをヒータコア５に接するようにして配置するものを検討した。この結果、空調ユニット１の体格を小さくすることが可能となるのであるが、第２のドア部９ｄにて温風通路７の出口部７ｂを閉塞しようとすると、少なくとも第２のドア部９ｄの長さ（面積）をこの出口部７ｂの流路面積より大きくしなければならない。
【０００６】
すると、エアミックスドア９が、空調ユニット１内の空気を全て温風通路７に送風する最大暖房状態において、第２のドア部９ｄの端部が温風通路７に突出することがあり、マックスホットにおいて風量が出にくいという問題がある。
そこで、本発明者は、図１に示すように第２のドア部９ｄの長さ（面積）を温風通路７の出口部７ｂの流路面積より小さくすることにより、できるだけマックスホット時に第２のドア部９ｂが温風通路７に突出させないようにすることで、マックスホット時の風量低下を抑制させることを考えた。
【０００７】
しかしながら、このようにすると、マックスクール時に冷風が温風通路７に逆流し、マックスクール時における空調風温度を著しく上昇させるのでないかと考えたが、マックスクール時における第２のドア部９ｄの冷風の流れ方向と同じ向きに、板状のドアを配置すれば、それほど空調風温度を著しく上昇することは無いということが分かった。
【０００８】
そこで、本発明は常時ヒータコアに熱源である流体が流れるように構成された車両用空調装置において、車両用空調装置の体格を小さくするとともに、マックスホット時の風量低下を抑制し、さらにマックスクール時における空調風温度の上昇を低減することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１ないし請求項６記載の発明では、風量調整ドア（９）の回転軸（９ａ）は、流路の分岐部位で加熱用熱交換器（５）の端部（５ａ）を覆うように設けられた支持部（１５）の一部と接するように配置されており、風量調整（９）ドアは、回転軸（９ａ）に設けられ、冷風と温風との風量割合を調節する第１のドア部と、回転軸（９ａ）に設けられ第１のドア部と連動して回動する第２のドア部（９ｄ）とを有し、風量調整ドア（９）の前記第１のドア部（９ｃ）が、空調ケース（２）内の空気の全てを冷風通路（６）に送風する最大冷房状態において、第２のドア部（９ｄ）は、温風通路（７）の出口部（７ｂ）を一部分塞ぐようになっているとともに、冷風通路（６）を流れる冷風の流れ方向と同一方向に延びるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【００１０】
これにより、風量調整ドアの回転軸は、流路の分岐部位で加熱用熱交換器の端部を覆うように設けられた支持部の一部と接するように配置されているので、車両用空調装置の体格を小さくすることができる。また、第２のドア部は、冷風通路の出口部を一部分塞ぐようになっているので、風量調整ドアが空調ケース内の空気の全てを温風通路に送風する最大暖房状態において、第２のドア部によって温風通路の通風抵抗を増加させにくく、この結果、最大暖房状態における空調風の風量の低下を抑制できる。また、第２のドア部は、冷風通路の出口部を一部分塞ぐようになっているのであるが、最大冷房状態において、第２のドア部が冷風通路を流れる冷風の流れ方向と同一方向に延びるように構成されているので、冷風通路の冷風が温風通路に逆流することが効果的に抑制でき、この結果、最大冷房状態における空調風の温度の上昇を効果的に抑制できる。
【００１１】
また、特に請求項３記載の発明では、風量調整ドア（９）の第１のドア部（９ｃ）は、空調ケース（２）内の空気の全てを温風通路（７）に送風する最大暖房状態において、加熱用熱交換器（５）を通過する空気流れ方向における第２のドア部（９ｄ）の長さは、加熱用熱交換器（５）の空気流れ方向における長さと同等以下に設定されていることを特徴としている。
【００１２】
これにより、最大暖房状態において、第２のドア部にて温風通路の通風抵抗が増加することがなくなる。この結果、さらに最大暖房状態における空調風の風量低下が無くなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図３に示す実施形態について説明する。なお、図１は車両用空調装置の全体構成図であり、図２、図３は図１中Ａで示す部位の拡大図である。図１において、１は車両用空調装置のうち、車室内計器盤の下方部に設置される空調ユニットで、本例では車両幅方向の略中央部に配設されている。この空調ユニット１はポリプロピレン等の樹脂で成形されたケース２を有している。
【００１４】
このケース２はその内部に空気流路を形成するとともに、後述する熱交換器等の機器類を収納している。また、ケース２は周知のように複数（通常は２個）の分割ケース体に分割されており、後述の熱交換器、ドア等の機器類を収納した後に、金属クリップ、ねじ止め等の適宜の結合手段にて複数の分割ケース体を一体に結合する構造となっている。
【００１５】
３はこのケース２内の車両前方側の部位に配設された蒸発器（以下、エバポレータ）であり、このエバポレータ３は図示しない圧縮機，凝縮器，受液器，減圧器とともに周知の冷凍サイクルを構成するものであって、ケース２内への送風空気を除湿冷却する冷却用熱交換器として作用するものである。なお、冷凍サイクルの圧縮機は電磁クラッチ（図示せず）を介して自動車エンジンにより駆動される。
【００１６】
４は蒸発器３の上流側空気開口で、ここには図示しない送風機からの送風空気が流入する。この送風機は空調ユニット１の車両左右方向の側方に配置され、、遠心多翼ファンと、ファン駆動用モータと、スクロールケーシングとを有する周知のものである。この送風機は、周知の内外気切替箱（図示せず）を介して外気または内気を導入して空気開口４に送風するようになっている。
【００１７】
５はヒータコアで、ケース２内の車両後方側の下方部位、換言すれば、蒸発器３の空気下流側に配設されている。このヒータコア５は自動車エンジンの冷却水を熱源として空気を加熱する加熱用熱交換器であり、上記エバポレータ３にて冷却された冷風を再加熱するものである。そして、ヒータコア５は、エバポレータ３と車両前後方向に並ぶように配置されている。また、ヒータコア５の上端部は、この上端部と密着して覆うようにケース２に一体的に形成された支持部１５によって支持されている。また、本実施形態おけるヒータコア５は、部品点数削減のため、ヒータコア５への冷却水への供給を断続する弁手段（例えば、電磁弁）を設けておらず、常時冷却水がヒータコア５を流れるようになっている。
【００１８】
ケース２内には、エバポレータ３で冷却された冷風がヒータコア５をバイパスして流れる冷風通路６がエバポレータ３の空気下流側で、上方寄りに形成されている。一方、ケース２内で、ヒータコア５の空気下流側部位には、ヒータコア５で加熱された温風が流れる温風通路７が形成されており、この温風通路７は図示するようにヒータコア５の空気下流側から上方（重力方向上方）へ延び、さらにヒータコア５の上方部位の通路７ａを通って、車両前方側へＵターンして、冷風通路６の下流側へ合流する。従って、この合流部分にて、冷風と温風とが混合する冷温風混合通路８が形成されている。また、上記冷風通路６と温風通路７とは、エバポレータ３を通過した冷風が、上方と下方とに２つに分岐するように構成されている。
【００１９】
９は温度調整用のエアミックスドアで、丁度冷風通路６と温風通路７との分岐部位で、ヒータコア５の上端部に配置された回転軸９ａを中心として回動可能になっており、このエアミックスドア９の開度により冷風通路６と温風通路７の風量割合を調整して、車室内への空調風温度を調整するようになっている。なお、このエアミックスドア９の詳細は後で詳しく説明する。
【００２０】
さらにケース２において、冷温風混合通路８の上方側（下流側）には、吹出モード切替機構が配設されている。この吹出モード切替機構は図１に示す構成であり、冷温風混合通路８の上方側（空気下流側）には、まず最初に、フット吹出空気通路１０が開口している。このフット吹出空気通路１０は回転軸１１ａを中心として回動可能なフットドア１１により開閉される。なお、このフット吹出空気通路１０は、車室内乗員の足元に空調風を送風するものである。
【００２１】
そして、フット吹出空気通路１０およびフットドア１１の上方側（空気下流側）は、２つの空気通路に分岐されて、フェイス吹出空気通路１２とデフロスタ吹出空気通路１３とを形成してる。
そして、フェイス吹出空気通路１２は、車室内乗員の上半身に向けて空調風を送風するものである。また、デフロスタ吹出空気通路１３は、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を送風するものである。
【００２２】
そして、これらフェイス吹出空気通路１２とデフロスタ吹出空気通路１３とは、フェイス・デフロスタドア１４にて切替開閉され、このフェイス・デフロスタドア１４は、回転軸１４ａを中心として回動可能になっている。
なお、上記した２つのモード切替用のドア１１、１４は図示しないリンク機構に連結されて、連動して作動する。このリンク機構の駆動機構は周知のものでよく、例えば、車室内計器盤部に設けられる空調制御パネル（図示せず）の手動操作レバー（吹出モード切替用操作レバー）に加わる手動操作力をコントロールケーブルを介してリンク機構に伝達することにより、ドア１１、１４を回動させる機構とする。あるいは、空調用制御装置により自動制御されるサーボモータなどのアクチュエータによりリンク機構を駆動してドア１１、１４を回動させるようにしてもよい。
【００２３】
そして、本実施形態における車両用空調装置は、このようなリンク機構やサーボモータによってドア１１、１４を切換操作することで、周知のフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフモード、デフロスタモードが切換可能となっている。
次に、上述したエアミックスドア９の詳細を説明する。
【００２４】
エアミックスドア９は、図１ないし図３に示すようにくの字状を呈しており、くの字に屈曲した部位に上記回転軸９ａが設けられている。そして、エアミックスドア９は、冷風と温風との風量割合を調整する調整用ドア９ｃと、この調整用ドア部９ｃと連動して一体に回動する補助ドア９ｄを有する。
そして、このようなエアミックスドア９は、樹脂や金属製の上記回転軸９ａに、樹脂または金属製の芯板９ｂが取り付けられてドア基板が構成され、さらにこのドア基板の表裏両面にシール用パッキン材９ｅを固着した構造になっている。
【００２５】
そして、エアミックスドア９は、回転軸９ａの軸方向が車両幅方向を向くようにケース２内に回転可能に支持されており、これによりエアミックスドア９の調整用ドア９ｃは、図１中矢印で示す範囲を回動可能となっている。
なお、このエアミックスドア９の駆動機構は周知のものでよく、例えば、車室内計器盤部に設けられる空調制御パネル（図示せず）の手動操作レバー（温度調節用操作レバー）に加わる手動操作力をコントロールケーブルを介して回転軸９ａに伝達することにより、エアミックスドア９を回動させる機構とする。あるいは、空調用制御装置により自動制御されるサーボモータなどのアクチュエータにより回転軸９ａを駆動してエアミックスドア９を回動させるようにしてもよい。
【００２６】
そして、本実施形態におけるエアミックスドア９の回転軸９ａは、平板状のヒータコア５の空気上流側の上端角部５ａを覆うように設けられた支持部１５の一部と接するように配置されている（実際にはパッキン９ｅが接しているが、パッキン９ｅを含めて回転軸９ａとする）。なお、請求項でいう回転軸９ａがヒータコア５の端部にほぼ接するという意味は、回転軸９ａがヒータコア５の上端面５ｂと同一平面上にあるという意味であり、さらにここでは回転軸９ａが一端面５ｂと同一平面上に延びる支持部１５と同一平面上にあることも含む。
【００２７】
これにより、本実施形態では、回転軸９ａをヒータコア５の上端部に近接して配置したあるので、従来に比して図中天地方向における車両用空調装置の体格を小さくすることができる。
ところで、補助ドア９ｄの機能を説明すると、上述したように本実施形態では、ヒータコア５には、常時冷却水が流れるように構成されている。そして、この補助ドア９ｄは、エアミックスドア９の調整用ドア９ｃが、図１中ａで示す回動位置、つまりエバポレータ３を通過した空気が全て冷風通路６を流れる最大冷房状態（図２参照、マックスクール）のときに、冷風通路６を流れる冷風が、温風通路７に逆流しないようにする遮蔽板として機能する。
【００２８】
そして、本実施形態では、この補助ドア部９ｄは、最大冷房状態において冷風通路６を通過した冷風が温風通路７に逆流しないようにするのであるが、この際温風通路７の出口部７ｂ全てを塞がず、一部分だけ閉じるようにしてある。この理由を説明すると、本実施形態では、冷風通路６と温風通路７との分岐部位で、平板状をなすヒータコア５の一端面５ｂの面積は、温風通路７の出口部７ｂの流路面積より小さくなっている。そして、上述したようにエアミックスドア９の回転軸９ａをヒータコア５の上端角部５ａに近接して配置し、補助ドア９ｄにて温風通路７の出口部７ｂを全て閉塞するように補助ドア９ｄの面積（長さ）を大きくしたと仮定する。
【００２９】
すると、エアミックスドア９の調整用ドア９ｃが、図１中ｂで示す回動位置、つまりエバポレータ３を通過した空気が全て温風通路７に流れる最大暖房状態（図３参照、マックスホット）のときに、補助ドア９ｄがヒータコア５の下流側に向かって温風通路７に突出してしまう。この結果、補助ドア９ｄによって温風通路７の通風抵抗が増加し、最大暖房状態における空調風の風量が低下してしまうという問題がある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、最大暖房状態において空調風の風量を低下させないように補助ドア９ｄの長さ（面積）を小さくし、丁度最大暖房状態において補助ドア９ｄがヒータコア５の下流側に突出しないようにヒータコア５の空気通過方向における長さを同一としてある。これにより、最大暖房状態において、補助ドア９ｄによって空調風の風量の低下を防止することができる。また、従来のものでは補助ドア９ｄが、温風通路７の出口部７ｂを完全に閉塞するために、この出口部７ｂの流路面積を狭めるように補助ドア９ｂが当接するシール部を形成しなければならなかった。しかしながら、本実施形態では、このようなシール部を形成する必要はなく、出口部７ｂの流路面積を狭めることがないので、さらに最大暖房状態における空調風の風量を増加させることができる。
【００３１】
ところで、上述したように調整用ドア９ｃは、最大冷房状態において冷風通路６を通過した冷風が温風通路７に逆流するのを防止するのであるが、この際温風通路７の出口部７ｂ全てを塞がず、一部分だけ閉じるようにしてある。
この結果、冷風通路６を通過した冷風が温風通路７に逆流して最大冷房時における空調風を温度を著しく上昇させるのでないかと本発明者は検討した。しかしながら、本発明者の検討の結果、最大冷房状態において、補助ドア９ｄを冷風通路６を流れる冷風の流れ方向と同一方向に延びるように配置させることで、冷風が温風通路７に逆流することを抑制できることが分かった。
【００３２】
そして、この際補助ドア９ｄの向きだけで無く、補助ドア９ｄにて温風通路７の出口部７ｂの面積をある一定以上塞ぐことで、温風の逆流を効果的に抑制できることが分かった。つまり、本発明者の検討によると、最大暖房状態における温風通路７の出口部７ｂを、最大冷房状態で補助ドア９ｄにて３分の２以上塞ぐようにすれば、空調風の温度の上昇を効果的に防止できることが分かり、本実施の形態では丁度出口部７ｂを３分の２塞ぐようにしてある。なお、本実施形態では図２中紙面表裏方向における出口部７ｂの流路幅は同じであるので、図２中Ｌ１とＬ２との比が３対２となっている。そして、本発明者が検討した結果、最大冷房状態において補助ドア９ｄにて温風通路７の出口部７ｂを全て塞ぐようにしたときの空調風の温度と、本実施形態における空調風の温度差は、０．５°Ｃとなり、ほとんど空調風の温度の上昇は無いことが確認された。
【００３３】
また、このようにほとんど空調風の温度の上昇が無かった理由として、以下の理由が挙げられる。つまり、本実施形態では図１に示すように冷温風混合通路８は、温風通路７に対してその流れ方向が変更されるように構成されている。そして、温風通路７と冷温風混合通路８との境界部であるケース２の内壁面には、ケース２内方に突出するように出口部７ｂを構成する曲げ部１６が形成されている。そして、最大冷房状態において、補助ドア９ｄがこの曲げ部１６に向かって延びるようにすることで、より一層冷風が温風通路７に逆流することが防止できるのである。
【００３４】
つまり、冷風が冷風通路６を流れて冷温風混合通路８に流れ込む場合、この曲げ部１６にぶつかるようにして温風通路７に逆流するのであるが、補助ドア９ｂをこの曲げ部１６に向けるようにしておくことで、補助ドア９ｄが、曲げ部１６にぶつかろうとする冷風の向きを冷温風混合通路８に流れるように向きを変えるようにガイドするのである。そこで、本実施形態では、図１に示すように最大冷房状態において、補助ドア９ｄが曲げ部１６に向くようにするために、エアミックスドア９をくの字状に形成してある。
【００３５】
なお、上記実施形態では、エバポレータ３とヒータコア５とを車両前後方向に並ぶように配置したが、どのような並び方のものでも本発明は適用できる。また、エアミックスドア９をくの字状にする必要は、必ずしも無い。
また、補助ドア９ｄと、ヒータコア５の一端面５ｂと、出口部７ｂとの寸法関係は、上述したものに限定されるものでは無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における車両用空調装置の全体構成図である。
【図２】上記実施形態におけるエアミックスドア９が最大冷房状態における図である。
【図３】上記実施形態におけるエアミックスドア９が最大暖房状態における図である。
【図４】従来の車両用空調装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
２…ケース、３…エバポレータ、５…ヒータコア、６…冷風通路、７…温風通路、７ｂ…出口部、９…エアミックスドア、９ａ…回転軸、９ｃ…調整ドア部 ９ｄ…補助ドア

Claims (6)

1. 空調ケース（２）内の流路に、通過する空気を冷却する冷却用熱交換器（３）と、この冷却用熱交換器（３）の下流側における前記流路の一部に、常時加熱源である熱交換流体が流れ、この熱交換流体により通過する空気を加熱する加熱用熱交換器（５）とを配置することで、前記流路が２つに分岐するように、冷却用熱交換器（３）を通過して前記加熱用熱交換器（５）をバイパスした冷風が流れる冷風通路（６）と、前記加熱用熱交換器（５）を通過し、温風が流れる温風通路（７）とを設け、この冷風通路（６）と温風通路（７）とを流れる冷風と温風との風量割合を回転軸（９ａ）によって回動調節することで、空調風の温度を調節する風量調整ドア（９）とを有する車両用空調装置であって、
   前記風量調整ドア（９）の前記回転軸（９ａ）は、前記流路の分岐部位で前記加熱用熱交換器（５）の端部（５ａ）を覆うように設けられた支持部（１５）の一部と接するように配置されており、
   前記風量調整ドア（９）は、前記回転軸（９ａ）に設けられ、前記冷風と温風との風量割合を調節する第１のドア部（９ｃ）と、前記回転軸（９ａ）に設けられ前記第１のドア部と連動して回動する第２のドア部（９ｄ）とを有し、
   前記風量調整ドア（９）の前記第１のドア部（９ｃ）が、前記空調ケース（２）内の空気の全てを前記冷風通路（６）に送風する最大冷房状態において、第２のドア部（９ｄ）は、前記温風通路（７）の出口部（７ｂ）を一部分塞ぐとともに、前記冷風通路（６）を流れる冷風の流れ方向と同一方向に延びるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記冷却用熱交換器（３）と前記加熱用熱交換器（５）とは、車両前後方向に並ぶように配置されており、前記冷風通路（６）と前記温風通路（７）とは重力方向に分岐し、前記冷風通路（６）が前記温風通路（７）より重力方向上方に分岐するように構成され、
   前記温風通路（７）は、前記加熱用熱交換器（５）を通過したのち、前記重力方向上方に延びるとともに、前記流路の分岐部位に向かってＵターンするように流路が形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記風量調整ドア（９）の前記第１のドア部（９ｃ）は、前記空調ケース（２）内の空気の全てを前記温風通路（７）に送風する最大暖房状態において、前記加熱用熱交換器（５）を通過する空気流れ方向における第２のドア部（９ｄ）の長さは、前記加熱用熱交換器（５）の空気流れ方向における長さと同等以下に設定してあることを特徴とする請求項１または請求項２いずれに記載の車両用空調装置。
4. 前記風量調整ドア（９）の前記第１のドア部（９ｃ）が、前記空調ケース（２）内の空気の全てを前記冷風通路（６）に送風する最大冷房状態において、
   第２のドア部（９ｄ）は、前記温風通路（７）の出口部（７ｂ）の流路面積を、３分の２以上塞ぐように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一つに記載の車両用空調装置。
5. 前記空調ケース（２）内には、前記冷風通路（６）と前記温風通路（７）の下流側には、冷風と温風とを混合する冷温風混合流路（８）が形成されており、
   前記冷温風混合流路（８）は、前記温風通路（７）から送風される温風の流れ方向を変更させるように構成されており、
   前記温風通路（７）と前記冷温風混合流路（８）の境界部における、前記空調ケース（２）の内壁面には、前記空調ケース（２）内方に突出するように前記冷風通路（７）の出口部（７ｂ）を構成する曲げ部（１６）が形成されており、
   前記風量割合調整ドア（９）の前記第１のドア部（９ｃ）が、前記空調ケース（２）内の空気の全てを前記冷風通路（６）に送風する最大冷房状態において、
   第２のドア部（９ｄ）は、前記曲げ部（１６）に向かって延びるように配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれ一つに記載の車両用空調装置。
6. 前記加熱用熱交換器のうち、前記流路の分岐部位に位置する一端面（５ｂ）の面積は、前記出口部の面積より小さくなっていることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一つに記載の車両用空調装置。

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