JP3755485B2 - 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、暖房用熱交換器を通過する温風と暖房用熱交換器をバイパスする冷風との風量割合を調整して、車室内への吹出空気温度を調整するエアミックス方式の車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用空調装置の空調ユニットとしては、車両計器盤内側において幅方向の略中央部に配置されるセンタ置きタイプのものが車両搭載性の有利さから主流になっている。このセンタ置きタイプの空調ユニットにおいては、助手席側にオフセット配置された送風機ユニットからの送風空気が空調ケースのうち最も車両前方側部位に流入し、そして、送風空気は空調ケース内の通路を車両前方側から車両後方側へと流れる。
【０００３】
空調ケース内の車両前方側に冷房用熱交換器を配置し、この冷房用熱交換器の車両後方側に暖房用熱交換器を配置するとともに、冷房用熱交換器と暖房用熱交換器との間で上方側部位に冷風バイパス通路を形成している。そして、冷房用熱交換器と暖房用熱交換器との間で、冷風バイパス通路の下方側部位にエアミックスドアを配置し、このエアミックスドアを回転操作することにより、暖房用熱交換器を通過する温風と、暖房用熱交換器をバイパスして冷風バイパス通路を通過する冷風との風量割合を調整し、これにより、車室内への吹出空気温度を調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、センタ置きタイプの空調ユニットは車両計器盤内側に配置されるため、特に、車両前後方向への搭載スペースに対する制約が強い。そこで、エアミックスドアの回転軸を通常は暖房用熱交換器の上方部に配置して、冷房用熱交換器と暖房用熱交換器との間の車両前後方向の間隔を極力小さくするようにしている。
【０００５】
上記のようにエアミックスドアの回転軸が暖房用熱交換器の上方部に位置することに伴って、冷風バイパス通路からの冷風と、暖房用熱交換器後方の温風通路からの温風とが混合する空気混合部が暖房用熱交換器の上方部に位置することになる。
【０００６】
その結果、暖房用熱交換器後方の温風通路から温風が空気混合部に向かってほぼ上方へと流れる。一方、冷風バイパス通路の冷風は空気混合部に向かってほぼ後方へと流れる。従って、空気混合部において、冷風と温風がほぼ直角状に衝突して混合することになる。
【０００７】
しかし、このような直角状の衝突であると、冷風と温風の混合が不十分となり、車室内吹出空気温度のバラツキが大きくなる。具体的には、バイレベルモード時やフットデフロスタモード時のように車室内の上下両側に空気を同時に吹き出す際に、上下吹出空気温度差が過剰に拡大して、空調フィーリングを悪化させている。
【０００８】
そこで、従来、空調ケース内壁に冷風と温風の混合性を向上させるためのガイドリブを突出形成する等の対策が採られているが、このガイドリブ等の形成は空調ケース内通路の圧損を増大して車室内への吹出風量を減少させたり、樹脂製空調ケースの形状が煩雑化してケース成形コストを上昇させる等の不具合を生じる。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、ガイドリブ等を必要としない簡単な構成にて冷風と温風の混合性を向上することを目的とする。
【００１０】
【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に記載の発明では、エアミックスドア（１６）の回転位置を操作することにより、冷風バイパス通路（１５）を通過する冷風と暖房用熱交換器（１３）を通過する温風との風量割合を調整する車両用空調装置において、
空調ケース（１１）内部のうち、車両前方側部位に冷房用熱交換器（１２）を略垂直に配置し、
冷房用熱交換器（１２）の車両後方側部位にエアミックスドア（１６）を配置し、
エアミックスドア（１６）の車両後方側部位に暖房用熱交換器（１３）を、その上端部が下端部よりも車両後方側に位置するするように傾斜配置し、
暖房用熱交換器（１３）を通過した温風が流れる温風通路（１９）を暖房用熱交換器（１３）の車両後方側から上方側にわたって湾曲状に形成し、
エアミックスドア（１６）の回転軸（１６ａ）を、暖房用熱交換器（１３）の上端部から車両前方側へ所定距離（Ｌ）だけ離間して配置し、
回転軸（１６ａ）と暖房用熱交換器（１３）との間に、暖房用熱交換器（１３）の入口通風路（１８）と前記温風通路（１９）の出口部（１９ａ）とを仕切る仕切り壁（１７ａ）を車両前後方向に延びるように設け、
温風通路（１９）の出口部（１９ａ）を仕切り壁（１７ａ）の上方側に配置するとともに、空気混合部（２０）を回転軸（１６ａ）の上方側に配置し、
空気混合部（２０）において、温風通路（１９）の温風が出口部（１９ａ）から冷風バイパス通路（１５）の冷風流れに対して対向状に衝突することを特徴とする。
【００１１】
これによると、車両前方側から車両後方側へ向かって冷房用熱交換器（１２）、エアミックスドア（１６）、および暖房用熱交換器（１３）を順次配置し、温風通路（１９）を暖房用熱交換器（１３）の車両後方側から上方側にわたって湾曲状に形成するコンパクトな配置レイアウトのものにおいて、空気混合部（２０）にて温風が冷風流れに対して対向状に衝突することにより温風と冷風を良好に混合できる。
そのため、車室内の上下両側に空気を同時に吹き出す吹出モード時に、上下吹出空気温度差が過剰に拡大することを防止できる。従って、上下吹出空気温度差を適度の範囲に設定して空調フィーリングを向上できる。
【００１２】
しかも、温風と冷風との対向状衝突により冷温風の混合性を向上させるから、従来のように混合性向上のためにガイドリブ等を追加設置する必要がない。そのため、ガイドリブ等の追加による圧損の増大、空調ケース形状の煩雑化によるコストアップ等の不具合を回避できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、請求項１において、所定距離（Ｌ）は、３０ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
本発明者の実験検討によると、所定距離（Ｌ）を少なくとも３０ｍｍ以上とすることにより冷温風の混合性を効果的に向上できることを確認している。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２において、温風通路（１９）の出口部（１９ａ）の上方部を区画する別の仕切り壁（１７ｂ）を備えることを特徴とする。
【００１７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態による車両用空調装置の室内ユニット部は、大別して、図１の空調ユニット１０と、この空調ユニット１０に空気を送風する送風機ユニット（図示せず）との２つの部分に分かれている。
【００１９】
空調ユニット１０は車室内前部の計器盤（図示せず）内側のうち、車両幅（左右）方向の略中央部に配置される。空調ユニット１０部は、車室内の計器盤内側の略中央部にて、車両の前後方向および上下方向に対して、図１の矢印で示す搭載方向で配置される。
【００２０】
これに対し、図示しない送風機ユニットは車室内前部の計器盤内側のうち、中央部から助手席側へオフセットして配置されている。送風機ユニットは周知のごとく外気（車室外空気）と内気（車室内空気）を切替導入する内外気切替箱、およびこの内外気切替箱を通して空気を吸入し送風する遠心式の送風機を備えている。
【００２１】
空調ユニット１０は樹脂製の空調ケース１１を有し、この空調ケース１１の内部には車室内へ向かって空気が流れる空気通路が構成される。なお、空調ケース１１は、具体的には車両幅方向の中央部の分割面にて左右に分割された左側分割ケースと右側分割ケースとを一体に締結することにより構成されている。
【００２２】
この空調ケース１１内に冷房用熱交換器をなす蒸発器１２と暖房用熱交換器をなすヒータコア１３を両方とも一体的に内蔵している。空調ケース１１の、最も車両前方側の部位には空気入口空間１４が形成されている。この空気入口空間１４には、上記送風機ユニットの遠心式送風機のスクロールケーシング出口から送風空気が流入する。
【００２３】
空調ケース１１内において空気入口空間１４直後の部位に蒸発器１２が略垂直に配置されている。この蒸発器１２は周知のごとく冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱を空調空気から吸熱して、空調空気を冷却するものである。そして、蒸発器１２の空気流れ下流側、すなわち、車両後方側に、所定の間隔を開けてヒータコア１３が配置されている。従って、空調ケース１１内の空気入口空間１４に流入した空気が蒸発器１２、ヒータコア１３の順に通過して車両前方側から車両後方側へと流れる。
【００２４】
ヒータコア１３は、具体的には、その上端部が下端部よりも車両後方側に位置するように傾斜配置されている。ヒータコア１３は蒸発器１２を通過した冷風を再加熱するものであって、その内部に図示しない車両エンジンから高温の温水（エンジン冷却水）が流れ、この温水を熱源として空気を加熱するものである。
【００２５】
ヒータコア１３は、偏平チューブとコルゲートフィンとにより構成される熱交換用コア部１３ａの上下両側にタンク部１３ｂ、１３ｃを配置した公知の構成である。
【００２６】
蒸発器１２とヒータコア１３との間で上方側の部位に、ヒータコア１３をバイパスして冷風が通過する冷風バイパス通路１５が形成されている。そして、蒸発器１２とヒータコア１３との間で冷風バイパス通路１５の下方側部位に、平板状の板ドアからなるエアミックスドア１６が回転軸１６ａを中心にして回転可能に配置されている。
【００２７】
ここで、エアミックスドア１６の回転軸１６ａはヒータコア１３の最上端部１３ｄよりも所定距離Ｌだけ車両前方側へ離間した位置に配置されている。ここで、所定距離Ｌは、回転軸１６ａの中心位置とヒータコア１３の最上端部１３ｄとの距離であって、本例では４５ｍｍに設定している。
【００２８】
そして、エアミックスドア１６の回転軸１６ａ付近とヒータコア１３の上端部付近との間には仕切り壁１７ａが設けられている。この仕切り壁１７ａは空調ケース１１の内壁に一体成形されるものであって、空調ケース１１の内部において回転軸１６ａ付近からヒータコア１３の上端部付近に至る範囲にわたって車両前後方向に延びるように形成されている。なお、仕切り壁１７ａは、車両幅方向（図１の紙面垂直方向）については空調ケース１１の内部空間の全域にわたって形成されている。
【００２９】
このように仕切り壁１７ａを形成することにより、ヒータコア１３の熱交換用コア部１３ａの入口通風路１８と温風通路１９の出口部１９ａとの間を仕切ることができる。ここで、温風通路１９はヒータコア１３の熱交換用コア部１３ａを通過した温風が流れる通路であって、ヒータコア１３の車両後方側部位からヒータコア１３の上方部にわたって湾曲状の形状に形成されている。
【００３０】
温風通路１９の出口部１９ａの上方部には仕切り壁１７ａに対応して仕切り壁１７ｂが設けられている。この上側の仕切り壁１７ｂは下側の仕切り壁１７ａと同様に空調ケース１１に一体成形され、温風通路１９の出口部１９ａの上方部を区画する。
【００３１】
エアミックスドア１６の回転軸１６ａは空調ケース１１の左右両側の壁面の軸受穴（図示せず）により回転可能に支持される。そして、回転軸１６ａの一端部は空調ケース１１の外部に突出して、図示しないリンク機構を介在して温度調整操作機構に連結され、この温度調整操作機構によりエアミックスドア１６は回転操作される。この温度調整操作機構はサーボモータを用いた電気駆動機構から構成され、サーボモータの回転動力にてエアミックスドア１６を回転させる。但し、温度調整操作機構として乗員の手動操作力にてエアミックスドア１６を直接回転させるマニュアル方式のものを用いてもよい。
【００３２】
エアミックスドア１６は冷風バイパス通路１５とヒータコア入口通風路１８の開度を調整することにより、入口通風路１８を通過してヒータコア１３の熱交換用コア部１３ａで加熱される温風（矢印ａ）と、冷風バイパス通路１５を通過する冷風（矢印ｂ）との風量割合を調整する。
【００３３】
なお、図１において、エアミックスドア１６の実線位置は温風と冷風とを混合して吹出空気温度を調整する中間温度制御時の操作位置であり、これに対し、エアミックスドア１６の下側の２点鎖線位置１６ｂは入口通風路１８を全閉して冷風バイパス通路１５を全開する最大冷房位置（ドア開度＝０％）であり、また、上側の２点鎖線位置１６ｃは入口通風路１８を全開して冷風バイパス通路１５を全閉する最大暖房位置（ドア開度＝１００％）である。
【００３４】
温風通路１９の下流側（車両前方側）はエアミックスドア回転軸１６ａの上方部において冷風バイパス通路１５の下流側と合流し、冷風と温風の混合を行う空気混合部２０を形成している。すなわち、空気混合部２０は回転軸１６ａの上方側に位置している。
【００３５】
ここで、温風通路１９の出口部１９ａの温風が矢印ｃに示すように、上下両側の仕切り壁１７ａ、１７ｂによりガイドされて、冷風バイパス通路１５を通過する矢印ｂの冷風流れに対して１８０°逆方向から対向状に流れる。これにより、空気混合部２０にて温風が冷風と対向状に衝突して混合するようになっている。
【００３６】
次に、空調ケース１１の上面部において車両前後方向の中間部位に、空気混合部２０から温度調整された空調空気が流入するデフロスタ開口部２１が開口している。このデフロスタ開口部２１は図示しないデフロスタダクトを介して計器盤上面のデフロスタ吹出口に接続され、このデフロスタ吹出口から車両前面窓ガラスの内面に向けて空調風（主に温風）が吹き出される。
【００３７】
デフロスタ開口部２１は平板状のデフロスタドア２２により開閉される。このデフロスタドア２２は回転軸２２ａを中心として回転可能になっており、デフロスタ開口部２１と連通口２３を切替開閉する。この連通口２３は空気混合部２０からの空調空気をフェイス開口部２４とフット開口部２５側へ流すための通路となる。
【００３８】
フェイス開口部２４は空調ケース１１の上面部において、デフロスタ開口部２１よりも車両後方側（乗員寄り）の部位に設けられている。このフェイス開口部２４は図示しないフェイスダクトを介して、計器盤上方側に配置されるフェイス吹出口（図示せず）に接続され、このフェイス吹出口から車室内の乗員上半身側に向けて空調風（主に冷風）が吹き出される。
【００３９】
上記したフェイス開口部２４とフット開口部２５は、フットフェイス切替用ドア２６により切替開閉される。このドア２６は回転軸２６ａを中心として回転可能な平板状ドアから構成される。
【００４０】
次に、フット開口部２５は空調ケース１１において、フェイス開口部２４の下方側に設けられている。このフット開口部２５は、空調ケース１１の左右両側の壁面に開口するフット吹出通路２７に連通し、この左右両側のフット吹出通路２７には下方に向かって形成されるフット吹出ダクト（図示せず）が接続され、このフット吹出ダクトの下端部に開口するフット吹出口（図示せず）から乗員の足元部に空調風（主に温風）を吹き出すようになっている。
【００４１】
なお、デフロスタドア２２とフットフェイス切替用ドア２６は吹出モードを切り替える吹出モードドアを構成するものであって、図示しない吹出モード操作機構により連動操作される。
【００４２】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。図示しない送風機ユニットの送風機が運転されると、送風機ユニットからの送風空気がケース１１の最前部の空気入口空間１４に流入した後、蒸発器１２を通過する。ここで、図示しない空調用冷凍サイクルが運転されておれば、送風空気は蒸発器１２にて冷却、除湿され冷風となる。
【００４３】
そして、エアミックスドア１６が図１の実線位置に示す中間開度位置に操作されていると、蒸発器１２通過後の冷風の一部が矢印ａのように入口通風路１８からヒータコア１３の熱交換用コア部１３ａを通過して加熱され温風となる。この温風は湾曲状の温風通路１９を通過して空気混合部２０に至る。これと同時に、蒸発器１２通過後の冷風の残余が矢印ｂのように冷風バイパス通路１５を通過して冷風のまま空気混合部２０に至る。
【００４４】
この空気混合部２０において温風と冷風が混合して所望温度の空気となり、この所望温度の空気がデフロスタドア２２とフットフェイス切替用ドア２６とにより選択された所定の吹出開口部２１、２４、２５を通して車室内の所定部位に吹き出す。
【００４５】
ところで、本実施形態によると、エアミックスドア１６の回転軸１６ａをヒータコア１３の最上端部１３ｄよりも所定距離Ｌだけ車両前方側へ離間した位置に配置し、エアミックスドア１６の回転軸１６ａ付近とヒータコア１３の上端部付近との間に下側の仕切り壁１７ａを配置して温風通路１９の出口部１９ａの下方部を区画し、また、温風通路１９の出口部１９ａの上方部を上側の仕切り壁１７ｂにより区画している。そして、温風通路１９の出口部１９ａの温風が矢印ｃに示すように、上下両側の仕切り壁１７ａ、１７ｂによりガイドされて、冷風バイパス通路１５を通過する矢印ｂの冷風流れに対して１８０°逆方向から対向状に流れる。このため、空気混合部２０にて温風が冷風と対向状に衝突して混合する。
【００４６】
この結果、空気混合部２０における温風と冷風の混合性が非常に良好となり、空気混合部２０を通過した空気の温度バラツキを小さくできる。そのため、吹出モードとして、デフロスタドア２２によりデフロスタ開口部２１を全閉し、そして、フットフェイス切替用ドア２６によりフェイス開口部２４とフット開口部２５を同時に開口するバイレベルモードが選択されたときに、フェイス吹出温度をフット吹出温度より適度の温度だけ低い温度として、頭寒足熱形の快適な吹出温度分布を得ることができる。
【００４７】
同様に、吹出モードとして、フェイス開口部２４を全閉し、そして、デフロスタ開口部２１とフット開口部２５を同時に開口するフットデフロスタモードが選択されたときに、デフロスタ吹出温度をフット吹出温度より適度の温度だけ低い温度として、デフロスタ能力の確保および空調フィーリングの快適性の観点から有効な吹出温度分布を得ることができる。
【００４８】
ところで、エアミックスドア１６の回転軸１６ａをヒータコア１３の最上端部１３ｄよりも所定距離Ｌだけ離して配置するのは、温風通路１９の出口部１９ａの温風が冷風バイパス通路１５を通過する矢印ｂの冷風流れに対して１８０°逆方向から対向状に流れて冷風と衝突させるためである。
【００４９】
本発明者の実験検討によると、所定距離Ｌを本例では４５ｍｍに設定することにより、温風通路１９の出口部１９ａの温風が冷風流れ（矢印ｂ）に対して確実に対向状の流れとなり、冷温風の混合性を向上できることを確認している。また、所定距離Ｌは少なくとも３０ｍｍ以上に設定することが冷温風の混合性向上のために好ましいことを確認している。
【００５０】
なお、吹出モードとしては、上記バイレベルモード、フットデフロスタモードの他に、周知のフェイスモード（フェイス開口部２４を全開、デフロスタ開口部２１およびフット開口部２５を全閉）、フットモード（デフロスタ開口部２１を少量開放、フェイス開口部２４を全閉、フット開口部２５を全開）、デフロスタモード（デフロスタ開口部２１を全開、フェイス開口部２４およびフット開口部２５を全閉）等を選択できる。
【００５１】
（他の実施形態）
なお、上記の一実施形態では、車室内前部の車両計器盤の内側に配置される前席側の空調ユニット１０について説明したが、車室内後席側に配置される後席側の空調ユニットにおいても、本発明は同様に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による車両用空調装置の空調ユニット部の断面図である。
【符号の説明】
１１…空調ケース、１２…蒸発器（冷房用熱交換器）、
１３…ヒータコア（暖房用熱交換器）、１５…冷風バイパス通路、
１６…エアミックスドア、１６ａ…回転軸、１７ａ、１７ｂ…仕切り壁、
１８…ヒータコア入口通風路、１９…温風通路、１９ａ…温風通路出口部、
２０…空気混合部。

Claims (3)

1. 内部を車両前方側から車両後方側へ向かって空気が流れるようになっている空調ケース（１１）と、
   前記空調ケース（１１）に内蔵され、車室内へ向かって流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１３）と、
   前記暖房用熱交換器（１３）をバイパスして冷風が流れる冷風バイパス通路（１５）と、
   前記暖房用熱交換器（１３）の空気流れ上流側に回転可能に配置されたエアミックスドア（１６）と、
   前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風が流れる温風通路（１９）と、
   前記冷風バイパス通路（１５）からの冷風と前記温風通路（１９）からの温風とを混合する空気混合部（２０）とを備え、
   前記エアミックスドア（１６）の回転位置を操作することにより、前記冷風バイパス通路（１５）を通過する冷風と前記暖房用熱交換器（１３）を通過する温風との風量割合を調整する車両用空調装置において、
   前記空調ケース（１１）内部のうち、車両前方側部位に冷房用熱交換器（１２）を略垂直に配置し、
   前記冷房用熱交換器（１２）の車両後方側部位に前記エアミックスドア（１６）を配置し、
   前記エアミックスドア（１６）の車両後方側部位に前記暖房用熱交換器（１３）を、その上端部が下端部よりも車両後方側に位置するするように傾斜配置し、
   前記温風通路（１９）を前記暖房用熱交換器（１３）の車両後方側から上方側にわたって湾曲状に形成し、
   前記エアミックスドア（１６）の回転軸（１６ａ）を、前記暖房用熱交換器（１３）の上端部から車両前方側へ所定距離（Ｌ）だけ離間して配置し、
   前記回転軸（１６ａ）と前記暖房用熱交換器（１３）との間に、前記暖房用熱交換器（１３）の入口通風路（１８）と前記温風通路（１９）の出口部（１９ａ）とを仕切る仕切り壁（１７ａ）を車両前後方向に延びるように設け、
   前記温風通路（１９）の出口部（１９ａ）を前記仕切り壁（１７ａ）の上方側に配置するとともに、前記空気混合部（２０）を前記回転軸（１６ａ）の上方側に配置し、
   前記空気混合部（２０）において、前記温風通路（１９）の温風が前記出口部（１９ａ）から前記冷風バイパス通路（１５）の冷風流れに対して対向状に衝突することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記所定距離（Ｌ）は、３０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記温風通路（１９）の出口部（１９ａ）の上方部を区画する別の仕切り壁（１７ｂ）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。

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