JP6358028B2 - 車両空調装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両のキャビンに空気流を供給する車両空調装置に関する。
従来、車両のキャビンに設けられる車両空調装置において、温度が調整された空気流(以下、単に「冷風」又は「温風」ともいう)を車両後方側に十分に供給するために、種々の検討がなされている。
例えば、下記特許文献1には、互いに独立して設けられる温調装置及び送風装置を備えた車両空調装置が記載されている。当該車両空調装置では、温調装置がキャビンのインストルメントパネルに設けられる一方で、送風装置はキャビンの天井部に取り付けられる。
温調装置は、エバポレータやヒータを有しており、空気の冷却や加熱を行う。さらに、温調装置は、冷風や温風を、キャビンのインストルメントパネルに設けられた吹出口から天井部側かつ車両後方側に向けて吹き出すように構成されている。温調装置の吹出口から吹き出された冷風や温風は、キャビンの天井部に至り、さらに、天井部に沿って車両後方側へと流れる。
送風装置は、ブロア等の送風機を有している。送風装置は、車両前方側から空気を吸引するとともに、車両後方側に向けて空気流を吹き出すように構成されている。したがって、送風装置は、温調装置から吹き出された冷風や温風を吸引し、さらに車両後方側に向けて吹き出す。
下記特許文献1に記載の車両空調装置では、このように構成された温調装置及び送風装置を連携させて運転させる。これにより、当該車両空調装置は、冷風や温風を車両後方側に供給する。
特開2005−35423号公報
上記特許文献1に記載の車両空調装置では、送風装置は、キャビンの天井部のうち、車両左右方向の中央寄りの部位に配置されている。一方、温調装置からキャビンに吹き出される空気流は、吹出口から吹き出された後に、車両左右方向に広範囲に拡散する。
拡散して車両左右方向においてキャビンの両端部寄りの部位を流れる空気流は、送風装置に殆ど吸引されない。また、空気流は、拡散によってその流速が大きく低下する。したがって、温調装置によって温度が調整された空気流を、車両後方側に十分に供給することができないという課題があった。
この課題の解決方法として、送風機の出力を大きくし、キャビンの両端部寄りの部位を流れる空気流を吸引することが考えられる。しかし、この場合、送風機が大型化して消費エネルギーが増大したり、運転時の騒音が大きくなったりするという新たな課題を招来する。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費エネルギーが小さいながらも、温度が調整された空気流を車両後方側に十分に供給することが可能な車両空調装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る車両空調装置は、車両(VH)のキャビン(VC)に空気流を供給する車両空調装置(100)であって、温度を調整した空気流をキャビンの天井部(VL)に向けて吹き出す温調装置(20)と、キャビンの天井部(VL)に取り付けられ、温調装置から吹き出された空気流を車両後方側に供給する送風装置(10)と、を備え、送風装置は、送風装置の吸込口(111a)から空気を吸引して空気流を吹き出す送風機(112)と、車両左右方向に延び、送風機から吹き出された空気流が内部に導入されるとともに、その外側面の少なくとも一部が空気流を沿わせて流すガイド面(GS)を構成するダクト(12)と、ダクトに形成され、車両左右方向を長手方向とするスリット状を呈し、ダクトの内部の空気流をガイド面に沿わせて車両後方側に向けて吹き出す吹出口(121)と、を有し、温調装置は、吹き出した空気流が吸込口及び吹出口に向けて流れるように構成されている。ガイド面は、ダクトの下側面(122)によって構成されている。ダクトは、吹出口よりも車両前方側の部位に、車両後方側に向かって下方に傾斜するとともに吹出口まで延びる傾斜ガイド面(123a)を有しており、傾斜ガイド面が平坦な面である。
本発明に係る車両空調装置は、送風装置のダクトに形成された吹出口が、ダクトの外側面のガイド面に沿わせて車両後方側に向けて空気流を吹き出す。また、温調装置は、吹き出した空気流が送風装置の吸込口及び吹出口に向けて流れるように構成されている。これにより、温調装置において温度が調整されて吹き出された空気流は、送風装置の吹出口から吹き出された空気流によって引き込まれ、ガイド面において合流してさらに車両後方側に供給される。
送風装置のダクトの吹出口は、車両左右方向を長手方向とするスリット状を呈するように形成されている。このため、温調装置から吹き出された空気流が車両左右方向に拡散しても、ダクトの吹出口から吹き出した空気流によって確実に引き込むことが可能となる。したがって、温調装置から吹き出された空気流の引き込みのために大型の送風機を用いる必要が無く、消費エネルギーが小さいながらも、温度が調整された空気流を車両後方側に十分に供給することが可能となる。
本発明によれば、消費エネルギーが小さいながらも、温度が調整された空気流を車両後方側に十分に供給することが可能な車両空調装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る車両空調装置が設けられた車両を左方から見た模式図である。 本発明の実施形態に係る車両空調装置が設けられた車両を上方から見た模式図である。 本発明の実施形態に係る車両空調装置の送風装置を下方から見た模式図である。 図3のIV−IV断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る車両空調装置が設けられた車両の一部を左方から見た模式図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
まず、図1乃至図3を参照しながら、本発明の実施形態に係る車両空調装置100の概略について説明する。車両空調装置100は、送風装置10と、温調装置20と、を備えている。
送風装置10は、車両VHのキャビンVCの天井部VLに取り付けられている。送風装置10は、送風ユニット11と、2つのダクト12,12と、2つのフラップ14,14と、を有している。キャビンVCには、1列目〜3列目のシートS1,S2,S3が設けられている。送風装置10は、このシートS1,S2,S3のそれぞれに着席する乗員P1,P2,P3の頭部よりも上方に配置されている。
尚、以下の説明において、前後方向、左右方向、上下方向について説明するときは、それぞれ乗員P1,P2,P3が車両VHの前進方向を向いた場合の前後方向、左右方向、上下方向を意味するものとする。
送風ユニット11は、空気流を発生させる装置であり、図3に示されるように、送風機ケース111と、送風機112と、分岐体113と、を有している。
送風機ケース111は、上下方向の寸法が他方向の寸法に比べて小さい扁平形状に形成されており、左右方向においてキャビンVCの中央部に配置されている。送風機ケース111の前端部には、送風機ケース111の内外を連通する吸込口111aが形成されている。また、送風機ケース111の後部の左右両側面には、送風機ケース111の内外を連通する一対の吹出口111b,111bがそれぞれ形成されている。
送風機112は、空気流を発生させる電動送風機であり、送風機ケース111に収容されている。送風機112は、その内部に遠心式多翼ファン(不図示)を有している。この遠心式多翼ファンが回転することにより、キャビンVCの空気が送風機ケース111の吸込口111aを介して吸い込まれ、送風機112の吹出口112aから後方側に向けて吹き出される。
分岐体113は、前端部から後方側に延び、途中で左右に分岐して後端部まで延びるT字状の部材である。分岐体113は、送風機ケース111に収容されており、送風機ケース111の内部において分岐流路113aを区画形成している。分岐体113は、前端部が送風機112の吹出口112aに接続されており、後端部が送風機ケース111の一対の吹出口111b,111bに接続されている。これにより、送風機112の吹出口112aから吹き出された空気流は、分岐流路113aに導入されて左右に分流し、送風機ケース111の吹出口111b,111bに供給される。
ダクト12,12は、送風ユニット11の左右両側にそれぞれ設けられている。ダクト12は、左右方向に直線状に延びるように形成された中空の部材であり、送風機ケース111側の端部が送風機ケース111の吹出口111bに接続されている。ダクト12の下側面122のうち前方寄りの部位には、スリット状の吹出口121が形成されている。これにより、送風機112が発生させた空気流は、送風機ケース111の吹出口111bを介してダクト12の内部に導入され、ダクト12の吹出口121から吹き出される。尚、ダクト12,12は、左右方向に略対称に形成されているため、以下、右側のダクト12を例にとって説明する。
フラップ14は、ダクト12の外部の後方側に配置されている板状の部材である。フラップ14は、そのダクト12側の一端部が、ダクトに設けられた軸141(図4参照)によって支持されている。これにより、フラップ14は軸141を中心として回動自在で、任意の位置で静止することが可能とされている。
図1に示されるように、温調装置20は、車両VHのインストルメンタルパネルVPの内部に設けられている。温調装置20は、温調ユニット21と、ロアベント22と、アッパーベント23と、を有している。
温調ユニット21は、送風機、エバポレータ、ヒータ等を有している(いずれも不図示)。温調ユニット21は、その送風機が運転することにより空気を吸引するとともに、キャビンVCに空気流として吹き出す。エバポレータやヒータは、送風機の下流側に配置されており、送風機から吹き出された空気流の冷却や加熱を行う。これにより、空気流の温度が、乗員P1〜P3が所望する適切なものとなるように調整される。
温調ユニット21は、このようにして温度が調整された空気流を、ロアベント22やアッパーベント23からキャビンVCに吹き出す。
図1に示されるように、ロアベント22は、インストルメンタルパネルVPの後端部の面に設けられている。したがって、温度が調整され、ロアベント22からキャビンVCに吹き出される空気流は、矢印FLで示されるように乗員P1側に向けて流れる。
図1に示されるように、アッパーベント23は、インストルメンタルパネルVPの上面に設けられている。また、アッパーベント23は、前後方向に互いに間隔を空けて配置される複数のルーバー23aを有している。したがって、温度が調整され、アッパーベント23からキャビンVCに吹き出される空気流は、複数のルーバー23aの間を通過してキャビンVCに吹き出される。図1に矢印FT1で示されるように、アッパーベント23は、キャビンVCの天井部VLに向けて空気流を吹き出す。
図2に示されるように、アッパーベント23は、インストルメンタルパネルVPの上面のうち、左右方向においてキャビンVCの中央部寄りの部位に設けられている。しかしながら、そのアッパーベント23からキャビンにVCに吹き出された空気は、矢印FT2で示されるように、後方側にかけて左右方向に拡散する。
続いて、図3及び図4を参照しながら、送風装置10の構成について詳述するとともに、車両空調装置100による空気流の制御について説明する。
図4に示されるように、吹出口121は、ダクト12の下側面122のうち、ダクト内流路128の下方の部位であって、かつ、ダクト12の前端部寄りの部位に形成されている。吹出口121は、ダクト内流路128の内外を連通している。
ダクト12は、その前端部寄りの部位に、後方側に向かって下方に傾斜する壁体124と、壁体124の下方に配置される壁体123と、を有している。壁体123の前方側の外側面は、後方側に向かって下方に傾斜するとともに、吹出口121まで延びる傾斜ガイド面123aとなっている。
このような壁体124と壁体123との間の隙間に、入口125aから吹出口121まで延びる絞り流路125が形成されている。絞り流路125は、入口125aから吹出口121に向けて断面積が漸次小さくなっている。
また、傾斜ガイド面123aには、板状のリブ127a〜127dが形成されている。このリブ127a〜127dは、傾斜ガイド面123aから下方に向かって突出するとともに、前後方向で吹出口121に向かって延びるように形成されている。このリブ127a〜127dが延びる向きは、前後方向に略平行な向きであって、後述する吹出口121から吹き出される一次空気流F1の向きと略同一となるように設定されている。
図3に示されるように、リブ127a〜127dは、左右方向に互いに間隔を空けて直線状に配置されている。また、図4に示されるように、キャビンVCの側端部寄りの部位に配置されるリブ127c,127dは、キャビンVCの中央部寄りの部位に配置されるリブ127a,127bよりも大きく突出するように形成されている。
ダクト内流路128には、複数のガイドベーン126が設けられている。図3に示されるように、複数のガイドベーン126は、左右方向に互いに間隔を空けて直線状に並ぶように設けられている。ガイドベーン126は、その後端部を送風ユニット11側に向けるとともに、前端部を前方側に向けるように湾曲し、平面視で円弧状の外側面を有する板状部材である。複数のガイドベーン126は、空気流をその円弧状の外側面に沿わせて流すことで、空気流の左右方向の流速成分を変化させる。
ダクト内流路128を流れる空気流は、前方向及び右方向の流速成分を有している。しかし、図4に矢印F0で示すように、空気流は、ガイドベーン126の外側面に沿って流れることにより、右方向の流速成分を失う。これにより、空気流は、その向きを前後方向に略平行な方向に変えて、絞り流路125の入口125aに流入する。
入口125aに流入した空気流は、絞り流路125を吹出口121に向かって流れることで、その流速が高められる。ダクト内流路128の空気流は、前後方向に略平行な向きに入口125aに流入することから、慣性により、前後方向に略平行な向きのまま絞り流路125を通過し、吹出口121から後方側に向けて吹き出される。したがって、吹出口121から後方側に吹き出される一次空気流F1の向きは、前後方向に略平行なものとなる。
吹出口121から後方側に向けて吹き出された一次空気流F1は、まず、コアンダ効果によってダクト12の下側面122に沿って流れる。さらに、下側面122を通過した空気流は、次に、コアンダ効果によってフラップ14の下側面142に沿って流れる。すなわち、ダクト12の下側面122とフラップ14の下側面142とは、いずれも空気流を沿わせて流すガイド面GSを構成している。
吹出口121から一次空気流F1が吹き出されると、一次空気流F1の周囲の空気が引き込まれて二次空気流F2が形成される。この結果、ダクト12の吹出口121から吹き出された一次空気流F1は、その流量が増大しながら後方側へと供給される。一次空気流F1及び二次空気流F2は、フラップ14の下側面142に沿って流れることで、その前後方向の向きが変更され、キャビンVCの乗員P2あるいはP3に対して供給される。
また、図4に示されるように、温調装置20において温度を調整され、吹き出されて天井部VLに沿って流れる空気流FT3は、吹出口121に向けて流れている。したがって、この空気流FT3も、吹出口121から吹き出される一次空気流F1によって引き込まれ、ダクト12の傾斜ガイド面123aに沿って流れる。
さらに、空気流FT3が傾斜ガイド面123aに沿って流れる際、傾斜ガイド面123aに形成された板状のリブ127a〜127dの外側面に沿って流れる。これにより、空気流FT3は、前後方向に略平行な向きに流れるようになる。
傾斜ガイド面123aを通過し、吹出口121に到達した空気流FT3は、一次空気流F1及び二次空気流F2と合流し、後方側へと流れる。この結果、温調装置20において温度を調整された空気流が、さらに後方側に供給されることになる。
以上のように、本発明の実施形態に係る車両空調装置100は、送風装置10のダクト12に形成された吹出口121が、ダクト12の下側面122に沿わせて後方側に向けて一次空気流F1を吹き出す。また、温調装置20は、吹き出した空気流FT3が送風装置10の吸込口111a及び吹出口121に向けて流れるように構成されている。これにより、温調装置20において温度が調整されて吹き出された空気流FT3は、送風装置10の吹出口121から吹き出された一次空気流F1によって引き込まれ、ガイド面GSにおいて合流してさらに後方側に供給される。
送風装置10のダクト12の吹出口121は、左右方向を長手方向とするスリット状を呈するように形成されている。このため、温調装置20から吹き出された空気流FT3が左右方向に拡散しても、ダクト12の吹出口121から吹き出した一次空気流F1によって確実に引き込むことが可能となる。したがって、温調装置20から吹き出された空気流FT3の引き込みに大型の送風機を用いる必要が無く、消費エネルギーが小さいながらも、温度が調整された空気流を後方側に十分に供給することが可能となる。
ところで、温調装置20から吹き出された空気流の温度は、キャビンVCの天井部VLの影響を受ける。例えば、夏季には、天井部VLは太陽光によって加熱されて高温となる。したがって、温調装置20が冷却された空気流を吹き出している場合でも、当該空気流は天井部VLに沿って流れる際に天井部VLと熱交換し、温度が上昇してしまうおそれがある。これにより、低温の空気流を、後方側に十分に供給できなくなるおそれがある。
これに対し、本実施形態に係る車両空調装置100は、送風装置10のガイド面GSを、ダクト12の下側面122によって構成することで、その課題を解消している。すなわち、温調装置20から吹き出された空気流を、天井部VLから遠いダクト12の下側面122に沿って流すことで、天井部VLと空気流との熱交換を抑制することができる。これにより、温調装置20によって温度が調整された空気流を、その温度を維持したまま、後方側に十分に供給することが可能となる。
また、吹出口121は、ダクト12の前端部寄りの部位に形成されている。これにより、温調装置20から吹き出されて流れてくる空気流FT3を、吹出口121が吹き出す一次空気流F1によって確実に引き込むことが可能となる。また、吹出口121よりも後方側に、広範囲にわたるガイド面GSを構成することが可能となり、その結果、コアンダ効果によって一次空気流F1をガイド面GSに安定的に沿わせ、空気流FT3をより確実に引き込むことが可能となる。
また、ダクト12は、吹出口121よりも前方側の部位に、後方側に向かって下方に傾斜するとともに吹出口121に向かって延びる傾斜ガイド面123aを有している。これにより、温調装置20から吹き出され、キャビンVCの天井部VLに沿って流れてくる空気流を傾斜ガイド面123aに沿って流し、吹出口121までスムーズに引き込むことが可能となる。
また、ダクト12は、傾斜ガイド面123aから下方に向かって突出するとともに吹出口121に向かって延びるように形成されたリブ127a〜127cを有している。これにより、温調装置20から吹き出され、キャビンVCの天井部VLに沿って流れてくる空気流をリブ127a〜127cに沿って流し、左右方向の拡散を抑制しながら、吹出口121までスムーズに引き込むことが可能となる。
また、ダクト12は、左右方向に互いに間隔を空けて配置された複数のリブ127a〜127dを有している。左右方向において、キャビンVCの側端部寄りの部位に配置されるリブ127c,127dは、キャビンVCの中央部寄りの部位に配置されるリブ127a,127bよりも大きく突出するように形成されている。これにより、キャビンVCの中央部寄りの部位に比べて流れる空気流が少ないキャビンVCの側端部寄りの部位において、大きく突出したリブ127c,127dによって多くの空気流を沿わせて流すことができる。これにより、温調装置20において温度が調整されて吹き出された空気流FT3を、左右方向に均一に分布させた状態で、吹出口121まで引き込むことが可能となる。
また、ダクト12は、吹出口121から吹き出される一次空気流F1の向きを調整するガイドベーン126を内部に有している。そして、リブ127a〜127dは、吹出口121から吹き出される一次空気流F1と略同一の向きに延びるように形成されている。これにより、温調装置20から吹き出され、キャビンVCの天井部VLに沿って流れてくる空気流FT3を、一次空気流F1にスムーズに合流させ、後方側に十分に供給することが可能となる。
続いて、図5を参照しながら、温調装置20が空気流を吹き出す向きについて詳述する。
前述したように、温調装置20は、インストルメンタルパネルVPの上面に設けられたアッパーベント23から、温度を調整された空気流をキャビンVCに吹き出す。また、アッパーベント23は、複数のルーバー23aを有している。
各ルーバー23aは、水平面から角度θを成すように、その上端部が後方側に傾斜している。このため、温調装置20において冷却された空気流FC(以下、「冷風FC」という)、及び、加熱された空気流FH(以下、「温風FH」という)は、水平面から角度θの方向に向けて、アッパーベント23から吹き出される。アッパーベント23は、天井部VLのうち、送風装置10よりも前方側の部位に向けて冷風FCあるいは温風FHを吹き出す。
夏季など、キャビンVCの温度が比較的高い状態では、温調装置20によって冷却された空気は、キャビンVCの空気よりも比重が大きくなる。したがって、冷風FCが水平面から角度θの方向に吹き出されると、周囲の空気との比重の差のため、その後に冷風FCが流れる方向は、徐々に水平面からの角度が小さくなる。このようにして流れる冷風FCは、流れる方向が略水平方向になったところで送風装置10に到達するように設定されている。
一方、冬季など、キャビンVCの温度が比較的低い状態では、温調装置20によって加熱された空気は、キャビンVCの空気よりも比重が小さくなる。したがって、温風FHが水平面から角度θの方向に吹き出されると、周囲の空気との比重の差のため、その後に温風FHが流れる方向は、徐々に水平面からの角度が大きくなる。このようにして流れる温風FHは、まず、天井部VLのうち、送風装置10よりも前方側の部位に到達する。次に、天井部VLに沿って後方側に向かって流れ、送風装置10に到達するように設定されている。
以上のように、本発明の実施形態に係る車両空調装置100は、温調装置20は、天井部VLの送風装置10よりも前方側の部位に向けて空気流を吹き出す。これにより、温調装置20が冷風FC及び温風FHのいずれを吹き出す場合でも、それらを確実に送風装置10に到達させ、後方側に十分に供給することが可能となる。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
10 :送風装置
12 :ダクト
20 :温調装置
100:車両空調装置
111a:吸込口
112:送風機
121:吹出口
122:下側面
123a:傾斜ガイド面
126:ガイドベーン
127a,127b,127c,127d:リブ
GS :ガイド面
VC :キャビン
VH :車両
VL :天井部

Claims (7)

  1. 車両(VH)のキャビン(VC)に空気流を供給する車両空調装置(100)であって、
    温度を調整した空気流を前記キャビンの天井部(VL)に向けて吹き出す温調装置(20)と、
    前記キャビンの天井部(VL)に取り付けられ、前記温調装置から吹き出された空気流を車両後方側に供給する送風装置(10)と、を備え、
    前記送風装置は、
    前記送風装置の吸込口(111a)から空気を吸引して空気流を吹き出す送風機(112)と、
    車両左右方向に延び、前記送風機から吹き出された空気流が内部に導入されるとともに、その外側面の少なくとも一部が空気流を沿わせて流すガイド面(GS)を構成するダクト(12)と、
    前記ダクトに形成され、車両左右方向を長手方向とするスリット状を呈し、前記ダクトの内部の空気流を前記ガイド面に沿わせて車両後方側に向けて吹き出す吹出口(121)と、を有し、
    前記温調装置は、吹き出した空気流が前記吸込口及び前記吹出口に向けて流れるように構成され
    前記ガイド面は、前記ダクトの下側面(122)によって構成され、
    前記ダクトは、
    前記吹出口よりも車両前方側の部位に、車両後方側に向かって下方に傾斜するとともに前記吹出口まで延びる傾斜ガイド面(123a)を有しており、
    前記傾斜ガイド面が平坦な面であることを特徴とする車両空調装置。
  2. 前記吹出口は、前記ダクトの前端部寄りの部位に形成されていることを特徴とする請求項に記載の車両空調装置。
  3. 前記ダクトは、前記傾斜ガイド面から下方に向かって突出するとともに前記吹出口に向かって延びるように形成されたリブを有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両空調装置。
  4. 前記ダクトは、車両左右方向に互いに間隔を空けて配置された複数の前記リブを有し、
    車両左右方向において、前記キャビンの側端部寄りの部位に配置される前記リブは、前記キャビンの中央部寄りの部位に配置される前記リブよりも大きく突出するように形成されていることを特徴とする請求項に記載の車両空調装置。
  5. 前記ダクトは、前記吹出口から吹き出される空気流の向きを調整するガイドベーンを内部に有し、
    前記リブは、前記吹出口から吹き出される空気流と略同一の向きに延びるように形成されていることを特徴とする請求項に記載の車両空調装置。
  6. 前記温調装置は、前記天井部の前記送風装置よりも車両前方側の部位に向けて空気流を吹き出すことを特徴とする請求項に記載の車両空調装置。
  7. 前記ダクトは、車両左右方向に互いに間隔を空けて直線状に並ぶように設けられた複数のガイドベーン(126)を内部に有し、
    前記ガイドベーンは、その後端部を前記送風機の側に向けるとともに、その前端部を車両前方側に向けるように湾曲している、請求項1に記載の車両空調装置。
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