JP6373644B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載され、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、例えば、特許文献１に開示されるように、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を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。

特開２００８−２９６６８５号公報

上述したような車両用空調装置のように、車両に搭載される際のレイアウト等の制約から空気通路を流れる空気の流れ方向と平行な空調ケースの側面に車室内へ送風するための開口部が設けられる場合がある。しかしながら、空気の流れ方向と開口部の開口面とが平行であるため、該空気が開口部から外側へと流れにくく、しかも、開口部近傍に滞留した空気が流れ方向と直交した空調ケースの内壁面に当たることで渦を巻いて逆流となってしまい送風抵抗が増加してしまうこととなる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、開口部を通じて空調ケースから外部へと円滑に空気を案内すると共に、送風抵抗を減少させることで送風量を増加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、空気の流通する流路を有した空調ケースと、空調ケースの内部に設けられ空気を車室内へと送風する送風機と、空調ケースの内部に設けられ空気の熱交換を行う熱交換器とを有した車両用空調装置において、
空調ケースには、流路内に配置された熱交換器の通風面に対して直交するケース側面に開口部を有し、
開口部に臨み、空調ケースの内壁面から立設し、開口部の開口面に対して略直交する方向に延在し、熱交換器を通過した送風を偏向して開口部側へと案内するガイド部が設けられ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空調ケースには、熱交換器の通風面と略直交する幅方向側面に開口部を備え、この開口部に臨むように設けられたガイド部によって熱交換器を通過した空気の流れを偏向させ開口部側へと導いている。

従って、熱交換器によって熱交換された空気の流通方向をガイド部によって確実に開口部側へと偏向させることで外部へと円滑に送風することができ、しかも、空気が開口部近傍においてガイド部に当たることで渦を巻くことが抑制される。その結果、開口部近傍において空気の逆流の発生が防止され、車室内へと空気を送風する際の送風抵抗が低減されることで、送風量の増加を図ることが可能となる。

また、ガイド部を、開口部近傍に設けることにより、空調ケース内において開口部近傍を流れる空気を確実に偏向させて開口部へと導くことができる。

さらに、ガイド部を、流路における幅方向全域に設けることにより、開口部近傍を流れる空気が、幅方向全域において渦を巻いてしまうことを抑制できるため、送風抵抗を確実に低減させることが可能となる。

さらにまた、空調ケースは、流路における幅方向略中央の分割面で分割可能に形成され、ガイド部は、空調ケースの分割面に対して略直交する方向に延在し、熱交換器を通過した送風を妨げるように立設した板状部材とするとよい。これにより、ガイド部は、温風を開口部側へと導くガイド機能を満たしつつ、空調ケースを成形する際に一体的に形成することが可能となるため、その製造が容易となる。

またさらに、送風機は、熱交換器と車両幅方向同一位置、且つ、熱交換器より車両後方に配置され、開口部が車室内における乗員の足元へと送風を導くヒート開口部であるとよい。これにより、ヒート開口部に臨むようにガイド部を設けることで、フルセンター式の車両用空調装置において、空調ケースの幅方向側面に開口したヒート開口部を通じて空気を送風する際に好適である。

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空調ケースには、熱交換器の通風面と略直交する幅方向側面に開口部を備え、この開口部に臨むように設けられたガイド部によって熱交換器を通過した空気の流れを偏向させて開口部側へと導いている。これにより、熱交換器によって熱交換された空気の流通方向をガイド部によって確実に開口部側へと偏向させることで外部へと円滑に送風することができ、しかも、空気が開口部近傍において渦を巻いてしまうことを抑制できる。その結果、開口部近傍における逆流の発生が防止され、車室内へと空気を送風する際の送風抵抗が低減されることで、その送風量の増加を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の全体断面図である。 図１に示す車両用空調装置の一部切欠正面図である。 図１のフット送風口近傍を示す拡大断面図である。 図１の車両用空調装置におけるフット送風口近傍を示す拡大斜視図である。

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の右側（矢印Ａ方向）を車両の前方側とし、左側（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１２と、前記空調ケース１２の内部に配設される送風機１４と、前記空気を冷却するエバポレータ１６と、該空気を加熱するヒータコア（熱交換器）１８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２０とを含む。

空調ケース１２は、図１及び図２に示されるように、例えば、略対称形状の第１及び第２分割ケース２２、２４と、該第１及び第２分割ケース２２、２４の下部に装着されるロアケース２６とから構成され、前記第１及び第２分割ケース２２、２４は、分割面１２ａ（図２参照）を境として車両の前後方向（図１中、矢印Ａ、Ｂ方向）と直交する幅方向（図２中、矢印Ｃ方向）に分割可能に設けられ、一方、ロアケース２６は、第１分割ケース２２から第２分割ケース２４に跨るように設けられる。

また、図１に示されるように、空調ケース１２の上方（矢印Ｄ１方向）には、乗員の顔近傍に送風を行うベント送風口２８と、該ベント送風口２８と隣接して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３０とが開口している。なお、ベント送風口２８が車両後方側（矢印Ｂ方向）、デフロスタ送風口３０が車両前方側（矢印Ａ方向）となるように隣接して形成される。

さらに、図２に示されるように、空調ケース１２の幅方向（矢印Ｃ方向）に沿った第１及び第２分割ケース２２、２４の側壁２２ａ、２４ａには、それぞれ一組のフット送風口（ヒート開口部）３２ａ、３２ｂが開口している。このフット送風口３２ａ、３２ｂは、図１〜図４に示されるように、例えば、空調ケース１２において送風機１４に対して車両前方側（矢印Ａ方向）となる位置に設けられ、鉛直方向が長尺な長方形状に形成される。そして、フット送風口３２ａ、３２ｂには、第１及び第２分割ケース２２、２４の外側からダクト３４（図２参照）が接続され、該ダクト３４を通じて該フット送風口３２ａ、３２ｂから車室内における乗員の足元近傍へ送風がなされる。

また、フット送風口３２ａ、３２ｂ近傍には、図３に示されるように、車両前方側（矢印Ａ方向）となる位置に鉛直方向に延在する第１内壁面３６が形成され、上方（矢印Ｄ１方向）には車両前後方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在する略水平な第２内壁面３８が形成される。すなわち、フット送風口３２ａ、３２ｂは、図３に示されるように、第１及び第２内壁面３６、３８によって囲まれた角部に臨むように開口している。

このフット送風口３２ａ、３２ｂに臨むように板状の送風ガイド（ガイド部）４０が設けられ、前記送風ガイド４０は、一定厚さからなる板状で、車両前方側となり鉛直方向に延在した第１及び第２分割ケース２２、２４の第１内壁面３６に設けられる。

送風ガイド４０は、図３に示されるように、例えば、第１内壁面３６に対して車両後方側（矢印Ｂ方向）へ所定高さだけ突出し、空調ケース１２の幅方向（矢印Ｃ方向）に沿って略水平方向に延在している。そして、送風ガイド４０の一端部が第１分割ケース２２のフット送風口３２ａ近傍に位置し、他端部が第２分割ケース２４のフット送風口３２ｂ近傍に位置するまで一直線状に形成される。

また、送風ガイド４０は、フット送風口３２ａ、３２ｂの鉛直方向に沿った略中央部に設けられると共に、その突出高さは、前記フット送風口３２ａ、３２ｂの幅方向中央に位置するように設定される。すなわち、送風ガイド４０の先端は、フット送風口３２ａ、３２ｂの開口面積における略中央に位置するように形成されている。

一方、空調ケース１２の内部には、上方（矢印Ｄ１方向）且つ車両の後方側（矢印Ｂ方向）となる位置に送風機１４が収納される。

この送風機１４は、例えば、第１分割ケース２２と第２分割ケース２４との間に跨るように空調ケース１２の幅方向略中央に設けられ、通電作用下に回転駆動するモータ等からなる駆動源４２と、周面に複数のフィンを有し前記駆動源４２の駆動軸に連結されたファン４４とからなる。

そして、空調ケース１２には、送風機１４の外周側を取り巻くように螺旋状の送風通路４６が形成され、該送風通路４６は第１分割ケース２２側から見て前記送風機１４の下方から反時計回りに形成され、通路断面積が徐々に大きくなりながら車両前方側（矢印Ａ方向）に向かって延在している。

この送風通路４６の下方（矢印Ｄ２方向）には、ロアケース２６の内部に第１通路４８が形成され、該第１通路４８は車両前方側（矢印Ａ方向）に向かって下方（矢印Ｄ２方向）へと徐々に傾斜するように延在すると共に、エバポレータ１６の上流側に形成される。そして、送風機１４の駆動作用下に外部から取り込まれた空気が送風通路４６に沿って螺旋状に流通した後、空調ケース１２の下方側（矢印Ｄ２方向）に形成された第１通路４８へと流通してエバポレータ１６へと供給される。

エバポレータ１６は、例えば、空調ケース１２の高さ方向に対して上端部が車両後方側（矢印Ｂ方向）、下端部が車両前方側（矢印Ａ方向）となるように所定角度だけ傾斜して配置されると共に、前記上端部が送風機１４の下方となるように配置される。そして、エバポレータ１６には、図示しない複数のチューブを通じて冷媒が循環されており、前記チューブの間に設けられたフィンに第１通路４８からの空気が通過することで、該空気と前記冷媒との熱交換がなされ、冷却された空気がエバポレータ１６の下流側へと供給される。

また、空調ケース１２にはエバポレータ１６の下流側に第２通路５０が設けられ、該第２通路５０にはダンパ機構２０を構成するエアミックスダンパ５２が設けられると共に、該第２通路５０の下流側には、車両前方側（矢印Ａ方向）においてヒータコア１８が設けられる。そして、この第２通路５０は、車両後方側（矢印Ｂ方向）においてベント送風口２８まで延在する第３通路５４と連通し、前記第２通路５０とヒータコア１８又は第３通路５４との連通状態をエアミックスダンパ５２によって切り替えられる。

この第３通路５４は、送風機１４に対して車両前方側（矢印Ａ方向）となる位置に形成され、ベント送風口２８に向かって上方（矢印Ｄ１方向）へと略一直線上に延在している。

ヒータコア１８は、空調ケース１２において車両前方側（矢印Ａ方向）に設けられ、エバポレータ１６と同様に、その上端部が車両後方側（矢印Ｂ方向）、下端部が車両前方側（矢印Ａ方向）となるように所定角度だけ傾斜して配置される。また、ヒータコア１８は、第２通路５０を挟んでエバポレータ１６と略平行に設けられ、空気の通過する通風面１８ａが前記第２通路５０の延在方向と直交するように設けられている。換言すれば、ヒータコア１８は、その通風面１８ａが、空調ケース１２における第１及び第２分割ケース２２、２４の側壁２２ａ、２４ａと略直交するように配置されている。

そして、ヒータコア１８には、図示しない複数のチューブを通じて温水が循環されており、前記チューブの間に設けられたフィンに第２通路５０からの空気が通過することで、該空気と前記温水との熱交換がなされ、加熱された空気がヒータコア１８の下流側に形成された第４通路５６へと流通する。

ダンパ機構２０は、エバポレータ１６とヒータコア１８との間に設けられるエアミックスダンパ５２と、ベント送風口２８及びデフロスタ送風口３０の送風状態を切り替える第１切替ダンパ５８と、第３通路５４と第４通路５６との間に設けられデフロスタ送風口３０及びフット送風口３２ａ、３２ｂの送風状態を切り替える第２切替ダンパ６０とを有する。

エアミックスダンパ５２は、例えば、湾曲したプレート状に形成され、空調ケース１２の幅方向に沿って設けられ、その両側部が前記空調ケース１２の内壁面に設けられたガイド手段（図示せず）に沿って案内される。そして、エアミックスダンパ５２の内壁面には、該エアミックスダンパ５２のスライド方向に沿ってラックギア６２が設けられ、空調ケース１２に軸支されたシャフト６４のピニオンギア６６が噛合される。

このシャフト６４が、図示しないアクチュエータの駆動作用下に回転することで、エアミックスダンパ５２がガイド手段に沿って略水平方向にスライドし、第２通路５０内においてヒータコア１８に臨む位置（図１参照）から第３通路５４に臨む位置まで移動可能に設けられる。そして、エアミックスダンパ５２が移動することで、エバポレータ１６によって冷却された空気（冷風）と、ヒータコア１８によって加熱された空気（温風）との混合比率を調整して下流側へと送風する。

第１切替ダンパ５８は、ベント送風口２８とデフロスタ送風口３０との間に軸支され、図示しないアクチュエータの駆動作用下に軸部を中心として所定角度だけ回動することで、第３通路５４とベント送風口２８及びデフロスタ送風口３０との連通状態を切り替えている。

第２切替ダンパ６０は、断面扇形状に形成され軸部が第１及び第２分割ケース２２、２４に対してそれぞれ軸支され、図示しないアクチュエータの駆動作用下に前記軸部を中心として所定角度だけ回動することで、第４通路５６と第３通路５４及びフット送風口３２ａ、３２ｂとの連通状態を切り替えている。

本発明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。

先ず、車室内の室温を低下させる冷房運転を行う場合について説明する。図示しない乗員が車室内において操作レバーを操作して冷房運転を選択することで、該操作レバーの操作に応じて図示しないアクチュエータが駆動してエアミックスダンパ５２がガイド手段による案内作用下に車両前方側（矢印Ａ方向）へと所定距離だけスライドする。これにより、図１に示されるように、空調ケース１２内において第２通路５０と第３通路５４とが連通した状態となる。

また、同時に、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、送風機１４が駆動することで、図示しない導入口を通じて空調ケース１２内へ空気が吸い込まれ、該空気が送風通路４６に沿って旋回するように下方へと流通した後、エバポレータ１６を通過することで熱交換が行われて所定温度に冷却される。

そして、冷却された空気は、第２通路５０から第３通路５４へと上方に向かって流通した後、第１切替ダンパ５８の切替作用下に開口しているベント送風口２８を通じて車室内へと供給される。

次に、車室内の室温を上昇させる暖房運転を選択し、車室内における乗員の足元近傍へ温風を送風する場合について説明する。

先ず、図示しない操作レバーを操作して暖房運転を選択することで、エアミックスダンパ５２が車両後方側（矢印Ｂ方向）へと所定距離だけスライドし、第２通路５０と第３通路５４との連通を遮断した状態となる。そして、送風機１４から送風されエバポレータ１６を通過することで冷却された空気は、第２通路５０からヒータコア１８を通過することで所定温度に加熱され第４通路５６を通じて上方に向かって流れた後、フット送風口３２ａ、３２ｂからダクト３４を通じて車室内における乗員の足元近傍へと供給される。

この際、第４通路５６を流れる空気は、空調ケース１２のヒータコア１８を通過した後、鉛直上方向へ向かって流れ、その流れ方向とフット送風口３２ａ、３２ｂの開口方向とが略直交しているため、図３に示されるように、前記空気の一部が前記フット送風口３２ａ、３２ｂへとうまく流れずに第２内壁面３８に当たることで該フット送風口３２ａ、３２ｂの近傍で時計回りの渦流となってしまう。この渦流となった空気の一部は第１内壁面３６に沿って流れる際、送風ガイド４０に当たることでさらなる旋回が規制され、該送風ガイド４０に沿って流れることで幅方向両側に設けられたフット送風口３２ａ、３２ｂ側へとそれぞれ導かれる。

詳細には、ヒータコア１８を通過して第４通路５６を上昇した温風が、送風ガイド４０よりも車両後方側（矢印Ｂ方向）を流れる場合、フット送風口３２ａ、３２ｂの上方に配置された第２内壁面３８に当たることで時計回りに旋回し、フット送風口３２ａ、３２ｂに対して車両前方側（矢印Ａ方向）となる第１内壁面３６側へと流れる。そして、この温風は、第１内壁面３６に設けられフット送風口３２ａ、３２ｂ側へと突出した送風ガイド４０に対して上方から当たることで強制的に該送風ガイド４０の延在方向（幅方向）に沿ってフット送風口３２ａ、３２ｂ側へと導かれる。

一方、送風ガイド４０の下方から上昇してきた温風が、該送風ガイド４０に対して下方から当たることで強制的に該送風ガイド４０の延在方向（幅方向）に沿ってフット送風口３２ａ、３２ｂ側へと導かれる。

以上のように、本実施の形態では、空調ケース１２の幅方向略中央に送風機１４の設けられたフルセンター式の車両用空調装置１０において、ヒータコア１８の通風面１８ａと略直交する空調ケース１２の幅方向に沿った側壁２２ａ、２４ａには、車室内における乗員の足元近傍へと送風するフット送風口３２ａ、３２ｂを有し、前記フット送風口３２ａ、３２ｂに臨むように前記ヒータコア１８を通過した空気を偏向させ該フット送風口３２ａ、３２ｂ側へと案内する送風ガイド４０を備えている。

これにより、ヒータコア１８で加熱された温風が送風ガイド４０に当たることで、その送風方向を確実にフット送風口３２ａ、３２ｂ側へと偏向させダクト３４へと円滑に導くことができ、しかも、前記温風が前記フット送風口３２ａ、３２ｂ近傍において渦流となることを抑制できる。その結果、フット送風口３２ａ、３２ｂ近傍での逆流の発生が防止され、車室内へと温風を送風する際の送風抵抗が低減されることで、その送風量を増加させることが可能となる。

その結果、送風機１４の駆動負荷を高めることなく、送風効率を向上させることができる。

また、送風ガイド４０は、空調ケース１２を構成する第１分割ケース２２のフット送風口３２ａから第２分割ケース２４のフット送風口３２ｂまで延在するように幅方向（矢印Ｃ方向）に沿った全域に設けられているため、フット送風口３２ａ、３２ｂ近傍を流れる温風が、幅方向全域において渦流となるのを抑制することができ、幅方向全域において逆流の発生が防止されることで、該逆流に起因した送風抵抗を確実に低減させることができる。

さらにまた、送風ガイド４０は、第１及び第２分割ケース２２、２４の分割面１２ａ及びフット送風口３２ａ、３２ｂの開口面に対してそれぞれ略直交し、ヒータコア１８を通過した温風の流れを妨げるように該第１内壁面３６から突出した板状に形成されているため、温風をフット送風口３２ａ、３２ｂ側へと導くガイド機能を満たしつつ、前記第１及び第２分割ケース２２、２４を成形する際に一体的に形成することが可能となり、その製造が容易である。

またさらに、送風機１４がエバポレータ１６及びヒータコア１８と車両幅方向で同一位置、且つ、車両後方側（矢印Ｂ方向）に設けられたフルセンター式の車両用空調装置１０において、フット送風口３２ａ、３２ｂに臨むように送風ガイド４０を設けることで、空調ケース１２の幅方向に沿った側壁２２ａ、２４ａに開口したフット送風口３２ａ、３２ｂから温風を送風する際にさらに好適である。

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…車両用空調装置 １２…空調ケース
１４…送風機 １６…エバポレータ
１８…ヒータコア ２０…ダンパ機構
２２…第１分割ケース ２４…第２分割ケース
３２ａ、３２ｂ…フット送風口 ３４…ダクト
３６…第１内壁面 ３８…第２内壁面
４０…送風ガイド ５２…エアミックスダンパ

Claims (5)

1. 空気の流通する流路を有した空調ケースと、前記空調ケースの内部に設けられ前記空気を車室内へと送風する送風機と、前記空調ケースの内部に設けられ前記空気の熱交換を行う熱交換器とを有した車両用空調装置において、
   前記空調ケースには、前記流路内に配置された前記熱交換器の通風面に対して直交するケース側面に開口部を有し、
   前記開口部に臨み、前記空調ケースの内壁面から立設し、前記開口部の開口面に対して略直交する方向に延在し、前記熱交換器を通過した送風を偏向して前記開口部側へと案内するガイド部が設けられ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、
   前記ガイド部は、前記開口部近傍に設けられ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、
   前記ガイド部は、前記流路における幅方向全域に設けられることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、
   前記空調ケースは、前記流路における幅方向略中央の分割面で分割可能に形成され、前記ガイド部は、前記空調ケースの分割面に対して略直交する方向に延在し、前記熱交換器を通過した送風を妨げるように立設する板状部材であることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、
   前記送風機は、前記熱交換器と車両幅方向同一位置、且つ、該熱交換器より車両後方に配置され、前記開口部は車室内における乗員の足元へと送風を導くヒート開口部であることを特徴とする車両用空調装置。

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