JP6404994B1 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リヤ側に吹出す気流の温度を独立して調整でき、リヤ側への給気の有無を切換え可能であるとともに、車室全体に対して効率よく空気調和を行うことが可能な車両用空気調和装置を提供する。
【解決手段】リヤ側流路部１７は、ヒータコア１５の下流から車室リヤ側へ延びるリヤ側ダクト１９と、エバポレータ１４の下流とフロント側流路部とを連通する第１連通路２１と、エバポレータ１４の下流とヒータコア１５の下流とを連通する第２連通路２２と、気流を第１連通路２１又は第２連通路２２に選択的に導入可能とする第１ダンパ２３と、ヒータコア１５の下流開口１５ｂとリヤ側ダクト１９と第２連通路２２との間の連通状態を変化させる第２ダンパ２４と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は車両に搭載される車両用空気調和装置に関する。

従来、エバポレータと、エバポレータの下流に配設されたヒータコアと、を備え、エバポレータからの冷風とヒータコアからの温風とを混合した気流を車室内へ吹出す車両用空気調和装置が知られている。
例えば下記特許文献１の車両用空気調和装置では、ダンパ等により流量を調整することで温風と冷風との混合割合を調整し、車室フロント側及びリヤ側のフット部やフェイス部に吹出して車室の空気調和を行っていた。特許文献１では、この気流を車室フロント側とリヤ側との両方に吹出すように構成されていたため、リヤ側に吹出す気流の温度や流量を独立して調整することができなかった。
一方、特許文献２の車両用空気調和装置では、熱交換される空気流路を仕切板により４流路に仕切ることで、車室フロント側の左右とリヤ側の左右との４席にそれぞれ独立させていた。そのためリヤ側に吹出す気流の温度や流量を独立して調整することが可能であった。

特開２０１１−１３１８８９号公報 特開２０１０−１６２９４６号公報

しかしながら、リヤ側に吹出す気流の温度や流量を独立して調整できる従来の車両用空気調和装置では、熱交換される空気流路を複数に分割して独立させた状態で、車室フロント側の左右とリヤ側の左右とに吹出していた。そしてリヤ側の流路を閉じて車室フロント側に気流を吹出す場合には、リヤ側の流路は単なるデッドスペースとなり、複数に分割された空気流路のうちの一部の流路で熱交換された気流だけを車室内に吹出していた。

その結果、リヤ側の流路を閉じた状態では車室全体に対して吹出す流量や熱量が大きく減少してしまい、車室フロント側でより強く空気調和しつつ車室全体も空気調和するような場合には効率が悪かった。例えば車室全体が低温状態又は高温状態で車室フロント側を強く暖房又は冷房しつつ車室全体を暖房又は冷房するような場合には、車室全体を快適な温度にするのに時間を要していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、リヤ側に吹出す気流の温度を独立して調整でき、リヤ側への給気の有無を切換え可能であるとともに、車室全体に対して効率よく空気調和を行うことができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様の車両用空気調和装置によれば、エバポレータと、前記エバポレータの下流に配設されたヒータコアと、前記エバポレータからの冷風と前記ヒータコアからの温風との双方からなる気流を、車室フロント側へ吹出すフロント側流路部、及び前記気流を車室リヤ側へ吹出すとともに前記フロント側流路部と独立して設けられたリヤ側流路部と、を備え、前記リヤ側流路部は、前記ヒータコアの下流から前記車室リヤ側へ延びるリヤ側ダクトと、前記エバポレータの下流と前記フロント側流路部とを連通する第１連通路と、前記エバポレータの下流と前記ヒータコアの下流とを連通する第２連通路と、前記第１連通路を開閉することで、気流を前記第１連通路又は前記第２連通路に選択的に導入可能とする第１ダンパと、前記ヒータコアの下流開口と前記リヤ側ダクトと前記第２連通路との間の連通状態を変化させる第２ダンパと、前記第１ダンパが前記第１連通路を開放し、かつ、前記第２ダンパが前記リヤ側ダクトを閉塞した第一状態と、前記第１ダンパが前記第１連通路を閉塞し、かつ、前記第２ダンパが前記リヤ側ダクトを開放した第二状態と、を切換可能な制御部と、を備え、前記第２連通路には、前記第一状態で前記ヒータコアからの温風が流入し、前記第二状態で前記エバポレータからの冷風が流入する。

本態様によれば、第１連通路を開閉する第１ダンパと、ヒータコアの下流開口とリヤ側ダクトと第２連通路との間の連通状態を変化させる第２ダンパと、を備えている。そのため第１ダンパにより第１連通路を閉塞すると、エバポレータの下流からの冷風は、第１連通路を通じてフロント側流路部に向わずに、第２連通路を通じてヒータコアの下流から延びるリヤ側ダクトへ向かう。この際、第２ダンパによりヒータコアの下流開口の開度とリヤ側ダクトの開度と第２連通路の開度とを調整すれば、第２連通路からの冷風と、ヒータコアからの温風とを混合した状態でリヤ側ダクトから車室リヤ側に吹出すことができる。例えば、第２ダンパにより第２連通路の開度を小さく、ヒータコアの下流開口の開度を大きくすれば、より高温の気流を車室リヤ側へ送り込むことができる。また、第２ダンパにより第２連通路の開度を大きく、ヒータコアの下流開口の開度を小さくすれば、より低温の気流を車室リヤ側へ送り込むことができる。即ち、第２ダンパによって、冷風と温風の混合比率を変化させることで車室リヤ側へ送り込む気流の温調が可能である。
一方、第１ダンパにより第１連通路を開放すると、エバポレータの下流からの冷風は、第１連通路を通じてフロント側流路部に向かって流れる。この際、第２ダンパによりリヤ側ダクトを閉塞しておけば、ヒータコアの下流開口からの温風は第２連通路を通じて第１連通路に流入させ、フロント側流路部へ流入させることができる。この結果、第２ダンパによりリヤ側ダクトを閉塞して車室リヤ側へ気流の供給を行わない場合でも、リヤ側流路部にデッドスペースが生じず、このデッドスペースで圧力損失が生じることがなくなる。
また本態様によれば、制御部によって第１ダンパ及び第２ダンパの動作を制御し、車室リヤ側へ気流を流入させない第一状態と、車室リヤ側へ気流を流入させる第二状態とを自動で切換えることができる。そしてリヤ側流路部にはデッドスペースが生じず、このデッドスペースで圧力損失が生じることがなくなり、車室リヤ側への給気や温調の有無にかかわらず、車室全体に対して効率よく空気調和を行うことができる。

本発明の第二の態様では、車両用空気調和装置は、前記車室リヤ側の温度を設定するためのリヤ側設定入力部をさらに備え、前記制御部は、前記第二状態で、前記リヤ側設定入力部の入力に基づいて前記第２ダンパの動作を制御し、前記ヒータコアの下流開口及び前記第２連通路の開度を調整してもよい。

本態様によれば、車室リヤ側への給気を行う第二状態で、リヤ側設定入力部の入力に基づいて制御部により第２ダンパの動作を制御し、ヒータコアの下流開口及び第２連通路の開度を調整するので、ヒータコアの下流開口からの温風と第２連通路からの冷風とのバランスを調整し、車室リヤ側に供給する気流の温調が可能となり、車室リヤ側で快適な車室空間を提供することができる。

本発明の第三の態様では、車両用空気調和装置は、リヤシートの乗員の有無を検出するリヤシート人員検出部をさらに備え、前記制御部は、前記リヤシート人員検出部の検出結果に基づいて前記第１ダンパ及び前記第２ダンパの動作を制御し、前記第一状態と前記第二状態とを切換えてもよい。

本態様によれば、車室リヤ側へ気流を流入させない第一状態と、車室リヤ側へ気流を流入させる第二状態とをリヤシート人員検出部の検出結果に基づいて自動で切換えることができる。よってリヤシートの乗員の有無によって車室リヤ側への温調した気流の供給の有無を自動で決定することができる。

本発明の第四の態様では、車両用空気調和装置は、前記車室リヤ側の温度を検出するリヤ側温度検出部をさらに備え、前記制御部は、前記リヤ側温度検出部の検出結果に基づいて前記第１ダンパの動作を制御し、前記第一状態と前記第二状態とを切換えてもよい。

本態様によれば、車室リヤ側へ気流を流入させない第一状態と、車室リヤ側へ気流を流入させる第二状態とをリヤ側温度検出部の検出結果に基づいて自動で切換えることができる。よってリヤ側温度検出部の検出結果に基づいてリヤシートの乗員の有無を判断し、車室リヤ側への温調した気流の供給の有無を自動で決定することができる。

上記の車両用空気調和装置によれば、リヤ側に吹出す気流の温度を独立して調整でき、リヤ側への給気の有無を切換え可能であるとともに、車室全体に対して効率よく空気調和を行うことができる。

本発明の実施形態に係る車両用空気調和装置の概略全体斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両用空気調和装置のリヤ側流路部を示す縦断面図であり、リヤ側ダクトが閉じた第一状態を示す。 本発明の実施形態に係る車両用空気調和装置のヒータコアの下流側における空気流路の概略を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用空気調和装置のリヤ側流路部を示す縦断面図であり、リヤ側ダクトが開いた第二状態を示す。

以下、図１から図４を参照し、本発明の実施形態に係る車両用空気調和装置１０について説明する。
車両用空気調和装置１０は、車両前側の車幅方向の略中央部に配置されている。図１から図３に示すように、車両用空気調和装置１０は、空気を導入するためのブロアユニット等の空気導入部１１と、導入された空気の気流と熱交換を行う熱交換部１２と、熱交換部１２内から車室内の各部まで連続して設けられた空気流路１３と、を一体に備えている。

熱交換部１２は、エバポレータ１４と、エバポレータ１４の下流に配設されたヒータコア１５とをケーシング４０内に有している。
エバポレータ１４では、不図示のラジエター等との間で冷媒が循環しており、車両用空気調和装置１０に導入された空気を冷却して冷風を生成するものである。
ヒータコア１５には、エンジンの冷却水が循環しており、エバポレータ１４からの冷風を加熱して温風を生成するものである。

空気流路１３は、図３に示すようにケーシング４０内で仕切壁１３ａにより車幅方向に複数に仕切られて形成されており、熱交換部１２内から連続して設けられている。空気流路１３は、エバポレータ１４からの冷風とヒータコア１５からの温風とを混合してなる気流を車室内の各部に吹出すように配設されている。

この実施形態では空気流路１３は、車室フロント側へ気流を吹出すための左右のフロント側流路部１６と、フロント側流路部１６間に設けられて車室リヤ側へ気流を吹出すためのリヤ側流路部１７とを有している。
フロント側流路部１６には、フロントフェイス部１８ａ、フロントフット部１８ｂ、デフロスタ部１８ｃなどのフロント側ダクト１８が設けられている。

リヤ側流路部１７は、エバポレータ１４の下流側及びヒータコア１５の上下流側に設けられた熱交換部１２の内部流路２０と、内部流路２０に接続されたリヤ側ダクト１９、第１連通路２１、及び第２連通路２２と、内部流路２０内に配置された第１ダンパ２３と、第１ダンパ２３とは独立して設けられた第２ダンパ２４と、を備えている。

内部流路２０は、エバポレータ１４の下流から分岐して設けられており、エバポレータ１４からの気流の一部がヒータコア１５の上流開口１５ａ側に流動可能で、残部が第１連通路２１及び第２連通路２２側に流動可能となっている。ヒータコア１５の下流にはヒータコア１５からの気流が流出可能な下流開口１５ｂが設けられている。
内部流路２０の各部には、流路の断面積を変化させるためのダンパや、冷風と温風とを混合する、あるいは冷風と温風割合の調整をするためのダンパなどが設けられていてもよい。

リヤ側ダクト１９は、ヒータコア１５の下流から車室リヤ側へ延びて設けられている。車室リヤ側にはリヤフェイス部及びリヤフット部等が分岐して設けられているが、詳細な図示は省略している。

第１連通路２１は、エバポレータ１４の下流側における内部流路２０と、フロント側流路部１６のフロント側ダクト１８との間を連通している。

第１ダンパ２３は第１連通路２１の入口に設けられている。第１ダンパ２３の開閉動作により第１連通路２１を開閉可能となっている。また、本実施形態の第１ダンパ２３は例えばバタフライダンパである。この第１ダンパ２３は車幅方向に延びる軸２３ａを中心に回動可能に設けられ、図示しない駆動部により動作可能に構成されている。

第２連通路２２は、エバポレータ１４の下流における内部流路２０と、ヒータコア１５の下流における下流開口１５ｂとの間を連通する通路である。

第２ダンパ２４は、第２連通路２２の一方の端部（ヒータコア１５の下流側の端部）と、ヒータコア１５の下流開口１５ｂと、リヤ側ダクト１９の上流側の端部との間に設けられている。第２連通路２２、下流開口１５ｂ、及びリヤ側ダクト１９は、第２ダンパ２４を介して互いに連通可能となっている。本実施形態の第２ダンパ２４は、例えばロータリーダンパである。また第２ダンパ２４は、図３に示すように、車幅方向に延びる軸２４ａと、軸２４ａに接続されて車幅方向から見て扇形状をなす支持片２４ｂを有している。

この第２ダンパ２４は図示しない駆動部により軸２４ａを中心として回動可能に構成されており、回動角度により、第２連通路２２と、ヒータコア１５の下流開口１５ｂと、リヤ側ダクト１９との間の連通状態を変化させることが可能となっている。

例えば軸２４ａ回りに支持片２４ｂが回動することで、図３に示すように、リヤ側ダクト１９を閉塞したり、図４に示すように、リヤ側ダクト１９を開口させてヒータコア１５の下流開口１５ｂと第２連通路２２との開度の割合を調整したりすることが可能となっている。第２ダンパは、３６０度の回転が可能であるため、その他にも、第２ダンパ２４の支持片２４ｂの位置に応じて、各部の開度を調整して開閉することが可能である。

この車両用空気調和装置１０には、車室への気流の吹出しを最適化するための制御系３０が設けられている。
本実施形態の制御系３０は、車室リヤ側の温度を設定するためのリヤ側設定入力部３１と、リヤシートの乗員の有無を検出するリヤシート人員検出部３２と、車室リヤ側の温度を検出するリヤ側温度検出部３３と、第１ダンパ２３及び第２ダンパ２４の不図示の駆動部の動作を制御する制御部３４と、を備えている。

リヤ側設定入力部３１は、車室リヤ側での設定温度を入力可能とする。このリヤ側設定入力部３１は、車室リヤ側の具体的な温度を乗員が設定するものでもよいし、予め設定されている温度（モード）を選択するものでもよい。

リヤシート人員検出部３２は、リヤシートの乗員の有無を検出を検知できればよく、例えば赤外線センサ等のＩＲセンサ（人感センサ）や、乗員のリヤシートへの着座を検知する加圧センサなどであってもよい。

リヤ側温度検出部３３は、リヤシートに着座する乗員付近の温度を検出する温度センサ等である。

制御部３４はＭＰＵ等からなり、リヤ側設定入力部３１に設定された温度設定値、リヤシート人員検出部３２で検知された乗員の有無、及び、リヤ側温度検出部３３で検知された車室リヤ側の温度に基づいて、第１ダンパ２３及び第２ダンパ２４の動作を制御するように構成されている。

そのためこの制御部３４では、第１ダンパ２３及び第２ダンパ２４の動作を制御することで、第１ダンパ２３によって第１連通路２１を開放し、かつ、第２ダンパ２４によってリヤ側ダクト１９を閉塞した第一状態（図２参照）と、第１ダンパ２３が第１連通路２１を閉塞し、かつ、第２ダンパ２４によってリヤ側ダクト１９を開放した第二状態（図４参照）とを切換可能である。

次に、制御部３４での制御の手順を説明する。
車両用空気調和装置１０では、リヤシート人員検出部３２によってリヤシートに着座している乗員が検知された状態で、リヤ側設定入力部３１によって所望の温度が設定されたとき、又は、設定されているときに車室の空気調和を行うと、制御部３４により第１ダンパ２３及び第２ダンパ２４の動作が制御される。

この制御では、第１ダンパ２３を閉塞し、第２ダンパ２４を開放した第二状態（図４参照）とし、さらに、リヤ側設定入力部３１に設定された温度とリヤ側温度検出部３３で検出された温度との差に基づいて、ヒータコア１５の下流開口１５ｂの開度と第２連通路２２の開度との開度割合が第２ダンパ２４で調整される。

これによりヒータコア１５からの温風と、エバポレータ１４から第２連通路２２を経由して送られた冷風とが開度割合に応じて混合された気流が、リヤ側ダクト１９から車室リヤ側に吹出される。

例えばリヤ側設定入力部３１に設定された温度とリヤ側温度検出部３３で検出された温度との差が所定値以上に大きい場合には、第２ダンパ２４をさらに動作させて冷風と温風との混合割合を変化させる。

次に、リヤシート人員検出部３２がリヤシートに乗員が不在の場合を検知し、或いは、車室リヤ側の空気調和を行わない場合には、第２ダンパ２４によってリヤ側ダクト１９を完全に閉塞する。その際、第１ダンパ２３が第１連通路（２１）を完全に開放する第一状態となり（図２参照）、エバポレータ１４の下流が第１連通路２１を介してフロント側ダクト１８と連通する。

これによりリヤ側流路部１７では、エバポレータ１４の下流からの冷風と、その一部がヒータコア１５で加熱されて第２連通路２２を経由して第１連通路２１に到達した温風とがフロント側流路部１６に流入し、フロント側ダクト１８からフロント側流路部１６を流通する他の気流とともに、車室フロント側へ吹出される。

以上説明した本実施形態の車両用空気調和装置１０によれば、第１連通路２１を開閉する第１ダンパ２３と、ヒータコア１５の下流開口１５ｂとリヤ側ダクト１９と第２連通路２２との連通状態を変化させる第２ダンパ２４と、を備えている。そのため第二状態で第１ダンパ２３により第１連通路２１を閉じて、第２ダンパ２４によりヒータコア１５の下流開口１５ｂの開度とリヤ側ダクト１９の開度と第２連通路２２の開度とを調整すれば、冷風と温風とが混合された気流をリヤ側ダクト１９から車室リヤ側に吹出すことができる。

その際、第２ダンパ２４によりヒータコア１５の下流開口１５ｂの開度と第２連通路２２の開度とを調整することで、車室リヤ側への気流の温度を車室フロント側へ吹出す気流とは独立して調整できる。

一方、第一状態として、第２ダンパ２４によりリヤ側ダクト１９の全閉し、車室リヤ側への気流の吹出しを停止し、第１ダンパ２３により第１連通路２１を全開とすることで、ヒータコア１５で熱交換された気流をフロント側流路部１６へ流すことができる。そのため、車室リヤ側への気流の吹出しを停止させても、ケーシング４０内にデッドスペースが生じることなく、このようなデッドスペースで圧力損失が生じてしまうこともない。

よって、車室全体で温調された気流の流量が大きく変化することを抑制できる。即ち、車室リヤ側への気流の吹出しを停止しても、その気流の流量や熱量を車室フロント側へ吹出すことができるため、本実施形態では車室リヤ側の気流の温調、給気の有無を切換え可能であって、かつ、車室リヤ側の気流の温調、給気の有無にかかわらず、車室全体に対して効率よく空気調和を行うことができる。

本実施形態では、制御部３４がリヤ側設定入力部３１の入力に基づいて第２ダンパ２４の動作を制御し、温風と冷風の混合割合を変化させることができるので、車室リヤ側の温度を自動で調整できる。よって、車室リヤ側で快適な車室空間を提供することができる。

また本実施形態では、制御部３４がリヤシート人員検出部３２の検出結果に基づいて第２ダンパ２４の開度を調整するので、リヤシートの乗員の有無によりリヤ側ダクト１９を自動で開閉できる。よって車室リヤ側への温調した気流の供給の有無を自動で決定することができる。

さらに、リヤ側温度検出部３３の検出結果に基づいてリヤシートの乗員の有無を判断し、車室リヤ側への温調した気流の供給の有無を自動で決定することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば上記では、制御部３４がリヤ側設定入力部３１に設定された温度設定値、リヤシート人員検出部３２で検知された乗員の有無、リヤ側温度検出部３３で検知されたリヤ側温度に基づいて、第１ダンパ２３及び第２ダンパ２４の動作を制御する例について説明したが、特に限定されるものではなく、制御の方法は適宜選択可能である。
例えば、リヤ側設定入力部３１、リヤシート人員検出部３２、及びリヤ側温度検出部３３のうちの少なくとも一つが設けられていてもよい。また他の状態変数を検出して制御することも可能である。

上述の実施形態では一対のフロント側流路部１６の間にリヤ側流路部１７が設けられていたが、逆に一対のリヤ側流路部１７の間にフロント側流路部１６を設けてもよく、フロント側流路部１６、及びリヤ側流路部１７の配置や形状は特に限定されない。

１０ 車両用空気調和装置
１１ 空気導入部
１２ 熱交換部
１３ 空気流路
１３ａ 仕切壁
１４ エバポレータ
１５ ヒータコア
１５ａ 上流開口
１５ｂ 下流開口
１６ フロント側流路部
１７ リヤ側流路部
１８ フロント側ダクト
１８ａ フロントフェイス部
１８ｂ フロントフット部
１８ｃ デフロスタ部
１９ リヤ側ダクト
２０ 内部流路
２１ 第１連通路
２２ 第２連通路
２３ 第１ダンパ
２３ａ 軸
２４ 第２ダンパ
２４ａ 軸
２４ｂ 支持片
３０ 制御系
３１ リヤ側設定入力部
３２ リヤシート人員検出部
３３ リヤ側温度検出部
３４ 制御部
４０ ケーシング

Claims (4)

1. エバポレータと、
   前記エバポレータの下流に配設されたヒータコアと、
   前記エバポレータからの冷風と前記ヒータコアからの温風との双方からなる気流を、車室フロント側へ吹出すフロント側流路部、及び前記気流を車室リヤ側へ吹出すとともに前記フロント側流路部と独立して設けられたリヤ側流路部と、
   を備え、
   前記リヤ側流路部は、
   前記ヒータコアの下流から前記車室リヤ側へ延びるリヤ側ダクトと、
   前記エバポレータの下流と前記フロント側流路部とを連通する第１連通路と、
   前記エバポレータの下流と前記ヒータコアの下流とを連通する第２連通路と、
   前記第１連通路を開閉することで、気流を前記第１連通路又は前記第２連通路に選択的に導入可能とする第１ダンパと、
   前記ヒータコアの下流開口と前記リヤ側ダクトと前記第２連通路との間の連通状態を変化させる第２ダンパと、
   前記第１ダンパが前記第１連通路を開放し、かつ、前記第２ダンパが前記リヤ側ダクトを閉塞した第一状態と、前記第１ダンパが前記第１連通路を閉塞し、かつ、前記第２ダンパが前記リヤ側ダクトを開放した第二状態と、を切換可能な制御部と、
   を備え、
   前記第２連通路には、前記第一状態で前記ヒータコアからの温風が流入し、前記第二状態で前記エバポレータからの冷風が流入する車両用空気調和装置。
2. 前記車室リヤ側の温度を設定するためのリヤ側設定入力部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第二状態で、前記リヤ側設定入力部の入力に基づいて前記第２ダンパの動作を制御し、前記ヒータコアの下流開口及び前記第２連通路の開度を調整する請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. リヤシートの乗員の有無を検出するリヤシート人員検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記リヤシート人員検出部の検出結果に基づいて前記第１ダンパ及び前記第２ダンパの動作を制御し、前記第一状態と前記第二状態とを切換える請求項１又は２に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記車室リヤ側の温度を検出するリヤ側温度検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記リヤ側温度検出部の検出結果に基づいて前記第１ダンパの動作を制御し、前記第一状態と前記第二状態とを切換える請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用空気調和装置。

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