JPH09188123A - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユニット全体を小型化し、加えて通気抵抗の
低減や熱交換効率を高めた自動車用空気調和装置を提供
する。 【解決手段】 空気を冷却するエバポレータ３３と、空
気を加熱するヒータコア３４とを１つのユニットケース
３０内に収納するにあたり、エバポレータ３３とヒータ
コア３４とを横置きに傾斜させ、かつ上下方向にその一
部を重ねて配置する。ファン３１は、ユニットケース３
０の上部に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、エバポレータおよ
びヒータコアを備えた自動車用空気調和装置に関し、特
に、車両の上下、左右及び前後方向にコンパクトなもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用空気調和装置は、外気又
は内気を取入れるファンと、空気を冷却するエバポレー
タと、空気を加熱するヒータコアとを有しているが、フ
ァンはインテークユニットに、エバポレータはクーラユ
ニットに、ヒータコアはヒータユニットにそれぞれ収納
され、これらインテークユニット、クーラユニット及び
ヒータユニットが、この順に、車両の左右方向に直列的
に接続されている。

【０００３】ところが、ファン、エバポレータ及びヒー
タコアをそれぞれ別個のユニットケースに収納して直列
に接続すると、車両の左右方向に大きな設置スペースを
必要とし、また、３つのユニットケースが別個に必要と
なるため、部品点数が多く、コスト的にも不利である。

【０００４】このため、ファン、エバポレータ及びヒー
タコアを１つのユニットケース内に収納し、小型化及び
低コスト化を図ることが試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように１つのユニ
ットケース内にエバポレータ等を収納する場合、一般的
にエバポレータやヒータコアの形状は、空気の通過方向
が薄く、空気の通過面が正方形に近い長方形の直方体で
あるため、これらをユニットケース内でレイアウトする
には、エバポレータとヒータコアとを空気の通過面が水
平になるように互いに上下に重ね（以下、横置きともい
う）、車両の上下方向にユニットケースを薄くする方
法、又はエバポレータとヒータコアとを空気の通過面が
鉛直になるように互いに前後に重ね（以下、縦置きとも
いう）、車両の前後方向にユニットケースを薄くする方
法等が考えられる。

【０００６】しかしながら、エバポレータ及びヒータコ
アを横置き又は縦置きの何れに配置しても、横置きの場
合には車両の前後方向の長さが長くなり、縦置きの場合
には車両の上下方向の長さが長くなるという問題が残
り、ユニット全体を小型化することはできなかった。

【０００７】また、自動車用空気調和装置を設計する場
合には、レイアウトの問題を解消する以前の問題とし
て、適切な調和空気を供給するという本来的な機能を発
揮させる必要があり、例えば取り入れ空気がエバポレー
タやヒータコアの全面を均一に通過させたり、ユニット
ケース内の通気抵抗を最小限にするための配置が必要不
可欠となる。

【０００８】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、ユニット全体を小型化
するとともに部品点数を削減し、加えて通気抵抗の低減
や熱交換効率を高めた自動車用空気調和装置を提供する
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
に、請求項１に記載の発明は、空気を冷却するエバポレ
ータと、空気を加熱するヒータコアとを１つのユニット
ケース内に収納し、該ユニットケースの上部から取り入
れた空気をユニットケースの下部でＵターンさせ、ユニ
ットケースの上部から車室内に調和空気を供給する自動
車用空気調和装置において、前記エバポレータとヒータ
コアとを横置きに傾斜させ、かつ上下方向にその一部を
重ねて配置したことを特徴とする。請求項２に記載の発
明は、ユニットケースの上部にファンが設けられている
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明は、エバポレータとヒー
タコアとを横置きに傾斜させ、かつ上下方向にその一部
を重ねて配置しているので、エバポレータおよびヒータ
コアを横置き又は縦置きに配置した従来の空調ユニット
に比べると、車両の左右方向のみならず、車両上下方向
及び車両前後方向に対しても省スペース化を達成するこ
とができる。このため、空調ユニット全体の小型化を図
ることができ、当該空調ユニットを車室内中央部の計器
盤内部にコンパクトに収納できる。また、ユニットケー
スの上部から取り入れた空気をユニットケースの下部で
Ｕターンさせ、ユニットケースの上部から車室内に調和
空気を供給するという全体的な空気の流れを有し、この
空気の流れの中に、エバポレータとヒータコアとを傾斜
させ、かつ上下方向にその一部を重ねて配置しているの
で、空調性能の点においても、空気がエバポレータ及び
ヒータコアに効率的かつ均一に当たることになる。請求
項２に記載の発明は、ユニットケースの上部にファンが
設けられているので、ファン、エバポレータ及びヒータ
コアが１つのユニットに収納され、よりコンパクトな、
しかも取付性に優れたものとなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１２】（発明の実施の形態１）図１は本発明の実
施の形態１に係る自動車用空気調和装置の空調ユニット
を示す断面図であって、ベントモード時を示す断面図、
図２は同空調ユニットのバイレベルモード時を示す断面
図、図３は同空調ユニットのフットモード時を示す断面
図、図４は同空調ユニットのデフロストモード時を示す
断面図である。

【００１３】本実施の形態１に係る自動車用空気調和装
置は、ファン、エバポレータおよびヒータコアを１つの
ユニットケース内に収納し、しかも冷房のみのモードや
温調を行うことができる空気調和装置であって、空調ユ
ニット３０を車両の上下、左右及び前後何れの方向に対
しても小型化し、車室内取付スペースの低減を図るよう
にしたものである。なお、以下に述べる上部及び下部、
前側及び後側、左右なる概念は、この空気調和装置を自
動車に搭載した状態における車両の上下、前後及び左右
をそれぞれ示している。

【００１４】空調ユニット３０の上部前側には、図示し
ないモータによって回転駆動されるファン３１が設けら
れ、外気または内気を取り込む空気導入部３２が形成さ
れている。

【００１５】この空気導入部３２の下方には、導入され
た空気を冷却するエバポレータ３３が後ろ下がりに傾斜
して設けられている。ここに、「後ろ」とは、車両に取
付けた状態において、後方であることを意味する。

【００１６】また、空調ユニット３０の下部には、エバ
ポレータ３３を通過した空気をＵターンさせるためのＵ
ターン通路３５が形成されており、ここを境に取入れ空
気は空調ユニット３０の下部前側から上部後側に向かっ
て上昇することになる。

【００１７】Ｕターン通路３５の上方後側には、導入さ
れた空気を加熱するヒータコア３４が、後ろ下がりに傾
斜して設けられている。

【００１８】このヒータコア３４の前側には、Ｕターン
通路３５を上昇してきた空気が当該ヒータコア３４を迂
回させるための迂回路３７が形成されている。

【００１９】さらに、空調ユニット３０の上部後側に
は、ヒータコア３４及び迂回路３７を通過した空気を混
合した後、車室内へ供給するためのミックスチャンバ３
６が形成され、ここに、調和空気を車室内の所定位置に
向けて吹き出す各種の吹出口が設けられている。

【００２０】空調ユニット３０は、例えば、車両の左右
方向に２分割されたユニットケースを相互に突き合わせ
ることにより形成することができる。特に、この空調ユ
ニット３０は、空気導入部３２から始まり、温調機能を
有するエバポレータ３３及びヒータコア３４、及びミッ
クスチャンバ３６に至る空調装置一連の要素を一体化
し、１つのユニットで構成されている。

【００２１】さらに、空調ユニット３０の上部前側から
下部前側に向けて順に、空気導入部３２とエバポレータ
３３とが設けられ、エバポレータ３３を通過した空気が
空調ユニット３０の下部後側から上部後側に向けて流れ
るように、空調ユニット３０の下部にＵターン通路３５
を形成するとともに、下部後側から上部後側に向かって
順に、ヒータコア３４及び迂回路３７とミックスチャン
バ３６とが設けられている。

【００２２】空気導入部３２には、図示はしないが外気
導入口および内気導入口が形成されているが、これら各
導入口には、外気または内気を選択的に導入するため
の、インテークドアが開閉自在に設けられ、このインテ
ークドアを適宜位置に回動することにより、外気のみ、
内気のみ、または、内外気の両方が導入される。

【００２３】空気導入部３２のファン３１は、自動車用
空気調和装置の分野では一般的な、ファンスクロール３
２ａ内に設けた遠心式多翼ファンにより構成されてい
る。遠心式多翼ファン３１は、その回転軸が車両の左右
方向に沿うように配置され、当該ファン３１を駆動する
ファンモータが空気導入部３２の側方位置に取り付けら
れている。ファンモータにより遠心式多翼ファン３１を
回転駆動すると、外気あるいは内気は、空気導入部３２
に設けたベルマウスを通ってファンスクロール３２ａ内
に取り込まれ、ファンスクロール３２ａの吐出口３２ｂ
からエバポレータ３３に向けて吐出される。

【００２４】エバポレータ３３は、図示しない冷房サイ
クルに組み込まれ、低温の冷媒が循環する。この冷媒と
取り入れ空気との間で熱交換することにより、当該空気
が冷却される。

【００２５】このエバポレータ３３は、図示するように
後ろ下がりに傾斜して設けられているが、このようにす
る第１の目的は、空調ユニット３０の小型化を図るため
であり、第２の目的は、ファン３１からの空気をエバポ
レータ３３表面に均一に当てるためである。

【００２６】第１のユニットの小型化は、後述するヒー
タコア３４の配置と相俟って、つまりヒータコア３４も
当該エバポレータ３３と同様に後ろ下がりに傾斜して配
置しかつエバポレータ３３の後端とヒータコア３４の前
端とをラップさせて設けることにより、車両の左右方向
だけでなく、上下、前後の方向も小さくできることにな
る。

【００２７】また、第２の空気の均一当ては、以下の理
由により達成される。すなわち、遠心式多翼ファン３１
によってファンスクロール３２ａの吐出口３２ｂから吐
出される空気の動圧は、ファンスクロール３２ａの吐出
口３２ｂのうちノーズ部３２ｃ側が低動圧領域、当該ノ
ーズ部３２ｃ側と反対側が高動圧領域となっている。し
たがって、空調ユニット３０の前側壁に沿って多量の空
気が流れようとするが、エバポレータ３３を後ろ下がり
に傾斜して配置しているので、エバポレータ３３に向か
って送風された空気は、エバポレータ３３前面に沿っ
て、その動圧の高低差が可及的に緩和されるように流れ
ることとなり、エバポレータ３３の全面に均一に流れ込
むことになる。これにより、熱交換効率が高められ、よ
り小型のエバポレータ３３を使用することができる。

【００２８】前述の空調ユニット３０の下部に形成され
たＵターン通路３５は、ファン３１からエバポレータ３
３を通過して下降してきた空気が最小の通気抵抗で円滑
にＵターンして上昇できるように、流線型状に形成され
ている。

【００２９】ヒータコア３４は、図示しないエンジン冷
却系に組み込まれ、エンジン冷却水が循環する。このエ
ンジン冷却水と空気との間で熱交換することにより、当
該空気が加熱される。

【００３０】このヒータコア３４を通過する空気量とヒ
ータコア３４を迂回して迂回路３７を流れる空気量との
比率を調節するために、ヒータコア３４の前面にはミッ
クスドア３８が回動自在に設けられている。

【００３１】このミックスドア３８の開度によりヒータ
コア３４を通過した温風量と迂回路３７を通過した冷風
量との比率が調節され、車室内に吹き出す空気の温度が
制御される。

【００３２】なお、車室内のコントロールパネルには、
車室内温度を設定するための温度設定レバーや温度設定
ボタンが設けられ、ミックスドア３８は、乗員が設定し
た温度に応じた開度に開閉制御される。

【００３３】既述したように、ヒータコア３４も後ろ下
がりに傾斜して設けられており、Ｕターン通路３５を通
過して上昇した空気が、空調ユニット３０の後側が高動
圧領域となっているにも拘わらず、当該空気は、ヒータ
コア３４の前面（設置状態では下面）に沿って、その動
圧の高低差が可及的に緩和されるように流れることとな
り、ヒータコア３４の全面に均一に流れ込むことにな
る。これにより、熱交換効率が高められ、より小型のヒ
ータコア３４を使用することができる。

【００３４】また、車両の前後方向のスペースを小さく
するために、エバポレータ３３の後端とヒータコア３４
の前端とが一部ラップするようにレイアウトされてお
り、さらに、迂回路３７は、ヒータコア３４の前側のフ
ァンノーズ部３２ｃのデッドスペースを利用して形成さ
れている。迂回路３７をヒータコア３４の前側に設ける
ことにより、ファンノーズ部３２ｃのデッドスペースが
有効活用できることに加え、詳細は後述するが、ベント
モードやバイレベルモードにおいて冷風をベント吹出口
６５に導きやすくなる。

【００３５】ヒータコア３４の下流側、すなわち空調ユ
ニット３０の上部後側にはミックスチャンバ３６が形成
されており、ヒータコア３４を通過した空気と迂回路３
７を通過した空気とを十分に混合して、車室内に吹き出
される空気の温度を均一にする。

【００３６】ミックスチャンバ３７の上端には、ベント
吹出口６５およびデフロスト吹出口６６が形成され、後
側壁には、フット吹出口６７が形成されている。ベント
吹出口６５には、図示しないベントダクトが接続され、
このベントダクトを介して、インストルメントパネルの
前面に設けたベントグリルから乗員の上半身に向けて空
気が吹き出される。

【００３７】デフロスト吹出口６６には、図示しないデ
フダクトが接続され、このデフダクトを介して、インス
トルメントパネルの上面や側部に設けたデフロストグリ
ルからフロントガラス内面やサイドガラス内面に向けて
空気が吹き出され、ガラスの曇りを除去するようになっ
ている。

【００３８】フット吹出口６７には、フットダクトが接
続され、このフットダクトを介して、運転手席および助
手席に着座する乗員の足元に向けて空気が分配され吹き
出される。

【００３９】また、空調ユニット３０の上部には、ベン
ト吹出口６５とデフロスト吹出口６６とを開閉するベン
ト／デフドア７０が開閉自在に設けられ、さらに、フッ
ト吹出口６７を開閉するフットドア７１が開閉自在に設
けられている。以下、ベント／デフドア７０およびフッ
トドア７１を総称してモードドアともいう。

【００４０】このモードドア７０，７１を適宜位置に開
閉することにより、所定の空調モードが実現される。空
調モードには、乗員の上半身に向けて空気を吹き出して
車室内の冷房を行うベントモード（ＶＥＮＴ）、乗員の
足元に向けて空気を吹き出して車室内の暖房を行うフッ
トモード（ＦＯＯＴ）、ガラスの曇り除去を行うデフロ
ストモード（ＤＥＦ）、頭寒足熱型の温調を行うバイレ
ベルモード（Ｂ／Ｌ）などがある。

【００４１】次に空調モード別に作用を説明する。

【００４２】（１）ベントモード ベントモードは、乗員の上半身に冷風を供給するモード
であるため、通常はエバポレータ３３に冷媒が循環され
るとともに、図１において、ミックスドア３８がヒータ
コア３４を全閉する位置、ベント／デフドア７０がベン
ト吹出口６５のみを全開する位置に設定されている。

【００４３】この状態で、ファンモータにより遠心式多
翼ファン３１を回転駆動すると、インテークドアの回動
位置に応じて、外気あるいは内気がベルマウスを通って
ファンスクロール３２ａ内に取り込まれ、ファンスクロ
ール３２ａの吐出口３２ｂから下側に向けて吐出され
る。

【００４４】このとき、ノーズ部３２ｃとは反対側の領
域が、動圧の高い空気が分布する高動圧領域となり、空
調ユニット３０の前側壁に沿って多量の空気が流れよう
とするが、本実施の形態１では、エバポレータ３３が後
ろ下がりに傾斜して設けられているので、エバポレータ
３３に向かって送風された空気は、エバポレータ３３前
面に沿って、その動圧の高低差が可及的に緩和されるよ
うに流れることとなり、エバポレータ３３の全面に均一
に流れ込むことになる。

【００４５】エバポレータ３３を通過して冷風となった
空気は、Ｕターン通路３５を通過してヒータコア３４に
流下し、全て迂回路３７を流れミックスチャンバ３６に
至る。このとき、ベント吹出口６５は、空調ユニット３
０の上部前側に開口しているので、迂回路３７を通過し
た空気はファンスクロール部３２ａの壁面に沿ってその
ままベント吹出口６５に円滑に導かれることになる。

【００４６】（２）バイレベルモード バイレベルモードは、図２に示すように、ベント吹出口
６５から乗員の上半身に向けて冷風を供給するととも
に、フット吹出口６７から乗員の足元に温風を供給し、
頭寒足熱型の温調を行うモードであり、ベント／デフド
ア７０がベント吹出口６５のみを全開する位置、フット
ドア７１が半開の位置、またミックスドア３８も半開の
位置に設定されている。

【００４７】この状態で、遠心式多翼ファン３１を作動
させると、エバポレータ３３を通過してＵターン通路３
５でＵターンした冷風は、ヒータコア３４に流下し、半
開したミックスドア３８によって一部がヒータコア３４
を通過するとともに残りの空気は迂回路３７を通過し、
それぞれミックスチャンバ３６に至る。

【００４８】ミックスチャンバ３６では、ヒータコア３
４を通過した温風が、空調ユニット３０の上部後側に開
口したフット吹出口６７にそのまま導入され、一方、迂
回路３７を通過してファンスクロール部３２ａの壁面に
沿って流れてきた冷風は、空調ユニット３０の上部前側
に開口したベント吹出口６５にそのまま導入される。し
たがって、冷風と温風とが完全に混合されることなく、
それぞれ所望の吹出口６５，６７に導かれるので、頭寒
足熱型の空調が実現できる。

【００４９】（３）フットモード フットモードは、図３に示すように、フット吹出口６７
から温風を乗員の足元に供給するモードであり、フット
ドア７１がフット吹出口６７のみを全開する位置、及び
ミックスドア３８がヒータコア３４を全開する位置に設
定されている。

【００５０】この状態で、遠心式多翼ファン３１を作動
させると、エバポレータ３３を通過してＵターン通路３
５でＵターンした冷風は、ヒータコア３４に流下し、全
開したミックスドア３８によって全ての空気がヒータコ
ア３４を通過し、ミックスチャンバ３６に至る。

【００５１】ミックスチャンバ３６では、フット吹出口
６７のみが全開しているので、ヒータコア３４を通過し
た温風は、空調ユニット３０の上部後側に開口したフッ
ト吹出口６７にそのまま導入され、乗員の足元に供給さ
れる。

【００５２】（４）デフロストモード デフロストモードは、図４に示すように、デフロスト吹
出口６６から温風をフロントガラス内面に供給するモー
ドであり、ベント／デフドア７０がデフロスト吹出口６
６のみを全開する位置、フットドア７１がフット吹出口
６７を全閉する位置、及びミックスドア３８がヒータコ
ア３４を全開する位置に設定されている。

【００５３】この状態で、遠心式多翼ファン３１を作動
させると、エバポレータ３３を通過してＵターン通路３
５でＵターンした冷風は、ヒータコア３４に流下し、全
開したミックスドア３８によって全ての空気がヒータコ
ア３４を通過し、ミックスチャンバ３６に至る。

【００５４】ミックスチャンバ３６では、デフロスト吹
出口６６のみが全開しているので、ヒータコア３４を通
過した温風は、空調ユニット３０の上部後側の壁面に沿
って上昇し、当該空調ユニット３０の上部に開口したデ
フロスト吹出口６６に導入され、フロントガラス内面に
供給される。

【００５５】（発明の実施の形態２）本発明は，上述し
た実施の形態１にのみ限定されることはなく、種々に改
変することができる。図５（Ａ）は本発明の他の実施の
形態である自動車用空気調和装置を示す断面図、図５
（Ｂ）は背面図であり、上述した発明の実施の形態１で
は、１つの空調ユニット３０内にファン３１、エバポレ
ータ３３及びヒータコア３４を設けるように構成した
が、本実施の形態２ではファン３１を別ユニット３２で
構成している。すなわち、図５（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、エバポレータ３３の上流側にファン３１で取り入れ
た空気の導入開口３９を設け、ここからエバポレータ３
３を通過させ、Ｕターン通路３５からヒータコア３４又
は迂回路３７へ導いたのち、ミックスチャンバ３６から
各吹出口６５，６６，６７へ導くようにしている。

【００５６】このように構成しても、空調ユニット３０
にはエバポレータ３３とヒータコア３４とが横置きに傾
斜して、しかもエバポレータ３３の後端とヒータコア３
４の前端とがラップして設けられているので、車両の左
右方向だけでなく、上下及び前後方向にもコンパクトな
ユニットとなる。

【００５７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、エバポレー
タとヒータコアとを傾斜させ、かつ上下方向にその一部
を重ねて配置しているので、エバポレータおよびヒータ
コアを横置き又は縦置きに配置した従来の空調ユニット
に比べると、車両の左右方向のみならず、車両上下方向
及び車両前後方向に対しても省スペース化を達成するこ
とができる。このため、空調ユニット全体の小型化を図
ることができ、当該空調ユニットを車室内中央部の計器
盤内部にコンパクトに収納できる。また、ユニットケー
スの上部から取り入れた空気をユニットケースの下部で
Ｕターンさせ、ユニットケースの上部から車室内に調和
空気を供給するという全体的な空気の流れを有し、この
空気の流れの中に、エバポレータとヒータコアとを傾斜
させ、かつ上下方向にその一部を重ねて配置しているの
で、空調性能の点においても、空気がエバポレータ及び
ヒータコアに効率的かつ均一に当たることになる。請求
項２に記載の発明では、前記ユニットケースの上部にフ
ァンが設けられ、ファン、エバポレータ及びヒータコア
が１つのユニットに収納されるので、よりコンパクト
な、しかも取付性に優れたものとなる。さらに、ユニッ
トを車幅方向の中心に対してほぼ左右対称な形状とする
ことで、右ハンドル仕様の車両あるいは左ハンドル仕様
の車両のいずれにも共通して搭載することができ、ユニ
ットの共用化を通して価格の低減を図ることも期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１のベントモード時の断
面図である。

【図２】 同実施の形態１のバイレベルモード時の断面
図である。

【図３】 同実施の形態１のフットモード時の断面図で
ある。

【図４】 同実施の形態１のデフロストモード時の断面
図である。

【図５】 図５（Ａ）は本発明の実施の形態２の断面
図、図５（Ｂ）は同実施の形態２の背面図である。

【符号の説明】

３０…空調ユニット、 ３１…ファン、３３…エバ
ポレータ、 ３４…ヒータコア。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気を冷却するエバポレータ(33)と、空
   気を加熱するヒータコア(34)とを１つのユニットケース
   (30)内に収納し、前記ユニットケース(30)の上部から取
   り入れた空気を前記ユニットケース(30)の下部でＵター
   ンさせ、前記ユニットケース(30)の上部から車室内に調
   和空気を供給する自動車用空気調和装置において、前記
   エバポレータ(33)と前記ヒータコア(34)とを横置きに傾
   斜させ、かつ上下方向にその一部を重ねて配置したこと
   を特徴とする自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記ユニットケース(30)の上部にファン
   (31)が設けられていることを特徴とする請求項１に記載
   の自動車用空気調和装置。