JP6420531B2 - 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、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。

例えば、上述したような車両用空調装置では、特許文献１に開示されるように、送風機を空調ケースの略中央部に配置したフルセンター式の構造を有したものが知られており、この車両用空調装置では、ユニットケース内において上方に送風機が配置され、その下方に冷却用熱交換器が配置されている。そして、例えば、乗員の顔近傍へ冷風を送風する場合には、送風機から送出された空気が送風路に沿って下方へと流通して前記冷却用熱交換器を通過した後に、再び上方へと流通してベント吹出口から車室内へと送風される。

特開２００１−１０５８３０号公報

しかしながら、上述した車両用空調装置では、ユニットケース内において冷却用熱交換器を通過した空気がベント送風口まで流通する場合、その流路が前記冷却用熱交換器からベント吹出口まで蛇行しており、しかも、該流路の途中にはエアミックスドア、フットドア等のダンパ類が設けられているため、前記流路が狭く、且つ、複雑となっている。その結果、冷却用熱交換器を通過させた冷風をベント吹出口から乗員の顔近傍へと送風する冷房運転時には、流路を流通する空気の流通抵抗が大きく、圧力損失（エネルギー損失）が増大して送風量の低下を招くこととなる。

また、上述した送風量の低下を補うために、高出力の送風機を用いた場合には該送風機の大型化に伴って装置が大型化してしまい、流路断面積を大きく確保しようとした場合にも同様にユニットケースが大型化してしまうという問題が生じる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、空気の流通抵抗を低減させ送風量の低下を防止しつつ、小型化を図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及び車室内へ送風する送風口とを有した空調ケースと、空調ケースの幅方向略中央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冷却を行うエバポレータと、空気の加熱を行うヒータコアとを有した車両用空調装置において、
エバポレータが車両の前後方向に傾斜するように設けられ、エバポレータの上端部の上方に送風機が配置され、下端部の上方にヒータコアが配置され、上端部と下端部との間となる略中央部の上方には送風口が設けられ、
エバポレータとヒータコアの間には略水平方向にスライドして移動するエアミックスダンパを備え、
空調ケースには、送風機の外周側に送風機からの空気が流通する送風通路を有し、送風通路の端部には送風通路の外周に対して突出したノーズ部を有し、ノーズ部と送風機の外周との間の空間にエバポレータの上端部が収納され、
送風機は、エバポレータの下端部と上端部とを結ぶ延長線と、ヒータコアの下端部と上端部とを結ぶ別の延長線との間の範囲内に配置されると共に、送風機の駆動軸がエバポレータの上端部の鉛直方向に配置され、車両に設けられるステアリングステーが配置されるように、前記送風機を前記送風口よりも車両後方側、且つ、前記送風口よりも下方に配置することで前記送風機の上方にスペースを形成することを特徴とする。

本発明によれば、空調ケースにおいて、エバポレータの上端部の上方に送風機を配置し、下端部の上方にヒータコアを配置し、上端部と下端部との間となる略中央部の上方に送風口を配置することで、送風口へと流通する空気の流路上に送風機やヒータコアが配置されることが回避され、空気が送風口へと流通する際の流通抵抗を効果的に低減させることが可能となる。また、空調ケースには、送風機の外周側に送風機からの空気が流通する送風通路を有し、送風通路の端部には送風通路の外周に対して突出したノーズ部を有し、ノーズ部と送風機の外周との間の空間にエバポレータの上端部を収納することにより、空調ケース内のデッドスペースを有効利用できるため、車両用空調装置のさらなる小型化を図ることが可能となる。

またさらに、送風機を、エバポレータの下端部と上端部とを結ぶ延長線と、ヒータコアの下端部と上端部とを結ぶ別の延長線との間の範囲内に配置することにより、車両用空調装置における重量物である送風機とエバポレータとが車両の前後方向において同一位置に配置されることがなく、送風機の作動時に生じる振動に起因した共振を抑制することができる。

さらにまた、空調ケースには、ヒータコアの下流側にヒートダンパが回動自在に設けられ、ヒートダンパの回転軸をヒータコアの上端部に対して鉛直方向に配置することにより、ヒータコアを通過した空気が下流側へと流通する際、ヒートダンパの回転軸が流路上に配置されていないため、回転軸が流路抵抗となってしまうことがなく、加熱された空気の送風量を低下させることなく円滑に下流側へと流通させることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、空調ケースの幅方向略中央に送風機の設けられた車両用空調装置において、エバポレータの下流側の流路を送風口に向かって略一直線状に延在させることで、例えば、冷房運転時においてエバポレータで冷却された空気が送風口へと流通する際の流路抵抗を低減させ、空気を送風口に向かって円滑に流通させることができるため、送風口への空気の送風量が低下してしまうことがなく、空気を所望流量で車室内へと送風することができる。また、エバポレータとヒータコアとを傾斜させ、且つ、略平行に配置することで、空調ケース内において効率的に収納できるため、空調ケースの小型化に伴って車両用空調装置の小型化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構成図である。

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の左側（矢印Ａ方向）を車両の前方側とし、右側（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。

なお、この車両用空調装置１０が車両に搭載された際、空調ケース１２における車両後方側（矢印Ｂ方向）且つ上方（矢印Ｃ１方向）に、図示しないステアリングを支持するためのステアリングステーＳが配置され、該ステアリングステーＳは車両の幅方向に沿って延在している。

空調ケース１２は、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は車両の前後方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と直交する幅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、空調ケース１２の上方（矢印Ｃ１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。

一方、空調ケース１２の内部には、上方且つ車両の後方側（矢印Ｂ方向）となる位置に送風機１４が収納され、該送風機１４の軸方向が空調ケース１２の幅方向と略平行となるように配置される。すなわち、送風機１４は、空調ケース１２を構成する第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幅方向略中央に設けられる。この送風機１４は、例えば、モータ等の通電作用下に回転駆動する駆動源３２と、周面に複数のフィンを有し前記駆動源３２の駆動軸に連結されたファン３４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３６が形成され、該送風通路３６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３６の下方に開口した端部にはノーズ部３８が形成され、前記ノーズ部３８は、断面略円形状の送風通路３６の外周面から下方へと突出している。

この送風通路３６の下方には、ロアケース２６の内部に第１通路４０が形成され、該第１通路４０は車両前方側（矢印Ａ方向）に向かって下方（矢印Ｃ２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３６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Ｃ２方向）に形成された第１通路４０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１６ａが車両後方側（矢印Ｂ方向）、下端部１６ｂ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１６ａが送風機１４の下方（矢印Ｃ２方向）、且つ、ノーズ部３８と送風通路３６の外周側との間の空間４２内に収納され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４０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。なお、エバポレータ１６の下端部１６ｂは、その一部がロアケース２６の内部に収納されている。

空調ケース１２におけるエバポレータ１６の下流側には第２通路４４が設けられ、該第２通路４４にはダンパ機構２０を構成するエアミックスダンパ４６が設けられると共に、該第２通路４４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、車両後方側（矢印Ｂ方向）では、ベント送風口２８まで延在する第３通路４８と連通している。すなわち、第２通路４４は、その約半分がヒータコア１８に臨み、残りの半分が第３通路４８と連通するように形成されており、前記第２通路４４とヒータコア１８又は第３通路４８との連通状態をエアミックスダンパ４６によって切り替えている。

この第３通路４８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Ｃ１方向）へと略一直線上に延在し、例えば、冷房運転時において、第２通路４４と前記ベント送風口２８との間にはダンパ機構２０が配置されていない。そのため、第２通路４４から第３通路４８へと流通する空気の流路抵抗となるものがない。

ヒータコア１８は、空調ケース１２において車両前方側に設けられ、エバポレータ１６と同様に、その上端部１８ａが車両後方側（矢印Ｂ方向）、下端部１８ｂ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４４を挟んでエバポレータ１６と略平行に設けられる。

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５０へと流通する。

また、ヒータコア１８の上方には、第４通路５０と連通し空調ケース１２の側面に開口したフット送風口５２が形成され、該フット送風口５２を通じて車室内における乗員の足元近傍へ送風がなされる。

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４６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５４と、第３通路４８と第４通路５０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５２の送風状態を切り替える第２切替ダンパ（ヒートダンパ）５６とを有する。

エアミックスダンパ４６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４６の内壁面には、該エアミックスダンパ４６のスライド方向に沿ってラックギア５８が設けられ、空調ケース１２に軸支されたシャフト６０のピニオンギア６２が噛合される。

このシャフト６０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４６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４４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４８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４６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。

具体的には、エアミックスダンパ４６がヒータコア１８に臨む位置へと移動することで、第２通路４４と第３通路４８とが連通し、ヒータコア１８側への空気の流れが遮断されるため、エバポレータ１６で冷却された空気が第２通路４４から第３通路４８へと流通し、一方、前記エアミックスダンパ４６が第３通路４８に臨む位置へと移動することで、第２通路４４との連通が遮断され、冷却された空気が第２通路４４からヒータコア１８へと流通することで所定温度に加熱され第４通路５０へと流通する。

第１切替ダンパ５４は、ベント送風口２８とデフロスタ送風口３０との間に軸支されたバタフライ式のダンパであり、図示しないアクチュエータの駆動作用下に軸部６４を中心として所定角度だけ回動することで、第３通路４８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５６は、断面扇形状に形成され軸部６６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６６を中心として所定角度だけ回動することで、第４通路５０と第３通路４８及びフット送風口５２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４６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４４と第３通路４８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の駆動源３２が回転駆動してファン３４が回転することにより、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３６に沿って旋回するように下方へと流通した後、第１通路４０を経てエバポレータ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４４から第３通路４８へと上方（矢印Ｃ１方向）に向かって流通した後、第１切替ダンパ５４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。この際、エバポレータ１６の下流側からベント送風口２８までの流路である第２及び第３通路（流路）４４、４８は、空調ケース１２内において鉛直方向（矢印Ｃ方向）に沿って略一直線状に延在しているため、冷却された空気が流通する際の流通抵抗が生じることがなく円滑に前記ベント送風口２８へと所定の流量で送風される。

次に、車室内の室温を上昇させる暖房運転を行う場合には、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４６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４４と第３通路４８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４４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５０を通じてフット送風口５２又はデフロスタ送風口３０から車室内へと供給される。

なお、第２切替ダンパ５６がフット送風口５２から離間した位置にあり第３通路４８の途中を閉塞している場合には、加熱された空気が前記フット送風口５２へと供給され、一方、前記第２切替ダンパ５６が前記フット送風口５２側に回動している場合には、第４通路５０から第３通路４８へと温風が流通した後、デフロスタ送風口３０を通じて車両のフロントウィンドウ近傍へと送風がなされる。

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、前記送風機１４を空調ケース１２における車両後方側（矢印Ｂ方向）且つ上方（矢印Ｃ１方向）に配置し、且つ、エバポレータ１６及びヒータコア１８を所定角度傾斜させ互いに略平行に設けることで、前記エバポレータ１６の下流側に形成されベント送風口２８まで延在する第２及び第３通路４４、４８を鉛直方向（矢印Ｃ方向）に沿って略直線状に形成することができる。

そのため、例えば、冷房運転時において、エバポレータ１６を通過して冷却された空気がベント送風口２８へと流通する際の流路抵抗を低減することができ円滑に上方へと流通させることが可能となる。その結果、冷房運転時においてベント送風口２８へと流通する空気の送風量が低下してしまうことがなく、所望の流量で冷風を車室内へと送風することができる。

換言すれば、エバポレータ１６の下流側においてベント送風口２８までの流路形状を複雑化させることなく所定幅の略一直線状とすることで円滑に下流側へと空気を流通させることが可能となる。

また、空調ケース１２内において、エバポレータ１６とヒータコア１８とを所定角度傾斜させ、且つ、略平行に配置することで、前記空調ケース１２内に効率的に収納することができるため、該空調ケース１２の高さ寸法を抑制することができ、それに伴って、空調ケース１２の大型化を回避できるため車両用空調装置１０の小型化を図ることが可能となる。そのため、車両に車両用空調装置１０を搭載する際のレイアウトの自由度を大きくすることができる。

さらに、空調ケース１２において、その内部に設けられたエバポレータ１６の略中央部の上方となる位置にベント送風口２８を配置することで、該ベント送風口２８へと流通する空気の流路（第２及び第３通路４４、４８）に送風機１４やヒータコア１８等が配置されることを回避できるため、前記空気が流通する際の流通抵抗を効果的に低減させることが可能となる。

さらにまた、エバポレータ１６の上端部１６ａを、送風通路３６の外周側と端部との間に形成された空間４２内に収納することで、デッドスペースである前記空間４２を有効利用することができるため、車両用空調装置１０のさらなる小型化を図ることが可能となる。

またさらに、第２切替ダンパ５６の軸部６６をヒータコア１８の上端部１８ａと鉛直方向（矢印Ｃ方向）に沿って一直線状となるように配置することで、ヒータコア１８を通過した空気が下流側へと流通する際、第２切替ダンパ５６の軸部６６が流路上に配置されていないため、該軸部６６が流路抵抗となることがなく、加熱された空気の送風量を低下させることなく、円滑に下流側へと流通させることができる。

また、送風機１４は、空調ケース１２内においてエバポレータ１６の上端部１６ａから該エバポレータ１６の傾斜角度で上方へと延在する第１延長線Ｌ１と、ヒータコア１８の上端部１８ａから該ヒータコア１８の傾斜角度で上方へと延在する第２延長線Ｌ２との間に配置されることで、車両用空調装置１０における重量物である送風機１４とエバポレータ１６とが車両の前後方向において同一位置に配置されることがない。その結果、送風機１４の作動時に生じる振動に起因した共振を抑制することが可能となる。

さらに、車両用空調装置１０において、送風機１４を車両後方側（矢印Ｂ方向）、且つ、ベント送風口２８、デフロスタ送風口３０よりも下方（矢印Ｃ２方向）に配置することで形成された上方のスペースに、前記車両用空調装置１０の後部、且つ、上部近傍に配置されることの多いステアリングステーＳを配置することで、第３通路４８から前記ベント送風口２８にかけて空気通路を複雑にすることなく前記ステアリングステーＳを回避することができる（図１参照）。すなわち、ステアリングステーＳの車両前方側に空気通路を形成することになるため、前記ステアリングステーＳの位置に依存しない通路形状にすることができ、前記送風機１４に対して車両前方側（矢印Ａ方向）に形成される第２及び第３通路４４、４８を鉛直方向に沿って直線状に形成しやすくなる。

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
１６ａ、１８ａ…上端部 １６ｂ、１８ｂ…下端部
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
２６…ロアケース ２８…ベント送風口
３０…デフロスタ送風口 ３６…送風通路
４０…第１通路 ４４…第２通路
４６…エアミックスダンパ ４８…第３通路
５０…第４通路 ５２…フット送風口

Claims (2)

1. 空気の流通する流路及び車室内へ送風する送風口とを有した空調ケースと、前記空調ケースの幅方向略中央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冷却を行うエバポレータと、前記空気の加熱を行うヒータコアとを有した車両用空調装置において、
   前記エバポレータが車両の前後方向に傾斜するように設けられ、該エバポレータの上端部の上方に前記送風機が配置され、下端部の上方に前記ヒータコアが配置され、前記上端部と前記下端部との間となる略中央部の上方には前記送風口が設けられ、
   前記エバポレータと前記ヒータコアの間には略水平方向にスライドして移動するエアミックスダンパを備え、
   前記空調ケースには、前記送風機の外周側に該送風機からの前記空気が流通する送風通路を有し、前記送風通路の端部には該送風通路の外周に対して突出したノーズ部を有し、前記ノーズ部と前記送風機の外周との間の空間に前記エバポレータの上端部が収納され、
   前記送風機は、前記エバポレータの下端部と上端部とを結ぶ延長線と、前記ヒータコアの下端部と上端部とを結ぶ別の延長線との間の範囲内に配置されると共に、前記送風機の駆動軸が前記エバポレータの上端部の鉛直方向に配置され、車両に設けられるステアリングステーが配置されるように、前記送風機を前記送風口よりも車両後方側、且つ、前記送風口よりも下方に配置することで前記送風機の上方にスペースを形成す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、
   前記空調ケースには、前記ヒータコアの下流側にヒートダンパが回動自在に設けられ、該ヒートダンパの回転軸が前記ヒータコアの上端部に対して鉛直方向に配置されることを特徴とする車両用空調装置。

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