JP2006143080A - 空気調和ユニットおよび車両用空気調和装置 - Google Patents

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宗一郎 藤田
Tatsuhide Kawahara
辰英 川原
Noboru Higashiyama
登 東山
Kazuo Fukui
一夫 福井
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Abstract

【課題】 混合領域におけるミキシングを促進させることができ、かつフェイス吹出口またはデフロスト吹出口から吹き出される空気と、フット吹出口から吹き出される温かい空気との温度差を低減させると共に、最大冷房モード時等にフェイス吹出口から吹出される冷たい空気が、ヒータコアからの熱によって再熱されることを抑制すること。
【解決手段】 ダクト11が、エバポレータ13を通過した空気を、ヒータコア14の下流側に直接導く第1のダクト11aと、前記エバポレータ13を通過した空気を前記ヒータコア14に導く第2のダクト11bとを備える空気調和ユニット2であって、前記第1のダクト11a内に、上流側から下流側に向けて前記ヒータコア14の下流側面の一部を覆う仕切板Pが設けられているとともに、該仕切板Pに乱流付与手段100が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、空気調和ユニットおよび車両用空気調和装置に関するものである。
空気調和ユニットとしては、本体カバー内にファン、エバポレータ、およびヒータコアが配置された、いわゆるHVAC(heating ventilation air-conditioning)モジュールが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2004−148958号公報
しかしながら、特許文献1に記載されている空気調和ユニットでは、エバポレータを通過した冷たい空気と、ヒータコアを通過した温かい空気とを混合する領域(以下、「混合領域」という。)が狭く、また、フットドアにより開閉されるフット通路の入口が混合領域の下流側近傍に設けられている。そのため、エバポレータを通過した冷たい空気と、ヒータコアを通過した温かい空気との混合がうまくなされず、B/Lモード(フェイス吹出口から冷たい空気が吹き出されるとともに、フット吹出口から温かい空気が吹き出されるモード)時や、DEF/FOOTモード時(デフロスト吹出口から冷たい空気が吹き出されるとともに、フット吹出口から温かい空気が吹き出されるモード)時において、フェイス吹出口またはデフロスト吹出口から吹き出される空気と、フット吹出口から吹き出される温かい空気との間に温度差がつき過ぎてしまうといった問題点があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、混合領域におけるミキシングを促進させることができ、かつフェイス吹出口またはデフロスト吹出口から吹き出される空気と、フット吹出口から吹き出される温かい空気との温度差を低減させることができる空気調和ユニットおよび車両用空気調和装置を提供することを目的としている。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項1に記載の空気調和ユニットは、外気または内気を取り入れるための空気取入口と、デフロスト吹出口、フェイス吹出口、およびフット吹出口からなる空気吹出口と、前記空気取入口と前記空気吹出口とを連通するダクトと、前記ダクト内に配置され、前記空気取入口から空気を取り入れるとともに、この空気を前記空気吹出口から吹き出させる送風機と、前記送風機により前記ダクト内を移動される空気を冷却するエバポレータと、前記送風機により前記ダクト内を移動される空気を加熱するヒータコアとを備え、前記エバポレータが、前記送風機の下方後方に配置されているとともに、前記ヒータコアが、前記送風機の下方前方に配置され、かつ、前記デフロスト吹出口への入口、前記フェイス吹出口への入口、および前記フット吹出口への入口が、前記送風機の上方前方に配置されており、前記ダクトが、前記エバポレータを通過した空気を、前記ヒータコアの下流側に直接導く第1のダクトと、前記エバポレータを通過した空気を前記ヒータコアに導く第2のダクトとを備える空気調和ユニットであって、前記第1のダクト内に、上流側から下流側に向けて前記ヒータコアの下流側面の一部を覆う仕切板が設けられているとともに、該仕切板に乱流付与手段が設けられていることを特徴とする。
このような空気調和ユニットによれば、エバポレータを通過した冷たい空気は、その一部が第1のダクト内を通ってヒータコアの下流側に導かれ、残部が第2のダクト内を通ってヒータコアの上流側面に導かれる。ヒータコアに導かれた冷たい空気は、ヒータコアを通過する間に加熱され、温かい空気となって下流側面から吹き出される。この時、ヒータコアの下流側面でかつ第1のダクトの上流側の一部が、仕切板によって覆われているため、第1のダクト内を通過してきた冷たい空気が、ヒータコアの下流側面に触れて温められることが防止され、第1のダクト内を通過してきた冷たい空気の加熱が防止されることとなる。また、仕切板に沿って下流側に導かれた冷たい空気の一部と、ヒータコアを通過してきた温かい空気の一部とは、乱流付与手段により乱流化されて適宜ミキシングされることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、フェイス吹出口から吹き出される空気の温度とフット吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、デフロスト吹出口から吹き出される空気の温度とフット吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。すなわち、B/Lモード時における上下温度差を、例えば、20℃±5℃とし、DEF/FOOTモード時における上下温度差を、例えば、15℃±5℃とすることができる。
請求項2に記載の空気調和ユニットは、外気または内気を取り入れるための空気取入口と、デフロスト吹出口、フェイス吹出口、およびフット吹出口からなる空気吹出口と、前記空気取入口と前記空気吹出口とを連通するダクトと、前記ダクト内に配置され、前記空気取入口から空気を取り入れるとともに、この空気を前記空気吹出口から吹き出させる送風機と、前記送風機により前記ダクト内を移動される空気を冷却するエバポレータと、前記送風機により前記ダクト内を移動される空気を加熱するヒータコアとを備え、前記エバポレータが、前記送風機の下方後方に配置されているとともに、前記ヒータコアが、前記送風機の下方前方に配置され、かつ、前記デフロスト吹出口への入口、前記フェイス吹出口への入口、および前記フット吹出口への入口が、前記送風機の上方前方に配置されており、前記ダクトが、前記エバポレータを通過した空気を、前記ヒータコアの下流側に直接導く第1のダクトと、前記エバポレータを通過した空気を前記ヒータコアに導く第2のダクトとを備える空気調和ユニットであって、前記第1のダクト内に、上流側から下流側に向けて前記ヒータコアの下流側面の一部を覆う仕切板が設けられているとともに、該仕切板の下流側端部または下流側端よりも下流側に位置する前記ダクトの内壁に、乱流付与手段が設けられていることを特徴とする。
このような空気調和ユニットによれば、エバポレータを通過した冷たい空気は、その一部が第1のダクト内を通ってヒータコアの下流側に導かれ、残部が第2のダクト内を通ってヒータコアの上流側面に導かれる。ヒータコアに導かれた冷たい空気は、ヒータコアを通過する間に加熱され、温かい空気となって下流側面から吹き出される。この時、ヒータコアの下流側面でかつ第1のダクトの上流側の一部が、仕切板によって覆われているため、第1のダクト内を通過してきた冷たい空気が、ヒータコアの下流側面に触れて温められることが防止され、第1のダクト内を通過してきた冷たい空気の加熱が防止されることとなる。また、仕切板に沿って下流側に導かれた冷たい空気の一部と、ヒータコアを通過してきた温かい空気の一部とは、乱流付与手段により乱流化されて適宜ミキシングされることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、フェイス吹出口から吹き出される空気の温度とフット吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、デフロスト吹出口から吹き出される空気の温度とフット吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。すなわち、B/Lモード時における上下温度差を、例えば、20℃±5℃とし、DEF/FOOTモード時における上下温度差を、例えば、15℃±5℃とすることができる。
請求項3に記載の空気調和ユニットは、前記仕切板が、前記第1のダクトの上流側から下流側にかけてその流路が漸次狭まるように設けられていることを特徴とする。
このような空気調和ユニットによれば、仕切板により第1のダクトの出口側が漸次絞られることとなるので、仕切板の先端(下流側端)から混合領域に流入する空気の速度を増加させることができ、冷温風の混合をさらに促進させることができる。
請求項4に記載の車両用空気調和装置は、請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和ユニットと、ガス状の冷媒を圧縮するコンプレッサと、高圧のガス冷媒を外気と熱交換して凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液冷媒を低温低圧の液冷媒にする膨張弁とを具備し、前記エバポレータに低温低圧の液冷媒を供給する冷媒系と、エンジン冷却水を前記ヒータコアに導入する加熱源系と、前記空気調和ユニット、冷媒系および加熱源系の作動制御を行う制御部とを備えてなることを特徴とする。
このような車両用空気調和装置によれば、混合領域におけるミキシングを促進させることができ、かつフェイス吹出口またはデフロスト吹出口から吹き出される空気と、フット吹出口から吹き出される温かい空気との温度差を低減させることができる空気調和ユニットが具備されている。
本発明による空気調和ユニットによれば、混合領域におけるミキシングを促進させることができ、かつフェイス吹出口またはデフロスト吹出口から吹き出される空気と、フット吹出口から吹き出される温かい空気との温度差を低減させることができるという効果を奏する。
以下、本発明による空気調和ユニットの第1実施形態を具備した車両用空調装置について、図面を参照しながら説明する。
図12は、この車両用空気調和装置1の概略の構成を示すブロック図であり、この車両用空気調和装置1は、大きくは冷暖房などの空気調和を行う空気調和ユニット2と、冷房運転時に空気調和ユニット2へ冷媒を供給する冷媒系3と、暖房運転時に空気調和ユニット2へ熱源となるエンジン冷却水を供給する加熱源系4と、装置全体の作動制御を行う制御部5とにより構成されている。
図1に示すように、この空気調和ユニット2は、本体カバー10と、送風機12と、エバポレータ13と、ヒータコア14とを主たる要素として構成された、いわゆるHVAC(heating ventilation air-conditioning)モジュールである。
本体カバー10は、例えば、本体左側カバー(図示せず)と、本体右側カバー10aと、本体下側カバー10bとからなり、これらが組み立てられることにより空気調和ユニット2の外観を形成するとともに、送風機12、エバポレータ13、ヒータコア14、および後述するダンパなどを内部に収容するものである。
これら本体左側カバー(図示せず)と、本体右側カバー10aと、本体下側カバー10bとが組み合わされると、図1に示すようなダクト11が形成されるようになる。このダクト11は、図1において紙面の奥側または紙面の手前側に位置する図示しない外気取入口(空気取入口)および内気取入口(空気取入口)と、これら取入口から取り入れられた空気を車両のフロントガラス(図示せず)などに向けて吹き出させるデフロスト吹出口(以下、「DEF吹出口」という。)15、乗員の顔、手、胸といった部位に向けて吹き出させるフェイス吹出口(以下、「FACE吹出口」という。)16、および乗員の足下に向けて吹き出させる図示しないフット吹出口(以下、「FOOT」吹出口という。)とを連通するものである。
送風機12は、例えばシロッコファンとされており、主にファン12aと、駆動部(図示せず)とを有するものである。この送風機12は、駆動部からの回転力によりファン12aが回転され、(図1において紙面の奥側または手前側に位置する)外気取入口または内気取入口から取り入れられた空気を、DEF吹出口15、FACE吹出口16、FOOT吹出口のうち少なくともいずれか1つから吹き出させるものである。
エバポレータ13は、前述したファン12aから吹き出された空気を冷却するためのものであり、送風機12の後方下側に配置されている。
また、このエバポレータ13の下流側に位置するヒータコア14は、前述したファン12aから吹き出された空気を加熱するためのものであり、送風機12の前方下側でかつエバポレータ13の前方に配置されている。
ヒータコア14の上流側で、かつ、エバポレータ13を通過した空気を、ヒータコア14を通過させずに直接ヒータコア14の下流側に導いた後、DEF吹出口15の入口、FACE吹出口16の入口、FOOT吹出口の入口まで導く第1のダクト(以下、「冷風路」という。)11aと、エバポレータ13を通過した空気をヒータコア14に導く第2のダクト(以下、「温風路」という。)11bとの分岐点には、開度調整可能なエアミックスダンパ(A/Mダンパ)17が設けられている。このエアミックスダンパ17は、暖房モードの時には図1の二点鎖線で示すように全開状態にされることにより送風機12のファン12aから吹き出された空気がすべてヒータコア14を通過するようにするとともに、冷房モードの時には図1の実線で示すように全閉状態にされることにより送風機12のファン12aから吹き出された空気がすべてヒータコア14をバイパスするようにするものである。
冷風路11a内の上流側には仕切板Pが設けられている。この仕切板Pは、冷風路11aと温風路11bとの分岐点近傍(すなわち、エアミックスダンパ17のヒンジ軸17a近傍)の壁面から下流側に延びる断面視波形の板状部材であり、ヒータコア14の幅方向(紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びるとともに、ヒータコア14の下流側面を覆うように延びている。ここで、この仕切板Pの概略基本形状は、送風機12の外周壁を形成するダクト11の内壁Waがなす曲壁面に呼応するように曲率が変化する断面形状を採用する。
仕切板Pの先端部(下流側の端部)には乱流付与手段100が設けられている。乱流付与手段100は、送風機12の外周壁を形成するダクト11の内壁Waに漸次近づくように湾曲させられた第1のベーン101と、内壁Waと対向する内壁Wbに漸次近づくように湾曲させられた第2のベーン102とを有するものである。これら第1のベーン101(本実施形態では5枚)および第2のベーン102(本実施形態では6枚)は、正面視(図1の左方または右方から見て)矩形状を呈する板状の部材であり、第1のベーン101と第2のベーン102とは交互に(互い違いに)、かつその中心線(図2において一点鎖線で示す)に対して左右対称となるように配置されている。図1および図2に示すように、第1のベーン101と第2のベーン102との間には、隙間が形成されるようになっている。
また、仕切板Pは、図1に示すように、冷風路11aの上流側から下流側にかけてその流路が漸次狭まるように(すなわち、冷風路11aの上流側から下流側にかけて、仕切板Pがヒータコア14の下流側面から遠ざかるように、言い換えれば、送風機12の外周壁を形成するダクト11の内壁Waに近づくように)設けられているとともに、ヒータコア14を通過した温かい空気が、冷風路11aを通過した冷たい空気と、ヒータコア14により温められた温かい空気とをミキシング(混合)する混合領域にスムースに(円滑に)導かれるように形成されている。
また、このエアミックスダンパ17は、全開位置と全閉位置との間の中間位置でも使用可能である。すなわち、このエアミックスダンパ17の開度を調整することにより、ヒータコア14をバイパスした空気とヒータコア14を通過した空気との混合比を変化させて種々の空気温度を得るようにしている。
DEF吹出口15およびFACE吹出口16の入口側(すなわち、送風機12の前方側)には、これら吹出口15,16に共通のダンパ18が設けられており、このダンパ18の移動により、空気がDEF吹出口15および/またはFACE吹出口16から吹き出されるようになっている。
一方、DEF吹出口15およびFOOT吹出口の入口側には、これら吹出口15,17に共通のダンパ19が設けられており、このダンパ19の移動により、空気がDEF吹出口15および/またはFOOT吹出口から吹き出されるようになっている。
すなわち、ダンパ18が図1の実線の位置にあるときには空気がFACE吹出口16からのみ吹き出され、二点鎖線の位置にあるときには空気がDEF吹出口15および/またはFOOT吹出口から吹き出される。
つぎに、冷媒系3の構成を図12に基づいて簡単に説明する。この冷媒系3は、エバポレータ13に低温低圧の液冷媒を供給するもので、コンプレッサ31、コンデンサ32、および膨張弁33とを具備している。
コンプレッサ31は、エバポレータ13で車室内の熱を奪って気化した低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒としてコンデンサ32へ送り出すものである。自動車用空気調和装置の場合、コンプレッサ31は通常エンジン41よりベルトおよびクラッチを介して駆動力を受ける。
コンデンサ32は、エンジンルームの前部に配設され、コンプレッサ31から供給された高温高圧のガス冷媒を外気で冷却し、ガス状の冷媒を凝縮液化させるものである。こうして液化された冷媒は、レシーバ(図示せず)へ送られて気液の分離がなされた後、高温高圧の液冷媒として膨張弁33に送られる。この膨張弁33では、高温高圧の液冷媒を減圧および膨張させることによって低温低圧の液(霧状)冷媒とし、エバポレータ13へ供給する。
続いて、加熱源系4の構成を同じく図12に基づいて簡単に説明する。この加熱源系4は、ヒータコア14に熱源となる高温のエンジン冷却水を供給するもので、エンジン41とラジエタ42との間を循環するエンジン冷却水系から、その一部をウォータバルブ(図示せず)による流量制御を行ってヒータコア14に導入するものである。
最後に、制御部5の構成を同じく図12に基づいて簡単に説明する。この制御部5は、空気調和装置1を構成している空気調和ユニット2、冷媒系3、および加熱源系4の作動制御を行うもので、通常、乗員が各種の設定を行う操作パネルに制御回路を組み込んで、インスツルメントパネルの中央部に配置されている。この制御部5では、上述したエアミックスダンパ17、およびダンパ18,19の開閉操作による各種運転モード(冷房、暖房、デフロスト、ベント、DEF/FOOT、バイレベル(FACE/FOOTのことであり、以下、「B/L」という。)などのモード)の選択切り換え、内気外気切り換えダンパの切り換え操作、送風機12の風量切り換え操作、および所望の温度設定操作などを行うことができる。
つぎに、上記の構成からなる車両用空気調和装置1の作動について図1を用いて説明する。なお、ここではDEF/FOOTモードおよびB/Lモードについてのみ説明することにする。
まず、B/Lモードについて説明する。操作者が車両空気調和装置1の制御部5に設けられた運転モード切替手段をB/Lモードにあわせると、エアミックスダンパ17は全開位置(図1において二点鎖線の位置)と全閉位置(図1において実線の位置)との間の中間位置へ、ダンパ18は図1の実線の位置と二点鎖線の位置との中間位置へ、ダンパ19は図1の実線の位置へ、たとえばリンク機構、電動アクチュエータなどのダンパ操作手段によりそれぞれ移動される。
そして、送風機12のファン12aが回転することにより空気取入口から取り入れられた空気は、ファン12aを通過してエバポレータ13に達する。エバポレータ13に達した空気はこのエバポレータ13を通過する間に熱交換され冷たい空気に変えられる。
エバポレータ13を通過した冷たい空気の一部は、エアミックスダンパ17が略半開とされていることによりヒータコア14に達し、ヒータコア14に達した空気はこのヒータコア14を通過する間に熱交換され温かい空気に変えられる。
エバポレータ13を通過した冷たい空気は、送風機12の外周壁を形成するダクト11の内壁Waの側に沿って流れて、FACE吹出口16を通って乗員の顔、手、胸といった部位に向けて吹き出される。また、ヒータコア14を通過した温かい空気は、前述した内壁Waと対向する側の内壁Wbに沿って流れ、前方側のダクト11(すなわち、内壁Wbの前方側に位置するダクト)を通った後、FOOT吹出口を通って乗員の足下(つま先)に向けて吹き出される。
すなわち、B/Lモードでは、FACE吹出口16から乗員の顔、手、胸といった部位に向けて冷たい空気が吹き出され、またFOOT吹出口から乗員の足下に向けて温かい空気が吹き出されることとなる。
つぎに、DEF/FOOTモードについて説明する。操作者が車両用空調装置1の制御部5に設けられた運転モード切替手段をDEF/FOOTモードにあわせると、エアミックスダンパ17は全開位置(図1において二点鎖線の位置)と全閉位置(図1において実線の位置)との間の中間位置へ、ダンパ18は図1の二点鎖線の位置へ、ダンパ19は図1の実線の位置と二点鎖線の位置との中間位置へダンパ操作手段を介してそれぞれ移動される。
そして、送風機12のファン12aが回転することにより空気取入口から取り入れられた空気は、ファン12aを通過してエバポレータ13に達する。エバポレータ13に達した空気はこのエバポレータ13を通過する間に熱交換され冷たい空気に変えられる。
エバポレータ13を通過した冷たい空気の主流は、送風機12の外周壁を形成するダクト11の内壁Waの側を流れるとともに、ダンパ18の近傍領域で内壁Wbの側を流れてきた温かい空気と十分にミキシング(混合)される。ミキシングされた空気は、DEF吹出口15を通って車両のフロントガラスに向けて吹き出されるとともに、FOOT吹出口を通って乗員の足下に向けて吹き出される。
すなわち、DEF/FOOTモードでは、DEF吹出口15からフロントガラスに向けて、またFOOT吹出口から乗員の足下に向けて略同じ温度の空気が吹き出されることとなる。
本実施形態にかかる空気調和ユニット2によれば、冷風路11aを通過する冷たい空気が、仕切板Pによりヒータコア14に触れないようになっているので、例えば、最大冷房モード時等、冷風路11aを冷たい空気が通過する場合に、ヒータコア14からの熱による再熱を防止することができる。
また、仕切板Pの先端部に設けられた乱流付与手段100により、仕切板Pの一側(内壁Waと対向する側:冷風路側)に沿って流れてきた空気の一部が第2のベーン102の背面に沿って内壁Wbの方へ導かれたり、仕切板Pの他側(ヒータコア14の下流側面と対向する側)に沿って流れてきた空気の一部が第1のベーン101の背面に沿って内壁Waの方へ導かれたりして、この部分に乱流が発生し、これら冷温風の混合が促進されることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、FACE吹出口16から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、DEF吹出口15から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。
図3は、本実施形態による空気調和ユニット2を具備した車両用空調装置1を用いて行った試験結果である。本試験は、ダンパ18を図1の実線の位置と二点鎖線の位置との中間位置(開度約50%の位置)に設定するとともに、ダンパ19を図1の実線の位置に設定した状態で、エアミックスダンパ(A/Mダンパ)17の開度のみを0%(全閉)から100%(全開)まで変化させるようにして行ったものであり、図3は、そのときにFACE吹出口16から吹き出された空気の吹出温度と、FOOT吹出口から吹き出された空気の吹出温度と、エアミックスダンパ(A/Mダンパ)17の開度との関係をグラフにしたものである。このグラフから、B/Lモード(エアミックスダンパ17が全開位置(図1において二点鎖線の位置)と全閉位置(図1において実線の位置)との間の中間位置(開度約50%)、ダンパ18が図1の実線の位置と二点鎖線の位置との中間位置、およびダンパ19が図1の実線の位置に設定された状態)において、上下温度差が約15℃となり、目標値である20℃±5℃が実現されていることがわかる。また、本実施形態による空気調和ユニット2を具備した車両用空調装置1によれば、DEF/FOOTモード時における上下温度差を、目標値である15℃±5℃とすることができることも確認されている。
さらに、第1のベーン101と第2のベーン102とが、交互かつその中心線に対して左右対称となるように配置されているので、仕切板Pの後流側における温度分布を左右均一に(空気調和ユニット2の幅方向における温度差を低減させるように)することができる。これにより例えば、車室内において左側に設けられた吹出口と、右側に設けられた吹出口とで、それらから吹き出される空気の温度を略同じ温度にすることができる。
さらにまた、図2(a)に示すように、仕切板Pの両端部に温風路11b側に倒された第2のベーン102がそれぞれ設けられているので、冷風路11aを通過する冷たい空気の流速分布(すなわち、流路中央部側で流速が速く、側壁部側で(壁面との摩擦により)流速が遅くなる空気の流速分布)に、ヒータコア14を通過した温かい空気の流速分布を近づけることができて、冷温風を混合させるモードにおける仕切板Pの後流側での温度分布をさらに均一化させることができる。
さらにまた、仕切板Pにより冷風路11aが漸次絞られるように(冷風路11aの流路断面積が徐々に減少するように)なっているので、仕切板Pの先端(下流側端)から混合領域に流入する空気の速度を増加させることができ、冷温風の混合をさらに促進させることができる。
さらにまた、本体カバー10が、本体左側カバーと、本体右側カバー10aと、本体下側カバー10bとから構成されているとともに、空気調和ユニット2の後方側(すなわち、センターコンソールに埋め込まれたオーディオ機器の背面側と対向する側)の壁面10wが、本体カバー外側を形成する壁面のみ(すなわち、一重構造)とされているので、車両衝突時、慣性力により本体カバー10の壁面10wに向かって飛んできた(衝突してきた)オーディオ機器が当該本体カバー10の壁面10wにぶつかると、当該本体カバー10の壁面10wが容易に破壊されるとともに、当該本体カバー10が三つの部材(すなわち、本体左側カバー、本体右側カバー10a、および本体下側カバー10b)に分解されるようになっているので、オーディオ機器が分解されたこれら本体左側カバー、本体右側カバー10a、本体下側カバー10bの間に深くめり込むこととなる。したがって、センターコンソールに埋め込まれたオーディオ機器と空気調和ユニット2との間の隙間を減少させることができるとともに、車内空間を前方に拡げることができる。
なお、上述した乱流付与手段100を有する仕切板Pは、図2(b)に示すように、第1のベーン101aおよび第2のベーン102aよりも幅の広い第3のベーン102bを備えた乱流付与手段100aを有する仕切板Paとすることもできる。
第3のベーン102bは、第2のベーン102,102aと同様、内壁Waと対向する内壁Wbに漸次近づくように湾曲させられた、正面視矩形状を呈する板状の部材である。
図2(a)に示す第2のベーン102よりも幅の広い第3のベーン102bは、ヒータコア14を通過した温かい空気の流速分布が、冷風路11aを通過してきた冷たい空気の流速分布により適合するように設けられているので、冷温風を混合させるモードにおける仕切板Pの後流側での温度分布をさらに均一化させることができる。
本発明による空気調和ユニットの第2実施形態を、図4および図5(a)を用いて説明する。
本実施形態における空気調和ユニット2aは、前述した仕切板Pの代わりに仕切板P2が設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
仕切板P2は、冷風路11aと温風路11bとの分岐点近傍(すなわち、エアミックスダンパ17のヒンジ軸17a近傍)の壁面から下流側に延びる断面視波形の板状部材であり、ヒータコア14の幅方向(紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びるとともに、ヒータコア14の下流側面を覆うように延びている。
仕切板P2の先端部(下流側の端部)には乱流付与手段200が設けられている。乱流付与手段200は、仕切板P2の一側面(内壁Waと対向する側の面)から内壁Waに向かって延びる(突出する)板状の部材であり、仕切板P2の幅方向(図4において垂直な方向)の略全てにわたって延びる1本のリブである。
また、仕切板P2は、図4に示すように、冷風路11aの上流側から下流側にかけてその流路が漸次狭まるように(すなわち、冷風路11aの上流側から下流側にかけて、仕切板P2がヒータコア14の下流側面から遠ざかるように、言い換えれば、送風機12の外周壁を形成するダクト11の内壁Waに近づくように)設けられているとともに、ヒータコア14を通過した温かい空気が、冷風路11aを通過した冷たい空気と、ヒータコア14により温められた温かい空気とをミキシング(混合)する混合領域にスムースに(円滑に)導かれるように形成されている。
本実施形態による空気調和ユニット2aによれば、仕切板P2の先端部に設けられた乱流付与手段200に、仕切板P2の一側(内壁Waと対向する側)に沿って流れてきた空気の一部が衝突することにより乱流が発生し、これら冷温風の混合が促進されることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、FACE吹出口16から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、DEF吹出口15から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
本発明による空気調和ユニットの第3実施形態を、図5(b)を用いて説明する。
本実施形態における空気調和ユニットは、前述した仕切板P2の代わりに仕切板P3が設けられているという点で前述した第2実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
仕切板P3は、冷風路11aと温風路11bとの分岐点近傍(すなわち、エアミックスダンパ17のヒンジ軸17a近傍)の壁面から下流側に延びる断面視波形の板状部材であり、ヒータコア14の幅方向(紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びるとともに、ヒータコア14の下流側面を覆うように延びている。
仕切板P3の先端部(下流側の端部)には乱流付与手段300が設けられている。乱流付与手段300は、仕切板P3の他側面(ヒータコア14の下流側面と対向する側の面:ヒータコア側面)から内壁Wbおよびヒータコア14の側に向かって延びる(突出する)平面視矩形状を呈する板状の部材であり、仕切板P3の幅方向(図5(b)において左右方向)にわたって配置された複数個(本実施形態では6個)のリブである。
これらリブは空気の流れに対して斜めに、すなわち、2個一組で平面視ハ字状となるように、言い換えれば、これらリブで形成される流路が漸次狭まるようにあるいは漸次広がるように配置されている。
また、仕切板P3は、前述した実施形態と同様、冷風路11aの上流側から下流側にかけてその流路が漸次狭まるように(すなわち、冷風路11aの上流側から下流側にかけて、仕切板P3がヒータコア14の下流側面から遠ざかるように、言い換えれば、送風機12の外周壁を形成するダクト11の内壁Waに近づくように)設けられているとともに、ヒータコア14を通過した温かい空気が、冷風路11aを通過した冷たい空気と、ヒータコア14により温められた温かい空気とをミキシング(混合)する混合領域にスムースに(円滑に)導かれるように形成されている。
本実施形態による空気調和ユニットによれば、仕切板P3の先端部に設けられた乱流付与手段300に、仕切板P3の他側(内壁Wbと対向する側)に沿って流れてきた空気の一部が衝突することにより乱流が発生し、これら冷温風の混合が促進されることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、FACE吹出口16から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、DEF吹出口15から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。
その他の作用効果は、前述した実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
本発明による空気調和ユニットの第4実施形態を、図6および図7を用いて説明する。
本実施形態における空気調和ユニット2bは、前述した仕切板Pの代わりに仕切板P4が設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
仕切板P4は、冷風路11aと温風路11bとの分岐点近傍(すなわち、エアミックスダンパ17のヒンジ軸17a近傍)の壁面から下流側に延びる断面視波形の板状部材であり、ヒータコア14の幅方向(紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びるとともに、ヒータコア14の下流側面を覆うように延びている。
仕切板P4の先端部(下流側の端部)には乱流付与手段400が設けられている。乱流付与手段400は、仕切板P4の長さ方向略中央部において仕切板P4を貫通する(仕切板P4の一側面(内壁Waと対向する側の面)と他側面(ヒータコア14の下流側面と対向する側の面)とを連通する)複数個(本実施形態では21個)の貫通穴402と、これら貫通穴402の下流側近傍において仕切板P4の他側面(ヒータコア14の下流側面と対向する側の面)からヒータコア14の下流側面に向かって延びる(突出する)板状の部材で、すなわち、仕切板P4の幅方向(図6において紙面に垂直な方向)の略全てにわたって延びる1本のリブ401とを有するものである。
本実施形態による空気調和ユニット2bによれば、仕切板P4に設けられた乱流付与手段400のリブ401に、仕切板P4の他側(ヒータコア14の下流側面と対向する側)に沿って流れてきた空気の一部が衝突することにより乱流が発生するとともに、リブ401により堰き止められた空気が貫通穴402を通って仕切板P4の一側(内壁Waと対向する側)吹き出し、仕切板P4の一側に沿って流れる空気を乱してこれら冷温風の混合が促進されることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、FACE吹出口16から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、DEF吹出口15から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
本発明による空気調和ユニットの第5実施形態を、図8および図9を用いて説明する。
本実施形態における空気調和ユニット2cは、前述した仕切板Pの代わりに仕切板P5が設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
仕切板P5は、冷風路11aと温風路11bとの分岐点近傍(すなわち、エアミックスダンパ17のヒンジ軸17a近傍)の壁面から下流側に延びる断面視波形の板状部材であり、ヒータコア14の幅方向(紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びるとともに、ヒータコア14の下流側面を覆うように延びている。
仕切板P5の先端部(下流側の端部)には乱流付与手段500が設けられている。乱流付与手段500は、仕切板P5の長さ方向略中央部において仕切板P5を貫通する(仕切板P5の一側面(内壁Waと対向する側の面)と他側面(ヒータコア14の下流側面と対向する側の面)とを連通する)複数個(本実施形態では21個)の貫通穴502と、これら貫通穴502の下流側近傍において仕切板P5の一側面(内壁Waと対向する側の面)から内壁Waに向かって延びる(突出する)板状の部材、すなわち、仕切板P5の幅方向(図8において紙面に垂直な方向)の略全てにわたって延びる1本のリブ501とを有するものである。
本実施形態による空気調和ユニット2cによれば、仕切板P5に設けられた乱流付与手段500のリブ501に、仕切板P5の一側(内壁Waと対向する側)に沿って流れてきた空気の一部が衝突することにより乱流が発生するとともに、リブ501により堰き止められた空気が貫通穴502を通って仕切板P5の他側(ヒータコア14の下流側面と対向する側)吹き出し、仕切板P5の他側に沿って流れる空気を乱してこれら冷温風の混合が促進されることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、FACE吹出口16から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、DEF吹出口15から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
本発明による空気調和ユニットの第6実施形態を、図10を用いて説明する。
本実施形態における空気調和ユニット2dは、前述した仕切板Pの代わりに仕切板P6が設けられているとともに、内壁Waに突出部(乱流付与手段)600が設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
仕切板P6は、冷風路11aと温風路11bとの分岐点近傍(すなわち、エアミックスダンパ17のヒンジ軸17a近傍)の壁面から下流側に延びる断面視波形の板状部材であり、ヒータコア14の幅方向(紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びるとともに、ヒータコア14の下流側面を覆うように延びている。
本実施形態において、仕切板P6には、今まで述べてきたような乱流付与手段100〜500は設けられておらず、その代わりに内壁Waに乱流付与手段600を設けるようにしている。
乱流付与手段600は、仕切板P6の先端部と対向する内壁Waから冷風路11aの側に突出するとともに壁面を構成する壁面リブであり、冷風路11aの幅方向(図10において紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びている。この壁面リブ600は、図10に示すように断面視直角三角形を呈する部材であり、仕切板P6の先端部と対向する領域において冷風路11aの流路が、上流側から下流側にかけて漸次狭まるように形成されたものである。
本実施形態による空気調和ユニット2dによれば、内壁Waに設けられた壁面リブ600の表面に、内壁Waに沿って流れてきた空気の一部が衝突することによりその流れの向きがヒータコア14を通過してきた温かい空気の流れに対して衝突するように(角度を持って流れ込むように)なっており、これら冷たい空気と温かい空気とが衝突する領域で乱流が発生し、これら冷温風の混合が促進されることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、FACE吹出口16から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、DEF吹出口15から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
本発明による空気調和ユニットの第7実施形態を、図11を用いて説明する。
本実施形態における空気調和ユニット2eは、前述した仕切板Pの代わりに仕切板P7が設けられているとともに、内壁Wbに突出部(乱流付与手段)700が設けられているという点で前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
仕切板P7は、冷風路11aと温風路11bとの分岐点近傍(すなわち、エアミックスダンパ17のヒンジ軸17a近傍)の壁面から下流側に延びる断面視波形の板状部材であり、ヒータコア14の幅方向(紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びるとともに、ヒータコア14の下流側面を覆うように延びている。
本実施形態において、仕切板P7には、上述したような乱流付与手段100〜500は設けられておらず、その代わりに内壁Wbに乱流付与手段700を設けるようにしている。
乱流付与手段700は、仕切板P7の先端部よりも下流側に位置する内壁Wbから冷風路11aの側に突出するとともに壁面を構成する壁面リブであり、冷風路11aの幅方向(図11において紙面に垂直な方向)の全てにわたって延びている。この壁面リブ700は、図11に示すように断面視直角三角形を呈する部材であり、仕切板P7の先端部よりも下流側において冷風路11aの流路が、上流側から下流側にかけて漸次狭まるように形成されたものである。
本実施形態による空気調和ユニット2eによれば、内壁Wbに設けられた壁面リブ700の表面に、内壁Wbに沿って流れてきた空気の一部が衝突することによりその流れの向きがエバポレータ13のみを通過してきた冷たい空気の流れに対して衝突するように(角度を持って流れ込むように)なっており、これら冷たい空気と温かい空気とが衝突する領域で乱流が発生し、これら冷温風の混合が促進されることとなるので、B/Lモード時あるいはDEF/FOOTモード時における上下温度差(B/Lモード時においては、FACE吹出口16から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差であり、DEF/FOOTモード時においては、DEF吹出口15から吹き出される空気の温度とFOOT吹出口から吹き出される空気の温度との温度差である)が過大となる(つき過ぎてしまう)ことを防止することができる。
その他の作用効果は、前述した第1実施形態のものと同じであるのでここではその説明を省略する。
なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではない。例えば、第2実施形態におけるリブ200は、仕切板P2の他側面に設けるようにすることもできるし、仕切板P2の一側面および他側面の双方に設けるようにすることもできる。
また、第3実施形態におけるリブ300についても、仕切板P3の一側面に設けるようにすることもできるし、仕切板P3の一側面および他側面の双方に設けるようにすることもできる。
さらに、第6実施形態の仕切板P6あるいは第7実施形態の仕切板P7の代わりに、上述した仕切板P〜P5を適宜組み合わせて設けるようにすることもできる。
さらにまた、図2に示す第1のベーン101、第2のベーン102,102a、および第3のベーン102bの幅は必要に応じて適宜変更可能であり、これにより、各吹出口から吹き出される空気の温度の微調整が可能となる。
さらにまた、上述した実施形態において仕切板の取付角度が変更可能に構成されているとさらに好適である。例えば、仕切板の先端部がヒータコア14に近づくように仕切板が移動されると、冷温風の混合が著しく促進され、上下温度差を小さくしていくことができる。
さらにまた、仕切板が着脱可能に構成されているとさらに好適である。これにより、各個体が有する特性に合わせて最も適切な仕切板を選択して取り付けることができることとなる。
本発明による空気調和ユニットの第1実施形態を縦断面図である。 本発明による空気調和ユニットに具備される仕切板の全体斜視図であって、(a)は図1に示す仕切板、(b)は他の実施形態による仕切板を示している。 図1に示す空気調和ユニットを具備した車両用空調装置を用いて行った試験結果である。 本発明による空気調和ユニットの第2実施形態を縦断面図である。 本発明による空気調和ユニットが具備する仕切板の図であって、(a)は図4に示す仕切板の全体斜視図であり、(b)は本発明による空気調和ユニットの第3実施形態が具備する仕切板の全体斜視図である。 本発明による空気調和ユニットの第4実施形態を縦断面図である。 図6に示す仕切板の全体斜視図である。 本発明による空気調和ユニットの第5実施形態を縦断面図である。 図8に示す仕切板の全体斜視図である。 本発明による空気調和ユニットの第6実施形態を縦断面図である。 本発明による空気調和ユニットの第7実施形態を縦断面図である。 車両用空気調和装置の概略の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1 車両用空気調和装置
2 空気調和ユニット
2a 空気調和ユニット
2b 空気調和ユニット
2c 空気調和ユニット
2d 空気調和ユニット
2e 空気調和ユニット
3 冷媒系
4 加熱源系
5 制御部
11 ダクト
11a 冷風路(第1のダクト)
11b 温風路(第2のダクト)
12 送風機
13 エバポレータ
14 ヒータコア
15 デフロスト吹出口
16 フェイス吹出口
31 コンプレッサ
32 コンデンサ
33 膨張弁
100 乱流付与手段
100a 乱流付与手段
200 乱流付与手段
300 乱流付与手段
400 乱流付与手段
500 乱流付与手段
600 乱流付与手段
700 乱流付与手段
P 仕切板
Pa 仕切板
P2 仕切板
P3 仕切板
P4 仕切板
P5 仕切板
P6 仕切板
P7 仕切板

Claims (4)

  1. 外気または内気を取り入れるための空気取入口と、
    デフロスト吹出口、フェイス吹出口、およびフット吹出口からなる空気吹出口と、
    前記空気取入口と前記空気吹出口とを連通するダクトと、
    前記ダクト内に配置され、前記空気取入口から空気を取り入れるとともに、この空気を前記空気吹出口から吹き出させる送風機と、
    前記送風機により前記ダクト内を移動される空気を冷却するエバポレータと、
    前記送風機により前記ダクト内を移動される空気を加熱するヒータコアとを備え、
    前記エバポレータが、前記送風機の下方後方に配置されているとともに、前記ヒータコアが、前記送風機の下方前方に配置され、かつ、前記デフロスト吹出口への入口、前記フェイス吹出口への入口、および前記フット吹出口への入口が、前記送風機の上方前方に配置されており、
    前記ダクトが、前記エバポレータを通過した空気を、前記ヒータコアの下流側に直接導く第1のダクトと、前記エバポレータを通過した空気を前記ヒータコアに導く第2のダクトとを備える空気調和ユニットであって、
    前記第1のダクト内に、上流側から下流側に向けて前記ヒータコアの下流側面の一部を覆う仕切板が設けられているとともに、該仕切板に乱流付与手段が設けられていることを特徴とする空気調和ユニット。
  2. 外気または内気を取り入れるための空気取入口と、
    デフロスト吹出口、フェイス吹出口、およびフット吹出口からなる空気吹出口と、
    前記空気取入口と前記空気吹出口とを連通するダクトと、
    前記ダクト内に配置され、前記空気取入口から空気を取り入れるとともに、この空気を前記空気吹出口から吹き出させる送風機と、
    前記送風機により前記ダクト内を移動される空気を冷却するエバポレータと、
    前記送風機により前記ダクト内を移動される空気を加熱するヒータコアとを備え、
    前記エバポレータが、前記送風機の下方後方に配置されているとともに、前記ヒータコアが、前記送風機の下方前方に配置され、かつ、前記デフロスト吹出口への入口、前記フェイス吹出口への入口、および前記フット吹出口への入口が、前記送風機の上方前方に配置されており、
    前記ダクトが、前記エバポレータを通過した空気を、前記ヒータコアの下流側に直接導く第1のダクトと、前記エバポレータを通過した空気を前記ヒータコアに導く第2のダクトとを備える空気調和ユニットであって、
    前記第1のダクト内に、上流側から下流側に向けて前記ヒータコアの下流側面の一部を覆う仕切板が設けられているとともに、該仕切板の下流側端部または下流側端よりも下流側に位置する前記ダクトの内壁に、乱流付与手段が設けられていることを特徴とする空気調和ユニット。
  3. 前記仕切板が、前記第1のダクトの上流側から下流側にかけてその流路が漸次狭まるように設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の空気調和ユニット。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和ユニットと、
    ガス状の冷媒を圧縮するコンプレッサと、高圧のガス冷媒を外気と熱交換して凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液冷媒を低温低圧の液冷媒にする膨張弁とを具備し、前記エバポレータに低温低圧の液冷媒を供給する冷媒系と、
    エンジン冷却水を前記ヒータコアに導入する加熱源系と、
    前記空気調和ユニット、冷媒系および加熱源系の作動制御を行う制御部とを備えてなることを特徴とする車両用空気調和装置。
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