JP2009090868A

JP2009090868A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2009090868A
Application number: JP2007264694A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nakadokoro; 和生中所; Naohisa Kamiyama; 直久神山; Toshio Ohashi; 利男大橋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】空調風の煩わしさを感じさせずに、車室内の適温状態を維持することができる車両用空調装置を提供すること。
【解決手段】車載されたリア空調ユニット（空調ユニット）１１と、このリア空調ユニット１１からの空調風を車室Ｒ内へ導くセンタールーフダクト１３（ダクト）とを備えた車両用空調装置１０であって、センタールーフダクト１３に、車室Ｒとセンタールーフダクト１３の内部とにそれぞれ面し、この車室Ｒの内部との間で熱交換を行う熱交換パネル（熱交換部）２０を設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の車室内の温度環境を改善するための車両用空調装置に関するものである。

従来から、車室のルーフ部に多数の空気吹出口を設定し、この多数の空気吹出口から空調ユニットによって調整された空調風を吹き出す車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８７９６５５号公報

ところで、上述の車両用空調装置では、車室内の温度が安定していて熱負荷が低いとき、すなわち急速に温度調整を行う必要のないときには、上方から吹き付ける空調風が煩わしく感じるおそれがあった。

また、空調風が煩わしいために空調ユニットをＯＦＦ制御してしまうと、車室内温度が次第に上昇、あるいは下降してしまい適温状態を維持することができなくなっていた。

そこで、この発明は、空調風の煩わしさを感じさせずに、車室内の適温状態を維持することができる車両用空調装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、この発明に係る車両用空調装置は、車載された空調ユニットと、この空調ユニットからの空調風を車室内へ導くダクトとを備えた車両用空調装置であって、前記ダクトには、前記車室と前記ダクトの内部とにそれぞれ面し、この車室の内部との間で熱交換を行う熱交換部が設けられたことを特徴としている。

また、前記ダクトは、前記車室のルーフ部の左右両側部に沿って形成された一対のサイドルーフダクトと、これら一対のサイドルーフダクトを連通すると共に前記ルーフ部に沿って形成されたセンタールーフダクトとを有し、前記サイドルーフダクトには、少なくとも乗員に向けて前記空調風を吹き出すルーフベント吹出口が形成されていてもよい。

また、前記サイドルーフダクトには、少なくともサイドウインドウに沿って前記空調風を吹き出すエアカーテン吹出口が形成されていてもよい。

また、前記熱交換部は、前記センタールーフダクト内に配置されると共に、前記車室に設けられたシートの上方に位置していてもよい。

この発明によれば、ダクト内に設けられた熱交換部を介して車室内の熱量の調整を行うことができる。これにより、空調風を吹き出すことなく車室を適温状態にすることが可能となる。

そのため、空調風の煩わしさを感じさせずに、車室内の適温状態を維持することができる。

また、サイドルーフダクトにルーフベント吹出口が形成されたことにより、車室内の熱負荷が高い場合、すなわち車室内を急速に冷やしたり暖めたりしたい場合には、ルーフベント吹出口からのスポット的な空調風の吹き出しによって、乗員に十分な冷風又は温風を当てることができる。

さらに、車室内の空気を積極的に対流させることができ、熱交換部による熱交換を促進させて、車室内温度の調整をさらに急速に行うことが可能となる。

また、サイドルーフダクトにエアカーテン吹出口が形成されたことにより、乗員に直接空調風が当たることを回避しつつ車室内の空気を積極的に対流させることができ、車室内の温度の偏りを解消して、さらに快適な状態を維持することができる。

さらに、日射や外気温度の影響により温度が変化したサイドウインドウからの輻射量を抑制し、車室内の適温状態を効率よく維持することが可能となる。

また、熱交換部がセンタールーフダクト内に配置されると共に、車室に設けられたシートの上方に位置することにより、シートに着座した乗員の上部の熱交換を積極的に行うことができ、乗員の体感温度をより快適な状態に維持することができる。

特に車室内の空気を冷却する場合には、冷気が下方に流れるので、特に暑さを感じやすい顔周りの熱を除去して車室内の快適性を向上させることができる。

本発明に係る車両用空調装置の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示す本発明に係る車両用空調装置１０が適用された車両１は、車載されたリア空調ユニット（空調ユニット）１１と、このリア空調ユニット１１からの空調風を車室Ｒ内へと導く一対のサイドルーフダクト（ダクト）１２，１２及びセンタールーフダクト（ダクト）１３と、一対の熱交換パネル（熱交換部）２０，２０とを備えている。

なお、この車両１の前部には、図示しないフロント空調ユニットが搭載されている。このフロント空調ユニットは、乗員が設定した任意の温度に応じて車室内温度を調整する空調ユニットである。

リア空調ユニット１１は、図３に示すように、車体内部に設けられた空調ダクト１４と、この空調ダクト１４内に配置された送風ファン１５及びエバポレータ１６と、空調コントローラ１７と、図示しないコンプレッサ等とを有している。

空調ダクト１４は、一端部に車室Ｒ内に開口したリア内気吸込口１４ａを有し、他端部が一対のサイドルーフダクト１２，１２に連通している。

また、この空調ダクト１４の中間部には分岐ダクト１８が連通しており、この分岐ダクト１８は、車室Ｒ内に開口したリア換気風吹出口１８ａと図示しないトランク室内に開口したトランク送風口１８ｂとを有している。なお、図３中１９は掃気ダクトである。

ここで、リア内気吸込口１４ａと送風ファン１５との間には、プライマリフィルタ１５ａが配置され、リア換気風吹出口１８ａの内側にはセカンダリフィルタ１８ｃが配置されている。

そして、一対のサイドルーフダクト１２，１２は、車両１のルーフ部２の左右両側部に沿ってそれぞれ形成されており、各サイドルーフダクト１２の先端部近傍には、ルーフベント吹出口１２ａが形成され、中間部には、エアカーテン吹出口１２ｂが形成されている。

ここで、各サイドルーフダクト１２は、後部座席Ｓの後方のリアパネル内に配置されたリア空調ユニット１１（図１参照）からリアピラー（図示せず）内を通り、後部座席Ｓと前部座席Ｓ´との間に至るまで延在されている。

そして、ルーフベント吹出口１２ａは、図２に示すように、後部座席Ｓに着座する乗員Ｊよりも前側方に位置し、エアカーテン吹出口１２ｂは、この乗員Ｊのほぼ側方に位置するように形成されている。

さらに、ルーフベント吹出口１２ａには、空調風を後方に向ける可動ルーバ（図示せず）と、風流れを遮断するシャットドア（図示せず）とが設けられている。これにより、このルーフベント吹出口１２ａは、後部座席Ｓに着座した乗員Ｊに向けて空調風を吹き出すことができる（図４（ｂ）参照）。なお、この可動ルーバ及びシャットドアは手動により向きや開度を調整するようになっている。

また、エアカーテン吹出口１２ｂは、スリット状の開口形状を呈しており、空調風を下方に向ける可動ルーバ（図示せず）と、風流れを遮断するシャットドア（図示せず）とが設けられている。これにより、このエアカーテン吹出口１２ｂは、サイドウインドウ４に沿って空調風を吹き出すことができる（図４（ａ）参照）。なお、この可動ルーバ及びシャットドアは手動により向きや開度を調整するようになっている。

空調ダクト１４と一対のサイドルーフダクト１２，１２との間には、それぞれ風量調整ドア５ａ、５ｂが設けられている。この風量調整ドア５ａ，５ｂは、それぞれ空調コントローラ１７によって制御される図示しないドアアクチュエータによって開閉され、サイドルーフダクト１２，１２へ流れる空調風の風量を調整する。

また、空調ダクト１４と分岐ダクト１８との間には、モード切替ドア６が設けられている。このモード切替ドア６は、空調コントローラ１７によって制御される図示しないドアアクチュエータによって開閉され、分岐ダクト１８への風流れを制御する。

さらに、リア換気風吹出口１８ａとトランク送風口１８ｂとの間には、吹出口切替ドア７が設けられている。この吹出口切替ドア７は、空調コントローラ１７によって制御される図示しないドアアクチュエータによって開閉され、分岐ダクト１８から流れ出る風の吹出口を制御する。

なお、図中８ａ，８ｂは、掃気ダクト１９への風流れを制御する制御ドアであり、空調コントローラ１７によって開閉制御される。

センタールーフダクト１３は、一対のサイドルーフダクト１２，１２を連通すると共に、ルーフ部２に沿って形成されている。このセンタールーフダクト１３は、ここでは、後部座席Ｓに着座した乗員Ｊの頭上に配置され、中央部が後方に向かうように蛇行している（図１参照）。

そして、車両後方に向かって蛇行した中央部には、リア循環風吹出口１３ａが形成されている。このリア循環風吹出口１３ａには、空調風をリア内気吸込口１４ａに向ける可動ルーバ（図示せず）と、風流れを遮断するシャットドア（図示せず）とが設けられている。これにより、このリア循環風吹出口１３ａから排出された空調風は、車室Ｒ内にほとんど拡散することなくリア内気吸込口１４ａに吸い込まれることとなる。なお、この可動ルーバ及びシャットドアは手動により向きや開度を調整するようになっている。

さらに、このセンタールーフダクト１３内には、後部座席Ｓに着座した乗員Ｊの頭上に位置するように、リア循環風吹出口１３ａを挟んで一対の熱交換パネル２０，２０が設けられている。

各熱交換パネル２０は、ここではポリプロピレンによって形成された薄肉の平板形状を呈しており、一方の面（以下、外側面という）２１が車室Ｒに露出し、他方の面（以下、内側面という）２２がセンタールーフダクト１３ａの内部に露出している。

なお、この熱交換パネル２０の車室Ｒに露出した外側面２１には、ルーフ部２の内側に設けられた不織布等が貼り付けられており、結露の発生を防止している。

空調コントローラ１７は、この車両用空調装置１０を駆動制御するものであり、図３に示すように、エアコン（Ａ／Ｃ）ＳＷ３０、モード切替ＳＷ３１、温度設定ＳＷ３２等の各種スイッチからの所定の信号が入力されると共に、外気温センサ３３、内気温センサ３４、日射センサ３５等の各種センサからの検出値が入力される。なお、図中３６は、水温センサ等の他のセンサ及び集中スイッチ等の他のスイッチであり、これらからの信号も空調コントローラ１７に適宜入力されるようになっている。

そして、この空調コントローラ１７は、エアコンＳＷ３０がＯＮ制御されると、温度設定ＳＷ３２、外気温センサ３３、内気温センサ３４、日射センサ３５により入力された車内の目標設定温度、車外の外気温度、車内の室内温度、車外の日射量に基づき、送風ファン１５、エバポレータ１６及び各ドア５ａ，５ｂ，６，８ａ，８ｂ等を制御して車室Ｒ内の温度調整を行う。

また、モード切替ＳＷ３１がＯＮ制御されると、例えば冷房モードから換気モードへと切り替わり、空調コントローラ１７は送風ファン１５及び各ドア５ａ，５ｂ，６，８ａ，８ｂ等を制御して車室Ｒ内の換気を行う。

次に、本発明に係る車両用空調装置１０の作用について説明する。

この車両用空調装置１０により車室Ｒ内の温度を調整するには、まずエアコンＳＷ３０をＯＮ制御する。これにより、空調コントローラ１７は、各ドア５ａ，５ｂ，６，８ａ，８ｂを制御し、図５に示すように、リア内気吸込口１４ａから車室Ｒ内の空気を吸い込んで、プライマリフィルタ１５ａ→送風ファン１５→エバポレータ１６と通過させて冷却し、この冷却された空調風を、サイドルーフダクト１２，１２を介してルーフベント吹出口１２ａ，１２ａ及びエアカーテン吹出口１２ｂ，１２ｂから車室Ｒ内に吹き出させる。

ルーフベント吹出口１２ａから吹き出された空調風は、図４（ｂ）に示すように、後部座席Ｓに着座した乗員Ｊの前方から乗員Ｊに向けて吹きつけられ、乗員Ｊはスポット的な送風を受けることができて十分な冷感を感じることができる。

なお、このルーフベント吹出口１２ａからの風量を調整するには、図示しないシャットドアの開度を調整し、シャットドアを完全に閉めることでルーフベント吹出口１２ａからの空調風の吹き出しを停止することができる。

また、エアカーテン吹出口１２ｂから吹き出された空調風は、図４（ａ）に示すように、サイドウインドウ４に沿って吹き出され、サイドウインドウ４からの輻射熱が遮られて車室Ｒ内の適温状態を効率よく維持することが可能となる。

なお、エアカーテン吹出口１２ｂからの空調風は、乗員Ｊの肩口とサイドウインドウ４との間を流れるので、乗員Ｊに空調風が直接吹きつけられることはない。そのため、エアカーテン吹出口１２ｂから流れ出る空調風の煩わしさを受けることはない。

また、このエアカーテン吹出口１２ｂからの風量を調整するには、図示しないシャットドアの開度を調整し、シャットドアを完全に閉めることでエアカーテン吹出口１２ｂからの空調風の吹き出しを停止することができる。

なお、一対のサイドルーフダクト１２，１２を流れる風量の調整は、風量調整ドア５ａ，５ｂの開度を調整することにより行われる。例えば、車両１にあたる日射量が車両の左右で異なる場合には、日射センサ３５を用いて左右の日射の偏りを検知する。そして、検知された偏日射量に基づいて風量調整ドア５ａ，５ｂを調整し、左右のルーフベント吹出口１２ａ，１２ａやエアカーテン吹出口１２ｂ，１２から吹き出される空調風の風量を変化させる。

さらに、一対のサイドルーフダクト１２，１２からセンタールーフダクト１３へと流れた空調風は、熱交換パネル２０の内側面２２に沿って流れた後に、リア循環風吹出口１３ａから排出される。なお、このリア循環風吹出口１３ａから排出された空調風は、ほとんど車室Ｒ内に拡散することなくリア内気吸込口１４ａから吸い込まれる。

ここで、熱交換パネル２０の内側面２２に沿って冷却された空調風が流れると、熱交換パネル２０が冷却される。これにより、乗員Ｊから発する熱や高温となった車室Ｒ内の壁等の熱が熱交換パネル２０に吸収され、乗員Ｊは涼しさを感じることができる。

また、車室Ｒ内の温度も低下するので、空調風を吹き出すことなく車室Ｒを適温状態にすることが可能となる。

なお、図５において、熱交換パネル２０から延びる破線で示した矢印は、熱交換パネル２０から広がる冷気、いわゆる冷輻射の広がりを示している。

また、熱交換パネル２０の温度は、センタールーフダクト１３内を流れる空調風の風量によって調整する。ここでは、流れる空調風が多くなるほど熱交換パネル２０は冷却されて温度が下がるようになっている。

このセンタールーフダクト１３内の風量調整は、リア循環風吹出口１３ａのシャットドア（図示せず）の開度によって行われる。

つまり、このリア循環風吹出口１３ａのシャットドアの開度が大きい（リア循環風吹出口１３ａが大きく開いている）と、センタールーフダクト１３内を流れる風量は多くなり、熱交換パネル２０は十分に冷却されて車室Ｒの温度も大きく低下する。また、リア循環風吹出口１３ａのシャットドアの開度が小さい（リア循環風吹出口１３ａがあまり開いていない）と、センタールーフダクト１３内を流れる風量が小さくなり、熱交換パネル２０はあまり冷却されず、車室Ｒ内の温度も比較的低下しないこととなる。

図６には、本発明に係る車両用空調装置１０を使用した場合の時間と、後部座席Ｓに着座した乗員Ｊの体感温度指数との関係を示している。ここでは、外気温度３５℃、湿度７０％ＲＨ、日射量７６７Ｗ／ｍ^２の環境下において、あらかじめフロント空調ユニットにより、車室Ｒ内の温度を快適状態（乗員体感温度指数０）に調整しておく。

車内に乗り込んだ後、リア空調ユニット１０を使用しない状態が約３０分続くと、乗員体感温度指数は＋３となり乗員Ｊは比較的強い暑さを感じる（図中Ａで示す）。

その後、エアコンＳＷ３０をＯＮ制御してリア空調ユニット１１を駆動させ、ルーフベント吹出口１２ａ，１２ａ及びエアカーテン吹出口１２ｂ，１２ｂから冷風を吹き出させると共に、熱交換パネル２０を冷却して乗員Ｊ等の熱を吸収し、車室Ｒの内部との間で熱交換を行う。

ルーフベント吹出口１２ａ，１２ａからの空調風により、乗員Ｊはスポット的な冷風を感じることができ、急速に涼しくなり乗員体感温度指数は低下する。

また、車室Ｒ内の空気を積極的に対流させることができ、熱交換パネル２０による熱交換が促進されて、車室Ｒ内全体の温度をさらに急速に低下させることが可能となる。

しかし、一定時間経過後（ここでは約１５分後）には、ルーフベント吹出口１２ａから吹き出される空調風が乗員Ｊの顔に直接あたることが煩わしく感じられるようになってくる。また、このルーフベント吹出口１２ａからの風量を低下させると、冷気が下方に下がっていわゆる冷気だれ現象を引き起こし、乗員Ｊの下半身が冷えてしまい不快に感じることがある（図中Ｂで示す）。

そこで、ルーフベント吹出口１２ａのシャットドア（図示せず）を閉鎖し、ルーフベント吹出口１２ａからの空調風の吹き出しを停止する。

このとき、リア空調ユニット１１は駆動しているので、サイドカーテン吹出口１２ｂ，１２ｂから空調風が吹き出すと共に、熱交換パネル２０は冷却されて乗員Ｊ等からの熱は吸収され続ける。

このように、熱交換パネル２０を介して車室Ｒ内の熱量の調整を行うことができるので、ルーフベント吹出口１２ａから空調風を吹き出さなくても車室Ｒを適温状態にすることができる。

そのため、空調風の煩わしさを感じさせずに、車室Ｒ内の適温状態を維持することが可能となる。

また、エアカーテン吹出口１２ｂ，１２ｂから吹き出される空調風は、サイドウインドウ４と乗員Ｊの肩口との間に吹き出されるので、乗員Ｊに直接空調風が当たることを回避しつつ車室Ｒ内の空気を積極的に対流させることができ、車室Ｒ内の温度の偏りを解消して、さらに快適な状態を維持することができる。

さらに、日射や外気温度の影響により温度が変化したサイドウインドウ４からの輻射量を抑制し、車室Ｒ内の適温状態を効率よく維持することが可能となる。

これにより、車室Ｒ内の温度を快適状態（乗員体感温度指数０）に調整することができる（図中Ｃで示す）。

また、上述の実施の形態では、熱交換パネル２０がセンタールーフダクト１３内に配置されると共に、車室Ｒに設けられた後部座席Ｓに着座した乗員Ｊの頭上に位置している。これにより、後部座席Ｓに着座した乗員Ｊの上部の熱を積極的に吸収することができ、乗員Ｊの体感温度をより快適な状態に維持することができる。

特に車室Ｒ内の空気を冷却する場合には、冷気が下方に流れるので、特に暑さを感じやすい顔周りの熱を除去して車室Ｒ内の快適性を向上させることができる。

なお、図７には、モード切替ＳＷ３１をＯＮ制御してリア空調ユニット１１の運転モードを換気モードへと切り替えた場合の空気の流れを示している。

この場合、空調コントローラ１７は、各ドア５ａ，５ｂ，６，８ａ，８ｂを制御し、リア内気吸込口１４ａから車室Ｒ内の空気を吸い込んで、プライマリフィルタ１５ａ→送風ファン１５→分岐ダクト１８→セカンダリフィルタ１８ｃと通過させてから車室Ｒ内に吹き出す。これにより、車室Ｒ内の換気を行うことができる。

以上、この発明にかかる実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施の形態に限らない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等はこの発明に含まれる。

例えば、上述の実施の形態では、空調ユニットとしてリア空調ユニット１１としているが、これに限らず、フロント空調ユニットであってもよい。また、フロント空調ユニット、リア空調ユニットのそれぞれからの空調風を利用してもよい。

また、熱交換パネル２０を、例えばサイドルーフダクト１２に設けたり、前部座席Ｓ´の背もたれの背面側に設けたりしてもよい。この場合であっても、空調風を吹き出すことなく車室Ｒ内の温度を適温に維持することができる。

なお、上述の実施の形態では、センタールーフダクト１３内に冷風を流し、熱交換パネル２０を冷却しているが、これに限らない。センタールーフダクト１３内に温風を流して熱交換パネル２０を暖め、この熱交換パネル２０からの輻射熱によって車室Ｒ内を暖房してもよい。

本発明に係る車両用空調装置が適用された車両を示す平面図である。本発明に係る車両用空調装置が適用された車両を示す側面図である。本発明に係る車両用空調装置の構成を示すブロック図である。（ａ）図１に示す車両の内部を示す説明図であり、（ｂ）は図４（ａ）の状態を異なる角度から見た場合の説明図である。本発明に係る車両用空調装置において、冷房モード時の空気の流れを示す模式図である。本発明に係る車両用空調装置を使用した場合の時間と乗員の体感温度指数との関係を示したグラフである。本発明に係る車両用空調装置において、換気モード時の空気の流れを示す模式図である。

符号の説明

１０車両用空調装置
１１リア空調ユニット（空調ユニット）
１３センタールーフダクト（ダクト）
２０熱交換パネル（熱交換部）
Ｒ車室

Claims

車載された空調ユニットと、この空調ユニットからの空調風を車室内へ導くダクトとを備えた車両用空調装置であって、
前記ダクトには、前記車室と前記ダクトの内部とにそれぞれ面し、この車室の内部との間で熱交換を行う熱交換部が設けられたことを特徴とする車両用空調装置。
前記ダクトは、前記車室のルーフ部の左右両側部に沿って形成された一対のサイドルーフダクトと、これら一対のサイドルーフダクトを連通すると共に前記ルーフ部に沿って形成されたセンタールーフダクトとを有し、
前記サイドルーフダクトには、少なくとも乗員に向けて前記空調風を吹き出すルーフベント吹出口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
前記ダクトは、前記車室のルーフ部の左右両側部に沿って形成された一対のサイドルーフダクトと、これら一対のサイドルーフダクトを連通すると共に前記ルーフ部に沿って形成されたセンタールーフダクトとを有し、
前記サイドルーフダクトには、少なくともサイドウインドウに沿って前記空調風を吹き出すエアカーテン吹出口が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
前記ダクトは、前記車室のルーフ部の左右両側部に沿って形成された一対のサイドルーフダクトと、これら一対のサイドルーフダクトを連通すると共に前記ルーフ部に沿って形成されたセンタールーフダクトとを有し、
前記熱交換部は、前記センタールーフダクト内に配置されると共に、前記車室に設けられたシートの上方に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。