JP2009143338A - 車両用空調装置 - Google Patents

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JP2009143338A JP2007321642A JP2007321642A JP2009143338A JP 2009143338 A JP2009143338 A JP 2009143338A JP 2007321642 A JP2007321642 A JP 2007321642A JP 2007321642 A JP2007321642 A JP 2007321642A JP 2009143338 A JP2009143338 A JP 2009143338A
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Kinbai Sai
琴培 崔
Akihito Higashihara
昭仁 東原
Eiko Yoshida
栄子 吉田
Mitsutoshi Kato
光年 加藤
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Abstract

【課題】3点横置きレイアウトにおいて、加熱用熱交換器での風速分布を均一化する。
【解決手段】空気を送風する送風機11bが収納された送風機部11と、送風機部11からの送風空気を冷却する冷却用熱交換器16が収納されたクーラ部12aと、クーラ部12a通過後の冷風を加熱する加熱用熱交換器17が収納されたヒータ部12bとを備え、送風機部11、クーラ部12a及びヒータ部12bは、送風機部11、クーラ部12a、ヒータ部12bの順に直列配置され、ヒータ部12b内において、加熱用熱交換器17よりも空気流れ上流側には、空気流れが略90度曲げられる屈曲通路15aが形成され、屈曲通路15aには、一端部が屈曲通路15aの空気流れ上流側を向き、他端部が屈曲通路15aの空気流れ下流側を向いた曲板部31を有し、曲板部31により空気流れを整流する整流ガイド18が配置されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、熱交換器での風速分布の均一化を図った車両用空調装置に関する。
車両用空調装置における室内空調ユニットは、通常、送風機ユニットと、この送風機ユニットから空気が送風される空調ユニットとに大別される。なお、空調ユニットには周知のごとく冷却用熱交換器をなす蒸発器、加熱用熱交換器をなすヒータコア、温度調整機構をなすエアミックスドア、及び吹出モード切替機構をなす吹出モードドア等の機器が配置される。
そして、送風機ユニットを車室内前部の計器盤内側において助手席前方側にオフセット配置し、空調ユニットを計器盤内側において車両左右方向(車両幅方向)の中央部付近に配置するレイアウト(送風機オフセット配置レイアウト)が近年主流になっている。
この送風機オフセット配置レイアウトでは、送風機ユニットからの送風空気は、助手席前方側から中央部付近の空調ユニットに向かって車両左右方向に流れる。これに対し、空調ユニットのケース内の空気通路は車両前後方向に形成され、このケース内の最前部に空気流入空間が形成され、この空気流入空間の車両後方部に蒸発器が配置され、この蒸発器の車両後方側にヒータコアが配置される。
従って、送風機ユニットから送風された空気は、蒸発器の側方から空気流入空間に流入し、空気流入空間内で空気流れが略90度曲げられて蒸発器に流入することとなる。
この場合、蒸発器における風速は、蒸発器のうち送風機ユニットに近い部位では低くなり、蒸発器のうち送風機ユニットから遠い部位では高くなるので、風速分布の不均一が発生する。
そこで、特許文献1では、蒸発器上流側の空気流入空間にL字板または整流ガイドを設け、このL字板または整流ガイドによって、蒸発器のうち送風機ユニットに近い部位に空気流れを案内して、蒸発器での風速分布を均一化することが提案されている。
特許第2526852号公報
ところで、本発明者は、搭載スペース上の制約から、送風機ユニット、空調ユニットのうち蒸発器が配置されたクーラ部、及び空調ユニットのうちヒータコアが配置されたヒータ部の3点を車両左右方向に直列配置するレイアウト(3点横置きレイアウト)を試作検討した。
この3点横置きレイアウトでは、送風機ユニットから送風された空気は、車両左右方向にクーラ部(蒸発器)を通過し、ヒータ部の最上流部で空気流れが略90度曲げられて、車両前方側から車両後方側に向かってヒータコアに流入するようになっている。
しかしながら、この3点横置きレイアウトでは、蒸発器の空気流れ下流側で空気流れが略90度曲げられてヒータコアに流入するので、ヒータコアでの風速分布が不均一になってしまうという問題がある。
本発明は、上記点に鑑み、3点横置きレイアウトの車両用空調装置において、加熱用熱交換器での風速分布を均一化することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、空気を送風する送風機(11b)が収納された送風機部(11)と、
送風機部(11)からの送風空気を冷却する冷却用熱交換器(16)が収納されたクーラ部(12a)と、
クーラ部(12a)通過後の冷風を加熱する加熱用熱交換器(17)が収納されたヒータ部(12b)とを備え、
送風機部(11)、クーラ部(12a)及びヒータ部(12b)は、送風機部(11)、クーラ部(12a)、ヒータ部(12b)の順に直列配置され、
ヒータ部(12b)内において、加熱用熱交換器(17)よりも空気流れ上流側には、空気流れが略90度曲げられる屈曲通路(15a)が形成され、
屈曲通路(15a)には、一端部が屈曲通路(15a)の空気流れ上流側を向き、他端部が屈曲通路(15a)の空気流れ下流側を向いた曲板部(31)を有し、曲板部(31)により空気流れを整流する整流ガイド(18)が配置されていることを特徴とする。
これによると、屈曲通路(15a)の空気流れ下流側に配置された加熱用熱交換器(17)には、整流ガイド(18)によって整流された空気が流れることとなるので、いわゆる3点横置きレイアウトにおいて、加熱用熱交換器(17)での風速分布を均一化することができる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の車両用空調装置において、ヒータ部(12b)内において、屈曲通路(15a)よりも空気流れ下流側には、クーラ部(12a)通過後の冷風が加熱用熱交換器(17)を迂回して流れる冷風バイパス通路(20)が形成され、
ヒータ部(12b)内において、整流ガイド(18)の空気流れ下流側、かつ、加熱用熱交換器(17)及び冷風バイパス通路(20)の空気流れ上流側には、クーラ部(12a)通過後の冷風のうち、冷風バイパス通路(20)を通過させる冷風量と、加熱用熱交換器(17)を通過させる冷風量との風量割合を調整するエアミックスドア(19)が配置され、
エアミックスドア(19)は、ドア先端部が曲板部(31)の他端部を向くように配置され、
曲板部(31)の他端部には、ドア先端部の回転軌跡(T)に沿って円弧状に切り欠かれた切欠部(31a)が形成されていることを特徴とする。
これにより、整流ガイド(18)がエアミックスドア(19)の回転作動と干渉することを回避できる。
請求項3に記載の発明のように、請求項1または2に記載の車両用空調装置において、整流ガイド(18)を樹脂により一体成形すれば、整流ガイド(18)の製造コストを低減できる。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置において、少なくとも2つ以上の分割ケース(15b、15c)に分割して成形され、内部に屈曲通路(15a)を形成するケース(15)を備え、
整流ガイド(18)及びケース(15)のうち一方の部材には、他方の部材に向かって突出するオスレール(34)が形成され、
他方の部材には、オスレール(34)が嵌合するメスレール(35)が形成されていることを特徴とする。
これにより、整流ガイド(18)のケース(15)への組み付け性を向上できる。
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置において、内部に屈曲通路(15a)を形成するケース(15)を備え、
整流ガイド(18)には、ケース(15)を押圧する方向の弾性力を発生するスプリング部(36)が形成されていることを特徴とする。
これによると、スプリング部(36)の弾性力によって整流ガイド(18)をケース(15)に確実に固定することができるので、整流ガイド(18)のガタツキを防止することができる。
請求項6に記載の発明のように、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用空調装置において、整流ガイド(18)は、曲板部(31)を複数枚備え、複数枚の曲板部(31)は互いに間隔を隔てて積層配置され、さらに、整流ガイド(18)は、複数枚の曲板部(31)同士を連結する中間板部(33)を備えれば、曲板部(31)の変形を中間板部(33)によって防止することができる。
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、本発明による車両用空調装置を左ハンドル車に適用した例を示しており、図1は本実施形態による車両用空調装置の室内空調ユニット10の斜視図で、図2は図1の室内空調ユニット10の模式的な断面図である。図中、上下前後左右の各矢印は車両搭載状態における方向を示している。
3点横置きレイアウトを採用する室内空調ユニット10は、送風機ユニット11と、この送風機ユニット11から空気が送風される空調ユニット12とに大別され、空調ユニット12はさらに、送風空気を冷却するクーラ部12aと、クーラ部12a通過後の空気を加熱するヒータ部12bとに大別される。
これら送風機ユニット11、クーラ部12a及びヒータ部12bは車室内前部の計器盤(図示せず)の内側において車両左右方向に送風機ユニット11、クーラ部12a、ヒータ部12bの順に直列配置されている。なお、送風機ユニット11は、本発明における送風機部に該当するものである。
送風機ユニット11は、車両の計器盤(図示せず)内側において空調ユニット12から助手席側にオフセット配置されており、周知の如く、外気(車室外空気)と内気(車室内空気)とを切替導入する内外気切替箱11aと、この内外気切替箱11aを通して空気を吸入して送風する送風機11bとで構成されている。送風機11bは、遠心多翼ファン(シロッコファン)13をスクロールケーシング14内に収納し、ファン13を電動モータ(図示せず)にて回転駆動する周知の構成になっている。
空調ユニット12は空調ケース15を有し、空調ケース15の内部には車室内へ向かって空気が流れる空気通路が構成される。この空調ケース15は、周知のごとく複数の分割ケースに分割して樹脂により成形され、この複数の分割ケースをネジ、金属バネクリップ等の締結手段により一体に締結することにより空調ケース15が構成される。
クーラ部12aに収納される蒸発器16は、その熱交換コア面16aが車両前後方向に延びるように配置されている。この蒸発器16は、冷凍サイクルの減圧手段(図示せず)にて減圧された低圧冷媒が通過空気から吸熱して蒸発することにより通過空気を冷却する冷却用熱交換器である。
ヒータ部12bに収納されるヒータコア17は、その熱交換コア面17aが車両左右方向に延びるように配置されている。このヒータコア17は、高温のエンジン冷却水(温水)が内部に導入され、この温水と蒸発器16を通過した冷風とを熱交換させることで冷風を再加熱する加熱用熱交換器である。
ヒータ部12b内において、ヒータコア17よりも空気流れ上流側には、空気流れが略90度曲げられる屈曲通路15aが形成されている。これにより、クーラ部12aを通過して車両左右方向にヒータ部12bに流入した空気は、屈曲通路15aで略90度曲げられて車両前方側から車両後方側に向かってヒータコア17に流入する。屈曲通路15aには、ヒータコア17での風速分布を均一化する整流ガイド18が配置されている。
図3は、空調ユニット12のヒータ部12bにおける断面図である。ヒータコア17は、上端部が下端部よりも車両後方側に位置するように傾斜配置されている。これにより、エアミックスドア19の回転作動空間を確保している。
エアミックスドア19は、ヒータコア17の上方であって、かつ、冷風バイパス通路20の空気流れ上流側部位に配置されている。このエアミックスドア19は、回転軸19aと回転軸19aに結合された板ドア部19bとを有する回転式ドアである。
回転軸19aはヒータコア17の上端部近傍にて車両左右方向(紙面垂直方向)に延びるように配置されており、板ドア部19bはドア先端部が整流ガイド18側を向くように配置されている。
さらに、回転軸19aは空調ケース15の壁面の軸受穴(図示せず)に回転可能に支持されており、回転軸19aの一端部は空調ケース15の外部に突出して、図示しないリンク機構を介在してサーボモータ(図示せず)に連結される。なお、サーボモータの代わりに、乗員の手動操作により操作力が与えられる手動操作機構を使用してもよい。
空調ケース15のヒータコア17上方側には、冷風バイパス通路20が形成されている。冷風バイパス通路20の空気流れ下流側には混合室21が形成されている。従って、蒸発器16通過後の冷風が、矢印aのようにヒータコア17を迂回して流れて混合室21に流入することができる。
エアミックスドア19は、冷風バイパス通路20及びヒータコア17の入口通風路22の開度を調整することにより、冷風バイパス通路20を通過する冷風(矢印a)と、入口通風路22を通過してヒータコア17で再加熱される冷風(矢印b)との風量割合を調整する。
具体的には、図3において、エアミックスドア19の実線位置は、ヒータコア17の入口通風路22を全閉して冷風バイパス通路20を全開する最大冷房位置であり、エアミックスドア19をこの最大冷房位置に回転操作すると、蒸発器16を通過した冷風の全風量が冷風バイパス通路20側へ流れる。
また、エアミックスドア19の2点鎖線位置は、入口通風路22を全開して冷風バイパス通路20を全閉する最大暖房位置であり、エアミックスドア19をこの最大暖房位置に回転操作すると、蒸発器16を通過した冷風の全風量がヒータコア17を通過して再加熱される。
そして、エアミックスドア19を任意の中間開度位置に回転操作することによって、ヒータコア17で再加熱される冷風(矢印A)と冷風バイパス通路20を通過する冷風(矢印B)との風量割合が調整される。
ヒータコア17の空気流れ下流側には、温風通路23が形成されている。温風通路23は、ヒータコア17を通過した温風を矢印cのように混合室21に導く通路であり、ヒータコア17の車両後方側部位からヒータコア17の上方側へ向かって湾曲する形状になっている。
そして、混合室21において、冷風バイパス通路20を通過した冷風(矢印a)及び温風通路23を通過した温風(矢印c)とが混合される。従って、エアミックスドア19の開度位置を調整することによって、空調風の温度を所望温度に調整することができる。
空調ケース15における空気流れ最下流部には、混合室21で所望温度に調整された空調風が流出するデフロスタ開口部(DEF)24、フェイス開口部(FACE)25、フット開口部(FOOT)26が配置されている。
このデフロスタ開口部24は、デフロスタダクト(図示せず)を介して車室内に配置されたデフロスタ吹出口(図示せず)に接続され、デフロスタ吹出口から車両窓ガラスの内面に向けて空調風(主に温風)が吹き出される。
フェイス開口部25は、フェイスダクト(図示せず)を介して車室内に配置されたフェイス吹出口(図示せず)に接続され、フェイス吹出口から乗員の上半身側に向けて空調風(主に冷風)が吹き出される。
フット開口部26は、フットダクト(図示せず)を介して車室内に配置されたフット吹出口(図示せず)に接続され、フット吹出口から車室内の乗員の足元に向けて空調風(主に温風)が吹き出される。
各開口部24〜26を切替開閉する吹出モード切替ドアとして、デフロスタ開口部24を切替開閉するデフロスタドア27、フェイス開口部25を切替開閉するフェイスドア28、フット開口部26を切替開閉するフットドア29が設けられている。これら各27〜29は、回転軸と板ドア部とを有する回転式ドアである。
図3は、デフロスタ開口部24及びフット開口部26を閉塞し、フェイス開口部25フェイス開口部25を開口するフェイスモードを示している。
なお、本例の車両用空調装置は、車室内の左右の領域に吹き出す空調風の温度をそれぞれ独立に制御できる左右独立温度制御方式になっているので、ケース15内部のうち整流ガイド18よりも空気流れ下流側が、センタープレート30によって車両右側と車両左側とに仕切られている。
従って、上述したエアミックスドア19、冷風バイパス通路20、混合室21、入口通風路22、温風通路23、各開口部24〜26及び各ドア27〜29が車両右側と車両左側とにそれぞれ設けられている。
次に、整流ガイド18の詳細を図4〜図9に基づいて説明する。図4は、整流ガイド18の単体斜視図である。整流ガイド18は樹脂にて一体成形された部材であり、車両左右方向(ヒータ部12bに流入する空気の流れ方向)に所定間隔を隔てて積層配置された4枚の曲板部31と、曲板部31の上下両端部同士を連結する端板部32と、曲板部31の上下方向略中央部同士を連結する中間板部33とを有している。
この曲板部31は、一端部が屈曲通路15aの空気流れ上流側(本例では、車両右方側)を向き、他端部が屈曲通路15aの空気流れ下流側(本例では、車両後方側)を向いている。屈曲通路15aを流れる空気流れが曲板部31によりスムーズに曲げられて整流され、その結果、ヒータコア17での風速分布が均一化される。端板部32及び中間板部33は、曲板部31の変形を防止するために設けられている。
曲板部31の他端部(エアミックスドア19側の端部)には、エアミックスドア19のドア先端部の回転軌跡T(図3)に沿って円弧状に切り欠かれた切欠部31aが形成されている。この切欠部31aにより、整流ガイド18がエアミックスドア19の作動と干渉することを回避している。
図5、図6に示すように、整流ガイド18の両端板部32には、車両左右方向に延びるオスレール34が形成され、ケース15のうち両端板部32と対向する面には、オスレール34が嵌合するメスレール35が形成されている。
図7、図8(a)に示すように、整流ガイド18の両端板部32には、車両上下方向に弾性変形可能なスプリング部36が一体成形されている。なお、図7、図8(a)では、図示の都合上、オスレール34を省略している。
次に、整流ガイド18のケース15への組み付け手順を図9に基づいて簡単に説明する。図9に示すように、本例のケース15は、ヒータ部12bにて車両左右方向に分割して成形されている。より具体的には、分割ケース15b、15cに分割して成形されている。
まず、分割ケース15b、15cのうちいずれか一方の分割ケースのメスレール35に整流ガイド18のオスレール34をスライドさせて整流ガイド18をいずれか一方の分割ケースに組み付ける。その後に、他方の分割ケースのメスレール35を整流ガイド18のオスレール34にスライドさせることで、整流ガイド18をケース15に組み付けることができる。
図8(b)に示すように、整流ガイド18がケース15に組み付けられると、スプリング部36がケース15に押圧されるので、スプリング部36の弾性反発力によって整流ガイド18がケース15に確実に固定され、整流ガイド18のガタツキが防止される。なお、図8(b)では、図示の都合上、オスレール34及びメスレール35を省略している。
次に、本実施形態による風速分布の均一化効果を図10、図11に基づいて説明する。図10は、図2のB−B断面における風速の分布図である。
図11は比較例を示している。図11(a)は比較例による室内空調ユニット10の模式的な断面図であり、この比較例では、整流ガイド18を、センタープレート30の延長上に配置された1枚の曲板のみで構成している。図11(b)は図11(a)のC−C断面における風速の分布図である。
このように、本実施形態では、整流ガイド18が4枚の曲板部31を有しているので、整流ガイド18を1枚の曲板のみで構成した比較例に比べて風速分布を均一化できる。
(他の実施形態)
なお、上記一実施形態では、整流ガイド18が4枚の曲板部31を有しているが、曲板部31の枚数を適宜増減してもよい。
また、上記一実施形態では、整流ガイド18に中間板部33を設けることによって曲板部31の変形を防止しているが、必ずしも中間板部33を設ける必要はなく、中間板部33を廃止し、曲板部31自体の剛性を高めることによって曲板部31の変形を防止してもよい。
また、上記一実施形態では、整流ガイド18側にオスレール34を形成し、ケース15側にメスレール35を形成しているが、これとは逆に、整流ガイド18側にメスレールを形成し、ケース15側にオスレールを形成してもよい。
また、上記一実施形態は、本発明による車両用空調装置を左ハンドル車に適用した例を示しているので、送風機ユニット11、クーラ部12a及びヒータ部12bを車両右側から車両左側に向かって直列配置しているが、本発明による車両用空調装置を右ハンドル車に適用した場合には、上記一実施形態とは逆に、送風機ユニット11、クーラ部12a及びヒータ部12bを車両左側から車両右側に向かって直列配置することとなる。
また、上記一実施形態は、左右独立温度制御方式の車両用空調装置に本発明を適用した例を示しているが、左右独立温度制御方式の車両用空調装置に限定されるものではなく、車室内の左右の領域に同一温度の空調風を吹き出す車両用空調装置に本発明を適用可能であることは勿論である。
本発明の一実施形態による車両用空調装置の室内空調ユニットの斜視図である。 図1の室内空調ユニットの模式的な断面図である。 図1の室内空調ユニットのヒータ部における断面図である。 一実施形態による整流ガイドの単体斜視図である。 図4の要部拡大図である。 図4の整流ガイドの要部断面図である。 図4の整流ガイドの要部平面図である。 図7のA−A断面図であり、(a)は整流ガイドの単体状態を示し、(b)は整流ガイドをケースに組み付けた状態を示す。 図1の室内空調ユニットのヒータ部の要部分解斜視図である。 一実施形態による風速の分布図である。 (a)は比較例による室内空調ユニットの模式的な断面図で、(b)は比較例による風速の分布図である。
符号の説明
11 送風機ユニット(送風機部)
11b 送風機
12a クーラ部
15 ケース
15a 屈曲通路
16 蒸発器(冷却用熱交換器)
17 ヒータコア(加熱用熱交換器)
18 整流ガイド
31 曲板部

Claims (6)

  1. 空気を送風する送風機(11b)が収納された送風機部(11)と、
    前記送風機部(11)からの送風空気を冷却する冷却用熱交換器(16)が収納されたクーラ部(12a)と、
    前記クーラ部(12a)通過後の冷風を加熱する加熱用熱交換器(17)が収納されたヒータ部(12b)とを備え、
    前記送風機部(11)、前記クーラ部(12a)及び前記ヒータ部(12b)は、前記送風機部(11)、前記クーラ部(12a)、前記ヒータ部(12b)の順に直列配置され、
    前記ヒータ部(12b)内において、前記加熱用熱交換器(17)よりも空気流れ上流側には、空気流れが略90度曲げられる屈曲通路(15a)が形成され、
    前記屈曲通路(15a)には、一端部が前記屈曲通路(15a)の空気流れ上流側を向き、他端部が前記屈曲通路(15a)の空気流れ下流側を向いた曲板部(31)を有し、前記曲板部(31)により空気流れを整流する整流ガイド(18)が配置されていることを特徴とする車両用空調装置。
  2. 前記ヒータ部(12b)内において、前記屈曲通路(15a)よりも空気流れ下流側には、前記クーラ部(12a)通過後の冷風が前記加熱用熱交換器(17)を迂回して流れる冷風バイパス通路(20)が形成され、
    前記ヒータ部(12b)内において、前記整流ガイド(18)の空気流れ下流側、かつ、前記加熱用熱交換器(17)及び前記冷風バイパス通路(20)の空気流れ上流側には、前記クーラ部(12a)通過後の冷風のうち、前記冷風バイパス通路(20)を通過させる冷風量と、前記加熱用熱交換器(17)を通過させる冷風量との風量割合を調整するエアミックスドア(19)が配置され、
    前記エアミックスドア(19)は、ドア先端部が前記曲板部(31)の前記他端部を向くように配置され、
    前記曲板部(31)の前記他端部には、前記ドア先端部の回転軌跡(T)に沿って円弧状に切り欠かれた切欠部(31a)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。
  3. 前記整流ガイド(18)が樹脂により一体成形されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
  4. 少なくとも2つ以上の分割ケース(15b、15c)に分割して成形され、内部に前記屈曲通路(15a)を形成するケース(15)を備え、
    前記整流ガイド(18)及び前記ケース(15)のうち一方の部材には、他方の部材に向かって突出するオスレール(34)が形成され、
    前記他方の部材には、前記オスレール(34)が嵌合するメスレール(35)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  5. 内部に前記屈曲通路(15a)を形成するケース(15)を備え、
    前記整流ガイド(18)には、前記ケース(15)を押圧する方向の弾性力を発生するスプリング部(36)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  6. 前記整流ガイド(18)は、前記曲板部(31)を複数枚備え、
    前記複数枚の曲板部(31)は互いに間隔を隔てて積層配置され、
    さらに、前記整流ガイド(18)は、前記複数枚の曲板部(31)同士を連結する中間板部(33)を備えていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
JP2007321642A 2007-12-13 2007-12-13 車両用空調装置 Pending JP2009143338A (ja)

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