JP2009504499A - Automotive air conditioner and air mixing device - Google Patents
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Abstract
乗員室を有する自動車のための空調装置であって、空気通路(2)を形成するハウジング(1)と、空気通路(2)内に配設され、そこを流れる空気を冷却する冷却手段(3)と、空気通路(2)において冷却手段(3)の下流側に配設され、そこを流れる空気を加熱する加熱手段(4)と、冷却手段(3)からの冷風の一部が加熱手段(4)を迂回できるように、空気通路(2)内に形成された少なくとも1つのバイパス通路(5)と、加熱手段(4)の下流側に配設された混合装置とを備え、混合装置は、バイパス通路(5)からの冷風を内側に向けて案内する第1の混合部材(7)と、加熱手段(4)からの温風を、冷風と対向する方向で、外側に向けて案内する第2の混合部材(8)を有し、第2の混合部材(8)は、混合された空気が二つの混合部材の間に形成された隙間(9)を通って吹出されるように、第1の混合部材(7)から所定の距離はなれた位置に配設されている。
【選択図】図1An air conditioner for an automobile having a passenger compartment, the housing (1) forming an air passage (2), and a cooling means (3) disposed in the air passage (2) for cooling the air flowing therethrough ), A heating means (4) disposed on the downstream side of the cooling means (3) in the air passage (2) and heating the air flowing therethrough, and a part of the cold air from the cooling means (3) is the heating means. (4) The at least one bypass passage (5) formed in the air passage (2) and a mixing device disposed on the downstream side of the heating means (4) so as to be able to bypass the mixing device, The first mixing member (7) for guiding the cool air from the bypass passage (5) inward and the warm air from the heating means (4) are guided outward in a direction opposite to the cool air. And the second mixing member (8) is a mixed empty member. So it is blown out through the gap (9) formed between two mixing member, the predetermined distance from the first mixing member (7) is disposed at a position familiar.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、自動車の乗員室のための空調装置に関するもので、特に、空気通路を流れる冷風と温風とを混合するための空気混合装置に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner for a passenger compartment of an automobile, and more particularly to an air mixing device for mixing cold air and hot air flowing through an air passage.
乗員室に吹き出される空気の温度を調節するために、自動車用の空調装置において、冷風および温風の空気流を混合することが知られている。この種の空調装置の構造はコンパクトであることが要求されているため、小さな空間領域において冷風と温風とを混合することが必要である。しかしながら、二つの独立した冷風および温風の空気流は、冷風及び温風の密度が異なることから、冷風層と温風層とからなる空気流層を形成しがちであるため、小さな空間領域で冷風と温風とを混合することは容易なことではない。その結果、乗員室へ吹き出される混合空気流において、不均一な温度分布が生じてしまう。 In order to adjust the temperature of the air blown into the passenger compartment, it is known to mix a cold air flow and a hot air flow in an automobile air conditioner. Since the structure of this type of air conditioner is required to be compact, it is necessary to mix cold air and hot air in a small space region. However, the two independent cold and warm air flows tend to form an air current layer composed of a cold air layer and a warm air layer because the density of the cold air and the hot air is different. It is not easy to mix cold air and hot air. As a result, a non-uniform temperature distribution occurs in the mixed air flow blown into the passenger compartment.
本発明の目的は、均一な温度分布を得るために、小さな空間領域において独立した空気流を良好に混合することが可能な空気混合装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an air mixing apparatus that can mix independent air flows well in a small space region in order to obtain a uniform temperature distribution.
本発明によれば、この目的は、空調装置に関する請求項1における特徴要件、及び空気混合装置に関する請求項12における特徴要件により達成される。二つの独立した空気流が、隙間を形成する二つの空気混合部材により相互に対向するように案内されるため、空気流は小さな容積の内部における隙間の領域で交差し、その結果、充分に混合された空気が二つの空気混合部材間の隙間から吹出される。二つの空気流の間の固定仕切り壁に対して、二つの混合部材を相対的に移動させることにより、または固定された混合部材に対して仕切り壁を相対的に移動させることにより、独立した空気通路の開閉度合いを調節することが可能となる。
According to the invention, this object is achieved by the characteristic requirements in
本発明の実施例が、図面を参照して詳細に説明される。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1乃至3において、空調装置のハウジング1は空気通路2を形成しており、その下流側端部には複数の吹出開口部2a、2bおよび2cが形成されている。それらの吹出開口部は、乗員室の異なる空間に繋がっている。回転ドア1a乃至1cが、吹出開口部2a乃至2cを開閉するために設けられている。冷却手段3、例えば、エバポレータ又は冷却用熱交換器が、空気通路2を流れる空気を冷却するために、空気通路2内に設けられている。空気通路を流れる空気を暖めるための加熱手段4が、冷却手段3の下流側に、冷却手段3から所定の距離を隔てて配設されている。図示した実施例において、加熱手段4は、加熱用熱交換器4と、PTCヒータのような補助加熱部材4aとから構成されている。冷却手段3と加熱手段4との間から、加熱手段4,4aの上側及び下側にバイパス通路5が分岐しており、冷却手段3から流れてくる少なくとも一部の空気は加熱手段4、4aを迂回することができる。加熱手段4、4aは、ケース6に設けられている。二つのバイパス通路5の内壁はケース6の外壁により形成され、一方、バイパス通路5の外壁はハウジング1により形成されている。ケース6は、その下流側端部において、ほぼ円形の軸方向に延びる延長部6a有している。この延長部6aは、加熱手段4、4aからの温風のための出口部6bを形成している。この延長部6aの外側において、二つのバイパス通路5は、このバイパス通路5の環状出口を形成する環状空気通路に合流している。
1 to 3, a
冷風のためのバイパス通路5の下流側及び温風の出口部6bの下流側には、空気混合装置が配設されている。図1乃至3の実施例における空気混合装置は、フレーム状に形成された外側混合部材7(第1混合部材)及びこの外側混合部材7の内側に配設された内側混合部材8(第2混合部材)から構成されている。隙間9が二つの混合部材間に形成され、その隙間を介して、矢印Xで示すように、混合された冷風と温風が空気混合装置から吹き出す。
An air mixing device is disposed downstream of the
内側混合部材8は円板形状をしている。円板形状の内側混合部材8の中央には、突出部8aが形成されており、この突出部8aと円板(内側混合部材8)の外周部との間に形成された空気ガイド面8bは、半径方向の外側に向かって隙間9の前面領域に温風を案内するように湾曲している。外側混合部材7は、図5乃至9に示すように、これらの実施例においては、リング形状をしている。外側混合部材7の外周部分には、ハウジング1の環状部1dに支持される円筒状のジャケット7aが形成されている。外側混合部材7の空気ガイド面7bは、図1における混合部材7の断面にて示すように、半径方向の内側に向かって隙間9の前面領域に、バイパス通路5を流れる冷風を案内するように湾曲している。
The
環状の隙間9の半径方向の幅は、内側混合部材8の外径と外側混合部材7の内径との距離により決定される。図1乃至13において、軸方向における隙間9の形態の空気通路の幅を調整して、バイパス通路5及びケース6の出口部6bの開閉度合いを変更するために、二つの混合部材7及び8は、軸方向に相対的に変位可能である。このように、隙間9を流れる混合空気の温度が、冷風の風量により、温風量の比率として(或いは、その逆の比率として)調整される。
The radial width of the
図2に示すように、内側混合部材8の外径は、温風の出口部6bの内径よりも少し大きくなっており、それにより、内側混合部材8が軸方向に移動して出口部6bを塞ぐことができる。また、図3に示すように、環状の外側混合部材7の内径は、ケース6の延長部6aの外径よりも少し小さくなっており、それにより、外側混合部材7が軸方向に移動してバイパス通路5を塞ぐことができ、この場合、外側混合部材7の内周端部が、ケース6の延長部6aに当接する。ケース6の延長部6aは、バイパス通路5で形成される冷風通路と、出口部6bで形成される温風通路との間における仕切り壁を形成している。二つの空気混合部材を移動させるために、移動手段が、歯車10の形態で設けられており、この歯車10は、内側混合部材8に結合されたラック部材11、及び外側混合部材7にステー13aを介して結合された他のラック部材12と噛み合っている。図9に示すように、ラック部材12が1端部に形成されたほぼ矩形のハウジング13に、ラック部材11が案内されている。歯車10は、ハウジング1を横切る方向に延びて、且つ駆動手段(図示せず)により回転駆動されるシャフト10aに固定されている。シャフト10aは、ハウジング1のブラケットに回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 2, the outer diameter of the
図1は、冷風の一部が二つのバイパス通路5を通って二つの空気混合部材間の混合領域に流れ、また温風がケース6を通ってこの混合領域に流れる、空調装置の空気混合状態を示している。冷却手段3からの冷風の一部は、加熱手段4の中を通って加熱される。冷風及び温風の二つの空気流は、二つの空気混合部材間の混合領域において、図1中矢印で示すように相互に対向しているため、最初は別々であった二つの空気流が完全に混合されることになる。混合された空気は、矢印Xで示すように、混合装置から隙間9を通って吹出される。
FIG. 1 shows an air mixing state of an air conditioner in which a part of cold air flows through two
二つの空気混合部材7及び8は、軸方向に短い延長部分、すなわち寸法を有しているため、二つの空気流の混合プロセスが小さな容量の領域において実行される。ケース6の延長部6aの下流側端部は、外径及び内径の差に相当する半径方向の拡大部又は厚さを有している。延長部6aの端部における半径方向の厚さは、ほぼ隙間9の半径方向の幅に対応している。図示した実施例において、ケース6の延長部6aの下流側端部において半径方向の寸法を形成するために、半径方向において所定の間隔で形成された複数のリブ6cが軸方向に延びている。このように、半径方向に離間したリブ6cは、隙間9の前面の混合領域における二つの空気流の混合をサポートするものである。
The two air mixing
図2は、歯車10の回転により内側混合部材8が左側に移動し、ケース6の出口部6bを閉じた最大冷房状態にある空調装置を示している。この状態では、温風は混合領域に流れず、冷風の全部がバイパス通路5に案内される。これと同時に、外側混合部材7は、歯車10の回転により右側に移動する。その結果、二つの混合部材間の隙間9は、ケース6の延長部6a端部と外側混合部材7の内径とにより定まる軸方向の最大幅を有することになる。
FIG. 2 shows the air conditioner in the maximum cooling state in which the
図3は、外側混合部材7が上流側に移動して、外側混合部材7によりバイパス通路5を閉じるとともに、同時に内側混合部材8が下流側に移動して、二つの混合部材間の隙間9が軸方向の最大幅を有し、温風のみがハウジング1の吹出開口部2a乃至2cに流れる事ができる最大暖房状態にある二つの混合部材の位置を示している。図3においては、例えば、乗員室の窓ガラス近傍に配設される吹出口に全ての温風を送風するために、回転ドア1aのみが開口している。
FIG. 3 shows that the
図1に示す空気混合状態では、二つの空気混合部材7及び8は、主に空気の混合機能並びに出口部6b及びバイパス通路5の開度を調節する機能を有している。一方、図2に示す最大冷房状態及び図3に示す最大暖房状態においては、二つの空気混合部材は、空気通路を開閉するドア機能も追加的に有している。このようにして、空調装置の構造をコンパクトにすることができる。
In the air mixing state shown in FIG. 1, the two air mixing
図1乃至3は、二つの空気混合部材7及び8の滑らかに形成された空気ガイド面7b及び8bの第1の形態を示している。このことは、図4における外側混合部材7、及び図5における内側混合部材8においても示されている。第2の形態が、図4に示されており、内側混合部材8の前面に螺旋形状に延びるように形成されたガイドリブまたはガイド面14は、加熱手段4からの温風を、半径方向の外側方向のみならず周方向にも案内している。これにより、外側混合部材7の湾曲した面によって半径方向の内側方向に案内される冷風との混合をより良好にする。
1 to 3 show a first form of smoothly formed air guide surfaces 7b and 8b of two
図5は、第3の形態を示している。この第3の形態では、外側混合部材7にのみガイドリブ15が形成され、そのガイドリブは外周から内周に向かって湾曲形状にて延びている。従って、冷風は、隙間9の領域に、半径方向の内側方向のみならず、周方向にも案内される。この形態においては、内側混合部材8の空気ガイド面8bは、滑らかな面として形成されている。
FIG. 5 shows a third embodiment. In the third embodiment, the
図6は、第4の形態を示している。この第4の形態では、二つの空気混合部材において、ガイドリブ14及び15が対向する周方向に延びている。従って、二つの空気流は周方向において、互いにぶつかり合うように案内されて、冷風と温風が隙間9を通過する前に完全に混合される。
FIG. 6 shows a fourth embodiment. In this 4th form, in two air mixing members, the
図7は、第5の形態を示している。二つの空気混合部材には、ガイドリブ14a及び15aが形成されており、この二つのグループのガイドリブ14a及び15aが空気流を同じ周方向に案内する。このように、隙間9から吹出されるときに、混合された冷風と温風の空気流に渦巻きが生成される。
FIG. 7 shows a fifth embodiment.
図8及び13は、更に他の形態を示している。この実施例では、分岐通路16が形成されており、その分岐通路は、外側混合部材7と一体的に形成されたり、或いは外側混合部材の外周部に固定されたりすることができる。この分岐通路16は、好ましくは二つの空気ガイドリブ15の間に配置される。その際、バイパス通路5の内壁が分岐通路16に繋がり、冷風が分岐通路16を通ってハウジング1の吹出開口部(図示せず)に案内されるように、二つのガイドリブ間の空気ガイド面16aが形成されている。その吹出開口部は、特別な冷却目的のために設けられるものである。外周部に形成される分岐通路16の位置は、好ましくは、バイパス通路5の領域に配置される。分岐通路16を通る冷風の分岐点は、外側混合部材7の混合位置とは独立して形成される。図13は、最大冷房状態における外側混合部材7を示しており、温風の出口部6bが内側混合部材8により閉じられている。
8 and 13 show still another embodiment. In this embodiment, a
外側混合部材7の外周部から外側に繋がる二つ若しくは複数の分岐通路16を設けることも可能である。
It is also possible to provide two or a plurality of
図4乃至9における例示の形態は、環状の混合部材7及び8を有している。しかしながら、図10に模式的に示すように、外側混合部材7’が例えば矩形形状を有し、内側混合部材8’もほぼ矩形板の形状に形成することも可能である。参照番号8a’は、図1における突出部8aに対応する所定長さを有する頂部を示している。この形態においては、二つの混合部材7’及び8’は、同じように、湾曲した空気ガイド面を有し、隙間9の幅を調節するとともに冷風及び温風の通路を開閉するために、相互に移動可能となっている。矩形形状に代わって、楕円形の内側混合部材8に対応させて、外側混合部材7’及び隙間9を、楕円形状にすることも可能である。
The exemplary configuration in FIGS. 4 to 9 has
図11は、更に別の形態の正面斜視図を示している。この形態では、外側混合部材が、好ましくは断面がほぼV字形状を持つ、一つの長い内側混合部材80の両側に配設された、二つの長い混合部材70a及び70bから構成されている。このようにして、二つの隙間9a及び9bが、一つの内側混合部材と二つの外側混合部材の間に形成される。混合部材の端部には、二つの外側混合部材70a及び70bを相互に連結する側板71が設けられている。
FIG. 11 shows a front perspective view of still another embodiment. In this configuration, the outer mixing member is comprised of two
二つの隙間9a及び9bは、図1乃至3における二つのバイパス通路5の出口に対応して、上側及び下側に形成することができる。これらの隙間9a及び9bは、楕円形の内側混合部材とそれに対応して湾曲した外側混合部材とにより、湾曲形状にすることも可能である。一つのほぼ環状の隙間9又は二つの隙間9a及び9bの形状は、バイパス通路5の出口部分の形状に合わせることができる。
The two
また、加熱手段4を迂回する一つのバイパス通路5のみを設けることも可能である。そのような形態では、図1乃至3における、混合装置の上半分のみが設けられ、その場合、上側の混合部材は混合部材7の上側部分に相当し、下側の混合部材は図1における混合部材8のほぼ上半分に相当する。ここで、下側の混合部材は、ケース6の出口部6b全体を閉成又は覆うようにすればよい。
It is also possible to provide only one
このような形態においては、ハウジングの出口部分に温風を分岐させるために、分岐通路16に類似する分岐通路を、内側混合部材8に設けることもできる。
In such a configuration, a branch passage similar to the
図12は、バイパス通路5に対応する第1の通路50及び加熱手段4からの温風通路に対応する第2の通路40を有する形態を示している。この場合、二つの通路40及び50は、仕切り壁、すなわち部材60により相互に分離されている。部材60は、第1の混合部材7及び第2の混合部材8の間の隙間9の幅に実質的に対応する厚さ寸法を有する下流端部60aを備えている。この第1の混合部材7及び第2の混合部材8は、空気通路2の軸方向において、同時に又は相互に独立して移動可能に構成されている。その結果、混合部材7及び8を矢印の方向に移動させることにより、それぞれの通路40及び50の開閉度合いを調節することが可能となる。
FIG. 12 shows a form having a
二つの通路40及び50は、混合領域に出口部40a及び50aを有しており、それらの出口部は、移動可能な混合部材7及び8により開口又は閉塞される。
The two
二つの出口部40a及び50aは、異なる形状及び/又は寸法を有してもよい。その場合、出口部のドアとして作用する混合部材は、その出口部の形状に適合させればよい。
The two
図14は、図1乃至3の空調装置における空気混合装置の更に別の形態を示している。この形態においては、内側及び外側の混合部材7及び8は、ハウジング1に固定されている。バイパス通路5の出口部及び温風の出口部6bの開口度合を調節するために、リング部材100及び200が軸方向に移動可能に設けられている。この実施形態では、例えば、移動手段(図示せず)により、外側リング部材100がケース6の延長部6aの外周側において移動可能に、また内側リング部材200が延長部6aの内周側において移動可能である。二つのリング部材100及び200は、図1における混合部材と同じように、同時に対向する方向に移動させてもよいし、あるいは相互に独立して移動させてもよい。
FIG. 14 shows still another form of the air mixing device in the air conditioners of FIGS. In this embodiment, the inner and
図14における空調装置の混合状態では、二つの環状の部材100及び200は、それぞれのリング部材の下流側端部がケース6の延長部6aの下流側端部にほぼ一致するように、位置している。その結果、内側混合部材8とケース6の延長部6aの下流側端部との間に形成されるバイパス通路5の出口部と温風の出口部6bは、最大限、開口されている。
In the mixed state of the air conditioner in FIG. 14, the two
最大冷房の状態では、内側リング部材200は、下流側へ軸方向に沿って移動する。それにより、リング部材200の下流側端部が内側混合部材8の外側端部に当接し、温風の通路が閉じられる。
In the maximum cooling state, the
最大暖房の状態では、内側リング部材200は、図14に示される位置に移動する。一方、外側リング部材100は、下流側へ軸方向に沿って移動する。それにより、リング部材100の下流側端部が外側混合部材7の内側端部に当接する。
In the state of maximum heating, the
二つのリング部材100及び200は、冷風と温風との間で軸方向に移動可能な仕切り壁の機能を有している。図12の空気混合装置において空気混合部材7及び8を固定する場合、このリング部材は、図12の空気混合装置にも適用できる。
The two
図12の実施形態において、空気混合部材7及び8を固定して、仕切り壁部材60を通路40及び50との間で二つの部材として形成してもよい。すなわち、図12において破線で示されるように、二つの仕切り壁部材60a及び60bが、出口部40a及50aを開閉するために、空気通路2の軸方向に相互に相対的に移動するようにすればよい。
In the embodiment of FIG. 12, the
Claims (15)
前記空気通路(2)内に配設され、その空気通路(2)を流れる空気を冷却する冷却手段(3)と、
前記空気通路(2)において前記冷却手段(3)の下流側に配設され、前記空気通路(2)を流れる空気を加熱する加熱手段(4)と、
前記冷却手段(3)からの冷風の一部が前記加熱手段(4)を迂回することができるように、前記空気通路(2)に形成された少なくとも1つのバイパス通路(5)と、
前記加熱手段(4)の下流側に配設される混合装置とを備える、乗員室を有する自動車のための空調装置において、
前記混合装置は、前記バイパス通路(5)からの冷風を内側に向けて案内する第1の混合部材(7)と、前記加熱手段(4)からの温風を、前記冷風と対向する方向であって、外側に向けて案内する第2の混合部材(8)とを有し、
前記第2の混合部材(8)は、混合された空気が二つの混合部材の間に形成された隙間(9)を通って吹出されるように、前記第1の混合部材(7)から所定の距離はなれた位置に配設されることを特徴とする空調装置。 A housing (1) forming an air passage (2);
Cooling means (3) disposed in the air passage (2) for cooling air flowing through the air passage (2);
A heating means (4) disposed on the downstream side of the cooling means (3) in the air passage (2) and heating the air flowing through the air passage (2);
At least one bypass passage (5) formed in the air passage (2) so that a part of the cold air from the cooling means (3) can bypass the heating means (4);
In an air conditioner for an automobile having a passenger compartment, comprising a mixing device disposed downstream of the heating means (4),
The mixing device includes a first mixing member (7) that guides the cold air from the bypass passage (5) inward, and warm air from the heating means (4) in a direction opposite to the cold air. And having a second mixing member (8) for guiding toward the outside,
The second mixing member (8) is predetermined from the first mixing member (7) so that the mixed air is blown out through a gap (9) formed between the two mixing members. An air conditioner characterized in that it is arranged at a distance.
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