JP2013193636A - 車両の外気導入構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の車両が備える車両用空調装置を改変することなく熱交換器を配設することができる車両の外気導入構造を提供する。
【解決手段】 ウインドシールドガラス２とフードパネル３との間に配置され、空調用の外気を取り入れるための外気取入口４０１が設けられたガーニッシュ４と、外気取入口４０１によって車両外部と連通されており、外気取入口４０１から外気が導入されるインテークダクト５と、第１熱交換流路に流れる空気と第２熱交換流路に流れる空気との間で熱を交換する顕熱交換器６０１とを備える。また、ガーニッシュ４に設けられた外気取入口４０１から導入された外気を、第１熱交換流路を通過させて車室内へ送出可能な吸気流路と、車室内から送出される内気を、第２熱交換流路を通過させて車室外へ送出可能な排気流路とを具備し、顕熱交換器６０１はインテークダクト５内に配設された、車両の外気導入構造である。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車等の車両の外気導入構造に関する。

車両用空調装置において、暖房時に車室内の換気を行う場合に、熱交換器として顕熱交換器又は全熱交換器が利用されることがある。これらの熱交換器は、車室内から送り出される温かい排気（内気と呼ぶ）と車外から取り込まれる冷たい吸気（外気と呼ぶ）とを、互いに隣接した２系統の流路にそれぞれ流して、排気から吸気へ熱を移動させる。この熱の回収によって、車両用空調装置において暖房運転の省エネルギ化を図ることができる。

特許文献１には、外気導入通路（吸気流路と呼ぶ）にこのような熱交換器を備えた車両の外気導入構造が開示されている。

特開２００２−２００９１１号公報

熱交換器を有さない既存の車両に新たに熱交換器を備える場合、車両用空調装置を改変する必要が生じる。ここでいう改変とは、例えば、車両用空調装置内、もしくは車両用空調装置に至る流路に熱交換器を配設するために専用の空間を設ける、内気が熱交換器を経由して車外へ排気されるための流路（排気流路と呼ぶ）を別途設ける必要があるなどである。

このように、熱交換器を有さない既存の車両に新たに熱交換器を備える場合、車両用空調装置を再設計する必要が生じるという課題が生じる。

本発明の目的は、既存の車両が備える車両用空調装置を改変することなく熱交換器を配設することができる車両の外気導入構造を提供することである。

本発明の車両の外気導入構造は、ウインドシールドガラスの前方で、かつ、前記ウインドシールドガラスとフードパネルとの間に配置され、空調用の外気を取り入れるための外気取入口が設けられたガーニッシュと、前記ガーニッシュに設けられた外気取入口によって車両外部と連通されており、前記外気取入口から外気が導入されるインテークダクトと、第１熱交換流路と第２熱交換流路とを有し前記第１熱交換流路に流れる空気と前記第２熱交換流路に流れる空気との間で熱を交換する熱交換器と、前記ガーニッシュに設けられた外気取入口から導入された外気を、前記第１熱交換流路を通過させて車室内へ送出可能な吸気流路と、車室内から送出される内気を、前記第２熱交換流路を通過させて車室外へ送出可能な排気流路と、を具備し、前記熱交換器は前記インテークダクト内に配設された構成を採る。

本発明によれば、インテークダクトに熱交換器を配設することで車両用空調装置の改変が不要となる。インテークダクトは、一般的な車両であれば通常備えられるものであり、熱交換器を配設するために十分な空間を有する。また、インテークダクトは車両外部と連
通しているため排気流路を設けるのが非常に容易である。

したがって、本発明によれば、既存の車両が備える車両用空調装置を改変することなく熱交換器を配設することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る外気導入構造を備えた車両の部分斜視図 本発明の実施の形態に係るガーニッシュを取り外した際の車両の部分斜視図 本発明の実施の形態に係る顕熱交換器ユニットとその周辺構成を示す図 本発明の実施の形態に係る顕熱交換器の構成を示す図 車両の下側から見た図１のＡ−Ａ線拡大断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１および図２を用いて、本発明の実施の形態に係る外気導入構造の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る外気導入構造を備えた車両の部分斜視図である。また、図２は、ガーニッシュを取り外した際の車両の部分斜視図である。

図１に示すように、車両１は、ウインドシールドガラス２、フードパネル３、ガーニッシュ４を備える。

ウインドシールドガラス２は車両の車室前方に設置されている。フードパネル３は、エンジンもしくは電動モータなどの走行用駆動力発生する装置等を搭載するフードルームを覆っている。

ガーニッシュ４は、ウインドシールドガラス２の前方で、かつ、ウインドシールドガラス２とフードパネル３との間に配置される。また、ガーニッシュ４には、空調用の外気を取り入れるための外気取入口４０１が設けられている。

外気取入口４０１は、外気を吸い込むために車幅方向に延びる横型の取入口であり、複数形成されている。外気取入口４０１は、横型に限らず車両前後方向に延びる縦型としてもよい。

ガーニッシュ４は、例えば、金属、樹脂で形成される。ガーニッシュ４は、外気取入口４０１が形成されていればよく、その材質、取入口の形状は様々に設計可能である。

図２は、図１のガーニッシュ４およびフードパネル３を取り外した際の車両１の部分斜視図である。

ガーニッシュ４の下方で車幅方向に延びるようにインテークダクト５を設置する。インテークダクト５は、ガーニッシュ４に設けられた外気取入口４０１によって車両外部と連通されており、この外気取入口４０１から外気が導入可能となっている。

インテークダクト５は、車両側方から見て断面が例えばＵ字状に形成された箱体である。外気取入口４０１からインテークダクト５へ導入した外気は、後述するように、顕熱交換器ユニット６、ダクト８０２、ブロワファン８０３、および、車両用空調装置８０４をこの順に経由して車室内へ導かれる。

顕熱交換器ユニット６は、インテークダクト５内に配設され、顕熱交換器６０１を備え
る。顕熱交換器６０１は、ガーニッシュ４の外気取入口４０１からインテークダクト５へ導入した外気と、車室内から送出される内気とのとの間で熱交換を行う。

顕熱交換器６０１にて熱交換が行われた後の内気は、顕熱交換器ユニット６が備える内気排出ダクト６０５を経由してフェンダ７の裏から車室外へ排出される。

顕熱交換器ユニット６は、さらにカバー６０２を備える。このカバー６０２は顕熱交換器６０１を覆っている。カバー６０２は、外気取入口４０１から侵入した水が顕熱交換器６０１へ侵入するのを防止するものである。

一方、外気取入口４０１から導入された外気を顕熱交換器６０１の第１熱交換流路へ導出可能とするために、カバー６０２はインテークダクト５とわずかに離間するように設置される。

次に、図３を用いて本実施の形態に係る顕熱交換器ユニット６について説明する。図３は、顕熱交換器ユニット６とその周辺構成を示す図である。

顕熱交換器ユニット６は、顕熱交換器６０１、カバー６０２、ケース６０３、内気導入グリル６０４、および、内気排出ダクト６０５を備える。図３の顕熱交換器ユニット６は、図２におけるカバー６０２を取り外した際の顕熱交換器ユニット６を表した図である。

図３に示す流路Ａは外気を車室内に取り込むための風路である（以下、吸気流路Ａ）。詳細には、吸気流路Ａは、ガーニッシュ４に設けられた外気取入口４０１から導入された外気を、後述する顕熱交換器６０１の第１熱交換流路を通過させて車室内へ送出可能な吸気流路である。

また、図３に示す流路Ｂは内気を車室外へ排気する風路である（以下、排気流路Ｂ）。詳細には、排気流路Ｂは、車室内から送出される内気を、後述する顕熱交換器６０１の第２熱交換流路を通過させて車室外へ送出可能な排気流路である。

吸気流路Ａは、排気流路Ｂと分離されており、両者内を通る空気が互いに混合することがないようになっている。

以下に、各部構成および空気の流れを詳細に説明する。

顕熱交換器ユニット６は、上述のごとく、インテークダクト５内に配設される。顕熱交換器６０１はケース６０３内に収容されている。

ケース６０３には、空気の取り入れ口が設けられる。この取り入れ口は、顕熱交換器６０１の第１熱交換流路の空気と、第２熱交換流路の空気とが混合しないように別個に複数設けられる。

インテークダクト５の壁面には、吸気流路Ａの空気が通過する外気流入孔５０１、および、排気流路Ｂの空気が通過する内気排出孔５０２が形成される。

外気流入孔５０１、および、内気排出孔５０２は、例えば、互いに隣接して形成される。

ガーニッシュ４に設けられた外気取入口４０１からからインテークダクト５へ導入した外気は、ケース６０３の取り入れ口、顕熱交換器６０１の第１熱交換流路をこの順に経由
して、外気流入孔５０１へ導入される。これらは全て吸気流路Ａを構成する。

一方、車室内から排出される内気は、内気排出孔５０２、内気導入グリル６０４、ケース６０３の取り入れ口、顕熱交換器６０１の第２熱交換流路をこの順に経由して、内気排出ダクト６０５へ導入される。

内気排出ダクト６０５へ導入された内気は、前述のごとく、フェンダ７の裏から車室外へ排出される。これらは全て排気流路Ｂを構成する。

以上のように、顕熱交換器ユニット６にて、高い温度の内気と低い温度の外気との間で熱交換が行われ、内気は車室外へ排出、外気は車室内に取り込みが行われる。

上述のように外気流入孔５０１と内気排出孔５０２とを隣接して形成するのは、このようにすると内気導入グリル６０４とケース６０３とを接近させることが可能となり、顕熱交換器ユニット６を小型化できるからである。

なお、ここでいう「外気流入孔５０１と内気排出孔５０２とを隣接して形成」とは、顕熱交換器６０１を搭載していない既存の車両のインテークダクト５に形成されている外気流入孔５０１の一部をダクトで分離し、内気排出孔５０２として用いることも含む概念である。

次に、図４を用いて本実施の形態に係る顕熱交換器ユニット６が備える顕熱交換器６０１について詳細に説明する。図４は、顕熱交換器６０１を表わす斜視図である。

顕熱交換器６０１は、図４に示すように、流路が固定された静止型の熱交換気である。顕熱交換器６０１は、隣接する２系統の流路Ｃ，Ｄを有し、一方の流路Ｃ（第１熱交換流路に相当）に低い温度の空気（例えば、上記吸気流路Ａ）を流し、他方の流路Ｄ（第２熱交換流路に相当）に高い温度の空気（例えば、上記排気流路Ｂ）を流す。

これにより、顕熱交換器６０１では、流路Ｃと流路Ｄとの空気を混合せずに流路Ｄの空気の熱を流路Ｃの空気へ移動させることができる。各系統の流路Ｃ，Ｄには多数の細かい流路が設けられ、各系統の細かい流路を互いに交差させて配置することで２系統の流路Ｃ，Ｄの接触面積を大きくしている。

次に、図５を用いて、顕熱交換器ユニット６から車室内の側における空気の流れを説明する。図５は車両の下側から見た図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

顕熱交換器ユニット６は車両用空調装置８０４と空気の受け渡しを行う。車両用空調装置８０４は、空気を冷却するエバポレータ、空気を温める放熱器（例えば、エンジン排熱を利用したヒータコア）、冷媒で放熱するコンデンサ、および、電気ヒータ等のエアコンサイクルを構成する各種部材を備える。

以下、吸気流路Ａと排気流路Ｂについて詳細に説明する。

（吸気流路Ａの説明）
外気取入口４０１からからインテークダクト５へ導入した外気は、顕熱交換器ユニット６、外気流入孔５０１を経由してインテークドア８０１を備えるダクト８０２へ導入される。この導入された外気はブロワファン８０３を経由して、車両用空調装置８０４へ導入される。車両用空調装置８０４を経由した外気は車室内に導入される。

外気の取り込みは、ブロワファン８０３の吸引力により行われる。外気の取り込み量は、インテークドア８０１の開度、および、ブロワファン８０３の回転数を制御することで調整可能である。

（排気流路Ｂの説明）
車室内から排出される内気は、内気排出孔５０２に設けたドラフタドア６０６を経由して、内気導入グリル６０４へ導入される。内気導入グリル６０４へ導入された内気は、前述のごとく、顕熱交換器６０１、内気排出ダクト６０５を経由して、車室外へ排出される。

ドラフタドア６０６は、内気循環による空調を行う場合は閉状態を維持するように制御する。反対に外気導入による空調を行う場合、ドラフタドア６０６は、車内静圧と車外の空気圧との差で自然に開くようにする。なお、ドラフタドア６０６は、アクチュエータを備えるようにし、電磁力もしくは油圧力等にて開閉状態を制御するようにしてもよい。

このように、本実施の形態における車両の外気導入構造は、インテークダクトに顕熱交換器を配設する。インテークダクトは、一般的な車両には通常、備えられるものであり、顕熱交換器を配設するために十分な空間を有する。また、インテークダクトは車両外部と連通しているため、排気流路を設けるのが非常に容易である。

したがって、本実施の形態における車両の外気導入構造は、既存の車両が備える車両用空調装置を改変することなく顕熱交換器を配設することができるという効果を奏する。

また、本実施の形態における車両の外気導入構造は以下の効果も期待できる。

外気の温度が非常に低い場合、顕熱交換器の排気流路内を通過する内気に含まれる水分が冷却され、顕熱交換器内にて霜となる。この霜が原因で、顕熱交換器の熱交換効率を低下させることがある。

また、車両停車中に、霜が凍結して氷となる場合がある。この氷が、発車後に融けて水となり、顕熱交換器から流れ出る場合がある。この水をいかに排出するかが問題となる。

本実施の形態における車両の外気導入構造では、顕熱交換器が車室外であるインテークダクト内に設置されている。インテークダクトは、通常、水を排出するための排水路を備えている。このため、顕熱交換器から水が流れ出ても、別途の排水構造を設ける必要がない。

このように、本実施の形態における車両の外気導入構造は、顕熱交換器で発生した露を車両用空調装置へ侵入させることなく容易に排出することができるという効果を奏する。

以上、本実施の形態について説明してきたが、上記説明は一例であり、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。

本発明は、自動車等の車両の外気導入構造として好適である。

１ 車両
２ ウインドシールドガラス
３ フードパネル
４ ガーニッシュ
４０１ 外気取入口
５ インテークダクト
５０１ 外気流入孔
５０２ 内気排出孔
６ 顕熱交換器ユニット
６０１ 顕熱交換器
６０２ カバー
６０３ ケース
６０４ 内気導入グリル
６０５ 内気排出ダクト
６０６ ドラフタドア
７ フェンダ
８０１ インテークドア
８０２ ダクト
８０３ ブロワファン
８０４ 車両用空調装置

本発明の車両の外気導入構造は、ウインドシールドガラスの前方で、かつ、前記ウインドシールドガラスとフードパネルとの間に配置され、空調用の外気を取り入れるための外気取入口が設けられたガーニッシュと、前記ガーニッシュに設けられた外気取入口によって車両外部と連通されており、前記外気取入口から外気が導入されるインテークダクトと、第１熱交換流路と第２熱交換流路とを有し前記第１熱交換流路に流れる空気と前記第２熱交換流路に流れる空気との間で熱を交換する熱交換器と、前記ガーニッシュに設けられた前記外気取入口から導入された外気を、前記第１熱交換流路を通過させて車室内へ送出可能な吸気流路と、車室内から送出される内気を、前記第２熱交換流路を通過させて車室外へ送出可能な排気流路と、を具備し、前記熱交換器は前記インテークダクト内に配設された構成を採る。

Claims (8)

1. ウインドシールドガラスの前方で、かつ、前記ウインドシールドガラスとフードパネルとの間に配置され、空調用の外気を取り入れるための外気取入口が設けられたガーニッシュと、
   前記ガーニッシュに設けられた外気取入口によって車両外部と連通されており、前記外気取入口から外気が導入されるインテークダクトと、
   第１熱交換流路と第２熱交換流路とを有し前記第１熱交換流路に流れる空気と前記第２熱交換流路に流れる空気との間で熱を交換する熱交換器と、
   前記ガーニッシュに設けられた外気取入口から導入された外気を、前記第１熱交換流路を通過させて車室内へ送出可能な吸気流路と、
   車室内から送出される内気を、前記第２熱交換流路を通過させて車室外へ送出可能な排気流路と、を具備し、
   前記熱交換器は前記インテークダクト内に配設された、
   車両の外気導入構造。
2. 前記吸気流路は、前記排気流路と分離された、
   請求項１に記載の車両の外気導入構造。
3. 前記排気流路で、かつ、前記熱交換器が有する前記第２熱交換流路を通過した流路上に、車室内から送出される内気を車室外へ導く内気排出ダクトを更に具備した、
   請求項１に記載の車両の外気導入構造。
4. 前記内気排出ダクトは、車室内から送出される内気を前記車両が備えるフェンダの裏から車室外へ導く、
   請求項３に記載の車両の外気導入構造。
5. 前記インテークダクトには、前記吸気流路の空気が通過する外気流入孔、および、
   前記排気流路の空気が通過する内気排出孔が形成され、
   前記外気流入孔、および、前記内気排出孔は隣接して形成された、
   請求項１に記載の車両の外気導入構造。
6. 前記熱交換器を覆うカバーを更に具備し、
   前記カバーは前記インテークダクトと離間するように設置した、
   請求項１に記載の車両の外気導入構造。
7. 前記熱交換器は、顕熱交換器である、
   請求項１に記載の車両の外気導入構造。
8. 請求項１に記載の車両の外気導入構造を具備する車両。

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