JP2015229415A - 車両用空調装置 - Google Patents

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七海 享介
Kyosuke Nanami
享介 七海
巨樹 日下
Masaki Kusaka
巨樹 日下
陽一 狩野
Yoichi Karino
陽一 狩野
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Abstract

【課題】車両用空調装置において、熱交換効率を低下させることなくヒータコアの配管を空調ケース内に収納する。【解決手段】車両用空調装置10の空調ケース12内にヒータコア18が収納され、その第1及び第2タンク50、52にそれぞれ接続された第1及び第2温水配管54、56は、第1分割ケース22の内壁面22a、22bに沿うように複数回折曲され、前記ヒータコア18の下流側となる第4通路53を介して車両前方側となる空調ケース12の側面から外部へと取り出されている。そのため、温水の流れる第1及び第2温水配管54、56が、温風の流れる第4通路53内に配置されるため、空気の熱交換効率が低下することなく、しかも、空調ケース12内に収納することで乗員との接触も回避することができる。【選択図】図1

Description

本発明は、車両に搭載され、熱交換器によって温度調整のなされた空気を車室内へと送風して車室内の温度調整を行う車両用空調装置に関する。
従来から、車両に搭載される車両用空調装置は、送風機によって内外気を内部に空気通路を形成した空調ケースへと取り込み、冷却手段であるエバポレータにより冷却された空気と、加熱手段であるヒータコアにより加熱された空気とをエアミックスドアを駆動させ前記空調ケース内で所望の混合比率に混合した後、例えば、前記空調ケースに設けられた複数の開口部から送風ダクトを通じて車室内へと送風することで温度及び湿度の調整が行われる。
上述したヒータコアには、例えば、接続される一組の配管を通じて温水が内部を循環し、前記ヒータコアを通過する空気と前記温水とが熱交換されることで該空気が加熱され温風となる。この配管は、例えば、ヒータコアから空調ケースの外側へと露出し、その露出部分には高温となった配管に乗員が触れてしまうことがないように保護カバーが装着されている。
しかしながら、この保護カバーを取り付けることで車両用空調装置における製造コストや組付工数の増加を招くため、この課題を解決するために、送風機と空調ケースとを接続するダクト内に配管を貫通させることで保護カバーを不要とした車両用空調装置が開示されている(特許文献1参照)。
特開2006−281905号公報
上述したような特許文献1に係る車両用空調装置では、温水の流れる配管が、空気の冷却を行うエバポレータよりも上流側のダクト内を貫通しているため、前記配管によってダクト内を流れる空気が加熱されてしまい、この加温された空気が下流側に配置されたエバポレータによって冷却されることとなるため、熱交換効率が大幅に悪化してしまうこととなる。
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、熱交換効率を低下させることなく、ヒータコアの配管を空調ケース内に収納可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、空気の流通する流路を有した空調ケースと、空調ケースの内部に設けられ空気を加熱するヒータコアと、空調ケースの内部においてヒータコアと車両幅方向に同一位置、且つ、ヒータコアよりも車両後方に配置され、空気を車室内へと送風する送風機とを有する車両用空調装置において、
ヒータコアは、その通風面に対して車両後方側から車両前方側に向かって空気が通過し、ヒータコアに接続される配管が、ヒータコアに対して車両前方側となる空調ケースの流路内に配置され、空調ケースにおける車両前方側の側面から外側へと取り出されることを特徴とする。
本発明によれば、送風機がヒータコアと車両幅方向に同一位置で車両後方側に配置された車両用空調装置において、空調ケースの内部に設けられたヒータコアには、その通風面に対して車両後方側から車両前方側に向かって空気が通過し、ヒータコアに接続される配管が、ヒータコアより車両前方となる空調ケースの流路内に配置されると共に、車両前方側となる空調ケースの側面から外側へと取り出される。
従って、加熱された温水の流れる配管を空調ケース内に収納することで、乗員が配管に触れてしまうことを防止しつつ、ヒータコアの車両前方となる温風の流れる流路内に配管を配置することで、エバポレータで冷却される前の空気が加熱されたり、エバポレータで冷却された空気が加熱されてしまうことが防止されるため、空気の熱交換効率を低下させることがなく、熱損失(エネルギーロス)を確実に防止することができる。
また、配管を、ヒータコアの下流側において温風が流れる流路内に配置することにより、配管を流れる温水によってさらに温風を加熱することができるため、熱交換効率をさらに向上させることが可能となり、暖房性能を高めることができる。
さらに、配管を、空調ケースを構成する運転席側ケースと助手席側ケースとの分割面から空調ケースの外側へと取り出すことにより、運転席側ケース及び助手席側ケースという配管を空調ケースの外側へと取り出すための分割面を新たに設ける必要がないため、最小の分割ケースにて空調ケースを構成することができ、構成を簡素化することで製造コスト及び組み付け工数の削減を図ることができる。
さらにまた、配管を、空調ケースの内壁面に沿って配設することにより、配管が流路を流通する空気の流れを妨げてしまうことが抑制され、配管を流路中央に配置した場合と比較し、流通抵抗の増加を抑制することができる。
本発明によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、送風機がヒータコアと車両幅方向に同一位置で車両後方側に配置された車両用空調装置において、ヒータコアに接続される配管を、ヒータコアより車両前方となる空調ケースの流路内に配置し、且つ、車両前方側となる空調ケースの側面から外側へと取り出すことで、乗員が配管に触れてしまうことを防止しつつ、エバポレータで冷却される前の空気が加熱されたり、エバポレータで冷却された空気が加熱されてしまうことが防止される。そのため、車両用空調装置における空気の熱交換効率を低下させることがなく、熱損失(エネルギーロス)を確実に防止することができる。
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の全体断面図である。 図1の車両用空調装置の一部省略正面図である。 図1の車両用空調装置の一部切欠平面図である。 図1の車両用空調装置を構成するヒータコアの外観斜視図である。
本発明に係る車両用空調装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置を示す。なお、以下の説明では、図1に示される車両用空調装置10の右側(矢印A方向)を車両の前方側とし、左側(矢印B方向)を該車両の後方側として説明する。
この車両用空調装置10は、図1に示されるように空気の各通路を構成する空調ケース12と、前記空調ケース12の内部に配設される送風機14と、前記空気を冷却するエバポレータ16と、該空気を加熱するヒータコア18と、前記各通路内を流通する空気の流れを切り換えるダンパ機構20とを含む。
空調ケース12は、例えば、略対称形状の第1及び第2分割ケース22、24と、該第1及び第2分割ケース22、24の下部に装着されるロアケース26とから構成され、前記第1及び第2分割ケース22、24は、図2に示されるように、分割面28a、28bを境として車両の前後方向(矢印A、B方向)と直交する幅方向(矢印C方向)に分割可能に設けられ、一方、ロアケース26は、第1分割ケース(運転席側ケース)22から第2分割ケース(助手席側ケース)24に跨るように設けられる。
また、空調ケース12の上方には、乗員の顔近傍に送風を行うベント送風口30と、該ベント送風口30と隣接して車両のフロントウィンドウ近傍に送風を行うデフロスタ送風口32とが開口している。なお、ベント送風口30が車両後方側(矢印B方向)、デフロスタ送風口32が車両前方側(矢印A方向)となるように隣接して形成される。
一方、空調ケース12の内部には、上方且つ車両の後方側(矢印B方向)となる位置に送風機14が収納される。この送風機14は、例えば、第1分割ケース22と第2分割ケース24との間に跨るように空調ケース12の幅方向略中央に設けられ、モータ等の通電作用下に回転駆動する駆動源34と、周面に複数のフィンを有し前記駆動源34の駆動軸に連結されたファン36とからなる。
そして、空調ケース12には、送風機14の外周側を取り巻くように螺旋状の送風通路38が形成され、該送風通路38は第1分割ケース22側から見て前記送風機14の下方から反時計回りに形成され、通路断面積が徐々に大きくなりながら車両前方側(矢印A方向)に向かって延在している。
この送風通路38の下方には、ロアケース26の内部に第1通路40が形成され、該第1通路40は車両前方側(矢印A方向)に向かって下方へと徐々に傾斜するように延在すると共に、該第1通路40の下流側には、第1分割ケース22と第2分割ケース24との間に跨るようにエバポレータ16が設けられている。
エバポレータ16は、例えば、空調ケース12の高さ方向に対して上端部が車両後方側(矢印B方向)、下端部が車両前方側(矢印A方向)となるように所定角度だけ傾斜して配置されると共に、前記上端部が送風機14の下方となるように配置される。そして、エバポレータ16には、図示しない複数のチューブを通じて冷媒が循環されており、該チューブの間に設けられたフィンに送風通路38からの空気が通過することで、該空気と前記冷媒との熱交換がなされ、冷却された空気がエバポレータ16の下流側へと供給される。
また、エバポレータ16の下流側には第2通路42が設けられ、該第2通路42には、ダンパ機構20を構成するエアミックスダンパ44が設けられると共に、該エアミックスダンパ44の下流側には、車両前方側(矢印A方向)となるようにヒータコア18が設けられる。
そして、この第2通路42は、車両後方側(矢印B方向)においてベント送風口30まで延在する第3通路46と連通し、前記第2通路42とヒータコア18又は第3通路46との連通状態をエアミックスダンパ44によって切り替えられる。この第3通路46は、送風機14に対して車両前方側(矢印A方向)となる位置に形成され、ベント送風口30に向かって上方へと略一直線上に延在している。
ヒータコア18は、図1〜図4に示されるように、例えば、並列に配置された複数のチューブ48の両端部に一組の第1及び第2タンク50、52が接続され、該第1及び第2タンク50、52の長手方向に沿った端部には、図示しない内燃機関で加熱された冷却水(以下、温水という)が供給・排出される第1及び第2温水配管(配管)54、56がそれぞれ接続される。
このヒータコア18は、図1に示されるように、空調ケース12において車両前方側(矢印A方向)に設けられ、その上端部となる第1タンク50が車両後方側(矢印B方向)、下端部となる第2タンク52が車両前方側(矢印A方向)となるように所定角度だけ傾斜して配置され、第2通路42を挟んでエバポレータ16と略平行に設けられる。
そして、ヒータコア18には、複数のチューブ48を通じて温水が循環されており、前記チューブ48の間に設けられたフィンに第2通路42からの空気が通過することで、該空気と前記温水との熱交換がなされ、加熱された空気がヒータコア18の下流側に形成された第4通路53へと流通する。すなわち、ヒータコア18には、その通風面18aに対して車両後方側の第2通路42から車両前方側の第4通路53へと空気が流れることで加熱された温風となる。
第1及び第2タンク50、52は、図2〜図4に示されるように、空調ケース12の幅方向(矢印C方向)に沿って略水平にそれぞれ設けられ、第1分割ケース22側となる端部にそれぞれ第1及び第2温水配管54、56が接続されている。
第1及び第2温水配管54、56は、例えば、略同一直径のパイプからなり、第1及び第2温水配管54、56は、その一端部が第1及び第2タンク50、52の端部にそれぞれ接続され、他端部が、第1分割ケース22と第2分割ケース24との分割面28a、28bに形成された一組の挿通孔58a、58bを通じて空調ケース12の外部へと所定長さだけ露出している。また、第1及び第2温水配管54、56は、その一端部から他端部に向けてヒータコア18の下流側となる第4通路53内に配置されている。
なお、第1及び第2温水配管54、56の他端部は、例えば、図示しない内燃機関の冷却系統へと接続され、該内燃機関を循環することで加熱された温水(冷却水)が供給・排出される。
第1温水配管54には、例えば、第1タンク50に接続され車両前方側(矢印A方向)に向かって水平方向に延在する第1配管部60と、前記第1配管部60の端部に対して略直角に折曲され幅方向中央に向かって延在する第2配管部62と、前記第2配管部62の端部において略直角に折曲され空調ケース12の挿通孔58aへ挿通される第3配管部64とを有する。
第1配管部60は、その一端部が第1タンク50側に向かって折曲して該第1タンク50へと接続され、他端部に向かって一直線状で第1分割ケース22の幅方向に沿った内壁面22aに沿うように配置される(図3参照)。第2配管部62は、第1タンク50の延在方向と略平行となるように一直線状に形成され、第1分割ケース22における車両前方側(矢印A方向)の内壁面22bに沿うように配置されている(図3参照)。
第2温水配管56には、例えば、第2タンク52に接続され鉛直上方向に向かって延在する第4配管部66と、前記第4配管部66の端部に対して略直角に折曲され幅方向中央に向かって延在する第5配管部68と、前記第5配管部68の端部において略直角に折曲され空調ケース12の挿通孔58bへ挿通される第6配管部70とを有する。
第4配管部66は、その一端部が第2タンク52側に向かって折曲して該第2タンク52へと接続され、他端部に向かって一直線状で第1分割ケース22の内壁面22aに沿うように配置される(図3参照)。第5配管部68は、前記第1温水配管54の第2配管部62の下方に略平行となるように配置され第1分割ケース22における車両前方側(矢印A方向)の内壁面22bに沿うように配置される(図3参照)。
すなわち、第1及び第2温水配管54、56は、それぞれヒータコア18から空調ケース12の外部へ突出するまで複数回折曲されたクランク状に形成される。
そして、第1温水配管54の他端部となる第3配管部64、第2温水配管56の他端部となる第6配管部70は、空調ケース12において第1分割ケース22の分割面28aと第2分割ケース24の分割面28bとに跨るように形成された一組の挿通孔58a、58bへそれぞれ挿通された後、図示しない内燃機関の冷却系統へと接続される。
この挿通孔58a、58bは、第1分割ケース22側の分割面28aにおいてそれぞれ断面半円状に形成され、第2分割ケース24側の分割面28bにおいて、第1分割ケース22側と対称となるようにそれぞれ断面半円状に形成されることで、前記第1分割ケース22の分割面28aと前記第2分割ケース24の分割面28bとを合わせるように組み付けることで円形状に形成される。
そして、ヒータコア18には、第1温水配管54を通じて温水が第1タンク50へと供給され、複数のチューブ48を介して第2タンク52へと循環した後、第2温水配管56を通じて内燃機関へと戻るように流通することで、前記チューブ48の間を通過する空気が前記温水と熱交換され、加熱された空気がヒータコア18の下流側の第4通路53へと流通する。
また、ヒータコア18の上方には、空調ケース12の幅方向に沿った側面にフット送風口74が開口するように形成され、該フット送風口74を通じて車室内における乗員の足元近傍へ送風がなされる。
ダンパ機構20は、エバポレータ16とヒータコア18との間に設けられるエアミックスダンパ44と、ベント送風口30及びデフロスタ送風口32の送風状態を切り替える第1切替ダンパ76と、第3通路46と第4通路53との間に設けられデフロスタ送風口32及びフット送風口74の送風状態を切り替える第2切替ダンパ78とを有する。
エアミックスダンパ44は、例えば、湾曲したプレート状に形成され、空調ケース12の幅方向(矢印C方向)に沿って設けられ、その両側部が前記空調ケース12の内壁面に設けられたガイド手段(図示せず)に沿って案内される。そして、エアミックスダンパ44の内壁面には、該エアミックスダンパ44のスライド方向に沿ってラックギア80が設けられ、空調ケース12に軸支されたシャフト82のピニオンギア84が噛合される。
このシャフト82が、図示しないアクチュエータの駆動作用下に回転することで、エアミックスダンパ44がガイド手段に沿って略水平方向にスライドし、第2通路42内においてヒータコア18に臨む位置(図1参照)から第3通路46に臨む位置まで移動可能に設けられる。そして、エアミックスダンパ44が移動することで、エバポレータ16によって冷却された空気(冷風)と、ヒータコア18によって加熱された空気(温風)との混合比率を調整して下流側へと送風する。
第1切替ダンパ76は、ベント送風口30とデフロスタ送風口32との間に軸支され、図示しないアクチュエータの駆動作用下に軸部を中心として所定角度だけ回動することで、第3通路46とベント送風口30及びデフロスタ送風口32との連通状態を切り替えている。
第2切替ダンパ78は、断面扇形状に形成され軸部が第1及び第2分割ケース22、24に対してそれぞれ軸支され、図示しないアクチュエータの駆動作用下に前記軸部を中心として所定角度だけ回動することで、第4通路53と第3通路46及びフット送風口74との連通状態を切り替えている。
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に空調ケース12に対してヒータコア18を組み付ける場合について説明する。なお、以下の説明では、ヒータコア18以外の構成部材の組み付けに関する説明について省略する。
先ず、第1分割ケース22と第2分割ケース24とが分割面28a、28bを境として幅方向(矢印C方向)に分割された状態とし、前記第2分割ケース24の内部に、第1及び第2温水配管54、56の設けられていないヒータコア18の他端部側を挿入し、例えば、その内壁面に設けられた図示しない保持手段によって所定位置に仮組みする。この場合、ヒータコア18は、その幅方向に沿った半分のみが第2分割ケース24によって覆われており、第1及び第2温水配管54、56を含む幅方向に沿った残り半分が外部に露呈した状態にある。
次に、第2分割ケース24の分割面28bに対して、第1分割ケース22の分割面28aを合わせるように接近させ、外側に露呈したヒータコア18の残り半分を前記第1分割ケース22の内部に収納するように組み付ける。これにより、第1及び第2温水配管54、56が、第1分割ケース22の内壁面22a、22bに沿うように収納されると共に、前記第1分割ケース22と前記第2分割ケース24とが組み合わされることで形成された一組の挿通孔58a、58bに前記第1温水配管54の第3配管部64及び第2温水配管56の第6配管部70がそれぞれ挿通され、所定長さだけ外部へと突出した状態となる。
これにより、空調ケース12の内部にヒータコア18が収納された状態となり、該ヒータコア18の組み付けが完了する。
次に、上述したようにヒータコア18が空調ケース12に収納された車両用空調装置10の動作並びに作用効果について簡単に説明する。
先ず、車室内の室温を低下させる冷房運転を行う場合について説明する。図示しない乗員が車室内において操作レバーを操作して冷房運転を選択することで、該操作レバーの操作に応じて図示しないアクチュエータが駆動してエアミックスダンパ44が車両前方側(矢印A方向)へとスライドする。また同時に、送風機14が駆動することで、空調ケース12内へ吸い込まれた空気が送風通路38に沿って旋回するように下方へと流通した後、第2通路42からエバポレータ16を通過することで熱交換が行われて所定温度に冷却される。
そして、冷却された空気は、第3通路46を通じて空調ケース12内を上方に向かって流通した後、第1切替ダンパ76の切替作用下に開口しているベント送風口30を通じて車室内へと供給される。
この際、エバポレータ16の上流側となる第2通路42及び下流側となる第3通路46内には、ヒータコア18の第1及び第2温水配管54、56が配置されていないため、前記第2通路42を流れる前記エバポレータ16で冷却される前の空気や、前記第3通路46を流れる前記エバポレータ16で冷却された空気が加熱されてしまうことがない。
次に、車室内の室温を上昇させる暖房運転を選択し、車室内における乗員の足元近傍へ温風を送風する場合について説明する。
先ず、図示しない操作レバーを操作して暖房運転を選択することで、エアミックスダンパ44が車両後方側(矢印B方向)へとスライドし、エバポレータ16の下流側とヒータコア18とが連通した状態となる。そして、送風機14から送風されエバポレータ16を通過することで冷却された空気は、第2通路42からヒータコア18を通過することで所定温度に加熱され第4通路53を通じて上方に向かって流れた後、フット送風口74から車室内における乗員の足元近傍へと供給される。
この際、ヒータコア18の下流側となる第4通路53には、第1及び第2温水配管54、56が配置されているが、前記第4通路53へ流れるのはヒータコア18で加熱された温風であるため、前記第1及び第2温水配管54、56を流れる温水によって前記温風が加熱されても熱交換効率が低下してしまうことはなく、該温風が第1及び第2温水配管54、56によってさらに加熱され、熱交換効率を高めることが可能となる。その結果、フット送風口74から車室内へと送風される温風による暖房効果を高めることができる。
以上のように、本実施の形態では、空調ケース12の幅方向略中央に送風機14の設けられたフルセンター式の車両用空調装置10において、ヒータコア18に接続され温水の流れる第1及び第2温水配管54、56を空調ケース12内に収納し、且つ、温風の流れるヒータコア18の下流側となる第4通路53内に配置している。そのため、第1及び第2温水配管54、56が外部へ露出することがないため乗員が接触してしまうことが防止され、しかも、エバポレータ16で冷却された空気が加熱されたり、該エバポレータ16で冷却される前の空気が加熱されてしまうことが回避されるため、前記空気の熱交換効率を低下させることがなく、熱損失(エネルギーロス)を防止することができる。
また、第1及び第2温水配管54、56を空調ケース12の外部に露出させる場合に必要とされていた保護カバーを廃止することで、製造コストの削減並びに組み付け工数の削減を図ることも可能となる。
さらに、第1及び第2温水配管54、56を、温風の流れる第4通路53内に配置することで、該温風を前記第1及び第2温水配管54、56を流れる温水によってさらに加熱することができるため、熱交換効率をさらに向上させることが可能となり、車室内を加温するための暖房性能を高めることができる。
さらにまた、第1及び第2温水配管54、56の他端部を、第1及び第2分割ケース22、24の分割面28a、28bを利用して形成された挿通孔58a、58bを通じて外部へと取り出すことで、前記他端部を空調ケース12の外側へと取り出すための新たな分割面を設ける必要がない。そのため、第1及び第2分割ケース22、24という最小の分割ケースにて空調ケース12を構成することができ、構成を簡素化することで製造コスト及び組み付け工数の削減を図ることができる。
さらにまた、第1及び第2温水配管54、56は、第1分割ケース22の内壁面22a、22bに沿うように配置されているため、該空調ケース12の通路を流通する空気の流れを妨げることが抑制され、前記第1及び第2温水配管54、56を通路の中央に配置した場合と比較し、流通抵抗の増加を抑制することが可能となる。
なお、本発明に係る車両用空調装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10…車両用空調装置 12…空調ケース
14…送風機 16…エバポレータ
18…ヒータコア 20…ダンパ機構
22…第1分割ケース 24…第2分割ケース
26…ロアケース 28a、28b…分割面
38…送風通路 40…第1通路
42…第2通路 44…エアミックスダンパ
46…第3通路 48…チューブ
50…第1タンク 52…第2タンク
54…第1温水配管 56…第2温水配管
58a、58b…挿通孔

Claims (4)

  1. 空気の流通する流路を有した空調ケースと、前記空調ケースの内部に設けられ前記空気を加熱するヒータコアと、前記空調ケースの内部において前記ヒータコアと車両幅方向同一位置、且つ、該ヒータコアよりも車両後方に配置され、前記空気を車室内へと送風する送風機とを有する車両用空調装置において、
    前記ヒータコアは、その通風面に対して前記車両後方側から車両前方側に向かって前記空気が通過し、前記ヒータコアに接続される配管が、該ヒータコアに対して前記車両前方側となる前記空調ケースの流路内に配置され、前記空調ケースにおける車両前方側の側面から外側へと取り出されることを特徴とする車両用空調装置。
  2. 請求項1記載の車両用空調装置において、
    前記配管は、前記ヒータコアの下流側において温風が流れる流路内に配置されることを特徴とする車両用空調装置。
  3. 請求項1又は2記載の車両用空調装置において、
    前記配管は、前記空調ケースを構成する運転席側ケースと助手席側ケースとの分割面から該空調ケースの外側へと取り出されることを特徴とする車両用空調装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用空調装置において、
    前記配管は、前記空調ケースの内壁面に沿って配設されることを特徴とする車両用空調装置。
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