JP2016002949A - 車両用空調装置 - Google Patents

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    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices

Abstract

【課題】車両用空調装置において、エバポレータの凝縮水がヒータコア側へ移動することを防止しつつ、送風抵抗を低減させ熱交換効率の向上を図る。【解決手段】車両用空調装置10において、空調ケース12の内部にエバポレータ16及びヒータコア18が互いに略平行且つ傾斜して配置され、該ヒータコア18が前記エバポレータ16に対して重力方向上方に設けられる。また、エバポレータ16とヒータコア18との間となる第2通路46は、その底面46aが前記エバポレータ16における第1熱交換部44の下端44aと、前記ヒータコア18における第2熱交換部58の下端58aとを結ぶように形成されている。そのため、第2通路46を流れる空気が、底面46aに沿って円滑にヒータコア18側へと導かれる。【選択図】図2

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、例えば、特許文献1に開示されるように、送風機によって内外気を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ることで前記空調ケース内において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の調整が行われる。
上述したエバポレータでは、冷媒の循環する熱交換部を空気が通過する際、空気中に含まれる水分が凝縮水として付着するため、該エバポレータと下流側に配置されたヒータコアとの間には、前記凝縮水のヒータコア側への移動を防止するための突出板が設けられている。この突出板は、空調ケースの底壁から鉛直上方に向かって所定高さで立設しているため、送風等によって凝縮水がエバポレータの下流側に配置されたヒータコア側へと移動することを防止している。また、突出板は、その上端部が温風と冷風とを混合させるエアミックスドアの着座する着座部としても機能している。
特開2011−57129号公報
しかしながら、上述した車両用空調装置の突出板は、エバポレータからヒータコアへと流れる空気の送風方向と略直交するように立設し、しかも、前記エバポレータの高さ寸法の半分近くまで延在しているため、前記空気が流れる際の送風抵抗が増加してしまうこととなる。
また、この突出板は、エアミックスドアが着座するシート部も兼ねているため、一端部に回転軸を有した片持ち式の板状ドアとした場合、前記エアミックスドアを小型化すると、その分だけ着座部である前記突出板の上端部を高くする必要が生じるため、ますます送風抵抗が増加してしまうという問題が生じる。
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、エバポレータの凝縮水がヒータコア側へ移動することを防止しつつ、送風抵抗を低減させ熱交換効率の向上を図ることが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冷却するエバポレータと、空気を加熱するヒータコアとを有した車両用空調装置において、
空調ケース内において、エバポレータの熱交換部下端よりも重力方向上方にヒータコアの熱交換部下端がくるように配置され、且つ、エバポレータ及びヒータコアが互いに略平行となるようにそれぞれ傾斜して配置され、
エバポレータにおける熱交換部下端とヒータコアにおける熱交換部下端とを直線状に接続するガイド面を備えることを特徴とする。
本発明によれば、車両用空調装置の空調ケース内に、エバポレータとヒータコアとを略平行且つ互いに傾斜させて配置させると共に、ヒータコアの熱交換部下端をエバポレータの熱交換部下端よりも重力方向上方となるように設け、エバポレータにおける熱交換部下端とヒータコアにおける熱交換部下端とをガイド面によって直線状に接続している。
従って、ヒータコアの熱交換部下端をエバポレータの熱交換部下端に対して重力方向上方に配置することでエバポレータに付着した凝縮水がヒータコア側へと移動してしまうことが確実に防止され、しかも、エバポレータの熱交換部を通過した空気を、ガイド面に沿ってヒータコアの熱交換部へと円滑に流通させることができるため、エバポレータとヒータコアとの間に送風方向と直交した突出板を設けていた従来技術に係る車両用空調装置と比較し、空気の送風抵抗を大幅に低減させることが可能となり、ヒータコアの熱交換効率を向上させることができる。
また、エバポレータとヒータコアとの間に、スライド変位することでエバポレータとヒータコアとの連通を遮断可能なスライドダンパを配置することにより、ヒータコアの開口部を大きく確保した場合でも、従来の板状ダンパを採用した車両用空調装置と異なり、スライドダンパの移動量を適宜設定することで、そのシート部をガイド面とすることができるため、シート部を高くすることで送風抵抗が増加していた従来技術に係る車両用空調装置と比較し、前記送風抵抗を増加させることなく空気を円滑に下流側へと流通させることができる。
さらに、スライドダンパのシール部を、エバポレータとヒータコアとの連通を遮断する際、ガイド面に当接させることで、スライドダンパが着座する着座部をガイド面に対して突出させる必要がないため、突出させた場合に懸念される送風抵抗の増加を回避することができる。
さらにまた、エバポレータ及びヒータコアを、車両用空調装置が車両に搭載された状態で、水平面に対して15°〜55°の範囲内となるように傾斜させて配置することにより、車両が急坂路等で最大傾斜した場合でも、ヒータコアがエバポレータに対して重力方向上方となるため、凝縮水がヒータコア側へと移動してしまうことが防止される。
本発明によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、空調ケース内において、エバポレータとヒータコアとを略平行且つ互いに傾斜させて配置させると共に、ヒータコアの熱交換部下端をエバポレータの熱交換部下端よりも重力方向上方となるように設け、エバポレータにおける熱交換部下端とヒータコアにおける熱交換部下端とをガイド面によって直線状に接続することで、エバポレータに付着した凝縮水がヒータコア側へと移動してしまうことが確実に防止され、しかも、エバポレータの熱交換部を通過した空気を、ガイド面に沿ってヒータコアの熱交換部へと円滑に流通させることで、従来技術に係る車両用空調装置と比較して空気の送風抵抗を大幅に低減できるため、ヒータコアの熱交換効率を向上させることが可能となる。
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の車両用空調装置におけるエアミックスダンパ近傍の拡大断面図である。 図2のエアミックスダンパが送風機側へと移動した状態を示す拡大断面図である。
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の左側(矢印A方向)を車両の前方側とし、右側(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、車両の前後方向(図1中、矢印A、B方向)と直交する幅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22から第2分割ケース24に跨るように設けられる。
また、図1に示されるように、空調ケース12の上方(矢印C1方向)には、乗員の顔近傍に送風を行うベント送風口28と、該ベント送風口28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30とが開口している。なお、ベント送風口28が車両後方側(矢印B方向)、デフロスタ送風口30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(矢印C1方向)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、通電作用下に回転駆動するモータ等からなる駆動源32と、周面に複数のフィンを有し前記駆動源32の駆動軸に連結されたファン34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36が形成され、該送風通路36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36の下方(矢印C2方向)には、ロアケース26の内部に第1通路38が形成され、該第1通路38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、エバポレータ16の上流側に形成される。そして、送風機14の駆動作用下に外部から取り込まれた空気が送風通路36に沿って螺旋状に流通した後、空調ケース12の下方側(矢印C2方向)に形成された第1通路38へと流通してエバポレータ16へと供給される。
エバポレータ16は、例えば、並列に配置され冷媒の供給・排出される一組の第1及び第2タンク40、42と、前記第1タンク40と前記第2タンク42との間に設けられ、複数のチューブを含む第1熱交換部(熱交換部)44とを有し、複数のチューブの両端部に第1及び第2タンク40、42が接続される。そして、エバポレータ16は、その上端部となる第1タンク40が車両後方側(矢印B方向)、下端部となる第2タンク42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、前記第1タンク40が送風機14の下方(矢印C2方向)となるように配置される。
このエバポレータ16には、第1タンク40から第1熱交換部44における複数のチューブを通じて第2タンク42へと冷媒が循環し、第1熱交換部44においてチューブの間に設けられたフィンに第1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(第2通路46側)へと供給される。
また、図1及び図2に示されるように、空調ケース12にはエバポレータ16の下流側に第2通路46が設けられ、該第2通路46にはダンパ機構20を構成するエアミックスダンパ48が設けられると共に、該第2通路46の下流側には、車両前方側(矢印A方向)においてヒータコア18が設けられる。そして、第2通路46は、車両後方側(矢印B方向)においてベント送風口28まで延在する第3通路50と連通し、前記第2通路46とヒータコア18又は第3通路50との連通状態をエアミックスダンパ48によって切り替えられる。
また、第2通路46は、その下方側(矢印C2方向)となる底面(ガイド面)46aがエバポレータ16側からヒータコア18側に向かって上方へ向かうように傾斜して形成され、且つ、平面状に形成される。すなわち、第2通路46の底面46aは、エバポレータ16側となる一端部が下方に、ヒータコア18側となる他端部が上方となるように所定角度傾斜して一直線状に形成されている。換言すれば、第2通路46の底面46aは、エバポレータ16の高さ方向と略直交するように延在している。
この底面46aの一端部は、エバポレータ16の第2タンク42と第1熱交換部44との境界、すなわち、前記第1熱交換部44の下端44aと略同一平面となるように形成されている。
一方、第3通路50は、図1に示されるように、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28に向かって上方(矢印C1方向)へと略一直線上に延在している。
ヒータコア18は、例えば、並列に配置され温水の供給・排出される一組の第3及び第4タンク54、56と、前記第3タンク54と前記第4タンク56との間に設けられ、複数のチューブを含む第2熱交換部(熱交換部)58とを有し、複数のチューブの両端部に第3及び第4タンク54、56が接続される。そして、ヒータコア18は、その上端部となる第3タンク54が車両後方側(矢印B方向)、下端部となる第4タンク56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46を挟んでエバポレータ16と略平行に設けられている。
このヒータコア18には、第3タンク54から第2熱交換部58における複数のチューブを通じて第4タンク56へと温水が循環し、前記チューブの間に設けられたフィンに第2通路46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52へと供給される。すなわち、ヒータコア18は、第2熱交換部58に空気が通過することで熱交換がなされる。
そして、ヒータコア18の第4タンク56は、第2熱交換部58との境界(下端58a)が第2通路46の底面46aと略同一平面となるように形成され、且つ、前記底面46aの他端部と隣接するように配置される。換言すれば、ヒータコア18における第2熱交換部58の下端58aと、第2通路46の底面46aとが略同一平面となるように形成されている。
すなわち、第2通路46の底面46aは、それぞれ傾斜して配置されたエバポレータ16及びヒータコア18に対して略直交するように形成されている。換言すれば、エバポレータ16及びヒータコア18と底面46aとがなす角度は、それぞれ約90°となる。
また、上述したエバポレータ16及びヒータコア18の傾斜角度θは、仮想の水平面Sに対して約15°〜55°の範囲内となるように設定される。この傾斜角度θは、例えば、前記エバポレータ16及びヒータコア18を含む車両用空調装置10の搭載された車両が、急坂路等で傾斜した場合でも前記エバポレータ16の下端(第1熱交換部44の下端44a)よりも前記ヒータコア18の下端(第2熱交換部58の下端58a)が重力方向下側となることがなく、常に前記ヒータコア18が前記エバポレータ16に対して重力方向上方(矢印C1方向)となるような角度で予め設定されている。
なお、第2通路46の底面46aは、エバポレータ16における第1熱交換部44の下端44aとヒータコア18における第2熱交換部58の下端58aとを直線的に結ぶ平面状に形成されていればよく、例えば、空調ケース12と一体的に形成されていてもよいし、前記空調ケース12に対して別部材を設けるようにしてもよい。
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48と、ベント送風口28及びデフロスタ送風口30の送風状態を切り替える第1切替ダンパ60と、第3通路50と第4通路52との間に設けられデフロスタ送風口30及びフット送風口の送風状態を切り替える第2切替ダンパ62とを有する。
エアミックスダンパ48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)に沿ってスライド変位する。そして、エアミックスダンパ48の内壁面には、該エアミックスダンパ48のスライド方向に沿ってラックギア64が設けられ、空調ケース12に軸支されたシャフト66のピニオンギアが噛合される。
また、エアミックスダンパ48の移動方向に沿った両端部には、それぞれシール部材68a、68bが設けられる。
このエアミックスダンパ48は、図示しないアクチュエータの駆動作用下にシャフト66が回転することで、ガイド手段に沿って略水平方向にスライド変位し、第2通路46内においてヒータコア18に臨む位置(図2参照)から第3通路50に臨む位置(図3参照)まで移動可能に設けられる。そして、エアミックスダンパ48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。
また、エアミックスダンパ48は、ヒータコア18に臨む位置まで移動した際、その端部に設けられたシール部材68aが第2通路46の底面46aに当接することでシールされ、一方、第3通路50に臨む位置まで移動した際、シール部材68bが空調ケース12の内壁面に当接することでシールされる。
第1切替ダンパ60は、ベント送風口28とデフロスタ送風口30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50とベント送風口28及びデフロスタ送風口30との連通状態を切り替えている。
第2切替ダンパ62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52と第3通路50及びフット送風口(図示せず)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、次にその動作並びに作用効果について説明する。
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48がガイド手段による案内作用下に車両前方側(矢印A方向)へと所定距離だけスライドし、そのシール部材68aが底面46aへと当接する。これにより、図1に示されるように、空調ケース12内において第2通路46と第3通路50とが連通し、前記第2通路46とヒータコア18との連通が遮断された状態となる。
また、同時に、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、送風機14が駆動することで、図示しない導入口を通じて空調ケース12内へ空気が吸い込まれ、該空気が送風通路36に沿って旋回するように下方へと流通した後、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2通路46から第3通路50へと上方に向かって流通した後、第1切替ダンパ60の切替作用下に開口しているベント送風口28を通じて車室内へと供給される。
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48が車両後方側(矢印B方向)へと所定距離だけスライドし、シール部材68bが空調ケース12の内壁面に当接することで、第2通路46と第3通路50との連通を遮断した状態となる。
そして、送風機14から送風された空気がエバポレータ16の第1熱交換部44を通過することで冷却された後、第2通路46を通じてヒータコア18側へと流通する。この際、第2通路46の底面46aが、エバポレータ16における第1熱交換部44の下端44aとヒータコア18における第2熱交換部58の下端58aとを繋ぐように平面状に設けられているため、前記第2通路46において空気を円滑に下流側となる前記ヒータコア18側へと流すことができる。
また、エバポレータ16には、空気中に含まれた水分が第1熱交換部44を通過する際に冷やされ凝縮水として付着することがあり、該凝縮水は重力作用下に前記第1熱交換部44に沿って第2タンク42側へと移動した後、空調ケース12内へと落下する。この凝縮水は、エバポレータ16に対してヒータコア18が重力方向上方(矢印C1方向)に配置されているため、前記ヒータコア18側へと移動してしまうことが防止される。
そして、第2通路46を流れる空気がヒータコア18の第2熱交換部58を通過することで所定温度に加熱され第4通路52を通じて上方に向かって流れた後、図示しないフット送風口等から車室内へと送風される。
以上のように、本実施の形態では、車両用空調装置10を構成する空調ケース12において、エバポレータ16とヒータコア18とを略平行且つ互いに傾斜させて配置すると共に、前記ヒータコア18における第2熱交換部58の下端58aを前記エバポレータ16における第1熱交換部44の下端44aに対して重力方向上方(矢印C1方向)となるように設けている。また、エバポレータ16とヒータコア18とを接続する第2通路46の底面46aを、該エバポレータ16における第1熱交換部44の下端44aと、該ヒータコア18における第2熱交換部58の下端58aとを結ぶように直線状に形成している。
その結果、ヒータコア18をエバポレータ16に対して重力方向に沿った上方(矢印C1方向)となるように配置することで、該エバポレータ16に付着した凝縮水が前記ヒータコア18側へと移動してしまうことが防止され、しかも、エアミックスダンパ48が第3通路50側へと移動した状態(図3参照)において、エバポレータ16の第1熱交換部44を通過した空気を、第2通路46の底面46aに沿ってヒータコア18の第2熱交換部58側へと円滑に流通させることができる。
そのため、エバポレータ16とヒータコア18との間に送風方向と直交した突出板を設けていた従来技術に係る車両用空調装置と比較し、前記空気の送風抵抗を大幅に低減させることが可能となり、それに伴って、第2熱交換部58に対して均一に空気を通過させることを可能とすることで、ヒータコア18における熱交換効率を向上させることができる。
また、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48をスライド式とすることで、第2通路46側に臨むヒータコア18の開口部を大きく確保した場合でも、従来の板状ダンパを採用した車両用空調装置と異なり、前記エアミックスダンパ48の移動量を適宜設定することで、シート部を第2通路46の底面46aとすることができる。そのため、シート部を高くすることで送風抵抗が増加していた従来技術に係る車両用空調装置と比較し、前記送風抵抗を増加させることなく円滑に流通させることができる。
さらに、スライド式のエアミックスダンパ48を用いることで、板状のダンパを回転軸を支点として回動させる際に必要とされていた回動スペースを確保する必要がないため、エバポレータ16とヒータコア18との間の離間距離を小さくすることが可能となる。その結果、空調ケース12における省スペース化を図ることができ、車両用空調装置10の小型化が可能となる。
さらにまた、エアミックスダンパ48のシール部材68aを、第2通路46の底面46a側へ突出させるように設けることで、前記第2通路46の連通を遮断させるために前記エアミックスダンパ48をスライドさせた際、前記シール部材68aを確実に前記底面46aへと当接させることができ、しかも、前記シール部材68aの当接する第2通路46側を突出させる必要がないため、前記第2通路46を流れる空気の送風抵抗を増加させることがなく好適である。
またさらに、エバポレータ16及びヒータコア18を、仮想の水平面Sに対して約15°〜55°の範囲内で傾斜させ配置することで、例えば、前記エバポレータ16及びヒータコア18を含む車両用空調装置10の搭載された車両が、急坂路等で傾斜した場合でも前記エバポレータ16と前記ヒータコア18とが略平行となることがなく、常に前記ヒータコア18が前記エバポレータ16に対して重力方向上方(矢印C1方向)に配置されるため、前記エバポレータ16に付着した凝縮水が前記ヒータコア18側へと移動してしまうことが阻止される。
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
36…送風通路 40…第1タンク
42…第2タンク 44…第1熱交換部
44a、58a…下端 46…第2通路
46a…底面 48…エアミックスダンパ
54…第3タンク 56…第4タンク
58…第2熱交換部 68a、68b…シール部材

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冷却するエバポレータと、前記空気を加熱するヒータコアとを有した車両用空調装置において、
    前記空調ケース内において、前記エバポレータの熱交換部下端よりも重力方向上方に前記ヒータコアの熱交換部下端がくるように配置され、且つ、前記エバポレータ及び前記ヒータコアが互いに略平行となるようにそれぞれ傾斜して配置され、
    前記エバポレータにおける熱交換部下端と前記ヒータコアにおける熱交換部下端とを直線状に接続するガイド面を備え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、
    前記エバポレータと前記ヒータコアとの間には、スライド変位することで該エバポレータと該ヒータコアとの連通を遮断可能なスライドダンパが配置されることを特徴とする車両用空調装置。
  3. 請求項2記載の車両用空調装置において、
    前記スライドダンパのシール部は、前記エバポレータと前記ヒータコアとの連通を遮断する際、前記ガイド面に当接す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、
    前記エバポレータ及び前記ヒータコアは、前記車両用空調装置が車両に搭載された状態で、水平面に対して15°〜55°の範囲内となるように傾斜して配置されることを特徴とする車両用空調装置。
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