JP2016155516A - 送風装置および車両用空調装置 - Google Patents

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悠 中嶋
智裕 寺田
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Abstract

【課題】込み入った場所に熱交換器を配置する場合でも、大きな熱の回収を実現できる。【解決手段】送風機と、送風機の鉛直上方に配置され、第1導入口151aから第1導出口151bへ空気を流す第1風路151と、第2導入口152aから第2導出口152bへ空気を流す第2風路152とを有し、第1風路に流れる空気と第2風路に流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器と、を備える。第1導入口が、鉛直方向より水平方向に近い方向を向き、空気取込口に対向して配置され、第1導出口が、水平方向より鉛直方向に近い方向を向き、送風機の吸入部に対向して配置され、第1風路は、第1導入口と第1導出口との間で、第1導入口が向く方向に沿って第1導入口の外から内に向かう第1方向から、第1導出口が向く第2方向へ、徐々に向きを変える風路曲がり部を有する。【選択図】図5

Description

本発明は、送風装置およびこれを備える車両用空調装置に関する。
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、空気−空気の熱交換器を利用する検討が行われている。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。熱交換器としては、熱のみ交換する顕熱交換器又は熱と湿気を交換する全熱交換器がある。特許文献1には、このような熱交換器を外気導入通路の外気導入口近傍に備え、外気と内気の間で熱交換を行い、内気の熱を回収した外気を車室内へ送出して暖房機能を実現する車両用空気調和装置が開示されている。
特開2002−200911号公報
特許文献1の車両用空気調和装置に示すように、一般的に、外気導入通路の外気導入口は、フロントガラスとボンネットとの間の狭い領域に設けられている。外気導入口から取り込んだ外気は、スペースの余裕が少ない込み入った場所に配置されたダクトを介して、空調装置へ送られる。従って、従来の熱交換器を配置するには、十分なスペースを確保することができず、結果、熱交換器のサイズが制限され、熱の回収量が低減する。
本発明の目的は、込み入った場所に熱交換器を配置する場合でも、大きな熱の回収を実現できる送風装置および車載用空調装置を提供することである。
本発明の一態様に係る送風装置は、鉛直方向より水平方向に近い方向を向いて配置され、空気を取り込む空気取込口と、前記空気取込口と水平方向および鉛直方向に離れた位置に配置され、水平方向より鉛直方向に近い方向から空気を吸入する吸入部を有する送風機と、前記送風機の鉛直上方に配置され、第1導入口から第1導出口へ空気を流す第1風路と、第2導入口から第2導出口へ空気を流す第2風路とを有し、前記第1風路に流れる空気と前記第2風路に流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器と、を備え、前記第1導入口が、鉛直方向より水平方向に近い方向を向き、前記空気取込口に対向して配置され、前記第1導出口が、水平方向より鉛直方向に近い方向を向き、前記送風機の前記吸入部に対向して配置され、前記第1風路は、前記第1導入口と前記第1導出口との間で、前記第1導入口が向く方向に沿って前記第1導入口の外から内に向かう第1方向から、前記第1導出口が向く第2方向へ、徐々に向きを変える風路曲がり部を有する構成を採る。
本発明の一態様に係る車両用空調装置は、上記構成の送風装置と、前記送風装置から送られてくる外気を流す空調風路と、前記空調風路の中に配置された加熱部材および冷却部材とを有し、車両に搭載される車両用空調装置であって、車室内に開口し、車室内の空気を取り込む内気取込口を有し、前記送風装置の前記空気取込口が向く方向に見て、前記送風装置と前記空調風路とが左右方向に配列され、前記送風装置の前記空気取込口が向く方向に見て、前記内気取込口が、前記送風装置の左右方向の前記空調風路側の端部よりも前記空調風路側に配置され、前記内気取込口から取り込まれた内気が前記送風装置の前記第2導入口へ導入される構成を採る。
本発明によれば、込み入った場所に熱交換器を配置する場合でも、大きな熱の回収を実現できる。
本発明の実施の形態1に係る送風装置の斜視図 本発明の実施の形態1に係る送風装置の正面図 本発明の実施の形態1に係る送風装置の背面図 本発明の実施の形態1に係る送風装置の側面図 本発明の実施の形態1に係る送風装置の風路を示す一部破断図 本発明の実施の形態1に係る送風装置における熱交換器の分解斜視図 本発明の実施の形態2に係る送風装置の斜視図 本発明の実施の形態2に係る送風装置の正面図 本発明の実施の形態2に係る送風装置の背面図 本発明の実施の形態2に係る送風装置の一部破断図 図10のC−C線矢視断面図 本発明の実施の形態2に係る送風装置の風路を示す部分縦断面図 本発明の実施の形態2に係る送風装置における熱交換器の分解斜視図 本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置の斜視図 本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置の背面図 本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置の内気ダクトの説明に供する図 本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置における空調ユニットの要部構成を示す模式図 本発明の実施の形態4に係る車両用空調装置の斜視図 本発明の実施の形態4に係る車両用空調装置の背面図 本発明の実施の形態4に係る車両用空調装置を搭載した車両を模式的に示す図 本発明の実施の形態4に係る車両用空調装置を搭載した車両の内気の流れを示す図 本発明の実施の形態5に係る車両用空調装置を搭載した車両を模式的に示す図 本発明の実施の形態6に係る車両用空調装置を搭載した車両を模式的に示す図 本発明の実施の形態7に係る送風装置の要部構成を模式的に示す図
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る送風装置10の斜視図であり、図2は、本発明の実施の形態1に係る送風装置10の正面図、図3は、本発明の実施の形態1に係る送風装置10の背面図である。また、図4は、本発明の実施の形態1に係る送風装置10の側面図、図5は、本発明の実施の形態1に係る送風装置10の風路を示す一部破断図、図6は、本発明の実施の形態1に係る送風装置10における熱交換器15の分解斜視図である。
図1〜図5に示す送風装置(以下、「送風ユニット」という)10は、車両に搭載されて、空気取込口11から外気を取り込む。送風ユニット10は、取り込んだ外気(車外から取り込まれる冷たい吸気)と、送り出される温かい内気(車室内等からの排気)とを、互いに隣接した2系統の流路(ここでは風が通過する通路である風路)にそれぞれ流して、排気から吸気へ熱を移動させる。
送風ユニット10は、空気取込口11を備えるインテークダクト14と、送風機13と、インテークダクト14に収容される熱交換器15と、を有する。
送風機13は、インテークダクト14に接続される送風ケース130内に設けられている(図4参照)。送風ケース130は、空気取込口11と水平方向および鉛直方向に離れた位置に配置され、送風機13自体も空気取込口11と水平方向および鉛直方向に離れた位置で、且つ、水平方向より鉛直方向に近い方向に配置される。
送風機13はブロアファンであり、水平方向より鉛直方向に近い方向から空気を吸入する吸入部131を有し、この吸入部131から吸入した空気を、吸入した方向(回転軸方向)と異なる方向(ここでは遠心方向)に送風する。
具体的には、送風機13は、インテークダクト14内を通る空気、つまり、熱交換器15にて熱交換された空気を取り込み、送風ケース130の側方に形成された送風口132を介して、送風ケース130の外に送風する。
インテークダクト14の空気取込口11は、空気(外気)を取り込むものであり、鉛直方向より水平方向に近い方向を向いて配置されている。空気取込口11は、送風ユニット0の備える開口部12において仕切り壁部16により仕切られることにより形成されている。開口部12は、水平方向に長い矩形枠状に形成され、仕切り壁部16は、開口部12を水平方向で2つの領域に分割している。
仕切り壁部16に仕切られる下の領域は、水平方向に延びる長方形状を成しており、空気取込口11よりも開口面積が小さい空気排出口17を構成している。送風ユニット10では、空気排出口17を介して空気(内気)を外部に排出する。このように、インテークダクト14の空気取込口11と、空気排出口17とを合わせて開口と称し、送風ユニット10は、一部が空気取込口11となり、他の一部が空気を排出する空気排出口17となる開口を有する構成となっている。
なお、仕切り壁部16は、開口部12の開口方向に突出して配置されつつ、その先端部161は、下方に折曲されている。これにより、仕切り壁部16は、空気排出口17から排出される空気を、下方、ここでは空気取込口11から離れる方向に排出するように案内する。これにより、空気排出口17から排出される空気は、空気取込口11を介して取り込む空気に干渉しない。なお、空気取込口11は、インテークダクト14内において、熱交換器15の第1風路151を介して送風機13の吸入部131に接続される。
インテークダクト14は、空気取込口11と送風機13の吸入部131との間に接続されて、空気取込口11から取り込んだ空気を吸入部131へと流す。
インテークダクト14は、空気取込口11と吸入部131との間で、空気取込口11が向く方向に沿って空気取込口11の外から内に向かう方向(第3方向)から、吸入部131が空気を吸入する方向(第4方向)へ徐々に向きを変えるダクト曲がり部143を有する。
熱交換器15は、図6に示すように、空気と空気とで熱を交換する熱交換器である。熱交換器15は、送風機13の上方(ここでは鉛直上方)に配置され、第1導入口151aから第1導出口151bへ空気を流す第1風路151と、第2導入口152aから第2導出口152bへ空気を流す第2風路152とを有する。第1風路151は、各々が仕切られた複数の第1風路要素を有し、第2風路152は、各々が仕切られた複数の第2風路要素を有する。図6中、煩雑を避けるため、1層分の第1風路要素151e1、151e2、151e3、151e4にのみ符号を付しているが、第1風路要素151e1、151e2、151e3、151e4は、同様に複数層分ある。また、図6では、1層分の第2風路要素152e1、152e2、152e3、152e4にのみ符号を付しているが、第2風路要素152e1、152e2、152e3、152e4は、同様に複数層分ある。
熱交換器15は、それぞれ複数の溝が形成された2種類の形状が異なる構成要素15a、15bを交互に重ねることによって構成される。なお、構成要素15a、15bは、例えば、それぞれ薄厚のポリスチレン(polystyrene:PS)等の樹脂により成形される。構成要素15a、15bを交互に重ねることにより、熱交換器15では、第1風路要素と第2風路要素とが交互に積層されている。
第1風路151には、低い温度の空気、例えば、外気を流し、第2風路152には、高い温度の空気、例えば、内気を流す。これにより、熱交換器15は、第1風路151に流れる空気と第2風路152に流れる空気との間で、互いの空気を混合させずに、熱交換を行う。ここでは、熱交換器15は、全熱交換器でもよいが、顕熱交換器であることが望ましい。仮に、全熱交換器とすると、熱量だけでなく、潜熱(水蒸気)の交換も行ってしまう。
具体的に、第1風路151の第1導入口151aは、鉛直方向より水平方向に近い方向を向き、前記空気取込口11に対向して配置されている。また、第1風路151の第1導出口151bは、水平方向より鉛直方向に近い方向を向き、送風機13の吸入部131に対向して配置されている。
第1風路151は、図6に示すように、第1導入口151aと第1導出口151bとの間で、第1導入口151aが向く方向に沿って第1導入口151aの外から内に向かう第1方向から、第1導出口151bが向く第2方向へ、徐々に向きを変える風路曲がり部154を有する。風路曲がり部154は、ダクト曲がり部143に対応して、ダクト曲がり部143の外周側の曲率半径より小さく、且つ、ダクト曲がり部143の内周側の曲率半径より小さな曲率半径で曲がっている。これにより、インテークダクト14を限られたスペースに配置しても、その限られたスペース内で、第1風路151の長さは第2風路152との間で熱交換可能な長さとして十分確保できる。
第2風路152の第2導入口152aは、空気取込口11が向く方向に見たときに、上下方向に通る風路であり、第1風路151とは、風路の向きが異なる(図5および図6参照)。
第2風路152の第2導入口152aは、熱交換器15の外形を囲う仮想側面のうち、風路曲がり部154の外周側にある第1仮想側面の少なくとも一部に配置されている。また、第2導出口152bは、風路曲がり部154の内周側にある第2仮想側面の少なくとも一部に配置されている。ここでは、第2導入口152aは上方に開口し、第2導出口152bは、下方向で且つ空気取込口11側に向いて開口しており、第2風路152自体は、S字状をなしている。第2導入口152aは、インテークダクト14の上面に形成された導入開口部146内で臨むように位置する。第2導出口152bは、ダクト曲がり部143の内周側に形成された排出路148を介して空気排出口17に接続されており、第2導出口から導出された空気は、空気排出口17から排出される。
第2導出口152bと空気排出口17との間には、第2導出口152bから導出される空気を空気排出口17に送り出すファン19が配置されている。このファン19の駆動によって、空気排出口17からの空気の排出は促進する。
図5に示すように、送風ユニット10では、空気取込口11から取り込まれる空気(外気)A1は、第1風路151の第1導入口151aを通り、熱交換後の空気A2として、送付ケース130内の送風機13の吸入部131に吸入される。送風機13により吸入された熱交換後の空気A2は、送風口132から送風ユニット10の外部に送出される。また、導入開口部146を介して第2導入口152aに導入される空気(内気)B1は、第2風路152を通り、熱交換後の空気B2として、第2導出口152bから導出される。第2導出口152bから導出される空気B2は、ファン19により、排出路148を通り、空気排出口17から空気B3として排出される。
このように、送風ユニット10では、空気取込口11と送風機13との間、つまり、空気取込口11と送風機13とを接続するインテークダクト14内に、第1風路151と第2風路152とに流れる空気の間で熱交換を行う熱交換器15が配置されている。
第1風路151の第1導入口151aは、鉛直方向より水平方向に近い方向を向き、空気取込口11に対向して配置され、第1導出口151bが、水平方向より鉛直方向に近い方向を向き、送風機13の吸入部131に対向して配置され、第1風路151は、第1導入口151aと第1導出口151bとの間で、第1導入口151aが向く方向に沿って第1導入口151aの外から内に向かう第1方向から、第1導出口151bが向く第2方向へ、徐々に向きを変える風路曲がり部154を有する。これにより、空気取込口11から送風機13に熱交換後の空気を省スペースで案内することができるため、熱交換器15の配置領域を十分に確保して、換気熱の回収を好適に実現できる。
特に、風路曲がり部154は、ダクト曲がり部143に対応して、ダクト曲がり部143の外周側の曲率半径より小さく、且つ、ダクト曲がり部143の内周側の曲率半径より小さな曲率半径で曲がっている。これにより、インテークダクト14を、空気取込口11が配置されるスペースの狭い箇所に設置できれば、これに対応して、第2風路152の内気と外気を熱交換させる第1風路151を効率良く確保することができる。よって、込み入った場所に熱交換器15を配置する場合でも、熱交換器15の配置領域を十分に確保して、大きな熱(換気熱)の回収を好適に実現できる。
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2に係る送風装置10Aの斜視図であり、図8は、本発明の実施の形態2に係る送風装置10Aの正面図、図9は、本発明の実施の形態2に係る送風装置10Aの背面図である。また、図10は、本発明の実施の形態2に係る送風装置10Aの一部破断図であり、図11は、図10のC−C線矢視断面図、図12は、本発明の実施の形態2に係る送風装置10Aの風路を示す部分縦断面図、図13は、本発明の実施の形態2に係る送風装置10Aにおける熱交換器25の分解斜視図である。
実施の形態2の送風装置(以下、「送風ユニット」という)10Aは、図1に示す実施の形態1に対応する送風ユニット10と同様の基本的構成を有する。具体的には、送風ユニット10Aは、送風ユニット10と比較して、熱交換器の構成および空気排出口の配置が異なり、その他の構成は同様である。
図7〜図12に示す送風ユニット10Aは、車両に搭載されて、空気取込口11Aから外気を取り込む。送風ユニット10Aは、送風ユニット10と同様に、空気取込口11Aを介して取り込んだ吸気(外気)と、送り出される温かい排気(内気)とを、熱交換器25において、互いに隣接した2系統の風路にそれぞれ流して、排気から吸気へ熱を移動させる。
送風ユニット10Aは、空気取込口11Aを備えるインテークダクト14Aと、送風機13と、インテークダクト14Aに収容される熱交換器25と、を有する。
空気取込口11Aは、外気である空気を取り込むものであり、鉛直方向より水平方向に近い方向を向いて配置されている。
空気取込口11Aは、空気(外気)を取り込むものであり、鉛直方向より水平方向に近い方向を向いて配置され、送風ユニット10Aの開口部12Aにおいて仕切り壁部16Aにより仕切られることにより形成されている。開口部12Aは、ここでは水平方向に長い矩形枠状に形成されており、仕切り壁部16Aは、開口部12の左右の一端側で、鉛直方向に延在して配置されている。開口部12Aは、空気取込口11Aと、空気取込口11Aよりも開口面積が小さい空気排出口17Aとを合わせた送風ユニット10Aの開口として構成されている。送風ユニット10Aでは、この空気排出口17Aを介して内気である空気を外部に排出する。このように、送風ユニット10Aは、一部が空気取込口11Aとなり、他の一部が空気を排出する空気排出口17Aとなっている開口を有する構成となっている。
なお、仕切り壁部16Aは、開口部12Aの開口方向に突出して配置されつつ、その先端部161Aは、空気排出口17A側に折曲されている。これにより、仕切り壁部16Aは、空気排出口17Aから排出される空気を、左右方向の一方側であり、空気を取り込む方向から離れる方向に案内する。これにより、空気排出口17Aから排出される空気は、空気取込口11Aを介して取り込む空気に干渉しない。なお、空気取込口11Aは、インテークダクト14A内において、熱交換器25の第1風路251を介して送風機13の吸入部131に接続される。
インテークダクト14Aは、空気取込口11Aと送風機13の吸入部131との間に接続されて、空気取込口11Aから取り込んだ空気を吸入部131へと流す。インテークダクト14Aは、インテークダクト14と同様に、空気取込口11Aと吸入部131との間で、空気取込口11Aが向く方向に沿って空気取込口11の外から内に向かう方向(第3方向)から、吸入部131が空気を吸入する方向(第4方向)へ徐々に向きを変えるダクト曲がり部143Aを有する。
熱交換器25は、熱交換器15と同様に、空気と空気とで熱を交換する熱交換器である。熱交換器25は、送風機13の上方(ここでは鉛直上方)に配置され、第1導入口251aから第1導出口251bへ空気を流す第1風路251と、第2導入口252aから第2導出口252bへ空気を流す第2風路252とを有する。第1風路251および第2風路252は、実施の形態1の第1風路151および第2風路152と同様の機能を有する。
第1風路251は、各々が仕切られた複数の第1風路要素を有し、第2風路252は、各々が仕切られた複数の第2風路要素を有する。図13中、煩雑を避けるため、1層分の第1風路要素251e1、251e2、251e3、251e4、251e5、251e6、251e7、251e8、251e9にのみ符号を付しているが、第1風路要素251e1、251e2、251e3、251e4、251e5、251e6、251e7、251e8、251e9は、同様に複数層分ある。また、図13では、1層分の第2風路要素252e1、252e2、252e3、252e4、252e5、252e6、252e7、252e8、252e9にのみ符号を付しているが、第2風路要素252e1、252e2、252e3、252e4、252e5、252e6、252e7、252e8、252e9は、同様に複数層分ある。
熱交換器25は、第1風路251と第2風路252とが、向きが異なるように構成されている。熱交換器25は、図13に示すように、開口方向が異なる複数の溝が形成された構成要素25aを重ねることによって構成される。図13に示す熱交換器25では、第1風路要素と第2風路要素となる溝部および長穴部を有する構成要素25aを積層して構成される。
構成要素25aは、積層されることにより第1風路251を構成する湾曲溝部と、湾曲溝部間で、湾曲溝部の延在方向とは直交する方向に開口する湾曲長穴部とを有する。なお、構成要素25aは、例えば、薄厚のポリスチレン(polystyrene:PS)等の樹脂により成形される。構成要素25aを積層して、溝部により第1風路251が構成され、連設される湾曲長穴部によって、第1風路251と向きの異なる方向に延びる第2風路252が構成される。
第1風路251には、低い温度の空気、例えば、外気を流し、第2風路252には、高い温度の空気、例えば、内気を流す。これにより、熱交換器25は、熱交換器15と同様に、第1風路251に流れる空気と第2風路252に流れる空気との間で、互いの空気を混合させずに、熱交換を行う。熱交換器25は、全熱交換器でもよいが、熱交換器15と同様に、顕熱交換器であることが望ましい。
具体的に、第1風路251の第1導入口251aは、鉛直方向より水平方向に近い方向を向き、前記空気取込口11Aに対向して配置されている。また、第1風路251の第1導出口251bは、水平方向より鉛直方向に近い方向を向き、送風機13の吸入部131に対向して配置されている。
第1風路251は、第1導入口251aと第1導出口251bとの間で、第1導入口251aが向く方向に沿って第1導入口251aの外から内に向かう方向(第1方向)から、第1導出口251bが向く方向(第2方向)へ、徐々に向きを変える風路曲がり部254を有する。風路曲がり部254は、ダクト曲がり部143Aに対応して、ダクト曲がり部143Aの外周側の曲率半径より小さく、且つ、ダクト曲がり部143Aの内周側の曲率半径より小さな曲率半径で曲がっている。これにより、インテークダクト14Aを限られたスペースに配置しても、その限られたスペース内で、第1風路251の長さは第2風路252との間で熱交換可能な長さとして十分確保できる。
第2風路252は、空気取込口11Aが向く方向に見たときに、左右方向に通る風路である。第2風路252の第2導入口252aは、熱交換器25の左右方向の一方に配置される。ここでは、第2導入口252aは、熱交換器25の右側に配置され、第2風路252の第2導出口252bは、熱交換器25の左右方向の第2導入口252aの反対側、ここでは熱交換器25の左側に配置されている。
この熱交換器25では、空気取込口11Aから送風機13へ空気を案内する第1風路251に対して、第2導入口252aから導入される内気である空気を送風ユニット10Aの外に排出する第2風路252が直交して水平方向に延在するように配置される。
第2導入口252aは、インテークダクト14Aにおいて第2導入口252a側の一側面142に形成された導入開口部146A内で外部に臨むように位置する。第2導出口252bは、インテークダクト14Aの他面側内に形成された排出路148Aを介して空気排出口17Aに接続されており、第2導出口152bから導出された空気は、空気排出口17Aから排出される。第2導出口252bと、空気排出口17Aとの間には、第2導出口252bから導出される空気を空気排出口17Aに送り出すファン19Aが配置されている。このファン19Aの駆動によって、空気排出口17Aからの排出は促進する。なお、送風機13は、実施の形態1の送風ユニット10と同様に、送風ケース130内に配置されており、第1風路251を通過し熱交換された空気を、送風口132から外部に送出する。
送風ユニット10Aでは、図12に示すように、空気取込口11Aから取り込まれる空気(外気)A11は、第1風路151の第1導入口251aを通り、熱交換後の空気A12として、送付ケース130内の送風機13の吸入部131に吸入される。送風機13により吸入された熱交換後の空気A12は、送風口132から送風ユニット10Aの外部に送出される。また、図12に示すように、導入開口部146Aを介して第2導入口252aに導入される空気(内気)B11は、第2風路252を通り、熱交換後の空気B12として、第2導出口252bから導出される。第2導出口152bから導出される空気B12は、ファン19Aにより、排出路148Aを通る空気B13として流れ、空気排出口17から空気B14として排出される。
実施の形態2の送風ユニット10Aによれば、送風ユニット10と同様に、込み入った場所に熱交換器を配置する場合でも、大きな熱の回収を実現できる。
(実施の形態3)
図14は、本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置50の斜視図であり、図15は、本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置50の背面図、図16は、本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置50の内気取込ダクト(内気ダクト)の説明に供する図である。また、図17は、本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置50における空調ユニット60の要部構成を示す模式図である。
図14〜図17に示す車両用空調装置50は、取り込む外気の温度を調整して車両の車室に送出することで車室の空気調和を行うものである。
車両用空調装置50は、外気の熱を回収して車室内の暖房を行う、いわゆるヒートポンプ式の車両用空調装置としてもよい。
車両用空調装置50は、送風ユニット10と、送風ユニット10の送風口132に接続される空調ユニット60と、車室内に開口し、車室内の空気(内気)を送風ユニット10に取り込む内気取込口30を有する内気取込ダクト31とを有する。
車両用空調装置50では、送風ユニット10の空気取込口11が向く方向に見て、送風ユニット10と空調ユニット60とが左右方向に配列されている。
空調ユニット(HVAC:Heating, Ventilation, and Air Conditioningともいう)60は、送風ユニット10から送られてくる空気(外気)を流す空調風路600を有する。空調ユニット60は、空調風路600を流れる空気の温度を調整できる。
具体的には、空調ユニット60は、図17に示すように、空調風路600を構成し、且つ、送風ユニット10の送風口132が接続される空調ダクト66と、空調風路600中に配置される加熱部材62および冷却部材64を有する。
空調ユニット60は、空調ダクト66を介して、送風ユニット10の送風機13から供給される空気(内気B1とで熱交換した後の外気)A2を、空気(外気)A3として、冷却部材64に供給する。
冷却部材64は、空調ダクト66内に配置されるエバポレータであり、車両用空調装置50が冷房機能を実行する場合、送風機13により空調ダクト66に取り入れられた空気(外気)A3と冷媒との間で熱交換することにより、空気(外気)A3を冷却する。そして、冷却部材64により冷却された空気(外気)A3は、空気A4として、加熱部材62に供給される。その一方で、車両用空調装置50が暖房機能を実行する場合、冷却部材64は、冷媒の流れを停止させる。よって、この場合、冷却部材64は、送風機13により空調ダクト66を介して供給された空気A3と冷媒との間での熱交換を行わずに、加熱部材62へ供給する。
加熱部材62は、通過する空気を温める。加熱部材62は、例えば、ヒートポンプを利用して熱せられた冷媒を流すコンデンサ、または、他の熱源がある場合には、この熱源から熱を導いて高温にされた熱交換器等から構成される。空調ユニット60は、加熱部材62、冷却部材64を通過した空気と冷媒との間で熱交換を行うことにより、空気(外気)を昇温する。また、加熱部材62により昇温された空気は空気A5として、車室内に開口する送出口61から車室内へ送り出される。加熱部材62より送出口61を介して車室内に送出された空気は、内気取込ダクト31の一方の開口端を構成する内気取込口30(図14および図15参照)に取り入れられる。なお、図17に示すように、加熱部材62にはドア67が設けられており、ドア67の開度を調整することにより、冷却部材64により冷却された空気の一部を、加熱部材62を介さずに車室内に導入させることができる。なお、空調ダクト66において、冷却部材64であるエバポレータと、ドア67により開閉される通路との間には、エバポレータが空気(外気)A3を冷却して空気A4にする際に生成される水を排出するドレイン68が接続されている。ドレイン68は、エバポレータにより生成される水を、車両用空調装置50の外部、具体的には、車両用空調装置50が搭載される車両の外部に排出する。
内気取込ダクト31の内気取込口30は、図14に示すように、送風ユニット10の空気取込口11が向く方向に見て、送風ユニット10の左右方向の空調ユニット60側の端部よりも空調ユニット60側に配置されている。なお、内気取込口30は、送風ユニット10の空気取込口11が向く方向に見て、空調ユニット60の中心より送風ユニット10とは逆側に配置されることが好ましい。
ここでは、内気取込ダクト31は、空調ユニット60上で空調ユニット60に重なるように配置されており、内気取込ダクト31の一方の開口端である内気取込口30は、空調ユニット60において送風ユニット10とは逆側の端部と重なる位置に配置されている。内気取込口30は、送風ユニット10の空気取込口11が向く方向に見て、空調ユニット60の開口と鉛直方向で重なる位置に位置している。
内気取込ダクト31は、送風ユニット60上に配置されるフラット管311と、折曲部312を介して、フラット管311に接続され、且つ、フラット管311より高い位置に配置される段差管313とを有する。段差管313は、送風ユニット10のインテークダクト14の上部に配置され、内気取込ダクト31の他方の開口端32を有する。この開口端は、インテークダクト14の上部の導入開口部146に接続されている。このように構成された内気取込ダクト31を介して、内気取込口30から取り込まれた内気は、送風ユニット10の第2導入口152aへ導入される。
この構成によれば、車両用空調装置50において、送風ユニット10と同様の作用効果を得ることができるとともに、送風ユニット10に内気を取り込むための内気取込口30を、送風ユニット10から離した位置に配置できる。なお、この内気取込ダクト31の内気取込口30に、別のダクトを接続することにより、内気取込口30の位置を変更できる。
(実施の形態4)
図18は、本発明の実施の形態4に係る車両用空調装置50Aの斜視図であり、図19は、本発明の実施の形態3に係る車両用空調装置50Aの背面図である。
図18および図19に示す車両用空調装置50Aは、車両用空調装置50と同様に、搭載される車両の車室の空気調和を行う。
車両用空調装置50Aは、送風ユニット10Aと、送風ユニット10から送られてくる外気を流す空調風路600(図17参照)を有する空調ユニット60と、車室内に開口し、車室内の空気を取り込む内気取込口30Aを有する内気取込ダクト33と、を有する。空調ユニット60は、空調風路600を形成する空調ダクト66(図17参照)内に配置された加熱部材62および冷却部材64を有する。車両用空調装置50Aは、車両用空調装置50と比較して、送風ユニット10Aと、内気取込ダクト33の構成のみ異なり、その他の構成要素は同様である。
車両用空調装置50Aでは、送風ユニット10Aの空気取込口11Aが向く方向に見て、送風ユニット10Aと空調ユニット60とが左右方向に配列されている。
車両用空調装置50Aでは、送風ユニット10Aの第2導入口251a(図11参照)が、インテークダクト14Aにおける空調ユニット60側の一側面142に形成された導入開口部146A内に外部に臨むように位置している。これにより、内気取込ダクト33は、空調ユニット60上で、水平に延在するように配置されており、一方の端部331の開口部で内気取込口30Aを構成し、他方の端部332の開口部を、導入開口部146A(図11参照)に水平方向で接続している。これにより、内気取込ダクト33を介して、空気取込口11Aは、第2導入口251aに略水平方向で接続される。
内気取込口30Aは、車両用空調装置50における内気取込ダクト31と同様に、送風ユニット10Aの空気取込口11が向く方向に見て、送風ユニット10Aの左右方向の空調ユニット60側の端部よりも空調ユニット60側に配置されている。この内気取込口30Aは、送風ユニット10Aの空気取込口11Aが向く方向に見て、空調ユニット60の中心より送風ユニット10Aとは逆側に配置されることが好ましく、ここでは、空調ユニット60の送出口61と鉛直方向で重なる位置に配置されている。
内気取込口30Aから取り込まれる内気は、内気取込ダクト33を介して、送風ユニット10Aの第2導入口252aへ導入される。なお、この内気取込ダクト31の内気取込口30Aに、別のダクトを接続することにより、内気取込口30Aの位置を変更できる。
この構成によれば、車両用空調装置50と比較して、内気取込ダクト33を単に左右方向に延在するように設けるだけで、送風ユニット10Aに内気を取り込むための内気取込口30Aを、送風ユニット10Aから離した位置に配置できる。
図20は、本発明の実施の形態4に係る車両用空調装置を搭載した車両を模式的に示す図であり、図21は、同車両の内気の流れを示す図である。
図20および図21に示す車両70は、フロントガラス71とボンネット72の間の狭い領域73に形成される開口に、送風ユニット10A(図7および図18参照)の空気取込口11Aを対応させ、且つ、ダッシュボード74内に配置された車両用空調装置50Aを有する。車両用空調装置50Aでは、送風ユニット10Aと空調ユニット60とが、空気取込口11が向く方向に見て、左右方向に配列されている。車両用空調装置50Aは、送風ユニット10Aを助手席と対向する部分に配置し、空調ユニット60の送出口61と、内気取込口30Aとを車両70の中央部分、すなわち、車体中心線上若しくは近傍に位置させている。
内気取込口30Aは、車両の車室の内気を取り込むことができれば、どこに配置してもよい。しかしながら、内気取込口30Aをダッシュボートの左右の少なくとも一方の端部に配置すると、車室には、左右のガラス窓のうち、ダッシュボードの端部側のガラス窓を伝って、後ろ側からダッシュボード74のある前側に向かって戻る空気の流れが形成される。この空気の流れは、ガラス窓を介して外気により冷却されて流れ、ガラス窓側に座る搭乗者(助手席に座る搭乗者)の脇を通過することになるので、搭乗者は不快感を覚えることがあった。
これに対して、本実施の形態において、車両70に搭載される車両用空調装置50Aでは、車室内の空気である内気を取り込む内気取込口30Aが、ダッシュボード74の中央部分に配置されているので、図21に示すように、車両70の車室において、ダッシュボード74の中央部分に戻る空気の流れE1、E2が形成される。特に、左右のガラス窓に沿う空気の流れは、空気の流れE1、E2となり、後方からダッシュボードの中央部分に向かって形成される。これにより、内気が、車両用空調装置50Aに取り込まれる前に、左右のガラス窓側に座る搭乗者の脇で、冷却された空気となって流れることがなく、左右のガラス窓側に座る搭乗者は不快になることがない。また、車両用空調装置50Aでは、車室に空気を送出する送出口61も、ダッシュボードの中央部分に配置されているので、左右のガラス窓に沿って流れにくく、冷却されにくい。これにより、搭乗者に冷気が感じられにくくなり、不快になりにくい。
このように内気取込口は、搭乗者の近傍から離れる位置に配置することが望ましい。また、車両用空調装置50Aでは、送風ユニット10と同様の作用効果を得ることができる。
(実施の形態5)
図22は、本発明の実施の形態5に係る車両用空調装置50Aを搭載した車両を模式的に示す図である。
図22に示す車両80に搭載される車両用空調装置50Aには、内気ダクト35が接続されている。車両用空調装置50Aは、フロントガラスとボンネットとの間の狭い領域(例えば、込み入った場所)83の開口に空気取込口を連続して配置させ、この空気取込口から外気を取り込むように、車両用空調装置50Aは、ダッシュボード84内部に配置されている。車両用空調装置50Aの内気取込ダクト31の空気取込口30Aに、車両80の前後方向に延在する内気ダクト35が接続されている。内気ダクト35では、車両前側の端部351が内気取込ダクト31に接続され、他端の開口部は、車室後部(ここでは、後部座席の後方)で車室内に排気口30Bとして開口している。排気口30Bは、車両用空調装置50Aの送風ユニット10Aに内気を取り込む。ここでは、排気口30Bは、車室後部の左右のそれぞれの端部に配置されている。これにより、内気ダクト35は、排気口30Bから送風ユニット10Aの第2導入口252aへ空気を導く。
この構成により、内気は、空気の流れE3で示すように、車両の前方から後方に流れることになり、排気口30Bから内気を取り込む際に、左右のガラス窓に沿って冷却された空気を搭乗者の近傍に流れにくくできる。
(実施の形態6)
図23は、本発明の実施の形態6に係る車両用空調装置を搭載した車両70Aを模式的に示す図である。
図23に示す車両70Aに搭載される車両用空調装置50Aには、内気取込口30Aに、下方に延在する内気ダクト36が接続されている。
車両用空調装置50Aは、フロントガラスとボンネットとの間の狭い領域(込み入った場所)73の開口、に空気取込口11Aを接続して外気を取り込めるように、ダッシュボード84内部に配置されている。車両用空調装置50Aから下方に延在する内気ダクト36の下端側の開口部で空気取込口30Cを構成し、この空気取込口30Cは、車両70Aにおいて、助手席と運転席とを隔てる部分であるセンターコンソール77のシフトレバーが配置される面78より低く配置されている。なお、この場合の内気取込口30Cは、車室内に連続する。
このように、車両に搭載される車両用空調装置50Aの内気取込口30Cが、センターコンソール77のシフトレバーが配置される面78より低く配置されているので、車室では内気がセンターコンソール77のシフトレバーが配置される面78よりも低い位置に向かう流れE4が形成される。これにより、ガラス窓を伝う内気が助手席或いは運転席の搭乗者の脇を流れることがなく、搭乗者は不快になることがない。
(実施の形態7)
図24は、本発明の実施の形態7に係る送風装置である送風ユニット10Bの要部構成を模式的に示す図である。図24に示す送風ユニット10Bは、ビル等の建築物の空調システム9に適用したものである。
送風ユニット10Bは、送風ユニット10と同様に、空気取込口11Bを介して取り込んだ外気と、送り出される温かい内気とを、熱交換器25において、互いに隣接した2系統の風路にそれぞれ流して、排気から吸気へ熱を移動させる。
送風ユニット10Bは、送風ユニット10の構成において、熱交換器15を収容するインテークダクト14を、ダクト部14Bに換えて形成される。
すなわち、送風ユニット10Bは、空気取込口11Bを有するダクト部14Bと、送風機13と、ダクト部14Bに収容される熱交換器15と、を有する。
ダクト部14Bは、天井裏の空調システム9の配管91から、送風機13へ空気を取り込むように配置されている。ダクト部14Bの一方の開口部で空気取込口11Bを構成する。この空気取込口11Bは、送風ユニット10Bから外部に空気を排出する空気排出口17Bとともに、配管91に接続されている。これらダクト部91の空気取込口11Bと、空気排出口17Bとを合わせて送風ユニット10Bの開口(開口部)12Bを構成する。空気取込口11Bと空気排出口17Bとは、仕切り壁部16Bで仕切られている。
空気取込口11Bは、鉛直方向より水平方向に近い方向を向いて配置されており、ダクト部14Bの他方の開口部149は、送風機13の吸入部131側に向けて配置されている。詳細には、ダクト部14Bは、空気取込口11Bと、送風機13の吸入部131との間を接続し、空気取込口11Bと吸入部131との間で、空気取込口11Bが向く方向に沿って空気取込口11Bの外から内に向かう方向から、吸入部131が空気を吸入する方向へ徐々に向きを変えるダクト曲がり部143Bを有する。
送風機13は、送風ユニット10Bの送風機13と同様に、ブロアファンであり、空気を吸入する吸入部131を、空気取込口11Bと水平方向および鉛直方向に離れた位置に位置するように配置されている。送風機13は、水平方向より鉛直方向に近い方向(ファンの回転軸方向)から空気(外気)を吸入部131で吸入し、遠心方向(送風ユニット10Bの側方)に送出する。
ここでは、送風機13は、天井94の裏に配置され、ダクト部14B内の熱交換器15を通過する空気を空気A3として、水平方向に並べて配置されるHVAC等の空調ユニット60に供給する。空調ユニット60に供給される空気A3は、温度調整されて室内に送出される。
ダクト部14Bに収容される熱交換器15は、送風機13の鉛直上方に配置される。熱交換器15は、第1導入口151aから第1導出口151bへ空気を流す第1風路151と、第2導入口152aから第2導出口152bへ空気を流す第2風路152とを有する。なお、熱交換器15は、第1風路151に流れる空気と第2風路152に流れる空気との間で熱交換を行う。
第1導入口151aは、鉛直方向より水平方向に近い方向を向き、空気取込口11Bに対向して配置されている。また、第1導出口151bは、水平方向より鉛直方向に近い方向を向き、送風機13の吸入部131に対向して配置されている。
第2導入口152aは、ダクト部14Bの上面に形成された導入開口部146Bに連続しており、第2導出口152bは、ダクト部14B内で、ダクト部の内周側で開口する。第2導入口152aは、空調ユニット60に接続された接続管95を介して、室内に接続されている。これにより、室内からの排気は、接続管95を介して第2風路152内に導入される。また、第2導出口152bから導出された空気は、ダクト部14Bの内周側の領域を通り空気排出口17Bから排出される。なお、空気排出口17Bは、配管91の排出用部分に接続される。
この構成によれば、実施の形態1の送風ユニット10と同様に、空気取込口11Bから送風機13に熱交換後の空気を省スペースで案内することができるため、熱交換器15の配置領域を十分に確保して、換気熱の回収を好適に実現できる。すなわち、込み入った場所に熱交換器15を配置する場合でも、大きな熱の回収を実現できる。
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
なお、上記実施の形態5、6の車両用空調装置として、車両用空調装置50Aを用いて説明したが、車両用空調装置50Aに替えて車両用空調装置50を適用しても同様の効果を得ることができる。また、実施の形態7における熱交換器15に替えて、熱交換器25を適用した送風ユニット10Aの構成を適用しても、同様の効果を得ることができる。
本発明にかかる送風装置および車載用空調装置は、例えば電気自動車等の車両に搭載するのに好適である。
9 空調システム
10、10A、10B 送風ユニット(送風装置)
11、11A、11B 空気取込口
12、12A、12B 開口部
13 送風機
14、14A インテークダクト
14B ダクト部
15、25 熱交換器
15a、15b、25a 構成要素
16、16A、16B 仕切り壁部
17、17A、17B 空気排出口
19、19A ファン
30、30A、30C 内気取込口
30B 排気口
31 内気取込ダクト
33 内気取込ダクト
35、36 内気ダクト
50、50A 車両用空調装置
60 空調ユニット
61 送出口
62 加熱部材
64 冷却部材
66 空調ダクト
70、70A、80 車両
71 フロントガラス
72 ボンネット
74、84 ダッシュボード
77 センターコンソール
78 面
91 配管
95 接続管
131 吸入部
132 送風口
142 一側面
143、143A ダクト曲がり部
146、146A、146B 導入開口部
148、148A 排出路
151、251 第1風路
151a、251a 第1導入口
151b、251b 第1導出口
151e1、151e2、151e3、151e4、251e1、251e2、251e3、251e4、251e5、251e6、251e7、251e8、251e9 第1風路要素
152a、252a 第2導入口
152b、252b 第2導出口
152、252 第2風路
154、254 風路曲がり部
161、161A 先端部
152e1、152e2、152e3、152e4、252e1、252e2、252e3、252e4、252e5、252e6、252e7、252e8、252e9 第2風路要素
351 端部

Claims (11)

  1. 鉛直方向より水平方向に近い方向を向いて配置され、空気を取り込む空気取込口と、
    前記空気取込口と水平方向および鉛直方向に離れた位置に配置され、水平方向より鉛直方向に近い方向から空気を吸入する吸入部を有する送風機と、
    前記送風機の鉛直上方に配置され、第1導入口から第1導出口へ空気を流す第1風路と、第2導入口から第2導出口へ空気を流す第2風路とを有し、前記第1風路に流れる空気と前記第2風路に流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
    を備え、
    前記第1導入口が、鉛直方向より水平方向に近い方向を向き、前記空気取込口に対向して配置され、
    前記第1導出口が、水平方向より鉛直方向に近い方向を向き、前記送風機の前記吸入部に対向して配置され、
    前記第1風路は、前記第1導入口と前記第1導出口との間で、前記第1導入口が向く方向に沿って前記第1導入口の外から内に向かう第1方向から、前記第1導出口が向く第2方向へ、徐々に向きを変える風路曲がり部を有する、
    送風装置。
  2. 前記空気取込口と前記送風機の前記吸入部との間に接続され、空気を流すインテークダクトをさらに備え、
    前記インテークダクトは、前記空気取込口と前記吸入部との間で、前記空気取込口が向く方向に沿って前記空気取込口の外から内に向かう第3方向から、前記吸入部が空気を吸入する第4方向へ徐々に向きを変えるダクト曲がり部を有し、
    前記熱交換器は、前記インテークダクトに収容され、
    前記第1風路の前記風路曲がり部は、前記ダクト曲がり部に対応して、前記ダクト曲がり部の外周側の曲率半径より小さく、前記ダクト曲がり部の内周側の曲率半径より小さな曲率半径で曲がっている、
    請求項1記載の送風装置。
  3. 車両に搭載され、前記空気取込口から外気を取り込む前記送風装置であって、
    前記熱交換器の前記第2風路は、前記空気取込口が向く方向に見たときに、左右方向に通る風路であり、前記熱交換器の左右方向の一方に前記第2導入口が配置され、前記熱交換器の左右方向の前記第2導入口の反対側に前記第2導出口が配置され、
    前記第2導入口に車室内の空気を取り込む内気取込ダクトが接続されている、
    請求項1又は2記載の送風装置。
  4. 一部が前記空気取込口となり、他の一部が空気を排出する空気排出口となる開口を備え、
    前記第2導出口から導出された空気が前記空気排出口から排出される、
    請求項3記載の送風装置。
  5. 車両に搭載され、前記空気取込口から外気を取り込む前記送風装置であって、
    一部が前記空気取込口となり、他の一部が空気を排出する空気排出口となる開口を備え、
    前記熱交換器の外形を囲う仮想側面のうち、前記風路曲がり部の外周側にある第1仮想側面の少なくとも一部に前記第2導入口が配置され、前記風路曲がり部の内周側にある第2仮想側面の少なくとも一部に前記第2導出口が配置され、
    前記第2導出口から導出された空気が前記空気排出口から排出される、
    請求項1又は2記載の送風装置。
  6. 請求項1〜5の何れか一項に記載の送風装置と、前記送風装置から送られてくる外気を流す空調風路と、前記空調風路の中に配置された加熱部材および冷却部材とを有し、車両に搭載される車両用空調装置であって、
    車室内に開口し、車室内の空気を取り込む内気取込口を有し、
    前記送風装置の前記空気取込口が向く方向に見て、前記送風装置と前記空調風路とが左右方向に配列され、
    前記送風装置の前記空気取込口が向く方向に見て、前記内気取込口が、前記送風装置の左右方向の前記空調風路側の端部よりも前記空調風路側に配置され、
    前記内気取込口から取り込まれた内気が前記送風装置の前記第2導入口へ導入される、
    車両用空調装置。
  7. 前記送風装置の前記空気取込口が向く方向に見て、前記内気取込口は、前記空調風路の中心より前記送風装置とは逆側に配置される、
    請求項6に記載の車両用空調装置。
  8. 前記内気取込口は、前記車両のセンターコンソールのシフトレバーが配置される面より低く配置される、
    請求項6又は7に記載の車両用空調装置。
  9. 車両に搭載され、前記空気取込口から外気を取り込む前記送風装置であって、
    前記車両の車室後部に開口する排気口から前記第2導入口へ空気を導く内気ダクトを有する、
    請求項1記載の送風装置。
  10. 前記第1風路は、各々が仕切られた複数の第1風路要素を有し、
    前記第2風路は、各々が仕切られた複数の第2風路要素を有し、
    前記熱交換器には、前記第1風路要素と前記第2風路要素とが交互に積層されている、
    請求項1記載の送風装置。
  11. 前記熱交換器は、顕熱交換器または全熱交換器である、
    請求項1記載の送風装置。
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