JP2016196276A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内の広い範囲に均一に冷暖房用空気を循環供給することができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】空調ケース１内に、車室内に送風するブロワ３と空気流に対し熱の授受を行う熱授受装置２とが配設される。空調ケース１の吹出側と吸込側に、吹出と吸込兼用の吹出・吸込ダクト５，６が各々接続される。吹出・吸込ダクト５，６への吹出と吸込を切り換える切換器４が空調ケース１内に設けられる。吹出・吸込ダクト６は、車室内の天井部及び床部に各々配設される。吹出・吸込ダクト５，６のダクト筐体１０内に、スクリュー部材７が配設され、第１・第２螺旋流路１７，１８が形成される。ダクト筐体１０の外周部接線方向に向けて開口するスリット状の吹出兼吸込口１３が、ダクトの長手方向に沿って設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車室内の空調に使用される空調装置に関し、特に車室内における比較的広い範囲を、均一に空調することができる車両用空調装置に関する。

自動車の車室内の空調に使用される車両用空調装置は、一般に、下記特許文献１に記載されるように、空調ケーシング内に冷房用熱交換器と暖房用熱交換器を設置し、ケーシングの吸入側に外気吸入口と内気吸入口を設け、その内側に内外気切換ダンパを配設し、ケーシングの吹出側に、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口、及びフット吹出口などを設けて構成される。このような空調装置を使用して、室内に外気を取り込む場合、内外気切換ダンパを外気側に切り換えて外気を導入し、内気を室内で循環させる場合、内外気切換ダンパを内気側に切り換えて、車室内の空気を、空調用熱交換器を通して循環させる。

特許第３９１８３２８号公報

しかしながら、従来のこの種の車両用空調装置は、例えば乗用車の場合、室内で空気を循環させる循環モードとしたとき、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口、及びフット吹出口などから室内に吹き出した空気を、インストルメントパネルの近傍に設けた吸込口を通して、空調ケーシング内に吸引し、その空気を循環させる構造であるため、冷房用空気や暖房用空気が、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口またはフット吹出口と、インストルメントパネルの吸込口との間で循環することとなる。

このため、空調の暖房用空気や冷房用空気は、主に車室内のインストルメントパネル近傍で循環されてしまい、乗員の希望する部位に空調用空気が届きにくく、特に車室内の後部座席の乗員には、循環する空調用空気が届きにくい、という課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、車室内の広い範囲に均一に冷暖房用空気を循環して供給することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用空調装置は、
車室内に送風するブロワと空気流に対し熱の授受を行う熱授受装置とを空調ケース内に配設し、該空調ケースの吹出側と吸込側にダクトを接続した車両用空調装置において、
該空調ケースの吹出側と吸込側に、吹出と吸込兼用の吹出・吸込ダクトが各々接続され、該吹出・吸込ダクトへの吹出と吸込を切り換える切換器が該空調ケース内に設けられ、
該吹出・吸込ダクトは、該車室内の天井部及び床部に各々配設され、
該吹出・吸込ダクトのダクト筐体内にスクリュー部材が配設されて螺旋流路が形成され、該ダクト筐体の外周部接線方向に向けて開口するスリット状の吹出兼吸込口が、該ダクトの長手方向に沿って設けられ、
前記切換器は、該天井部に配した吹出・吸込ダクトを吹出側に切り換えたとき、該床部側に配した吹出・吸込ダクトを吸込側に切り換え、該天井部に配した吹出・吸込ダクトを吸込側に切り換えたとき、該床部側に配した吹出・吸込ダクトを吹出側に切り換えることを特徴とする。

この発明の車両用空調装置によれば、空調ケースのブロワが動作して、車室内の空気が循環送風される場合、空調ケース内の熱授受装置を通った、例えば冷房用空気が、天井部に配した吹出・吸込ダクトのダクト筐体内の螺旋流路を通り、スリット状の吹出兼吸込口から、比較的広い範囲で均一に、車室内に送風され、床部に配した吹出・吸込ダクト内に入り、冷房用空気が循環する。これにより、冷房用空気が車室内の広い範囲で送風され、後部座席の乗員にも、均一に冷房用空気を送り、冷房効果を向上させることができる。

また、暖房の場合、暖房用空気が、床部に配した吹出・吸込ダクトのダクト筐体内の螺旋流路を通り、スリット状の吹出兼吸込口から、比較的広い範囲で均一に、車室内に送風され、天井部に配した吹出・吸込ダクト内に入り、暖房用空気が循環する。これにより、暖房用空気が車室内の広い範囲で送風され、後部座席の乗員にも、均一に暖房用空気を送り、暖房効果を向上させることができる。

ここで、上記吹出・吸込ダクト内のスクリュー部材は、円筒型の前記ダクト筐体内の軸中心に螺旋軸を配し、該螺旋軸とダクト筐体の内壁との間に二重の螺旋壁を設けて形成され、該螺旋壁によって該吹出・吸込ダクト内に二重螺旋流路を形成することが好ましい。

これによれば、吹出・吸込ダクト内の二重螺旋流路によって、送風時の圧力損失を低減し、冷暖房空気を効率良く循環させることができる。なお、スクリュー部材の軸中心の螺旋軸をなくし、２つの第１・第２螺旋壁とダクト筐体のみによりスクリュー部材を構成することもできる。

またここで、上記吹出・吸込ダクトの元部側は上記空調ケースの吹出側または吸込側に連通接続され、その先端部は閉鎖され、上記スリット状の吹出兼吸込口は該ダクト筐体の外周部に、長手方向に沿って間隔をおいて複数個形成することが好ましい。これによれば、車室内の乗員の必要部位などに、重点的に冷暖房空気を送ることができる。

またここで、上記吹出・吸込ダクト内の前記スクリュー部材は、上記ダクト筐体とは別個に成形され、該ダクト筐体内に挿入固定されて組み付けることができる。これによれば、内部に螺旋流路を配した吹出・吸込ダクトを容易に製造することができる。

また、ダクト筐体は、筐体ケースと筐体カバーとから分割形成し、上記スクリュー部材を内部に挿入した状態で、筐体ケースと筐体カバーを合せて固定することができる。また、上記吹出兼吸込口は該筐体ケースに開口形成することができる。これによれば、製造時、スクリュー部材を含む吹出・吸込ダクトの製造組立を容易に行うことができる。

この発明の車両用空調装置によれば、車室内の広い範囲に、冷房用空気や暖房用空気を均一に循環して供給することができる。

本発明の一実施形態を示す車両用空調装置の概略構成図である。 吹出・吸込ダクトの斜視図である。 吹出・吸込ダクトの正面図である。 吹出・吸込ダクトの右側面図である。 図３のV‐V断面図である。 図３のVI‐VI断面図である。 吹出・吸込ダクトの分解斜視図である。 スクリュー部材の正面図である。 筐体ケースとスクリュー部材の斜視図である。 筐体ケースとスクリュー部材の平面図である。 筐体ケースとスクリュー部材の正面図である。 スクリュー部材の第１螺旋流路、第２螺旋流路内における空気流を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この車両用空調装置は、図１に示すように、空調ケース１内に、車室内に送風するブロワ３と、空気流に対し熱の授受を行う、冷却用のエバポレータ、加温用のヒータコアからなる熱授受装置２とが、配設され、空調ケース１の吹出側と吸込側に、吹出と吸込兼用の吹出・吸込ダクト５，６が各々接続される。また、空調ケース１内には、吹出・吸込ダクト５，６への吹出と吸込を切り換える、内外気切換ダンパ、内外気導入ダンパなどを備えた空調モードの切換器４が設けられる。

空調用の吹出・吸込ダクト５，６は、図１に示す如く、車室内の天井部及び床部に各々配設され、例えば、天井部の吹出・吸込ダクト５は、天井部の左右両側角部に、前後方向に向けて配設され、床部の吹出・吸込ダクト６は床部の左右両側角部に、前後方向に向けて配設される。なお、天井部の吹出・吸込ダクト５は、天井部の前後両側角部に、左右方向に向けて配設することもでき、床部の吹出・吸込ダクト６は床部の前後両側角部に、左右方向に向けて配設することもできる。

空調ケース１内の切換器４は、車室の天井部に配した吹出・吸込ダクト５を吹出側に切り換えたとき、床部側に配した吹出・吸込ダクト６を吸込側に切り換え、天井部に配した吹出・吸込ダクト５を吸込側に切り換えたとき、床部側に配した吹出・吸込ダクト６を吹出側に切り換えるように構成される。切換器４による切り換え時、ブロワ３の吹出側が吹出側の吹出・吸込ダクト５または吹出・吸込ダクト６に接続され、ブロワ３の吸込側が吸込側の吹出・吸込ダクト６または吹出・吸込ダクト５に接続されようになっている。なお、車室内の空気を吸い込むための吸込用ブロワを設けることもできる。

天井部と床部の吹出・吸込ダクト５，６は、図２に示す如く、同じ構造に構成され、ダクト筐体１０内にスクリュー部材７が配設され、ダクト筐体１０とスクリュー部材７によって、ダクト内部に螺旋流路が形成される。ダクト筐体１０の筐体ケース１５の先端部は、図２のように、閉鎖され、その内部のスクリュー部材７及び螺旋流路の螺旋方向は、末端部から先端部に進むように、形成される。スクリュー部材７は、図７，８，１２に示すように、螺旋軸１９の周囲に第１螺旋壁１１と第２螺旋壁１２を、二重螺旋で形成するように配設し、これにより、螺旋軸１９とダクト筐体１０との間に二重螺旋流路が軸方向に向けて形成される。

この二重螺旋流路は、図１２において実線と破線で示すように、スクリュー部材７とダクト筐体１０によって、第１螺旋流路１７と第２螺旋流路１８が螺旋軸１９の軸方向に交互に現れ、第１螺旋流路１７と第２螺旋流路１８の螺旋は、先端閉鎖部に向けて進むように形成される。また、第１螺旋流路１７と第２螺旋流路１８からなる二重螺旋流路がダクト筐体１０内に形成されることにより、単一流路に比して、流路の断面積を２倍に増やすことができ、送風時の圧力損失を低減することができる。

なお、スクリュー部材７は、この実施形態ではその中心に螺旋軸１９を配しているが、螺旋軸１９をなくして、第１螺旋壁と第２螺旋壁のみを二重螺旋で形成し、ダクト筐体１０内に螺旋軸のない二重螺旋流路として第１螺旋流路と第２螺旋流路を形成するように構成することもできる。

また、スクリュー部材７の第１螺旋壁１１と第２螺旋壁１２のねじピッチＰ、つまり第１螺旋流路１７と第２螺旋流路１８のピッチＰは、図８などでは、比較的小さく図示され、スクリュー部材７の外径Ｒの約１／３程度のピッチＰとして図示されているが、送風時の圧力損失は、螺旋流路のピッチＰが小さくなるほど上昇する。

このため、送風時の圧力損失を考慮した場合、螺旋流路のピッチＰは、大きいほど圧力損失が小さくなり、空調装置には適したものとなるが、螺旋流路のピッチＰを大きくした場合、吹出性能や吸込性能に影響が生じやすい。このため、例えば、スクリュー部材７の螺旋流路のピッチＰは、スクリュー部材７の外径Ｒの約１倍から２倍、好ましくは外径Ｒの約１．２倍から約１．７倍とすることが好ましい。これにより、空気流の吹出性能や吸込性能を良好にしつつ、送風時の圧力損失を十分に小さくすることができる。

吹出・吸込ダクト５，６のダクト筐体１０は、図２に示すように、円筒形のダクト状に形成され、先端部が閉鎖され、元部側は上記のように空調ケース１の空気吹出側または空気吸込側に連通接続される。ダクト筐体１０には、スリット状の吹出兼吸込口１３が、図５に示す如く、ダクト筐体１０の横断面の外周部接線方向で且つ螺旋の回転方向に向けて開口して形成される。図２に示すように、ダクト筐体１０の吹出兼吸込口１３はダクトの長手方向に沿って複数個が間隔をおいて形成され、吹出兼吸込口１３を有するダクト部分は、円筒型ダクトと円筒型ダクトとの間に挟むように、所定の間隔で配設される。

吹出兼吸込口１３を有するダクト筐体１０は、図７に示すように、筐体ケース１５と筐体カバー１６から構成され、製造時、内部にスクリュー部材７を配設した状態で、筐体ケース１５と筐体カバー１６は組み付けられ、筐体ケース１５の開口部を筐体カバー１６により覆う構造である。筐体ケース１５と筐体カバー１６は、図７に示すように、相互に内側を開口した半円筒体状に形成され、筐体ケース１５の開口した上縁部と下縁部には、各々１対の係止部１５ａが設けられる。同様に、筐体カバー１６の開口した上縁部と下縁部にも、各々１対の係止部１６ａが設けられる。これにより、筐体ケース１５と筐体カバー１６を合せるように組み付けたとき、各々の係止部１５ａと係止部１６ａが係止され、ダクト筐体１０が組み立てられる。

なお、吹出兼吸込口１３を有するダクト筐体１０は、上記のように、筐体ケース１５と筐体カバー１６を組み付けて構成されるが、吹出兼吸込口１３を有するダクト部分のみの筐体ケース１５と筐体カバー１６を、別個に成形して製作し、そのダクトの前後に、別個に成形した円筒型ダクトを接続するようにダクト筐体１０を製造することができる。一方、図７に示すように、ダクト筐体１０の筐体ケース１５と筐体カバー１６を、円筒型ダクトの部分を含めて一体的に成形し、円筒型ダクトの部分を含むダクト筐体１０の筐体ケース１５と筐体カバー１６を、内部にスクリュー部材７を挿入した状態で、合せるように組み付けて、ダクト筐体１０を製造することもできる。

ダクト筐体１０の吹出兼吸込口１３は、図５に示す如く、ダクト筐体１０の横断面の外周部接線方向に向けて開口するように形成される。このような吹出兼吸込口１３は、ダクト筐体１０内のスクリュー部材７によって形成される第１螺旋流路１７と第２螺旋流路１８内を、空気流が流れて螺旋軸１９の回りで旋回したとき、空気流の遠心力により空気流が流路の外周部近傍に沿って流れるため、スクリュー部材７のねじ方向に向けて流れる空気流の一部が、効率良く且つ比較的少ない圧力損失で吹出兼吸込口１３から外部に吹き出すことができる。また、吹出・吸込ダクト５，６が吸込口として使用される場合、吹出兼吸込口１３から空気がダクト内に吸引されるが、ダクト筐体１０の外周部の接線方向から吸引される空気流は、円滑に第１螺旋流路１７と第２螺旋流路１８内に導入されて流れ、少ない圧力損失でダクト内に吸引することができる。

なお、ダクト筐体１０に設けた吹出兼吸込口１３は、図１，２に示すように、車室内に１０個程度配置される幅と間隔で形成されているが、図例のものより広い幅と間隔で形成し、各吹出・吸込ダクト５，６において、２〜３個の吹出兼吸込口として形成することもできる。また、吹出兼吸込口１３は、ダクト筐体１０の横断面外周部の接線方向に向けて開口するように形成したが、単にダクトのラジアル方向（放射方向）に開口する吹出兼吸込口とすることもできる。

また、ダクト筐体１０内に設けたスクリュー部材７は、ダクト筐体内全体に配設することができるが、実質的に空気流の吹出と吸込にスクリュー部材７は使用されるため、吹出兼吸込口１３が設けられるダクト筐体１０内にのみスクリュー部材７を配設し、その間の円筒ダクト部分は空間として、スクリュー部材７をなくすこともできる。

次に、上記構成の車両用空調装置の動作を説明する。図１に示すように、空調用の吹出・吸込ダクト５、６は車室内の天井部と床部に配設され、天井部の吹出・吸込ダクト５は、天井部の左右両側角部に、前後方向に向けて配設され、床部の吹出・吸込ダクト６は床部の左右両側角部に、同方向に向けて配設される。吹出・吸込ダクト５、６のダクト筐体１０の吹出兼吸込口１３は、車室内の内側を向けて配設される。

空調装置が冷房用空気を車室内で循環送風して車室内を冷房する場合、空調ケース１の切換器４は熱授受装置２を通して冷房用空気を天井部の吹出・吸込ダクト５に送風し、床部の吹出・吸込ダクト６を通して車室内の空気を空調ケース１内に吸引するように切り換える。

天井部で吹出側の吹出・吸込ダクト５内には、スクリュー部材７の第１螺旋壁１１と第２螺旋壁１２によって二重螺旋流路の第１螺旋流路１７と第２螺旋流路１８が形成されているので、吹出・吸込ダクト５内の空気は、図１２に示すように、旋回しながら第１・第２螺旋流路１７，１８を通り、ダクトの先端部に向かって流れる。このとき、ダクトの先端部は閉じているため、第１・第２螺旋流路１７，１８内の空気圧は上昇し、且つ空気流は第１・第２螺旋流路１７，１８内を旋回しながら流れるため、空気流の一部が吹出・吸込ダクト５の各吹出兼吸込口１３から車室内に送風される。

送風時、第１・第２螺旋流路１７，１８内を旋回して流れる空気流には遠心力が作用し、これにより、空気流は、吹出・吸込ダクト５の外周壁に沿って流れ、接線方向の吹出兼吸込口１３から空気流が円滑に車室内に送風される。このとき、図１に示すように、車室内天井部に配設される吹出・吸込ダクト５には多数のスリット状の吹出兼吸込口１３が長手方向に沿って形成され、ダクト内にスクリュー部材７による螺旋流路が形成されるので、車室内の広い範囲に冷房用空気が均一に送風され、且つ床部の吹出・吸込ダクト６の多数の吹出兼吸込口１３を通して車室内の空気が吸引される。これにより、車室内には、良好な冷房用空気が広い範囲で均一に流れ、車室内を良好に循環するので、前部座席、後部座席ともに、快適な冷房を行うことができる。

一方、暖房用空気を車室内で循環送風して車室内を暖房する場合、空調ケース１の切換器４は熱授受装置２を通して暖房用空気を床部の吹出・吸込ダクト６に送風し、天井部の吹出・吸込ダクト５を通して車室内の空気を空調ケース１内に吸引するように切り換える。

吹出側の吹出・吸込ダクト６内には、スクリュー部材７の第１・第２螺旋壁１１，１２によって二重螺旋流路の第１・第２螺旋流路１７，１８が形成されるので、吹出・吸込ダクト６内の空気は旋回しながら第１・第２螺旋流路１７，１８を通り、ダクトの先端部に向かって流れる。このとき、ダクトの先端部は閉じているため、第１・第２螺旋流路１７，１８内の空気圧は上昇し、且つ空気流は第１・第２螺旋流路１７，１８内を旋回しながら流れるため、空気流の一部が接線方向に開口する、吹出・吸込ダクト６の各吹出兼吸込口１３から車室内に送風される。

送風時、第１・第２螺旋流路１７，１８内を旋回して流れる空気流には遠心力が作用し、これにより、空気流は、吹出・吸込ダクト６の外周壁に沿って流れ、接線方向の吹出兼吸込口１３から空気流が円滑に車室内に送風される。このとき、図１に示すように、車室内床部に配設される吹出・吸込ダクト６にはスクリュー部材７による螺旋流路と多数のスリット状の吹出兼吸込口１３が長手方向に沿って形成されるので、車室内の広い範囲に暖房用空気が均一に送風され、且つ天井部の吹出・吸込ダクト５の多数の吹出兼吸込口１３を通して車室内の空気が吸引される。これにより、車室内には、良好な暖房用空気が広い範囲で均一に流れ、車室内を良好に循環するので、前部座席、後部座席ともに、快適な暖房を行うことができる。

このように、冷房の場合、天井部に配した吹出・吸込ダクト５の吹出兼吸込口１３から、広い範囲で均一に車室内に送風され、床部に配した吹出・吸込ダクト６の吹出兼吸込口１３を通して空調ケース１内に戻り、暖房の場合、床部に配した吹出・吸込ダクト６の吹出兼吸込口１３から、広い範囲で均一に車室内に送風され、天井部に配した吹出・吸込ダクト５の吹出兼吸込口１３から空調ケース１内に戻り、冷暖房用空気が車室内を循環するので、車室内の広い範囲に空調された空気の循環流をつくり、車室内全体を均一な温度に空調することができる。

なお、図示は省略されているが、空調ケース１内には、外気導入ダクトに接続される内外気切換ダンパなどの切換部材が配設され、切換器４が外気導入側に切り換えられたときには、空調ケース１内に外気が導入され、天井部の吹出・吸込ダクト５或いは床部の吹出・吸込ダクト６を通り、吹出兼吸込口１３を通して外気が車室内に送風される。

１ 空調ケース
２ 熱授受装置
３ ブロワ
４ 切換器
５ 吹出・吸込ダクト
６ 吹出・吸込ダクト
７ スクリュー部材
１０ ダクト筐体
１１ 第１螺旋壁
１２ 第２螺旋壁
１３ 吹出兼吸込口
１５ 筐体ケース
１５ａ 係止部
１６ 筐体カバー
１６ａ 係止部
１７ 第１螺旋流路
１８ 第２螺旋流路
１９ 螺旋軸

Claims (6)

1. 車室内に送風するブロワと空気流に対し熱の授受を行う熱授受装置とを空調ケース内に配設し、該空調ケースの吹出側と吸込側にダクトを接続した車両用空調装置において、
   該空調ケースの吹出側と吸込側に、吹出と吸込兼用の吹出・吸込ダクトが各々接続され、該吹出・吸込ダクトへの吹出と吸込を切り換える切換器が該空調ケース内に設けられ、
   該吹出・吸込ダクトは、該車室内の天井部及び床部に各々配設され、
   該吹出・吸込ダクトのダクト筐体内にスクリュー部材が配設されて螺旋流路が形成され、該ダクト筐体の外周部接線方向に向けて開口するスリット状の吹出兼吸込口が、該ダクトの長手方向に沿って設けられ、
   前記切換器は、該天井部に配した吹出・吸込ダクトを吹出側に切り換えたとき、該床部側に配した吹出・吸込ダクトを吸込側に切り換え、該天井部に配した吹出・吸込ダクトを吸込側に切り換えたとき、該床部側に配した吹出・吸込ダクトを吹出側に切り換えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記吹出・吸込ダクト内の前記スクリュー部材は、円筒型の前記ダクト筐体内の軸中心に螺旋軸を配し、該螺旋軸とダクト筐体の内壁との間に二重の螺旋壁を設けて形成され、該螺旋壁によって該吹出・吸込ダクト内に二重螺旋流路が形成されることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記吹出・吸込ダクトの元部側は前記空調ケースの吹出側または吸込側に連通接続され、該吹出・吸込ダクトの先端部は閉鎖され、前記スリット状の吹出兼吸込口は該ダクト筐体の外周部に、長手方向に沿って間隔をおいて複数個形成されたことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
4. 前記吹出・吸込ダクト内の前記スクリュー部材は、前記ダクト筐体とは別個に成形され、該ダクト筐体内に挿入固定されて組み付けられることを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置。
5. 前記ダクト筐体は、筐体ケースと筐体カバーとから分割形成され、前記スクリュー部材を内部に挿入した状態で、該筐体ケースと筐体カバーが合せて固定されることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。
6. 前記吹出・吸込ダクトの前記吹出兼吸込口は前記ダクト筐体の前記筐体ケースに開口して形成されることを特徴とする請求項５記載の車両用空調装置。