JP2017132380A - 車両用空調装置、及び車両用空調装置の空気流路の開度調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、フルホットモードのときには高い暖房能力を確保できるとともに、エアミックスモードのときには十分な吹出し量を確保できる車両用空調装置を提供することである。【解決手段】 車両用空調装置１を、内部に空気流路を有するケーシング１０と、空気流路を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器１５と、暖房用熱交換器よりも小型で、加熱された空気が流出する暖房用熱交換器の流出面１５ｂに対向して配置される補助ヒータ１６と、流出面のうち、補助ヒータが配置されていない領域の一部である制御領域Ｓ１を開閉可能な開閉部３０と、を備えたものとし、開閉部は、フルホットモードのときに制御領域を閉塞し、フルホットモード以外のときに制御領域を開放する。【選択図】図６

Description

この発明は、車両などに搭載され、暖房用熱交換器とその下流側に配置される補助ヒータとを備えた車両用空調装置に関する。

車両に搭載される空調装置においては、エンジン冷却水や、高温高圧の冷媒を利用した暖房用熱交換器が用いられることが多いが、寒冷地向けに生産される車両に対しては、暖房能力の更なる増強が要請される場合がある。そこで、暖房用熱交換器に加え、補助ヒータを配置した構成が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、内部に空気の流路が形成されたケーシングと、流路に配置されて流路の空気を冷却する冷却用熱交換器と、流路の空気を加熱する温水式の暖房用熱交換器と、暖房用熱交換器により加熱された空気を加熱する補助ヒータと、暖房用熱交換器に向かう空気と暖房用熱交換器を迂回する空気との比率を調整するエアミックスダンパと、を備えた車両用空調装置が開示されている。ケーシングは、冷却用熱交換器と加熱用熱交換器との間にて流路の下面から上方に向けて延びる壁部を備え、ケーシングに侵入した雨水や冷却用熱交換器から発生する水が下流側へ侵入しないように堰き止めている。冷却用熱交換器を通過した空気は壁部によって空気の流れが不均一となり（偏り）、相対的に多くの空気（主流）が流れる領域と、相対的に少ない空気（支流）が流れる領域とが形成される。暖房用熱交換器は、ケーシングの内部に立設され、主流と支流を加熱する。補助ヒータは暖房用熱交換器よりも寸法が小さく、暖房用熱交換器の下流側の上方であって、主流が流れる領域に配置される。

そして、特許文献１は、このような位置に補助ヒータを設置することにより、多くの空気（主流）を補助ヒータに当てることができ、補助ヒータの能力を有効に用いることができる、としている。また、主流に対する流路抵抗を高くして、暖房用熱交換器の近傍を流れる空気の流量分布を均一化し、暖房用熱交換器の加熱能力を有効に用いることができる、ともしている。

特開２００６−００１４４８号公報

しかしながら特許文献１では、補助ヒータを、すべての主流が流れる領域に配置しているので、吹出し空気に高い温度が要求されるフルホットモードの場合だけでなく、中間温度が要求されるエアミックスモードの場合にも、主流に対する流路抵抗が高いので、空調装置からの空気の十分な吹出し量を確保できない問題がある。

本発明の目的は、フルホットモードのときには高い暖房能力を確保できるとともに、エアミックスモードのときには十分な吹出し量を確保できる車両用空調装置を提供することである。

本発明に係る車両用空調装置は、内部に空気流路を有するケーシング（１０、１００）と、空気流路（１１）を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、暖房用熱交換器よりも小型で、加熱された空気が流出する暖房用熱交換器の流出面（１５ｂ）に対向して配置される補助ヒータ（１６）と、流出面のうち、補助ヒータが配置されていない領域の一部である制御領域（Ｓ１）を閉塞可能な開閉部（３０、２３０、３３０、４３０）と、を備え、開閉部は、フルホットモードのときに制御領域を閉塞し、フルホットモード以外のときに制御領域を開放することを特徴としている（請求項１）。

これにより、フルホットモードのときには、開閉部によって、暖房用熱交換器の流出面のうちの制御領域、すなわち前記補助ヒータが配置されていない領域の一部が閉塞されるので、暖房用熱交換器を流出した空気が補助ヒータへ流入することが促進されて、高い暖房能力を確保することができる。一方、フルホットモード以外のときには、開閉部によって、暖房用熱交換器の流出面のうちの制御領域が開放されるので、暖房用熱交換器を流出した空気が補助ヒータを迂回しやすくなり、流路抵抗の上昇が抑制されて、十分な吹出し量を確保することができる。

本発明に係る車両用空調装置（１、１００）は、暖房用熱交換器の上流側に配置される冷却用熱交換器（１４）と、冷却用熱交換器と暖房用熱交換器との間にて空気流路の下面から上方に向けて延び、冷却用熱交換器を流出した空気の流れを相対的に流量が多い主流と相対的に流量が少ない支流とに偏らせる壁部（１０ａ）と、を備え、補助ヒータ（１６）及び制御領域（Ｓ１）は、主流が流れる空間に配置されていること（請求項２）が好ましい。フルホットモードのときに、暖房用熱交換器を流出した空気が補助ヒータへ流入することを更に促進できる。またフルホットモード以外のときに、暖房用熱交換器を流出した空気が補助ヒータを迂回する量が増え、十分な吹出し量を確実に確保することができる。

本発明に係る車両用空調装置（１、１００）は、暖房用熱交換器に向かう空気と、暖房用空気を迂回する空気との比率を調整するエアミックスダンパ（１７、２１７、３１７）を備え、前記開閉部は、エアミックスダンパに一体的に構成されていること（請求項３）が好ましい。エアミックスダンパは、フルホットモードのときとフルホットモード以外のときとで位置や姿勢が異なるところ、開閉部がエアミックスダンパと一体的に構成されているので、特別な機構を設けることなく、開閉部を移動させることができる。

本発明に係る車両用空調装置（１、１００）は、前記補助ヒータと前記開閉部とは、フルホットモードのときに、流出面から流出する空気に対してラビリンス構造を形成すること（請求項４）が好ましい。フルホットモードのときに、暖房用熱交換器を流出した空気が補助ヒータへ流入することを更に促進できる。

本発明に係る車両用空調装置は、補助ヒータ（１６）が電気発熱式ヒータである場合に、電気発熱式ヒータと前記開閉部とは、当接しないこと（請求項５）が好ましい。補助ヒータが電気発熱式ヒータである場合、樹脂部品を劣化が促進するほどの高温状態として使用することがありうる。このため、フルホットモードか否かに関わらず、電気発熱式ヒータと開閉部が当接しないことが望ましい。なお、閉塞部は、耐熱性の高い部材（例えば、耐熱性樹脂や金属）により構成することも考えられるが、生産コストが上昇する課題があるため、通常の樹脂部品（ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂など）で構成することが好ましい。

本発明に係る車両用空調装置（１０、１１０）は、内部に空気流路を有するケーシング（１０）と、空気流路を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、暖房用熱交換器よりも小型で、加熱された空気が流出する暖房用熱交換器の流出面に対向して配置される補助ヒータ（１６）と、流出面のうち、補助ヒータが配置されていない領域の一部である制御領域（Ｓ１）を開閉可能な開閉部（３０、２３０、３３０）と、を備え、前記開閉部は、前記制御領域を閉塞してフルホットモードとし、しかる後、前記制御領域を開放してフルホットモード以外のモードとなし、または前記制御領域を開放してフルホットモード以外のモードとなし、しかる後、前記制御領域を閉塞してフルホットモードとする空気流路の開度調整方法（請求項６）を採用する。

本発明は、フルホットモードのときには高い暖房能力を確保できるとともに、エアミックスモードのときには十分な吹出し量を確保できる車両用空調装置を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る車両用空調装置の、断面概略図である。 本発明の第一実施形態に係るエアミックスダンパの、斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルクールモードの、空気の流れを示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、エアミックスモードの、空気の流れを示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係る車両用空調装置の構造の一部を示すものであり、図４のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の第一実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードの、空気の流れを示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係る車両用空調装置の、断面の一部である。 本発明の第三実施形態に係る車両用空調装置の、断面の一部である。 本発明の第四実施形態に係る車両用空調装置の、断面の一部である。 本発明の第五実施形態に係る車両用空調装置の、断面の一部である。 本発明の第六実施形態に係る車両用空調装置の、断面概略図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る車両用空調装置の、断面概略図である。本実施形態に係る車両用空調装置１は、図１に示すように、少なくとも、内部に空気流路１１（１１ａ〜１１ｈ）を有するケーシング１０と、空気流路を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器１５と、暖房用熱交換器１５よりも小型で、加熱された空気が流出する暖房用熱交換器の流出面に対向して配置される補助ヒータ１６と、を備えている。さらに、車両用空調装置１は、内外気切替えダンパ（図示せず）と、送風機１２と、冷却用熱交換器１４と、フットダンパ１８と、デフベント切替えダンパ１９とを備えている。

ケーシング１０は、ポリプロピレンやＡＢＳ樹脂など、射出成型によって製造される樹脂材より構成される。外気導入口１２と、内気導入口（図示せず）と、デフ吹出口（２０）と、ベント吹出口（２１）と、フット吹出口（２２）とを備える。

内外気切替えダンパ（図示せず）は、外気導入口１２及び／または内気導入口（図示せず）から空気流路１１に取り込まれる空気について、外気の量と内気の量との比率を調整する。生産コストの低減や、製品の重量の軽量化のために、ポリプロピレンやＡＢＳなどの射出成型の可能な樹脂により成形することが好ましい。形状は、片持ち式、バタフライ式、ロータリ式、スライド式の、いずれであってもよい。

送風機１３は、モータ（図示せず）と、モータの回転軸に取り付けられる多翼羽根（図示せず）とを備える。モータの回転軸が回転することで、多翼羽根を回転し、外気導入口１２及び／または内気導入口から取り込んだ空気を送風する。送風された空気は、空気流路１１を通過し、温度調和されたのち、デフ吹出口（２０）、ベント吹出口（２１）、フット吹出口（２２）の１つ以上から、車両の室内へ吹き出される。

冷却用熱交換器１４は、周知のように、冷凍サイクルの一部として構成される。アルミニウム合金や銅合金をろう付け加工して製造される。内部に低温の冷媒や冷却用の熱媒体（例えば冷水）が流されて、送風機１３により送風された空気と熱を交換し、空気を冷却除湿する。

暖房用熱交換器１５は、周知のように、暖房サイクルの一部として構成される。アルミニウム合金や銅合金をろう付け加工して製造される。内部に高温の熱媒体（例えば温水、高温の冷媒）が流されて、送風機１３により送風された空気と熱を交換し、空気を加熱する。図１の車両用空調装置では、冷却用熱交換器１４で冷却除湿された空気の一部または全部を、加熱することができる。

補助ヒータ１６は、空気の流れ方向において暖房用熱交換器１５の下流側に、暖房用熱交換器１５に対向するように配置されて、暖房用熱交換器１５で加熱された空気を加熱することが可能な熱交換器である。補助ヒータ１６は、暖房用熱交換器１５よりも小型である。ここで小型とは、通風面積の大小関係を指しており、「小型」とは「通風面積が小さい」ことを意味する。また、補助ヒータ１６は、電力により発熱するもの、温水が通流されるもの、高温の冷媒が通流されるものの、いずれであってもよい。

エアミックスダンパ１７は、送風機１３により空調装置を流れる空気について、暖房用熱交換器１５に流す量と、暖房用熱交換器１５を迂回する量との比率を調整する。生産コストの低減や、製品の重量の軽量化のために、ポリプロピレンやＡＢＳなどの射出成型の可能な樹脂により成形することが好ましい。エアミックスダンパ１７について、図１ではいわゆるバタフライ式（回転軸から、略相対する方向に２枚の閉塞部が延出した構造）のダンパが示されているが、片持ち式、ロータリ式、スライド式、のいずれであってもよい。

フットダンパ１８は、回転軸１８ａを中心に回転駆動されて、温度調和された空気がフット吹出口２２に向かう空気流路１１ｈの面積を調整する。生産コストの低減や、製品の重量の軽量化のために、ポリプロピレンやＡＢＳなどの射出成型の可能な樹脂により成形することが好ましい。図１では、いわゆるロータリ式のダンパが示されているが、片持ち式、バタフライ式、スライド式のいずれであってもよい。なお、図１の例では、フットダンパ１８は、空気流路１１ｈの面積の調整だけでなく、デフ吹出口２０及び／またはベント吹出口２１に通じる空気流路１１ｅの面積の調整も行うものとなっている。

デフベント切替えダンパ１９は、回転軸１９ａを中心に回転駆動されて、温度調和された空気がデフ吹出口２０に向かう空気流路１１ｆ、及びベント吹出口２１に向かう空気流路１１ｇの面積を調整する。生産コストの低減や、製品の重量の軽量化のために、ポリプロピレンやＡＢＳなどの射出成型の可能な樹脂により成形することが好ましい。図１では、いわゆる片持ち式のダンパが示されているが、バタフライ式、ロータリ式、スライド式のいずれであってもよい。

図２は、本発明の第一実施形態に係るエアミックスダンパ１７を示す斜視図である。本実施形態に係るエアミックスダンパ１７は、回転軸１７ａと、回転軸１７ａから２つの方向に延出した閉塞部１７１とを有する。また、回転軸１７ａ及び閉塞部１７１から離間して設けられた整流部１７２と、整流部１７２よりも更に回転軸から離間して設けられた整流部１７２とを有する。そして、閉塞部１７１と整流部１７２とは、側板部１７４により連結されている。すなわち、閉塞部１７１と、整流部１７２と、側板部１７４、１７４とにより、トンネル状の空間が形成されている。同様に、整流部１７１と整流部１７３とは、側板部１７５により連結されている。すなわち、整流部１７２と、整流部１７３と、側板部１７５、１７５とにより、トンネル状の空間が形成されている。

エアミックスダンパ１７は、さらに、整流部１７２の端部に、側板部１７４、１７５から連続して延出した（図２において、側板部１７４、１７５よりも下方に延出した）開閉部３０が一体的に形成されている。

このように、エアミックスダンパ１７は、回転軸１７ａを中心に回転されると、回転軸と一体的に形成された閉塞部１７１、整流部１７２、整流部１７３、側板部１７４、側板部１７５、及び開閉部３０が、一体的に回転するよう構成されている。

続いて、図１、図３、図４、図５、図６を用いて、各温度調和時における空気の流れを説明する。

内外気切替えダンパ（図示せず）の位置に応じて外気導入口１２から取り込まれた車両の外気、及び／又は内気導入口（図示せず）から取り込まれた車両の内気は、図１に示すように、送風機１２により送風され、空気流路１１ａを通流し、冷却用熱交換器１４で冷却除湿される。

冷却除湿された空気は、エアミックスダンパ１７の位置に応じて、暖房用熱交換器１５へ向かう空気と、暖房用熱交換器１５を迂回する空気とに分けられる。

図３は、フルクールモードの空気の流れを示す。冷却除湿された空気は、エアミックスダンパ１７により、すべてが暖房用熱交換器１５を迂回して、冷風通路１１ｂを経由し、エアミックスチャンバ１１ｄへと流れる。フットダンパ１８により、エアミックスチャンバ１１ｄとフット吹出口２２へ向かう空気流路１１ｈとが仕切られる。これによりエアミックスチャンバ１１ｄに到達した空気は、冷風Ｃ１となって、デフ吹出口２０及び／又はベント吹出口２１へと向かう。

なお、ケーシング１０は、冷却用熱交換器１４と暖房用熱交換器１５との間において、下方から上方へ延びる壁部１０ａが形成されている。この壁部１０ａによって、冷却用熱交換器１４が空気を冷却するときに発生する凝縮水が、暖房用熱交換器１５などへ流出することが防止される。

図４は、エアミックスモードの空気の流れを示す。冷却除湿された空気は、エアミックスダンパ１７により、暖房用熱交換器１５を迂回する冷風Ｃ２と、暖房用熱交換器１５に向かう冷風Ｃ３、Ｃ４とに分離される。暖房用熱交換器１５を迂回する冷風Ｃ２は、エアミックスチャンバ１１ｄへと流れる。

暖房用熱交換器１５に向かう冷風Ｃ３、Ｃ４は、暖房用熱交換器１５のうち、流入面１５ａから流入し、加熱され温風となって、流出面１５ｂから流出する。なお、ケーシング１０の壁部１０ａが下方から上方に向けて形成されているので、冷却用熱交換器１４を流出した冷風の流れが偏る。具体的には、暖房用熱交換器１５へ向かう冷風のうち壁部１０ａの頂部よりも下方を流れる冷風Ｃ４（支流）は、頂部よりも上方を流れる冷風Ｃ３（主流）に対して、風量や風速が小さくなる。

暖房用熱交換器１５の流出面１５ｂから流出する温風は、後述する暖房用熱交換器１５と補助ヒータ１６とのレイアウトのために、補助ヒータ１６を通流して補助ヒータ１６により更に加熱される温風Ｈ１、補助ヒータ１６の上方を通流して補助ヒータ１６による加熱がされない温風Ｈ２、補助ヒータ１６の下方を通流して補助ヒータ１６による加熱がされない温風Ｈ３、のいずれかとなる。このように、エアミックスモードでは、エアミックスダンパ１７により暖房用熱交換器１５に向けられた冷風を加熱する場合に、暖房用熱交換器１５と補助ヒータ１６との２つの暖房装置を通過しない温風の流れ（すなわち、温風Ｈ２、温風Ｈ３）を許容し、通気抵抗の上昇が抑制される。

暖房用熱交換器１５と、補助ヒータ１６とのレイアウトについて、図５を用いて説明する。図５は、第一実施形態に係る車両用空調装置の構造の一部を示すものであり、図４のＸ−Ｘ断面図である。すなわち、空気流路１１ｃから、前方を見たときの構成を示している。

ケーシング１０は、暖房用熱交換器１５と、その下流側（図５では、手前側）に配置される補助ヒータ１６とを収容する。補助ヒータ１６は、暖房用熱交換器１５に対して上下方向に空気流の通流面積が小さく、暖房用熱交換器１５の流出面のすべてを覆うものではない。補助ヒータ１６は、暖房用熱交換器１５の流出面１５ｂのうち、補助ヒータ１６が配置されていない（覆っていない）領域Ｓとして、補助ヒータ１６よりも上側のＳ１（制御領域）と、補助ヒータ１６よりも下側のＳ２とが存在するように配置される。すなわち、補助ヒータ及び制御領域Ｓ１は、主流が流れる空間に配置されている。このレイアウトによれば、暖房用熱交換器１５のうち上側は、風量や風速が大きな冷風Ｃ３（主流）が流入するので、補助ヒータ１６よりも上側のＳ１を通過する空気の風速も相対的に速いところ、補助ヒータ１６が配置されていない（覆っていない）ので、通気抵抗の上昇を効果的に抑制することができる。

図５を用いて、第一実施形態の暖房用熱交換器１５と補助ヒータ１６の構成を説明する。暖房用熱交換器１５は、前述したようにアルミニウム合金や銅合金をろう付けして製造されるもので、温水を流入するための配管Ｐ１と、温水を流出するための配管Ｐ２が接続されている。配管Ｐ１を通流した温水は、温水分配タンクＤ１により分散され、複数のチューブＴを下方から上方に向けて流れ、温水分配タンクＤ２により集約され、配管Ｐ２を通流する。補助ヒータ１６は、この形態では電気発熱式ヒータが示されている。電気配線Ｋにより電力の供給を受けると、図示しない発熱素子（例えば、ＰＴＣ素子）が発熱し、放熱フィンなどへ伝熱されて、放熱フィンの近傍を通流する空気を加熱する。

暖房用熱交換器１５と補助ヒータ１６とをそれぞれ通流した温風Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、空気流路１１ｃを通流しつつ合流して温風Ｈ４となり、エアミックスチャンバ１１ｄへと流れる。このとき、エアミックスダンパ１７に設けたトンネル構造の内部を温風が通過するので、冷風Ｃ２の影響を受けずにエアミックスチャンバ１１ｄ内の所望する領域へ温風を供給することができる。

暖房用熱交換器１５を迂回した冷風Ｃ２と温風Ｈ４とは、エアミックスチャンバ１１ｄにて温度調和されて、フットダンパ１８や、デフフット切替えダンパ１９の位置に応じて、デフ吹出口２０、ベント吹出口２１、フット吹出口２２の少なくとも１か所から、適宜吹き出される。図４の場合、調和空気Ｍ１はベント吹出口２１から吹き出され、調和空気Ｍ２は空気流路１１ｈを通流しフット吹出口２２から調和空気Ｍ３として吹き出される。

図６は、フルホットモードの空気の流れを示す。エアミックスダンパ１７により冷風通路１１ｂとエアミックスチャンバ１１ｄとの間が閉塞されて、冷却除湿された空気は、すべてが暖房用熱交換器１５に向かうように流れる。冷風Ｃ５は壁部１０ａよりも上方を流れる相対的に風量や風速が大きな空気の流れで、冷風Ｃ６は壁部１０ａよりも下方を流れる相対的に風量や風速が小さな空気の流れである。いずれも、暖房用熱交換器１５の流入面１５ａから流入し、加熱され温風となって、流出面１５ｂから流出する。

ここで、暖房用熱交換器の流出面１５ｂのうち、補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）を通流する温風Ｈ６は、エアミックスダンパ１７に形成された開閉部３０により閉塞される（遮られる）。このため、温風Ｈ６は通流することができず、補助ヒータ１６を通流して補助ヒータ１６により更に加熱される温風Ｈ５の風量が増強される。このように、フルホットモードでは、エアミックスダンパ１７により暖房用熱交換器１５に向けられた冷風を加熱する場合に、２つの暖房用熱交換器（暖房用熱交換器１５と補助ヒータ１６）を通過しない温風の流れ（すなわち、温風Ｈ７）を許容するにしても、風量や風速が大きい冷風Ｃ５に対応した空気の流れを暖房用加熱装置１５及び補助ヒータ１６に集約することができ、高い暖房性能を確保することができる。

以上説明したように、本発明の第一実施形態によれば、フルホットモードのときは空気の流れを暖房用加熱装置１５及び補助ヒータ１６に集約して高い暖房性能を確保することができ、エアミックスモードのときには温風が通流可能な流路を増やし通気抵抗の上昇を抑制して、十分な吹出し量を確保できる車両用空調装置を提供することができる。なお、エアミックスモードのときとは、必ずしも高温の温風を必要としないときであるから、補助ヒータ１６に流れる空気の量を集約する必要性が低く、本実施形態のように通気抵抗の上昇を抑制することが合理的である。

＜第二実施形態＞
図７は、本発明の第二実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードを示している。開閉部３０ａは、ポリプロピレンやＡＢＳ樹脂などの射出成型により製造可能な樹脂部材より形成されることが望ましい。このため、補助ヒータ１６が電気発熱式であって前記樹脂が劣化や溶解、変形するほどの高温となる場合には、開閉部３０ａと補助ヒータ１６とは当接しないことが望ましい。図７では、開閉部３０ａが補助ヒータ１６に向かって、間隙を有しつつ延出した態様が示されている。補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）の通気抵抗を上昇することができ、冷風Ｃ４の流れを暖房用加熱装置１５及び補助ヒータ１６に集約することができる。そして、このように、閉塞部３０ａが制御領域Ｓ１を、間隙を有しつつ閉塞するとしても、通気抵抗を上昇して実質的に閉塞することで、本発明の効果を得ることができる。

＜第三実施形態＞
図８は、本発明の第三実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードを示している。図７では、開閉部３０ｂが補助ヒータ１６と間隙を有しつつ、補助ヒータ１６の外形形状に対応した形状とし、長い間隙を形成した態様が示されている。補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）の通気抵抗をさらに上昇することができ、冷風Ｃ４の流れを暖房用加熱装置１５及び補助ヒータ１６に集約することができる。

＜第四実施形態＞
図９は、本発明の第四実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードを示している。図９では、開閉部３０ｃが補助ヒータ１６と間隙を有しつつ、補助ヒータ１６から突出する突出部１６ａと協調して、ラビリンス構造を形成した態様が示されている。補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）の通気抵抗をさらに上昇することができ、冷風Ｃ４の流れを暖房用加熱装置１５及び補助ヒータ１６に集約することができる。

＜第五実施形態＞
図１０は、本発明の第四実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードを示している。図１０では、開閉部３０ｄが補助ヒータ１６と間隙を有しつつ、補助ヒータ１６から突出する突出部１６ｂと協調して、ラビリンス構造を形成した態様が示されている。補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）の通気抵抗をさらに上昇することができ、冷風Ｃ４の流れを暖房用加熱装置１５及び補助ヒータ１６に集約することができる。また、突出部１６ｂが、制御領域Ｓ１を通過する温風の流れ方向に対して傾斜角度をもって徐々に突出するから、エアミックスモードのときの通気抵抗の上昇を抑制することができる。

＜第六実施形態＞
以上、第一実施形態から第五実施形態を示し、本発明を採用する車両用空調装置を説明したが、本発明はこれら５つの実施形態に限定されるものではない。図１１では、周知の上下二層流式の車両用空調装置１００に、本発明を適用した場合を示す。車両用空調装置１００は、ケーシング１１０の内部に暖房用熱交換器１５の上側に配置されたエアミックスダンパ２１７と、暖房用熱交換器１５の下側に配置されたエアミックスダンパ３１７とを備え、エアミックスダンパ２１７と３１７とはそれぞれ、開閉部２３０と３３０とを有する。フルホットモードのときは、暖房用熱交換器１５の流出面１５ｂのうち、補助ヒータ１６が配置されていない（覆っていない）領域を開閉部２３０や開閉部３３０を用いて閉塞し、補助ヒータ１６に空気の流れを集約することができる。

第六実施形態においては、２つの開閉部２３０、開閉部３３０のうち、いずれか一方のみを有する形態（例えば、開閉部３３０のみを有する形態）としてもよい。通気抵抗の上昇の抑制効果と暖房能力の向上効果とをふまえ、適宜選択される。

＜その他の実施形態＞
開閉部３０、２３０、３３０を、エアミックスダンパ１７、２１７、３１７と一体的に構成された例を用いて説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、図示しないが、エアミックスダンパ１７、２１７、３１７とは別に、エアミックスダンパと連動する可動式の開閉部４３０を設け、フルホットモードのときに制御領域Ｓ１を閉塞するよう構成してもよい。図１１に示す例において、この開閉部４３０の駆動構造は、図示の開閉部３３０を備えたエアミックスダンパ３１７の、当該ダンパ部分が省略された如き構造を有している。エアミックスダンパと閉塞部材とを一体的に形成する場合と比べて部品点数は増える一方、エアミックスダンパを小型化して、空調装置の設計自由度を向上することが出来る。

また、制御領域Ｓ１を、補助ヒータ１６の上側に設けるだけでなく、それぞれの空調装置のレイアウトに応じて、補助ヒータ１６の右側あるいは左側に設ける構成を採用してもよい。

本発明に係る車両用空調装置は、工業的に製造することができ、また商取引の対象とすることができるから、経済的価値を有して産業上利用することが出来る発明である。

１ 車両用空調装置
１０ ケーシング
１０ａ 壁部
１１ 空気流路
１２ 外気導入口
１３ 送風機
１４ 冷却用熱交換器
１５ 暖房用熱交換器
１５ａ 暖房用熱交換器の流入面
１５ｂ 暖房用熱交換器の流出面
Ｓ 暖房用熱交換器の流出面のうち、補助ヒータが配置されていない領域
Ｓ１ 制御領域
１６ 補助ヒータ
１７ エアミックスダンパ
１７ａ エアミックスダンパの回転軸
１８ フットダンパ
１８ａ フットダンパの回転軸
１９ デフベント切替えダンパ
１９ａ デフベント切替えダンパの回転軸
２０ デフ吹出口
２１ ベント吹出口
２２ フット吹出口
３０ 開閉部
１００ 車両用空調装置
１１０ ケーシング
Ｃ１〜Ｃ６ 冷風
Ｍ１〜Ｍ３ 調和空気
Ｈ１〜Ｈ７ 温風
Ｓ 暖房用熱交換器の流出面のうち補助ヒータが配置されていない領域
Ｓ１ 制御領域
Ｓ２ 暖房用熱交換器の流出面のうち補助ヒータが配置されておらず、制御領域でもない領域
Ｐ１、Ｐ２ 配管
Ｄ１、Ｄ２ 温水分配タンク
Ｔ チューブ
Ｋ 電気配線

本発明に係る車両用空調装置は、内部に空気流路を有するケーシング（１０、１１０）と、空気流路（１１）を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、暖房用熱交換器よりも小型で、加熱された空気が流出する暖房用熱交換器の流出面（１５ｂ）に対向して配置される補助ヒータ（１６）と、流出面のうち、補助ヒータが配置されていない領域の一部である制御領域（Ｓ１）を閉塞可能な開閉部（３０、２３０、３３０、４３０）と、を備え、開閉部は、フルホットモードのときに制御領域を閉塞し、フルホットモード以外のときに制御領域を開放することを特徴としている（請求項１）。

本発明に係る車両用空調装置（１、１００）は、暖房用熱交換器に向かう空気と、暖房用熱交換器を迂回する空気との比率を調整するエアミックスダンパ（１７、２１７、３１７）を備え、前記開閉部は、エアミックスダンパに一体的に構成されていること（請求項３）が好ましい。エアミックスダンパは、フルホットモードのときとフルホットモード以外のときとで位置や姿勢が異なるところ、開閉部がエアミックスダンパと一体的に構成されているので、特別な機構を設けることなく、開閉部を移動させることができる。

本発明に係る車両用空調装置は、補助ヒータ（１６）が電気発熱式ヒータである場合に、電気発熱式ヒータと前記開閉部とは、当接しないこと（請求項５）が好ましい。補助ヒータが電気発熱式ヒータである場合、樹脂部品を劣化が促進するほどの高温状態として使用することがありうる。このため、フルホットモードか否かに関わらず、電気発熱式ヒータと開閉部が当接しないことが望ましい。なお、開閉部は、耐熱性の高い部材（例えば、耐熱性樹脂や金属）により構成することも考えられるが、生産コストが上昇する課題があるため、通常の樹脂部品（ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂など）で構成することが好ましい。

本発明に係る車両用空調装置（１、１００）は、内部に空気流路を有するケーシング（１０）と、空気流路を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、暖房用熱交換器よりも小型で、加熱された空気が流出する暖房用熱交換器の流出面に対向して配置される補助ヒータ（１６）と、流出面のうち、補助ヒータが配置されていない領域の一部である制御領域（Ｓ１）を開閉可能な開閉部（３０、２３０、３３０）と、を備え、前記開閉部は、前記制御領域を閉塞してフルホットモードとし、しかる後、前記制御領域を開放してフルホットモード以外のモードとなし、または前記制御領域を開放してフルホットモード以外のモードとなし、しかる後、前記制御領域を閉塞してフルホットモードとする空気流路の開度調整方法（請求項６）を採用する。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る車両用空調装置の、断面概略図である。本実施形態に係る車両用空調装置１は、図１に示すように、少なくとも、内部に空気流路１１（１１ａ〜１１ｈ）を有するケーシング１０と、空気流路を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器１５と、暖房用熱交換器１５よりも小型で、加熱された空気が流出する暖房用熱交換器の流出面に対向して配置される補助ヒータ１６と、を備えている。さらに、車両用空調装置１は、内外気切替えダンパ（図示せず）と、送風機１３と、冷却用熱交換器１４と、フットダンパ１８と、デフベント切替えダンパ１９とを備えている。

図２は、本発明の第一実施形態に係るエアミックスダンパ１７を示す斜視図である。本実施形態に係るエアミックスダンパ１７は、回転軸１７ａと、回転軸１７ａから２つの方向に延出した閉塞部１７１とを有する。また、回転軸１７ａ及び閉塞部１７１から離間して設けられた整流部１７２と、整流部１７２よりも更に回転軸から離間して設けられた整流部１７３とを有する。そして、閉塞部１７１と整流部１７２とは、側板部１７４により連結されている。すなわち、閉塞部１７１と、整流部１７２と、側板部１７４、１７４とにより、トンネル状の空間が形成されている。同様に、整流部１７２と整流部１７３とは、側板部１７５により連結されている。すなわち、整流部１７２と、整流部１７３と、側板部１７５、１７５とにより、トンネル状の空間が形成されている。

内外気切替えダンパ（図示せず）の位置に応じて外気導入口１２から取り込まれた車両の外気、及び／又は内気導入口（図示せず）から取り込まれた車両の内気は、図１に示すように、送風機１３により送風され、空気流路１１ａを通流し、冷却用熱交換器１４で冷却除湿される。

暖房用熱交換器１５を迂回した冷風Ｃ２と温風Ｈ４とは、エアミックスチャンバ１１ｄにて温度調和されて、フットダンパ１８や、デフベント切替えダンパ１９の位置に応じて、デフ吹出口２０、ベント吹出口２１、フット吹出口２２の少なくとも１か所から、適宜吹き出される。図４の場合、調和空気Ｍ１はベント吹出口２１から吹き出され、調和空気Ｍ２は空気流路１１ｈを通流しフット吹出口２２から調和空気Ｍ３として吹き出される。

以上説明したように、本発明の第一実施形態によれば、フルホットモードのときは空気の流れを暖房用熱交換器１５及び補助ヒータ１６に集約して高い暖房性能を確保することができ、エアミックスモードのときには温風が通流可能な流路を増やし通気抵抗の上昇を抑制して、十分な吹出し量を確保できる車両用空調装置を提供することができる。なお、エアミックスモードのときとは、必ずしも高温の温風を必要としないときであるから、補助ヒータ１６に流れる空気の量を集約する必要性が低く、本実施形態のように通気抵抗の上昇を抑制することが合理的である。

＜第二実施形態＞
図７は、本発明の第二実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードを示している。開閉部３０ａは、ポリプロピレンやＡＢＳ樹脂などの射出成型により製造可能な樹脂部材より形成されることが望ましい。このため、補助ヒータ１６が電気発熱式であって前記樹脂が劣化や溶解、変形するほどの高温となる場合には、開閉部３０ａと補助ヒータ１６とは当接しないことが望ましい。図７では、開閉部３０ａが補助ヒータ１６に向かって、間隙を有しつつ延出した態様が示されている。補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）の通気抵抗を上昇することができ、冷風Ｃ４の流れを暖房用熱交換器１５及び補助ヒータ１６に集約することができる。そして、このように、閉塞部３０ａが制御領域Ｓ１を、間隙を有しつつ閉塞するとしても、通気抵抗を上昇して実質的に閉塞することで、本発明の効果を得ることができる。

＜第三実施形態＞
図８は、本発明の第三実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードを示している。図８では、開閉部３０ｂが補助ヒータ１６と間隙を有しつつ、補助ヒータ１６の外形形状に対応した形状とし、長い間隙を形成した態様が示されている。補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）の通気抵抗をさらに上昇することができ、冷風Ｃ４の流れを暖房用熱交換器１５及び補助ヒータ１６に集約することができる。

＜第四実施形態＞
図９は、本発明の第四実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードを示している。図９では、開閉部３０ｃが補助ヒータ１６と間隙を有しつつ、補助ヒータ１６から突出する突出部１６ａと協調して、ラビリンス構造を形成した態様が示されている。補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）の通気抵抗をさらに上昇することができ、冷風Ｃ４の流れを暖房用熱交換器１５及び補助ヒータ１６に集約することができる。

＜第五実施形態＞
図１０は、本発明の第五実施形態に係る車両用空調装置の断面の一部であり、フルホットモードを示している。図１０では、開閉部３０ｄが補助ヒータ１６と間隙を有しつつ、補助ヒータ１６から突出する突出部１６ｂと協調して、ラビリンス構造を形成した態様が示されている。補助ヒータ１６の上側のＳ１（制御領域）の通気抵抗をさらに上昇することができ、冷風Ｃ４の流れを暖房用熱交換器１５及び補助ヒータ１６に集約することができる。また、突出部１６ｂが、制御領域Ｓ１を通過する温風の流れ方向に対して傾斜角度をもって徐々に突出するから、エアミックスモードのときの通気抵抗の上昇を抑制することができる。

１ 車両用空調装置
１０ ケーシング
１０ａ 壁部
１１ 空気流路
１２ 外気導入口
１３ 送風機
１４ 冷却用熱交換器
１５ 暖房用熱交換器
１５ａ 暖房用熱交換器の流入面
１５ｂ 暖房用熱交換器の流出面
１６ 補助ヒータ
１７ エアミックスダンパ
１７ａ エアミックスダンパの回転軸
１８ フットダンパ
１８ａ フットダンパの回転軸
１９ デフベント切替えダンパ
１９ａ デフベント切替えダンパの回転軸
２０ デフ吹出口
２１ ベント吹出口
２２ フット吹出口
３０ 開閉部
１００ 車両用空調装置
１１０ ケーシング
Ｃ１〜Ｃ６ 冷風
Ｍ１〜Ｍ３ 調和空気
Ｈ１〜Ｈ７ 温風
Ｓ 暖房用熱交換器の流出面のうち補助ヒータが配置されていない領域
Ｓ１ 制御領域
Ｓ２ 暖房用熱交換器の流出面のうち補助ヒータが配置されておらず、制御領域でもない領域
Ｐ１、Ｐ２ 配管
Ｄ１、Ｄ２ 温水分配タンク
Ｔ チューブ
Ｋ 電気配線

本発明に係る車両用空調装置は、内部に空気流路を有するケーシング（１０、１１０）と、空気流路（１１）を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、暖房用熱交換器よりも小型で、加熱された空気が流出する暖房用熱交換器の流出面（１５ｂ）に対向して配置される補助ヒータ（１６）と、流出面のうち、補助ヒータが配置されていない領域の一部である制御領域（Ｓ１）を開閉可能な開閉部（３０、２３０、３３０、４３０）と、を備え、開閉部は、フルホットモードのときに制御領域を閉塞し、フルホットモード以外のときに制御領域を開放することを特徴としている（請求項１）。

Claims (6)

1. 内部に空気流路を有するケーシング（１０、１１０）と、前記空気流路を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、前記暖房用熱交換器よりも小型で、加熱された空気が流出する前記暖房用熱交換器の流出面（１５ｂ）に対向して配置される補助ヒータ（１６）と、前記流出面のうち、前記補助ヒータが配置されていない領域の一部である制御領域（Ｓ１）を閉塞可能な開閉部（３０、２３０、３３０、４３０）と、を備え、
   前記開閉部は、フルホットモードのときに前記制御領域を閉塞し、フルホットモード以外のときに前記制御領域を開放することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記暖房用熱交換器の上流側に配置される冷却用熱交換器（１４）と、
   前記冷却用熱交換器と前記暖房用熱交換器との間にて前記空気流路の下面から上方に向けて延び、前記冷却用熱交換器を流出した空気の流れを相対的に流量が多い主流と相対的に流量が少ない支流とに偏らせる壁部（１０ａ）と、を備え、
   前記補助ヒータ及び前記制御領域は、前記主流が流れる空間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記暖房用熱交換器に向かう空気と、前記暖房用空気を迂回する空気との比率を調整するエアミックスダンパ（１７、２１７、３１７）を備え、
   前記開閉部は、前記エアミックスダンパと一体的に構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記補助ヒータ（１６）と前記開閉部（３０、２３０、３３０）とは、フルホットモードのときに、前記流出面から流出する空気に対してラビリンス構造を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 前記補助ヒータ（１６）は電気発熱式ヒータであり、該電気発熱式ヒータと前記開閉部とは、当接しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
6. 内部に空気流路を有するケーシング（１０、１１０）と、前記空気流路を流れる空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、前記暖房用熱交換器よりも小型で、加熱された空気が流出する前記暖房用熱交換器の流出面（１５ｂ）に対向して配置される補助ヒータ（１６）と、前記流出面のうち、前記補助ヒータが配置されていない領域の一部である制御領域（Ｓ１）を開閉可能な開閉部（３０、２３０、３３０）と、を備え、
   前記開閉部は、前記制御領域を閉塞してフルホットモードとし、しかる後、前記制御領域を開放してフルホットモード以外のモードとなし、または前記制御領域を開放してフルホットモード以外のモードとなし、しかる後、前記制御領域を閉塞してフルホットモードとすることを特徴とする車両用空調装置の空気流路の開度調整方法。

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