JP2019108052A - 車両用空調装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車室内空間の占有を最小限としつつ、低抵抗で送風部に内気を取り込むことができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両用空調装置(8A)は、内気取入口(11)及び外気取入口(12)を有し、これら取入口のうちの少なくとも一方から取り込んだ空気を、モータ(13)により回転駆動される羽根車(14)によって送り出す送風部(10)と、送風部に接続され、送風部からの空気を冷却する冷却用熱交換器(21)が内部に収納された熱交換部(20)と、熱交換部に接続され、熱交換部からの空気を車室内へ吹出すための複数の吹出口(31,32,33)と空気が吹き出される吹出口を切替えるための複数の切替ドア(34,35)と、を有する配風部(30)を備える。車室と車両前室とを区画する隔壁(6)に対して、送風部及び配風部が車室側に配置され、熱交換部が車両前室側に配置される。【選択図】図2

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。
車両の室内空間(特に運転席及び助手席の前方の空間)を拡張する等の目的のため、空調装置のうちの、送風部(送風機を含む部分)と熱交換部(エバポレータ、コンデンサ等の熱交換器を含む部分)を、車両前室(エンジンルーム)内に配置し、配風部(吹出口及び調和空気の吹き出し先を調節するための切換ドア等を含む部分)を車室内に配置することが提案されている(例えば特許文献1)。
送風部を車両前室内に配置すると、送風部に内気を送り込むための通路が長くなり、通気抵抗が大きくなるため、空調装置を内気循環モードで効率的に運転することが困難となる。
特開2017−128328号公報
本発明は、車室内空間の占有を最小限としつつ、低抵抗で送風部に内気を取り込むことができる車両用空調装置を提供することを目的としている。
本発明の一実施形態によれば、内気取入口及び外気取入口を有し、内気取入口及び外気取入口のうちの少なくとも一方から取り込んだ空気を、モータにより回転駆動される羽根車によって送り出す送風部と、送風部に接続され、送風部から送り出された空気を冷却する冷却用熱交換器が内部に収納された熱交換部と、熱交換部に接続され、熱交換部を通過した空気を車室内へ吹出すための複数の吹出口と空気が吹き出される吹出口を切り替えるための複数の切替ドアと、を有する配風部と、を備え、送風部は、乗員が搭乗する車室と、車室の前方に配置され、冷却用熱交換器で吸収した熱を放熱する放熱用熱交換器が収容された車両前室と、を区画する隔壁に対して、車室側に配置され、熱交換部は、隔壁に対して車両前室側に配置され、配風部は、隔壁に対して車室側に配置される、車両用空調装置が提供される。
上記の実施形態によれば、隔壁に対して車両前室側に熱交換部が配置されるため、空調装置の車室側空間の占有体積を熱交換部の体積分だけ減少させることができる。また、隔壁に対して車室側に送風部が配置されるため、送風部に内気を低抵抗で取り込むことができる。
車両用空調装置が設けられる車両の一例を示す概略図であって、(a)が平面図、(b)が側面図である。 車両用空調装置の第1実施形態を示す概略縦断面図である。 車両用空調装置の第2実施形態を示す概略縦断面図である。 車両用空調装置の第3実施形態を示す概略水平断面図である。 車両用空調装置の第3実施形態を示す概略縦断面図である。 車両用空調装置の第4実施形態を示す概略水平断面図である。 車両用空調装置の第4実施形態を示す概略縦断面図である。
以下に添付図面を参照して本発明の第1〜第4実施形態について説明する。
図1に示すように、車両1(本例では乗用車)は、乗員を収容する車室2と、後述する冷却用熱交換器21で吸収した熱を放熱する放熱用熱交換器9(図1のみに示す)を収容する車両前室4とを有する。車両前室4は、車両1を動かすための駆動力を発生する図示しない原動機(内燃エンジン及び/又は電気モータ等)が収容されることもある。この場合、車両前室4は、エンジンルームや原動機室と呼ばれることもある。車室2と車両前室4との間は隔壁6により仕切られている。隔壁6は、ダッシュパネル、ファイヤウォール、トーボードなどと呼ばれることもある。隔壁6は、多くの場合、プレス打ち抜き加工が施された金属板、通常は鋼板からなる。
隔壁6のところに本発明の実施形態に係る車両用空調装置8(以下、簡便のため、単に「空調装置8」とも呼ぶ)が設置されている。空調装置8は、実施形態同士を区別するために、第1実施形態に係るものに参照符号「8A」、第2実施形態に係るものに参照符号「8B」、第3実施形態に係るものに参照符号「8C」、第4実施形態に係るものに参照符号「8D」を付けることとする。
[第1実施形態]
第1実施形態に係る空調装置8Aについて、図2を参照して説明する。空調装置8Aは、送風部10と、熱交換部20と、配風部30とを有する。
送風部10は、隔壁6に対して車室2側に配置され、熱交換部20は、隔壁6に対して車両前室4側に配置され、配風部30は、隔壁6に対して車室2側に配置されている。この点については、第1〜第4実施形態の全てにおいて同じである。
空調装置8Aは縦型(各部10,20,30が概ね鉛直面内に配置されている)であり、図2の上側が車両1の上側、図2の左側が車両1の前側である。
各部10,20,30は、樹脂射出成形技術を用いて形成されたハウジング(ケーシング)内またはハウジング上に、必要なデバイス(熱交換器、ヒータ、ファン、モータ、切替ドア、アクチュエータ等)を装着することにより形成することができる。各部10,20,30は、隔壁6、または隔壁6に取り付けられたブラケット類にネジ止めすることにより、車両1に固定することができる。
送風部10は遠心送風機として構成することができる。送風部10は、車室2内の空気(以下「内気」と呼ぶ)を取り込むための内気取入口11と、車両1の外部の空気(以下「外気」と呼ぶ)を取り込むための外気取入口12を有している。送風部10は、内気取入口11及び外気取入口12のうちの少なくとも一方から取り込んだ空気(内気のみ、外気のみ、または内気及び外気の混合空気)を、モータ13により回転駆動される羽根車14によって熱交換部20に向けて送り出す。上記のような構成及び機能を有する送風部10は当該技術分野において周知であるため、詳細な説明は省略する。
内気取入口11は、車室2内に開放される形で設けられている。言い換えれば、内気取入口11は、その上流側にダクトが接続されていない。このため、内気を送風部10に取り込むための内気通路の長さを短くすることができ、内気通路の通気抵抗を小さくすることができる。従って、内気を送風部10内に効率良く取り込むことができる。
外気取入口12は、車両1に設けられて車外環境から外気を取り込み外気取入口12に送る外気通路(図示せず)に接続されるか、あるいは前記外気通路の開口端の近傍に設けられている。外気通路の上流側の開口端は、車両1の外部に開放されている。また、外気通路の下流側の開口端は、例えば隔壁6の上端近傍(例えばフロントガラスの下端付近)に設けられていることが多い。このため、送風部10を車室2側に設けた場合と車両前室4側に設けた場合とで、外気通路の通気抵抗にあまり差はない。
送風部10には熱交換部20が接続されている。熱交換部20には、送風部10から送り出された空気を冷却する冷却用熱交換器(室内熱交換器)21が設けられている。冷却用熱交換器21は、冷却用熱交換器21の冷媒通路内を通過する冷媒と冷媒通路の外側を通過する空気との間の熱交換により、熱交換部20を通過する空気を冷却(及び除湿)する。冷却用熱交換器21はエバポレータとも呼ばれる。冷却用熱交換器21は空調装置の冷凍サイクル装置(図示せず)の一部をなす。冷却用熱交換器21にて空気から吸収した熱は、冷媒を介して、冷凍サイクル装置が有する放熱用熱交換器9(冷媒凝縮器またはコンデンサと呼ばれることもある)から、外気に放熱される。放熱用熱交換器9は、放熱性能を効率よく発揮するために、外気が通流しやすい車両前室4、例えば車両1のフロントグリルの背後に配置される(図1を参照)。
この第1実施形態において、冷凍サイクル装置の冷却用熱交換器21以外の図2には図示されていない構成要素(例えば圧縮機、前述した放熱用熱交換器9等)は、熱交換部20の外側の車両前室4内に配置することができる。
熱交換部20には、配風部30が接続されている。配風部30は、熱交換部20を通過した空気を車室2内の所望の場所へと分配する機能を有している。配風部30は、熱交換部20から流入してきた空気を車室2内へ吹出すための複数の吹出口31,32,33(具体的には、デフロスタ吹出口31、ベント吹出口32、フット吹出口33)と、空気が吹き出される吹出口を切り替えるための複数の旋回式の切替ドア34,35とを有している。
配風部30内には、加熱用熱交換器として、温水ヒータコア37が設けられている。温水ヒータコア37は、図示しないが、熱交換部20内に設けられていてもよい。温水配管を、隔壁6を貫通せずに設けることが出来る。温水ヒータコア37には、車両前室4内に設けられた内燃エンジンの燃焼熱により加熱された温水が供給される。温水ヒータコア37の内部を通過する温水と温水ヒータコア37の外部を通過する空気との間の熱交換により、温水ヒータコア37を通過する空気が加熱される。配風部30内には仕切壁38及び旋回式の切替ドア36が設けられている。切替ドア36の位置を調節することにより、配風部30内に導入された空気のうち、温水ヒータコア37を通過する空気の流量と温水ヒータコア37を通過しない空気の流量の比率を調整することができる。切替ドア36は、エアミックスドアと呼ばれることもある。
第1実施形態では、送風部10は、配風部30の上側に配置されている。この配置により、送風部10及び配風部30の車室2内への張り出し量を小さくすることができる。言い換えれば、送風部10及び配風部30について、隔壁6から車両1の後方への寸法を小さくすることができる。送風部10のハウジングと配風部30のハウジングは一体成形されていてもよいし、別々に成形された後にネジ等の締結手段により連結されていてもよい。送風部10と配風部30とをしっかりと締結することにより、空調装置8Aが車両1に搭載されたときに、送風部10及び配風部30の位置が安定し、装置の劣化速度を遅くすることができる。あるいは、機械的な一体性が向上し、車両1の走行振動によって送風部10と配風部30との間で意図しない接触音の発生を抑制することができる。
第1実施形態では、送風部10は、熱交換部20の上側に配置されている。このため、熱交換部20の冷却用熱交換器21で生じた凝縮水が送風部10に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
[第2実施形態]
図3を参照して、第2実施形態に係る空調装置8Bについて、第1実施形態に係る空調装置との相違点を中心に説明する。第2実施形態に係る空調装置8Bも、第1実施形態に係る空調装置8Aと同様に縦型である。図3の上側が車両1の上側、図3の左側が車両1の前側である。
第2実施形態では、熱交換部20内の冷却用熱交換器21の下流側に加熱用熱交換器22が設けられ、配風部30内に電気ヒータ39、例えばPTCヒータが設けられている。なお、本明細書において「上流」、「下流」とは空調装置8A〜8D内の空気の流れ方向に関しての「上流」、「下流」を意味する。加熱用熱交換器22は、冷却用熱交換器21とともに、冷暖房兼用の、言い換えればヒートポンプとしても作用する、冷凍サイクル装置の一部をなす。
第2実施形態の空調装置8Bは温水ヒータコアを有していない。このため、第2実施形態の空調装置8Bは、原動機としての内燃エンジンを有しない電気自動車、または内燃エンジン及び電気モータを原動機として有するハイブリッド自動車に装備するのに適している。この点については、後述の第4実施形態の空調装置8Dにおいても同じである。
加熱用熱交換器22は、加熱用熱交換器22の内部を通過する冷媒と加熱用熱交換器22の外部を通過する空気との間の熱交換により、冷却用熱交換器21により冷却/除湿された空気を加熱する。加熱用熱交換器22は室内コンデンサとも呼ばれる。
第2実施形態においても、冷凍サイクル装置の冷却用熱交換器21及び加熱用熱交換器22以外の図3には図示されていない構成要素(例えば圧縮機、前述した放熱用熱交換器9等)は、熱交換部20の外側の車両前室4内に配置することができる。
熱交換部20内の加熱用熱交換器22の直ぐ上流側にスライド式の切替ドア23が設けられている。また、熱交換部20の下流端部と、配風部30の上流端部が仕切壁40により上下に仕切られている。切替ドア23の位置を調節することにより、冷却用熱交換器21を通過した空気のうち、加熱用熱交換器22及び電気ヒータ39を通過する空気の流量と、加熱用熱交換器22及び電気ヒータ39を通過しない空気の流量との比率を調整することができる。
第2実施形態においても、送風部10は、配風部30の上側に配置されている。第2実施形態においても、送風部10のハウジングと配風部30のハウジングは一体成形されていてもよいし、別々に成形された後にネジ等の締結手段により連結されていてもよい。第2実施形態でも、送風部10は、熱交換部20の上側に配置されている。
[第3実施形態]
図4A及び図4Bを参照して、第3実施形態に係る空調装置8Cについて、第1実施形態に係る空調装置8Aとの相違点を中心に説明する。
第3実施形態に係る空調装置8Cは横型(各部10,20,30が概ね水平面内に配置されている)である。図4Aは、車両用空調装置の第3実施形態を示す概略水平断面図である。図4Bは、図4Aに示されるIVB−IVB部分における車両用空調装置の概略縦断面図である。図4Aの上側が車両の右側、図4Aの左側が車両の前側であり、図4Bの上側が車両1の上側、図4Bの左側が車両の前側である。
第3実施形態に係る空調装置8Cでは、第1実施形態と同様に、熱交換部20内に冷却用熱交換器21が設けられており、配風部30内に、加熱用熱交換器として、第1実施形態の温水ヒータコア37と同様の温水ヒータコア41が設けられている。
特に図4Bに示すように、配風部30には、配風部30の内部空間を上側通路と下側通路とに仕切る仕切壁43が設けられている。温水ヒータコア41は下側通路内に設けられている。温水ヒータコア41は、図示しないが、熱交換部20内に設けられていてもよい。温水配管を、隔壁6を貫通せずに設けることが出来る。仕切壁43の直ぐ上流側にスライド式の切替ドア42(エアミックスドア42)が設けられている。切替ドア42の上下方向位置を調節することにより、配風部30内に導入された空気のうち、温水ヒータコア41を通過する空気の流量と温水ヒータコア41を通過しない空気の流量の比率を調整することができる。
第3実施形態においても、冷凍サイクル装置の冷却用熱交換器21以外の図4A及び図4Bには図示されていない構成要素(例えば圧縮機、前述した放熱用熱交換器9等)は、熱交換部20の外側の車両前室4内に配置することができる。
第3実施形態では、送風部10は、配風部30の右側に配置されている。この配置により、送風部10及び配風部30の車室2内への張り出し量を小さくすることができる。送風部10のハウジングと配風部30のハウジングは一体成形されていてもよいし、別々に成形された後にネジ等の締結手段により連結されていてもよい。
送風部10は、配風部30の左側に配置されていてもよい。この場合、空調装置8Cは、図4Aに示した構成を左右方向に鏡像反転した構成を有する。
[第4実施形態]
図5A及び図5Bを参照して、第4実施形態に係る空調装置8Dについて、第2実施形態に係る空調装置8Bとの相違点を中心に説明する。第4実施形態に係る空調装置8Dは横型である。図5Aは、車両用空調装置の第4実施形態を示す概略水平断面図である。図5Bは、図5Aに示されるVB−VB部分における車両用空調装置の概略縦断面図である。図5Aの上側が車両の右側、図5Aの左側が車両の前側であり、図5Bの上側が車両1の上側、図5Bの左側が車両の前側である。
第4実施形態では、熱交換部20内の冷却用熱交換器21の下流側に、第2実施形態の加熱用熱交換器22と同様の加熱用熱交換器(室内コンデンサ)25が設けられている。また、配風部30内に第2実施形態の電気ヒータと同様の電気ヒータ44、例えばPTCヒータが設けられている。加熱用熱交換器25は、冷却用熱交換器21とともに、冷暖房兼用の、言い換えればヒートポンプとしても作用する、冷凍サイクル装置の一部をなす。
第4実施形態においても、冷凍サイクル装置の冷却用熱交換器21及び加熱用熱交換器25以外の図5A及び図5Bには図示されていない構成要素(例えば圧縮機、前述した放熱用熱交換器9等)は、熱交換部20の外側の車両前室4内に配置することができる。
特に図5Bに示されるように、熱交換部20内の加熱用熱交換器25の直ぐ上流側にスライド式の切替ドア24が設けられている。また、熱交換部20の下流端部及び配風部30の上流端部が仕切壁26,45により上下に仕切られている。切替ドア24の位置を調節することにより、冷却用熱交換器21を通過した空気のうち、加熱用熱交換器25及び電気ヒータ44を通過する空気の流量と、加熱用熱交換器25及び電気ヒータ44を通過しない空気の流量との比率を調整することができる。
第4実施形態においても、送風部10は、配風部30の右側に配置されているが、左側に配置されていてもよい。第4実施形態においても、送風部10のハウジングと配風部30のハウジングは一体成形されていてもよいし、別々に成形された後にネジ等の締結手段により連結されていてもよい。
上述した第1〜第4実施形態の全てにおいて、
− 送風部10は、隔壁6に対して車室2側に配置され、
− 熱交換部20は、隔壁6に対して車両前室4側に配置され、
− 配風部30は、隔壁6に対して車室2側に配置されている。
熱交換部20が隔壁6に対して車両前室4側に配置されているため、熱交換部20の体積分だけ車室2側の空間を拡張することができる。また、送風部10が隔壁6に対して車室2側に配置されるため、送風部に内気を低抵抗で取り込むことができる。前述したように、送風部10を隔壁6に対して車室2側に配置したとしても、送風部10への外気の取り込みには問題が無い。また、送風部10が隔壁6に対して車室2側に配置されるため、送風部10特にモータ13が車両前室4内の大きな熱的環境の変化により悪影響を受けることを防止することができる。
上述した第1〜第4実施形態の全てにおいて、送風部10の全体が、隔壁6に対して車室2側に配置されていなくてもよい。また、熱交換部20の全体が、隔壁6に対して車両前室4側に配置されていなくてもよい。さらに、配風部30の全体が、隔壁6に対して車室2側に配置されていなくてもよい。すなわち、図2〜図5Bに示すように、送風部10の熱交換部20に接続される端部15を、隔壁6を貫通させて車両前室4側に突出させてもよく、また、熱交換部20の配風部30に接続される端部27を、隔壁6を貫通させて車室2側に突出させてもよい。これらの突出させた端部は、隔壁6にプレス打ち抜き加工により形成された穴に差し込まれている(以下、全ての「突出した部分」について同様である)。このような構成を採用することにより、送風部10と熱交換部20との連結作業、並びに熱交換部20と配風部30との連結作業を容易に行うことができる。
送風部10と熱交換部20との接続部においては、上流側にある送風部10の端部が、下流側にある熱交換部20の端部の中に挿入されることが好ましい。また、熱交換部20と配風部30との接続部においては、上流側にある熱交換部20端部が、下流側にある配風部30の端部の中に挿入されることが好ましい。こうすることにより、空気の漏洩を少なくすることができる。
また、図2〜図5Bに示した実施形態とは逆に、熱交換部20の送風部10に接続される端部を、隔壁6を貫通させて車室2側に突出させてもよく、あるいは、配風部30の熱交換部20に接続される端部を、隔壁6を貫通させて車両前室4側に突出させてもよい。
送風部10の熱交換部20に接続される端部を車両前室4側に突出させる場合においては、送風部10の少なくともモータ13及び羽根車14の全ての部分が隔壁6に対して車室2側に配置されていることが好ましい。また、熱交換部20の配風部30に接続される端部を車室2側に突出させる場合においては、熱交換部20の冷却用熱交換器21の全ての部分が隔壁6に対して車両前室4側に配置されていることが好ましい。また、配風部30の熱交換部20に接続される端部を車両前室4側に突出させる場合においては、配風部30の全ての吹出口31,32,33と全ての切替ドア34,35の全ての部分が隔壁6に対して車室2側に配置されていることが好ましい。
第3実施形態に係る空調装置8C及び第4実施形態に係る空調装置8Dは、周知の「二層流」タイプの構成を採用することができる。この場合、空調装置8C及び空調装置8Dにおける各部10,20,30内の空気流路は図示しない仕切壁により上下に分割され、上側の空気流路に外気を流し下側の空気流路に内気を流す二層流モード、上側及び下側の空気流路に外気を流す外気モード、並びに上側及び下側の空気流路に内気を流す内気モードで運転を行うことが可能である。またこの場合、送風部10は、例えば国際公開WO2015/082436A1パンフレットに記載されたような構成とすることができる。
2 車室
4 車両前室
6 隔壁
9 放熱用熱交換器
10 送風部
11 内気取入口
12 外気取入口
13 モータ
14 羽根車
15 送風部の端部
20 熱交換部
21 冷却用熱交換器
22,25 加熱用熱交換器
27 熱交換部の端部
30 配風部
31,32,33 吹出口
34,35 切替ドア
37,41 加熱用熱交換器
39,44 電気ヒータ

Claims (9)

  1. 内気取入口(11)及び外気取入口(12)を有し、前記内気取入口及び前記外気取入口のうちの少なくとも一方から取り込んだ空気を、モータ(13)により回転駆動される羽根車(14)によって送り出す送風部(10)と、
    前記送風部(10)に接続され、前記送風部から送り出された空気を冷却する冷却用熱交換器(21)が内部に収納された熱交換部(20)と、
    前記熱交換部(20)に接続され、前記熱交換部を通過した空気を車室内へ吹出すための複数の吹出口(31,32,33)と空気が吹き出される吹出口を切り替えるための複数の切替ドア(34,35)と、を有する配風部(30)と、
    を備え、
    前記送風部(10)は、乗員が搭乗する車室(2)と、前記車室の前方に配置され、前記冷却用熱交換器(21)で吸収した熱を放熱する放熱用熱交換器(9)が収容された車両前室(4)と、を区画する隔壁(6)に対して、前記車室(2)側に配置され、
    前記熱交換部(20)は、前記隔壁(6)に対して前記車両前室(4)側に配置され、
    前記配風部(30)は、前記隔壁(6)に対して前記車室(2)側に配置される
    ことを特徴とする車両用空調装置。
  2. 前記送風部(10)は、前記配風部(30)と機械的に連結されている、請求項1に記載の車両用空調装置。
  3. 前記送風部(10)は、前記配風部(30)の上側に配置されている、請求項1または請求項2に記載の車両用空調装置。
  4. 前記送風部(10)は、前記配風部(30)の右側または左側に配置されている、請求項1または請求項2に記載の車両用空調装置。
  5. 電気ヒータまたは加熱用熱交換器(22,25)が前記熱交換部(20)内に収容されている、請求項1から請求項4のうちのいずれか一項に記載の車両用空調装置。
  6. 電気ヒータ(39,44)または加熱用熱交換器(37,41)が前記配風部(30)内に収容されている、請求項1から請求項4のうちのいずれか一項に記載の車両用空調装置。
  7. − 前記送風部(10)の少なくとも前記モータ(13)及び前記羽根車(14)の全ての部分が前記隔壁(6)に対して前記車室(2)側に配置され、かつ、前記送風部(10)の前記熱交換部(20)に接続される端部(15)が前記隔壁(6)を貫通して前記車両前室(4)側に突出していること、
    − 前記熱交換部(20)の前記冷却用熱交換器(21)の全ての部分が前記隔壁(6)に対して前記車両前室(4)側に配置され、かつ、前記熱交換部(20)の前記送風部(10)に接続される端部が前記隔壁(6)を貫通して前記車室(2)側に突出していること、
    − 前記熱交換部(20)の前記冷却用熱交換器(21)の全ての部分が前記隔壁(6)に対して前記車両前室(4)側に配置され、かつ、前記熱交換部(20)の前記配風部(30)に接続される端部(27)が前記隔壁(6)を貫通して前記車室(2)側に突出していること、
    − 前記配風部(30)の全ての吹出口(31,32,33)と全ての切替ドア(34,35)の全ての部分が前記隔壁(6)に対して前記車室(2)側に配置され、かつ、前記配風部(30)の前記熱交換部(20)に接続される端部が前記隔壁(6)を貫通して前記車両前室(4)側に突出していること
    のうちの少なくとも一つの条件を満足する配置を有する、請求項1から請求項6のうちのいずれか一項に記載の車両用空調装置。
  8. 前記車両前室(4)には車両走行用の電動式モータが収容される、請求項1から請求項7のうちのいずれか一項に記載の車両用空調装置。
  9. 前記車両前室(4)には車両走行用の内燃機関が収容される、請求項1から請求項7のうちのいずれか一項に記載の車両用空調装置。
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