JP3192021B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷風と温風をミックス
する機能を備えた車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両用空調装置として、例えば
実開平１−９１６１４号公報に記載されたものが知られ
ている。図１２に示すように、上記公報記載の空調装置
は、導風口１００ａから取り込まれる空気の流れ方向と
ほぼ直交する方向へ排風口１００ｂが開口するヒーター
ケース１００と、このヒーターケース１００の導風口１
００ａからの空気の流れ方向下流側へ向うほど排風口１
００ｂへ接近するように傾けてヒーターケース１００内
に収納されたヒーターコア１０１と、ヒーターコア１０
１の前面１０１ａ側で回動してヒーターコア１０１を通
過する空気の流量とヒーターコア１０１の前面１０１ａ
側を迂回する空気の流量との比率を調整するエアーミッ
クスドア１０２とを具備するもので、ヒーターコア１０
１の前面側を迂回した冷風とヒーターコア１０１を通過
した温風とを排風口１００ｂの直前のエアーミックス領
域ＡＭで合流させて排風口１００ｂから排出させる。排
風口１００ｂから排出された空気は、ヒーターケース１
００の下流のディストリビュータ（不図示）によって車
室各所の吹出口に分配され、車室内へ排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した公報記載の空
調装置では、ヒーターケース１００の排風口１００ｂの
直前にエアーミックス領域ＡＭを設けているので、ヒー
ターコア１０１を通過した温風とヒーターコア１０１を
迂回した冷風とが十分に混ざらないまま排風口１００ｂ
から排出され、排風口１００ｂ付近の温度分布に大きな
ばらつきが生じることがある。このため、車室への吹出
温度を安定させるには、ヒーターケース１００の下流の
ディストリビュータ内でさらに空気を混ぜ合わせる必要
がある。したがって、ディストリビュータの設計に際し
ては、空気の混合効率を優先する必要が生じて形状や寸
法の自由度がなくなり、多数の車種間で共用可能なディ
ストリビュータを設計することが困難であった。そし
て、ディストリビュータが車種毎に異なれば、これに応
じてヒーターケース側の形状も変更を余儀なくされ、車
種毎にそれぞれヒーターケースおよびディストリビュー
タを専用設計する必要が生じて設計作業が煩に堪えなか
った。かかる問題を解決する手段として、冷風や温風の
流れ方向を偏向させるリブをヒーターケース１００内に
適宜固設して、排風口１００ｂよりも上流で冷風と温風
をミックスさせることが考えられる。しかし、この場合
にはヒーターケース１００内での通気抵抗が増加するの
で、クールダウン時やウォームアップ時に送風量を増加
させたときの車室への吹出風量が減少し、騒音が上昇す
る。

【０００４】本発明の目的は、ヒーターケース内での通
気抵抗の増加を抑制しつつ、ヒーターケースの排風口付
近での温度分布のばらつきを解消できる車両用空調装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、導風口１０から取り込
まれる空気の流れ方向と交差する方向へ排風口１１が開
口する中空のヒーターケース１と、導風口１０からの空
気の流れ方向下流側へ向うほど排風口１１へ接近するよ
うに傾けてヒーターケース１内に配置されたヒーターコ
ア２と、このヒーターコア２を通過して排風口１１へ向
う空気の流量とヒーターコア２の導風口１０に臨む前面
２２側を迂回して排風口１１へ向う空気の流量との比率
を調整する調整手段４とを備えた車両用空調装置に適用
される。そして、上述した目的は、排風口１１の導風口
１０側の端部１１ｂを起点として排風口１１からヒータ
ーコア２の背面２３側へ向けて立上がり、ヒーターコア
２の前面２２側を迂回した空気をヒーターコア２の背面
２３側へ案内する冷風遮断位置Ｐｃｓと、排風口１１の
導風口１０と反対側の端部１１ａを起点として排風口１
１からヒーターコア２の前面２２側へ向けて立上がる冷
風通過位置Ｐｃｏとの間を移動可能な案内ドア５を、ヒ
ーターケース１内に設けることにより達成される。

【０００６】請求項２の装置では、図７および図８に示
すように、調整手段がヒーターコア２の前面２２側で回
動してヒーターコア２の前面２２を開閉するエアーミッ
クスドア４によって構成され、このエアーミックスドア
４がヒーターコア２の前面２２を完全に覆う位置Ｐｈｓ
から離れて前面２２を開放する側へ所定角度回動するま
での間（区間Ｍ１〜Ｍ２）、案内ドア５が、ヒーターコ
ア２の前面２２側を迂回した空気の一部を排風口１１側
へ流出させつつ残りの空気をヒーターコア２３の背面２
３側へ案内する中間領域Ｐｃｂに保持される。

【０００７】

【作用】案内ドア５を冷風通過位置Ｐｃｏに移動させた
ときは、排風口１１の導風口１０と反対側の端部１１ａ
からヒーターコア２の前面２２側へ向けて案内ドア５が
延在し、排風口１１の導風口１０側の端部１１ｂと案内
ドア５との間が開放されるので、ヒーターコア２の前面
２２側を迂回した空気をそのまま排風口１１からヒータ
ーケース１外へ排出できる。案内ドア５を冷風遮断位置
Ｐｃｓに移動させたときは、排風口１１の導風口１０側
の端部からヒーターコア２の背面２３側へ向けて延在す
るので、ヒーターコア２の前面２２側を迂回した空気を
ヒーターコア２の背面２３側へ導いてヒーターコア２を
通過した温風Ｈと合流させることができる。合流後の空
気は、排風口１１の導風口１０と反対側の端部１１ａと
案内ドア５の他端部５ｂとの間の隙間からヒーターケー
ス１外に排出できる。

【０００８】請求項２の装置では、エアーミックスドア
４がヒーターコア２の前面２２から僅かに離れた段階
で、案内ドア５が中間領域Ｐｃｂに移動してヒーターコ
ア２の前面２２を迂回した空気の一部が排風口１１へ流
出し、ヒーターコア２の背面２３側から排風口１１へ導
かれた空気と混ざり合う。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１０】

【実施例】

−第１実施例− 以下、図１〜図５を参照して本発明の第１実施例を説明
する。図１および図２において符号１はヒーターケー
ス、２はヒーターコアである。ヒーターケース１は直方
体容器状をなし、不図示のクーリングユニットから送ら
れる空気を取り込む導風口１０と、この導風口１０と直
交する方向に開口してディストリビュータ３へ空気を排
出する排風口１１とを備えている。なお、ディストリビ
ュータ３は排風口１１からの空気を車室各所へ分配する
もので、ベント吹出口３０、フット吹出口３１およびデ
フ吹出口３２を備えている。冷風Ｃは、クーリングユニ
ット内のエバポレータで冷却されて送風されるものと、
エバポレータで冷却されることなく送風されるもののい
ずれも含む。

【００１１】ヒーターコア２は、導風口１０からの空気
の流れ方向下流側へ向うほど排風口１１へ接近するよう
に傾けてヒーターケース１内に配置され、その前端２０
は排風口１１と反対側の壁面１２に突き当てられて不図
示のヒーターパイプと接続されている。一方、ヒーター
コア２の後端２１はヒーターケース１の排風口１１と壁
面１２とのほぼ中間に位置している。ヒーターコア２を
このような配置におくのは、ヒーターケース１の奥行寸
法（図１の上下方向）の増加を防ぎつつヒーターコア２
の長さを大きくして十分な熱量を確保するとともに、図
１の上側がエンジンルームとなるようにヒーターケース
１を配置した場合、ヒーターコア２の前端２０にヒータ
ーパイプを接続することにより、ヒーターパイプの長さ
をなるべく短くして熱効率の低下を抑制し、さらにはヒ
ーターコア２の前面２２側を迂回して排風口１１へ向う
冷風Ｃの流路をなるべく滑らかにして通気抵抗を極力小
さくするためである。

【００１２】ヒーターコア２の直前には、不図示のアク
チュエータによりヒーターコア２の後端２１近傍に設け
た軸４０を中心として回転駆動される調整手段としての
エアーミックスドア４が設けられている。このエアーミ
ックスドア４がヒーターコア２の前面２２を完全に覆う
位置（以下、全閉位置）Ｐｈｓにあるときは、導風口１
０から取り込まれた冷風Ｃがヒーターコア２を通過する
ことが阻止される。一方、エアーミックスドア４がヒー
ターコア２の前面２２を完全に開放する位置（以下、全
開位置）Ｐｈｏにあるときは、ヒーターケース１の排風
口１１側の壁面１３との隙間が閉塞されて導風口１０か
らの冷風Ｃの全量がヒーターコア２へ導かれる。エアー
ミックスドア４が全閉位置Ｐｈｓと全開位置Ｐｈｏの間
にあるときは、エアーミックスドア４の位置に応じた量
の冷風Ｃがヒーターコア２の前面２２側へ導かれ、残余
の冷風Ｃがヒーターコア２の前面２２側を迂回して排風
口１１側へ導かれる。

【００１３】排風口１１の直前には、ヒーターコア２の
後端２１から排風口１１側へ離して設けられた軸５０を
中心として不図示のアクチュエータにより回転駆動され
る案内ドア５が設けられている。この案内ドア５は、排
風口１１の導風口１０と反対側の端部１１ａを起点とし
て排風口１１からヒーターコア２の前面２２側へ当該前
面２２と略平行に立上がる冷風通過位置Ｐｃｏ（図１の
２点鎖線位置）と、排風口１１の導風口１０側の端部１
１ｂを起点として排風口１１からヒーターコア２の背面
２３側へ向けて立上がる冷風遮断位置Ｐｃｓ（図１の実
線位置）との間で回動可能とされる。案内ドア５が冷風
遮断位置Ｐｃｓにあるとき、案内ドア５とヒーターコア
２との間にはヒーターコア２の前面２２側を迂回した空
気をヒーターコア２の背面２３側へ案内する調温流路Ｒ
ｍが形成される。

【００１４】エアーミックスドア４および案内ドア５の
位置は、車室内に設けた不図示の温度調節レバーの指示
位置または目標吹出温度Ｘ_Mの値などに基づいて不図示
の制御装置で制御される。以下、図１、図３および図４
により温度調節レバーと各ドア４，５の位置関係を説明
する。

【００１５】温度調節レバーが最も高温側のフルホット
位置にあるときは、図３に示すようにエアーミックスド
ア４が全開位置Ｐｈｏに回動し、案内ドア５が冷風遮断
位置Ｐｃｓへ回動する。これにより、導風口１０からの
冷風Ｃの全量がヒーターコア２へ導かれ、ヒーターコア
２を通過した温風Ｈがそのまま排風口１１から排出され
る。以下、この状態をフルホット状態と呼ぶ。一方、温
度調節レバーが最も低温側のフルクール位置にあるとき
は、図４に示すようにエアーミックスドア４が全閉位置
Ｐｈｓに回動し、案内ドア５が冷風通過位置Ｐｃｏへ回
動する。これにより、導風口１０から取り込まれた冷風
Ｃの全量がヒーターコア２の前面２２を迂回して排風口
１１から排出される。以下、この状態をフルクール状態
と呼ぶ。

【００１６】温度調節レバーがフルホット位置とフルク
ール位置との間にあるときは、図１に実線で示すよう
に、エアーミックスドア４が温度調節レバーの指示位置
または目標吹出温度Ｘ_Mに応じた位置に保持され、案内
ドア５が冷風遮断位置Ｐｃｏに保持される。これによ
り、導風口１０からの冷風Ｃは、その一部がヒーターコ
ア２に導かれ、残りがヒーターコア２の前面２２側を迂
回して調温流路Ｒｍからヒーターコア２の背面側のエア
ーミックス領域ＡＭへ導かれる。このエアーミックス領
域ＡＭでヒーターコア２を通過した温風Ｈと調温流路Ｒ
ｍからの冷風Ｃとが合流し、排風口１１からは温度調節
レバーの指示位置に応じた温度の空気が排出される。

【００１７】調温流路Ｒｍは軸４０と軸５０との間で狭
められている。そのため、軸４０，５０の間を通過した
冷風Ｃの流速が速くなり、エアーミックス領域ＡＭでの
冷風Ｃと温風Ｈとの混合が促進される。また、エアーミ
ックス領域ＡＭがヒーターケース１の奥側（図１の上
側）に形成されるため、エアーミックス領域ＡＭから下
流の流路が長くなる。そのため、エアーミックス領域Ａ
Ｍで冷風Ｃと温風Ｈが十分に混ざらなかった場合でも、
エアーミックス領域ＡＭと排風口１１および排風口１１
から吹出口（不図示）間で混ぜ合わされ、均一な温度の
吹出風が得られる。

【００１８】以上のエアーミックスドア４と案内ドア５
との位置関係を図５に示す。エアーミックスドア４は温
度調節レバーの操作に応じて全閉位置Ｐｈｓと全開位置
Ｐｈｏとの間で連続的に移動する。案内ドア５はエアー
ミックスドア４が全閉位置Ｐｈｓにあるときのみ冷風通
過位置Ｐｃｏに移動し、エアーミックスドア４が全閉位
置Ｐｈｓから移動すると、直ちに冷風遮断位置Ｐｃｓへ
移動する。

【００１９】本実施例では、ヒーターコア２の背面２３
側のエアーミックス領域ＡＭで冷風Ｃと温風Ｈが合流す
るので、ヒーターケース１内で冷風Ｃと温風Ｈとが十分
混ざり合い、排風口１１付近での温度分布が均一とな
る。したがって、ディストリビュータ３側で再度空気を
混ぜ合わせる必要がなく、ディストリビュータ３の寸法
形状に関する制約が解消される。ディストリビュータ３
とヒーターケース１との接続構造にも制約がなくなり、
ヒーターケース１を車両へ搭載する際の自由度も高ま
る。例えば、排風口１１を車両の後方へ向けて搭載する
ことも、車両の上方へ向けて搭載することもできる。

【００２０】フルクール状態のときは案内ドア５がヒー
ターコア２の前面２２側を迂回した冷風Ｃの流れ方向に
沿って傾斜し、フルホット状態のときはヒーターコア２
の背面２３側から排風口１１へ向う温風Ｈの流れ方向に
沿って案内ドア５が傾斜するので、案内ドア５の追加に
よる通気抵抗の増加はほとんどなく、温度調節レバーを
フルクール位置やフルホット位置にして風量を最大に設
定するクールダウン時やウォームアップ時の車室への吹
出風量や騒音に悪影響が生じない。エアーミックス時に
は案内ドア５で冷風Ｃの流れ方向を変化させる分だけ通
気抵抗が大きくなるが、この場合の送風量はさほど大き
くないので、風量や騒音の問題は生じない。

【００２１】本実施例では案内ドア５の一端に軸５０を
設けたが、例えば図６に示すように案内ドア５Ａの途中
に軸５０を設け、冷風通過位置Ｐｃｏのとき軸５０とヒ
ーターコア２との隙間を案内ドア５Ａの軸５０を越える
部分で塞ぐようにしても良い。実施例では回動式のエア
ーミックスドア４を調整手段として用いたが、例えばヒ
ーターコア２の前面２２に沿って移動するシャッタ式の
ものでも良い。

【００２２】−第２実施例− 図７〜図１１を参照して請求項２に対応する第２実施例
を説明する。なお、上述した実施例と共通する部分には
同一符号を付し、説明を省略する。図７および図８に示
すように、本実施例ではエアーミックスドア４が全閉位
置Ｐｈｓから離れて全開位置Ｐｈｏ側へ一定角度回動す
るまでの間（図８の区間Ｍ１〜Ｍ２）、案内ドア５が冷
風遮断位置Ｐｃｓから冷風通過位置Ｐｃｏ側へ僅かに離
れた中間位置Ｐｃｂに保持される。

【００２３】ここで、本実施例の空調装置の各ドア４，
５の駆動系の回路構成を図９に示す。図中６０はエアー
ミックスドア４および案内ドア５の動作を制御する制御
回路、６１は車室に設けた温度調節レバーの指示位置を
検出するレバー位置検出器である。制御回路６０はレバ
ー位置検出器６１の出力信号に基づいてエアーミックス
ドアアクチュエータ６２および案内ドアアクチュエータ
６３を所望量駆動し、図８に示す線図に沿ってエアーミ
ックスドア４および案内ドア５の位置を切換え制御す
る。このときの制御手順を図１０に示す。

【００２４】車室内の温度調節レバーが操作されてその
指示位置が変更されると図１０に示すプログラムが起動
される。まず、ステップＳ１ではレバー位置検出器６１
の出力信号により温度調節レバーの指示位置を読み込
む。ついで、ステップＳ２ではエアーミックスドア４お
よび案内ドア５を温度調節レバーの指示位置に応じて図
８の線図に応じた位置へ移動させるべくエアーミックス
ドアアクチュエータ６２および案内ドアアクチュエータ
６３を駆動し、処理を終了する。レバー位置の代りに、
目標吹出温度Ｘ_Mやエアーミックスドア４の実開度θを
用いてもよい。

【００２５】本実施例のように回動式のエアーミックス
ドア４でヒーターコア２の通過風量を調整する装置で
は、エアーミックスドア４を少し開けただけでも導風口
１０からの空気がエアーミックスドア４の先端側のみな
らずエアーミックスドア４の側方からもヒーターコア２
側へ回り込んでヒーターコア２の通過風量が急増するた
め、案内ドア５に中間位置Ｐｃｂを設けないときは排風
口１１付近の温度が急上昇し、温度調整が難しくなる。
しかし、本実施例では、案内ドア５が中間位置Ｐｃｂの
ときにエアーミックス領域ＡＭを経由して排風口１１か
ら流出する空気に、案内ドア５の先端側の隙間から排風
口１１へ漏れる冷風Ｃが混ざって排風口１１付近の温度
が低下する。このため、図１１に実線位置から２点鎖線
位置への変化で示すように、エアーミックスドア４を全
閉位置Ｐｈｓから僅かに開けてヒーターコア２側へ空気
を導き始めた段階での排風口温度の急激な上昇が防止さ
れ、エアーミックスドア４の移動量と排風口温度との関
係が、両者が完全に比例する理想特性（図１１の１点鎖
線）に近付いて温度制御特性が改善される。

【００２６】なお、本実施例では案内ドア５が中間位置
Ｐｃｂにあるときの排風口１１の温度分布が第１実施例
よりも多少ばらつくが、案内ドア５の先端側から漏れる
空気量がヒーターコア２を通過した空気量に比して十分
少ないため、ディストリビュータ３側で特に空気の混合
を考慮するまでもなく、実用上問題はない。

【００２７】以上の実施例では、特に案内ドア５を軸５
０の回り回動可能としたが、本発明はこれに限るもので
はなく、例えば案内ドア５の回転動作に軸５０のスライ
ド動作を加えたものでも良い。案内ドア５の中間位置Ｐ
ｃｂも１箇所に限らず複数でもよく、エアーミックスド
ア４が全閉位置Ｐｈｓを離れ全開位置Ｐｈｏへ向かう一
定範囲の間、エアーミックスドア４に連動して案内ドア
５を冷風通過位置Ｐｃｏから冷風遮断位置Ｐｃｓ側へ連
続的に移動させても良い。案内ドア５は平板状に限定さ
れず、フルホット状態やフルクール状態での通気抵抗の
増加が実用上問題ない範囲であれば、湾曲形状あるいは
屈曲形状に形成してもよい。エアーミックスドア４と案
内ドア５の動作は、アクチュエータと制御装置とによっ
て切換え制御するものに限らない。例えば、温度調節レ
バー、エアーミックスドア４および案内ドア５をロッド
やワイヤなどの機械的手段で連結して所望の切換え動作
を実現させるものでもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、案内
ドアを冷風遮断位置におくことにより、ヒーターコアを
迂回した冷風をヒーターコアの背面側へ導いて温風と十
分に混ぜ合わせることができるので、排風口付近での温
度分布のばらつきを解消してヒーターケースの下流に設
けるディストリビュータの寸法形状に関する制約を解消
し、多車種間でのディストリビュータの共用化を実現
し、ひいてはヒーターケースも共用化して空調装置の設
計工数、コストの削減を実現できる。ディストリビュー
タとヒーターケースとの接続構造の制約を解消してヒー
ターケースを車両へ搭載する際の自由度も高め得る。大
風量が要求されるクールダウン時やウォームアップ時に
は、案内ドアを排風口へ向う空気の流れ方向に沿って傾
斜させて通気抵抗の増加を防止し、車室への吹出風量の
減少や騒音の上昇を回避できる。請求項２の装置では、
エアーミックスドアを僅かに開けてヒーターコアへ空気
を導き始めた段階での排風口温度の急激な上昇を防止
し、エアーミックスドアの移動量と排風口温度との相関
関係を、両者が完全に比例する理想特性に近付けて温度
制御特性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るヒーターケースのエ
アーミックス状態における断面図。

【図２】図１のヒーターケースとディストリビュータと
の接続構造を示す斜視図。

【図３】第１実施例に係るヒーターケースのフルホット
状態における断面図。

【図４】第１実施例に係るヒーターケースのフルクール
状態における断面図。

【図５】第１実施例に係るヒーターケース内の各ドアの
位置関係を示す図。

【図６】本発明の第１実施例のヒーターケースに設けた
案内ドアの変形例を示す図。

【図７】本発明の第２実施例のヒーターケースの断面
図。

【図８】第２実施例に係るヒーターケース内の各ドアの
位置関係を示す図。

【図９】第２実施例の回路構成を示す図。

【図１０】図９の制御回路での処理手順を示すフローチ
ャート。

【図１１】第２実施例でのエアーミックスドアの位置と
排風口温度との関係を示す図。

【図１２】従来のヒーターケースの断面図。

【符号の説明】

１ ヒーターケース ２ ヒーターコア ４ エアーミックスドア（調整手段） ５，５Ａ 案内ドア １０ 導風口 １１ 排風口 ２２ ヒーターコアの前面 ２３ ヒーターコアの背面 ＡＭ エアーミックス領域 Ｃ 冷風 Ｈ 温風 Ｐｃｂ 案内ドアの中間位置 Ｐｃｏ 案内ドアの冷風通過位置 Ｐｃｓ 案内ドアの冷風遮断位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 顕央 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 102

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導風口から取り込まれる空気の流れ方向
   と交差する方向へ排風口が開口する中空のヒーターケー
   スと、前記導風口からの空気の流れ方向下流側へ向うほ
   ど前記排風口へ接近するように傾けて前記ヒーターケー
   ス内に配置されたヒーターコアと、このヒーターコアを
   通過して前記排風口へ向う空気の流量と当該ヒーターコ
   アの前記導風口に臨む前面側を迂回して前記排風口へ向
   う空気の流量との比率を調整する調整手段とを備えた車
   両用空調装置において、 前記排風口の前記導風口側の端部を起点として当該排風
   口から前記ヒーターコアの背面側へ向けて立上がって前
   記ヒーターコアの前記前面側を迂回した空気を当該ヒー
   ターコアの背面側へ案内する冷風遮断位置と、前記排風
   口の前記導風口と反対側の端部を起点として当該排風口
   から前記ヒーターコアの前面側へ向けて立上がる冷風通
   過位置との間を移動可能な案内ドアを、前記ヒーターケ
   ース内に設けたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記調整手段が前記ヒーターコアの前記
   前面側で回動して当該ヒーターコアの前面を開閉するエ
   アーミックスドアによって構成され、 このエアーミックスドアが前記ヒーターコアの前記前面
   を完全に覆う位置から離れて当該前面を開放する側へ所
   定角度回動するまでの間、前記案内ドアが、前記ヒータ
   ーコアの前記前面側を迂回した空気の一部を前記排風口
   側へ流出させつつ残りの空気を前記ヒータコアの背面側
   へ案内する中間領域に保持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。