JP3577919B2

JP3577919B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP3577919B2
Application number: JP31694297A
Authority: JP
Inventors: 和裕鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JPH11147413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エバポレータとヒータコアとを同一ユニット内に上下に備えた車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用空調装置は車室内のインストルパネルの下方という狭小の空間に設置されるため、所定の空調性能を維持しつつ、その全体形状はよりコンパクトであることが望ましい。一方、空調装置の主要部品であり冷却装置を構成するエバポレータと暖房装置を構成するヒータコアとは、所定の空調性能を確保することが最優先として設計され、その外形形状は決定される。したがって、エバポレータとヒータコアの外形形状は通常異なったものとなり、外形形状の異なるエバポレータとヒータコアとを余剰スペースをできるだけ省いて同一ユニット内にコンパクトに収納することが課題であった。そして、このような課題を解決するものとして、例えば特開平９ー１５６３４２号公報に記載され、図１０に示すように、エバポレータとヒータコアとが車高方向の縦置きに配置されたものが知られている。
【０００３】
図１０において、エバポレータ５０を通過した空気は上方へ流れ、回動軸５５を中心に紙面と直角方向に回動されるエアミックスドア５１の開度に応じて、一部はヒータコア５２を通過して温風となり、残りは紙面と直角方向に設けられた不図示のバイパス通路を通過し冷風のままヒータコア５２をバイパスされる。そして、この温風と冷風がヒータコアの上方でミックスされて所定温度の調和空気となり、調和空気は例えばフット口５３が開放されているときには、フットダクト５４を通過して車室内の所定位置に送風される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような車両用空調装置では、空調ユニットのスペース効率を改善するためフットダクト５４は、エバポレータ５０を通過した冷風が内部を流されるユニットケースの左右側面に配置される。それゆえ、ヒータコア５２で暖められた温風がフットダクト５４を通過する際には、低温のユニットケースに熱が奪われて温度が低下し、空調装置の暖房効率は悪化してしまう。また、フットダクト５４へ空気を導く場合、ユニットの上方で温調された空気を下方へ導く関係上ダクトが長くなるため、その間でも放熱するので、足元への吹出温度は低下してしまう。
【０００５】
このような場合、フットダクト通過後の空気を所定の温度とするためには、ヒータコア５２の上方で混合される調和空気をフットダクト５４の放熱分を見込んでより高温にする必要がある。しかしながら、例えばデフフットモードのときに調和空気は、フット口から車室内へ送出されるだけでなくデフロスト口からも送出される。そして、デフロスト口から必要以上に高温の空気が送出されると、乗員はもやっけ等を感じることとなり快適性が損なわれる。また、調和空気をより高温にするためには、ヒータコアを通過する空気の割合を多くするようにエアミックスドア５１の開度を調整する必要があるが、ヒータコア５０は空気の流れにとっては抵抗となるため圧力損失が大きくなり空気流量が減少する。さらに、エアミックスドア５１の開度をフルホットの状態にしてもなお放熱分を見込んだ調和空気の温度を得ることができないときには、例えば放熱量を小さくするための空調ユニットの形状変更や熱交換率を大きくするためのヒータコア５２の設計変更などが必要となり、従来の空調ユニットを大幅に変更することとなるのでコストが大幅に増加する。さらにまた、ユニット内を通過する空気はユニットの上方でＵターンして細長のフットダクト５４内を通過するため、気流の乱れが大きくなり騒音が大きくなる。
【０００６】
本発明の目的は、空調ユニットで温調された空気がダクト内を通過する際に生じる上述したような種々の問題点を解決し得る車両空調装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図面を参照して説明する。
（１）請求項１の発明は、図２,８に示すように、車高方向に上下に配置されるヒータコア２,３０とエバポレータ１とを同一ユニットＵ内に備え、このユニットＵの側方に、ユニットＵ内で温度調整された空気を車室内の所定の位置に導くダクト２０を備える車両用空調装置に適用される。そして、ダクト２０を通過する空気を加熱する加熱部２ｂ,３１を、ヒータコア２をダクト２０まで延在させてダクト２０内に設けたことにより上記目的は達成される。
（２）請求項２の発明は、ダクト２０を、フットダクト２０としたものである。
【０００８】
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の項では、本発明を分かり易くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、空調ユニットの側方のダクトを通過する空気を加熱する加熱部をダクト内に設けたので、ダクト通過時に空気の放熱があっても車室内へ所定温度の空気を送風することができる。また、ヒータコアをダクトまで延在させて加熱部を設けたので、ヒータコアと加熱部は一体構造となり部品点数の増加を防ぐことができる。さらに、請求項２の発明によれば、フットダクトに加熱部を設けたので、足元に吹き出される温度をその他の吹出口へ吹き出される温度より高くすることができ、例えばバイレベル時の頭寒足熱効果を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態に係わる車両用空調装置の概略縦断面図である。図１に示すように、車両用空調装置は、エバポレータ１とヒータコア２とが車高方向に略平行に配置されるいわゆる縦置きユニットＵで構成されている。
【００１１】
図１において、縦置きユニットＵの車両方向前側（図１の左側）中段には紙面と垂直方向に空気導入口３が開口され、ユニットＵは空気導入口３を介して不図示の内外気切換ドアとブロワとを有するインテークユニットに連通されている。空気導入口３の上方には前側一端がユニット内壁に接合された仕切壁４が設置され、下方には前側面がユニット内壁に接合されたエバポレータ１が配置されている。エバポレータ１の後側面は、空気導入口３から導入される空気が全てエバポレータ１を通過するように仕切壁４の後側（図１の右側）端部に接合されている。エバポレータ１の下方から後方，上方にかけては略Ｊ字型の空気通路５が形成され、空気通路５はヒータコア２に連通されている。ヒータコア２の前側面はユニットＵの内壁に接合され、後側には空気通路５が分岐されるようにバイパス通路７が形成されている。バイパス通路７の下方入口にはバイパス通路７の面積を可変とするように回動軸６ａを中心にａｂ間を回動可能なエアミックスドア６が設けられている。ヒータコア２の上方には、ヒータコア２を通過した空気をバイパス通路７の上方のエアミックスチャンバ９に導くようにユニットＵの前側内壁から延設して上方に膨出された仕切板８が設けられている。エアミックスチャンバ９の上方には、各々開閉自在のドア１０ａ〜１２ａを有するフット口１０，デフロスト口１１，ベント口１２の各吹出口が開口されている。
【００１２】
なお、ヒータコア２にはエンジン冷却水が流通される導管１３が取り付けられ、不図示のエンジンやラジエータとともに温水式暖房装置が構成されている。また、エバポレータ１には冷媒が流通される導管１４が取り付けられ、不図示のコンプレッサやコンデンサとともに周知の冷房サイクルが構成されている。なお、ヒータコア２には図示しないが、周知のフィンが空気の通過方向に所定長さ並んでいる。
【００１３】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、空調ユニットＵの車幅方向断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、空調ユニットＵの平面断面図である。図２，３に示すように、ユニットＵの左右側面にはフットダクト２０が設けられ、フットダクト２０の上部内壁にはフット口１０が開口されている。ヒータコア２はユニットＵの左右側壁を貫通するように延在して配置され、ユニットＵ内に配置されたユニット内加熱部２ａとフットダクト２０内に配置されたダクト内加熱部２ｂとにより構成されている。ユニット内加熱部２ａの左右長さはエバポレータ１の左右長さよりも短く、ユニットＵの左右側壁は上方のヒータコア設置部から下方のエバポレータ設置部にかけて膨出されている。フットダクト２０はユニットＵの左右側壁に沿って下方に延在され、車室内の所定の吹出口に連通されている。なお、ユニットＵにはデフロスト口１１に連通された不図示のデフダクトおよびベント口１２に連通された不図示のベントダクトが設けられ、これらのダクトは車室内の所定の吹出口に連通されている。
【００１４】
吹出ドア制御のブロック図である図４に示すように、各吹出ドア１０ａ〜１２ａはモードドアアクチュエータ１６で回動され、アクチュエータ１６の駆動は制御回路１７により制御される。制御回路１７にはアクチュエータ１６の駆動の演算に必要な各種信号を入力する入力回路１８が接続される。ここで、入力回路１８としては、オートエアコンスイッチ，吹出口選択スイッチ，デフスイッチ，温度設定スイッチなどの各種スイッチや日射量センサ，外気温センサ，車室内温度センサなどの各種センサが含まれる。以下に、本実施の形態に係わる動作について、空調システム概念図である図５を用いて、代表的な各空調モード毎に説明する。
【００１５】
（１）ベントモード
図５に示すように、ブロワ１９によって送出された空気は空気導入口３からユニットＵ内へ導入される。ユニットＵ内へ導入された空気はエバポレータ１を通過して冷却除湿され冷却空気とされて空気通路５を通過する。そして所定の温度となるように開度を調整されたエアミックスドア６によって、冷却空気の一部はヒータコア２のユニット内加熱部２ａを通過して加熱され、残りは冷却空気のままバイパス通路７を通過する。ヒータコア２ａを通過した加熱空気とバイパス通路７を通過した冷却空気は、ミックスチャンバ９で混合されて所定温度の調和空気とされる。そして、図４に示した制御により、フット口１０およびデフロスト口１１に設けられた各ドア１０ａ，１１ａが閉鎖状態でベント口１２のドア１２ａが開放されていると、ベント口１２ａから車室内の乗員に向かって温調された空気が送風される。
【００１６】
（２）デフロストモード
デフロストモードのときもベントモードのときと同様に、ブロワ１９によって送出された空気は図５に示すようにユニットＵ内で所定の温度の調和空気とされる。そして、フット口１０およびベント口１２に設けられた各ドア１０ａ，１２ａが閉鎖状態でデフロスト口１１のドア１１ａが開放されていると、デフロスト口１１から車室内のフロントガラス等に向かって温調された空気が送風される。
【００１７】
（３）フットモード
フットモードのときもベントモードのときと同様に、ブロワ１９によって送出された空気は図５に示すようにユニットＵ内で所定温度の調和空気とされる。そして、デフロスト口１１およびベント口１２に設けられた各ドア１１ａ，１２ａが閉鎖状態でフット口１０のドア１０ａが開放されていると、フット口１０からフットダクト２０へ調和空気が送出され、調和空気はフットダクト２０内のヒータコア２のダクト内加熱部２ｂによって所定の温度となるように再加熱される。この場合の再加熱量としては、例えばフットダクト通過時の調和空気の放熱量に等しい値とされる。再加熱された調和空気は、フットダクト２０を通過して車室内の乗員の足元等に送風される。
【００１８】
このように第１の実施の形態によると、ヒータコア２を左右に拡張してフットダクト２０内にダクト内加熱部２ｂを設けるようにしたので、フットモード時にユニットＵ内で温調された調和空気は、フットダクト通過時に例えば放熱相当分の再加熱がなされて車室内へ所定温度の調和空気が送風される。また、ユニットＵ内のヒータコア２のみが左右に拡張され他の部品形状は従来ユニットのものをそのまま用いることができるので、ユニットケースの変更等によるコストの大幅な上昇を防ぐことができる。さらに、ダクト内加熱部２ｂをヒータコア２と一体構造としたので、部品点数の増加も防ぐことができる。さらにまた、フットダクト２０のダクト内加熱部２ｂの空気の通過方向に所定長さを有するフィン（不図示）を通過することで調和空気は整流されるので、気流の乱れによる騒音は低下される。
【００１９】
（４）デフフットモード
デフフットモードのときもベントモードのときと同様に、ブロワ１９によって送出された空気は図５に示すようにユニットＵ内で所定温度の調和空気とされる。そして、ベント口１２に設けられたドア１２ａが閉鎖状態でフット口１０およびデフロスト口１１のドア１０ａ，１１ａが開放されていると、ユニットＵ内で温調された空気がデフロスト口１１から車室内のフロントガラス等に向かって送風されるとともに、フット口１０からフットダクト２０へも送出される。フットダクト２０へ送出された空気は、前述したフットモードの時と同様に、ヒータコア２のダクト内加熱部２ｂによって再加熱され、所定の温度とされて車室内の乗員の足元等に送風される。
【００２０】
このようにデフフットモード時には、フットダクト２０から車室内へ送風される空気を所定の温度とするためにユニットＵ内の調和空気の温度を高くする必要がないので、デフロスト口１１から車室内へ送風される空気の温度が高くならず乗員のもやっけが解消される。また、ヒータコア２のユニット内加熱部２ａを通過する空気の割合を多くする必要がないので、圧力損失が低減されてユニットＵ内で温調される空気流量を多くすることができる。
【００２１】
（５）バイレベルモード
乗員に向かって比較的冷たい空気が送風され、足元等からは比較的温かい空気が送風される、頭寒足熱のバイレベルモードにおいては、空調システム概念図である図６に示すように、ブロワ１９によって送出された空気はエバポレータ１を通過し、エアミックスドア６の開度に応じて一部はヒータコア２ａを通過し加熱されて温風となり、残りは冷風のままバイパスされる。そしてデフロスト口１１に設けられたドア１１ａが閉鎖状態でベント口１２およびフット口１０のドア１０ａ，１２ａが開放されているので、冷風のままバイパスされた空気の一部はエアミックスチャンバ９で混合されずに冷風のままベント口１２ａから送出され（図６のｃ）、残りはエアミックスチャンバ９で温調されて所定温度の調和空気（図６のＭ）とされる。この調和空気の一部少量（図６のＭ１）はベント口１２から送出され、残りの大半（図６のＭ２）はフット口１０から送出される。フット口１０から送出された調和空気はフットダクト２０を通過し、ヒータコア２ｂによって再加熱されて所定の温度とされ乗員の足元等に送風される。
【００２２】
このようにバイレベルモード時にも、前述したデフフットモードの時と同様に、フットダクト２０から車室内へ送風される空気を所定の温度とするためにユニットＵ内の調和空気の温度を高くする必要がないので、ベント口１２から車室内へ送風される空気の温度は高くならず頭寒足熱の効果を高めることができる。また、ヒータコア２のユニット内加熱部２ａを通過する空気の割合を多くする必要がないので、圧力損失が低減されてユニットＵ内で温調される空気流量を多くすることができ、ベント口１０からの送風量を多くすることができる。
【００２３】
−第２の実施の形態−
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７，８は、第２の実施の形態に係わる空調ユニットの断面図であり、第１の実施の形態で用いた図１，２に対応した図である。なお、図１，２と同一の箇所には同一の符号を付してその相違点を主に説明する。図８に示すように、縦置きユニットＵ内およびフットダクト２０内には、ユニットヒータコア３０および一対のダクトヒータコア３１がユニットＵの左右側壁を貫通することなくそれぞれ独立に配置されている。図７に示すように、ユニットヒータコア３０およびダクトヒータコア３１にはエンジン冷却水が流通される導管３２，３３がそれぞれ取り付けられ、ダクトヒータコアの導管３３にはエンジン冷却水の流量を調節可能とするバルブ３３ａが設けられている。
【００２４】
次に、第２の実施の形態に係わる動作について、第１の実施の形態の動作との相違点を主に説明する。空調システム概念図である図９に示すように、第２の実施の形態においても第１の実施の形態同様、ブロワ１９によって送出された空気はエバポレータ１を通過し、エアミックスドア６の開度に応じて一部はユニットヒータコア３１を通過し加熱されて温風となり、残りは冷風のままバイパスされる。この温風と冷風はエアミックスチャンバ９で混合されて所定温度の調和空気とされる。そしてフットモード，デフフットモードおよびバイレベルモード等でフット口１０が開放されているときは、ユニットＵ内の調和空気はフットダクト２０に送出される。フットダクト２０に送出された空気は、所定の温度となるように調整されたバルブ３３ａの開度に応じてダクトヒータコア３１で再加熱されて車室内の乗員の足元等に送風される。また、ベントモード，デフロストモード等でフット口１０が閉鎖状態のときはユニットＵ内の調和空気はフットダクト２０を通過しないので、バルブ３３ａは閉じられダクトヒータコア３１内のエンジン冷却水の流通は防止される。
【００２５】
このように第２の実施の形態によると、フットダクト２０内にユニットヒータコア３０と独立してダクトヒータコア３１を設けるようにしたので、ユニットヒータコア３０の左右にダクトヒータコア３１を並設する必要もなく設計の自由度が向上する。また、ダクトヒータコア３１のみを新たに設置すればよいので、従来のユニットで用いられたヒータコアをユニットヒータコア３０としてそのまま使用することができ、コストの上昇も最低限に抑えることができる。さらに、ダクトヒータコア３１の導管３３にエンジン冷却水の流量を調整するバルブ３３ａを設けるようにしたので、フットダクト２０内を通過する空気の加熱量を任意に変えることができる。また、とくにベントモードあるいはデフロストモードにおいては、ダクトヒータコア３１のバルブ３３ａを閉じて不要なエンジン冷却水の流通を防止するようにしたので、エンジン冷却水を圧送するウォーターポンプの負荷が低減され燃費が向上する。なお、第２の実施の形態ではフットダクト２０内に配置される加熱部をダクトヒータコア３１としたが、これに限らず例えば電気ヒータ等の他の加熱手段によりフットダクト２０内の加熱部を構成するようにしてもよい。特に電気ヒータを用いた場合は、フットダクト２０内に比較的簡単に追加することができ、かつユニットヒータコア３０とは独立して温度調整が可能なので、例えば寒冷地仕様とするときには、電気ヒータ付きのフットダクトと交換することで容易に対応することができる。
【００２６】
なお、上記実施の形態においては、フットダクト２０にヒータコア２ｂ，３１を設けるようにしたがこれに限らず、ダクト通過時の放熱が問題となる他のダクトにヒータコアを設けるようにしてもよい。この場合の放熱とは、空調ユニットに隣接されたことによる放熱のほかに、他の低温物体や低温空気からの放熱をも含む。また、空調ユニットＵを構成する空気通路５の形状，バイパス通路７の形状やエアミックスチャンバ９の形状等種々の要素の形状は上記実施の形態に限定されるものではない。さらに、吹出モードに応じたドア１０ａ〜１２ａ開度の状態は上記実施の形態に限ったものではない。さらにまた、バイレベルモードにおける空気の流れは図６に示したものに限定されるものではなく、例えばエバポレータ１を通過した冷風のみをベント口１２に導くようにしたものであってもよい。また、ダクトヒータコア３１に設けられたバルブ３３ａの制御は、例えばフルクールのときにはバルブ３３ａを閉じるというようにエアミックスドア６の開度に連動するようにしてもよい。さらに、ダクトの周辺に断熱材を取り付けるなどしてダクトからの放熱量を減らすことを併用して行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係わる空調ユニットの側方概略断面図。
【図２】第１の実施の形態に係わる空調ユニットの車幅方向概略断面図（図１のＩＩ−ＩＩ線断面図）。
【図３】第１の実施の形態に係わる空調ユニットの平面概略断面図（図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）。
【図４】本実施の形態に係わる吹出口制御のブロック図。
【図５】第１の実施の形態に係わる空調システム概念図。
【図６】第１の実施の形態に係わるバイレベルモード時の空調システム概念図。
【図７】第２の実施の形態に係わる空調ユニットの側方概略断面図。
【図８】第２の実施の形態に係わる空調ユニットの車幅方向概略断面図（図７のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図）。
【図９】第２の実施の形態に係わる空調システム概念図。
【図１０】従来の技術に係わる空調ユニットの車幅方向概略断面図。
【符号の説明】
Ｕ縦置きユニット
１エバポレータ
２ヒータコア
２ａユニット加熱部
２ｂダクト内加熱部
２０フットダクト
３０ユニットヒータコア
３１ダクトヒータコア
３３ａ流量調整バルブ

Claims

車高方向に上下に配置されるヒータコアとエバポレータとを同一ユニット内に備え、このユニットの側方に、該ユニット内で温度調整された空気を車室内の所定の位置に導くダクトを備える車両用空調装置において、
前記ダクトを通過する空気を加熱する加熱部を、前記ヒータコアを前記ダクトまで延在させてダクト内に設けたことを特徴とする車両用空調装置。
前記ダクトは、フットダクトであることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。