JP3767039B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイレベルモード時における上下の吹出空気に適度な温度差をつけることができる車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の車両用空調装置を例示するもので、車室内計器盤下方部のうち、車両左右方向の中央部に配設された１つの共通の空調ケース１１内に蒸発器１２とヒータコア１３とを車両前後方向に配設し、エアミックスドア１６にて空調空気の温度制御を行い、この空調空気の流れ方向を２つの吹出モードドア２１、２６にて切替え、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモード、デフロスタモード等の吹出モードを得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フェイス開口部２２およびフット開口部２４を同時に開放して、乗員の頭部および足元部に向けて同時に風を吹き出すバイレベル吹出モードでは、フェイス開口部２２からの吹出空気温度をフット開口部２４からの吹出空気温度より所定温度だけ低くして、頭寒足熱の温度分布を得ることが快適な空調フィーリングのために要求される。
【０００４】
しかし、図５に示す従来技術では、フェイス開口部２２とフット開口部２４を１枚のモードドア２６にて開閉し、さらに、フェイス開口部２２とフット開口部２４への共通の空気通路２３をデフロスタドア２１にて開閉する構造になっているので、この共通の空気通路２３の開口面積がデフロスタドア２１の大きさの制約からどうしても小さくなってしまう。
【０００５】
その結果、ヒータコア１３を通過した温風と、ヒータコア１３をバイパスした冷風が上記共通の空気通路２３部分にて混ざりやすくなり、フェイス開口部２２からの吹出空気と、フット開口部２４からの吹出空気との間に温度差が付かないという問題があった。
そこで、本発明は上記点に鑑みて、温度制御後の空気を、共通の空気通路を通してフェイス開口部およびフット開口部に導入するタイプのものにおいて、バイレベルモード時における上下の吹出空気に適度な温度差をつけ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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すために、請求項１〜３記載の発明では、暖房用熱交換器（１３）の直後から上方に向かうように形成され、暖房用熱交換器（１３）を通過した温風が流れる温風通路（１８）と、
暖房用熱交換器（１３）の上方部に形成され、冷風バイパス通路（１５）を通過した冷風と温風通路（１８）を通過した温風とを混合させる冷温風混合空間（１９）と、
この冷温風混合空間（１９）から空気をフェイス開口部（２２）に導入するフェイス側通路部および冷温風混合空間（１９）から空気をフット開口部（２４）に導入するフット側通路部を包含する空気通路（２３）と、
温風通路（１８）のうち、暖房用熱交換器（１３）よりも上方の部位から分岐するように形成され、温風通路（１８）の温風の一部を、冷温風混合空間（１９）をバイパスして、直接、空気通路（２３）のフット側通路部に導入する温風バイパス通路（２５）と、
フェイス開口部（２２）およびフット開口部（２４）を切替開閉するフットフェイス切替用ドア手段（２６）とを備え、
このドア手段（２６）がフェイス開口部（２２）とフット開口部（２４）の中間位置に操作されてフェイス開口部（２２）およびフット開口部（２４）を開放するとき、同時に、温風バイパス通路（２５）も開放するようにし、かつ、このドア手段（２６）によりフット開口部（２４）を閉塞するとき、同時に、温風バイパス通路（２５）も閉塞するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
このような構成によると、フェイス開口部（２２）およびフット開口部（２４）を同時に開放するバイレベル吹出モードでは、温風バイパス通路（２５）も同時に開放されるため、温風バイパス通路（２５）と空気通路（２３）のフット側通路部を通して、暖房用熱交換器（１３）を通過した温風の一部を直接、フット開口部（２４）に導入することができる。
【０００８】
そのため、冷温風混合空間（１９）からの空気を、共通の空気通路（２３）を通してフェイス開口部（２２）およびフット開口部（２４）に導入する構成であっても、フェイス開口部（２２）に比してフット開口部（２４）側の吹出空気温度を上記のバイパス温風の分だけ必ず高くすることができ、頭寒足熱型の快適な温度分布を得ることができる。
【０００９】
しかも、温風バイパス通路（２５）はフットフェイス切替用ドア手段（２６）により開閉されるものであるから、モード切替用ドア手段を追加する必要はなく、簡潔な構成で済む。
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示すものであり、本実施形態の車両用空調装置の通風系は、大別して、空調ユニット１０と図示しない送風機ユニットとの２つの部分に分かれている。送風機ユニット部は車室内の計器盤下方部のうち、中央部から助手席側へオフセットして配置されており、これに対し、空調ユニット１０部は車室内の計器盤下方部のうち、左右方向の略中央部に配置されている。
【００１１】
図示しない送風機ユニット部は周知のごとくは内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する内外気切替箱と、この内外気切替箱から導入される空気を送風する送風機とから構成されている。この送風機は周知の遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて回転駆動するものである。
空調ユニット１０部は、１つの共通の空調ケース１１内に蒸発器（冷房用熱交換器）１２とヒータコア（暖房用熱交換器）１３を両方とも一体的に内蔵するタイプのものである。空調ケース１１はポリプロピレンのような、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂の成形品からなり、図１の上下方向（車両上下方向）に分割面を有する左右２分割のケースからなる。この左右２分割のケースは、上記熱交換器１２、１３、後述のドア等の機器を収納した後に、金属バネクリップ、ネジ等の締結手段により一体に結合されて空調ケース１１を構成する。
【００１２】
空調ユニット１０部は、車室内の計器盤下方部の略中央部に、車両の前後および上下方向に対して、図１に示す形態で配置され、そして、空調ケース１１の、最も車両前方側の部位には空気流入口１４が配設されている。この空気流入口１４には、前述の送風機ユニットから送風される空調空気が流入する。この空気流入口１４は助手席前方の部位に配置される送風機ユニットの空気出口部に接続するために、空調ケース１１のうち、助手席側の側面に開口している。
【００１３】
空調ケース１１内において、空気流入口１４直後の部位に蒸発器１２が空気通路の全域を横切るように配置されている。この蒸発器１２は周知のごとく冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱を空調空気から吸熱して、空調空気を冷却するものである。ここで、蒸発器１２は図１に示すように、車両前後方向には薄型で、車両上下方向に長手方向が向く形態で空調ケース１１内に設置されている。
【００１４】
また、蒸発器１２は周知の積層型のものであって、アルミニュウム等の金属薄板を２枚張り合わせて構成した偏平チューブをコルゲートフィンを介在して多数積層配置し、一体ろう付けしたものである。
そして、蒸発器１２の空気流れ下流側（車両後方側）に、所定の間隔を開けてヒータコア１３が隣接配置されている。このヒータコア１３は、蒸発器１２を通過した冷風を再加熱するものであって、その内部に高温のエンジン冷却水（温水）が流れ、この冷却水を熱源として空気を加熱するものである。このヒータコア１３も蒸発器１２と同様に、車両前後方向には薄型で、車両上下方向に長手方向が向く形態で空調ケース１１内に設置されている。
【００１５】
但し、ヒータコア１３は垂直より若干の角度だけ車両前方側へ傾斜して配置されている。また、ヒータコア１３は周知のものであって、アルミニュウム等の金属薄板を溶接等により断面偏平状に接合してなる偏平チューブをコルゲートフィンを介在して多数積層配置し、一体ろう付けしたものである。
また、空調ケース１１内で、ヒータコア１３の上方部位には、このヒータコア１３をバイパスして空気（冷風）が流れる冷風バイパス通路１５が形成されている。空調ケース１１内で、ヒータコア１３と蒸発器１２との間には、ヒータコア１３で加熱される温風とヒータコア１３をバイパスする冷風（すなわち、冷風バイパス通路１５を流れる冷風）との風量割合を調整する平板状のエアミックスドア１６が配置されている。ここで、このエアミックスドア１６は、水平方向に配置された回転軸１６ａと一体に結合されており、この回転軸１６ａとともに車両上下方向に回動可能になっている。
【００１６】
回転軸１６ａは、空調ケース１１に回転自在に支持され、かつ回転軸１６ａの一端部は空調ケース１１の外部に突出して、図示しないリンク機構に結合されて、空調装置の温度制御機構（サーボモータのようなアクチュエータ等）により回動操作されるようになっている。
そして、空調ケース１１内において、ヒータコア１３の空気下流側（車両後方側の部位）には、ヒータコア１３との間に所定間隔を開けて上下方向に延びる仕切り壁１７が空調ケース１１に一体成形されている。この仕切り壁１７によりヒータコア１３の直後から上方に向かう温風通路１８が形成され、この温風通路１８の下流側（上方側）はヒータコア１３の上方部において冷風バイパス通路１５と合流し、冷風と温風の混合を行う冷温風混合空間１９を形成している。
【００１７】
空調ケース１１の上面部において、車両前方側の部位にはデフロスタ開口部２０が開口している。このデフロスタ開口部２０は冷温風混合空間１９から温度制御された空調空気が流入するものであって、図示しないデフロスタダクトおよびデフロスタ吹出口を介して、車両窓ガラス内面に向けて風を吹き出す。デフロスタ開口部２０に至る通路に設けられた入口穴２０ａはデフロスタドア２１により開閉される。このデフロスタドア２１は回転軸２１ａにより回動自在になっている。
【００１８】
空調ケース１１の上面部において、デフロスタ開口部２０よりも車両後方側（乗員寄り）の部位にはフェイス開口部２２が開口している。このフェイス開口部２２も冷温風混合空間１９から温度制御された空調空気が空気通路２３を通して流入するものであって、フェイス開口部２２は図示しないフェイスダクトを介して計器盤上方部のフェイス吹出口より乗員頭部に向けて風を吹き出す。空気通路２３はデフロスタドア２１により開閉される。
【００１９】
また、空調ケース１１のうち、車両後方側の側面の上部側には、フット開口部２４が開口している。このフット開口部２４には冷温風混合空間１９から温度制御された空調空気が空気通路２３を通って流入する。
このように、空気通路２３は冷温風混合空間１９からの空調空気をフェイス開口部２２に流入させるフェイス側通路部と、冷温風混合空間１９からの空調空気をフット開口部２４に流入させるフット側通路部とを包含するものであり、図１では、後述するフットフェイス切替用ドア２６の上側領域がフェイス側通路部となり、ドア２６の下側領域がフット側通路部となる。
さらに、冷温風混合空間１９および空気通路２３と並列的に温風バイパス通路２５が配設され、この温風バイパス通路２５の設置により、ヒータコア１３を通過した温風が、温風通路１８を上昇した後、温風バイパス通路２５を通過して空気通路２３のフット側通路部に直接、流入するようにしてある。つまり、温風通路１８を上昇した温風が冷温風混合空間１９をバイパスして、温風バイパス通路２５から直接、空気通路２３のフット側通路部、さらには、フット開口部２４に流入するようにしてある。
【００２０】
そして、フット開口部２４は図示しないフットダクトを介してフット吹出口から前席側の乗員足元に温風を吹き出す。ここで、フット開口部２４よりも下方部位に、２点鎖線で示す後席用フット開口部２４０を追加設置して、車室内の後席側の乗員足元にも温風を吹き出すようにしてもよい。
フット開口部２４の入口穴２４ａおよび温風バイパス通路２５の出口部と、フェイス開口部２２との間に、フットフェイス切替用ドア２６が回転軸２６ａにより回動自在に設置され、このドア２６によりフット開口部２４の入口穴２４ａおよび温風バイパス通路２５の出口部とフェイス開口部２２が切替開閉される。
【００２１】
デフロスタドア２１とフットフェイス切替用ドア２６は、吹出モード切替用のドア手段であって、図示しないリンク機構に連結されて、吹出モード切替機構（サーボモータのようなアクチュエータ等）により連動操作されるようになっている。
なお、上述した各ドア１６、２１、２６は、いずれも単体の状態では同一構造であり、各回転軸１６ａ、２１ａ、２６ａと一体に結合された樹脂または金属製のドア基板を有し、この基板の表裏両面にウレタンフォームのような弾性シール材を貼着した構造である。
【００２２】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明すると、車両用空調装置は、周知のように、空調操作パネルに設けられた各種操作部材からの操作信号および空調制御用の各種センサからのセンサ信号が入力される電子制御装置（図示せず）を備えており、この制御装置の出力信号により各ドア１６、２１、２６の位置が制御される。
【００２３】
図１は、春秋期のような中間シーズンにおいて用いられるバイレベル吹出モードが設定された状態を示しており、このバイレベル吹出モードでは、デフロスタドア２１はデフロスタ開口部２０の入口穴２０ａを閉塞し、空気通路２３を開放している。また、フットフェイス切替用ドア２６は、フェイス開口部２２とフット開口部２４の入口穴２４ａとの中間位置に操作されて、フェイス開口部２２、フット開口部２４の入口穴２４ａおよび温風バイパス通路２５の出口部をいずれも開放している。
【００２４】
さらに、エアミックスドア１６は最大冷房位置と最大暖房位置の中間位置に操作されている。この状態では、図示しない送風機ユニットからの送風空気が空気流入口１４より空調ユニット１０内に流入し、蒸発器１２にて冷却されて冷風となる。そして、この冷風がエアミックスドア１６により冷風バイパス通路１５を流れる部分とヒータコア１３で再加熱される部分とに振り分けられる。
【００２５】
そして、ヒータコア１３で加熱された温風は温風通路１８を上昇した後に、冷温風混合空間１９に向かう流れと、温風バイパス通路２５に向かう流れとに分岐される。この温風バイパス通路２５を通過した温風は、空気通路２３のフット側通路部に流入し、フットフェイス切替用ドア２６に案内されて、直接フット開口部２４側へ向かう。
一方、冷温風混合空間１９では、冷風バイパス通路１５からの冷風と温風通路１８からの温風が混合されて所定温度に調整され、しかるのち、冷温風混合空間１９からの空気は空気通路２３のフェイス側通路部およびフット側通路部をそれぞれ通過してフェイス開口部２２とフット開口部２４に流れる。
【００２６】
従って、上記した温風バイパス通路２５を通過する温風の分だけ、フット開口部２４側へ向かう空気の温度が、フェイス開口部２２へ向かう空気の温度より高くなる。
その結果、フェイス開口部２２を通って乗員の頭部に吹き出される吹出空気温度がフット開口部２４を通って乗員の足元部に吹き出される吹出空気温度より低くなり、頭寒足熱型の快適な温度分布が得られる。
【００２７】
次に、図２はデフロスタ吹出モードが設定された状態を示しており、２枚のモードドア２１、２６によりデフロスタ開口部２０のみが開放され、フェイス開口部２２、フット開口部２４の入口穴２４ａおよび温風バイパス通路２５の出口部はいずれも閉塞される。従って、送風空気はすべてデフロスタ開口部２０を通って車両窓ガラスに向けて吹き出され、窓ガラスの曇り止めを行う。
【００２８】
図１のバイレベル吹出モードおよび図２のデフロスタ吹出モードでは、いずれもエアミックスドア１６は最大暖房位置と最大冷房位置との中間位置に操作された状態を示しているが、エアミックスドア１６をこの中間位置から最大冷房側または最大暖房側へ回動操作することにより、吹出空気温度を任意に調整できる。次に、図３はフェイス吹出モードの状態を示しており、２枚のモードドア２１、２６によりフェイス開口部２２のみが開放され、デフロスタ開口部２０、フット開口部２４の入口穴２４ａおよび温風バイパス通路２５の出口部はいずれも閉塞される。従って、送風空気はすべてフェイス開口部２２を通って乗員頭部に向かって吹き出される。
【００２９】
図３では、エアミックスドア１６はヒータコア１３への空気流入路を全閉する最大冷房状態を示しているが、エアミックスドア１６を最大冷房状態から最大暖房側へ回動操作することにより、フェイス吹出モードにおける吹出空気温度を任意に調整できる。
次に、図４はフット吹出モードの状態を示しており、２枚のモードドア２１、２６によりフェイス開口部２２のみが閉塞され、デフロスタ開口部２０と、フット開口部２４の入口穴２４ａおよび温風バイパス通路２５の出口部はいずれも開放される。但し、デフロスタドア２１はデフロスタ開口部２０の入口穴２０ａの開度を絞り、空気通路２３の開度を大きくする位置に操作されており、これにより、デフロスタ開口部２０への吹出風量を２０％程度に設定し、フット開口部２４への吹出風量を８０％程度に設定している。この結果、窓ガラスの曇り止めを行いながら、乗員足元への温風吹出による暖房作用を行うことができる。
【００３０】
なお、図４では、エアミックスドア１６は冷風バイパス通路１５を全閉する最大暖房状態を示しているが、エアミックスドア１６を最大暖房状態から最大冷房側へ回動操作することにより、フット吹出モードにおける吹出空気温度を任意に調整できる。
また、図示を省略するが、図４のフット吹出モードの状態からデフロスタドア２１を所定量だけ反時計方向に回動操作して、図４の状態よりもデフロスタ開口部２０の入口穴２０ａの開度を大きくし、空気通路２３の開度を小さくすることにより、デフロスタ開口部２０とフット開口部２４への吹出風量をともに５０％程度（同等の風量）に設定するフットデフロスタ吹出モードが得られる。
【００３１】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、各ドア１６、２１、２６の操作をリンク機構を介してサーボモータのようなアクチュエータにより行う場合について説明したが、空調操作パネルに設けられた温度制御レバー、吹出モードレバー等の手動操作部材に加えられる手動操作力にて、操作ケーブル等を介して上記各ドアを操作するようにしてもよい。
【００３２】
また、空調ユニット１０内に蒸発器（冷房用熱交換器）１２を配設しないタイプの空調装置にも同様に本発明を適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における空調ユニット部の断面図で、バイレベル吹出モードの状態を示す。
【図２】図１の空調ユニット部のデフロスタ吹出モードの状態を示す断面図である。
【図３】図１の空調ユニット部のフェイス吹出モードの状態を示す断面図である。
【図４】図１の空調ユニット部のフット吹出モードの状態を示す断面図である。
【図５】従来装置の空調ユニット部の断面図である。
【符号の説明】
１０…空調ユニット、１１…空調ケース、１２…蒸発器、１３…ヒータコア、
１５…冷風バイパス通路、１６…エアミックスドア、１９…冷温風混合空間、
２０…デフロスタ開口部、２１…デフロスタドア、２２…フェイス開口部、
２３…空気通路、２４…フット開口部、２５…温風バイパス通路、
２６…フットフェイス切替用ドア。

Claims (3)

1. 空調空気を加熱する暖房用熱交換器（１３）と、
   この暖房用熱交換器（１３）の上方部に形成され、この暖房用熱交換器（１３）をバイパスして空調空気を流す冷風バイパス通路（１５）と、
   前記暖房用熱交換器（１３）の直後から上方に向かうように形成され、前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風が流れる温風通路（１８）と、
   前記暖房用熱交換器（１３）を通過する温風と前記冷風バイパス通路（１５）を通過する冷風との風量割合を調節するエアミックスドア（１６）と、
   前記暖房用熱交換器（１３）の上方部に形成され、前記冷風バイパス通路（１５）を通過した冷風と前記温風通路（１８）を通過した温風とを混合させる冷温風混合空間（１９）と、
   車室内乗員の頭部に向けて風を吹き出すフェイス吹出口に接続されるフェイス開口部（２２）と、
   車室内乗員の足元に向けて風を吹き出すフット吹出口に接続されるフット開口部（２４）と、
   前記冷温風混合空間（１９）から空気を前記フェイス開口部（２２）に導入するフェイス側通路部および前記冷温風混合空間（１９）から空気を前記フット開口部（２４）に導入するフット側通路部を包含する空気通路（２３）と、
   前記温風通路（１８）のうち、前記暖房用熱交換器（１３）よりも上方の部位から分岐するように形成され、前記温風通路（１８）の温風の一部を、前記冷温風混合空間（１９）をバイパスして、直接、前記空気通路（２３）の前記フット側通路部に導入する温風バイパス通路（２５）と、
   前記フェイス開口部（２２）および前記フット開口部（２４）を切替開閉するフットフェイス切替用ドア手段（２６）とを備え、
   このドア手段（２６）が前記フェイス開口部（２２）と前記フット開口部（２４）の中間位置に操作されて前記フェイス開口部（２２）および前記フット開口部（２４）を開放するとき、同時に、前記温風バイパス通路（２５）も開放するようにし、かつ、このドア手段（２６）により前記フット開口部（２４）を閉塞するとき、同時に、前記温風バイパス通路（２５）も閉塞するようにしたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 車両窓ガラス内面に向けて風を吹き出すデフロスタ吹出口に接続されるデフロスタ開口部（２０）と、
   このデフロスタ開口部（２０）を開閉するデフロスタドア手段（２１）とを備え、
   このデフロスタドア手段（２１）により前記空気通路（２３）を開閉するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 空調空気の通路を形成する空調ケース（１１）を備え、
   この１つの空調ケース（１１）内に、空調空気を冷却する冷房用熱交換器（１２）が前記暖房用熱交換器（１３）の空気流れ上流側に隣接して配設されており、
   前記空調ケース（１１）内において、前記暖房用熱交換器（１３）が車両後方側の下方部位に配置され、前記冷房用熱交換器（１２）が前記暖房用熱交換器（１３）よりも車両前方側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。

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