JP3965753B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車室内前部の計器盤中央部への搭載性を改善した車両用空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両車用空調装置においては、車室内前部の計器盤近辺に空調ユニットを配置するに際して、冷房用蒸発器、暖房用ヒータコア、吹出モード切替機構等を内蔵する空調ユニットを、計器盤のうち車両左右方向の略中央部に配置するとともに、この空調ユニットに空調空気を送風する送風機ユニットを空調ユニット側方の助手席側にオフセット配置するセミセンター置きレイアウトのものが実用化されている。
【0003】
また、送風機部を空調ユニット部の車両前方側に配置した完全センター置きレイアウトも一部実用化されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のセミセンター置きレイアウトおよび完全センター置きレイアウトのいずれにおいても、車両上下方向の寸法が比較的大きい形状をなしているので、空調ユニットの底部面が車室内床面の近傍位置まで下がっている。このことを具体的に述べると、従来の空調ユニットの底部面は、通常、車室内床面から数十mm程度の高さに位置しているので、乗員(運転者および助手席側乗員)の足部と干渉を起こすレベルまで下がっている。
【0005】
そのため、空調ユニットの底部面側と乗員足部との干渉を避けるために、空調ユニットの車両左右方向の寸法(幅寸法)を通常300mm程度以内に抑えるようにしている。
このように、車両左右方向の寸法を抑える結果、冷房、暖房の必要能力を得るための熱交換器容積や送風機のファン径の確保のために、空調ユニットの体格は必然的に、車両上下方向の寸法が大きくなってしまう。
【0006】
図9は従来のセミセンター置きレイアウトの具体例を示すもので、車両前後方向の寸法L=400mm程度で、車両上下方向の寸法H=450mm程度であり、また、ユニット底面部と車室内床面120との高さh=40〜50mm程度である。なお、図9において、2は空調ケース、16は蒸発器、19はヒータコア、100は計器盤である。
【0007】
このように、従来のセミセンター置きレイアウトでは、計器盤100の左右方向の中央部において、上下方向に大きなスペースを占めて搭載されているので、利用価値の高い中央部のスペース付近に多く配置される種々の機器との干渉が発生しやすく、空調装置の車両搭載上の大きな障害となっている。また、完全センター置きレイアウトにおいても、基本的には同様の傾向にあり、空調ユニットの体格が車両上下方向に大きな寸法を有するものとなり、同様の不具合を持っている。
【0008】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、車両上下方向寸法の短縮により車両計器盤中央部への搭載性を著しく改善できる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、車室内へ向かって送風される空気と熱交換を行う熱交換器(16、19)を、その最長寸法の部位が車両左右方向に向くように形成した横長形状とし、
この横長形状の熱交換器(16、19)を収容するケース(2)を、その最長寸法の部位が車両左右方向に向くように形成した横長形状とし、
この横長形状のケース(2)の内部に、送風空気が熱交換器(16、19)を通過して車両前方側から車両後方側へ向かって流れる空気通路(12)を形成し、
横長形状のケース(2)を、計器盤(100)内の車両左右方向の中央部で、かつ運転席側および助手席側の足元空間(130)の上方側に至るまでの範囲にわたって配設し、
熱交換器として、空気流れの上流側に配設された冷房用熱交換器(16)と、この冷房用熱交換器(16)の空気流れ下流側に配設された暖房用熱交換器(19)とを備え、
冷房用熱交換器(16)の上方に車室内への吹出空気温度を制御する温度制御手段(17)が設けられ、
温度制御手段(17)の上方に暖房用熱交換器(19)が設けられ、
冷房用熱交換器(16)および暖房用熱交換器(19)は水平面より微小角度(θ1、θ2)だけ傾斜した配置形態となっており、
ケース(2)の上面側にデフロスタ吹出開口部(20)が配置され、ケース(2)の底面側にフット吹出開口部(22)が配置され、
吹出モードとして、デフロスタ吹出開口部(20)を通して車両窓ガラス(24)の内面に向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出モード、およびフット吹出開口部(22)を通して乗員足部(120)に向けて空気を吹き出すフット吹出モードが少なくとも設定されるようになっており、
デフロスタ吹出モード時には、温度制御手段(17)の移動により暖房用熱交換器(19)を空気が下方から上方へと通過し、この暖房用熱交換器(19)上方の空気がデフロスタ吹出開口部(20)に向かって流れ、
フット吹出モード時には、温度制御手段(17)の移動により暖房用熱交換器(19)を空気が上方から下方へと通過し、この暖房用熱交換器(19)下方の空気がフット吹出開口部(22)に向かって流れることを特徴としている。
【0010】
このように、空調ユニットの熱交換器(16、19)およびケース(2)を横長形状とすることにより、必要性能発揮のための熱交換器容積を車両左右方向寸法の拡大により確保することができる。そのため、空調ユニット全体の形状を車両上下方向寸法の小さい横長形状にすることができ、これにより、空調ユニットを計器盤内の中央部に搭載する際に、空調ユニットと他の機器との干渉が減り、空調ユニットの搭載性を著しく改善できる。
【0011】
しかも、このように、横長形状のケース(2)を運転席側および助手席側の足元空間(130)の上方側に至るまでの範囲にわたって配設するから、暖房時にケース(2)の横長形状を有効活用して、運転席側および助手席側の乗員の左右両足に向かって幅広く温風を吹き出すことが可能となり、暖房フィーリングを向上できる。
【0012】
同様に、冷房時でも、ケース(2)の横長形状を有効活用して、乗員の上半身に向かって幅広く冷風を吹き出すことが可能となり、乗員に対する冷風の気流感を増大させて冷房フィーリングを向上できる。
また、請求項2記載の発明では、回転軸(7f)の方向が車両左右方向に向くように配置された横長形状の送風機(7)と、
最長寸法の部位が車両左右方向に向くように形成され、送風機(7)の送風空気と熱交換を行う横長形状の熱交換器(16、19)と、
最長寸法の部位が車両左右方向に向くように形成され、横長形状の送風機(7)および横長形状の熱交換器(16、19)を収容する横長形状のケース(2)とを有し、
この横長形状のケース(2)内部に、送風空気が熱交換器(16、19)を通過して車両前方側から車両後方側へ向かって流れる空気通路(12)を形成し、
熱交換器として、空気流れの上流側に配設された冷房用熱交換器(16)と、この冷房用熱交換器(16)の空気流れ下流側に配設された暖房用熱交換器(19)とを備え、
冷房用熱交換器(16)の上方に車室内への吹出空気温度を制御する温度制御手段(17)が設けられ、
温度制御手段(17)の上方に暖房用熱交換器(19)が設けられ、
冷房用熱交換器(16)および暖房用熱交換器(19)は水平面より微小角度(θ1、θ2)だけ傾斜した配置形態となっており、
ケース(2)の上面側にデフロスタ吹出開口部(20)が配置され、ケース(2)の底面側にフット吹出開口部(22)が配置され、
吹出モードとして、デフロスタ吹出開口部(20)を通して車両窓ガラス(24)の内面に向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出モード、およびフット吹出開口部(22)を通して乗員足部(120)に向けて空気を吹き出すフット吹出モードが少なくとも設定されるようになっており、
デフロスタ吹出モード時には、温度制御手段(17)の移動により暖房用熱交換器(19)を空気が下方から上方へと通過し、この暖房用熱交換器(19)上方の空気がデフロスタ吹出開口部(20)に向かって流れ、
フット吹出モード時には、温度制御手段(17)の移動により暖房用熱交換器(19)を空気が上方から下方へと通過し、この暖房用熱交換器(19)下方の空気がフット吹出開口部(22)に向かって流れることを特徴としている。
【0013】
このような構成によっても、請求項1記載の発明と同様の作用効果を発揮できる。
また、請求項3記載の発明では、横長形状の熱交換器(16、19)の車両前方側に横長形状の送風機(7)を配設することを特徴としている。
これよると、送風機(7)の送風空気を車両前方側から熱交換器(16、19)を通過して車両後方側へ略直線的に送風することができ、空気通路の圧損を非常に小さくでき、風量の増加と送風騒音の低減を図ることができる。
【0014】
横長形状のケース(2)の車両左右方向寸法(W)は、請求項4に記載のように車両上下方向寸法(H)の1.5倍以上の大きさにすることが空調ユニットの車両搭載性の観点から好ましい。
また、請求項5記載の発明のように、横長形状のケース(2)の車両左右方向寸法(W)および車両前後方向寸法(L)を車両上下方向寸法(H)の1.5倍以上として、横長形状のケース(2)を偏平形状とすれば、空調ユニットの車両搭載性をより一層改善できる。
【0015】
また、横長形状のケース(2)の車両左右方向寸法(W)は、具体的には、請求項6記載のごとく400mm以上とするのがよい。
また、請求項7記載の発明のごとく車両搭載状態において、横長形状のケース(2)の底面部を車室内床面より200mm以上の高さとすれば、横長形状のケース(2)の下方側に乗員足部のための空間を十分形成できる。
【0016】
また、請求項8記載の発明のごとく、冷房用熱交換器(16)は具体的には車両後方に向かって下向きに傾斜し、暖房用熱交換器(19)は具体的には車両後方に向かって上向きに傾斜しており、
かつ、冷房用熱交換器(16)の車両後方側の一部の領域と暖房用熱交換器(19)の車両前方側の一部の領域が車両前後方向には所定間隔を開けてラップする位置関係で配置されていることが好ましい。
【0017】
また、請求項9記載の発明のごとく送風機(7)を熱交換器(16、19)に対して下方側に配設し、送風機(7)により送風される送風空気が車両下方側から車両上方側に上昇した後に熱交換器(16、19)を通過する配置構成とすることもできる。
また、請求項10記載の発明のごとく送風機(7)を熱交換器(16、19)に対して上方側に配設し、送風機(7)により送風される送風空気が車両上方側から車両下方側に下降した後に熱交換器(16、19)を通過する配置構成とすることもできる。
【0018】
また、請求項11記載の発明のごとく、送風機(7)および熱交換器(16、19)をケース(2)内部に、ケース(2)の車両左右方向寸法(W)の略全幅にわたって配設すれば、ケース(2)の横長形状を最大限活用して、送風機能力および熱交換器能力を発揮できる。
また、請求項12記載の発明のごとく、ケース(2)に、熱交換器(16、19)通過後の空気を車室内への吹出口(25、27、28)側に導く吹出開口部(20、21、22)を有し、この吹出開口部(20、21、22)をケース(2)の車両左右方向寸法(W)の略全幅にわたって開口する横長形状とすれば、ケース(2)の横長形状を最大限活用して、幅広い吹出空気流を形成できる。
【0019】
また、請求項13記載の発明のごとく、吹出開口部(20、21、22)のうち、乗員足元部に温風を吹き出すフット吹出開口部(22)を、温風が真下に向けて吹き出すように形成すれば、ケース側の温風吹出位置と乗員足元部との距離が短くなって、暖房フィーリングを向上できる。
また、請求項14記載の発明のごとく、送風機(7)を、共通の1本の回転軸(7e)に4個の送風ファン(7a〜7d)を串刺し状に連結した構成にすれば、各送風ファンのファン径を小径にしても必要風量を確保できるので、横長形状のケース(2)による小さな車両上下方向寸法(H)の空間内に送風機(7)を配設できる。
【0020】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、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ものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜4は第1実施形態を示すもので、本実施形態の空調装置通風系は、1つの一体型空調ユニット1として構成され、この空調ユニット1は車室内前方の計器盤100(図1、2参照)内部のうち、車両左右方向の中央部に設置される。この際、空調ユニット1は車両の前後、左右、上下方向に対して図示の方向となるように配置されて、車両に搭載される。
【0022】
次に、この空調ユニット1の車両搭載形態について具体的に述べると、空調ユニット1は図3に例示するように車両左右方向の寸法Wおよび車両前後方向の寸法Lに比して上下方向の寸法Hが小さい、全体として偏平な横長形状にしてある。この偏平横長形状の空調ユニット1の寸法関係をより具体例に述べると、車両左右方向の寸法Wが最長の寸法であって、例えば、580mmである。また、車両前後方向の寸法Lは例えば、350mmである。そして、車両上下方向の寸法Hが最小の寸法であって、例えば、180mmである。従って、この寸法設定によれば、W>3H、L≒2Hの関係となる。
【0023】
なお、車両への搭載性改善のための偏平横長形状を得るためには、車両左右方向寸法Wおよび車両前後方向寸法Lをともに車両前後方向寸法Lの1.5倍以上とするのがよく、また、車両左右方向寸法Wは400mm以上とするのがよい。
そして、空調ユニット1を偏平横長形状とすることにより、図1に示すように、空調ユニット1の底面部を車室内床面110から高い位置に設定することが可能となり、その結果、車室内床面110に対する空調ユニット1の底面部の高さhを300mm以上の高さに設定することが可能となる。
【0024】
これにより、図1に示すように、空調ユニット1の底面部の下方側に、車室内運転席および助手席の乗員足部120にとって十分余裕のある足元空間130を形成することができる。これに伴って、空調ユニット1は図2に示すように、計器盤100内の車両左右方向の中央部で、かつ運転席側および助手席側の足元空間130の上方側に至るまでの範囲にわたって配設してある。
【0025】
すなわち、従来装置では、図2の2点鎖線aで図示するように、空調ユニットを計器盤100下方の車両左右方向の中央部に位置するセンターコンソール140の幅寸法と略同一の寸法内に設置していたが、本実施形態では、空調ユニット1を偏平横長形状として、空調ユニット1の底面部の高さhを高くすることにより、車両左右方向の中央部から運転席側および助手席側の足元空間130、130の上方側に至るまでの範囲にわたって空調ユニット1を配設している。
【0026】
その場合、計器盤100内の助手席側エアバック装置150と、運転席側のステアリングホィール160の取付ステー161との間のスペースに空調ユニット1が搭載されるように、空調ユニット1の車両左右方向の寸法W(=580mmを設定してある。なお、図2において、170は速度計等の計器である。
次に、上記のごとく偏平横長形状に構成された空調ユニット1の具体的構成を詳細に説明すると、空調ユニット1は樹脂製の空調ケース2を有し、この空調ケース2は後述の複数の分割ケースを一体に締結することにより、偏平横長形状を構成するものであって、その内部に、送風空気が熱交換器を通過して車両前方側から車両後方側へ向かって流れる空気通路を形成し、この空調ケース2内に後述の各種機器が収容される。
【0027】
図3、4に示すように、空調ユニット1のうち、最も車両前方側の部位に、内外気切替機構3が配置されており、この内外気切替機構3には車両前方側から外気(車室外空気)を吸入する外気吸入口4が上方側に設けられている。また、この外気吸入口4の下方側に隣接して、内気(車室内空気)を吸入する内気吸入口5が設けられている。ここで,外気吸入口4と内気吸入口5は図4に示すように、空調ケース2の最前部に形成された円弧面に形成されている。
【0028】
内外気切替機構3の内部には、上記外気吸入口4と内気吸入口5とを切替開閉する内外気切替ドア6が摺動可能に配置されている。この内外気切替ドア6は、上記両吸入口4、5の円弧面に沿った円弧状に形成されている。
そして、内外気切替ドア6の内側円弧面には内歯車が形成されており、この内外気切替ドア6の内歯車には駆動歯車60が噛み合っており、この駆動歯車60の回転により各内外気切替ドア6が両吸入口4、5の円弧面に沿って図1の上下方向に摺動する。また、駆動歯車60は図示しない回転伝達機構を介してアクチュエータ(サーボモータ)に連結されて、回転駆動される。
【0029】
そして、上記外気吸入口4と内気吸入口5からの吸入空気を送風する送風機7を、図3に示すように、多数個(本例では4個)の送風ファン7a、7b、7c、7dにより構成している。これら4個の送風ファン7a、7b、7c、7dは共通の1本の回転軸7eに串刺し状に連結され、この回転軸7eを介してモータ7fにより回転駆動される構成となっている。
【0030】
これらの送風ファン7a〜7dは周知の遠心多翼ファン(シロッコファン)からなるものであって、それぞれ空調ケース2と一体成形されたスクロールケース2a内に配置されている。送風ファン7a〜7dの軸方向の側方にはファン吸入口が形成され、送風ファン7a〜7dは、このファン吸入口を通して前記両吸入口4、5からの空気を吸入し、スクロールケース2aの渦巻き形状に沿って矢印A(図4)のように送風する。
【0031】
上記のように、送風機7として、1本の共通の回転軸7eに4個の送風ファン7a、7b、7c、7dを串刺し状に連結した構造とすることにより、この4個の送風ファンの組合せで必要送風量を確保できるので、ファン径を従来の1個または2個の送風ファンを用いるものに比して大幅に減少することができ(例えば、ファン径φを100mm程度にすることができ)、前述の車両上下方向寸法H=180mmという、小寸法の範囲内に送風機7が設置可能となる。
【0032】
一方、偏平横長形状の空調ケース2の内部には、車両前方側の内外気の両吸入口4、5の部位から送風機7により送風される空気が熱交換器16、19を通過して車両後方側へ向かって流れる空気通路12が形成されている。そして、空調ケース2内において、スクロールケース2aの出口直後の部位に蒸発器(冷房用熱交換器)16が上記空気通路12の全域を横切るように配置されている。
【0033】
特に、本例では、蒸発器16を空調ケース2の車両左右方向の寸法Wと略同等の寸法を有する横長形状(図3参照)とするとともに、蒸発器16を水平方向から微少角度θ1 だけ傾斜させた配置形態とすることより、蒸発器16を車両上下方向に対して小さなスペース内で配置できるようにしている。蒸発器16の幅D1 は例えば130mmである。
【0034】
このように蒸発器16を配置しているため、送風ファン7a〜7dからの送風空気は矢印Aのごとく空調ケース2内の空気通路12の底部側に送風された後に、蒸発器16を下方から上方へ通過する。
蒸発器16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。また、蒸発器16は周知の積層型のものであって、アルミニュウム等の2枚の金属薄板を最中状に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。
【0035】
そして、蒸発器16の直ぐ上方の部位(空気流れ下流側)にはエアミックスドア(温度制御手段)17が車両前後方向(図4の左右方向)に摺動可能に隣接配置されている。このエアミックスドア17は、図4に示すように平板に近似した大きな曲率半径を持つ円弧状の板部材からなり、かつ、空調ケース2の車両左右方向の寸法Wと略同等の寸法を有する横長形状にしてある。
【0036】
そして、エアミックスドア17の内側円弧面には内歯車が形成されており、この内歯車には駆動歯車18が噛み合っており、この駆動歯車18の回転によりエアミックスドア17が車両前後方向(図4の左右方向)に摺動する。このエアミックスドア17の摺動により、空気通路12においてヒータコア(暖房用熱交換器)19を通過する温風とヒータコア19をバイパスする冷風との風量割合を調整して車室内への吹出空気温度を制御できるようにしてある。
【0037】
また、駆動歯車18は図示しない回転伝達機構を介して、アクチュエータ(サーボモータ)に連結されて、回転駆動される。ヒータコア19は、蒸発器16を通過した冷風を再加熱するものであって、その内部に高温の温水(エンジン冷却水)が流れ、この温水を熱源として空気を加熱するものである。ヒータコア19は上記駆動歯車18およびエアミックスドア17の上方部位から車両後方側にかけて空気通路12の全域を横切るように配置されている。
【0038】
このヒータコア19も蒸発器16と同様に、空調ケース2の車両左右方向の寸法Wと略同等の寸法を有する横長形状(図3参照)とするとともに、ヒータコア19を水平方向から微少角度θ2 だけ傾斜させた配置形態とすることより、ヒータコア19を車両上下方向に対して小さなスペース内で配置できるようにしている。ヒータコア19の幅D2 は例えば、90mmである。
【0039】
ここで、蒸発器16とヒータコア19の傾斜方向は逆方向であり、蒸発器16は車両後方に向かって下向きに傾斜し、ヒータコア19は車両後方に向かって上向きに傾斜しており、かつ、蒸発器16の車両後方側の一部の領域とヒータコア19の車両前方側の一部の領域が車両前後方向には所定間隔を開けてラップする位置関係で配置されている。
【0040】
また、ヒータコア19は周知の構成であって、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。
次に、本実施形態における吹出モード切替機構の概要を説明すると、空調ケース2の空気通路下流側には複数の吹出開口部20〜22が形成されており、20はデフロスタ吹出開口部であり、このデフロスタ吹出開口部20は図1、3、4に示すように空調ケース2の上面部において車両前後方向の略中央部位で空気通路12に開口している。
【0041】
そして、このデフロスタ吹出開口部20には、図1に示すようにデフロスタダクト23が接続され、このデフロスタダクト23の先端には車両窓ガラス24の内面に向けて空調空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口25が設けられいる。
次に、21は車室内の乗員頭部側に向けて空気を吹き出すためのフェイス吹出開口部で、空調ケース2の上面部において、デフロスタ吹出開口部20よりも車両後方側の部位に開口している。このフェイス吹出開口部21にはフェイスダクト26が接続され、このフェイスダクト26の先端には車室内の乗員頭部へ向けて空気を吹き出すフェイス吹出口27が設置されている。
【0042】
22は車室内の乗員足元部側に向けて空気を吹き出すためのフット吹出開口部で、空調ケース2の底面側において、最も車両後方側の部位に開口している。本例では、このフット吹出開口部22の直ぐ下方部位に、乗員足元部へ向けて真下に空気を吹き出すためのフット吹出口28が空調ケース2に直接形成されている。上記した吹出開口部20〜22およびフット吹出口28も、図3に示すように空調ケース2の車両左右方向の寸法Wと略同等の寸法を有する横長形状にしてある。
【0043】
上記した吹出開口部20〜22はフィルム状の吹出モードドア29により切替開閉される。このフィルム状の吹出モードドア29は薄膜状の可撓性材料、具体的には、ポリエチレン樹脂のごとく可撓性、強度に優れた樹脂製フィルム材にて構成されるものであって、その所定部位に開口部(図示せず)を有する周知のものである。
【0044】
このフィルム状の吹出モードドア29は空調ケース2の車両左右方向の幅寸法Wと略同等の幅寸法を有し、所定の開口パターンの形成により、上記の各吹出開口部20〜22への空気流れを切替制御するものである。
図4に示すように、空調ケース2内には、駆動軸30と従動軸31が、空調ケース2に対して回転自在に支持されている。この駆動軸30および従動軸31には、フィルム状の吹出モードドア29の両端が固定および巻回されている。そして、フィルム状の吹出モードドア29は、駆動軸30と従動軸31と中間ガイド部32、33とによって上記の各吹出開口部20〜22をそれぞれ横切るようにして、一定の張力が付与された状態で空調ケース2の内壁面に沿って摺動可能に配設されている。
【0045】
上記駆動軸30はステップモータ等のアクチュエータによって駆動され、この駆動軸30の回転は図示しない回転伝達機構を介して従動軸31に伝達される。従って、アクチュエータにより駆動軸30を正逆両方向に回転させることにより、従動軸31も連動して正逆両方向に回転し、これにより、フィルム状の吹出モードドア29の一端部が両軸30、31の一方から巻き戻され、他方に巻回されるという運動を行って、各吹出開口部20〜22の内壁面に沿ってフィルム状の吹出モードドア29が摺動する。
【0046】
そして、フィルム状の吹出モードドア29には、空気を通過させるための開口部(図示せず)が形成されており、上記アクチュエータにより駆動軸30を正逆両方向に回転させて吹出モードドア29を所定の位置で停止させることによって、この開口部と前記各吹出開口部20〜22との連通、遮断を切り替えるようになっている。
【0047】
空調ケース2内に上述した種々の機器を収納する組付作業を可能とするため、空調ケース2は複数に分割された分割ケースから構成されており、例えば、スクロールケース2a部は、送風ファン中心線Cにより車両前方側と車両後方側とに2分割し、そして、車両後方側の部分も蒸発器16側の下側部分、ヒータコア19側の上側部分等の複数の部分に分割して構成される。
【0048】
次に、上記構成において作動を説明する。
「フット吹出モード」
フット吹出モード時にはフィルム状の吹出モードドア29の移動により、吹出モードドア29の開口部がフット吹出開口部22を全開する。これにより、送風機7により送風される空気(内気または外気)が蒸発器16を通過した後に、エアミックスドア17の摺動位置によりヒータコア19により再加熱される風量が調整されて空気温度が調整される。
【0049】
ここで、図4の矢印Bはデフロスタ吹出モード時における空気流れを示しており、フット吹出モード時には、エアミックスドア17が車両後方側(図4の右側)へ摺動するので、矢印Bと逆方向、すなわち、ヒータコア19を上方から下方へと空気が通過して再加熱される。ヒータコア19にて調整された温風はフット吹出開口部22を介してフット吹出口28から乗員の足部120に向けて真下に吹出して車室内の暖房を行う。
【0050】
なお、このとき、温風の一部をデフロスタ吹出開口部20からデフロスタダクト23を介してデフロスタ吹出口25より車両窓ガラス24の内面に向けて吹出すようにすれば、車両窓ガラス24の曇り止めを行うことができる。
このフット吹出モードにおいて、フット吹出口28が乗員足部120の上方に位置しているので、温風を乗員足部120に向けて真下に吹き下ろして暖房を行うことができる。特に、空調ユニット1を偏平横長形状として、フット吹出口28を計器盤100内の車両左右方向の中央部から運転席側および助手席側の足元空間130の上方側にわたって配設してあるから、従来装置に比して、フット吹出口28の右端部を運転者の右足部に近接させることができるとともに、フット吹出口28の左端部を助手席乗員の左足部に近接させることができる。
【0051】
従って、運転者の左右両足、および助手席乗員の左右両足の全体に対して温風を吹き下ろすことができ、暖房フィーリングを向上できる。また、上記のように、乗員足部120の上方に位置するフット吹出口28から温風を乗員足部120に向けて真下に吹き下ろして暖房を行うことができるから、従来装置で通常必要としていた別体のフットダクトを不要にしたり、あるいは、極端に短い簡単なものにすることができる。図3、4の図示例では、別体のフットダクトを廃止し、フット吹出開口部22とフット吹出口28との間を小寸法(60mm程度)の連通路28aで接続しているだけである。
【0052】
ここで、連通路28a、フット吹出口28を廃止して、フット吹出開口部22自体を吹出口として、フット吹出開口部22の部位から温風を直接真下に向けて吹き出すようにしてもよい。
また、車両搭載状態において、偏平横長形状のケース2の底面部を車室内床面110より十分な高さh(300mm以上)に位置させることができるので、図1に示すようにケース2の下方側に乗員足部120のための空間130を十分形成できる。ここで、ケース2の底面部の高さhは実用上200mm以上の高さにすれば支障はない。
「デフロスタ吹出モード」
デフロスタ吹出モードにおいては、フィルム状の吹出モードドア29がアクチュエータにより操作されて、吹出モードドア29の開口部によりデフロスタ吹出開口部20を全開する。このデフロスタ吹出モードにおいては、窓ガラスの防曇性確保のために、内外気吸入モードを通常、外気モードとする。従って、送風機7により外気が吸入され、空気通路12内に外気が送風される。この外気は、蒸発器16を通過した後に、ヒータコア19側へ向かう。
【0053】
デフロスタ吹出モードでは、エアミックスドア17が車両前方側(図4の左側)へ摺動するので、外気が矢印Bのように下方からヒータコア19に流入し、ヒータコア16にて加熱され、温度調整される。そして、この加熱された温風はヒータコア19の上方へ流れて、デフロスタ吹出開口部20からデフロスタダクト23を介してデフロスタ吹出口25より車両窓ガラス24の内面に向けて吹出す。これにより、車両窓ガラス24の曇り止めを行うことができる。
【0054】
ところで、空調ユニット1を偏平横長形状として、デフロスタ吹出開口部20を空調ユニット1と略同等の幅寸法(車両左右方向寸法W)を有する横長形状にしているから、この横長形状を利用して、デフロスタ吹出開口部20とデフロスタ吹出口25とを接続するデフロスタダクト23を、曲がりの少ない最短距離で直線的に配置できるので、デフロスタダクト23における圧損を減少して、デフロスタ風量の増加による曇り止め能力の向上、騒音低減を図ることができる。
「フェイス吹出モード」
フェイス吹出モードにおいては、フィルム状の吹出モードドア29がアクチュエータにより操作されてフェイス吹出開口部21を全開する。また、冷凍サイクルが運転されるので、送風機6の送風空気は蒸発器16により冷却されて、冷風となる。
【0055】
そして、最大冷房状態では、図1に示すように、エアミックスドア17が駆動歯車18の回転により、車両前後方向の中間位置に移動する。そのため、送風機7により送風される空気が蒸発器16で冷却されて冷風となった後に、その全量がエアミックスドア17の車両前方側および車両後方側に形成される流路を通ってヒータコア19の上下両側の空間に流れ込む。
【0056】
そして、この上下両側の空間にはフェイス吹出開口部21が開口しているので、冷風はヒータコア19を通過することなく、ヒータコア19の下方空間および上方空間からそのまま直線的にフェイス吹出開口部21に流入し、フェイスダクト26を介してフェイス吹出口27から車室内へ吹き出す。
以上により、蒸発器16で冷却された冷風がヒータコア19により再加熱されることなく車室内へ吹き出して、最大冷房能力が発揮される。このとき、空気流れ流路が内外気の吸入口4、5、送風機7、および蒸発器16の順に車両前方側から車両後方側へ向かって略直線的に配置され、かつ、蒸発器16で冷却された冷風がヒータコア19の上下両側の流路を直線的に通過してフェイス吹出開口部21に流入するとともに、ヒータコア19の直後にフェイス吹出開口部21が位置しているので、冷風流路の圧損を大幅に低減でき、冷風の風量増加を図ることができる。
【0057】
さらに、フェイス吹出開口部21が空調ユニット1と略同等の幅寸法(車両左右方向寸法W)を有する横長形状にしているから、この横長形状を利用して、フェイス吹出開口部21とフェイス吹出口27とを接続するフェイスダクト26を、曲がりの少ない最短距離で直線的に配置できるので、フェイスダクト26における圧損を減少して、より一層フェイス時の冷風風量を増加でき、最大冷房能力を向上できる。
【0058】
しかも、フェイス吹出開口部21の横長形状を利用して、幅広い冷風吹出しを行うことができるので、冷風吹出しの気流感を乗員の上半身の広範囲にわたって与えることができ、冷房フィーリングも向上できる。
なお、最大冷房時には、通常、ヒータコア19に温水を循環する温水回路に設けた温水弁を閉じて、ヒータコア19への温水循環を停止する。
【0059】
次に、車室内温度が低下して冷房負荷が減少すると、最大冷房状態から冷房能力を制限した温度制御状態に移行する。この温度制御状態では、エアミックスドア17の摺動位置の調整により冷風の一部をヒータコア19で再加熱して吹出空気温度の調整を行う。
次に、上記の各吹出モードに共通する利点について述べると、本第1実施形態によると、空調ユニット1が偏平横長形状であるとともに、内外気の吸入口4、5、送風機7、および熱交換器16、19を車両前方側から後方側へ向かって、直線的に配置しているから、ケース2内の空気通路12を曲がりの少ない、圧損の小さい形態にして、風量の増加と騒音の低減を図ることができ、また、流路曲がり部分による通路スペースが不要となるので、空調ユニット1の体格を小さくしてスペース化を実現できる。
【0060】
また、図3に示すように、吹出開口部20、21、22を横長の左右対称の形状にすることができるから、ケース2内の空気通路12を左右方向に均一にスムースに流すことができ、このことからも、風量の増加と騒音の低減を図ることができる。また、空調ユニット1全体をほぼ左右対称の形状にすることができるから、右ハンドル車と左ハンドル車に同じ空調ユニット1を共通使用でき、空調ユニット1のコスト低減を図ることができる。
【0061】
ところで、近年、車両においては、空調ユニット1、助手席側エアバッグ装置150、計器類170等の車室内機器を計器盤100に予め一体に組付けておき、これら機器を一体化した計器盤100全体を一体構造として車室内前部に搭載する、いわゆるモジュール構造にする要求が高まっている。
このモジュール構造によると、空調ユニット1等の車室内機器が計器盤100に対し予め工場内で一体に組付けてあるので、車両への搭載作業を著しく簡略化できる。また、空調ユニット1等の車室内機器と計器盤100とを予め一体化することにより、これら機器の全体スペースを縮小でき、車室内居住性を向上できる等の利点がある。
【0062】
このモジュール構造を採用する場合に、第1実施形態による上下方向寸法H=180mm程度の偏平横長形状の空調ユニット1を組み合わせることにより、空調ユニット1を含む計器盤モジュールユニット全体の上下方向寸法を350〜400mm程度に抑えることができる。しかるに、図9の従来装置であると、上下方向寸法H=450mm程度であるので、空調ユニット1を含む計器盤モジュールユニット全体の上下方向寸法が500〜600mm程度に増加してしまう。
【0063】
そのため、計器盤モジュールユニットを車両搭載のため、前席のドア開口部から車室内へ持ち込む際に、計器盤モジュールユニットと車体各部との干渉が発生しやすく、計器盤モジュールユニットの搭載作業性を悪化させる。しかし、第1実施形態によると、計器盤モジュールユニットの上下方向寸法を350〜400mm程度に抑えることができるので、計器盤モジュールユニットと車体各部との干渉が起こりにくくなって、計器盤モジュールユニットの搭載作業性を良好にすることができる。
【0064】
(第2実施形態)
図5は第2実施形態であり、車両エンジン200が車室内の計器盤100側に食い込むように配置される車両に対して本発明による偏平横長形状の空調ユニット1を搭載する場合であり、このような車両においても、空調ユニット1の偏平横長形状を利用して、空調ユニット1を計器盤100内に容易に搭載することができる。
【0065】
(第3実施形態)
図6、7は第3実施形態であり、上記の第1、第2実施形態に比較して、空調ユニット1の車両前後方向寸法Lを小さくするとともに、車両上下方向寸法Hをある程度大きくして、空調ユニット1を概略矩形の断面形状を有する横長形状としている。具体的には、空調ユニット1(空調ケース2)の車両左右方向寸法W=500mm、車両上下方向寸法H=280mm、車両前後方向寸法L=230mmである。
【0066】
第3実施形態では、空調ケース2内の空間の上方側において、車両前後方向の中央部に蒸発器16を略垂直に配置し、この蒸発器16の車両後方側にスライド式のエアミックスドア17およびヒータコア19を略垂直に配置している。そして、蒸発器16、エアミックスドア17およびヒータコア19の下方側に送風機7の軸方向が車両左右方向に向くようにして送風機7を配置している。
【0067】
蒸発器16の車両左右方向寸法は上記Wと略同一であり、また、車両上下方向寸法は130mmで、車両前後方向寸法は50mmであり、蒸発器16は全体として横長形状になっている。
ヒータコア19の車両左右方向寸法は上記Wより若干短くて450mmであり、車両上下方向寸法は90mmで、車両前後方向寸法は27mmであり、ヒータコア19は全体として横長形状になっている。
【0068】
空調ケース2の最も車両前方側の上方部分に、外気吸入口4と内気吸入口5が隣接して設けてあり、回転軸61により回転可能な平板状の内外気切替ドア6により両吸入口4、5を切替開閉する。また、空調ケース2の最も車両前方側の下方部分には補助内気吸入口5aが設けてあり、この補助内気吸入口5aを回転軸62により回転可能な平板状の内外気切替ドア6aにより開閉する。
【0069】
上記両吸入口4、5から吸入された空気は、空調ケース2の上方から下方へ向かって流れて、除塵用フィルタ40を通過した後に、空調ケース2内の下方に配置された送風機7の送風ファン7a〜7dに吸入されるようになっている。また、補助内気吸入口5aからの内気は図7に示すように直接送風ファン7a〜7dに吸入される。送風ファン7a〜7dを収容しているスクロールケース2aの空気出口部は図7に示すように、上方に向くように配置されているので、送風ファン7a〜7dの送風空気は上方に向って流れる。
【0070】
その後、送風空気は空調ケース2内上方部の傾斜案内面41に沿って車両後方側へ流れ方向を変換して蒸発器16を通過する。そして、蒸発器16を通過後に、エアミックスドア17によりヒータコア19を通過する空気と、ヒータコア19をパイパスする空気との風量割合が調整されて、温度調整が行われる。その後、温度調整された空気が図示しないフィルム状の吹出モードドアにより切替開閉される吹出開口部20〜22側へ流れる。
【0071】
上記した第3実施形態による空調ユニット1は、第1、第2実施形態に比して車両上下方向寸法Hが高くなる(280mm)ものの、車両前後方向寸法Lが小さくなる(230mm)ので、車両前後方向寸法Lの制約が大きい車両に適用するとメリットが大きい。
(第4実施形態)
図8は第4実施形態であり、上記第3実施形態では、空調ケース2内の下方側に送風機7を配置して、この送風機7の上方側に蒸発器16、エアミックスドア17、およびヒータコア19を配置しているが、第4実施形態では図8に示すように、空調ケース2内の上方側に送風機7を配置して、この送風機7の下方側に蒸発器16、エアミックスドア17、およびヒータコア19を配置している。他の点は上記第3実施形態と同じであり、空調ユニット1(空調ケース2)の車両左右方向寸法W、車両上下方向寸法H、および車両前後方向寸法Lは上記第3実施形態と同じに設定できる。
【0072】
(他の実施形態)
なお、上記実施形態では、遠心多翼ファンからなる4個の送風ファン7a〜7dを使用しているが、これを横長の1つのクロスフローファンに置換することも可能である。
また、空調ユニット1内に蒸発器(冷房用熱交換器)16を配設しないタイプや、ヒータコア(暖房用熱交換器)19を配設しないタイプの空調装置にも本発明は同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態による空調ユニットの車両搭載状態を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態と従来装置の搭載スペースを比較して示す車両計器盤部の概略説明図である。
【図3】本発明の第1実施形態による空調ユニットの透視斜視図である。
【図4】本発明の第1実施形態による空調ユニットの断面図である。
【図5】本発明の第2実施形態による空調ユニットの車両搭載状態を示す断面図である。
【図6】本発明の第3実施形態による空調ユニットの側面図である。
【図7】本発明の第3実施形態による空調ユニットの断面図である。
【図8】本発明の第4実施形態による空調ユニットの概略断面斜視図である。
【図9】従来の空調ユニットの車両搭載状態を示す断面図である。
【符号の説明】
2…ケース、7…送風機、12…空気通路、16…蒸発器、
19…ヒータコア、100…計器盤。

Claims (14)

  1. 車室内前方部の計器盤(100)内に配設される車両用空調装置であって、
    車室内へ向かって送風される空気と熱交換を行う熱交換器(16、19)を、その最長寸法の部位が車両左右方向に向くように形成した横長形状とし、
    この横長形状の熱交換器(16、19)を収容するケース(2)を、その最長寸法の部位が車両左右方向に向くように形成した横長形状とし、
    この横長形状のケース(2)の内部に、前記送風空気が前記熱交換器(16、19)を通過して車両前方側から車両後方側へ向かって流れる空気通路(12)を形成し、
    前記横長形状のケース(2)を、前記計器盤(100)内の車両左右方向の中央部で、かつ運転席側および助手席側の足元空間(130)の上方側に至るまでの範囲にわたって配設し、
    前記熱交換器として、空気流れの上流側に配設された冷房用熱交換器(16)と、この冷房用熱交換器(16)の空気流れ下流側に配設された暖房用熱交換器(19)とを備え、
    前記冷房用熱交換器(16)の上方に車室内への吹出空気温度を制御する温度制御手段(17)が設けられ、
    前記温度制御手段(17)の上方に前記暖房用熱交換器(19)が設けられ、
    前記冷房用熱交換器(16)および前記暖房用熱交換器(19)は水平面より微小角度(θ1、θ2)だけ傾斜した配置形態となっており、
    前記ケース(2)の上面側にデフロスタ吹出開口部(20)が配置され、前記ケース(2)の底面側にフット吹出開口部(22)が配置され、
    吹出モードとして、前記デフロスタ吹出開口部(20)を通して車両窓ガラス(24)の内面に向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出モード、および前記フット吹出開口部(22)を通して乗員足部(120)に向けて空気を吹き出すフット吹出モードが少なくとも設定されるようになっており、
    前記デフロスタ吹出モード時には、前記温度制御手段(17)の移動により前記暖房用熱交換器(19)を空気が下方から上方へと通過し、この暖房用熱交換器(19)上方の空気が前記デフロスタ吹出開口部(20)に向かって流れ、
    前記フット吹出モード時には、前記温度制御手段(17)の移動により前記暖房用熱交換器(19)を空気が上方から下方へと通過し、この暖房用熱交換器(19)下方の空気が前記フット吹出開口部(22)に向かって流れることを特徴とする車両用空調装置。
  2. 回転軸(7f)の方向が車両左右方向に向くように配置された横長形状の送風機(7)と、
    最長寸法の部位が車両左右方向に向くように形成され、前記送風機(7)の送風空気と熱交換を行う横長形状の熱交換器(16、19)と、
    最長寸法の部位が車両左右方向に向くように形成され、前記横長形状の送風機(7)および前記横長形状の熱交換器(16、19)を収容する横長形状のケース(2)とを有し、
    この横長形状のケース(2)内部に、前記送風空気が前記熱交換器(16、19)を通過して車両前方側から車両後方側へ向かって流れる空気通路(12)を形成し、
    前記熱交換器として、空気流れの上流側に配設された冷房用熱交換器(16)と、この冷房用熱交換器(16)の空気流れ下流側に配設された暖房用熱交換器(19)とを備え、
    前記冷房用熱交換器(16)の上方に車室内への吹出空気温度を制御する温度制御手段(17)が設けられ、
    前記温度制御手段(17)の上方に前記暖房用熱交換器(19)が設けられ、
    前記冷房用熱交換器(16)および前記暖房用熱交換器(19)は水平面より微小角度(θ1、θ2)だけ傾斜した配置形態となっており、
    前記ケース(2)の上面側にデフロスタ吹出開口部(20)が配置され、前記ケース(2)の底面側にフット吹出開口部(22)が配置され、
    吹出モードとして、前記デフロスタ吹出開口部(20)を通して車両窓ガラス(24)の内面に向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出モード、および前記フット吹出開口部(22)を通して乗員足部(120)に向けて空気を吹き出すフット吹出モードが少なくとも設定されるようになっており、
    前記デフロスタ吹出モード時には、前記温度制御手段(17)の移動により前記暖房用熱交換器(19)を空気が下方から上方へと通過し、この暖房用熱交換器(19)上方の空気が前記デフロスタ吹出開口部(20)に向かって流れ、
    前記フット吹出モード時には、前記温度制御手段(17)の移動により前記暖房用熱交換器(19)を空気が上方から下方へと通過し、この暖房用熱交換器(19)下方の空気が前記フット吹出開口部(22)に向かって流れることを特徴とする車両用空調装置。
  3. 前記横長形状の熱交換器(16、19)の車両前方側に前記横長形状の送風機(7)が配設されていることを特徴とする請求項2に記載の車両用空調装置。
  4. 前記横長形状のケース(2)の車両左右方向寸法(W)は、車両上下方向寸法(H)の1.5倍以上の大きさを有していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  5. 前記横長形状のケース(2)の車両左右方向寸法(W)および車両前後方向寸法(L)を車両上下方向寸法(H)の1.5倍以上として、前記横長形状のケース(2)を偏平形状としたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  6. 前記横長形状のケース(2)の車両左右方向寸法(W)は400mm以上であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  7. 車両搭載状態において、前記横長形状のケース(2)の底面部を車室内床面より200mm以上の高さとしたことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  8. 前記冷房用熱交換器(16)は車両後方に向かって下向きに傾斜し、
    前記暖房用熱交換器(19)は車両後方に向かって上向きに傾斜しており、
    かつ、前記冷房用熱交換器(16)の車両後方側の一部の領域と前記暖房用熱交換器(19)の車両前方側の一部の領域が車両前後方向には所定間隔を開けてラップする位置関係で配置されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  9. 前記送風機(7)が前記熱交換器(16、19)に対して下方側に配設されており、前記送風機(7)により送風される送風空気が車両下方側から車両上方側に上昇した後に前記熱交換器(16、19)を通過することを特徴とする請求項2に記載の車両用空調装置。
  10. 前記送風機(7)が前記熱交換器(16、19)に対して上方側に配設されており、前記送風機(7)により送風される送風空気が車両上方側から車両下方側に下降した後に前記熱交換器(16、19)を通過することを特徴とする請求項2に記載の車両用空調装置。
  11. 前記送風機(7)および前記熱交換器(16、19)が前記ケース(2)内部に、前記ケース(2)の車両左右方向寸法(W)の略全幅にわたって配設されていることを特徴とする請求項2、3、9、10のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  12. 前記ケース(2)に、前記熱交換器(16、19)通過後の空気を車室内への吹出口(25、27、28)側に導く吹出開口部(20、21、22)を有し、
    この吹出開口部(20、21、22)を前記ケース(2)の車両左右方向寸法(W)の略全幅にわたって開口する横長形状としたことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  13. 前記吹出開口部(20、21、22)のうち、乗員足元部に温風を吹き出すフット吹出開口部(22)は、温風を真下に向けて吹き出すように形成されていることを特徴とする請求項12に記載の車両用空調装置。
  14. 前記送風機(7)は、共通の1本の回転軸(7e)に4個の送風ファン(7a〜7d)を串刺し状に連結した構成からなることを特徴とする請求項2、3、9、10、11のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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