JP5056057B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドアの開度調整により車室内に吹き出す空気温度を調整する車両用空調装置に関する。

従来、車両用空調装置では、エバポレータから吹き出される冷風を加熱するヒータユニットと、エバポレータからの冷風をヒータユニットをバイパスして流す冷風バイパス通路と、冷風バイパス通路を通過する空気量をそれぞれ独立して調整する第１、第２の冷風バイパス通路側ドアと、ヒータユニットを通過する空気量をそれぞれ独立して調整する第１、第２のヒータユニット側ドアと、を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいては、第１、第２の冷風バイパス通路側ドアおよび第１、第２のヒータユニット側ドアの開度調整により、吹出口から車室内に吹き出す吹出空気温度を調整する。
特開平１１−２５４９４３号公報

本発明者等の検討によれば、冷風バイパス通路の通風抵抗は、ヒータユニットに流れる空気流路の通風抵抗に比べて小さい。このため、第１、第２の冷風バイパス通路側ドアを微少開度だけ変化しただけで、吹出口からの吹出空気温度が大きく変化することになる。

したがって、冷風バイパス通路の全閉状態から徐々に開度を上げて、マックスホット（最大温度）から中間温度領域に向けて吹出空気温度を下げる際に、第１、第２の冷風バイパス通路側ドアを同時に回転すると、個々のドア開度のバラツキが重なり、吹出空気温度が大きく変動して、吹出空気温度の調整が適切にできなくなる場合がある。

本発明は、上記点に鑑み、複数の分割ドアにより冷風バイパス側ドアを構成する場合でも、吹出空気温度の調整を良好に行うことができるようにした車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、車室内に向けて空気が流れる空調ケース（１）と、空調ケース内に送風する送風機（３）と、送風機から送られる空気を冷却する冷却用熱交換器（４）と、空調ケース内に配置され、前記冷却用熱交換器からの冷風を加熱する加熱用熱交換器（５）と、空調ケース内に設けられ、前記加熱用熱交換器をバイパスして冷風を流す冷風バイパス通路（１ａ）と、空調ケース内に設けられ、前記加熱用熱交換器を通過する空気量を調整する加熱用熱交換器側ドア（６ｃ、６ｄ）と、空調ケース内に設けられ、前記冷風バイパス通路を通過する空気量を調整する冷風バイパス側ドア（６ａ、６ｂ、６ｅ）と、空調ケース内に設けられ、前記加熱用熱交換器からの温風と前記冷風バイパス通路からの冷風とを混合する混合室（７）と、混合室からの空気を車室内に吹き出す吹出口（８ａ〜８ｃ）と、を備え、加熱用熱交換器側ドアおよび冷風バイパス側ドアによる通過空気量の調整により、吹出口から吹き出す吹出空気温度を調整する車両用空調装置であって、
冷風バイパス側ドアは、冷風バイパス通路を通過する空気量をそれぞれ独立して調整する複数の分割ドア（６ａ、６ｂ、６ｅ）から構成されるものであり、
複数の分割ドアは、冷風バイパス通路において冷風の流れ方向と直交する方向に並んで配置されており、
複数の分割ドアは、第１の分割ドア（６ａ）と、第１の分割ドア（６ａ）よりもドア本体が小さい第２の分割ドア（６ｂ、６ｅ）とを少なくとも包含しており、
吹出空気温度を最高温から中間温度領域までの温度可変範囲で調整する際に、前記最高温に対して低温側に隣接する第１温度範囲内（Ｂ）では、第１の分割ドア（６ａ）を閉鎖した状態に保持して第２の分割ドア（６ｂ、６ｅ）の開度を調整するようになっていることを特徴とする。

したがって、第１温度範囲内（Ｂ）における吹出空気温度の調整に当たり、複数の分割ドアの開度のバラツキが重なることはない。したがって、吹出空気温度の調整を良好に行うことができる。
また、本発明では、最高温に対して低温側に隣接する第１温度範囲内（Ｂ）での吹出空気温度調整を行うに当たり、ドア本体が大きい第１の分割ドア（６ａ）は閉鎖状態に保持し、ドア本体が小さい第２の分割ドア（６ｂ、６ｅ）の開度調整によって、上記第１温度範囲内（Ｂ）での吹出空気温度調整を行うようにしている。
これによると、ドア本体が小さい第２の分割ドア（６ｂ、６ｅ）の開度調整によって冷風バイパス通路（１ａ）の開口面積を全閉状態から少量ずつ徐々に増大することができるので、吹出空気温度を最高温から徐々に低下させることができ、吹出空気温度の調整を正確に行うことができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態の車両用空調装置の概略構成を示す。

車両用空調装置は、車室内に向けて空気を流す空調ケーシング１と、空調ケーシング１内の内気導入口２ａおよび外気導入口２ｂを選択的に開閉する内外気切替ドア２と、内気導入口２ａおよび外気導入口２ｂから吸入した空気を車室内に向けて空気を送風する送風機ユニット３と、送風機ユニット３から送風された空気を冷却する冷房用熱交換器４と、冷房用熱交換器４により冷却された冷却空気を加熱する暖房用熱交換器５と、を備える。

冷房用熱交換器４は、圧縮機、凝縮器等とともに冷媒を循環させる周知の冷凍サイクルを構成し、冷媒の蒸発により送風機ユニット３からの送風空気と熱交換して冷却する。また、暖房用熱交換器５は、エンジン冷却水等の熱源温水を循環させることにより、車室内に向けて送風される空気と熱交換して加熱するものである。

空調ケーシング１内には、暖房用熱交換器５をバイパスして冷却空気を流す冷風バイパス通路１ａが設けられている。空調ケーシング１内には、冷風バイパス通路１ａに流す空気量と暖房用熱交換器５に流れる空気量との割合を調整して車室内への吹出空気温度を調整するエアミックスドア６が設けられている。エアミックスドア６の具体的構成については後述する。

冷風バイパス通路１ａおよび暖房用熱交換器５の下流側には、冷風バイパス通路１ａからの冷風と暖房用熱交換器５からの温風とを混合する混合室７が設けられている。混合室７で混合された空気は、フェイス吹出口８ａ、フット吹出口８ｂ、デフ吹出口８ｃのいずれかから車室内に向けて吹き出される。

次に、エアミックスドア６の具体的な構成について説明する。

エアミックスドア６は、空調ケーシング１により回転自在に支持される第１、第２のクールエアミックスドア（分割ドア）６ａ、６ｂを備えており、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂは、冷風バイパス通路１ａの上流側において冷風流れ方向と直交する方向に並んで配置されている。これにより、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂは、それぞれ、冷風バイパス通路を通過する空気量をそれぞれ独立して調整することができる。

ここで、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂは、板状ドア本体の中央部に回転軸が配置されるバタフライドアである。第１のクールエアミックスドア６ａは、第２のクールエアミックスドア６ｂに比べて、板状ドア本体が大きくなっている。

エアミックスドア６は、空調ケーシング１により回転自在に支持される第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄを備えており、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄは、暖房用熱交換器５の上流側において冷風流れ方向と直交する方向に並んで配置されている。これにより、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄは、それぞれ、暖房用熱交換器５に流れる空気量をそれぞれ独立して調整することができる。第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄは、板状ドア本体の中央部に回転軸が配置されるバタフライドアである。

エアミックスドア６ａ〜６ｄは、それぞれ、リンク機構を介してサーボモータにより駆動され、独立してそれぞれの開度を調整される。

次に、本実施形態のエアミックスドア６ａ〜６ｄの作動について図２〜図７を参照して説明する。

図２は縦軸がエアミックスドア６ａ〜６ｄのドア開度（％）であり、横軸が吹出空気温度（％）の可変温度範囲を表すグラフである。図２の縦軸のドア開度＝０％はエアミックスドア６ａ〜６ｄの全閉状態を示し、ドア開度＝１００％はエアミックスドア６ａ〜６ｄの全開状態を示す。図２の横軸の吹出空気温度は、マックスホット（最高温）を１００％とし、マックスクール（最低温）を０％とする百分率で表されている。図３〜図７は図１中Ｘ部分の拡大図である。

可変温度範囲のうち最高温側のＡ区間（１００％〜９０％）において、図２、図３に示すように、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄの開度を一定（ドア開度＝１００％の全開状態）に保持した状態で、第１、第２クールエアミックスドア６ａ、６ｂをそれぞれドア開度＝０％の全閉状態とし閉鎖している。

可変温度範囲のうちＡ区間に対して低温側のＢ区間（９０％〜７０％）では、図２、図４に示すように、第１のクールエアミックスドア６ａをドア開度＝０％として閉じ、かつ第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄの開度を一定（ドア開度＝１００％の全開状態）に保持した状態で、吹出空気温度が低くなる程、第２のクールエアミックスドア６ｂの開度を大きくするように調整する。

可変温度範囲のうちＢ区間に対して低温側のＣ区間（７０％〜４０％）では、図２、図５に示すように、第２のクールエアミックスドア６ｂの開度を一定（２０％）に保持した状態で、第１のクールエアミックスドア６ａおよび第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄの開度を調整する。

ここで、第１のクールエアミックスドア６ａは吹出空気温度が低くなる程、開度を大きくし、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄは、吹出空気温度が低くなる程、開度を小さくする。

可変温度範囲のうちＣ区間に対して低温側のＤ区間（４０％〜１０％）では、図２、図６に示すように、エアミックスドア６ａ〜６ｄをそれぞれ開度を調整する。第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂは吹出空気温度が低くなる程、開度を大きくし、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄは、吹出空気温度が低くなる程、開度を小さくする。

また、十分に冷風量が増え、各ドア開度によるバラツキによる影響が小さくなるＤ区間では、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂを２枚同時に作動させる。

可変温度範囲のうちＤ区間に対して低温側のＥ区間（０％〜１０％）では、図２、図７に示すように、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄをドア開度＝０％として閉鎖した状態で、第１、第２クールエアミックスドア６ａ、６ｂの開度を一定（ドア開度＝１００％の全開状態）にする。

以上説明した本実施形態によれば、吹出空気温度をマックスホット（最高温）から中間温度領域までの温度可変範囲内（具体的には、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間の温度可変範囲内）で調整する際には、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂの開度をそれぞれ１つずつ調整する。このため、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂの開度のバラツキが重なることはない。したがって、吹出空気温度の調整を良好に行うことができる。

本実施形態では、Ｂ区間では、第１のクールエアミックスドア６ａを停止し、かつ第２のクールエアミックスドア６ｂを駆動している。Ｃ区間では、第１のクールエアミックスドア６ａを駆動し、かつ第２のクールエアミックスドア６ｂを停止している。

したがって、可変温度範囲のうち吹出温度が高くなるほど、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂのうち、ドア本体の小さなドアの開度の調整を行う。このため、可変温度範囲のうち吹出温度が高くなるほど、吹出空気温度の調整を正確に行うことができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、冷風バイパス通路１ａに流す空気量を調整するために、２つのクールエアミックスドアを設けた例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、３つのクールエアミックスドアを設けるようにした例について説明する。

この場合の構成を図８に示す。本実施形態では、図８に示すように、冷風バイパス通路１ａの上流側には第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅが設けられており、第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅは冷風流れ方向と直交する方向に並んで配置されている。これにより、第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅは、それぞれ、冷風バイパス通路１ａに流れる空気量を独立して調整することができる。図８は図２中Ｘ部分の拡大図に相当する図である。
なお、本実施形態では、第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅは、図８に示すように、第１のクールエアミックスドア６ａ→第２のクールエアミックスドア６ｂ→第３のクールエアミックスドア６ｅの順にドア本体が小さくなっている。したがって、第２のクールエアミックスドア６ｂが請求項４の中間ドアに相当し、第３のクールエアミックスドア６ｅが請求項１、２、４の第２の分割ドアに相当する。

次に、本実施形態の作動について図９を参照して説明する。

図９は、縦軸がエアミックスドア６ａ〜６ｅのドア開度（％）であり、横軸が吹出空気温度（％）の可変温度範囲を表すグラフである。図２の縦軸のドア開度＝０％はエアミックスドア６ａ〜６ｅの全閉状態を示し、ドア開度＝１００％はエアミックスドア６ａ〜６ｅの全開状態を示す。図２の横軸の吹出空気温度は、マックスホット（最高温）を１００％とし、マックスクール（最低温）を０％とする百分率で表されている。

本実施形態において、可変温度範囲のＡ区間（１００％〜９０％）において、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄの開度を一定（ドア開度＝１００％の全開状態）に保持した状態で、第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅをそれぞれドア開度＝０％の全閉状態とし閉鎖している。

可変温度範囲のうちＢ区間（９０％〜７０％）では、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂを閉じ、かつ第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄの開度（１００％）に保持した状態で、吹出空気温度が低くなる程、第３のクールエアミックスドア６ｅの開度を大きくするように調整する。

可変温度範囲のうちＣ区間（７０％〜５０％）では、第３のクールエアミックスドア６ｅの開度を一定（４０％）に保持し、第１のクールエアミックスドア６ａをドア開度＝０％の全閉状態とし閉鎖した状態に保持し、第２のクールエアミックスドア６ｂおよび第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄの開度を調整する。

ここで、第２のクールエアミックスドア６ｂは吹出空気温度が低くなる程、開度を大きくし、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄは、吹出空気温度が低くなる程、開度を小さくする。

可変温度範囲のうちＤ区間（５０％〜３０％：すなわち、中間温度領域）では、第２、第３のクールエアミックスドア６ｂ、６ｅの開度を一定（ドア６ｅの開度：４０％、ドア６ｂの開度：１５％）に保持した状態で、第１のクールエアミックスドア６ａおよび第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄの開度を調整する。

ここで、第１のクールエアミックスドア６ａは吹出空気温度が低くなる程、開度を大きくし、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄは、吹出空気温度が低くなる程、開度を小さくする。

可変温度範囲のうちＥ区間（３０％〜１０％）では、エアミックスドア６ａ〜６ｅの開度をそれぞれ調整する。第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅは吹出空気温度が低くなる程、開度を大きくし、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄは、吹出空気温度が低くなる程、開度を小さくする。

可変温度範囲のうちＦ区間（０％〜１０％）では、第１、第２のホットエアミックスドア６ｃ、６ｄをドア開度＝０％の閉鎖した状態（全閉状態）とし、第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅの開度を一定（ドア開度＝１００％の全開状態）にする。

以上説明した本実施形態によれば、吹出空気温度をマックスホット（最高温）から中間温度領域までの温度可変範囲内（具体的には、Ｂ区間、Ｃ区間、Ｄ区間の温度可変範囲内）で調整する際には、第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅの開度をそれぞれ１つずつ調整する。このため、第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅの開度のバラツキが重なることはない。したがって、吹出空気温度の調整を良好に行うことができる。

また、十分に冷風量が増え、各ドア開度によるバラツキによる影響が小さくなるＥ区間では第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅを３枚同時に作動させる。

本実施形態では、Ｂ区間では、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂを停止し、かつ第３のクールエアミックスドア６ｅを駆動している。Ｃ区間では、第１、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｅを停止し、かつ第２のクールエアミックスドア６ｂを駆動している。Ｄ区間では、第２、第３のクールエアミックスドア６ｂ、６ｅを停止し、かつ第１のクールエアミックスドア６ａを駆動している。

したがって、可変温度範囲のうち吹出温度が高くなるほど、第１、第２、第３のクールエアミックスドア６ａ、６ｂ、６ｅのうち、ドア本体の小さなドアの開度の調整を行う。このため、可変温度範囲のうち吹出温度が高くなるほど、吹出空気温度の調整を正確に行うことができる。

（第３実施形態）
上述の第１実施形態では、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂとしてそれぞれバタフライドアを用いた例について説明したが、これに限らず、本第３実施形態では、図１０に示すように、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂとしては、肩持ちドアを用いても良い。肩持ちドアとは、板状ドア本体の端部に回転軸が配置されたものである。図１０は図１中Ｘ部分の拡大図に相当する図である。

（第４実施形態）
上述の第１実施形態では、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂとしてドア本体が異なるドアを用いた例について説明したが、これに限らず、本第４実施形態では、図１１に示すように、第１、第２のクールエアミックスドア６ａ、６ｂとしては、板状ドア本体の大きさが同じドアのものを用いても良い。図１１は図１中Ｘ部分の拡大図に相当する図である。

（第５実施形態）
上述の第１実施形態では、板ドア本体の大きさが大きな第１のクールエアミックスドア６ａに下側に、板ドア本体の大きさが小さい第２のクールエアミックスドア６ｂを配置した例について説明したが、これに限らず、本第５実施形態では、図１２に示すように、板ドア本体の大きさが小さい第２のクールエアミックスドア６ｂに下側に、板ドア本体の大きさが大きな第１のクールエアミックスドア６ａを配置してもよい。図１２は図１中Ｘ部分の拡大図に相当する図である。

（他の実施形態）
上述の第１〜５の実施形態では、クールエアミックスドアとしてバタフライドア、肩持ちドア等の板ドアを用いた例について説明したが、これに限らず、ロータリドア、スライドドア等の各種のドアを用いてもよい。

本発明に係る車両用空調装置の第１実施形態の構成を示す模式図である。 上述の第１実施形態の作動を説明するためのグラフである。 図１中Ｘ部分の詳細図である。 図１中Ｘ部分の詳細図である。 図１中Ｘ部分の詳細図である。 図１中Ｘ部分の詳細図である。 図１中Ｘ部分の詳細図である。 本発明に係る車両用空調装置の第２実施形態の構成を示す部分的詳細である。 上述の第２実施形態の作動を説明するためのグラフである。 本発明に係る車両用空調装置の第３実施形態の構成を示す部分的詳細である。 本発明に係る車両用空調装置の第４実施形態の構成を示す部分的詳細である。 本発明に係る車両用空調装置の第５実施形態の構成を示す部分的詳細である。

符号の説明

１…空調ケーシング、１ａ…冷風バイパス通路、
２ａ…内気導入口、２ｂ…外気導入口、
３…送風機ユニット、４…冷房用熱交換器、５…暖房用熱交換器、
６…エアミックスドア、６ａ、６ｂ…第１、第２のクールエアミックスドア、
６ｃ、６ｄ…第１、第２のホットエアミックスドア。

Claims (6)

1. 車室内に向けて空気が流れる空調ケース（１）と、
   前記空調ケース内に送風する送風機（３）と、
   前記送風機から送られる空気を冷却する冷却用熱交換器（４）と、
   前記空調ケース内に配置され、前記冷却用熱交換器からの冷風を加熱する加熱用熱交換器（５）と、
   前記空調ケース内に設けられ、前記加熱用熱交換器をバイパスして冷風を流す冷風バイパス通路（１ａ）と、
   前記空調ケース内に設けられ、前記加熱用熱交換器を通過する空気量を調整する加熱用熱交換器側ドア（６ｃ、６ｄ）と、
   前記空調ケース内に設けられ、前記冷風バイパス通路を通過する空気量を調整する冷風バイパス側ドア（６ａ、６ｂ、６ｅ）と、
   前記空調ケース内に設けられ、前記加熱用熱交換器からの温風と前記冷風バイパス通路からの冷風とを混合する混合室（７）と、
   前記混合室からの空気を車室内に吹き出す吹出口（８ａ〜８ｃ）と、を備え、
   前記加熱用熱交換器側ドアおよび前記冷風バイパス側ドアによる通過空気量の調整により、前記吹出口から吹き出す吹出空気温度を調整する車両用空調装置であって、
   前記冷風バイパス側ドアは、前記冷風バイパス通路を通過する空気量をそれぞれ独立して調整する複数の分割ドア（６ａ、６ｂ、６ｅ）から構成されるものであり、
   前記複数の分割ドアは、前記冷風バイパス通路において前記冷風の流れ方向と直交する方向に並んで配置されており、
   前記複数の分割ドアは、第１の分割ドア（６ａ）と、前記第１の分割ドア（６ａ）よりもドア本体が小さい第２の分割ドア（６ｂ、６ｅ）とを少なくとも包含しており、
   前記吹出空気温度を最高温から中間温度領域までの温度可変範囲で調整する際に、前記最高温に対して低温側に隣接する第１温度範囲内（Ｂ）では、前記第１の分割ドア（６ａ）を閉鎖した状態に保持して前記第２の分割ドア（６ｂ、６ｅ）の開度を調整するようになっていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記温度可変範囲のうち、前記第１温度範囲内（Ｂ）に対して低温側の第２温度範囲（Ｃ）では、前記第２の分割ドア（６ｂ、６ｅ）を開けた状態に保持して前記第１の分割ドア（６ａ）の開度を調整するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記複数の分割ドアは、前記第１の分割ドア（６ａ）と前記第２の分割ドア（６ｂ）のみで構成され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。
4. 前記複数の分割ドアは、前記第１の分割ドア（６ａ）および前記第２の分割ドア（６ｅ）以外に、ドア本体の大きさが前記第２の分割ドア（６ｅ）よりも大きく、かつ、前記第１の分割ドア（６ａ）よりも小さい中間ドア（６ｂ）を包含し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。
5. 前記複数の分割ドア（６ａ、６ｂ、６ｅ）は、それぞれ、板状に形成されるドア本体の中央部に配置される回転軸を備えるバタフライドアである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. 前記複数の分割ドア（６ａ、６ｂ、６ｅ）は、それぞれ、板状に形成されるドア本体の端部に配置される回転軸を備える肩持ちドアである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。

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