JP5470006B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空気調和装置に関するものである。

一般的に、車両用空気調和装置では、供給される空気をエバポレータによって冷却して冷風とし、この冷風の加熱割合を調節することによって調和空気を生成している。
より詳細には、車両用空気調和装置は、外形形状を形作ると共に内部に流路が形成されるケースを備えている。またケースの内部が２つの流路に分岐されており、一方の流路にヒータコアが設置されている。そして、車両用空気調和装置では、このヒータコアが設置された流路への冷風の供給量を調節することによって冷風の加熱割合を調節している。

ところで、車両用空気調和装置は、車両の限られたスペースに設置する必要があることから大型化することが難しく、極力小型化することが求められる。このため、上述のケースに対しても小型化が図られており、ケースの内部すなわち流路のスペースを広く確保することが難しい。このようにケース内部のスペースを確保できないことは、上述した冷風と暖風との混合領域が狭くなることを意味し、この結果、冷風と暖風とが十分に混合されない事態が生じる。車両用空気調和装置は、複数の吹出口（デフロスタ吹出口、フェイス吹出口及びフット吹出口）を備えているが、冷風と暖風とが十分に混合されない場合には、各吹出口から車室内に供給される調和空気の温度が意図せずにばらついてしまうこととなる。

このような課題を解決するために、例えば特許文献１には、暖風と冷風とを案内し、暖風を選択的にデフロスタ吹出口に案内するための送風ガイド（特許文献１においては誘導手段３３）を備える車両用空気調和装置が開示されている。

特開２００３−２０３４号公報

ところで、送風ガイドに暖風案内通路を設けて意図的に暖風の一部を混合領域において冷風と混合することなく通過させる場合もあるが、このような場合に暖風案内筒の出口側における温度が高くなりすぎる現象が確認されている。
このように本来、混合領域において混合されるはずの空気流の一部を混合させることなく通過させる手法は、混合領域において十分な混合効果が得られない車両用空気調和装置においては有効な手法ではあるが、その通過先の環境が通過してくる空気流の影響を過剰に受ける過ぎる場合があった。このような場合には、僅かではあるが、車室内に供給される調和空気の温度が最適な条件から外れてしまう。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、送風ガイドを備える空気調和装置において、従来以上に調和空気の温度を最適にコントロールすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
第１の発明は、ケース内部における第１空気流と第２空気流との混合領域に設置され、前記第１空気流及び前記第２空気流を案内する送風ガイドを備える車両用空気調和装置であって、前記送風ガイドが、前記第２空気流の一部を前記混合領域において前記第１空気流と混合させることなく案内する第２空気流案内通路と、当該第２空気流案内通路に開口されると共に前記第１空気流の一部を当該第２空気流案内通路内に取り込む第１空気流導入口とを備えるという構成を採用する。
第２の発明は、前記第１空気流導入口が、前記第２空気流案内通路を流れる前記第２空気流の送風方向と交差する方向に複数形成されているという構成を採用する。
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記第１空気流導入口が、前記第２空気流案内通路を流れる前記第２空気流の送風方向に複数形成されているという構成を採用する。
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、前記第１空気流導入口が、前記第２空気流案内通路内部に向けて窄まるように側壁が傾斜されているという構成を採用する。

本発明において送風ガイドは、第２空気流の一部を混合領域において第１空気流と混合させることなく案内する第２空気流案内通路と、この第２空気流案内通路に開口されると共に第１空気流の一部を第２空気流案内通路内に取り込む第１空気流導入口とを備える。
このため、第２空気流案内通路の出口側における環境が第２空気流の影響を過剰に受けることを抑止することができる。
したがって、本発明によれば、送風ガイドを備える空気調和装置において、従来以上に調和空気の温度を最適にコントロールすることが可能となる。

本発明の第１実施形態における車両用空気調和装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における車両用空気調和装置が備える送風ガイドの斜視図であり、ケース内に設けられる冷風用開口と反対側から見た図である。 本発明の第１実施形態における車両用空気調和装置が備える送風ガイドの斜視図であり、ケース内に設けられる冷風用開口側から見た図である。 本発明の第２実施形態における車両用空気調和装置が備える送風ガイドの暖風案内筒５ａの一部断面図である。 本発明の第３実施形態における車両用空気調和装置が備える送風ガイドの斜視図であり、ケース内に設けられる冷風用開口側から見た図である。 本発明の第４実施形態における車両用空気調和装置が備える送風ガイドの斜視図であり、ケース内に設けられる冷風用開口側から見た図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る車両用空気調和装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１（ＨＶＡＣ：Heating Ventilation Air Conditioning）の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１は、ケース１と、エバポレータ２と、エアミックスダンパ装置３と、ヒータコア４と、送風ガイド５と、デフロスタ吹出口用モードダンパ６と、フェイス吹出口用モードダンパ７と、フット吹出口用モードダンパ８とを備えている。

ケース１は、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１の外形を形作り、エバポレータ２が設置される冷却流路１ａと、ヒータコア４が設置される加熱流路１ｂと、冷風（第１空気流）と暖風（第２空気流）とが混合されて調和空気とされる混合部１ｃとを内部に有する。また、ケース１には、外部に露出すると共に混合部１ｃ（混合領域）と接続される複数の吹出口（デフロスタ吹出口１ｄ、フェイス吹出口１ｅ及びフット吹出口１ｆ）が設けられている。
デフロスタ吹出口１ｄは、ウィンドウに対して調和空気を供給するための開口である。また、フェイス吹出口１ｅは、乗員の顔に対して調和空気を供給するための開口である。また、フット吹出口１ｆは、乗員の足元に対して調和空気を供給するための開口である。

また、ケース１の内部には、図１に示すように、ヒータコア４が設置される加熱流路１ｂから混合部１ｃに暖風を供給する暖風用開口１ｇと、エバポレータ２が設置される冷却流路１ａから混合部１ｃに冷風を供給する冷風用開口１ｈと、冷却流路１ａから加熱流路１ｂに冷風を供給する加熱用開口１ｉとが設けられている。

エバポレータ２は、車両に搭載される冷凍サイクルの一部であり、冷却流路１ａの内部に配置されている。このエバポレータ２は、不図示のブロワにより冷却流路１ａ内に供給された空気を冷却して冷風を生成する。

エアミックスダンパ装置３は、エバポレータ２の下流側に配置されており、エバポレータ２にて生成された冷風の加熱流路１ｂへの供給量を調節するものである。より詳細には、エアミックスダンパ装置３は、冷風用開口１ｈと加熱用開口１ｉとの間でスライド可能とされたエアミックスダンパ３ａを備えており、このエアミックスダンパ３ａによって冷風用開口１ｈと加熱用開口１ｉとの開口割合を調節することによって加熱流路１ｂへの冷風の供給量を調節している。この結果、混合部１ｃにおける冷風と暖風との混合割合が調節されて調和空気の温度が調節される。

ヒータコア４は、加熱流路１ｂの内部に配置されており、加熱用開口１ｉを介して供給される冷風を加熱することによって暖風を生成するものである。

送風ガイド５は、ケース内部における暖風と冷風との混合領域である混合部１ｃに設置され、暖風及び冷風を案内するものである。
図２及び図３は送風ガイド５の斜視図であり、図２が冷風用開口１ｈと反対側から見た斜視図であり、図３が冷風用開口１ｈ側から見た斜視図である。これらの図に示すように、送風ガイド５は、暖風案内筒５ａ（第２空気流案内通路）と、調節プレート５ｂと、支持プレート５ｃと、整流プレート５ｄと、係止部５ｅと、可撓性連結部５ｆとを備えている。

暖風案内筒５ａは、暖風用開口１ｇから混合部１ｃに供給された暖風の一部を冷風と混合させることなくデフロスタ吹出口１ｄ側に案内する真っ直ぐな筒状部材であり、一方の開口端が暖風用開口１ｇと接続し、他方の開口端がデフロスタ吹出口１ｄに向けて配置されている。
また、図３に示すように、暖風案内筒５ａの冷風用開口１ｈ側であって調節プレート５ｂ寄りには、暖風案内筒５ａに冷風を取り込むための冷風導入口５ａ１（第１空気流導入口）が形成されており、冷風用開口１ｈから混合部１ｃに供給された冷風の一部が暖風案内筒５ａ内に導入されるように構成されている。そして、冷風導入口５ａ１は、エアミックスダンパが冷風用開口１ｈを僅かに開口した場合であっても、暖風案内筒５ａ内に冷風が導入されるように、暖風案内筒５ａの上部（冷風用開口１ｈが開き始める側）寄りに設けられている。

調節プレート５ｂは、冷風用開口１ｈから混合部１ｃに供給された冷風の送風方向を、暖風用開口１ｇ側に傾けるものであり、冷風用開口１ｈと反対側の領域５ｂ１が暖風用開口１ｇ側に向けて傾斜されている。

また、調節プレート５ｂは、傾斜されている領域５ｂ１の幅が調節プレート５ｂの延在方向において変化されており、冷風用開口１ｈから混合部１ｃに供給された冷風の流量分布を暖風用開口１ｇから混合部１ｃに供給される暖風の流量分布に合わせて調節する。

なお、調節プレート５ｂは、見かけ上、延在方向において中央部が端部よりも厚く形成されている。調節プレート５ｂの延在方向の厚みが異なる場合には、調節プレート５ｂの位置によって熱による変形量が異なり、調節プレート５ｂのヒケに繋がる。このため、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１においては、図３に示すように、調節プレート５ｂの裏面には、調節プレート５ｂの延在方向における肉厚を均一化するための肉抜領域５ｂ２が形成されている。この肉抜領域５ｂ２は、調節プレート５ｂの中央領域の深さが端よりも深く設定されており、これによって調節プレート５ｂの延在方向における肉厚を均一化している。
なお、図３に示すように、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１においては、調節プレート５ｂの強度を確保すべく、リブ５ｂ３が残るように肉抜領域５ｂ２が複数箇所に分散して形成されている。
また、調節プレート５ｂは、送風ガイド５が自らの形状を支える骨格として機能する支持プレート５ｃとしての機能も有している。つまり、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１においては、調節プレート５ｂが１つの支持プレート５ｃと一体的に形成されている。

支持プレート５ｃは、上述のように、送風ガイドが自らの形状を支える骨格として機能するものであり、調節プレート５ｂと一体化されたものを含んで、暖風案内筒５ａの４隅の各々に対して接続されている。なお、図２及び図３に示すように、支持プレート５ｃと調節プレート５ｂは、平行に配置されている。そして、調節プレート５ｂと一体化された支持プレート５ｃが冷風用開口１ｈの上端側に配置され、１つの支持プレート５ｃ（第１支持プレート５ｃ１）が冷風用開口１ｈの下端側に配置され、１つの支持プレート５ｃ（第２支持プレート５ｃ２）が暖風用開口１ｇの冷風用開口１ｈから遠い端側に配置されている。

なお、図１に示すように、冷風用開口１ｈの上端側及び暖風用開口１ｇの冷風用開口１ｈから遠い端側には、各々紙面垂直方向に延在する嵌合溝１ｊが形成されており、これらの嵌合溝１ｊに調節プレート５ｂと第２支持プレート５ｃ２とが嵌合されることによって送風ガイド５の位置決めがなされる。

そして、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１においては、嵌合溝１ｊに嵌合され、混合部１ｃに暖風を供給する暖風用開口１ｇ側に設けられた第２支持プレート５ｃ２は、図３に示すように、第２支持プレート５ｃ２の延在方向（すなわち暖風用開口１ｇを通過する暖風の流れ方向と直交する方向）に延在する補強リブ５ｇを備えている。
補強リブ５ｇは第２支持プレート５ｃ２の中央部に設置されており、これによって第２支持プレート５ｃ２の中央部が補強されている。

なお、図３に示すように、第１支持プレート５ｃ１及び第２支持プレート５ｃ２の裏面側にも、調節プレート５ｂと同様に、肉抜領域５ｃ３が設けられている。

整流プレート５ｄは、冷風用開口１ｈ側に水平配置されており、冷風用開口１ｈから混合部１ｃに供給される冷風を整流することによって渦流の発生を抑制し、これによって風切り音の発生を抑制するものである。

係止部５ｅは、ケース１に係止されることによって送風ガイド５をケース１に対して固定するものである。また、可撓性連結部５ｆは、２つの係止部５ｅを対向配置させて連結するものである。可撓性連結部５ｆは、円弧形状を有しており、ケース１及び送風ガイド５の他の構成と同様に、可撓性を有する樹脂によって形成されている。

図１に戻り、デフロスタ吹出口用モードダンパ６は、デフロスタ吹出口１ｄの開閉を行うダンパであり、ケース１内で回動可能に構成されている。
フェイス吹出口用モードダンパ７は、フェイス吹出口１ｅの開閉を行うダンパであり、ケース１内において回動可能に構成されている。
フット吹出口用モードダンパ８は、フット吹出口１ｆの開閉を行うダンパであり、ケース１内において回動可能に構成されている。

なお、エアミックスダンパ装置３と、デフロスタ吹出口用モードダンパ６と、フェイス吹出口用モードダンパ７と、フット吹出口用モードダンパ８とは、不図示のモータから動力が供給される。

このような構成を有する本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１によれば、エアミックスダンパ装置３によって冷風用開口１ｈと加熱用開口１ｉが両方とも開口されているとすると、冷却流路１ａに供給された空気がエバポレータ２によって冷却されることで冷風とされ、この冷風の一部が加熱流路１ｂに供給される。
そして、加熱流路１ｂでヒータコア４によって加熱されることで生成された暖風が暖風用開口１ｇから混合部１ｃに供給され、加熱流路１ｂに供給されなかった冷風が冷風用開口１ｈから混合部１ｃに供給される。
混合部１ｃに供給された冷風と暖風とは、送風ガイド５に案内されて混合され、デフロスタ吹出口１ｄ、フェイス吹出口１ｅ及びフット吹出口１ｆのうち開口されているいずれかから車室内に供給される。

ここで、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１においては、送風ガイド５が、暖風の一部を混合部１ｃにおいて冷風と混合させることなく案内する暖風案内筒５ａと、当該暖風案内筒５ａに開口されると共に冷風の一部を暖風案内筒５ａ内に取り込む冷風導入口５ａ１とを備えている。
このため、暖風案内筒５ａの出口側における温度が高くなりすぎる現象を抑制することができる。
したがって、本実施形態の車両用空気調和装置Ｓ１によれば、送風ガイドを備える空気調和装置において、従来以上に調和空気の温度を最適にコントロールすることが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図４は、本実施形態の車両用空気調和装置が備える送風ガイド５の暖風案内筒５ａの一部を示す断面図である。

この図に示すように、本実施形態の車両用空気調和装置の送風ガイド５は、上記第１実施形態における冷風導入口５ａ１に換えて、暖風案内筒５ａの内部に向けて窄まるように側壁５ａ２１が傾斜されている冷風導入口５ａ１を備えている。

このような構成を有する本実施形態の車両用空気調和装置によれば、冷風導入口５ａ１を介して暖風案内筒５ａ内に供給される冷風の流速を高めることが可能となる。このため、効率的に暖風案内筒５ａ内に冷風を取り込むことが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図５は、本実施形態の車両用空気調和装置が備える送風ガイド５を冷風用開口１ｈ側から見た斜視図である。

この図に示すように、本実施形態の車両用空気調和装置の送風ガイド５は、上記第１実施形態における冷風導入口５ａ１に換えて、暖風案内筒５ａを流れる暖風の送風方向に長く、当該送風方向と直交する方向に複数形成された冷風導入口５ａ３を備えている。

このような構成を有する本実施形態の車両用空気調和装置によれば、単一の大開口の冷風用開口を設けることなく暖風案内筒５ａ内に取り込む冷風の流量を増加させ、さらには、単一の大開口の冷風用開口を設ける場合よりも暖風案内筒５ａの剛性が低下することを抑制することができる。

なお、本実施形態では、先に説明した第１実施形態に比べて冷風導入口５ａ３が暖風案内筒５ａの下部寄りに設けているが、本発明は暖風案内筒５ａの冷風導入口５ａ３の位置を調整することで冷風用開口１ｈとの距離を調整することで、筒内に導入される冷風量を調整することができる。

また、各々の冷風導入口５ａ４の大きさは図５に示すように均一である必要はなく、暖風案内筒５ａ内を通る暖風の流量分布に応じて個々の大きさを変えることでより細かな温度調整を行うことができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図６は、本実施形態の車両用空気調和装置が備える送風ガイド５を冷風用開口１ｈ側から見た斜視図である。

この図に示すように、本実施形態の車両用空気調和装置の送風ガイド５は、上記第１実施形態における冷風導入口５ａ１に換えて、暖風案内筒５ａを流れる暖風の送風方向及び当該送風方向に直交する方向に複数形成される小型かつ円形の冷風導入口５ａ４を備えている。

このような構成を有する本実施形態の車両用空気調和装置によれば、冷風導入口５ａ４を暖風案内筒５ａを流れる暖風の送風方向に分散させて複数形成することによって、暖風案内筒５ａに取り込む冷風の流量を確保しつつ、１つ１つの冷風導入口５ａ４の小型化を実現している。
そして、このように冷風導入口５ａ４が小型とされることによって、冷風を暖風案内筒５ａに取り込む際の音を小さくすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明における第１空気流が冷風で、第２空気流が暖風である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第１空気流が暖風で、第２空気流が冷風である構成を採用することも可能である。さらには、温度が同一であるが異なる送風ルートを案内される２つの空気流を第１空気流と第２空気流とすることも可能である。

また、上記実施形態においては、本発明における第２空気流案内通路が筒形状の暖風案内筒である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第２空気流案内通路をＵ字型のハーフパイプ形状とする構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、冷風導入口が矩形あるいは円形である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、冷風導入口の形状は任意である。例えば、冷風導入口の形状を三角形や楕円形状とすることも可能である。なお、冷風導入口の形状を三角形や楕円形状とした場合には、冷風導入口の姿勢によって暖風案内筒５ａ内に供給される冷風の流量や流量分布が変化する。このため、冷風導入口の姿勢は、求められる調和空気の温度に応じて最適に設定される。

Ｓ１……車両用空気調和装置、１……ケース、１ｃ……混合部（混合領域）、５……送風ガイド、５ａ……暖風案内筒（第２空気流案内通路）、５ａ１〜５ａ４……冷風導入口（第１空気流導入口）、 ５ｂ……調節プレート、５ｂ２……肉抜領域、５ｃ……支持プレート、５ｄ……整流プレート、５ｅ……係止部、５ｆ……可撓性連結部、５ｇ……補強リブ

Claims (4)

1. ケース内部において、エバポレータが設置される冷却流路と、ヒータコアが設置される加熱流路と、前記冷却流路を流れる第１空気流と前記加熱流路を流れる第２空気流とが混合される混合領域とが形成され、
   前記冷却流路から前記混合領域に連なる冷風用開口と前記冷却流路から前記加熱流路へ連なる加熱用開口との間でスライド可能とされたエアミックスダンパと、
   前記混合領域に設置され、前記第１空気流及び前記第２空気流を案内する送風ガイドと、
   を備える車両用空気調和装置であって、
   前記送風ガイドは、前記第２空気流の一部を前記混合領域において前記第１空気流と混合させることなく案内する第２空気流案内通路と、
   当該第２空気流案内通路に開口されると共に前記第１空気流の一部を当該第２空気流案内通路内に取り込む第１空気流導入口と、
   前記混合領域に供給される前記第１空気流を整流するために前記冷風用開口側に水平配置される整流プレートと、を有し、
   前記第２空気流案内流路の延在方向が、前記冷風用開口を閉塞するためにエアミックスダンパのスライド方向と、略同一であるとともに、
   前記第１空気流導入口は前記整流プレートよりも前記エアミックスダンパが前記冷風用開口を閉塞する側に形成されている
   ことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記第１空気流導入口は、前記第２空気流案内通路を流れる前記第２空気流の送風方向と交差する方向に複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
3. 前記第１空気流導入口は、前記第２空気流案内通路を流れる前記第２空気流の送風方向に複数形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の車両用空気調和装置。
4. 前記第１空気流導入口は、前記第２空気流案内通路内部に向けて窄まるように側壁が傾斜されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の車両用空気調和装置。

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