JP6441663B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用空調装置に関する。

自動車用空調装置、特に、複数箇所（運転席と助手席）の温度を独立して制御可能な自動車用空調装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。
この装置は、空気取込み口及び空気吹出し口を有する空調ケースと、空調ケースの内部を並列な第１空気通路と第２空気通路とに仕切る仕切部材と、空調ケース内で仕切部材に形成された切欠き部に挿入されて第１空気通路と第２空気通路とに跨がり、通路内の空気を加熱する熱交換器（ヒータコア）と、第１空気通路及び第２空気通路のそれぞれにて熱交換器を通過する空気量を個別に制御するエアミックスドアと、を含んで構成される。

上記の装置では、第１空気通路側のエアミックスドアの開度と第２空気通路側のエアミックスドアの開度とを独立に制御して、第１空気通路内の空気の温度と第２空気通路内の空気の温度とを独立に制御することにより、第１空気通路内の空気を運転席側に吹き出し、第２空気通路内の空気を助手席側に吹き出している。

特開平１０−２７８５４７号公報

しかしながら、自動車用空調装置において、暖房用の熱交換器として、ヒートポンプサイクルの室内コンデンサを使用する場合など、熱交換器がかなりの高温になるため、熱交換器をそのまま挿入配置すると、空調ケースの熱劣化を招き、耐久性が低下するという問題があった。
また、複数箇所の温度を独立して制御可能な自動車用空調装置において、暖房用の熱交換器は、仕切部材の切欠き部に挿入されて、第１空気通路と第２空気通路とに跨がって配置されるため、この部分で第１空気通路側の空気と第２空気通路側の空気とが混ざり合ってしまい、これにより両通路の空気温度を独立に制御することが妨げられるという問題があった。

本発明は、このような実状に鑑みて、自動車用空調装置において、暖房用の熱交換器による空調ケースの熱劣化を抑制できるようにすることを課題とする。本発明は、更に、複数箇所の温度を独立して制御可能な自動車用空調装置において、第１空気通路側の空気と第２空気通路側の空気とが混ざり合うのを抑制して温調制御の独立性を高めることができるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明では、暖房用の熱交換器は、空調ケースとの接触部を耐熱カバーで覆われる構成とする。
本発明では、更に、複数箇所の温度を独立して制御可能な自動車用空調装置の場合に、前記耐熱カバーは、少なくとも、通風方向前面側に、仕切部材の切欠き部の端縁と同方向に延在して、当該端縁と接触する枠部材を備える構成とする。
ここで、前記仕切部材の切欠き部の端縁と、前記枠部材との接触部は、いずれか一方に凹溝が形成され、他方が前記凹溝に嵌合する凸条をなして、互いに嵌合するとよい。
また、前記暖房用の熱交換器は、前記耐熱カバーに覆われた状態で、前記空調ケースの外面に形成された着脱口から、前記切欠き部に挿入され、前記凹溝と前記凸条との嵌合部は、挿入方向に延在して、挿入時のガイドを兼ねる構成とするとよい。
更に、前記枠部材は、前記耐熱カバーの、通風方向前面側の他、通風方向後面側にも備えられるとよい。
更にまた、前記耐熱カバーで覆われた前記熱交換器と直列に、別の熱交換器を備える場合、これら２つの熱交換器間の空隙を前記耐熱カバーの前記枠部材と前記仕切部材とで仕切る構成とするとよい。

本発明によれば、高温となる暖房用の熱交換器を耐熱カバーにより覆うことで空調ケースの熱劣化を抑制できる。更には、複数箇所の温度を独立して制御可能な自動車用空調装置の場合に、この耐熱カバーを工夫することで、第１空気通路と第２空気通路との間のシール性を向上させることができ、温調制御の独立性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る自動車用空調装置の全体構成図 同上の空調装置の要部断面図 同上の空調装置の要部平面図 室内コンデンサ及び耐熱カバーの分解斜視図 室内コンデンサ等の配置状態を示す空調装置の斜視断面図 変形例を示す空調装置の要部平面図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る自動車用空調装置の全体構成図、図２は同上の空調装置の要部断面図である。
空調装置（ＨＶＡＣ（Heating Ventilation and Air Conditioning）ユニット）１は、自動車（エンジン駆動の自動車、電気自動車、ハイブリッド車を含む）の車室内に配設され、車室内空気（内気）又は車室外空気（外気）を取込んで温調し、それを車室内に吹き出す。

空調装置１は、一端側に空気取込み口を有し、他端側に空気吹出し口を有して、内部に空気通路３を形成する樹脂製の空調ケース２を含んで構成される。
空気通路３の入口側には、内気取込み口４及び外気取込み口５と、これらの取込み口４、５を選択的に切換える内外気切換ドア６と、フィルタ７と、取込み口４、５から空気（内気又は外気）を取込んで送風するブロア８と、が設けられる。
空気通路３のブロア８の下流側には、冷房用熱交換器であるエバポレータ９が設けられる。

エバポレータ９は、ヒートポンプサイクルの冷房用熱交換器であり、ヒートポンプサイクルの冷房運転時に、室外コンデンサ（図示せず）にて凝縮された冷媒が減圧手段を介して流入し、流入した冷媒は、空気との熱交換により加熱されて蒸発する。このとき、エバポレータ９を通流する空気が冷却されて、車室内の冷房に供される。尚、ヒートポンプサイクルの暖房運転時には、冷媒はエバポレータ９をバイパスする。

空調装置１は、また、左右独立型で、空気通路３のエバポレータ９下流側を並列な第１空気通路１１と第２空気通路１２とに仕切る仕切部材（センタープレート）１０を含んで構成される。
従って、空気通路３のエバポレータ９下流側は、垂直に配置される仕切部材１０により、左右の並列な第１空気通路１１と第２空気通路１２とに仕切られている。
尚、空調ケース２は仕切部材１０の部分で分割されていて、仕切部材１０を挟み込んだ状態で一体に接合される。

第１空気通路１１はまた、仕切壁１３により、加熱用通路１５と、バイパス通路１７とに仕切られている。尚、図１では加熱用通路１５の横にバイパス通路１７を図示しているが、実際には、図２に示すように、加熱用通路１５の上側にバイパス通路１７が形成される。
第２空気通路１２もまた、仕切壁１４により、加熱用通路１６と、バイパス通路１８とに仕切られている。尚、図１では加熱用通路１６の横にバイパス通路１８を図示しているが、実際には、図２に示すように、加熱用通路１６の上側にバイパス通路１８が形成される。図２において、第２空気通路１２は、第１空気通路１１に対し、紙面の奥側にある。

２つの加熱用通路１５、１６には、暖房用熱交換器として、室内コンデンサ１９と、ヒータコア２０とが直列に設けられる。詳しくは、ヒータコア２０が上流側に設けられ、室内コンデンサ１９が下流側に設けられる。尚、室内コンデンサ１９及びヒータコア２０は、各１つで、仕切部材１０に形成された切欠き部３１、３２に挿入され、２つの加熱用通路１５、１６に跨がって配置される。
従って、バイパス通路１７、１８は、２つの加熱手段（室内コンデンサ１９とヒータコア２０）をバイパスしている。

室内コンデンサ１９は、ヒートポンプサイクルの暖房用熱交換器であり、ヒートポンプサイクルの暖房運転時に、コンプレッサ（図示せず）にて圧縮された高温高圧のガス冷媒が流入し、空気との熱交換により凝縮液化される。このとき、室内コンデンサ１９を通流する空気が加熱されて、車室内の暖房に供される。尚、ヒートポンプサイクルの冷房運転時には、後述するエアミックスドア２１、２２の閉鎖により、空気との熱交換は行われず、冷媒はそのまま通過する。

ヒータコア２０は、エンジン駆動の自動車の場合に適した補助の加熱手段であり、エンジン冷却水（エンジンを冷却して受熱したエンジン冷却水）を熱媒体として空気を加熱する。
従って、電気自動車の場合は、補助の加熱手段として、ヒータコア２０に代えて、電気ヒータ、特にＰＴＣヒータを使用する。ＰＴＣヒータは、電気的に加熱されたヒータエレメントの中を空気を通過させることで、空気を加熱する。電気ヒータとして、特にＰＴＣヒータを用いることで、温度制御が容易となる。

第１空気通路１１における加熱用通路１５及びバイパス通路１７の入口側には、エアミックスドア２１が設けられる。
エアミックスドア２１は、加熱用通路１５及びバイパス通路１７へ流れる空気の割合を制御するもので、冷房運転時には加熱用通路１５への空気の流れを遮断する機能を有している。
第２空気通路１２における加熱用通路１６及びバイパス通路１８の入口側にも、エアミックスドア２２が設けられる。
エアミックスドア２２は、加熱用通路１６及びバイパス通路１８へ流れる空気の割合を制御するもので、冷房運転時には加熱用通路１６への空気の流れを遮断する機能を有している。
２つのエアミックスドア２１、２２が別々に開度調整可能に設けられることで、左右独立した温度調整が可能となる。

第１空気通路１１の出口側（加熱用通路１５とバイパス通路１７との出口側合流部）には、温調された空気を運転席側に吹き出すべく、運転席側のフェイス吹出し口２３と、運転席側のフット吹出し口２５とが設けられ、これらはそれぞれのドアにより開閉される。
第２空気通路１２の出口側（加熱用通路１６とバイパス通路１８との出口側合流部）には、温調された空気を助手席側に吹き出すべく、助手席側のフェイス吹出し口２４と、助手席側のフット吹出し口２６とが設けられ、これらはそれぞれのドアにより開閉される。
空気吹出し口としては、この他、デフ吹出し口２７が設けられる。但し、デフ吹出し口２７は、運転席側と助手席側とで均一な温度の空気を吹き出すべく、左右共通に配置される。

次に、暖房用熱交換器である室内コンデンサ１９（及びヒータコア２０）の取付けの態様について、図３〜図５を参照して説明する。
図３は空調装置の要部平面図、図４は室内コンデンサ及び耐熱カバーの分解斜視図、図５は室内コンデンサ等の配置状態を示す空調装置の斜視断面図である。

暖房用の加熱手段を室内コンデンサ１９とヒータコア（又はＰＴＣヒータ）２０との２つにすると、その分、空調装置１が大型化するので、これらはできるだけ近接させて配置する。
室内コンデンサ１９とヒータコア２０は、空調ケース２の外面に形成される２つの着脱口３３、３４のそれぞれから挿入されて取付けられる。
そして、２つの着脱口３３、３４は、空調ケース２の互いに異なる面に形成される。従って、室内コンデンサ１９とヒータコア２０は、空調ケース２に対し互いに異なる方向から挿入されて取付けられる。

より具体的には、空調ケース２の底面に室内コンデンサ１９用の着脱口３３（図２）が形成され、室内コンデンサ１９は空調ケース２に対し下方から挿入されて取付けられる。
また、空調ケース２の側面にヒータコア２０用の着脱口３４（図３）が形成され、ヒータコア２０は空調ケース２に対し側方から挿入されて取付けられる。
このように、２つの加熱手段を空調ケース２に対し異なる方向から挿入して取付ける構成とすることにより、両者の空調ケース２外の部位が互いに干渉するのを回避できる。

室内コンデンサ１９の取付けの態様について、更に詳しく説明する。
室内コンデンサ１９は、図４に示されるように、空調ケース２との接触部をフレーム形状の耐熱カバー（耐熱樹脂製のカバー）３５ａ、３５ｂで覆われている。
言い換えれば、耐熱カバー３５ａ、３５ｂは、室内コンデンサ１９を収納し、室内コンデンサ１９の外面のうち、空気の通流部を除き、空調ケース２との接触部を覆う。
耐熱カバー３５ａ、３５ｂは、前側カバー３５ａと後側カバー３５ｂとの半割構造で、前後２つのカバー３５ａ、３５ｂ間に室内コンデンサ１９を収納する。

各カバー３５ａ、３５ｂは、図４に示されるように、上枠、下枠及び左右の側枠からなる矩形のフレームであるが、後に詳述するように、前側カバー３５ａの場合は前面側、後側カバー３５ｂの場合は後面側にて、上枠の幅方向中央部と下枠の幅方向中央部とを連結する枠部材（センターフレーム）３６ａ、３６ｂが備えられる。
耐熱カバー３５ａ、３５ｂの材料（耐熱樹脂）としては、ＰＢＴ−ＧＦ３０（ＩＳＯ（ＪＩＳ）材質表示）が好適である。

耐熱カバー３５ａ、３５ｂは、その通風方向前面側、すなわち前側カバー３５ａの幅方向中央部に、上下方向に連続的に延在して、仕切部材（センタープレート）１０の切欠き部３１の前側の端縁３１ａと接触する枠部材（センターフレーム）３６ａを備える。従って、枠部材３６ａは、仕切部材１０の切欠き部３１の端縁３１ａと同方向に延在して、当該端縁３１ａと接触する。
耐熱カバー３５ａ、３５ｂは、また、その通風方向後面側、すなわち後側カバー３５ｂの幅方向中央部に、上下方向に連続的に延在して、仕切部材（センタープレート）１０の切欠き部３１の後側の端縁３１ｂと接触する枠部材（センターフレーム）３６ｂを備える。従って、枠部材３６ｂは、仕切部材１０の切欠き部３１の端縁３１ｂと同方向に延在して、当該端縁３１ｂと接触する。

本実施形態（図３）では、前記枠部材３６ａ、３６ｂと接触する仕切部材１０の切欠き部３１の端縁３１ａ、３１ｂに、前記枠部材３６ａ、３６ｂが嵌合する凹溝３７ａ、３７ｂが備えられる。
従って、仕切部材１０の切欠き部３１の端縁３１ａ、３１ｂと、枠部材３６ａ、３６ｂとの接触部は、端縁３１ａ、３１ｂの側に凹溝３７ａ、３７ｂが形成され、枠部材３６ａ、３６ｂの側が前記凹溝３７ａ、３７ｂに嵌合する凸条をなして、互いに嵌合する。
言い換えれば、切欠き部３１の端縁３１ａ、３１ｂに断面Ｕ字状（コ字状）のガイドレール部が形成される。
従って、室内コンデンサ１９は、耐熱カバー３５ａ、３５ｂに収納された状態で、空調ケース２の外面に形成された着脱口３３から、仕切部材１０の切欠き部３１に挿入され、前記凹溝３７ａ、３７ｂと前記凸条（枠部材３６ａ、３６ｂ）との嵌合部は、挿入方向に延在して、挿入時のガイドを兼ねる。

図６には図３の変形例を示す。
ここでは、仕切部材１０の切欠き部３１の端縁３１ａ、３１ｂと接触する枠部材３６ａ、３６ｂの側に、前記端縁３１ａ、３１ｂが嵌合する凹溝３８ａ、３８ｂが備えられる。
従って、仕切部材１０の切欠き部３１の端縁３１ａ、３１ｂと、枠部材３６ａ、３６ｂとの接触部は、枠部材３６ａ、３６ｂの側に凹溝３８ａ、３８ｂが形成され、端縁３１ａ、３１ｂの側が前記凹溝３８ａ、３８ｂに嵌合する凸条をなして、互いに嵌合する。
言い換えれば、枠部材３６ａ、３６ｂに断面Ｕ字状（コ字状）のガイドレール部が形成される。
従って、室内コンデンサ１９は、耐熱カバー３５ａ、３５ｂに収納された状態で、空調ケース２の外面に形成された着脱口３３から、仕切部材１０の切欠き部３１に挿入され、前記凹溝３８ａ、３８ｂと前記凸条（端縁３１ａ、３１ｂ）との嵌合部は、挿入方向に延在して、挿入時のガイドを兼ねる。

また、図３又は図６において、耐熱カバー３５ａ、３５ｂで覆われる室内コンデンサ１９と直列に、かつ近接して、ヒータコア２０が配置される。室内コンデンサ１９とヒータコア２０との間の空隙は、耐熱カバー３５ａの枠部材３６ａと仕切部材１０（詳しくは仕切部材１０の切欠き部３２の端縁）とで仕切る構成となっている。

上記の実施形態によれば、暖房用熱交換器である室内コンデンサ１９は、空調ケース２との接触部を耐熱カバー３５ａ、３５ｂで覆われているので、空調ケース２の熱劣化を防止できる。但し、本効果については、左右独立型の自動車用空調装置に限らず、空気取込み口及び空気吹出し口を有する空調ケースと、この空調ケース内に配置されて、空気を加熱する熱交換器と、この熱交換器を通過する空気量を制御するエアミックスドアと、を含んで構成される、自動車用空調装置において、得ることができる。

また、上記の実施形態によれば、耐熱カバー３５ａ、３５ｂは、仕切部材１０の切欠き部３１の端縁３１ａ、３１ｂと同方向に延在して、当該端縁３１ａ、３１ｂと接触する枠部材３６ａ、３６ｂを備えているので、第１空気通路１１と第２空気通路１２との間のシール性（止風性能）を向上させることができ、温調制御の独立性を高めることができる。

また、上記の実施形態によれば、仕切部材１０の切欠き部３１の端縁３１ａ、３１ｂと、枠部材３６ａ、３６ｂとの接触部は、いずれか一方に凹溝３７ａ、３７ｂ（又は３８ａ、３８ｂ）が形成され、他方が前記凹溝に嵌合する凸条をなして、互いに嵌合する嵌合部となることにより、次のような効果を得ることができる。すなわち、凹部と凸部との嵌合によるラビリンス効果で、第１空気通路１１と第２空気通路１２との間のシール性（止風性能）を向上させることができる。これにより、パッキン等を使用せずとも、シール性を向上させることができ、部品点数削減、コスト低下に寄与し得る。

また、上記の実施形態によれば、暖房用熱交換器である室内コンデンサ１９は、耐熱カバー３５ａ、３５ｂに覆われた状態で、空調ケース２の外面に形成された着脱口３３から、仕切部材１０の切欠き部３１に挿入され、前記凹溝と前記凸条との嵌合部は、挿入方向に延在して、挿入時のガイドを兼ねることにより、次のような効果を得ることができる。すなわち、挿入時のガイドを備えることで、室内コンデンサ１９の組み付けが容易となり、また、このガイドがシール部を兼ねるので、組み付けと同時にシール性を確保することができる。

また、上記の実施形態によれば、枠部材３６ａ、３６ｂ（及び嵌合構造）は、耐熱カバー３５ａ、３５ｂの、通風方向前面側、すなわち前側カバー３５ａの他、通風方向後面側、すなわち後側カバー３５ｂにも備えられることにより、第１空気通路１１と第２空気通路１２とのシール性を十分に向上させることができる。但し、通風方向前面側の方が通風方向後面側より通気抵抗が大きく、空気洩れの影響が顕著となるので、通風方向前面側、すなわち前側カバー３５ａにのみ、枠部材３６ａ（及び嵌合構造）を設けるようにしてもよい。

上記の実施形態では、補助の加熱手段であるヒータコア２０については、室内コンデンサ１９と比較して、耐熱上の問題は生じないため、耐熱ケースは使用していない。この場合、第１空気通路１１と第２空気通路１２とに跨がることによるシール性は、パッキン等を使用することで、解決できる。

しかも、上記の実施形態では、室内コンデンサ１９とヒータコア２０との間の空隙を、耐熱カバー３５ａの枠部材３６ａと仕切板１０（詳しくは仕切板１０の切欠き部３２の端縁）とで仕切る構成としたことにより、この部分での仕切りを確実なものとして、温調制御の独立性を高めることができる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ 空調装置（ＨＡＶＣユニット）
２ 空調ケース
３ 空気通路
４ 内気取込み口
５ 外気取込み口
６ 内外気切換ドア
７ フィルタ
８ ブロア
９ エバポレータ
１０ 仕切部材（センタープレート）
１１ 第１空気通路
１２ 第２空気通路
１３、１４ 仕切壁
１５、１６ 加熱用通路
１７、１８ バイパス通路
１９ 室内コンデンサ
２０ ヒータコア（又はＰＴＣヒータ）
２１、２２ エアミックスドア
２３ 運転席側のフェイス吹出し口
２４ 助手席側のフェイス吹出し口
２５ 運転席側のフット吹出し口
２６ 助手席側のフット吹出し口
２７ デフ吹出し口
３１、３２ 切欠き部
３１ａ、３１ｂ 切欠き部３１の端縁
３３、３４ 着脱口
３５ａ、３５ｂ 耐熱カバー
３６ａ、３６ｂ 枠部材（センターフレーム）
３７ａ、３７ｂ 切欠き部３１の端縁３１ａ、３１ｂに形成した凹溝（ガイドレール部）
３８ａ、３８ｂ 枠部材３６ａ、３６ｂに形成した凹溝（ガイドレール部）

Claims (3)

1. 空気取込み口及び空気吹出し口を有する空調ケースと、
   前記空調ケースの内部を並列な第１空気通路と第２空気通路とに仕切る仕切部材と、
   前記空調ケース内で前記仕切部材に形成された切欠き部に挿入されて前記第１空気通路と前記第２空気通路とに跨がり、通路内の空気を加熱する熱交換器と、
   前記第１空気通路及び前記第２空気通路のそれぞれにて前記熱交換器を通過する空気量を個別に制御するエアミックスドアと、
   を含んで構成される、自動車用空調装置であって、
   前記熱交換器は、前記空調ケースとの接触部を耐熱カバーで覆われ、
   前記耐熱カバーは、少なくとも、通風方向前面側に、前記仕切部材の切欠き部の端縁と同方向に延在して、当該端縁と接触する枠部材を備え、
   前記仕切部材の切欠き部の端縁と、前記枠部材との接触部は、いずれか一方に凹溝が形成され、他方が前記凹溝に嵌合する凸条をなして、互いに嵌合し、
   前記熱交換器は、前記耐熱カバーに覆われた状態で、前記空調ケースの外面に形成された着脱口から、前記切欠き部に挿入され、
   前記凹溝と前記凸条との嵌合部は、挿入方向に延在して、挿入時のガイドを兼ねることを特徴とする、自動車用空調装置。
2. 前記枠部材は、前記耐熱カバーの、通風方向前面側の他、通風方向後面側にも備えられることを特徴とする、請求項１記載の自動車用空調装置。
3. 前記耐熱カバーで覆われた前記熱交換器と直列に、別の熱交換器を備え、これら２つの熱交換器間の空隙を前記耐熱カバーの前記枠部材と前記仕切部材とで仕切る構成としたことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の自動車用空調装置。