JP6444627B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両における冷暖房およびフロントガラスなどの曇り止めを行うための車両用空調装置に関するものである。
車両用空調装置は、エバポレータによって冷却された冷気と、ヒータコアによって加熱された暖気とを混合室においてミックスドアで混合して空調用空気(調和空気)とし、この空調用空気を車内に吹出すことで乗員に快適な冷暖房を行い、またフロントガラス、サイドガラスなどの曇り止めを行う。
車両における冷暖房には、空調用の冷気をベント吹出口から乗員の頭部や上半身に向け吹出すベントモード、乗員の足元や下半身を温めるため、空調用の暖気をフット吹出口から床方向に向け吹出すフットモード、およびフロントガラスの結露の除去や防止のため、空調用の暖気をデフ吹出口からフロントガラスに向け吹出すデフモードの各空調モードがある。さらに常温よりも少し温度の高い空調用の暖気をフット吹出口から乗員の足元に送風するとともに、ベント吹出口からも乗員の頭部や上半身にも若干送風するバイレベルモードや、フロントガラスの結露を除去・防止するとともに乗員の足元および下半身を暖房するため、空調用の暖気をデフ吹出口およびフット吹出口から吹出すデフ・フットモードもある。
ところでデフ・フットモードにおいて、ミックスドアで混合室への冷気の流入を遮断して空調用空気を暖気のみとした場合(フルホットモード)、暖房が過剰となる場合がある。その場合、ミックスドアを操作して混合室内に冷気を流入させ、空調用空気の温度を適切に低下させる。
しかし混合室内に流入した冷気は、混合室内を通流する暖気に押されて暖気から離れた開口部へと向かってしまうこと、すなわち暖気との混合が不十分なままデフ吹出口へと通流し、結露除去能力が低下し、更には結露を発生することもある(いわゆるクールデフ)。昨今、製品の小型化が求められており、混合室の十分な容積の確保は容易ではなく、暖気と冷気との良好な混合を実現して、クールデフを防止するための技術開発が求められている。
またバイレベルモードにおいて、ミックスドアを操作して混合室内に冷気を流入させ、常温よりも少し温度の高い空調用空気とした場合、冷気の多くは直近で開口しているベント開口部へと向かってしまい、暖気との混合が不十分なままベント吹出口から吹出される(いわゆるクールベント)。一方、暖気の多くは直近で開口しているフット開口部へと向かってしまい、フット吹出口からの空調用空気の温度が上昇する。すなわちフット吹出口およびベント吹出口からの空調用空気の温度差を適切に設定することが難しくなる。
以上のことからデフ・フットモードにおいて、足元などの過剰な暖房を避けつつ、フロントガラスなどの結露除去能力を高めることができる車両用空調装置が望まれる。また常温よりも少し温度の高い温度の空調を行うバイレベルモードにおいて、フット吹出口およびベント吹出口からの空調用空気の温度差を適切かつ容易に設定することができる車両用空調装置が望まれる。
そこで、クールデフを抑制するため、デフロスタ用空気通路の開口部(デフロスト開口部)を開閉するためのデフロスタ用吹出切換ドアに、このドアの空気通路側面から略垂直に延出し、且つデフロスタ用吹出切換ドアの回転軸(回動軸)の軸方向と平行なドア側リブを設けた技術が開発された(特許文献1)。上記ドア側リブは、デフロスタ用空気通路の開口部への冷風の流入を制限して、クールデフを抑制することができる(特許文献1、段落33、図1等)。
また、混合室内のデフロスタ開口部(デフロスト開口部)の近傍に、デフロスタ開口部を開閉するデフロスタドアと連動した流速減衰ドアを設け、デフ・フットモードのときにデフロスタ開口部へと向かう冷気(冷風)の流速成分を減衰させることで、クールデフを抑制する技術が開発された(特許文献2)。この流速減衰ドアは、ミックスドア近傍に生じた冷風バイパス通路を通過する冷風の、所定方向の流速成分を減衰させるものである(特許文献2、段落58、図1等)。
特開2004−042803号公報 特開2007−131280号公報
しかし特許文献1が開示する、デフロスタ用吹出切換ドアの流路側面に略垂直のドア側リブを設けた車両用空調装置では、冷風通路(冷気流路)から混合室を経てデフ吹出口に至るデフロスタ用空気通路にはドア側リブが立設して(同文献、図1等参照)、上記通路における流路抵抗は増加する。そのため当該技術は、クールデフを抑制できても、デフロスタ用空気通路の流路抵抗増加にともなう結露除去能力低下が否めない(結露除去能力はデフ・フットモードだけでなくデフモードにおいても低下する)。
またデフロスタ用吹出切換ドア側のリブは、フロントガラスへ暖気を供給したい場合、すなわちミックスドアがフルホットモードの位置、且つ吹出しモードがデフモードやデフ・フットモードのときに、暖気を十分にフロントガラスへ供給できないおそれもある。さらにドア側リブは、ベント開口部およびフット開口部を規制等することはできない。したがって、バイレベルモード時に、ベント吹出口からの空調用空気とフット吹出口からの空調用空気との温度差を適切に設定することはできない。
特許文献2が開示する、デフロスタ開口部の近傍にデフロスタドアと連動した流速減衰ドアを設けた車両用空調装置では、デフ・フットモードのときに、冷風バイパス通路から混合室を経てデフロスタ開口部へと向かう冷風の流速が低下する(デフロスタ開口部の近傍における流路抵抗が増加する)。
したがってデフ・フットモードにおける結露除去能力の低下が否めない。しかもデフロスタドアと流速減衰ドアとを連動させるメカニズムが必要となり、車両用空調装置は複雑化し、コストが上昇する。また流速減衰ドアは、ベント開口部およびフット開口部を規制等することはできない。したがって、バイレベルモード時に、ベント吹出口からの空調用空気とフット吹出口からの空調用空気との温度差を適切に設定することはできない。
そこで本発明は、混合室からデフ吹出口に至る流路における流路抵抗の増加が生じることなく(結露除去能力を低下させることなく)、また連動のためのメカニズムを必要とせずにクールデフを解消することができ、さらにバイレベルモードにおけるフット吹出口およびベント吹出口からの空調用空気の温度差を適切に設定することができる車両用空調装置の実現を課題とした。
前記課題を解決するため、本発明に係る車両用空調装置(請求項1)は、冷気流路と、暖気流路と、冷気流路からの冷気と暖気流路からの暖気とを混合して空調用空気とする混合室と、冷気流路と混合室の間に開口した冷気開口部と、暖気流路と混合室の間に開口した暖気開口部と、混合室に開口した第1の開口部、第2の開口部および第3の開口部と、少なくとも冷気流路、暖気流路、混合室、冷気開口部、暖気開口部、第1の開口部、第2の開口部および第3の開口部を備えるケースと、混合室から第1、第2および第3の開口部への、空調用空気の通流を規制する配風ドアと、混合室における冷気と暖気との混合割合を規定するミックスドアと、ミックスドアとともに変位する整流部とを備えている。
ここでミックスドアは、冷気開口部および暖気開口部の双方または一方の近傍に配設されており、冷気開口部から混合室への冷気の流入を最小化する一方、暖気開口部から混合室への暖気の流入を最大化する第1の位置と、暖気開口部から混合室への暖気の流入を最小化する一方、冷気開口部から混合室への冷気の流入を最大化する第2の位置との間を変位することができる(混合室における冷気と暖気との混合割合をミックスドアの変位によって設定することができる)。
また整流部は、ミックスドアが第1の位置の近傍に変位したときには、冷気開口部と第1の開口部との間に位置づけられて、冷気開口部を通流した冷気の略全部または一部を、第1の開口部よりも暖気開口部側に向け整流することができる。
ここで第1の開口部はデフロスト開口部であり、第2の開口部はベント開口部であり、前記第3の開口部はフット開口部であってもよい(請求項8)。
したがって上記構成を有する車両用空調装置は、デフ・フットモードにおいて、冷気と暖気とを混合するときには、冷気の量が少ないときであっても、冷気をデフロスト開口部よりも暖気開口部側に向けて整流する(冷気は、流入量が少なくても混合室内で暖気と良好に混合されたのち、デフロスト開口部に到達する)。
しかもミックスドアとともに変位する整流部は、冷気開口部とデフ開口部との間で冷気を整流するものであって、デフ開口部とその近傍における流路抵抗を増加させることはない(すなわち混合室内における流路抵抗を増加させない)。もちろんミックスドアと整流部とを連動させるメカニズムは必要ない。
冷気と暖気との良好な混合は、さらにデフ・フットモードだけでなくバイレベルモードにおいても実現されるから、バイレベルモードにおいて、フット吹出口およびベント吹出口からの空調用空気の温度差を適切に設定することができる。
ミックスドアはロータリードアであってもよい(請求項2)。このロータリードアは、回動軸部と、回動軸部から回動軸線に略垂直に且つ径方向に延出する第1の側壁部および第2の側壁部と、回動軸部の回動軸線から径外方向へ所定距離はなれた位置にて第1の側壁部と第2の側壁部とを接続する周壁部と、整流部とを備えており、そして周壁部は第1の位置と第2の位置との間を変位することができる。
整流部の一端部は周壁部が回動する回動周面側に配設されている一方、整流部の他端部は回動軸側に配設されている。そして周壁部が第1の位置の近傍に変位したときには、整流部は冷気開口部と第1の開口部との間の位置に位置づけられる。
係る車両用空調装置は、デフ・フットモードにおいて、冷気と暖気とを混合するときには、冷気の量が少ないときであっても、冷気をデフロスト開口部よりも暖気開口部側に向けて整流する(冷気は、流入量が少なくても混合室内で暖気と良好に混合されてデフロスト開口部に到達する)。こうした冷気と暖気との良好な混合はバイレベルモードにおいても実現される。
ミックスドアは片持ち式ドアであってもよい(請求項3)。この片持ち式ドアは、回動軸部と、回動軸部から回動軸線に沿い且つ径方向に延出するドア壁部と、整流部とを備えており、そしてドア壁部は、第1の位置と第2の位置との間を変位することができる。
整流部の一端部はドア壁部の先端が回動する回動周面側に配設されている一方、整流部の他端部は回動軸側に配設されている。そしてドア壁部が第1の位置の近傍に変位したとき、整流部は冷気開口部と第1の開口部との間の位置に位置づけられる。
係る車両用空調装置は、デフ・フットモードにおいて、冷気と暖気とを混合するときには、冷気の量が少ないときであっても、冷気をデフロスト開口部よりも暖気開口部側に向けて整流する。こうした冷気と暖気との良好な混合はバイレベルモードにおいても実現される。
ミックスドアはバタフライ式ドアであってもよい(請求項4)。このバタフライ式ドアは、回動軸部と、回動軸部から、回動軸線に沿い且つ径方向に略対向して延出するバタフライドア壁部と、整流部とを備えている。バタフライドア壁部は、第1の位置と第2の位置との間を変位することができる。
整流部の一端部はバタフライドア壁部の先端が回動する回動周面側に配設されている一方、整流部の他端部は回動軸側に配設されており、バタフライドア壁部が第1の位置の近傍に変位したとき、整流部は、冷気開口部と第1の開口部との間の位置に位置づけられる。
係る車両用空調装置は、デフ・フットモードにおいて、冷気と暖気とを混合するときには、冷気の量が少ないときであっても、冷気をデフロスト開口部よりも暖気開口部側に向けて整流する。こうした冷気と暖気との良好な混合はバイレベルモードにおいても実現される。
ミックスドアはスライド式ドアであってもよい(請求項5)。このスライド式ドアは、略平行移動する板形状のスライドドア壁部と、整流部とを備えており、そしてスライドドア壁部は、第1の位置と第2の位置との間を変位することができる。整流部の一端部はスライドドア壁部が移動する移動面側に配設されている一方、整流部の他端部は混合室のうち暖気開口部側に配設されており、スライドドア壁部が第1の位置の近傍に変位したとき、整流部は、冷気開口部と第1の開口部との間の位置に位置づけられる。
係る車両用空調装置は、デフ・フットモードにおいて、冷気と暖気とを混合するときには、冷気の量が少ないときであっても、冷気をデフロスト開口部よりも暖気開口部側に向けて整流する。こうした冷気と暖気との良好な混合はバイレベルモードにおいても実現される。
本発明に係る車両用空調装置は、さらに冷気流路に冷却手段を配設するとともに、暖気流路に加熱手段を配設したものであってもよい(請求項6)。また本発明に係る車両用空調装置は、整流部の整流板が平面および曲面の何れか一方または双方の形状を有するものであってもよい(請求項7)。
上記構成を備える本発明に係る車両用空調装置は、いずれの空調モードにおいても、各開口部とその近傍における流路抵抗を増加させることはなく、そして冷気と暖気との良好な混合をデフ・フットモードだけでなくバイレベルモードにおいても実現できる。
かくして本発明に係る車両用空調装置は、デフ吹出口への流路抵抗の増加が生じることなく、また連動メカニズムを必要とせず、クールデフを解消するとともにバイレベルモードにおけるフット吹出口およびベント吹出口からの空調用空気の温度差を適切に設定することができる。
本発明に係る車両用空調装置の一実施例における概略断面構造図である(ミックスドアはフルホットモード、配風ドアはデフ・フットモードでの運転時)。 図1に示す車両用空調装置におけるミックスドアの概略斜視構造図(図2(a)、図2(b))、概略側面構造図(図2(c))およびミックスドアの回動を説明する図(図2(d))である。 図1に示す車両用空調装置における配風ドアの概略斜視構造図である。 図1に示す車両用空調装置の一実施例における概略断面構造である(ミックスドアは一部の冷気と暖気とを混合するミックスモード、配風ドアはデフ・フットモードでの運転時)。 図1に示す車両用空調装置の一実施例における概略断面構造である(ミックスドアは冷気と暖気とをほぼ同じ割合に混合するミックスモード、配風ドアはバイレベルモードでの運転時)。 図1に示す車両用空調装置の一実施例における概略断面構造である(ミックスドアはフルクールモード、配風ドアはベントモードでの運転時)。 本発明に係る車両用空調装置の他の実施例(実施例2)における概略断面構造図である(ミックスドアは一部の冷気と暖気とを混合するミックスモード、配風ドアはデフ・フットモードで運転時)。 図7に示す車両用空調装置(実施例2)が有する片持ち式ドア(ミックスドア)の概略斜視構造図である。 本発明に係る車両用空調装置の他の実施例(実施例3)における概略断面構造図である(ミックスドアは一部の冷気と暖気とを混合するミックスモード、配風ドアはデフ・フットモードで運転時)。 図9に示す車両用空調装置(実施例3)が有するバタフライ式ドア(ミックスドア)の概略斜視構造図である。 本発明に係る車両用空調装置の他の実施例(実施例4)における概略断面構造図である(ミックスドアは一部の冷気と暖気とを混合するミックスモード、配風ドアはデフ・フットモードで運転時)。 図11に示す車両用空調装置(実施例4)が有するスライド式ドア(ミックスドア)の概略斜視構造図である。
以下、図面を参照して、本発明に係る車両用空調装置について説明する。
本発明に係る車両用空調装置の一実施例(車両用空調装置1A)を図1等に示す。
<車両用空調装置>
図1に示す車両用空調装置1Aは、ケース10、冷気流路11、暖気流路12、混合室13、混合室13に配設されたミックスドア14および配風ドア(ミックスドア14の下流側に配設されている)15を備えている。ケース10には、冷気流路11にエバポレータ2を配設でき、また暖気流路12にヒータコア3を配設することができる。
混合室13の内面は略円筒形状の内周面130をなしている。混合室13の下部には、冷気開口部111および暖気開口部121が開口している。冷気開口部111および暖気開口部121と略対向する側には、デフロスト開口部161、ベント開口部171およびフット開口部181がそれぞれ隣接して開口している。この実施例では、冷気開口部111、デフロスト開口部161、ベント開口部171、フット開口部181、暖気開口部121が、記載された順番で隣接し、混合室13の内周面130に開口している。
冷気開口部111は冷気流路11と混合室13との間に介在し、暖気開口部121は暖気流路12と混合室13との間に介在している。ミックスドア14は、冷気開口部111および暖気開口部121の開口率を規定して、混合室13における暖気と冷気との混合比率を調整する。配風ドア15は、混合室13で混合された空調用空気(調和空気)を、デフロスト開口部161、ベント開口部171、およびフット開口部181の何れか1または2の開口部に配風する。
デフロスト開口部161を通流した調和空気は、デフロスト吹出流路16を経由してデフ吹出口(図示せず)へと通流し、ベント開口部171を通流した調和空気は、ベント吹出流路17を経由してベント吹出口(図示せず)へと通流し、フット開口部181を通流した調和空気は、フット吹出流路18を経由してフット吹出口(図示せず)へと通流する。
以上の構成を有する車両用空調装置1Aは、送風機(図示せず)から供給された空気を冷気流路11に導入し、エバポレータ2によって冷却して冷気とし、冷気の一部または全部を暖気通路12に導入、ヒータコア3によって加熱して暖気とする。
<ミックスドア>
図2(a)〜(d)に示すミックスドア14は、回動軸部140、周壁部141、略扇形状の第1の側壁部142a、および第2の側壁部142bを有している。回動軸部140は、第1の側壁部142aおよび第2の側壁部142bの要(かなめ)部から外側に延出しており、そして周壁部141は、第1の側壁部142aの円弧形状の縁部と、第2の側壁部142bとの円弧形状の縁部との間に配設されている。
周壁部141、第1の側壁部142aおよび第2の側壁部142bの一の端部側には第1の縁部143が形成され、第1の縁部143と相対する周壁部141、第1の側壁部142aおよび第2の側壁部142bの他の端部側には第2の縁部144が形成されている。
ミックスドア14は、回動軸部140の中心(回動軸140X)を回動軸として回動する。その結果、ミックスドアの周壁部141は、冷気開口部111および暖気開口部121の近傍領域において、混合室の内周面130近傍を回動する。この回動において、第1の縁部143は冷気開口部111を回動し、第2の縁部144は暖気開口部121を回動し、そして周壁部141は回動周面141aを描く(図2(d))。
<整流部>
図2(a)、図2(b)等に示すミックスドア14は、さらに整流部145を備えている。整流部145は、第1の側壁部142a側に第1の整流部側壁面145aを、そして第2の側壁部142b側に第2の整流部側壁面145bを有し(第1の整流部側壁面145aは、第1の側壁部142a略同一平面で、且つ第1の縁部143側から延出しており、第2の整流部側壁面145bも同様である)、さらに第1、第2の整流部側壁面145a、145bの間に整流板145cを備えている。第1の整流部側壁面145aと第2の整流部側壁面145bとは、それぞれ、混合室13の内壁(図示せず)に対向するように形成されている。
整流部145の、回動軸140Xと直交する方向における断面形状は、図2(c)に示すように、整流板145cが、周壁部141側(整流部の一端部145x)において第1の縁部143と離間する一方、回動軸部140側(整流部の他端部145y)において第1の縁部143と略同一の位置となっている。
こうして整流板145cは、整流部の一端部145xに整流開口部145dを形成するとともに、整流開口部145dから略回動軸140X側へと整流流路145Fを形成する。整流流路145Fの通流方向は、この実施例では、整流部の一端部145x近傍では周壁部141と略直交しているが、整流部の他端部145yに近づくにつれ、周壁部141と略直交する方向から周壁部141側と沿う方向へと変化する。
整流開口部145dの、ミックスドア14の第1の縁部143と対向する側には、整流部周壁面145eが形成されている。このように、整流板145cのうち混合室13の内壁や内周面130と対向する部分に、整流部周壁面145e、第1の整流部側壁面145a、および第2の整流部側壁面145bからなる面を設けたので、周知のシール部材(例えば、発泡ウレタン、NBR、H−NBR、EPDMなど)を貼付け等により容易に設置することができる。そして、混合室13の内壁や内周面130と整流板145cとの隙間を塞ぎ、この隙間を通過する意図しない空気流の発生を防止することができる。
<配風ドア>
図3に示す配風ドア15は、回動軸150、第1の外周壁151、第2の外周壁152(第1および第2の外周壁151、152は外周壁153を構成する。)、および回動軸150の両端側に扇形状の2つのドア側壁154を備えるロータリー型ドアである。配風ドア15は、第1および第2の外周壁151、152の間に、回動軸150と平行するドア開口部155を有している。
回動軸150を中心軸として回動する配風ドア15は、第1の外周壁151がデフロスト開口部161側に、そして第2の外周壁152がフット開口部側181になるように配設される(例えば図1)。外周壁153は、デフロスト開口部161、ベント開口部171およびフット開口部181の近傍領域において、混合室の内周面130近傍を回動する。なお配風ドア15の第1の外周壁151の両端部に配設された第1の閉塞部156および第2の閉塞部157は(第2の閉塞部157はドア開口部155側に配設されている。)、混合室の内周面130の一部と摺接するよう構成してもよい。内周面130と、第1の閉塞部156や第2の閉塞部157との隙間を塞ぎ、この隙間を通過する意図しない空気流の発生を防止することができる。
<デフ・フットモード>
図1は、配風ドア15をデフ・フットモードの位置に設定した状態を示す。デフ・フットモードとは、温度の高い調和空気をフット吹出口から乗員の足元に送風するとともに、温度の高い調和空気、またはフット吹出口から吹出す調和空気よりも温度の低い調和空気をデフロスト開口部からフロントガラスに送風する空調モードである。
車両用空調装置1Aをフルホットモードで運転する場合、図1に示すようにミックスドア14を回動して、冷気開口部111を閉塞するとともに、暖気開口部121の開口率を最大とする(第1の位置に変位する)。これにより、暖気流路12からの暖気流Fh1だけが、混合室13に導入される。
さらに、車両用空調装置1Aをデフ・フットモードで運転する場合、図1に示すように配風ドア15を回動して、第1の外周壁151でデフロスト開口部161を略半開させるとともにベント開口部171を閉塞し、またドア開口部155をフット開口部181と略相対するように位置づけてフット開口部181を略全開する。これにより、温度の高い調和空気はデフロスト開口部161およびフット開口部181を通流して(図1中、矢印Fd1および矢印Ff1)、フロントガラスなどの曇り止めを行うとともに乗員の足元などを暖房する。
デフ吹出口から吹出される調和空気の温度は高いため、この状態を継続すると車室内の上側の温度も上昇し、快適性が悪化する(快適とされる「頭寒足熱状態」の維持が難しい)。そこで、フロントガラスの曇り止め機能を維持しつつ、快適性の向上のため、暖気と冷気とを混合するモード(エアミックスモード)がある。
車両用空調装置1Aをエアミックスモードで運転する場合、図4に示すように、ミックスドア14を若干暖気開口部121側に回動して、整流部の一端部145xを冷気開口部111のデフロスト開口部161側の縁部111a側に位置づける。暖気開口部121の開口率は若干低下するものの、暖気流路12と混合室13との連通を維持する。これにより、冷気流路11と混合室13とは略整流開口部145dだけで連通されて、冷気流路11からの冷気流Fc2は、整流板145cによって暖気流Fh2に近い回動軸14側へと通流する(冷気流Fc2は、冷気開口部111からデフロスト開口部161へと短絡しない)。一方、暖気開口部121側では、ミックスドア14の回動によって、若干開口率は少なくなっているが、十分な量の暖気流Fh2が混合室13へと通流する。
ここで、整流部145によって回動軸14側に向け通流した冷気流Fc2は、流量が勝る暖気流Fh2によって、通流方向がデフロスト開口部161側へと変えられ、暖気流Fh2の一部と混合し、温度が上昇する。一方、混合室13に流入した暖気流Fh2は、配風ドア15の内側(外周壁153および2つのドア側壁154で画される空間)へと通流したのち、一部は冷気流Fc2と混合してデフロスト開口部161へと通流し、残る大部分はフット開口部181へと通流する。
すなわちデフロスト開口部161へと通流する調和空気流Fd2は、フット開口部側181を通流する調和空気流Ff2よりも温度が低くなって、デフ・フットモードにおける快適性を向上できる(快適とされる「頭寒足熱状態」を実現し、維持できる)。
そして、この車両用空調装置1Aは、混合室13からデフロスト開口部161における流路抵抗の増加が生じることがない。整流部145が有する整流板145cや整流開口部145dは冷気の通流方向を整流するもので、冷気の流路断面積を減少するものではない。また、デフロスタドアと流速減衰ドアとを連動させるメカニズムを必要としない。整流部145はミックスドア14に備えられ、ミックスドア14と一体的に移動する。冷気流Fc2は、通流方向が整流板145cによって整流され、適度に温度が上昇したのちデフロスタドア161を通流するので、流速を減衰する必要が無い。
<バイレベルモード>
図5は、配風ドア15をバイレベルモードの位置に設定した状態を示す。バイレベルモードとは、例えば常温よりも少し温度の高い調和空気をフット吹出口から乗員の足元に送風するとともに、フット吹出口から吹出す空気よりも温度の低い調和空気をベント吹出口から乗員の頭部や上半身に送風する空調モードである。もちろん快適な頭寒足熱状態を実現することが望まれる。
車両用空調装置1Aをバイレベルモードで運転する場合、図5に示すようにミックスドア14を回動して、デフ・フットモードのときよりも冷気開口部111を開口する位置に位置づける。すなわち、整流部の一端部145xと冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111aとを若干離間させて、新たな流路を形成する。暖気流路12と混合室13との連通部(暖気開口部121)は、デフ・フットモードのエアミックス状態(図4)のときよりも若干閉じる。
上記新たな流路を通流した冷気流Fc31は、整流部145によって通流方向を変えられることはなく、配風ドア15の内側へ向け通流する。暖気開口部121から配風ドア15の内側へ向け通流する暖気流Fh3は、整流開口部145dを通流した冷気流Fc32と衝突し混合する一方、上記新たな流路を通流した冷気流Fc31とは混合し難い。なぜならば冷気流Fc31と暖気流Fh3との間には冷気流Fc32が介在しているからである。
そして、車両用空調装置1Aをバイレベルモードで運転する場合、図5に示すように配風ドア15を回動して、第1の外周壁151でデフロスト開口部161を閉塞するとともにベント開口部171を略半開とする。このときドア開口部155は、ベント開口部171を略半開とし、フット開口部181も略半開とする。混合室13からの調和空気はすべてドア開口部155を通流したのち、ベント開口部171とフット開口部181を通流する。
これにより、ベント開口部171へと通流する調和空気流Fv3は、フット開口部側181へと通流する調和空気流Ff3よりも温度が低くなって、バイレベルモードにおける快適な頭寒足熱状態を実現することができる。バイレベルモードではデフロスト開口部161は閉塞されており、結露除去能力の低下は問題とならない。もちろん整流部145は混合室13における流路抵抗を増加させない。また、冷気流Fc32と暖気流Fh3とが衝突するので、ベント開口部171を通流する調和空気流Fv3は、温度が下がり過ぎることがない。
<ベントモード>
図6は、配風ドア15をベントモードの位置に設定した状態を示す。ベントモードとは、例えば車室内温度よりも低い温度の調和空気をベント吹出口から乗員の頭部や上半身に送風する空調モードである。
車両用空調装置1Aをベントモードで運転する場合、図6に示すようにミックスドア14を回動して、冷気開口部111の開口率を最大とする(第2の位置に変位する)とともに、暖気開口部121を閉塞する。これにより、冷気流路11からの冷気流Fc4だけが、混合室13に導入される。
さらに、車両用空調装置1Aをベントモードで運転する場合、図6に示すように配風ドア15を回動して、第1の外周壁151でデフロスト開口部161を閉塞するとともに第2の外周壁152でフット開口部181を閉塞する。またドア開口部155をベント開口部171と略相対するように位置づけてベント開口部171を略全開する。これにより、温度の低い調和空気はベント開口部171を通流して(図6中、矢印Fv4)、乗員の頭部や上半身を冷却する。
ベントモードではデフロスト開口部161は閉塞されており、結露除去能力の低下は問題とならない。もちろん整流部145は近傍の混合室13における流路抵抗を増加させない。
次に本発明に係る車両用空調装置の他の実施例(車両用空調装置1B)を図7等に示す。ここで車両用空調装置1Aと共通する構成要素については説明を省略し、車両用空調装置1Aと異なる構成要素について説明する。
車両用空調装置1B(実施例2)と車両用空調装置1A(実施例1)との間の主たる構成の相違は、車両用空調装置1Bは、冷気流路11と暖気流路12との間に介在する暖気流路入口122を有して、そして冷気開口部111と、暖気流路入口122との間を回動する片持ち式ドア24(ミックスドア)備えている点である。この片持ち式ドア24は、回動軸部240、この回動軸部240を回動中心とするドア壁部241および整流部245を備えている(図8)。
より詳細には、ドア壁部241は、回動軸部240に沿い、且つ回動軸部240の径方向の一方側に延出した略平面形状を成している。片持ち式ドア24は、ドア壁部241の表面241cのうち、ドア壁部241の一の縁部241a(回動軸部240側の縁部)と対向する他の縁部241b側に、整流部245を備えている。
整流部245が有する整流板245bは、略平板形状の整流板支持部245aに支持されて、ドア壁部241と略平行に配設されている(整流板245bおよびドア壁部241は、他の縁部241b側よりも一の縁部241aにおいて若干拡がるように、あるいは狭まるようにしてもよい)。かくしてドア壁部241と整流板245bとは、整流部の一端部245xと他端部245yとの間に整流流路245Fを形成している。
上記構成を有する片持ち式ドア24は、冷気開口部111の他の縁部111b(冷気開口部111と暖気開口部121との境界領域)近傍に回動軸部240が配設されて回動する(ドア壁部241の他の縁部241bの軌跡は回動周面となる)。片持ち式ドア24は、冷気開口部111の開口率を増加(または減少)させるとともに、暖気流路入口122の開口率を減少(または増加)させることができる。
したがって、片持ち式ドア24を第1の位置に変位させると、ドア壁部241は冷気開口部111を閉塞して、冷気流路11に導入された冷気はすべて、暖気流路12を通過する途中でヒータコア3によって加熱されて暖気となり、混合室13に流入する(フルホットモード)。また片持ち式ドア24を第2の位置に変位させると、ドア壁部241は暖気流路入口122を閉塞して、冷気流路11に導入された冷気はすべて、混合室13に流入する(フルクールモード)。
片持ち式ドア24が第1の位置に変位したとき、整流板245bは混合室13に位置づけられる。整流流路245F内に配設された整流板支持部245aは平板形状を有し、その両面は整流流路245Fと沿っており、整流流路245Fの流路抵抗を増加させない(冷気開口部111近傍の混合室内13内の流路抵抗を増加させない)。
<デフ・フットモード>
次に車両用空調装置1Bをデフ・フットモードで運転した場合における調和空気の通流などを図7に基づき説明する。配風ドア15は、図4と同様にデフ・フットモードの位置に設定される(デフロスト開口部161は略半開であり、ベント開口部171は閉塞しており、フット開口部181は略全開している)。
片持ち式ドア24を第1の位置から若干変位させて、整流部の一端部245xを冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111a側に位置づける。これにより、冷気流路11と混合室13とは略整流流路245Fだけで連通されて、冷気流路11からの冷気流Fc5は、整流流路245Fを経て暖気流Fh5に近い回動軸部240側へと通流する(冷気流Fc5は、冷気開口部111からデフロスト開口部161へと短絡しない)。
暖気流路入口122を通流してヒータコア3で加熱された冷気は、暖気流Fh5となって暖気開口部121から混合室13へと流入する。整流流路245Fを通流した冷気流Fc5は、暖気開口部121からの暖気流Fh5と衝突し混合されて調和空気となる。このとき冷気開口部111の開口率は比較的小さい一方、暖気流路入口122の開口率は比較的高くなっている。
ここで、整流流路245Fを経て混合室13へと通流した冷気流Fc5は、流量が勝る暖気流Fh5によって、通流方向がデフロスト開口部161側へと変えられ、暖気流Fh5の一部と混合し、温度が上昇する。一方、混合室13に流入した暖気流Fh5は、一部は冷気流Fc5と混合してデフロスト開口部161へと通流し、残る大部分はフット開口部181へと通流する。
すなわちデフロスト開口部161を通流する調和空気流Fd5は、フット開口部181を通流する調和空気流Ff5よりも温度が低くなって、快適性を向上できる(快適とされる「頭寒足熱状態」を実現し、維持できる)。もちろん車両用空調装置1Bは車両用空調装置1Aと同様に混合室13からデフロスト開口部161における流路抵抗の増加が生じることがない。また、デフロスタドアと流速減衰ドアとを連動させるメカニズムを必要としない。
<バイレベルモード>
バイレベルモード時、車両用空調装置1Bの配風ドア15は、図5の場合と同様に設定される。片持ち式ドア24は、デフ・フットモードのときよりも冷気開口部111を開口する位置に位置づけられる(整流部の一端部245xと冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111aとを若干離間させて、新たな流路を形成する)。一方、暖気開口部121はデフ・フットモードのときよりも若干閉じることとなる。
したがって冷気開口部111を通流して混合室13へ流入する冷気は、上記新たな流路を通流する冷気および整流流路245Fを通流する冷気となる。
そうすると混合室13へ流入する冷気はデフ・フットモード(図7)の場合よりも増え、暖気は減少する。こうして調和空気の温度はデフ・フットモードの場合よりも低くなり、快適な頭寒足熱状態を実現することができる。もちろん整流部245は、混合室13における流路抵抗を増加させない。また、冷気流の一部(図示せず)と暖気流Fh5とが衝突するので、ベント開口部171を通流する調和空気流(図示せず)は、温度が下がり過ぎることがない。
次に本発明に係る車両用空調装置の他の実施例(車両用空調装置1C)を図9等に示す。ここで車両用空調装置1A、1Bと共通する構成要素については説明を省略し、車両用空調装置1A、1Bと異なる構成要素について説明する。
車両用空調装置1C(実施例3)と車両用空調装置1B(実施例2)との間の主たる構成の相違は、車両用空調装置1Cは、片持ち式ドア24(ミックスドア)に替えバタフライ式ドア34を備えている点である。このバタフライ式ドア34は、回動軸部340、この回動軸部340を回動中心とするドア壁部341および整流部345を備えている(図10)。
より詳細には、ドア壁部341は、回動軸部340に沿い、且つ回動軸部340の径方向の両側に延出した略平面形状を成している(回動軸部340は、ドア壁部341の一の縁部341aと他の縁部341bとの間に配設されている)。
そして回動軸部340は、冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111aと他の縁部111bとの中間点で軸支されており、ドア壁部341の他の縁部341bは、バタフライ式ドア34の回動に伴い、冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111aと他の縁部111bとの間を変位する(ドア壁部341の他の縁部341bの軌跡は回動周面となる)。
整流部345は、ドア壁部341の表面341cで、かつ他の縁部341b側に配設されている。整流部345が有する整流板345bは、略平板形状の整流板支持部345aに支持されて、ドア壁部341と略平行に配設されている。かくしてドア壁部341と整流板345bとは、整流部の一端部345xと他端部345yとの間に整流流路345Fを形成している。
また車両用空調装置1Cでは、冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111aと暖気開口部121との間に暖気開口側遮蔽壁部123が形成されており、暖気開口側遮蔽壁部123は、ヒータコア3と暖気開口部121との間の暖気流路12を混合室13から遮蔽している。
上記構成を有するバタフライ式ドア34は、冷気開口部111の開口率を増加(または減少)させるとともに、暖気流路入口122の開口率を減少(または増加)させることができる。またバタフライ式ドア34は、第1の位置と第2の位置との間を変位するとき、一の縁部341aが暖気開口側遮蔽壁部123の周面123a上を摺動する(バタフライ式ドア34と暖気開口側遮蔽壁部123との間の気密性が保持される)。
したがって、バタフライ式ドア34を第1の位置に変位させると、ドア壁部341は冷気開口部111を閉塞して、冷気流路11に導入された冷気はすべて、暖気流路12を通過する途中でヒータコア3によって加熱されて暖気となり、混合室13に流入する(フルホットモード)。またバタフライ式ドア34を第2の位置に変位させると、ドア壁部341は暖気流路入口122を閉塞して、冷気流路11に導入された冷気はすべて、混合室13に流入する(フルクールモード)。バタフライ式ドア34が第1の位置に変位したとき、整流部345は混合室13に位置づけられるが混合室内13内の流路抵抗を増加させない。
<デフ・フットモード>
次に車両用空調装置1Cをデフ・フットモードで運転した場合における調和空気の通流などを図9に基づき説明する。配風ドア15は、図4と同様にデフ・フットモードの位置に設定される。
バタフライ式ドア34を第1の位置から若干変位させて、整流部の一端部345xを冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111a側に位置づける。これにより、冷気流路11と混合室13とは略整流流路345Fだけで連通されて、冷気流路11からの冷気流Fc6は、整流流路345Fを経て暖気流Fh6に近い回動軸部340側へと通流する(冷気流Fc6は、冷気開口部111からデフロスト開口部161へと短絡しない)。
暖気流路入口122を通流してヒータコア3で加熱された冷気は、暖気流Fh6となって暖気開口部121から混合室13へと流入する。整流流路345Fを通流した冷気Fc6は、暖気開口部121からの暖気流Fh6と衝突し混合されて調和空気となる。このとき冷気開口部111の開口率は比較的小さい一方、暖気流路入口122の開口率は比較的高くなっている。
ここで、整流流路345Fを経て混合室13へと通流した冷気流Fc6は、流量が勝る暖気流Fh6によって、通流方向がデフロスト開口部161側へと変えられ、暖気流Fh6の一部と混合し、温度が上昇する。一方、混合室13に流入した暖気流Fh6は、一部は冷気流Fc6と混合してデフロスト開口部161へと通流し、残る大部分はフット開口部181へと通流する。
すなわちデフロスト開口部161を通流する調和空気流Fd6は、フット開口部181を通流する調和空気流Ff6よりも温度が低くなって、快適性を向上できる(快適とされる「頭寒足熱状態」を実現し、維持できる)。もちろん車両用空調装置1Cは車両用空調装置1A等と同様に混合室13からデフロスト開口部161における流路抵抗の増加が生じることがない。また、デフロスタドアと流速減衰ドアとを連動させるメカニズムを必要としない。
<バイレベルモード>
バイレベルモード時、車両用空調装置1Cの配風ドア15は、図5の場合と同様に設定される。バタフライ式ドア34は、デフ・フットモードのときよりも冷気開口部111を開口する位置に位置づけられる(整流部の一端部345xと冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111aとを若干離間させて、新たな流路を形成する)。一方、暖気開口部121はデフ・フットモードのときよりも若干閉じることとなる。
したがって冷気開口部111を通流して混合室13へ流入する冷気は、上記新たな流路を通流する冷気および整流流路345Fを通流する冷気となる。
そうすると混合室13へ流入する冷気はデフ・フットモード(図9)の場合よりも増える一方、暖気は減少する。こうして調和空気の温度はデフ・フットモードの場合よりも低くなり、快適な頭寒足熱状態を実現することができる。もちろん整流部345は、混合室13における流路抵抗を増加させない。また、冷気流の一部(図示せず)と暖気流Fh6とが衝突するので、ベント開口部171を通流する調和空気流(図示せず)は、温度が下がり過ぎることがない。
次に本発明に係る車両用空調装置の他の実施例(車両用空調装置1D)を図11等に示す。ここで車両用空調装置1A、1B、1Cと共通する構成要素については説明を省略し、車両用空調装置1A、1B、1Cと異なる構成要素について説明する。
車両用空調装置1D(実施例4)と車両用空調装置1A〜1C(実施例1〜3)との間の主たる構成の相違は、回動するミックスドアではなくスライドするスライド式ドア44を備えている点である。スライド式ドア44は、エバポレータ2とヒータコア3との間に介在している。
そのため車両用空調装置1Dでは、冷気流路11の下流端は、ヒータコア3の上部近傍から延出した暖気入口側遮蔽壁部124によって、冷気開口部111および暖気流路入口122に2分されている(冷気開口部111および暖気流路入口122のそれぞれの開口面積は略等しく、暖気入口側遮蔽壁部124は、暖気開口部121から、少なくともヒータコア3までの暖気流路12を混合室13から遮蔽している)。
スライド式ドア44は、冷気開口部111と暖気流路入口122との間をスライドするもので、冷気開口部111の開口率を増加(または減少)させるとともに、暖気流路入口122の開口率を減少(または増加)させることができる。
スライド式ドア44は、略平面形状のドア壁部441および整流部445を備え、整流部445は、ドア壁部441の他の縁部441b側(ドア壁部441の冷気開口部111側となる縁部側)に配設され、且つ混合室13側に位置づけられる(図12)。
整流部445が有する整流板445bは、ドア壁部441から離れた位置に配設される(ドア壁部441を含む平面と整流部445を含む平面は略直交する)。ドア壁部441と整流板445bとの間には、平面視円弧形状でかつ略平板形状の整流板支持部445aが介在している。ドア壁部441の冷気開口部111側端部と整流板支持部445aとの間には整流流路445Fが形成される。
スライド式ドア44を第1の位置に変位させると、ドア壁部241は冷気開口部111を閉塞して、冷気流路11に導入された冷気はすべて、暖気流路12を通過する途中でヒータコア3によって加熱されて暖気となり、混合室13に流入する(フルホットモード)。またスライド式ドア44を第2の位置に変位させると、ドア壁部241は暖気流路入口122を閉塞して、冷気流路11に導入された冷気はすべて、混合室13に流入する(フルクールモード)。スライド式ドア44が第1の位置に変位したとき、整流部445は混合室13に位置づけられるが混合室内13内の流路抵抗を増加させない。
<デフ・フットモード>
次に車両用空調装置1Dをデフ・フットモードで運転した場合における調和空気の通流などを図11に基づき説明する。配風ドア15は、図4と同様にデフ・フットモードの位置に設定される。
スライド式ドア44を第1の位置から若干変位させて、整流部の一端部445xを冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111a側に位置づける。これにより、冷気流路11と混合室13とは略整流流路445Fだけで連通されて、冷気流路11からの冷気流Fc7は、整流流路445Fを経て暖気開口部121側へと通流する(冷気流Fc7は、冷気開口部111からデフロスト開口部161へと短絡しない)。
暖気流路入口122を通流してヒータコア3で加熱された冷気は、暖気流Fh7となって暖気開口部121から混合室13へと流入する。整流流路445Fを通流した冷気流Fc7は、暖気開口部121からの暖気流Fh7と衝突し混合されて調和空気となる。このとき冷気開口部111の開口率は比較的小さい一方、暖気流路入口122の開口率は比較的高くなっている。
ここで、整流流路445Fを経て混合室13へと通流した冷気流Fc7は、流量が勝る暖気流Fh7によって通流方向がデフロスト開口部161側へと変えられ、暖気流Fh7の一部と混合し、温度が上昇する。一方、混合室13に流入した暖気流Fh7は、一部は冷気流Fc7と混合してデフロスト開口部161へと通流し、残る大部分はフット開口部181へと通流する。
すなわちデフロスト開口部161を通流する調和空気流Fd7は、フット開口部181を通流する調和空気流Ff7よりも温度が低くなって、快適性を向上できる(快適とされる「頭寒足熱状態」を実現し、維持できる)。もちろん車両用空調装置1Dは車両用空調装置1A等と同様に混合室13からデフロスト開口部161における流路抵抗の増加が生じることがない。また、デフロスタドアと流速減衰ドアとを連動させるメカニズムを必要としない。
<バイレベルモード>
バイレベルモード時、車両用空調装置1Dの配風ドア15は、図5の場合と同様に設定される。スライド式ドア44は、デフ・フットモードのときよりも冷気開口部111を開口する位置に位置づけられる(整流部の一端部445xと冷気開口部のデフロスト開口部161側の縁部111aとを若干離間させて新たな流路を形成する)。一方、暖気開口部121はデフ・フットモードのときよりも若干閉じることとなる。
したがって冷気開口部111を通流して混合室13へ流入する冷気は、上記新たな流路を通流する冷気および整流流路445Fを通流する冷気となる。
そうすると混合室13へ流入する冷気はデフ・フットモード(図11)の場合よりも増える一方、暖気は減少する。こうして調和空気の温度はデフ・フットモードの場合よりも低くなり、快適な頭寒足熱状態を実現することができる。もちろん整流部445は、冷気開口部111近傍の混合室13における流路抵抗を増加させない。また、冷気流の一部(図示せず)と暖気流Fh7とが衝突するので、ベント開口部171を通流する調和空気流(図示せず)は、温度が下がり過ぎることがない。
なお本発明に係る車両用空調装置は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することができる。例えば、配風ドアはロータリー型ドアに限定されず、デフロスト開口部161、ベント開口部171およびフット開口部181の各開口部に、それぞれ片持ち式またはバタフライ式のドアを配設するものであってもよい。
本発明に係る車両用空調装置は、工業的に製造することができ、また商取引の対象とすることができるから、経済的価値を有して産業上利用することができる発明である。
10 ケース
11 冷気流路
111 冷気開口部
12 暖気流路
121 暖気開口部
13 混合室
14、24、34、44 ミックスドア
140、240、340 ミックスドアの回動軸部
141 ミックスドア(ロータリードア)の周壁部
141a ミックスドア(ロータリードア)の周壁部の回動周面
142a ミックスドア(ロータリードア)の第1の側壁部
142b ミックスドア(ロータリードア)の第2の側壁部
145、245、345,445 整流部
145x、245x、345x、445x 整流部の一端部
145y、245y、345y、445y 整流部の他端部
15 配風ドア
161 第1の開口部(デフロスト開口部)
171 第2の開口部(ベント開口部)
181 第3の開口部(フット開口部)

Claims (5)

  1. 冷気流路と、暖気流路と、前記冷気流路からの冷気と前記暖気流路からの暖気とを混合して空調用空気とする混合室と、
    前記冷気流路と前記混合室の間に開口した冷気開口部と、
    前記暖気流路と前記混合室の間に開口した暖気開口部と、
    前記混合室に開口した第1の開口部、第2の開口部および第3の開口部と、
    少なくとも前記冷気流路、前記暖気流路、前記混合室、前記冷気開口部、前記暖気開口部、前記第1の開口部、前記第2の開口部および前記第3の開口部を備えるケースと、
    整流部を有し、前記冷気開口部および前記暖気開口部の双方または一方の近傍に配設されて、
    前記冷気開口部から前記混合室への前記冷気の流入を最小化する一方、前記暖気開口部から前記混合室への前記暖気の流入を最大化する第1の位置と、
    前記暖気開口部から前記混合室への前記暖気の流入を最小化する一方、前記冷気開口部から前記混合室への前記冷気の流入を最大化する第2の位置との間を回動軸部によって回動変位して、
    前記混合室における前記冷気と前記暖気との混合割合を規定するミックスドアと、
    前記混合室またはその下流に配設されて、前記混合室から前記第1、第2および第3の開口部への、前記空調用空気の通流を規制する配風ドアとを備え、
    前記整流部は、前記ミックスドアとともに変位して前記ミックスドアが前記第1の位置の近傍に変位したときに、前記冷気開口部と前記第1の開口部との間に位置づけられて、前記冷気開口部を通流した冷気の略全部または一部を、前記冷気開口部の縁部側に位置付けられた前記整流部の一端部から、前記整流部の一端部よりも前記回動軸部に近い側に位置付けられた前記整流部の他端部側で且つ前記回動軸部の軸心を通して前記回動軸部側へと通流させることで、前記第1の開口部よりも前記暖気開口部側に向け整流することを特徴とする車両用空調装置。
  2. 前記ミックスドアはロータリードアであり、前記ロータリードアは、前記回動軸部と、前記回動軸部から、回動軸線に略垂直に且つ径方向に延出する第1の側壁部および第2の側壁部と、前記回動軸部の回動軸線から径外方向へ所定距離はなれた位置にて前記第1の側壁部と前記第2の側壁部とを接続する周壁部と、前記整流部とを備え、
    前記周壁部は、前記第1の位置と前記第2の位置との間を変位することができ、
    前記整流部の一端部は前記周壁部が回動する回動周面側に配設されている一方、前記整流部の他端部は前記回動軸側に配設されており、
    前記周壁部が前記第1の位置の近傍に変位したときには、前記整流部は、前記冷気開口部と前記第1の開口部との間の位置に変位す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. 請求項1もしくは2に記載の車両用空調装置において、さらに前記冷気流路に冷却手段を配設するとともに、前記暖気流路に加熱手段を配設したことを特徴とする車両用空調装置。
  4. 前記整流部の整流板は、平面および曲面の何れか一方または双方の形状を有していること特徴とする請求項1ないしの何れかに記載の車両用空調装置。
  5. 前記第1の開口部はデフロスト開口部であり、前記第2の開口部はベント開口部であり、前記第3の開口部はフット開口部であることを特徴とする請求項1ないしの何れかに記載の車両用空調装置。
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