JP6482850B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置の内部構造に関する。

環境保全と省エネルギーに資するアイドリングストップ機構を備えた車両が普及しつつある。該機能を備えた車両は、交差点の信号待ちなどの車両停車時において車両エンジンが停止するため、該車両の空調装置のうち、車両エンジンを動力源とする空気冷却機能が停止する。そのため、夏期において長時間アイドリングストップ状態が続くと、車内の温度が上昇し、快適性が損なわれる。

このため、蓄冷機能を有した車両用空調装置が普及しつつある。たとえば、特許文献１に、蓄冷機能を有する蓄冷器を備えた車両用空調装置が開示されている。また、特許文献２に、空気を冷却する蒸発器としての機能を有するエバポレータに、蓄冷機能を付加したものが開示されている。ただし、これらの蓄冷機能を有した車両用空調装置はいずれも大型化となる傾向があるため、車両のコンパクト化を阻害する。また、車両用空調装置のエバポレータから発生する凝結水が空調ケースの内面に直接滴下することで、前記空調ケースの外面に結露が発生するという弊害がある。

特開２００７−７６５４６号公報 特開２０１０−１４９８１４号公報

本発明は上記事情に鑑み、コンパクト化を図った蓄冷機能を有した車両用空調装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される車両用空調装置は、車室内に送風される空気が流通する空気通路を内部に有した空調ケースと、前記空調ケースの前記空気通路へ空気を供給する送風機と、前記空調ケースの前記空気通路を横断して配置され、前記送風機より供給された空気を冷却するエバポレータと、前記空調ケース内において前記エバポレータよりも下流側に配置され、前記エバポレータを流通した空気を加熱するヒータコアと、前記エバポレータを流通した空気について、前記ヒータコアへ流通する空気量と、前記ヒータコアを迂回する空気量との比率を調節するエアミックスドアと、を備える車両用空調装置であって、前記エアミックスドアに蓄冷機能領域を有し、前記エアミックスドアの鉛直方向位置が最低位であるとき、前記蓄冷機能領域は、前記エバポレータよりも鉛直下方に位置することを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記エバポレータは、前記エアミックスドアの鉛直方向位置が最低位であるとき、前記蓄冷機能領域の鉛直上方を覆うように、かつ前記エバポレータの上端が前記ヒータコア側に位置するように傾斜して配置されている。

本発明によれば、前記エアミックスドアに配置された前記蓄冷機能領域は、前記空調ケース内において、前記エアミックスドアの鉛直方向位置が最低位であるとき、前記エバポレータよりも鉛直下方に位置している。前記蓄冷機能領域が該位置となるときは、前記空調ケース内において、前記ヒータコアは作動せず、前記エバポレータによって専ら空気が冷却されている状態である。このとき、前記エバポレータから発生した凝結水は、自重により前記蓄冷機能領域へ滴下し、前記蓄冷機能領域は前記凝結水と接触することで、蓄冷機能が発現される。したがって、車両のアイドリングストップにより車両エンジンを動力源とする空気冷却機能が停止状態であっても、前記蓄冷機能領域が備える前記蓄冷機能により、前記空調ケース内の空気の冷却状態を維持することができる。前記蓄冷機能領域は、比較的小さな部材であることから、蓄冷機能を有した車両用空調装置のコンパクト化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態にかかる車両用空調装置を示す概略断面図である。 図１の車両用空調装置のエアミックスドアを示す要部斜視図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかる車両用空調装置のエアミックスドアを示す要部斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる車両用空調装置を示す概略断面図である。

本発明に係る車両用空調装置の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。

〔第１実施形態〕
図１および図２に基づき、本発明の第１実施形態にかかる車両用空調装置Ａ１について説明する。図１は、車両用空調装置Ａ１の内部構成を示す概略断面図である。図２は、車両用空調装置Ａ１を構成する、後述のエアミックスドア４を示す要部斜視図である。

本実施形態の車両用空調装置Ａ１は、空調ケース１、エバポレータ２、ヒータコア３およびエアミックスドア４を備えている。

空調ケース１は、車両用空調装置Ａ１の本体をなすものである。空調ケース１内へ供給された空気は、該ケース内において温調される。そして、温調された空気は、車内の各吹き出し口（図示略）へ供給される。空調ケース１は、空気通路１１、送風機１２、フィルタ１３、モード切り替えドア１４および吹き出し通路１５を有している。空調ケース１は、複数の部材より構成され、その材質はたとえばポリプロピレンなどの合成樹脂である。

空気通路１１は、空調ケース１内へ供給された空気が温調されるまでに至る過程において、該空気が流通する通路である。空気通路は、送風通路１１ａ、冷風通路１１ｂ、温風通路１１ｃおよび混合通路１１ｄを有している。送風通路１１ａは、送風機１２とエバポレータ２との間の通路であり、送風機１２により空調ケース１内へ供給された空気が流通する。冷風通路１１ｂは、エバポレータ２とヒータコア３との間の冷風通路１１ｂ１と、エバポレータ２と混合通路１１ｄとの間の冷風通路１１ｂ２との、２つの空気流通系統を備えている。冷風通路１１ｂにおいて、エバポレータ２によって冷却された空気が流通する。温風通路１１ｃは、ヒータコア３と混合通路１１ｄとの間の通路であり、ヒータコア３によって加熱された空気が流通する。混合通路１１ｄは、冷風通路１１ｂ２および温風通路１１ｃと、モード切り替えドア１４との間の通路である。混合通路１１ｄにおいて、エバポレータ２からヒータコア３を迂回して流通した冷却空気と、エバポレータ２からヒータコア３を流通した加熱空気とが混ざり合う。このように２種類の空気が混ざり合うことで、空気が所定の温度に温調される。

送風機１２は、外気、または内気の切り替えを行う内外気切り替えボックス（図示略）を流通した空気を、空調ケース１内へ供給する装置である。送風機１２は、ファンと、電動モータ（図示略）とを有し、空調ケース１の突出部１２ａ内に収容されている。ファンの構造は、ファンの回転方向と同方向に各々のブレードが屈曲した、いわゆるシロッコファンである。電動モータによりファンが回転することで、空調ケース１内へ空気が供給される。また、突出部１２ａは、送風機のファンの外周に沿った弧をなしているため、送風機１２から流通した放射状の空気の流れを整流するスクロールケーシングとしての機能を有している。

フィルタ１３は、空気中の細かい塵埃を取り除き、空気を清浄する装置である。フィルタ１３は、たとえば塵埃を取り除く除塵フィルタ部（図示略）と、空気を清浄する脱臭フィルタ部（図示略）とを備えている。本実施形態においては、フィルタ１３は、送風機１２とエバポレータ２との間における、空調ケース１の送風通路１１ａを横断して配置されている。

モード切り替えドア１４は、空調ケース１の混合通路１１ｄにおいて温調された空気について、流通対象となる吹き出し通路１５を選択するドアである。本実施形態においては、モード切り替えドア１４は、たとえばサーボモータなどのアクチュエータにより該ドアが中心回りに回転することで、流通対象となる吹き出し通路１５を選択する。

吹き出し通路１５は、車内の前記各吹き出し口に連通しているダクト（図示略）が空調ケース１に接続される部位である。空調ケース１内において温調された空気は、吹き出し通路１５を流通して車内へ供給される。本実施形態においては、吹き出し通路１５は、デフロスタ吹き出し通路１５ａ、フェイス吹き出し通路１５ｂ、フット吹き出し通路１５ｃを有している。デフロスタ吹き出し通路１５ａは、車内においてフロントガラスなどの窓に沿って吹き出される曇り取りのための空気が流通する通路である。フェイス吹き出し通路１５ｂは、インストルメントパネルの中央部、または両側部に設置された吹き出し口（図示略）から、乗員の上半身に向けて吹き出される空気が流通する通路である。フット吹き出し通路１５ｃは、乗員の足下へ吹き出される主に暖かい空気が流通する通路である。

エバポレータ２は、車両用空調装置Ａ１にかかる冷凍サイクル（空気冷却機能）において、低温低圧の冷媒を空調ケース１の送風通路１１ａを流通した空気と接触させて蒸発させることで、該空気を冷却する装置である。エバポレータ２は、空調ケース１の送風通路１１ａと冷風通路１１ｂとの境界となる空気通路１１を横断して配置されている。本実施形態においては、エバポレータ２は、空調ケース１内において直立した姿勢で配置されている。

前記冷凍サイクルは、圧縮機（コンプレッサ）（図示略）、凝縮器（コンデンサ）（図示略）、気液分離器（レシーバ）（図示略）、膨張弁（エキスパンションバルブ）（図示略）および蒸発器（エバポレータ２）の各装置の順で構成されている。圧縮機は、車両エンジンの動力により前記冷媒を圧縮させる装置である。前記冷媒は、たとえばハイドロフルオロカーボン（Ｒ１３４ａ）である。凝縮器は、圧縮された前記冷媒を凝縮液化させる装置である。気液分離器は、凝縮液化された前記冷媒を蓄えるとともに、気液分離して液化冷媒のみを膨張弁に流す装置である。膨張弁は、前記液化冷媒を減圧膨張させる装置である。エバポレータ２は、前記膨張弁により減圧膨張させた低温冷媒の蒸発熱を利用することにより空気を冷却する。したがって、車両のアイドリングストップにより、車両エンジンを動力源とする前記冷凍サイクルは停止することとなる。

ヒータコア３は、車両エンジンの高温冷却水を熱源として、エバポレータ２を流通した空気を加熱する装置である。ヒータコア３は、空調ケース１の冷風通路１１ｂ１と温風通路１１ｃとの境界となる空気通路１１を横断して配置されている。すなわち、ヒータコア３は、空調ケース１内において、エバポレータ２に対し空気流通方向の下流側に位置している。

エアミックスドア４は、エバポレータ２を流通した空気について、ヒータコア３へ流通する空気量と、ヒータコア３を迂回する空気量との比率を調節するドアである。エアミックスドア４は、エバポレータ２に対し空気流通方向の下流側において、空調ケース１の冷風通路１１ｂの少なくとも１つの空気流通系統の一部、または全部を塞ぐように配置されている。また、エアミックスドア４は、ヒータコア３に対し空気流通方向の上流側に位置している。エアミックスドア４は、本体部４１、回動部４２および蓄冷機能領域４３を有している。本体部４１は、たとえば合成樹脂からなる。本実施形態においては、本体部４１にラック（図示略）が、回動部４２にピニオン（図示略）が、それぞれ形成されている。回動部４２が、たとえばサーボモータなどのアクチュエータにより中心回りに回転することで、ラック・ピニオン機構により本体部４１が上下に可動する。図１に示すエアミックスドア４の位置は、該図に示す上下方向である鉛直方向の位置が最低位であるときを示している。なお、図１に示す想像線は、エアミックスドア４の前記鉛直方向の位置が最高位であるときを示している。

エアミックスドア４が上下に可動することで、エアミックスドア４に対し前記鉛直方向の下方に空調ケース１の冷風通路１１ｂ１が、該方向の上方に冷風通路１１ｂ２が、少なくともいずれかが形成される。冷風通路１１ｂ１および１１ｂ２の各々の断面積の比率は、空調ケース１の混合通路１１ｄにおいて温調される空気が所定の温度となるべく、ＥＣＵ（図示略）により調節される。本実施形態においては、エバポレータ２からヒータコア３へ流通する空気は、エアミックスドア４に対し前記鉛直方向の下方に形成された冷風通路１１ｂ１を流通する。また、エバポレータ２からヒータコア３を迂回する空気は、エアミックスドア４に対し前記鉛直方向の上方に形成された冷風通路１１ｂ２を流通する。

蓄冷機能領域４３は、エバポレータ２において、空調ケース１の送風通路１１ａを流通した空気が冷却されることにより発生する凝結水と接触することで、蓄冷機能が発現される領域である。本実施形態においては、蓄冷機能領域４３は、たとえば常温にて定形である蓄冷材からなる。蓄冷機能領域４３は、空調ケース１内において、空気流通方向の上流側に面したエアミックスドア４の本体部４１上に配置されている。また、本実施形態においては、蓄冷機能領域４３は、図１に示すとおりエアミックスドア４の前記鉛直方向の位置が最低位であるとき、エバポレータ２よりも前記鉛直方向の下方に位置している。

次に、車両用空調装置Ａ１の作用効果について説明する。

本実施形態によれば、エアミックスドア４に配置された蓄冷機能領域４３は、空調ケース１内において、エアミックスドア４の前記鉛直方向の位置が最低位であるとき、エバポレータ２よりも前記鉛直方向の下方に位置している。蓄冷機能領域４３が該位置となるときは、エバポレータ２を流通した空気は、すべてヒータコア３を迂回して、空調ケース１の吹き出し通路１５へ流通している。すなわち、空調ケース１内においてヒータコア３は作動せず、エバポレータ２によって専ら空気が冷却されている状態である。該状態において、エバポレータ２から発生した前記凝結水は、自重により蓄冷機能領域４３へ滴下する。蓄冷機能領域４３は前記凝結水と接触することで、蓄冷機能が発現される。したがって、車両のアイドリングストップにより車両エンジンを動力源とする空気冷却機能が停止状態であっても、蓄冷機能領域４３が備える前記蓄冷機能により、空調ケース１内の空気の冷却状態を維持することができる。

車両用空調装置Ａ１は、エアミックスドア４に配置された比較的小さな部材である蓄冷機能領域４３によって蓄冷機能を有することから、蓄冷機能を有した装置を別途配置することや、蓄冷機能を有した大型のエバポレータ２を配置することが不要となる。したがって、車両用空調装置Ａ１のコンパクト化を図ることができる。

前記蓄冷機能は、エバポレータ２から発生する前記凝結水を有効活用するため、前記凝結水は空調ケース１の内面に直接滴下しない。よって、前記凝結水による空調ケース１の温度低下が緩和されるため、空調ケース１の外面における結露の発生を抑制することができる。したがって、空調ケース１の外面に結露抑制のためのリブの配置が省略され、車両用空調装置Ａ１のコスト縮減を図ることができる。また、エアミックスドア４の蓄冷機能領域４３は、該質量によりエアミックスドア４の質量が増加するため、ダイナミックダンパとしての機能を有する。したがって、蓄冷機能領域４３が発揮する制振効果により、車両エンジンの振動に伴うエアミックスドア４の共振発生を防止することができる。

図３および図４は、本発明の他の実施の形態などを示している。なお、これらの図において、先述した車両用空調装置Ａ１と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略することとする。

〔第１実施形態の変形例〕
図３に基づき、本発明の第１実施形態の変形例にかかる車両用空調装置Ａ１１について説明する。図３は、車両用空調装置Ａ１１を構成するエアミックスドア４を示す要部斜視図である。

本変形例の車両用空調装置Ａ１１は、エアミックスドア４の構成が、先述した車両用空調装置Ａ１と異なる。本変形例においては、エアミックスドア４は、図１に示す本体部４１、回動部４２および蓄冷機能領域４３に加え、伝熱層４４を有している。

伝熱層４４は、エアミックスドア４のうち蓄冷機能領域４３から離間した部分の熱を、前記蓄冷機能によって相対的に低温となった蓄冷機能領域４３へと伝導する機能を有する。伝熱層４４は、空調ケース１内において、空気流通方向の上流側に面したエアミックスドア４の本体部４１上に、かつ本体部４１と蓄冷機能領域４３との間に挟まれて配置されている。伝熱層４４の材質は、熱伝導率が比較的高く、かつ前記凝結水によって腐食しにくい、たとえばアルミニウムである。

本変形例によっても、車両のアイドリングストップにより車両エンジンを動力源とする空気冷却機能が停止状態であっても、エアミックスドア４の蓄冷機能領域４３が備える前記蓄冷機能により、空調ケース１内の空気の冷却状態を維持することができる。また、車両用空調装置Ａ１１のエアミックスドア４は伝熱層４４を有することから、エアミックスドア４のより広い領域が冷却される。したがって、車両のアイドリングストップ時における空調ケース１内の空気の冷却状態を、より効率的に維持することが可能である。

〔第２実施形態〕
図４に基づき、本発明の第２実施形態にかかる車両用空調装置Ａ２について説明する。図４は、車両用空調装置Ａ２の内部構成を示す概略断面図である。

本実施形態の車両用空調装置Ａ２は、エバポレータ２の配置形態が、先述した車両用空調装置Ａ１と異なる。本実施形態においては、図４に示すとおりエバポレータ２は、その上端がヒータコア３側に位置するように傾斜して配置されている。エアミックスドア４の前記鉛直方向の位置が最低位であるとき、蓄冷機能領域４３はエバポレータ２よりも前記鉛直方向の下方に位置している。このとき、エバポレータ２が蓄冷機能領域４３の前記鉛直方向の上方を覆うような形態となる。図４に示すエアミックスドア４の位置は、前記鉛直方向の位置が最低位であるときを示している。なお、図４に示す想像線は、図１と同じくエアミックスドア４の前記鉛直方向の位置が最高位であるときを示している。

本実施形態によっても、車両のアイドリングストップにより車両エンジンを動力源とする空気冷却機能が停止状態であっても、エアミックスドア４の蓄冷機能領域４３が備える前記蓄冷機能により、空調ケース１内の空気の冷却状態を維持することができる。また、本実施形態においては、エバポレータ２により空調ケース１内の空気が冷却されている状態において、エバポレータ２が蓄冷機能領域４３の前記鉛直方向の上方を覆うような形態となる。よって、蓄冷機能領域４３が接触する前記凝結水の量は、車両用空調装置Ａ１よりも相対的に増加する。あわせて、エバポレータ２を流通した空気が蓄冷機能領域４３に直接接触する比率も、車両用空調装置Ａ１よりも相対的に高くなる。したがって、車両のアイドリングストップ時における空調ケース１内の空気冷却効果は、車両用空調装置Ａ１よりも相対的に大きくなる。さらに、エバポレータ２は、該上端がヒータコア３側に位置するように傾斜して配置されていることから、空調ケース１の送風機１２とモード切り替えドア１４との離間距離をより短く設定することができる。したがって、車両用空調装置Ａ２は、車両用空調装置Ａ１よりも相対的にコンパクトな構造とすることが可能である。

本発明にかかる車両用空調装置は、先述した実施の形態などに限定されるものではない。本発明にかかる車両用空調装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１，Ａ１１，Ａ２：車両用空調装置
１：空調ケース
１１：空気通路
１１ａ：送風通路
１１ｂ，１１ｂ１，１１ｂ２：冷風通路
１１ｃ：温風通路
１１ｄ：混合通路
１２：送風機
１２ａ：突出部
１３：フィルタ
１４：モード切り替えドア
１５：吹き出し通路
１５ａ：デフロスタ吹き出し通路
１５ｂ：フェイス吹き出し通路
１５ｃ：フット吹き出し通路
２：エバポレータ
３：ヒータコア
４：エアミックスドア
４１：本体部
４２：回動部
４３：蓄冷機能領域
４４：伝熱層

Claims (1)

1. 車室内に送風される空気が流通する空気通路を内部に有した空調ケースと、
   前記空調ケースの前記空気通路へ空気を供給する送風機と、
   前記空調ケースの前記空気通路を横断して配置され、前記送風機より供給された空気を冷却するエバポレータと、
   前記空調ケース内において前記エバポレータよりも下流側に配置され、前記エバポレータを流通した空気を加熱するヒータコアと、
   前記エバポレータを流通した空気について、前記ヒータコアへ流通する空気量と、前記ヒータコアを迂回する空気量との比率を調節するエアミックスドアと、を備える車両用空調装置であって、
   前記エアミックスドアに蓄冷機能領域を有し、
   前記エアミックスドアの鉛直方向位置が最低位であるとき、前記蓄冷機能領域は、前記エバポレータよりも鉛直下方に位置するとともに、
   前記エバポレータから発生した凝結水が自重により前記蓄冷機能領域に滴下することを特徴とする、車両用空調装置。

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