JP6634106B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車室内外を仕切るドアのようなパネル部材に設けられて車室内の乗員の周辺を局所的に冷房および暖房するのに適した車両用空調装置に関する。

車両用のシートの下部に空調装置を設け、空調装置からシートの内部に冷風を供給して冷房したり、空調装置からシートの内部に温風を供給して暖房したりするシート空調装置が、下記特許文献１により公知である。

このシート空調装置は、第１熱交換機４、圧縮機１、第２熱交換機２および膨張機３を伝熱媒体が循環する閉回路で接続して構成される。冷房時には、第１熱交換機４において低温低圧の伝熱媒体との熱交換で車室内の空気を冷却してシートの内部に供給し、同時に第２熱交換機２において高温高圧の伝熱媒体を車室内の空気と熱交換して冷却するようになっている。また暖房時には、第１熱交換機４において高温高圧の伝熱媒体との熱交換で車室内の空気を加熱してシートの内部に供給し、同時に第２熱交換機２において低温低圧の伝熱媒体を車室内の空気と熱交換して加熱するようになっている。

特開２０１６−１４５０１５号公報

ところで上記従来のシート空調装置は、冷房時に第２熱交換機２で高温高圧の伝熱媒体と熱交換して温度上昇した空気をシートの後部から車室内に排出するため、シートの周辺の空気の温度が上昇してしまい、せっかくシートを冷房した効果が損なわれる問題があった。また暖房時に第２熱交換機２で低温低圧の伝熱媒体と熱交換して温度低下した空気をシートの後部から車室内に排出するため、シートの周辺の空気の温度が低下してしまい、せっかくシートを暖房した効果が損なわれる問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の車室を効率的に冷房および暖房することが可能な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に、請求項１に記載された発明によれば、車室内の空気を暖房用ファンで吸い込んでコンデンサに供給し、前記コンデンサを通過した空気を暖房用吹き出し口から車室内に供給する暖房用通路と、車室内の空気を冷房用ファンで吸い込んでエバポレータに供給し、前記エバポレータを通過した空気を冷房用吹き出し口から車室内に供給する冷房用通路と、前記暖房用通路の前記コンデンサの両側を車室外に連通可能な冷房用入口開口部および冷房用出口開口部と、前記冷房用通路の前記エバポレータの両側を車室外に連通可能な暖房用入口開口部および暖房用出口開口部とが車室内外を仕切るパネル部材に設けられ、前記冷房用入口開口部および前記冷房用出口開口部はそれぞれ冷房用フラップで開閉されると共に、暖房用入口開口部および暖房用出口開口部はそれぞれ暖房用フラップで開閉され、前記冷房用フラップは、車幅方向内側に開くことで前記暖房用通路を閉塞すると共に前記コンデンサを車室外に露出させ、前記暖房用フラップは、車幅方向内側に開くことで前記冷房用通路を閉塞すると共に前記エバポレータを車室外に露出させることを特徴とする車両用空調装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記パネル部材は車両のドアであることを特徴とする車両用空調装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記暖房用吹き出し口は前記冷房用吹き出し口よりも下方に位置することを特徴とする車両用空調装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜前記３の何れか１項の構成に加えて、冷房運転時に、前記暖房用ファンが停止すると共に前記冷房用フラップが車幅方向内側に開き、暖房運転時に、前記冷房用ファンが停止すると共に前記暖房用フラップが車幅方向内側に開くことを特徴とする車両用空調装置が提案される。

なお、実施の形態のドア１１は本発明のパネル部材に対応する。

請求項１の構成によれば、車室内の空気を暖房用ファンで吸い込んでコンデンサに供給し、コンデンサを通過した空気を暖房用吹き出し口から車室内に供給する暖房用通路と、車室内の空気を冷房用ファンで吸い込んでエバポレータに供給し、エバポレータを通過した空気を冷房用吹き出し口から車室内に供給する冷房用通路と、暖房用通路のコンデンサの両側を車室外に連通可能な冷房用入口開口部および冷房用出口開口部と、冷房用通路のエバポレータの両側を車室外に連通可能な暖房用入口開口部および暖房用出口開口部とが車室内外を仕切るパネル部材に設けられるので、内燃機関の高温の冷却水のような熱源を必要とせずに、一つの空調装置で冷房機能および暖房機能の両方を発揮させることができる。

しかも冷房時にコンデンサと熱交換して温度上昇した外気は冷房用出口開口部から車室外に排出されるので、車室内の冷房効果を低下させることがなく、また暖房時にエバポレータと熱交換して温度低下した外気は暖房用出口開口部から車室外に排出されるので、車室内の暖房効果を低下させることがないため、空調装置を大型化することなく必要な冷房効果および暖房効果を得ることができる。

また冷房および暖房を切り換えるとき、エバポレータ、圧縮機、コンデンサおよび膨張機を接続する伝熱媒体の通路を流路切換弁で切り換える必要がなく、冷房時に冷房用通路に車室内の空気を流して暖房用通路に外気を流し、暖房時に暖房用通路に車室内の空気を流して冷房用通路に外気を流せば良いので、伝熱媒体の通路を流路切換弁で切り換える場合に比べて空調装置の構造が簡素化される。また、冷房用入口開口部および冷房用出口開口部はそれぞれ冷房用フラップで開閉され、暖房用入口開口部および暖房用出口開口部はそれぞれ暖房用フラップで開閉されるので、冷房時に冷房用フラップを開くことで外気を走行風としてコンデンサに効率的に取り入れることができ、暖房時に暖房用フラップを開くことで外気を走行風としてエバポレータに効率的に取り入れることができる。

また請求項２に記載された発明によれば、パネル部材は車両のドアであるので、空調装置を車両のフロアパネルに設ける場合に比べて、冷房用入口開口部、冷房用出口開口部、暖房用入口開口部および暖房用出口開口部から空調装置への浸水を容易に抑制することができる。

また請求項３に記載された発明によれば、暖房用吹き出し口は冷房用吹き出し口よりも下方に位置するので、冷風を乗員に上半身に供給して冷房効果を高めるとともに、温風を乗員の下半身に供給して暖房効果を高めることができる。

空調装置を備えるドアの側面図である。 図１の２−２線断面図である。 図１の３Ａ−３Ａ線断面図および３Ｂ−３Ｂ線断面図である。 空調装置の伝熱媒体の回路図である。

以下、図１〜図４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１〜図３に示すように、車両の側部に設けられたフロント側のドア１１は、アウターパネル１２と、アウターパネル１２の車室側に結合されたインナーパネル１３と、インナーパネル１３の車室側に結合されたドアトリム１４とを備えており、昇降可能なドアガラス１５は、下降した状態でアウターパネル１２およびインナーパネル１３間の空間に収納される。下降したドアガラス１５と干渉しないアウターパネル１２およびインナーパネル１３間の空間の前下方位置に、冷房および暖房が可能な空調装置１６の主要部が搭載される。

空調装置１６は、略前後方向に延びるダクトを有する上側の冷房用通路１７と、略前後方向に延びるダクトを有する下側の暖房用通路１８とを備える。冷房用通路１７の中間部には熱交換機であるエバポレータ１９が配置され、冷房用通路１７の上流端には車室内の空気を吸い込んでエバポレータ１９に供給する冷房用ファン２０が設けられ、冷房用通路１７の下流側にはエバポレータ１９を通過した空気を車室内に吹き出す冷房用吹き出し口２１が設けられる。冷房用吹き出し口２１は、ドア１１の車室側の側面に臨むように着座した乗員の胸元に開口している。また冷房用通路１７におけるエバポレータ１９の直上流位置および直下流位置には、アウターパネル１２に開口して車室外に連通する暖房用入口開口部２２および暖房用出口開口部２３がそれぞれ設けられており、暖房用入口開口部２２および暖房用出口開口部２３はそれぞれ不図示のアクチュエータで作動する暖房用フラップ２４，２５で開閉される。

冷房用通路１７の前方側に位置する暖房用入口開口部２２を開閉する暖房用フラップ２４は前端のヒンジを支点にして後端が車幅方向内側に開き、かつ冷房用通路１７の後方側の暖房用出口開口部２３を開閉する暖房用フラップ２５は後端のヒンジを支点にして前端が車幅方向内側に開くようになっている。暖房用フラップ２４，２５が開いたとき、それらはエバポレータ１９の前後の冷房用通路１７を閉塞する（図３（Ｃ）参照）。

暖房用通路１８の中間部には熱交換機であるコンデンサ２６が配置され、暖房用通路１８の上流端には車室内の空気を吸い込んでコンデンサ２６に供給する暖房用ファン２７が設けられ、暖房用通路１８の下流側にはコンデンサ２６を通過した空気を車室内に吹き出す暖房用吹き出し口２８が設けられる。暖房用吹き出し口２８は、ドア１１の車室側面に臨むように着座した乗員の足元に開口している。また暖房用通路１８におけるコンデンサ２６の直下流位置および直上流位置には、アウターパネル１２に開口して車室外に連通する冷房用入口開口部２９および冷房用出口開口部３０がそれぞれ設けられており、冷房用入口開口部２９および冷房用出口開口部３０はそれぞれ不図示のアクチュエータで作動する冷房用フラップ３１，３２で開閉される。

暖房用通路１８の前方側に位置する冷房用入口開口部２９を開閉する冷房用フラップ３１は前端のヒンジを支点にして後端が車幅方向内側に開き、かつ暖房用通路１８の後方側の冷房用出口開口部３０を開閉する冷房用フラップ３２は後端のヒンジを支点にして前端が車幅方向内側に開くようになっている。冷房用フラップ３１，３２が開いたとき、それらはコンデンサ２６の前後の暖房用通路１８を閉塞する（図３（Ｂ）参照）。

図４には、空調装置１６の冷媒あるいは熱媒として機能するフロン等の伝熱媒体の循環する回路が示される。エバポレータ１９からコンデンサ２６に伝熱媒体が流れる通路にはコンプレッサよりなる圧縮機３３が配置され、コンデンサ２６からエバポレータ１９に伝熱媒体が流れる通路には膨張弁よりなる膨張機３４が配置される。

図４（Ａ）に示すように、空調装置１６の冷房運転時には、エバポレータ１９に冷房用通路１７が交差し、冷房用ファン２０で車室内から吸い込んだ空気をエバポレータ１９に供給し、エバポレータ１９を通過した空気が冷房用吹き出し口２１から車室内に供給される。このとき、暖房用通路１８の暖房用ファン２７が停止した状態で冷房用フラップ３１，３２は開かれており、冷房用入口開口部２９から暖房用通路１８に吸入された車室外の空気が、コンデンサ２６を通過して冷房用出口開口部３０から車室外に排出される。

図４（Ｂ）に示すように、空調装置１６の暖房運転時には、コンデンサ２６に暖房用通路１８が交差し、暖房用ファン２７で車室内から吸い込んだ空気をコンデンサ２６に供給し、コンデンサ２６を通過した空気が暖房用吹き出し口２８から車室内に供給される。このとき、冷房用通路１７の冷房用ファン２０が停止した状態で暖房用フラップ２４，２５は開かれており、暖房用入口開口部２２から冷房用通路１７に吸入された車室外の外気が、エバポレータ１９を通過して暖房用出口開口部２３から車室外に排出される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図４（Ａ）に示す空調装置１６の冷房運転時に伝熱媒体は冷媒として機能し、圧縮機３３で圧縮されて高温高圧の気体となった冷媒はコンデンサ２６に供給され、そこで比較的に低温の外気と熱交換して液化する。液化した冷媒は膨張機３４を通過して膨張することで低温低圧の液体となり、冷房用通路１７内のエバポレータ１９に供給される。そして冷房用ファン２０により冷房用通路１７に吸い込まれた車室内の空気がエバポレータ１９を通過することで低温低圧の冷媒と熱交換し、冷風となって冷房用吹き出し口２１から吹き出すことで車室内を冷房する。エバポレータ１９を通過した冷媒は気化して気体となり、再び圧縮機３３に供給される。

図４（Ｂ）に示す空調装置１６の暖房運転時に伝熱媒体は熱媒として機能し、圧縮機３３で圧縮されて高温高圧の気体となった熱媒はコンデンサ２６に供給され、暖房用ファン２７により暖房用通路１８に吸い込まれた車室内の空気がコンデンサ２６を通過することで高温高圧の熱媒と熱交換し、温風となって暖房用吹き出し口２８から吹き出すことで車室内を暖房する。コンデンサ２６を通過した熱媒は液化して液体となって膨張機３４に供給され、膨張機３４を通過して膨張することで低温低圧の液体となって冷房用通路１７内のエバポレータ１９に供給される。そしてエバポレータ１９で比較的に高温の外気と熱交換することで気化した熱媒は、再び圧縮機３３に供給される。

内燃機関を走行用の駆動源とする車両では、内燃機関の高温の冷却水を暖房用の熱源として利用している。本実施の形態の空調装置１６は高温の冷却水を必要とせずに暖房運転および冷房運転の両方が可能になるため、内燃機関の代りに電動モータを走行用の駆動源とする電動車両に適している。

冷房時に、暖房用通路１８の冷房用入口開口部２９から導入された外気はコンデンサ２６を通過して温度上昇するが、その温度上昇した空気は車室内に排出されることなく冷房用出口開口部３０から車室外に排出されるため、車室内の冷房性能に影響を及ぼすことがない（図４（Ａ）参照）。同様に、暖房時に、冷房用通路１７の暖房用入口開口部２２から導入された外気はエバポレータ１９を通過して温度低下するが、その温度低下した空気は車室内に排出されることなく暖房用出口開口部２３から車室外に排出されるため、車室内の暖房性能に影響を及ぼすことがない（図４（Ｂ）参照）。

また上記特許文献１に記載された空調装置は、冷房時にシートに供給する冷風と暖房時にシートに供給する温風とを同じ第１熱交換機４で生成するため、第１熱交換機４、圧縮機１、第２熱交換機２および膨張機３を接続する伝熱媒体の通路を流路切換弁を用いて切り換える必要があり、流路切換弁や配管の増加により構造が複雑化する問題があった。一方、本実施の形態の空調装置１６は、冷房時に冷房用通路１７に車室内の空気を流すとともに暖房用通路１８に外気を流し、暖房時に暖房用通路１８に車室内の空気を流すとともに冷房用通路１７に外気を流すことで、冷房用通路１７のエバポレータ１９はもっぱら冷房用の冷風を生成し、暖房用通路１８のコンデンサ２６はもっぱら暖房用の温風を生成するようになっている。その結果、本実施の形態の空調装置１６は伝熱媒体の通路を切り換えるための流路切換弁や配管が不要になり、上記特許文献１に記載された空調装置に比べて構造が簡素化され、コストや重量が削減されるだけでなく熱損失の低減や圧力損失の低減が達成される。

また空調装置１６をドア１１の内部に配置したので、それをフロアパネル等の低い位置にある部材の内部に配置する場合に比べて、冷房用入口開口部２９、冷房用出口開口部３０、暖房用入口開口部２２および暖房用出口開口部２３の路面からの高さを充分に確保し、空調装置１６の内部への浸水を簡単に阻止することができる。

また空調装置１６で加熱した温風を車室内に供給する暖房用吹き出し口２８は、空調装置１６で冷却した冷風を車室内に供給する冷房用吹き出し口２１よりも低い位置に配置されるので、冷風を乗員に上半身に供給して冷房効果を高めるとともに、温風を乗員の下半身に供給して暖房効果を高めることができる。このように、空調装置１６は車室内部の全体を冷房あるいは暖房するのではなく、その近傍に着座する乗員の周辺だけを集中的に冷房あるいは暖房するので、空調装置１６を小型化してコストの削減およびエネルギー消費量の削減を図ることができる。しかもダッシュボードの内部に空調装置を集中して配置する必要がないため、ダッシュボードを小型化してフロントシートの乗員の前方空間を拡大することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明のパネル部材は実施の形態のフロント側のドア１１に限定されず、リヤ側のドア、テールゲート、ルーフパネル、フロアパネル等の他の部材であっても良い。

１１ ドア（パネル部材）
１７ 冷房用通路
１８ 暖房用通路
１９ エバポレータ
２０ 冷房用ファン
２１ 冷房用吹き出し口
２２ 暖房用入口開口部
２３ 暖房用出口開口部
２４ 暖房用フラップ
２５ 暖房用フラップ
２６ コンデンサ
２７ 暖房用ファン
２８ 暖房用吹き出し口
２９ 冷房用入口開口部
３０ 冷房用出口開口部
３１ 冷房用フラップ
３２ 冷房用フラップ

Claims (4)

1. 車室内の空気を暖房用ファン（２７）で吸い込んでコンデンサ（２６）に供給し、前記コンデンサ（２６）を通過した空気を暖房用吹き出し口（２８）から車室内に供給する暖房用通路（１８）と、
   車室内の空気を冷房用ファン（２０）で吸い込んでエバポレータ（１９）に供給し、前記エバポレータ（１９）を通過した空気を冷房用吹き出し口（２１）から車室内に供給する冷房用通路（１７）と、
   前記暖房用通路（１８）の前記コンデンサ（２６）の両側を車室外に連通可能な冷房用入口開口部（２９）および冷房用出口開口部（３０）と、
   前記冷房用通路（１７）の前記エバポレータ（１９）の両側を車室外に連通可能な暖房用入口開口部（２２）および暖房用出口開口部（２３）と、
   が車室内外を仕切るパネル部材（１１）に設けられ、
   前記冷房用入口開口部（２９）および前記冷房用出口開口部（３０）はそれぞれ冷房用フラップ（３１，３２）で開閉されると共に、暖房用入口開口部（２２）および暖房用出口開口部（２３）はそれぞれ暖房用フラップ（２４，２５）で開閉され、
   前記冷房用フラップ（３１，３２）は、車幅方向内側に開くことで前記暖房用通路（１８）を閉塞すると共に前記コンデンサ（２６）を車室外に露出させ、前記暖房用フラップ（２４，２５）は、車幅方向内側に開くことで前記冷房用通路（１７）を閉塞すると共に前記エバポレータ（１９）を車室外に露出させることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記パネル部材（１１）は車両のドアであ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. 前記暖房用吹き出し口（２８）は前記冷房用吹き出し口（２１）よりも下方に位置することを特徴とする、請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 冷房運転時に、前記暖房用ファン（２７）が停止すると共に前記冷房用フラップ（３１，３２）が車幅方向内側に開き、暖房運転時に、前記冷房用ファン（２０）が停止すると共に前記暖房用フラップ（２４，２５）が車幅方向内側に開くことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用空調装置。

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