JPH07106685B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は暖房能力の向上策が講じられた自動車用空調装
置に関する。

［従来の技術］ 自動車用空調装置の暖房用熱源としては、走行用エンジ
ンの冷却水の保有熱を利用するのが一般である。従って
エンジンの始動直後は温暖感が得られないし、燃焼効率
の高いディーゼルエンジンを搭載した車などでは、寒冷
時には定常走行時でも暖房能力が不足勝ちになる。

対応策として、例えば電子ヒータ（正温度特性サーミス
タ）と電動ファンとを組合わせた補助温風発生器を別個
に用意して座席下に設置したり、あるいは「特開昭56−
28418」に示されているように、空調ダクト内の温水式
ヒータと温風吹出口との間に電子ヒータを組込む方法が
考えられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 送風機と空気加熱用ヒータが組込まれた空調ダクトから
吹き出される暖房用熱エネルギー量は、このダクトに吸
入される被空調空気とヒータとの温度差Δｔと、送風機
Ｑの積に比較するので、暖房能力を高めるためにはΔｔ
の値を大きくする必要がある。

自己定温保持特性を備える電気抵抗発熱体としての正温
度特性サーミスタは、そのキュリー点温度まで昇温した
後、この温度を保ちつづけるので、前記の「特開昭56−
28418」に示された自動車用空調装置では、電子ヒータ
から取出すことのできる暖房用熱エネルギー量に関して
は、上記のΔｔの値が、電子ヒータのキュリー点温度か
ら温水式ヒータによって予熱された空気温度を差し引い
た値となって、空気の予熱分だけ電子ヒータの熱エネル
ギー利用効率が低下してしまう。

一方前記の補助温風発生器については、その吸入口から
流入する空気は、温水ヒータを備える自動車用空調装置
から吹出された、暖房開始直後のあるいは加温不足状態
にある低温の車室内空気なので、電子ヒータの発熱機能
はほぼ満足に活かされる。しかし電子ヒータの発熱面積
はかなり狭いのでキュリー点温度の高いヒータ素子を用
いないと、必要量の暖房用熱エネルギーを取り出すこと
ができない。そのために必然的に吹出空気温度がかなり
高められるので、時には乗員には不快感を与えることも
起こり得る。

本考案は、暖房用補助ヒータの発熱機能を充分に活用で
きると共に、吹出空気温度が過度に上昇することのない
自動車用空調装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明による自動車用空調
装置は、（ａ）空気の吸入口と吹出口を有し、内部に暖
房用主ヒータを納めると共に、主送風機を組付けた主空
調ダクトと、（ｂ）空気の吸入口を車室内に臨ませると
共に、吹出口を前記主空調ダクトの前記主ヒータの下流
側において、このダクト壁に接続させた補助空調ダクト
と、（Ｃ）該補助空調ダクト内に設けた、補助ヒーたと
しての電熱ヒータ、および補助送風機とを備える構成を
採用した。

［作用および発明の効果］ 上記構成を備えた自動車用空調装置は、暖房用主ヒータ
のみによっては充分な温度感が得られない時に、補助空
調ダクト内の補助ヒータと補助送風機を働かせると、補
助空調ダクトの空気吸入口からは、比較的低い温度の車
室内空気が導入されるので、従来技術の項で述べた如
く、暖房用主ヒータによって予熱された空気を補助ヒー
タに供給する方法に較べて、補助ヒータの空気加熱能力
をより充分に引き出すことができる。

補助空調ダクトから吹出された比較的高温の空気は、直
接的に車室内に供給せずに、主ヒータによって暖められ
た比較的低い温度の空調済空気の主流によって合流させ
るので、希釈効果が生じ、空調装置からは過度に熱せら
れることのない適温の空気が吹き出される。

補助ヒータの発熱機能を充分に引き出せるので、必要な
暖房効果を得るのにより少ない電気容量で且つ小型の補
助ヒータを用いれば足り、従って、自動車特に乗用自動
車について特に求められる省電力と省スペースに寄与で
きる。

［実施例］ 以下に図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図〜第４図はいずれも一実施例装置を示しており、
第１図は装置の全体構成を模式的に描いた側断面図、第
２図は補助空調ダクトの側断面図と補助ヒータの動作回
路図、第３図は補助空調ダクトの取付け個所近傍の分解
斜視図、そして第４図は装置の外観図である。

装置の概略の構成は、空気の入口側端11Aに主送風機13
を接続し、出口側端に空調済空気の吹出口20〜22を設け
た主空調ダクト11と、主空調ダクト11内に納められて走
行用エンジン（図示略）の冷却水（温水）の循環供給を
受ける温水式の暖房用主ヒータ12と、温風を車室内の下
半域に向けて吹出させるヒータ吹出口20に接続させたヒ
ータ吹出口の延長ダクト20A、およびこの延長ダクト20A
の側壁面に着脱可能に取付けられて、内部に補助ヒータ
としての正温度特性サーミスタ２と補助送風機３を納め
た補助空調ダクト１とを主構成要素として成り立ってい
る。

主送風機13は、スクロールケーシング13Bを備える遠心
式であって、モータ13Aによって駆動され、その吸込口
には被空調空気の導入部としての内外気切替箱15の空気
出口が接続されている。この内外気切替箱には、１つの
外気吸入口15Aと２つの内気吸入口15Bと、外気および内
気の両吸入口を選択的に開閉させるための１組の内外気
切替ダンパ15Cが設けられている。

硬質合成樹脂などで作られた通風路としての主空調ダク
ト11の内部には、空気流の上流側から順次、冷房用冷風
を発生させる熱交換器としてのエバポレータ16と、温水
式の暖房用主ヒータ12と、この主ヒータを迂回させて冷
風を下流に送るための冷風バイパス路18と、主ヒータ12
の空気入口と冷風バイパス路18とを選択的に開閉させ
て、空調済空気の温度を調節するためのエアミックスダ
ンパ17と、冷風と温風の混合域としてのエアミックスチ
ャンバ19とが設けられている。

20は前述のヒータ吹出口、21は主として冷風を車室内の
上半域に向けて吹出させるベンチレーション吹出口、22
は窓ガラス曇り止め用空気を吹き出せるためのデフロス
ト吹出口であり、23〜25は各吹出口20〜22を選択的に開
閉させるための吹出モード切替用ダンパである。21Aと2
2Aはそれぞれ吹出口の延長用ダクト、20B〜22Bはそれぞ
れ車室内に臨んで開口する吹出グリル（末端吹出口）で
ある。

補助空調ダクト１は、この実施例では耐熱合成樹脂製の
短円筒体をなしており、空気吸入口となる一方の筒端1A
近くには、軸流式の補助送風機３が、その駆動用モータ
3Aをブラケット５により支持させるようにして組込まれ
ている。また空気吹出口をなす他方の筒端1B近くには、
ハニカム構造を備えてキュリー点温度が約160℃になる
ように作成された正温度特性サーミスタ２が取付具４を
用いて組込まれている。

サーミスタ２は車載バッテリ30を電源とし、エンジンキ
ースイッチ31が投入されている状態のもとで、補助ヒー
タ作動スイッチ32をオンさせた時、リレー33を介して通
電されるようにその給電回路が構成されている。

補助空調ダクト１は第２図および第３図に描かれている
ように、必要に応じて主空調ダクトに用意に取付け取り
はずしできるワンタッチ式の組付け構造が与えられてい
る。補助空調ダクト１の空気吹出口1B端近くの外周面に
は複数個の係合用突起1Cがダクト１と一体をなして形成
されており、一方主空調ダクト11のヒータ吹出口20に接
続されているヒータ吹出口延長ダクト20Aの側壁面に
は、ダクト１の空気吹出口1B端を嵌合させるための短筒
状継手部20Cが一体成形されている。この継手部20Cには
係合用突起1Cを受け入れる被係合穴20Dが設けてあるの
で、両ダクト１と11の構成素材がそれぞれ弾力的に変形
し得る特性を活かして、両ダクトをスナップイン式に簡
単且つ確実に嵌合固定させることができる。

吹出口延長ダクト20Aには、継手部20Cを設けることによ
って生じた補助空調ダクト１への連通口を開閉させるた
めの連通口ダンパ６が図示の如く組付けられている。6A
はこのダンパの回転軸である。

第４図において、Ａは運転席前面の計器盤、Ｂはコンソ
ールボックス、20Cと20Dはヒータ吹出口20の後席の床面
近くにまで延長させるための、ヒータ吹出口延長ダクト
とその末端吹出口である。

次に上記実施例装置の作動を説明する。

主空調ダクト11による車室内の空調作動については、既
にその概略を述べているので重複説明は省く。

暖房シーズンの早朝のエンジン始動時や、燃焼効率の高
いエンジンを搭載した車が低速走行している時などのよ
うに、速く車室内を暖めたいか、または暖房能力を高め
たい時には、エンジンキースイッチ31と補助ヒータスイ
ッチ32を共にオン作動させると、リレー33の電気接点が
閉じられて正温度特性サーミスタ２と、補助送風機３の
駆動用モータ3Aへの通電が開始されて、補助空調ダクト
は作動状態に入る。

この時連通口ダンパ６の開閉作動用サーボモータあるい
はアクチュエータ（図示略）が、スイッチ32のオン操作
に連動して働き、連通口ダンパ６を開作動させる。

補助送風機３の働きによって補助空調ダクト１の吸入口
1Aには車室内の充分に暖められていないまたは冷え切っ
ている空気が吸入され、吹出口1Bに向けて圧送される
が、この送風路には、通電に伴って急速に加熱される補
助ヒータとしてのサーミスタ２が介在するので、吹出口
1Bからは所定量の熱エネルギーを吸収して昇温した温風
が吹出される。補助送風機３は車室内空気の循環量を増
大させることによっても装置の空調能力を高めさせる。

正温度特性サーミスタは通電に伴ってジュール熱を発生
するが、キュリー点温度にまで加熱されると、その電気
抵抗値が急激に高める性質を有するので、実質的にサー
ミスタ２への通電は停止される。しかしダクト１内を圧
送される空気と熱交換して冷却されるので、この冷却度
合に応じて電気抵抗値は再び低下することになり、サー
ミスタ２は自動的にキュリー点温度に保たれつづけて、
サーモスタット機能を備える電気ヒータとしての役割を
果す。

この実施例装置ではサーミスタ２のキュリー点温度は約
160℃に設定されているので、補助ダクト１の吹出口1B
からはかなり高温の空気が排出されることになるが、こ
の高温空気は直接的に車室内に吹出さずに、ヒータ吹出
口の延長ダクト20A内に吐出される。この延長ダクト20A
内には主送風機13の働きによって前述の加熱不足のまた
は冷えている主被空調空気流が流入して来るので、相対
的に少量の高温空気は相対的に多量の低温空気によって
希釈され、適温の空調済空気となって末端吹出口20Bお
よび20Dから車室内に供給される。

補助空調ダクト１の加熱機能を必要としなくなれば、補
助ヒータスイッチ32をオフさせる。この加熱能力は正温
度特性サーミスタ２のキュリー点温度と電気容量を任意
に選択すると共に、補助送風機３の送風能力を増減させ
ることによって所望の水準に設定できる。

上記実施例では、補助空調ダクト１をヒータ吹出口延長
ダクト20Aに取付けているが、必要に応じてデフロスト
吹出口延長ダクト22Aまたはベンチレーション吹出口延
長ダクト21Aに取付けることも自由である。

また装置の操作方法として、特に外気温の低い時期のエ
ンジン始動時などには、主送風機13を止めたままで、補
助空調ダクト１を働かせれば、車室内の一部分、例えば
運転席部分のみを即効的に暖めたり、窓ガラスに付着し
た氷結物除去を行うこともできる。

更に上記実施例では補助ヒータとして正温度特性サーミ
スタを用いているが、例えばニクロム線ヒータとサーモ
スタットの組合わせであってもよい。そして補助空調ダ
クトの暖房能力は、補助ヒータの電気容量や補助送風機
の送風能力を可変にしたり、ダンパ23やダンパ６の開度
を調節する方法を講ずることによって任意に増減でき
る。

図示の補助空調ダクト１の形状や構成部品あるいは主空
調ダクト11への取付け方法は、あくまでも一実施例にと
どまるものであって、もちろん適宜の設計変更の余地が
残されている。

例えば補助送風機３はシロッコファン型などでもよく、
補助空調ダクト１は角形でもよく、更に補助ヒータ２は
放熱用フィンを取付けた板状のサーミスタなどでもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はいずれも本発明による一実施例装置を
示しており、第１図は装置全体の模式的側断面図、第２
図は補助空調ダクトの側断面図と補助ヒータへの通電回
路図、第３図は主空調ダクトへの補助空調ダクトの取付
け状態を示した部分分解図、そして第４図は実施例装置
を運転席の計器盤下部に組付けた有様を示した見取図で
ある。 図中１……補助空調ダクト、２補助ヒータ（正温度特性
サーミスタ）、３……補助送風機、11……主空調ダク
ト、12……暖房用主ヒータ、13……主送風機、15A、15B
……空気吸入口、20〜22……吹出口、20A……ヒータ吹
出口の延長ダクト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）空気の吸入口と吹出口を有し、内部
   に暖房用主ヒータを納めると共に、主送風機を組付けた
   主空調ダクトと、 （ｂ）空気の吸入口を車室内に臨ませると共に、吹出口
   を前記主空調ダクトの前記主ヒータの下流側において、
   このダクト壁に接続させた補助空調ダクトと、 （ｃ）該補助空調ダクト内に設けた、補助ヒータとして
   の電熱ヒータ、および補助送風機とを備えることを特徴
   とする自動車用空調装置。
2. 【請求項２】前記主ヒータは温水式熱交換器であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動車用空調
   装置。
3. 【請求項３】前記補助ヒータは正温度特性サーミスタで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の自動車用空調装置。