JPH11115468A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温水式の暖房用熱交換器１３と、電気発熱体
３８とを併用する車両用空調装置において、電気発熱体
の設置スペース確保を容易化する。 【解決手段】 暖房用熱交換器１３を通過した温風をフ
ット開口部２９、３３およびデフロスタ開口部２５側に
導く第１の温風通路１９ａの他に、暖房用熱交換器１３
を通過した温風を、第１の温風通路１９ａをバイパスし
てフット開口部２９、３３に直接導く第２の温風通路３
０を設け、最大暖房時に、第２の温風通路３０を温風バ
イパスドア２２により開口する。このように、第２の温
風通路３０が最大暖房時に使用されるとともに、電気発
熱体３８も最大暖房時に通電されるものであることに着
目して、電気発熱体３８を第２の温風通路３０に設置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温水を熱源として
空調空気を加熱する温水式の暖房用熱交換器の他に、補
助熱源として電気発熱体を備える車両用空調装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両エンジンの高効率化に伴い、
エンジン暖機後においても車両エンジンの温水（冷却
水）温度が従前に比して低めの温度となる傾向にある。
また、エンジンと電動モータの両方を駆動源として車両
の走行を行うハイブリッド車においても、同様に温水温
度が従前に比して低めの温度となる。そのため、エンジ
ン冷却水からの廃熱を利用して車室内の暖房を行う温水
式空調装置においては、暖房能力不足が課題になってい
る。

【０００３】このような暖房能力不足を解消するため
に、空調ユニットのフット開口部付近に補助熱源として
の電気発熱体を設置することが従来種々提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、空調ユニット
は車室内の狭隘なスペース内に設置するために、フット
開口部付近に電気発熱体の設置スペースを確保すること
が困難となることが多い。そこで、本発明は上記点に鑑
みて、温水式の暖房用熱交換器と、補助熱源としての電
気発熱体とを併用する車両用空調装置において、電気発
熱体の設置スペース確保を容易化することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の２つの事
項に着目して、上記目的を達成しようとするものであ
る。すなわち、第１には、電気発熱体（３８）への通電
は、不要な電力消費を回避するために、通常、空調ユニ
ットの最大暖房時に行う。

【０００６】第２に、温水を熱源とする暖房用熱交換器
（１３）を通過した温風をフット開口部（２９、３３）
およびデフロスタ開口部（２５）側に導く第１の温風通
路（１９ａ）の他に、暖房用熱交換器（１３）を通過し
た温風を、第１の温風通路（１９ａ）をバイパスしてフ
ット開口部（２９、３３）に直接導く第２の温風通路
（３０）を設ける空調ユニット（１００）においては、
最大暖房時に、第２の温風通路（３０）の入口部（２
１）を温風バイパスドア（２２）により開口する。この
第２の温風通路（３０）の開口により、フット開口部
（２９、３３）からの吹出空気温度の上昇、風量増加に
より暖房能力を向上させるものである。

【０００７】請求項１〜７記載の発明では、第２の温風
通路（３０）が最大暖房時に使用されるものであること
と、電気発熱体（３８）も最大暖房時に通電されるもの
であることに着目して、第２の温風通路（３０）に電気
発熱体（３８）を設置するものである。これによると、
第２の温風通路（３０）は温風バイパス通路を構成する
ものであって、車室内の左右に分岐されるフット開口部
（２９、３３）の上流部に位置して比較的まとまった通
路空間を形成するものであるから、電気発熱体（３８）
の設置スペースの確保が容易である。

【０００８】しかも、第２の温風通路（３０）と電気発
熱体（３８）はともに最大暖房時に使用されるものであ
って、通常の暖房時には第２の温風通路（３０）が温風
のバイパス路として使用されることがなく、空調空気は
第１の温風通路（１９ａ）を通ってフット開口部（２
９、３３）に流入するので、電気発熱体（３８）による
通風抵抗が問題とならない。

【０００９】特に、請求項２記載の発明では、フット開
口部（２９、３３）とデフロスタ開口部（２５）の両方
を同時に開口する吹出モードにおいて、少なくとも、最
大暖房状態が設定されたときには、空調空気の通路を、
内気が流れる第１空気通路（８）と外気が流れる第２空
気通路（９）とに区画形成して、第１空気通路（８）を
フット開口部（２９、３３）に連通させるとともに、第
２空気通路（９）をデフロスタ開口部（２５）に連通さ
せる車両用空調装置であって、暖房用熱交換器（１３）
を通過した温風をフット開口部（２９、３３）およびデ
フロスタ開口部（２５）側に導く第１の温風通路（１９
ａ）と、暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を、第
１の温風通路（１９ａ）をバイパスしてフット開口部
（２９、３３）に直接導く第２の温風通路（３０）と、
この第２の温風通路（３０）の入口部（２１）を開閉す
る温風バイパスドア（２２）と、第２の温風通路（３
０）に設置され、空調空気を加熱する電気発熱体（３
８）とを備え、第１空気通路（８）と第２空気通路
（９）とを区画形成する２層流モード時には、温風バイ
パスドア（２２）が、入口部（２１）を開放するととも
に、第１の温風通路（１９ａ）を第１空気通路（８）と
前記第２空気通路（９）とに区画形成する位置に操作さ
れるようにし、さらに、２層流モード時に電気発熱体
（３８）に通電するようにしたことを特徴としている。

【００１０】これにより、２層流モードの設定により暖
房能力の向上と窓ガラス防曇性の確保とを両立させると
ともに、温風バイパスドア（２２）自身に内外気の可動
仕切り部材としての役割を兼務させることができるの
で、固定仕切り部材の設置領域を減少でき、空調ユニッ
トの小型化および構成の簡素化を図ることができる。し
かも、このような内外気２層流タイプの空調ユニットに
おいて、第２の温風通路（３０）の通路空間を利用し
て、電気発熱体（３８）の設置スペースの確保が容易に
なるとともに、２層流モード以外の通常モード（すなわ
ち、電気発熱体（３８）の非通電時）には、空調空気が
第１の温風通路（１９ａ）を通ってフット開口部（２
９、３３）に流入するので、電気発熱体（３８）による
通風抵抗が問題とならない。

【００１１】また、請求項４記載の発明では、フット開
口部として、第２の温風通路（３０）により相互に連通
する前席用フット開口部（２９）および後席用フット開
口部（３３）を備え、第２の温風通路（３０）の入口部
（２１）を暖房用熱交換器（１３）の空気下流側の面に
対向するように配置し、後席用フット開口部（３３）を
入口部（２１）の直後の位置に配置したことを特徴とし
ている。

【００１２】これにより、最大暖房時に第２の温風通路
（３０）を通して、暖房用熱交換器（１３）直後の温風
を積極的に前席用フット開口部（２９）に導入でき、前
席用フット開口部（２９）からの温風吹出量を増加で
き、暖房効果を向上できるとともに、最大暖房時以外の
通常の暖房時（入口部（２１）をドア（２２）にて閉塞
しているとき）には第２の温風通路（３０）を、逆に前
席用フット開口部（２９）側から後席用フット開口部
（３３）に温風を導くための後席用温風通路として第２
の温風通路（３０）を作用させることができる。

【００１３】つまり、後席用フット開口部（３３）を有
するものにおいて、１つの共通の温風通路（３０）を最
大暖房時にも、それ以外の通常の暖房時にも有効活用で
き、構成の一層の簡潔化を図ることができる。また、請
求項５記載の発明のように、電気発熱体（３８）を、第
２の温風通路（３０）のうち、前席用フット開口部（２
９）に隣接する部位に配置すれば、前席用フット開口部
（２９）からの吹出空気温度上昇のために、電気発熱体
（３８）を効果的に活用できる。

【００１４】また、請求項６記載の発明のように、電気
発熱体（３８）を、第２の温風通路（３０）のうち、入
口部（２１）と後席用フット開口部（３３）との間に配
置すれば、前席用フット開口部（２９）および後席用フ
ット開口部（３３）の両方からの吹出空気温度上昇のた
めに、電気発熱体（３８）を活用できる。また、請求項
７記載の発明のように、電気発熱体（３８）を収容する
補助ケース体（３７）を、暖房用熱交換器（１３）を収
容する空調ケース（１１）とは別体で構成すれば、空調
ケース（１１）側の構成は、電気発熱体（３８）の装着
の有無と関係なく、共通化することできるので、電気発
熱体（３８）の装着ありの寒冷地向けの空調装置と、電
気発熱体（３８）の装着なしの標準地向けの空調装置と
を製造するに際して、補助ケース体（３７）部分の変更
のみで容易に対応でき、空調装置のコスト低減を図るこ
とができる。

【００１５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明を図に示す実施形態に
ついて説明する。 （第１実施形態）図１〜８は本発明の第１実施形態を示
すものであり、本第１実施形態は、ディーゼルエンジン
を搭載する車両、電気自動車、ハイブリッド車等のよう
に、暖房用として十分な熱源の確保が困難な車両におけ
る空調装置に適用されるものである。

【００１７】本第１実施形態における空調装置通風系
は、大別して、図１に示す送風機ユニット１と、図２〜
５に示す空調ユニット１００の２つの部分に分かれてい
る。最初に、図１に基づいて送風機ユニット１部を説明
すると、送風機ユニット１部は車室内の計器盤下方部の
うち、中央部から助手席側へオフセットして配置されて
いる。

【００１８】そして、送風機ユニット１には内気（車室
内空気）を導入する第１、第２内気導入口２、２ａと、
外気（車室外空気）を導入する外気導入口３が備えられ
ている。ここで、第１内気導入口２は送風機ユニット１
の下部に配置され、第１内外気切替ドア４により開閉さ
れる。一方、外気導入口３と第２内気導入口２ａは送風
機ユニット１の上部に隣接して配置され、第２内外気切
替ドア５により切替開閉される。

【００１９】この両内外気切替ドア４、５は、それぞれ
回転軸４ａ、５ａを中心として回動操作されるものであ
って、図示しないリンク機構およびサーボモータのよう
なアクチュエータによって、空調装置の内外気導入モー
ド制御信号に応じて連動操作される。そして、第２内外
気切替ドア５の下側には、外気導入口３および第２内気
導入口２ａからの導入空気を清浄化（塵埃の除去、悪臭
の吸着等）する空気フィルタ４０が配置してある。ま
た、送風機ユニット１内において、空気フィルタ４０の
下側には、上記導入口２、２ａ、３からの導入空気を送
風する第１（内気側）ファン６および第２（外気側）フ
ァン７が配置されている。この両ファン６、７は周知の
遠心多翼ファン（シロッコファン）からなるものであっ
て、１つの共通の電動モータ４２にて同時に回転駆動さ
れる。このファン駆動用電動モータ４２は内気側の第１
ファン６の下方側に配置されている。

【００２０】第１ファン６の吸入口６ａは、第１内気導
入口２に連通可能であるとともに、連通路４３を介して
空気フィルタ４０下流側の空間４４に連通可能になって
いる。第１内外気切替ドア４は上記第１内気導入口２の
開閉と連動して連通路４３も開閉する。図１は後述する
２層流モードの状態を示しており、内気導入口２から第
１（内気側）ファン６の吸入口６ａに内気が吸入される
とともに、外気導入口３から第２（外気側）ファン７の
吸入口７ａに空気フィルタ４０を介して外気が吸入され
る。従って、この状態では、第１ファン６は内気を第１
（内気側）空気通路８に送風し、第２ファン７は外気を
第２（外気側）空気通路９に送風するようになってい
る。第１、第２空気通路８、９は、第１ファン４と第２
ファン５との間に配置された仕切り板１０により仕切ら
れており、この仕切り板１０は、両ファン６、７を収納
する樹脂製のスクロールケーシング１０ａに一体成形で
きる。

【００２１】次に、図２〜５により空調ユニット１００
部を説明すると、図２、３はフットモードの２層流モー
ドと通常モードを示し、図４、５はフットデフロスタモ
ードの２層流モードと通常モードを示している。空調ユ
ニット１００部は１つの空調ケース１１内に蒸発器（冷
房用熱交換器）１２とヒータコア（暖房用熱交換器）１
３とを両方とも一体的に内蔵するタイプのものである。

【００２２】空調ケース１１はポリプロピレンのよう
な、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂の成
形品からなり、図２の上下方向（車両上下方向）に分割
面を有する左右２分割のケースからなる。この左右２分
割のケースは、上記熱交換器１２、１３、後述するドア
等の機器を収納した後に、金属バネクリップ、ネジ等の
締結手段により一体に結合されて、空調ユニット１００
を構成する。

【００２３】空調ユニット１００部は、車室内の計器盤
下方部のうち、車両左右方向の略中央部に配置されるも
のであり、そして、空調ケース１１の、最も車両前方側
の部位には、空気流入口１４が配設されており、この空
気流入口１４には、送風機ユニット１から送風される空
調空気が流入する。この空気流入口１４は助手席前方の
部位に配置される送風機ユニット１の空気出口部に接続
するために、空調ケース１１のうち、助手席側の側面に
開口している。

【００２４】空調ケース１１内において、空気流入口１
４直後の部位に蒸発器１２が第１、第２空気通路８、９
の全域を横切るように配置されている。この蒸発器１２
は周知のごとく冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱を空調空
気から吸熱して、空調空気を冷却する冷房用熱交換器で
ある。ここで、蒸発器１２は図２に示すように、車両前
後方向には薄型で、車両上下方向に延びる形態で空調ケ
ース１１内に設置されている。

【００２５】また、空気流入口１４から蒸発器１２に至
る空気通路は、仕切り板１５により車両下方側の第１空
気通路８と車両上方側の第２空気通路９とに仕切られて
いる。この仕切り板１５は空調ケース１１に樹脂にて一
体成形され、水平方向に延びる固定仕切り部材である。
そして、蒸発器１２の空気流れ下流側（車両後方側）
に、所定の間隔を開けてヒータコア１３が隣接配置され
ている。このヒータコア１３は、蒸発器１２を通過した
冷風を再加熱する暖房用熱交換器であって、その内部に
温水（車両エンジンの冷却水）が流れ、この温水を熱源
として空気を加熱するものである。このヒータコア１３
も蒸発器１２と同様に、車両前後方向には薄型で、車両
上下方向に延びる形態で空調ケース１１内に設置されて
いる。但し、ヒータコア１３は垂直より若干の角度だけ
車両後方側へ傾斜して配置されている。

【００２６】また、空調ケース１１内で、ヒータコア１
３の上方部位には、このヒータコア１３をバイパスして
空気（冷風）が流れる冷風バイパス通路１６が形成され
ている。空調ケース１１内で、ヒータコア１３と蒸発器
１２との間には、ヒータコア１３で加熱される温風とヒ
ータコア１３をバイパスする冷風（すなわち、冷風バイ
パス通路１６を流れる冷風）との風量割合を調整する平
板状の主エアミックスドア１７、および補助エアミック
スドア１８が配置されている。ここで、この両エアミッ
クスドア１７、１８は、それぞれ水平方向に配置された
回転軸１７ａ、１８ａと一体に結合されており、この回
転軸１７ａ、１８ａとともに車両上下方向に回動可能に
なっている。

【００２７】回転軸１７ａ、１８ａは、空調ケース１１
に回転自在に支持され、かつ回転軸１７ａ、１８ａの一
端部は空調ケース１１の外部に突出して、図示しないリ
ンク機構に結合されている。両エアミックスドア１７、
１８は、このリンク機構およびサーボモータのようなア
クチュエータを介して、空調装置の吹出空気温度制御信
号に応じて、連動操作されるようになっている。

【００２８】主エアミックスドア１７の回転軸１７ａは
補助エアミックスドア１８の回転軸１８ａよりも所定間
隔をあけて上方側に配置され、主、補助の両エアミック
スドア１７、１８は、互い干渉しないようにして任意の
回動位置に操作可能になっており、最大冷房時には、両
エアミックスドア１７、１８は図２の２点鎖線に示すよ
うに互いにラップした位置に回動操作されて、両エアミ
ックスドア１７、１８が空調ケース１１側の突出リブに
圧着し、ヒータコア１３への空気流入路を全閉する。

【００２９】一方、最大暖房時には、両エアミックスド
ア１７、１８は図２、４の実線位置に回動操作されて、
主エアミックスドア１７が冷風バイパス通路１６の入口
穴１６ａを全閉すると同時に、補助エアミックスドア１
８の先端部が蒸発器１２直後の位置で、かつ仕切り板１
５の延長線Ａ近傍に位置することにより、補助エアミッ
クスドア１８は、蒸発器１２とヒータコア１３との間の
空気通路を第１空気通路８と第２空気通路９とに区画形
成する可動仕切り部材として作用する。

【００３０】そして、空調ケース１１内において、ヒー
タコア１３の空気下流側（車両後方側の部位）には、ヒ
ータコア１３との間に所定間隔を開けて上下方向に延び
る仕切り壁１９が空調ケース１１に一体成形されてお
り、この仕切り壁１９によりヒータコア１３の直後から
上方に向かう第１温風通路１９ａが形成されている。こ
の第１温風通路１９ａの下流側（上方側）はヒータコア
１３の上方部において冷風バイパス通路１６と合流し、
冷風と温風の混合を行う冷温風混合空間２０を形成して
いる。

【００３１】また、仕切り壁１９の下端部には、ヒータ
コア１３の空気下流側の面と対向するようにして、温風
バイパス入口部２１が開口しており、この温風バイパス
入口部２１は温風バイパスドア２２により開閉される。
この温風バイパスドア２２は温風バイパス入口部２１の
上端部に回動自在に配置された回転軸２３に連結され、
この回転軸２３と一体に図２の実線位置と２点鎖線位置
との間で回動操作される。本例では、温風バイパスドア
２２は図示しないリンク機構を介して、両エアミックス
ドア１７、１８の駆動用アクチュエータにより連動操作
されるようになっている。

【００３２】この温風バイパスドア２２は、後述のフッ
ト吹出モードおよびフットデフロスタ吹出モードにおい
て、最大暖房状態が設定されたとき（２層流モード）に
は、図２の実線位置（ヒータコア１３の仕切り線Ｂ近傍
位置）に操作されてヒータコア１３直後の第１温風通路
１９ａを第１空気通路８と第２空気通路９とに区画形成
する可動仕切り部材として作用する。

【００３３】なお、ヒータコア１３の空気上流側には、
その仕切り線Ｂと補助エアミックスドア１８の回転軸１
７ａとの間を仕切る固定仕切り板２４が空調ケース１１
に一体成形されている。空調ケース１１の上面部におい
て、車両前方側の部位にはデフロスタ開口部２５が開口
している。このデフロスタ開口部２５は冷温風混合空間
２０から温度制御された空調空気が流入するものであっ
て、図示しないデフロスタダクトおよびデフロスタ吹出
口を介して、車両窓ガラス内面に向けて風を吹き出す。
デフロスタ開口部２５は、回転軸２７により回動自在な
デフロスタドア２６により開閉される。

【００３４】空調ケース１１の上面部において、デフロ
スタ開口部２５よりも車両後方側（乗員寄り）の部位に
はフェイス開口部２８が開口している。このフェイス開
口部２８も冷温風混合空間２０から温度制御された空調
空気が連通路３６を通って流入するものであって、図示
しないフェイスダクトを介して計器盤上方部のフェイス
吹出口より乗員頭部に向けて風を吹き出す。

【００３５】また、空調ケース１１のうち、車両後方側
の側面の上部側には、前席用フット開口部２９が開口し
ている。この前席用フット開口部２９は冷温風混合空間
２０から温度制御された空調空気が連通路３６を通って
流入するとともに、最大暖房時には、温風バイパス入口
部２１の開口により、このバイパス入口部２１からの温
風が第２温風通路３０を通して流入するようになってい
る。そして、前席用フット開口部２９は空調ケース１１
のうち、車両左右両側部に配置されて、図示しない前席
用フットダクトを介して前席用（運転席用および助手席
用）フット吹出口から前席側乗員足元に温風を吹き出
す。

【００３６】フェイス開口部２８は回転軸３２により回
動自在なフェイスドア３１により開閉される。また、前
席用フット開口部２９の入口穴２９ａは回転軸３１１に
より回動自在なフットドア３１０により開閉される。後
席用フット開口部３３は温風バイパス入口部２１の直後
に対向するように開口しており、この後席用フット開口
部３３は、温風バイパス入口部２１および第２温風通路
３０からの温風が流入し、この温風を図示しない後席用
フットダクトを介して後席用フット吹出口から後席側の
乗員足元に温風を吹き出す。

【００３７】なお、デフロスタドア２６、フェイスドア
３１およびフットドア３１０は、吹出モード切替用のド
ア手段であって、図示しないリンク機構に連結されて、
サーボモータのようなアクチュエータにより、空調装置
の吹出モード制御信号に応じて、連動操作されるように
なっている。ところで、上記した第２温風通路３０およ
び後席用フット開口部３３は、補助ケース体３７により
区画されている。この補助ケース体３７は、ポリプロピ
レン等の樹脂にて空調ケース１１とは別体で成形されて
いる。図６はこの補助ケース体３７の具体的形状例を示
している。この補助ケース体３７は、空調ケース１１の
うち、車両後方側（乗員寄り）で、かつ、下部側の部位
にネジ等の適宜の締結手段により空調ケース１１に脱着
可能に取付られている。

【００３８】この樹脂製の補助ケース体３７のうち、前
席用フット開口部２９に隣接した上部側の部位に発熱体
収容用の通路拡大部３７ａを設け、この通路拡大部３７
ａ内に暖房補助熱源としての電気発熱体３８を設置して
いる。ここで、電気発熱体３８は、所定温度（キュリー
点＝例えば、１６０°Ｃ）にて抵抗値が急増する正の抵
抗温度特性を有する抵抗体材料（ＰＴＣヒータ）からな
る。従って、電気発熱体３８は、この正の抵抗温度特性
により発熱温度をキュリー点に自己制御する自己温度制
御機能を持っている。

【００３９】図７は電気発熱体３８の具体的構造を例示
するもので、図７（ａ）は電気発熱体３９の上面図で、
（ｂ）は（ａ）の正面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面
図である。電気発熱体３８には、多数の通風孔３８ａを
有する長方形の多孔形状（ハニカム形状）に成形された
発熱体素子（ＰＴＣヒータ）３８ｂが備えられている。
そして、発熱体素子３８ｂの一面側（図７（ｃ）の下側
面）に正極側の電極板３８ｃを配置し、他面側（図７
（ｃ）の上側面）に負極側の電極板３８ｄを配置してい
る。

【００４０】正負の電極板３８ｃ、３８ｄは銅、アルミ
ニウム等の導電金属材にて、発熱体素子３８ｂの外周縁
部に沿うコの字状またはロの字状の板形状に成形されて
おり、正極側の電極板３８ｃは図７（ｃ）に示すように
湾曲部を有し、この湾曲部にて正極側の電極板３８ｃが
発熱体素子３８ｂの一面に弾性的に圧接して、正負の電
極板３８ｃ、３８ｄと発熱体素子３８ｂとの間を確実に
電気的に導通させるようにしてある。

【００４１】これらの発熱体素子３８ｂおよび正負の電
極板３８ｃ、３８ｄを保持する樹脂製の枠体３８ｅは、
発熱体素子３８ｂのキュリー点温度以上の耐熱性が必要
であり、従って、ナイロン等の耐熱性に優れた樹脂にて
成形するのがよい。枠体３８ｅの全体形状は図７（ｂ）
に示すようにコの字状であり、かつ、枠体３８ｅは図７
（ｃ）に示すように断面形状もコの字状であり、この断
面形状コの字状の内側部に発熱体素子３８ｂおよび正負
の電極板３８ｃ、３８ｄを圧接状態で保持するようにな
っている。

【００４２】また、枠体３８ｅは取付ステー部３８ｆを
有し、この取付ステー部３８ｆの取付孔３８ｇにより枠
体３８ｅが補助ケース体３７にネジ止め等の手段で固定
される。正負の電極板３８ｃ、３８ｄはリード線３８ｈ
を介して外部回路と電気結線される。図８は本実施形態
における電気制御の概要を示すシステム図であり、空調
用電子制御装置５０はマイクロコンピュータ等から構成
されるものであって、周知のセンサ５１ａ〜５１ｅを含
むセンサ群５１からの各種センサ信号および図示しない
空調操作パネルに設けられた操作部材５２ａ〜５２ｅを
含む操作部材群５２からの各種操作信号が入力される。

【００４３】空調用電子制御装置５０によって制御され
る空調用の各種機器のうち、５３は第１内外気切替ドア
４および第２内外気切替ドア５をリンク機構を介して駆
動するアクチュエータのサーボモータ、５４は主エアミ
ックスドア１７および補助エアミックスドア１８を連動
して駆動するアクチュエータのサーボモータで、このサ
ーボモータ５４は両エアミックスドア１７、１８を駆動
する所定の回転角範囲を越えた最大暖房側の領域で温風
バイパスドア２２を駆動する。

【００４４】５５はデフロスタドア２６、フェイスドア
３１、およびフットドア３１０を連動して駆動するアク
チュエータのサーボモータである。空調用電子制御装置
５０は予め設定されＲＯＭに記憶されているプログラム
に基づいて、各入力信号に対する演算処理を行って、空
調用の各種機器（上述したドア等）の作動を制御する。

【００４５】次に、上記構成において本第１実施形態の
作動を説明すると、空調用電子制御装置５０は車両エン
ジンのイグニッションスイッチ（図示せず）および空調
操作パネルの操作部材群５２のオート設定スイッチ５２
ａが投入されることにより起動する。そして、空調用電
子制御装置５０により算出される目標吹出空気温度（Ｔ
ＡＯ）に基づいてフット吹出モードが設定され、また、
空調用電子制御装置５０により目標吹出空気温度（ＴＡ
Ｏ）に基づいて目標エアミックスドア開度（ＳＷ）が算
出され、この目標エアミックスドア開度（ＳＷ）に基づ
いて主エアミックスドア１７および補助エアミックスド
ア１８がサーボモータ５４により最大暖房位置に操作さ
れると、２層流モードが設定される。図２はこのフット
吹出モードにおける２層流モードの状態を示している。

【００４６】この状態では、送風機ユニット１において
は、第１、第２内外気気切替ドア４、５がサーボモータ
５３によりそれぞれ図１の実線位置に操作される。従っ
て、第１内気導入口２が第１（内気側）ファン６の吸入
口６ａに連通し、また、外気導入口３が第２（外気側）
ファン７の吸入口７ａに連通する。この状態では、第１
ファン６は内気導入口２からの内気を第１（内気側）通
路８に送風し、第２ファン７は外気導入口３からの外気
を第２（外気側）通路９に送風する。

【００４７】また、空調ユニット１００においては、両
エアミックスドア１７、１８が図示の実線で示す最大暖
房位置に操作されるため、主エアミックスドア１７が冷
風バイパス通路１６の入口穴１６ａを全閉すると同時
に、補助エアミックスドア１８の先端部が蒸発器１２直
後の位置で、かつ仕切り板１５の延長線Ａ近傍に位置す
るように設定してある。これにより、補助エアミックス
ドア１８は、蒸発器１２とヒータコア１３との間の空気
通路を第１空気通路８と第２空気通路９とに区画形成す
る可動仕切り部材として作用する。

【００４８】また、温風バイパスドア２２は、サーボモ
ータ５４により図示の実線位置に操作されてヒータコア
１３直後の第１温風通路１９ａを第１空気通路８と第２
空気通路９とに区画形成する可動仕切り部材として作用
するとともに、温風バイパス入口部２１を開放する。ま
た、サーボモータ５５によりデフロスタドア２６および
フットドア３１０はそれぞれデフロスタ開口部２５およ
び前席用フット開口部２９の入口部２９ａを所定量開口
する位置に操作され、また、フェイスドア３１はフェイ
ス開口部２８の閉塞位置に操作される。

【００４９】従って、モータ４２にてファン６、７を作
動させることより、内気導入口２からの内気と外気導入
口３からの外気は、仕切り部材１０、１５、１８、２２
により仕切られて、第１空気通路８と第２空気通路９と
をそれぞれ区分されたまま流れる。この内気と外気はす
べてヒータコア１３を通過し、最大限加熱される。内気
はヒータコア１３で加熱された後に、温風バイパス入口
部２１を通って第２温風通路３０を経由して、前席用、
後席用フット開口部２９、３３に至る。これに対して、
外気はヒータコア１３で加熱された後に、温風バイパス
ドア２２上方側の第１温風通路１９ａを経て、冷温風混
合空間２０に至り、さらに、ここから外気は２つの流れ
に分岐して、その一方の外気はデフロスタ開口部２５に
流入し、残余の外気は連通路３６を通って前席用フット
開口部２９に流入する。

【００５０】以上の結果、デフロスタ開口部２５には低
湿度の外気を加熱した温風が流れて、窓ガラス内面にこ
の低湿度の温風が吹き出すので、窓ガラスの防曇性を良
好に確保できる。しかも、前席用、後席用フット開口部
２９、３３からは主に内気を加熱した温度の高い温風を
吹き出して、暖房効果を向上させることができる。図２
において、矢印Ｃは内気の流れを示し、矢印Ｄは外気の
流れを示している。

【００５１】さらに、上記した２層流モード（すなわ
ち、最大暖房状態）であって、かつ、ヒータコア１３へ
の流入温水の温度が所定温度（例えば、６５°Ｃ）以下
のときは、水温センサ５１ｄ（図８）の水温信号に基づ
いて、空調用電子制御装置５０により電気発熱体３８に
通電され、電気発熱体３８が発熱するので、第２温風通
路３０を通過して前席用フット開口部２９に流入する温
風を電気発熱体３８によりさらに加熱できる。

【００５２】そのため、温水の低温時にも前席用フット
開口部２９からの吹出空気温度を高めて、前席側の暖房
能力を効果的に高めることができる。特に、本実施形態
によると、前席用フット開口部２９には第２空気通路９
側の外気の一部が流入するので、前席用フット開口部２
９の吹出空気温度が後席用フット開口部３３に比して低
めとなる傾向にあるが、上記の電気発熱体３８の加熱作
用により前席用フット開口部２９の吹出空気温度を後席
用フット開口部３３よりも高くすることが可能となる。

【００５３】なお、フット吹出モードにおける、デフロ
スタ開口部２５への吹出風量と、フット開口部２９、３
３への吹出風量の割合は、デフロスタドア２６の中間位
置への操作により、第２空気通路９側の外気の一部を前
席用フット開口部２９側に流入させるので、フット開口
部２９、３３への吹出風量を８０％程度、デフロスタ開
口部２５への吹出風量を２０％程度に設定できる。

【００５４】次に、フット吹出モードにおいて、両エア
ミックスドア１７、１８が図３に示すように最大暖房状
態から吹出空気温度の制御のために中間開度位置に操作
されると、空調ユニット１００は通常モードの状態とな
る。この通常モード状態では、両エアミックスドア１
７、１８が中間開度位置に操作されて、主エアミックス
ドア１７が冷風バイパス通路１６を開放するので、この
冷風バイパス通路１６を通って冷風がヒータコア１３を
バイパスして直接、冷温風混合空間２０に至る。

【００５５】この両エアミックスドア１７、１８の操作
に連動して、温風バイパスドア２２が図３の実線位置に
操作されて温風バイパス入口部２１を閉塞するととも
に、ヒータコア１３直後の第１温風通路１９ａに対する
仕切り作用を消滅する。従って、ヒータコア１３を通過
して加熱された温風はすべて第１温風通路１９ａを上昇
した後に空間２０にて冷風バイパス通路１６からの冷風
と混合して所望の温度となる。この温風は、その大部分
は連通路３６を通って前席用、後席用フット開口部２
９、３３側に至り、乗員足元に吹き出す。また、空間２
０の温風の残余はデフロスタ開口部２５側に至り、窓ガ
ラス内面に吹き出す。

【００５６】上記の通常モード（温度制御域）のフット
吹出モードでは、最大暖房能力を必要としていないた
め、内外気導入モードは、第１、第２の内気導入口２、
２ａをともに閉塞し、外気導入口３のみを開放する全外
気モードに設定する。しかし、乗員の手動操作よる設定
にて、第１、第２の内気導入口２、２ａをともに開放す
る全内気モードとすることができる。

【００５７】また、上記通常モード状態では、電気発熱
体３８への通電は温水温度の如何にかかわらず、常に遮
断されている。また、電気発熱体３８が第２温風通路３
０内に配置されているので、車室内暖房の主要な役割を
果たす前席用フット開口部２９に対して電気発熱体３８
が空気流れの下流側に位置する。従って、電気発熱体３
８が前席用フット開口部２９への空気流れの通風抵抗と
ならないので、前席用フット開口部２９への風量低下が
生じない。

【００５８】なお、上記通常モード状態では、後席用フ
ット開口部３３に前席用フット開口部２９の部位から第
２温風通路３０を通過して温風が流入するので、電気発
熱体３８を温風が通過するが、後席用フット開口部３３
への風量が少ないので、電気発熱体３８による通風抵抗
は問題とならない。次に、前席用、後席用フット開口部
２９、３３からの吹出風量と、デフロスタ開口部２５か
らの吹出風量とを略同等とするフットデフロスタ吹出モ
ードにおいて、最大暖房状態が設定されて、２層流モー
ドが設定されたときは、図４に示すように、フット吹出
モード時に比して、デフロスタドア２６の開度を増大さ
せるとともに、フットドア３１０が前席用フット開口部
２９の入口部２９ａを閉塞する位置に操作される。

【００５９】これにより、デフロスタ開口部２５からの
吹出風量を増加できて、前席用、後席用フット開口部２
９、３３からの吹出風量と、デフロスタ開口部２５から
の吹出風量とを略同等にすることが可能となる。また、
温水温度が所定温度以下であれば、電気発熱体３８に通
電して、第２温風通路３０から前席用フット開口部２９
に流入する空気を電気発熱体３８により加熱する。他の
点はフット吹出モードにおける２層流モードと同じであ
る。

【００６０】次に、フットデフロスタ吹出モードにおい
て、両エアミックスドア１７、１８が最大暖房状態から
吹出空気温度の制御のために図５に示すように中間開度
位置に操作されると、両エアミックスドア１７、１８の
操作に連動して、温風バイパスドア２２が図５の実線位
置に操作されて温風バイパス入口部２１を閉塞するの
で、２層流モードが解除され、通常モード状態となる。
このフットデフロスタ吹出モードの通常モード状態は、
フット側の吹出風量と、デフロスタ側の吹出風量とを略
同等にしている点がフット吹出モードの通常モード状態
と異なるのみで、他の点はフット吹出モードと同じであ
る。

【００６１】なお、２層流モードにおいて、電気発熱体
３８が通電されている状態において、万一、モータロッ
ク等の故障が発生して、第１、第１ファン６、ファン７
が停止すると、電気発熱体３８への送風が無くなるの
で、電気発熱体３８の発熱による熱害、すなわち、補助
ケース体３７の熱変形等の弊害が生じる恐れがある。そ
こで、本第１実施形態では、電気発熱体３８の上面部
と、補助ケース体３７の上面壁部３７ｂとの間の間隙寸
法ｈ（図６（ａ）参照）を所定値以上、具体的には、例
えば、４０ｍｍ以上設定することにより、モータロック
等による送風停止時にも、補助ケース体３７が熱害で変
形するのを抑制できる。

【００６２】（第２実施形態）上記した第１実施形態で
は電気発熱体３８を第２温風通路３０のうち、前席用フ
ット開口部２９に隣接した部位に配置しているから、２
層流モード時に、後席用フット開口部３３に流入する空
気は電気発熱体３８により加熱されない。そこで、図９
に示す第２実施形態では、電気発熱体３８を第２温風通
路３０の入口部２１直後の部位に配置することにより、
２層流モード時に前席用、後席用の両フット開口部２
９、３３に流入する空気を図９の実線矢印Ｃのごとく電
気発熱体３８を通過させて、両フット開口部２９、３３
への流入空気をいずれも電気発熱体３８の発熱により加
熱できるようにしている。

【００６３】また、図９の第２実施形態によると、通常
モード時には、前席用フット開口部２９側から第２温風
通路３０を通過して後席用フット開口部３３に流入する
空気流れ（図９の破線矢印Ｅ）に対して、電気発熱体３
８を略平行に配置できるので、両フット開口部２９、３
３に流入する空気流れに対して電気発熱体３８が通風抵
抗とならない。

【００６４】（他の実施形態）なお、上記実施形態で
は、ヒータコア１３による空調空気の加熱量を調整して
空気温度を調整する温度調整手段として、冷風と温風の
風量割合を調整するエアミックスドア１７、１８を使用
しているが、エアミックスドア１７、１８の代わりに、
ヒータコア１３に流入する温水の流量または温水の温度
を調整する温水弁を用いて、この温水弁の温水流量（ま
たは温水温度）の調整作用により空気温度を調整するタ
イプの空調装置にも同様に本発明を適用できる。

【００６５】また、上記実施形態では、２層流モード時
に内気側の第１空気通路８と、外気側の第２空気通路９
とを仕切るために、補助エアミックスドア１８および温
風バイパスドア２２を可動仕切り部材として使用するタ
イプの空調ユニット１００を使用しているが、内気側の
第１空気通路８と、外気側の第２空気通路９とを仕切る
仕切り部材として、空調ケース１１側に固定された固定
仕切り部材を使用するタイプの空調ユニット１００にも
本発明は適用できる。

【００６６】また、２層流モードを設定する最大暖房時
とは、エアミックスドア１７、１８が冷風のバイパスを
完全に防止する位置に操作されている場合に厳格に限定
されるものでなく、若干量の冷風のバイパスを許容する
エアミックスドア位置の場合をも含むものである。ま
た、上記実施形態では、空調ユニット１００内に蒸発器
（冷房用熱交換器）１２を配設しているが、この冷房用
熱交換器を持たないタイプの空調装置にも同様に本発明
を適用できることはもちろんである。

【００６７】また、上記第１、第２実施形態における後
席用フット開口部３３を廃止した空調装置にも同様に本
発明を適用できることはいうまでもない。また、上記実
施形態では、第１空気通路８に内気を流すとともに、第
２空気通路９に外気を流すようにした２層流モードを設
定可能な空調ユニット１００について説明したが、空気
通路をこのように第１空気通路８と第２空気通路９とに
区画せずに、１つの空気通路を構成する通常の空調ユニ
ットにおいても、最大暖房時の暖房能力を向上させるこ
とを目的として、第２温風通路（温風バイパス通路）３
０を形成することは従来公知であり、本発明はこの第２
温風通路（温風バイパス通路）３０を形成する通常タイ
プの空調ユニットにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の通風系における送風機
ユニット部の断面図である。

【図２】同実施形態の通風系における空調ユニット部の
断面図で、フット吹出モードにおける２層流モードの状
態を示す。

【図３】同実施形態のフット吹出モードにおける通常モ
ードの状態を示す断面図である。

【図４】同実施形態のフットデフロスタ吹出モードにお
ける２層流モードの状態を示す断面図である。

【図５】同実施形態のフットデフロスタ吹出モードにお
ける通常モードの状態を示す断面図である。

【図６】（ａ）は同実施形態の補助ケース体の側面図、
（ｂ）は（ａ）の正面図である。

【図７】（ａ）は同実施形態の電気発熱体の上面図、
（ｂ）は（ａ）の正面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面
図である。

【図８】同実施形態の電気制御のシステム図である。

【図９】本発明の第２実施形態による電気発熱体設置部
の断面図である。

【符号の説明】

１…送風機ユニット、２、２ａ…内気導入口、３…外気
導入口、４、５…第１、第２内外気切替ドア、６、７…
第１、第２ファン、８、９…第１、第２空気通路、１１
…空調ケース、１２…蒸発器、１３…ヒータコア、１６
…冷風バイパス通路、１７…主エアミックスドア、１８
…補助エアミックスドア、１９ａ…第１温風通路、２１
…温風バイパス入口部、２２…温風バイパスドア、２５
…デフロスタ開口部、２６…デフロスタドア、２８…フ
ェイス開口部、２９…前席用フット開口部、３０…第２
温風通路、３１…フェイスドア、３１０…フットドア、
３３…後席用フット開口部、３７…補助ケース体、３８
…電気発熱体、１００…空調ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 淳二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温水を熱源として空調空気を加熱する暖
   房用熱交換器（１３）と、 この暖房用熱交換器（１３）による空調空気の加熱量を
   調整して空気温度を調整する温度調整手段（１７、１
   ８）と、 車室内乗員の足元に向けて風を吹き出すフット吹出口に
   接続されるフット開口部（２９、３３）と、 車両窓ガラス内面に向けて風を吹き出すデフロスタ吹出
   口に接続されるデフロスタ開口部（２５）と、 前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を前記フッ
   ト開口部（２９、３３）および前記デフロスタ開口部
   （２５）側に導く第１の温風通路（１９ａ）と、 前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を、前記第
   １の温風通路（１９ａ）をバイパスして前記フット開口
   部（２９、３３）に直接導く第２の温風通路（３０）
   と、 前記加熱量が最大となる位置に前記温度調整手段（１
   ７、１８）が操作される最大暖房状態が設定されたと
   き、前記第２の温風通路（３０）の入口部（２１）を開
   口する温風バイパスドア（２２）と、 前記第２の温風通路（３０）に設置され、前記最大暖房
   状態の設定時に通電されて空調空気を加熱する電気発熱
   体（３８）とを備えることを特徴とする車両用空調装
   置。
2. 【請求項２】 温水を熱源として空調空気を加熱する暖
   房用熱交換器（１３）と、 この暖房用熱交換器（１３）による空調空気の加熱量を
   調整して空気温度を調整する温度調整手段（１７、１
   ８）と、 車室内乗員の足元に向けて風を吹き出すフット吹出口に
   接続されるフット開口部（２９、３３）と、 車両窓ガラス内面に向けて風を吹き出すデフロスタ吹出
   口に接続されるデフロスタ開口部（２５）とを備え、 前記フット開口部（２９、３３）と前記デフロスタ開口
   部（２５）の両方を同時に開口する吹出モードにおい
   て、前記加熱量が最大となる位置に前記温度調整手段
   （１７、１８）が操作される最大暖房状態が設定された
   ときには、少なくとも、前記空調空気の通路を、内気が
   流れる第１空気通路（８）と外気が流れる第２空気通路
   （９）とに区画形成して、 前記第１空気通路（８）を前記フット開口部（２９、３
   ３）に連通させるとともに、前記第２空気通路（９）を
   前記デフロスタ開口部（２５）に連通させる車両用空調
   装置であって、 前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を前記フッ
   ト開口部（２９、３３）および前記デフロスタ開口部
   （２５）側に導く第１の温風通路（１９ａ）と、 前記暖房用熱交換器（１３）を通過した温風を、前記第
   １の温風通路（１９ａ）をバイパスして前記フット開口
   部（２９、３３）に直接導く第２の温風通路（３０）
   と、 この第２の温風通路（３０）の入口部（２１）を開閉す
   る温風バイパスドア（２２）と、 前記第２の温風通路（３０）に設置され、空調空気を加
   熱する電気発熱体（３８）とを備え、 前記第１空気通路（８）と前記第２空気通路（９）とを
   区画形成する２層流モード時には、前記温風バイパスド
   ア（２２）が、前記入口部（２１）を開放するととも
   に、前記第１の温風通路（１９ａ）を前記第１空気通路
   （８）と前記第２空気通路（９）とに区画形成する位置
   に操作されるようにし、 さらに、前記２層流モード時に前記電気発熱体（３８）
   に通電するようにしたことを特徴とする車両用空調装
   置。
3. 【請求項３】 前記暖房用熱交換器（１３）をバイパス
   して空調空気を流す冷風バイパス通路（１６）と、 この冷風バイパス通路（１６）からの冷風と前記第１の
   温風通路（１９ａ）からの温風とを混合させる冷温風混
   合空間（２０）とを備え、 前記温度調整手段は、前記暖房用熱交換器（１３）を通
   過する風量と前記冷風バイパス通路（１６）を通過する
   風量との風量割合を調節するエアミックスドア（１７、
   １８）であることを特徴とする請求項１または２に記載
   の車両用空調装置。
4. 【請求項４】 前記フット開口部として、前記第２の温
   風通路（３０）により相互に連通する前席用フット開口
   部（２９）および後席用フット開口部（３３）を備え、 前記第２の温風通路（３０）の入口部（２１）を前記暖
   房用熱交換器（１３）の空気下流側の面に対向するよう
   に配置し、 前記後席用フット開口部（３３）を前記入口部（２１）
   の直後の位置に配置したことを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 【請求項５】 前記電気発熱体（３８）は、前記第２の
   温風通路（３０）のうち、前記前席用フット開口部（２
   ９）に隣接する部位に配置されていることを特徴とする
   請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 【請求項６】 前記電気発熱体（３８）は、前記第２の
   温風通路（３０）のうち、前記入口部（２１）と前記後
   席用フット開口部（３３）との間に配置されていること
   を特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
7. 【請求項７】 前記電気発熱体（３８）を収容する補助
   ケース体（３７）を、前記暖房用熱交換器（１３）を収
   容する空調ケース（１１）とは別体で構成したことを特
   徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両
   用空調装置。