説明

車両用空調装置

【課題】空調風の煩わしさを感じさせずに、車室内の適温状態を維持することができる車両用空調装置を提供すること。
【解決手段】車載されたリア空調ユニット(空調ユニット)11と、このリア空調ユニット11からの空調風を車室R内へ導くセンタールーフダクト13(ダクト)とを備えた車両用空調装置10であって、センタールーフダクト13に、車室Rとセンタールーフダクト13の内部とにそれぞれ面し、この車室Rの内部との間で熱交換を行う熱交換パネル(熱交換部)20を設けた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の車室内の温度環境を改善するための車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、車室のルーフ部に多数の空気吹出口を設定し、この多数の空気吹出口から空調ユニットによって調整された空調風を吹き出す車両用空調装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特許第3879655号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、上述の車両用空調装置では、車室内の温度が安定していて熱負荷が低いとき、すなわち急速に温度調整を行う必要のないときには、上方から吹き付ける空調風が煩わしく感じるおそれがあった。
【0004】
また、空調風が煩わしいために空調ユニットをOFF制御してしまうと、車室内温度が次第に上昇、あるいは下降してしまい適温状態を維持することができなくなっていた。
【0005】
そこで、この発明は、空調風の煩わしさを感じさせずに、車室内の適温状態を維持することができる車両用空調装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、この発明に係る車両用空調装置は、車載された空調ユニットと、この空調ユニットからの空調風を車室内へ導くダクトとを備えた車両用空調装置であって、前記ダクトには、前記車室と前記ダクトの内部とにそれぞれ面し、この車室の内部との間で熱交換を行う熱交換部が設けられたことを特徴としている。
【0007】
また、前記ダクトは、前記車室のルーフ部の左右両側部に沿って形成された一対のサイドルーフダクトと、これら一対のサイドルーフダクトを連通すると共に前記ルーフ部に沿って形成されたセンタールーフダクトとを有し、前記サイドルーフダクトには、少なくとも乗員に向けて前記空調風を吹き出すルーフベント吹出口が形成されていてもよい。
【0008】
また、前記サイドルーフダクトには、少なくともサイドウインドウに沿って前記空調風を吹き出すエアカーテン吹出口が形成されていてもよい。
【0009】
また、前記熱交換部は、前記センタールーフダクト内に配置されると共に、前記車室に設けられたシートの上方に位置していてもよい。
【発明の効果】
【0010】
この発明によれば、ダクト内に設けられた熱交換部を介して車室内の熱量の調整を行うことができる。これにより、空調風を吹き出すことなく車室を適温状態にすることが可能となる。
【0011】
そのため、空調風の煩わしさを感じさせずに、車室内の適温状態を維持することができる。
【0012】
また、サイドルーフダクトにルーフベント吹出口が形成されたことにより、車室内の熱負荷が高い場合、すなわち車室内を急速に冷やしたり暖めたりしたい場合には、ルーフベント吹出口からのスポット的な空調風の吹き出しによって、乗員に十分な冷風又は温風を当てることができる。
【0013】
さらに、車室内の空気を積極的に対流させることができ、熱交換部による熱交換を促進させて、車室内温度の調整をさらに急速に行うことが可能となる。
【0014】
また、サイドルーフダクトにエアカーテン吹出口が形成されたことにより、乗員に直接空調風が当たることを回避しつつ車室内の空気を積極的に対流させることができ、車室内の温度の偏りを解消して、さらに快適な状態を維持することができる。
【0015】
さらに、日射や外気温度の影響により温度が変化したサイドウインドウからの輻射量を抑制し、車室内の適温状態を効率よく維持することが可能となる。
【0016】
また、熱交換部がセンタールーフダクト内に配置されると共に、車室に設けられたシートの上方に位置することにより、シートに着座した乗員の上部の熱交換を積極的に行うことができ、乗員の体感温度をより快適な状態に維持することができる。
【0017】
特に車室内の空気を冷却する場合には、冷気が下方に流れるので、特に暑さを感じやすい顔周りの熱を除去して車室内の快適性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
本発明に係る車両用空調装置の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【0019】
図1及び図2に示す本発明に係る車両用空調装置10が適用された車両1は、車載されたリア空調ユニット(空調ユニット)11と、このリア空調ユニット11からの空調風を車室R内へと導く一対のサイドルーフダクト(ダクト)12,12及びセンタールーフダクト(ダクト)13と、一対の熱交換パネル(熱交換部)20,20とを備えている。
【0020】
なお、この車両1の前部には、図示しないフロント空調ユニットが搭載されている。このフロント空調ユニットは、乗員が設定した任意の温度に応じて車室内温度を調整する空調ユニットである。
【0021】
リア空調ユニット11は、図3に示すように、車体内部に設けられた空調ダクト14と、この空調ダクト14内に配置された送風ファン15及びエバポレータ16と、空調コントローラ17と、図示しないコンプレッサ等とを有している。
【0022】
空調ダクト14は、一端部に車室R内に開口したリア内気吸込口14aを有し、他端部が一対のサイドルーフダクト12,12に連通している。
【0023】
また、この空調ダクト14の中間部には分岐ダクト18が連通しており、この分岐ダクト18は、車室R内に開口したリア換気風吹出口18aと図示しないトランク室内に開口したトランク送風口18bとを有している。なお、図3中19は掃気ダクトである。
【0024】
ここで、リア内気吸込口14aと送風ファン15との間には、プライマリフィルタ15aが配置され、リア換気風吹出口18aの内側にはセカンダリフィルタ18cが配置されている。
【0025】
そして、一対のサイドルーフダクト12,12は、車両1のルーフ部2の左右両側部に沿ってそれぞれ形成されており、各サイドルーフダクト12の先端部近傍には、ルーフベント吹出口12aが形成され、中間部には、エアカーテン吹出口12bが形成されている。
【0026】
ここで、各サイドルーフダクト12は、後部座席Sの後方のリアパネル内に配置されたリア空調ユニット11(図1参照)からリアピラー(図示せず)内を通り、後部座席Sと前部座席S´との間に至るまで延在されている。
【0027】
そして、ルーフベント吹出口12aは、図2に示すように、後部座席Sに着座する乗員Jよりも前側方に位置し、エアカーテン吹出口12bは、この乗員Jのほぼ側方に位置するように形成されている。
【0028】
さらに、ルーフベント吹出口12aには、空調風を後方に向ける可動ルーバ(図示せず)と、風流れを遮断するシャットドア(図示せず)とが設けられている。これにより、このルーフベント吹出口12aは、後部座席Sに着座した乗員Jに向けて空調風を吹き出すことができる(図4(b)参照)。なお、この可動ルーバ及びシャットドアは手動により向きや開度を調整するようになっている。
【0029】
また、エアカーテン吹出口12bは、スリット状の開口形状を呈しており、空調風を下方に向ける可動ルーバ(図示せず)と、風流れを遮断するシャットドア(図示せず)とが設けられている。これにより、このエアカーテン吹出口12bは、サイドウインドウ4に沿って空調風を吹き出すことができる(図4(a)参照)。なお、この可動ルーバ及びシャットドアは手動により向きや開度を調整するようになっている。
【0030】
空調ダクト14と一対のサイドルーフダクト12,12との間には、それぞれ風量調整ドア5a、5bが設けられている。この風量調整ドア5a,5bは、それぞれ空調コントローラ17によって制御される図示しないドアアクチュエータによって開閉され、サイドルーフダクト12,12へ流れる空調風の風量を調整する。
【0031】
また、空調ダクト14と分岐ダクト18との間には、モード切替ドア6が設けられている。このモード切替ドア6は、空調コントローラ17によって制御される図示しないドアアクチュエータによって開閉され、分岐ダクト18への風流れを制御する。
【0032】
さらに、リア換気風吹出口18aとトランク送風口18bとの間には、吹出口切替ドア7が設けられている。この吹出口切替ドア7は、空調コントローラ17によって制御される図示しないドアアクチュエータによって開閉され、分岐ダクト18から流れ出る風の吹出口を制御する。
【0033】
なお、図中8a,8bは、掃気ダクト19への風流れを制御する制御ドアであり、空調コントローラ17によって開閉制御される。
【0034】
センタールーフダクト13は、一対のサイドルーフダクト12,12を連通すると共に、ルーフ部2に沿って形成されている。このセンタールーフダクト13は、ここでは、後部座席Sに着座した乗員Jの頭上に配置され、中央部が後方に向かうように蛇行している(図1参照)。
【0035】
そして、車両後方に向かって蛇行した中央部には、リア循環風吹出口13aが形成されている。このリア循環風吹出口13aには、空調風をリア内気吸込口14aに向ける可動ルーバ(図示せず)と、風流れを遮断するシャットドア(図示せず)とが設けられている。これにより、このリア循環風吹出口13aから排出された空調風は、車室R内にほとんど拡散することなくリア内気吸込口14aに吸い込まれることとなる。なお、この可動ルーバ及びシャットドアは手動により向きや開度を調整するようになっている。
【0036】
さらに、このセンタールーフダクト13内には、後部座席Sに着座した乗員Jの頭上に位置するように、リア循環風吹出口13aを挟んで一対の熱交換パネル20,20が設けられている。
【0037】
各熱交換パネル20は、ここではポリプロピレンによって形成された薄肉の平板形状を呈しており、一方の面(以下、外側面という)21が車室Rに露出し、他方の面(以下、内側面という)22がセンタールーフダクト13aの内部に露出している。
【0038】
なお、この熱交換パネル20の車室Rに露出した外側面21には、ルーフ部2の内側に設けられた不織布等が貼り付けられており、結露の発生を防止している。
【0039】
空調コントローラ17は、この車両用空調装置10を駆動制御するものであり、図3に示すように、エアコン(A/C)SW30、モード切替SW31、温度設定SW32等の各種スイッチからの所定の信号が入力されると共に、外気温センサ33、内気温センサ34、日射センサ35等の各種センサからの検出値が入力される。なお、図中36は、水温センサ等の他のセンサ及び集中スイッチ等の他のスイッチであり、これらからの信号も空調コントローラ17に適宜入力されるようになっている。
【0040】
そして、この空調コントローラ17は、エアコンSW30がON制御されると、温度設定SW32、外気温センサ33、内気温センサ34、日射センサ35により入力された車内の目標設定温度、車外の外気温度、車内の室内温度、車外の日射量に基づき、送風ファン15、エバポレータ16及び各ドア5a,5b,6,8a,8b等を制御して車室R内の温度調整を行う。
【0041】
また、モード切替SW31がON制御されると、例えば冷房モードから換気モードへと切り替わり、空調コントローラ17は送風ファン15及び各ドア5a,5b,6,8a,8b等を制御して車室R内の換気を行う。
【0042】
次に、本発明に係る車両用空調装置10の作用について説明する。
【0043】
この車両用空調装置10により車室R内の温度を調整するには、まずエアコンSW30をON制御する。これにより、空調コントローラ17は、各ドア5a,5b,6,8a,8bを制御し、図5に示すように、リア内気吸込口14aから車室R内の空気を吸い込んで、プライマリフィルタ15a→送風ファン15→エバポレータ16と通過させて冷却し、この冷却された空調風を、サイドルーフダクト12,12を介してルーフベント吹出口12a,12a及びエアカーテン吹出口12b,12bから車室R内に吹き出させる。
【0044】
ルーフベント吹出口12aから吹き出された空調風は、図4(b)に示すように、後部座席Sに着座した乗員Jの前方から乗員Jに向けて吹きつけられ、乗員Jはスポット的な送風を受けることができて十分な冷感を感じることができる。
【0045】
なお、このルーフベント吹出口12aからの風量を調整するには、図示しないシャットドアの開度を調整し、シャットドアを完全に閉めることでルーフベント吹出口12aからの空調風の吹き出しを停止することができる。
【0046】
また、エアカーテン吹出口12bから吹き出された空調風は、図4(a)に示すように、サイドウインドウ4に沿って吹き出され、サイドウインドウ4からの輻射熱が遮られて車室R内の適温状態を効率よく維持することが可能となる。
【0047】
なお、エアカーテン吹出口12bからの空調風は、乗員Jの肩口とサイドウインドウ4との間を流れるので、乗員Jに空調風が直接吹きつけられることはない。そのため、エアカーテン吹出口12bから流れ出る空調風の煩わしさを受けることはない。
【0048】
また、このエアカーテン吹出口12bからの風量を調整するには、図示しないシャットドアの開度を調整し、シャットドアを完全に閉めることでエアカーテン吹出口12bからの空調風の吹き出しを停止することができる。
【0049】
なお、一対のサイドルーフダクト12,12を流れる風量の調整は、風量調整ドア5a,5bの開度を調整することにより行われる。例えば、車両1にあたる日射量が車両の左右で異なる場合には、日射センサ35を用いて左右の日射の偏りを検知する。そして、検知された偏日射量に基づいて風量調整ドア5a,5bを調整し、左右のルーフベント吹出口12a,12aやエアカーテン吹出口12b,12から吹き出される空調風の風量を変化させる。
【0050】
さらに、一対のサイドルーフダクト12,12からセンタールーフダクト13へと流れた空調風は、熱交換パネル20の内側面22に沿って流れた後に、リア循環風吹出口13aから排出される。なお、このリア循環風吹出口13aから排出された空調風は、ほとんど車室R内に拡散することなくリア内気吸込口14aから吸い込まれる。
【0051】
ここで、熱交換パネル20の内側面22に沿って冷却された空調風が流れると、熱交換パネル20が冷却される。これにより、乗員Jから発する熱や高温となった車室R内の壁等の熱が熱交換パネル20に吸収され、乗員Jは涼しさを感じることができる。
【0052】
また、車室R内の温度も低下するので、空調風を吹き出すことなく車室Rを適温状態にすることが可能となる。
【0053】
なお、図5において、熱交換パネル20から延びる破線で示した矢印は、熱交換パネル20から広がる冷気、いわゆる冷輻射の広がりを示している。
【0054】
また、熱交換パネル20の温度は、センタールーフダクト13内を流れる空調風の風量によって調整する。ここでは、流れる空調風が多くなるほど熱交換パネル20は冷却されて温度が下がるようになっている。
【0055】
このセンタールーフダクト13内の風量調整は、リア循環風吹出口13aのシャットドア(図示せず)の開度によって行われる。
【0056】
つまり、このリア循環風吹出口13aのシャットドアの開度が大きい(リア循環風吹出口13aが大きく開いている)と、センタールーフダクト13内を流れる風量は多くなり、熱交換パネル20は十分に冷却されて車室Rの温度も大きく低下する。また、リア循環風吹出口13aのシャットドアの開度が小さい(リア循環風吹出口13aがあまり開いていない)と、センタールーフダクト13内を流れる風量が小さくなり、熱交換パネル20はあまり冷却されず、車室R内の温度も比較的低下しないこととなる。
【0057】
図6には、本発明に係る車両用空調装置10を使用した場合の時間と、後部座席Sに着座した乗員Jの体感温度指数との関係を示している。ここでは、外気温度35℃、湿度70%RH、日射量767W/mの環境下において、あらかじめフロント空調ユニットにより、車室R内の温度を快適状態(乗員体感温度指数0)に調整しておく。
【0058】
車内に乗り込んだ後、リア空調ユニット10を使用しない状態が約30分続くと、乗員体感温度指数は+3となり乗員Jは比較的強い暑さを感じる(図中Aで示す)。
【0059】
その後、エアコンSW30をON制御してリア空調ユニット11を駆動させ、ルーフベント吹出口12a,12a及びエアカーテン吹出口12b,12bから冷風を吹き出させると共に、熱交換パネル20を冷却して乗員J等の熱を吸収し、車室Rの内部との間で熱交換を行う。
【0060】
ルーフベント吹出口12a,12aからの空調風により、乗員Jはスポット的な冷風を感じることができ、急速に涼しくなり乗員体感温度指数は低下する。
【0061】
また、車室R内の空気を積極的に対流させることができ、熱交換パネル20による熱交換が促進されて、車室R内全体の温度をさらに急速に低下させることが可能となる。
【0062】
しかし、一定時間経過後(ここでは約15分後)には、ルーフベント吹出口12aから吹き出される空調風が乗員Jの顔に直接あたることが煩わしく感じられるようになってくる。また、このルーフベント吹出口12aからの風量を低下させると、冷気が下方に下がっていわゆる冷気だれ現象を引き起こし、乗員Jの下半身が冷えてしまい不快に感じることがある(図中Bで示す)。
【0063】
そこで、ルーフベント吹出口12aのシャットドア(図示せず)を閉鎖し、ルーフベント吹出口12aからの空調風の吹き出しを停止する。
【0064】
このとき、リア空調ユニット11は駆動しているので、サイドカーテン吹出口12b,12bから空調風が吹き出すと共に、熱交換パネル20は冷却されて乗員J等からの熱は吸収され続ける。
【0065】
このように、熱交換パネル20を介して車室R内の熱量の調整を行うことができるので、ルーフベント吹出口12aから空調風を吹き出さなくても車室Rを適温状態にすることができる。
【0066】
そのため、空調風の煩わしさを感じさせずに、車室R内の適温状態を維持することが可能となる。
【0067】
また、エアカーテン吹出口12b,12bから吹き出される空調風は、サイドウインドウ4と乗員Jの肩口との間に吹き出されるので、乗員Jに直接空調風が当たることを回避しつつ車室R内の空気を積極的に対流させることができ、車室R内の温度の偏りを解消して、さらに快適な状態を維持することができる。
【0068】
さらに、日射や外気温度の影響により温度が変化したサイドウインドウ4からの輻射量を抑制し、車室R内の適温状態を効率よく維持することが可能となる。
【0069】
これにより、車室R内の温度を快適状態(乗員体感温度指数0)に調整することができる(図中Cで示す)。
【0070】
また、上述の実施の形態では、熱交換パネル20がセンタールーフダクト13内に配置されると共に、車室Rに設けられた後部座席Sに着座した乗員Jの頭上に位置している。これにより、後部座席Sに着座した乗員Jの上部の熱を積極的に吸収することができ、乗員Jの体感温度をより快適な状態に維持することができる。
【0071】
特に車室R内の空気を冷却する場合には、冷気が下方に流れるので、特に暑さを感じやすい顔周りの熱を除去して車室R内の快適性を向上させることができる。
【0072】
なお、図7には、モード切替SW31をON制御してリア空調ユニット11の運転モードを換気モードへと切り替えた場合の空気の流れを示している。
【0073】
この場合、空調コントローラ17は、各ドア5a,5b,6,8a,8bを制御し、リア内気吸込口14aから車室R内の空気を吸い込んで、プライマリフィルタ15a→送風ファン15→分岐ダクト18→セカンダリフィルタ18cと通過させてから車室R内に吹き出す。これにより、車室R内の換気を行うことができる。
【0074】
以上、この発明にかかる実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施の形態に限らない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等はこの発明に含まれる。
【0075】
例えば、上述の実施の形態では、空調ユニットとしてリア空調ユニット11としているが、これに限らず、フロント空調ユニットであってもよい。また、フロント空調ユニット、リア空調ユニットのそれぞれからの空調風を利用してもよい。
【0076】
また、熱交換パネル20を、例えばサイドルーフダクト12に設けたり、前部座席S´の背もたれの背面側に設けたりしてもよい。この場合であっても、空調風を吹き出すことなく車室R内の温度を適温に維持することができる。
【0077】
なお、上述の実施の形態では、センタールーフダクト13内に冷風を流し、熱交換パネル20を冷却しているが、これに限らない。センタールーフダクト13内に温風を流して熱交換パネル20を暖め、この熱交換パネル20からの輻射熱によって車室R内を暖房してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】本発明に係る車両用空調装置が適用された車両を示す平面図である。
【図2】本発明に係る車両用空調装置が適用された車両を示す側面図である。
【図3】本発明に係る車両用空調装置の構成を示すブロック図である。
【図4】(a)図1に示す車両の内部を示す説明図であり、(b)は図4(a)の状態を異なる角度から見た場合の説明図である。
【図5】本発明に係る車両用空調装置において、冷房モード時の空気の流れを示す模式図である。
【図6】本発明に係る車両用空調装置を使用した場合の時間と乗員の体感温度指数との関係を示したグラフである。
【図7】本発明に係る車両用空調装置において、換気モード時の空気の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
【0079】
10 車両用空調装置
11 リア空調ユニット(空調ユニット)
13 センタールーフダクト(ダクト)
20 熱交換パネル(熱交換部)
R 車室

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車載された空調ユニットと、この空調ユニットからの空調風を車室内へ導くダクトとを備えた車両用空調装置であって、
前記ダクトには、前記車室と前記ダクトの内部とにそれぞれ面し、この車室の内部との間で熱交換を行う熱交換部が設けられたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項2】
前記ダクトは、前記車室のルーフ部の左右両側部に沿って形成された一対のサイドルーフダクトと、これら一対のサイドルーフダクトを連通すると共に前記ルーフ部に沿って形成されたセンタールーフダクトとを有し、
前記サイドルーフダクトには、少なくとも乗員に向けて前記空調風を吹き出すルーフベント吹出口が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
【請求項3】
前記ダクトは、前記車室のルーフ部の左右両側部に沿って形成された一対のサイドルーフダクトと、これら一対のサイドルーフダクトを連通すると共に前記ルーフ部に沿って形成されたセンタールーフダクトとを有し、
前記サイドルーフダクトには、少なくともサイドウインドウに沿って前記空調風を吹き出すエアカーテン吹出口が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用空調装置。
【請求項4】
前記ダクトは、前記車室のルーフ部の左右両側部に沿って形成された一対のサイドルーフダクトと、これら一対のサイドルーフダクトを連通すると共に前記ルーフ部に沿って形成されたセンタールーフダクトとを有し、
前記熱交換部は、前記センタールーフダクト内に配置されると共に、前記車室に設けられたシートの上方に位置していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用空調装置。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2009−90868(P2009−90868A)
【公開日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−264694(P2007−264694)
【出願日】平成19年10月10日(2007.10.10)
【出願人】(000004765)カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Fターム(参考)】