本発明は、車両用の空調装置に係り、さらに詳しくは、電源の供給により空気を加熱するPTCヒーターなどの伝熱ヒーターを備えた、貫通部材及びこれを備えた車両用の空調装置に関する。

一般に、車両用の空調装置は、車両の外部の空気を車両の室内に取り込んだり、車両の室内の空気を循環させたりする過程において、加熱又は冷却させて車両の室内を冷房又は暖房するための装置である。車両用の空調装置は、空調ケースの内部に冷却作用をする蒸発器及び加熱作用をするヒートコアが配備され、蒸発器やヒートコアにより冷却又は加熱された空気を複数のドアを用いて車両の室内の各部に選択的に送風する。

特に、暖房に際して防曇(Defogging)性能を確保しつつ、高い暖房性能を保つために、空調ケースの内部を上側流路と下側流路とに仕切った2層流(2 Layer)空調装置が開発された。冬場の暖房運転に際して窓に付く霜を取る上では、低湿の冷たい外気が有効であるが、室内温度が下がってしまうという結果がある。

2層流の空調装置は、暖房に際して、防曇のために車両の上側には外気を供給し、下側には内気を循環させる内外気の2層の空気の流動を実現することにより、上側に供給される新鮮且つ低湿の外気を用いて霜取りを効率よく行うとともに、搭乗者に新鮮な外部の空気を与え、暖かな内気を下側に供給して高い暖房性能を保つ。

図1は、従来の2層流の車両用の空調装置を示す断面図である。図1を参照すると、従来の2層流の車両用の空調装置1は、空調ケース10を備える。空調ケース10は、内部に所定の形状の空気流路が形成され、空気流路は、仕切り壁14cにより上側流路14bと下側流路14aとに区画される。空調ケース10の出口側には、多数の空気吐出口が形成される。空気吐出口は、デフロストベント16、フェースベント17、前席フロアベント18、後席フロアベント19からなる。

空調ケース10の入り口側にはブロアユニット5が配備され、空調ケース10の空気流路に一定の間隔をあけて蒸発器2とヒートコア3とが配備される。上側流路14bには外気が流入して流動し、下側流路14aには内気が流入して流動する。上側流路14bには、ヒートコア3を通過する空気とヒートコア3をバイパスする空気の量を調節する第1のテンプドア11が配備され、下側流路14aには、ヒートコア3を通過する空気とヒートコア3をバイパスする空気の量を調節する第2のテンプドア12が配備される。

空気吐出口には、デフロストベント16とフェースベント17に吐き出される空気の量を調節するデフロストドア13aとフェースドア13bとがそれぞれ配備される。空気吐出口には、前席フロアベント18に吐き出される空気の量を調節するフロアドア13cと、後席フロアベント19に吐き出される空気の量を調節する後席モードドア13dと、が配備される。上側流路14bと下側流路14aとの連通を制御するバイパスドア13eが配備されて、下側流路14aの内気を上側流路14bに流動させることができる。

一方、車両用の空調装置は、エンジンの冷却水熱源を利用するヒートコア(Heater Core)3に加えて、電源の供給により発熱してこれを通過する空気を加熱するPTCヒーター(Positive Temperature Cofficient Heater)などの伝熱ヒーターをさらに備えていてもよい。伝熱ヒーターは、PTC素子からなる発熱部と、発熱部と接触して熱を放出する放熱部と、端子部及びこれらを囲繞して保護するハウジングなどからなる。

従来の車両用の空調装置は、ヒートコアの後端が開放されていて、2層流空調装置の構造からみて、冷房に際してヒートコアから発せられる熱が伝えられ、これに伴い、冷房性能が低下するというヒートピックアップ(Heat pick−up)の問題が生じる。なお、2層流空調装置を実現するためにヒートコアと伝熱ヒーターとの間の空間を形成する場合、製造性と組立て性が低下するという問題がある。

特開2005−178406号公報

このような従来の問題を解消するために、本発明では、2層流構造においてヒートピックアップの問題を解消し、ヒートコアと伝熱ヒーターとの間の空間を形成するが、製造性と組立て性を向上させた、貫通部材及びこれを備えた車両用の空調装置を提供する。

また、本発明では、2層流空調装置における伝熱ヒーターの発熱部の配置を最適化させて熱害損傷を防止し、暖房性能を改善できる貫通部材及びこれを備えた車両用の空調装置を提供する。

本発明に係る車両用の空調装置は、空調ケースの内部が仕切り壁により複数の流路に区画された車両用の空調装置において、前記空調ケースの内部に配備されて、空気と熱交換させて車両の室内を暖房する暖房用の熱交換器と、前記暖房用の熱交換器の下流側に配備されて、前記暖房用の熱交換器を通過した空気が貫通可能な複数の貫通孔が形成された貫通部材と、前記暖房用の熱交換器と前記貫通部材との間に配備されて、前記空調ケースの流路を複数の流路に区画する隔壁と、を備え、前記隔壁は、前記貫通部材に一体に形成される。

上記において、前記隔壁は、前記貫通部材の前面部及び背面部にそれぞれ形成される。

上記において、前記貫通部材は、補助暖房用の熱交換器又はダミー部材からなる。

上記において、前記隔壁は、前記貫通部材に着脱自在に結合する。

上記において、前記貫通部材には、前記暖房用の熱交換器と向かい合う面に前記隔壁を嵌入させる第1の結合溝と、前記第1の結合溝が形成された面とは反対の面に前記空調ケースの前記仕切り壁を嵌入させる第2の結合溝と、が形成される。

上記において、前記隔壁は、高さ方向に前記貫通部材の中央部よりも上側に配置される。

上記において、前記隔壁は、高さ方向に前記貫通部材の4:6の部位に配置され、前記暖房用の熱交換器と前記貫通部材との離隔距離は、2mm〜20mmに形成され、さらに好ましくは、前記暖房用の熱交換器と前記貫通部材との前記離隔距離は、10mmに形成される。

上記において、前記隔壁は、前記空調ケースよりも耐熱性に優れた材質からなる。

上記において、前記貫通部材が前記補助暖房用の熱交換器である場合、前記隔壁は別部品として形成されて前記補助暖房用の熱交換器に組み付けられ、前記貫通部材が前記ダミー部材である場合、前記隔壁は前記ダミー部材に一体に射出形成される。

上記において、前記貫通部材の前面部に形成された前記隔壁は、背面部に形成された前記隔壁よりも長く形成される。

上記において、前記貫通部材が前記補助暖房用の熱交換器である場合、前記隔壁は、前記補助暖房用の熱交換器を空気の流動の前後方向に貫通して結合する。

上記において、前記隔壁と前記貫通部材の固定部との間にはブリッジ部が配備され、前記ブリッジ部は、前記貫通部材の前面部に形成された前記隔壁から垂直に曲げられて延び、前記貫通部材の前面に密着される第1の支持部と、前記貫通部材の背面部に形成された前記隔壁から垂直に曲げられて延び、前記貫通部材の背面に密着される第2の支持部と、前記第1の支持部と前記第2の支持部とを連結し、前記貫通部材の固定部に嵌合する連結部と、を備える。

上記において、前記空調ケースの流路は、内気と外気とを分離させて流入させ、前記仕切り壁により上側流路と下側流路とに区画される。

上記において、前記貫通部材は、伝熱ヒーターからなり、前記伝熱ヒーターは、電源の供給により発熱する発熱部と、空気と熱交換させる放熱部と、を備え、前記仕切り壁は、前記放熱部と向かい合うように前記伝熱ヒーターが配置される。

上記において、前記伝熱ヒーターの前記発熱部は、高さ方向に前記仕切り壁から離れて配置される。

上記において、前記伝熱ヒーターの前記発熱部は偶数個で構成され、前記伝熱ヒーターの前記発熱部は、高さ方向に前記仕切り壁を基準として対称となるように配置される。

上記において、前記伝熱ヒーターの前記発熱部は奇数個で構成され、高さ方向に前記仕切り壁を基準として非対称となるように配置され、前記伝熱ヒーターの前記発熱部は、前記仕切り壁を基準として上側よりも下側の方にさらに多く設けられる。

上記において、前記伝熱ヒーターは、高さ方向に途中部位が前記仕切り壁に位置するように配設される。

上記において、前記空調ケースの内部に冷却水熱源により空気を加熱するヒートコアが配備され、前記伝熱ヒーターは、空気の流動方向に前記ヒートコアの下流に一体に結合し、前記ヒートコアは、所定の距離だけ離れて互いに並ぶように配備される第1のヘッダータンク及び第2のヘッダータンクと、前記第1のヘッダータンク又は前記第2のヘッダータンクに配備されて冷却水が流入及び排出される冷却水パイプと、前記第1のヘッダータンク及び前記第2のヘッダータンクに両端が固定されて冷却水流路を形成する複数のチューブと、前記複数のチューブの間に介在されるフィンと、前記複数のチューブ及び前記フィンの組立て体の両側を支持する一対のサイドプレートと、を備え、前記伝熱ヒーターは、前記発熱部に電源を供給するための端子部を備え、前記放熱部は、板状を呈して前記発熱部を固定し、前記放熱部及び前記発熱部の一方の端部がハウジングにより支持される。

本発明に係る貫通部材は、空調ケースの内部が仕切り壁により複数の流路に区画された車両用の空調装置に配備されるものであって、前記空調ケースの内部に配備され、空気と熱交換させて車両の室内を暖房する暖房用の熱交換器の下流側に配備され、前記暖房用の熱交換器を通過した空気が貫通可能な複数の貫通孔が形成され、前記暖房用の熱交換器の前面及び背面に形成されて、空調ケースの流路を複数の流路に区画する隔壁が配備されるが、前記隔壁が一体に形成される。

本発明に係る貫通部材及びこれを備えた車両用の空調装置は、2層流構造におけるヒートピックアップの問題を改善するが、2層流空調装置の性能を保ち、製造性と組立て性を向上させる他、2層流空調装置ではない空調装置にも適用可能であることから、共用化の側面からみてもメリットを有する。

また、本発明に係る貫通部材及びこれを備えた車両用の空調装置は、伝熱ヒーター付き仕様と伝熱ヒーター無し仕様の両方にともに共通して適用可能であり、隔壁の位置が調節可能であることから、環境に応じてヒートピックアップ性能と暖房性能を最適化できる。

さらに、車両用の空調装置は、伝熱ヒーターの発熱部配置を最適化させて熱害損傷を防止することにより、熱歪みのリスクを低減させ、安全性を高める他、発熱部の熱交換効率を増加させて暖房性能を改善するだけではなく、フットゾーンへの吐出し温度を昇温させて搭乗者の満足度を高めることができる。

従来の2層流車両用の空調装置を示す断面図である。

本発明の第1の実施形態に係る車両用の空調装置を示す断面図である。

図2の一部を拡大して示す断面図である。

本発明の第1の実施形態に係るヒートコアと伝熱ヒーターの分離斜視図である。

本発明の第1の実施形態に係る伝熱ヒーターと隔壁の分離状態を示す側面図である。

本発明の第1の実施形態に係るセパレーターを示す斜視図である。

本発明の第1の実施形態に係るセパレーターに伝熱ヒーター及び隔壁が結合した状態を示す正断面図である。

本発明の第1の実施形態に係るヒートコア、隔壁及び伝熱ヒーターの結合状態を示す側断面図である。

本発明の第2の実施形態に係る車両用の空調装置を示す断面図である。

本発明の第2の実施形態に係る車両用の空調装置の内部の一部を示す断面斜視図である。

本発明の第2の実施形態に係る伝熱ヒーター、隔壁及びブリッジ部を示す切断斜視図である。

本発明の第2の実施形態に係る貫通部材がダミー部材から構成されたことを示す図である。

本発明の第3の実施形態に係る車両用の空調装置を示す断面図である。

本発明の第3の実施形態に係るヒートコアと伝熱ヒーターの分離斜視図である。

本発明の第3の実施形態に係るヒートコアと伝熱ヒーターの組立体が仕切り壁と分離された状態を示す斜視図である。

本発明の第3の実施形態に係る伝熱ヒーターと仕切り壁の配設状態を示す断面図である。

図16の変形例に係る伝熱ヒーターと仕切り壁の配設状態を示す断面図である。

図16の変形例に係る伝熱ヒーターと仕切り壁の配設状態を示す断面図である。

図16の変形例に係る伝熱ヒーターと仕切り壁の配設状態を示す断面図である。

本発明の第4の実施形態に係る車両用の空調装置を示す断面図である。

本発明の第4の実施形態に係る伝熱ヒーターと仕切り壁の配設状態を示す断面図である。

以下、添付図面に基づいて、貫通部材及びこれを備えた車両用の空調装置の技術的な構成について詳しく説明する。

図2は、本発明の第1の実施形態に係る車両用の空調装置を示す断面図であり、図3は、図2の一部を拡大して示す断面図であり、図4は、本発明の第1の実施形態に係るヒートコアと伝熱ヒーターの分離斜視図であり、図5は、本発明の第1の実施形態に係る伝熱ヒーターと隔壁の分離状態を示す側面図であり、図6は、本発明の第1の実施形態に係るセパレーターを示す斜視図であり、図7は、本発明の第1の実施形態に係るセパレーターに伝熱ヒーター及び隔壁が結合した状態を示す正断面図であり、図8は、本発明の第1の実施形態に係るヒートコア、隔壁及び伝熱ヒーターの結合状態を示す側断面図である。

以下の説明において、図2の左右方向が車両の前後方向であり、上下方向が高さ方向であり、図中の紙面奥行方向が車両の幅方向である。

図2から図8に示すように、本発明の第1の実施形態に係る車両用の空調装置100は、暖房に際して防曇(Defogging)性能の向上のために上側には外気を供給し、下側には内気を循環させる2層流(Two−layer)タイプの空調装置であって、空調ケース110を備える。

空調ケース110は、内部に空気流路114が形成され、空気流路114は、仕切り壁140により区画された上側流路114bと下側流路114aとからなる。下側流路114aには内気が流入して流動し、上側流路114bには外気が流入して流動する。空調ケース110は、内気と外気とを分離させて流入させ、空調ケース110の内部が仕切り壁140により上側流路114bと下側流路114aとに区画される。

下側流路114aは、内気流入口を介して流入した内気が流動する内気流路であって、仕切り壁140により区画された上下の空間のうちの下側に位置する。上側流路114bは、外気流入口を介して流入した外気が流動する外気流路であって、仕切り壁140により区画された上下空間のうちの上側に位置する。

空調ケース110の出口側には、多数の空気吐出口が形成される。空気吐出口は、デフロストベント116、フェースベント117、前席フロアベント118、後席フロアベント119からなる。

空調ケース110の入り口側にはブロアユニット105が配備され、ブロアユニット105は空調ケース110の空気流入口に連結される。空気流入口は、下側流路114aと上側流路114bの入り口である。空調ケース110の空気流路には、これを通過する空気と熱交換させる複数の熱交換器が配備される。熱交換器は、空調ケース110の内部に配備されて、空気と熱交換させて車両の室内を冷房する冷房用の熱交換器と、車両の室内を暖房する暖房用の熱交換器と、から構成される。すなわち、空調ケース110の内部には、空気流入口側から一定の間隔をあけて冷房用の熱交換器である蒸発器102と、暖房用の熱交換器であるヒートコア120と、が配備される。

空調ケース110の空気流路は、蒸発器102の下流側まで仕切り壁140を介して上側流路114bと下側流路114aとに区画される。上側流路114bに流入した外気は、熱交換器と熱交換させた後、デフロストベント116、フェースベント117及び前席フロアベント118のうちの少なくとも一つに吐き出される。下側流路114aに流入した内気は、熱交換器と熱交換させた後、後席フロアベント119に吐き出されたり、上側流路114bに流動して車両の前席側に吐き出されたりする。

上側流路114bには、ヒートコア120を通過する空気とヒートコア120をバイパスする空気の量を調節する第1のテンプドア111が配備され、下側流路114aには、ヒートコア120を通過する空気とヒートコア120をバイパスする空気の量を調節する第2のテンプドア112が配備される。

空調ケース110の空気吐出口には、デフロストベント116とフェースベント117に向って移動する空気の量を調節するデフロストドア113aとフェースドア113bが配備される。また、空気吐出口には、前席フロアベント118に向って移動する空気の量を調節するフロアドア113cと、後席フロアベント119に向って移動する空気の量を調節する後席モードドア113dと、が配備される。なお、上側流路114bと下側流路114aとの連通流路の開度を調節するバイパスドア113eが配備されて、下側流路114aの内気が上側流路114bに流動することができる。

車両用の空調装置100は、貫通部材を備える。貫通部材は、補助暖房用の熱交換器又はダミー部材から構成されてもよい。すなわち、貫通部材は、補助暖房用の熱交換器である伝熱ヒーター130から構成されるか、あるいは、伝熱ヒーター無し仕様の場合に合成樹脂製のダミー部材から構成されて、伝熱ヒーター付き仕様と伝熱ヒーター無し仕様を選択的に使用することにより、空調ケースを共用化させることができる。この実施形態において、貫通部材は、伝熱ヒーター130から構成される。

伝熱ヒーター130は、空調ケース110の内部の空気流路のうちのヒートコア120の下流側に配備され、電源の供給により発熱して空気を加熱する。伝熱ヒーター130は、PTCヒーター(Positive Temperature Cofficient Heater)から構成されてもよい。伝熱ヒーター130は、端子部132と、発熱部138と、放熱部131及びハウジングを備えてなる。

端子部132は、電源が供給されるためのものである。発熱部138は、高さ方向に複数隔設され、端子部132に供給される電源により発熱する。発熱部138は、電極を備え、PTC素子を利用する発熱チューブから構成されてもよい。放熱部131は板状を呈し、発熱部138を固定し、発熱部138から発せられた熱を、放熱部131を通過する空気と熱交換させる。ハウジングは、放熱部131及び発熱部138の一方の端部を支持する。

ヒートコア120は、空調ケース110の内部に配備され、冷却水熱源により空気を加熱する。ヒートコア120は、第1のヘッダータンク125及び第2のヘッダータンク126と、冷却水パイプ121と、チューブ123及びフィン128を備えてなる。第1のヘッダータンク125及び第2のヘッダータンク126は、高さ方向に一定の距離だけ離れて互いに並ぶように配備される。チューブ123は、第1のヘッダータンク125及び第2のヘッダータンク126に両端が固定されて冷却水流路を形成するものであって、幅方向に複数互いに並ぶように配備される。フィン128は、複数のチューブ123の間に介在される。

伝熱ヒーター130は、ヒートコア120から一定の距離だけ離れて形成される。伝熱ヒーター130は、ヒートコア120から発せられる熱を受けないようにする。このようにして離れた伝熱ヒーター130は、冷房に際してヒートコア120から発せられる熱が下段の流路を通る風に及ぼす影響を減らしてヒートピックアップ性能を改善する。

ヒートコア120と伝熱ヒーター130との間には、隔壁200が配備される。隔壁200は、空調ケース110の流路を上側流路114bと下側流路114aとに区画する。さらに詳しくは、隔壁200は、空調ケース110の流路のうちのヒートコア120と伝熱ヒーター130との間の流路を上側流路114bと下側流路114aとに区画する。

ヒートコア120と伝熱ヒーター130とを離隔させる場合、ヒートコア120と伝熱ヒーター130との間に空間が生成されて上側流路と下側流路とが合流される。これにより、2層流空調装置の効果を低減させてしまう。隔壁200を設けることにより、ヒートコア120と伝熱ヒーター130との間の空間を上下にはっきりと分離させて、2層流空調装置の層分離効果をそのまま保つことができる。

すなわち、本願発明の構成を通じ、冷房に際してヒートコア120から発せられる熱が下段の流路を通る風に及ぼす影響を減らしてヒートピックアップ性能を改善するとともに、ヒートコア120と伝熱ヒーター130との間の空間を上下にはっきりと分離させ、2層流空調装置の層分離効果を保って、2通りの効果を両方とも得ることができる。

隔壁200は、伝熱ヒーター130に結合する。すなわち、隔壁200は、空調ケース110の内側に一体に延びるか、あるいは、空調ケース110に結合しない。隔壁200は、空調ケース110とは別部品であって、空調ケース110とは異なる材質から別途に形成して伝熱ヒーター130に一体に結合したり、着脱自在に結合したりする。好ましくは、隔壁200は、伝熱ヒーター130に着脱自在に結合する。

このように、隔壁200が伝熱ヒーター130に別部品として結合することにより、隔壁部材が空調ケースに一体に形成されたか、あるいは、隔壁部材が空調ケースに結合した構造に比べて、空調ケースの金型を単純化させて製造性を向上させることができる。なお、隔壁200を伝熱ヒーター130に結合させた状態で伝熱ヒーター130を空調ケース110に組み付けることにより、隔壁200の組み立てが完了するので、組立性を改善する効果がある。

また、2層流空調装置では隔壁200を伝熱ヒーター130に結合して使用し、1層流空調装置では隔壁200を伝熱ヒーター130から取り外して使用することが可能である。すなわち、隔壁200を伝熱ヒーター130に着脱自在に結合させることにより、2層流空調装置ではない1層流空調装置にも適用可能であることから、共用化を可能にする。

隔壁200は、空調ケース110よりも耐熱性に優れた材質からなる。隔壁200は、ポリプロピレンなどの耐熱性に優れた材質から構成されてもよい。したがって、上側流路と下側流路との間の熱交換を減らして2層流空調装置の性能を高めることができる。

伝熱ヒーター130は、ヒートコア120と向かい合う面に第1の結合溝133が形成され、その反対の面に第2の結合溝134が形成される。第1の結合溝133は、隔壁200を嵌入させ、第2の結合溝134は、空調ケース110の仕切り壁140を嵌入させる。第1の結合溝133は、高さ方向で伝熱ヒーター130の略中央部の上側に形成され、車両の幅方向に長く延びて形成される。第1の結合溝133の構造を通じて、隔壁200を手軽に伝熱ヒーター130に着脱自在に結合させることが可能である。

図8を参照すると、隔壁200は、高さ方向に伝熱ヒーター130の中央部よりも上側に配置されることが好ましい。隔壁200が伝熱ヒーター130の中央部よりも上側に配置されることから、上側流路と下側流路の風配の改善に役立ち、暖房に際して下側流路にさらに多量の風を送って暖房性能を改善することができる。

さらに好ましくは、隔壁200は、高さ方向で伝熱ヒーター130の4:6の部位に配置される。すなわち、隔壁部材における伝熱ヒーターの上端の高さbと、隔壁部材における伝熱ヒーターの下端の高さcとの比率は4:6に形成される。多数回にわたっての実験結果に基づいて、4:6の位置において風配の改善と暖房性能の改善に最適化できることを確認できた。

図6及び図7を参照すると、空調ケース110は、セパレーター250を備える。セパレーター250は、空調ケース110の車両の幅方向の中央部に結合するものであって、車両の幅方向に空調ケース110の流路を左右に区画して運転席と助手席の独立した空調を行うためのものである。セパレーター250には、隔壁200を嵌入させるガイド溝251が形成される。

セパレーター250に形成されたガイド溝251を介して、車両の幅方向に隔壁200の中央部位をセパレーター250が支持して隔壁200が空調ケース110内において安定して固定される。併せて、空調ケース110に隔壁200及び伝熱ヒーター130を組み付けるときに、ガイド溝251が組立てガイド機能をも行う。

ヒートコア120は、空調ケース110内の載置部145に組み付けられ、この載置部145は、後方に向かって延びて伝熱ヒーター130が載置されて組み付けられる。ヒートコア120を通った空気は、すべて伝熱ヒーター130を通過するように構成される。上側流路には、伝熱ヒーター130の後端に別途のリブ260を形成してもよい。リブ260は、ヒートコア120及び伝熱ヒーター130を通った空気のミックス性を改善し、風配を改善して空調性能を向上させることができる。

併せて、ヒートコア120と伝熱ヒーター130との離隔距離aは、2mm〜20mmに形成される。好ましくは、ヒートコア120と伝熱ヒーター130との離隔距離aは、10mmに形成される。

離隔距離aが2mmよりも小さな場合、ヒートコア120と伝熱ヒーター130とが略くっついているような効果を奏して、前述したように、冷房に際してヒートコアから発せられる熱が後方に伝えられて冷房性能が低下するというヒートピックアップの問題がある。なお、離隔距離aが20mmよりも大きな場合、ヒートコア120と伝熱ヒーター130とが大きく遠ざかって暖房性能が低下するという問題がある。多数回にわたっての実験の結果に基づいて、離隔距離aが10mmとなる位置においてヒートピックアップ性能と暖房性能に最適化するということを確認することができた。

一方、図9は、本発明の第2の実施形態に係る車両用の空調装置を示す断面図であり、図10は、本発明の第2の実施形態に係る車両用の空調装置の内部の一部を示す断面斜視図であり、図11は、本発明の第2の実施形態に係る伝熱ヒーター、隔壁及びブリッジ部を示す切断斜視図であり、図12は、本発明の第2の実施形態に係る貫通部材がダミー部材から構成されたことを示すものである。

本発明の第2の実施形態に係る車両用の空調装置は、隔壁200が貫通部材400の前面部及び背面部にそれぞれ形成される。貫通部材400は、図9から図11に示すように、補助暖房用の熱交換器である伝熱ヒーター130から構成されてもよく、図12に示すように、ダミー部材500から構成されてもよい。

貫通部材400がダミー部材500から構成される場合、貫通孔139を通過する空気は、熱交換なしにそのままダミー部材500の貫通孔139を通過する。この場合、ダミー部材500は、いかなる機能も行わず、伝熱ヒーター付き空調装置と伝熱ヒーターなし空調装置の共用化のために空調ケース110に結合される。

図9から図11に示すように、貫通部材400は、伝熱ヒーター130からなる。貫通部材400は、伝熱ヒーター130で構成される場合に空気を通過させる貫通孔139を有し、図12に示すように、貫通部材400がダミー部材500から構成される場合にも空気を通過させる貫通孔139を有する。

すなわち、貫通部材400は、空調ケース110の内部が仕切り壁140により複数の流路に区画された車両用の空調装置に配備される。貫通部材400は、空調ケース110の内部に配備されて、ヒートコア120の下流側に配備され、ヒートコア120を通過した空気が貫通可能な複数の貫通孔139が形成される。

貫通部材400が補助暖房用の熱交換器、すなわち、伝熱ヒーター130である場合、隔壁200は別部品として形成されて補助暖房用の熱交換器に組み付けられる。もし、貫通部材400がダミー部材500である場合、隔壁200は、ダミー部材に一体に射出形成される。

また、伝熱ヒーター130の前面部に形成された隔壁201は、背面部に形成された隔壁202よりも長く形成される。貫通部材400が補助暖房用の熱交換器(伝熱ヒーター)である場合、隔壁200は、補助暖房用の熱交換器(伝熱ヒーター)を空気の流動の前後方向に貫通して結合する。

すなわち、隔壁200と伝熱ヒーター130の固定部との間には、ブリッジ部300が配備される。ブリッジ部300は、第1の支持部310と、第2の支持部320及び連結部330からなる。第1の支持部310は、伝熱ヒーター130の前面部に形成された隔壁から垂直に曲げられて延びる。

第1の支持部310は、伝熱ヒーター130の前面に密着される。第2の支持部320は、伝熱ヒーター130の背面部に形成された隔壁から垂直に曲げられて延びる。第2の支持部320は、貫通部材の背面に密着される。連結部330は、第1の支持部310と第2の支持部320とを連結し、伝熱ヒーター130の固定部に嵌合する。

図13は、本発明の第3の実施形態に係る車両用の空調装置を示す断面図であり、図14は、本発明の第3の実施形態に係るヒートコアと伝熱ヒーターの分離斜視図であり、図15は、本発明の第3の実施形態に係るヒートコアと伝熱ヒーターの組立体が仕切り壁と分離された状態を示す斜視図であり、図16は、本発明の第3の実施形態に係る伝熱ヒーターと仕切り壁の配設状態を示す断面図である。

空調ケース110の内部には、空気流入口側から一定の間隔をあけて冷却用の熱交換器である蒸発器102と加熱用の熱交換器であるヒートコア120とが配備される。車両用の空調装置100は、伝熱ヒーター130を備える。伝熱ヒーター130は、空調ケース110の内部に配備され、電源の供給により発熱して空気を加熱する。伝熱ヒーター130は、PTCヒーター(Positive Temperature Cofficient Heater)から構成されてもよい。伝熱ヒーター130は、端子部132と、発熱部138と、放熱部131及びハウジングを備えてなる。

端子部132は、電源が供給されるためのものであり、発熱部138は、高さ方向に複数隔設され、端子部132に供給される電源により発熱する。発熱部138は、電極を備え、PTC素子を利用する発熱チューブから構成されてもよい。放熱部131は、板状を呈し、発熱部138を固定し、発熱部138から発せられた熱を、放熱部131を通過する空気と熱交換させる。ハウジングは、放熱部131及び発熱部138の一方の端部を支持する。

ヒートコア120は、空調ケース110の内部に配備され、冷却水熱源により空気を加熱する。ヒートコア120は、第1のヘッダータンク125及び第2のヘッダータンク126と、冷却水パイプ121と、チューブ123と、フィン128及びサイドプレート122を備えてなる。

第1のヘッダータンク125及び第2のヘッダータンク126は、高さ方向に一定の距離だけ離れて互いに並ぶように配備される。第1のヘッダータンク125と第2のヘッダータンク126のうちのどちらか一方には、冷却水を流入させるための冷却水パイプ121が配備され、残りの他方には、冷却水を排出するための冷却水パイプ121が配備される。

チューブ123は、第1のヘッダータンク125及び第2のヘッダータンク126に両端が固定されて冷却水流路を形成するものであって、幅方向に複数互いに並ぶように配備される。フィン128は、複数のチューブ123の間に介在されて、これを通過する空気と熱交換させることにより、熱交換性能を向上させる。サイドプレート122は、一対からなり、チューブ123及びフィン128の組立体の両側を支持する。

伝熱ヒーター130は、空気の流動方向でヒートコア120の下流に一体に結合する。すなわち、伝熱ヒーター130の放熱部131の両端がヒートコア120の第1及び第2のヘッダータンク125、126に嵌着されて、ヒートコア120及び伝熱ヒーター130は向かい合いながら接触されるコンボ(Combo)PTCタイプの熱交換器組立体を構成することができる。

したがって、ヒートコア120を通過した空気の全体が伝熱ヒーター130を通過して熱交換させることにより、熱の効率が増大され、一つの熱交換器組立体を空調ケースに結合させればよいので、組立て工数を減らすことができる。この実施形態では、コンボPTCタイプの加熱用の熱交換器を適用しているが、ヒートコアと伝熱ヒーターとが分離されている構造又は伝熱ヒーターのみが配備された構造にも実現可能である。

伝熱ヒーター130は、高さ方向に途中部位が仕切り壁140に位置するように配設される。すなわち、伝熱ヒーター130は、上側流路114bと下側流路114aに跨って配設され、仕切り壁140が伝熱ヒーター130の高さ方向の途中部位に位置する。したがって、各流路において伝熱ヒーター130を均等に熱源として用いることができる。

仕切り壁140は、放熱部131と向かい合うように伝熱ヒーター130が配置される。すなわち、伝熱ヒーター130の発熱部138は、高さ方向に仕切り壁140から離れて配置される。このように、空調ケース110の仕切り壁140が伝熱ヒーター130の放熱部131と向かい合い、且つ、発熱部138から離れる構成を通じて、高温の発熱部138による仕切り壁140の熱害を防止し、発熱部138の熱交換効率を増大させて暖房性能の向上を期待することができる。

発熱部138を仕切り壁140から高さ方向に離すための最初の構造として、伝熱ヒーター130の発熱部138が偶数個で構成されるものが挙げられる。この場合、伝熱ヒーター130の発熱部138は、高さ方向に仕切り壁140を基準として対称となるように配置される。

上下の温度の配置を均一にするために、発熱部138を奇数個で構成する場合、且つ、発熱部138を高さ方向に対称となるように構成する場合、これらの2通りの場合を両方とも満たすためには、やむを得ず仕切り壁140が伝熱ヒーター130の高さ方向の途中部位に位置せねばならない。これにより、高さ方向の途中部位に位置する発熱部138が仕切り壁140と接触してしまうという問題が生じる。

したがって、この実施形態でのように、発熱部138を偶数個で構成すれば、いかなる発熱部138も直接的に仕切り壁140と接触しなくなるので、発熱部138を高さ方向に対称となるように構成することができて、上下の温度の配置を均一にすることができる。

一方、図17から図19は、図16の変形例に係る伝熱ヒーターと仕切り壁の配設状態を示す断面図である。

図17を参照すると、発熱部138を仕切り壁140から高さ方向に離すための2番目の構造として、伝熱ヒーター130の発熱部138は奇数個で構成され、高さ方向に仕切り壁140を基準として非対称となるように配置されるものが挙げられる。この場合、伝熱ヒーター130の発熱部138は、仕切り壁140を基準として上側よりも下側の方にさらに多くが設けられることが好ましい。

下側流路14aは、内気が流入して循環する流路であって、暖房モードの際にヒートコア120及び伝熱ヒーター130により加熱された空気が流動する主な部分である。したがって、搭乗者の足(Foot)側への吐出し温度の昇温のために、伝熱ヒーター130の発熱部138をフットゾーン(Foot Zone)に近い部位にさらに多く偏心させて配置して、仕切り壁140の昇温の防止と暖房性能の改善効果を同時に達成することができる。

また、図18に示すように、発熱部138を偶数個で構成する場合、仕切り壁140を基準として上側流路に2つ、下側流路に2つの発熱部138で構成してもよく、あるいは、それ以上の数で構成してもよい。なお、図8に示すように、発熱部138を奇数個で構成する場合、仕切り壁140を基準として上側流路に2つ、下側流路に3つの発熱部138で構成してもよく、あるいは、それ以上の数で構成してもよい。

一方、図20は、本発明の第4の実施形態に係る車両用の空調装置を示す断面図であり、図21は、本発明の第4の実施形態に係る伝熱ヒーターと仕切り壁の配設状態を示す断面図である。

図20及び図21を参照すると、本発明の第4の実施形態に係る車両用の空調装置は、伝熱ヒーター130が空気の流動方向にヒートコア120の下流に離れて配置される。この場合、ヒートコア120と伝熱ヒーター130との間に配置された仕切り壁140は、放熱部131の対応する位置に配置される。このように、ヒートコアと伝熱ヒーターとが一体に結合した構造の他にも、ヒートコアと伝熱ヒーターとが離れている構造の場合、放熱部131が仕切り壁140に対応する位置に配置されることにより、仕切り壁140と発熱部138との直接的な接触が防止されて熱害損傷の問題を解消する。

以上、本発明に係る貫通部材及びこれを備えた車両用の空調装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当業者であれば誰でも、これの基づき種々の変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが理解できる筈である。よって、真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により定められるべきである。

1、100 車両用の空調装置 2、102 蒸発器 3、120 ヒートコア 5、105 ブロアユニット 10、110 空調ケース 11、111 第1のテンプドア 12、112 第2のテンプドア 13a、113a デフロストドア 13b、113b フェースドア 13c、113c フロアドア 13d、113d 後席モードドア 13e、113e バイパスドア 14a、114a 下側流路 14b、114b 上側流路 14c、140 仕切り壁 16、116 デフロストベント 17、117 フェースベント 18、118 前席フロアベント 19、119 後席フロアベント 114 空気流路 121 冷却水パイプ 122 サイドプレート 123 チューブ 125 第1のヘッダータンク 126 第2のヘッダータンク 128 フィン 130 伝熱ヒーター 131 放熱部 132 端子部 133 第1の結合溝 134 第2の結合溝 138 発熱部 139 貫通孔 145 載置部 200、201、202 隔壁 250 セパレーター 251 ガイド溝 260 別途のリブ 300 ブリッジ部 310 第1の支持部 320 第2の支持部 330 連結部 400 貫通部材 500 ダミー部材