(57)【要約】【課題】小型化が可能な車両用空調装置を提供する。【解決手段】送風ユニット５から送り出された風を熱交換器１０を通して車室内へ吹き出す車両用空調装置において、インストルメントパネル１の内部に、車体構造を補強するための筒状のクロスメンバ２を配置し、該クロスメンバに送風ユニットからの風を導入する導入口３と導入された風を排出する吹出口２１〜２３とを形成することで、クロスメンバ２の内部空間を、送風ユニットからの風を車室内へ送り出すための送風ダクトの少なくとも一部として構成し、その送風ダクトの少なくとも一部を構成するクロスメンバ２の内部空間に前記熱交換器１０を配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機（５ｂ、５２）から送り出された風を熱交換器（１０、１０Ｂ、１０Ｃ）を通して車室内へ吹き出す車両用空調装置（Ｍ）において、インストルメントパネル（１）の内部に、車体構造を補強するための筒状のクロスメンバ（２）を配置し、該クロスメンバ（２）に前記送風機（５ｂ、５２）からの風を導入する導入口（３）と導入された風を排出する排出口（２１〜２３）とを形成することで、クロスメンバ（２）の内部空間を、前記送風機（５ｂ、５２）からの風を車室内へ送り出すための送風ダクトの少なくとも一部として構成し、前記クロスメンバ（２）の内部空間に前記熱交換器（１０、１０Ｂ、１０Ｃ）を配置したことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置であって、
前記熱交換器（１０、１０Ｂ、１０Ｃ）が、筒状のクロスメンバ（２）の内周面に沿って筒状に形成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用空調装置であって、
前記熱交換器（１０、１０Ｂ、１０Ｃ）が円筒状であることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置であって、
前記熱交換器（１０、１０Ｂ、１０Ｃ）は、加熱用熱交換器および冷却用熱交換器の両方の機能を備えて両機能が切替自在に構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状のクロスメンバの内部空間を送風ダクトの一部として利用する車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用空調装置として、例えば特許文献１に開示されるように、送風機を備える送風ユニットと、内部に加熱用および冷却用の熱交換器を有するエアコンユニットと、を備え、このエアコンユニットから吹き出される温調風を配風する送風ダクトの一部（または全部）としてクロスメンバを利用するものがある。このような空調装置では、クロスメンバを送風ダクトの一部（または全部）として利用することにより、送風ダクトが不要になるか若しくは短くなるので、インストメントパネル内の空調装置の小型化が図れる利点がある。
【特許文献１】特開２００２−１８７４５９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、近年、インストルメントパネル内に多くの機器が搭載されたり、車室内の斬新なレイアウト設計が要求されたりすることにより、インストルメントパネル内の空調装置の更なる小型化が求められるようになってきた。
【０００４】
本発明は、上記事情を考慮し、インストルメントパネル内での更なる小型化が可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、送風機から送り出された風を熱交換器を通して車室内へ吹き出す車両用空調装置において、インストルメントパネルの内部に、車体構造を補強するための筒状のクロスメンバを配置し、該クロスメンバに前記送風機からの風を導入する導入口と導入された風を排出する排出口とを形成することで、クロスメンバの内部空間を、前記送風機からの風を車室内へ送り出すための送風ダクトの少なくとも一部として構成し、前記クロスメンバの内部空間に前記熱交換器を配置したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用空調装置であって、前記熱交換器が、筒状のクロスメンバの内周面に沿って筒状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用空調装置であって、前記熱交換器が円筒状であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置であって、前記熱交換器は、加熱用熱交換器および冷却用熱交換器の両方の機能を備えて両機能が切替自在に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、送風ダクトの少なくとも一部として利用するクロスメンバの内部に、従来エアコンユニット内に収容してあった熱交換器（少なくとも１つ）を配置したので、その分、エアコンユニット側のスペースを小さくできる。場合によっては、エアコンユニット内に熱交換器を配置する必要がなくなるため、エアコンユニットそのものをインストルメントパネル内に配置する必要がなくなり、送風ユニットのみを配置すればよくなる。そのため、インストルメントパネル内の中央部にエアコンユニットがあって邪魔だった問題を解消でき、車室内の居住性の改善を図ることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、筒状のクロスメンバ内に収納した熱交換器をクロスメンバの内周面に沿った筒状に形成したので、クロスメンバ内のスペースを有効に利用でき、能力の大きな熱交換器をコンパクトに収納できる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、クロスメンバ内に収納した熱交換器を円筒状に形成したので、角筒状に形成した場合に比べて、スムーズに空気を流すことができる。また、円筒状であるために、最もスペース効率に優れる。また、円筒状であるため、熱媒体の流路に角部がなく、流通抵抗が低いという利点もある。
【００１２】
請求項４の発明によれば、１つの熱交換器で加熱と冷却の両機能を果たすことができるので、空調装置全体の更なる小型化・コンパクト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は第１実施形態の車両用空調装置の車室内側から見た正面図である。
【００１５】
図１中の点線で示すものは、インストルメントパネル１およびメーター１Ａである。インストルメントパネル１の内部には、送風ユニット５から送り出された風を熱交換器１０を通して温調して車室内へ吹き出す車両用空調装置Ｍが設けられている。
【００１６】
また、インストルメントパネル１の内部には、車体構造を補強するための円筒状のクロスメンバ２が配されている。クロスメンバ２は車幅方向に延在する強度部材であり、両端のブラケット２Ａがサイドフレームに連結されている。送風ユニット５は、インテークユニット６と結合されたケーシング５ａにシロッコファンタイプの送風機５ｂを装備したもので、クロスメンバ２の中央下部に配置されている。
【００１７】
このクロスメンバ２には、送風ユニット５からの風を導入する導入口３と、導入された風を排出する排出口としてのベント吹出口２１、２２およびフット吹出口２３とが設けられており、これにより、クロスメンバ２の内部空間が、送風ユニット５からの風を車室内へ送り出すための送風ダクトの一部（または全部）として構成されている。なお、クロスメンバ２の車幅方向外側端部（左右端部）付近に形成されたベント吹出口２２とフット吹出口２３は、同一円周上に配置されている。
【００１８】
図２はクロスメンバ２の右半分の構成を拡大して示す内部を透視した斜視図、図３（ａ）は同クロスメンバ２の右半分の上から見た断面図、図３（ｂ）は（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ矢視断面図である。
【００１９】
図１〜図３に示すように、送風ダクトの一部（または全部）を構成するクロスメンバ２の内部空間には筒状の熱交換器１０が配置されており、前記導入口３から導入されてベント吹出口２１、２２やフット吹出口２３から車室内に出て行く風が、この熱交換器１０を通過した上で出て行くようになっている。
【００２０】
クロスメンバ２の内部空間は、導入口３を有する中央空間２０Ａと左右の空間２０Ｂとの３空間に分かれており、左右の各空間２０Ｂにそれぞれ熱交換器１０が収容されている。この熱交換器１０は、円筒状のクロスメンバ２の内周面に沿った円筒状に形成されており、その円筒周壁を空気が半径方向に通過することにより、その空気と、周壁内部を流通する熱交換媒体とが熱交換するようになっている。
【００２１】
このように、この熱交換器１０は、周壁を半径方向に空気が流通するタイプであるため、車幅方向の中央側の端面は入口１１として開口されているものの、車幅方向の左右端側の端面が閉鎖部材１２によって閉鎖されている。そして、中央空間２０Ａから導入された空気が、熱交換器１０の内周側の空間に入った後、円筒周壁を内周側から外周側に透過して、左右の空間２０Ｂに流れるようになっている。
【００２２】
また、図３に示すように、ベント吹出口２１、２２およびフット吹出口２３は、モード切替ドアで開閉制御されるようになっており、特に、左右端のベント吹出口２２およびフット吹出口２３は、同一の円弧状のモード切替ドア２７によって開閉されるようになっている。なお、図２、図３の白抜き矢印は空気の流れる経路を示している。
【００２３】
図４は熱交換器１０の構成例を示し、（ａ）は組立状態を示す図、（ｂ）は構成要素の分解図、（ｃ）は（ｂ）のＩＶｃ拡大図、（ｄ）は（ｂ）のＩＶｄ拡大図である。
【００２４】
熱交換器１０の本体部は、熱交換媒体（以下、単に媒体という）の通る溝１６ａを有した通路シート１６Ａと、空気の通る溝１６ｂを有した通路シート１６Ｂとを交互に積層することで構成されている。２種類の通路シート１６Ａ、１６Ｂは、Ｃ形リング状の平面視同形のもので、周方向の両端にタンク構成部としての貫通孔１６ｃを有している。
【００２５】
通路シート１６Ａの媒体の通る溝１６ａは、シートの片面にシート幅方向中央に位置させて円周方向に沿って形成されており、両端が貫通孔１６ｃに連通している。通路シート１６Ｂの空気の通る溝１６ｂは、シートの片面に放射状に多数形成されている。そして、これら２種の通路シート１６Ａ、１６Ｂを交互に積層することで、２本のタンク構成部１７が構成されている。各タンク構成部１７の長手方向一端側には、媒体供給管１８Ａと排出管１８Ｂとが接続されている。また、長手方向他端側は何らかの手段で塞がれている。
【００２６】
次に作用を述べる。
【００２７】
送風ユニット５から送り出された風は、クロスメンバ２の導入口３より中央空間２０Ａに入り、熱交換器１０の入口１１から熱交換器１０の内周側の空間に入る。そして、図４（ｄ）に示す溝１６ｂを通って半径方向に流れ、熱交換器１０の内周側から外周側に出て行く。この際、熱交換器１０の内部の図４（ｃ）に示す溝１６ａを流れる媒体と熱交換し、温風化または冷風化されて、ベント吹出口２１、２２やフット吹出口２３から車室内に吹き出されて行く。
【００２８】
この実施形態では、クロスメンバ２内に収納した熱交換器１０は、加熱と冷却を切り替えて使用できるものである。
【００２９】
図５は熱交換器１０に温水と冷水を切り替えて流すことができるように構成した場合を示している。図において、熱交換器１０には、温水ライン１０１と冷水ライン１０２が切替可能に接続されている。温水ライン１０１は、エンジン１１０の冷却水ラインの一部として構成されている。また、冷水ライン１０２は、コンプレッサ１２１、コンデンサ１２２、膨張弁１２３、チラー熱交換器１２４、アキュムレータ１２５などからなる冷凍サイクル１２０に連動するものとして構成されている。図において、１１２はラジエータ、１１３〜１１５は弁、１１６はウォーターポンプ、１１８はリザーバである。この構成を採用すると、熱交換器１０に対して温水と冷水を選択的に流せるので、温水を流せば空気を温風化でき、冷水を流せば空気を冷風化できる。
【００３０】
次に、本実施形態の効果をまとめる。
【００３１】
第１実施形態の車両用空調装置Ｍによれば、送風ダクトの少なくとも一部として利用するクロスメンバ２の内部に、従来エアコンユニット内に収容してあった熱交換器１０を配置したので、空調装置を小型化・コンパクト化できる。  また、本実施形態では、円筒状のクロスメンバ２内に収納した熱交換器１０をクロスメンバ２の内周面に沿った円筒形状に形成したので、クロスメンバ２内のスペースを有効に利用でき、能力の大きな熱交換器１０をコンパクトに収納できる。
【００３２】
特に、本実施形態では、熱交換器１０が円筒状であるので、角筒状に形成した場合に比べてスムーズに空気を流すことができるし、最もスペース効率に優れる。また、熱交換器１０が円筒状であるため、熱媒体の流路に角部がなく、流通抵抗が低いという利点も得られる。
【００３３】
また、本実施形態では、１つの熱交換器１０で加熱と冷却の両機能を果たすようにしたので、空調装置全体の更なる小型化・コンパクト化が可能となる。つまり、エアコンユニット内に（加熱用および冷却用）熱交換器を配置する必要がなくなり、エアコンユニットそのものをインストルメントパネル１内から省略できる。従って、インストルメントパネル１内には送風ユニット５のみを配置すればよくなり、インストルメントパネル１内の中央部にエアコンユニットがあって邪魔だった問題を解消することができ、車室内の居住性の改善を図ることができる。
【００３４】
なお、本発明では、熱交換器１０を、冷却専用熱交換器または加熱専用熱交換器として構成することもできる。例えば熱交換器１０が加熱専用熱交換器（図示せず）である場合は、その他の部位（例えばクロスメンバ２内の空きスペースや従来のように空調ユニットの内部）に冷却専用熱交換器を配置すればよい。例えば熱交換器１０が冷却専用熱交換器である場合は、その他の部位（例えば従来のように空調ユニットの内部やクロスメンバ２内の空きスペース）に加熱専用熱交換器を配置すれば良い。なお、図６、図７は熱交換器１０が冷却専用の熱交換器として構成された場合の冷凍回路の一例である。図６は熱交換器１０に冷水を流すように構成した場合を示している。図６において、熱交換器１０には冷水ライン１０２が接続されている。冷水ライン１０２は、図５のものと同様に冷凍サイクル１２０に連動するものとして構成されている。一方、図７は熱交換器１０に冷媒を流すように構成した場合を示している。図７において、熱交換器１０は、図５の冷凍サイクル１２０のチラー熱交換器１２４の代わりに、エバポレータとして接続されている。
【００３５】
次に本発明の第２実施形態の車両用空調装置について説明する。
【００３６】
図８は第２実施形態の車両用空調装置のクロスメンバ２の右半分の構成を示す図である。この車両用空調装置では、クロスメンバ２の内部に収容した熱交換器１０Ｂの構造が、図１〜図４に示した第１実施形態の空調装置の熱交換器１０と異なる。
【００３７】
即ち、この実施形態で使用している熱交換器１０Ｂは、第１実施形態の熱交換器１０が半径方向に風を通過させつつ熱媒体と熱交換するタイプのものであったのに対し、軸線方向に風を通過させつつ熱媒体と熱交換するタイプのものである点で、第１実施形態と異なる。
【００３８】
具体的には、この熱交換器１０Ｂは、図９に示すように、単層または複数層に多孔チューブ１１６を積層して形成したシート体を、周方向に媒体通路が向くように円筒状に丸め、円周方向の端部にタンク１１７を形成して給排管１１８を接続したものであり、円筒状の熱交換器１０Ｂの軸線方向の一端は風の入口１１１として開放し、他端も風の出口１１２として開放してある。その他の構造は第１実施形態と同様である。
【００３９】
従って、送風ユニット５（図１参照）送り出された風は、図８に白抜き矢印で経路を示すように、クロスメンバ２の導入口３より中央空間２０Ａに入り、熱交換器１０Ｂの入口１１から熱交換器１０の内周側の空間に入る。そして、熱交換器１０Ｂ内を軸線方向に流れ、熱交換器１０Ｂの他端側の出口１１２から出て行く。この際、熱交換器１０Ｂの内部を流れる媒体と熱交換し、温風化または冷風化されて、ベント吹出口２１、２２やフット吹出口２３から車室内に吹き出されて行く。
【００４０】
この実施形態の車両用空調装置においても、送風ダクトの少なくとも一部として利用するクロスメンバ２の内部に、熱交換器１０Ｂを配置したので、第１実施形態の空調装置と全く同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
なお、熱交換器１０Ｂを構成するシート体（チューブシート）の丸め方は、図１０（ａ）に示すようにＣ形に丸めてもよいが、（ｂ）に示すように、螺旋形状に丸めてもよい。要は、一端から風を導入し、他端から風を排出する間に効率よく熱交換できるような形状にすればよい。従って、熱交換面積拡大のためにフィンを設ける等のことは当然行うべきである。
【００４２】
次に本発明の第３実施形態の車両用空調装置について説明する。
【００４３】
図１１に示す第３実施形態の空調装置では、送風ユニット５のケーシング５ａの底部と、クロスメンバ２の左右両端の底部とにドレン管７１、７５を設け、ドレンを車室外に排出できるようにしている。
【００４４】
例えば、熱交換器１０を冷却用熱交換器として利用した場合は凝縮水が発生するが、本実施形態の空調装置では、この凝縮水を、風の流れに沿ってクロスメンバ２の左右両端から排水できる。それ以外の点については、第１実施形態と全く同様である。
【００４５】
次に本発明の第４実施形態の車両用空調装置について説明する。
【００４６】
図１２は第４実施形態の空調装置の要部を取り出して示す斜視図、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図、図１４は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ矢視断面図である。
【００４７】
この空調装置の特徴は、送風ユニットとして、クロスフォローファンタイプの送風ユニット５０を用い、それに応じた熱交換器１０Ｃを用いた点にある。図において、５１は送風ユニットケーシング、５２はクロスフォローファン、５３は内気入口、５４は外気入口、５５は内外気切換ドア、５６は吐出ダクトである。吐出ダクト５６の先端は、クロスメンバ２の導入口３を介して、円筒形の熱交換器１０Ｃの入口１１Ｃに接続されている。
【００４８】
クロスフォローファンタイプの送風ユニット５０は、広い幅にわたって風を吹き出すことができるので、Ｃ形の円筒状に丸めた熱交換器１０Ｃの両タンク部１７間にスリット状の開口を確保して、この開口を風の入口１１Ｃとして、吐出ダクト５６の先端に気密に接続してある。この熱交換器１０Ｃは、内周側から外周側に向けて半径方向に風が通過する第１実施形態と同タイプのものであり、軸線方向の両端は閉鎖部材１２により塞いである。
【００４９】
従って、送風ユニット５０から送り出された風は、クロスメンバ２の導入口３および入口１１Ｃを通じて熱交換器１０Ｃの内周側の空間に入り、溝１６ｂ（図４参照）を通って半径方向に流れ、熱交換器１０Ｃの内周側から外周側に出て行く。この際、風は、熱交換器１０Ｃの内部の溝１６ａ（図４参照）を流れる媒体と熱交換し、温風化または冷風化されて、ベント吹出口２１、２２やフット吹出口２３から車室内に吹き出されて行く。
【００５０】
この実施形態においても、送風ダクトの少なくとも一部として利用するクロスメンバ２の内部に熱交換器１０Ｂを配置したので、第１実施形態の空調装置と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態の車両用空調装置の車室内側から見た正面図である。
【図２】同車両用空調装置におけるクロスメンバの右半分の構成を拡大して示す内部を透視した斜視図である。
【図３】（ａ）は前記クロスメンバの右半分の上から見た断面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ矢視断面図である。
【図４】第１実施形態の空調装置における熱交換器の構成例を示し、（ａ）は組立状態を示す図、（ｂ）は構成要素の分解図、（ｃ）は（ｂ）のＩＶｃ拡大図、（ｄ）は（ｂ）のＩＶｄ拡大図である。
【図５】第１実施形態の熱交換器に対する媒体の供給システムを示す図である。
【図６】前記熱交換器に対する媒体の供給システムの変形例の第１例を示す図である。
【図７】前記熱交換器に対する媒体の供給システムの変形例の第２例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の車両用空調装置におけるクロスメンバの右半分の構成を示す上から見た断面図である。
【図９】第２実施形態の空調装置における熱交換器の構成例を示し、（ａ）は組立状態を示す斜視図、（ｂ）はその要素の斜視図である。
【図１０】第２実施形態における熱交換器のシート体の丸め方の例（ａ）、（ｂ）を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の車両用空調装置の車室内側から見た正面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の空調装置の要部を取り出して示す斜視図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図である。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｍ  車両用空調装置
１  インストルメントパネル
２  クロスメンバ
３  導入口
５ｂ  送風機
１０，１０Ｂ，１０Ｃ  熱交換器
２１，２２  ベント吹出口（排出口）
２３  フット吹出口（排出口）
５２  クロスフローファン
【図１】
2006027395.tif 000003
【図２】
2006027395.tif 000004
【図３】
2006027395.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006027395.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006027395.tif 000009
【図８】
2006027395.tif 000010
【図９】
2006027395.tif 000011
【図１０】
2006027395.tif 000012
【図１１】
2006027395.tif 000013
【図１２】
2006027395.tif 000014
【図１３】
2006027395.tif 000015
【図１４】
2006027395.tif 000016