车辆用空调装置及其空气流路的开度调整方法与流程

本发明涉及车辆用空调装置，其搭载于车辆等中，具备制热用热交换器和配置于其下游侧的辅助加热器。

背景技术：

在搭载于车辆中的空调装置中，多使用的是利用发动机冷却水或高温高压的制冷剂的制热用热交换器，但对于面向寒冷地区生产的车辆，存在进一步增强制热能力的要求的情况。因此，公知有在制热用热交换器中增加配置辅助加热器的结构(例如，专利文献1)。

在专利文献1中公开的车辆用空调装置具备：在内部形成有空气流路的壳体；配置于流路并将流路的空气冷却的冷却用热交换器；将流路的空气加热的温水式制热用热交换器；将通过制热用热交换器加热的空气加热的辅助加热器；对朝向制热用热交换器的空气和绕过制热用热交换器的空气的比率进行调整的空气混合调节风门。壳体具备在冷却用热交换器和加热用热交换器之间从流路的下表面向上方延伸的壁部，进行拦阻以使侵入壳体的雨水或从冷却用热交换器产生的水不向下游侧侵入。经过冷却用热交换器的空气因壁部而导致空气的流动变得不均匀(偏向一方)，形成相对多的空气(主流)流经的区域和相对少的空气(支流)流经的区域。制热用热交换器立设于壳体的内部，对主流和支流加热。辅助加热器的尺寸比制热用热交换器的尺寸小，位于制热用热交换器的下游侧的上方，配置于主流流经的区域。

而且，专利文献1通过将辅助加热器设置于这样的位置，能够使大量空气(主流)接触辅助加热器，能够有效地运用辅助加热器的能力。另外，提高对主流的流路阻力，使流经制热用热交换器的附近的空气的流量分布均匀化，还能够有效地运用制热用热交换器的加热能力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2006－001448号公报

但是在专利文献1中，因为将辅助加热器配置于所有主流流经的区域，所以不仅在要求吹出的空气为高温度的全热模式的情况下，在要求为中间温度的空气混合模式的情况下，对主流的流路阻力也高，因此有不能确保来自空调装置的空气的充分的吹出量的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供车辆用空调装置，其在全热模式时能够确保高制热能力，并且在空气混合模式时能够确保充分的吹出量。

本发明的车辆用空调装置具备：内部形成有空气流路的壳体(10、110)；对流经空气流路的空气进行加热的制热用热交换器(15)；比制热用热交换器小型，且与流出被加热的空气的制热用热交换器的流出面(15b)对置地配置的辅助加热器(16)；能够将流出面中、未配置有辅助加热器的区域的一部分即控制区域(s1)封闭的开闭部(30、230、330、430)；开闭部在全热模式时封闭控制区域，在全热模式以外时开放控制区域。

由此，在全热模式时，利用开闭部封闭制热用热交换器的流出面中的控制区域、即未配置所述辅助加热器的区域的一部分，因此促进流出制热用热交换器的空气流入辅助加热器，能够确保高制热能力。另一方面，在全热模式以外时，利用开闭部开放制热用热交换器的流出面中的控制区域，因此使流出制热用热交换器的空气容易绕过辅助加热器，抑制流路阻力的提高，能够确保充分的吹出量。

本发明的车辆用空调装置(1、100)优选具备：配置于制热用热交换器的上游侧的冷却用热交换器(14)；在冷却用热交换器和制热用热交换器之间从空气流路的下表面向上方延伸，使流出冷却用热交换器的空气流分成流量相对多的主流和流量相对少的支流的壁部(10a)；辅助加热器(16)以及控制区域(s1)配置于主流流经的空间。在全热模式时，能够进一步促进流出制热用热交换器的空气流入辅助加热器。另外在全热模式以外时，流出制热用热交换器的空气绕过辅助加热器的量增加，能够可靠地确保充分的吹出量。

本发明的车辆用空调装置(1、100)优选具备对朝向制热用热交换器的空气和绕过制热用热交换器的空气的比率进行调整的空气混合调节风门(17、217、317)，开闭部与空气混合调节风门一体地构成。虽然空气混合调节风门在全热模式和在全热模式以外时的位置和姿态不同，但是开闭部与空气混合调节风门一体地构成，因此无需设置特殊的机构，就能够使开闭部移动。

本发明的车辆用空调装置(1、100)优选的是辅助加热器(16)和开闭部在全热模式时，对从流出面流出的空气形成迷宫式结构。在全热模式时，能够进一步促进流出制热用热交换器的空气流入辅助加热器。

在本发明的车辆用空调装置优选的是，在辅助加热器(16)为电热式加热器的情况下，该电热式加热器与开闭部不抵接。在辅助加热器为电热式加热器的情况下，有可能促进树脂部件劣化的程度的高温状态。因此，无论是否为全热模式，都希望电热式加热器与开闭部不抵接。需要说明的是，虽然也可以考虑开闭部由耐热性高的部件(例如，耐热性树脂或金属)构成，但是有生产成本提高的问题，因此优选由通常的树脂部件(聚丙烯、abs树脂等)构成。

本发明车辆用空调装置(1、100)采用如下空气流路的开度调整方法，其特征在于，车辆用空调装置具备：内部形成有空气流路的壳体(10)；对流经空气流路的空气进行加热的制热用热交换器(15)；比制热用热交换器小型，且与流出被加热的空气的制热用热交换器的流出面对置地配置的辅助加热器(16)；能够将流出面中、未配置有辅助加热器的区域的一部分即控制区域(s1)开闭的开闭部(30、230、330、430)；开闭部封闭控制区域作为全热模式，然后开放控制区域作为全热模式以外的模式，或者，开放控制区域作为全热模式以外的模式，然后封闭控制区域作为全热模式。

发明效果

本发明能够提供一种车辆用空调装置，其在全热模式时能够确保高制热能力，并且在空气混合模式时能够确保充分的吹出量。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的车辆用空调装置的剖视概略图。

图2是本发明的第一实施方式的空气混合调节风门的立体图。

图3是本发明的第一实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分，是表示全冷模式的空气的流动的说明图。

图4是本发明的第一实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分，是表示空气混合模式的空气的流动的说明图。

图5是表示本发明的第一实施方式的车辆用空调装置的结构的一部分的图，是图4的x-x剖视图。

图6是本发明的第一实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分，是表示全热模式的空气的流动的说明图。

图7是本发明的第二实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分。

图8是本发明的第三实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分。

图9是本发明的第四实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分。

图10是本发明的第五实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分。

图11是本发明的第五实施方式的车辆用空调装置的剖视概略图。

附图标记说明

1车辆用空调装置

10壳体

10a壁部

11空气流路

12外部空气导入口

13送风机

14冷却用热交换器

15制热用热交换器

15a制热用热交换器的流入面

15b制热用热交换器的流出面

16辅助加热器

17空气混合调节风门

17a空气混合调节风门的旋转轴

18足部风门

18a足部风门的旋转轴

19除霜换气切换风门

19a除霜换气切换风门的旋转轴

20除霜吹出口

21换气吹出口

22足部吹出口

30开闭部

100车辆用空调装置

110壳体

c1～c6冷风

m1～m3调和空气

h1～h7暖风

s制热用热交换器的流出面中未配置辅助加热器的区域

s1控制区域

s2制热用热交换器的流出面中未配置辅助加热器的非控制区域的区域

p1、p2配管

d1、d2温水分配箱

t管

k电配线

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一个方式。以下说明的实施方式是本发明的实施例，本发明不限制于以下实施方式。需要说明的是，本说明书以及附图中的附图标记相同的结构要素表示彼此相同的物体。只要发挥本发明的效果，也可以变更各种实施方式。

<第一实施方式>

图1是本发明的第一实施方式的车辆用空调装置的剖视概略图。如图1所示，本实施方式的车辆用空调装置1至少具备：在内部具有空气流路11(11a～11b)的壳体10；对流经空气流路的空气进行加热的制热用热交换器15；比制热用热交换器15小型且与流出被加热的空气的制热用热交换器的流出面对置地配置的辅助加热器16。车辆用空调装置1还具备：内外部空气切换风门(未图示)、送风机13、冷却用热交换器14、足部风门18、除霜换气切换风门19。

壳体10由聚丙烯或abs树脂等通过注塑成型制造的树脂件构成。壳体10具备外部空气导入口12、内部空气导入口(未图示)、除霜吹出口20、换气吹出口21、足部吹出口22。

内外部空气切换风门(未图示)对从外部空气导入口12和/或内部空气导入口(未图示)取入空气流路11的空气调整外部空气的量与内部空气的量的比率。为了降低生产成本和使产品重量轻量化，优选利用聚丙烯或abs等可注塑成型的树脂进行成型。形状可以是悬臂式、蝶式、旋转式、滑动式的任意一种。

送风机13具备马达(未图示)和安装于马达的旋转轴的多翼叶片(未图示)。通过马达的旋转轴旋转，使多翼叶片旋转，将从外部空气导入口12和/或内部空气导入口取入的空气送风。被送风的空气经过空气流路11，在被调和温度后，从除霜吹出口20、换气吹出口21和足部吹出口22中的一处以上向车辆的室内吹出。

冷却用热交换器14以公知的方式构成为冷冻循环的一部分。对铝合金或铜合金钎焊加工而制造。在内部流动有低温的制冷剂或冷却用的热介质(例如冷水)，与通过送风机13送来的空气热交换，将空气冷却除湿。

制热用热交换器15以公知的方式构成为制热循环的一部分。对铝合金或铜合金钎焊加工而制造。在内部流动有高温的热介质(例如温水、高温的制冷剂)，与通过送风机13送来的空气热交换，将空气加热。在图1的车辆用空调装置中，能够对由冷却用热交换器14冷却除湿的一部分或全部的空气进行加热。

辅助加热器16以与制热用热交换器15对置的方式配置在空气的流动方向上的制热用热交换器15的下游侧，是能够对由制热用热交换器15加热的空气加热的热交换器。辅助加热器16比制热用热交换器15小型。此处的小型是指通风面积的大小关系，“小型”的意思是“通风面积小”。另外，辅助加热器16可以是利用电进行发热的结构、通入温水的结构、通入高温的制冷剂的结构中的任意一种。

空气混合调节风门17对通过送风机13流经空调装置的空气调整流向制热用热交换器15的量和绕过制热用热交换器15的量的比率。为了降低生产成本和使产品重量轻量化，优选由聚丙烯或abs等可注塑成型的树脂成型。关于空气混合调节风门，虽然在图1中表示的是所谓的蝶式(从旋转轴向大致相对的方向延伸出两个封闭部的结构)的风门，但是也可以是悬臂式、旋转式、滑动式中的任意一种。

足部风门18被驱动以旋转轴18a为中心旋转，对被温度调和的空气朝向足部吹出口22的空气流路11h的面积进行调整。为了降低生产成本和使产品重量轻量化，优选利用聚丙烯或abs等可注塑成型的树脂成型。虽然在图1中表示的是所谓的旋转式的风门，但是也可以是悬臂式、蝶式、滑动式中的任意一种。需要说明的是，在图1的例中，足部风门18不仅调整空气流路11h的面积，还进行经过除霜吹出口20和/或换气吹出口21的空气流路11e的面积的调整。

除霜换气切换风门19被驱动以旋转轴19a为中心旋转，调整被温度调和的空气朝向除霜吹出口20的空气流路11f以及朝向换气吹出口21的空气流路11g的面积。为了降低生产成本和使产品重量轻量化，优选由聚丙烯或abs等可注塑成型的树脂成型。虽然在图1中表示为所谓悬臂式的风门，但是也可以是蝶式、旋转式、滑动式中的任意一种。

图2是表示本发明的第一实施方式的空气混合调节风门17的立体图。本实施方式的空气混合调节风门17具有旋转轴17a、和从旋转轴17a向两个方向延伸的封闭部171。另外，具有远离旋转轴17a及封闭部171设置的整流部172、和比整流部172进一步远离旋转轴设置的整流部173。而且，封闭部171和整流部172通过侧板部174连结。即，由封闭部171、整流部172和侧板部174、174形成隧道状的空间。同样地，整流部172和整流部173通过侧板部175连结。即，由整流部172、整流部173和侧板部175、175形成隧道状的空间。

空气混合调节风门17还在整流部172的端部一体地形成有从侧板部174、175连续地延伸(在图2中，向比侧板部174、175靠下方延伸)的开闭部30。

这样构成为，当空气混合调节风门17以旋转轴17a为中心旋转时，与旋转轴一体地形成的封闭部171、整流部172、整流部173、侧板部174、侧板部175以及开闭部30一体地旋转。

接下来，使用图1、图3、图4、图5和图6，说明各温度调和时的空气的流动。

如图1所示，根据内外部空气切换风门(未图示)的位置从外部空气导入口12取入的车辆的外部空气和/或从内部空气导入口(未图示)取入的车辆的内部空气被送风机13送风，流过空气流路11a，在冷却用热交换器14中被冷却除湿。

被冷却除湿的空气根据空气混合调节风门17的位置，被分为朝向制热用热交换器15的空气和绕过制热用热交换器15的空气。

图3表示的是全冷模式的空气的流动。被冷却除湿的空气通过空气混合调节风门17全部绕过制热用热交换器15，经由冷风通路11b，流向空气混合腔11d。通过足部风门18被划分为空气混合腔11d和朝向足部吹出口22的空气流路11h。由此到达空气混合腔11d的空气成为冷风c1，朝向除霜吹出口和/或换气吹出口21。

需要说明的是，壳体10在冷却用热交换器14和制热用热交换器15之间形成从下方向上方延伸的壁部10a。通过该壁部10a，防止在冷却用热交换器14冷却空气时产生的冷凝水向制热用热交换器15等流出。

图4表示的是空气混合模式的空气的流动。被冷却除湿的空气，通过空气混合调节风门17，被分离为绕过制热用热交换器15的冷风c2和朝向制热用热交换器15的冷风c3、c4。绕过制热用热交换器15的冷风c2流向空气混合腔11d。

朝向制热用热交换器15的冷风c3、c4从制热用热交换器15中的流入面15a流入并被加热成为暖风，从流出面15b流出。需要说明的是，因为壳体10的壁部10a形成为从下方朝向上方，所以流出冷却用热交换器14的冷风的流动发生偏离。具体来说，朝向制热用热交换器15的冷风中在比壁部10a的顶部靠下方流动的冷风c4(支流)的风量和风速小于在比顶部靠上方流动的冷风c3(主流)的风量和风速。

从制热用热交换器15的流出面15b流出的暖风因后述制热用热交换器15和辅助加热器16的布局而成为流过辅助加热器16而经辅助加热器16进一步加热的暖风h1、在辅助加热器16的上方流过的未经辅助加热器16加热的暖风h2、在辅助加热器16的下方流过的未经辅助加热器16加热的暖风h3中的任意一个。这样，在空气混合模式下，在对通过空气混合调节风门17朝向制热用热交换器15的冷风加热的情况下，容许不经过制热用热交换器15和辅助加热器16这两个制热装置的暖风的流动(即，暖风h2和暖风h3)，抑制通气阻力的提高。

使用图5说明制热用热交换器15和辅助加热器16的布局。图5表示第一实施方式的车辆用空气装置的结构的一部分，即图4的x—x剖视图。即，表示从空气流路11c看前方时的结构。

壳体10收纳制热用热交换器15和配置于其下游侧(在图5中为近侧)的辅助加热器16。辅助加热器16相对于制热用热交换器15在上下方向上的空气流的流过面积小，没有全部覆盖制热用热交换器15的流出面。辅助加热器16被配置成，作为在制热用热交换器15的流出面15b中未配置(未覆盖)辅助加热器16的区域s，存在比辅助加热器16靠上侧的s1(控制区域)和比辅助加热器16靠下侧的s2。即，辅助加热器以及控制区域s1配置于主流流经的空间。根据该布局，在制热用热交换器15中的上侧流入风量和风速大的冷风c3(主流)，因此通过比辅助加热器16靠上侧的s1的空气的风速也相对较快，同时未配置(未覆盖)辅助加热器16，因此能够有效地抑制通气阻力的提高。

使用图5说明第一实施方式的制热用热交换器15和辅助加热器16的结构。制热用热交换器15如上所述通过将铝合金或铜合金钎焊加工而制造，因此与用于流入温水的配管p1和用于流出温水的配管p2相连。流过配管p1的温水通过温水分配箱被分散，从下方向上方流经多个管t，通过温水分配箱d2被汇集，流过配管p2。辅助加热器16在该实施方式中表示为电热式加热器。当通过电配线k接受电力供给时，未图示的发热元件(例如，ptc元件)发热，向散热片等导热，对流过散热片附近的空气加热。

分别流过制热用热交换器15和辅助加热器16的暖风h1、h2、h3一边流过空气流路11c一边合流成为暖风h4，流向空气混合腔11d。此时，因为暖风经过设置于空气混合调节风门17的隧道结构的内部，所以能够不受冷风c2的影响地向空气混合腔11d内的希望的区域供给暖风。

绕过制热用热交换器15的冷风c2和暖风h4在空气混合腔11d中被温度调和，根据足部风门18和除霜换气切换风门19的位置，从除霜吹出口20、换气吹出口21和足部吹出口22中的至少一处适当地吹出。在图4的情况下，调和空气m1从换气吹出口21吹出，调和空气m2流过空气流路11h从足部吹出口22作为调和空气m3吹出。

图6表示全热模式的空气的流动。冷风通路11b和空气混合腔11d之间被空气混合调节风门17封闭，被冷却除湿的空气全部朝向制热用热交换器15流动。冷风c5是在比壁部10a靠上方流动的风量和风速相对大的空气的流动，冷风c6是在比壁部10a靠下方流动的风量和风速相对小的空气的流动。均从制热用热交换器15的流入面15a流入并被加热成为暖风，从流出面15b流出。

此处，在制热用热交换器的流出面15b中，流过辅助加热器16上侧的s1(控制区域)的暖风h6通过形成于空气混合调节风门17的开闭部30被封闭(被遮挡)。因此，暖风h6无法流过而流过辅助加热器16，从而由辅助加热器16进一步被加热的暖风h5的风量增强。这样，在全热模式下，在对通过空气混合调节风门17朝向制热用热交换器15的冷风加热的情况下，即使容许不经过两个制热用热交换器(制热用热交换器15和辅助加热器16)的暖风的流动(即，暖风h7)，也能够将与风量和风速大的冷风c5对应的空气的流动向制热用热交换器15以及辅助加热器16汇集，能够确保高制热性能。

如以上说明，根据本发明的第一实施方式，能够提供如下车辆用空调装置，其在全热模式时能够将空气的流动向制热用热交换器15以及辅助加热器16汇集而确保高制热性能，在空气混合模式时能够增加暖风可流过的流路抑制通气阻力的提高，从而确保充分的吹出量。需要说明的是，因为空气混合模式时并不一定需要高温的暖风，因此汇集流经辅助加热器16的空气的量的必要性低，像本实施方式这样抑制通气阻力的提高是合理的。

<第二实施方式>

图7是本发明的第二实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分，表示全热模式。开闭部30a优选由聚丙烯或abs树脂等可通过注塑制造的树脂部件形成。因此，在辅助加热器16为电热式并成为所述树脂劣化或溶解变形的程度的高温的情况下，开闭部30a和辅助加热器16优选不抵接。在图7中表示的是开闭部30a朝向辅助加热器16有间隙地延伸的方式。能够提高辅助加热器16的上侧的s1(控制区域)的通气阻力，能够将冷风c4的流动向制热用热交换器15以及辅助加热器16汇集。而且，这样，即使封闭部30a有间隙地封闭控制区域s1，也能够通过提高通气阻力实质性地封闭，得到本发明的效果。

<第三实施方式>

图8是本发明的第三实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分，表示全热模式。在图8中表示的是开闭部30b与辅助加热器16具有间隙，同时形状对应辅助加热器16的外形，形成长间隙的方式。能够进一步提高辅助加热器16的上侧的s1(控制区域)的通气阻力，能够将冷风c4的流动向制热用热交换器15以及辅助加热器16汇集。

<第四实施方式>

图9是本发明的第四实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分，表示全热模式。在图9中表示的是开闭部30c与辅助加热器16具有间隙，同时与从辅助加热器16突出的突出部16a协作形成迷宫式结构的方式。能够进一步提高辅助加热器16的上侧的s1(控制区域)的通气阻力，能够将冷风c4的流动向制热用热交换器15以及辅助加热器16汇集。

<第五实施方式>

图10是本发明的第五实施方式的车辆用空调装置的截面的一部分，表示全热模式。在图10中表示的是开闭部30d与辅助加热器16具有间隙，同时与从辅助加热器16突出的突出部16b协作地形成迷宫式结构的方式。能够进一步提高辅助加热器16的上侧的s1(控制区域)的通气阻力，能够将冷风c4的流动向制热用热交换器15以及辅助加热器16汇集。另外，因为突出部16b相对于经过控制区域s1的暖风的流动方向以倾斜角度逐渐突出，所以能够抑制空气混合模式时的通气阻力的提高。

<第六实施方式>

以上，表示了从第一实施方式到第五实施方式，说明了采用本发明的车辆用空调装置，但是本发明不仅限定于这五种实施方式。在图11中表示的是将本发明应用于公知的上下两层流动式的车辆用空调装置100的情况。车辆用空调装置100具备：在壳体110的内部配置于制热用热交换器15的上侧的空气混合调节风门217；和配置于制热用热交换器15的下侧的空气混合调节风门317；空气混合调节风门217和317分别具有开闭部230和330。在全热模式时，能够使用开闭部230或开闭部330将制热用热交换器15的流出面15b中的未配置(未覆盖)辅助加热器16的区域封闭，从而将空气的流动向辅助加热器16汇集。

在第六实施方式中，也可以是仅具有两个开闭部230和开闭部330中任意一个的方式(例如，仅具有开闭部330的方式)。根据通气阻力的提高的抑制效果和制热能力的提高效果，适当地选择。

<其他实施方式>

虽然使用将开闭部30、230、330与空气混合调节风门17、217、317一体地构成的例子进行了说明，但是本发明不仅限于此。例如，虽然未图示，但是还可以不同于空气混合调节风门17、217、317地另外设置与空气混合调节风门联动的可动式的开闭部430，并构成为在全热模式时封闭控制区域s1。在图11表示的例子中，该开闭部430的驱动结构是图示的具备开闭部330的空气混合调节风门317的如同省略了该风门部分后的结构。与将空气混合调节风门和封闭部件一体地形成的情况相比零件个数增加，另一方面，能够使空气混合调节风门小型化，并提高空调装置的设计自由度。

另外，也可以采用如下结构，控制区域s1不仅设置于辅助加热器16的上侧，而根据各个的空调装置的布局，设置于辅助加热器16的右侧或左侧的结构。

产业上的可利用性

由于本发明的车辆用空调装置能够工业制造，另外能够作为商业交易的对象，因此是具有经济价值的能够在产业上使用的发明。