JP6918066B2 - 貫通部材及びこれを備えた車両用の空調装置 - Google Patents

Description

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

Claims (14)

1. 空調ケースの内部が隔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伝熱ヒーターと、
   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、
   前記暖房用の熱交換器と前記伝熱ヒーター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、前記伝熱ヒーターの前記放熱部と向き合い、前記発熱部と高さ方向に離隔されるように、前記伝熱ヒーターの前記放熱部の前面部と背面部にそれぞれ形成され、ブリッジ部によって連結されて前記伝熱ヒーターと一体に結合して形成されることを特徴とする車両用の空調装置。
2. 前記隔壁は、別部品として形成されて、前記伝熱ヒーターに着脱自在に結合することを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
3. 前記伝熱ヒーターは、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隔壁を嵌入させる第２の結合溝と、が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
4. 前記隔壁は、高さ方向に前記伝熱ヒーターの中央部よりも上側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
5. 前記隔壁は、高さ方向に前記伝熱ヒーターの４：６の部位に配置され、
   前記暖房用の熱交換器と前記伝熱ヒーターとの離隔距離は、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伝熱ヒーターとの前記離隔距離は、１０ｍｍに形成されることを特徴とする請求項４に記載の車両用の空調装置。
6. 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ことを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
7. 前記貫通孔を有する部材の前記伝熱ヒーターの前記前面部に形成された前記隔壁は、前記背面部に形成された前記隔壁よりも長く形成されることを特徴とする請求項５に記載の車両用の空調装置。
8. 前記隔壁は、前記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ことを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
9. 前記ブリッジ部は、
   前記伝熱ヒーターの前記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、前記伝熱ヒーターの前面に密着される第１の支持部と、
   前記伝熱ヒーターの前記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、前記伝熱ヒーター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、前記伝熱ヒーターの固定部に嵌合する連結部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
10. 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、前記隔壁により上側流路と下側流路とに区画されることを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
11. 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、高さ方向に前記隔壁を基準として対称となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
12. 前記伝熱ヒーターの前記発熱部は奇数個で構成され、高さ方向に前記隔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、前記隔壁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を特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
13. 前記伝熱ヒーターは、高さ方向に途中部位が前記隔壁に位置するように配設されることを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
14. 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、空気の流動方向の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ことを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
    

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