特開 2024-1654 車両用空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024001654

(43)【公開日】2024-01-10

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/00 20060101AFI20231227BHJP

【ＦＩ】

B60H1/00 102E

B60H1/00 102P

B60H1/00 102F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022100453

(22)【出願日】2022-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野村 梨紗

(72)【発明者】

【氏名】望田 久恵

(72)【発明者】

【氏名】丸田 典孝

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA01

3L211CA06

3L211DA03

3L211DA04

(57)【要約】

【課題】車両用空調装置における送風機の支持構造を改善して、送風性能を向上させる。
【解決手段】車両用空調装置は、吸い込み口を有する空調ケースと、空調ケース内に配置されて吸い込み口から導入された空気を加熱または冷却する熱交換器と、空調ケース内に送風ファンを配した送風機と、吸い込み口を覆うインテークケースを備え、送風機は、送風ファンが自由端側に固定される出力軸を有する電動モータを備え、インテークケースの内側であり且つ吸い込み口の外側において、電動モータを空調ケースに支持する支持部を設け、電動モータのカバー部材又は支持部をインテークケースに固定する固定部を設けた。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸い込み口を有する空調ケースと、
前記空調ケース内に配置されて前記吸い込み口から導入された空気を加熱または冷却する熱交換器と、
前記空調ケース内に送風ファンを配した送風機と、
前記吸い込み口を覆うインテークケースを備えた車両用空調装置であって、
前記送風機は、前記送風ファンが自由端側に固定される出力軸を有する電動モータを備え、
前記インテークケースの内側であり且つ前記吸い込み口の外側において、前記電動モータを前記空調ケースに支持する支持部を設け、
前記電動モータのカバー部材又は前記支持部を前記インテークケースに固定する固定部を設けたことを特徴とする車両用空調装置。

【請求項2】

前記吸い込み口は、同軸状に一対配置され、
前記送風ファンは、一対の前記吸い込み口の間に配置され、
前記支持部は、一対の前記吸い込み口の一方側に設けられることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。

【請求項3】

前記固定部は、前記カバー部材又は前記支持部から前記インテークケースの内側に向けて突出した突起部と、該突起部を前記インテークケースに締結する締結部材とからなることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。

【請求項4】

前記空調ケースは、隔壁によって区画された第１層と第２層を有し、
前記送風ファンは、前記第１層に空気を送る第１ファンと前記第２層に空気を送る第２ファンが同軸状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載された車両用空調装置。

【請求項5】

前記インテークケースの内部には、前記吸い込み口に対して外気又は内気を選択的に導入するインテークドアが配備されていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用空調装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

車両用空調装置は、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）と呼ばれる空調ユニットを備えている。この空調ユニットは、内部に送風ファンや熱交換器（エバポレータやヒータコア）、エアミックスドア等を配備した空調ケースを備え、空調ケース内に導入した空気を加熱または冷却して車室内に吹き出している。

【0003】

前述した空調ユニットにおいて、内気及び外気を区分して空調ケース内に流す内外気二層モードを設定可能なものが知られている。このような空調ユニットは、空調ケースの内部が隔壁によって第１層（例えば、上層）と第２層（例えば、下層）に区画されており、内外気二層モードにおいては、第１層と第２層の一方が内気流路になり他方が外気流路になる。

【0004】

そして、空調ケースには、内気導入口と外気導入口が設けられる空気導入部に、送風機が配備されている。送風機は、第１層に空気を送る第１ファンと第２層に空気を送る第２ファンが同軸上に配置した送風ファンと、この送風ファンを一つの出力軸で回転させる電動モータを備えている（下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１１９４１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述した空調ユニットにおける送風機の支持構造に着目すると、電動モータの本体から一方向に突出する出力軸に対して、送風ファンが取り付けられているが、送風ファンは、空調ケースの空気導入部内では電動モータの出力軸以外では何処にも支持されていない。このため、送風機は、電動モータの本体側のみが空調ケースに片持ち支持された状態になり、出力軸の先端側は自由端になり、そこに送風ファンが取り付けられている。

【0007】

このような送風機の支持構造を備える空調ユニットは、電動モータが送風ファンより重量が大きいため、送風ファンの回転に伴う振動や車両の振動に対して、電動モータの本体部分の共振を考慮する必要があり、出力軸の自由端側に取り付けられる送風ファンを安定した状態で回転駆動させるために、電動モータや送風ファンに重量制限や回転数制限が設けられている。これらの制限が、空調ユニットの送風性能を高める上で一つの障害になっていた。

【0008】

本発明は、このような事情に対処するために提案されたものである。すなわち、車両用空調装置における送風機の支持構造を改善して、車両用空調装置の送風性能を向上させること、が本発明の課題である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

このような課題を解決するために、本発明による車両用空調装置は、以下の構成を具備するものである。
吸い込み口を有する空調ケースと、前記空調ケース内に配置されて前記吸い込み口から導入された空気を加熱または冷却する熱交換器と、前記空調ケース内に送風ファンを配した送風機と、前記吸い込み口を覆うインテークケースを備えた車両用空調装置であって、前記送風機は、前記送風ファンが自由端側に固定される出力軸を有する電動モータを備え、前記インテークケースの内側であり且つ前記吸い込み口の外側において、前記電動モータを前記空調ケースに支持する支持部を設け、前記電動モータのカバー部材又は前記支持部を前記インテークケースに固定する固定部を設けたことを特徴とする車両用空調装置。

【発明の効果】

【0010】

このような特徴を有する本発明の車両用空調装置によると、送風機の支持構造が改善され、車両用空調装置の送風性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る車両空調装置の説明図。

【図2】車両空調装置の空気導入部を示した部分断面図。

【図3】送風機における電動モータのカバー部材と支持部を示した説明図（側面図）。

【図4】送風機における電動モータのカバー部材と支持部を示した説明図（分解斜視図）。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

【0013】

図１～図３に示すように、車両用空調装置１は、空調ケース１００に対して、空気導入部１Ａと温調送風部１Ｂを備えており、空気導入部１Ａには、外気取入口２と内気取入口３（３Ａ，３Ｂ）が設けられ、温調送風部１Ｂには、第１吹出部４、第２吹出部５、第３吹出部６が設けられている。ここで、第１吹出部４は、例えば、デフロスタ吹出口であり、第２吹出部５は、例えば、フェイス吹出口であり、第３吹出部６は、例えば、フット吹出口６Ａ、後部座席のフット吹出口６Ｂ、後部座席のフェイス吹出口６Ｃなどである。

【0014】

空気導入部１Ａは、送風機を構成する送風ファン１０と電動モータ１１を内部に備えている。送風ファン１０は、電動モータ１１によって駆動され、電動モータ１１の出力軸１１Ａによって同軸回転する２層の第１ファン１０Ａと第２ファン１０Ｂを備えている。また、空気導入部１Ａには、第１ファン１０Ａの吸い込み口１２と第２ファン１０Ｂの吸い込み口１３が、それぞれ出力軸１１Ａに沿って互いに逆向きに一対設けられている。

【0015】

また、空気導入部１Ａは、インテークケース２０，２１を備えている。インテークケース２０，２１は、送風ファン１０（第１ファン１０Ａと第２ファン１０Ｂ）における一対の吸い込み口１２，１３をそれぞれ覆うように設けられ、一方のインテークケース２０には内気取入口３Ａが設けられ、他方のインテークケース２１には内気取入口３Ｂが設けられている。そして、２つのインテークケース２０，２１に跨るように、外気取入口２が設けられている。車載時には、外気取入口２は、車両の前方側に向けて開口するように設けられ、２つの内気取入口３Ａ，３Ｂは、車両の幅方向左右側に向けてそれぞれ開口するように設けられる。

【0016】

空気導入部１Ａにおいて、インテークケース２０の内部にはインテークドア２２が設けられ，インテークケース２１の内部にはインテークドア２３が設けられている。インテークドア２２，２３は、ロータリ式ダンパであり、回転軸２２Ａ，２３Ａをそれぞれ備え、回転軸２２Ａ，２３Ａを中心とした一方向の回転で、外気取入口２を閉じて内気取入口３Ａ，３Ｂを開き、回転軸２２Ａ，２３Ａを中心とした他方向への回転で、外気取入口２を開いて内気取入口３Ａ，３Ｂを閉じることで、吸い込み口１２，１３に対して内外気を選択的に導入する。

【0017】

温調送風部１Ｂは、空調ケース１００内を第１層１１１と第２層１１２に区画する隔壁１１０を備える。そして、温調送風部１Ｂは、隔壁１１０を跨るように、第１層１１１と第２層１１２を通過する空気を浄化するフィルタ１２０、第１層１１１と第２層１１２を通過する空気を冷却する第１の熱交換器（冷却器）１２１、第１層１１１と第２層１１２を通過する空気を加熱する第２の熱交換器（加熱器）１２２を備えている。

【0018】

温調送風部１Ｂの空調ケース１００の内部には、第１層１１１又は第２層１１２を通過して前述した吹出部（第１吹出部４、第２吹出部５、第３吹出部６）に至る送風流路が形成され、第１層１１１には、第１エアミックスドア１１１Ａが設けられ、第２層１１２には、第２エアミックスドア１１２Ａが設けられる。

【0019】

そして、前述した吹出部には、第１吹出部４を開閉する第１ドア４Ａ、第２吹出部５を開閉する第２ドア５Ａ、第３吹出部６におけるフット吹出口６Ａの風向を切り替える風向切り替えドア６０を備えている。

【0020】

空気導入部１Ａと温調送風部１Ｂにおける空気の流れを説明する。第１ファン１０Ａにより吸い込み口１２から吸い込まれた空気は、空気導入部１Ａにおける導入経路に沿って流れ、第１層１１１に入り、空調ケース１００内に設置されるフィルタ１２０と第１の熱交換器（冷却器）１２１を通った後、第１エアミックスドア１１１Ａによって送風流路が切り替えられる。

【0021】

この際、第１エアミックスドア１１１Ａの一つの状態では、第２の熱交換器１２２を経由すること無く、第１吹出部４、第２吹出部５、又は第３吹出部６に送風され、第１エアミックスドア１１１Ａが他の状態では、第２の熱交換器１２２を経由して、第１吹出部４、第２吹出部５、又は第３吹出部６に送風される。

【0022】

これに対して、第２ファン１０Ｂにより吸い込み口１３から吸い込まれた空気は、空気導入部１Ａにおける導入経路に沿って流れ、第２層１１２に入り、空調ケース１００内に設置されたフィルタ１２０と第１の熱交換器１２１を通った後、第２エアミックスドア１１２Ａによって送風流路が切り替えられる。

【0023】

この際、第２エアミックスドア１１２Ａの一つの状態では、第２の熱交換器１２２を経由すること無く、第１吹出部４、第２吹出部５、又は第３吹出部６に送風され、第２エアミックスドア１１２Ａが他の状態では、第２の熱交換器１２２を経由して、第１吹出部４、第２吹出部５、又は第３吹出部６に送風される。

【0024】

そして、空気導入部１Ａにおけるインテークドア２２，２３の動作モードにより、内気導入モード、外気導入モード、内外気二層モード（以下、二層モード）が切り替えられる。

【0025】

インテークドア２２，２３の状態は、インテークドア２２，２３の遮蔽部によって外気取入口２が塞がれていて、内気取入口３Ａ，３Ｂが開放されている内気導入モードと、インテークドア２２，２３の遮蔽部によって内気取入口３Ａ，３Ｂが塞がれていて、外気取入口２が開放されている外気導入モードと、インテークドア２２が遮蔽部で内気取入口３Ａを塞いで外気取入口２を開放し、インテークドア２３が遮蔽部で外気取入口２を塞いで内気取入口３Ｂを開放する二層モードである。

【0026】

内気導入モードでは、第１ファン１０Ａにより吸い込み口１２から吸い込まれた空気と第２ファン１０Ｂにより吸い込み口１３から吸い込まれた空気は、共に内気であるから、温調送風部１Ｂにおける第１層１１１と第２層１１２には共に内気が流れる。また、外気導入モードでは、第１ファン１０Ａにより吸い込み口１２から吸い込まれた空気と第２ファン１０Ｂにより吸い込み口１３から吸い込まれた空気は、共に外気であるから、温調送風部１Ｂにおける第１層１１１と第２層１１２には共に外気が流れる。

【0027】

そして、二層モードでは、第１ファン１０Ａにより吸い込み口１２から吸い込まれた空気と第２ファン１０Ｂにより吸い込み口１３から吸い込まれた空気の一方が内気であり他方が外気であるから、第１層１１１に外気のみを流し、第２層１１２に内気のみを流すことができる。

【0028】

ここで、送風ファン１０（第１ファン１０Ａと第２ファン１０Ｂ）を駆動する電動モータ１１は、第１層１１１と第２層１１２における第１層１１１側に配置されている。また、電動モータ１１は、図２に示すように、第１ファン１０Ａと第２ファン１０Ｂにおける第１ファン１０Ａ側に配置されている。

【0029】

空調ケース１００には、電動モータ１１を冷却するための冷却流路２００が設けられている。冷却流路２００は、空調ケース１００の第１層１１１におけるフィルタ１２０と第１の熱交換器１２１の間の空気を電動モータ１１に導く。

【0030】

これによると、前述した二層モードにおいては、外気のみが流れる第１層１１１において、第１の熱交換器１２１の上流側の空気を冷却流路２００に送ることができ、冷却流路２００から電動モータ１１に送られた空気は、第１ファン１０Ａによって吸い込み口１２から吸い込まれて、第１層１１１のみに戻される。これにより、二層モードにおいては、第２層１１２を流れる内気に電動モータ１１に送られた空気が混ざることが無い。

【0031】

この際、冷却流路２００は、第１ファン１０Ａにより吸い込み口１２から吸い込まれた外気を、フィルタ１２０を介して電動モータ１１に送る循環流路を形成するので、異物等を除去して浄化された外気を循環させて、効率的に電動モータ１１を冷却することができる。

【0032】

図３及び図４に示すように、冷却流路２００は、空調ケース１００の第１層１１１におけるフィルタ１２０と第１の熱交換器１２１の間の空間に連通し第１の熱交換器１２１の端部の外側に設けられる分岐開口２００Ａを経由する。また、冷却流路２００は、電動モータ１１の背面側を覆うと共に分岐開口２００Ａに延設されるカバー部材２１０によって形成される。

【0033】

カバー部材２１０は、図４に示すように、第１カバー部材２１１と第２カバー部材２１２によって形成することができる。第１カバー部材２１１は、電動モータ１１の最も背面側を覆う部材であり、第２カバー部材２１２は、電動モータ１１の側部を覆う部材である。第１カバー部材２１１と第２カバー部材２１２は冷却流路２００を形成するための分割流路枠２１１Ａ，２１２Ａを備えており、第１カバー部材２１１と第２カバー部材２１２を結合して、これら分割流路枠２１１Ａ，２１２Ａを一体にすることで、その内部に冷却流路２００が形成される。なお、冷却流路２００は、このような分割流路枠２１１Ａ，２１２Ａによって形成すること無く、一体枠を取り付けるようにしてもよい。

【0034】

第１カバー部材２１１と第２カバー部材２１２を結合したカバー部材２１０は、吸い込み口１２を形成する支持部２１３を介して空調ケース１００に取り付けられる。支持部２１３は、分割流路枠２１１Ａ，２１２Ａの端部が接続される接続口２１３Ａを備えており、この接続口２１３Ａを介して分割流路枠２１１Ａ，２１２Ａは分岐開口２００Ａに接続される。

【0035】

吸い込み口１２から空調ケース１００の第１層１１１に導入された空気は、フィルタ１２０を通過して、第１の熱交換器１２１に入る前に、分岐開口２００Ａから取り出され、冷却流路２００を通って電動モータ１１の背面側に送られる。

【0036】

ここで支持部２１３は、一対の吸い込み口１２，１３の一方側、すなわち吸い込み口１２側に設けられ、インテークケース２０の内側であり且つ吸い込み口１２の外側において、電動モータ１１を空調ケース１００に支持している。そして、支持部２１３にて支持される電動モータ１１の出力軸１１Ａは、先端側が自由端であり、その自由端側に送風ファン１０（第１ファン１０Ａと第２ファン１０Ｂ）が取り付けられている。なお、図示の例では、支持部２１３は、空気を取り入れることができる枠体で構成されている。しかしながら、電動モータ１１を空調ケース１００に支持するための支持部２１３の構成は、これに限らずどのような形態であっても構わない。

【0037】

そして、電動モータ１１を複数個所で強固に固定するために、電動モータ１１のカバー部材２１０（第１カバー部材２１１）をインテークケース２０に固定する固定部３０が設けられている。固定部３０は、カバー部材２１０（第１カバー部材２１１）からインテークケース２０の内側に向けて突出した突起部３１と、突起部３１をインテークケース２０に締結する締結部材３２とからなる。なお、図示の例では、カバー部材２１０（第１カバー部材２１１）に突起部３１を設けているが、カバー部材２１０とインテークケース２０とを固定する固定部３０の構成は、特にこれに限定されない。また、固定部３０は、支持部２１３をインテークケース２０に固定するものであってもよい。

【0038】

このような固定部３０を設けることで、送風機の電動モータ１１は、支持部２１３を介して空調ケース１００に固定されると共に、固定部３０を介してインテークケース２０に固定される。これによると、電動モータ１１の出力軸１１Ａを自由端にしてそこに送風ファン１０（第１ファン１０Ａと第２ファン１０Ｂ）を取り付けた状態であっても、重量物である電動モータ１１が複数個所で固定されることで、耐振動性能を向上させることができ、送風機全体を安定した状態で支持することができる。

【0039】

また、重量物である電動モータ１１を複数個所で支持して耐振動性能を改善することで、電動モータ１１や送風ファン１０の重量制限や回転数制限を緩和させることができ、大型の送風ファン１０を用いて高出力の電動モータ１１で高速回転させるなどして、送風機の送風能力を高め、車両空調装置の送風性能を向上させることができる。

【0040】

特に、吸い込み口１２，１３が、同軸状に一対配置され、送風ファン１０（第１ファン１０Ａと第２ファン１０Ｂ）が、一対の吸い込み口１２，１３の間に配置され、支持部２１３が、一対の吸い込み口１２，１３の一方側に設けられて、空気を取り入れる枠体で構成されている、内外気二層モードを有する車両用空調装置１において、電動モータ１１の本体側を支持部２１３で片持ち支持する構造を採用しながら、耐振動性能を改善し、送風性能を向上させることができる。

【0041】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0042】

１：車両用空調装置，１Ａ：空気導入部，１Ｂ：温調送風部，
２：外気取入口，３（３Ａ，３Ｂ）：内気取入口，
４：第１吹出部，４Ａ：第１ドア，
５：第２吹出部，５Ａ：第２ドア，
６：第３吹出部，６Ａ：フット吹出口，６Ｂ：後部座席のフット吹出口，
６Ｃ：後部座席のフェイス吹出口，６０：風向切り替えドア，
１０：送風ファン，１０Ａ：第１ファン，１０Ｂ：第２ファン，
１１：電動モータ，１１Ａ：出力軸，１２，１３：吸い込み口，
２０，２１：インテークケース，２２，２３：インテークドア，
２２Ａ，２３Ａ：回転軸，
１００：空調ケース，１１０：隔壁，１１１：第１層，１１２：第２層，
１１１Ａ：第１エアミックスドア，１１２Ａ：第２エアミックスドア，
１２０：フィルタ，１２１：第１の熱交換器，１２２：第２の熱交換器，
２００：冷却流路，２００Ａ：分岐開口，
２１０：カバー部材，２１１：第１カバー部材，２１２：第２カバー部材，
２１１Ａ，２１２Ａ：分割流路枠，２１３：支持部，２１３Ａ：接続口，
３０：固定部，３１：突起部，３２：締結部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】