JP3799683B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吹出空気温度を自動制御するための内気センサを有する車両用空調装置において、内気センサの周囲に内気（車室内空気）を導入するためのアスピレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置における、この種のアスピレータは、送風機により圧送される空調空気をベンチュリー部に導入して、このベンチュリー部の圧力を低下させることにより、このベンチュリー部に内気センサ周囲の内気を吸引するものである（例えば、実公昭５７−１４０８７号公報参照）。
【０００３】
従って、アスピレータの設置場所を決定する際しては、吹出モードがどのモードであっても、常に、アスピレータ作動に必要な風圧が得られる場所を選定しなければならない。
また、アスピレータから車室内に風が吹き出すので、アスピレータに導入される空気は、ヒータユニットにて温度制御された後の空気であることが空調フィーリング上、望ましい。
【０００４】
以上の観点からアスピレータの設置場所としては、一般に、ヒータユニットのうち、暖房用熱交換器下流側の、温度制御された後の空気が流れる部位であって、吹出モードドアの上流側の部位を選定することが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒータユニットのうち、暖房用熱交換器下流側の部位では、モードドア作動用リンク機構およびその駆動用サーボモータ、あるいは温度制御用エアミックスドアの作動用リンク機構およびその駆動用サーボモータ等の種々な機器が設置されて、アスピレータの設置スペースを確保できない場合がある。
【０００６】
そこで、ヒータユニットからの空調空気を、車室中央部のセンタフェイス吹出口と、車室右側部のサイドフェイス吹出口と、車室左側部のサイドフェイス吹出口との三方に分岐する三方分岐ダクトに注目して、この三方分岐ダクトにアスピレータを設置するものも提案されているが、この三方分岐ダクトにアスピレータを設置する場合には、次の理由からアスピレータ機能を発揮できない場合が生じる。
【０００７】
すなわち、空調装置において、フェイスモード以外の吹出モード（フットモード、デフロスタモード等）では、センタフェイス吹出口への開口部をセンタフェイスドアにて閉塞するので、このセンタフェイス開口部の閉塞によってサイドフェイス吹出口への吹出風量が過剰に増大するという問題が発生する。そこで、この問題を解決すために、三方分岐ダクトの入口部にサイドフェイスドアを配設して、このサイドフェイスドアの開度をフェイスモード以外の吹出モードでは小開度に絞るようにした空調装置が実施されている。
【０００８】
この空調装置では、サイドフェイスドアを小開度状態に操作する吹出モードでは、三方分岐ダクト内の風圧が大幅に低下してしまうので、アスピレータ機能のために必要な風圧を三方分岐ダクトから取り出すことができず、アスピレータ機能を発揮できないという事態が発生する。
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、サイドフェイスドアを小開度状態に操作する吹出モードを設定する車両用空調装置においても、三方分岐ダクトに設けたアスピレータ用空気通路により、内気センサへの内気吸入機能を常時良好に発揮できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１〜４記載の発明では、送風機（１４）により圧送される空調空気を導入して、内気センサ（６３）の周囲の内気を吸引するアスピレータ（６０）を有する車両用空調装置において、
センタフェイス吹出口（４４）、右側サイドフェイス吹出口（４５）、および左側サイドフェイス吹出口（４６）に空調空気を分岐する三方分岐ダクト（３６）を設けるとともに、この三方分岐ダクト（３６）の入口部（４７）の開度を調整するサイドフェイスドア（５２）を備え、
三方分岐ダクト（３６）にアスピレータ（６０）を設けるとともに、この三方分岐ダクト（３６）に、入口部（４７）をバイパスして、ヒータユニット（３０）の出口側空間（３５）に直接開口するアスピレータ用空気通路（５５）を設け、
このアスピレータ用空気通路（５５）からヒータユニット（３０）内の温度制御後の空調空気をアスピレータ（６０）に導入することを特徴としている。
【００１０】
これにより、サイドフェイスドア（５２）の操作位置の如何にかかわらず、アスピレータ用空気通路（５５）には、常時、ヒータユニット（３０）の出口側空間（３５）から安定的に所定の風圧を持った空調空気を流入させることができる。この結果、アスピレータ（６０）において、内気センサ（６３）からの内気吸引を常時安定的に行うことができる。
【００１１】
しかも、本発明によると、アスピレータ（６０）を三方分岐ダクト（３６）に設置しているので、ヒータユニット（３０）のケース表面に種々な機器が配設されて、アスピレータ（６０）を設置できない場合にも、三方分岐ダクト（３６）を利用して、アスピレータ（６０）が設置可能となり、アスピレータ（６０）設置場所選択の自由度が増すという実用上の利点は大である。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１〜７は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は本実施形態における空調装置通風系の全体構成を示す概要図であり、空調装置通風系は、大別して、送風機ユニット１０とクーラユニット２０とヒータユニット３０の３つの部分に分かれている。これらの３つのユニット１０、２０、３０は、周知のごとく、車室内の計器盤下方部のうち、助手席側から中央部へと車両左右方向に並べて配置される。最初に、送風機ユニット１０部を説明すると、送風機ユニット１０部には、内気（車室内空気）を導入する内気導入口１１と、外気（車室外空気）を導入する外気導入口１２が備えられている。これらの導入口１１、１２は内外気切替ドア１３によって開閉可能になっている。
【００１４】
そして、上記導入口１１、１２からの導入空気を送風する送風機１４が備えられており、この送風機１４は周知の遠心多翼ファン（シロッコファン）１４ａを電動モータ１４ｂにて回転駆動する構成となっている。
次に、クーラユニット２０部は送風機１４の空気出口部に接続された樹脂製のクーラケース２１を有し、このクーラケース２１内に蒸発器（冷房用熱交換器）２２を内蔵している。この蒸発器２２は周知のごとく冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱を空調空気から吸熱して、空調空気を冷却するものである。
【００１５】
次に、ヒータユニット３０部を説明すると、クーラケース２１の空気出口部に接続された樹脂製のヒータケース３１を有し、このヒータケース３１内にヒータコア（暖房用熱交換器）３２を内蔵している。このヒータコア３２は、蒸発器２２を通過した冷風を再加熱するものであって、その内部に高温のエンジン冷却水（温水）が流れ、この冷却水を熱源として空気を加熱するものである。
【００１６】
また、ヒータケース３１内で、ヒータコア３２の側方には、このヒータコア３２をバイパスして空気（冷風）が流れる冷風バイパス通路３３が形成されている。そして、ヒータコア３２の空気上流側の部位には、ヒータコア３２で加熱される温風とヒータコア３２をバイパスする冷風（すなわち、冷風バイパス通路３３を流れる冷風）との風量割合を調整する平板状のエアミックスドア３４が回動可能に配置されている。
【００１７】
ヒータコア３２の空気下流側には、ヒータコア３２を通過した温風と冷風バイパス通路３３からの冷風とを混合させる冷温風混合空間（出口側空間）３５が形成され、この冷温風混合空間３５においてエアミックスドア３４により温度制御された空調空気が得られる。
図２、３はヒータユニット３０における冷温風混合空間３５部分における具体的構成を例示する断面図であり、さらに、図４、５はヒータケース３１の冷温風混合空間３５に接続される三方分岐ダクト３６の単体の構造を示している。
【００１８】
なお、ヒータケース３１はポリプロピレンのような、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂の成形品からなり、図２、３に示すように、上下に２分割された上ケース３１ａと下ケース３１ｂとから構成されている。そして、ヒータケース３１は上記ヒータコア３２、後述するドア等の機器を収納した後に、上下のケース３１ａ、３１ｂを金属ばねクリップ、ねじ等の締結手段にて一体に結合した構成となっている。
【００１９】
ヒータケース３１の上面部にデフロスタ開口部３７が開口しており、このデフロスタ開口部３７には冷温風混合空間３５から温度制御された空調空気が流入する。さらに、この開口部３７はデフロスタ吹出口３８に接続され、この吹出口３８から車両窓ガラス内面に向けて風を吹き出す。デフロスタ開口部３７はデフロスタドア３９により開閉され、このドア３９は回転軸３９ａによりヒータケース３１に対して回動自在に設置されている。
【００２０】
また、ヒータケース３１のうち、底面部には、フット開口部４０が開口しており、このフット開口部４０にも冷温風混合空間３５から温度制御された空調空気が流入する。さらに、このフット開口部４０にはフットダクト４１（図２参照）が接続され、このフットダクト４１の先端に設けられたフット吹出口４２から乗員足元に温風を吹き出す。
【００２１】
フット開口部４０にはフットドア４３が回転軸４３ａにより回動自在に設置され、このドア４３によりフット開口部４０が開閉される。
図２に示すように、ヒータケース３１のうち、車両後方側（乗員寄り）の壁面に三方分岐ダクト３６が配置され、接続されている。この三方分岐ダクト３６は、冷温風混合空間３５から温度制御された空調空気が流入し、この空調空気を、センタフェイス吹出口４４、右側サイドフェイス吹出口４５、および左側サイドフェイス吹出口４６に分配するものである。
【００２２】
周知のように、センタフェイス吹出口４４は計器盤部において車室中央部に配置され、右側サイドフェイス吹出口４５は計器盤部において車室右側部に配置され、左側サイドフェイス吹出口４６は計器盤部において車室左側部に配置される。三方分岐ダクト３６の入口部４７が冷温風混合空間３５に連通するようにして、三方分岐ダクト３６はヒータケース３１に一体に接続されている。
【００２３】
そして、三方分岐ダクト３６の車両後方側（乗員寄り）の正面壁面の上方部に、センタフェイス吹出口４４に接続されるセンタフェイス開口部４８が設けられている。このセンタフェイス開口部４８にはセンタフェイスドア４９が回転軸４９ａにより回動自在に設置され、このドア４９によりセンタフェイス開口部４８が開閉される。
【００２４】
三方分岐ダクト３６の右側の側面には、右側サイドフェイス吹出口４５に接続される右側サイドフェイス開口部５０が設けられており、また、三方分岐ダクト３６の左側の側面には、左側サイドフェイス吹出口４６に接続される左側サイドフェイス開口部５１が設けられている。
また、三方分岐ダクト３６の入口部４７には、この入口部４７の開度を調整するサイドフェイスドア５２が設置されており、このサイドフェイスドア５２は回転軸５２ａによりヒータケース３１に対して回動可能に設置されている。このサイドフェイスドア５２が閉位置に操作された状態でも、三方分岐ダクト３６の内部空間５３を小開度でもって冷温風混合空間３５に連通させる。このため、ヒータケース３１の下ケース３１ｂに一体成形された仕切り壁５４に切欠き部５４ａ（図２、３参照）を形成して、サイドフェイスドア５２の閉位置においても、切欠き部５４ａを通して空気が通過しやすくしてある。
【００２５】
また、左右のサイドフェイス開口部５０、５１は、図２に示す三方分岐ダクト３６の内部空間５３に開口しており、さらに、この空間５３から入口部４７を介して常時、冷温風混合空間３５に連通している。
一方、三方分岐ダクト３６内部の底面（本例では図３に示すように、底面の右側角部）にアスピレータ用空気通路５５が車両前後方向に延びるように形成されている。このアスピレータ用空気通路５５は仕切り壁５６により仕切られて、内部空間５３に対して区画形成されている。
【００２６】
そして、アスピレータ用空気通路５５の一端部は入口部４７をバイパスして、ヒータユニット３０の冷温風混合空間３５内に直接開口している。従って、アスピレータ用空気通路５５にその一端部からヒータユニット３０内の温度制御後の空調空気が直接導入される。アスピレータ用空気通路５５の他端部は、三方分岐ダクト３６の車両後方側の部位において、ダクト底面を貫通する連通穴５７を持つ円筒部５８を形成している。
【００２７】
なお、三方分岐ダクト３６は樹脂製であり、上記の仕切り壁５６および円筒部５８は、ダクト３６に一体成形されている。
三方分岐ダクト３６の底面の下側にアスピレータ６０が配設されており、このアスピレータ６０は、図６に示すよな構造のものであって、図１の送風機１４により圧送される空調空気を上記空気通路５５を通してベンチュリー部６１に導入して、このベンチュリー部６１の圧力を低下させることにより、内気センサ６３の周囲の内気を吸引するものである。
【００２８】
アスピレータ６０は樹脂製の本体ハウジング６４を有し、この本体ハウジング６４に設けた円筒部６４ａを前記円筒部５８の外周側に嵌合するとともに、この本体ハウジング６４を弾性爪片（図示せず）の引っ掛けにより三方分岐ダクト３６の底面に取付け固定する。また、ベンチュリー部６１も樹脂製であり、同様に弾性爪片（図示せず）の引っ掛けにより本体ハウジング６４に取付け固定する。
【００２９】
さらに、本体ハウジング６４にはベンチュリー部６１の中心部に開口するノズル６４ｂが一体成形されており、そして、このノズル６４ｂに蛇腹状の接続ホース６５を介して、内気センサ６３が接続されている。この内気センサ６３はサーミスタのような感温素子６３ａとこの感温素子６３ａを収容しているハウジング６３ｂとからなり、このハウジング６３ｂは常時、車室内に開口している。
【００３０】
内気センサ６３は、本例では、図２に概略図示するように、三方分岐ダクト３６よりも車両後方側の部位、具体的には計器盤の裏面部に配置され、計器盤に開けられた空気穴部から内気をハウジング６３ｂ内に導入する。
なお、デフロスタドア３９、フットドア４３、センタフェイスドア４９およびサイドフェイスドア５２は、吹出モード切替用のドア手段であって、図示しないリンク機構に連結されて、サーボモータのようなアクチュエータにより、空調装置の吹出モード制御信号に応じて、連動操作されるようになっている。ここで、サイドフェイスドア５２は図７に示すように各吹出モードに連動して入口部４７の開度を調整するものであり、閉位置においても前述の小開度を維持する。
【００３１】
次に、上記構成において作動を説明する。車両用空調装置は、周知のように、空調操作パネルに設けられた各種操作部材からの操作信号および空調制御用の各種センサからのセンサ信号が入力される電子制御装置（図示せず）を備えており、この制御装置の出力信号により各ドア１３、３４、３９、４３、４９、５２の位置が制御される。
【００３２】
まず、フェイス吹出モードが選択されると、図２において、２枚のフェイスドア４９、５２がそれぞれ２点鎖線の開位置に操作され、一方、デフロスタドア３９とフットドア４３は実線で示す閉位置に操作される。この結果、エアミックスドア３４により温度制御された、冷温風混合空間３５内の空調空気は三方分岐ダクト３６の３つの開口部４８、５０、５１より、センタ、サイドフェイス吹出口４４、４５、４６より車室内の乗員頭部に向けて吹出す。
【００３３】
次に、バイレベル吹出モードが選択されると、センタフェイスドア４９とサイドフェイスドア５２は、図２の２点鎖線位置よりも閉方向に所定量回動した中間開度位置に操作され、サイドフェイスドア５２は入口部４７の開度を所定量絞る（図７参照）。また、デフロスタドア３９は閉位置に、フットドア４３は開位置にそれぞれ操作される。
【００３４】
冷温風混合空間３５の上方側に冷風バイパス通路３３からの冷風が流入し、冷温風混合空間３５の下方側にヒータコア３２にて加熱された温風が流入するようになっているので、入口部４７を通って三方分岐ダクト３６に流入する空気温度がフット開口部４０側へ流入する空気温度より低くなる。従って、センタ、サイドフェイス吹出口４４、４５、４６と、フット吹出口４２の両方から同時に空気を吹き出すとともに、乗員の頭部に吹き出される吹出空気温度が乗員の足元部に吹き出される吹出空気温度より低くなり、頭寒足熱型の快適な温度分布が得られる。
【００３５】
次に、フット吹出モードが選択されると、センタフェイスドア４９は閉位置に操作され、サイドフェイスドア５２は図２の実線で示す閉位置に操作されて入口部４７の開度を小開度状態に絞る（図７参照）。また、デフロスタドア３９はデフロスタ開口部３７を小開度だけ開く位置に操作され、フットドア４３は開位置に操作される。
【００３６】
これにより、デフロスタ開口部３７への吹出風量を２０％程度に設定し、フット開口部４０への吹出風量を８０％程度に設定して、窓ガラスの曇り止めを行いながら、乗員足元への温風吹出による暖房作用を行うことができる。また、センタフェイスドア４９が小開度状態となることにより、サイドフェイス吹出口４５、４６からも少量の風を吹き出して、車両側面ガラスの曇り止めを行うことができる。
【００３７】
次に、フットデフロスタ吹出モードが選択されると、上記のフット吹出モードの場合よりも、デフロスタ開口部３７の開度を増加する中間位置にデフロスタドア３９が操作されて、デフロスタ開口部３７への吹出風量とフット開口部４０への吹出風量をともに５０％程度に設定して、窓ガラスの曇り止め作用を増大させる。
【００３８】
次に、デフロスタ吹出モードが選択されると、フットデフロスタ吹出モードに対して、デフロスタドア３９が図２の２点鎖線で示す全開状態に操作され、また、フットドア４３は閉位置に操作される。
従って、冷温風混合空間３５からの空調空気は、大部分がデフロスタ開口部３７を通ってデフロスタ吹出口３８から吹き出すとともに、残余の空気は三方分岐ダクト３６を経てサイドフェイス吹出口４５、４６から吹き出す。これにより、車両窓ガラスの曇り止め作用を最大限発揮する。
【００３９】
ところで、アスピレータ用空気通路５５の一端部は入口部４７をバイパスして、ヒータユニット３０の冷温風混合空間３５内に直接開口している。従って、上記各吹出モードの変化にかかわらず（換言すれば、サイドフェイスドア５２の操作位置の如何にかかわらず）、アスピレータ用空気通路５５には、常時、ヒータユニット３０の冷温風混合空間３５から安定的に所定の風圧を持った空調空気を流入させることができる。この結果、アスピレータ６０において、内気センサ６３からの内気吸引を常時安定的に行うことができる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、各ドア１３、３４、３９、４３、４９、５２の操作をリンク機構を介してサーボモータのようなアクチュエータにより行う場合について説明したが、空調操作パネルに設けられた内外気切替レバー、温度制御レバー、吹出モードレバー等の手動操作部材に加えられる手動操作力にて、操作ケーブル等を介して上記各ドアを操作するようにしてもよいことはもちろんである。
【００４１】
また、上記実施形態では、アスピレータ用空気通路５５を三方分岐ダクト３６の底面の内側に形成しているが、アスピレータ用空気通路５５を三方分岐ダクト３６の底面の外側、および三方分岐ダクト３６の側面に形成することも可能である。
また、上記実施形態は、車室内前部の計器盤下方部に設置される、いわゆるフロント側の空調ユニットについて説明したが、例えば、ワゴン車のように車両前後方向に大きな車室空間を有する車両においては、車室後部にも、リヤー側の空調ユニットが設置される。このリヤー側の空調ユニットは図８に示すごとき構成であり、内気導入口７１、送風機７２、蒸発器７３、ヒータコア７４、エアミックスドア７５、吹出モード切替ドア７６、フットダクト７７、フット吹出口７８、フェイス用天井ダクト７９、フェイス吹出口８０を備えている。
【００４２】
本発明者らの実験検討によると、例えば、フットダクト７７の形状が複雑化して、フットダクト７７の圧損が増大すると、吹出モード切替ドア７６の下流側にて風の流れが乱れて、低周波の異音が発生することが分かった。
そこで、吹出モード切替ドア７６の下流側部位に、図９に示すごときメッシュフィルタ８１を配設して、一旦、メッシュフィルタ８１を通過した風が再び、ドア７６上流のヒータユニット内に流れ込まないようにしてある。これにより、風の流れを整流化して低周波の異音を低減できる。
【００４３】
図９において、メッシュフィルタ８１は樹脂製枠体８１ａと樹脂製のフィルム状網体８１ｂとを一体成形したものである。そして、ヒータユニットのケース側に設けられているガイドリブ８３に、メッシュフィルタ８１を挿入するとともに、このメッシュフィルタ８１を弾性的に撓ませながら、ヒータユニットのケース側に設けられた引っ掛けリブ８４に係止する構成である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用空調装置通風系の概略断面図である。
【図２】図１の通風系において、吹出モードドア部分の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２、３に示す三方分岐ダクト単体の正面図である。
【図５】図２、３に示す三方分岐ダクト単体の右側面図である。
【図６】図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図７】サイドフェイスドアの作動特性図である。
【図８】リヤー側の空調ユニットの通風系の概略断面図である。
【図９】図８の空調ユニットに用いられるメッシュフィルタの斜視図である。
【符号の説明】
１４…送風機、３０…ヒータユニット、３５…冷温風混合空間（出口側空間）、３６…三方分岐ダクト、４４…センタフェイス吹出口、
４５…右側サイドフェイス吹出口、４６…左側サイドフェイス吹出口、
４７…入口部、４９…センタフェイスドア、５２…サイドフェイスドア、
５５…アスピレータ用空気通路、５６…仕切り壁、５７…連通穴、
６３…内気センサ。

Claims (4)

1. 送風機（１４）により圧送される空調空気を導入して、内気センサ（６３）の周囲の内気を吸引するアスピレータ（６０）を有する車両用空調装置において、
   車室中央部に配置されたセンタフェイス吹出口（４４）、車室右側部に配置された右側サイドフェイス吹出口（４５）、および車室左側部に配置された左側サイドフェイス吹出口（４６）と、
   空調空気の温度制御を行うヒータユニット（３０）と、
   このヒータユニット（３０）の出口側空間（３５）から温度制御された空調空気が導入される入口部（４７）を有する三方分岐ダクト（３６）と、
   この三方分岐ダクト（３６）に設けられ、前記センタフェイス吹出口（４４）に接続されるセンタフェイス開口部（４８）と、
   前記三方分岐ダクト（３６）に設けられ、前記右側サイドフェイス吹出口（４５）に接続される右側サイドフェイス開口部（５０）および前記左側サイドフェイス吹出口（４６）に接続される左側サイドフェイス開口部（５１）と、
   前記センタフェイス開口部（４８）を開閉するセンタフェイスドア（４９）と、
   前記入口部（４７）の開度を調整するサイドフェイスドア（５２）とを備え、
   前記アスピレータ（６０）は前記三方分岐ダクト（３６）に設けられ、
   前記三方分岐ダクト（３６）に、前記入口部（４７）をバイパスして、前記ヒータユニット（３０）の出口側空間（３５）に直接開口するアスピレータ用空気通路（５５）が設けられ、
   このアスピレータ用空気通路（５５）から前記ヒータユニット（３０）内の温度制御後の空調空気を前記アスピレータ（６０）に導入することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記アスピレータ用空気通路（５５）は、前記三方分岐ダクト（３６）の内部に、仕切り壁（５６）により仕切られて区画形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記アスピレータ用空気通路（５５）は、前記三方分岐ダクト（３６）の内部の底面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記三方分岐ダクト（３６）の底面の下側に前記アスピレータ（６０）が配設されており、
   前記三方分岐ダクト（３６）の底面を貫通する連通穴（５７）を介して前記アスピレータ（６０）と前記アスピレータ用空気通路（５５）とが連通していることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。

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