JP4483730B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、膜状部材により通風口の開閉を行なう開閉装置を有する車両用空調装置に関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示された車両用空調装置がある。この車両用空調装置では、通風口を開閉する膜状部材であるフィルムダンパは、両端部がそれぞれ巻取軸に固定され、各巻取軸は、駆動手段である各ＤＣサーボモータによって回転駆動されるようになっている。

そして、このＤＣサーボモータを制御するエアコン制御装置は、送風が停止している時にフィルムダンパを駆動する際には、送風が行なわれている時よりも、ＤＣサーボモータへの印加電圧を小さくするように制御して、フィルムダンパの作動速度を低下させている。これにより、フィルムダンパを駆動した際に生じる摩擦音の低減を図っている。
特開平５−２１３０４７号公報

近年、車両室内の静粛化のニーズは一層高まってきており、車両用空調装置においても、フィルムダンパを駆動した際に生じる摩擦音の一層の低減が望まれている。

そこで、本発明者は、作動速度を低下させる方法として、電圧を下げるのではなく、別の方法で、同様の結果が得られないかについて鋭意検討を行ない、間欠駆動させることにより擬似的に作動速度が低下できることを見出した。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、膜状部材を駆動した際に生じる摩擦音を一層低減することが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
車室内へ送風空気を導くダクト（２）と、このダクト（２）に設けられた送風空気の通風口（６、７、８）を開閉する開閉装置（２００）とを有する車両用空調装置であって、
開閉装置（２００）は、
回動自在に支持された２本の巻取軸（１３、１４）と、
両端部が各々の巻取軸（１３、１４）に固定されて通風口（６、７、８）に沿って配され、通風口（６、７、８）と一致することで通風口（６、７、８）を開口する開口部を有する膜状部材（１５）と、
巻取軸（１３、１４）を回転駆動する駆動手段（１６）と、
駆動手段（１６）を作動制御する制御手段（１９）とを備え、
制御手段（１９）は、通風口（６、７、８）の開度を変更開始時開度（Ａ）から最終目標開度（Ｂ）まで変更するときに、駆動手段（１６）を間欠作動させるものであり、
制御手段（１９）は、通風口（６、７、８）の開度を変更開始時開度（Ａ）から最終目標開度（Ｂ）まで変更するときに、変更開始時開度（Ａ）と最終目標開度（Ｂ）との間に複数の中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）を設定して順次更新し、順次更新する中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）に基づいて駆動手段（１９）を繰り返し作動させた後、最終目標開度（Ｂ）に基づいて駆動手段（１６）を再作動させて、駆動手段（１６）を間欠作動させることを特徴としている。

これによると、駆動手段（１６）が間欠作動することにより、膜状部材（１５）が変更開始時開度（Ａ）位置から最終目標開度（Ｂ）位置まで移動するときに、間欠的に駆動する。すなわち、膜状部材（１５）は駆動開始直後に停止する動作を繰り返して変更開始時開度（Ａ）位置から最終目標開度（Ｂ）位置まで移動することができる。

したがって、比較的摩擦音が小さい駆動開始直後の状態を繰り返すので、膜状部材（１５）を駆動した際に生じる摩擦音を一層低減することができる。

また、中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）を設定するだけで駆動手段（１６）を間欠作動させることができ、駆動手段（１６）の制御が極めて簡便である。

さらに、変更開始時開度（Ａ）と最終目標開度（Ｂ）とが大きく離れているような場合でも、容易に駆動手段（１６）を間欠作動させ、膜状部材（１５）を駆動した際に生じる摩擦音を低減することができる。

また、請求項２に記載の発明では、制御手段（１９）は、中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）を、変更開始時開度（Ａ）から所定開度毎に設定することを特徴としている。

これによると、中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）の設定が極めて容易である。

また、請求項３に記載の発明では、車室内の空調条件を手動操作入力する操作手段（２０）を備え、制御手段（１９）は、操作手段（２０）が手動操作されたときには、中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）の設定を中止することを特徴としている。

これによると、ユーザが操作手段（２０）を手動操作して条件変更を望んでいる場合には、駆動手段（１６）を連続作動させ、速やかに膜状部材（１５）を駆動して最終目標開度（Ｂ）に到達することができ、ユーザが不快を感じることを防止することができる。

また、請求項４に記載の発明では、制御手段（１９）は、車室内を急速に冷房する最大冷房状態もしくは急速に暖房する最大暖房状態が設定されたときには、中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）の設定を中止することを特徴としている。

これによると、車室内を速やかに冷房もしくは暖房して車室内を快適な温度にしようとする場合には、駆動手段（１６）を連続作動させ、速やかに膜状部材（１５）を駆動して最終目標開度（Ｂ）に到達することができ、ユーザが不快を感じることを防止することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、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一例である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、車両用空調装置の断面図、図２は開閉装置の斜視図である。本実施形態の車両用空調装置１は、車室内に送風空気を導くユニットケース２（本発明のダクトに相当）と、このユニットケース２内に空気流を生じさせる送風機３、ユニットケース２内に配された冷凍サイクルの冷媒蒸発器４およびエンジン冷却水を熱源とするヒータコア５等より構成される。

ユニットケース２の下流端には、送風空気を車室内へ吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口６、ベント（ＶＥＮＴ）吹出口７、フット（ＦＯＯＴ）吹出口８が設けられている。

ユニットケース２内を流れる送風空気の温度コントロール、および各吹出口６〜８（本発明の通風口に相当）の切り替えは、本発明の開閉装置が適用された温度調節手段１００および吹出口切替手段２００により行なわれる。

温度調節手段１００は、ヒータコア５への送風量を調節するもので、ユニットケース２の側壁に回動自在に支持された２本の巻取軸９、１０、両端部がそれぞれ巻取軸９、１０に固定された可撓性のフィルムダンパ１１（本発明の膜状部材に相当）、巻取軸９を回転駆動するＤＣサーボモータ１２（本発明の駆動手段に相当）より成る。

フィルムダンパ１１は、送風空気を通過させるための開口部（図示しない）を有し、ＤＣサーボモータ１２によって巻取軸９が回転駆動されると、巻取軸９、１０の間をスライドして、開口部の位置が変位することによりヒータコア５への送風量を調節する。

吹出口切替手段（吹出モード切替手段）２００は、ユニットケース２の側壁に回動自在に支持された２本の巻取軸１３、１４、両端部がそれぞれ巻取軸１３、１４に固定された可撓性のフィルムダンパ１５（本発明の膜状部材に相当）、巻取軸１３を回転駆動するＤＣサーボモータ１６（本発明の駆動手段に相当）、およびフィルムダンパ１５を支持する２本の中間シャフト１７、１８より成る。

フィルムダンパ１５は、送風空気を通過させるための開口部（図示しない）を有し、ＤＣサーボモータ１６によって巻取軸１３が回転駆動されると、中間シャフト１７、１８を介して巻取軸１３、１４の間をスライドすることにより、開口部の位置が変位して上記各吹出口６〜８を選択的に開口する。

なお、各吹出口６〜８を形成するユニットケース２には、送風時の風圧を受けてフィルムダンパ１５が撓むのを抑えるために、図２に示すような格子部２ａが設けられている。

上記のＤＣサーボモータ１２およびＤＣサーボモータ１６は、運転席のコントロールパネル２０（本発明の操作手段に相当）に設けられた温度設定スイッチ等（図示しない）の設定モードに応じて、エアコン制御装置１９（本発明の制御手段に相当）を介して作動制御されるとともに、出力端の位置情報をエアコン制御装置１９にフィードバックするようになっている（図３参照）。

上述したように、巻取軸９、１０、フィルムダンパ１１、ＤＣサーボモータ１２、エアコン制御装置１９からなる構成が、本発明を適用した開閉装置である温度調節手段１００であり、巻取軸１３、１４、フィルムダンパ１５、ＤＣサーボモータ１６、中間シャフト１７、１８、エアコン制御装置１９からなる構成が、本発明を適用した開閉装置である吹出口切替手段２００である。

このエアコン制御装置１９は、ヒータコア５への送風量を変更したり、吹出口６、７、８からの吹出モードを変更したりするために、フィルムダンパ１１あるいはフィルムダンパ１５を駆動する際には、ＤＣサーボモータ１２あるいはＤＣサーボモータ１６を間欠作動制御する。

ここで、本実施形態の車両用空調装置１の開閉手段１００、２００の作動について説明する。なお、ここでは、開閉手段２００の作動について詳述し、同様の作動を行なう開閉手段１００の作動説明は省略する。

図４は、エアコン制御装置１９が、吹出口６、７、８のいずれかの開度を、変更開始時開度Ａ（ここでは０％）から最終目標開度Ｂ（ここでは７％）まで変更する場合を例示している。

図４（ａ）は、サーボモータ１６に出力される目標開度の設定値（破線で図示）の変化と、サーボモータ１６が作動してフィルムダンパ１５を駆動し達成された開度（実線で図示）の変化を示している。

図４（ｂ）は、図４（ａ）のように作動制御される際にサーボモータ１６に印加される電圧のオンオフ状態を示している。

また、図４（ｃ）は、図４（ａ）のように作動制御された際に発生する騒音レベルの変化を示している。

図４（ａ）に破線で示すように、エアコン制御装置１９は、変更開始時開度Ａと最終目標開度Ｂと間に複数の中間目標開度Ｃ１〜Ｃ６を設定して順次更新している。ここでは、制御をシンプルにするために、中間目標開度Ｃ１〜Ｃ６を、変更開始時開度Ａから所定開度（ここでは１％）毎に設定し、制御単位時間である２５０ｍｓ毎に順次更新している。

このように、２５０ｍｓ毎に１％ずつ段階的に上昇する開度目標に対し、サーボモータ１６は速やかに開度を達成するように作動する。

すなわち、図４（ｂ）に示すように、中間目標開度Ｃ１が設定されたときには、サーボモータ１６は速やかにオンされて開度Ｃ１に到達する。開度Ｃ１に到達したらフィードバックされた位置情報によりサーボモータ１６はオフされる。

中間目標開度Ｃ１が設定された２５０ｍｓ後には、中間目標開度Ｃ２が更新設定される。中間目標開度Ｃ２が設定されたときには、サーボモータ１６は速やかにオンされて開度Ｃ２に到達する。開度Ｃ２に到達したらフィードバックされた位置情報によりサーボモータ１６はオフされる。

中間目標開度Ｃ１〜Ｃ６を順次更新し、最後に最終目標開度Ｂが設定されたら、サーボモータ１６は速やかにオンされて開度Ｂに到達する。開度Ｂに到達したらフィードバックされた位置情報によりサーボモータ１６はオフされる。

このように、エアコン制御装置１９は、順次更新する中間目標開度Ｃ１〜Ｃ６および最終目標開度Ｂに基づいてＤＣサーボモータ１６を繰り返しオンオフさせて、ＤＣサーボモータ１６を間欠作動させる。

これに応じて、フィルムダンパ１５は、駆動開始直後に停止する動作を繰り返して変更開始時開度Ａ位置から最終目標開度Ｂ位置まで移動する。したがって、図４（ｃ）に示すように、比較的摩擦音が小さい駆動開始直後の状態を繰り返すので、フィルムダンパ１５を駆動した際に生じる摩擦音のレベルは大きく上昇することはない。

図５は、エアコン制御装置１９が、吹出口６、７、８のいずれかの開度を、変更開始時開度Ａ（ここでは０％）から最終目標開度Ｂ（ここでは７％）まで中間目標開度を設定することなく一気に変更する場合を例示している。

図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応するグラフである。

図５（ａ）に示すように、最終目標開度Ｂが設定されると、図５（ｂ）に示すように、サーボモータ１６は速やかにオンされて開度Ｂに到達する。開度Ｂに到達したらフィードバックされた位置情報によりサーボモータ１６はオフされる。

開度Ｂに到達するまでの時間は、中間目標開度を設定しない場合の方が短いが、フィルムダンパ１５も目標開度に到達するまで連続して駆動されるので、図５（ｃ）に示すように、摩擦音のレベルは上昇してしまう。

本実施形態の車両用空調装置のエアコン制御装置１９は、予めコントロールパネル２０で設定された条件や図示しない各種センサが検出した環境条件に基づいて吹出温度や吹出モードを自動制御（所謂オート制御）するときには、図４に例示したような中間目標開度を設定する制御により開度変更を行なう。

また、エアコン制御装置１９は、コントロールパネル２０の手動操作により設定温度や吹出モードの設定変更が行なわれたときや、オート制御時であっても車室内を急速に冷房する最大冷房状態もしくは急速に暖房する最大暖房状態が設定されたときには、中間目標開度を設定せずに図５に例示したような制御により開度変更を行なう。

上述の構成および作動によれば、オート制御時には、通風口の開度が最終目標開度に到達するまでＤＣサーボモータ１２、１６は間欠作動し、フィルムダンパ１１、１５は駆動開始直後に停止する動作を繰り返すので、フィルムダンパ１１、１５の摺動摩擦に伴なう騒音レベルを抑制することができる。

これにより、ユーザが開度変更を予想していないときに騒音により不快を感じることを防止できる。

また、ユーザが手動操作を行なった場合や、最大暖房状態もしくは最大冷房状態が設定された場合には、通風口の開度が最終目標開度に到達するまでＤＣサーボモータ１２、１６は連続作動し、フィルムダンパ１１、１５は速やかに最終目標開度を形成する。

これにより、ユーザが開度変更を予想しているときには、摺動摩擦による多少の騒音は不快とは感じ難いので、速やかに吹出温度や吹出モードを変更してユーザが不快を感じることを防止できる。

また、ＤＣサーボモータ１２、１６の間欠作動は、中間目標開度の設定により行なっており、ＤＣサーボモータ１２、１６への通電状態を細かく制御するものではないので、作動制御が極めて簡便である。

また、エアコン制御装置１９は、中間目標開度の設定を変更開始時開度から所定開度毎に行なっているので、設定動作が極めて簡便である。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、変更開始時開度Ａと最終目標開度Ｂと間に複数の中間目標開度Ｃ１〜Ｃ６を設定して順次更新していたが、変更開始時開度Ａと最終目標開度Ｂとがあまり離れていない場合には、中間目標開度は１つ設定するのみであってもよい。

また、上記一実施形態では、中間目標開度Ｃ１〜Ｃ６を、変更開始時開度Ａから所定開度（１％）毎に設定し、制御単位時間である２５０ｍｓ毎に順次更新していたが、中間目標開度は所定開度毎でなくてもかまわない。すなわち、等間隔に設定するものに限定されない。

また、前記所定開度や制御単位時間の実数値は例示であって、車両用空調装置の仕様や特性等に応じて適宜設定可能なものである。

また、上記一実施形態では、本発明を温度調節手段１００および吹出口切替手段２００の２つの開閉装置に適用したが、これらに限定されるものではない。例えば、内外気切替手段に適用したものであっても有効である。

本発明を適用した一実施形態における車両用空調装置の断面図である。 本実施形態における車両用空調装置に設けた開閉装置の概略構造を示す斜視図である。 本実施形態の構成を示すブロック図である。 本実施形態の作動例を示すグラフであり、（ａ）はダンパの開度目標と開度、（ｂ）はサーボモータのオンオフ状態、（ｃ）は騒音レベルの変化を示している。 本実施形態の作動例を示すグラフであり、（ａ）はダンパの開度目標と開度、（ｂ）はサーボモータのオンオフ状態、（ｃ）は騒音レベルの変化を示している。

符号の説明

２ ユニットケース（ダクト）
６ デフロスタ吹出口（通風口）
７ ベント吹出口（通風口）
８ フット吹出口（通風口）
９、１０、１３、１４ 巻取軸
１１、１５ フィルムダンパ（膜状部材）
１２、１６ ＤＣサーボモータ（駆動手段）
１９ エアコン制御装置（制御手段）
２０ コントロールパネル（操作手段）
１００ 温度調節手段（開閉装置）
２００ 吹出口切替手段（開閉装置）
Ａ 変更開始時開度
Ｂ 最終目標開度
Ｃ１〜Ｃ６ 中間目標開度

Claims (4)

1. 車室内へ送風空気を導くダクト（２）と、このダクト（２）に設けられた送風空気の通風口（６、７、８）を開閉する開閉装置（２００）とを有する車両用空調装置であって、
   前記開閉装置（２００）は、
   回動自在に支持された２本の巻取軸（１３、１４）と、
   両端部が各々の前記巻取軸（１３、１４）に固定されて前記通風口（６、７、８）に沿って配され、前記通風口（６、７、８）と一致することで前記通風口（６、７、８）を開口する開口部を有する膜状部材（１５）と、
   前記巻取軸（１３、１４）を回転駆動する駆動手段（１６）と、
   前記駆動手段（１６）を作動制御する制御手段（１９）とを備え、
   前記制御手段（１９）は、前記通風口（６、７、８）の開度を変更開始時開度（Ａ）から最終目標開度（Ｂ）まで変更するときに、前記駆動手段（１６）を間欠作動させるものであり、
   前記制御手段（１９）は、前記通風口（６、７、８）の開度を前記変更開始時開度（Ａ）から前記最終目標開度（Ｂ）まで変更するときに、前記変更開始時開度（Ａ）と前記最終目標開度（Ｂ）との間に複数の中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）を設定して順次更新し、順次更新する前記中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）に基づいて前記駆動手段（１９）を繰り返し作動させた後、前記最終目標開度（Ｂ）に基づいて前記駆動手段（１６）を再作動させて、前記駆動手段（１６）を間欠作動させることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御手段（１９）は、前記中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）を、前記変更開始時開度（Ａ）から所定開度毎に設定す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. 車室内の空調条件を手動操作入力する操作手段（２０）を備え、
   前記制御手段（１９）は、前記操作手段（２０）が手動操作されたときには、前記中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）の設定を中止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記制御手段（１９）は、車室内を急速に冷房する最大冷房状態もしくは急速に暖房する最大暖房状態が設定されたときには、前記中間目標開度（Ｃ１〜Ｃ６）の設定を中止することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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