JP4889390B2 - 車両用空調ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載され、二つの吸気口から選択的に吸気を行う車両用空調ユニットに関する。

下記［特許文献１］や［特許文献２］には、二つの吸気口から選択的に吸気を行う車両用空調ユニットが記載されている。二つの吸気口は通常内気吸気口と外気吸気口である。そして、この二つの吸気口は、空調機の使用状況に応じて選択的に切り替えられる。［特許文献１］では、２枚のドアを用いて吸気口を切り替えており、［特許文献２］ではロータリドアを用いて吸気口を切り替えている。
特開平９−１７５１４４号公報 特開平９−１８８１２４号公報

空調機の性能を考慮した場合、吸気源の異なる二つの吸気口に対して要求される吸気量は必ずしも同じではなく、各吸気口からの吸気量を使用状況に応じて適切に設定したいという要望がある。また、それを実現するために、駆動機構（特に、吸気口を閉塞するドアの駆動機構）を複雑にすることなく簡便な駆動機構によって動作を確実にすると共に耐久性や耐故障性にも優れたものとしたいという要望もある。［特許文献１］に記載のものは、ドアが二枚あり、駆動機構が複雑である。［特許文献２］のものは、駆動機構は［特許文献１］のものより簡便となり得るが、各吸気口からの吸気量が同じとなってしまう。従って、本発明の目的は、二つの吸気口からの吸気量を適切に設定でき、かつ、簡便な機構で駆動することのできる車両用空調ユニットを提供することにある。

本発明の車両用空調ユニットは、第一吸気口、第二吸気口及び吐出口を有するケースと、ケースに取り付けられ、一つの回動軸を中心に揺動することで第一吸気口又は第二吸気口を選択的に閉塞可能なロータリドアと、ケース内に取り付けられ、第一吸気口又は第二吸気口から吸入した空気を吐出口に吐出させるファンと、ファンを回転駆動させるモータとを備えている。ロータリドアの閉塞部は、回動軸に平行な閉塞板部と、回動軸と交差する一対の側板部と、閉塞部のロータリドアの回動方向の一端縁部から外方に突出して形成された第一シール部と、回動方向の他端縁部から外方に突出して形成された第二シール部とを有している。第一吸気口の周縁には、ロータリドアの回動一端で第一シール部と当接する第一開放シール面が形成されると共に、ロータリドアの回動他端で第一シール部と当接する第一閉塞シール面が形成されている。同様に、第二吸気口の周縁には、回動一端で第二シール部と当接する第二閉塞シール面が形成されると共に、回動他端で第二シール部と当接する第二開放シール面が形成されている。ケースは、第一吸気口と第二吸気口との間に壁部を有しており、壁部の第一吸気口に面する縁部が第一開放シール面上にあると共に、壁部の第二吸気口に面する縁部が第二開放シール面上にある。第一シール部の回動半径と第二シール部の回動半径とが異なることで、第一吸気口の開口面積と第二吸気口の開口断面積とが異ならせて形成されている。

本発明の車両用空調ユニットよれば、第一吸気口及び第二吸気口が開口断面積を異ならせて形成されているので、空調機の使用状況に応じて第一吸気口又は第二吸気口に要求される吸気量を各吸気口毎に適切に設定でき、良好な空調性能を実現することができる。さらに、この二つの吸気口を選択的に閉塞（即ち、選択的に開放）するロータリドアは、一つの回転軸を中心に揺動されるため駆動機構が簡便で済み、動作が確実であると共に耐久性や耐故障性にも優れたものとなる。

以下、本発明の車両用空調ユニットの一実施形態について、図１〜図４を参照しつつ説明する。本実施形態の空調ユニットは、内気吸気口（第一吸気口）１、外気吸気口（第二吸気口）２及び吐出口３を有するケースＣを備えている。ケースＣは、一対の吸気口１，２が形成された上部ケースＣ１と、吐出口３が形成され、後述するファン４やモータ５（図３，４参照）を内蔵する下部ケースＣ２とからなる。

この空調ユニットは、インストルメントパネルの内部などに配設されて車載されている。内気吸気口１は、インストルメントパネルの内部空間にそのまま開放されており、車室内の空気の吸気口となる。内気吸気口１には、グローブボックスからインストルメントパネルの内部に進入したチケットなどが空調ユニットの内部に吸い込まれてしまうのを防止するための桟が設けられている。

外気吸気口２は、図示されないダクトが取り付けれ、このダクトを介して車室外の空気を取り入れる。ダクトの端部は、フロントウインドウ下部車外側などに接続されることが多く、フロントウインドウ下部車外側が外気取り入れ口となる。吐出口３は、熱交換器やエアミックスドアなどを内蔵する他のユニットに接続されている。このユニットを介して、車室内の各送風口に空調後の空気が分配される。

下部ケースＣ２の内部には、筒状に立設された複数の翼と、この翼を下部で結合させる基板とからなる遠心ファン４が回転可能に配設されている。基板は中央が***されており、その中心でモータ５の回転軸５ａに取り付けられている。ファン４が取り付けれている電動モータ５は、下部ケースＣ２に取り付けられている。下部ケースＣ２の内部空間は吐出口３に通じている。ファン４は、内気吸気口１又は外気吸気口２から吸い込んだ空気をその内部に吸い込み、翼を通過させて吐出口３から吐出させる。

上部ケースＣ１には、上述した内気吸気口１及び外気吸気口２が隣接して開口されている。内気吸気口１及び外気吸気口２は、それらの有効開口断面積が異なっている。内気吸気口１の有効開口断面積の方が外気吸気口２のそれよりも大きい。そして、上部ケースＣ１には、この内気吸気口１及び外気吸気口２を選択的に閉塞するロータリドア６が揺動可能に取り付けられている。

ロータリドア６は、その一対の取付部６ａ（図４参照）を介して上部ケースＣ１に取り付けられており、この一対の取付部６ａを通る線がロータリドア６の回転軸となる。一方の取付部６ａにはアクチュエータ７が取り付けられており、このアクチュエータ７がロータリドア６を揺動させる。ロータリドア６は、内気吸気口１を開閉するコ字状の第一シール部６ｂと、外気吸気口２を開閉するコ字状の第二シール部６ｃと、これらのシール部６ｂ、６ｃの間を閉塞する閉塞部６ｄ（閉塞板部６ｄ_１及び一対の側板部６ｄ_２）とからなる。閉塞板部６ｄ_１は、回転軸（６ａ）に対して平行な面で構成されており、一対の側板部６ｄ_２は、回転軸（６ａ）にほぼ直角な面で構成されて回転軸（６ａ）と交わる。

シール部６ｂ、６ｃの各端部はそれぞれ所定の角度をもって結合されており、上述した取付部６ａに回転自在に取り付けられている。第一シール部６ｂの最大回転半径は、第二シール部６ｃの最大回転半径よりも大きくなっている（図３参照）。このため、内気吸気口１の有効開口断面積の方が外気吸気口２のそれよりも大きくなる。さらに、内気吸気口１と外気吸気口２との間には壁部２ａ（図３参照）が設けられており、壁部２ａによって外気吸気口２の有効開口断面積が小さくされている。

図１〜図３は、いずれも内気吸気口１が開放され、外気吸気口２が閉塞されている状態（ロータリドア６の回動一端）が示されている。このとき、図３に示されるように、第一シール部６ｂは第一開放シール面Ｓ１ａと面接すると共に、第二シール部６ｃは第二閉塞シール面Ｓ２ａと面接する。このとき、第一シール部６ｂは上述した壁部２ａの内気吸気口１に面する縁部に密着する。図３の状態から、第一シール部６ｂが図中Ｘの位置となるようにロータリドア６が揺動されると、内気吸気口１が閉塞され、外気吸気口２が開放された状態（ロータリドア６の回動他端）となる。このとき、第一シール部６ｂは第一閉塞シール面Ｓ１ｂと面接すると共に、第二シール部６ｃは第二開放シール面Ｓ２ｂと面接する。第一シール部６ｂが図中Ｘの位置にあるとき、第二シール部６ｃは上述した壁部２ａの外気吸気口２面する縁部に密着する。なお、ロータリドア６は、中間位置で停止されて内外気口の双方を開いた中間モードを実現することも可能である。
さらに、上部ケースＣ１の内部には、エアフィルタ８が配設されている。エアフィルタ８は、モータ５（ファン４）の回転軸５ａに対して直角となるように配されている。また、エアフィルタ８は、内気吸気口１及び外気吸気口２とロータリドア６の回転軸（６ａ）との間に配されている。エアフィルタ８のこのような設置方法は、ユニットの高さを抑えることを可能とし、ユニットの小型化に寄与している。上部ケースＣ１にはドア９が設けられており、このドア９を取り外すだけで、エアフィルタ８の交換が行えるようになっている。

さらに、本実施形態では、モータ５の回転軸５ａがロータリドア６の回転軸（６ａ）と直角となっているが、ロータリドア６の回転軸（６ａ）の方向から見て（図３参照）、モータ５の回転軸５ａがロータリドア６の回転軸（６ａ）よりも内気吸気口１寄りにオフセットされている。即ち、吸気を行うファン４が内気吸気口１よりに配設されている。このようにすることで、より多くの吸気量が必要とされる内気吸気口１からの吸気量を増やすことができる。

内気吸気口１からの吸気（内気循環モード）と外気吸気口２からの吸気（外気導入モード）との違いについて簡単に説明する。内気循環モードは、車室内の空気をより早期に所定の状態（温度）にしたい場合に用いられる。例えば、夏場に温度の高い車室内を急速に冷却したい場合や、冬場に温度の低い車室内を急速暖めたい場合などである。このようなときには、外気を導入してしまうと、その分かならず車室内の空気が排出されることとなってしまうため、せっかく冷却したり暖めた車室内空気を外部に排出して無駄にしてしまう。そこで、内気循環させて車室内をより早期に空調する。この場合は、より多くの内気吸気量が必要となる。一方、外気吸気口２からの吸気は、外気を導入して車室内の除湿（ウィンドウの曇り除去）を行いたい場合などである。このような場合は、あまり多くの吸気量は必要とならない。

このような要求の違いから、内気吸気口１からの吸気と外気吸気口２からの吸気とには要求される吸気量が異なることとなる。本実施形態の空調ユニットによれば、このような吸気量の違いを考慮した設定がなされており、快適な空調性能を実現することができる。

図５に本発明の車両用空調ユニットの他の実施形態を示す。図５は、図３相当図である。本実施形態の空調ユニットは、上述した図１〜図４の空調ユニットにおける閉塞部６ｄの閉塞板部６ｄ_１の形態を変えたものである。本実施形態における閉塞板部６ｄ_３は、ロータリドア６自体の回動軌跡に合わせて、円筒の一部を切り出したような曲面部分（回動半径の小さい外気吸気口２側を閉塞する部分）を有している。この閉塞板部６ｄ_３と上述した壁部２ａの先端縁（第二開放シール面Ｓ２ｂ）との間の隙間は最小限となるようになされている。閉塞板部６ｄ_３は、ロータリドア６の回動軌跡の円弧に合わせた曲面状に形成されているため、この隙間はロータリドア６の回動時に常に一定となる。

このように閉塞板部６ｄ_３を曲面状に形成することで、上述した中間モード時に、外気吸気口２から内気吸気口１への空気の流れを抑止し、外気が直接車室内に進入するのを抑止することができる。なお、壁部２ａの先端縁（第二開放シール面Ｓ２ｂ）に、常に閉塞板部６ｄ_３と接触するシール部材（リップ片のようなもの）を設ければ更に好ましい。また、本実施形態では、閉塞板部６ｄ_３自体を曲面状に形成したが、図３の閉塞板部６ｄ_１ のように複数のリブを形成させてもよい。この場合、複数のリブは図３の紙面手前から奥に向けて平行に立設され、各リブの先端が図５の閉塞板部６ｄ_３の表面と一致するようにすればよい。このようにすれば、各リブの先端と壁部２ａの先端縁（第二開放シール面Ｓ２ｂ）との間の隙間が最小限となり、上述した効果が実現できる。

本発明では、上述したように、第一吸気口及び第二吸気口とロータリドアの回転軸との間に、エアフィルタをさらに備えていることが好ましい。このようにすれば、ロータリドアとエアフィルタとの必要とするスペースを共有化させ、ユニット全体、特にその高さ方向をコンパクトにおさめることができる。

また、ロータリドアを、第一シール部、第二シール部、及び、閉塞部（閉塞板部＋一対の側壁部）によって構成し、かつ、第一シール部の回動半径と第二シール部の回動半径とを異ならせた場合、ロータリドアに風圧が作用したときのドア操作力が上昇傾向となる。ここで、本発明ではエアフィルタよりも下部にロータリドアの回動軸が位置するが、エアフィルタ上部にロータリドアの回動軸をおいた場合に比較して（ドア作動範囲Ｌ［図３参照］が同等である場合）、ドア閉塞部と取付部の距離を大きくとれるためドアの開閉部の回転方向のサイズを小さくでき、ドア操作力上昇を抑えられる。

さらに、本発明では、内気吸気口（第一吸気口）の開口断面積が外気吸気口（第二吸気口）の開口断面積よりも大きくされ、かつ、モータの回転軸がロータリドアの回転軸と直角となるようにモータが配設されており、ロータリドアの回転軸の方向から見て、モータの回転軸がロータリドアの回転軸よりも内気吸気口寄りにオフセットされている。このようにすることで、性能上より多くの吸気量が必要となる内気吸気口からの吸気量を増やすことができ、快適な空調性能を実現することができる。

本発明の車両用空調ユニットの一実施形態の斜視図である。 本発明の車両用空調ユニットの一実施形態の分解斜視図である。 本発明の車両用空調ユニットの一実施形態の断面図（ロータリドア回転軸に直角な切断面）である。 本発明の車両用空調ユニットの一実施形態の断面図（ロータリドア回転軸に平行な切断面）である。 本発明の車両用空調ユニットの他の実施形態の断面図（ロータリドア回転軸に直角な切断面）である。

符号の説明

１ 内気吸気口（第一吸気口）
２ 外気吸気口（第二吸気口）
２ａ 壁部
３ 吐出口
４ ファン
５ モータ
５ａ 回転軸
６ ロータリドア
６ａ 取付部（回動軸）
６ｂ 第一シール部
６ｃ 第二シール部
６ｄ 閉塞部
６ｄ_１，６ｄ_３ 閉塞板部
６ｄ_２ 側板部
７ アクチュエータ
８ エアフィルタ
９ ドア
Ｃ ケース
Ｃ１ 上部ケース
Ｃ２ 下部ケース
Ｓ１ａ 第一開放シール面
Ｓ１ｂ 第一閉塞シール面
Ｓ２ａ 第二閉塞シール面
Ｓ２ｂ 第二開放シール面

Claims (3)

1. 第一吸気口（１）、第二吸気口（２）及び吐出口（３）を有するケース（Ｃ）と、
   前記ケース（Ｃ）に取り付けられ、一つの回動軸（６ａ）を中心に揺動することで前記第一吸気口（１）又は前記第二吸気口（２）を選択的に閉塞可能なロータリドア（６）と、
   前記ケース（Ｃ）内に取り付けられ、前記第一吸気口（１）又は前記第二吸気口（２）から吸入した空気を前記吐出口（３）に吐出させるファン（４）と、
   前記ファン（４）を回転駆動させるモータ（５）とを備えており、
   前記ロータリドア（６）の閉塞部（６ｄ）は、前記回動軸（６ａ）に平行な閉塞板部（６ｄ _１ ，６ｄ _３ ）と、前記回動軸（６ａ）と交差する一対の側板部（６ｄ _２ ）と、前記閉塞部（６ｄ）の前記ロータリドア（６）の回動方向の一端縁部から外方に突出して形成された第一シール部（６ｂ）と、前記回動方向の他端縁部から外方に突出して形成された第二シール部（６ｃ）とを有し、
   前記第一吸気口（１）の周縁には、前記ロータリドア（６）の回動一端で前記第一シール部（６ｂ）と当接する第一開放シール面（Ｓ１ａ）が形成されると共に、前記ロータリドア（６）の回動他端で前記第一シール部（６ｂ）と当接する第一閉塞シール面（Ｓ１ｂ）が形成され、かつ、前記第二吸気口（２）の周縁には、前記回動一端で前記第二シール部（６ｃ）と当接する第二閉塞シール面（Ｓ２ａ）が形成されると共に、前記回動他端で前記第二シール部（６ｃ）と当接する第二開放シール面（Ｓ２ｂ）が形成されており、
   前記ケース（Ｃ）が、前記第一吸気口（１）と前記第二吸気口（２）との間に壁部（２ａ）を有し、前記壁部（２ａ）の前記第一吸気口（１）に面する縁部が前記第一開放シール面（Ｓ１ａ）上にあると共に、前記壁部（２ａ）の前記第二吸気口（２）に面する縁部が前記第二開放シール面（Ｓ２ｂ）上にあり、
   前記第一シール部（６ｂ）の回動半径と前記第二シール部（６ｃ）の回動半径とが異なることで、前記第一吸気口（１）の開口面積と前記第二吸気口（２）の開口断面積とが異ならせて形成されていることを特徴とする車両用空調ユニット。
2. 前記第一吸気口（１）及び前記第二吸気口（２）と前記ロータリドア（６）の前記回転軸（６ａ）との間に、エアフィルタ（８）をさらに備えていることを特徴とする請求項１
   又は２に記載の車両用空調ユニット。
3. 前記第一吸気口（１）が内気吸気口であり、前記第二吸気口（２）が外気吸気口であり、前記内気吸気口（１）の開口断面積が前記外気吸気口（２）の開口断面積よりも大きくされ、かつ、前記モータ（５）の回転軸（５ａ）が前記ロータリドア（６）の前記回転軸（６ａ）と直角となるように前記モータ（５）が配設されており、
   前記ロータリドア（６）の前記回転軸（６ａ）の方向から見て、前記モータ（５）の前記回転軸（５ａ）が前記ロータリドア（６）の回転軸（６ａ）よりも前記内気吸気口寄りにオフセットされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用空調ユニット。