JP6014897B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車両用空調装置に関する。

従来、下記特許文献１に開示されている車両用空調装置のようなものが、車両に搭載されている。下記特許文献１の車両用空調装置は、駐車中に車両用空調装置をなす冷房用の車室内熱交換器の乾燥を行うことにより、次に空調運転を開始する際に発生する臭気の抑制、及び熱交換器等における細菌の増殖を抑制しようとしている。

具体的には、下記特許文献１の車両用空調装置は、電気的な制御手段を有し、この制御手段によってイグニッションスイッチがオン状態からオフ状態とされたことが検出されると外気導入モードによる動作を開始する。外気導入モードにおいては、空調ダクト内に設けられたブロアが所定の送風継続時間だけ作動する。これにより、熱交換器を気流にさらし、乾燥することができる。

特開２０１１−６８１５５号公報

しかしながら、上記特許文献１の車両用空調装置においては、電気的に制御可能な制御手段を設ける必要がある。そのため、いわゆるマニュアル操作型の車両用空調装置のように空調装置用の制御装置を搭載していない車両においては、上記特許文献１のような構成にするには制御装置を別途設けねばならず、製造コストが高くつくという問題がある。言い換えれば、特許文献１に開示されている従来技術は、マニュアル操作型の空調装置においては適用することができないという問題がある。

そこで、本発明は、いわゆるマニュアル操作型の空調装置においても適用可能であり、製造コストを抑制しつつ、空調運転の再開時における異臭の発生、及び雑菌等の増殖を抑制可能な車両用空調装置の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両用空調装置は、車両に搭載される車両用空調装置であって、車室内に向けて空調風を供給するための空調ダクトと、熱交換により前記空調ダクトを流れる送風を冷却することが可能な熱交換器と、車両の駆動源を冷却するための冷却水を熱源として前記空調ダクトを流れる送風を加熱することが可能なヒータコアと、前記空調ダクト内を前記熱交換器及び前記ヒータコアを通過して車室側に向けて流れる送風を生成するブロアと、前記冷却水の温度変化に伴い変形する熱変形構造部と、流路切替機構とを備えており、前記空調ダクトが、車室内に向けて送風するための複数系統の車室内流出経路と、外気を導入するための外気導入口に至る外気流入経路とを空気の流出入経路として備えており、前記流路切替機構が、前記熱変形構造部の変形力を利用して前記流出入経路をなす経路の開閉状態を切替可能なものであり、前記冷却水の温度が前記駆動源の駆動時よりも低下することを条件として、下記（状態１）、（状態２）、及び（状態３）の少なくともいずれかの状態になるように、前記熱変形構造部が変形することを特徴とするものである。
（状態１） 外気を前記外気流入経路を介して前記空調ダクト内に導入可能な状態。
（状態２） ２系統以上の前記車室内流出経路が互いに連通した状態。
（状態３） 前記外気流入経路及び前記車室内流出経路が連通した状態。

本発明の車両用空調装置においては、冷却水の温度変化に伴い変形する熱変形構造部の変形力を利用し、流路切替機構によって流出入経路をなす経路の開閉状態を切替可能とされている。また、流路切替機構は、冷却水の温度が駆動源の駆動時よりも低下することを条件として、上記（状態１）、（状態２）、又は（状態３）の少なくともいずれかの状態になるように熱変形構造部が変形するものとされている。そのため、駆動源の停止に伴い冷却水が温度低下すると、外気を空調ダクト内に導入可能な状態（（状態１）の場合）、２系統以上の前記車室内流出経路が互いに連通した状態（（状態２）の場合）、外気を空調ダクト内に導入可能かつ複数系統設けられた車室内流出経路の少なくともいずれかと連通可能な状態（（状態３）の場合）、あるいはこれら３つの状態を組み合わせた状態になる。これにより、空調ダクト内に異臭の原因物質がこもること、及び雑菌等が増殖してしまうことを抑制できる。

また、本発明の車両用空調装置においては、電気的に制御可能な制御手段を設ける必要がない。これにより、制御装置を別途設ける必要がなくなり、車両用空調装置の製造コストを抑制することができる。また、本発明は、車両用空調装置用として制御手段を設ける必要がないため、いわゆるマニュアル操作型の空調装置において好適に適用することができる。

上述した本発明の車両用空調装置は、前記流路切替機構を操作するための切替操作装置を有し、前記切替操作装置の操作状態によらず、前記冷却水の温度が前記駆動源の駆動時よりも低下することを条件として前記（状態１）、前記（状態２）、及び前記（状態３）の少なくともいずれかの状態になるように、前記熱変形構造部が変形することを特徴とするものであっても良い。

本発明の車両用空調装置は、切替操作装置の操作状態によらず、駆動源の停止に伴い冷却水が温度低下すると（状態１）、（状態２）、（状態３）、あるいはこれらを組み合わせた状態になる。これにより、外気を空調ダクト内に導入可能な状態、２系統以上の前記車室内流出経路同士の間で通気可能な状態、外気を空調ダクト内に導入可能かつ複数系統設けられた車室内流出経路の少なくともいずれかと連通可能な状態、あるいはこれら３つの状態を組み合わせた状態になる。これにより、車両のユーザーが切替操作装置を意図的に操作しなくても、空調ダクト内に異臭の原因物質がこもること、及び雑菌等が増殖してしまうことを抑制できる。

本発明によれば、いわゆるマニュアル操作型の空調装置においても適用可能であり、製造コストを抑制しつつ、空調運転の再開時における異臭の発生、及び雑菌等の増殖を抑制可能な車両用空調装置を提供することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の車両用空調装置に用いられている熱変形構造部を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置１（以下、単に「空調装置１」とも称す）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、空調装置１は、ブロア１０と、空調ダクト２０と、冷却装置５０と、加熱装置６０と、熱変形構造部７０と、流路切替機構８０と、切替操作装置９０とを主要部として備えている。

ブロア１０は、空調ダクト２０を車室内に向けて流れる送風を生成するためのものである。ブロア１０は、空調ダクト２０において、後に詳述する外気導入口２２及び内気導入口２４に対して下流側に隣接する位置に設置されている。

空調ダクト２０は、一端側（上流側）に外気導入口２２及び内気導入口２４を備え、他端側（下流側）に吹出口を備えたダクトである。本実施形態では、客室に設けられたフロントガラスやサイドガラス等のガラスＧにおける結露や凍結を取り除くデフロスタ用のデフロスタ吹出口２６と、運転席あるいは助手席等に向けて温度調整された空気を吹き出すためのフェース吹出口２８（上方吹出口）と、温度調整された空気を乗員の足下に向けて吹き出すためのフット吹出口３０（下方吹出口）とを備えている。外気導入口２２は、空調用の空気を客室外から導入するために設けられた導入口であり、内気導入口２４は、空調用の空気を客室内から導入するために設けられた導入口である。

空調ダクト２０の上流側には、外気導入口２２及び内気導入口２４を選択して開閉可能な内外気切替ダンパ３２が設けられている。また、デフロスタ吹出口２６、フェース吹出口２８、及びフット吹出口３０に対応して、それぞれデフロスタ開閉ダンパ３４（デフロスタ開閉手段）、フェース開閉ダンパ３６、及びフット開閉ダンパ３８が設けられている。さらに、空調ダクト２０の中間部分であって、後に詳述する冷却装置５０の熱交換器５２と加熱装置６０との間には、エアミックスダンパ３９が設置されている。内外気切替ダンパ３２、デフロスタ開閉ダンパ３４、フェース開閉ダンパ３６、フット開閉ダンパ３８、及びエアミックスダンパ３９は、それぞれ切替操作装置９０とコントロールケーブル（図示せず）を介して物理的に接続されており、ユーザが切替操作装置９０の操作を行うことにより開閉動作可能とされている。

空調ダクト２０は、上述した各ダンパを開閉することにより、各導入口及び各吹出口に至る流出入経路４０を形成することができる。具体的には、内外気切替ダンパ３２を切り替え操作することにより、外気導入口２２を介して空調ダクト２０内に外気（車室外の空気）を導入する外気流入経路４２、あるいは内気導入口２４を介して空調ダクト２０内に内気（車室内の空気）を導入する内気流入経路４１を形成することができる。

また、デフロスタ開閉ダンパ３４、フェース開閉ダンパ３６、及びフット開閉ダンパ３８を開閉することにより、それぞれフェース吹出経路４４（上方流出経路）、フット吹出経路４６（下方流出経路）、及びデフロスタ流出経路４８からなる複数系統の車室内流出経路４３を形成することができる。フェース吹出経路４４は、主として乗員の上半身（顔）方向に向けて送風するためのフェース吹出口２８に至る経路である。また、フット吹出経路４６は、主として乗員の下半身（足下）方向に向けて送風するためのフット吹出口３０（下方吹出口）に至る経路である。デフロスタ流出経路４８は、デフロスタ用のデフロスタ吹出口２６に至る経路である。

冷却装置５０は、空調ダクト２０を流れる送風を冷却するためのものである。冷却装置５０は、熱交換器５２（エバポレータ）と、熱交換器５２に対して冷媒循環流路５４を介して接続されたコンプレッサ５６とを備えており、両者の間を冷媒が循環可能とされている。また、冷媒循環流路５４の中途には、図示しないコンデンサ、レシーバ、及びエキスパンジョンバルブ等が設置されている。熱交換器５２は、空調ダクト２０内において、上述したブロア１０に対して下流側に隣接する位置に設置されている。コンプレッサ５６は、車両の駆動源たるエンジンＥに対して動力伝達可能なように接続されており、エンジンＥから伝達された動力を使用して冷媒を圧送することができる。

加熱装置６０は、空調ダクト２０を流れる送風を加熱するためのものである。本実施形態では、エンジンＥの冷却水を熱源とし、熱交換により気流を加熱可能なヒータコア６２が加熱装置６０として用いられている。加熱装置６０をなすヒータコア６２には、冷却水循環流路６４が接続されており、冷却水循環流路６４を介してヒータコア６２とエンジンＥとの間で冷却水が循環可能とされている。

加熱装置６０は、上述した冷却装置５０に対して空調ダクト２０内を流れる気流の下流側に隣接する位置に設置されている。また、加熱装置６０は、空調ダクト２０の開口領域内の片側（図示状態においては下方側）に偏在するように設置されている。

冷却装置５０と加熱装置６０との間には、上述したエアミックスダンパ３９が設置されている。エアミックスダンパ３９は、空調ダクト２０の開口領域の中間部分（図示状態では略中央部）に支軸を有し、この支軸を中心として回動可能とされている。加熱装置６０がエアミックスダンパ３９の支軸が設けられた位置よりも片側に偏在した位置に設置されているため、エアミックスダンパ３９の開閉状態（開閉位置）を調整することにより、加熱装置６０を通過して加熱された気流の流量と、加熱装置６０を通過せず低温状態の気流の流量とを調整することができる。そのため、エアミックスダンパ３９の開閉状態の調整により、各吹出口２６，２８，３０に供給される気流の温度調整を行うことができる。

熱変形構造部７０は、ヒータコア６２に接続された冷却水循環流路６４の中間部分に設けられている。図１（ｂ）に示すように、熱変形構造部７０は、冷却水循環流路６４の中間部分に設けられた膨張収縮部６６と、膨張収縮部６６に装着された駆動機構７２とを有する。

図１（ｂ）に実線及び二点鎖線によって示すように、膨張収縮部６６は、冷却水循環流路６４の内部を流れる冷却水の温度変化に伴って径方向に膨張収縮可能とされた部分である。具体的には、冷却水循環流路６４は、熱変形構造部７０において蛇腹状とされている。そのため、エンジンＥの駆動に伴って冷却水が温度上昇して膨張すると、膨張収縮部６６には蛇腹を径方向外側に向けて膨張させるような力が作用する。また、エンジンＥの停止に伴って冷却水が温度低下して収縮すると、前述したような膨張収縮部６６を径方向外側に向けて膨張させるような力が作用しなくなる。

駆動機構７２は、空調装置１をなす筐体に対してスライド自在に取り付けられたスライド片７４と、スライド片７４に対して中心軸７６を中心として揺動可能なように取り付けられた揺動片７５を有する。スライド片７４は、冷却水循環流路６４をなす膨張収縮部６６の外周に引っかけるような形態で係合している。スライド片７４は、膨張収縮部６６の膨張収縮方向にスライド可能とされている。また、スライド片７４の基端部と、空調装置１をなす筐体との間には、バネ７７が取り付けられている。スライド片７４は、バネ７７により膨張収縮部６６を収縮させる方向に付勢されている。そのため、冷却水の水温が低い状態においては、膨張収縮部６６が収縮する方向にスライド片７４が作動する。また、冷却水の水温が高くなり膨張すると、バネ７７による付勢力に反して膨張収縮部６６が拡径すると共に、これに追従してスライド片７４が作動する。

揺動片７５の一端側は、スライド片７４の先端部分にピン接続されており、スライド片７４に対して回動可能に接続されている。揺動片７５の他端側は、スライド片７４のスライド方向に対して略平行に配置された流路切替ケーブル７８に対して接続されている。また、流路切替ケーブル７８は、後に詳述する流路切替機構８０側に対して接続されている。そのため、駆動機構７２は、スライド片７４のスライド動作に伴い、流路切替ケーブル７８の引張状態を変化させることができる。すなわち、スライド片７４が膨張収縮部６６の収縮方向にスライドすると、流路切替ケーブル７８が駆動機構７２側に引き寄せられた状態になる。また、スライド片７４が膨張収縮部６６の膨張方向にスライドすると、流路切替ケーブル７８が流路切替機構８０側に引き戻された状態になる。

流路切替機構８０は、上述した空調ダクト２０に設けられた各ダンパ、具体的には内外気切替ダンパ３２、デフロスタ開閉ダンパ３４、フェース開閉ダンパ３６、及びフット開閉ダンパ３８を備え、流出入経路４０をなす経路の開閉状態を切り替え可能なものである。本実施形態において、流路切替機構８０は、熱変形構造部７０の変形力を利用して内外気切替ダンパ３２を開閉させ、外気流入経路４２の開閉状態を切り替え可能である点に
特徴を有する。

具体的には、内外気切替ダンパ３２は、シャッター部３２ａと、支軸３２ｂを中心として揺動可能な回動壁３２ｃとが一体的に形成されたものである。シャッター部３２ａは、外気導入口２２及び内気導入口２４を選択的に閉塞可能な大きさ及び形状とされている。そのため、回動壁３２ｃを支軸３２ｂを中心として回動（揺動）させることにより、外気導入口２２及び内気導入口２４のいずれか一方を閉塞することができる。

回動壁３２ｃにおいて、シャッター部３２ａに対して反対側の部位には、接続部３２ｄが設けられている。接続部３２ｄには、上述した膨張収縮部６６に一端側が接続された流路切替ケーブル７８の他に、切替操作ケーブル８２及びバネ８４が接続されている。切替操作ケーブル８２は、乗員の手動操作により内外気切替ダンパ３２を切替操作するための切替操作装置９０に接続されたケーブルである。バネ８４は、回動壁３２ｃの接続部３２ｄと空調ダクト２０の内壁面との間を繋ぐように設置されている。

流路切替ケーブル７８及び切替操作ケーブル８２は、回動壁３２ｃにおいて回動方向一方側の領域（図中左側）に偏在するように接続されている。一方、バネ８４は、流路切替ケーブル７８及び切替操作ケーブル８２とは反対側の領域（図中右側）に接続されている。また、バネ８４は、外気導入口２２を閉塞する方向に内外気切替ダンパ３２を付勢している。

続いて、空調装置１の動作について説明する。膨張収縮部６６は、エンジンＥの作動に伴い、冷却水がエンジンＥの非駆動時よりも高温かつ膨張した状態になる。このような状態においては、図１（ｂ）において実線で示すように、冷却水循環流路６４の膨張収縮部６６が膨張した状態になる。また、これに伴って膨張収縮部６６に係合している駆動機構７２のスライド片７４がスライド動作し、揺動片７５が流路切替ケーブル７８を緩める方向に揺動する。そのため、エンジンＥの作動中（車両走行中やアイドリング中において冷却水が所定温度（例えば８０度）以上になっている場合）には、切替操作装置９０による操作状態に則って内外気切替ダンパ３２の開閉状態が設定される。

一方、エンジンＥの停止（非駆動）に伴って冷却水の温度がエンジンＥの駆動時よりも低下すると、冷却水が車両走行時よりも低温かつ収縮した状態になる。このような状態においては、図１（ｂ）に二点鎖線によって示すように、冷却水循環流路６４の膨張収縮部６６が収縮した状態になる。また、駆動機構７２のスライド片７４がバネ７７の作用によりスライド動作する。これに伴って、揺動片７５が流路切替ケーブル７８を熱変形構造部７０側に引っ張る方向に揺動する。これにより、内外気切替ダンパ３２が、外気導入口２２を開き、内気導入口２４を閉塞した状態になり、外気流入経路４２を介して空調ダクト２０内に外気が導入される状態になる。従って、ユーザが駐車する際にイグニッションをオン状態からオフ状態にすることでエンジンＥが停止すると、切替操作装置９０によらず、空調ダクト２０内を換気し、熱交換器５２等が外気にさらすことが可能な状態（（状態１）に相当）になる。これにより、空調ダクト２０内に異臭の原因物質がこもること、及び雑菌等が増殖してしまうことを抑制できる。

また、本実施形態の空調装置１においては、冷却水の温度変化に伴って発生する水圧による膨張収縮部６６の変形力を利用して熱変形構造部７０を作動させ、内外気切替ダンパ３２を作動させるものである。そのため、空調装置１は、各部の動作を電気的に制御可能な制御手段を設ける必要がなく、製造コストを安価に抑制することができる。また、空調装置１は、動作制御用の制御手段を設ける必要がないため、いわゆるマニュアル操作型のものとすることができる。上記水圧は、本車両に搭載された公知の加圧式のラジエータによる冷却水の熱膨張や蒸気圧を利用して発生する。なお、この水圧（圧力）は、ラジエータキャップによってコントロールされている。このため、膨張収縮部６６は、この内部の水圧が高まることにより、外形が膨張する方向に変形する。

また、本実施形態の空調装置１は、エンジンＥの停止に伴って冷却水が温度低下すると、切替操作装置９０の操作状態によらず外気を空調ダクト２０内に導入可能な状態になる。そのため、車両のユーザーが切替操作装置９０を意図的に操作しなくても、空調ダクト２０内に異臭の原因物質がこもること、及び雑菌等が増殖してしまうことを抑制できる。

また、空調装置１においては、冷却水の温度変化に伴う膨張収縮部６６の変形を利用して内外気切替ダンパ３２を作動させるものであるため、内外気切替ダンパ３２が比較的緩やかに時間をかけて作動する。そのため、空調装置１は、熱変形構造部７０の作用により内外気切替ダンパ３２が作動する際の作動音が小さい。また、ユーザが車両内に居ない頃に内外気切替ダンパ３２を自動的に作動させることができるため、ユーザに不都合も生じない。

空調装置１の構成は、本実施形態において説明したものに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することが可能である。具体的には、本実施形態においては、冷却水の温度変化に伴い、熱変形構造部７０によって内外気切替ダンパ３２を開閉可能とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばフェース開閉ダンパ３６及びフット開閉ダンパ３８を作動させるものであっても良い。

さらに詳細には、冷却水の温度変化に伴って熱変形構造部７０において発生する変形力を用い、フェース開閉ダンパ３６及びフット開閉ダンパ３８を開状態とし、車室内流出経路４３をなす複数系統の経路のうち、少なくとも２系統以上の前記車室内流出経路が互いに連通した状態（（状態２）に相当）になるようにしても良い。具体的には、フェース吹出経路４４（上方流出経路）及びフット吹出経路４６（下方流出経路）の２系統が連通した状態、フェース吹出経路４４及びデフロスタ流出経路４８の２系統が連通した状態、フット吹出経路４６及びデフロスタ流出経路４８の２系統が連通した状態、あるいはフェース吹出経路４４、フット吹出経路４６、及びデフロスタ流出経路４８の３系統が連通した状態になるようにしても良い。このような構成とした場合についても、エンジンＥの停止に伴い、切替操作装置９０によらず、空調ダクト２０内における通気を確保することが可能となる。これにより、空調ダクト２０内に異臭の原因物質がこもること、及び雑菌等が増殖してしまうことを抑制できる。

また、冷却水の温度変化に伴って熱変形構造部７０において発生する変形力を用い、外気導入口２２を、フェース吹出経路４４、フット吹出経路４６、デフロスタ流出経路４８の少なくともいずれかと連通した状態（（状態３）に相当）になるようにしても良い。このような構成とした場合についても、切替操作装置９０によらず、エンジンＥの停止時における空調ダクト２０内における通気を確保し、異臭の原因物質が空調ダクト２０内にこもること、及び雑菌等が増殖してしまうことを抑制できる。

また、本実施形態においては、熱変形構造部７０として、冷却水循環流路６４の中間部に設けられた膨張収縮部６６が冷却水の温度に応じて膨張収縮することを利用して作動するものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、例えば従来公知のワックスペレット型サーモスタットのように、エンジンＥの冷却水の温度に応じてワックスが膨張収縮して作動するものを熱変形構造部７０に設け、この作動力を用いて内外気切替ダンパ３２等を動作させることとしても良い。かかる構成とした場合についても、切替操作装置９０の操作状態によらず、空調ダクト２０内における通気を確保し、空調ダクト２０内に異臭の原因物質がこもること、及び雑菌等が増殖してしまうことを抑制できる。

本発明の車両用空調装置は、あらゆる車両に搭載して利用することが可能である。本発明の車両用空調装置は、複雑な制御等を必要としないことから、空調装置用の制御装置を備えていない、いわゆるマニュアル型の空調装置において特に好適に利用することができる。

１ 車両用空調装置
１０ ブロア
２０ 空調ダクト
２２ 外気導入口
２８ フェース吹出口
３０ フット吹出口
４２ 外気流入経路
４４ フェース吹出経路
４６ フット吹出経路
５２ 熱交換器
６２ ヒータコア
７０ 熱変形構造部
８０ 流路切替機構
９０ 切替操作装置

Claims (2)

1. 車両に搭載される車両用空調装置であって、
   車室内に向けて空調風を供給するための空調ダクトと、
   熱交換により前記空調ダクトを流れる送風を冷却することが可能な熱交換器と、
   車両の駆動源を冷却するための冷却水を熱源として前記空調ダクトを流れる送風を加熱することが可能なヒータコアと、
   前記空調ダクト内を前記熱交換器及び前記ヒータコアを通過して車室側に向けて流れる送風を生成するブロアと、
   前記冷却水の温度変化に伴い変形する熱変形構造部と、
   流路切替機構とを備えており、
   前記空調ダクトが、車室内に向けて送風するための複数系統の車室内流出経路と、外気を導入するための外気導入口に至る外気流入経路とを空気の流出入経路として備えており、
   前記流路切替機構が、前記熱変形構造部の変形力を利用して前記流出入経路をなす経路の開閉状態を切替可能なものであり、
   前記冷却水の温度が前記駆動源の駆動時よりも低下することを条件として、下記（状態１）、（状態２）、及び（状態３）の少なくともいずれかの状態になるように、前記熱変形構造部が変形することを特徴とする車両用空調装置。
   （状態１） 外気を前記外気流入経路を介して前記空調ダクト内に導入可能な状態。
   （状態２） ２系統以上の前記車室内流出経路が互いに連通した状態。
   （状態３） 前記外気流入経路及び前記車室内流出経路が連通した状態。
2. 前記流路切替機構を操作するための切替操作装置を有し、
   前記切替操作装置の操作状態によらず、前記冷却水の温度が前記駆動源の駆動時よりも低下することを条件として、前記（状態１）、前記（状態２）、及び前記（状態３）の少なくともいずれかの状態になるように、前記熱変形構造部が変形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。

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