JP2009096300A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調開始時における悪臭の放出を有効に抑制することができるとともに、冷房や暖房開始の遅れを抑制することができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】エアダクト１１内の空気流路を吸気管２２ａに連通する連通管２８を設けるとともに、連通管２８を開放又は遮断するための開閉電磁弁２９を設ける。空調コントローラ３２は、イグニッションスイッチ３１からオン信号を入力したときに開閉電磁弁２９を開放動作させ、連通管２８を遮断状態から開放状態に切り替える。そして、内燃機関２１が始動した時点からの経過時間が予め設定されている基準時間を越えた時点で開閉電磁弁２９を遮断動作させ、連通管２８を開放状態から遮断状態にする。
【選択図】図１

Description

この発明は、悪臭抑制機能を備えた車両用空調装置に関するものである。

従来、車両用空調装置は、車室外部の空気や車室内の空気をエバポレータやヒータコアが配置されたエアダクト内に通すことにより、冷却又は加温された空気を車室内に供給する。ところで、冷却されたエバポレータやその周辺は露結し易く、この水によって塵が付着したり黴が発生したりし易い。このため、エアダクトを通る空気は、塵に発生した細菌や黴等によって悪臭を帯びる。特に、空調装置の運転休止時にはエアダクト内に滞留している空気に強い悪臭が付き、この空気が空調装置の運転開始時に一度に車室内に放出される。このため、空調装置の使用開始時に、搭乗者に強い不快感を与える問題があった。

これに対し、例えば特許文献１の車両用空調装置は、図５に示すように、エアダクト６０内の中流域においてエアダクト６０内の滞留空気を車両の外部に放出するための流体排出口６１と、この流体排出口６１の下流側において外部の空気をエアダクト６０内に導入するための吸入ファン６２を備えた流体吸入口６３とを設けている。さらに、エアダクト６０には、前記流体排出口６１を開閉するための第１のダンパ６４と、流体吸入口６３を開閉するための第２のダンパ６５とが設けられている。そして、空調装置の運転開始時には流体排出口６１及び流体吸入口６３が共に開状態とされ、ブロワ６６によりエアダクト６０内に導入された空気によって滞留空気が流体排出口６１から外部に排出されるとともに、流体吸入口６３から吸入ファン６２によってエアダクト６０内に吸入された空気が車室内に供給される。従って、空調装置の運転開始時において、強い悪臭を帯びた滞留空気が車室内へ放出されにくい。

また、特許文献２の車両用空調装置は、図６に示すように、エアダクト７０内の滞留空気を車両外部へ排出するための排出通路７１と、この排出通路７１を開閉するためのドア７２とを備えている。そして、空調装置の運転開始時には排出通路７１が開状態とされ、ブロワ７３によりエアダクト７０内に導入された空気によって滞留空気が排出通路７１から外部に排出される。従って、空調装置の運転開始時において、強い悪臭を帯びた滞留空気が車室内へ放出されにくい。
特開平５−６９７４１号公報 特開２００４−１７５１５９号公報

ところで、上記各特許文献の空調装置では、その運転開始時にブロワ６６，７３によりエアダクト６０，７０内に導入される空気によって滞留空気を外部に排出するようにしている。すなわち、空調装置の運転を開始してもしばらくはエアダクト６０，７０内の滞留空気が外部に排出される状態となるため、冷却又は加温された空気の車室内への供給に遅れが生じることになる。この結果、空調装置のスイッチを入れても冷房又は暖房がすぐに効かないため、搭乗者が不便を感じる問題があった。

しかも、エアダクト６０，７０内の滞留空気を外部に排出するとはいえ、その排出は、ブロワ６６，７３の空気の送り込み作用を利用して行われる。従って、強い悪臭を帯びた空気がわずかでも車室内に送り込まれることは避けることができず、その空気が車室内に送り込まれると、同空気が車室内に滞って悪臭が持続される。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、その目的とするところは、空調開始時における車室内への悪臭の放出を有効に抑制することができるとともに、冷房や暖房開始の遅れを抑制することができる車両用空調装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エバポレータが内装されたエアダクトを備えた車両用空調装置において、前記エアダクト内の空気流路を負圧源に連通させる空気連通路と、同空気連通路を開放または遮断するための開閉手段と、外部信号に基づいて空調開始もしくは空調開始可能状態を検知し、その空調開始もしくは空調開始可能状態のときに前記開閉手段を一時的に開放動作させる切替制御手段とを備えたことを特徴とする。ここで、「外部信号」とは、空調装置に対して出力される信号であって、内燃機関を動力源とする内燃機関車両におけるイグニッションスイッチのオン信号又はアクセサリースイッチのオン信号、内燃機関及び電気モータを動力源とするハイブリッド車両や電気モータを動力源とする電気車両における動力システムスイッチのオン信号又はアクセサリースイッチのオン信号、さらに、これらの車両に備えられた手動運転開始式空調装置の運転スイッチのオン信号を含む。また、「一時的」とは、前記外部信号が入力された時点から、エアダクト内の滞留空気を吸い出すまでの時間（０．５〜２秒程度）を意味する。

この構成によれば、空調装置の運転開始時点までに入力される外部信号に基づいて切替制御手段が開閉手段を一時的に開放動作させると、空調装置の非運転状態においてエアダクト内に滞留した空気が空気連通路を通じて負圧源に吸い出される。従って、空調装置の運転開始に伴ってブロワが作動した時点で開閉手段が開放動作されたとしても、エアダクトから車室内に悪臭が放出されることや、車室への冷却又は暖房空気の供給開始に遅れが生じることが抑制される。しかも、ブロワによりエアダクト内に空気を導入することによって滞留空気を外部に送り出す構成とは異なり、エアダクト内の滞留空気が車室側に漏れにくい。従って、空調装置の運転開始時において、エアダクトから車室への滞留空気の放出が有効に抑制される。

請求項２に記載の発明は、前記エアダクトの車室側開口を連通又は遮断するための通路開閉手段を備え、前記切替制御手段は、前記開閉手段の開放動作と同期して通路開閉手段を作動させ、開閉手段の開放時に前記空気流路を車室に対して遮断した状態にすることが好ましい。

この構成によれば、通路開閉手段により、エアダクト内の空気流路の車室に対する連通が遮断される。従って、エアダクト内から滞留空気が効率良く外部に吸い出されるため、滞留空気を排出するために要する時間が短縮される。

請求項３に記載の発明は、前記切替制御手段は、車両機関を運転するための起動スイッチのオンにより動作することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記負圧源は、内燃機関の吸気経路であることを特徴とする。

この構成によれば、エアダクト内の滞留空気が、内燃機関の運転により吸気経路内に吸い出される。従って、負圧源を形成するために新たに設ける構成が簡単ですむので、実施が容易となる。

請求項５に記載の発明は、前記空気連通路は、前記吸気経路におけるエアクリーナの上流側に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、空気流路形成部内の滞留空気が、吸気経路におけるエアクリーナの上流側に吸い出される。従って、内燃機関に供給される燃焼空気に塵が混入しないため、内燃機関の運転に支障をきたすことが防止される。

請求項６に記載の発明は、前記負圧源は、内燃機関の吸気経路に接続された負圧チャンバであることを特徴とする。

この発明によれば、空調開始時における車室内への悪臭の放出を有効に抑制することができ、しかも、冷房や暖房開始の遅れを抑制することができる。

（第１実施形態）
次に、この発明を具体化した第１実施形態について図１及び図２を用いて説明する。
図１に示すように、車両用空気調和装置（以下、空調装置と略称する。）１０は、車室内に空気を供給するためのエアダクト１１を備えている。エアダクト１１の入口には、外気導入口１２ａ及び内気導入口１２ｂが形成されるとともに、両導入口１２ａ，１２ｂを選択的に開閉可能な内外気切替ダンパ１３が設けられている。この内外気切替ダンパ１３は、後述する空調コントローラ３２の制御により作動する。

エアダクト１１内において内外気切替ダンパ１３の下流側にはエアフィルタ１４が設けられ、その下流側には空調コントローラ３２により制御される図示しないモータによって駆動されるブロワ１５が設けられている。さらに、エアダクト１１内において、ブロワ１５の下流側には、図示しない冷媒式エアコンシステムの構成要素であるエバポレータ１６が設けられている。エバポレータ１６の下流側には、後述する内燃機関２１の冷却水によって空気の加温を行うヒータコア１７が設けられている。ヒータコア１７の上流側には、エアミックスダンパ１８が設けられている。このエアミックスダンパ１８により、エバポレータ１６の下流側におけるエアダクト１１内の空気流路は、ヒータコア１７が占める流路領域と、それ以外の流路領域とに区分されている。このエアミックスダンパ１８は、空調コントローラ３２によって制御される図示しないモータによって作動する。

エアダクト１１の車室側開口１１ａは、車室内に設けられた図示しない複数の空気吹き出し口、すなわち、デフロスタ、ベンチレーション及びフットの各吹き出し口に連通されている。この車室側開口１１ａの手前には、車室側開口１１ａを車室側へ連通又は遮断させる通路開閉手段としての開閉ダンパ１９が設けられている。開閉ダンパ１９は、空調コントローラ３２により制御されるモータ２０によって作動する。

一方、車両の内燃機関２１の吸気経路は、吸気管２２ａ，２２ｂ及びインテークマニホールド２３によって構成され、この吸気経路上には、エアフィルタ２４が装着されたエアクリーナ２５、エアフロメータ２６及びスロットルバルブ２７が順に設けられている。そして、前記エアダクト１１におけるエバポレータ１６の下流側は、負圧源としての吸気管２２ａに対し連通管２８を介して連通されている。この連通管２８上には、連通管２８を開放又は閉塞するための開閉手段としての開閉電磁弁２９が設けられている。開閉電磁弁２９は、空調コントローラ３２の制御によって作動する。また、内燃機関２１には、その回転数を検出するための回転センサ３０が装着されている。

前記エアフロメータ２６は、吸気経路を通じて内燃機関２１に導入される燃焼用空気の空気量を検出し、この検出値を図示しない内燃機関運転制御装置に送信する。回転センサ３０が検出する回転数は、空調コントローラ３２に送信される。また、空調コントローラ３２には、イグニッションスイッチ３１が出力する外部信号としてのスイッチ信号、すなわち、オフ、アクセサリー、オン及びスタートの各信号が入力される。空調コントローラ３２は、図示しない空調操作パネルにおいて設定される条件や、図示しない車室内温度センサの検出値に基づいて、内外気切替ダンパ１３やエアミックスダンパ１８の切替位置、及び、ブロワ１５の回転数を制御し、車室内の温度を自動調節する空調制御を実行する。

さて、上記のように構成された車両用空調装置において、車両のイグニッションスイッチ３１がオフからオンに切り替えられると空調コントローラ３２はその切り替えを検知して処理動作を開始する。そして、空調コントローラ３２は、内蔵されている記憶装置に予め記憶されている制御プログラムに従って図２に示す滞留空気排出処理を実行する。なお、空調コントローラ３２の処理動作開始前において、開閉ダンパ１９は、エアダクト１１の車室側開口１１ａを開いた開位置にあり、開閉電磁弁２９は、連通管２８を閉塞した閉位置にある。

この滞留空気排出処理においては、まず、ステップ（以下、Ｓと略記する。）１００で、開閉ダンパ１９が開位置から閉位置に切り替えられる。次に、Ｓ１０１で、開閉電磁弁２９が閉位置から開位置に切り替えられる。

次に、Ｓ１０２で、イグニッションスイッチ３１からのスタート信号と、回転センサ３０からの検出信号とに基づき、内燃機関２１が始動したか否かが判定される。そして、内燃機関２１が始動していないと判定されたときには、内燃機関２１が始動するまで待機する。

内燃機関２１が始動すると、エアダクト１１内の滞留空気が連通管２８を介して内燃機関２１の吸気経路に吸い出され、車室外又は車室内の空気がエアダクト１１内に導入される。Ｓ１０２で、内燃機関２１が始動したと判定されると、次に、Ｓ１０３で、内燃機関２１が始動した時点からの経過時間が、予め設定されている基準時間（例えば０．５〜２秒程度）を超えたか否かが判定される。ここで、エバポレータ１６周辺の空気を吸い出すだけであるから、その吸い出し時間は短くても十分である。そして、同経過時間が基準時間を超えたときには、次に、Ｓ１０４で、開閉電磁弁２９が開位置から閉位置に戻される。さらに、次のＳ１０５で、開閉ダンパ１９が閉位置から開位置に戻される。

この後、Ｓ１０６で空調装置１０のスイッチがオンであると判断されると、次にＳ１０７でブロワ１５が作動されて空調装置１０の運転が開始され、車室外又は車室内の空気がエアダクト１１内に導入される。そして、エアダクト１１内に導入された空気は、エバポレータ１６による冷却、又はヒータコア１７による加温を受けた状態で車室内に供給される。このとき、エアダクト１１内には悪臭を帯びた滞留空気が存在しないため、その悪臭を帯びた滞留空気が車室内に放出されることは防止される。

この第１実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
（１） 空調装置１０のエアダクト１１の内部と、内燃機関２１の吸気管２２ａとを連通する連通管２８を設けるとともにこの連通管２８上に開閉電磁弁２９を設けた。そして、イグニッションスイッチ３１のオンに基づいて開閉電磁弁２９を作動させ、開閉電磁弁２９を一時的に開放動作させるようにした。この構成により、エアダクト１１内の滞留空気が連通管２８を通じて吸気管２２ａ内に吸い出される。従って、空調装置１０の運転開始時において、黴等による悪臭を帯びた滞留空気がエアダクト１１内から車室に放出されることや、車室への冷却又は暖房空気の供給開始に遅れが生じることを有効に防止できる。しかも、ブロワ１５によりエアダクト１１内に空気を導入することによって滞留空気を外部に送り出す構成とは異なり、エアダクト１１内の滞留空気が車室側に漏れにくい。ゆえに、空調装置１０の運転開始時における車室内への悪臭の放出を有効に抑制することができるとともに冷房や暖房の遅れを抑制し、搭乗者に快適な空調を提供することができる。

（２） イグニッションスイッチ３１のオン信号に基づいて開閉電磁弁２９を開放動作させ、空調装置１０のブロワ１５を作動させる前までにエアダクト１１内の滞留空気を吸気管２２ａ側に吸い出すようにしたので、空調装置１０の運転開始前においてエアダクト１１内から滞留空気が有効に排出される。従って、イグニッションスイッチ３１のオンと同時に空調装置１０の運転が開始される車両であっても、車室内に悪臭が放出されることを有効に防止できる。

なお、ブロワ１５の作動開始前の時点から作動開始後の一定時間経過時点までの期間だけ滞留空気を吸い出すようにしたり、ブロワ１５の作動開始時点からその一定時間経過時点までの期間だけ滞留空気を吸い出すようにしたりしてもよい。この場合、エアダクト１１内に導入される空気とともに滞留空気を吸気管２２ａ内に吸い出すことができる。

（３） エアダクト１１の車室側開口１１ａを連通又は遮断するための開閉ダンパ１９を設け、悪臭空気の吸い出し時に開閉ダンパ１９がエアダクト１１と車室との間の連通状態を遮断するようにした。従って、エアダクト１１内から滞留空気が効率良く吸い出されるため、滞留空気を排出するために要する時間が短縮される。

（４） エアダクト１１内の滞留空気が、内燃機関２１の吸気経路に吸い出される。従って、負圧源を形成するために新たに設ける構成が簡単ですむので、実施が容易となる。
また、滞留空気は、エアクリーナ２５の上流側の吸気管２２ａに吸い出される。従って、内燃機関２１に供給される燃焼用空気に塵が混入しないため、内燃機関２１の運転に支障をきたすことを回避できる。

（第２実施形態）
次に、この発明を具体化した第２実施形態について図３を用いて説明する。なお、この第２実施形態以降の各実施形態においては、上記第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図３に示すように、この実施形態において、前記連通管２８は、負圧源としての負圧チャンバ４０に接続されている。そして、連通管２８上には、エアフィルタ４１と、前記開閉電磁弁２９とが順に設けられている。さらに、負圧チャンバ４０は、連通管４２を介して電動ポンプ４３に接続されている。この電動ポンプ４３は、前記空調コントローラ３２により運転制御され、負圧チャンバ４０内から空気を外部に排出させる。負圧チャンバ４０内の圧力は、図示しない検出手段により常時監視される。そして、その圧力が所定値以上に高くなると電動ポンプ４３が動作されて負圧チャンバ４０内の圧力が低下され、所定値以下になると電動ポンプ４３が停止される。従って、負圧チャンバ４０内は負圧が維持される。

さて、負圧チャンバ４０には、電動ポンプ４３により生成された負圧が保持されている。イグニッションスイッチ３１がオンされると空調コントローラ３２により滞留空気排出処理が実行され、開閉電磁弁２９が閉位置から開位置に切り替えられる。すると、エアダクト１１内の滞留空気がエアフィルタ４１を介して負圧チャンバ４０内に吸い出され、代わりに車室外又は車室内の空気がエアダクト１１内に導入される。従って、この実施形態によっても、空調装置１０の運転開始時に悪臭を帯びた空気が車室内に放出されることが防止される。なお、負圧チャンバ４０内に吸い出された滞留空気は、連通管４２及び電動ポンプ４３を介して外部へ放出される。

この実施形態は、前記第１実施形態の各効果に加えて、以下の効果を有する。
（５） 電動ポンプ４３により負圧に維持される負圧チャンバ４０を負圧源としたので、電気モータのみを動力源とする電気車に適用できる。

（第３実施形態）
次に、この発明を具体化した第３実施形態について図４を用いて説明する。
図４に示すように、この実施形態においては、前記第１実施形態における連通管２８に代えて、エアダクト１１に接続されたエアダクト側連通管５０と、インテークマニホールド２３に接続された吸気側連通管５１と、両連通管５０，５１間に接続された負圧チャンバ５２とが設けられている。エアダクト側連通管５０は、エアダクト１１側において分岐され、それぞれエバポレータ１６の上流側と下流側においてエアダクト１１に接続されるとともに、負圧チャンバ５２側の非分岐部上には、エアフィルタ５３と前記開閉電磁弁２９とが設けられている。吸気側連通管５１上には、負圧チャンバ５２とインテークマニホールド２３との間の連通又は遮断するための電磁開閉弁５４が設けられている。この実施形態では、連通管５０，５１が空気連通路であり、負圧チャンバ５２が負圧源である。

さて、内燃機関２１が運転されるとき開閉電磁弁２９が閉じた状態で電磁開閉弁５４が開放され、吸気側連通管５１を通じて負圧チャンバ５２内の空気がインテークマニホールド２３内に吸い出される。そして、負圧チャンバ５２には、第２実施形態と同様に、負圧チャンバ５２内の圧力が所定値以下になると電磁開閉弁５４が閉じて負圧が保持される。内燃機関２１の運転が停止された後に再び運転されるとき、空調コントローラ３２が実行する滞留空気排出処理により開閉電磁弁２９が閉位置から開位置に切り替えられる。すると、エアダクト１１内の滞留空気が負圧チャンバ５２内に吸い出され、代わりに車室外又は車室内の空気がエアダクト１１内に導入される。従って、この実施形態によっても、空調装置１０の運転開始時に悪臭を帯びた空気が車室内に放出されることは防止される。

なお、本実施形態では、エアフロメータ２６の下流側に吸気側連通管５１が接続されているため、エアダクト１１内からの流入空気が内燃機関２１の空燃比に悪影響を及ぼさないようにする必要がある。このために、吸気側連通管５１の流路断面積を小さくしたり、開閉電磁弁２９の開度を制限したりすることによってインテークマニホールド２３内に流入する空気量を制限することが望ましい。

この実施形態は、第１実施形態の各効果に加えて、以下の効果を有する。
（６） エアダクト側連通管５０を、エバポレータ１６の上流側と下流側においてエアダクト１１に接続させている。従って、最も黴が発生し易いエバポレータ１６の周辺から滞留空気が効率良く吸いだされる。

（他の実施形態）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 図１に二点鎖線で示すように、連通管２８を、エアクリーナ２５とエアフロメータ２６との間において吸気管２２ｂに接続する。

・ 各実施形態を、通路開閉手段としての開閉ダンパ１９を設けない構成とする。
・ 第２又は第３実施形態において、イグニッションスイッチ３１から外部信号としてのアクセサリー信号が入力された時点から予め設定された基準時間が経過した時点までの期間だけ開閉電磁弁２９を開放動作させる構成とする。

・ 第２又は第３実施形態で、手動運転開始式の空調装置１０を備えた車両において、内燃機関２１が始動した時点から空調装置１０がオンされた時点までの期間だけ開閉電磁弁２９を開放動作させる構成とする。または、イグニッションスイッチ３１がオンされた時点から、空調装置１０がオンされた時点の一定時間経過時点までの期間だけ開閉電磁弁２９を開放動作させる構成とする。

・ 各実施形態の滞留空気排出処理において、空調装置１０のスイッチが入れられた時点からの経過時間が基準時間に達するまでの時間だけ、エアダクト１１内から滞留空気を吸気経路側に吸い出す構成とする。

第１実施形態の車両用空調装置を示すブロック図。 滞留空気排出処理を示すフローチャート。 第２実施形態の車両用空調装置を示すブロック図。 第３実施形態の車両用空調装置を示すブロック図。 従来の車両用空調装置を示すブロック図。 従来の車両用空調装置を示すブロック図。

符号の説明

１０…車両用空調装置、１１…エアダクト、１１ａ…車室側開口、１６…エバポレータ、１９…通路開閉手段としての開閉ダンパ、２１…内燃機関、２２ａ，２２ｂ…負圧源及び吸気経路としての吸気管、２３…負圧源及び吸気経路としてのインテークマニホールド、２５…エアクリーナ、２８…空気連通路としての連通管、２９…開閉手段としての開閉電磁弁、３１…起動スイッチとしてのイグニッションスイッチ、３２…切替制御手段としての空調コントローラ、４０…負圧源としての負圧チャンバ、５０…空気連通路としてのダクト側連通管、５２…負圧源としての負圧チャンバ。

Claims (6)

1. エバポレータが内装されたエアダクトを備えた車両用空調装置において、
   前記エアダクト内の空気流路を負圧源に連通させる空気連通路と、
   同空気連通路を開放または遮断するための開閉手段と、
   外部信号に基づいて空調開始もしくは空調開始可能状態を検知し、その空調開始もしくは空調開始可能状態のときに前記開閉手段を一時的に開放動作させる切替制御手段とを備えたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記エアダクトの車室側開口を連通又は遮断するための通路開閉手段を備え、
   前記切替制御手段は、前記開閉手段の開放動作と同期して通路開閉手段を作動させ、開閉手段の開放時に前記空気流路を車室に対して遮断した状態に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. 前記切替制御手段は、車両機関を運転するための起動スイッチのオンにより動作することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記負圧源は、内燃機関の吸気経路であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
5. 前記空気連通路は、前記吸気経路におけるエアクリーナの上流側に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記負圧源は、内燃機関の吸気経路に接続された負圧チャンバであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。

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