JP2011173492A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特定種類の気体を透過させる透過膜が設けられた車両用空調装置において、内気と外気との間で圧力変動が発生した場合に、透過膜の破損を抑制する。
【解決手段】車室外の外気を導入するための外気導入口３２および車室内の内気を導入するための内気導入口３１が形成され、車室内に連通して車室内に送風される空気が流れるケーシング１１と、外気とケーシング１１内の空気との境界に配置され、外気とケーシング１１内の空気との間で特定種類の気体を透過させる透過膜３３ａが設けられた車両用空調装置において、外気とケーシング１１内の空気との境界に、内気とケーシング１１内の空気の圧力差が所定値以上となった場合に、外気側とケーシング１１内の空気側とを連通させる圧力調整手段３８を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、特定種類の気体を選択的に透過させる透過膜が設けられた車両用空調装置に関する。

従来、この種の車両用空調装置が特許文献１に記載されている。この従来技術では、酸素および二酸化炭素を選択的に透過させる性質を持つ透過膜の一方の面に内気を接触させるとともに、他方の面に外気を接触させている。

そして、乗員の呼吸によって内気の酸素濃度が外気の酸素濃度よりも低下するとともに、内気の二酸化炭素濃度が外気の二酸化炭素濃度よりも上昇すると、内気と外気の濃度差によって、外気側の酸素が透過膜を透過して室内に導入されるとともに、内気側の二酸化炭素が透過膜を透過して室外に放出される。

特開２００４−２０３３６７号公報

ところで、例えば車両ドアが閉じる時、トンネルの出入り口を通過する時、空調装置による風量が変化した時、走行時の走行風による動圧（ラム圧）が発生した時などに、内気と外気とで瞬間的に圧力差が生じる。車両ドアが閉じる時には、内気の圧力が外気の圧力より高くなり、走行時のラム圧が発生した時には、外気の圧力が内気の圧力より高くなる。

透過膜は、空調装置の内外気切替ドアのような、車両における内気と外気が接する場所に設けられている。そして、透過膜は、酸素や二酸化炭素を透過しやすくするために薄く形成されているので、内気と外気との間で瞬間的な圧力変動が生じた場合に、破損するおそれがある。

本発明は上記点に鑑みて、特定種類の気体を透過させる透過膜が設けられた車両用空調装置において、内気と外気との間で圧力変動が発生した場合に、透過膜の破損を抑制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、車室外の外気を導入するための外気導入口（３２）および車室内の内気を導入するための内気導入口（３１）が形成され、車室内に連通して車室内に送風される空気が流れるケーシング（１１）と、外気と内気との境界に配置され、外気と内気との間で特定種類の気体を透過させる透過膜（３３ａ）と、外気と内気との境界に設けられ、外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、外気側と内気側とを連通させる圧力調整手段（３８）とを備えることを特徴としている。

このように、気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、外気側と内気側とを連通させる圧力調整手段（３８）を設けることで、内気と外気との圧力差が大きくなった場合であっても、透過膜（３３ａ）が破損することを防止できる。

また、請求項２に記載の発明では、外気導入口（３２）または内気導入口（３１）を開閉する内外気切替ドア（３３）を備え、透過膜（３３ａ）は、内外気切替ドア（３３）に設けられていることを特徴としている。

このように、車室外からの外気と車室内の内気とを切り替える内外気切替ドア（３３）に透過膜（３３ａ）を設けることで、透過膜（３３ａ）の透過性能を効率よく発揮させることができる。

また、請求項３に記載の発明では、圧力調整手段（３８）は、外気と内気の境界に設けられた弁体（３８ａ、３８ｂ）と、弁体（３８ａ、３８ｂ）に弾性力を作用させる弾性部材（３８ｃ、３８ｄ）とを備え、外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、弁体（３８ａ、３８ｂ）が外気側と内気側とを遮断する閉鎖位置から外気側と内気側とを連通させる開放位置に変位することを特徴としている。

このような構成の圧力調整手段（３８）を用いることで、外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、外気側と内気側を適切に連通させることができる。

また、請求項４に記載の発明では、透過膜（３３ａ）の周縁に設けられ、透過膜（３３ａ）を支持するフレーム（３３ｃ）を備え、圧力調整手段（３８）は、透過膜（３３ａ）のフレーム（３３ｃ）に設けられていることを特徴としている。

このように、圧力調整手段（３８）を透過膜（３３ａ）の近傍に設けることで、透過膜（３３ａ）で発生する内気と外気の圧力差と圧力調整手段（３８）で発生する内気と外気の圧力差を同等にすることができる。この結果、透過膜（３３ａ）で発生する内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合に、圧力調整手段（３８）を確実に作動させることができ、透過膜（３３ａ）の保護を適切に行うことができる。さらに、透過膜（３３ａ）を内外気切替ドア（３３）に設けた場合には、圧力調整部（３８）を透過膜（３３ａ）のフレーム（３３ｃ）に設けることで、圧力調整部（３８）に何らかの故障が発生した場合に、容易に交換することができるという利点を有している。

また、請求項５に記載の発明では、圧力調整手段（３８）は、ケーシング（１１）に設けられていることを特徴としている。

これにより、例えば外気導入口（３２）から離れた場所に圧力調整部（３８）を設置して、圧力調整部（３８）の寿命を短くするような車外の環境（風、雨、雪、温度変化など）から圧力調整部（３８）を遠ざけ、圧力調整部（３８）の使用可能期間をできるだけ長くすることができる。さらに、ケーシング（１１）の任意の部位に圧力調整部３８を設けることで、透過膜（３３ａ）を保護するために適切な位置に圧力調整部（３８）を配置することができる。例えば、車両ドアの開閉により車室内における内気の圧力が高くなりやすい場合には、ケーシング（１１）における車室内に近い部位、すなわち吹出口（１９〜２１）に近い部位に圧力調整部（３８）を配置することで、内気の圧力を低下させやすくなり、透過膜（３３ａ）の保護をより適切に行うことができる。

また、請求項６に記載の発明では、圧力調整手段（３８）を覆う遮蔽部材（３９）が設けられていることを特徴としている。

これにより、内気や外気の流れが圧力調整手段（３８）に直接当たることがない。この結果、内気や外気の流れに起因する圧力変動をノイズとして除去することができ、圧力調整部（３８）を必要なときにのみ作動させることができる。

また、請求項７に記載の発明では、圧力調整手段（３８）は、複数設けられたフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）と、各フレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）の間に設けられた弾性部材（３３ｅ）とを備え、複数のフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）のうち、透過膜（３３ａ）が接続されたフレーム（３３ｃ）は、外気と内気の圧力差に応じて、透過膜（３３ａ）とともに変位可能であり、外気と内気の圧力差が所定値を下回っている場合には、隣接するフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）同士が密接しており、外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、隣接するフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）の間に隙間が形成されることを特徴としている。

これにより、透過膜（３３ａ）のフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）自体を圧力調整部（３８）として構成することができ、圧力調整部（３８）を独立した構成として設ける必要がないので、省スペース化を図ることができる。

また、請求項８に記載の発明では、圧力調整手段（３８）は、複数設けられたフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）と、各フレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）の間に設けられた弾性部材（３３ｅ）とを備え、複数のフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）のうち、透過膜（３３ａ）が接続されたフレーム（３３ｃ）は、外気と内気の圧力差に応じて、透過膜（３３ａ）とともに変位可能であり、隣接するフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）は、一部同士が回動可能に連結されており、他の部位同士が前記弾性部材（３３ｅ）を介して接続されており、外気と内気の圧力差が所定値を下回っている場合には、隣接するフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）同士が密接しており、外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、隣接するフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）における前記他の部位で隙間が形成されることを特徴としている。

これにより、透過膜（３３ａ）のフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）自体を圧力調整部（３８）として構成することができ、圧力調整部（３８）を独立した構成として設ける必要がないので、省スペース化を図ることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係る車両用空調装置の模式的な断面図である。 第１実施形態に係る空調制御装置のブロック図である。 第１実施形態に係る内外気切替箱の断面図である。 第１実施形態に係る内外気切替ドアと圧力調整弁の断面図である。 第２実施形態に係る内外気切替ドアと圧力調整弁の断面図である。 第３実施形態に係る圧力調整弁の断面図である。 第４実施形態に係る内外気切替ドアの断面図である。 第５実施形態に係る内外気切替ドアの断面図である。 （ａ）は第６実施形態に係る内外気切替ドアの平面図であり、（ｂ）は内外気切替ドアの断面図である。 本発明の変形例に係る内外気切替箱の断面図である。 本発明の変形例に係る車両用空調装置の模式的な断面図である。

（第１実施形態）
以下、図面を用いて本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の車両用空調装置１の全体構成図である。本実施形態の車両用空調装置１は、図１に示す室内空調ユニット１０を備えている。室内空調ユニット１０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング１１内に空調用送風機１２、蒸発器１３、ヒータコア１７等を収容したものである。

ケーシング１１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、車室内に連通している。本実施形態のケーシング１１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング１１内の空気流れ最上流側には、車室内の内気と車室外の外気とを切り替えて導入する内外気切替箱３０が配置されている。内外気切替箱３０については、後で詳細に説明する。なお、本明細書中において、「内気」とは車室内およびケーシング１１の内部に存在する空気を意味し、「外気」とはそれら以外に存在する空気を意味している。従って、例えば車両ボディの内部であってケーシング１１および車室内の外側に存在する空気は外気となる。

ケーシング１１内における内外気切替箱３０の空気流れ下流側には、内外気切替箱３０を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風するための空調用送風機１２が配置されている。空調用送風機１２の空気流れ下流側には、蒸発器１３が配置されている。蒸発器１３は、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器として構成されている。蒸発器１３は、図示しない圧縮機、凝縮器、膨張弁等とともに冷凍サイクルを構成している。

ケーシング１１内における蒸発器１３の空気流れ下流側には、加熱用冷風通路１４と冷風バイパス通路１５とが並列的に設けられ、これらの通路１４、１５の下流側には、混合空間１６が設けられている。加熱用冷風通路１４には、蒸発器１３を通過した空気を加熱するヒータコア１７が配置されている。ヒータコア１７は、エンジン冷却水と送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器として構成されている。一方、冷風バイパス通路１５は、蒸発器１３を通過した空気を、ヒータコア１７を通過させることなく（加熱することなく）、混合空間１６に導くための空気通路である。

蒸発器１３の空気流れ下流側であって、加熱用冷風通路１４および冷風バイパス通路１５の入口側には、加熱用冷風通路１４および冷風バイパス通路１５に流入する冷風の風量割合を変化させるエアミックスドア１８が設けられている。エアミックスドア１８によって、加熱用冷風通路１４および冷風バイパス通路１５に流入する冷風の風量割合を変化させることで、混合空間１６内の空気温度（車室内に送風される送風空気の温度）を調整することができる。

ケーシング１１の空気流れ最下流部には、混合空間１６から温度調整された送風空気を空調対象空間である車室内に吹き出す吹出口１９〜２１が配置されており、各吹出口１９〜２１は、それぞれ車室内に向かって開口している。吹出口１９〜２１は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口１９、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口２０、車両前面窓ガラスＷ内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口２１からなる。各吹出口１９〜２１には、それぞれ、フェイス吹出口１９の開口面積を調整するフェイスドア１９ａ、フット吹出口２０の開口面積を調整するフットドア２０ａ、デフロスタ吹出口２１の開口面積を調整するデフロスタドア２１ａが設けられている。これらの吹出口ドア１９ａ〜２１ａの開閉状態を切り替えることで、車室内に吹き出される空調風の吹出モードを切り替えることができる。

吹出モードとしては、フェイス吹出口１９を全開にしてフェイス吹出口１９から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモード、フェイス吹出口１９とフット吹出口２０の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、フット吹出口２０を全開するとともにデフロスタ吹出口２１を小開度だけ開口して、主にフット吹出口２０から空気を吹き出すフットモード、およびフット吹出口２０およびデフロスタ吹出口２１を同程度開口して、フット吹出口２０およびデフロスタ吹出口２１の両方から空気を吹き出すフットデフロスタモードがある。

図２は、車両用空調装置１の空調制御装置５０を示している。空調制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御する。

空調制御装置５０の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ５１、外気温を検出する外気センサ５２、車室内の日射量を検出する日射センサ５３等の種々の空調制御用のセンサ群の検出信号が接続されている。空調制御装置５０の出力側には、空調用送風機１２、外気送風機３７、内外気切替ドア用電動アクチュエータ５４、エアミックスドア用電動アクチュエータ５５、吹出モードドア用電動アクチュエータ５６等が接続されている。空調用送風機１２および外気送風機３７は、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。また、各電動アクチュエータ５４、５５、５６は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって作動が制御され、内外気切替ドア３３による内外気制御、エアミックスドア１８の開度制御、吹出口ドア１９ａ〜２１ａの吹出モード制御が行われる。

次に、図３に基づいて内外気切替箱３０について説明する。図３は、内外気切替箱３０の断面図であり、（ａ）は内気循環モードを示し、（ｂ）は外気導入モードを示している。なお、図１では内気導入口３１を左側に配置したが、図３では説明の便宜上、内気導入口３１を右側に配置している。

図３に示すように、内外気切替箱３０には、ケーシング１１内に車室内の内気を導入するための内気導入口３１および車室外の外気を導入するための外気導入口３２が形成されている。さらに、内外気切替箱３０の内部には、内気導入口３１および外気導入口３２を開閉して、ケーシング１１内へ導入させる内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドア３３が配置されている。

また、内外気切替ドア３３と空調用送風機１２との間には、空気中の塵埃や臭気等を除去するフィルタ３４が配置されている。内気導入口３１と空調用送風機１２との間は、内気が通過する内気流路３５が設けられており、外気導入口３２と空調用送風機１２との間は、外気が通過する外気流路３６が設けられている。

本実施形態の内外気切替ドア３３は、ロータリドアとして構成されている。内外気切替ドア３３は、回転操作されることで、外気導入口３２を閉じて内気導入口３１を開ける内気循環モード（図３（ａ））と、外気導入口３２を開けて内気導入口３１を閉じる外気導入モード（図３（ｂ））とに切り替え可能となっている。内気循環モードでは、内外気切替ドア３３によって外気流路３６が遮断され、内気導入口３１から内気流路３５を介して空調用送風機１２に内気が導入される。また、外気導入モードでは、内外気切替ドア３３によって内気流路３５が遮断され、空調用送風機１２に外気導入口３２から外気流路３６を介して外気が導入される。

外気流路３６には、外気流路３６を第１外気流路３６ａと第２外気流路３６ｂに区画する仕切板３６ｃが設けられている。第２外気流路３６ｂには、外気送風機３７が配置されている。外気送風機３７は、図３（ａ）に示す内気循環モードにおいて、内外気切替ドア３３から外部に向かう方向（図３中の下から上に向かう方向）に送風するように構成されている。

これにより、図３（ａ）に示す内気循環モードでは、外気導入口３２から導入された外気が第１外気流路３６ａを内外気切替ドア３３に近づく方向に流れ、その後、仕切板３６ｃと内外気切替ドア３３との間でＵターンして、第２外気流路３６ｂを内外気切替ドア３３から遠ざかる方向に流れ、外気導入口３２から外部に排出される。一方、図３（ｂ）に示す外気導入モードでは、外気送風機３７は停止しており、外気導入口３２から導入された外気は、第１外気流路３６ａと第２外気流路３６ｂを通過して、空調用送風機１２に導入される。

内外気切替ドア３３には、透過膜３３ａが設けられている。透過膜３３ａは、特定種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）が透過しやすいが他の種類定の成分の気体（例えば窒素、臭気）は透過しにくいというものである。透過膜３３ａの材料としては、シリコーン等の気体透過性高分子の膜やセロファンやセラミックの多孔体や不織布等を用いることができる。

また、透過膜３３ａは、内気中のある成分の濃度と外気中のその成分の濃度との差によって透過性能が発揮されるようになっている。そして、透過膜３３ａの内気側と外気側との間に、真空ポンプ等の差圧発生手段により大きな圧力差を設けることなく、すなわち内気と外気との間に差圧がない状態においても、透過膜３３ａの透過性能が発揮されるようになっている。

ここで、内外気切替ドア３３が図３（ａ）に示す内気循環モードでは、内気導入口３１から導入された内気は、内外気切替ドア３３の一方の面（車室側の面）に供給される。つまり、空調用送風機１２は、内気の流れを発生させて透過膜３３ａの一方の面に内気を送風する内気送風機として機能する。したがって、内気循環モードでは、透過膜３３ａは、一方の面が内気と接触して他方の面が外気と接触するように、内気流路３５と外気流路３６との境目に配置されることとなる。このように、車室外からの外気と車室内の内気とを切り替える内外気切替ドア３３に透過膜３３ａを設けることで、透過膜３３ａの透過性能を効率よく発揮させることができる。

次に、内外気切替ドア３３の具体的構成を図４に基づいて説明する。図４は、内外気切替ドア３３と圧力調整部３８の断面構成を示している。図４では、説明の便宜上、内外気切替ドア３３を湾曲していない板状部材として表している。

図４に示すように、内外気切替ドア３３は、透過膜３３ａ、支持体３３ｂ、フレーム３３ｃを備えている。透過膜３３ａは、襞折りにされた板状に形成されている。このように、襞折りにすることで、透過膜３３ａの表面積を大きくすることでき、透過性能を向上させることができる。透過膜３３ａの襞折りの折り目の方向は、特に限定されるものではなく、例えば仕切板３６ｃの板面に対して、平行に配置されていてもよく、直交して配置されていてもよい。

支持体３３ｂは、透過膜３３ａに対応して襞折りにされた板状に形成され、透過膜３３ａに積層（透過膜３３ａと支持体３３ｂを上下に重ねた２層構造を形成）されている。本実施形態では、支持体３３ｂは、透過膜３３ａの内気側に配置されている。透過膜３３ａは、気体を透過し易くするために膜厚が薄くなっているため、支持体３３ｂによって支持されている。透過膜３３ａが支持体３３ｂによって支持されなくても配置可能であれば、支持体３３ｂを配置しなくてもよい。支持体３３ｂは、セラミック、繊維、多孔質金属、多孔質樹脂、樹脂スクリーンメッシュ等から構成することができる。樹脂スクリーンメッシュとしては、ＳＥＦＡＲ社製のポリエステルメッシュクロス(例えば品番：ＰＥＴ６４−ＨＣ)等を用いることができる。フレーム３３ｃは、４辺を有する枠体として構成され、透過膜３３ａと支持体３３ｂの周縁部は、フレーム３３ｃに固定されている。

上述のように、透過膜３３ａは薄く形成されているため、内気と外気の圧力差が所定値を上回った場合に破損する。このため、室内空調ユニット１０には、内気と外気の圧力変動による透過膜３３ａの破損防止を目的として、内気と外気の圧力を調整するための圧力調整部３８が設けられている。本実施形態では、圧力調整部３８は、内外気切替ドア３３のフレーム３３ｃに設けられている。圧力調整部３８は、内外気切替ドア３３を境界とする内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合に、内気流路３５と外気流路３６とを連通させる圧力調整弁として機能する。この「所定値」は、透過膜３３ａが破損する内気と外気の圧力差より低い値に設定されている。なお、本実施形態の圧力調整部３８が本発明の圧力調整手段に相当している。

圧力調整部３８には、２つの弁体３８ａ、３８ｂと２つのバネ部材３８ｃ、３８ｄが設けられている。第１弁体３８ａは、圧力調整部３８の外気側に配置されている。第１バネ部材３８ｃは、第１弁体３８ａに接続され、第１弁体３８ａが閉じる方向（内気側に向かう方向）に弾性力を作用させるように構成されている。第２弁体３８ｂは、圧力調整部３８の内気側に配置されている。第２バネ部材３８ｄは、第２弁体３８ｂに接続され、第２弁体３８ｂが閉じる方向（外気側に向かう方向）に弾性力を作用させるように構成されている。これにより、内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合に、第１弁体３８ａまたは第２弁体３８ｂのいずれかが開放し、内気流路３５と外気流路３６が連通する。

次に上記構成の車両用空調装置１の作動を説明する。空調用制御装置５０は、内外気切替ドア３３を外気導入口３２が閉鎖され内気導入口３１が開放された内気循環モード位置に変位させた場合に、空調用送風機１２および外気送風機３７を作動させる。これにより、内気流路３５には空調用送風機１２に導入される内気の流れが発生するとともに、外気流路３６には内外気切替ドア３３ａの近傍でＵターンする外気の流れが発生する。この結果、内外気切替ドア３３を介して内気と外気が接触することとなる。

このとき、内気流路３５の内気中のある成分の濃度が外気流路３６の外気中のその成分の濃度と比較して低ければ、その成分の濃度差により外気中のその成分が透過膜３３ａを透過して内気と混ざる。このため内気中のその成分の濃度が上昇する。逆に、内気流路３５の内気中のある成分の濃度が外気流路３６の外気中のその成分の濃度と比較して高ければ、その成分の濃度差により内気中のその成分の気体が透過膜３３ａを透過して外気と混ざる。このため内気中のその成分の濃度が低下する。

例えば、車室内の乗員の呼吸により酸素が消費されて内気中の酸素濃度が低下すると、外気流路３６の外気中の酸素が透過膜３３ａを透過して内気流路３５に移動するので内気中の酸素濃度が上昇する。また、車室内の乗員の呼吸により二酸化炭素が発生して内気中の二酸化炭素濃度が上昇すると、内気流路３５の内気中の二酸化炭素が透過膜３３ａを透過して外気流路３６に移動するので内気中の二酸化炭素濃度が低下する。これにより、内気の酸素濃度および二酸化炭素濃度を外気に近づけることができる。そして、酸素濃度が向上し、二酸化炭素濃度が低下した内気が車室内に送風されるので、車室内の酸素濃度と二酸化炭素濃度を乗員にとって快適な濃度に維持することができる。さらに、外気流路３６の外気中の液体や固体は透過膜３３ａを全く透過しないか僅かに透過するだけであるので、これらの液体や固体の内気流路３５への侵入を透過膜３３ａによって抑制できる。

内気循環モードにおいて、内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合には、圧力調整部３８が開放する。これにより、内気流路３５と外気流路３６が連通し、内気と外気の圧力が均一化する。例えば、車両ドアを閉じたような場合には、内気の圧力が瞬間的に増大する。この結果、内気の圧力が外気の圧力より所定値以上大きくなった場合に、圧力調整部３８の第１弁体３８ａが開放する。これにより、内気流路３５の内気が外気流路３６に流入し、内気と外気の圧力が均一化する。また、内外気切替ドア３３を外気導入モード位置から内気循環モード位置に切り替えたような場合には、外気の圧力が瞬間的に増大する。この結果、外気の圧力が内気の圧力より所定値以上大きくなった場合に、圧力調整部３８の第２弁体３８ｂが開放する。これにより、外気流路３６の外気が内気流路３５に流入し、内気と外気の圧力が均一化する。

また、空調用制御装置５０は、内外気切替ドア３３を内気導入口３１が全閉され外気導入口３２が全開される外気導入モード位置に変位させた場合、外気送風機３７を停止させる。これにより、外気導入モードでは、外気流路３６を流れる外気が空調用送風機１２に導入される。そして、外気導入モードでは、外気流路３６にＵターンする外気の流れを発生させる必要がないので、外気導入モード時には外気送風機３７を停止させることで、省エネルギー化を図ることができる。

以上説明した本実施形態によれば、透過膜３３ａにより内気と外気との間で特定種類の気体を移動させる構成において、圧力調整部３８を設けることで、内気と外気との圧力差が大きくなった場合であっても、透過膜３３ａが破損することを抑制できる。

また、透過膜３３ａをケーシング１１における外気導入口３２の近くに配置された内外気切替ドア３３に設け、さらに圧力調整部３８を透過膜３３ａのフレーム３３ｃに設けることで、圧力調整部３８に何らかの故障が発生した場合に、容易に交換することができるという利点を有している。

さらに、圧力調整部３８を透過膜３３ａのフレーム３３ｃに設けることで、圧力調整部３８を透過膜３３ａの近傍に配置することができ、透過膜３３ａで発生する内気と外気の圧力差と圧力調整部３８で発生する内気と外気の圧力差を同等にすることができる。この結果、透過膜３３ａで発生する内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合に、圧力調整部３８を確実に開放させることができ、透過膜３３ａの保護を適切に行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５に基づいて説明する。以下、上記第１実施形態と異なる部分について説明する。

図５は本第２実施形態に係る内外気切替ドア３３と圧力調整部３８を示す断面図である。図５に示すように、本第２実施形態では、圧力調整部３８を覆うように遮蔽部材３９が設けられている。本実施形態の遮蔽部材３９は、内部に圧力調整部３８が収容された直方体の箱状部材として構成されている。遮蔽部材３９は、フレーム３３ｃの近傍で開口しており、非密閉型の覆いとして構成されている。

このような構成により、内気流路３５の内気の流れに起因する内気の圧力変動や外気流路３６の外気の流れに起因する外気の圧力変動の影響が圧力調整部３８に直接的に作用することを抑制することができる。

例えば、空調用送風機１２を作動開始させた場合や内外気切替ドア３３を外気導入モード位置から内気循環モード位置に変位させた場合に、内気の流れや外気の流れが圧力調整部３８に直接当たって、圧力調整部３８の近傍で局所的に内気と外気の圧力差が増大することが考えられる。このような場合、透過膜３３ａの両面側における内気と外気との圧力差が所定値より低い状態で圧力調整部３８が開放状態となってしまい、透過膜３３ａの透過性能を低下させることとなる。

これに対し、本実施形態では、圧力調整部３８を覆う遮蔽部材３９を設けているので、内気や外気の流れが圧力調整部３８に直接当たることがない。この結果、圧力調整部３８の近傍で局所的に内気と外気の圧力差が増大して圧力調整部３８が必要以上に開放してしまうことを抑制することができ、内気や外気の流れに起因する圧力変動をノイズとして除去することができる。これにより、圧力調整部（３８）を必要なときにのみ作動させることができ、透過膜３３ａの透過性能が低下することを抑制することができる。

なお、図５に示した例では、遮蔽部材３９を圧力調整部３８を内気側と外気側の両方で覆うように構成したが、遮蔽部材３９によって内気側と外気側のいずれか一方で圧力調整部３８を覆うようにしてもよい。

また、図５に示した例では、遮蔽部材３９の開口部を透過膜３３ａから遠い側におけるフレーム３３ｃの近傍に設けたが、遮蔽部材３９の開口部は内気や外気の流れが圧力調整部３８に直接当たらない位置で設ければよく、図５の構成に限定されるものではない。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、圧力調整部３８の位置を異ならせている。以下、上記各実施形態と異なる部分について説明する。

図６は、本第３実施形態に係る圧力調整部３８の断面図である。図６に示すように、本第３実施形態では、圧力調整部３８を、内外気切替ドア３３ではなく、室内空調ユニット１０のケーシング１１に設けている。ケーシング１１における圧力調整部３８を設ける位置は、内気と外気との境界となる任意の壁面とすることができる。

このような本第３実施形態の構成によっても、内気と外気との圧力差が大きくなった場合に、圧力調整部３８が開放することで、透過膜３３ａが破損することを防止できる。

また、ケーシング１１の任意の部位に圧力調整部３８を設けることで、例えば外気導入口３２から離れた場所に圧力調整部３８を設置することができる。これにより、圧力調整部３８の寿命を短くするような車外の環境（風、雨、雪、温度変化など）から圧力調整部３８を遠ざけることができ、圧力調整部３８の使用可能期間をできるだけ長くすることができる。

また、ケーシング１１の任意の部位に圧力調整部３８を設けることで、透過膜３３ａを保護するために適切な位置に圧力調整部３８を配置することができる。例えば、車両ドアの開閉により車室内における内気の圧力が高くなりやすい場合には、ケーシング１１における車室内に近い部位、すなわち吹出口１９〜２１に近い部位に圧力調整部３８を配置することで、内気の圧力を低下させやすくなり、透過膜３３ａの保護をより適切に行うことができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、圧力調整部３８の構成が異なっている。以下、上記各実施形態と異なる部分について説明する。

図７は、本第４実施形態の内外気切替ドア３３の断面図である。図７（ａ）は内気と外気の圧力が均衡している状態を示し、図７（ｂ）は内気の圧力が外気の圧力より高くなっている状態を示している。

図７に示すように、本第４実施形態の内外気切替ドア３３は、２つのフレーム３３ｃ、３３ｄが設けられている。第１フレーム３３ｃには、透過膜３３ａと支持体３３ｂが直接固定されており、第２フレーム３３ｄは第１フレーム３３ｃを支持している。第２フレーム３３ｄは内側に向かって開口する断面コの字状となっており、その内部に第１フレーム３３ｃを収容している。第１フレーム３３ｃは、バネ部材３３ｅを介して第２フレーム３３ｄに固定されている。なお、本第４実施形態では、第１フレーム３３ｃ、第２フレーム３３ｄ、バネ部材３３ｅが圧力調整部３８を構成している。

バネ部材３３ｅは第１フレーム３３ｃの両面側に設けられており、第１フレーム３３ｃは、第２フレーム３３ｄに対して内気側または外気側に移動可能となっている。バネ部材３３ｅの弾性力は、内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合に、透過膜３３ａとともに第１フレーム３３ｃが移動するように設定されている。

次に、上記構成の内外気切替ドア３３の作動を説明する。まず、内気と外気の圧力差が所定値を下回っている場合には、図７（ａ）に示すように、第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄは隙間なく密接している。そして、内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合には、図７（ｂ）に示すように、透過膜３３ａと支持体３３ｂが圧力の低い側に移動し、これに伴って第１フレーム３３ｃが移動する。この結果、第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄとの間に隙間が形成され、内気流路３５と外気流路３６が連通する。これにより、内気と外気の圧力差が均一化するので、透過膜３３ａの破損を防止することができる。

以上説明した本第４実施形態によれば、透過膜３３ａのフレーム３３ｃ、３３ｄ自体を圧力調整部３８として構成しているので、圧力調整部３８のための膜面積方向のスペースが不要であり、省スペース化を図ることができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図８に基づいて説明する。本第５実施形態は、上記第４実施形態に対して、内外気切替ドア３３の第２フレーム３３ｄに内気と外気とを連通させる貫通孔３３ｈが設けられている点が異なっている。以下、上記各実施形態と異なる部分について説明する。

図８は、本第５実施形態の内外気切替ドア３３の断面図である。図８（ａ）は内気と外気の圧力が均衡している状態を示し、図８（ｂ）は内気の圧力が外気の圧力より高くなっている状態を示し、図８（ｃ）は外気の圧力が内気の圧力より高くなっている状態を示している。

図８に示すように、本第５実施形態の内外気切替ドア３３は、第２フレーム３３ｄに内気と外気とを連通させる貫通孔３３ｈが設けられている。図８における左側に設けられた貫通孔３３ｈは、断面コの字形状の内側と外気側とを連通している。一方、図８における右側に設けられた貫通孔３３ｈは、断面コの字形状の内側と内気側とを連通している。

図８（ａ）に示すように、内気と外気の圧力が均衡している状態では、第１フレーム３３ｃが断面コの字形状の内側における貫通孔３３ｈの開口部に位置している。このため、内気と外気の圧力が均衡している状態では、内気側と外気側が遮断されている。

図８（ｂ）に示すように、内気の圧力が外気の圧力より高くなった場合には、透過膜３３ａとともに第１フレーム３３ｃが外気側に移動する。これにより、図８における左側に設けられた貫通孔３３ｈを介して、内気側と外気側が連通し、内気と外気の圧力差が均一化するので、透過膜３３ａの破損を防止することができる。

図８（ｃ）に示すように、外気の圧力が内気の圧力より高くなった場合には、透過膜３３ａとともに第１フレーム３３ｃが内気側に移動する。これにより、図８における右側に設けられた貫通孔３３ｈを介して、内気側と外気側が連通し、内気と外気の圧力差が均一化するので、透過膜３３ａの破損を防止することができる。

以上説明した本第５実施形態においても、上記第４実施形態と同様、透過膜３３ａのフレーム３３ｃ、３３ｄ自体を圧力調整部３８として構成しているので、圧力調整部３８のための膜面積方向のスペースが不要であり、省スペース化を図ることができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図９に基づいて説明する。本第６実施形態は、上記第４実施形態に対して、内外気切替ドア３３の圧力調整機構の構成が異なっている。以下、上記各実施形態と異なる部分について説明する。

図９（ａ）は本第６実施形態の内外気切替ドア３３の平面図であり、図９（ｂ）は断面図である。図９に示すように、本第６実施形態の内外気切替ドア３３は３つのフレーム３３ｃ、３３ｄ、３３ｆを備えている。第２フレーム３３ｄの内側に第１フレーム３３ｃが配置されており、第３フレーム３３ｆの内側に第２フレーム３３ｄが配置されている。なお、本第６実施形態では、第１フレーム３３ｃ、第２フレーム３３ｄ、第３フレーム３３ｆ、バネ部材３３ｅが圧力調整部３８を構成している。

第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄは、４辺のうち１辺で回動可能に固定されている。図９（ａ）を用いて説明すると、第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄは、左側の１辺で第１連結軸３３ｇによって連結されている。第１連結軸３３ｇは、第１フレーム３３ｃの左辺を貫通し、両端が第２フレーム３３ｄに固定されている。第１連結軸３３ｇによって連結されている第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄの接触面は、第２フレーム３３ｄに対して第１フレーム３３ｃが回動可能な湾曲形状となっている。そして、第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄは、上側、下側、右側の３辺でバネ部材３３ｅを介して固定されている。バネ部材３３ｅは第１フレーム３３ｃの内気側に配置されている。このため、第１フレーム３３ｃは、第１連結軸３３ｇを回転軸として、図９（ａ）における上側、下側、右側の３辺で、外気側に移動可能となっている。

第２フレーム３３ｄと第３フレーム３３ｆについても、４辺のうち１辺で回動可能に固定されている。図９（ａ）を用いて説明すると、第２フレーム３３ｄと第３フレーム３３ｆは、右側の１辺で第２連結軸３３ｈによって連結されている。第３連結軸３３ｈは、第２フレーム３３ｄの右辺を貫通し、両端が第３フレーム３３ｆに固定されている。第２連結軸３３ｈによって連結されている第２フレーム３３ｄと第３フレーム３３ｆの接触面は、第３フレーム３３ｆに対して第２フレーム３３ｄが回動可能な湾曲形状となっている。そして、第２フレーム３３ｄと第３フレーム３３ｆは、上側、下側、左側の３辺でバネ部材３３ｅを介して固定されている。バネ部材３３ｅは第２フレーム３３ｃの外気側に配置されている。このため、第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄは、第２連結軸３３ｈを回転軸として、図９（ａ）における上側、下側、左側の３辺で、外気側に移動可能となっている。

次に、上記構成の内外気切替ドア３３の作動を説明する。まず、内気と外気の圧力差が所定値を下回っている場合には、第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄとの間、および第２フレーム３３ｄと第３フレーム３３ｆとの間は隙間なく密接している。

そして、内気の圧力が上昇し、内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合には、透過膜３３ａと支持体３３ｂが外気側に移動し、これに伴って図９（ａ）の上側、下側、右側の３辺で第１フレーム３３ｃが外気側に移動する。この結果、第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄとの間に隙間が形成され、内気流路３５と外気流路３６が連通する。これにより、内気と外気の圧力差が均一化するので、透過膜３３ａの破損を防止することができる。

また、外気の圧力が上昇し、内気と外気の圧力差が所定値以上となった場合には、透過膜３３ａと支持体３３ｂが内気側に移動し、これに伴って図９（ａ）の上側、下側、左側の３辺で第１フレーム３３ｃと第２フレーム３３ｄが内気側に移動する。この結果、第２フレーム３３ｄと第３フレーム３３ｆとの間に隙間が形成され、内気流路３５と外気流路３６が連通する。これにより、内気と外気の圧力差が均一化するので、透過膜３３ａの破損を防止することができる。

以上説明した本第６実施形態においても、透過膜３３ａのフレーム３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ自体を圧力調整部３８として構成しているので、圧力調整部３８のための膜面積方向のスペースが不要であり、省スペース化を図ることができる。

なお、本第６実施形態では、第１フレーム３３ｃが外気側、第２フレーム３３ｄが内気側に移動可能に構成したが、これに限らず、例えば透過膜３３ａと各フレーム３３ｃ、３３ｄ、３３ｆを反転させることで、第１フレーム３３ｃが内気側、第２フレーム３３ｄが外気側に移動可能となるように構成してもよい。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

例えば、上記各実施形態では、図３（ａ）に示したように、内気循環モードにおいて、内気外気流路３６からみて仕切板３６ｃが内外気切替ドア３３に対して重なり合うように配置し、２つの外気流路３６ａ、３６ｂが内外気切替ドア３３の上方に位置するように構成したが、図１０に示すように、外気流路３６からみて仕切板３６ｃが内外気切替ドア３３に対して重なり合わないように配置してもよい。図１０の構成では、外気流路３６の第１流路３６ａのみが内外気切替ドア３３の上方に位置する構成となる。

また、上記各実施形態では、透過膜３３ａを内外気切替ドア３３に設けたが、これに限らず、透過膜は内気と外気の境界となる位置であれば、異なる場所に設けてもよい。例えば、図１１に示すように、ケーシング１１の壁面に透過膜４０を設けることができる。図１１の例では、ケーシング１１における空調用送風機１２と蒸発器１３との間に透過膜４０を設けたが、ケーシング１１における他の部位に透過膜４０を設けてもよい。この場合、上記第１、第２実施形態のように、透過膜４０のフレームに圧力調整部３８を設けてもよく、上記第３実施形態のように、透過膜４０と異なる部位に圧力調整部３８を設けてもよい。

また、上記各実施形態の圧力調整部３８は、内気の圧力が外気の圧力より所定値以上高くなった場合と外気の圧力が内気の圧力より所定値以上高くなった場合の両方で、内気と外気の圧力を均一化できるように構成したが、これに限らず、内気の圧力が外気の圧力より所定値以上高くなった場合、または外気の圧力が内気の圧力より所定値以上高くなった場合のいずれか一方のみで、内気と外気の圧力を均一化できるように構成してもよい。例えば、図４〜図６に示した構成の圧力調整部３８であれば、第１弁体３８ａおよび第１バネ部材３８ｃと、第２弁体３８ｂおよび第２バネ部材３８ｄのいずれか一方の組み合わせのみを設けるようにしてもよい。

また、上記各実施形態の圧力調整部３８では、内気の圧力が外気の圧力より所定値以上高くなった場合に開放する弁機構と、外気の圧力が内気の圧力より所定値以上高くなった場合に開放する弁機構とを一体的に設けたが、これらを別体として設けてもよい。例えば、図４〜図６に示した構成の圧力調整部３８であれば、第１弁体３８ａおよび第１バネ部材３８ｃからなる第１圧力調整部と、第２弁体３８ｂおよび第２バネ部材３８ｄからなる第２圧力調整部を分離して構成すればよい。

このような構成によれば、内気の圧力が外気の圧力より所定値以上高くなった場合に開放する第１圧力調整部３８ａ、３８ｃと、外気の圧力が内気の圧力より所定値以上高くなった場合に開放する第２圧力調整部３８ｂ、３８ｄを異なる部位に配置することができる。
例えば、車両ドアを閉じた場合に発生する内気の圧力上昇の影響は、ケーシング１１における車室内に近い部位で大きくなり、走行風による動圧（ラム圧）で発生する外気の圧力上昇の影響は内外気切替ドア３３の近傍で大きくなる。このため、第１圧力調整部３８ａ、３８ｃをケーシング１１における車室内に近い部位（例えば吹出口１９〜２１の近傍）に設け、第２圧力調整部３８ｂ、３８ｄを内外気切替ドア３３に設けることで、適切に内気と外気の圧力を均一化して透過膜を保護することができる。

また、上記各実施形態の圧力調整部３８では、内気と外気の圧力差に応じて、内気側と外気側との間を連通あるいは遮断させるために、バネ部材３８ｃ、３８ｄ、３８ｅを用いたが、これに限らず、バネ部材に代えてゴムや弾力性のある樹脂などを用いてもよく、あるいは異なる機構により、内気側と外気側との間を連通あるいは遮断させるように構成してもよい。

また、上記各実施形態では、透過膜３３ａを襞折りに構成した例について説明したが、これに限らず、透過膜３３ａは襞折りされていない平板形状としてもよい。

また、上記各実施形態では、支持体３３ｂを透過膜３３ａの内気側に積層した例について説明したが、これに限らず、支持体３３ｂを透過膜３３ａの外気側に積層してもよく、支持体３３ｂを透過膜３３ａの内気側と外気側の両面に積層してもよい。支持体３３ｂを透過膜３３ａの内気側、外気側のいずれか片面あるいは両面に積層した場合には、透過膜３３ａと支持体３３ｂを熱圧着等で固定してもよい。

１０ 室内空調ユニット
１１ ケーシング
１２ 空調用送風機
１３ 蒸発器
１４ ヒータコア
３１ 内気導入口
３２ 外気導入口
３３ 内外気切替ドア
３３ａ 透過膜
３３ｃ，３３ｄ，３３ｆ フレーム
３５ 内気流路
３６ 外気流路
３７ 外気送風機
３８ 圧力調整部
３９ 遮蔽部材

Claims (8)

1. 車室外の外気を導入するための外気導入口（３２）および車室内の内気を導入するための内気導入口（３１）が形成され、車室内に連通して前記車室内に送風される空気が流れるケーシング（１１）と、
   外気と内気との境界に配置され、外気と内気との間で特定種類の気体を透過させる透過膜（３３ａ）と、
   外気と内気との境界に設けられ、外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、外気側と内気側とを連通させる圧力調整手段（３８）とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記外気導入口（３２）または前記内気導入口（３１）を開閉する内外気切替ドア（３３）を備え、
   前記透過膜（３３ａ）は、前記内外気切替ドア（３３）に設けら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. 前記圧力調整手段（３８）は、外気と内気の境界に設けられた弁体（３８ａ、３８ｂ）と、前記弁体（３８ａ、３８ｂ）に弾性力を作用させる弾性部材（３８ｃ、３８ｄ）とを備え、
   外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、前記弁体（３８ａ、３８ｂ）が外気側と内気側とを遮断する閉鎖位置から外気側と内気側とを連通させる開放位置に変位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. 前記透過膜（３３ａ）の周縁に設けられ、前記透過膜（３３ａ）を支持するフレーム（３３ｃ）を備え、
   前記圧力調整手段（３８）は、前記フレーム（３３ｃ）に設けられ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。
5. 前記圧力調整手段（３８）は、前記ケーシング（１１）に設けられ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。
6. 前記圧力調整手段（３８）を覆う遮蔽部材（３９）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 前記圧力調整手段（３８）は、複数設けられた前記フレーム（３３ｃ、３３ｄ）と、各フレーム（３３ｃ、３３ｄ）の間に設けられた弾性部材（３３ｅ）とを備え、
   前記複数のフレーム（３３ｃ、３３ｄ）のうち、前記透過膜（３３ａ）が接続されたフレーム（３３ｃ）は、外気と内気の圧力差に応じて、前記透過膜（３３ａ）とともに変位可能であり、
   外気と内気の圧力差が所定値を下回っている場合には、隣接する前記フレーム（３３ｃ、３３ｄ）同士が密接しており、外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、隣接する前記フレーム（３３ｃ、３３ｄ）の間に隙間が形成され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。
8. 前記圧力調整手段（３８）は、複数設けられた前記フレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）と、各フレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）の間に設けられた弾性部材（３３ｅ）とを備え、
   前記複数のフレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）のうち、前記透過膜（３３ａ）が接続されたフレーム（３３ｃ）は、外気と内気の圧力差に応じて、前記透過膜（３３ａ）とともに変位可能であり、
   隣接する前記フレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）は、一部同士が回動可能に連結されており、他の部位同士が前記弾性部材（３３ｅ）を介して接続されており、
   外気と内気の圧力差が所定値を下回っている場合には、隣接する前記フレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）同士が密接しており、外気と内気の圧力差が所定値以上となった場合に、隣接する前記フレーム（３３ｃ、３３ｄ、３３ｆ）における前記他の部位で隙間が形成され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。

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