JP2015003684A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アスピレータを用いて内気温度センサに車室内の空気を送風する場合に、内気温度センサ周辺の風速を十分に向上させる。【解決手段】アスピレータ３０は、外管部材３１と、内気温度センサに車室内の空気を供給する供給管部３２とを備えている。アスピレータ３０の外管部材３１の上流側は、ケーシング４６の温風生成通路Ｒ２に接続される一方、下流側は、送風ユニット２の車室内空気吸込口１３ｃに接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、内気温度センサに車室内の空気を導くためのアスピレータを備えた車両用空調装置に関するものである。

従来から、車室内の状況や乗員の要求等に応じて空調風の吹出温度を自動で設定するように構成された車両用空調装置が知られている。この空調装置には、吹出目標温度を決定するための温度情報を得る内気温度センサと、内気温度センサに車室内の空気を導くためのアスピレータとが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

アスピレータは、空調装置の熱交換器を収容するケーシングに取り付けられる外筒部材と、外筒部材の端部に挿入される内筒部材とを備えている。外筒部材は、ケーシングの内部に連通しており、ケーシング内の空気が外筒部材へ流入するようになっている。内筒部材の一端部には、車室内に連通するホースが接続されている。ホースの上流端近傍に内気温度センサが配設されている。

そして、空調装置の作動時には、ケーシング内の空気が外筒部材に流れ込んで外筒部材と内筒部材との間を通って外筒部材から流出し、このときに外筒部材内で発生する負圧力によってホースに車室内の空気が吸い込まれる。これにより、内気温度センサに車室内の空気が導かれて温度検出が行われる。

特開２０１１−２１８８６６号公報

ところで、内気温度センサによる内気温度の検出精度を向上させるためには、ホース内を流通する空気の流速を向上させて内気温度センサ周辺の風速を向上させるのが好ましい。しかしながら、アスピレータは、ケーシング内の圧力を利用してホース内の空気の流速を確保するようにしているので、内気温度センサ周辺の風速を十分に向上させるのは難しい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アスピレータを用いて内気温度センサに車室内の空気を送風する場合に、内気温度センサ周辺の風速を十分に向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、アスピレータの負圧生成部の上流側をケーシングの温風生成通路に接続し、下流側を、送風ユニットにおいて車室内空気を常時吸い込んでいる部分に接続するようにした。

第１の発明は、
空調用空気を冷却する冷却用熱交換器と、
空調用空気を加熱する加熱用熱交換器と、
上記冷却用及び加熱用熱交換器を収容するとともに、内部に空気通路が形成されたケーシングと、
上記ケーシング内の空気通路に空調用空気を送るための送風ユニットと、
内気温度センサに車室内の空気を供給するためのアスピレータとを備えた車両用空調装置において、
上記ケーシングの空気通路は、上記冷却用熱交換器が配設される冷風生成通路と、上記加熱用熱交換器が配設される温風生成通路と、上記冷風及び温風生成通路の下流側が接続されて冷風及び温風を混合するエアミックス空間とを有し、
上記送風ユニットには、車室内の空気を常時吸い込むように構成された車室内空気吸込部が設けられ、
上記アスピレータは、負圧を生成する負圧生成部と、該負圧生成部に連通して車室内に開口し、上記内気温度センサに車室内の空気を供給する供給管部とを備え、
上記アスピレータの負圧生成部の上流側は、上記ケーシングの温風生成通路に接続される一方、下流側は、上記車室内空気吸込部に接続されていることを特徴とする。

すなわち、ケーシングの空気通路において下流側へ行くほど内圧が低くなるので、温風生成通路は、温風生成通路よりも下流側のエアミックス空間に比べて内圧が高い。この内圧が比較的高い温風生成通路にアスピレータの負圧生成部の上流側を接続することで、負圧生成部に流入する空気量が増え、空気の流速が速まる。また、送風ユニットの車室内空気吸込部は車室内の空気を常時吸い込んでおり、この車室内空気吸込部にアスピレータの負圧生成部の下流側を接続することで、負圧生成部内の空気が送風ユニット内に吸い込まれることになるので、このことによっても負圧生成部内の空気の流速が速まる。

従って、本発明によれば、アスピレータの負圧生成部内の空気の流速を十分に速めることで生成される負圧力が高まるので、負圧生成部に連通する供給管部内の負圧力も高まり、その結果、内気温度センサ周辺の風速を十分に向上させることが可能になる。

また、温風生成通路の暖かい空気を送風ユニットに吸い込ませて空調ユニットに送ることができるので、暖房性能が向上する。

第１の発明によれば、アスピレータの負圧生成部の上流側をケーシングのエアミックス空間よりも上流側の温風生成通路に接続し、アスピレータの負圧生成部の下流側を送風ユニットの車室内空気吸込部に接続したので、負圧生成部内の空気の流速を速めて負圧力を高めることができる。これにより、アスピレータの供給管部内の負圧力も高めることができ、その結果、内気温度センサ周辺の風速を十分に向上させることができる。

また、温風生成通路に温風が流通している場合には、暖房性能を向上させることもできる。

本発明の実施形態に係る車両用空調装置の斜視図である。 車両用空調装置の平面図である。 車両用空調装置の背面図である。 車両用空調装置の左側図である。 空調ユニットの断面図である。 送風ユニットの車室内空気吸込部近傍を拡大して示す背面図である。 送風ユニットの車室内空気吸込部近傍を拡大して示す側面図である。 図６のVIII−VIII線断面図である。 図７のIX−IX線断面図である。 アスピレータの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１〜図４は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置１を示すものである。この車両用空調装置１は、例えば乗用自動車の車室の前端部に配設されているインストルメントパネル（図示せず）の内部に収容されている。車両用空調装置１は、送風ユニット２と空調ユニット３とを備えている。この実施形態では、送風ユニット２が車体左側（助手席側）に搭載され、空調ユニット３が車幅方向中央部に搭載されるセミセンタタイプの車両用空調装置１である。尚、車両が左ハンドル車の場合には、送風ユニット２を車体右側に搭載するように構造変更すればよい。

この実施形態の説明では、説明の便宜を図るために、車両前側を「前」といい、車両後側を「後」といい、車幅方向左側を「左」といい、車幅方向右側を「右」というものとする。

送風ユニット２は、空調ユニット３に空調用空気を送風するためのユニットであり、遠心式送風ファン（図示せず）を収容した送風ケーシング１０を備えている。送風ケーシング１０の下半部は、送風ファンが配設されるファンハウジング１１である。このファンハウジング１１の下部には、送風ファンを回転駆動するためのファンモーター１２が取り付けられている。

送風ケーシング１０の上半部は、内外気切替部１３である。送風ケーシング１０と内外気切替部１３との間には、フィルタ（図示せず）を配設するためのフィルタ配設部１５が設けられている。

内外気切替部１３は、車室内の空気と車室外の空気とを切り替えて導入するためのものであり、この実施形態では、車室外の空気を導入する場合であっても、車室内の空気を少量導入するように構成されている。

すなわち、図２や図４に示すように、内外気切替部１３の前側には、車室外の空気を導入する外気導入口１３ａが形成されている。この外気導入口１３ａは、図示しない外気ダクトを介して車室外と連通している。内外気切替部１３の上部には、車室内の空気を導入する内気導入口１３ｂが形成されている。この内気導入口１３ｂは、車室内で開口している。

図示しないが、内外気切替部１３の内部には、内外気切替用のロータリーダンパが内蔵されている。このロータリーダンパは、外気導入口１３ａと内気導入口１３ｂとの一方を開き、他方を閉じるように構成された周知の構造のものであるため、詳細な説明は省略する。ロータリーダンパの回動軸には、アクチュエータ１４がリンク１４ａを介して連結されている。アクチュエータ１４の動作によってロータリーダンパが外気導入口１３ａを開き、かつ、内気導入口１３ｂを閉じた状態になると、外気導入モードとなる。一方、ロータリーダンパが外気導入口１３ａを閉じ、かつ、内気導入口１３ｂを開いた状態になると、内気導入モードとなる。

図１や図３、図６に示すように、内外気切替部１３の後側には、外気導入口１３ａ及び内気導入口１３ｂに接近して複数の車室内空気吸込口（車室内空気吸込部）１３ｃが左右方向に並ぶように形成されている。車室内空気吸込口１３ｃの全開口面積は、外気導入口１３ａや内気導入口１３ｂの開口面積に比べて大幅に小さいので、車室内空気吸込口１３ｃから吸い込まれる空気量は外気導入口１３ａや内気導入口１３ｂから吸い込まれる空気量に比べて少ない。

車室内空気吸込口１３ｃも車室内で開口している。車室内空気吸込口１３ｃは、上記ロータリーダンパによっては開閉されないようになっていて、車室内の空気を常時吸い込むことができるように構成されている。

図８や図９に示すように、内外気切替部１３の内部には、車室内空気吸込口１３ｃを覆うようにシート材１６が配設されている。シート材１６は、例えばゴムシートのような柔軟性のある弾性材からなるものである。シート材１６の上縁部が内外気切替部１３の内面に固定され、下縁部及び両側縁部は非固定状態とされている。これにより、内外気切替部１３の内部が負圧になると、シート材１６が内外気切替部１３の内部に向けて撓み変形して車室内空気吸込口１３ｃが開放される。内外気切替部１３の内部が大気圧のときには、シート材１６によって車室内空気吸込口１３ｃが内外気切替部１３の内側から閉塞される。

内外気切替部１３の右端に設けられた車室内空気吸込口１３ｃには、車両用空調装置１の構成部材の一つであるアスピレータ３０（図１等に示す）が接続されている。すなわち、図８や図９に示すように、内外気切替部１３には、右端の車室内空気吸込口１３ｃに接続される管部１７が設けられている。この管部１７は断面が略円形で内外気切替部１３の後壁部から後方へ突出している。管部１７には、該管部１７とアスピレータ３０とを接続するための接続管１８が取り付けられている。接続管１８の管部１７側は、該管部１７の外側に嵌合するように形成されており、嵌合状態で管部１７と接続管１８とが連通している。

内外気切替部１３のファンハウジング１１内の空気は、ファンハウジング１１の右側から流出するようになっている。

空調ユニット３は、送風ユニット２から送風された空調用空気の温度を調節した後、車室の各部に供給するように構成されている。図５に示すように、空調ユニット３は、冷却用熱交換器としてのエバポレータ４０と、加熱用熱交換器としてのヒータコア４１と、エアミックスダンパ４２と、デフロスタダンパ４３と、ベントダンパ４４と、ヒートダンパ４５と、これらを収容する空調ケーシング４６とを備えている。空調ケーシング４６の右側壁の前部には、送風ユニット２に接続される空気導入口４６ａが形成されている。また、図１にも示すように、空調ケーシング４６の上壁部には、前後方向中央部近傍にデフロスタ吹出口４８が形成され、後部にベント吹出口４９が形成されている。さらに、空調ケーシング４６の後壁部下側には、ヒート吹出口５０が形成されている。

空調ケーシング４６の内部には、空気導入口４６ａからデフロスタ吹出口４８、ベント吹出口４９及びヒート吹出口５０まで延びる空気通路Ｒが形成されている。空気通路Ｒは、冷風生成通路Ｒ１、温風生成通路Ｒ２、エアミックス空間Ｒ３、デフロスタ通路Ｒ４、ベント通路Ｒ５及びヒート通路Ｒ６とを有している。冷風生成通路Ｒ１は、空気通路Ｒの最上流部で構成されており、冷風生成通路Ｒ１の上流端は空気導入口４６ａに接続されている。冷風生成通路Ｒ１は空調ケーシング４６内を後側へ延びている。冷風生成通路Ｒ１には、エバポレータ４０が配設されている。エバポレータ４０は、冷凍サイクルの一要素である蒸発器を構成するものであり、その空気通過面が冷風生成通路Ｒ１を横切るように配置される。冷風生成通路Ｒ１内の空気は、全量がエバポレータ４０を通過する。

冷風生成通路Ｒ１の下流端は上下に２つに分岐している。冷風生成通路Ｒ１の上側の下流端開口４６ｃは、エアミックス空間Ｒ３に接続されている。一方、冷風生成通路Ｒ１の下側の下流端は、温風生成通路Ｒ２の上流端開口４６ｄに接続されている。温風生成通路Ｒ２は、下方へ湾曲した後、上方へ延びるように形成されている。温風生成通路Ｒ２の下流端開口４６ｅはエアミックス空間Ｒ３に接続されている。

温風生成通路Ｒ２には、ヒータコア４１が配設されている。ヒータコア４１には車両のエンジンの冷却水が循環している。ヒータコア４１を通過する空気をヒータコア４１によって加熱することができるようになっている。ヒータコア４１の空気通過面は温風生成通路Ｒ２を横切るように配置される。温風生成通路Ｒ２内の空気は、全量がヒータコア４１を通過する。

エアミックス空間Ｒ３は、温風生成通路Ｒ２の上方に位置している。エアミックス空間Ｒ３は、冷風生成通路Ｒ１から流入した冷風及び温風生成通路Ｒ２から流入した温風を混合して所望温度の空調風を生成するための空間である。エアミックス空間Ｒ３には、エアミックスダンパ４２が配設されている。エアミックスダンパ４２は、温風生成通路Ｒ２の上流端開口４６ｄと下流端開口４６ｅとを同時に開閉することができるものである。エアミックスダンパ４２は、温風生成通路Ｒ２の上流端開口４６ｄと下流端開口４６ｅと全閉にした状態で、冷風生成通路Ｒ１の下流端開口４６ｃを全開にし、一方、温風生成通路Ｒ２の上流端開口４６ｄと下流端開口４６ｅと全開にした状態で、冷風生成通路Ｒ１の下流端開口４６ｃを全閉にする。温風生成通路Ｒ２の上流端開口４６ｄ及び下流端開口４６ｅと、冷風生成通路Ｒ１の下流端開口４６ｃとの開度を変更することで、エアミックス空間Ｒ３に流入する冷風量及び温風量が変化して空調風の温度を変更することができる。

デフロスタ通路Ｒ４は、エアミックス空間Ｒ３に接続されてデフロスタ吹出口４８まで延びており、エアミックス空間Ｒ３で生成された空調風を車室のフロントガラス内面に供給するためのものである。デフロスタ通路Ｒ４には、デフロスタダンパ４３が配設されている。このデフロスタダンパ４３は、デフロスタ通路Ｒ４を開閉する。

ベント通路Ｒ５は、エアミックス空間Ｒ３に接続されてベント吹出口４９まで延びており、エアミックス空間Ｒ３で生成された空調風を車室の乗員の上半身に供給するためのものである。ベント通路Ｒ５には、ベントダンパ４４が配設されている。このベントダンパ４４は、ベント通路Ｒ５を開閉する。

ヒート通路Ｒ６は、エアミックス空間Ｒ３に接続されてヒート吹出口５０まで延びており、エアミックス空間Ｒ３で生成された空調風を車室の乗員足元近傍に供給するためのものである。ヒート通路Ｒ６には、ヒートダンパ４５が配設されている。このヒートダンパ４５は、ヒート通路Ｒ６を開閉する。

空調ケーシング４６の左側壁部には、アスピレータ３０が接続される接続孔４６ｂが形成されている。接続孔４６ｂは、温風生成通路Ｒ２におけるヒータコア４１よりも空気流れ方向下流側に開口している。

空調ケーシング４６の内圧は、空気通路Ｒの下流側へ行くほど低くなる。例えば、エアミックス空間Ｒ３の内圧は、温風生成通路Ｒ２の内圧よりも低い。本実施形態では、エアミックス空間Ｒ３よりも内圧の高い温風生成通路Ｒ２にアスピレータ３０を接続しているので、アスピレータ３０内で発生する負圧力を高めることができる。

図１０に示すように、アスピレータ３０は、負圧発生部としての外管部材３１と、供給管部としての内管部材３２と、下流側ホース３３と、上流側ホース３４とを備えている。図１や図４に示すように、外管部材３１は、空調ケーシング４６の左側壁の外面に沿って略上下方向に延びている。外管部材３１の本体部分の上下方向（中心線方向）中間部には、接続管部３１ｂが設けられている。この接続管部３１ｂは、外管部材３１の本体部分の中心線に対して直交する方向に突出している。接続管部３１ｂは空調ケーシング４６の接続孔４６ｂに挿入され、空調ケーシング４６内の温風生成通路Ｒ２に連通している。接続管部３１ｂには、空調ケーシング４６の接続孔４６ｂの周縁部に係合する爪３１ｃが設けられている。また、外管部材３１の内面には、接続管部３１ｂよりも下流側に外管部材３１の通路を絞る絞り部３１ａが設けられている。外管部材３１の下流端には、下流側ホース３３の上流端が接続されている。下流側ホース３３は、図１等に示すように、外管部材３１から下方へ延びた後、上方へ湾曲して延びている。下流側ホース３３の下流端は、送風ユニット２の接続管１８に接続されている。

内管部材３２は、外管部材３１の本体部分よりも小径に形成され、外管部材３１の本体部分の上流側から挿入されている。内管部材３２の下流端は、外管部材３１の内部において絞り部３１ａ近傍に臨むように開口し、外管部材３１に連通している。内管部材３２の上流端は、外管部材３１の本体部分から突出している。内管部材３２の上流端には、上流側ホース３４の下流端が接続されている。図４に示すように、上流側ホース３４の上流端部近傍には、内気温度センサＡ（図４にのみ仮想線で示す）が配設されている。内気温度センサＡは、車室内の空気の温度を検出するセンサであり、例えば図示しないインストルメントパネル等に配設することができる。内気温度センサＡは、車両用空調装置１の構成部材である。

内気温度センサＡは、空調制御装置（図示せず）に接続されており、検出した温度に関する情報を空調制御装置に出力するように構成された周知のものである。尚、空調制御装置は、内気温度センサＡからの出力信号や、乗員による設定温度、日射量等に基づいて空調風の目標温度を設定し、その目標温度となるようにエアミックスダンパ４２を作動させるように構成されている。

次に、上記のように構成された車両用空調装置１の動作について説明する。車両用空調装置１のファンモーター１２が作動すると送風ファンが回転し、内外気切替用のロータリーダンパの位置に応じて外気導入口１３ａまたは内気導入口１３ｂから空調用空気が送風ケーシング１０内に吸い込まれた後、空調ユニット３に送風される。このとき、送風ケーシング１０内の送風ファンよりも上流側には負圧が発生している。車室内空気吸込口１３ｃは、送風ケーシング１０内の送風ファンよりも上流側に開口しているので、負圧力によってシート材１６が内外気切替部１３の内部に向けて撓み変形して車室内空気吸込口１３ｃが開放される。従って、外気導入モード及び内気導入モードのいずれのモードであっても、車室内の空気が車室内空気吸込口１３ｃから送風ケーシング１０に吸い込まれることになる。

送風ユニット２から空調ケーシング４６に送られた空調用空気は、冷風生成通路Ｒ１を流通することでエバポレータ４０により冷却されて冷風となる。エアミックスダンパ４２の作動状態に応じて、冷風生成通路Ｒ２からエアミックス空間Ｒ３に直接流れる冷風量と、温風生成通路Ｒ２へ流れる冷風量とが設定される。温風生成通路Ｒ２を流通する冷風は、ヒータコア４１を通過することで加熱されて温風となり、エアミックス空間Ｒ３に流入する。エアミックス空間Ｒ３では、冷風と温風とが混合して所望温度の空調風が生成される。エアミックス空間Ｒ３内の空調風は、デフロスタダンパ４３、ベントダンパ４４及びヒートダンパ４５の作動状態に応じてデフロスタ吹出口４８、ベント吹出口４９及びヒート吹出口５０から車室の各部に供給される。

空調ケーシング４６内は、送風ユニット２からの送風によって正圧となっている。アスピレータ３０の接続管部３１ｂが空調ケーシング４６の温風生成通路Ｒ２のヒータコア４１よりも下流側に連通しているので、温風生成通路Ｒ２のヒータコア４１よりも下流側の空気がアスピレータ３０の外管部材３１の上流側へ流入する。このとき、温風生成通路Ｒ２は、エアミックス空間Ｒ３に比べて内圧が高い。この内圧が比較的高い温風生成通路Ｒ２にアスピレータ３０の外管部材３１の上流側を接続することで、外管部材３１に流入する空気量が増え、外管部材３１内の空気の流速が速まる。

また、アスピレータ３０の外管部材３１の下流側は、下流側ホース３３を介して車室内空気吸込口１３ｃに接続されている。車室内空気吸込口１３ｃは空気を常時吸い込んでいるので、外管部材３１内の空気が下流側ホース３３を介して車室内空気吸込口１３ｃに吸い込まれる。

これらのことにより、外管部材３１内の空気の流速が十分に速まり、外管部材３１内で生成される負圧力が高まる。そして、内管部材３２の下流端が負圧力の高い部位に開口しているので、上流側ホース３４内の負圧力も高まり、上流側ホース３４の上流端から吸い込まれる空気量が増加する。その結果、内気温度センサＡ周辺の風速を十分に向上させることが可能になる。

また、アスピレータ３０の接続管部３１ｂが空調ケーシング４６の温風生成通路Ｒ２のヒータコア４１よりも下流側に連通しているので、アスピレータ３０の外管部材３１には温風が流入する。外管部材３１内の温風は、下流側ホース３３を流通して送風ユニット２の送風ケーシング１０内に吸い込まれることになる。従って、暖かい空気が送風ケーシング１０内に吸い込まれるので、暖房性能が向上する。

以上説明したように、この実施形態に係る車両用空調装置１によれば、アスピレータ３０の外管部材３１の上流側を空調ケーシング４６のエアミックス空間Ｒ３よりも上流側の温風生成通路Ｒ２に接続し、アスピレータ３０の外管部材３１の下流側を送風ユニット２の車室内空気吸込口１３ｃに接続したので、外管部材３１内の空気の流速を速めて負圧力を高めることができる。これにより、アスピレータ３０の内管部材３２内の負圧力も高めることができ、その結果、内気温度センサＡ周辺の風速を十分に向上させることができ、車室内の温度を正確に検出できる。

尚、上記実施形態では、送風ユニット２と空調ユニット３とが車幅方向に間隔をあけて配設されたセミセンタタイプの車両用空調装置１に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、本発明は、図示しないが送風ユニットと空調ユニットとを一体化して車幅方向中央部に配設するように構成したフルセンタタイプの車両用空調装置にも適用できる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置は、例えば自動車に搭載することができる。

１ 車両用空調装置
２ 送風ユニット
３ 空調ユニット
１０ 送風ケーシング
１３ｃ 車室内空気吸込口（車室内空気吸込部）
３０ アスピレータ
３１ 外管部材（負圧発生部）
３２ 内管部材（供給管部）
Ａ 内気温度センサ
Ｒ 空気通路
Ｒ１ 冷風生成通路
Ｒ２ 温風生成通路
Ｒ３ エアミックス空間

Claims (1)

1. 空調用空気を冷却する冷却用熱交換器と、
   空調用空気を加熱する加熱用熱交換器と、
   上記冷却用及び加熱用熱交換器を収容するとともに、内部に空気通路が形成されたケーシングと、
   上記ケーシング内の空気通路に空調用空気を送るための送風ユニットと、
   内気温度センサに車室内の空気を供給するためのアスピレータとを備えた車両用空調装置において、
   上記ケーシングの空気通路は、上記冷却用熱交換器が配設される冷風生成通路と、上記加熱用熱交換器が配設される温風生成通路と、上記冷風及び温風生成通路の下流側が接続されて冷風及び温風を混合するエアミックス空間とを有し、
   上記送風ユニットには、車室内の空気を常時吸い込むように構成された車室内空気吸込部が設けられ、
   上記アスピレータは、負圧を生成する負圧生成部と、該負圧生成部に連通して車室内に開口し、上記内気温度センサに車室内の空気を供給する供給管部とを備え、
   上記アスピレータの負圧生成部の上流側は、上記ケーシングの温風生成通路に接続される一方、下流側は、上記車室内空気吸込部に接続されていることを特徴とする車両用空調装置。

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