JP2020090249A - 車両用空調装置及びそのインテークユニット - Google Patents

Abstract

【課題】レゾネータを設けることによるインテークハウジング内での通気抵抗の増大の抑制。【解決手段】車両用空調装置のインテークユニット１００のインテークケース１０１内に、互いに分離された第１流路１０６及び第２流路１０７が形成される。外気導入口１０２からインテークケース１０１内に導入された外気、並びに第１内気導入口１０３からインテークケース内に導入された内気は、第２流路を通って空気流出口１０５まで流れる。第１流路は、第２流路に開口する第１開放端１０６ａ及び第２開放端１０６ｂを有する。内外気切替ドアの第１開放端閉塞要素１２１は、内外気切替ドアが外気導入口を閉塞するときに第１開放端を閉塞し、第２開放端が開放された第１流路をレゾネータとして機能させ、内外気切替ドアが外気導入口を開放するときに第１開放端を開放し、外気導入口からインテークケース内に導入された外気を第１流路にも通過させる。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用空調装置及びそのインテークユニットに関する。

車両用の空調装置で用いられる送風機として、羽根車を収容したスクロールハウジングを有する遠心送風機を用いたものが知られている。この形式の空調装置では、インテークユニットにより取り込まれた外気及び／又は内気が、ベルマウスを通ってスクロールハウジング内に流入し、その後スクロールハウジングの吹き出し口から吹き出されて温調ユニットに送られる。送られた空気は温調ユニット内で熱交換器を通過するときに調和され（除湿、冷却、加熱）、その後、分配ユニットに送られる。分配ユニットは、調和空気を、デフロスタ吹出口、ベント吹出口及びフット吹出口に分配する。遠心送風機は、運転時に騒音を発生する。

特許文献１には、遠心送風機が発生した騒音を打ち消すために、インテークユニットのインテークハウジング（空気取り入れハウジング）の一部にレゾネータ（共鳴室）を形成することが開示されている。レゾネータを設けると、インテークハウジングがレゾネータの体積分だけ大型化する。あるいは、レゾネータの体積分だけインテークハウジング内の空気流路が縮小されてインテークハウジング内での通気抵抗が増し、その結果として送風機の送風能力が低下する。

特開平７−２２８１２８号公報

本発明は、レゾネータを設けたことに起因するインテークハウジング内での通気抵抗の増大を抑制しうる技術を提供する。

本発明の一実施形態によれば、車両用空調装置のインテークユニットであって、外気導入口と、第１内気導入口と、空気流出口と、を有するインテークケースと、外気導入口および第１内気導入口のいずれか一方を選択的に閉塞可能な内外気切替ドアと、を備え、インテークケース内に、互いに分離された第１流路及び第２流路が形成され、外気導入口からインテークケース内に導入された外気は第２流路を通って空気流出口まで流れ、第１内気導入口からインテークケース内に導入された内気は、第２流路を通って空気流出口まで流れ、第１流路は、第２流路に開口する第１開放端及び第２開放端を有し、第１開放端は、第２開放端よりも外気導入口に近い位置にあり、内外気切替ドアは、第１開放端を閉塞しうる第１開放端閉塞要素を有し、第１開放端閉塞要素は、内外気切替ドアが外気導入口を閉塞する第１の位置にあるときに第１開放端を閉塞し、これにより第２開放端が開放された第１流路をレゾネータとして機能させ、第１開放端閉塞要素は、内外気切替ドアが外気導入口を開放する第２の位置にあるときに第１開放端を開放し、これにより外気導入口からインテークケース内に導入された外気を第１流路にも通過させることを特徴とするインテークユニットが提供される。

上記実施形態によれば、第１流路をレゾネータとして使用しないときには外気を流せるようにしたため、少なくとも外気がインテークケース内に取り込まれるときのインテークケース内の外気通路の断面積を大きくすることができ、通気抵抗を小さくすることができる。

一実施形態に係る車両用空調装置のインテークユニット及び送風ユニットを示す概略側面図である。 図１の車両用空調装置の温調分配ユニットを示す概略側面図である。 インテークユニットの第１実施形態を示す概略縦断面図である。 インテークユニットの第２実施形態を示す概略縦断面図である。 図４のインテークユニットに設けられる内外気切替ドア、内気ドア及びこれらのドアを連動させるリンク機構を示す概略斜視図である。

以下に添付図面を参照して発明の一実施形態について説明する。 図１及び図２は車両用空調装置の全体構成を示す概略側面図である。図１及び図２において、Ｕは車両の上方、Ｄは車両の下方、Ｆｒは車両の前方、Ｒｒは車両の後方をそれぞれ示している。図１及び図２において、紙面垂直方向手前側は車両の右方、紙面垂直方向奥は車両の左方となる。

車両用空調装置は、インテークユニット１００と、送風ユニット２０と、温調分配ユニット４０とを備えている。温調分配ユニット４０は、温調ユニットと分配ユニットとの２つのユニットから構成されていてもよい。また、これら３つのユニット１００，２０，４０のうちの少なくとも２つが、完全にまたは部分的に一体化されていてもよい。

インテークユニット１００は、車両用空調装置の運転モード（例えば外気モード、内気モード）に応じて、必要な空気すなわち車室外空気ＡＥ（以下「外気」と呼ぶ）及び／又は車室内空気ＡＲ（以下「内気」と呼ぶ）を車両用空調装置に取り込む。

第１実施形態に係るインテークユニット１００は、インテークケース１０１を有する。インテークケース１０１には、外気ＡＥを取り込むための外気導入口１０２と、内気ＡＲを取り込むための内気導入口（第１内気導入口）１０３と、空気流出口１０５と、を有する。外気導入口１０２には図示しないダクトが連結され、このダクトを介して外気導入口１０２に外気ＡＥが導入される。内気導入口１０３には、インテークケース１０１の側方を回り込んで流れてきた内気ＡＲが導入される。インテークケース１０１内の空気は、空気流出口１０５から送風ユニット２０に流出する。

図１において、符号１０は、車室（「キャビン」とも呼ばれる）と、動力室（動力源が内燃エンジンの場合「エンジンルーム」とも呼ばれる）とを仕切る隔壁板であるダッシュパネルを示している。当業者において周知の通り、ダッシュパネル１０は、多くの場合、プレス成形された金属製の板である。ダッシュパネル１０の左側が車室であり、右側が動力室である。

送風ユニット２０は、空気流出口１０５に対面する位置に空気流入口を有している。送風ユニット２０は、スクロールハウジング２１を有している。スクロールハウジング２１内には図示しない羽根車が収容されている。羽根車はモータ２４により回転駆動され、これにより、流路２５内の空気がベルマウス２２を通ってスクロールハウジング２１内に流入し、スクロールハウジング２１の吐出口２３から、車両の左方（図１の紙面垂直方向奥側）に向けて流出する。

温調分配ユニット４０は、インテークユニット１００及び送風ユニット２０の左方に設置されている。吐出口２３はスクロールハウジング２１の左方に延び、温調分配ユニット４０の温調部のハウジング４１に設けられた流入口４２に接続されている。

温調分配ユニット４０内には、冷却用熱交換器４３及び加熱用熱交換器４４が設けられている。冷却用熱交換器４３を通過した空気の０〜１００％が、図示しない温調ドアの位置に応じて加熱用熱交換器４４を通過する。加熱用熱交換器４４を通過した空気と加熱用熱交換器４４を通過しない空気は、温調分配ユニット４０の配風部のハウジング４５内に流入する。当業者にとって、温調分配ユニット４０内に設けられる流路、熱交換器及び温調ドアの構成（数、配置、種類）は任意であり、さまざまな構成を採用することが可能であることは自明であろう。

配風部のハウジング４５には、デフロスタ吹出口４６、ベント吹出口４７、フット吹出口４８が設けられている。各吹出口４６，４７，４８には図示しないドアが設けられており、各ドアの位置に応じた比率で吹出口４６，４７，４８に調和空気が分配される。

次に、図３に示したインテークユニット１００の第１実施形態について説明する。

インテークユニット１００はインテークケース１０１を有する。インテークケース１０１内には、仕切壁１１０により互いに分離された第１流路１０６及び第２流路１０７が形成されている。

第１流路１０６は、第２流路１０７に開口する第１開放端１０６ａ及び第２開放端１０６ｂを有している。第１開放端１０６ａは外気導入口１０２に近い位置にあり、かつ、第２開放端１０６ｂよりも外気導入口１０２に近い位置にある。

インテークケース１０１内には、外気導入口１０２および内気導入口１０３のいずれか一方を選択的に閉塞可能な内外気切替ドア１２０が設けられている。内外気切替ドア１２０は、閉塞要素１２１、１２２、１２３、１２４を有している。図５にも示すように、閉塞要素１２１（第１閉塞要素）及び閉塞要素１２４は、上面及び下面が開放された概ね箱型の形状を有している。閉塞要素１２２及び閉塞要素１２３は概ね板状の形状を有している。閉塞要素１２１、１２２、１２３、１２４は、互いに相対変位不能に回転軸１２５に一体的に結合されている。回転軸１２５は、図１に示すように、インテークケース１０１の側部表面に取り付けられたアクチュエータ１２６により回転駆動される。

空調装置が外気モードで運転されているときには、図３（Ａ）に示すように、内外気切替ドア１２０は外気導入口１０２を開放するとともに内気導入口１０３を閉塞する（内外気切替ドア１２０の第２の位置）。このとき、閉塞要素１２１は第１流路１０６の第１開放端１０６ａを開放し、箱型の閉塞要素１２４の側面が内気導入口１０３を閉塞している。閉塞要素１２１，１２２，１２３，１２４は、外気ＡＥがインテークケース１０１内に流入することを許容する位置にある。外気導入口１０２からインテークケース１０１内に導入された外気ＡＥは、第１流路１０６及び第２流路１０７を流れ、フィルタ１０８を通過し、空気流出口１０５から送風ユニット２０に流入する。このとき、板状（フラップ状）の閉塞要素１２２，１２３は外気導入口１０２から流入した外気ＡＥの流れを妨げないような方向を向いており、また、概ね箱型の閉塞要素１２１，１２４内の空気流路は外気ＡＥの流れを妨げないような方向を向いている。

空調装置が内気モードで運転されているときには、図３（Ｂ）に示すように、内外気切替ドア１２０は外気導入口１０２を閉塞するとともに内気導入口１０３を開放する（内外気切替ドア１２０の第１の位置）。このとき、閉塞要素１２１，１２２，１２３は、外気ＡＥがインテークケース１０１内に流入することを阻止する位置にある。詳細には、閉塞要素１２２，１２３は、外気ＡＥが第２流路１０７に流入することを阻止し、閉塞要素１２１は外気ＡＥが第１流路１０６に流入することを阻止する。一方で、閉塞要素１２４は、内気ＡＲが、内気導入口１０３からインテークケース１０１内に、詳細には第２流路１０７に流入することを許容する位置にある。また、概ね箱型の閉塞要素１２４内の空気流路は、内気ＡＲの流れを妨げないような方向を向いている。

内外気切替ドア１２０が図３（Ｂ）に示す位置にあるとき、第１流路１０６の第１開放端１０６ａが閉塞され、第２開放端１０６ｂは開放されている。従って、このとき、第１流路１０６は、レゾネータ（共鳴箱）として機能することができる。このレゾネータの形状（開口面積、内容積等）を、打ち消したい周波数（ピーク周波数または人間を不快にさせる周波数）に合わせて決定することにより、特に送風機で生じる不快な騒音を減少させることができる。

空調装置が内気モードで運転されるときには、車室内の空間（キャビン）と送風ユニット２０（スクロールハウジング２１）の内部空間が、内気導入口１０３が開放されたインテークケース１０１を介して連通する。このため、送風ユニット２０で生じた騒音が車室内の空間に伝達されやすくなる傾向にある。このため、内気モード時に、第１流路１０６をレゾネータとして用いて騒音を低減することは、乗員の快適性の観点から有益である。

一方、内外気切替ドア１２０が図３（Ａ）に示す位置にあるとき、第１流路１０６は外気流路として機能する。つまり、外気導入口１０２からインテークケース１０１内に流入した外気ＡＥは、第２流路１０７だけでなく第１流路１０６も通って空気流出口１０５に向けて流れる。このように外気流路の断面積が実質的に増大するため、空調装置が外気モードで運転されるときに外気ＡＥを効率良く流すことができる。これにより、送風機の負担を軽減することができ、送風機が発生する騒音を減少させることも可能となる。

次に、図４を参照してインテークユニットの第２実施形態について説明する。第２実施形態を示す図４において、第１実施形態と同一又は類似の構成要素については、同一符号を付して重複説明は省略する。第２実施形態に係るインテークケースユニット１００Ａを用いる場合、送風ユニット２０及び温調分配ユニット４０の構成は、第１実施形態に係るインテークケース１０１を用いる場合と同じで構わない。

インテークケースユニット１００Ａのインテークケース１０１Ａは、内気導入口１０３に加えて、第２内気導入口１０４（図１に符号（１０４）で示した部分にある）をさらに有している。なお、第２内気導入口１０４との区別のため、以下、内気導入口１０３は第１内気導入口１０３と呼ぶ。第２内気導入口１０４は、第１流路１０６の第２開放端１０６ｂから外気が流出するときの外気の流れ方向に関して第２開放端１０６ｂの下流側に設けられている。インテークケース１０１Ａには、第２内気導入口１０４を開閉可能な内気ドア１３０が設けられている。

第２実施形態のインテークケース１０１Ａには、第１内気導入口１０３に加えて第２内気導入口１０４が設けられているため、空調装置が内気モードで運転されるときに、より大流量で内気を空気流出口１０５に向けて流すことが容易となる。

また、第２内気導入口１０４から空気流出口１０５に向かう空気の流れは、第１内気導入口１０３から空気流出口１０５に向かう空気の流れよりもスムーズにインテークケース１０１Ａ内を流れる。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、第１内気導入口１０３からインテークケース１０１に流入してきた内気ＡＲが空気流出口１０５に至るまでの間に転向する第１転向角α１は、図示例では概ね１３０〜１４０度程度と比較的大きい。一方、第２内気導入口１０４を通ってインテークケース１０１に流入してきた内気ＡＲが空気流出口１０５に至るまでの間に転向する第２転向角α２は、図示例では６０〜７０度程度と比較的小さい。転向角が大きくなると、通気抵抗が増大する傾向にある。

なお、第１転向角α１は、第１内気導入口１０３を通ってインテークケース１０１Ａに流入する内気ＡＲの主流の方向と、空気流出口１０５から流出する空気の主流の方向とが成す角度として定義される。第２転向角α２は、第２内気導入口１０４を通ってインテークケース１０１Ａに流入する内気ＡＲの主流の方向と、空気流出口１０５から流出する空気の主流の方向とが成す角度として定義される。

つまり、第２内気導入口１０４からインテークケース１０１に流入してきた内気ＡＲが空気流出口１０５に至るまでの間に受ける通気抵抗は、第１内気導入口１０３からインテークケース１０１に流入してきた内気ＡＲが空気流出口１０５に至るまでの間に受ける通気抵抗よりも小さい。このため、第１内気導入口１０３に加えて第２内気導入口１０４を設けることの効果は非常に大きい。なお、第２転向角α２は、９０度以下とすることが好ましい。

次に、第２実施形態のインテークケース１０１Ａにおいて、内外気切替ドア１２０と内気ドア１３０とを連動させるリンク機構の一例について説明する。図５に示すように、内外気切替ドア１２０は、閉塞要素１２４は、２つの中空の箱型部材から構成されている。この２つの箱型部材の間にコネクティングロッド１４０が挿入されており、コネクティングロッド１４０の一方の先端は、２つの箱型部材の間に架け渡されたピン（その中心軸を符号１４１で示す）に回転可能に取り付けられている。内気ドア１３０は、閉塞要素１３１と、閉塞要素１３１に一体的に結合された回転軸１３３を有している。回転軸１３３は、インテークケース１０１Ａに、軸受けを介して回転可能に取り付けられている。内気ドア１３０の閉塞要素１３１の表面から突出する支持体１４２により支持されたピン１４３に、コネクティングロッド１４０の他方の先端が、回転可能に取り付けられている。従って、アクチュエータ１２６により回転軸１２５を回転駆動することにより、内外気切替ドア１２０及び内気ドア１３０が、図４の（Ａ），（Ｂ）に示すように連動する。

上記のように内外気切替ドア１２０と内気ドア１３０とを単一のアクチュエータで動かすことがコスト低減の観点から好ましいが、内外気切替ドア１２０と内気ドア１３０を別々のアクチュエータで動かしても構わない。

なお、内気ドア１３０を有しない第１実施形態のインテークケース１０１の場合、内外気切替ドア１２０は、図５の構成からコネクティングロッド１４０及び内気ドア１３０を除いた構成となる。但し、閉塞要素１２４は、図５に示したような２つの中空の箱型部材から構成する必要はなく、単一の中空の箱型部材から構成することができる。

１００，１００Ａ インテークユニット
１０１，１０１Ａ インテークケース
１０２ 外気導入口
１０３ 第１内気導入口
１０４ 第２内気導入口
１０５ 空気流出口
１０６ 第１流路
１０６ａ 第１開放端
１０６ｂ 第２開放端
１０７ 第２流路
１２０ 内外気切替ドア
１２１ 第１開放端閉塞要素
１３０ 内気ドア
α１ 第１転向角
α２ 第２転向角

Claims (5)

1. 車両用空調装置のインテークユニット（１００）であって
   外気導入口（１０２）と、第１内気導入口（１０３）と、空気流出口（１０５）と、を有するインテークケース（１０１）と、
   前記外気導入口（１０２）および前記第１内気導入口（１０３）のいずれか一方を選択的に閉塞可能な内外気切替ドア（１２０）と、
   を備え、
   前記インテークケース（１０１）内に、互いに分離された第１流路（１０６）及び第２流路（１０７）が形成され、
   前記外気導入口（１０２）から前記インテークケース（１０１）内に導入された外気は前記第２流路（１０７）を通って前記空気流出口（１０５）まで流れ、
   前記第１内気導入口（１０３）から前記インテークケース（１０１）内に導入された内気は、前記第２流路（１０７）を通って前記空気流出口（１０５）まで流れ、
   前記第１流路（１０６）は、前記第２流路（１０７）に開口する第１開放端（１０６ａ）及び第２開放端（１０６ｂ）を有し、前記第１開放端（１０６ａ）は、前記第２開放端（１０６ｂ）よりも前記外気導入口（１０２）に近い位置にあり、
   前記内外気切替ドア（１２０）は、前記第１開放端（１０６ａ）を閉塞しうる第１開放端閉塞要素（１２１）を有し、
   前記第１開放端閉塞要素（１２１）は、前記内外気切替ドア（１２０）が前記外気導入口（１０２）を閉塞する第１の位置にあるときに前記第１開放端（１０６ａ）を閉塞し、これにより前記第２開放端（１０６ｂ）が開放された前記第１流路（１０６）をレゾネータとして機能させ、
   前記第１開放端閉塞要素（１２１）は、前記内外気切替ドア（１２０）が前記外気導入口（１０２）を開放する第２の位置にあるときに前記第１開放端（１０６ａ）を開放し、これにより前記外気導入口（１０２）から前記インテークケース（１０１）内に導入された外気を前記第１流路（１０６）にも通過させる
   ことを特徴とするインテークユニット。
2. 前記インテークケース（１０１）は、第２内気導入口（１０４）をさらに有し、
   前記第２内気導入口（１０４）は、前記第１流路（１０６）の第２開放端（１０６ｂ）から外気が流出するときの外気の流れ方向に関して前記第２開放端（１０６ｂ）の下流側に設けられ、
   前記インテークユニット（１００）は、前記第２内気導入口（１０４）を開閉可能な内気ドア（１３０）をさらに備えていることを特徴とする、請求項１記載のインテークユニット。
3. 前記内外気切替ドア（１２０）が前記第１内気導入口（１０３）を開放し、かつ、前記内気ドア（１３０）が前記第２内気導入口（１０４）を開放しているときに、前記第２内気導入口（１０４）を通って前記インテークケース（１０１Ａ）に流入してきた内気が前記空気流出口（１０５）に至るまでの間に転向する第２転向角（α２）は、前記第１内気導入口（１０３）を通って前記インテークケース（１０１Ａ）に流入してきた内気が前記空気流出口（１０５）に至るまでの間に転向する第１転向角（α１）よりも小さいことを特徴とする、請求項２記載のインテークユニット。
4. 前記第２転向角（α２）は９０度以下であることを特徴とする、請求項３記載のインテークユニット。
5. 請求項１から４のうちのいずれか一項に記載のインテークユニットを有する車両用空調装置。

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