JP2022007294A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雨天走行時等に、内外気切替スイッチが外気導入口を開口するように操作されることがあっても、外気導入口を通して雨水等の水滴が車室内に流入するの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】車両用空調装置は、外気導入口１１、内気導入口１８、内外気切替ドア１９、送風機１３、複数種類の吹出口、内外気切替スイッチ２３、及び、制御装置２２を備えている。複数種類の吹出口は、選択された吹出モードに応じた箇所から空調空気を吹き出す。制御装置２２は、内外気切替スイッチ２３が外気導入口１１を開口するように操作された場合であっても、総開口面積の大きい所定の前記吹出口を開く吹出モードが選択され、かつ、送風機１３の出力が所定値以上のときには、内気導入口１８が部分的に開かれるように内外気切替ドア１９を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用空調装置に関するものである。

車両用空調装置は、暖房、冷房、除湿等の機能を備えた空調ユニットの上流側に、車両の外部の空気を導入するための外気導入口と、車室内の空気を導入するための内気導入口が配置されている。空調ユニットには、外気導入口と内気導入口を開閉して外気導入と内気導入を切り換えるための内外気切替ドアが設けられている。また、空調ユニットには、外気導入口と内気導入口の一方から空気を吸い入れて下流側に空気を送るための送風機が設けられている。また、空調ユニットの下流側には、車室内の乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのベント吹出口と、車室内の乗員の足元に空調空気を吹き出すためのフロア吹出口と、車室内のウインドシールドガラスの内面に空調空気を吹き出すためのデフ吹出口とが配置されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－２１３９７２号公報

車両用空調装置の外気導入口の上流側は、ウインドシールドガラスの下方のカウルトップパネルからダッシュアッパ内に連なる導入通路に接続されている。ところで、雨天走行時には、導入通路に流入した雨水が外気流に乗って外気導入口方向に大量に入り込むことがある。この状況において、車両用空調装置の外気導入口が内外気切替スイッチによって全開に開かれると、外気に混入した雨水が外気の勢いによって外気導入口内に入り込み、空調ユニットのケーシングの隙間を通して車室内に滴下することが懸念される。

そこで本発明は、雨天走行時等に、内外気切替スイッチが外気導入口を開口するように操作されることがあっても、外気導入口を通して雨水等の水滴が車室内に流入するのを抑制することができる車両用空調装置を提供しようとするものである。

本発明に係る車両用空調装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る車両用空調装置は、車両の外部の空気を導入する外気導入口（例えば、実施形態の外気導入口１１）と、車室内の空気を導入する内気導入口（例えば、実施形態の内気導入口１８）と、前記外気導入口と前記内気導入口を開閉する内外気切替ドア（例えば、実施形態の内外気切替ドア１９）と、前記外気導入口と前記内気導入口の少なくともいずれか一方から空気を吸い入れて下流側に空気を送る送風機（例えば、実施形態の送風機１３）と、選択された吹出モードに応じた箇所から空調空気を吹き出す複数種類の吹出口（例えば、実施形態のベント吹出口２６ａ、フロア吹出口２７ａ）と、前記内外気切替ドアによる前記外気導入口と前記内気導入口の開閉状態を切替える内外気切替スイッチ（例えば、実施形態の内外気切替スイッチ２３）と、前記内外気切替ドアの動作を制御する制御装置（例えば、実施形態の制御装置２２）と、を備え、前記制御装置は、前記内外気切替スイッチが前記外気導入口を開口にするように操作された場合であっても、総開口面積の大きい所定の前記吹出口を開く吹出モードが選択され、かつ、前記送風機の出力が所定値以上のときには、前記内気導入口が部分的に開かれるように前記内外気切替ドアを制御することを特徴とする。

上記の構成により、内外気切替スイッチが外気導入口を開口にするように操作された場合であっても、以下の吹出モード条件と送風機出力条件が満たされるときには、内気導入口が部分的に開かれる。
吹出モード条件→吹出モードは、吹出口の総開口面積が大きくなるモードを選択。
送風機出力条件→送風機の出力は、所定値以上。
これにより、雨天走行時等に、内外気切替スイッチが外気導入口を開口するように操作されることがあっても、上記の条件を満たすときには、送風機に吸い入れられる空気の一部が車室内の空気となる。この結果、導入される外気の流量が減少し、外気に混入している雨水等の水滴が車室内側に流れ込むのを抑制される。

複数種類の前記吹出口は、乗員の上半身側に空調空気を吹き出すベント吹出口（例えば、実施形態のベント吹出口２６ａ）と、乗員の足元側に空調空気を吹き出すフロア吹出口（例えば、実施形態のフロア吹出口２７ａ）と、を有し、前記吹出モードは、前記ベント吹出口を単独で開くモードと、前記ベント吹出口と前記フロア吹出口を併せて開くモードであっても良い。

通常、乗員の上半身側に空調空気を吹き出すベント吹出口は最も多くの風量が得られるように開口面積が大きく設定されている。このため、ベント吹出口を単独で開く吹出モードのときと、ベント吹出口とフロア吹出口を併せて開く吹出モードのときには、吹出口から吹き出される空調空気の風量が多くなる。このため、ベント吹出口を単独で開くモードと、ベント吹出口とフロア吹出口を併せて開くモードのいずれか一方が選択されたことを吹出モード条件とすることにより、雨天走行時等に雨水等の水滴が車室内側に流れ込むのを効率良く抑制することができる。

前記制御装置は、前記内外気切替スイッチが前記外気導入口を開口するように操作された状態で、総開口面積の大きい所定の前記吹出口を開く吹出モードが選択され、かつ、前記送風機の出力が所定値以上のときであっても、車速が所定速度（例えば、実施形態の所定車速ｖ１）よりも大きい場合には、前記内気導入口を閉状態に維持するようにしても良い。

前記の吹出モード条件と送風機出力条件を満たす場合であっても、車速が所定速度よりも大きい場合には内気導入口が開かれない。つまり、外気導入口に流入する外気の流速が車速によって極端に速くなる状況下では、内気導入口が開かれない。このため、内気導入口が開かれることにより、大量の外気が内気導入口を通って車室内に流れ込むのを抑制することができる。したがって、本構成を採用した場合には、空調ユニットを通過しない外気が車室内に直接流入することによる、車室内の乗員に与える不快感を無くすことができる。

本発明では、雨天走行時等に、内外気切替スイッチが外気導入口を開口するように操作されることがあっても、吹出モードが総開口面積の大きい所定の吹出口を開くモードで、かつ、送風機の出力が所定値以上であるときには、内気導入口が部分的に開かれる。したがって、本発明を採用した場合には、雨天走行時等に、内外気切替スイッチが外気導入口を開口にするように操作されることがあっても、外気導入口を通して雨水等の水滴が車室内に流入するのを抑制することができる。

実施形態の車両用空調装置と、車両用空調装置を搭載した車両の縦断面図。 実施形態の車両用空調装置と、車両用空調装置を搭載した車両の縦断面図。 実施形態の車両用空調装置の制御を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面の適所には、車両１の前方を指す矢印ＦＲと、車両の上方を指す矢印ＵＰが記されている。

図１，図２は、本実施形態の車両用空調装置１０と、車両用空調装置１０を搭載した車両１の縦断面図である。図１と図２は、後述する内外気切替ドア１９の操作位置と、空調空気の吹出モードのみが異なっている。
図中の符号２は、車両１の前席の前部のウインドシールドガラスであり、符号３は、車両前部のエンジンルームの上方を覆うエンジンフードある。ウインドシールドガラス２の前部側下方には、カウルトップパネル４が配置され、カウルトップパネル４の下方には、ダッシュアッパパネル５が配置されている。カウルトップパネル４とダッシュアッパパネル５の間は、車両用空調装置１０の外気導入口１１に外気を導く導入通路６とされている。ダッシュアッパパネル５には、導入通路６に臨む貫通孔７が形成されている。貫通孔７は、接続ダクト８を介して車両用空調装置１０の外気導入口１１に接続されている。

また、カウルトップパネル４には、外気導入と雨水等の水滴の排出を兼ねる連通孔９が形成されている。ウインドシールドガラス２の下方位置において、連通孔９から下方に滴下した水滴は、導入通路６の底部を車幅方向に流れた後に、車幅方向外側の排水孔５０を通して車外に排出される。また、連通孔９から導入通路６に流入した車両１の外部の空気は貫通孔７と接続ダクト８を通して外気導入口１１に導入される。

車両用空調装置１０は、エアフィルタ１２、送風機１３、エバポレータ１４、ヒータコア１５、エアミックスドア１６等を有する空調ユニット１７を備えている。送風機１３とエバポレータ１４とヒータコア１５は、空調ユニット１７のケーシング１７ａ内において、空気の流れ方向の上流側から下流側に向かってこの順に配置されている。ケーシング１７ａの空気の流れ方向の上流端には、車両１の外部の空気を導入する外気導入口１１と、車室内の空気を導入する内気導入口１８と、が形成されている。外気導入口１１と内気導入口１８は、内外気切替ドア１９によって開閉される。

エアフィルタ１２は、外気導入口１１及び内気導入口１８と、送風機１３の間に配置されている。エバポレータ１４は、冷媒の気化熱によって導入空気を冷却する。ヒータコア１５は、エンジン冷却水の熱やヒートポンプシステムで発生した熱によって導入空気を加熱する。また、エアミックスドア１６は、図示しないアクチュエータによって回動可能とされ、回動位置に応じてヒータコア１５を通過する空気の割合を調整する。

外気導入口１１は、内外気切替ドア１９によって開かれているときに、前述の導入通路６と接続ダクト８を通して外気をケーシング１７ａ内に取り入れる。内気導入口１８は、内外気切替ドア１９によって開かれているときに、内気導入通路２０を通して車室内の空気をケーシング１７ａ内に取り入れる。本実施形態の場合、外気導入口１１と内気導入口１８は、導入空気の進入方向が相互に公差するよう、ケーシング１７ａの上流側の端部に隣接して配置されている。

内外気切替ドア１９は、内気導入口１８を全閉にし、かつ外気導入口１１を全開にする第１位置と、内気導入口１８を全開にし、かつ外気導入口１１を全閉にする第２位置との間でスライド変位可能とされている。本実施形態の場合、内外気切替ドア１９は、モータ等のドア操作用アクチュエータ２１の駆動によって円弧状にスライド変位する。内外気切替ドア１９は、内側面１９ａが円弧状の湾曲面によって構成されている。内側面１９ａの湾曲形状は、内外気切替ドア１９の円弧状のスライド軌道にほぼ沿う湾曲形状に形成されている。このため、内外気切替ドア１９は、外気導入口１１と内気導入口１８の一方を閉じているときには、他方の導入口から導入された空気を、円弧状の内側面１９ａに沿わせてエアフィルタ１２（送風機１３）の方向に案内することができる。
ドア操作用アクチュエータ２１は制御装置２２によって制御される。このため、内外気切替ドア１９による外気導入口１１と内気導入口１８の開閉動作は制御装置２２によって制御される。

送風機１３は、制御装置２２による制御によって駆動される駆動モータ１３ａを備えている。送風機１３は、外気導入口１１と内気導入口１８の少なくともいずれか一方から空気を吸い入れて下流側（エバポレータ１４側）に送り出す。また、駆動モータ１３ａ（送風機１３）の出力情報（例えば、駆動電圧や回転数）は、制御装置２２にフィードバックされる。

制御装置２２には、駆動モータ１３ａ（送風機１３）の出力情報の他、操作者によって操作される内外気切替スイッチ２３の状態情報と、車速センサ２４からの車速情報と、後述する吹出モードを検知する吹出モード検知部２５からの検知情報等が入力される。

また、空調ユニット１７の下流側には、ベント通路２６と、足元通路２７と、デフ通路２８が三分岐した状態で接続されている。ベント通路２６の車内側の端部は、車室内の乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのベント吹出口２６ａとされている。足元通路２７の車内側の端部は、車室内の乗員の足元に空調空気を吹き出すためのフロア吹出口２７ａとされている。また、デフ通路２８の車内側の端部は、車室内のウインドシールドガラス２の内面に空調空気を吹き出すためのデフ吹出口２８ａとされている。ベント吹出口２６ａと、フロア吹出口２７ａと、デフ吹出口２８ａは、夫々開閉ドア２９，３０，３１によって開閉操作される。

上記の三種の吹出口は、乗員の上半身側に空調空気を送り出す関係上、ベント吹出口２６ａの総開口面積が最も大きく設定されている。このため、ベント吹出口２６ａから吹き出される空調空気の吹き出し量は三種の吹出口のうちで最大となる。

車両用空調装置１０は、空調空気を吹き出す吹出口の異なる複数の吹出モードを備えている。吹出モードは、例えば、以下のような種類がある。
（１）ベント吹出モード…空調空気をベント吹出口２６ａから吹き出す吹出モード。
（２）足元吹出モード…空調空気をフロア吹出口２７ａから吹き出す吹出モード。
（３）デフ吹出モード…空調空気をデフ吹出口２８ａから吹き出す吹出モード。
（４）Ｂ／Ｌ吹出モード…空調空気をベント吹出口２６ａとフロア吹出口２７ａから吹き出す吹出モード。
これらの吹出モードは、オート運転が選択されているときには、設定温度と環境温度等に応じて制御装置２２によって選択され、吹出選択スイッチが操作された場合には、そのスイッチ操作によって選択される。なお、Ｂ／Ｌ吹出モードでは、ベント吹出口２６ａとフロア吹出口２７ａが併せて開かれるため、車両用空調装置１０がＢ／Ｌ吹出モードで運転されると、ベント吹出モードで運転される場合よりも、空調空気の吹し出し量は多くなる。

車両用空調装置１０は、オート運転が選択されているときには、設定温度と環境温度等に応じて、制御装置２２が冷房、暖房、除湿、送風等の運転モードを選択する。また、運転モード選択スイッチが操作された場合には、そのスイッチ操作によって運転モードが選択される。

送風機１３は、オート運転が選択されているときには、設定温度と環境温度等に応じて制御装置２２によって出力（風量）を選択される。また、風量選択スイッチが操作された場合には、そのスイッチ操作によって風量が選択される。

内外気切替ドア１９は、内外気切替スイッチ２３の操作を受けて外気導入口１１と内気導入口１８を選択的に開く。ただし、外気導入口１１が全開となるように内外気切替スイッチ２３が操作された場合でも、以下の特定の条件（ａ），（ｂ），（ｃ）を満たすときには、制御装置２２による駆動モータ１３ａの制御によって内気導入口１８が内外気切替ドア１９によって部分的に開かれる。このときの内気導入口１８の開き量は、全開状態を１００％とした場合に、例えば、３０％程度となる。

＜内気導入口１８が部分的に開かれる条件＞
（ａ）吹出モードが、ベント吹出モードまたはＢ／Ｌ吹出モード（総開口面積の大きい所定の吹出口を開く吹出モード）。
（ｂ）送風機１３の出力Ｖｆが所定値以上（例えば、駆動電圧が１１．６Ｖ以上）。
（ｃ）車速が、所定速度ｖ１以下（例えば、１１５ｋｍ／ｈ以下）。

図３は、外気導入口１１が全開となるように内外気切替スイッチ２３が操作された場合における制御装置２２による制御の一例を示したフローチャートである。
以下、図３のフローチャートを参照して制御装置２２による制御の一例について説明する。
ステップＳ１０１では、内外気切替スイッチ２３が外気導入口１１を全開にする側に操作されているか否かを判定する。内外気切換スイッチ２３が外気導入口１１を全開にする側に操作されている場合には、ステップＳ１０２に進み、内外気切換スイッチ２３が外気導入口１１を全閉にする側に操作されている場合には、処理を終える（リターンする）。

ステップＳ１０２では、車両用空調装置１０の吹出モードが、ベント吹出モードとＢ／Ｌ吹出モードのいずれかの吹出モードであるか否かを判定する。つまり、吹出モードは、少なくともベント吹出口を含み、吹き出しの開口面積が充分に大きい吹出モードであるか否かを判定する。ベント吹出モードとＢ／Ｌ吹出モードのいずれかの吹出モードである場合には、次のステップＳ１０３に進み、その他の吹出モードである場合には、処理を終える（リターンする）。

ステップＳ１０３では、送風機１３の出力Ｖｆ（駆動電圧）が所定値以上であるか否かを判定する。送風機１３の出力Ｖｆが所定値以上の場合には、次のステップＳ１０４に進み、出力Ｖｆが所定値未満の場合には、処理を終える（リターンする）。

ステップＳ１０４では、車速が所定車速ｖ１以下であるか否かを判定する。車速が所定車速ｖ１以下である場合には、次のステップＳ１０５に進み、車速が所定車速ｖ１未満である場合には、処理を終える（リターンする）。つまり、上記の条件（ａ），（ｂ），（ｃ）の条件をすべて満たす場合にのみステップＳ１０５へと進む。

ステップＳ１０５では、内気導入口１８を３０％程度開くように、ドア駆動用アクチュエータ２１を制御する。これにより、内気導入口１８が３０％程度開かれ、その分外気導入口１１の開度が７０％程度に狭められる。この結果、導入通路６と接続ダクト８を通って外気導入口１１に導入される外気の流量が少なくなり、外気に雨水等の水滴が混入している場合であっても、空調ユニット１７内への水滴の進入が抑制される。
なお、車速が所定車速ｖ１よりも速い場合には、ステップＳ１０５の処理が行われないため、走行風によって勢い良く外気導入口１１に流れ込んだ外気が、そのまま内気導入口１８を通って車室内に流入することはない。

以上のように、本実施形態の車両用空調装置１０は、内外気切替スイッチ２３が外気導入口１１を全開にするように操作されたときであっても、所定車速ｖ１以下の車速で上記の条件（ａ），（ｂ）が満たされる場合には、制御装置２２による制御によって内気導入口１８が部分的に開かれる。このため、雨天走行時等に、内外気切替スイッチ２３が外気導入口１１を全開にするように操作されることがあっても、上記の条件（ａ），（ｂ）を全て満たすときには、送風機１３に吸い入れられる空気の一部が車室内の空気となる。
したがって、本実施形態の車両用空調装置１０を採用した場合には、導入される外気の流量が減少し、外気に混入している雨水等の水滴が車室内側に流れ込むのを抑制することができる。

また、本実施形態の車両用空調装置１０では、制御装置２２による制御によって内気導入口１８を部分的に開くときの吹出モード条件が、吹出モードとしてベント吹出モードとＢ／Ｌ吹出モードのいずれかが選択されることとなっている。
乗員の上半身側に空調空気を吹き出すベント吹出口２６ａは最も多くの風量が得られるように開口面積が大きく設定されているため、ベント吹出口２６ａを開くベント吹出モードやＢ／Ｌ吹出モードが選択されているときには、吹出口から吹き出される空調空気の風量が充分に多くなる。したがって、本構成を採用した場合には、雨天走行時等に雨水等の水滴が車室内側に流れ込むのを効率良く抑制することができる。

さらに、本実施形態の車両用空調装置１０は、内外気切替スイッチ２３が外気導入口１１を全開にするように操作されたときに、制御装置２２による制御によって内気導入口１８が部分的に開かれる条件として、上記の条件（ａ），（ｂ）だけでなく（ｃ）の条件、つまり、車速が所定車速ｖ１以下であることが加わっている。このため、上記の条件（ａ），（ｂ）が満たされる場合であっても、車速が所定車速ｖ１（例えば、１１５ｋｍ／ｈ）を超える速さである場合には、制御装置２２による制御によって内気導入口１８は開かれない。このため、所定車速ｖ１を超える速さで車両１が走行しているときに、内気導入口１８が開かれることによって大量の外気が内気導入口１８を通って直接車室内に流れ込むのを抑制することができる。
したがって、本実施形態の車両用空調装置１０を採用した場合には、空調ユニット１７で空気調整されない外気が車室内に直接流入して、車室内の乗員に不快感を与える不都合を無くすことができる。

また、本実施形態の車両用空調装置１０で採用する内外気切替ドア１９は、内気導入口１８を全閉にし、かつ外気導入口１１を全開にする第１位置と、内気導入口１８を全開にし、かつ外気導入口１１を全閉にする第２位置との間で円弧状にスライド変位可能とされている。そして、内外気切替ドア１９の内側面１９ａは、内外気切替ドア１９のスライド軌道に沿うように、円弧状の湾曲面によって構成されている。このため、外気導入時に、内外気切替ドア１９が内気導入口１８を部分的に開くように操作されたときに、内気導入口１８から空調ユニット１７内に流入する車室内の空気が、内外気切替ドア１９の内側の湾曲面に案内されて外気導入口１１の方向に回り込む。これにより、外気導入口１１からの急激な外気の流れ込みを内気の流れによって抑制することができる。
したがって、本実施形態の内外気切替ドア１９の構成を採用した場合には、内外気切替スイッチ２３が外気導入口１１を全開にするように操作されたときに、外気に混入している雨水等の水滴が車室内側に流れ込むのをより抑制することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記の実施形態では、車速が所定車速ｖ１以下であることを、内外気切替ドア１９が内気導入口１８を部分的に開くときの一条件としているが、この条件は無くても良い。

また、上記の実施形態では、内外気切替ドア１９が内気導入口１８を部分的に開く条件として車速の下限値を設定していないため、車両の停止時にも上記の条件（ａ），（ｂ），（ｃ）を満たせば、内外気切替ドア１９が内気導入口１８を部分的に開くことになる。しかし、他の実施形態としては、内外気切替ドア１９が内気導入口１８を部分的に開く条件として車速の下限値を設定することも可能である。つまり、車速が上記の（ｃ）の条件の所定速度よりも小さい別の所定速度以上（例えば、１０ｋｍ／ｈ以上）であることを新たな条件として追加しても良い。この場合、走行風の影響によって雨水等の水滴が外気導入口１１から空調ユニット１７内により入り込み易いときにのみ、内気導入口１８を部分的に開くことができる。

１０…車両用空調装置
１１…外気導入孔
１３…送風機
１８…内気導入口
１９…内外気切替ドア
２２…制御装置
２３…内外気切替スイッチ
２６ａ…ベント吹出口
２７ａ…フロア吹出口
ｖ１…所定車速

Claims (3)

1. 車両の外部の空気を導入する外気導入口と、
   車室内の空気を導入する内気導入口と、
   前記外気導入口と前記内気導入口を開閉する内外気切替ドアと、
   前記外気導入口と前記内気導入口の少なくともいずれか一方から空気を吸い入れて下流側に空気を送る送風機と、
   選択された吹出モードに応じた箇所から空調空気を吹き出す複数種類の吹出口と、
   前記内外気切替ドアによる前記外気導入口と前記内気導入口の開閉状態を切替える内外気切替スイッチと、
   前記内外気切替ドアの動作を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記内外気切替スイッチが前記外気導入口を開口するように操作された場合であっても、総開口面積の大きい所定の前記吹出口を開く吹出モードが選択され、かつ、前記送風機の出力が所定値以上のときには、前記内気導入口が部分的に開かれるように前記内外気切替ドアを制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 複数種類の前記吹出口は、乗員の上半身側に空調空気を吹き出すベント吹出口と、乗員の足元側に空調空気を吹き出すフロア吹出口と、を有し、
   前記吹出モードは、前記ベント吹出口を単独で開くモードと、前記ベント吹出口と前記フロア吹出口を併せて開くモードであ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. 前記制御装置は、前記内外気切替スイッチが前記外気導入口を開口するように操作された状態で、総開口面積の大きい所定の前記吹出口を開く吹出モードが選択され、かつ、前記送風機の出力が所定値以上のときであっても、車速が所定速度よりも大きい場合には、前記内気導入口を閉状態に維持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。

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