JP4426405B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、エバポレータによって冷却された冷風の一部がメインダクトを通ってヒータ部によって加熱され、他の一部が冷風バイパス通路を通ってインストルメントパネルのベント吹出口まで導かれる車両用空調装置に関するものである。

従来の車両用空調装置としては、図６に示すように、エバポレータ３で冷却された冷風の一部が冷風バイパス通路６を通って直接、ベント吹出口９に供給されるものが知られている（特許文献１など参照）。

この車両用空調装置１では、内外気切替ドア４ｃを切り替えることによって、外気吸入口４ａ又は内気吸入口４ｂから取り込まれた空気が、ファン２によってメインダクト５方向へ送り出される。

このようにして送風された空気は、メインダクト５の入口付近に配置されたエバポレータ３によって、除湿、冷却された後に内部に導かれる。このエバポレータ３によって冷却されてメインダクト５を通過する冷風は、ヒータ部８によって加熱されて、所定の温度に調節される。この温度調節は、エアミックスドア７，７の開度の調整によって行なわれる。

そして、温度調節された空気は、開扉されたベントドア９ａ、デフドア１０ａ、フットドア１１ａから流れ出し、体上半部向けのベント吹出口９、ガラスの曇り止め用のデフ吹出口１０、足元向けのフット吹出口１１から吹き出される。

また、エバポレータ３によって冷却された冷風の一部は、開扉された冷風ドア６ａの取込口６ｂから取り込まれ、前記ヒータ部８によって加熱されることなく前記ベント吹出口９まで導かれる。

次に、この従来の車両用空調装置１の作用について説明する。

この車両用空調装置１は、温度や吹き出し方法を設定するコントロールパネル１５からの入力と、外気温センサや室温センサ等の各種センサ１４の測定値とによって制御される。

これらの入力値が入力された制御部１３は、設定温度にするために必要な風量に相当するファン２の電圧を算定して、ファン２を作動させる。また、ドアアクチュエータ１２を介して冷風ドア６ａの開閉をおこなう。

図７に、ベント吹出口９からの目標吹出温度と冷風ドア６ａの開閉との関係を、時間を横軸にして示した。

車両用空調装置１を作動させた直後は、車両の車室内の温度が安定しておらず、迅速に車室内を冷やすために、冷風ドア６ａを全開にして冷風バイパス通路６を通して直接、冷風をベント吹出口９まで供給する。この際、制御部１３では、ベント吹出口９の目標吹出温度を低く設定し、冷風ドア６が全開となるような制御がなされている。

このようにして車両用空調装置１を暫く作動させていると、車室内の温度が安定してきて、それ以上冷やす必要がなくなるので、制御部１３では徐々に目標吹出温度を上昇させる。

そして、目標吹出温度が一定の温度を超えると、冷風バイパス通路６を介した冷風の供給が不要となり、制御部１３が冷風ドア６ａを閉じる指令を出すことによって、図７に示したように冷風ドア６ａが一気に閉じられる。
実開平５−３７５１８号公報（図１，００１０段落）

しかしながら、従来の車両用空調装置１は、突然、冷風ドア６ａが閉められ、一気に空気の供給経路が変更されるために、変化に伴って異音が発生し、耳に近いベント吹出口９を通して異音が運転者に聞こえてくる。この冷風ドア６ａを開閉するタイミングは、運転者が意識して切り替えるものではないため、突然発生するこの音は運転者に違和感を与えることになる。

特に、車室内の温度が安定してくると、ベント吹出口９からの吹出し量が減少して、車室内の静寂度が高まるため、ベント吹出口９から漏れ出す異音がより大きく感じられるようになる。

そこで、本発明は、冷風バイパス通路の取込口に設けた冷風ドアの開閉時に、車室内にほとんど異音が伝わることのない車両用空調装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、送風機によって送風された空気がエバポレータによって冷却され、その冷風の一部はメインダクトを通ってヒータ部によって加熱され、他の一部は冷風バイパス通路を通ってインストルメントパネルに設けられたベント吹出口まで導かれる車両用空調装置において、前記冷風バイパス通路の取込口に設けられた開度が徐変可能な冷風ドアと、前記送風機から送風される風量によって前記冷風ドアの開閉速度を制御し、前記風量が少ないほど前記開閉速度を下げる冷風ドア制御手段とを有する車両用空調装置であることを特徴とする。

また、請求項２に記載されたものは、前記制御は、前記冷風ドアを全閉にするとき前記開閉速度を上げる請求項１に記載の車両用空調装置であることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載されたものは、前記制御は、前記風量と、前記ベント吹出口から吹き出される風速の大きさとによって行なわれる請求項１に記載の車両用空調装置であることを特徴とする。

ここで、前記風速の大きさは、前記送風機から送風される風量と、前記ベント吹出口の開度を用いて推定することができる。

そして、請求項４に記載されたものは、前記制御は、前記風量と、前記ベント吹出口をアッパーベント吹出口とロアベント吹出口との上下２段に分岐させた際の該アッパーベント吹出口の開度とによって行なわれる請求項１に記載の車両用空調装置であることを特徴とする。

このように構成された請求項１の発明は、前記冷風ドア制御手段によって冷風ドアの開閉を制御する際に、前記送風機から送風される風量によって冷風ドアの開度を徐変させる制御をおこなう。

このため、一気に空気の供給経路が変更されることがなく、徐々に変化するため、運転者の耳に近いベント吹出口から大きな異音が発生することがない。

また、送風機から送風される風量が大きいときと、小さいときとで、冷風ドアの徐変速度を変えることができるので、異音を大きく感じ易い風量の小さいときにゆっくりと動かし、異音を感じ難い風量の大きなときに早く動かすなどの効率的かつ効果的な制御をおこなうことができる。

さらに、請求項２に記載されたものは、前記冷風ドアを全閉にするとき前記開閉速度を上げる。これにより、開度が小さくなった前記冷風ドアの隙間を冷風が通過するときの風切り音を抑えることができる。

そして、請求項３に記載されたものは、前記送風機からの風量に加えて、前記ベント吹出口から吹き出される風速の大きさも加味して冷風ドアの開閉の制御をおこなう。

すなわち、風量が大きくても吹出口の開いている数又は面積によって、吹出口から吹き出される風速が変わる。そして、前記ベント吹出口から吹き出される風速が大きければ、前記冷風ドアの作動によって発生する異音はかき消されて運転者は気づきにくい。

このため、ベント吹出口からの風速の大小によって、冷風ドアの徐変速度を変化させることで、効率的かつ効果的な制御をおこなうことができる。

そして、請求項４に記載されたものは、前記ベント吹出口をロアベント吹出口とアッパーベント吹出口との上下２段に分岐させて、前記送風機からの風量に加えて、前記アッパーベント吹出口の開度に合わせて冷風ドアの開閉の制御をおこなう。

すなわち、最も運転者の耳に近い吹出口となるアッパーベント吹出口の開度が大きくなると、吹き出される風速が小さくなって車室内の静寂度は高まり、アッパーベント吹出口から発生する異音に運転者が敏感に反応するようになる。

このため、前記アッパーベント吹出口の開度に合わせて冷風ドアの制御をおこなうことで、効率的かつ効果的な制御をおこなうことができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態による車両用空調装置２０の概略構成を示している。

まず、構成から説明すると、このような本実施の形態の車両用空調装置２０は、送風機としてのファン２によって送風された空気をエバポレータ３によって冷却し、その冷風の一部はメインダクト５を通ってヒータ部８によって加熱され、他の一部は冷風バイパス通路２７を通ってインストルメントパネル１６に設けられたベント吹出口９まで導かれる。

図２に、インストルメントパネル１６に設けられたベント吹出口９，・・・とデフ吹出口１０，１０の配置図を示す。

本実施の形態の車両用空調装置２０は、内外気切替ドア４ｃを操作することによって、ファン２に連通された外気吸入口４ａ又は内気吸入口４ｂ，４ｂから外気又は内気を取り込む。

ここで、ファン２によって取り込まれる空気の量は、ファン２の回転数、すなわちファン２を作動させる電圧の大きさに比例して大きくなる。

そして、ファン２によってメインダクト５方向に送り出された空気は、エバポレータ３によって除湿、冷却される。このエバポレータ３によって冷却された冷風は、一部がメインダクト５に流れてヒータ部８によって加熱される。

このメインダクト５内部で、ヒータ部８によって加熱される空気と、加熱されずに通過する空気の配分は、エアミックスドア７，７の開度によって決められる。図１に示したように、エアミックスドア７，７がヒータ部８側に閉じている場合は、ヒータ部８に接触する冷風の量が少なく、温度は比較的低温に調節される。

これに対して、エアミックスドア７，７をヒータ部８から離れる方向に開いた場合は、ヒータ部８方向に多くの冷風が流れて加熱されるため、空気の温度は高温に調節される。

このようにヒータ部８によって加熱された空気は、冷風と混じり合ってベント吹出口９から吹き出される。このベント吹出口９は、図２に示したように、座席に座った人間の体の上部に向けて空気を吹き出させるものであり、この他にも、足元から空気を吹き出させるフット吹出口１１、窓ガラスに向けて空気を吹き出させるデフ吹出口１０などが設けられる。

これらの吹出口９，１０，１１のいずれの場所から空気を吹き出させるかは、運転者が任意に設定したり、自動制御させたりすることができる。例えば、ベント吹出口９のみから送風をおこないたい場合は、ベントドア９ａを開扉し、デフドア１０ａとフットドア１１ａを閉じる。

また、ベント吹出口９とフット吹出口１１の両方から送風をおこなったり、ベント吹出口９とデフ吹出口１０の両方から送風をおこなったりすることもできる。このように複数の吹出口９，１１（９，１０）から送風を行なう場合は、ドア９ａ，１１ａ（９ａ，１０ａ）を全開させるのではなく、適当な角度に開度を調整して、どちらの吹出口９，１１（９，１０）からも適当な量の送風が行なわれるような調整がなされる。

そして、本実施の形態の冷風バイパス通路２７には、その取込口２７ｂを開閉させる開度が徐変可能な冷風ドア２７ａが設けられている。この冷風ドア２７ａは、徐々に開いたり閉じたりすることが可能なドアで、冷風ドアアクチュエータ２３によって作動させる。

この冷風ドアアクチュエータ２３は、制御部２１によって制御される。この制御部２１には、冷風ドアアクチュエータ２３を介して冷風ドア２７ａの開度を制御する冷風ドア制御手段２２と、ファン２を作動させるための電圧を算定するファン電圧制御手段２４とが備えられている。

さらに、前記制御部２１では、設定温度や吹出口の選択等のコントロールパネル２６からの運転者による入力、及び室温センサ、外気温センサ、日射センサ等の各種センサ２５によって検知された測定値を入力値として制御がおこなわれる。

このような各種センサ２５やコントロールパネル２６からの入力値によって制御部２１で必要風量が算定されると、ファン電圧制御手段２４で必要風量に相当するファン電圧が算定され、その電圧値でファン２が作動する。

また、このファン電圧制御手段２４で算定されたファン電圧は、冷風ドア制御手段２２に送られて、冷風ドア２７ａの開度の制御に使用される。以下に、この制御について、図３を参照しながら、車両用空調装置２０の制御方法と共に説明する。

車両用空調装置２０の作動を開始した直後は、車室内の温度は運転者が設定する設定温度となっていない場合が多く、設定温度よりも車室内の温度が高ければ、冷風ドア２７ａを全開（ドア開度1.0）にして、冷風バイパス通路２７を通してベント吹出口９に冷風を直接導くことで、迅速に車室温が設定温度まで下がるような制御がおこなわれる。

この際、冷風ドア２７ａが全開となるだけでなく、ファン電圧も大きな値が算定されて、ファン２から送風される風量も大きくなっている。

そして、この状態で暫く車両用空調装置２０を作動させると、徐々に車室内の温度が下がってくるため、これに合わせてファン２から送り出す風量を減らすためにファン電圧が下げられる。

このファン電圧の減少に伴って、全開であった冷風ドア２７ａを閉まる側に徐々に移動させる。ここで、徐々に移動（徐変）させるとは、冷風ドア２７ａの状態が全開（ドア開度1.0）か全閉（ドア開度0.0）の２つの状態しかない機構とは異なり、半開き状態の所定又は任意の角度で保持させることができる機構による移動を指すものである。例えば、段階的に冷風ドア２７ａを作動させる機構であれば、ステップごとに移動させて各ステップで冷風ドア２７ａを保持させることができ、無段階で冷風ドア２７ａを作動させる機構であれば、任意の角度で冷風ドア２７ａを保持させることができる。

冷風ドア２７ａの作動開始直後のファン電圧が比較的大きいときは、これに比例してベント吹出口９から吹き出される風速も大きくなるため、運転者は比較的異音に鈍感となる。このため、冷風ドア２７ａの徐変速度は比較的大きくても、運転者に違和感を与えることが少ないため、図３に点線で示したように、ドア開度の減少勾配を比較的大きくすることができる。

さらに、車室内の温度が設定温度に近づくと、大量に冷風を吹き出さなくとも、現在の室温をもう少し下げるのに必要な風量が確保できればよくなるため、ファン電圧は下がり続ける。

このため、ベント吹出口９から吹き出される風速も徐々に低下して、車室内の静寂度も高まってくるため、冷風ドア２７ａの徐変速度を小さくして、急激に空気の供給経路が変化しないように制御する。

そして、車室内の温度が設定温度付近で安定し、現在の室温を維持するのに必要な風量が確保できればよい状態になると、ファン電圧はさらに下がると共に冷風バイパス通路２７からの冷風の供給を遮断するために、冷風ドア２７ａを閉じることになる。

この段階では、さらにベント吹出口９の風速が小さくなっているので、冷風ドア２７ａの徐変速度を極端に上げて空気の状態を急変させることは出来ないが、冷風ドア２７ａの開度が小さすぎると、狭い隙間を通過する際の風切り音が発生することになるため、徐変速度を少し上げて冷風ドア２７ａを全閉（ドア開度0.0）にする。

次に、本実施の形態の車両用空調装置２０の作用について説明する。

このように構成された車両用空調装置２０では、冷風ドア制御手段２２によって冷風ドア２７ａの開閉を制御する際に、ファン２から送風される風量によって冷風ドア２７ａの開度を徐変させる制御をおこなう。

このため、全開された冷風ドア２７ａが全閉されることによって、一気に空気の供給経路が変化することがなく、徐々に変化するため、運転者の耳に近いベント吹出口９から大きな異音が発生することがない。

また、ファン２から送風される風量が大きいときと、小さいときとで、冷風ドア２７ａの徐変速度を変えることができるので、異音を大きく感じ易い風量のときや、冷風ドア２７ａの作動開始直後あるいは作動終了直前の風量に応じて徐変速度を変えることによって、効率的、かつ運転者が異音を感じ難い制御をおこなうことができる。

さらに、ファン２を作動させる電圧の値によって風量を推定し、この風量に合わせて冷風ドア２７ａの開閉を制御することで、ファン電圧制御手段２４で算定された電圧の大きさを、そのまま現状の風量を表す入力値として使用でき、構成を簡略化することができる。

以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

実施例１の車両用空調装置３０では、図４，５に示したように、ベント吹出口３１がアッパーベント吹出口３１ａとロアベント吹出口３１ｂとの上下２段に分岐されて配置される。

車両３９の車室内が前席４０と後席４１に分かれている場合に、実施の形態で説明したような一つのベント吹出口９では、前席４０に座った運転者の横を冷風が通り抜けて後席４１に到達することになるため、後席４１の空調効率が低下するだけでなく、後席４１の室温を下げるために前席４０の室温を必要以上に下げなければならない場合がある。

そこで、実施例１では、ベント吹出口３１を後席４１用のアッパーベント吹出口３１ａと、前席４０用のロアベント吹出口３１ｂとの上下２段に分けて、それぞれの座席を効率よく適温に調節する。ここで、アッパーベント吹出口３１ａは、インストルメントパネル１６の上部に吹出口が斜め上方を向くように設けられ、冷風が運転者の頭の横を通り過ぎて後席４１まで到達するように配置される。

また、ロアベント吹出口３１ｂは、アッパーベント吹出口３１ａの下方に吹出口が水平方向を向くように設けられ、冷風が前席４０に座る運転者の上半身の高さに吹き出されるように配置される。

このアッパーベント吹出口３１ａとロアベント吹出口３１ｂは、図５に示したように、ベントドア３２ｂから流れ込む空気と、冷風バイパス通路２７を通って流れ込む冷風とが合流するまでは同じダクトを使用し、途中でダクトが分岐してアッパーベント吹出口３１ａとロアベント吹出口３１ｂに導かれる。

この分岐点には分配ドア３２ａが配置され、分配ドア３２ａの開度によって、アッパーベント吹出口３１ａとロアベント吹出口３１ｂとに配分される空気量を調節することができる。

例えば、分配ドア３２ａがいずれの吹出口３１ａ，３１ｂも遮断しないように水平に保持されたときは、吹出口３１ａ，３１ｂの両方から空気が吹き出される。このとき、ファン２から送り出される空気量が一定であれば、吹出口３１ａ，３１ｂの総面積が片側の吹出口３１ａ（又は３１ｂ）のみが開いている場合に比べて大きいため、そこから吹き出される風速は小さくなる。

この分配ドア３２ａは、分配ドアアクチュエータ３３によって作動させる。さらに、この分配ドアアクチュエータ３３は、制御部３４によって制御される。

この制御部３４には、分配ドアアクチュエータ３３を介して分配ドア３２ａの開度を制御する分配ドア制御手段３５と、冷風ドアアクチュエータ２３を介して冷風ドア２７ａの開度を制御する冷風ドア制御手段３７と、ファン２を作動させるための電圧を算定するファン電圧制御手段３８とが備えられている。

さらに、前記制御部３４では、各種センサ２５及びコントロールパネル２６からの入力によって制御がおこなわれる。

この実施例１では、ファン電圧制御手段３８によってファン２を作動させる電圧を算定させることになるが、この電圧を算定するために、各種センサ２５及びコントロールパネル２６からの入力値の他に、分配ドア３２ａの開度によっても算定される電圧値を変えることができる。

すなわち、分配ドア３２ａの開度によって吹出口３１ａ，３１ｂの開かれた面積の大きさが変化し、これらの吹出口３１ａ，３１ｂで要求される吹出し風量を満足させるには、ファン２から送り出す風量を増加させなければならない場合もあるからである。

実施例１では、ファン電圧制御手段３８で算定されたファン電圧と、分配ドア制御手段３５で算定された分配ドア３２ａの開度とを、冷風ドア制御手段３７に入力し、これらの入力値が冷風ドア２７ａの開閉の制御に使用される。

次に、実施例１の車両用空調装置３０の作用について説明する。

このように構成された車両用空調装置３０では、ベント吹出口３１をアッパーベント吹出口３１ａとロアベント吹出口３１ｂとに上下２段に分けて、アッパーベント吹出口３１ａの開度に合わせて冷風ドア２７ａの開閉の制御をおこなう。

例えば、このアッパーベント吹出口３１ａの開度が小さいとき（又は閉じているとき）は、ロアベント吹出口３１ｂから吹き出される風速が大きくなり、冷風ドア２７ａの作動によって発生する異音がかき消されて運転者の耳に到達し難くなる。このため、冷風ドア２７ａの徐変速度を大きくしても運転者に違和感を与えることが少なく、効率よく冷風ドア２７ａを移動させることができる。

これに対して、アッパーベント吹出口３１ａとロアベント吹出口３１ｂの両方が全開となっているときは、吹出口３１ａ，３１ｂの開口面積が大きく、吹き出される風速も小さくなって車室内の静寂度が高くなっている。その上、運転者の耳に最も近いアッパーベント吹出口３１ａが開口されているので、冷風ドア２７ａから異音が発生すれば運転者は敏感に反応することになる。

このため、徐変速度を低下させて、空気の供給経路の変化が極端にならないようにすることで異音の発生を抑えることができる。

このように、ファン２から送風される風量に加えて、分配ドア３２ａによるアッパーベント吹出口３１ａの開度に合わせて冷風ドア２７ａの開閉の制御をおこなうことで、効率的かつ効果的な制御をおこなうことができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、ファン２から送風される風量の大きさをファン電圧の値によって推定したが、風速計などを設置して風量の大きさを直接、測定するなど、送風機から送風される風量が推定又は測定できるものであればよい。

また、実施例１では、アッパーベント吹出口３１ａの開度を検知することで、間接的に吹き出される風速を推定し、冷風ドア２７ａの制御に適用したが、直接、ベント吹出口９，３１から吹き出される風速の大きさを測定するなど、ベント吹出口９，３１から吹き出される風速の大きさが推定又は測定できるものであればよい。

さらに、前記実施の形態で説明したベント吹出口９が実施例１で説明したアッパーベント吹出口３１ａに相当するものであって、前席４０用のロアベント吹出口３１ｂに相当するベント吹出口がメインダクト５から別経路で導かれる構成の車両用空調装置であってもよい。

本発明の最良の実施の形態の車両用空調装置の概略構成を説明するブロック図である。 インストルメントパネルに設けられた吹出口の位置を示した斜視図である。 ファン電圧と冷風ドアのドア開度と時間との関係を示した説明図である。 実施例１の車両用空調装置の概略構成を説明する断面図である。 実施例１の車両用空調装置の概略構成を説明するブロック図である。 従来の車両用空調装置の概略構成を説明するブロック図である。 従来の車両用空調装置におけるファン電圧と冷風ドアのドア開度と時間との関係を示した説明図である。

符号の説明

２ ファン（送風機）
３ エバポレータ
５ メインダクト
８ ヒータ部
９ ベント吹出口
１６ インストルメントパネル
２０，３０ 車両用空調装置
２１，３４ 制御部
２２，３７ 冷風ドア制御手段
２４，３８ ファン電圧制御手段
２７ 冷風バイパス通路
２７ａ 冷風ドア
２７ｂ 取込口
３１ ベント吹出口
３１ａ アッパーベント吹出口
３１ｂ ロアベント吹出口
３２ａ 分配ドア
３５ 分配ドア制御手段

Claims (4)

1. 送風機によって送風された空気がエバポレータによって冷却され、その冷風の一部はメインダクトを通ってヒータ部によって加熱され、他の一部は冷風バイパス通路を通ってインストルメントパネルに設けられたベント吹出口まで導かれる車両用空調装置において、
   前記冷風バイパス通路の取込口に設けられた開度が徐変可能な冷風ドアと、前記送風機から送風される風量によって前記冷風ドアの開閉速度を制御し、前記風量が少ないほど前記開閉速度を下げる冷風ドア制御手段とを有することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御は、前記冷風ドアを全閉にするとき前記開閉速度を上げ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. 前記制御は、前記風量と、前記ベント吹出口から吹き出される風速の大きさとによって行なわれることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
4. 前記制御は、前記風量と、前記ベント吹出口をアッパーベント吹出口とロアベント吹出口との上下２段に分岐させた際の該アッパーベント吹出口の開度とによって行なわれることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。

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