JP4613722B2

JP4613722B2 - 車両用換気システム

Info

Publication number: JP4613722B2
Application number: JP2005204012A
Authority: JP
Inventors: 栄司藤田; 智義永喜多
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: JP2007022179A

Description

本発明は、車室内を換気する車両用換気システムに関する。

車室内の空気を換気するために、トランクルームを経由して車室内の空気を車外に排出すべく、車室とトランクルームとの仕切り部分に車室とトランクルームとを連通する空気通路を設けることが知られている（特許文献１参照）。

特開平８−５８３５４号公報

この空気通路に向かう車室内の空気がリアガラス内面に沿って流れることでリアガラスの曇りが除去される。しかし、車室とトランクルームとの仕切り部分（リアパーセル）には、空気清浄器などを設置することがあるため、この空気通路のリアパーセルにおける開口面積の確保が困難となり、窓晴れ性能に悪影響を及ぼす恐れがある。

請求項１の発明による車両用換気システムは、車室と車両後部のトランクルームとを仕切るリアパーセル近傍に設けられて、車室内の空気をブロアで吸引して浄化し、再び車室内へ浄化空気を吹き出す空気清浄器と、リアパーセルに設けられて車室とトランクルームとを連通する開口と、空気清浄器の吸気口から吹き出し口までの流路を流れる空気をトランクルームへバイパスする、ブロアから吹き出し口までの間の流路に設けられたバイパス手段と、トランクルーム内の空気を車外に排気する排気口とを備え、バイパス手段は、流路と前記トランクルームの圧力差によって、（ａ）車両用の空調装置によって車室外の空気を導入し、かつ、ブロアを駆動したときに流路とトランクルームとを連通し、（ｂ）車両用の空調装置によって車室内の空気を循環し、かつ、ブロアを駆動したときには流路とトランクルームとを遮断するように付勢力が予め付与されているワンウェイバルブを有することを特徴とする。

本発明によれば、車室内の空気をバイパス手段を介してトランクルームに送風できるので、車室内で車両後方へリアガラスに沿って流れる空気の流量が増え、リアガラスの窓晴れ性能が向上する。

図１〜７を参照して、本発明による車両用換気システムの一実施の形態を説明する。図１は、右ハンドル車を車両斜め後方から見た斜視図である。車両用空調装置ＡＣは、インストルメントパネル２００の内側に設けた空調ユニット１００を備えている。インストルメントパネル２００には、乗員が車両用空調装置ＡＣや後述する空気清浄器のＯＮ、ＯＦＦを操作したり、車室内温度を設定するための空調操作部１が設けられている。インストルメントパネル２００には、前席乗員に対して直接送風することができる助手席窓側の吹き出し口である第１スポットベント口１１０と、助手席側中央の吹き出し口である第２スポットベント口１２０と、運転席側中央の吹き出し口である第３スポットベント口１３０と、運転席窓側の吹き出し口である第４スポットベント口１４０とが設けられている。

インストルメントパネル２００には、車室内上方へ空調風を吹き出し、車室内の温度分布を調節し、さらには後部座席乗員へ空調風を送風するための吹き出し口であるアッパーベント口１５０が設けられている。インストルメントパネル２００上面にはフロントガラスに沿って送風するためのデフ口２０が設けられている。インストルメントパネル２００の下部には乗員の足下付近に調和空気を送風するためのフット口２３が設けられている。なお、説明の便宜上、本実施の形態では、図１に示すように車両左右方向、車両前後方向、車両上下方向を規定する。

図２は、車両を左側面から見たときの車両後部の断面を模式的に示した図である。車両の後方には、リアシート４０１と、リアガラス４０２と、トランクルーム４１０とが設けられている。リアシート４０１の後方には、車室内の空間とトランクルーム４１０とを仕切るリアパーセル４０３が設けられている。リアパーセル４０３には、空気清浄器３００が取り付けられるとともに、車室内の空間とトランクルーム４１０とを連通する通風口４０４が設けられている。トランクルーム４１０には、車室内の空間から通風口４０４を介してトランクルーム４１０に流入した車室内の空気を車外に排出するドラフタ４２０が設けられている。

図３は、空調ユニット１００の全体構成を示す図である。空調ユニット１００は、そのケース１０内に、ファン１１を駆動するブロアモータ１２と、ファン１１により送風された空気を除湿、冷却するエバポレータ１３と、エバポレータ１３で除湿、冷却された送風空気を再加熱するヒータコア１４と、ヒータコア１４への配風比を調節するエアミックスドア１５とを備えている。ケース１０のインテーク部５には内外気切換ドア６が設けられている。この内外気切換ドア６により、内気導入口７からの吸気もしくは外気導入口８からの吸気の切替が行われる。

電圧で制御されるブロアモータ１２により駆動されるファン１１で加圧、送風された送風空気は、エバポレータ１３を通過して除湿、冷却される。エバポレータ１３を通過した空気は、エアミックスドア１５により決定される配風比でヒータコア１４を通過する空気と、ヒータコア１４を通過しない空気とに分配される。エアミックスドアで分配されてヒータコア１４を通過した空気と、ヒータコア１４を通過しなかった空気とは、ヒータコア１４の下流で再び合流し、車室内に供給される。

空調ユニット１００は、空調風を車室内へ配風するために、各スポットベント口１１０〜１４０に接続されるスポットベントダクト１９と、スポットベントダクト１９を開閉するスポットベントドア１８と、デフ口２０に接続されるデフダクト２２と、デフダクト２２を開閉するデフドア２１と、フット口２３に接続されるフットダクト２５と、フットダクト２５を開閉するフットドア２４と、アッパーベント口１５０に接続されるアッパーベントダクト１５２と、アッパーベントダクト１５２を開閉するアッパーベントドア１５１とを備えている。

この車両用空調装置ＡＣは、オートエアコンアンプ３０を備え、車両用空調装置ＡＣの熱負荷を検出するための外気温センサ３５、日射センサ３６および室温センサ３７からの検出信号がオートエアコンアンプ３０に入力される。オートエアコンアンプ３０は、車室内温度が空調操作部１で設定された設定温度になるよう各センサ３５〜３７からの情報を基に空調運転条件の演算を行う。演算された空調運転条件に基づいて、オートエアコンアンプ３０は、所定の風量となるようブロアモータ１２の電圧ＶＦを制御するとともに、エアミックスドア１５の開度ＸＭおよび各ドア１８，２１，２４，１５１の開度を制御する。また、オートエアコンアンプ３０の演算による制御とは別に、乗員による空調操作部１の操作に基づいてアッパーベントドア１５１の開閉や、吹き出し口のモード設定も可能である。

このように、車両用空調装置ＡＣは、オートエアコンアンプ３０によりブロアモータ１２の電圧（回転数）とエアミックスドア１５および各ドア１８，２１，２４，１５１の開度を制御して、車室内が設定温度になるよう風量、温度を調節した空調風を車室内に送風する。外気導入時には、外気導入口８から吸引した外気の風量および温度を調節して車室内に送風する。図４に示すように、外気導入時には、車室内の空気が車両後方へリアガラス４０２に沿って流れて（矢印Ａ）、通風口４０４からトランクルーム４１０に流入し（矢印Ｂ）、ドラフタ４２０から車外に排出される（矢印Ｃ）ことで車室内の換気が行われる。なお、後述するように、外気導入時に空気清浄器３００を作動させると車室内の空気が空気清浄器３００を経由してトランクルーム４１０に流れる。

図５は、空気清浄器３００の構成を示す図である。空気清浄器３００は、吸気口３０１と、吸気ダクト３０２と、ブロア３０３と、排気ダクト３０４と、吹き出し口３０５と、フィルタ３２０とを備え、トランクルーム４１０側に配設されるようにリアパーセル４０３の下面に取り付けられている。吸気口３０１は回転駆動されるブロア３０３によって車室内の空気を吸引する吸気口であり、吹き出し口３０５はブロア３０３から吐出されてフィルタ３２０で濾過された車室内の空気を再び車室内に吹き出す吹き出し口であり、ともにリアパーセル４０３の上面に開口している。

吸気ダクト３０２は、吸気口３０１から吸引された車室内の空気をブロア３０３へ導くための流路であり、排気ダクト３０４は、ブロア３０３から吐出された車室内の空気を吹き出し口３０５へ導くための流路である。フィルタ３２０は、フィルタ３２０を通過する空気中の塵埃などを捕集することで空気を浄化する濾過材であり、排気ダクト３０４の途中に設けられている。なお、排気ダクト３０４には、ブロア３０３とフィルタ３２０との間にトランクルーム４１０に連通する連通口である開口３０６が設けられるとともに、この開口３０６を開閉するワンウェイバルブ３１０が配設されている。すなわち、開口３０６は、排気ダクト３０４を流れる空気をトランクルーム４１０へバイパスする開口である。ワンウェイバルブ３１０については後述する。

このように構成される空気清浄器３００は、回転駆動されるブロア３０３によって吸気口３０１から車室内の空気を吸引するとともに、吸引した空気をフィルタ３２０で濾過することで浄化して、吹き出し口３０５から車室内に吐出する。また、空気清浄器３００は、車両用空調装置ＡＣによって外気を導入しているときには、吸引した車室内の空気を開口３０６からトランクルーム４１０へ送風することで、車室内の空気を積極的にドラフタ４２０から車外に排気する。

−−−ワンウェイバルブ３１０について−−−
上述のように、ワンウェイバルブ３１０は開口３０６を開閉するバルブであり、開口３０６をトランクルーム４１０側から閉じまたは開く弁体３１１と、開口３０６を閉じるように弁体３１１へ付勢力を与えるバネ３１２とを有する。通常、ワンウェイバルブ３１０はバネ３１２によって付勢された弁体３１１で開口３０６を閉じるが、ブロア３０３とフィルタ３２０との間の排気ダクト３０４の内部の圧力がトランクルーム４１０の内部の圧力よりもある程度以上高くなるとバネ３１２の付勢力に抗して弁体３１１が駆動されて開口３０６を開く。なお、ワンウェイバルブ３１０は、トランクルーム４１０からブロア３０３とフィルタ３２０との間の排気ダクト３０４の内部への空気の流入を禁止する。すなわち、ワンウェイバルブ３１０は、ブロア３０３とフィルタ３２０との間の排気ダクト３０４の内部の圧力がトランクルーム４１０の内部の圧力よりも低くなっても開口３０６を開くことはない。

具体的には、ワンウェイバルブ３１０は、次のように動作する。
（１）車両用空調装置ＡＣで外気導入の空調運転を行っている場合であって、空気清浄器３００が動作している場合、すなわち外気導入時にブロア３０３が回転駆動された場合、ワンウェイバルブ３１０は開口３０６を開く。
（３）車両用空調装置ＡＣで内気循環の空調運転を行っている場合であって、空気清浄器３００が動作している場合、すなわち内気循環時にブロア３０３が回転駆動された場合、ワンウェイバルブ３１０は開口３０６を閉じる。

ワンウェイバルブ３１０では、上述のように動作するために、次に述べる条件を満たすようにバネ３１２の付勢力が設定されている。以下の説明では、車室内の圧力を車室内圧力Ｐｒと呼び、トランクルーム４１０の内部の圧力をトランク内圧力Ｐｔと呼び、ブロア３０３とフィルタ３２０との間の排気ダクト３０４の内部の圧力を排気ダクト内部圧力Ｐｄと呼ぶ。また、車室内圧力Ｐｒ、トランク内圧力Ｐｔ、排気ダクト内部圧力Ｐｄ、その他以下に述べる圧力や力について、外気導入時のものにはそれぞれの記号の最後に添字ｆを付し、内気循環時のものにはそれぞれの記号の最後に添字ｒを付して表す。たとえば外気導入時の排気ダクト内部圧力はＰｄｆで表され、内気循環時のトランク内圧力はＰｔｒで表される。

また、弁体３１１の近傍の静圧をＰｓで表したときに、この静圧Ｐｓによって開口３０６を閉じまたは開くように弁体３１１に作用する力をＦ（Ｐｓ）で表すこととする。たとえば外気導入時の排気ダクト内部圧力Ｐｄｆによって開口３０６を開くように弁体３１１に作用する力はＦ（Ｐｄｆ）で表され、内気循環時のトランク内圧力Ｐｔｒによって開口３０６を閉じるように弁体３１１に作用する力はＦ（Ｐｔｒ）で表される。なお、バネ３１２の付勢力はＦｖで表す。

図６（ａ）は、外気導入時にブロア３０３が回転駆動されたときの空気清浄器３００の状態を示す図であり、図６（ｂ）は、内気循環時にブロア３０３が回転駆動されたときの空気清浄器３００の状態を示す図である。ブロア３０３が回転駆動されると、排気ダクト内部圧力Ｐｄは車室内圧力Ｐｒに対してブロア３０３で発生する静圧Ｐｂの分だけ高くなる。したがって、Ｐｄ＝Ｐｒ＋Ｐｂとなる。

図６（ａ）に示すように、外気導入時の車室内圧力Ｐｒｆは、トランク内圧力Ｐｔｆよりも高いので、Ｐｔｆ＜Ｐｒｆとなる。外気導入時にブロア３０３が回転駆動されると、開口３０６を開くように弁体３１１に作用する力Ｆ１は次式で表される。
Ｆ１＝Ｆ（Ｐｄｆ）＝Ｆ（Ｐｒｆ）＋Ｆ（Ｐｂ）・・・（１）

開口３０６を閉じるように弁体３１１に作用する力Ｆ２は、バネ３１２の付勢力Ｆｖとトランク内圧力Ｐｔｆによる力Ｆ（Ｐｔｆ）との和であり、次式で表される。
Ｆ２＝Ｆｖ＋Ｆ（Ｐｔｆ）・・・（２）

上述のように、外気導入時の空気清浄器３００の運転によって開口３０６を開くためには、次式で表される条件を満たさなければならない。
Ｆ２＜Ｆ１・・・（３）

すなわち、以上の（１）式〜（３）式から、外気導入時の空気清浄器３００の運転によって開口３０６を開くための条件は次式で表される。
Ｆ２＜Ｆ１
Ｆｖ＋Ｆ（Ｐｔｆ）＜Ｆ（Ｐｒｆ）＋Ｆ（Ｐｂ）
Ｆｖ−Ｆ（Ｐｂ）＜Ｆ（Ｐｒｆ）−Ｆ（Ｐｔｆ）・・・（４）

一方、図６（ｂ）に示すように、内気循環時の車室内圧力Ｐｒｒは、トランク内圧力Ｐｔｒと等しい。
Ｐｔｒ＝Ｐｒｒ・・・（５）

内気循環時にブロア３０３が回転駆動されると、開口３０６を開くように弁体３１１に作用する力Ｆ３は次式で表される。
Ｆ３＝Ｆ（Ｐｄｒ）＝Ｆ（Ｐｒｒ）＋Ｆ（Ｐｂ）・・・（６）

開口３０６を閉じるように弁体３１１に作用する力Ｆ４は、バネ３１２の付勢力Ｆｖとトランク内圧力Ｐｔｒによる力Ｆ（Ｐｔｒ）との和であり、次式で表される。
Ｆ４＝Ｆｖ＋Ｆ（Ｐｔｒ）・・・（７）

上述のように、内気循環時には空気清浄器３００を運転しても開口３０６を閉じた状態とするためには、次式で表される条件を満たさなければならない。
Ｆ３＜Ｆ４・・・（８）

すなわち、以上の（５）式〜（８）式から、内気循環時には空気清浄器３００を運転しても開口３０６を閉じた状態とするための条件は次式で表される。
Ｆ３＜Ｆ４
Ｆ（Ｐｒｒ）＋Ｆ（Ｐｂ）＜Ｆｖ＋Ｆ（Ｐｔｒ）
Ｆ（Ｐｒｒ）−Ｆ（Ｐｔｒ）＜Ｆｖ−Ｆ（Ｐｂ）
Ｆ（Ｐｒｒ）−Ｆ（Ｐｒｒ）＜Ｆｖ−Ｆ（Ｐｂ）
０＜Ｆｖ−Ｆ（Ｐｂ）・・・（９）

したがって、外気導入時の空気清浄器３００の運転によって開口３０６を開き、内気循環時には空気清浄器３００を運転しても開口３０６を閉じるためには、上述した各条件を満たす（４）式と（９）式の双方を満たすことが必要であり、次式で表される。
０＜Ｆｖ−Ｆ（Ｐｂ）＜Ｆ（Ｐｒｆ）−Ｆ（Ｐｔｆ）・・・（１０）

本実施の形態の空気清浄器３００では、式（１０）を満たすようにバネ３１２の付勢力Ｆｖが設定されている。このようにバネ３１２の付勢力Ｆｖを設定することで、外気導入時にブロア３０３が回転駆動されるとワンウェイバルブ３１０が開口３０６を開くので、ブロア３０３で吸引した車室内の空気を開口３０６を介してトランクルーム４１０に送風できる。その結果、車室内の空気は積極的に車室内の空気を積極的にドラフタ４２０から車外に排気されることとなり、換気能力が向上する。

このとき、図７の矢印Ｄで示すように、車室内の空気が空気清浄器３００で吸引されてトランクルーム４１０に送風されることにより、矢印Ａで示すように車室内で車両後方へリアガラス４０２に沿って流れる空気の流量が増えるので、リアガラス４０２の窓晴れ性能が向上する。

内気循環時には、ブロア３０３が回転駆動されてもワンウェイバルブ３１０が開口３０６を閉じているので、ブロア３０３で吸引された車室内の空気は、全てフィルタ３２０で濾過されて、吹き出し口３０５から車室内に吹き出される。すなわち、内気循環時には、従来の空気清浄器と同様の作用効果を奏する。

ワンウェイバルブ３１０で開口３０６を開閉するように構成したので、開口３０６の開閉機構を安価に構成でき、コスト増を抑制できる。また、ワンウェイバルブ３１０の弁体３１１に開口３０６を閉じるようにバネ３１２で付勢力を与えるとともに、排気ダクト内部圧力Ｐｄとトランク内圧力Ｐｔｆとの差圧を利用して弁体３１１を駆動するように構成している。これにより、ワンウェイバルブ３１０の構造を簡便にできるので、故障が少なく信頼性が向上する。

開口３０６をブロア３０３の吐出側とフィルタ３２０との間の流路に設けている。すなわち、開口３０６よりも下流側にフィルタ３２０を設けるように構成している。したがって、ブロア３０３で吸引されて開口３０６からトランクルーム４１０に送風されて車外に排気される車室内の空気がフィルタ３２０を通過しない。これより、ブロア３０３で吸引されて再び車室内に吹き出される空気だけがフィルタ３２０で濾過されるので、フィルタ３２０の寿命を延ばすことができる。

なお、外気導入および内気循環のいずれの場合であっても、ブロア３０３が回転駆動されていなければ、すなわち空気清浄器３００が停止しているときには、開口３０６はワンウェイバルブ３１０によって閉じられる。

図６（ａ）に示すように、外気導入時にブロア３０３が回転駆動されたときの吸気口３０１から吸引される空気の流量をＱ１とし、開口３０６からトランクルーム４１０へ吹き出される空気の流量をＱ２とすると、吹き出し口３０５から吹き出される浄化空気の風量Ｑ３は、Ｑ３＝Ｑ１−Ｑ２である。また、図６（ｂ）に示すように、内気循環時にブロア３０３が回転駆動されたときの吸気口３０１から吸引される空気の流量をＱ１１とし、開口３０６からトランクルーム４１０へ吹き出される空気の流量をＱ１２とすると、吹き出し口３０５から吹き出される浄化空気の風量Ｑ１３は、Ｑ１３＝Ｑ１１−Ｑ１２である。しかし、内気循環時には、開口３０６が閉じているのでＱ１２が０となり、吹き出し口３０５から吹き出される浄化空気の風量Ｑ１３は、Ｑ１３＝Ｑ１１−Ｑ１２＝Ｑ１１である。

−−−変形例−−−
（１）上述の説明では、開口３０６はブロア３０３の下流に設けられているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図８に示すように、開口３０６をブロア上流の吸気ダクト３０２に設け、ワンウェイバルブ３１０によって外気導入時に開口３０６を開き、内気循環時に開口３０６を閉じるように構成してもよく、上述と同様の作用効果を奏する。

（２）上述の説明では、ワンウェイバルブ３１０は、バネ３１２の付勢力および排気ダクト内部圧力Ｐｄとトランク内圧力Ｐｔｆとの差圧を利用して弁体３１１が駆動されるが、本発明はこれに限定されない。たとえば、弁体３１１を開閉駆動するアクチュエータを設け、外気導入され、かつ、空気清浄器３００が運転されたときにのみ開口３０６を開くようにアクチュエータを作動させるように構成してもよい。

（３）上述の説明では、空気清浄器３００は吸引した車室内の空気をフィルタ３２０で濾過することで浄化しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、空気清浄器３００にイオン供給装置を設けて、イオン供給装置で発生したイオンを含んだ空気を車両内へ配風するようにしてもよい。また、吸引した車室内の空気の浄化手段は、フィルタ３２０で濾過する濾過集塵に限らず、高電圧の印加によって空気中の塵埃を帯電させてクーロン力を利用して塵埃を捕集する電気集塵であってもよい。

（４）上述の説明では、空気清浄器３００は、リアパーセル４０３の下面に配設されているが、本発明はこれに限定されない。開口３０６からトランクルーム４１０に車室内の空気が吹き出されるように構成されていれば、空気清浄器３００をリアパーセル４０３の上面に配設してもよい。
（５）上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

以上の実施の形態および変形例において、たとえば、開口は通風口４０４に、排気口はドラフタ４２０にそれぞれ対応する。バイパス手段は開口３０６とワンウェイバルブ３１０によって実現される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

右ハンドル車を車両斜め後方から見た斜視図である。車両を左側面から見たときの車両後部の断面を模式的に示した図である。空調ユニット１００の全体構成を示す図である。車室内およびトランクルーム４１０内の空気の流れを示す図である。空気清浄器３００の構成を示す図である。ブロア３０３が回転駆動されたときの空気清浄器３００の状態を示す図であり、（ａ）は、外気導入時の状態を示す図であり、（ｂ）は、内気循環時の状態を示す図である。外気導入時に空気清浄器３００を運転したときの車室内およびトランクルーム４１０内の空気の流れを示す図である。変形例を示す図である。

符号の説明

１００空調ユニット３００空気清浄器
３０１吸気口３０２吸気ダクト
３０３ブロア３０４排気ダクト
３０５吹き出し口３０６開口
３１０ワンウェイバルブ３１１弁体
３１２バネ３２０フィルタ
４０１リアシート４０２リアガラス
４０３リアパーセル４０４通風口
４１０トランクルーム４２０ドラフタ

Claims

車室と車両後部のトランクルームとを仕切るリアパーセル近傍に設けられて、前記車室内の空気をブロアで吸引して浄化し、再び前記車室内へ浄化空気を吹き出す空気清浄器と、
前記リアパーセルに設けられて前記車室と前記トランクルームとを連通する開口と、
前記空気清浄器の吸気口から吹き出し口までの流路を流れる空気を前記トランクルームへバイパスする、前記ブロアから前記吹き出し口までの間の流路に設けられたバイパス手段と、
前記トランクルーム内の空気を車外に排気する排気口とを備え、
前記バイパス手段は、前記流路と前記トランクルームの圧力差によって、（ａ）前記車両用の空調装置によって車室外の空気を導入し、かつ、前記ブロアを駆動したときに前記流路と前記トランクルームとを連通し、（ｂ）前記車両用の空調装置によって車室内の空気を循環し、かつ、前記ブロアを駆動したときには前記流路と前記トランクルームとを遮断するように付勢力が予め付与されているワンウェイバルブを有することを特徴とする車両用換気システム。
請求項１に記載の車両用換気システムにおいて、
前記バイパス手段と前記吹き出し口との間の前記流路に設けられて、前記流路を通過する空気を濾過するフィルタをさらに備えることを特徴とする車両用換気システム。