JP5098940B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、アスピレータを備えた車両用空調装置に関する。

従来、この種の車両用空調装置が特許文献１、２に記載されている。特許文献２の従来技術では、車室内前部の計器盤付近に配置された内気温度センサによって内気温度を正確に検出するために、アスピレータによって内気温度センサの周囲に内気を吸引して、内気温度センサの周囲に内気が滞留することを防止している。

このアスピレータは、具体的には、空調ユニット内のエアミックス空間と空調ユニット外の車室内空間との圧力差によって空調ユニット内の空調空気の一部を１次空気として導入し、この１次空気の流れによって内気（２次空気）を吸引するように構成されている。なお、アスピレータは、導入した１次空気と吸引した２次空気の両方を空調ユニット外部に排出するように構成されている。
実開平７−３７７３１号公報 特開２００４−５８７７５号公報

ところで、近年、車室内の空調をより肌理細かく行うために、車室内の複数領域毎に吹き出し空気温度を独立して制御する独立温度制御方式の車両用空調装置が実用化されている。

この独立温度制御方式としては、例えば、運転席側領域、助手席側領域および後席側領域の３つの領域で吹き出し空気温度を独立して制御する３席独立制御方式や、運転席側領域、助手席側領域、後席右側領域および後席左側領域の４つの領域で吹き出し空気温度を独立して制御する４席独立制御方式等がある。

しかしながら、独立温度制御方式の車両用空調装置では、エアミックス空間を車室内の複数領域に対応して複数の空間に分割しているので、個々のエアミックス空間における風量が低下し、ひいてはエアミックス空間の圧力が低下する。

このため、特許文献２の従来技術を独立温度制御方式の車両用空調装置に適用した場合には、アスピレータに１次空気を導入するために必要なエアミックス空間と車室内空間との圧力差を確保することが困難になるという問題がある。

また、特許文献２の従来技術では、アスピレータにおいて、空調ユニット内から導入した１次空気が空調ユニット外部に排出されてしまうので、アスピレータが１次空気を導入するとその分、空調ユニットの吹き出し風量が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記点に鑑み、アスピレータに１次空気を確実に導入し、かつ、１次空気の導入に伴う吹き出し風量の低下を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、空気が流れる空気通路を形成するケース（１１）と、
空気通路に配置され、空気通路の空気の温度を調整する空調機器（２４）と、
空気通路の空気を１次空気として導入し、１次空気の流れによって内気を２次空気として吸引し、１次空気および２次空気を流出するアスピレータ（２０）とを備え、
空気通路のうち空気流れ方向の位置が異なる所定の２つの部位の間で圧力差が生じるようになっている車両用空調装置であって、
前記空気通路の中間部に配置され、前記空気通路を流れる空気中の塵埃を除去するフィルタ（１９）を備え、
前記所定の２つの部位のうち圧力が高い方の部位は、前記空気通路のうちフィルタ（１９）の空気流れ上流側の部位であり、
前記所定の２つの部位のうち圧力が低い方の部位は、前記空気通路のうちフィルタ（１９）の空気流れ下流側の部位であり、
アスピレータ（２０）には、１次空気を導入する１次空気導入口（３１ａ）と、１次空気および２次空気を流出する空気流出口（３１ｂ）とが形成され、
１次空気導入口（３１ａ）は、フィルタ（１９）の空気流れ上流側の部位に接続され、
空気流出口（３１ｂ）は、フィルタ（１９）の空気流れ下流側の部位に接続されていることを特徴とする。

これによると、アスピレータ（２０）の１次空気導入口（３１ａ）を、空気通路のうちフィルタ（１９）の空気流れ上流側の部位に接続し、アスピレータ（２０）の空気流出口（３１ｂ）をフィルタ（１９）の空気流れ下流側の部位に接続しているので、フィルタ（１９）の上下流間に生じる圧力差を利用して１次空気を確実に導入することができる。

しかも、アスピレータ（２０）の空気流出口（３１ｂ）を空気通路に接続することで、空気通路からアスピレータ（２０）に導入した１次空気を２次空気とともに空気通路へ戻すことができる。これにより、１次空気の導入に伴う吹き出し風量の低下を防止することができる。

なお、本発明における「１次空気導入口（３１ａ）は、フィルタ（１９）の空気流れ上流側の部位に接続されている」とは、１次空気導入口（３１ａ）が当該部位に直接接続されていることのみを意味するものではなく、１次空気導入口（３１ａ）が当該部位にホース等の中間部品を介して接続されることをも含む意味のものである。同様に、本発明における「空気流出口（３１ｂ）は、フィルタ（１９）の空気流れ下流側の部位に接続されている」とは、空気流出口（３１ｂ）が当該部位にホース等の中間部品を介して接続されることをも含む意味のものである。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用空調装置において、ケース（１１）には、空気通路に外気を導入する外気導入口（１７）が形成され、
空気通路のうち１次空気導入口（３１ａ）および空気流出口（３１ｂ）よりも空気流れ上流側の部位には、車両走行時の走行風によって空気通路に生じるラム圧を低減させるラム圧低減機構が設けられていることを特徴とする。

これによると、高速走行時のラム圧（走行圧）のためにフィルタ（１９）の上下流間の圧力差が小さくなってしまうことをラム圧低減機構によって防止することができるので、フィルタ（１９）の上下流間の圧力差を確実に確保することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１、図２に基づいて説明する。図１は本実施形態の車両用空調装置の室内ユニット１０を模式的に示す断面図である。

車両用空調装置における室内ユニット１０は、その外殻をなすケース１１内に形成された空気通路に空気流れを発生させる送風機ユニット１２、および送風機ユニット１２からの送風空気の温度を調整する空調ユニット１３に大別される。

図示を省略しているが、室内ユニット１０は、車室内最前部に設けられた計器盤（図示せず）の内部空間に配置されている。より具体的には、計器盤の内部空間のうち車両幅方向の略中央部に空調ユニット１３が配置され、送風機ユニット１２は空調ユニット１３に対して助手席側へオフセットして配置されている。

室内ユニット１０のケース１１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。図示を省略しているが、ケース１１は、成形上の型抜きの都合、ケース１１内への空調機器の組付上の理由等から、複数の分割ケースに分割して成形した後に、この複数の分割ケースを一体に締結する構成になっている。

送風機ユニット１２は、内気と外気とを切替導入する内外気切替箱１４と、内外気切替箱１４によって導入された内気および外気を空調ユニット１３に向けて送風する送風機１５とを一体的に構成してなるものである。

内外気切替箱１４には、車室内空気（内気）を導入する内気導入口１６、および車室外空気（外気）を導入する外気導入口１７とが形成されている。内気導入口１６および外気導入口１７は、内外気切替箱１４内に配置された内外気切替ドア１８によって切替開閉される。内外気切替ドア１８は、図示しないサーボモータによって開度調整され、内外気切替ドア１８の開度を調整することにより内外気の導入割合を切り替えるようになっている。

内外気切替箱１４内において内外気切替ドア１８の空気流れ下流側には、内気導入口１６および外気導入口１７から流入した空気中の塵埃等を除去して空気を浄化するフィルタ１９が配置されている。フィルタ１９の側方側（図１では、右方側）におけるケース１１の外面には、アスピレータ２０が配置されている。

このアスピレータ２０は、ケース１１内の空気を１次空気として導入し、１次空気の流れによって内気を２次空気として吸引し、１次空気および２次空気を流出するものであり、詳細は後述する。

送風機１５は、電動モータ２１を駆動源として送風ファン２２を回転駆動させる電動送風機である。本例では、送風ファン２２として、回転軸方向一端側（図１では上方側）から空気を吸い込んで径方向外側に空気を吹き出す遠心式送風ファンを用いている。

送風機１５の空気吹出部１５ａは、接続ダクト部２３を介して空調ユニット１３の空気流入部１３ａと接続されている。空調ユニット１３内には、送風空気の温度を調整する空調機器として、送風空気を冷却する冷却用熱交換器２４、冷却用熱交換器にて冷却された冷風を再加熱する加熱用熱交換器２５および加熱用熱交換器で再加熱する冷風量を調整するエアミックスドア２６等が配置されている。

具体的には、冷却用熱交換器２４は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの蒸発器であり、加熱用熱交換器２５は、エンジン冷却水を熱源として送風空気を加熱するヒータコアである。エアミックスドア２６は、その開度を連続的に変化させることによって、蒸発器２４にて冷却された冷風のうち、ヒータコア２５を通過させる風量とヒータコア２５をバイパスさせる風量との風量比を連続的に変化させて、送風空気の温度を調整する温度調整手段である。エアミックスドア２６は、図示しないサーボモータによって開度調整される。

空調ユニット１３内においてヒータコア２５の空気流れ下流側には、ヒータコア２５を通過した温風とヒータコア２５をバイパスした冷風とを混合させるエアミックス空間２７が形成されている。

エアミックス空間２７で温度調整された空調風は、エアミックス空間２７の空気流れ下流側に設けられた吹出モードドア（図示せず）の切替によって、デフロスタ開口部２８、フェイス開口部２９、フット開口部３０のいずれかの開口部を介して車室内に吹き出される。

具体的には、空調風は、デフロスタ開口部２８およびデフロスタダクト（図示せず）を介してデフロスタ吹出口（図示せず）から車両前面窓ガラスへ、フェイス開口部２９およびフェイスダクト（図示せず）を介してフェイス吹出口（図示せず）から乗員の顔部へ、フット開口部３０およびフットダクト（図示せず）を介してフット吹出口（図示せず）から乗員の足元部へ向けて吹き出される。

吹出モードドアは、図示しないサーボモータによって駆動される。この吹出モードドアを駆動するサーボモータを始め、上述した内外気切替ドアを駆動するサーボモータ（図示せず）、送風ファン２２を駆動する電動モータ２１、およびエアミックスドア２６を駆動するサーボモータ（図示せず）等のアクチュエータの作動は、図示しない空調制御装置（ＥＣＵ）によって制御される。

空調制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置は、そのＲＯＭ内に空調装置制御プログラムを記憶しており、その空調装置制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、空調制御装置の出力側に接続された空調制御機器の作動を制御する。

例えば、空調制御装置は、内気温度センサ（図示せず）により検出した内気温度Ｔｒと、外気温度センサ（図示せず）により検出した外気温度Ｔａｍと、日射センサ（図示せず）により検出した日射強度Ｔｓと、乗員が温度設定器（図示せず）を操作することにより設定される設定温度Ｔｓｅｔを読み込んで、これらのデータに基づいて目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

そして、空調制御装置は、このＴＡＯに基づいて上述した各アクチュエータの制御量を決定し、これらの制御量に基づいて各アクチュエータを制御する。

内気温度センサは、車室内最前部に設けられた計器盤（図示せず）の内部に配置されている。この内気温度センサは、図示しない収納ケース内に収納されており、この収納ケースには、計器盤に設けられた図示しない通気孔を通して車室内の空気が導入されるようになっている。この内気温度センサへの空気の導入は上述したアスピレータ２０によって引き起こされる。

図２は、図１のアスピレータ２０の拡大図である。アスピレータ２０は、ベンチュリーが形成された本体部３１と、本体部３１内に突出するノズル３２とを有している。本体部３１およびノズル３２は、室内ユニット１０のケース１１と同じ材質で一体的に形成されており、金属バネ、クリップ、ネジ止め等の締結手段、あるいは、溶着、接着などの接合手段にてケース１１に結合されている。

本体部３１は、全体として屈曲した筒状に形成されている。本体部３１の一端部３１ａは、ケース１１のうちフィルタ１９よりも上流側の壁面に形成された開口穴１１ａに接続されており、室内ユニット１０内の空気を１次空気として導入する１次空気導入口としての役割を果たす。

本体部３１の他端部３１ｂは、ケース１１のうちフィルタ１９よりも下流側の壁面に形成された開口穴１１ｂに接続されており、１次空気導入口３１ａから導入された１次空気をノズル３２から導入された２次空気をとともに流出する空気流出口としての役割を果たす。

ノズル３２の出口部（図２の下端部）は、本体部３１のベンチュリー部分に突出して開口している。ノズル３２の入口部（図２の上端部）は図示しない接続ホースの一端部に接続されている。

図示を省略しているが、接続ホースの他端部は内気温度センサを収納する収納ケースに接続されている。したがって、ノズル３２は、内気温度センサ周囲の内気を２次空気として本体部３１内に導入する２次空気導入口としての役割を果たす。

次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。車両用空調装置が稼動すると、電動モータ２１が送風ファン２２を回転駆動し、これにより内外気切替箱１４から内気または外気を導入して空調ユニット１３へ向けて送風する。

この際に、内外気切替箱１４から導入された内気または外気はフィルタ１９を通過するが、フィルタ１９の通風抵抗（圧損）の分、フィルタ１９の上下流間に圧力差が生じる。

このため、アスピレータ２０の１次空気導入口３１ａと空気流出口３１ｂとの間にも圧力差が生じるので、内外気切替箱１４内の空気がアスピレータ２０の１次空気導入口３１ａから導入され、図２の矢印Ａのようにアスピレータ２０の本体部３１に１次空気の流れが発生する。

この本体部３１内の１次空気の流れによってノズル３２内が負圧になるので、図２の矢印Ｂのように、ノズル３２を通じて内気温度センサ周囲の内気（２次空気）が本体部３１内に吸引される。そして、図２の矢印Ｃのように、本体部３１内の１次空気および２次空気が空気流出口３１ｂを介して内外気切替箱１４内に戻される。

このように、アスピレータ２０の１次空気導入口３１ａを内外気切替箱１４のうちフィルタ１９よりも上流側部位に接続し、アスピレータ２０の空気流出口３１ｂを内外気切替箱１４のうちフィルタ１９よりも下流側部位に接続しているので、フィルタ１９の上下流間に生じる圧力差を利用して１次空気を確実に導入することができる。このため、２次空気の流速を確実に確保でき、内気温度センサによる内気温度Ｔｒの検出を正確に行うことができる。

しかも、アスピレータ２０の空気流出口３１ｂを内外気切替箱１４に接続しているから、内外気切替箱１４からアスピレータ２０に導入された１次空気を２次空気とともに内外気切替箱１４へ戻すことができる。

換言すれば、アスピレータ２０に導入された１次空気を室内ユニット１０外部に排出しないので、室内ユニット１０の吹き出し風量の低下を防止することができ、省電力化を図ることができる。

なお、本実施形態では、理解を容易にするために、車室内の全領域に対して吹き出し空気温度を均一に制御する車両用空調装置に本発明を適用した例を説明したが、車室内の複数領域毎に吹き出し空気温度を独立して制御する独立温度制御方式の車両用空調装置に本発明を適用可能である。

ちなみに、独立温度制御方式の車両用空調装置は、具体的には、空調ユニット１３内において蒸発器２４よりも下流側の空気通路を車室内の複数領域に対応した複数の空気通路に分割し、分割された各空気通路毎にエアミックスドア３０とデフロスタ、フェイス、フットの各吹出口２８〜３０とを配置し、各エアミックスドア３０を独立に操作することにより、分割された各空気通路において冷温風の風量割合をそれぞれ調整して、車室内の複数領域への吹き出し空気温度を独立して制御するものである。

また、独立温度制御方式としては、例えば、前席側領域と後席側領域の２つの領域で吹き出し空気温度を独立して制御する２席独立制御方式や、運転席側領域、助手席側領域および後席側領域の３つの領域で吹き出し空気温度を独立して制御する３席独立制御方式や、運転席側領域、助手席側領域、後席右側領域および後席左側領域の４つの領域で吹き出し空気温度を独立して制御する４席独立制御方式等がある。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、１次空気導入口３１ａを内外気切替箱１４のうちフィルタ１９よりも上流側部位に接続し、空気流出口３１ｂを内外気切替箱１４のうちフィルタ１９よりも下流側部位に接続したが、本第２実施形態では、図３、図４に示すように、１次空気導入口３１ａを送風機ユニット１２のうち送風ファン２２よりも下流側部位に接続し、空気流出口３１ｂを送風機ユニット１２のうち送風ファン２２よりも上流側部位に接続している。

これによると、送風ファン２２の上下流間に生じる圧力差を利用して１次空気を確実に導入することができる。このため、上記第１実施形態と同様に、２次空気の流速を確実に確保でき、内気温度センサによる内気温度Ｔｒの検出を支障なく行うことができる。

しかも、送風ファン２２の下流側から導入した１次空気を２次空気とともに送風ファン２２の上流側に戻すので、上記第１実施形態と同様に、吹き出し風量の低下を防止して省電力化を図ることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態は、アスピレータ２０の１次空気導入口３１ａおよび空気流出口３１ｂの接続部位の一例を示したものに過ぎず、これに限定されることなく、１次空気導入口３１ａにおける圧力が空気流出口３１ｂにおける圧力よりも十分に高くなるような種々の部位に１次空気導入口３１ａおよび空気流出口３１ｂを接続することができる。

例えば、１次空気導入口３１ａを空調ユニット１３のうち蒸発器２４の上流側部位に接続し、空気流出口３１ｂを空調ユニット１３のうち蒸発器２４の下流側部位に接続すれば、蒸発器２４の通風抵抗（圧損）の分、１次空気導入口３１ａにおける圧力を空気流出口３１ｂにおける圧力よりも高くすることができる。

（２）上述の各実施形態では、アスピレータ２０を室内ユニット１０のケース１１に直接取り付けているが、アスピレータ２０の１次空気導入口３１ａおよび空気流出口３１ｂにホース等の中間部品を接続し、この中間部品を介してアスピレータ２０をケース１１に取り付けるようにしてもよい。

（３）上述の各実施形態では、内外気切替ドア１８が外気導入口１７を開けて外気を導入する外気導入モードにおいて、高速走行時のラム圧（走行圧）によって１次空気導入口３１ａと空気流出口３１ｂとの間の圧力差が小さくなる場合がある。

この点に鑑みて、室内ユニット１０のうち１次空気導入口３１ａおよび空気流出口３１ｂよりも空気流れ上流側部位に高速走行時のラム圧を低減させるラム圧低減機構を設け、このラム圧低減機構によって１次空気導入口３１ａと空気流出口３１ｂとの間の圧力差をより確実に確保するようにしてもよい。

ラム圧調整機構は、例えば、高速走行時に外気導入口１７の開度を小さくしてラム圧を低減させる外気導入口ドアを内外気切替ドア１８と別個に設けることによって構成することができる。

（４）本発明が適用される車両用空調装置は上述の各実施形態における車両用空調装置限定されるものではなく、空気が流れる空気通路を形成するケースと、空気通路の空気の温度を調整する空調機器と、アスピレータとを備え、空気通路のうち空気流れ方向の位置が異なる所定の２つの部位の間で圧力差が生じるようになっている種々の車両用空調装置に本発明を適用可能である。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置の室内ユニットの模式的な断面図である。 図１のアスピレータの拡大図である。 本発明の第２実施形態における車両用空調装置の室内ユニットの模式的な断面図である。 図３のアスピレータの拡大図である。

符号の説明

１１ ケース
１９ フィルタ
２０ アスピレータ
２４ 蒸発器（空調機器）
３１ａ １次空気導入口
３１ｂ 空気流出口

Claims (2)

1. 空気が流れる空気通路を形成するケース（１１）と、
   前記空気通路に配置され、前記空気通路の空気の温度を調整する空調機器（２４）と、
   前記空気通路の空気を１次空気として導入し、前記１次空気の流れによって内気を２次空気として吸引し、前記１次空気および前記２次空気を流出するアスピレータ（２０）とを備え、
   前記空気通路のうち空気流れ方向の位置が異なる所定の２つの部位の間で圧力差が生じるようになっている車両用空調装置であって、
   前記空気通路の中間部に配置され、前記空気通路を流れる空気中の塵埃を除去するフィルタ（１９）を備え、
   前記所定の２つの部位のうち圧力が高い方の部位は、前記空気通路のうち前記フィルタ（１９）の空気流れ上流側の部位であり、
   前記所定の２つの部位のうち圧力が低い方の部位は、前記空気通路のうち前記フィルタ（１９）の空気流れ下流側の部位であり、
   前記アスピレータ（２０）には、前記１次空気を導入する１次空気導入口（３１ａ）と、前記１次空気および前記２次空気を流出する空気流出口（３１ｂ）とが形成され、
   前記１次空気導入口（３１ａ）は、前記フィルタ（１９）の空気流れ上流側の部位に接続され、
   前記空気流出口（３１ｂ）は、前記フィルタ（１９）の空気流れ下流側の部位に接続されていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記ケース（１１）には、前記空気通路に外気を導入する外気導入口（１７）が形成され、
   前記空気通路のうち前記１次空気導入口（３１ａ）および前記空気流出口（３１ｂ）よりも空気流れ上流側の部位には、車両走行時の走行風によって前記空気通路に生じるラム圧を低減させるラム圧低減機構が設けられてい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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