JP5327161B2 - 内外気切替装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置の内外気切替装置に関するものであり、車両用空調装置において車室内への外気導入時に補助内気導入口から内気の一部を取り込むようにした内外気切替装置に用いて好適である。

従来、内外気切替ドアにより車室内に導入する空気を内気または外気に切り替える内外気切替装置において、内外気切替ドアの基板部に、開口部と開口部を開閉するサブドアとを設け、外気導入モードの時にサブドアが開口部を開いて一部内気を混入させることにより、フロントガラス等の曇り防止および暖房効率の向上を図るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１に記載の内外気切替装置では、開口部の外周にパッキンを設け、サブドアが開口部を閉塞する際の基板部との衝突音の低減を図っている。

特開２００５−１６２１０７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の内外気切替装置では、内外気切替ドアを基板部とパッキンとの２部品で構成する必要があるため、構成が複雑となり、製造コストが増大するという問題があった。

これに対し、本発明者は、鋭意検討したところ、サブドアをポリウレタンで構成することにより、内外気切替ドアの基板部を１部品で形成しつつ、サブドアが開口部を閉塞する際の基板部との衝突音の低減を図ることができることがわかった。

しかしながら、サブドアをポリウレタンで構成した場合、サブドアにおける固定端と反対側の端部近傍のみが開き、固定端近傍が開きにくくなり、補助開口部からの所定の内気量を確保できないという問題が発生した。

本発明は上記点に鑑みて、外気導入モード時に内気を導入するための開口部と、当該開口部を閉塞するサブドアとを備える内外気切替装置において、簡素な構成で、サブドアの閉塞時の衝突音の低減を図りつつ、外気導入モード時に開口部から流入する内気の流量を確保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、車室内気を導入するための内気導入口（２１）および車室外気を導入するための外気導入口（２２）を有するケーシング（２０ａ）と、ケーシング（２０ａ）内に設けられ、内気導入口（２１）および外気導入口（２２）を選択的に開閉する内外気切替ドア（２３）とを備え、ケーシング（２０ａ）および内外気切替ドア（２３）の少なくとも一方には、内外気切替ドア（２３）が外気導入口（２２）を開口する外気導入モード時に内気を導入するための開口部（３０）が形成されるとともに、開口部（３０）を開閉するサブドア（４０）が設けられており、サブドア（４０）は、ポリウレタンにより構成されたドア本体部（４１）を有しており、ドア本体部（４１）の厚さ方向に対して直交する特定の方向を基準方向（Ｘ）としたとき、サブドア（４０）は、ドア本体部（４１）における基準方向（Ｘ）の一端部がケーシング（２０ａ）および内外気切替ドア（２３）の少なくとも一方に固定された片持ち板ドアであり、ドア本体部（４１）には、スリット（４３）が形成されており、スリット（４３）は、ドア本体部（４１）の厚さ方向から見たときに、基準方向（Ｘ）に対して傾斜して配置されているとともに、ドア本体部（４１）における基準方向（Ｘ）の中心より一端部に近い側に配置されていることを特徴としている。

このように、サブドア（４０）のドア本体部（４１）を、弾性を有する材料であるポリウレタンにより構成することで、サブドア（４０）の閉塞時の衝突音を低減することができる。このとき、パッキンを別途配設する必要がないため、サブドア（４０）を一部品で構成できる、すなわち簡素な構成とすることができる。

さらに、ドア本体部（４１）における基準方向（Ｘ）の中心より一端部に近い側に、基準方向（Ｘ）に対して傾斜して配置されたスリット（４３）を形成することで、サブドア（４０）の開口時に、ドア本体部（４１）をスリット（４３）を曲げ起点として折り曲げることができる。すなわち、サブドア（４０）が固定端近傍から開き易くなるため、外気導入モード時に開口部（３０）からの所定の内気量を確保することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の内外気切替装置において、ドア本体部（４１）におけるスリット（４３）が形成された部位には、ドア本体部（４１）を補強する補強部材（４４）が設けられていることを特徴としている。これによれば、ドア本体部（４１）におけるスリット（４３）が形成された部位の強度を向上することが可能となる。

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実施形態に係る車両用空調装置の内外気切替装置２０を示す断面図である。 第１実施形態におけるサブドア４０を示す平面図である。 第２実施形態に係る車両用空調装置の内外気切替装置２０を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（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は本第１実施形態に係る車両用空調装置の内外気切替装置２０を示す断面図である。なお、内外気切替装置２０は図１に示すように送風機部１０の上方部に配置される。

送風機部１０および内外気切替装置２０は一体の組付ユニットとして、通常、自動車の車室内前部の計器盤（図示せず）内側で、助手席側の部位に配置される。図１における上下前後左右の各矢印は送風機部１０および内外気切替装置２０の車両搭載状態での配置方向を示している。

図１に示すように、内外気切替装置２０は左右の２分割ケーシングを一体に締結して構成される樹脂製のケーシング２０ａを有し、このケーシング２０ａには、内気（車室内空気）を吸入する内気導入口２１と外気（車室外空気）を吸入する外気導入口２２が形成されている。また、この両導入口２１、２２を開閉する内外気切替ドア２３が、ケーシング２０ａ内に回転可能に収納されている。この内
外気切替ドア２３は、回転軸２４を中心として回転可能な外周壁面２３ａを有するロータリードアであって、その詳細は後述する。

送風機部１０は樹脂製のスクロールケーシング１１を有し、このスクロールケーシング１１には、内外気切替装置２０の底部（下流部位）に位置するベルマウス状の導入口１２が設けられている。スクロールケーシング１１内部の中心部には、遠心式多翼ファンからなる送風用ファン１３を配置されている。そして、送風用ファン１３の回転により導入口１２から吸入された空気が送風用ファン１３の半径方向外方へ流れるようになっている。送風用ファン１３は、駆動用モータ１４の回転軸（図示せず）に連結されて回転駆動される。

スクロールケーシング１１の空気出口部（図示せず）には空調ユニット（図示せず）が連結されている。この空調ユニット内には周知のように冷却用熱交換器、加熱用熱交換器、温度調整機構、吹出モード切替機構等が内蔵されている。したがって、送風機部１０の送風空気が空調ユニット内にて冷却、除湿、再加熱されて温度調整された後に車室内へ吹き出すようになっている。

次に、ロータリー式の内外気切替ドア２３をより具体的に説明すると、ドア２３はドア回転方向（車両前後方向）に延びる円弧状の外周壁面２３ａを有し、この外周壁面２３ａの軸方向の両側端部と回転軸２４との間をそれぞれ扇形の側板２３ｂで連結した形状になっている。なお、図１では、扇形の左右の側板２３ｂのうち、右側の側板２３ｂに一体に連結される右側の回転軸２４のみを図示しているが、左側の側板２３ｂにも同様に左側の回転軸２４が一体に連結され、この左右の回転軸２４はそれぞれケーシング２０ａの軸受孔（図示せず）に回転可能に嵌合支持されている。

内外気切替ドア２３は、上述した外周壁面２３ａ、側板２３ｂおよび回転軸２４を含む全体形状を例えば、ポリプロピレンのような機械的強度が高く、しかも、ある程度の弾性を有する樹脂にて一体成形している。左右の回転軸２４のうち一方の回転軸２４は、ケーシング２０ａの外部へ突出して駆動レバー（図示せず）に一体に連結される。この駆動レバーには内外気切替ドア２３の操作機構（図示せず）が連結される。

ここで、内外気切替ドア２３の回転軸２４を回転させる操作機構としては、通常、サーボモータからなる電気的アクチュエータを使用するが、空調制御パネル（図示せず）に設けられた内外気切替操作部材（例えば、手動操作レバー）の手動操作力をケーブル、リンク機構等を介して駆動レバーに伝達する手動操作機構を使用してもよい。

そして、内外気切替ドア２３の開閉により、吸込口モードとして外気導入モード、内気導入モード、および内外気モードのうちいずれか１つが実施される。外気導入モードは外気導入口２２を開口するモードであり、内気導入モードは内気導入口２１を開口するモードであり、内外気モードは外気導入口２２および内気導入口２１をそれぞれ開閉するモードである。

内外気切替ドア２３において、外周壁面２３ａと扇形の側板２３ｂはドア基板部を構成するものであって、このドア基板部の大きさは内気導入口２１を閉塞するに必要な大きさに設定してある。また、外周壁面２３ａにより外気導入口２２を閉塞できるようになっている。また、内外気切替ドア２３において、外周壁面２３ａと扇形の側板２３ｂとの間の内側空間はそのままケーシング２０ａ内の空間に開口しているので、このドア内側空間を通って図１の矢印ａのように空気が自由に流通可能となっている。

ケーシング２０ａのうち、内気導入口２１の下方側の面には、外気導入モード時に内気を導入するための開口部としての補助内気導入口３０が形成されている。補助内気導入口３０は、矩形状、より詳細には車両左右方向に延びる横長の長方形状に形成されている。

ケーシング２０ａの内側には、補助内気導入口３０を開閉するサブドア４０が設けられている。サブドア４０は、補助内気導入口３０を閉塞できるように補助内気導入口３０の開口面積より所定量大きい矩形状（車両左右方向に延びる長方形）に形成されている。

図２は、本第１実施形態におけるサブドア４０を示す平面図である。図２に示すように、サブドア４０は、ポリウレタンにより構成されたドア本体部４１を有している。本実施形態では、ドア本体部４１は、ウレタンフォームを加熱圧縮したものにより構成されている。

ここで、ドア本体部４１の厚さ方向（図２の紙面垂直方向）に対して直交する特定の方向を第１基準方向Ｘ（図２の紙面上下方向）とし、ドア本体部４１の厚さ方向および第１基準方向Ｘに対してともに直交する方向を第２基準方向Ｙ（図２の紙面左右方向）とする。本実施形態では、サブドア４０の閉塞時において、第１基準方向Ｘが車両上下方向（図１の紙面上下方向）と一致し、第２基準方向Ｙが車両左右方向（図１の紙面垂直方向）と一致している。

ドア本体部４１における第１基準方向Ｘの一端部には、ドア本体部４１の表裏を貫通する貫通孔４２が形成されている。この貫通孔４２に係止部材（図示せず）を挿入することにより、サブドア４０がケーシング２０ａの内壁面に固定されるようになっている。すなわち、サブドア４０は、ドア本体部４１における第１基準方向Ｘの一端部がケーシング２０ａの内壁面に固定された片持ち板ドアである。本実施形態では、貫通孔４２は３個形成されており、これら３個の貫通孔４２は、第２基準方向Ｙにおいて等間隔に並べられている。

ドア本体部４１には、ドア本体部４１の表裏を貫通するスリット４３が形成されている。スリット４３は、ドア本体部４１の厚さ方向から見たときに、第１基準方向Ｘに対して傾斜して配置されている。本実施形態では、スリット４３は、ドア本体部４１の厚さ方向から見たときに、第１基準方向Ｘに対して直交するように、すなわち第２基準方向Ｙに対して平行に配置されている。また、スリット４３は、ドア本体部４１に第２基準方向に複数（本実施形態では６個）配置され、かつ、第１基準方向に複数列（本実施形態では２列）配置されている。

全てのスリット４３は、ドア本体部４１における第１基準方向Ｘの中心より一端部側、すなわち固定端側（ケーシング２０ａに固定された部分に近い側）に配置されている。

ドア本体部４１におけるスリット４３が形成された部位には、ドア本体部４１を補強するための補強部材４４が設けられている。補強部材４４は、例えば不織布またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）により構成されている。本実施形態では、補強部材４４は、矩形状（第２基準方向Ｙに延びる長方形）に形成されており、ドア本体部４１におけるスリット４３および貫通孔４２が形成された部位を覆うように配置されている。より詳細には、補強部材４４の第１基準方向Ｘの長さは、ドア本体部４１の第１基準方向Ｘの長さａより短くなっており、補強部材４４の第２基準方向Ｙの長さは、ドア本体部４１の第２基準方向Ｙの長さｂと同等になっている。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。

外気導入モードでは、内外気切替ドア２３が内気導入口２１を閉塞（全閉）するとともに、外気導入口２２を開口（全開）する。したがって、送風機部１０の駆動用モータ１４に通電して送風用ファン１３を回転すると、外気導入口２２から外気がケーシング２０ａ内に導入され、更に、スクロールケーシング１１内を経て空調ユニット（図示せず）側へ外気が送風される。この外気導入モード時には、ケーシング２０ａの内部空間の圧力変化に応動してサブドア４０が開閉する。

ケーシング２０ａの内部空間の圧力Ｐａは送風用ファン１３の回転による吸入負圧と車両走行動圧による外気圧力（正圧）とにより決定される。具体的には、送風用ファン１３が高速回転すれば、吸入負圧が増加して圧力Ｐａが低下し、車両が高速走行すれば、走行動圧が増加して圧力Ｐａが上昇する。

ところで、冬期の暖房始動時のように車室内を急速に暖房する際には最大暖房能力を発揮するために、駆動用モータ１４への供給電圧を最大にして送風用ファン１３の回転数（送風量）を最大にする。これにより、ケーシング２０ａの内部空間の圧力Ｐａが低下し、圧力Ｐａが内気圧力（車室内圧力）Ｐｂより低くなる（Ｐａ＜Ｐｂ）。そのため、サブドア４０が図１の実線位置に示すようにケーシング２０ａの内側方向に吸引されて、補助内気導入口３０を開口する。

これにより、内気が図１の矢印Ａのように補助内気導入口３０を通過してケーシング２０ａの内部へ吸入される。内気は冬期の低温外気に比して大幅に温度が高いので、外気中に内気を一部混入することにより、空調ユニット内の加熱用熱交換器（図示せず）の入口空気温度が上昇する。これにより、加熱用熱交換器を通過して加熱された空気（温風）の温度を外気取り入れのみの場合に比して上昇でき、暖房能力を向上できる。なお、加熱用熱交換器は周知のごとく車両エンジンの温水（冷却水）を熱源として空気を加熱する。

一方、車室内の暖房開始後、時間が経過すると車室内温度が上昇してくるので、暖房能力の抑制のために、駆動用モータ１４への供給電圧を低下して送風用ファン１３の回転数（送風量）を低下させる。すると、送風用ファン１３の回転による吸入負圧が低下する。従って、車速が上昇して外気圧力が上昇すると、ケーシング２０ａの内部空間の圧力Ｐａが内気圧力（車室内圧力）Ｐｂより高くなる（Ｐａ＞Ｐｂ）。

これにより、サブドア４０が図１の破線位置に示すようにケーシング２０ａの内壁面、すなわち、補助内気導入口３０の開口周縁の内壁面に押し付けられて、補助内気導入口３０を閉塞する。したがって、外気モードによる暖房時に、低温外気が補助内気導入口３０を通過して車室内へ直接流入するという不具合を確実に防止できる。

また、内気導入モードでは、内外気切替ドア２３が内気導入口２１を開口（全開）するとともに、外気導入口２２を閉塞（全閉）する。したがって、送風機部１０の駆動用モータ１４に通電して送風用ファン１３を回転すると、内気導入口２１から内気がケーシング２０ａ内に導入され、更に、スクロールケーシング１１内を経て空調ユニット（図示せず）側へ内気が送風される。

以上説明したように、サブドア４０のドア本体部４１を、弾性を有する材料であるポリウレタンにより構成することで、サブドア４０の閉塞時におけるドア本体部４１とケーシング２０ａとの衝突音を低減することができる。このとき、パッキンを別途配設する必要がないため、サブドア４０を一部品で構成できる、すなわち簡素な構成とすることができる。

さらに、ドア本体部４１における第１基準方向Ｘの中心より一端部に近い側に、第１基準方向Ｘに対して直交するように配置されたスリット４３を形成することで、サブドア４０の開口時に、ドア本体部４１をスリット４３を曲げ起点として折り曲げることができる。すなわち、サブドア４０が固定端近傍から開き易くなるため、外気導入モード時に補助内気導入口３０からの所定の内気量を確保することが可能となる。

また、ドア本体部４１におけるスリット４３が形成された部位には、ドア本体部４１を補強する補強部材４４を設けることで、ドア本体部４１におけるスリット４３が形成された部位の強度を向上することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、補助内気導入口３０およびサブドア４０を内外気切替ドア２３に配設した点が異なっている。

図３は、本第２実施形態に係る車両用空調装置の内外気切替装置２０を示す断面図である。図３に示すように、内外気切替ドア２３は、片持ち式の板ドアにより構成されている。具体的には、内外気切替ドア２３は、樹脂からなる板状の基板部２５を有している。この基板部２５は、両導入口２１、２２を閉塞するのに十分な大きさの矩形状に形成されており、内外気切替ドア２３の剛性を保つ働きをしている。そして、基板部２５の略中央部には、長方形状の補助内気導入口３０が形成されている。

基板部２５の一辺には、基板部２５を支持する略円柱形状のシャフト２６が樹脂により一体成形されている。このシャフト２６の両端には、シャフト２６の軸方向に突出する回転軸（図示せず）が形成され、回転軸はケーシング２０ａに回動可能に固定されている。そして、両端の回転軸のうち、一方の回転軸には、リンク機構（図示せず）が接続されるようになっている。

基板部２５における外気導入口２２に対向する側の面には、補助内気導入口３０を開閉するサブドア４０が設けられている。また、基板部２５における外気導入口２２に対向する側の面は、サブドア４０が補助内気導入口３０を開口させる際に、サブドア４０の可動範囲を制限する樹脂製の板状のガイド２７である。ガイド２７は、基板部２５に取り付けるための取付部としての係止爪（図示せず）を備えており、サブドア４０の貫通孔４２（図２参照）を介して基板部２５に係止することによりガイド２７だけでなく、サブドア４０の一端部側を固定している。

次に、上述の構成に基づき本実施形態の内外気切替装置の作動について説明する。

外気導入モードでは、内外気切替ドア２３が内気導入口２１を閉塞（全閉）するとともに、外気導入口２２を開口（全開）する。そして、送風用ファン１３により外気導入口２２よりケーシング２０ａ内に外気が導入される。ここで、送風用ファン１３の吸い込み側では負圧が発生し、内外気切替ドア２３の両側に圧力差が生じることにより、サブドア４０は撓んで補助内気導入口３０を開口し、補助内気導入口３０から内気をケーシング２０ａ内に混入させる。これにより、車室内の冷暖房効果を落とさず、とりわけ冬季には車室内の窓ガラスの曇り止めを図ることができる。

また、この状態で送風用ファン１３が運転を停止した場合には、車両走行時にラム圧により、外気導入口２２から外気が導入されるが、サブドア４０は自重により補助内気導入口３０を閉塞し、外気が内気導入口２１から車室内に漏れることを防止する。

次に、内気導入モードでは、内外気切替ドア２３は外気導入口２２を閉塞するように駆動される。そして、送風用ファン１３により内気導入口２１よりケーシング２０ａ１０内に内気が導入される。このときサブドア４０は、補助内気導入口３０を閉塞して、外気を遮断する。

このように、補助内気導入口３０およびサブドア４０を内外気切替ドア２３に配設した内外気切替装置においても、サブドア４０を上記第１実施形態と同様の構成とすることで、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、補助内気導入口３０およびサブドア４０を、第１基準方向Ｘの長さａが第２基準方向Ｙの長さｂより短い横長の長方形状に形成した例について説明したが、これに限らず、第１基準方向Ｘの長さａが第２基準方向Ｙの長さｂより長い縦長の長方形状に形成してもよい。

また、上記各実施形態では、スリット４３を、ドア本体部４１の厚さ方向から見たときに第１基準方向Ｘに対して直交するように配置した例について説明したが、これに限らず、スリット４３を、ドア本体部４１の厚さ方向から見たときに第１基準方向Ｘに対して任意の角度傾斜するように配置してもよい。

また、上記各実施形態では、スリット４３を、ドア本体部４１に第２基準方向Ｙに６個配置し、かつ、第１基準方向Ｘに２列配置した例について説明したが、スリット４３の配置数は任意に変更可能である。

２０ａ ケーシング
２１ 内気導入口
２２ 外気導入口
２３ 内外気切替ドア
３０ 補助内気導入口（開口部）
４０ サブドア
４１ ドア本体部
４３ スリット
４４ 補強部材

Claims (2)

1. 車室内気を導入するための内気導入口（２１）および車室外気を導入するための外気導入口（２２）を有するケーシング（２０ａ）と、
   前記ケーシング（２０ａ）内に設けられ、前記内気導入口（２１）および前記外気導入口（２２）を選択的に開閉する内外気切替ドア（２３）とを備え、
   前記ケーシング（２０ａ）および前記内外気切替ドア（２３）の少なくとも一方には、前記内外気切替ドア（２３）が前記外気導入口（２２）を開口する外気導入モード時に前記内気を導入するための開口部（３０）が形成されるとともに、前記開口部（３０）を開閉するサブドア（４０）が設けられており、
   前記サブドア（４０）は、ポリウレタンにより構成されたドア本体部（４１）を有しており、
   前記ドア本体部（４１）の厚さ方向に対して直交する特定の方向を基準方向（Ｘ）としたとき、
   前記サブドア（４０）は、前記ドア本体部（４１）における前記基準方向（Ｘ）の一端部が前記ケーシング（２０ａ）および前記内外気切替ドア（２３）の少なくとも一方に固定された片持ち板ドアであり、
   前記ドア本体部（４１）には、スリット（４３）が形成されており、
   前記スリット（４３）は、前記ドア本体部（４１）の厚さ方向から見たときに、前記基準方向（Ｘ）に対して傾斜して配置されているとともに、前記ドア本体部（４１）における前記基準方向（Ｘ）の中心より前記一端部に近い側に配置されていることを特徴とする内外気切替装置。
2. 前記ドア本体部（４１）における前記スリット（４３）が形成された部位には、前記ドア本体部（４１）を補強する補強部材（４４）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内外気切替装置。

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