JP5393262B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調用空気を濾過するためのフィルタを備えた車両用空調装置に関するものである。

従来から、空調用空気を濾過するためのフィルタを備えた車両用空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のフィルタは、送風ファンを収容するケーシング内に配設されている。ケーシング内には、フィルタの周縁部を支持する支持部が設けられており、フィルタは支持部に支持された状態で空気の濾過を行っている。

特開２００７−１４５０７６号公報

ところで、一般にフィルタは不織布等の柔軟な材料で構成されているので、特に送風量の多いときには風圧により風下側へ撓むように変形することが考えられる。また、フィルタは経年変化等によっても変形してしまう虞れがある。フィルタが変形すると、ケーシングの支持部から外れて不具合を引き起こす原因となる。このことに対し、フィルタの外れを抑止する構造をフィルタやケーシングに設けることが考えられる。ところが、そのような構造をフィルタやケーシングにわざわざ設けると、コストの高騰を招くことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空調装置に一般に設けられているダンパの回動軸を利用してフィルタの外れを抑止できるようにすることで、低コストでフィルタの外れを抑止できるようにすることにある。

第１の発明は、空調用機器を収容するとともに、空調用空気が流れる空気流路を有するケーシングと、上記ケーシング内の空気流路に配置され、空調用空気を濾過するフィルタと、上記空気流路を開閉するダンパとを備えた車両用空調装置において、上記ケーシングには、上記フィルタの周縁部を支持するケーシング側フィルタ支持部が設けられ、上記ダンパには、空気流路を閉塞するための閉塞部と、該閉塞部を回動させるための回動軸とが設けられ、上記回動軸は、上記ケーシング側フィルタ支持部に支持されたフィルタの風下側に配置され、風下側から見て該フィルタを横切るように延びるとともに、風下側へ変形したフィルタを該フィルタの風下側から支持するように形成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、フィルタが送風時の風圧を受けたり、経年変化を起こして風下側へ変形した場合に、ダンパの回動軸によって風下側から支持される。

第２の発明は、第１の発明において、ダンパの閉塞部は板状に形成され、該閉塞部の回動軸方向両側には該閉塞部から突出するように延びる側板部が設けられ、回動軸は該側板部の先端側に設けられ、フィルタは、上記閉塞部と上記回動軸との間に配置されることを特徴とするものである。

この構成によれば、ダンパの閉塞部と回動軸との間に空間が形成される。この空間にフィルタが配置されることになるので、ダンパに形成される空間を有効に利用することが可能になる。

第３の発明は、第１または２の発明において、ダンパの回動軸は、フィルタの風下側の面における中央寄りに対応するように位置付けられていることを特徴とするものである。

すなわち、フィルタはその周縁部がケーシング側フィルタ支持部に支持されているので、中央寄りの部分が周縁部に比べて変形し易い。この構成では、ダンパの回動軸をフィルタの中央寄りの部分に対応するように位置付けているので、フィルタの中央部分ないし中央部分近傍を回動軸によって支持することが可能になる。

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、フィルタは、連続する波形をなすように折り曲げ成形された濾過材を備えており、ダンパの回動軸は、上記濾過材の波形が連続する方向に延びていることを特徴とするものである。

すなわち、濾過材を波形にして濾過面積を広くした場合には、濾過材のうち、波形を構成する山や谷の部分が大きく撓むように変形することが考えられる。この部分を１本の回動軸で支持して変形量を小さくすることが可能になる。

第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、回動軸には、径方向に突出するダンパ側フィルタ支持部が設けられていることを特徴とするものである。

第６の発明は、第１から５のいずれか１つの発明において、回動軸におけるフィルタの風下側に対向する部分は、径方向に屈曲していることを特徴とするものである。

第５及び第６の発明によれば、フィルタの広い範囲を回動軸によって支持することが可能になる。

第１の発明によれば、ダンパの回動軸をフィルタの風下側に配置し、この回動軸によってフィルタを支持できるので、フィルタの外れを抑止する構造をフィルタやケーシングに設けることなく、ダンパを利用してフィルタの外れを抑止できる。これにより、フィルタの外れを低コストで抑止できる。

第２の発明によれば、ダンパの閉塞部と回動軸との間に形成される空間にフィルタを配置するようにしたので、フィルタを有する空調装置をコンパクトにまとめることができる。

第３の発明によれば、ダンパの回動軸を、フィルタの風下側の面における中央寄りに対応するように位置付けたので、フィルタの変形し易い部分を効果的に支持してフィルタの外れを未然に防止できる。

第４の発明によれば、波形の濾過材を備えたフィルタの変形量をダンパの１本の回動軸によって小さく抑えることができる。

第５及び第６の発明によれば、フィルタの広い範囲をダンパの回動軸で支持でき、フィルタの外れを未然に防止できる。

実施形態に係る車両用空調装置を車両後側から見た図である。 蓋部材を取り外した状態の送風ユニットを車両後側から見た図である。 図２におけるIII−III線断面図である。 ファン及びモーターを省略した送風ユニットの分解斜視図である。 ロータリーダンパを閉塞板部側から見た斜視図である。 ロータリーダンパを回動軸側から見た斜視図である。 図３におけるVII−VII線に相当する断面図である。 変形例１に係る図６相当図である。 変形例２に係る図６相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態１に係る車両用空調装置１を車両後側から見た図を示す。この空調装置１が配設される自動車は、運転席及び助手席がそれぞれ車両右側及び左側に設けられた、いわゆる右ハンドル車である。この実施形態の説明では、説明の便宜を図るため、車幅方向左側を単に「左」といい、また、車幅方向右側を単に「右」というものとする。

上記空調装置１は、空調用空気を送風する送風ユニット３と、この送風ユニット３から送風された空気を導入して調和空気とする空調ユニット４と、この空調ユニット４に送風ユニット３から送風された空調用空気を送るための中間ダクト５とを備えている。

上記空調ユニット４は、車室のインストルメントパネル（図示せず）内の左右方向略中央部に配置されている一方、上記送風ユニット３は空調ユニット４に対して左側へ離間して助手席の前方に配置されている。

上記送風ユニット３は、空調用機器としてのファン４７（図３に示す）を収容するケーシング６を備えている。図２にも示すように、このケーシング６の上側部分は、送風ユニット３内へ空調用空気を取り入れるための空気取入部７とされている一方、下側部分は、その取り入れた空気を上記空調ユニット４へ送風するための送風部８とされている。また、ケーシング６の空気取入部７と送風部８との間の部分は、フィルタ４０（図３や図４に示す）を収容するためのフィルタ収容部３０とされている。フィルタ４０は、略矩形の厚肉板状に形成され、空気通過面が略水平に延びるように配置されている。尚、図１の符号１９，１９は送風ユニット３を車体に固定するための脚部である。

図３に示すように、ケーシング６内には、空気取入部７から送風部８へ延びる空気流路Ｓが設けられており、空気取入部７から導入された空調用空気が空気流路Ｓを流通するようになっている。

空気取入部７の上部の車両前側には、車室外の空気を取り入れるための外気取入口１０が形成され、車両後側には、車室内の空気を取り入れるための内気取入口１１が形成されている。外気取入口１０及び内気取入口１１は、空気流路Ｓの上流端を構成している。外気取入口１０と内気取入口１１とは、略同じ矩形状である。外気取入口１０の周縁部には、ケーシング６の外方へ延びるダクト１２が形成されている。ダクト１２の先端部分は、車両のダッシュパネル（図示せず）に形成された開口部（図示せず）を介して室外と連通するようになっている。また、図１や図２に示すように、ケーシング６には、内気取入口１１を覆う格子状のグリル１４が設けられている。

図３に示すように、ケーシング６の内部には、外気取入口１０及び内気取入口１１の周縁部にシール板部６ａが形成されている。シール板部６ａは、ケーシング６の内方へ突出し、かつ、取入口１０、１１の全周に亘って連続して延びている。

ケーシング６の内部には、ロータリーダンパ２０が配設されている。ロータリーダンパ２０は、外気取入口１０と内気取入口１１とが並ぶ方向（前後方向）に回動して外気取入口１０と内気取入口１１とを選択的に開閉するように構成されている。具体的には、図５及び図６に示すように、ロータリーダンパ２０は、閉塞板部（閉塞部）２１と、閉塞板部２１の左右方向両端にそれぞれ連なる三角形状の左側板部２２及び右側板部２３と、左右の両側板部２２、２３を連結するように左右方向に延びる回動軸２４とを備えている。閉塞板２１は、外気取入口１０と内気取入口１１とのうち、いずれかを閉塞するためのものであり、左右方向に長い矩形状をなしている。左側板部２２及び右側板部２３は、閉塞板２１に対し略垂直に突出するように延びている。左側板部２２と右側板部２３とは略平行である。

回動軸２４は、左側板部２２の先端部と右側板部２３の先端部とを連結するように、閉塞板部２１と略平行に直線状に延びている。回動軸２４の左端部は、左側壁部２２から左側へ突出し、回動軸２４の右端部は、右側壁部２３から右側へ突出している。図７に示すように、回動軸２４と閉塞板２１との間隔は、後述するフィルタ４０を配設するための空間Ｗが形成されるように十分に確保されている。

ロータリーダンパ２０の周縁部には、シール部材２５が配設されている。シール部材２５は、発泡樹脂材等の弾性材で構成されている。シール部材２５は、ケーシング６のシール板部６ａに接触するようになっている。

回動軸２４の左端部は、ケーシング６の左壁部に回動可能に支持されている。また、回動軸２４の右端部は、ケーシング６の右壁部に回動可能に支持され、該右壁部からケーシング６の外方へ突出している。

ケーシング６の右壁部には、ロータリーダンパ２０を回動させるための内外気切替用モータアクチュエータ（図示せず）及び内外気切替用リンク機構（図示せず）が配設されている。上記内外気切替用モータアクチュエータは、ケーシング６の右側壁部に突設されたボス（図示せず）に締結固定されている。また、上記内外気切替用リンク機構は、内外気切替用モータアクチュエータの出力軸が連結される駆動リンクと、ロータリーダンパ２０の回動軸２４が連結される駆動アームとで構成されており、これらは互いに係合している。

上記内外気切替用モータアクチュエータによる操作力が駆動リンク及び駆動アームを介してロータリーダンパ２０に伝達されると、ロータリーダンパ２０が回動軸２４周りに回動する。

図３に示すように、ロータリーダンパ２０を前方へ回動させると、閉止板部２１が外気取入口１０を閉塞する位置となり、内気取入口１１が開放される。また、ロータリーダンパ２０のシール部材２５は、ケーシング６の外気取入口１０周りのシール板部６ａに当接して外気取入口１０の周縁部がシールされる。これにより、ケーシング６の空気流路Ｓには、車室内の空気のみが導入される内気導入モードとなる。

一方、ロータリーダンパ２０を後方へ回動させると、閉止板部２１が内気取入口１１を閉塞する位置となり、外気取入口１０が開放される。また、ロータリーダンパ２０のシール部材２５は、ケーシング６の内気取入口１１周りのシール板部６ａに当接して内気取入口１１の周縁部がシールされる。これにより、ケーシング６の空気流路Ｓには、車室外の空気のみが導入される外気導入モードとなる。

フィルタ収容部３０は、フィルタ４０を囲むように形成されている。ここに収容されるフィルタ４０は、図４や図７に示すように、濾過材を所定方向に連続する波形をなすように折り曲げ成形してなるフィルタ本体４１と、フィルタ本体４１の周縁部を囲むように形成された枠部４２とを備えている。フィルタ本体４１と枠部４２とは一体化されており、一緒に交換されるものである。フィルタ４０は、フィルタ収容部３０に収容された状態で、フィルタ本体４１の波形が連続する方向が左右方向となるように設定されている。

図２に示すように、フィルタ収容部３０の後壁部には、フィルタ４０の交換作業時に該フィルタ４０を脱着するための脱着孔３１が形成されている。脱着孔３１は、フィルタ４０の形状に対応して左右方向に長い矩形状となっている。図１に示すように、ケーシング６には、脱着孔３１を閉塞する蓋部材３２が取り付けられている。蓋部材３２は、脱着孔３１に対応した矩形板状とされている。蓋部材３２の周縁部には、脱着孔３１の周縁部に係合する爪（図示せず）が形成されている。

図３に示すように、フィルタ収容部３０には、フィルタ４０の周縁部を風下側から支持する支持板部（ケーシング側支持部）３３が形成されている。支持板部３３は、フィルタ収容部３０の内面からケーシング６の内方へ向けて突出して周方向に延びている。支持板部３３は、ロータリーダンパ２０の回動軸２４よりも上方で、かつ、閉塞板部２１よりも下方に位置している。これにより、図７にも示すように、支持板部３３に支持されたフィルタ４０は、ロータリーダンパ２０の回動軸２４と閉塞板部２１との間に位置付けられ、回動軸２４は、支持板部３３に支持されたフィルタ４０の風下側に配置されることになる。また、ロータリーダンパ２０の回動軸２４の延びる方向は左右方向であるため、回動軸２４の延びる方向と、フィルタ本体４１の波形が連続する方向とが略一致している。

また、回動軸２４は、フィルタ４０の風下側の面（下面）における前後方向中央寄りに対応するように位置付けられており、空気流れ方向に沿って見たときに、フィルタ４０の前後方向中央部近傍を回動軸２４が横切るように延びている。

図３及び図７に示すように、フィルタ４０の風下側の面は、ロータリーダンパ２０の回動軸２４から上方に離れている。フィルタ４０の風下側の面と回動軸２４との離間寸法ｈ（図７に示す）は、後述する送風時にフィルタ本体４１が変形しても、フィルタ４０が支持板部３３から外れることなく、回動軸２４に支持された状態を維持できる程度であり、例えば、約５ｍｍ〜１０ｍｍに設定されている。

また、ロータリーダンパ２０が前側へ回動した状態、及び後側へ回動した状態で該ロータリーダンパ２０の閉塞板部２１やシール部材２５がフィルタ４０の風上側の面である上面から離れるように、各部の寸法及びロータリーダンパ２０の回動範囲が設定されている。従って、ロータリーダンパ２０は、フィルタ４０に接触することなく回動する。

また、図３に示すように、フィルタ収容部３０の前壁部の内面には、フィルタ４０の前端面に当接する２本の突条部３４が上下方向に間隔をあけて形成されている。これら突条部３４は、左右方向に延びている。

フィルタ収容部３０と送風部８との間には、隔壁４５が形成されている。隔壁４５には、ベルマウス形状の孔部４６が形成されている。孔部４６は、空気流路Ｓの一部を構成している。送風部８内における孔部４６の下方には、遠心式多翼ファン４７が、その回転軸を上下方向に向けた状態で配設されている。送風部８の下壁部には、ファン４７を回転させるモーター４８が取り付けられている。

送風部８内におけるファン４７の周囲には、ファン４７から吹き出した空気が集合する空気流出路４９が形成されている。送風部８の右側壁には、図示しないが、空気流出路４９の下流端が開口しており、この下流端開口に中間ダクト５の左端部が接続されている。

また、図１に示すように、空調ユニット４のケーシング３０は、全体として上下方向に長く、送風ユニット３のケーシング６よりも大型に形成されている。ケーシング３０の左側壁には、導入口２５が形成されており、この導入口２５に中間ダクト８の右端部が接続されている。

ケーシング３０内には、導入口２５から上方へ延びる空気流路Ｒが設けられている。空気流路Ｒには、冷却用熱交換器としてのエバポレータ（空調用機器）３４と、加熱用熱交換器としてのヒータコア４３とが配置されている。エバポレータ３４を通過した空気と、ヒータコア４３を通過した空気とを混合させることにより、調和空気が生成されるようになっている。ケーシング３０には、フェイス吹出口６６、フット吹出口（図示せず）及びデフロスタ吹出口（図示せず）が形成されている。これら吹出口は、ケーシング３０の内部に配設された吹出方向切替ダンパ（図示せず）により開閉されるようになっている。

次に、上記のように構成された空調装置１の動作について説明する。図３に示すように、送風ユニット３のロータリーダンパ２０が前方へ回動して内気取入モードとされている状態でファン４７が回転すると、内気取入口１１から車室内の空気が空気流路Ｓに流入する。空気流路Ｓに流入した空気は、フィルタ４０を通過して濾過される。このとき、送風量が多いと、フィルタ４０は風圧によって下向きの力を大きく受け、図７に仮想線で示すように、柔軟なフィルタ本体４１は下方へ撓むように変形することがある。フィルタ本体４１の下方には、ロータリーダンパ２０の回動軸２４が位置しているので、下方へ変形したフィルタ本体４１は回動軸２４に接し、該回動軸２４により支持される。これにより、フィルタ本体４１の変形量が小さく抑えられ、フィルタ４０が支持板部３３から外れるのが抑止される。また、これによりフィルタ４０がファン４７に巻き込まれるようになるのも抑止される。

フィルタ４０で濾過された空気は、空気流出路４９を通り、中間ダクト５を流れて空調ユニット３０の空気流路Ｒに流入し、温度調節された後、各吹出口から車室内に供給される。

また、空調装置１を長期間使用している場合に、フィルタ本体４１が下方へ撓むように変形することがある。この場合にも、フィルタ本体４１がロータリーダンパ２０の回動軸２４によって支持されるので、フィルタ４０が支持板部３３から外れるのが抑止される。

以上説明したように、この実施形態に係る空調装置１によれば、ロータリーダンパ２０の回動軸２４をフィルタ４０の風下側に配置し、フィルタ本体４１が風下側へ変形したときに、該回動軸２４によってフィルタ本体４１を支持することができるので、フィルタ４０の外れを抑止する構造をフィルタ４０やケーシング６に設けることなく、内外気切替用のロータリーダンパ２０の回動軸２４を利用してフィルタ４０の外れを低コストで抑止できる。

また、ロータリーダンパ２０の閉塞板部２１と回動軸２４との間に形成される空間にフィルタ４０を配置するようにしたので、フィルタ４０を有する空調装置１をコンパクトにまとめることができる。

また、ロータリーダンパ２０の回動軸２４を、フィルタ４０の風下側の面における中央寄りに対応するように位置付けたので、フィルタ４０の変形し易い部分を効果的に支持してフィルタ４０の外れを未然に防止できる。

また、フィルタ４０は、連続する波形をなすように折り曲げ成形されたフィルタ本体４１を備えているので濾過面積を広く確保できる。フィルタ本体４１をこのように折り曲げ成形すると、図７に仮想線で示すようにフィルタ本体４１の山や谷の部分が大きく撓むように変形し易くなることが考えられる。この場合に、ロータリーダンパ２０の回動軸２４がフィルタ本体４１の波形が連続する方向に延びるように配置されているので、１本の回動軸２４でフィルタ本体４１の変形し易い部分を支持でき、フィルタ本体４１の変形量を小さく抑えることができる。

尚、上記実施形態では、ロータリーダンパ２０の回動軸２４を直線状に形成しているが、これに限らず、例えば、図８に示す変形例１のように、回動軸２４におけるフィルタ４０の風下側に対向する部分に、径方向に屈曲させた屈曲部２４ａ、２４ａを設けてもよい。この変形例１では、屈曲部２４ａにより、フィルタ４０の広い範囲が支持されることになるので、フィルタ４０が支持板部３３から外れるのを未然に防止できる。また、屈曲部２４ａ、２４ａは回動軸２４の径方向に突出する形状となっており、その突出方向は、ロータリーダンパ２０がどの回動位置にあるときも、屈曲部２４ａ、２４ａがフィルタ４０の下面に接触しないように設定されている。屈曲部２４ａの数は、１つであってもよい。屈曲部２４ａは、ロータリーダンパ２０の回動時にフィルタ４０に接触しないように形状設定されている。

また、図９に示す変形例２のように、ロータリーダンパ２０の回動軸２４には、径方向へ突出する複数の板部（ダンパ側フィルタ支持部）２４ｂ、２４ｂを軸方向に間隔をあけて設けるようにしてもよい。これら板部２４ｂ、２４ｂは、回動軸２４の径方向に突出している。板部２４ｂ、２４ｂの突出方向は、ロータリーダンパ２０がどの回動位置にあるときも、板部２４ｂ、２４ｂがフィルタ４０の下面に接触しないように設定されている。この変形例２によっても、変形例１と同様に、フィルタ４０の広い範囲を支持できるので、フィルタ４０が支持板部３３から外れるのを未然に防止できる。板部２４ｂの数は、１つであってもよい。また、変形例２の回動軸２４に変形例１のような板部２４ｂを設けてもよい。

また、上記実施形態では、空調装置１が送風ユニット３と空調ユニット４とに分割されているセミセンタタイプに本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、送風ファン４７、エバポレータ３４及びヒータコア４３を１つのケーシングに収容したフルセンタタイプにも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、フィルタ４０の空気通過面が略水平である場合について説明したが、これに限らず、例えば、フィルタ４０の空気通過面が略鉛直である場合や、傾斜している場合にも本発明を適用することが可能である。

また、フィルタ４０の構造は、枠部４２を省略した構造であってもよい。また、フィルタ４０は、複数に分割されていてもよい。

以上説明したように、本発明は、フィルタを備えた車両用空調装置に適用することができる。

１ 車両用空調装置
６ ケーシング
２０ ロータリーダンパ
２１ 閉塞板部（閉塞部）
２２ 左側板部
２３ 右側板部
２４ 回動軸
２４ａ 屈曲部
２４ｂ 板部（ダンパ側フィルタ支持部）
３３ 支持板部（ケーシング側フィルタ支持部）
４０ フィルタ
４１ フィルタ本体（濾過材）
４７ ファン（空調用機器）
Ｓ 空気流路

Claims (6)

1. 空調用機器を収容するとともに、空調用空気が流れる空気流路を有するケーシングと、
   上記ケーシング内の空気流路に配置され、空調用空気を濾過するフィルタと、
   上記空気流路を開閉するダンパとを備えた車両用空調装置において、
   上記ケーシングには、上記フィルタの周縁部を支持するケーシング側フィルタ支持部が設けられ、
   上記ダンパには、空気流路を閉塞するための閉塞部と、該閉塞部を回動させるための回動軸とが設けられ、
   上記回動軸は、上記ケーシング側フィルタ支持部に支持されたフィルタの風下側に配置され、風下側から見て該フィルタを横切るように延びるとともに、風下側へ変形したフィルタを該フィルタの風下側から支持するように形成されていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   ダンパの閉塞部は板状に形成され、該閉塞部の回動軸方向両側には該閉塞部から突出するように延びる側板部が設けられ、回動軸は該側板部の先端側に設けられ、
   フィルタは、上記閉塞部と上記回動軸との間に配置されることを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用空調装置において、
   ダンパの回動軸は、フィルタの風下側の面における中央寄りに対応するように位置付けられていることを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   フィルタは、連続する波形をなすように折り曲げ成形された濾過材を備えており、
   ダンパの回動軸は、上記濾過材の波形が連続する方向に延びていることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   回動軸には、径方向に突出するダンパ側フィルタ支持部が設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の車両用空調装置において、
   回動軸におけるフィルタの風下側に対向する部分は、径方向に屈曲していることを特徴とする車両用空調装置。

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