JP7025108B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタを内部に備える車両用空調装置に関する。

車両用空調装置に搭載されるフィルタは、空調装置の内部を通流する空気に含まれる塵やゴミを捕捉して空気を清浄化するためのものであり、空調装置に対して着脱可能に設定される。一方、車両用空調装置は、一般に、車室内前方の狭いスペースに搭載される。このためフィルタは、狭い空間においても着脱可能とされる構造が要請される。

そこで、特許文献１に記載される車両用空調装置では、フィルタを複数個に分離したフィルタ部で構成し、この複数個のフィルタ部をヒンジによって回動可能に連結すると共に、空調装置に収容された後は、空調装置の空気通路全体の断面を占めるように、複数個のフィルタ部同士を隣接させる構成が示されている。このようなフィルタによれば、フィルタを複数個のフィルタ部に分離しているので、狭い空間においても、各フィルタ部を空調装置の空気通路への着脱が容易となる。

特許文献１に示されるフィルタは、空調装置に収容された後は、複数個のフィルタ部を隣接させて空調装置の空気通路に配置される。このため、フィルタ部と他のフィルタ部との隣接部分は、空気の流速が相対的に早い空気通路の中央付近に位置される。そして、隣接部分に意図しない隙間が存在した場合、塵やゴミが当該隙間を通過して、フィルタとしての集塵性能の低下につながるおそれがある。

ところで、特許文献２には、フィルタの周囲を枠体で囲み、この枠体に空気の通流方向に垂直な方向の凸部および凹部を形成するとともに、隣接するフィルタの枠体に形成されたそれぞれの凸部と凹部とを嵌合させる構成が示されている。この構成により、フィルタの隣接部分に隙間が発生することが防止され、空気のリークが抑制できる、とされている。

特開２０００－２１１３５３号公報 特開２００８－１１９６８３号公報

しかしながら、枠体に凸部および凹部を形成する構成では空気通路の断面積が減少し、空気通路の通気抵抗の上昇や、空気の風量が減少につながるおそれがある。

そこで本発明は、複数個に分離されたフィルタ部が隣接しつつ空気通路に配置される場合に、空気通路の断面積の減少が無く、空気のリークも抑制された車両用空調装置を提供することを目的とする。

本発明の好適な一実施形態によれば、車両用空調装置であって、内部に空気が流れる空気通路を有するケースと、空気通路に配置されるフィルタ集合体とを有し、フィルタ集合体は、複数個の分離したフィルタ部を空気の流れ方向に対し並列方向に隣接して配置されて構成され、フィルタ部はそれぞれ、集塵部材を交互に山折形状と谷折形状とを有した集塵領域と、対向する２つの側面に設けられて前記山折形状と前記谷折形状とを維持する形状維持部と、を有し、フィルタ部のうち一のフィルタ部は、他のフィルタ部と隣接して配置される側の側面に設けられて、空気の流れ方向の下流側を支点として前記並列方向に拡大可能であり、濾材により形成された隙間閉塞部を有することを特徴とする、空調装置が提供される。

したがって、一のフィルタ部の側面には、弾性体である濾材で形成される隙間閉塞部が設けられ、空気の流れ方向において下流側を支点としつつ空気の流れ方向に直交する方向に拡大可能とされているから、一のフィルタ部の側面と他のフィルタ部の側面との隣接部に隙間が存在したとしても、空気の流れによって隙間閉塞部が拡がって隙間を埋めるので、塵やゴミが当該隙間を通過することが防止される。

さらに、隙間防閉塞部は、空気の通流が可能な濾材により形成されているから、空気通路の断面積の減少がなく、通気抵抗の上昇を合理的に抑制することができる。

ここで、隙間閉塞部は、集塵部材が連続することで形成されることが好ましい。集塵部と隙間閉塞部とを連続して構成することで、部品点数を増加することなく、空気のリークを防止できる。

また、フィルタ集合体は、空気の流れ方向に直交する面に対して傾斜した方向に沿って配置される場合、隙間閉塞部は、一のフィルタ部の側面のうち、空気の流れ方向に対して鋭角に配置された側面に形成されることが好ましい。フィルタ集合体が空気の流れ方向に直交する面に対して傾斜して配置された場合でも、隙間閉塞部は、空気の流れによって確実に拡がって、空気のリークを防止できる。

上記本発明の実施形態によれば、複数個に分離されたフィルタ部が隣接しつつ空気通路に配置される場合に、空気通路の断面積の減少が無く、空気のリークも抑制された車両用空調装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る車両用空調装置およびこれに装着されるフィルタ部を模式的に示す図であって、空調装置を斜め後方から見た斜視図である。 図１に示す車両用空調装置の構造を模式的に示す図であって、空調装置を左右方向の中央で分割し右方向を見た断面図である。 一のフィルタ部を示すもので、（ａ）は左側の側面図、（ｂ）は後方から前方を見た後方正面図である。 他のフィルタ部を示すもので、（ａ）は左側の側面図、（ｂ）は後方から前方を見た後方正面図である。 図２の空調装置のうち、フィルタ部が隣接したＫ部を拡大した図に対応する図で、本発明の課題を示す説明図である。 図２の空調装置のうち、フィルタ部が隣接したＫ部を拡大した図で、（ａ）は空気の流れが無い状態、（ｂ）は空気の流れがある状態を示す説明図である。 図２の空調装置のうち、一のフィルタ部と他のフィルタ部とが隣接したＫ部を拡大した図である。 一のフィルタ部のうち本発明の他の実施形態を示すもので、（ａ）は左側の側面図、（ｂ）は後方から前方を見た後方正面図である。

以下に図１～図４、および図６～図７を参照して、本発明による車両用空調装置の一実施形態について説明する。

図１は、一実施の形態に係る車両用空調装置およびこれに装着されるフィルタ部を模式的に示す図であって、空調装置を斜め後方から見た斜視図である。また、図２は、図１に示す車両用空調装置の構造を模式的に示す図であって、空調装置を左右方向の中央で分割し右方向を見た断面図である。

図１に示すように、車両用空調装置１００は、車室内の前方の空間に配置される。具体的には、車室内空間ＣとエンジンルームＥとを区画する隔壁Ｆの近傍に配置されて、車室内空間の空気（内気）あるいは車室外の空気（外気）、またはこれらの混合空気を取り入れて、温度調和し、吹出口から車室内空間Ｃへ吹出す。

車両用空調装置１００は、内部に空気が流れる空気通路２を有するケース１と、内気あるいは外気を取り入れて空気通路２に空気を流す送風部３を有し、空気通路２にフィルタ集合体４０を配置するためのフィルタ収容部４が形成されている。ケース１と送風部２とは、一体的に形成される場合と、別体として形成される場合とがある。

ケース１は、ポリプロピレン等の樹脂で形成され、内部通路２に冷却用熱交換器５、加熱用熱交換器６を収容する。さらに内部通路２には、図示しないが、冷却用熱交換器５を流出した空気を加熱用熱交換器６に向かう空気と加熱用熱交換器６を迂回する空気とに任意の比率で分配するエアミックスドアが配置される。冷却用熱交換器５および／または加熱用熱交換器６を流出した空気は適宜混合されて、ケース１に設けられたデフロスト吹出口７、ベント吹出口８、フット吹出口９のいずれかから車室内空間Ｃへ供給される。

冷却用熱交換器５は、そこを通過する空気を冷却する熱交換器で、供給される熱媒体と空気との熱を交換する。熱媒体には、例えばフロン等の冷媒や、冷却水が用いられる。熱媒体は、供給用熱媒体配管５ａを通過して冷却用熱交換器５に供給され、空気と熱の交換が終了したのち、回収用熱媒体配管５ｂを通過して回収される。供給用熱媒体配管５ａ、冷却用熱交換器５、回収用熱媒体配管５ｂは、冷凍サイクルの一部分を構成する。

加熱用熱交換器６は、そこを通過する空気を加熱する熱交換器で、供給される熱媒体と空気との熱を交換する。熱媒体には、例えばフロン等の冷媒や、エンジン冷却水等の温水が用いられる。熱媒体は、供給用熱媒体配管６ａを通過して加熱用熱交換器６に供給され、空気と熱の交換が終了したのち、回収用熱媒体配管６ｂを通過して回収される。供給用熱媒体配管６ａ、冷却用熱交換器５、回収用熱媒体配管６ｂは、暖房サイクルの一部分を構成する。

供給用熱媒体配管５ａ、回収用熱媒体配管５ｂ、供給用熱媒体配管６ａ、回収用熱媒体配管６ｂは、エンジンルームに収容される図示しない装置と接続されるために、図１に示されるように、ケース１の前方に向かって延びている。

図２に示すように、フィルタ集合体４０は、複数個の分離したフィルタ部である一のフィルタ部３０と他のフィルタ部２０を、空気の流れ方向に対し、並列方向に隣接して配置されて構成される。本実施形態において、「空気の流れ方向に対し、並列方向に」とは、空気の流れ方向（図２において、前方から後方に向かう概ね水平の流れ方向）に対して、略直交する方向に（図２において、上下の方向に）に、という意味である。内部通路２のうち、空気の流れ方向が下方向から後方へと変更する位置に配置されており、フィルタ集合体４０を通過する空気の流れ方向は、フィルタ集合体４０の上流側表面に垂直な方向に対して、傾斜している。

一方、フィルタ集合体４０は、内部通路２を流れる空気に含まれる塵やゴミを集塵し、車室内空気Ｃに供給される空気を清浄化するだけでなく、冷却用熱交換器５に塵やゴミが到達することを防止する。このため、フィルタ集合体４０は、冷却用熱交換器５の上流側に配置される。

そして、フィルタ集合体４０は、車両用空調装置１００の稼働時間とともに塵やゴミが堆積し、通気抵抗が上昇することから、ケース１に対して着脱可能に設定されている。フィルタ集合体４０の着脱は、ケース１の側面に形成されたフィルタ着脱口１０を介して行われる。フィルタ着脱口１０は、フィルタ集合体４０の着脱後、図示しないフィルタカバーによって閉塞されて、内部通路２からケース１の外部への意図しない空気の漏れが防止される。

フィルタ着脱口１０は、この実施例の場合、ケース１の左側側面に設けられている。フィルタ着脱口１０の近傍には、供給用熱媒体配管５ａ、回収用熱媒体配管５ｂ、供給用熱媒体配管６ａ、回収用熱媒体配管６ｂが存在するため、フィルタ着脱口１０の開口面積を十分に確保できない。このため、フィルタ集合体４０は、装着時には、一のフィルタ部３０と他のフィルタ部２０とに分離して、フィルタ収容部４に装着される。

フィルタ集合体４０のフィルタ収容部４への装着は、具体的には、図１に示されるように、まず他のフィルタ部２０を第一の装着方向（矢印Ａの方向）に沿ってフィルタ着脱口１０から右方向に挿入し、挿入の完了後は、第二の装着方向（矢印Ｂの方向）に沿って下方に移動させる。次いで、一のフィルタ部３０を、矢印Ａの方向に沿ってフィルタ着脱口１０から右方向に挿入し、先に装着した他のフィルタ部２０の上方に位置させる。

矢印Ｂの装着工程においては、他のフィルタ部２０が意図した位置に確実に装着されるよう、ケース１の内部形状に工夫がされる。具体的には、図２に示されるように、フィルタ部２０が上下方向に移動可能、かつ前後方向に位置が規制されるように、フィルタ固定部としてのレール部１１ａ、１１ｂが設けられる。レール部１１ａ、１１ｂは、ケース１の内側の側面から左右方向に延出したリブ状の部分である。

本実施形態では、一のフィルタ部３０は、他のフィルタ部２０と隣接配置されるとき、下方の側面が他のフィルタ部２０と隣接する。図１に示されるように、一のフィルタ部３０の下方の側面には、濾材により形成された隙間閉塞部Ｓが設けられている。

図３は、一のフィルタ部３０を示すもので、（ａ）は左側の側面図、（ｂ）は後方から前方を見た後方正面図である。図４は、他のフィルタ部２０を示すもので、（ａ）は左側の側面図、（ｂ）は後方から前方を見た後方正面図である。

一のフィルタ部３０は、山折部分ｍと谷折部分ｖを交互に有するように加工された集塵部材３１と、山折形状と谷折形状とを維持する形状維持部３２ａ、３２ｂとを有する。形状維持部３２ａ、３２ｂにより挟まれ、形状が固定された集塵部材３１の部分が、集塵領域３３となる。なお、図３では、理解しやすいように、山折部分ｍは実線として、谷折部分ｖは点線として表現されている。そして集塵部材３１には不織布などが用いられ、通気性と柔軟性とを有する。

他のフィルタ部２０も、山折部分ｍと谷折部分ｖを交互に有するように加工された集塵部材２１と、山折形状と谷折形状とを維持する形状維持部２２ａ、２２ｂとを有する。形状維持部２２ａ、２２ｂにより挟まれた集塵部材２１の部分が、集塵領域２３となる。なお、図４でも、理解しやすいように、山折部分ｍは実線として、谷折部分ｖは点線として表現されている。そして集塵部材２１には不織布などが用いられ、通気性と柔軟性とを有する。

一のフィルタ部３０と、他のフィルタ部２０とでの差異は、一のフィルタ部３０の下方の側面に、隙間閉塞部Ｓが設けられているか否かの点である。隙間閉塞部Ｓは、この実施形態の場合、集塵部材３１が連続している部分で、最も下方の山折部分を支点３４として、さらにその下方に延びている。隙間閉塞部Ｓは、集塵領域３３における集塵部材３１とは異なり、形状維持部３２ａ、３２ｂにより固定されていない。このため隙間閉塞部Ｓは、支点３４よりも下方では、空気流によって形状を変化することが可能である。

次に、隙間閉塞部Ｓによる作用効果を説明する。まず、比較例として、フィルタ集合体４０´が、隙間閉塞部Ｓを備えない形態について、図５を用いて説明する。

図５は、図２の空調装置のうち、フィルタ部が隣接したＫ部を拡大した図に対応する図で、本発明の課題を示す説明図である。隙間閉塞部Ｓを有さない他のフィルタ部２０を隣接配置することで、フィルタ集合体４０´を構成している。２つの他のフィルタ部２０、２０との間には、意図しない隙間Ｔが形成され得る。意図しない隙間Ｔが形成される要因としては、フィルタ部２０のゆがみ、レール部１１ａ、１１ｂへのフィルタ部２０、２０の引っかかり、送風される空気の量や風速が多いことによる集塵部材２１の変形、などが挙げられる。

図５の比較例では、２つの他のフィルタ部２０、２０との間に、意図しない隙間Ｔが形成された場合に、空気の一部は集塵部材２１や濾材が設けられていない隙間Ｔを通流し、フィルタ集合部４０´を通過する。

続いて、本実施形態として、フィルタ集合体４０が、隙間閉塞部Ｓを備えた形態について、図６（ａ）、図６（ｂ）を用いて説明する。

図６は、図２の空調装置のうち、フィルタ部が隣接したＫ部を拡大した図で、（ａ）は空気の流れが無い状態、（ｂ）は空気の流れがある状態を示す説明図である。図６（ａ）に示されるように、一のフィルタ部３０と他のフィルタ部２０との間に、意図しない隙間Ｔが形成され得る。ここで、フィルタ部３０は、下方の側面に、濾材（集塵部材３１）により形成された隙間閉塞部Ｓが設けられている。そして、この隙間閉塞部Ｓは、一のフィルタ部３０の下方の側面から、他のフィルタ部２０の上方の側面に向けて延びている。

ここで、隙間Ｔは、左右方向において隙間閉塞部Ｓが横断されているものの、隙間閉塞部Ｓと他のフィルタ部２０の集塵部材２１とは接触しておらず、厳密には、隙間Ｔは隙間閉塞部Ｓにより閉塞されてはいない。

次に、図６（ｂ）で示されるように、送風部３によって空気通路２に空気が流されると、隙間Ｔも含めて、フィルタ集合体４０を空気が通流する。そして、隙間Ｔを流れる空気は隙間閉塞部Ｓに到達し、支点３４よりも下方に延びる形状の変化が可能な部分が、空気の流れが無い状態に対して下方に拡がる。この結果、隙間閉塞部Ｓは、他のフィルタ部２０の集塵部材２１に当接するまで拡がって、隙間Ｔを通流する空気のすべてを濾過することが可能となる。これは、隙間閉塞部の端辺Ｓｅが、支点３４よりも空気の流れ方向における上流側となるよう配置されていることに基づく作用である。

図７は、図２の空調装置のうち、一のフィルタ部３０と他のフィルタ部２０とが隣接したＫ部を拡大した図であって、特に、フィルタ集合体４０が、空気の流れ方向６０に直交する面６１に対して傾斜した方向６２に沿って配置される場合の説明図である。フィルタ部４０は、空気の流れ方向６０に直交する面６１に対して、角度θ１の分、傾斜した方向６２に沿うように配置されている。

また、隙間閉塞部Ｓは、一のフィルタ部３０の４つの側面のうち、空気の流れ方向に対して鋭角θ２となる側の側面、すなわち下方の側面に形成されている。これにより隙間閉塞部Ｓの端辺Ｓｅは、方向６０に沿った空気の流れを受けて下流側により確実に押されて、支点３４における集塵部材３１の谷折形状が拡がって他のフィルタ部２０の集塵部材２１に当接し、隙間Ｔを通流する空気のすべてを濾過する効果を得ることが出来る。

＜他の実施形態＞
次に、図８を参照して、上述の一実施の形態における空調装置１の他の実施形態について説明する。図８は、図３に対応する図であって、（ａ）は一のフィルタ部３０´の左側の側面図、（ｂ）は後方から前方を見た後方正面図である。一のフィルタ部３０´は、隙間閉塞部Ｓとして、他のフィルタ部２０と隣接する側の側面に設けた隙間閉塞部Ｓ１と、これと対向する側面に設けた隙間閉塞部Ｓ２とを有する。これにより、一のフィルタ部３０´は、車両用空調装置１に装着されるにあたり、上下方向を特別管理することなく装着しても、隙間Ｔを通流する空気のすべてを濾過する効果を得ることが出来る。

＜その他の実施形態＞
さらに、その他の実施形態としては、図示しないが、フィルタ集合体４０を、複数の一のフィルタ部（３０）を隣接配置することで構成してもよい。部品点数の増加を抑制することができる。

また、集塵部材３１と隙間閉塞部Ｓの濾材とを別な部材で構成してもよい。例えば、集塵部材３１には、塵やゴミが付着しても形状変形がし難く相対的に剛性が高い部材を用い、隙間閉塞部Ｓには、隙間Ｔを容易かつ確実に横断する機能を発揮するために相対的に柔軟性が高い部材を選択してもよい。

本発明に係る車両用空調装置は、工業的に製造することができ、また商取引の対象とすることができるから、経済的価値を有して産業上利用することができる。

１ 空調ケース
２ 空気通路
３ 送風部
４ フィルタ収納部
５ 冷却用熱交換器
５ａ 供給用熱媒体配管
５ｂ 回収用熱媒体配管
６ 加熱用熱交換器
６ａ 供給用熱媒体配管
６ｂ 回収用熱媒体配管
７ デフロスト吹出口
８ ベント吹出口
９ フット吹出口
１０ フィルタ着脱口
１１ａ、１１ｂ レール部
２０ 他のフィルタ部
２１ 集塵部材
２２ａ、２２ｂ 形状維持部
２３ 集塵領域
３０、３０´ 一のフィルタ部
３１ 集塵部材
３２ａ、３２ｂ 形状維持部
３３ 集塵領域
３４ 支点
４０ フィルタ集合体
６０ 空気の流れ方向
６１ 空気の流れ方向に直交する面
６２ フィルタ集合体が配置された方向
Ａ 第一の装着方向
Ｂ 第二の装着方向
Ｃ 車室内空間
Ｅ エンジンルーム
Ｆ 隔壁
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ 隙間閉塞部
Ｓｅ 隙間閉塞部の端辺
Ｔ 隙間
ｍ 山折部分
ｖ 谷折部分

Claims (3)

1. 内部に空気が流れる空気通路（２）を有するケース（１）と、前記空気通路に配置されるフィルタ集合体（４０）とを有する車両用空調装置であって、
   前記フィルタ集合体（４０）は、複数個の分離したフィルタ部（２０，３０）を空気の流れ方向に対し並列方向に隣接配置して構成され、
   前記フィルタ部（２０、３０）はそれぞれ、集塵部材（２１,３１）を交互に山折形状と谷折形状とを有した集塵領域（２３，３３）と、対向する２つの側面に設けられて前記山折形状と前記谷折形状とを維持する形状維持部（２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ）と、を有し、
   前記フィルタ部のうち一のフィルタ部（３０）は、他のフィルタ部（２０）と隣接して配置される側の側面に設けられて、空気の流れ方向の下流側を支点（３４）として前記並列方向に拡大可能であり、濾材により形成された隙間閉塞部（Ｓ，Ｓ１，Ｓ２）を有することを特徴とする車両用空調装置（１００）。
2. 前記隙間閉塞部（Ｓ）は、前記集塵部材（３１）が連続することで形成されたことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置（１００）。
3. 前記フィルタ集合体（４０）は、空気の流れ方向（６０）に直交する面（６１）に対して傾斜した方向（６２）に沿って配置され、
   前記隙間閉塞部（Ｓ，Ｓ１）は、前記一のフィルタ部（３０）の側面のうち、空気の流れ方向（６０）に対して鋭角に配置された側面に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置（１００）。
   

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