JP7460049B2

JP7460049B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP7460049B2
Application number: JP2021160360A
Authority: JP
Inventors: 直人三原
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2024-04-02
Anticipated expiration: 2041-09-30
Also published as: JP2023050314A

Description

本発明は、車内の空気を循環させて、空調運転を行う車両用空調装置に関する。

車両の空調装置では、吸込口から外気あるいは内気を導入して、空調された空気を吹出口から車室内に吹き出す。ここで、空調装置の空調負荷を軽減して、効率よく車内の空調を行えるように、車内に吹き出した空気を循環させることが行われている。例えば、特許文献１では、助手席側の吹出口を吸込口にして、車内の空気を吸い込み、運転席側の吹出口から空調された空気が吹き出される。

特開２０１７－１１４２７５号公報

上記のように循環させると、車内の左右方向に空気の流れが生じるが、上下方向には対流が起こらないので、上下方向で温度差が生じ、乗員の体感が悪くなる。そこで、本発明は、上記に鑑み、上下方向に対流が生じるように車内の空気を循環させ、効率よく空調運転を行える車両用空調装置の提供を目的とする。

本発明の車両用空調装置は、吸込口を有する空調ダクトに、複数の吹出口が上下方向に離れて設けられ、吸込口から吸い込まれて空調された空気を吹出口から吹き出すものであって、各吹出口を吸込口に連通する循環通路と、循環通路を開閉して、吹出口が吸込口になるように切り替える切替部とが設けられ、循環通路が閉じているとき、空調ダクトの空気が吹出口から吹き出され、循環通路が開いているとき、車内の空気が吹出口から吸い込まれ、循環通路を通じて吸込口に導入される。そして、上側の吹出口あるいは下側の吹出口のいずれか一方の吹出口が吸込口となり、一方の吹出口から吸い込まれて空調された空気を他方の吹出口から吹き出す循環モードを実行する制御装置が設けられ、制御装置は、選択された空調運転に応じて、いずれか一方の吹出口を吸込口に切り替えて循環モードを行う。

空調運転が暖房の場合、上側の吹出口から車内上部の空気が吸い込まれ、温められた空気が下側の吹出口から吹き出す。車内下部に吹き出された空気は上昇して、再び吸い込まれ、上下方向の対流が生じ、上下の温度差がすばやく解消され、早く設定温度に達する。冷房の場合、下側の吹出口から車内下部の空気が吸い込まれ、冷やされた空気が上側の吹出口から吹き出す。冷えた空気は車内下部に向かって流れ、車内上部の温度がすばやく下がり、早く設定温度に達する。このように、循環モードは急速暖房や急速冷房を行うのに適している。

本発明によると、上下方向に対流を起こしながら車内の空気を循環させることにより、上下の温度差をすばやく解消することができ、乗員の体感が悪くなることを防げるとともに、早く設定温度に達するので、効率のよい空調運転を行うことができる。

本発明の実施形態の車両用空調装置の概略構成を示す図空調装置の概略構造を示す分解斜視図通路切替ドアの斜視図フェイス吹出口から温風吹出時の空調装置内の空気の流れを示す図フェイス吹出口から冷風吹出時の空調装置内の空気の流れを示す図フェイス吹出口から中温風吹出時の空調装置内の空気の流れを示す図フェイス吹出口およびフット吹出口から中温風吹出時の空調装置内の空気の流れを示す図循環モードで暖房運転時の空調装置内の空気の流れを示す図循環モードで暖房運転時の他の形態の空調装置内の空気の流れを示す図循環モードで冷房運転時の空調装置内の空気の流れを示す図循環モードで冷房運転時の他の形態の空調装置内の空気の流れを示す図

本発明の実施形態に係る車両の車両用空調装置を図１、２に示す。空調装置は、外気導入口１および内気導入口２を有する吸込口３と複数の吹出口４～６を有する空調ダクト７を備え、空調ダクト７は車室の前側に配置される。空調ダクト７に、吸込口３から空気を吸い込むファン８、エバポレータ９およびヒータコア１０が設けられ、ヒータコア１０はエバポレータ９の下流側に配置され、ヒータコア１０とエバポレータ９との間に、エバポレータ９からヒータコア１０に流れる冷風の風量を調節するためのエアミックスドア１１が開閉可能に設けられる。そして、コンプレッサ、コンデンサ、膨張バルブ、エバポレータ９により冷凍サイクルが形成され、エンジンの冷却水を利用してヒータコア１０は通過する空気を温める。

各吹出口４～６は、車内において上側から下側にかけてデフロスタ吹出口４、フェイス吹出口５、フット吹出口６の順に配置され、それぞれの吹出口４～６は上下方向に離れて位置している。各吹出口４～６の分岐部分に、空気の吹出方向を切り替える吹出切替ドア１２が回動可能に設けられている。運転モードに応じてロータリ式の吹出切替ドア１２がモータによって駆動され、選択された吹出口４～６を開放し、他の吹出口４～６を遮蔽する。

空調ダクト７に、上側に位置するフェイス吹出口５を吸込口３に連通する上部循環通路２０および下側に位置するフット吹出口６を吸込口５に連通する下部循環通路２１と、各循環通路２０，２１を開閉して、吹出口５，６が循環用の吸込口になるように切り替える切替部とが設けられる。フェイス吹出口５の空調ダクト７との接続通路壁に上部循環口２２が形成され、上部循環口２２と吸込口３とを接続するように上部循環通路２０が設けられ、フット吹出口６の接続通路壁に下部循環口２３が形成され、下部循環口２３と吸込口３とを接続するように下部循環通路２１が設けられる。

切替部は、各循環通路２０，２１を開閉する通路切替ドア２４および吸込口３を切り替える吸込切替ドア２５を有し、切替部は各切替ドア２４、２５と上下の循環通路２０，２１によって構成される。フェイス吹出口５の空調ダクト７との接続通路内に、通路切替ドア２４が設けられ、上部循環通路２０が開閉される。図３に示すように、ロータリ式の通路切替ドア２４は、両端が塞がれた円筒状に形成され、接続通路壁に回動可能に支持され、モータによって回転駆動される。通路切替ドア２４の軸方向の一側面に連通口３０が形成され、連通口３０は上部循環口２２と連通する。通路切替ドア２４の円周面の一部が開口され、この開口が通気口３１とされ、通気口３１以外の円周面が遮蔽面３２とされる。フット吹出口６にも同様の通路切替ドア２４が設けられ、下部循環通路２１が開閉される。

上下の通路切替ドア２４，２５において、連通口３０が循環口２２，２３に対向するように通路切替ドア２４が回動すると、遮蔽面３２が吹出口５，６の空調ダクト側開口を遮蔽し、循環通路２０，２１が開かれる。通気口３１が循環口２２，２３を通じて循環通路２０，２１に連通され、吹出口５，６と吸込口３とが連通する。通路切替ドア２４の連通口３０が循環口２２，２３と対向しない位置に回動すると、遮蔽面３２が循環通路２０，２１を塞ぎ、吹出口５，６が通気口３１を通じて空調ダクト７と連通する。

吸込口３から空気を吸い込むファン８は、ブロワファンとされ、空調ダクト７に一体的に設けられたファンユニット３５に保持される。ロータリ式の吸込切替ドア１２は、ファン８の軸方向の上流側の延長上に設けられ、ファンユニット３５に回動可能に支持される。吸込切替ドア１２は、円柱の一部を扇形に切り欠いた形状とされ、この切り欠いた部分が切替口３６とされ、ファン８と連通している。

吸込切替ドア１２の円周面に対向するファンユニット３５の外周面に、４つの接続口３７～４０が切替口３６に対向可能なように形成される。各接続口３７～４０には、外気導入口１の通路、内気導入口２の通路、上部循環通路２０、下部循環通路２１がそれぞれ接続される。吸込切替ドア１２の回転に応じて切替口３６が各接続口３７～４０のいずれか１つと対向して、この接続口に接続された通路がファン８に連通する。したがって、上下いずれか一方の循環通路が開いているとき、車内の空気が一方の吹出口から吸い込まれ、循環通路を通じて吸込口３に導入される。このとき、他方の循環通路は閉じられ、空調ダクト７の空気が他方の吹出口から吹き出される。

各ドアを駆動するモータ、コンプレッサ、ファン８は制御装置によって駆動制御され、制御装置は、選択された運転モードに応じて、外気温、内気温、日射量などの環境情報や設定温度などの操作情報に基づいて、吸込口３および吹出口４～６を切り替えながら吸込口３から空気を吸い込み、空調された空気を吹出口４～６から吹き出す空調運転を行う。運転モードとして、自動運転モード、選択された吹出口４～６から吹き出すマニュアル運転モードなどがある。そして、制御装置は、上側のフェイス吹出口５あるいは下側のフット吹出口６のいずれか一方の吹出口が循環用の吸込口となり、一方の吹出口から吸い込まれて空調された空気を他方の吹出口から吹き出す循環モードを実行する。

制御装置は、車両の運転スイッチがオンされたり、エアコンスイッチがオンされると、空調運転を開始する。例えば、外気導入でフェイス吹出口５が選択された場合、図４に示すように、温風を吹き出すとき、吸込切替ドア２５が回動して、外気導入口１とファン８が連通され、エアミックスドア１１が全開され、吹出切替ドア１２によりフェイス吹出口５が開放され、他の吹出口４，６は遮蔽される。外気導入口１から吸い込まれた空気は、エバポレータ９を通過し、ヒータコア１０を通って温められる。温風がフェイス吹出口５から車内に吹き出す。

図５に示すように、冷風を吹き出すとき、エアミックスドア１１が全閉され、外気導入口１から吸い込まれた空気は、エバポレータ９を通過して冷やされ、冷風がフェイス吹出口５から車内に吹き出す。図６に示すように、中温の空気を吹き出すとき、エアミックスドア１１が半開され、外気導入口１から吸い込まれた空気は、エバポレータ９を通過して冷やされるとともに、一部がヒータコア１０を通過して温められ、冷された空気と温められた空気が混合されてフェイス吹出口５から車内に吹き出す。また、図７に示すように、乗員の頭部と足元に空調された空気を吹き出すとき、エアミックスドア１１が半開され、吹出切替ドア１２によりフェイス吹出口５およびフット吹出口６が開放され、他の吹出口４は遮蔽される。温風と冷風とが混合された空気がフェイス吹出口５およびフット吹出口６から吹き出す。

空調運転を開始するとき、制御装置は、各種の情報に基づいて暖房運転を行うと判断すると、運転初期に循環モードを実行する。図８に示すように、フット吹出口６が開放され、フェイス吹出口５において、上部循環通路２０が開放され、空調ダクト側開口が遮蔽されて、フェイス吹出口５が上部循環通路２０を通じて吸込口３に連通され、フェイス吹出口５が吸込口となる。ファン８は風量が多くなるように駆動され、車内上部の空気がフェイス吹出口５から吸い込まれて上部循環通路２０を通って空調ダクト７に導入される。吸い込まれた空気はヒータコア１０を通って温められ、温風がフット吹出口６から吹き出す。足元から吹き出した温かい空気が上昇して、再び吸い込まれることにより、車内の空気が循環し、下部から上部に向かう上下方向の対流が生じる。車内の温度が上がって、設定温度に近づいてくると、制御装置は、循環モードを終了し、通常の運転モードを実行する。吸込口３が選択された外気導入口１あるいは内気導入口２に切り替えられ、ファン８の風量が調整され、エアミックスドア１１の開度が調整されて、設定温度を維持するように空調運転が行われる。

このように、空調運転の初期において、循環モードにより急速暖房が行われることにより、車内の冷えた空気を効率よく温めることができるので、上下方向の温度差がすばやく解消され、早く設定温度に達する。これにより、設定温度に達するまでの時間を短縮でき、空調運転に要する燃料や電気などのエネルギ消費を低減することができる。しかも、温かい空気が乗員の頭部に向かって流れてくるので、すばやく体感温度を上げることができ、乗員に不快感を与えることなく、快適な車内環境を実現できる。

暖房運転時の設定温度が低めに設定されたり、車内の温度が設定温度よりも少し低い場合、制御装置は、運転初期に中温の空気が吹き出すように循環モードを行う。図９に示すように、フット吹出口６が開放され、フェイス吹出口５が上部循環通路２０から吸込口３を通じてファン８に連通され、空調ダクト側開口が遮蔽される。ドアミックスドア１１が半開され、車内上部から吸い込まれた空気は少しだけ温められ、フット吹出口６から中温の空気が吹き出す。この場合でも、車内に上下方向の対流が生じ、早く設定温度にすることができる。

また、制御装置が冷房運転を行うと判断したときも、運転初期に循環モードが行われる。図１０に示すように、フェイス吹出口５が開放され、フット吹出口６において、下部循環通路２１が開放され、空調ダクト側開口が遮蔽されて、フット吹出口６が下部循環通路２１を通じて吸込口３に連通され、フット吹出口６が吸込口となる。ファン８は風量が多くなるように駆動され、車内下部の空気がフット吹出口６から吸い込まれて下部循環通路２１を通って空調ダクト７に導入される。吸い込まれた空気はエバポレータ９を通って冷やされ、冷風がフェイス吹出口５から吹き出す。頭部に向かって吹き出した冷たい空気が下降して、再び吸い込まれて循環し、車内に上部から下部に向かう上下方向の対流が生じる。車内の温度が下がって、設定温度に近づいてくると、制御装置は、循環モードを終了し、通常の運転モードを実行する。吸込口３が選択された外気導入口１あるいは内気導入口２に切り替えられ、ファン８の風量が調整され、エアミックスドア１１の開度が調整されて、設定温度を維持するように空調運転が行われる。

この場合でも、車内上部の温度がすばやく下がり、早く設定温度にすることができ、効率のよい空調運転を実現できる。そして、車内下部の冷えた空気を吸い込んで冷風を発生させることにより、空調負荷を減らすことができるので、空調能力を下げて運転することができ、省エネルギとなる。

冷房運転時の設定温度が高めに設定されたり、車内の温度が設定温度よりも少し高い場合、制御装置は、運転初期に中温の空気が吹き出すように循環モードを行う。図１１に示すように、フェイス吹出口５が開放され、フット吹出口６が下部循環通路２１から吸込口３を通じてファン８に連通され、空調ダクト側開口が遮蔽される。ドアミックスドア１１が半開され、車内下部から吸い込まれた空気は少しだけ冷やされ、フェイス吹出口５から中温の空気が吹き出す。この場合でも、車内に上下方向の対流が生じ、早く設定温度にすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。デフロスタ吹出口４や天井吹出口が循環用の吸込口になるように、それぞれの吹出口に通路切替ドア２４を設けてもよい。通路切替ドア２４として、バタフライドアを用いてもよく、吹出口の空調ダクト側開口および循環口にそれぞれバタフライドアを配置する。また、ファン８を空調ダクト７内に設け、吸込切替ドア２５も空調ダクト７内のファン８の上流側に設けてもよい。

運転者の状態に応じて循環モードを実行してもよい。制御装置は、運転者の状態を検知して、運転者が眠気を催していると判断したとき、頭部に向かって冷風を吹き出すように循環モードを実行する。また、空調運転中に設定温度や風量が変更される、吹出口が変更されるといった操作情報の変更があったとき、循環モードを実行してもよい。

１外気導入口
２内気導入口
３吸込口
４デフロスタ吹出口
５フェイス吹出口
６フット吹出口
７空調ダクト
８ファン
９エバポレータ
１０ヒータコア
１１エアミックスドア
２０上部循環通路
２１下部循環通路
２４通路切替ドア
２５吸込切替ドア

Claims

吸込口を有する空調ダクトに、複数の吹出口が上下方向に離れて設けられ、吸込口から吸い込まれて空調された空気を吹出口から吹き出す車両用空調装置であって、各吹出口を吸込口に連通する循環通路と、循環通路を開閉して、吹出口が吸込口になるように切り替える切替部とが設けられ、循環通路が閉じているとき、空調ダクトの空気が吹出口から吹き出され、循環通路が開いているとき、車内の空気が吹出口から吸い込まれ、循環通路を通じて吸込口に導入され、
上側の吹出口あるいは下側の吹出口のいずれか一方の吹出口が吸込口となり、一方の吹出口から吸い込まれて空調された空気を他方の吹出口から吹き出す循環モードを実行する制御装置が設けられ、制御装置は、各種の情報に基づいて暖房運転または冷房運転を行うと判断すると、運転初期に循環モードを実行し、車内の温度が設定温度に近づいてくると、循環モードを終了し、通常の運転モードを実行することを特徴とする車両用空調装置。