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発明の名称 車両用換気システム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−22179(P2007−22179A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−204012(P2005−204012)
出願日 平成17年7月13日(2005.7.13)
代理人 【識別番号】100084412
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 冬紀
発明者 藤田 栄司 / 永喜多 智義
要約 課題
リアガラスの窓晴れ性能を向上させる車両用換気システムを提供する。

解決手段
ワンウェイバルブ310は、バネ312の付勢力および排気ダクト内部圧力Pdとトランク内圧力Ptfとの差圧を利用して弁体311を駆動することで開口306を開閉する。弁体311はバネ312によって開口306を閉じるように付勢されている。バネ312の付勢力は、車両用空調装置ACによる外気導入時に空気清浄器300が運転されると開口306を開き、車両用空調装置ACによる内気循環時には空気清浄器300を運転しても開口306を閉じるように設定されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
車室と車両後部のトランクルームとを仕切るリアパーセル近傍に設けられて、前記車室内の空気をブロアで吸引して浄化し、再び前記車室内へ浄化空気を吹き出す空気清浄器と、
前記リアパーセルに設けられて前記車室と前記トランクルームとを連通する開口と、
前記空気清浄器の吸気口から吹き出し口までの流路を流れる空気を前記トランクルームへバイパスするバイパス手段と、
前記トランクルーム内の空気を車外に排気する排気口とを備えることを特徴とする車両用換気システム。
【請求項2】
請求項1に記載の車両用換気システムにおいて、
前記バイパス手段は、前記ブロアから前記吹き出し口までの間の流路に設けられていることを特徴とする車両用換気システム。
【請求項3】
請求項2に記載の車両用換気システムにおいて、
(a)前記車両用の空調装置によって車室外の空気を導入し、かつ、前記ブロアを駆動したときに、前記バイパス手段は、前記流路と前記トランクルームとを連通し、(b)前記車両用の空調装置によって車室内の空気を循環し、かつ、前記ブロアを駆動したときに、前記バイパス手段は、前記流路と前記トランクルームとを遮断することを特徴とする車両用換気システム。
【請求項4】
請求項3に記載の車両用換気システムにおいて、
前記バイパス手段は、前記流路と前記トランクルームの圧力差によって前記流路と前記トランクルームとを連通、遮断するワンウェイバルブを有することを特徴とする車両用換気システム。
【請求項5】
請求項4に記載の車両用換気システムにおいて、
前記ワンウェイバルブは、前記車両用の空調装置によって車室外の空気を導入し、かつ、前記ブロアを駆動したときに前記流路と前記トランクルームとを連通し、前記車両用の空調装置によって車室内の空気を循環し、かつ、前記ブロアを駆動したときには前記流路と前記トランクルームとを遮断するように付勢力が予め付与されていることを特徴とする車両用換気システム。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の車両用換気システムにおいて、
前記バイパス手段と前記吹き出し口との間の前記流路に設けられて、前記流路を通過する空気を濾過するフィルタをさらに備えることを特徴とする車両用換気システム。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、車室内を換気する車両用換気システムに関する。
【背景技術】
【0002】
車室内の空気を換気するために、トランクルームを経由して車室内の空気を車外に排出すべく、車室とトランクルームとの仕切り部分に車室とトランクルームとを連通する空気通路を設けることが知られている(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開平8−58354号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この空気通路に向かう車室内の空気がリアガラス内面に沿って流れることでリアガラスの曇りが除去される。しかし、車室とトランクルームとの仕切り部分(リアパーセル)には、空気清浄器などを設置することがあるため、この空気通路のリアパーセルにおける開口面積の確保が困難となり、窓晴れ性能に悪影響を及ぼす恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1の発明による車両用換気システムは、車室と車両後部のトランクルームとを仕切るリアパーセル近傍に設けられて、車室内の空気をブロアで吸引して浄化し、再び車室内へ浄化空気を吹き出す空気清浄器と、リアパーセルに設けられて車室とトランクルームとを連通する開口と、空気清浄器の吸気口から吹き出し口までの流路を流れる空気をトランクルームへバイパスするバイパス手段と、トランクルーム内の空気を車室外に排気する排気口とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、車室内の空気をバイパス手段を介してトランクルームに送風できるので、車室内で車両後方へリアガラスに沿って流れる空気の流量が増え、リアガラスの窓晴れ性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
図1〜7を参照して、本発明による車両用換気システムの一実施の形態を説明する。図1は、右ハンドル車を車両斜め後方から見た斜視図である。車両用空調装置ACは、インストルメントパネル200の内側に設けた空調ユニット100を備えている。インストルメントパネル200には、乗員が車両用空調装置ACや後述する空気清浄器のON、OFFを操作したり、車室内温度を設定するための空調操作部1が設けられている。インストルメントパネル200には、前席乗員に対して直接送風することができる助手席窓側の吹き出し口である第1スポットベント口110と、助手席側中央の吹き出し口である第2スポットベント口120と、運転席側中央の吹き出し口である第3スポットベント口130と、運転席窓側の吹き出し口である第4スポットベント口140とが設けられている。
【0008】
インストルメントパネル200には、車室内上方へ空調風を吹き出し、車室内の温度分布を調節し、さらには後部座席乗員へ空調風を送風するための吹き出し口であるアッパーベント口150が設けられている。インストルメントパネル200上面にはフロントガラスに沿って送風するためのデフ口20が設けられている。インストルメントパネル200の下部には乗員の足下付近に調和空気を送風するためのフット口23が設けられている。なお、説明の便宜上、本実施の形態では、図1に示すように車両左右方向、車両前後方向、車両上下方向を規定する。
【0009】
図2は、車両を左側面から見たときの車両後部の断面を模式的に示した図である。車両の後方には、リアシート401と、リアガラス402と、トランクルーム410とが設けられている。リアシート401の後方には、車室内の空間とトランクルーム410とを仕切るリアパーセル403が設けられている。リアパーセル403には、空気清浄器300が取り付けられるとともに、車室内の空間とトランクルーム410とを連通する通風口404が設けられている。トランクルーム410には、車室内の空間から通風口404を介してトランクルーム410に流入した車室内の空気を車外に排出するドラフタ420が設けられている。
【0010】
図3は、空調ユニット100の全体構成を示す図である。空調ユニット100は、そのケース10内に、ファン11を駆動するブロアモータ12と、ファン11により送風された空気を除湿、冷却するエバポレータ13と、エバポレータ13で除湿、冷却された送風空気を再加熱するヒータコア14と、ヒータコア14への配風比を調節するエアミックスドア15とを備えている。ケース10のインテーク部5には内外気切換ドア6が設けられている。この内外気切換ドア6により、内気導入口7からの吸気もしくは外気導入口8からの吸気の切替が行われる。
【0011】
電圧で制御されるブロアモータ12により駆動されるファン11で加圧、送風された送風空気は、エバポレータ13を通過して除湿、冷却される。エバポレータ13を通過した空気は、エアミックスドア15により決定される配風比でヒータコア14を通過する空気と、ヒータコア14を通過しない空気とに分配される。エアミックスドアで分配されてヒータコア14を通過した空気と、ヒータコア14を通過しなかった空気とは、ヒータコア14の下流で再び合流し、車室内に供給される。
【0012】
空調ユニット100は、空調風を車室内へ配風するために、各スポットベント口110〜140に接続されるスポットベントダクト19と、スポットベントダクト19を開閉するスポットベントドア18と、デフ口20に接続されるデフダクト22と、デフダクト22を開閉するデフドア21と、フット口23に接続されるフットダクト25と、フットダクト25を開閉するフットドア24と、アッパーベント口150に接続されるアッパーベントダクト152と、アッパーベントダクト152を開閉するアッパーベントドア151とを備えている。
【0013】
この車両用空調装置ACは、オートエアコンアンプ30を備え、車両用空調装置ACの熱負荷を検出するための外気温センサ35、日射センサ36および室温センサ37からの検出信号がオートエアコンアンプ30に入力される。オートエアコンアンプ30は、車室内温度が空調操作部1で設定された設定温度になるよう各センサ35〜37からの情報を基に空調運転条件の演算を行う。演算された空調運転条件に基づいて、オートエアコンアンプ30は、所定の風量となるようブロアモータ12の電圧VFを制御するとともに、エアミックスドア15の開度XMおよび各ドア18,21,24,151の開度を制御する。また、オートエアコンアンプ30の演算による制御とは別に、乗員による空調操作部1の操作に基づいてアッパーベントドア151の開閉や、吹き出し口のモード設定も可能である。
【0014】
このように、車両用空調装置ACは、オートエアコンアンプ30によりブロアモータ12の電圧(回転数)とエアミックスドア15および各ドア18,21,24,151の開度を制御して、車室内が設定温度になるよう風量、温度を調節した空調風を車室内に送風する。外気導入時には、外気導入口8から吸引した外気の風量および温度を調節して車室内に送風する。図4に示すように、外気導入時には、車室内の空気が車両後方へリアガラス402に沿って流れて(矢印A)、通風口404からトランクルーム410に流入し(矢印B)、ドラフタ420から車外に排出される(矢印C)ことで車室内の換気が行われる。なお、後述するように、外気導入時に空気清浄器300を作動させると車室内の空気が空気清浄器300を経由してトランクルーム410に流れる。
【0015】
図5は、空気清浄器300の構成を示す図である。空気清浄器300は、吸気口301と、吸気ダクト302と、ブロア303と、排気ダクト304と、吹き出し口305と、フィルタ320とを備え、トランクルーム410側に配設されるようにリアパーセル403の下面に取り付けられている。吸気口301は回転駆動されるブロア303によって車室内の空気を吸引する吸気口であり、吹き出し口305はブロア303から吐出されてフィルタ320で濾過された車室内の空気を再び車室内に吹き出す吹き出し口であり、ともにリアパーセル403の上面に開口している。
【0016】
吸気ダクト302は、吸気口301から吸引された車室内の空気をブロア303へ導くための流路であり、排気ダクト304は、ブロア303から吐出された車室内の空気を吹き出し口305へ導くための流路である。フィルタ320は、フィルタ320を通過する空気中の塵埃などを捕集することで空気を浄化する濾過材であり、排気ダクト304の途中に設けられている。なお、排気ダクト304には、ブロア303とフィルタ320との間にトランクルーム410に連通する連通口である開口306が設けられるとともに、この開口306を開閉するワンウェイバルブ310が配設されている。すなわち、開口306は、排気ダクト304を流れる空気をトランクルーム410へバイパスする開口である。ワンウェイバルブ310については後述する。
【0017】
このように構成される空気清浄器300は、回転駆動されるブロア303によって吸気口301から車室内の空気を吸引するとともに、吸引した空気をフィルタ320で濾過することで浄化して、吹き出し口305から車室内に吐出する。また、空気清浄器300は、車両用空調装置ACによって外気を導入しているときには、吸引した車室内の空気を開口306からトランクルーム410へ送風することで、車室内の空気を積極的にドラフタ420から車外に排気する。
【0018】
−−−ワンウェイバルブ310について−−−
上述のように、ワンウェイバルブ310は開口306を開閉するバルブであり、開口306をトランクルーム410側から閉じまたは開く弁体311と、開口306を閉じるように弁体311へ付勢力を与えるバネ312とを有する。通常、ワンウェイバルブ310はバネ312によって付勢された弁体311で開口306を閉じるが、ブロア303とフィルタ320との間の排気ダクト304の内部の圧力がトランクルーム410の内部の圧力よりもある程度以上高くなるとバネ312の付勢力に抗して弁体311が駆動されて開口306を開く。なお、ワンウェイバルブ310は、トランクルーム410からブロア303とフィルタ320との間の排気ダクト304の内部への空気の流入を禁止する。すなわち、ワンウェイバルブ310は、ブロア303とフィルタ320との間の排気ダクト304の内部の圧力がトランクルーム410の内部の圧力よりも低くなっても開口306を開くことはない。
【0019】
具体的には、ワンウェイバルブ310は、次のように動作する。
(1) 車両用空調装置ACで外気導入の空調運転を行っている場合であって、空気清浄器300が動作している場合、すなわち外気導入時にブロア303が回転駆動された場合、ワンウェイバルブ310は開口306を開く。
(3) 車両用空調装置ACで内気循環の空調運転を行っている場合であって、空気清浄器300が動作している場合、すなわち内気循環時にブロア303が回転駆動された場合、ワンウェイバルブ310は開口306を閉じる。
【0020】
ワンウェイバルブ310では、上述のように動作するために、次に述べる条件を満たすようにバネ312の付勢力が設定されている。以下の説明では、車室内の圧力を車室内圧力Prと呼び、トランクルーム410の内部の圧力をトランク内圧力Ptと呼び、ブロア303とフィルタ320との間の排気ダクト304の内部の圧力を排気ダクト内部圧力Pdと呼ぶ。また、車室内圧力Pr、トランク内圧力Pt、排気ダクト内部圧力Pd、その他以下に述べる圧力や力について、外気導入時のものにはそれぞれの記号の最後に添字fを付し、内気循環時のものにはそれぞれの記号の最後に添字rを付して表す。たとえば外気導入時の排気ダクト内部圧力はPdfで表され、内気循環時のトランク内圧力はPtrで表される。
【0021】
また、弁体311の近傍の静圧をPsで表したときに、この静圧Psによって開口306を閉じまたは開くように弁体311に作用する力をF(Ps)で表すこととする。たとえば外気導入時の排気ダクト内部圧力Pdfによって開口306を開くように弁体311に作用する力はF(Pdf)で表され、内気循環時のトランク内圧力Ptrによって開口306を閉じるように弁体311に作用する力はF(Ptr)で表される。なお、バネ312の付勢力はFvで表す。
【0022】
図6(a)は、外気導入時にブロア303が回転駆動されたときの空気清浄器300の状態を示す図であり、図6(b)は、内気循環時にブロア303が回転駆動されたときの空気清浄器300の状態を示す図である。ブロア303が回転駆動されると、排気ダクト内部圧力Pdは車室内圧力Prに対してブロア303で発生する静圧Pbの分だけ高くなる。したがって、Pd=Pr+Pbとなる。
【0023】
図6(a)に示すように、外気導入時の車室内圧力Prfは、トランク内圧力Ptfよりも高いので、Ptf<Prfとなる。外気導入時にブロア303が回転駆動されると、開口306を開くように弁体311に作用する力F1は次式で表される。
F1=F(Pdf)=F(Prf)+F(Pb) ・・・(1)
【0024】
開口306を閉じるように弁体311に作用する力F2は、バネ312の付勢力Fvとトランク内圧力Ptfによる力F(Ptf)との和であり、次式で表される。
F2=Fv+F(Ptf) ・・・(2)
【0025】
上述のように、外気導入時の空気清浄器300の運転によって開口306を開くためには、次式で表される条件を満たさなければならない。
F2<F1 ・・・(3)
【0026】
すなわち、以上の(1)式〜(3)式から、外気導入時の空気清浄器300の運転によって開口306を開くための条件は次式で表される。
F2<F1
Fv+F(Ptf)<F(Prf)+F(Pb)
Fv−F(Pb)<F(Prf)−F(Ptf) ・・・(4)
【0027】
一方、図6(b)に示すように、内気循環時の車室内圧力Prrは、トランク内圧力Ptrと等しい。
Ptr=Prr ・・・(5)
【0028】
内気循環時にブロア303が回転駆動されると、開口306を開くように弁体311に作用する力F3は次式で表される。
F3=F(Pdr)=F(Prr)+F(Pb) ・・・(6)
【0029】
開口306を閉じるように弁体311に作用する力F4は、バネ312の付勢力Fvとトランク内圧力Ptrによる力F(Ptr)との和であり、次式で表される。
F4=Fv+F(Ptr) ・・・(7)
【0030】
上述のように、内気循環時には空気清浄器300を運転しても開口306を閉じた状態とするためには、次式で表される条件を満たさなければならない。
F3<F4 ・・・(8)
【0031】
すなわち、以上の(5)式〜(8)式から、内気循環時には空気清浄器300を運転しても開口306を閉じた状態とするための条件は次式で表される。
F3<F4
F(Prr)+F(Pb)<Fv+F(Ptr)
F(Prr)−F(Ptr)<Fv−F(Pb)
F(Prr)−F(Prr)<Fv−F(Pb)
0<Fv−F(Pb) ・・・(9)
【0032】
したがって、外気導入時の空気清浄器300の運転によって開口306を開き、内気循環時には空気清浄器300を運転しても開口306を閉じるためには、上述した各条件を満たす(4)式と(9)式の双方を満たすことが必要であり、次式で表される。
0<Fv−F(Pb)<F(Prf)−F(Ptf) ・・・(10)
【0033】
本実施の形態の空気清浄器300では、式(10)を満たすようにバネ312の付勢力Fvが設定されている。このようにバネ312の付勢力Fvを設定することで、外気導入時にブロア303が回転駆動されるとワンウェイバルブ310が開口306を開くので、ブロア303で吸引した車室内の空気を開口306を介してトランクルーム410に送風できる。その結果、車室内の空気は積極的に車室内の空気を積極的にドラフタ420から車外に排気されることとなり、換気能力が向上する。
【0034】
このとき、図7の矢印Dで示すように、車室内の空気が空気清浄器300で吸引されてトランクルーム410に送風されることにより、矢印Aで示すように車室内で車両後方へリアガラス402に沿って流れる空気の流量が増えるので、リアガラス402の窓晴れ性能が向上する。
【0035】
内気循環時には、ブロア303が回転駆動されてもワンウェイバルブ310が開口306を閉じているので、ブロア303で吸引された車室内の空気は、全てフィルタ320で濾過されて、吹き出し口305から車室内に吹き出される。すなわち、内気循環時には、従来の空気清浄器と同様の作用効果を奏する。
【0036】
ワンウェイバルブ310で開口306を開閉するように構成したので、開口306の開閉機構を安価に構成でき、コスト増を抑制できる。また、ワンウェイバルブ310の弁体311に開口306を閉じるようにバネ312で付勢力を与えるとともに、排気ダクト内部圧力Pdとトランク内圧力Ptfとの差圧を利用して弁体311を駆動するように構成している。これにより、ワンウェイバルブ310の構造を簡便にできるので、故障が少なく信頼性が向上する。
【0037】
開口306をブロア303の吐出側とフィルタ320との間の流路に設けている。すなわち、開口306よりも下流側にフィルタ320を設けるように構成している。したがって、ブロア303で吸引されて開口306からトランクルーム410に送風されて車外に排気される車室内の空気がフィルタ320を通過しない。これより、ブロア303で吸引されて再び車室内に吹き出される空気だけがフィルタ320で濾過されるので、フィルタ320の寿命を延ばすことができる。
【0038】
なお、外気導入および内気循環のいずれの場合であっても、ブロア303が回転駆動されていなければ、すなわち空気清浄器300が停止しているときには、開口306はワンウェイバルブ310によって閉じられる。
【0039】
図6(a)に示すように、外気導入時にブロア303が回転駆動されたときの吸気口301から吸引される空気の流量をQ1とし、開口306からトランクルーム410へ吹き出される空気の流量をQ2とすると、吹き出し口305から吹き出される浄化空気の風量Q3は、Q3=Q1−Q2である。また、図6(b)に示すように、内気循環時にブロア303が回転駆動されたときの吸気口301から吸引される空気の流量をQ11とし、開口306からトランクルーム410へ吹き出される空気の流量をQ12とすると、吹き出し口305から吹き出される浄化空気の風量Q13は、Q13=Q11−Q12である。しかし、内気循環時には、開口306が閉じているのでQ12が0となり、吹き出し口305から吹き出される浄化空気の風量Q13は、Q13=Q11−Q12=Q11である。
【0040】
−−−変形例−−−
(1) 上述の説明では、開口306はブロア303の下流に設けられているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図8に示すように、開口306をブロア上流の吸気ダクト302に設け、ワンウェイバルブ310によって外気導入時に開口306を開き、内気循環時に開口306を閉じるように構成してもよく、上述と同様の作用効果を奏する。
【0041】
(2) 上述の説明では、ワンウェイバルブ310は、バネ312の付勢力および排気ダクト内部圧力Pdとトランク内圧力Ptfとの差圧を利用して弁体311が駆動されるが、本発明はこれに限定されない。たとえば、弁体311を開閉駆動するアクチュエータを設け、外気導入され、かつ、空気清浄器300が運転されたときにのみ開口306を開くようにアクチュエータを作動させるように構成してもよい。
【0042】
(3) 上述の説明では、空気清浄器300は吸引した車室内の空気をフィルタ320で濾過することで浄化しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、空気清浄器300にイオン供給装置を設けて、イオン供給装置で発生したイオンを含んだ空気を車両内へ配風するようにしてもよい。また、吸引した車室内の空気の浄化手段は、フィルタ320で濾過する濾過集塵に限らず、高電圧の印加によって空気中の塵埃を帯電させてクーロン力を利用して塵埃を捕集する電気集塵であってもよい。
【0043】
(4) 上述の説明では、空気清浄器300は、リアパーセル403の下面に配設されているが、本発明はこれに限定されない。開口306からトランクルーム410に車室内の空気が吹き出されるように構成されていれば、空気清浄器300をリアパーセル403の上面に配設してもよい。
(5) 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【0044】
以上の実施の形態および変形例において、たとえば、開口は通風口404に、排気口はドラフタ420にそれぞれ対応する。バイパス手段は開口306とワンウェイバルブ310によって実現される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】右ハンドル車を車両斜め後方から見た斜視図である。
【図2】車両を左側面から見たときの車両後部の断面を模式的に示した図である。
【図3】空調ユニット100の全体構成を示す図である。
【図4】車室内およびトランクルーム410内の空気の流れを示す図である。
【図5】空気清浄器300の構成を示す図である。
【図6】ブロア303が回転駆動されたときの空気清浄器300の状態を示す図であり、(a)は、外気導入時の状態を示す図であり、(b)は、内気循環時の状態を示す図である。
【図7】外気導入時に空気清浄器300を運転したときの車室内およびトランクルーム410内の空気の流れを示す図である。
【図8】変形例を示す図である。
【符号の説明】
【0046】
100 空調ユニット 300 空気清浄器
301 吸気口 302 吸気ダクト
303 ブロア 304 排気ダクト
305 吹き出し口 306 開口
310 ワンウェイバルブ 311 弁体
312 バネ 320 フィルタ
401 リアシート 402 リアガラス
403 リアパーセル 404 通風口
410 トランクルーム 420 ドラフタ




 

 


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