JP2009202692A - 車両用空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】車室の空気を吸引するブロワの作動音が車室に漏れにくい車両用空調システムを提供する。
【解決手段】車室の空気を吸引するブロワ５０と、リアトレイ１０に設けられた吸気口１１からの空気をブロワ５０に導くダクト２０Ａと、を備える車両用空調システム１であって、ダクト２０Ａは、内部を流れる空気の流路断面積を、複数回にて増大又は減少させ、ブロワ５０から吸気口１１に向かうブロワ５０の作動音を消音する消音部３０Ａを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用空調システムに関する。

エンジン等の熱源を搭載しない燃料電池自動車や電気自動車は、暖房時において、車室（キャビン）の暖かい空気をそのまま車外に排出するのではなく、車室の空気を、リアトレイの吸引口からブロワで吸引し、熱交換器により、ブロワから吐出される暖かい空気と、冷媒（熱輸送流体）との間で熱交換させ、熱を回収している。そして、暖められた冷媒により、車外から車室に向かう空気を暖め、暖房性能を向上させている（特許文献１参照）。

特開平５−２９４１３５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ブロワの作動音が、リアトレイの吸引口を介して、車室に漏れてしまっていた。
そこで、本発明は、車室の空気を吸引するブロワの作動音が車室に漏れにくい車両用空調システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、車室の空気を吸引するブロワと、リアトレイに設けられた吸気口からの空気を前記ブロワに導くダクトと、を備える車両用空調システムであって、前記ダクトは、内部を流れる空気の流路断面積を、複数回にて増大及び減少させ、前記ブロワから前記吸気口に向かう前記ブロワの作動音を消音する消音部を備えることを特徴とする車両用空調システムである。

このような車両用空調システムによれば、ブロワの作動音は、ダクトの消音部内、つまり、消音部内の空気の流路を通って、リアトレイの吸気口に向かう。
ここで、消音部内の空気の流路断面積は、空気の流れ方向、つまり、ブロワの作動音の伝播方向において、複数回にて、増大及び減少しているので、ブロワからリアトレイの吸気口に向かうブロワの作動音は、小さくなり、消音される。これにより、ブロワの作動音が、車室に漏れることを防止できる。

また、前記消音部は、その内面から突出することで流路断面積を減少させると共に、空気の流れ方向において千鳥状に配置された複数の流路断面積減少板部を備え、前記消音部の最下部には、内部の水分を排出するドレン口が形成されていることを特徴とする車両用空調システムである。

このような車両用空調システムによれば、千鳥状に配置された複数の流路断面積減少板部が補強部（リブ）としての機能を発揮し、消音部の機械的強度は高くなる。これにより、消音部の上にリアトレイが取り付けられる構成である場合、リアトレイを薄板化できる。

また、飲み物、雨水等の液体が、リアトレイの吸気口から消音部内に浸入したとしても、複数の流路断面積減少板部がトラップとして機能し、液体の流れが妨げられる。これにより、浸入した液体が、ブロワに流れ込みにくくなり、ブロワが浸水しにくくなる。そのため、ブロワを防水仕様とせずに、簡易にシステムを構成できる。
したがって、複数の流路断面積減少板部は、液体の流れを容易に堰き止めるように、鉛直上向きで配置されていることが好ましい。

さらに、鉛直方向における消音部の最下部、つまり、高さ方向において最も低い位置に形成されたドレン口から、内部の液体を外部に排出することができる。よって、ドレン口の周縁部分は、ドレン口に液体が集まりやすいように、傾斜していることが好ましい。

また、前記ブロワから供給される空気と冷媒とを熱交換する熱交換部と、前記熱交換部で発生する凝縮水を回収する凝縮水回収部と、を備え、前記ドレン口の下流は前記凝縮水回収部に接続されていることを特徴とする車両用空調システムである。

このような車両用空調システムによれば、熱交換器が低温となることで発生した凝縮水は、凝縮水回収部に回収された後、外部に排出される。
また、ドレン口から排出される消音部内の液体は、凝縮水回収部に導入された後、外部に排出される。すなわち、ドレン口からの液体を排出するための専用装置を備えずに、システムを構成できる。

本発明によれば、車室の空気を吸引するブロワの作動音が車室に漏れにくい車両用空調システムを提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。

≪車両用空調システムの構成≫
図１に示す車両１００は、燃料電池自動車や、電気自動車等であり、エンジン（内燃機関）等の熱源を搭載していない。そして、暖房時において、車外から車室１０１（キャビン）に向かう空気を（矢印Ａ１参照）、熱交換器１０２や、ヒートポンプ（図示しない）を構成する熱交換器（コンデンサ、図示しない）で加熱する構成となっている。

車両１００は、車両用空調システム１を搭載している。車両用空調システム１は、リアトレイ１０と、ダクト２０Ａと、ブロワ５０と、熱交換部６０と、凝縮水回収部７０と、を備えている。

＜リアトレイ＞
リアトレイ１０は、後部座席の後方に配置されており、図２に示すように、その右側には、車室１０１の空気を吸い込むための吸気口１１が設けられている（矢印Ａ２参照）。

＜ダクト＞
ダクト２０Ａは、吸気口１１から吸気される車室１０１の空気を、ブロワ５０に導くものであって、ブロワ５０の作動音を消音する消音部３０Ａと、配管部２１と、を備えている。
消音部３０Ａは、車幅方向に細長の箱体であって、その内部を車室１０１から空気が流通するようになっている。消音部３０Ａの両端は、車両１００のリアインナパネル等のボディに取り付けられており、消音部３０Ａの上面には、リアトレイ１０が取り付けている。消音部３０Ａを構成する上壁部３１の右側には、リアトレイ１０の吸気口１１に対応して、吸気口３２が形成されている。

そして、ブロワ５０が作動すると車室１０１の空気が、吸気口１１、吸気口３２を通って、消音部３０Ａ内に吸気され、消音部３０Ａ内を、車幅方向の左向きに流れ、配管部２１を通って、ブロワ５０に導入されるようになっている。

＜ダクト−消音部＞
消音部３０Ａ（ダクト）内には、複数（図２では３枚）の上仕切板３３（流路断面積減少板部）が、消音部３０Ａの上壁部３１の下面（内面）から、鉛直下向きで突出するように設けられている。なお、上仕切板３３の下端は、消音部３０Ａの下壁部３４から離間している（図３（ｃ）参照）。

また、複数（図２では２枚）の下仕切板３５（流路断面積減少板部）が、消音部３０Ａの下壁部３４の上面から、鉛直上向きで突出するように設けられている。なお、下仕切板３５の上端は、消音部３０Ａの上壁部３１から離間している（図３（ａ）参照）。

さらに説明すると、複数の上仕切板３３と、複数の下仕切板３５とは、消音部３０Ａの内面からその内側に向かって突出すると共に、消音部３０Ａ内を、吸気口３２からブロワ５０に向かう空気の流れ方向において、千鳥状に配置、つまり、上仕切板３３と下仕切板３５とが交互に配置されており、空気が鉛直平面において、蛇行するようになっている。そして、上仕切板３３及び下仕切板３５は、空気の流路断面積を減少させる流路断面積減少板部として機能している。なお、上仕切板３３と下仕切板３５とは、車幅方向において、等間隔で配置されている（図２、図４参照）。ただし、等間隔に限定されず、ブロワ５０の作動音の周波数等に基づいて、適宜に変更してよい。

すなわち、消音部３０Ａは、吸気口３２からブロワ５０に向かう空気の流路断面積を、流路断面積複数の上仕切板３３及び下仕切板３５が設けられた部分によって、減少させる機能と（図３（ａ）、（ｃ）参照）、上仕切板３３及び下仕切板３５が設けられていない部分によって、増大させる機能と（図３（ｂ）参照）、を備えている。つまり、消音部３０Ａは、流路断面積の増大及び減少を、複数回にて交互に繰り返させる機能を備えている。因みに、このような消音部３０Ａは、多段膨張方式と称されることもある。

これにより、ブロワ５０の作動時において、ブロワ５０から、ダクト２０Ａを構成する配管部２１、消音部３０Ａを順に通り、吸気口３２、吸気口１１を介して、車室１０１に向かうブロワ５０の作動音は、流路断面積の増大／減少を繰り返す消音部３０Ａで消音されるようになっている。

なお、本実施形態では、上仕切板３３又は下仕切板３５により減少した流路断面積（リブとして機能する上仕切板３３又は下仕切板３５部分における開口面積）が、空気の流れ方向（ブロワ５０の作動音の伝播方向）において、同一である構成を例示しているが、異なる構成でもよい。
また、上仕切板３３又は下仕切板３５の厚さ（リブ幅）、つまり、流路断面積が小さい部分における流路長も、同一である構成を例示しているが、異なる構成でもよい。
このような流量断面積や、仕切板３３又は下仕切板３５の厚さは、例えば、ブロワ５０の作動音の周波数や、作動音を減衰させるべき量に基づいて、適宜に設計することが好ましい。

また、複数の上仕切板３３及び下仕切板３５が、リブとして機能し、消音部３０Ａの剛性（強度）は高められている。これにより、消音部３０Ａの上面に取り付けられるリアトレイ１０を、薄肉とすることもできる。

さらに、雨水等の水分（液体）が、リアトレイ１０の吸気口１１から消音部３０Ａ内に侵入したとしても、鉛直上向きに突設された複数の下仕切板３５が水分のトラップとして機能し、水分が、そのまま、ブロワ５０に流れ込まないようになっている。これにより、ブロワ５０（特にブロワ５０動力源となる図示しないモータ）を防水仕様にする必要はない。したがって、車両用空調システム１を低コストで構成できる。

これに加えて、消音部３０Ａの下壁部３４は、車両１００の前後方向において、中央が低くなるように傾斜している（図３参照）。さらに、下壁部３４は、車幅方向において、左側が低くなるように傾斜している（図２参照）。すなわち、下壁部３４の中央左側の部分が、鉛直方向における消音部３０Ａの最下部３６となっている。これにより、水分が消音部３０Ａ内に浸入したとしても、この水分が、最下部３６に集まるようになっている。また、各下仕切板３５の下部には、トラップされた水分が、後記するドレン口３７に向かうように、車幅方向において、連通孔３５ａが形成されている。

そして、最下部３６には、消音部３０Ａ内の水分を排出するドレン口３７が形成されており、ドレン口３７の下流は、ドレン配管３８を介して、凝縮水回収部７０に接続されている。これにより、最下部３６に集まった水分は、ブロワ５０をバイパスして、凝縮水回収部７０に流れ込み、そして、後記する配管７１を介して、車外に排出されるようになっている。したがって、ブロワ５０を防水仕様にする必要はなく、低コストでシステム構成可能となっている。

＜ブロワ＞
ブロワ５０は、車室１０１の空気を吸引するための装置である。そして、ブロワ５０の羽根車５１は、ＥＣＵ（図示しない）の指令に従って、燃料電池自動車に搭載されている高圧バッテリ等（図示しない）を電源とし、適宜作動するようになっている。また、ブロワ５０から吐出される空気は、配管５２を介して、熱交換部６０に送られるようになっている。

＜熱交換部＞
熱交換部６０は、ブロワ５０から圧送され、車外に排出される空気から、熱を回収する部分であり、熱交換部６０と、車室１０１に向かう空気を加熱する熱交換器１０２とを経由して、冷媒が循環するように構成されている（図１参照）。そして、熱交換部６０において、ブロワ５０から圧送される暖かい空気と冷媒との間で熱交換し、冷媒が加熱されるようになっている。次いで、加熱された冷媒は、冷媒ポンプ（図示しない）等によって圧送され、熱交換器１０２において、車室１０１に向かう空気を加熱するようになっている。このようにして、車室１０１から排出される廃熱が有効利用されるようになっている。
一方、熱交換後の空気は、配管６１を介して、トランクルームや車外等に排出されるようになっている。

＜凝縮水回収部＞
凝縮水回収部７０は、熱交換部６０の温度が下がることにより、熱交換部６０で発生した凝縮水を集め、回収する部分であり、熱交換部６０の鉛直下方に配置されている。すなわち、熱交換部６０で発生した凝縮水は、その自重により、凝縮水回収部７０に流れ込んだ後、配管７１を通って車外に排出されるようになっている。

≪車両用空調システムの作用・効果≫
車両用空調システム１の動作・効果を説明する。
暖房時において、ブロワ５０が作動すると、車室１０１の暖かい空気は吸引され、吸気口１１、吸気口３２、ダクト２０Ａを通って、ブロワ５０に向かう。そして、ブロワ５０から吐出される暖かい空気の熱は、熱交換部６０で回収され、熱交換器１０２で車室１０１に向かう空気を暖めるために利用される。

また、ブロワ５０が作動することで発生し、配管部２１、消音部３０Ａを通って車室１０１に向かうブロワ５０の作動音は、流路断面積の増大／減少を繰り返す消音部３０Ａで消音される。これにより、ブロワ５０の作動音が車室１０１に漏れることは防止される。その結果、車室１０１の静粛性は確保される。

さらに、雨水等の水分が、吸気口１１から消音部３０Ａ内に浸入したとしても、この水分は、下仕切板３５でトラップされ、さらに、ドレン口３７、ドレン配管３８を通って、ブロワ５０をバイパスし、凝縮水回収部７０に排出される。これにより、ブロワ５０が浸水することは防止される。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができ、また、次の構成を適宜組合させてもよい。

前記した実施形態では、空気の流れ方向の下流に向かって、ブロワ５０、熱交換部６０が順に配置された構成を例示したが、逆の配置、つまり、熱交換部６０、ブロワ５０の順でもよい。

前記した実施形態では、ブロワ５０から吐出される空気が熱交換部６０に供給される構成を例示したが、熱交換部６０に代えて、又は、熱交換部６０の上流若しくは下流に、充放電により発熱する高圧バッテリを配置する構成としてもよい。このような構成にすれば、車外に排出される空気によって、高圧バッテリを冷却することができ、過昇温による高圧バッテリの劣化を防止できる。

その他、図５に示す車両用空調システム２でもよい。車両用空調システム２は、ダクト２０Ｂを備えており、その消音部３０Ｂの下壁部３４は、車幅方向において、中央が最も低くなるように傾斜しており、最下部３６が車幅方向の中央に配置されている。

また、図６に示す消音部３０Ｃでもよい。消音部３０Ｃでは、その前壁部４１の後面から後方に突出するように、複数の前仕切板４２（流路断面積減少板部）が設けられており、その後壁部４３の前面から前方に突出するように、複数の後仕切板４４（流路断面積減少板部）が設けられている。前仕切板４２及び後仕切板４４は、空気の流れ方向において、千鳥状、つまり、交互に配置されており、空気が水平面で、蛇行するようなっている。
なお、前仕切板４２及び後仕切板４４の下部には、消音部３０Ｃ内の水分が、ドレン口３７に流れ込むように、連通孔４２ａ、連通孔４４ａがそれぞれ形成されている。

また、図７に示す車両用空調システム３でもよい。車両用空調システム３は、ダクト２０Ｄを備えており、ダクト２０Ｄの消音部３０Ｄは、複数の拡径部４５（流路断面積増大部）と、複数の縮径部４６（流路断面積増大部）とを、空気の流れ方向において、交互に有する略筒体によって構成されている。

本実施形態に係る車両用空調システムを搭載した車両の側面図である。 本実施形態に係る車両用空調システムを搭載した車両の後面図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。 図２のＤ−Ｄ線断面図（本実施形態に係る消音部の平断面図）である。 変形例に係る車両用空調システムを搭載した車両の後面図である。 変形例に係る消音部の平面図である。 変形例に係る車両用空調システムを搭載した車両の後面図である。

符号の説明

１ 車両用空調システム
１０ リアトレイ
１１ 吸気口
２０Ａ ダクト
３０Ａ 消音部
３３ 上仕切板（流路断面積減少板部）
３５ 下仕切板（流路断面積減少板部）
３７ ドレン口
５０ ブロワ
６０ 熱交換部
７０ 凝縮水回収部
１００ 車両
１０１ 車室

Claims (3)

1. 車室の空気を吸引するブロワと、
   リアトレイに設けられた吸気口からの空気を前記ブロワに導くダクトと、
   を備える車両用空調システムであって、
   前記ダクトは、内部を流れる空気の流路断面積を、複数回にて増大及び減少させ、前記ブロワから前記吸気口に向かう前記ブロワの作動音を消音する消音部を備える
   ことを特徴とする車両用空調システム。
2. 前記消音部は、その内面から突出することで流路断面積を減少させると共に、空気の流れ方向において千鳥状に配置された複数の流路断面積減少板部を備え、
   前記消音部の最下部には、内部の水分を排出するドレン口が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調システム。
3. 前記ブロワから供給される空気と冷媒とを熱交換する熱交換部と、
   前記熱交換部で発生する凝縮水を回収する凝縮水回収部と、
   を備え、
   前記ドレン口の下流は前記凝縮水回収部に接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調システム。

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