(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記吸込側切替ドアと前記吹出側切替ドアとは、互いのドア回転軸(22b、23b)に沿った方向に並んでいるとともに、前記互いのドア回転軸がギア(22c、23c)で連結されており、
前記吸込側切替ドアと前記吹出側切替ドアを駆動する1つのアクチュエータ(24、41)を備えることを特徴とする請求項2に記載の車両用シート空調装置。
前記アクチュエータとして、前記第2ケースの内部を流れる空気の温度変化によって形状が変化するバイメタル(24)が用いられることを特徴とする請求項3に記載の車両用シート空調装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。また、図中の上下、前後、左右の矢印は、それぞれ、車両の上下方向、前後方向、左右方向を示している。
【0011】
(第1実施形態)
図1に示すように、車両用シート空調装置10は、シート1と、シート空調ユニット11と、シート空調ダクト12、シート接続用ダクト13とを備えている。
【0012】
シート1は、座部1aと背もたれ部1bとを備えている。シート1は、背もたれ部1bの内部に空気流路14を有している。背もたれ部1bの背面側に、シート空調ユニット11が取り付けられている。シート1内部の空気流路14とシート空調ユニット11とは、シート接続用ダクト13を介して、連通している。
【0013】
シート空調ダクト12は、車両用空調装置2の室内空調ユニット3とシート空調ユニット11とを連通させている。シート空調ダクト12は、室内空調ユニット3から供給される空調風をシート空調ユニット11に導くためのものである。室内空調ユニット3は、車室内最前部の計器盤4の内側に配置されている。室内空調ユニット3は、空調ケース3aの内部に、送風機、冷凍サイクルの蒸発器およびヒータコア等の各種空調機器を収容してなる。室内空調ユニット3で所望温度に調整された空調風は、図示しない吹出口から車室内に吹き出される。
【0014】
シート空調ユニット11は、シート吸込モードとシート吹出モードとを切り替え可能に構成されている。具体的には、
図2〜
図6に示すように、シート空調ユニット11は、送風機15と、切替装置16とを備えている。
【0015】
図5に示すように、送風機15は、ファン回転軸17を有する遠心式のファン18と、ファン18を収容する第1ケース19とを備えている。ファン回転軸17、ファン18および第1ケース19は、樹脂で構成されている。
【0016】
ファン回転軸17は、電動モータ20によって回転駆動される。第1ケース19は、図示しないが、ファン18の外周部に渦巻形状の空気流路を形成している。第1ケース19は、
図5、6に示すように、ファン回転軸方向Z1の一端側に設けられ、空気を吸い込むファン吸込口19aと、ファン18の径方向外側に設けられ、空気を吹き出すファン吹出口19bとを有している。
【0017】
切替装置16は、
図2〜4に示すように、第2ケース21と、吸込側切替ドア22と、吹出側切替ドア23と、これらを回転駆動させるアクチュエータとしてのバイメタル24とを備えている。第2ケース21、吸込側切替ドア22および吹出側切替ドア23は、樹脂で構成されている。
【0018】
第2ケース21は、第1ケース19と接続されており、
図5に示すように、ファン吸込口19aに連なる吸込側空気流路25を形成するとともに、
図6に示すように、ファン吹出口19bに連なる吹出側空気流路26を形成している。
【0019】
図2、5に示すように、第2ケース21は、シート表面から吸い込まれた空気を吸込側空気流路25に導入するためのシート吸込用開口部31と、車室内を空調する室内空調ユニット3からの空調風を吸込側空気流路25に導入するための空調風吸込用開口部32とを有している。
【0020】
また、
図2、6に示すように、第2ケース21は、吹出側空気流路26を流れる空気をシート表面から吹き出すためのシート吹出用開口部33と、吹出側空気流路26を流れる空気を第2ケース21から排出するための排気用開口部34とを有している。なお、本明細書でいう各開口部31〜34は、少なくとも各切替ドアによって直接開閉される部位を含む部分である。また、
図5、6では、第2ケース21の各開口部31、32、33に連なるダクト部も示している。
【0021】
シート吹出用開口部33は、
図6に示すように、第1ケース19のファン吹出口19bから空気吹出方向に沿って延びる仮想延長線L1上に位置している。このため、吹出側空気流路26は、第1ケース19のファン吹出口19bから直線状に延びている。排気用開口部34は、第2ケース21のファン回転軸方向Z1におけるファン吸込口19a側、すなわち、車両後方側に設けられている。このため、排気用開口部34から車両後方に向かって空気が排出される。
【0022】
図2に示すように、シート吸込用開口部31は、シート吹出用開口部33に対して、ファン回転軸17に垂直な方向Y1で隣り合って配置されている。なお、ここでいうファン回転軸17に垂直な方向Y1とは、ファン回転軸方向Z1およびファン吹出口19bの空気吹出方向X1の両方に垂直な方向である。このため、シート吸込用開口部31から流入する空気の流れ方向と、シート吹出用開口部33から流出する空気の流れ方向とが対向している。また、空調風吸込用開口部32は、シート吸込用開口部31に対して、ファン回転軸方向Z1に並んで設けられている。
【0023】
第2ケース21がこのような構成であるため、シート空調ユニット11の内部では、シート吸込用開口部31または空調風吸込用開口部32から流入した空気がUターンして、シート吹出用開口部33に向かって流れる。
【0024】
図2、5に示すように、吸込側切替ドア22は、シート吸込用開口部31および空調風吸込用開口部32を選択的に開閉するものであり、第2ケース21の内部に設けられている。本実施形態では、吸込側切替ドア22として、1枚の板ドアを用いている。この板ドアは、片持ち式であり、剛性が高く、曲がらないドア板部22aと、ドア板部22aの片側端部に設けられたドア回転軸22bとを有している。
【0025】
図2、6に示すように、吹出側切替ドア23は、シート吹出用開口部33および排気用開口部34を選択的に開閉するものであり、第2ケース21の内部に設けられている。本実施形態では、吹出側切替ドア23として、1枚の板ドアを用いている。この板ドアも片持ち式であり、吸込側切替ドア22と同様に、ドア板部23aと、ドア回転軸23bとを有している。
【0026】
吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23は、
図2に示すように、互いのドア回転軸22b、23bの軸方向に並んでおり、
図7に示すように、互いのドア回転軸22b、23bがギア22c、23cで連結されている。本実施形態では、ギア22c、23cによって、両切替ドア22、23が互いに別方向に回転するようになっている。なお、ギアによって、両切替ドア22、23が同じ方向に回転するようになっていてもよい。この場合、例えば、シート吸込用開口部31と空調風吸込用開口部32の位置を入れ替える。
【0027】
また、
図8に示すように、バイメタル24は、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23の一方、本実施形態では吹出側切替ドア23に連結されている。なお、バイメタル24は、吸込側切替ドア22に連結されていてもよい。
【0028】
本実施形態のバイメタル24は、熱膨張率の異なる金属板を貼り合わせた板状部材が巻回された渦巻き形状であり、設置環境の温度変化によって、その形状が変化するように構成されている。バイメタル24は、
図3、4に示すように、第2ケース21の吹出側空気流路26と仕切壁によって隔てられた部屋に収容されている。その仕切壁には、バイメタル24に空気をあてるための開口部27が設けられている。
【0029】
このため、バイメタル24は、第2ケース21の内部を流れる空気の温度変化に伴って、その形状が変化する。このバイメタル24の形状変化を利用することで、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23の両方を回転駆動させることできる。
【0030】
本実施形態では、下記のように、第2ケース21の内部の空気温度に応じて、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23のそれぞれの位置が所定位置となるように、バイメタル24を設定している。すなわち、空気温度が所定温度よりも高い場合、
図6に二点鎖線で示すように、吹出側切替ドア23の位置は、シート吹出用開口部33を閉じるとともに、排気用開口部34を開く第1モード位置となり、
図5に二点鎖線で示すように、吸込側切替ドア22の位置は、シート吸込用開口部31を開くとともに、空調風吸込用開口部32を閉じる第1モード位置となる。一方、空気温度が所定温度よりも低い場合、
図6に実線で示すように、吹出側切替ドア23の位置は、シート吹出用開口部33を開くとともに、排気用開口部34を閉じる第2モード位置となり、
図5に実線で示すように、吸込側切替ドア22の位置は、シート吸込用開口部31を閉じるとともに、空調風吸込用開口部32を開く第2モード位置となる。このときの所定温度は、例えば、50℃である。
【0031】
このような構成のシート空調ユニット11は、
図2〜6に示すように、ファン回転軸方向Z1を車両前後方向とし、ファン回転軸17に垂直な方向Y1を車両左右方向とし、ファン吹出口19bの空気吹出方向X1を車両上下方向として、シート1の背もたれ部1bに設置されている。
【0032】
そして、シート空調ユニット11のシート吸込用開口部31とシート吹出用開口部33は、
図9に示す分岐部13aを有するシート接続用ダクト13に接続される。具体的には、シート吸込用開口部31とシート吹出用開口部33は、それぞれ、シート接続用ダクト13の一端側の第1、第2接続口13b、13cに接続される。シート接続用ダクト13の他端側の第3接続口13dは、
図1に示すように、シート1に設けられた1つのシート側接続口1cに接続される。また、シート空調ユニット11の空調風吸込用開口部32は、シート空調ダクト12に接続される。
【0033】
次に、上記した構成の車両用シート空調装置10の作動モードを説明する。
【0034】
例えば、夏場の炎天下に駐車した場合、車室内温度が50℃よりも高温となり、シート1やシート空調ダクト12も、相応の熱マス(蓄熱)を有し、高温となる。この状態で、シート表面から空気を吹き出すと、熱風を吹き出すことになり、乗員が不快となる。
【0035】
そこで、本実施形態では、このような場合、車両用シート空調装置10は、シート表面から車室内の空気を吸い込む第1モードにて作動する。すなわち、車室内温度が高温の状態の場合、シート空調ユニット11の内部の空気温度が所定温度よりも高いので、バイメタル24によって、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23のそれぞれの位置が、
図5、6に二点鎖線で示す第1モード位置となる。
【0036】
このため、ファン18の作動によって、
図1、5、6の斜線矢印のように、シート表面から車室内の空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気がシート吸込用開口部31、吸込側空気流路25、ファン18、吹出側空気流路26、排気用開口部34の順に流れ、排気用開口部34から排出される。これにより、シート表面から熱風を吹き出すことによる乗員の不快を回避できる。
【0037】
このとき、車両用空調装置2の冷房モードでの作動によって、室内空調ユニット3から車室内へ空調風が吹き出される。
【0038】
そして、第1モードでの作動が続くことにより、シート1の熱マスが除去されると、車両用シート空調装置10は、シート表面から空調風を吹き出す第2モードにて作動する。すなわち、シート1の熱マスが除去されるとともに、車室内へ吹き出される空調風の温度が低下することにより、シート空調ユニット11の内部の空気温度が所定温度よりも低くなる。これにより、バイメタル24によって、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23のそれぞれの位置が、第1モード位置から
図5、6に実線で示す第2モード位置に切り替えられる。
【0039】
このため、
図1、5、6の白抜き矢印のように、シート空調ダクト12からの空調風が、空調風吸込用開口部32、吸込側空気流路25、ファン18、吹出側空気流路26、シート吹出用開口部33の順に流れた後、シート表面から吹き出される。これにより、冷たい空調風をシート表面から吹き出すことができ、乗員に涼感を与えることができる。
【0040】
次に、上記した構成の車両用シート空調装置10の主な効果を説明する。
【0041】
(1)本実施形態では、シート吹出用開口部33は、第1ケース19のファン吹出口19bから空気吹出方向に沿って延びる仮想延長線L1上に位置している。これにより、ファン吹出口19bからシート吹出用開口部33までの送風空気の圧力損失を最小にできる。
【0042】
そして、本実施形態では、シート吸込用開口部31は、シート吹出用開口部33に対して、ファン回転軸17に垂直な方向Y1に並んで配置されている。すなわち、ファン回転軸方向Z1を高さ方向、ファン回転軸17に垂直な方向Y1を横方向とすると、シート吸込用開口部31とシート吹出用開口部33とが、横方向Y1に並んでいる。そして、高さ方向Z1における両開口部31、33の位置関係は、両開口部31、33を横方向に投影したとき、両開口部31、33の一部が重複する位置関係となっている。
【0043】
これにより、シート吸込用開口部31とシート吹出用開口部33とが、高さ方向に並んでいる場合と比較して、第2ケース21の高さ寸法を小さくでき、第2ケース21を扁平形状とすることができる。また、シート吸込用開口部31とシート吹出用開口部33の両方を、1つのシート側接続口1cに接続するシート接続用ダクト13を扁平形状とすることができる。したがって、本実施形態によれば、車両用シート空調装置10の全体形状の扁平化が可能である。
【0044】
なお、本実施形態では、両開口部31、33を横方向に投影したとき、両開口部31、33の一部が重複する位置関係となっていたが、両開口部31、33の全部が一致する位置関係としてもよい。
【0045】
(2)本実施形態では、シート吸込用開口部31とシート吹出用開口部33とが隣り合わせに配置されている。これにより、両開口部31、33の距離が短いので、シート接続用ダクト13の横方向Y1の寸法を小さくでき、シート接続用ダクト13の小型化が可能となる。
【0046】
(3)本実施形態では、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23は、それぞれ、一枚の板ドアで構成されている。
【0047】
ここで、両切替ドア22、23が、スライドドアやロータリードア等の他のドアで構成された場合、ドアの移動スペースが、ケース内部の空気流路とは別に必要となるため、装置全体が大型化してしまう。
【0048】
これに対して、本実施形態によれば、両切替ドア22、23を、第2ケース21の内部の各空気流路内に収容できるので、ドアの移動スペースが空気流路とは別に必要となる場合と比較して、装置全体を小型化できる。
【0049】
(4)本実施形態では、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23とがギア22c、23cで連結されており、1つのアクチュエータで駆動される構成となっている。これにより、各切替ドア22、23を別々のアクチュエータで駆動する場合と比較して、部品点数を減らすことができる。
【0050】
(5)本実施形態では、アクチュエータとして、機械仕掛けのバイメタル24を採用している。これにより、電動モータを採用する場合と比較して、各切替ドア22、23の駆動機構を簡素で安価な構成で実現することができる。
【0051】
(第2実施形態)
図10に示すように、本実施形態の車両用シート空調装置10は、アクチュエータとして、電動式のサーボモータ41を用いており、サーボモータ41の駆動を制御する制御部42を備えている。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
【0052】
サーボモータ41は、第2ケース21のうち吹出側空気流路26と仕切壁によって隔てられた部屋に収容されている。サーボモータ41は、制御部42の出力側に接続されており、制御部42からの制御信号に応じて制御される。
【0053】
制御部42は、タイマー制御により、サーボモータ41を駆動させて、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23の位置を切り替える。具体的には、ファン18の作動開始直後から所定時間経過前は、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23の位置を第1モード位置とし、所定時間経過後に、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23の位置を第2モード位置に切り替える。この所定時間は、第1実施形態での説明の通り、車室内温度が高温の状態で、車両用シート空調装置10を第1モードで作動させたときに、シート1の熱マスを除去できる時間に設定される。
【0054】
このため、本実施形態の車両用シート空調装置10は、ファン18の作動開始直後から所定時間経過前は第1モードで作動し、所定時間経過後は第2モードで作動する。したがって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様に、シート表面から熱風を吹き出すことによる乗員の不快を回避できる。
【0055】
(第3実施形態)
図11に示すように、本実施形態の車両用シート空調装置10は、アクチュエータとして、電動式のサーボモータ41を用いており、サーボモータ41の駆動を制御する制御部42と、温度センサ43とを備えている。本実施形態は、第2実施形態に対して温度センサ43を追加し、制御部42の制御内容を変更している。以下、第2実施形態に対する変更点を説明する。
【0056】
温度センサ43は、シート空調ユニット11の内部を流れる空気の温度を検出するものである。本実施形態では、温度センサ43は、第1ケース19のファン吹出口19bに設けられている。なお、温度センサ43の設置場所は、第1ケース19または第2ケース21の内部であれば、他の位置であってもよい。温度センサ43は、制御部42の入力側に接続されており、検出結果を制御部42に向けて出力する。
【0057】
制御部42は、温度センサ43の検出結果に応じて、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23の位置を切り替える制御を行う。具体的には、第1実施形態と同様に、空気温度が所定温度、例えば50℃よりも高い場合、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23の位置を第1モード位置とし、空気温度が所定温度よりも低い場合に、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23の位置を第2モード位置に切り替える。
【0058】
このため、本実施形態の車両用シート空調装置10は、第1実施形態と同様に作動し、シート表面から熱風を吹き出すことによる乗員の不快を回避できる。
【0059】
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【0060】
(1)上記各実施形態では、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23とが、1つのアクチュエータで駆動される構成となっていたが、別々のアクチュエータで駆動される構成としてもよい。
【0061】
(2)上記各実施形態では、吸込側切替ドア22と吹出側切替ドア23は、それぞれ、板ドアで構成されていたが、曲がることが可能なフィルム式のスライドドア等の他のドアで構成されていてもよい。
【0062】
(3)上記各実施形態では、排気用開口部34から車両後方に向かって空気を吹き出す構成となっていたが、排気用開口部34から下方に向かって空気を吹き出す構成としてもよい。この場合、例えば、排気用開口部34をシート吹出用開口部33に対してファン回転軸方向Z1に並べて配置してもよい。
【0063】
(4)上記各実施形態では、シート空調ユニット11は、シート1の背もたれ部1bの背面側に設けられていたが、座部1aの下面側に設けられてもよい。この場合、シート空調ユニット11は、ファン回転軸方向Z1を車両上下方向として設置される。
【0064】
(5)上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。