JP2023016254A - 空調装置の吹出構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、従来の吹出構造体(例えば、特許文献1参照)は、ケースの内壁面から回動フィン側に向けて突出するリブを有している。このリブは、ケースの内壁面に沿って流れようとするスルー流の発生を抑制する。
本実施形態の吹出構造体は、風向を変えるフィンを収納するケースに、空調装置からの送風を通流する主通風路と、この主通風路のバイパス流路とが設けられており、主通風路に合流するバイパス流路の出口が、フィン(第1フィン)に臨んでいることを主な特徴点とする。
なお、以下の説明において前後左右上下の方向は、この吹出構造体を搭載する車両の前後左右上下の方向に一致させた各図における矢示方向を基準とする。
本実施形態の吹出構造体Sは、運転席及び助手席のそれぞれに対応するように、車幅方向に複数並んで配置されているが、以下では、助手席に対応するように設けられるものの一つを例にとって吹出構造体Sについて具体的に説明する。
図2に示すように、吹出構造体Sは、角筒体からなるケース1と、吹出口13となるケース1の一端側(図2の後側)でケース1内に収容される第1風向可変手段2とを備えている。また、吹出構造体Sは、図3に示すように、ケース1の他端側(図3の前側)でケース1内に収容される第2風向可変手段3をさらに備えている。なお、第1風向可変手段2及び第2風向可変手段3のそれぞれは、後記するように、風向を変えるフィンを備えて構成されている。
ケース1は、図3に示すように、上板部材1aと、下板部材1bと、側板部材1cと、ベゼル部材1dと、を有している。
ケース1は、これらの部材1a,1b,1c,1dが一体となることで前記の角筒体を形成している。そして、このケース1の内側には、矩形流路断面を有する後記の主通風路5(図4参照)が形成されることとなる。
上板部材1aと下板部材1bとは、図4に示す側面視で、ケース1の前後方向に延びる中心線Cを挟んで相互に対称形状となっている。
そして、ダクト接続部7の後部には、ドラムフィン30の回動角度を規制するストッパ面7aが、板部材1aと下板部材1bのそれぞれに形成されている。ドラムフィン30の回り止めとして機能するこれらストッパ面7aについては、ドラムフィン30とともに後に詳しく説明する。
ドラムフィン配置部8の前部には、ドラムフィン30の後部の回動軌跡に沿って湾曲する湾曲部8aが形成されている。
なお、ドラムフィン配置部8における湾曲部8aの下流側は、上板部材1aと下板部材1bとの間隔が略一定で次に説明する縦フィン配置部9まで延びる一般部8bとなっている。
このような縦フィン配置部9の内側には、第1風向可変手段2を構成する縦フィン21の前側部分が配置されている。
ちなみに、縦フィン21の回動軸21aよりも前方に位置するこの前側部分の上下幅は、ドラムフィン配置部8の一般部8bにおける上板部材1aと下板部材1bとの上下間隔よりも広くなっている。
このような縦フィン配置部9における上板部材1aの後部と、下板部材1bの後部には、回動軸21aの軸受け9aが形成されている。そして、縦フィン配置部9を形成する上板部材1a、下板部材1b及び側板部材1cの後部には、次に説明するベゼル部材1dの前部が接続される。
また、ベゼル部材1dは、図4に示すように、ケース1の車室側となる最も下流側に配置され、空調装置(図示を省略)からの送風の吹出口13を形成している。
つまり、ケース1の内部には、前記の流入口17から吹出口13に向う風の主通風路5が形成されることとなる。
気流案内部14は、後に詳しく説明するように、ドラムフィン30の回動角度に応じて主通風路5内で変化した気流を、所定方向に案内するように構成されている。
気流案内部14は、図4に示すように、上下間隔が前後方向に沿って略一定の一般部14aと、この一般部14aの後側に接続されて後方に向かうほど上下間隔が徐々に狭まるように傾斜する傾斜部14bとで構成されている。
このような一般部14aの内側には、縦フィン21の回動軸21aよりも後方に位置する縦フィン21の後側部分が配置されることとなる。
そして、一般部14aにおけるベゼル部材1dの内側と縦フィン配置部9との段差としてベゼル部材1dの前端に形成される上下の縦壁面15は、後記するフィンシャット状態の縦フィン21の当接面となる。
図5は、図3のV方向から見た側板部材1cの側面図である。なお、図5に示す側板部材1cは、ケース1を構成する左右一対の側板部材1c(図3参照)のうち、右側の側板部材1cに対応するところ、これらの側板部材1c同士は、相互に左右対称に構成されているので、以下では、右側の側板部材1cについて主に説明し、左側の側板部材1cについての詳細な説明は省略する。図5中、バイパス流路10a,10b,10cは、隠れ線(点線)で描いている。また、図5には、図4に示すダクト接続部7、ドラムフィン配置部8、及び縦フィン配置部9に対応付けた符号を付している。
上段のバイパス流路10aと、下段のバイパス流路10cとは、ドラムフィン配置部8における一般部8bの前部から縦フィン配置部9の後部まで延びている。
中段のバイパス流路10bは、ダクト接続部7の後部から縦フィン配置部9の後部まで延びている。
中段のバイパス流路10bは、上段のバイパス流路10a及び下段のバイパス流路10cと比べて、上下幅が広くなるように設定されている。また、上段のバイパス流路10aと下段のバイパス流路10cとは、上下幅が略同じに設定されている。
入口11aは、バイパス流路10aの上下幅方向の上側寄りにシフトしているとともに前後方向に長く延びる矩形形状を呈している。
出口12aは、バイパス流路10aの上下幅と略同じ上下幅にて形成された矩形の開口を有している。そして、入口11aの開口面積は、出口12aの開口面積よりも大きくなるように設定されている。
入口11bは、バイパス流路10bの上下幅と略同じ上下幅にて形成された略D字状の開口を有している。
出口12bは、バイパス流路10bの上下幅と略同じ上下幅であり、バイパス流路10aの出口12aの横幅と略同じ横幅である矩形の開口を有している。
そして、入口11bの開口面積は、出口12bの開口面積よりも大きくなるように設定されている。
入口11cは、バイパス流路10cの上下幅方向の下側寄りにシフトしているとともに前後方向に長く延びる矩形形状を呈している。
出口12cは、バイパス流路10cの上下幅と略同じ上下幅であり、バイパス流路10aの出口12aの横幅と略同じ横幅である矩形の開口を有している。
そして、入口11cの開口面積は、出口12cの開口面積よりも大きくなるように設定されている。
つまり、これらの出口12a,12b,12cは、図4に示すように、車幅方向(図4の紙面に対して垂直方向)に見て、第1風向可変手段2の縦フィン21と重なるように形成されている。
なお、以下の説明において、バイパス流路10a,10b,10cについて特に区別する必要がないときは、単に「バイパス流路10」と称することがある。また、出口12a,12b,12cについて特に区別する必要がないときは、単に「出口12」と称することがある。
第1風向可変手段2は、図3に示すように、複数の縦フィン21と、連結部材22と、操作部23と、を主に備えて構成されている。
なお、縦フィン21は、特許請求の範囲にいう「第1フィン」に相当する。
縦フィン21は、板体で構成され、板面が互いに平行となるように車幅方向(左右方向)に並んでいる。
回動軸21aは、縦フィン21の上縁及び下縁のそれぞれから上下方向に突出している。連結ピン21bは、回動軸21aの上流側で縦フィン21の上縁から上方向に突出している。
また、複数の縦フィン21のうち、左右方向の中程に位置する一の縦フィン21dは、後記の操作部23が係合する係合ピン21cを有している。この係合ピン21cは、回動軸21aの下流側で上下方向に延びている。
操作部23は、図3に示すように、ユーザの把持部23aと、この把持部23aから前方に向けて突出する二股部23bと、把持部23aを左右方向にスライド自在に支持する案内バー23cと、を有している。
図6に示すように、把持部23aを支持する案内バー23cの両端部は、ベゼル部材1dに支持されている。操作部23の二股部23bの間には、前記した縦フィン21の係合ピン21cが、前後方向に移動可能に嵌め込まれている。
このような第1風向可変手段2においては、ユーザが操作部23の把持部23aを左右方向にスライドさせると、縦フィン21dの係合ピン21cは、二股部23bの間を前後方向に移動しながら、縦フィン21dを回動軸21a回り回動させる。
そして、前記のバイパス流路10の出口12は、このような縦フィン21の上流側で、好ましくは回動軸21aの上流側で回動軸21aに近接するように、縦フィン21に臨むこととなる。
また、前記したように、フィンシャット状態となった縦フィン21は、ベゼル部材1dの上下の縦壁面15(図4参照)に当接することとなる。
次に、第2風向可変手段3(図3参照)について説明する。
図3に示すように、第2風向可変手段3は、ドラムフィン30と、このドラムフィン30を回動させるリンク機構31とを主に備えて構成されている。
なお、ドラムフィン30は、特許請求の範囲にいう「第2フィン」に相当する。
図7に示すように、ドラムフィン30は、車幅方向(左右方向)に長い部材であって、前後に開口を有する角筒状のドラムフィン本体32と、ドラムフィン本体32の内側を上下に仕切る平板状の横フィンからなる中間フィン33とを備えている。
ドラムフィン本体32は、平板状の横フィンからなる上フィン36及び下フィン37と、端板38とを備えている。
上フィン36と、下フィン37とは、平面形状が矩形で左右方向に長い板体で構成されている。また、上フィン36と下フィン37とは、相互に前後幅が略同じに設定されている。
図4に戻って、上フィン36と下フィン37との間隔は、上流側から下流側に向けて徐々に狭くなっている。つまり、ドラムフィン本体32の後側(下流側)の開口断面積は、前側(上流側)の開口断面積よりも僅かに小さくなっている。
そして、中間フィン33は、上フィン36と下フィン37との間に配置されるとともに、左右一対の端板38によって、これら上フィン36及び下フィン37と一体に接続されている。
また、端板38の前縁は、図4に示す平面視で、中間フィン33の前端部の周囲に形成される切欠凹部38aを挟む上下の位置で、それぞれ前方に向けて膨らむバイパス流路開閉弁38bを有している。
これら一対のバイパス流路開閉弁38bは、後記するように、ドラムフィン30の回動角度に応じてバイパス流路10bの入口11b(図5参照)を開閉する。
軸部39は、中間フィン33の前後方向の中央部に対応する位置で、端板38から左右方向に突出するように形成されている。
なお、図7中、一対の端板38のそれぞれに設けられる軸部39うち、右側の端板38の軸部39については作図の便宜上、その記載を省略している。
そして、図7に示すドラムフィン30は、ドラムフィン配置部8(図4参照)に配置された際に、軸部39を介してケース1(図3参照)の側板部材1c(図3参照)に回動可能に支持されることとなる。
図3に示すように、リンク機構31は、一方向に長い板状のレバー部材34と、アーム部材35とを備えている。
レバー部材34の後部には、ベゼル部材1dに対する軸支部34aと、把持部34bとが形成されている。なお、把持部34bは、図2に示すように、ベゼル部材1dに形成された小孔を介して車室側に突出している。
また、レバー部材34の前部には、長孔34cが形成されている。
このリンク機構31によれば、ユーザが把持部34bを上下移動させることで、レバー部材34及びアーム部材35を介してドラムフィン30が軸部39を中心に回動する。
次に、本実施形態に係る吹出構造体Sの動作について説明する。
図8Aは、直進後方送風時における吹出構造体Sの動作説明図である。図8Bは、上向き送風時における吹出構造体Sの動作説明図である。図8Cは、下向き送風時における吹出構造体Sの動作説明図である。図9は、右向き送風時における吹出構造体Sの動作説明図である。
これにより吹出構造体Sは、図8Aに示すように、風Wを後方に直進させるように吹出口13から車室R(図1参照)側に送風する。
この際、図3に示すリンク機構31は、レバー部材34の長孔34c側が下方に向けて移動する。このレバー部材34に連結されたアーム部材35は、中間フィン33が下向きとなるようにドラムフィン30を軸部39回りに回動させる。ちなみに、図8Bに示す中間フィン33においては、前記した回り止めとしての一対のストッパ面7aのうち、上側のストッパ面7aに当接している。
吹出構造体Sは、図8Bに示すように、風Wを斜め上方に向けて吹出口13から車室R(図1参照)側に送風する。
この際、図3に示すリンク機構31は、レバー部材34の長孔34c側が上方に向けて移動する。このレバー部材34に連結されたアーム部材35は、中間フィン33が上向きとなるようにドラムフィン30を軸部39回りに回動させる。ちなみに、図8Cに示す中間フィン33においては、その前端が、前記した回り止めとしての一対のストッパ面7aのうち、下側のストッパ面7aに当接している。
吹出構造体Sは、図8Cに示すように、風Wを斜め下方に向けて吹出口13から車室R(図1参照)側に送風する。
この際、図9に示す操作部23の二股部23bは、縦フィン21dの係合ピン21cを右側に向けて移動する。これにより縦フィン21dは、回動軸21aを中心に左回りに回動する。そして、縦フィン21dの連結ピン21bを介して連結部材22にて連結されたその他の縦フィン21は、縦フィン21dに連動して各回動軸21aを中心に左回りに回動する。
これにより縦フィン21は、下流側に位置する回動端が左側の側板部材1cの内壁面から離れるように傾斜する。
吹出構造体Sは、図9に示すように、風Wを斜め右側に向けて吹出口13から車室R側に送風する。
具体的には、図8Aに示すように、吹出構造体Sの吹出口13から風Wを後方に直進させるように送風させる場合には、流入口17から主通風路5に流れ込んだ風Wの一部が、端板38の切欠凹部38aから入口11bを介してバイパス流路10bに流れ込む。
この際、上フィン36及び下フィン37の下流側では、上フィン36及び下フィン37によって風Wの流れが制限されて、バイパス流路10aの入口11a及びバイパス流路10cの入口11cへの風Wの流れ込みも制限される。
そして、バイパス流路10bに流れ込んだ風Wは、出口12bから再び主通風路5に合流する。これにより風Wは、前記のように縦フィン21(図6参照)側に吹き出される。
この際、バイパス流路10bの入口11bは、端板38のバイパス流路開閉弁38bによって閉じられる。また、上側のストッパ面7aに当接する中間フィン33の前部よりも下流側では、中間フィン33によって風Wの流れが制限されて、バイパス流路10aの入口11aへの風Wの流れ込みも制限される。
そして、バイパス流路10cに流れ込んだ風Wは、出口12cから再び主通風路5に合流する。これにより風Wは、前記のように縦フィン21(図6参照)側に吹き出される。
この際、バイパス流路10bの入口11bは、端板38のバイパス流路開閉弁38bによって閉じられる。また、下側のストッパ面16に当接する中間フィン33の前部よりも下流側では、中間フィン33によって風Wの流れが制限されて、バイパス流路10cの入口11cへの風Wの流れ込みも制限される。
そして、バイパス流路10aに流れ込んだ風Wは、出口12aから再び主通風路5に合流する。これにより風Wは、前記のように縦フィン21(図6参照)側に吹き出される。
次に、本実施形態の吹出構造体Sの奏する作用効果について説明する。
本実施形態の吹出構造体Sは、主通風路5に合流するバイパス流路10の出口12が、第1風向可変手段2の縦フィン21に臨むように形成されている。
このような吹出構造体Sによれば、バイパス流路10の出口12から再び主通風路5に合流する風Wは、主通風路5にてケース1の内壁面に沿って流れようとする風のスルー流を、縦フィン21側に押し当てる方向に流れる。
これにより吹出構造体Sは、従来の吹出構造体(例えば、特許文献1参照)のように、ケースの内壁面にリブを設けなくても、スルー流の発生を効果的に防止する。本実施形態の吹出構造体Sによれば、吹出口13の下流側における風の指向性が一段と高くなる。
これにより吹出構造体Sは、通気抵抗による送風時のエネルギロスを低減することができるとともに、風の流速の上昇に起因する送風騒音の発生を効果的に抑制することができる。
このような吹出構造体Sによれば、吹出口13の下流側における風の指向性がより一層高くなる。
このような吹出構造体Sによれば、シャットフィン状態の縦フィン21は、主通風路5を流れる風を吹出口13にて遮断することができるとともに、バイパス流路10を流れる風を吹出口13にて遮断することができる。
このような吹出構造体Sによれば、ケース1内での風向がドラムフィン30(第2フィン)によって主通風路5の上下方向に偏ったとしても、バイパス流路10には効率よく風が流入する。
このような吹出構造体Sによれば、ケース1内での風向がドラムフィン30(第2フィン)によって主通風路5の上下方向に偏ったとしても、バイパス流路10にはさらに効率よく風が流入する。
以上、本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、種々の形態で実施することができる。
(実施例)
実施例では、図6に示す吹出構造体Sにおいて、ドラムフィン30を図8Aに示す状態に設定するとともに、右側に送風するように縦フィン21を所定角度で傾けた際の吹出口13の下流側での風圧分布をCAE(Computer Aided Engineering)にて求めた。
その結果を図10Aに示す。図10A中、符号21は、縦フィンであり、符号30は、ドラムフィンであり、符号5は、主通風路であり、符号は、バイパス流路10の出口である。
また、実施例では、流入口17(図4参照)と吹出口13(図4参照)との間での風圧の差を測定した。風圧の差は、82[Pa]であった。
比較例では、実施例での吹出構造体Sにおけるバイパス流路10を備えていないほかは、実施例と同様の構成の図10Bに示す吹出構造体Scについて、吹出口13の下流側での風圧分布を実施例と同様にして求めた。図10Bにおいて図10Aと同じ構成要素については同じ符号を付している。
また、比較例における流入口17と吹出口13との間での風圧の差は、86[Pa]であった。
図10Bに示すように、比較例の吹出構造体Scは、吹出口13の下流側の風圧分布において、吹出口13の左側部分からの風Wの直進性が強く表れている点で風Wの指向性が低くなっている。このことはケース1の左側の内壁面に沿う風Wのスルー流によるものと考えられる。
これに対して、図10Aに示すように、実施例の吹出構造体Sは、右側への風Wの吹出範囲が図10Bの吹出構造体Scと比べて狭くなるように制御されている。実施例の吹出構造体Sは、バイパス流路10を有することで吹出口13からの風Wの指向性が高くなることが検証された。
そして、実施例の吹出構造体Sは、バイパス流路10を有することで圧力損失を低減できることが検証された。
2 第1風向可変手段
3 第2風向可変手段
5 主通風路
10 バイパス流路
11 バイパス流路の入口
12 バイパス流路の出口
13 吹出口
17 流入口
21 縦フィン(第1フィン)
21a 回動軸
30 ドラムフィン(第2フィン)
38b バイパス流路開閉弁
39 軸部
D ダクト
R 車室
V 車両
Claims (5)
- 車両の空調装置からの送風路となるダクトに接続されるケースと、
前記ケースの前記ダクト側に設けられ、前記ダクトに接続される流入口と、
前記ケースの車室側に設けられ、前記車室に向けて風を吹き出す吹出口と、
前記流入口から前記吹出口に向かって前記ケースの内部に形成される主通風路と、
前記主通風路の車両左右方向に回動することで前記流入口から前記吹出口へと向かう風向を変化させる第1風向可変手段と、
前記主通風路の車両左右方向の両側部で前記主通風路に沿って延びる前記主通風路のバイパス流路と、
を備え、
前記主通風路に合流する前記バイパス流路の出口は、車両左右方向に見て前記第1風向可変手段と重なるように形成されていることを特徴とする空調装置の吹出構造体。 - 前記第1風向可変手段は、回動軸回りに回動可能に前記吹出口の開口面に沿って複数並ぶように配置されて、回動角度に応じて風向を制御する第1フィンを備え、
前記バイパス流路の出口は、前記回動軸よりも上流側で前記第1フィンに臨んでいることを特徴とする請求項1に記載の空調装置の吹出構造体。 - 前記第1フィンは、回動角度に応じて前記吹出口を閉じるフィンシャット型のフィンであることを特徴とする請求項2に記載の空調装置の吹出構造体。
- 前記ケース内には、風向を上下方向に変化させる第2風向可変手段が前記第1風向可変手段の上流側に設けられるとともに、
前記バイパス流路は、上下方向に複数列並んで設けられていることを特徴とする請求項1に記載の空調装置の吹出構造体。 - 前記第2風向可変手段は、軸部回りに回動して風向を制御する第2フィンを備え、
前記第2フィンは、回動角度に応じて複数の前記バイパス流路から選ばれる所定の前記バイパス流路に風を通流させるように前記バイパス流路の入口を開閉するバイパス流路開閉弁を有していることを特徴とする請求項4に記載の空調装置の吹出構造体。
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