JP2023036145A - 空調ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】ダクト本体の外形の張り出しを生じさせることなく、圧力損失の低減が図られる空調ダクトを提供する。【解決手段】空調ダクト１は、空調風Ｆを流通させる内部空間Ｓが設けられた筒状のダクト本体１０を備え、ダクト本体１０は、空調風Ｆの流通方向を屈曲させる第１の屈曲部分（屈曲部分）４０と、ダクト本体１０を構成する壁部１５を内部空間Ｓ側に凹ませることによって形成され、第１の屈曲部分４０における内縁側の壁部１５Ａに連続して空調風Ｆの流通方向に延在する凸部１６と、を有している。【選択図】図３

Description

本開示は、空調ダクトに関する。

例えば自動車等の車両のインストルメントパネルの内側には、空調装置からの空調風を吹出口に向けて流通させる空調ダクトが配置されている。空調ダクトには、車両の他の構成部品との配置関係を考慮し、屈曲部分が設けられる場合がある。屈曲部分がある空調ダクトでは、屈曲部分の内縁側と外縁側とで空調風の流れに偏りが生じ、屈曲部分がない空調ダクトに比べて圧力損失が増大し易い傾向がある。

屈曲部分がある空調ダクトとしては、例えば特許文献１に記載の屈曲ダクトがある。この従来の屈曲ダクトは、第１ダクト部分及び第１のダクト部分から略直角に屈曲する第２ダクト部分を有し、第１ダクト部分の外壁部と第２ダクト部分の外壁部とを空間的に連通するバイパス路が屈曲部の内角側に設けられている。

特開２００６－１２５５７５号公報

上述した特許文献１に記載の屈曲ダクトは、第１ダクト部分に流入した空調風の一部をバイパス路から第２ダクト部分へ流通させることで、ダクト断面内での空調風の流れの均一化を試みたものである。しかしながら、この特許文献１に記載の屈曲ダクトでは、バイパス路を設ける分、ダクト本体の外形が元々の形状よりも外側に張り出してしまうという問題がある。そのため、車両等へのダクトの配置にあたって、他の構成部品との配置関係に影響が生じてしまうおそれがある。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、ダクト本体の外形の張り出しを生じさせることなく、圧力損失の低減が図られる空調ダクトを提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る空調ダクトは、空調風を流通させる内部空間が設けられた筒状のダクト本体を備え、ダクト本体は、空調風の流通方向を屈曲させる屈曲部分と、ダクト本体を構成する壁部を内部空間側に凹ませることによって形成され、屈曲部分における内縁側の壁部に連続して空調風の流通方向に延在する凸部と、を有している。

この空調ダクトでは、ダクト本体の内部空間において、空調風の流通方向に延在する凸部が設けられている。この凸部は、屈曲部分の内縁側の壁部に連続して設けられている。屈曲部分を通過する際の空調風の流れは、屈曲部分の外縁側で速くなり、屈曲部分の内縁側で遅くなる傾向がある。空調風の流れが遅い屈曲部分の内縁側に凸部を設けることで、凸部に沿った空調風の流れを形成できる。これにより、内部空間での空調風の流れが屈曲部分の外縁側に偏ることを抑制でき、圧力損失の低減が図られる。また、この空調ダクトでは、ダクト本体を構成する壁部を内部空間側に凹ませることによって凸部を形成している。このため、凸部の形成にあたって、ダクト本体の外形が張り出すことがなく、空調ダクトを配置する際に他の構成部品との配置関係に影響が生じてしまうことを回避できる。

凸部は、屈曲部分における外縁側の壁部に対して非接触となっていてもよい。この場合、凸部の形成によってダクト本体の内部空間の断面積が過剰に減少することを抑制できる。

内部空間の断面形状は、凸部の突出方向と比べて当該突出方向に交差する交差方向に延びており、内部空間は、凸部を挟んで交差方向の一方側に位置する第１の空間と、凸部を挟んで交差方向の他方側に位置する第２の空間と、を有していてもよい。内部空間の断面形状を交差方向に延在させることで、空調ダクトの配置容易性の確保と内部空間の断面積の確保とを両立できる。凸部を挟むように交差方向に位置する第１の空間及び第２の空間が存在することで、凸部に沿った空調風の流れを第１の空間及び第２の空間のそれぞれにおいて形成できる。したがって、内部空間での空調風の流れが屈曲部分の外縁側に偏ることを効果的に抑制できる。

凸部の始端部分は、屈曲部分の終端部分に位置していてもよい。この場合、屈曲部分の内縁側において空調風の流れが遅くなり易い部分に凸部をより一致させることができる。したがって、内部空間での空調風の流れが屈曲部分の外縁側に偏ることを一層効果的に抑制できる。

内部空間における凸部の突出高さは、空調風の流通方向に沿って徐々に小さくなっていてもよい。これにより、ダクト本体の空調風の流れが凸部によって阻害されることを抑制できる。

凸部の断面形状は、山なりの湾曲形状となっていてもよい。これにより、凸部に沿った空調風の流れをより効果的に形成できる。

本開示によれば、ダクト本体の外形の張り出しを生じさせることなく、圧力損失の低減が図られる。

本開示の一実施形態に係る空調ダクトを示す側面図である。 図１に示す空調ダクトの長手方向の断面図である。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 （ａ）は、比較例に係る空調ダクトの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＶｂ－ＩＶｂ線断面図である。 （ａ）は、比較例に係る空調ダクトにおける空調風の流れのシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶｂ－Ｖｂ線断面図である。 （ａ）は、実施例に係る空調ダクトにおける空調風の流れのシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶＩｂ－ＶＩｂ線断面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る空調ダクトの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る空調ダクトを示す側面図である。図２は、図１に示す空調ダクトの長手方向の断面図である。図１及び図２に示す空調ダクト１は、例えば自動車等の車両のインストルメントパネルの内側に搭載される。空調ダクト１は、車両の空調装置からの空調風Ｆを車室内に向けて流通させる。インストルメントパネルの内側には、空調ダクト１の他、例えば計器類やオーディオ、カーナビゲーションといった車載機器が搭載される。空調ダクト１は、空調風Ｆを流通させる内部空間Ｓが設けられたダクト本体１０を備えている。

ダクト本体１０は、全体として長手方向Ｄ１に延在する筒状部材によって構成されている。ダクト本体１０を構成する壁部１５は、例えばポリプロピレンといった樹脂材料によって形成され、軽量化が図られている。ダクト本体１０の断面形状は、長手方向Ｄ１に交差する一の方向（以下「幅方向Ｄ２」と称す）に延びた形状となっており、ここでは、例えば４つの角部がいずれも丸められた略長方形状となっている（図３参照）。これにより、ダクト本体１０の内部空間Ｓの断面形状も、長手方向Ｄ１に交差する幅方向Ｄ２（交差方向）に延びた形状となっている。

ダクト本体１０の一端側は、車両の空調装置側に接続される流入口２１となっており、ダクト本体１０の他端側は、車室内に向かって開口する吹出口２２となっている。流入口２１回りには、車両の空調装置に通じる別のダクトを接続するためのフランジ１３が設けられている。吹出口２２には、例えばダクト本体１０とは断面形状が異なるカバー部材２０が設けられている。

ダクト本体１０は、長手方向Ｄ１に直線状に延在する直線部分３０と、直線部分３０の流入口２１側に設けられた第１の屈曲部分４０と、直線部分３０の吹出口２２側に設けられた第２の屈曲部分５０とを有し、全体として略Ｓ字状を呈している。第１の屈曲部分４０及び第２の屈曲部分５０は、例えば空調ダクト１が搭載される車両のインストルメントパネル内の配置構成に応じて設けられている。ここでは、第１の屈曲部分４０と第２の屈曲部分５０とは、長手方向Ｄ１に対して互いに反対の方向に緩やかなカーブを描いて屈曲している。第１の屈曲部分４０及び第２の屈曲部分５０の位置では、第１の屈曲部分４０及び第２の屈曲部分５０の形状に応じて空調風Ｆの流通方向が屈曲する。

第１の屈曲部分４０は、ダクト本体１０の側面視において、内縁側となる壁部１５Ａと、外縁側となる壁部１５Ｂとを有している。第１の屈曲部分４０の始端部分４０Ａは、例えばダクト本体１０の流入口２１と一致している。第１の屈曲部分４０の終端部分４０Ｂは、直線部分３０の一端に滑らかに連続している。第２の屈曲部分５０は、ダクト本体１０の側面視において、内縁側となる壁部１５Ｃと、外縁側となる壁部１５Ｄとを有している。第２の屈曲部分５０の始端部分５０Ａは、直線部分３０の他端に滑らかに連続している。第２の屈曲部分５０の終端部分５０Ｂは、例えばカバー部材２０に滑らかに接続されている。

また、ダクト本体１０には、凸部１６が設けられている。凸部１６は、第１の屈曲部分４０を経て内部空間Ｓを流れる空調風Ｆを整流する部分である。凸部１６は、ダクト本体１０を構成する壁部１５を内部空間Ｓ側に凹ませることによって形成されている。ダクト本体１０の外面側には、凸部１６の形状を反転させた凹部１７が形成されている。凸部１６は、図２に示すように、第１の屈曲部分４０における内縁側の壁部１５Ａに連続して空調風Ｆの流通方向に延在している。

図２の例では、凸部１６は、第１の屈曲部分４０の終端部分４０Ｂから第２の屈曲部分５０の終端部分５０Ｂにわたって延在している。凸部１６の始端部分１６Ａは、第１の屈曲部分４０の終端部分４０Ｂに一致しており、凸部１６の終端部分１６Ｂは、第２の屈曲部分５０の終端部分５０Ｂに一致している。つまり、凸部１６は、第１の屈曲部分４０の終端部分４０Ｂの位置から直線部分３０を経て第２の屈曲部分５０の終端部分５０Ｂの位置まで延在している。

凸部１６は、第１の屈曲部分４０における外縁側の壁部１５Ｂに対して非接触となっている。また、凸部１６は、第１の屈曲部分４０における外縁側の壁部１５Ｂに連続する直線部分３０の壁部１５及び第２の屈曲部分５０の内縁側の壁部１５Ｃに対しても非接触となっている。内部空間Ｓにおける凸部１６の突出高さは、凸部１６の始端部分１６Ａにおいて最も高くなっている。また、内部空間Ｓにおける凸部１６の突出高さは、始端部分１６Ａから終端部分１６Ｂにかけて徐々に小さくなっている。凸部１６が最も突出している部分の突出高さは、例えば当該凸部１６の突出方向に対する内部空間の長さの１／１０～１／２程度となっている。

図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。同図に示すように、凸部１６の断面形状は、山なりの湾曲形状となっている。凸部１６の断面形状は、例えば放物線形状、ガウシアン形状、或いはこれらに準じた形状となっている。幅方向Ｄ２に対する凸部１６の幅は、始端部分１６Ａから終端部分１６Ｂにかけて徐々に小さくなっていてもよい。

このような凸部１６の形成により、内部空間Ｓは、凸部１６を挟んで幅方向Ｄ２の一方側に位置する第１の空間Ｓ１と、凸部１６を挟んで幅方向Ｄ２の他方側に位置する第２の空間Ｓ２とを含んで構成されている。上述したように、凸部１６は、第１の屈曲部分４０における外縁側の壁部１５Ｂ、直線部分３０の壁部１５、及び第２の屈曲部分５０の内縁側の壁部１５Ｃに対して非接触となっている。したがって、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とは、凸部１６の頂部の上方にて繋がった状態となっている。

次に、上述した凸部１６の作用について説明する。図４（ａ）は、比較例に係る空調ダクトの断面図であり、図４（ｂ）は、（ａ）におけるＩＶｂ－ＩＶｂ線断面図である。図４（ａ）に示すように、比較例に係る空調ダクト１０１は、ダクト本体１１０を有している。ダクト本体１１０は、凸部１６が設けられていない点で、本実施形態に係るダクト本体１０と相違している。

空調ダクト１０１では、図４（ａ）に示すように、流入口２１からダクト本体１１０内に流入した空調風Ｆは、第１の屈曲部分４０から直線部分３０に向かって流れる際、慣性によって第１の屈曲部分４０の外縁側の壁部１５Ｂに沿って流れる傾向がある。このため、第１の屈曲部分４０の外縁側では、空調風Ｆの流れが速くなり、圧力が高くなる傾向がある。一方、第１の屈曲部分４０の内縁側では、空調風Ｆの流れが遅くなり、圧力が低くなる傾向がある。

空調風Ｆをダクト本体１１０の断面で見た場合、図４（ｂ）に示すように、空調風Ｆは、ダクト本体１１０の内部空間Ｓにおいて、幅方向Ｄ２の両側で互いに反対回りに渦を巻くように流れる傾向がある。このとき、上述したように、空調風Ｆは、第１の屈曲部分４０の外縁側では、空調風Ｆの流れが速く、且つ第１の屈曲部分４０の内縁側では、空調風Ｆの流れが遅くなる。このため、内部空間Ｓにおいて、第１の屈曲部分４０の内縁側の壁部１５Ａに連続する壁部１５側には、空調風Ｆの流速が周囲よりも低い低流速領域ＷＡが幅方向Ｄ２の中央部分に形成され易くなる。このように、空調ダクト１０１では、空調風Ｆの流れが第１の屈曲部分４０の外縁側に偏ることとなり、圧力損失が増大し易いことが課題となっている。

このような課題に対し、本実施形態に係る空調ダクト１では、比較例に係る空調ダクト１０１の低流速領域ＷＡの形成領域に対応するように、ダクト本体１０の内部空間Ｓにおいて、第１の屈曲部分４０の内縁側の壁部１５Ａに連続して空調風Ｆの流通方向に延在する凸部１６が設けられている。この空調ダクト１では、低流速領域ＷＡが形成され得る領域に凸部１６が設けられていることで、第１の屈曲部分４０の内縁側の壁部１５Ａに連続する壁部１５側に空調風Ｆの流れの悪い部分が生じることを抑制できる。

また、この空調ダクト１では、第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２を流れる空調風Ｆが凸部１６を構成する壁部１５（凸部１６の傾斜部分）に沿って流れることで、空調風Ｆの整流作用を生じさせることができる。これにより、第１の屈曲部分４０の内縁側の壁部１５Ａに沿って流れる空調風Ｆの流速を向上させることが可能となり、内部空間Ｓでの空調風Ｆの流れが第１の屈曲部分４０の外縁側に偏ることを抑制できる。したがって、圧力損失の低減が図られる。

さらに、この空調ダクト１では、ダクト本体１０を構成する壁部１５を内部空間Ｓ側に凹ませることによって凸部１６を形成している。このため、凸部１６の形成にあたって、ダクト本体１０の外形が張り出すことがなく、空調ダクト１を配置する際に他の構成部品との配置関係に影響が生じてしまうことを回避できる。

本実施形態では、凸部１６は、第１の屈曲部分４０における外縁側の壁部１５Ｂに対して非接触となっている。これにより、凸部１６の形成によってダクト本体１０の内部空間Ｓの断面積が過剰に減少することを抑制でき、空調風Ｆの流量を十分に確保できる。

本実施形態では、内部空間Ｓの断面形状は、ダクト本体１０の幅方向Ｄ２に延びている。このように、内部空間Ｓの断面形状を幅方向Ｄ２に延在させることで、空調ダクト１の配置容易性の確保と内部空間Ｓの断面積の確保とを両立できる。また、本実施形態では、凸部１６を挟むように幅方向Ｄ２に位置する第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２が存在することで、凸部１６に沿った空調風Ｆの流れを第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２のそれぞれにおいて形成できる。したがって、凸部１６による空調風Ｆの整流作用が十分に奏され、内部空間Ｓでの空調風Ｆの流れが第１の屈曲部分４０の外縁側に偏ることを効果的に抑制できる。

本実施形態では、凸部１６の始端部分１６Ａは、第１の屈曲部分４０の終端部分４０Ｂに位置している。これにより、第１の屈曲部分４０の内縁側において低流速領域ＷＡが形成され得る領域に凸部１６をより一致させることができる。したがって、内部空間Ｓでの空調風Ｆの流れが第１の屈曲部分４０の外縁側に偏ることを一層効果的に抑制できる。

本実施形態では、内部空間Ｓにおける凸部１６の突出高さは、空調風Ｆの流通方向に沿って徐々に小さくなっている。また、凸部１６の断面形状は、山なりの湾曲形状となっている。これにより、ダクト本体１０の空調風Ｆの流れが凸部１６によって阻害されることを抑制できる。また、凸部１６に沿った空調風Ｆの流れをより効果的に形成できる。

続いて、図５及び図６を用いて、空調風Ｆのシミュレーション結果について説明する。図５（ａ）は、比較例に係る空調ダクトにおける空調風の流れのシミュレーション結果を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＶｂ－Ｖｂ線断面図である。図６（ａ）は、実施例に係る空調ダクトにおける空調風の流れのシミュレーション結果を示す図であり、これらの図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＶＩｂ－ＶＩｂ線断面図である。図５及び図６は、空調風Ｆの流れのＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）解析によるシミュレーション結果を図示したものである。

図中の線は、空調風Ｆの流れに対応しており、線の濃さは、空調風Ｆの速度に対応している。線が濃いほど空調風Ｆの流れが速いことを示し、線の色が薄いほど空調風Ｆの流れが遅いことを示している。図５（ａ）及び図６（ａ）の例では、ダクト本体１１０の一端側に空調ダクト１０１とは異なる別のダクト９０を連結した態様を示している。

図５（ａ）に示すように、比較例に係る空調ダクト１０１では、流入口２１からダクト本体１１０内に流入した空調風Ｆは、第１の屈曲部分４０から直線部分３０に向かって流れる際、慣性によって第１の屈曲部分４０の外縁側の壁部１５Ｂに沿って流れていることが分かる。このため、第１の屈曲部分４０の外縁側では、空調風Ｆの流れが速くなっており、圧力が高くなっていることが分かる。一方、第１の屈曲部分４０の内縁側では、空調風Ｆの流れが遅くなっており、圧力が低くなっていることが分かる。図５（ｂ）に示す解析結果でも、内部空間Ｓの略中央における内縁側の壁部１５Ａ側には、空調風Ｆの流れが遅く、且つ圧力が低い低流速領域ＷＡが形成されていることが分かる。以上より、空調ダクト１０１では、第１の屈曲部分４０の内縁側と外縁側とで空調風Ｆの流通に偏りが生じ、圧力損失が増大していることが分かる。

図６（ａ）に示すように、本実施形態に係る空調ダクト１では、凸部１６の形成により、第１の屈曲部分４０を通過した空調風Ｆが比較例に比べて第１の屈曲部分４０の内縁側に向かってより多く流れていることが分かる。図６（ｂ）に示す解析結果からも、凸部１６によって低流速領域ＷＡの形成が抑制されること、及び凸部１６を構成する壁部１５による空調風Ｆの整流作用が確認できる。以上の結果から、本実施形態のように、ダクト本体１０に凸部１６を設けた構成を有する空調ダクト１において、内部空間Ｓでの空調風Ｆの流れが第１の屈曲部分４０の外縁側に偏ることを抑制でき圧力損失の低減が図られることが確認できた。本シミュレーションの結果では、本実施形態に係る空調ダクト１は、比較例に係る空調ダクト１０１に比べ、圧力損失を数％程度低減できることが確認できた。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、第１の屈曲部分４０における内縁側の壁部１５Ａに連続する凸部１６を例示したが、同様の構成を有する凸部は、第２の屈曲部分５０における内縁側の壁部１５Ｃに対応して設けられていてもよい。第２の屈曲部分５０についても凸部を設けることで、一層の圧力損失を低減が図られる。

凸部１６の始端部分１６Ａは、必ずしも第１の屈曲部分４０の終端部分４０Ｂに一致していなくてもよく、第１の屈曲部分４０の終端部分４０Ｂよりも上流側（流入口２１側）に位置していてもよい。すなわち、凸部１６の始端部分１６Ａは、第１の屈曲部分４０における内縁側の壁部１５Ａの湾曲部分に位置していてもよい。凸部１６の終端部分１６Ｂは、必ずしも第２の屈曲部分５０の終端部分５０Ｂに一致していなくてもよく、第２の屈曲部分５０の終端部分５０Ｂよりも上流側（流入口２１側）に位置していてもよい。この場合、凸部１６の終端部分１６Ｂは、第２の屈曲部分５０における外縁側の壁部１５Ｄの湾曲部分に位置していてもよい。また、凸部１６は、第２の屈曲部分５０まで延在していなくてもよく、凸部１６の終端部分５０Ｂが壁部１５Ａに連続する直線部分３０の壁部１５に位置していてもよい。

１…空調ダクト、１０…ダクト本体、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ…壁部、１６…凸部、１６Ａ…始端部分、４０…第１の屈曲部分（屈曲部分）、４０Ｂ…終端部分、Ｄ２…幅方向（交差方向）、Ｆ…空調風、Ｓ…内部空間、Ｓ１…第１の空間、Ｓ２…第２の空間。

Claims (6)

1. 空調風を流通させる内部空間が設けられた筒状のダクト本体を備え、
   前記ダクト本体は、
   前記空調風の流通方向を屈曲させる屈曲部分と、
   前記ダクト本体を構成する壁部を前記内部空間側に凹ませることによって形成され、前記屈曲部分における内縁側の壁部に連続して前記空調風の流通方向に延在する凸部と、を有している空調ダクト。
2. 前記凸部は、前記屈曲部分における外縁側の壁部に対して非接触となっている請求項１記載の空調ダクト。
3. 前記内部空間の断面形状は、前記凸部の突出方向と比べて当該突出方向に交差する交差方向に延びており、
   前記内部空間は、前記凸部を挟んで前記交差方向の一方側に位置する第１の空間と、前記凸部を挟んで前記交差方向の他方側に位置する第２の空間と、を有している請求項１又は２記載の空調ダクト。
4. 前記凸部の始端部分は、前記屈曲部分の終端部分に位置している請求項１～３のいずれか一項記載の空調ダクト。
5. 前記内部空間における前記凸部の突出高さは、前記空調風の流通方向に沿って徐々に小さくなっている請求項１～４のいずれか一項記載の空調ダクト。
6. 前記凸部の断面形状は、山なりの湾曲形状となっている請求項１～５のいずれか一項記載の空調ダクト。

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