JP4164956B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリ式の内外気切替ドアを用いて、ドア外周側およびドア軸方向の側方からも内気を吸入可能にした車両用空調装置において、内気吸入口から車室内へ放出される騒音を低減するための改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両用空調装置では、低騒音に対する要望がますます強くなっている。このため、送風機の吸込損失(吸入抵抗)の低減により風量アップ、低騒音化を図っている。この送風機の吸込損失低減のためには、送風機の吸込側に配置される内外気切替装置の内外気の吸入口の開口面積を拡大する必要がある。
【0003】
そして、この内外気吸入口の開口面積拡大のための対策の1つとして、内外気切替ドアを通常の平板状の板ドアとせず、ロータリ式のドアにすることが従来提案されている。例えば、本発明者らは特願平11−24611号にてロータリ式ドアを用いた内外気切替装置を提案している。
【0004】
このロータリ式ドアでは、ドア回動方向に延びる外周壁面を有し、この外周壁面の軸方向の両側部と回転軸との間を扇形の側板で連結した形状として、ドア外周側だけでなく、ドア軸方向の側方からも内気を吸入可能にし、これにより、内気の吸入口開口面積を増加させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなロータリ式ドアを用いた内外気切替装置について、実験検討したところ、ロータリ式ドアの回転軸回りでは内気吸入口の開口面積が狭くなって、内気吸い込み流の風速が速くなるので、空気流れが乱れ、騒音が発生することが判明した。
【0006】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、内気吸入口での空気流れの乱れによる騒音の発生を低減することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1ないし4に記載の発明では、内気吸入口(11)と外気吸入口(12)を内外気切替ドア(14)により切替開閉する車両用空調装置において、
内気吸入口(11)を内外気切替ドア(14)の外周側の開口部(11a)と軸方向側方の開口部(11b)とを有する形状とし、
内外気切替ドア(14)を、ドア回動方向(b)に延びる外周壁面(14a)の軸方向の両側部と回転軸(14b)との間を扇形の側板(14c)で連結した形状に形成され、回転軸(14b)を中心として回動することにより外周側の開口部(11a)と軸方向側方の開口部(11b)の両方を開閉できるロータリ式ドアで構成し、
軸方向側方の開口部(11b)は、扇形の側板(14c)に対向するように回転軸(14b)の軸方向と直角方向に形成され、かつ、回転軸(14b)側へ近接するにつれて次第に開口面積が小さくなるV状の形状になっており、
更に、軸方向側方の開口部(11b)のV状の形状のうち、回転軸(14b)に近接する開口面積が小さい部位に、内気吸い込み流をスムースに案内するベルマウス状の気流案内部(19)を配置したことを特徴としている。
【0008】
これによると、内気吸入口(11)における軸方向側方の開口部(11b)のV状の形状のうち、回転軸(14b)に近接する開口面積が小さい部位が部分的に風速が高くなっても、この風速の高くなる部位にベルマウス状の気流案内部(19)を設けているので、、このベルマウス状の気流案内部(19)により高速の空気流れをスムースに案内して乱れの発生を防止できる。そのため、内気吸入口(11)での空気流れの乱れによる騒音の発生を低減できる。
【0010】
また、請求項2記載の発明のように、ベルマウス状の気流案内部(19)を、空気流れの上流から下流に向かって、入口円弧部(19a)と中間ストレート部(19b)と出口円弧部(19c)とを有する形状に形成することにより、高速の空気流れをより一層スムースに案内できる。
【0011】
また、請求項3記載の発明のように、ベルマウス状の気流案内部(19)において、空気流れ方向に沿って延びる角部(19d)を円弧状に形成すれば、この角部(19d)においても空気流れの乱れを良好に防止できる。
【0012】
また、請求項4記載の発明のように、ロータリ式内外気切替ドア(14)にリップシールタイプの弾性シール材(17)を備えるとともに、内気吸入口(11)および外気吸入口(12)の開口縁部に弾性シール材(17)の先端部が圧着する堤状部(18)を備え、この堤状部(18)のうち、少なくとも、内気吸入口(11)の風速の高くなる部位に位置する堤状部(18)の頂部を円弧状に形成したことを特徴としている。
【0013】
これによると、風速の高くなる部位の堤状部(18)の頂部において空気流れをスムースに案内して空気流れの乱れを良好に防止できる。
【0014】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1〜図5は本発明の第1実施形態を示すもので、車両用空調装置の通風系における内外気切替装置および送風機を含む送風機ユニット部を示すもので、図1は内気モード時を示す。
【0016】
図1に示す送風機ユニット部は、通常、自動車の車室内前部の計器盤下方で、助手席側の部位に配置される。なお、図1の上下、前後方向は、車両搭載時における送風機ユニット部の上下、前後方向を示している。10は合成樹脂製の内外気切替箱(ケース)で、その下方には送風用スクロールケーシング22が隣接して配置されており、内外気切替箱10の内部はスクロールケーシング22のベルマウス状の吸入口23に連通している。
【0017】
また、内外気切替箱10は、車室内空気を吸入する内気吸入口11と車室外空気を吸入する外気吸入口12とを有している。車両前後方向において、後方側に内気吸入口11を配置し、その前方側に外気吸入口12を配置している。
【0018】
次に、ロータリ式の内外気切替ドア14を具体的に説明すると、ドア14はドア回動方向(円周方向)bに延びる外周壁面14aを有し、この外周壁面14aの軸方向の両側部と回転軸14bとの間を2枚の扇形の側板14cで連結した形状としている。そして、外周壁面14aおよび扇形の側板14cで構成されるドア基板部の大きさを内気吸入口11を閉塞するに必要な大きさに設定してある。また、外周壁面14aにより外気吸入口12を閉塞できるようになっている。
【0019】
内気吸入口11は内外気切替ドア14の外周壁面14aだけでなく扇形の側板14cによっても開閉されるため、内外気切替箱10の車両後方側の面に位置する開口部11aの他に内外気切替箱10の車両左右方向(図1の紙面垂直方向)の両側面に位置する開口部11bを有している。
【0020】
従って、内気吸入口11の形状は、ロータリ式ドア14の外周壁面14aに対向する部位から両側板14cに対向する部位まで開口する門型に屈曲した開口形状になっている。これにより、内気の吸入開口面積を増加させて、内気モードによる最大冷房能力の向上を図っている。これに対し、外気吸入口12は通常の矩形状の平面開口形状になっている。
【0021】
以上の説明から理解されるように、内外気切替ドア14は、内気吸入口11におけるドア外周側の開口部11aだけでなく、軸方向側方の開口部11bをも開閉できる構成であって、このように、ドア外周側の開口部11aと軸方向側方の開口部11bの両方を開閉できるドアを本明細書ではロータリ式ドアという。
【0022】
なお、ロータリ式の内外気切替ドア14における回転軸14bは、ドア14の軸方向両側の扇形の側板14cの回転中心位置から軸方向外方へ突出しており、この軸方向両側の回転軸14bは内外気切替箱10の軸受穴15(図3)に回転自在に支持される。また、内外気切替ドア14の回転軸14bの一端部は、内外気切替箱10の外部において図示しないドア操作機構に連結されて回動操作される。
【0023】
また、ロータリ式の内外気切替ドア14において、外周壁面14aと扇形の側板14cとの間の内側空間はそのまま外部へ開口しているので、この内側空間を通って図1の矢印aのように空気が自由に流通可能である。内外気切替ドア14は、上述した要素14a,14b、14cを含む、その全体形状を例えば、ポリプロピレンのような樹脂により一体成形できる。
【0024】
次に、上記ロータリ式内外気切替ドア14におけるシール構造を説明すると、ドアシール構造はドア操作力低減のためにリップシールタイプになっており、ドア14のうち、ドア基板部の周縁部表面、すなわち、外周壁面14aおよび側板14cの周縁部表面にリップ状(薄板状)の弾性シール材17を設けている。
【0025】
この弾性シール材17はエラストマゴムからなるもので、ドア基板部の樹脂材料と同系統のエラストマゴム(例えば、ポリプロピレン系のエラストマゴム)を選択することにより、弾性シール材17をドア基板部の樹脂成形時に同時に一体成形することができる。
【0026】
一方、内気吸入口11および外気吸入口12の開口縁部には内外気切替ドア14側へ突出する堤状部(バンク)18を形成している。この堤状部18は弾性シール材17の先端部が弾性変形して面当たりする(圧着する)シール面を形成する。なお、堤状部18は内外気切替箱10の樹脂製ケース体に一体成形で形成することができる。
【0027】
次に、本発明の特徴とする内気吸入口11の開口形状の具体例について説明する。まず、図6は内気吸入口11における吸い込み空気(内気)の風速分布を示すもので、具体的には最大風速Vmaxに対する各部風速Vの比率(V/Vmax)で表している。なお、図6では、ドア外周側の開口部11aと軸方向側方の開口部11bとを同一平面上に展開して風速分布比率を示している。
【0028】
図6に示すように、軸方向側方の開口部11bにおける底部付近、すなわち、回転軸14bに近接した部位が最も風速が高い。これは、開口部11bの形状が回転軸14b側へ近接するにつれて次第に開口面積を小さくするV状になっているので、開口部11bの底部付近では空気流れが絞られるためである。
【0029】
そこで、上記吸い込み空気(内気)の風速分布に着目して、本実施形態では内気吸入口11の開口形状のうち、最も風速が高い部位である、軸方向側方の開口部11bの底部付近(回転軸14b付近)に吸い込み空気流をスムースに案内するベルマウス状の気流案内部19を形成している。
【0030】
この気流案内部19は図1に示すように開口部11bの底部付近に配置され、かつ、図3、4に示すように開口部11bの底部付近から内外気切替箱10の外方側に突出するように形成されている。気流案内部19は、具体的には開口部11bの底部付近に流入する空気流れに沿った所定の曲率半径(例えば、R1=6mm程度)を持った入口円弧部19aと、所定長さ(例えば、L=5mm程度)を持った中間ストレート部19bと、スクロールケーシング22のベルマウス状吸入口23に向かう空気流れに沿った所定の曲率半径(例えば、R2=4mm程度)を持った出口円弧部19cとを有する形状になっている。
【0031】
更に、図1に示すように気流案内部19において、吸い込み空気の流れ方向に沿って延びる両側の角部19dも滑らかな円弧状の形状に形成している。また、図5は図1のC−C断面図で、内外気切替ドア14は外気モード位置に操作された状態を示しており、この図5に示すように内外気切替ドア14の弾性シール材17の先端部が圧着する堤状部18を開口部11bの縁部に形成するに際して、堤状部18を断面三角状にするとともに、この断面三角状の頂部に所定の曲率半径(例えば、R=2mm程度)による円弧部を形成している。
【0032】
上記した気流案内部19は軸方向の左右両側の開口部11bにそれぞれ設けられる。また、気流案内部19を本例では内外気切替箱10の樹脂製ケース体に一体成形で形成しているが、必要に応じて気流案内部19を内外気切替箱10と別体で成形し、その後に気流案内部19を内外気切替箱10側に組み付けるようにしてもよい。
【0033】
図1において、エアフィルタ21は、内外気切替箱10内において、ロータリドア14の回転軸14bより空気下流側に配置されている。エアフィルタ21は、コルゲート(波形)状の和紙または多孔質のウレタンフォーム等からなるフィルタ部材を樹脂製の枠体で支持するようにした構成となっている。ここで、エアフィルタ21は空気中の塵埃を取り除くものであり、その全体形状は図1に示すような平板状のものであって、必要に応じて上記フィルタ部材に活性炭のような悪臭成分を吸着する吸着材を付加して脱臭機能を発揮できるようにしてもよい。
【0034】
スクロールケーシング22は樹脂製のものであって、エアフィルタ21の直ぐ下流部位にベルマウス状の吸入口23を配置している。スクロールケーシング22のスクロール形状の中心部位に遠心式多翼ファン(シロッコファン)からなる送風用ファン24を配置して、このファン24の回転により吸入口23から吸入された空気がファン24の半径方向外方へ流れるようになっている。送風用ファン24は駆動用モータ25の回転軸26に連結されて回転する。
【0035】
スクロールケーシング22の空気出口部(図示せず)には空調ユニット(図示せず)が連結されており、この空調ユニットを通過して送風空気が周知のごとく冷却、除湿、再加熱されて温度調整後に車室内へ吹き出すようになっている。
【0036】
次に、本実施形態の作動を説明する。まず、最初に、内外気吸入の切替に関する基本的作動を説明する。内外気の切替はロータリ式内外気切替ドア14を図1の矢印b方向に回動することにより行うことができ、図1は内気モードの状態を示している。
【0037】
すなわち、内外気切替ドア14の弾性シール材17の先端部が外気吸入口12側の堤状部18のシール面に弾性的に圧着し、外気吸入口12を全閉し、内気吸入口11を全開する。従って、送風ファン24の作動により内気吸入口11から内気を吸入して空調ユニット側へ送風できる。
【0038】
次に、外気モードが選択されると、図1の実線位置から内外気切替ドア14を反時計方向に所定角度回動操作する。これにより、内外気切替ドア14の弾性シール材17の先端部が内気吸入口11側の堤状部18のシール面に弾性的に圧着する。
【0039】
この結果、内気吸入口11におけるドア外周側の開口部11aおよび軸方向側方の開口部11bを、内外気切替ドア14の外周壁面14aおよび側板14cにより全閉し、外気吸入口12を全開する。従って、送風ファン24の作動により外気吸入口12から外気のみを吸入して空調ユニット側へ送風できる。
【0040】
ところで、図1に示す内気モードにおいては、内気吸入口11の開口部11a、11bにおける風速分布は図6に示すようになり、内気吸入口11のうち、開口部11bの底部(回転軸14b)付近が最も高くなる。従って、開口部11bの底部付近にベルマウス状の気流案内部19を形成しない場合は、この高速の空気流れが乱れて騒音を発生する。
【0041】
図7〜図10はこの気流案内部19を形成しない比較例を示す図であり、図7は図1の内外気切替箱10部に対応する図、図8は図7のB−B断面図、図9は図4に対応する図、図10は図5に対応する図である。このような比較例によると、図9に示すように高速の空気流れに乱れが発生して騒音を発生する。
【0042】
これに対し、本実施形態によると、開口部11bの底部(回転軸14b)付近に高速の空気流れが生じても、ベルマウス状の気流案内部19を形成することによって、この空気流れを図4に示すようにスムースに案内できる。また、気流案内部19において、吸い込み空気流に沿って延びる両側の角部19dを滑らかな円弧状に形成するとともに、断面三角状の堤状部18の頂部に所定の曲率半径による円弧部を形成しているので、この角部19dおよび堤状部18の部位でも空気流れをスムースに案内できる。
【0043】
以上の結果、内気モード時に、内気吸入口11のうち、風速が高くなる開口部11b側の縁部で空気流れが乱れることを防止でき、乱れに起因する騒音の発生を抑制できる。
【0044】
本発明者の実験によると、図1に示す内気モード時に、車室内への吹出モードとしてフェイスモードを設定し、空調ユニット内の温度調整用エアミックスドアを最大冷房位置とし、送風ファン24の風量を550m3/hとした条件において、本実施形態のものでは、図7〜図10に示す比較例に比して騒音をオーバオール値で0.5dB低減できることを確認できた。
【0045】
(第2実施形態)
図11は第2実施形態によるロータリ式内外気切替ドア14であり、第1実施形態では、内外気切替ドア14の弾性シール材17としてゴム系材質からなるリップシールタイプのものを用いているが、第2実施形態では図11に示すように、内外気切替ドア14の弾性シール材17として多孔質発泡材等からなる板状パッキンタイプのものを用いている。
【0046】
このパッキンタイプの弾性シール材17は、内外気切替ドア14の縁部に沿って一体成形されたリブ14dの表裏両面に固着されている。
【0047】
(他の実施形態)
なお、ベルマウス状の気流案内部19を設定する位置は、風速の高い部位である開口部11bの底部(回転軸14b)付近が低騒音のために有効であるが、内気吸入口11の他の部位あるいは内気吸入口11の全周にわたってベルマウス状の気流案内部19を形成してもよい。
【0048】
また、上述の実施形態では、風速の高い部位である開口部11bの縁部に形成する堤状部18を図5のように円弧状の断面形状に形成しているが、他の部位の堤状部18についても、同様に、円弧状の断面形状に形成してもよい。
【0049】
また、ロータリ式内外気切替ドア14の外周壁面14aの形状を上述の実施形態では平面状としているが、この外周壁面14aを円弧状にしたり、あるいは球面状にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態による車両用空調装置の送風機ユニット部の一部断面側面図で、内気モード時を示す。
【図2】図1のロータリ式内外気切替ドア単体の側面図である。
【図3】図1のA−A断面図である。
【図4】図3に示すベルマウス状の気流案内部における空気流れを示す断面図である。
【図5】図1のC−C断面図である。
【図6】内気吸入口における風速分布の説明図である。
【図7】本発明の比較例による車両用空調装置の内外気切替装置部の側面図で、内気モード時を示す。
【図8】図7のB−B断面図である。
【図9】図8に示す内気吸入口の開口形状における空気流れを示す断面図である。
【図10】図7のD−D断面図である。
【図11】本発明の第2実施形態によるロータリ式内外気切替ドア単体の側面図である。
【符号の説明】
10…内外気切替箱、11…内気吸入口、11a、11b…開口部、
12…外気吸入口、14…ロータリ式内外気切替ドア、14a…外周壁、
14b…回転軸、14c…側板、17…弾性シール材、18…堤状部、
19…ベルマウス状の気流案内部。
Claims (4)
- 内気吸入口(11)と外気吸入口(12)を有する内外気切替箱(10)と、
前記内外気切替箱(10)内に配置され、前記内気吸入口(11)と前記外気吸入口(12)を切替開閉する内外気切替ドア(14)と、
前記内外気切替箱(10)の下流側に配置され、前記内気吸入口(11)と前記外気吸入口(12)から吸入された空気を送風する送風用ファン(24)とを備え、
前記内気吸入口(11)は、前記内外気切替ドア(14)の外周側の開口部(11a)と前記内外気切替ドア(14)の軸方向側方の開口部(11b)とを有する形状であり、
前記内外気切替ドア(14)は、ドア回動方向(b)に延びる外周壁面(14a)の軸方向の両側部と回転軸(14b)との間を扇形の側板(14c)で連結した形状に形成され、前記回転軸(14b)を中心として回動することにより前記外周側の開口部(11a)と前記軸方向側方の開口部(11b)の両方を開閉できるロータリ式ドアであり、
前記軸方向側方の開口部(11b)は、前記扇形の側板(14c)に対向するように前記回転軸(14b)の軸方向と直角方向に形成され、かつ、前記回転軸(14b)側へ近接するにつれて次第に開口面積が小さくなるV状の形状になっており、
更に、前記軸方向側方の開口部(11b)のV状の形状のうち、前記回転軸(14b)に近接する開口面積が小さい部位に、内気吸い込み流をスムースに案内するベルマウス状の気流案内部(19)を配置したことを特徴とする車両用空調装置。 - 前記ベルマウス状の気流案内部(19)は、空気流れの上流から下流に向かって、入口円弧部(19a)と中間ストレート部(19b)と出口円弧部(19c)とを有する形状に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装置。
- 前記ベルマウス状の気流案内部(19)において、空気流れ方向に沿って延びる角部(19d)を円弧状に形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
- 前記ロータリ式内外気切替ドア(14)にリップシールタイプの弾性シール材(17)を備えるとともに、
前記内気吸入口(11)および前記外気吸入口(12)の開口縁部に前記弾性シール材(17)の先端部が圧着する堤状部(18)を備え、
前記堤状部(18)のうち、少なくとも、前記内気吸入口(11)の風速の高くなる部位に位置する堤状部(18)の頂部を円弧状に形成したことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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