JP2005212746A - 吹出方向可変装置および車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吹出口３外面の見栄えを悪くしたり通風抵抗を大きくしたりすることなく吹出方向を大きく変える。
【解決手段】 気体を吹き出す吹出口３と、吹出口３の開口の大半を占めて所定方向に気体を吹き出す主流吹出口３ｓと、吹出口３の所定方向側に隣接して設けられた壁面部１ａと、吹出口３の開口の一部として主流吹出口３ｓと壁面部１ａとの間に設けられ、吹出口３に供給される気体の一部を一旦主流から分離して主流吹出口３ｓから吹き出される主流と交差するように吹き出す交差噴流吹出口３ｋと、交差噴流吹出口３ｋへの気体の流通を開閉する交差噴流開閉手段７とを備えた。
これは、コアンダ効果とそれの有無による気流のスイッチング効果とを吹出口３からの吹出方向可変に応用したものである。これにより、吹出口外面の見栄えを悪くしたり通風抵抗を大きくしたりすることなく吹出方向を大きく変えることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空調装置の空調風吹出口などに設けられた気流の吹出方向可変装置に関するものであり、一般的なルーバでの可変範囲以上に吹出方向を可変したい場合や、ルーバを固定したまま吹出方向を可変したい場合などに用いることができ、車両のインストルメントパネルの上面に設けられたフェイス補助吹出口などに適用して好適なものである。

従来の気流の吹出方向可変は、一般的に吹出口端面部に設けたルーバの向きを可変して気流の吹出方向を可変している。特許文献１に示す流体スイッチング素子ではルーバを用いず、流体を壁面近くに流すと流体が壁面に沿って流れるコアンダ効果を利用したうえ、制御流体を吹き付けることでその主流体の流れが壁面から剥離して流れ方向が変わることで流体の流路を切り換えている。

車両用空調装置においてもルーバによる空調風の吹出方向可変が一般的であるが、特許文献２に示す車両用空気調和装置でもルーバを用いず、空調風出口を凸面部材で絞ると気流はその凸面に沿って流れるコアンダ効果を利用して空調風の吹出方向を可変している。
特開２００１−５０２１４号公報 特開平９−３００９４２号公報

例えば、車両のインストルメントパネルの上面に設けたフェイス空調風の補助吹出口などにおいては、従来のルーバでは吹出方向可変範囲が小さく、無理に吹出方向を大きく変えようとすると通風抵抗が大きくなったり、インストルメントパネル上面の見栄えが悪化したりするという問題がある。これにより、従来は吹出口端面部を単なる網目状とし、そこからインストルメントパネル上方へ冷風を吹き出す間接吹き出しとしている。

しかしながら、このようなインストルメントパネル上方への間接吹き出しとした場合、冷房立ち上がり時など冷房感が欲しいときにその冷房感をあまり感じられないという問題や、高温高湿の日に前面ガラスに冷風が当たるとガラス外面に結露を生じて乗員の視界が阻害されるという問題がある。

また、近年は車室内の空気質を向上したいという要望が強まっている。このため、車両用空調装置に各種フィルタが取り付けられたり、空気質改善のためにイオン発生器・酸素富化器・空気清浄器などの装置が取り付けられたりする取り組みがなされている。しかしながら、気流制御により浄化した空気や質の良い空気で乗員の顔面付近を被うというようなことはできていない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、吹出口外面の見栄えを悪くしたり通風抵抗を大きくしたりすることなく吹出方向を大きく変えることのできる吹出方向可変装置および車両用空調装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、気体を吹き出す吹出口（３）と、吹出口（３）の開口の大半を占めて所定方向に気体を吹き出す主流吹出口（３ｓ）と、吹出口（３）の所定方向側に隣接して設けられた壁面部（１ａ）と、吹出口（３）の開口の一部として主流吹出口（３ｓ）と壁面部（１ａ）との間に設けられ、吹出口（３）に供給される気体の一部を一旦主流から分離して主流吹出口（３ｓ）から吹き出される主流と交差するように吹き出す交差噴流吹出口（３ｋ）と、交差噴流吹出口（３ｋ）への気体の流通を開閉する交差噴流開閉手段（７）とを備えることを特徴としている。

本発明は、気流を壁面近くに流すと気流が壁面に沿って流れるというコアンダ効果を利用すると共に、制御気流を吹き付けることでコアンダ効果が失われ、その気流が壁面から剥離して流れ方向が変わるという気流のスイッチング効果を、吹出口（３）からの気流の吹出方向可変に応用したものである。

より具体的には、交差噴流開閉手段（７）を操作して交差噴流吹出口（３ｋ）への気体の流通を開閉することにより、所定方向へ流れる気流と、吹出口（３）の所定方向側に隣接して設けられた壁面部（１ａ）に沿って流れる気流とを切り換えることが可能となる。このように、この請求項１に記載の発明によれば、吹出口外面の見栄えを悪くしたり通風抵抗を大きくしたりすることなく吹出方向を大きく変えることができる。

また、請求項２に記載の発明では、主流吹出口（３ｓ）から吹き出される主流の吹出設定方向と壁面部（１ａ）との相対角度（θ）が１０〜５０度であることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、コアンダ効果を有効に得ることができると共に、その効果を有効とした場合と無効とした場合とのスイッチング効果も有効に利用することができる。

また、請求項３に記載の発明では、主流吹出口（３ｓ）に主流の吹出方向設定手段としてルーバ（５）を設けたことを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、ルーバ（５）を組み合せて用いることにより、所定方向へ流れるときの気流の吹出方向を調節することができるうえ、より大きく吹出方向を変えることができる。

また、請求項４に記載の発明では、吹出方向可変装置を車両用空調装置の空調風吹出口（３）に設けたことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、車室内の乗員に対して直接吹き出しと間接吹き出しとを容易に切り換えることができる。

また、請求項５に記載の発明では、吹出口（３）としてインストルメントパネル（１）の上面に設けたフェイス補助吹出口（３）に用いたことを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、冷房立ち上がり時の冷風を乗員に向けることで冷房感を高めることができるうえ、定常時には間接吹き出しとして乗員を包み込む気流を作り、直接吹き出しの煩わしさを防ぐことで快適性を高めることができる。また、冷房立ち上がり時の冷風が前面ガラスに当たらなくなるので、ガラスが冷えて外側に結露を生じて乗員の視界が阻害されるという問題がなくなる。

また、空調装置に各種フィルタやイオン発生器・酸素富化器・空気清浄器などの機能を装着している場合、空調開始時は吹出風を乗員側に向けて乗員の顔面付近を浄化した空気や質の良い空気で被うことで素早く快適性を高めることができる。この場合も、車室内全体が空調された段階で間接吹き出しに切り換えることで、気流の煩わしさを低減することができる。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１の（ａ）は車両のインストルメントパネル１の上面に設けたフェイス補助吹出口３を表す斜視図であり、（ｂ）はそのフェイス補助吹出口３の拡大斜視図である。インストルメントパネル１の内側下方には車両用空調装置の図示しない空調ユニットが配設されている。この空調ユニットは、車室内外の空気を取り込んで加熱または冷却をして車室内に吹き出すことにより、車室内温度を快適な状態に保持するものである。

この空調ユニットからの空調空気は、後述する筒状のエアダクト４を通ってインストルメントパネル１の各所に設けられた吹出口から吹き出される。本発明の吹出方向可変装置は、車両用空調装置の全ての吹出口に適用可能であるが、本実施形態ではインストルメントパネル１の上面に設けたフェイス補助吹出口３を例にして説明する。

車両用空調装置をフェイス吹出モードに設定すると、空調ユニットからの空調風がインストルメントパネル１の左右端部および中央部に形成されたフェイス吹出口２から車室内に吹き出され、各フェイス吹出口２内には吹出方向を調整するルーバが上下左右に可動可能に配設されている。尚、本実施形態の車両には、インストルメントパネル１の上面にフェイス補助吹出口３を備えており、このフェイス補助吹出口３は大別して、運転席側に向けて吹き出す吹出口３Ｄと、助手席側に向けて吹き出す吹出口３Ｐとで構成している。

図２は図１（ｂ）中のＡ−Ａ断面図であり、本発明の第１実施形態における吹出方向可変装置の構造を表し、（ａ）は交差噴流用通路６を閉じた状態、（ｂ）は交差噴流用通路６を開いた状態を示している。吹出口３は、エアダクト４で空調ユニットと接続されており、空調空気が供給される。３ｓは吹出口３の開口の大半を占めて所定方向に気体を吹き出す主流吹出口であり、吹出口端面部には吹出方向設定手段としてルーバ５を備えている。このルーバ５は後述する角度範囲内であれば固定であっても可動できるものであっても良い。

また、吹出口３の所定方向側（本実施形態では運転席側もしくは助手席側となる）には壁面部としてインストルメントパネル上面部１ａが隣接して設けられている。また、このインストルメントパネル上面部１ａと先の主流吹出口３ｓとの間には、吹出口３の開口の一部として交差噴流吹出口３ｋが設けられている。吹出口３に供給される気流の一部は交差噴流用通路６によって一旦主流から分離されて交差噴流吹出口３ｋへと導かれ、主流吹出口３ｓから吹き出される主流に対して交差噴流吹出口３ｋから交差するように吹き出すようになっている。

そして交差噴流用通路６には、交差噴流吹出口３ｋへの空気の流通を開閉する交差噴流開閉手段として開閉ドア７が設けられている。開閉ドア７はエアダクト４の側面外部に設置されたリンク機構８を介して駆動円板９と連結されており、この駆動円板９の回転操作することにより、交差噴流用通路６を開閉するようになっている。但し、開閉機構は本構造に限るものではない。

次に、上記構造において、交差噴流用通路６を開けた場合と閉じた場合の吹出方向の変化をシミュレーションした結果について説明する。図３はシミュレーションの条件を表し、（ａ）は吹出口３の断面形状、（ｂ）の表は固定ルーバ部と交差噴流用通路６との開口面積と風量割合とを示す。また、図１（ｂ）に吹出口３の大きさを示す。このようにシミュレーションは３次元の実車想定のモデルを用いて行っている。

そして図４は、図３の条件によるシミュレーション結果を表す図であり、（ａ）は交差噴流なしの場合、（ｂ）は交差噴流ありの場合の風速ベクトル分布を示す（図中のＧは前面ガラス）。これらの図から分かるように、交差噴流を閉じた場合にはインストルメントパネル上面部１ａに沿うように気流が流れるのに対し、交差噴流を開けた場合には気流が上方に向かうことが確認できる。

次に、本実施形態での特徴を説明する。まず、気体を吹き出す吹出口３と、吹出口３の開口の大半を占めて所定方向に気体を吹き出す主流吹出口３ｓと、吹出口３の所定方向側に隣接して設けられた壁面部１ａと、吹出口３の開口の一部として主流吹出口３ｓと壁面部１ａとの間に設けられ、吹出口３に供給される気体の一部を一旦主流から分離して主流吹出口３ｓから吹き出される主流と交差するように吹き出す交差噴流吹出口３ｋと、交差噴流吹出口３ｋへの気体の流通を開閉する交差噴流開閉手段７とを備えている。

本発明は、気流を壁面近くに流すと気流が壁面に沿って流れるというコアンダ効果を利用すると共に、制御気流を吹き付けることでコアンダ効果が失われ、その気流が壁面から剥離して流れ方向が変わるという気流のスイッチング効果を、吹出口３からの気流の吹出方向可変に応用したものであり、より具体的には、開閉ドア７を操作して交差噴流吹出口３ｋへの気体の流通を開閉することにより、所定方向へ流れる気流と、吹出口３の所定方向側に隣接して設けられた壁面部１ａに沿って流れる気流とを切り換えることが可能となる。このように、吹出口３外面の見栄えを悪くしたり通風抵抗を大きくしたりすることなく吹出方向を大きく変えることができる。

また、主流吹出口３ｓから吹き出される主流の吹出設定方向と壁面部１ａとの相対角度θが１０〜５０度であるようにしている。これによれば、コアンダ効果を有効に得ることができると共に、その効果を有効とした場合と無効とした場合とのスイッチング効果も有効に利用することができる。

また、主流吹出口３ｓに主流の吹出方向設定手段としてルーバ５を設けている。これによれば、ルーバ５を組み合せて用いることにより、所定方向へ流れるときの気流の吹出方向を調節することができるうえ、より大きく吹出方向を変えることができる。また、吹出方向可変装置を車両用空調装置の空調風吹出口３に設けている。これによれば、車室内の乗員に対して直接吹き出しと間接吹き出しとを容易に切り換えることができる。

また、吹出口３としてインストルメントパネル１の上面に設けたフェイス補助吹出口３に用いている。これによれば、冷房立ち上がり時の冷風を乗員に向けることで冷房感を高めることができるうえ、定常時には間接吹き出しとして乗員を包み込む気流を作り、直接吹き出しの煩わしさを防ぐことで快適性を高めることができる。また、冷房立ち上がり時の冷風が前面ガラスに当たらなくなるので、ガラスが冷えて外側に結露を生じて乗員の視界が阻害されるという問題がなくなる。

また、空調装置に各種フィルタやイオン発生器・酸素富化器・空気清浄器などの機能を装着している場合、空調開始時は吹出風を乗員側に向けて乗員の顔面付近を浄化した空気や質の良い空気で被うことで素早く快適性を高めることができる。この場合も、車室内全体が空調された段階で間接吹き出しに切り換えることで、気流の煩わしさを低減することができる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態における開閉ドア７Ａの斜視図であり、円筒の一部円弧範囲を切り取って平面部とした形状となっている。また図６は、図５の開閉ドア７Ａを用いた吹出方向可変装置の断面図であり、（ａ）は交差噴流用通路６を閉じた状態、（ｂ）は交差噴流用通路６を開いた状態を示す。開閉ドア７Ａは、図示しないサーボモータなどによって回転駆動される。ちなみに図6中のＳは、開閉ドア７Ａで交差噴流用通路６を閉じたときのシールを保つためのシール部材である。このように、交差噴流開閉手段は第１実施形態に示すような板状のドアに限るものではない。また、開閉ドア７Ａを連続的に回転させることで交差噴流の増減を連続的に変化させて、吹出方向を連続的に上下に振ることも可能である。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では車両のインストルメントパネル１の上面に設けたフェイス補助吹出口３に適用しているが、本発明はこれに限るものではなく、車両のリアトレイに配置されたリアエアコンの吹出口に適用しても良いし、ルームエアコン・加湿器・空気清浄器など、様々な風を吹き出す機器の吹出口に適用することができる。

（ａ）は車両のインストルメントパネル１の上面に設けたフェイス補助吹出口３を表す斜視図であり、（ｂ）はそのフェイス補助吹出口３の拡大斜視図である。 図１（ｂ）中のＡ−Ａ断面図であり、本発明の第１実施形態における吹出方向可変装置の構造を表し、（ａ）は交差噴流用通路６を閉じた状態、（ｂ）は交差噴流用通路６を開いた状態を示す。 シミュレーションの条件を表し、（ａ）は吹出口３の断面形状、（ｂ）の表は固定ルーバ部と交差噴流用通路６との開口面積と風量割合とを示す。 図３の条件によるシミュレーション結果を表す図であり、（ａ）は交差噴流なしの場合、（ｂ）は交差噴流ありの場合の風速ベクトル分布を示す。 本発明の第２実施形態における開閉ドア７Ａの斜視図である。 図５の開閉ドア７Ａを用いた吹出方向可変装置の断面図であり、（ａ）は交差噴流用通路６を閉じた状態、（ｂ）は交差噴流用通路６を開いた状態を示す。

符号の説明

１…インストルメントパネル
１ａ…インストルメントパネル上面部(壁面部)
３…フェイス補助吹出口(吹出口)
３ｓ…主流吹出口
３ｋ…交差噴流吹出口
５…ルーバ
７…開閉ドア（交差噴流開閉手段）
θ…相対角度

Claims (5)

1. 気体を吹き出す吹出口（３）と、
   前記吹出口（３）の開口の大半を占めて所定方向に前記気体を吹き出す主流吹出口（３ｓ）と、
   前記吹出口（３）の前記所定方向側に隣接して設けられた壁面部（１ａ）と、
   前記吹出口（３）の開口の一部として前記主流吹出口（３ｓ）と前記壁面部（１ａ）との間に設けられ、前記吹出口（３）に供給される気体の一部を一旦主流から分離して前記主流吹出口（３ｓ）から吹き出される主流と交差するように吹き出す交差噴流吹出口（３ｋ）と、
   前記交差噴流吹出口（３ｋ）への気体の流通を開閉する交差噴流開閉手段（７）とを備えることを特徴とする吹出方向可変装置。
2. 前記主流吹出口（３ｓ）から吹き出される主流の吹出設定方向と前記壁面部（１ａ）との相対角度（θ）が１０〜５０度であることを特徴とする請求項１に記載の吹出方向可変装置。
3. 前記主流吹出口（３ｓ）に主流の吹出方向設定手段としてルーバ（５）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の吹出方向可変装置。
4. 前記吹出方向可変装置を空調風の吹出口（３）に設けたことを特徴とする車両用空調装置。
5. 前記吹出口（３）としてインストルメントパネル（１）の上面に設けたフェイス補助吹出口（３）に用いたことを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。

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