JP2014034392A - 自動車用空気調和装置のエアアウトレットの配置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレット（２、３、４、５）を提供する。
【解決手段】本発明の自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレット（２、３、４、５）の配置は、サイドウィンドウアウトレット（３）、側部乗員エアアウトレット（４）、及び、中央乗員エアアウトレット又は追加ベントエアアウトレット（５）が組として構成され、側部乗員エアアウトレット（４）及び中央乗員エアアウトレット（５）が１つの段（１０）に配置され、最初に中央乗員エアアウトレット又は追加ベントエアアウトレット（５）、次いで側部乗員エアアウトレット（４）が、段（１０）内で外側から内側へ配置されることを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車用空気調和装置のエアアウトレット、特にインストルメントパネル内部の、自動車の前方部で空気排出口に接続されるエアアウトレットの配置に関する。

以後略してアウトレットと呼ばれる空気調和装置のエアアウトレットは、空気流ダクトが自動車の組立て中に接続される接合部分である。以下「ダクト」と略記する空気流ダクトは、空気調和装置内で調整される空気を、自動車の定められた場所にある空気排出口に向ける。用語空気排出口は、空気がそこから導かれ、空気がそこから自動車の内部に直接的に望ましい速度で流れ込む、自動車用換気システムの目に見える開口部を意味すると理解される。

上述した種類のアウトレットは、定められた空気排出口と直接的に又はダクトを介して接続される。選択された実施形態では、除霜アウトレットが、フロントガラスに空気を供給するための除霜空気排出口に直接的に接続されるのに対し、サイドウィンドウアウトレットはサイドウィンドウ空気排出口と接続され、側部乗員アウトレット及び中央乗員アウトレットは、ダクトを介してインストルメントパネルの側部乗員空気排出口及び中央乗員空気排出口に接続される。後者の場合、用語ダッシュボードベント、通気口、空気排出パネル、サイドエアノズル又はセンターエアノズルも頻繁に使用される。

空気流ダクトの配置は、特許文献１（米国特許出願公開第２０１０／０１７８８６１ 号明細書）に説明されており、この中で、車両用空気調和装置の左右の除霜アウトレットから出るダクトが交差し、フロントガラスの右側及び左側に向けられる。本構成は、新鮮な空気がフロントガラスの方向で非常に浅い角度で空気排出口を出て、それによって十分な量でフロントガラスの最も端の両角に到達し、このようにして、存在する可能性があるどのような霜も排除できるようにすることを目的としている。ただし、この配置は、空気流ダクトの交差に追加の設置スペースが必要になること、及び追加の構成部品とは空気調和装置に重量を加えることも意味するという欠点を受け入れなければならない。

インストルメントパネル内部のダクト配置、特にフロントシート乗客の方向の中央乗員空気流ダクトの位置は、特許文献２（国際公開第２００３／０３３３１０号）に説明されており、問題はおもに、エアバッグモジュールの位置決め、及び万一事故があった場合の潜在的な頭部衝撃の領域にある。

自動車の側部に空気を導く空気流ダクトは、通常、車両内部で中央に位置する空気排出口から空気を分散する空気流ダクトよりも長いため、より高い圧力損失を示す。車両の横断方向の空気量の均等な分散を保証するために、上述されたダクトの圧力損失は、空気調和装置の対応するダンパーを用いて選択的にエアフローを絞ることによって、先行技術の実装形態で人為的に高められる。ただし、この結果、ダンパーの近傍では流速がより速くなり、その結果として、さらに全体的な空気量の削減及び車両内部の著しく高い騒音レベルに耐えなければならない。この技術的な解決策は、構成部品の追加、追加設置スペースの必要性、及びそれに伴い空気調和装置に対する重量の付加という不利な点にもつながる。

インストルメントパネルの中央にクロック、ラウドスピーカー、又はディスプレイを設置すること等の設計仕様は、しばしば、空気流ダクト及び中央乗員空気排出口の設置スペースをさらに制限し、同時に、空気調和装置のより大きな機能性、例えば、車両乗員によって直接的な気流としては知覚されないが、それにも関わらず車両内部の空気調整の改善に役立ち、且つ空気調和装置内の中央乗員空気排出口と同じ位置に位置する、インストルメントパネルからの追加の空気ベンティングを必要とする。このため、適切な迂回路及び直径の変更によってこれらの追加の構成部品の周辺で空気調和装置の中心から空気流ダクトの向きを変えることが必要である。これは、また、相対的に大きな圧力低下及びパッセンジャーコンパートメントのより大きな騒音にもつながる。

さらに近代的な車両設計では、しばしばより平坦なフロントガラス、並びに空気流ダクト及びインストルメントパネルを含む空気調和装置用の設置スペースの高さの削減が必要になる。このため、除霜アウトレットからフロントガラスに向かって流れる空気は、フロントガラスの全幅のますます短くなる距離で扇形に広げられなければならない。

図１に示されるような先行技術に係る自動車用空気調和装置のアウトレットの従来の二段配置では、空気が除霜アウトレットにすぐ隣接するサイドウィンドウアウトレットから分岐されることによって、この問題はさらに悪化する。これは、除霜アウトレットの潜在的な幅をさらに制限するため、設置スペースの高さの制限を考慮すると、フロントガラスの全幅の空気の分散を妨げる。この作用は車両内部の空気排出口のバランスが取れたエアフローの分散という要件に矛盾する。

米国特許出願公開第２０１０／０１７８８６１号明細書 国際公開第２００３／０３３３１０号

本発明の目的は、先行技術と比較したときに、フロントガラス方向とサイドウィンドウ及び乗客の方向の両方で、車両内部のバランスの取れた空気量分散を提供し、と同時に全体的により大きな空気量、最小の圧力損失、及び低い騒音レベルを含む、軽量且つ費用効率が高い自動車用空気調和システムを提供することである。

本発明の目的は、請求項１の特徴によって達成される。さらなる変形例は、従属請求項に説明される。

本発明の概念は、側部乗員アウトレットと中央乗員アウトレットを入れ替える、又は側部乗員ベントアウトレットと追加ベントアウトレットを入れ替えることによって、中央乗員ベントアウトレット及び追加ベントアウトレットをさらに外側に配置することができ、それによってまっすぐな空気流ダクト又はほぼまっすぐな空気流ダクトを、空気調和装置から、インストルメントパネルの中央構成部品を越えて、中央乗員空気排出口又は追加ベントに移転できるようにすることである。各アウトレットが全体的な空気量の内のほぼ同じ割合を受け取ることができるようにするために、空気流ダクトの長さ及び直径の組み合わせは、同等な流動抵抗を生じさせる空気排出口の組ごとに選択される。しかしながら、空気排出口の位置、ひいては空気流ダクトの長さも事前に定められているので、一様に分散される空気流を達成することは、直径の選択によってのみ可能になる。したがって、空気排出口までの空気流ダクトがより長く構成されるほど、空気調和装置上のアウトレット開口部の設計も大きくなる。

本発明によれば、本発明の目的は、自動車用空気調和装置のエアアウトレットの配置によって達成され、それぞれサイドウィンドウアウトレット、側部乗員エアアウトレット及び中央乗員、追加ベントエアアウトレットが、組で構成され、それぞれ側部乗員エアアウトレット及び中央乗員、追加ベントエアアウトレットが１段に位置している。最初に中央乗員エアアウトレット又は追加ベントエアアウトレット、次いで側部乗員アウトレットが、この段で外側から内向きに配置されると特に有利である。

側部乗員空気排出口までの空気流ダクトは相対的に長いので、また、この変更には小さな延長部だけしか必要にならないので、これらのダクト内部の圧力損失はほとんど変化しない。全体的な騒音レベルは影響を受けない、又はこれによって著しく生じない。これは、インストルメントパネルの両側の外部に配置される空気排出口は、車両内部の騒音レベルをわずかにしか助長しないという主観的な認識によって確認される。

それぞれ中央乗員空気排出口、追加ベントまでの空気流ダクトが、迂回路又は直径の変化がないほぼまっすぐな経路で空気調和装置の側部から空気を誘導することができるという事実によって、車両の横断方向での空気排出口の速度分布のアンバランスが生じる。つまり、それぞれ中央乗員空気排出口、追加ベントまでのエアフローは、削減されなければならない。これによって、空気調和装置自体でのアウトレットを小さく保つことができる。同様に、節約されたスペースは、側部乗員アウトレットを拡大するために利用できる。本発明の一実施形態では、下段の側部乗員アウトレットは、中央乗員アウトレット又は追加ベントアウトレットと比べて著しく大きい開口部を有してよい。特定の一実施形態では、側部乗員アウトレットは、少なくとも２倍の大きさの開口部を有する。あらゆる空気調和装置は、空気量のパラメータ及び他のパラメータに関して異なる要件を有するので、側部乗員開口部をより大きいサイズにすることは、一般的に、他のアウトレットの程度まで又は他のアウトレットに比例して指定できない。しかしながら、概念上、サイドアウトレットのための開口部は、他のアウトレットに比して、及び先行技術に係るそれ以外の場合標準的な寸法に比して、設計上著しく大きくなることに留意できる。

本発明の他の実施形態によれば、除霜アウトレットは、上段に位置し、除霜アウトレットの幅は、側部乗員エアアウトレット、中央乗員エアアウトレット又は追加ベントエアアウトレットの幅の３倍超である。この除霜アウトレットのより大きな寸法は、他のアウトレットの寸法で、又は他のアウトレットの寸法に合わせて確立することはできない。それは、要件が各空気調和装置において、風量及び他のパラメータに関して異なるからである。

本発明のさらなる他の特定の実施形態は、上段の除霜アウトレットが空気調和装置の全幅にわたって延在するという事実からなる。これは、特に幅広い除霜アウトレットがフロントガラスに対する低速度での一様な空気の流れを保証できるためである。ここで使用されているアウトレットの幅及び高さという用語は、それぞれ車両の横断方向、垂直方向のこれらの開口部の寸法によって定められる。

除霜アウトレットを拡幅することによって、同じ断面積を保ちながら、アウトレットを特に平坦に設計することができ、その結果として、設置高さを節約することができる。本発明の特定の実施形態では、上段の除霜アウトレットの高さは、側部乗員エアアウトレットの高さの３０％から７０％にすぎない。特定の寸法は、設置スペース及びエアアウトレット内の必要とされる空気量に依存しており、これらの寸法は、空気調和装置ごとに異なることがある。

除霜アウトレットの最小高さによって、サイドウィンドウアウトレットが配置される追加段用の空間が生じ、サイドウィンドウアウトレットのための段は、除霜アウトレットのための段の下方、且つ側部乗員アウトレット及び中央乗員アウトレット、及び追加エアベントアウトレットのための段の上方に位置し、サイドウィンドウアウトレットの組は、真中の段の中央に位置する。

先行技術に比較すると、本発明は、バランスが取れた空気量の分散を有する空気調和装置が、空気排出口を介して実装できるという優位点を提供する。さらに、全体的により大きい空気量には、システムの最小圧力損失及びより低い騒音レベルが与えられる。

本発明の配置の追加の詳細、特徴、及び優位点は、対応する図面を参照して例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるだろう。

先行技術に基づいた空気調和装置におけるアウトレットの配置を示す図である。 それぞれ入れ替えられた側部乗員アウトレットと中央乗員アウトレット、追加エアベントアウトレット、及びインストルメントパネルの追加中央構成部品を備える、空気調和装置のアウトレットの配置を示す図である。 除霜アウトレットが拡幅され、サイドウィンドウアウトレット用の追加段のある空気調和装置のアウトレットの配置を示す図である。

図１は、先行技術に基づいた空気調和装置１におけるアウトレットの標準的な配置を示す。アウトレット２、３、４、５は、重ねられた２つの段８、１０に位置する。例示的な実施形態では、段は特に互いに対するその位置の観点で上段、下段、及び任意選択で中段として説明される。そのために段の標示及び特定の位置は、理解や本発明の概念に関して関連性はない。

除霜アウトレット２は、通常上段８の中央に位置し、フロントガラスを換気する目的で、他のアウトレットに比較して設計上大幅に幅広である。除霜アウトレット２のそれぞれの側に位置するのは、サイドウィンドウアウトレット３であり、その開口部の形状はほぼ矩形である。結果的に、除霜アウトレット２の幅はサイドウィンドウアウトレット３によって制限され、それがフロントガラスの完全で一様、且つ十分な換気を制限する。

下段１０の中央に位置するのは、１組の中央乗員アウトレット又は追加ベントアウトレット５であり、これらの外側に側部乗員アウトレット４がある。中央乗員アウトレット又は追加ベントアウトレット５、及び側部乗員アウトレット４は、すべて、寸法がほぼ等しい正方形の流路断面を有する。

設計仕様が、例えば、時計、ラウドスピーカー、又はディスプレイ等の、インストルメントパネルの中央構成部品の追加の設置に備える場合、アウトレットを中央乗員空気排出口又は追加エアベントに接続するための空気流ダクトの設置スペースは厳しく制限される。

図１は、アウトレットと対応する空気排出口との間の空気流ダクトの長さが大幅に変わり、ダクト内の圧力損失が変化し、したがって結果として得られる空気量が一様ではなくなるという全体的な問題を明確に示している。これは、車両内部の空気排出口のバランスが取れたエアフローの分散という要件に矛盾する。

図２は、下段１０の側部乗員アウトレット４の組、及び中央乗員アウトレット又は追加ベントアウトレット５の組の両方が入れ替えられた本発明の実施形態を示す。つまり、側部乗員アウトレット４の組が中央に配置され、中央乗員アウトレット又は追加ベントアウトレット５は、側部乗員アウトレット４の両側で外側に位置する。これによって、インストルメントパネル１１の必要とされる中央構成部品が利用可能な十分な設置スペースを残しながらも、空気流ダクトを、中央乗員アウトレット又は追加ベントアウトレット５からインストルメントパネル上の空気排出口までの直線で導くことができるようになる。

中央乗員空気排出口又は追加ベント５までの空気流ダクトを短縮し、まっすぐにすると、流動抵抗が削減され、その方向で誘導されるエアフローは相応して強くなる。ただし、側部乗員排出口４までのエアフローの状態は、アウトレット位置での変化によってほとんど変更されない。側部乗員エアフロー４及び中央乗員エアフロー又は追加ベントエアフロー５での均等な空気量分散及びバランスを保証するために、側部乗員エアアウトレット４は、中央乗員エアアウトレット又は追加ベントエアアウトレット５よりも大幅に大きく構成される。

図３は、図２に示される特徴を上回る、自動車用空気調和装置１のアウトレットの配置のさらに発展させた有利な実施形態を示す。主要な概念は、上段８からサイドウィンドウアウトレット３を取り除き、それによって除霜アウトレット２の側面方向で隣に追加の設置スペースを生じさせることにある。これによって、除霜アウトレット２を、空気調和装置の最大幅まで側面方向で大幅に拡幅することが可能になる。除霜アウトレット２がより広いことで、フロントガラスのその周辺部までの全幅での一様な換気が可能になる。

除霜アウトレット２を拡幅すると、除霜アウトレットを、同じ断面積を保ちながら高さで非常に浅く設計できるようになる。結果的に、本発明の特定の実施形態では、上段８の除霜アウトレット２の高さは、側部乗員エアアウトレット４の高さの半分にすぎない。

最終的に、下部除霜アウトレット２は、上段８と下段１０との間に、サイドウィンドウアウトレット３が中央に配置される追加の中段９のための空間を生じさせる。サイドウィンドウアウトレット３の高さが空気調和装置の全体的な高さによって制限されても、それらの開口部の面積を特定の制限内で空気量要件に適応させることは、サイドウィンドウアウトレット３の幅を選択することによって可能である。

１ 自動車用空気調和装置
２ 除霜アウトレット
３ サイドウィンドウアウトレット
４ 側部乗員エアアウトレット
５ 中央乗員エアアウトレット／追加ベントエアアウトレット
８ 上段
９ 中段
１０ 下段
１１ インストルメントパネルの中央構成部品

Claims (8)

1. 自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレット（２、３、４、５）の配置であって、
   前記サイドウィンドウアウトレット（３）、前記側部乗員エアアウトレット（４）、及び、前記中央乗員アウトレット又は前記追加ベントアウトレット（５）が組として構成され、前記側部乗員エアアウトレット（４）、及び、前記中央乗員アウトレット又は前記追加ベントアウトレット（５）が１段（１０）に配置され、この段（１０）で、最初に前記中央乗員エアアウトレット又は前記追加ベントエアアウトレット（５）、次いで前記側部乗員エアアウトレット（４）が外側から内側へ配置されることを特徴とする配置。
2. 前記段（１０）で、前記側部乗員エアアウトレット（４）が、前記中央乗員エアアウトレット又は前記追加ベントエアアウトレット（５）の少なくとも２倍の大きさである流路断面を有する請求項１記載の自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレットの配置。
3. 上段（８）で、除霜アウトレット（２）の幅が、前記側部乗員エアアウトレット（４）、前記中央乗員エアアウトレット、又は前記追加ベントエアアウトレット（５）の３倍を越える請求項１又は２に記載の自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレットの配置。
4. 前記上段（８）の前記除霜アウトレット（２）は、前記空気調和装置（１）の全幅に亘って延びている請求項１乃至３の何れか１項に記載の自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレットの配置。
5. 前記上段（８）では、前記除霜アウトレット（２）の高さが、前記側部乗員エアアウトレット（４）の前記高さの３０％から７０％である請求項１乃至４の何れか１項に記載の自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレットの配置。
6. 前記サイドウィンドウアウトレット（３）は、追加の段（９）に配置される請求項１乃至５の何れか１項に記載の自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレットの配置。
7. 前記サイドウィンドウアウトレット（３）用の段（９）が、前記段（８）の下方且つ前記段（１０）の上方に位置する請求項６記載の自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレットの配置。
8. 前記サイドウィンドウアウトレット（３）の組が、前記中段（９）の中央に配置される請求項１乃至７の何れか１項に記載の自動車用空気調和装置（１）のエアアウトレットの配置。

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