JP2014084107A - 車両用帯状通気システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両乗員室の加熱（暖房）、換気、及び流体調整するための帯状通気システムを提供する。
【解決手段】本発明の流体流れシステムは、流体流れを調節するための供給源と、車両の乗員室へ調節された流体を分配するための複数のダクトと、を含む。ダクトの一つは外周壁と流れ分配アセンブリとを有する排気装置である。外周壁と流れ分配アセンブリは乗員室への流体の分配を改良するように構成されている。流れ分配アセンブリは、様々な厚さの複数のプレートと異なる大きさの流路とこれらの流路に形成された間隔とを含み、流体を差し向けてほぼ均一に分配することによって、流体流れ分配アセンブリの性能と効率が最大になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体流れシステムに係り、より詳細には、車両乗員室の加熱（暖房）、換気、及び流体調整するための帯状通気システムに関する。

現在、乗員室の様々なゾーンに多様な温度の空気の流れを提供するように設計された車両乗員室を加熱、換気、流体調整するための通気システムが数多く提供されている。大部分の通気システムは車両のダッシュボードとエンジン室の間に配置されている。典型的に、これらのシステムはエンジンからの冷却流体によってラジエータ内で加熱されるか又は熱交換器内で冷却される車両の外側からの周囲空気又は車両の内側からの空気を引き込むファンが設けられている。その後、調節された空気は、乗員の要求に応じて、乗員室内の様々な場所に調節された空気を送出するための複数の通路を有するダクトネットワークによって差し向けられる。典型的に、ダクトは、車両フロントに着座する乗員の快適性とフロントガラスの霜取りを確実にするためにダッシュボードの通気孔に直接排気する。また、ダクトは車両のリアに延び、一般に、例えば、センター・コンソールやドア・シル・モールディングなどの内部構造の中に隠されている。

他の従来において公知の通気システムは、車両ヘッドライナーにおいて使われているダクトネットワークを含む。典型的に、ダクトは、車両センター及び／又はリアに着座する乗員の快適性を確保するためにヘッドライナーの通気孔に直接排気する。通気孔は調節された空気の流れ方向を調整するために位置決め可能なグリル（格子状通気口）を含む。このような通気システムの欠点は、調節された空気の流速度、体積、分配が一貫していないことにある。

従って、各々が乗員室内の様々な場所へ調節された流体を送出するための通路を形成した複数のダクトを含む流体流れシステムを製造することによってこの流体流れシステムから排気される調節された流体の流れが乗員室へ均一に分配されることが望ましいとされる。しかしながら、車両のヘッドライナーの限られた空間において、ダクトはある大きさやパッケージング制約を満たす必要があるので、流体流れシステムから排気される調節された流体を乗員室へ均一に分配することが困難になり、達成するコストも高くなる。従って、流体流れシステムから排気される調節された流体をほぼ均一に乗員室へ分配する排気装置を含む流体流れシステムを設計して、流体流れシステムの性能及び効率を最大限にするとともにパッケージサイズやコストを最小限に抑えることが望ましい。

本発明によれば、流体流れシステムから排気される調節された流体を乗員室へほぼ均一に分布する排気装置を含む流体流れシステムであって、その性能及び効率を最大限にするとともにパッケージサイズやコストを最小限にすることが可能である流体流れシステムを発見するに至った。

本発明の一実施形態は、各々に複数の流路が形成されている複数のプレートが積層配置された流れ分配アセンブリを含む流体流れシステムのための排気装置である。

本発明の別の実施形態は、流体流れシステムのための排気装置であって、外壁部と、外壁部に連結されて流体流れを受容するチャンバを形成する流れ分配アセンブリであって、各々に複数の流路が形成されている複数のプレートを含み、複数のプレートの少なくとも一つが流体流れをほぼ均一に分配すること、排気装置内へ流体流れの全体的な方向にほぼ直交する方向に流体流れを差し向けること、及び排気装置から流れる流体流れの速さを増大させること、のうち少なくとも一つを実行するように構成されている、流れ分配アセンブリと、を含む排気装置である。

本発明のさらに別の実施形態は、流体流れを供給するための供給源と、供給源に流体接続された少なくとも一つのダクトと、少なくとも一つのダクトに流体接続されるとともに流れ分配アセンブリを含む排気装置であって、流れ分配アセンブリが各々に複数の流路が形成されたほぼ平板状の第１、第２、及び第３のプレートを含み、第１のプレートが第１のプレートの流路の中へ流体流れをほぼ均一に分配し、第２のプレートが排気装置内への流体流れの全体的な方向にほぼ直交する方向へ流体流れを差し向け、第３のプレートが排気装置からの流体流れの速さを増大させるように構成されている、排気装置と、を含む流体流れシステムである。

本発明の上記並びにその他の利点は、添付の図面に参照しながら、以下の詳細な説明によって、当業者は容易に理解されるであろう。

本発明の一実施形態による、車両乗員室へ調節された流体を供給するように構成されている流体流れシステムを概略的に示す背面斜視図である。 図１に示した流体流れシステムの排気装置を示す分解斜視図である。 図１及び図２に示された排気装置を概略的に示す部分断面斜視図である。

以下の詳細な説明及び添付図面は、本発明の種々の例示的な実施形態を記載し模式的に示している。これらの説明並びに図面は、当業者が本発明を製造し使用する際に役立つように提供されており、本発明の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る流体流れシステム１０を示す。図示されている流体流れシステム１０は、車両１２の乗員室の様々な場所へ条件付き流体を供給するための帯状通気システムである。図示されている流体流れシステム１０は、フロア部に沿って車両１２フロント方向へ延びる複数の吸気ダクト１４と、各吸気ダクト１４に流体連結された複数の供給源１６と、各供給源１６に流体連結され且つリアピラー２０に沿って車両１２の天井部分内張り（以下、ヘッドライナー）２２まで延びて互いに離間して配置された複数のピラーダクト１８と、各ピラーダクト１８に流体連結され且つヘッドライナー２２に沿って車両１２フロント方向に延びる複数の排気装置２４とを含む。流体流れシステム１０に含まれる吸気ダクト１４、供給源１６、ピラーダクト１８、及び排気装置２４は、図示したものより増減が想定されることが理解されよう。

吸気ダクト１４の各々は、流体流れ（すなわち、車両１２外側から周囲流体又は車両１２乗員室内から再循環流体）を受容するための吸気開口（図示せず）を有している。吸気ダクト１４は、所望の任意方向に延びる任意の適切な長さであってよいし、不要な粒子や破片が流体流れシステム１０に入り込むのを防止する吸気グリル（格子状通気口）（図示せず）を設けることができる。ピラーダクト１８と排気装置２４は、所望の任意方向に延びる任意の適切な長さになることで、例えば、サンルーフ、ムーンルーフなどの車両１２の囲繞構造と協働することができることが理解されよう。

図示したように、供給源１６の各々は、流体流れ要素３２が配置された筐体３０と、この筐体３０内に配置されるか又はこれに連結される調節装置３４とを含む。流体流れ要素３２は、例えば、ブロアホイール又はファンなどの流体流れシステム１０を介して、流体を流れさせる任意の適切な流体流要素３２とすることができる。図示されている流体流れ要素３２は、調節装置３４の上流に配置されている。しかしながら、所望であれば、流体流れ要素３２は、調節装置３４の下流に配置されてもよいことが理解されよう。調節装置３４は、ピラーダクト１８と排気装置２４を介して流体が車両１２のブロア乗員室内へ流れ込む前に流体を所望温度に調節する（すなわち、加熱又は冷却する）ために使用される。調節装置３４は、乗員室内へ流れ込む流体と連通する高温側と低温側を含む熱電装置であってよい。様々な他の調節装置３４は、例えば、蒸発器、正温度係数（ＰＴＣ）ヒータ、ヒータコアなどの流体流れシステム１０に使用するために用いることができる。所望があれば、図示した以外の調節装置３４を用いてもよいことが理解されよう。

図２及び図３は、本発明に係る排気装置２４の一つを示している。非限定的な実施例において、排気装置２４は、約４００〜約５００ｍｍの長さＬと約２００〜約３００ｍｍの幅Ｗとを有しており、より具体的には、長さＬは４８７ｍｍであり、幅Ｗは２２５ｍｍである。排気装置２４の各々は吸気口３６を含む。吸気口３６は、供給源１６からピラーダクト１８を介して流体流れを受容する。ディフューザ（拡散器）３８は、吸気口３６内に配置されて流体流れを分散させ吸気口３６内の流れ抵抗を大きくする。非限定的な実施例において、ディフューザ３８には、複数の流路４０が形成されている。ディフューザ３８は、所望があれば、任意の形状及び大きさであってよいことが理解されよう。図３に示すように、流路４０は、等間隔で離間して配置され且つ互いにほぼ同じ水力直径を有することで、排気装置２４を横切って流体流れをほぼ均一に分配する。図示した流路４０は、円形の断面形状を有しているが、所望に応じて、例えば、長方形、正方形、六角形、五角形などの任意の断面形状であってよいことが理解されよう。また、流路４０は、所望に応じてディフューザ３８内に任意の適切なパターンで形成することができ且つ任意の適切な大きさを有することができることも理解されよう。

また、排気装置２４は、流れ分配アセンブリ４４と協働する外周壁４２を含むことにより、流体流れを受容するチャンバ４６を形成する。ある実施形態において、排気装置２４の外周壁４２は、上壁部４８、前壁部５０、後壁部５２、第１の側壁部５４、及び第１の側壁部５４の反対側に配設された第２の側壁部（図示せず）によって形成されている。排気装置２４の上壁部４８は、内部表面５８を有している。この内部表面５８には、絶縁層（図示せず）が形成されて流体流れを外部温度から絶縁することができる。絶縁層の厚さは、約６〜約８ｍｍである。ある実施形態において、排気装置２４の上壁部４８は、排気装置２４の吸気口３６から排気装置２４の前壁部５０にかけて、流れ分配アセンブリ４４に対して傾斜している。後壁部５２には、半径Ｒが形成されることにより、チャンバ４６に流れ込む際に流体流れが曲がり、半径Ｒに隣接している流れ分配アセンブリ４４の領域内へ差し向けられる。非限定的な実施例において、後壁部５２の半径Ｒは、約０．５ｍｍである。

図示したように、流れ分配アセンブリ４４は、いずれもほぼ平面状である、第１のプレート６０、第２のプレート６２、及び第３のプレート６４を含む。これらのプレート６０、６２、６４の各々は、所望に応じて、排気装置２４と別体で形成されてもよいし、排気装置２４と一体形成されてもよい。プレート６０、６２、６４の各々を形成するために、例えば、非金属材料（すなわち、プラスチック）、金属材料（すなわち、アルミニウム）、又はこれらの組み合わせなどの様々な材料を使用することができる。第１のプレート６０は、その厚さ方向に間隔をとって形成されている流路６６の配列を含む。図示されている第１のプレート６０の厚さは約１〜約３ｍｍである。非限定的な実施例において、第１のプレート６０の厚さは約２ｍｍである。第１のプレート６０は、所望に応じて、任意の適切な寸法を有してもよいことが理解されよう。

流体流れは、車両１２の乗員室への流体の分配のための流路６６の中へ分配される。図示されている流路６６は円形の断面形状を有しているが、流路６６は、所望に応じて、例えば、長方形、正方形、六角形、五角形などの任意の断面形状であってよいことが理解されよう。ある実施形態において、流路６６は、ほぼ等間隔に離間して配置され、ほぼ同じ水力直径を有している。他の実施形態において、流れ抵抗は、流路６６間の間隔を広げたり、流路６６の水力直径を小さくしたり、又は、これらを組み合わせたりして、吸気口３６に隣接する領域から吸気口３６の反対側の領域にかけて流れ分配アセンブリ４４を横切って排気装置２４内で徐々に大きくなる。例えば、図２及び図３に示されている第１のプレート６０は、各セクションの流路６６間の間隔が異なる複数のセクションを含む。排気装置２４への流体流れの全体的方向の各セクションの流れの断面積は、これらのセクションのいずれか一つの隣接セクションの流れの断面積よりも小さい。従って、第１のプレート６０の流れの断面積は、排気装置２４への流体流れの全体的な方向において漸次小さくなる。

また他の実施形態において、排気装置２４内の流れ抵抗は、吸気口３６に隣接する領域から吸気口３６の反対側の領域にかけて、流れ分配アセンブリ４４を横切って、変化する。例えば、転移点より前の排気装置２４への流体流れの全体的方向における各セクションの流れの断面積は、セクションの隣接する一つのセクションの流れの断面積より大きく、転移点より後の排気装置２４への流体流れの全体的方向における各セクションの流れの断面積はセクションの隣接する一つのセクションの流れの断面積より小さい。従って、第１のプレート６０の流れの断面積は、吸気口３６に隣接する領域から遷移点にかけて、排気装置２４内へ流体流れの全体的方向において漸次大きくなり、遷移点から吸気口３６の反対側の領域にかけて、排気装置２４内への流体流れの全体的方向において漸次小さくなる。しかしながら、流路６６は、排気装置２４からの流体流れをほぼ均一に分布させるために所望に応じて第１のプレート６０内に任意の適切なパターンで形成され任意の適切な水力直径を有することができることが理解されよう。

第２のプレート６２は、その厚さ方向に形成された複数の流路７０を含む。図示されている第２のプレート６２の厚さは、約６〜約１０ｍｍであり、より具体的には８ｍｍである。図示されている流路７０は、六角形の断面形状を有している。しかしながら、所望に応じて、流路７０は、例えば、円形、長方形、正方形、五角形などの任意の断面形状を有することができることが理解されよう。車両１２の乗員室内へ流体を分配するために排気装置への流体流れの全体的方向に対してほぼ直交する方向に流体流れを差し向けるように、各流路７０の長さの水力直径に対する割合は少なくとも４である。第２のプレート６２とプレート内に形成される流路７０は、所望に応じて任意の適切な寸法をとることができることが理解されよう。ある実施形態において、流路７０は、ほぼ等間隔で離間して配置され、ほぼ同じ水力直径を有している。他の実施形態において、流路７０の互いの間の間隔及び／又は流路７０の水力直径は、排気装置２４への流体流れの全体的な方向において第２のプレート６２を横切って変化し得る。流路７０は、第２のプレート６２内に任意の適切なパターンで形成され所望に応じて任意の適切な水力直径を有してもよいことが理解されよう。

第３のプレート６４は、その厚さ方向に形成された複数の流路７４を含む。図示されている第３のプレート６４の厚さは約１〜約３ｍｍであり、より具体的には２ｍｍである。第３のプレート６４及び同プレート内に形成された流路７４は、所望に応じて、任意の適切な寸法をとることができることが理解されよう。図示されている流路７４は、円形の断面形状を有している。しかしながら、流路７４が、所望に応じて、例えば、長方形、正方形、六角形、五角形などの任意の断面形状であってよいことが理解されよう。図２及び図３に示されるように、流路７４は、ほぼ等間隔に離間して配置され、ほぼ同じ水力直径を有している。ある実施形態において、流路７４は、４０ｍｍの中心において等間隔に離間され、２５ｍｍの水力直径を有している。しかしながら、流路７４間の間隔及び／又は流路７４の水力直径は、排気装置２４への流体流れの全体的な方向において第３のプレート６４を横切って変化し得ることが理解されよう。流路７４は、所望に応じて、第３のプレート６４内に任意の適切なパターンで形成され任意の適切な水力直径を有することができることが理解されよう。第３のプレート６４の各流路７４の水力直径は、第２のプレート６２の各流路７０の水力直径より大きいが、第３のプレート６４の流れの累積的断面積は、第２のプレート６２の流れの累積的断面積より小さいことにより、車両１２の乗員室へ流れる流体流れの速さを増大させる。結果的に、流体流れを囲繞することによって排気装置２４からの流体流れの分散が最小限に抑制され、排気装置２４からの流体流れを車両１２の乗員室が確実に感じることができる。

図３に示されるように、第１のプレート６０と第２のプレート６２は、第３のプレート６４内に積層状に受容されて流れ分配アセンブリ４４を形成する。ある実施形態において、流れ分配アセンブリ４４の第１の端部は、流れ分配アセンブリ４４と排気装置２４の後壁部５２に形成された受光要素７６との間に形成された干渉接続によって排気装置２４に連結されている。中間部と流れ分配アセンブリ４４の反対側の第２の端部は複数のファスナ７８によって排気装置２４に連結される。図示されているように、ファスナ７８は排気装置２４に一体形成された構造支柱８０内に受容することができる。排気装置２４に流れ分配アセンブリ４４を連結するためには、例えば、接着結合、機械的ファスナ（すなわち、ねじ、保持クリップ）などの様々な他の手段を用いることができる。より具体的には、流れ分配アセンブリ４４は、任意の適切な手段によって排気装置２４に連結されて、流体流れシステム１０のノイズや振動を最小限に抑えることができる。

動作では、供給源１６の少なくとも一つの流体流れ要素３２は、各々の吸気口ダクト１４の吸気開口を介して流体流れを流体流れシステム１０へ流入させる。その後、流体の流れは調節装置３４によって加熱又は冷却される。いったん調節されると、流体は、供給源１６から各ピラーダクト１８を介して各排気装置２４内へ流れ込む。調節された流体の流れは、排気装置２４の吸気口３６へ入り、ディフューザ３８の流路４０を介して流れ、排気装置２４の幅方向にほぼ均一に分配される。吸気口３６に隣接する排気装置２４に入る調節された流体の流れの一部は、後壁部５２の半径Ｒと傾斜した上壁部４８によって（吸気口３６に）隣接する流れ分配アセンブリ４４の第１のプレート６０の流路６６内へ差し向けられる。調節された流体の流れの残りは、排気装置２４を通って漸進し続け、傾斜した上壁部４８によって差し向けられて）隣接する流れ分配アセンブリ４４の第１のプレート６０の流路６６内へ流れ込む。これによって、調節された流体の流れの流路６６を横切る質量が減少する。傾斜した上壁部４８と流路６６の形状のお陰で、排気装置２４内への調節された流体の流れの全体的な方向の流体の流れの質量が減少するので、調節された流体の流れのほぼ一定の速さを維持することができる。このようにして、流路６６の中への調節された流体の流れの分布がほぼ均一となり、流体流れシステム１０の性能及び効率が最大限になる。その後、調節された流体の流れは、第２のプレート６２の流路７０内に流れ込む。第２のプレート６２の流路７０は、調節された流体の流れを流れ分布アセンブリ４４の第３のプレート６４内へ差し向ける。第３のプレート６４の流路７４を介して調節された流体の流れが流れると、流体の流れの速さが増大されて車両の乗員は、確実にこの調節された流体の流れを感じることができる。

以上の説明から、通常の当業者であれば、本発明の本質的な特徴を容易に認識し、本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、本発明の様々な用途や条件に様々な変更及び修正を行うことができる。

Claims (20)

1. 流体流れシステム用の排気装置であって、
   複数のプレートを積層状に備えた流れ分配アセンブリを有し、
   上記複数のプレートの各々には、複数の流路が形成されていることを特徴とする排気装置。
2. 上記プレートの少なくとも一つは、このプレートの少なくとも１つの流路の中へ流体流れをほぼ均一に分配させるように構成されている請求項１記載の排気装置。
3. 上記プレートの少なくとも一つは、上記排気装置内への流体流れの全体的な方向に対してほぼ直交する方向に上記流体流れを差し向けるように構成されている請求項１記載の排気装置。
4. 上記プレートの少なくとも一つは、上記排気装置からの流体流れの速さを増大させるように構成されている請求項１記載の排気装置。
5. 上記流路間の間隔と、上記プレートの少なくとも一つの各流路の水力直径との少なくともいずれか一方は、上記排気装置内への流体流れの全体的な方向において上記プレートの上記少なくとも一方を横切って変化する請求項１記載の排気装置。
6. 上記プレートの少なくとも一つの上記流路の少なくとも一つの長さの水力直径に対する割合は、少なくとも４である請求項１記載の排気装置。
7. 上記プレートの一つの流れの累積的断面積は、上記排気装置からの流体流れの速さを増大させるように、上記プレートの隣接する一つのプレートの流れの累積的断面積より小さい請求項１記載の排気装置。
8. 更に、上記排気装置の吸気口内に配置されると共に上記排気装置に入り込む流体流れをほぼ均一に分配するように構成されているディフューザを有する請求項１記載の排気装置。
9. 上記プレートの少なくとも一つの厚さは、約１ｍｍ〜約３ｍｍである請求項１記載の排気装置。
10. 上記プレートの少なくとも一つの厚さは、約６ｍｍ〜約１０ｍｍである請求項１記載の排気装置。
11. 流体流れシステムのための排気装置であって、
    外壁部と、
    この外壁部に連結されて流体流れを受容するチャンバを内部に形成する流れ分配アセンブリと、を有し、
    この流れ分配アセンブリは、各々に複数の流路が形成されている複数のプレートを備え、これらの複数のプレートの少なくとも一つは、上記プレートの上記少なくとも一つのプレートの上記流路の中へ上記流体流れをほぼ均一に分配し、上記排気装置内へ上記流体流れの全体的な方向にほぼ直交する方向へ上記流体流れを差し向け、上記排気装置からの上記流体流れの速さを増大させるように構成されていることを特徴とする排気装置。
12. 上記流路間の間隔と、上記プレートの少なくとも一つの上記流路の各々の水力直径の少なくとも一方は、上記排気装置内への上記流体流れの上記全体的な方向において上記プレートの上記少なくとも一つを横切って変化する請求項１１記載の排気装置。
13. 上記プレートの少なくとも一つの上記流路の少なくとも一つの長さの水力直径に対する割合は、少なくとも４である請求項１１記載の排気装置。
14. 上記プレートの一つの流れの累積的断面積は、上記排気装置からの上記流体流れの速さを増大させるように、上記プレートの隣接プレートの流れの累積的断面積より小さい請求項１１記載の排気装置。
15. 更に、上記排気装置の吸気口内に配置されるとともに上記チャンバに入り込む上記流体流れをほぼ均一に分配するように構成されているディフューザを有する請求項１１記載の排気装置。
16. 上記外壁部のセクションは、上記排気装置の上記吸気口から上記吸気口の反対側の上記排気装置の端部にかけて傾斜している請求項１５記載の排気装置。
17. 上記外壁部は、内部に半径部を形成することにより、上記流体流れを上記プレートの少なくとも一つの上記流路内へ差し向ける請求項１１記載の排気装置。
18. 上記外壁部の内部表面の少なくとも一部の上には、絶縁層が配置されている請求項１１記載の排気装置。
19. 流体流れシステムであって、
    流体流れを供給するための供給源と、
    この供給源に流体接続された少なくとも一つのダクトと、
    上記少なくとも一つのダクトに流体接続されると共に、流れ分配アセンブリを備えた排気装置と、を有し、
    上記流れ分配アセンブリは、ほぼ平板状の第１のプレートと、ほぼ平板状の第２のプレートと、ほぼ平板状の第３のプレートと、を備え、各プレートには、複数の流路が形成され、上記第１のプレートは、上記第１のプレートの上記流路の中へ流体流れをほぼ均一に分配し、上記第２のプレートは、上記排気装置内への上記流体流れの全体的な方向に対してほぼ直交する方向に上記流体流れを差し向け、上記第３のプレートは、上記排気装置からの上記流体流れの速さを増大させるように構成されていることを特徴とする流体流れシステム。
20. 上記第２のプレートは、上記第１のプレートと上記第３のプレートとの間に積層状に配置され、上記流れ分配アセンブリを形成する請求項１９記載の排気装置。

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