JP2016097750A - 内外気切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気流入口及び内気流入口のいずれから空気が流入する場合であっても、騒音の発生を抑制することのできる内外気切換装置を提供する。
【解決手段】この内外気切換装置１００は、車室外からの空気が流入する外気流入口１１１と、車室内からの空気が流入する内気流入口１１２と、外気流入口１１１又は内気流入口１１２から流入した空気を、空調部４００に導くための案内流路ＦＰと、がそれぞれ形成されたケース１１０を備える。
案内流路ＦＰには、空気の流れが屈曲することによって生じる騒音を抑制するための整流板１５１、１５２が配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用空調装置の上流側に配置される内外気切換装置に関する。

車両用の空調装置は、車室外から空気を導入しながら空調を行う外気運転と、車室内で空気を循環させながら空調を行う内気運転と、の両方を行うことが可能となっている。このような外気運転と内気運転との切り換えを可能とするために、空調装置の上流側には内外気切換装置が配置される（下記特許文献１を参照）。

内外気切換装置は、車室外からの空気（外気）が流入する外気流入口と、車室内からの空気（内気）が流入する内気流入口と、が形成されたケースを備えている。上記ケースの内部には、外気流入口又は内気流入口から流入した空気を空調装置に導くための案内流路が形成されている。

また、内外気切換装置には、外気流入口又は内気流入口のいずれか一方を塞ぐための切換ドアが備えられている。内気流入口が塞がれている状態（外気運転）と、外気流入口が塞がれている状態（内気運転）とが、切換ドアの動作によって切り換えられる。

内外気切換装置よりも下流側、具体的には案内流路の下流側端部には、案内流路から空調装置に向けて空気を引き込むための送風機（ファン）が配置される。尚、送風機と案内流路との間には、空気から塵などを除去するためのフィルタが配置される場合もある。

特開２００６−３２１２７２号公報

上記のような構成の内外気切換装置では、外気流入口及び内気流入口が、ケースにおける互いに異なる位置に２つ形成されている。このため、外気流入口から流入した空気、及び内気流入口から流入した空気のうち少なくとも一方は、案内流路においてその流れ方向を比較的大きく変えながら、送風機に向かって流れることとなる。その結果、案内流路では、乱流に伴う騒音が大きくなってしまうという問題が生じていた。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外気流入口及び内気流入口のいずれから空気が流入する場合であっても、騒音の発生を抑制することのできる内外気切換装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る内外気切換装置は、車室外からの空気が流入する外気流入口と、車室内からの空気が流入する内気流入口と、外気流入口又は内気流入口から流入した空気を、車両用空調装置に導くための案内流路と、が形成されたケースを備えている。案内流路には、空気の流れが屈曲することによって生じる騒音を抑制するための整流板が配置されている。

騒音の原因となる大きな乱流の発生が整流板によって防止されるため、騒音が抑制される。また、整流板の具体的な形状や配置によっては、空気の流れにおける屈曲度合いを抑制し、これにより騒音を更に抑制することも可能である。

本発明によれば、外気流入口及び内気流入口のいずれから空気が流入する場合であっても、騒音の発生を抑制することのできる内外気切換装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る内外気切換装置と、これを備えた空調ユニットの全体構成を示す図である。 図１に示された内外気切換装置のケースを示す斜視図である。 図１に示された内外気切換装置の内部構成を模式的に示す図である。 図１に示された内外気切換装置の内部構成を模式的に示す図である。 比較例に係る内外気切換装置における空気の流れを説明するための図である。 他の実施形態に係る内外気切換装置の構成及び動作を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係る内外気切換装置１００は、車両用の空調ユニット１０の一部として構成されている。空調ユニット１０は、車室の外部又は内部から空気を取り込んでその温度等を調整したのち、当該空気を車室に供給するためのものである。空調ユニット１０は、内外気切換装置１００と、ファン収納部２００と、接続部３００と、空調部４００と、を備えている。

内外気切換装置１００は、空調ユニット１０において、空気の流れに沿って最も上流側となる位置に配置されている。内外気切換装置１００には、車室外からの空気が流入する外気流入口１１１と、車室内からの空気が流入する内気流入口１１２とが形成されている。外気流入口１１１には、車室外に通ずる不図示の配管が接続されており、内気流入口１１２には、車室内に通ずる不図示の配管が接続されている。

内外気切換装置１００は、その内部に備えられたドア１９０（図１においては不図示）が動作することにより、内気流入口１１２が塞がれた状態（外気流入口１１１のみが開放された状態：図３）と、外気流入口１１１が塞がれた状態（内気流入口１１２のみが開放された状態：図４）とが切り換えられる。内外気切換装置１００の具体的な構成については、後に詳しく説明する。

ファン収納部２００は、空気の流れに沿って内外気切換装置１００よりも下流側となる位置に配置されている。ファン収納部２００は、その内部に不図示の遠心式送風機が収納されている。遠心式送風機が動作することによって、内外気切換装置１００から後述の空調部４００側へと空気が引き込まれる。本実施形態においては、ファン収納部２００は内外気切換装置１００の下方に隣接して配置されている。遠心式送風機において空気が引き込まれる方向は、概ね鉛直下方となっている。

接続部３００は、ファン収納部２００と後述の空調部４００とを接続する部分である。接続部３００により、ファン収納部２００の内部空間（遠心式送風機よりも下流側の空間）と、空調部４００の内部空間とが連通されている。ファン収納部２００の遠心式送風機によって内外気切換装置１００から引き込まれた空気は、接続部３００の内部を空調部４００に向かって（図１においては右側に向かって）流れた後、空調部４００に供給される。

空調部４００は、接続部３００から供給された空気の温度調整を行う部分であって、空調ユニット１０のうち、空気の流れに沿って最も下流側となる位置に配置されている。空調部４００の内部には、空気の加熱を行うヒータコア、空気の冷却や除湿を行うエバポレータ、空気の流路を切り換える複数のドア機構等（いずれも不図示）が収納されている。つまり、空調部４００は、空調ユニット１０のうち実際に空調（空気の加熱等）が行われる部分であって、本発明における「車両用空調装置」に該当する部分である。

空調部４００には、空気の吹出口が複数形成されている。具体的には、デフロスタ側吹出口４１０、フェイス側吹出口４２０、及びフット側吹出口４３０が形成されている。デフロスタ側吹出口４１０は、車両の窓に向けて空気を供給するための流路の入口に接続される部分である。フェイス側吹出口４２０は、運転者の顔に向けて空気を供給するための流路の入口に接続される部分である。フット側吹出口４３０は、運転者の足元に向けて空気を供給するための流路の入口に接続される部分である。

ヒータコアやエバポレータを通過して温度等が調整された空気は、これら複数の吹出口のうちいずれかを通じて車室に供給される。いずれの吹出口から空気が供給されるかは、空調部４００の内部におけるドア機構の動作によって切り換えられる。

図２乃至図４を参照しながら、内外気切換装置１００の具体的な構成について説明する。内外気切換装置１００は、ケース１１０とドア１９０とを備えている。ケース１１０は、既に述べた外気流入口１１１及び内気流入口１１２が形成された樹脂製の容器である。ケース１１０の内部空間は、外気流入口１１１又は内気流入口１１２から流入した空気を、ファン収納部２００側に案内するための案内流路ＦＰとなっている。案内流路ＦＰは、ケース１１０内に流入した空気を空調部４００に導くための流路、ともいうことができる。

外気流入口１１１は、ケース１１０のうち上方側部分に形成されている。また、内気流入口１１２は、ケース１１０のうち側方側（図１及び図２では紙面手前側）部分に形成されている。外気流入口１１１及び内気流入口１１２は、互いに隣り合う位置に形成されている。

ケース１１０のうち下方側部分には、空気の出口である流出口１１３が形成されている。本実施形態においては、流出口１１３の全体を下方から覆うように平板状のフィルタＦＬが配置されている。フィルタＦＬは、通過する空気に含まれる塵等を除去するためのものである。ケース１１０は、その一部が流出口１１３から更に下方に向かって伸びており、フィルタＦＬを外側面から保持している。

ケース１１０の内部には、格子状に形成された複数のリブが配置されている。具体的には、図３及び図４においては紙面奥行方向に沿って伸びる２本の横リブ１２１、１２２と、これらに対して垂直に伸びる８本の縦リブ１３１、１３２、１３３、１３４、１６１、１６２、１６３、１６４とが配置されている。

上面視において、縦リブ１３１、１３２、１３３、１３４は、流出口１１３のうち内気流入口１１２側の部分を覆うように、互いに等間隔に並ぶよう配置されている。横リブ１２１には、縦リブ１３１、１３２、１３３、１３４の端部が接続されている。横リブ１２２は、縦リブ１３１、１３２、１３３、１３４のそれぞれの中央部と垂直に交差している。

上面視において、縦リブ１６１、１６２、１６３、１６４は、流出口１１３のうち外気流入口１１１側の部分を覆うように、互いに等間隔に並ぶよう配置されている。

ケース１１０の内部には更に、２枚の整流板１５１、１５２が配置されている。整流板１５１、１５２は、それぞれ平坦な板であって、互いに平行に配置されている。整流板１５１は、その上辺が縦リブ１６１、１６２、１６３、１６４のそれぞれと垂直に交差しており、当該上辺から鉛直下方に向かって伸びるように形成されている。整流板１５１の下端は、フィルタＦＬの上面に当接している。

整流板１５２も、その上辺が縦リブ１６１、１６２、１６３、１６４のそれぞれと垂直に交差しており、当該上辺から鉛直下方に向かって伸びるように形成されている。整流板１５２の上辺は、整流板１５１の上辺と横リブ１２２との間（中央）となる位置に配置されている。整流板１５２の下端は、フィルタＦＬの上面に当接している。

このような複数のリブ（横リブ１２１等）及び整流板１５１、１５２が配置されているので、上面視においては、流出口１１３の全体が格子で覆われたようになっている。もし、比較的大きな異物が案内流路ＦＰに侵入した場合には、当該異物が上記格子に引っ掛かるので、更に下流側に異物が侵入してしまうことはない。

上記のように形成された整流板１５１、１５２は、異物の混入を防止するために形成された格子（リブ）の一部を、下方側に向かって伸ばすように形成されたもの、ということもできる。本実施形態では、ケース１１０、横リブ１２１、１２２、縦リブ１３１、１３２、１３３、１３４、１６１、１６２、１６３、１６４、及び整流板１５１、１５２の全てが、樹脂の一体成形によって形成されている。

ケース１１０の内部のうち、横リブ１２１等によって形成された格子の上方側には、ドア１９０（図２では不図示）が配置されている。ドア１９０は、板状部１９３と、支柱部１９５、１９６と、回転軸１９４と、を備えている。

板状部１９３は、外気流入口１１１又は内気流入口１１２を塞ぐための部分である。板状部１９３は全体が湾曲した板状となっている。板状部１９３は、支柱部１９５及び支柱部１９６を介して回転軸１９４に接続されている。

回転軸１９４は円柱形状の軸であって、その中心軸が横リブ１２１と平行となるように配置されている。回転軸１９４は、図３の紙面奥行方向に沿って並ぶように２つ配置されている。図３における紙面手前側の回転軸１９４は、ケース１１０に形成された貫通穴１７１（図２参照）に挿入されている。図３における紙面奥側の回転軸１９４は、ケース１１０に形成された貫通穴１７２（図２参照）に挿入されている。回転軸１９４には、ケース１１０の外側に配置された駆動機構が接続されている。当該駆動機構により回転軸１９４をその中心軸周りに回転させることで、内気流入口１１２が板状部１９３で塞がれた状態（図３）と、外気流入口１１１が板状部１９３で塞がれた状態（図４）と、を切り換えることが可能となっている。

板状部１９３には、その外気流入口１１１側（図３では左側）の端部を肉厚とすることにより、第１シール部１９１が形成されている。第１シール部１９１には、支柱部１９５の一端が接続されている。また、板状部１９３には、その内気流入口１１２側（図３では右側）の端部を肉厚とすることにより、第２シール部１９２が形成されている。第２シール部１９２には、支柱部１９６の一端が接続されている。

図３に示されるように、内気流入口１１２が板状部１９３で塞がれた状態においては、外気流入口１１１の縁（内気流入口１１２側の縁）に沿って形成されたシール面１８２に対して第１シール部１９１が当接する。また、内気流入口１１２の縁（下方側の縁）に沿って形成されたシール面１８４に対して第２シール部１９２が当接する。これにより、内気流入口１１２から案内流路ＦＰに空気が流入する経路が完全に遮断される。

図４に示されるように、外気流入口１１１が板状部１９３で塞がれた状態においては、外気流入口１１１の縁（内気流入口１１２とは反対側の縁）に沿って形成されたシール面１８１に対して第１シール部１９１が当接する。また、内気流入口１１２の縁（上方側の縁）に沿って形成されたシール面１８３に対して第２シール部１９２が当接する。これにより、外気流入口１１１から案内流路ＦＰに空気が流入する経路が完全に遮断される。

案内流路ＦＰを通過する空気の流れについて説明する。図３のように内気流入口１１２が板状部１９３で塞がれた状態においては、外気流入口１１１から案内流路ＦＰに空気が流入する。このとき、外気流入口１１１から空気が流入する際の流れ方向は、外気流入口１１１の縁によって区画される仮想的な面に対して概ね垂直な方向（矢印ＡＲ２）となる。

その後、案内流路ＦＰに流入した空気は、下流側（下方側）に行くに従って次第にその流れ方向を変化させ（矢印ＡＲ２０）、最終的には、案内流路ＦＰの下流側部分における流路方向（本実施形態では鉛直方向）に沿って流出口１１３から流出する（矢印ＡＲ３）。

この場合、上流側における空気の流れ方向（矢印ＡＲ２）と、下流側における空気の流れ方向（矢印ＡＲ３）とは、大きくは変わらないので、空気は比較的スムーズに案内流路ＦＰを通過する。

図４のように外気流入口１１１が板状部１９３で塞がれた状態においては、内気流入口１１２から案内流路ＦＰに空気が流入する。このとき、内気流入口１１２から空気が流入する際の流れ方向は、外気流入口１１１の縁によって区画される仮想的な面に対して概ね垂直な方向（矢印ＡＲ１）となる。

その後、案内流路ＦＰに流入した空気は、下流側（下方側）に行くに従って次第にその流れ方向を変化させ（矢印ＡＲ１０）、最終的には、案内流路ＦＰの下流側部分における流路方向（本実施形態では鉛直方向）に沿って流出口１１３から流出する（矢印ＡＲ３）。

この場合、上流側における空気の流れ方向（矢印ＡＲ１）と、下流側における空気の流れ方向（矢印ＡＲ３）とは、大きく異なる。しかしながら、案内流路ＦＰのうち下流側部分には、鉛直方向に沿って２枚の整流板１５１、１５２が配置されているので、空気はこれら整流板１５１、１５２に沿って滑らかにその流れ方向を変化させる（矢印ＡＲ１０）。このため、図４に示された状態においても、空気は比較的スムーズに案内流路ＦＰを通過する。

図５は、本発明の比較例に係る内外気切換装置１００Ａにおける空気の流れを模式的に示すものである。内外気切換装置１００Ａは、ケース１１０Ａの内部に整流板１５１、１５２が配置されていない点においてのみ内外気切換装置１００と異なっており、その他の構成については内外気切換装置１００と同じである。図５では、図４と同様に、外気流入口１１１が板状部１９３で塞がれた状態における空気の流れが示されている。

このように、整流板１５１、１５２が配置されていない場合には、矢印ＡＲ１に沿って側方から流入した空気は、整流板１５１、１５２に沿うことなくそのまま案内流路ＦＰ内を概ね直進するので、ケース１１０の奥側（図５では左側）の内壁面ＷＬに直接当たることとなる。その後、内壁面ＷＬの近傍で急激にその流れ方向を変化（屈曲）させ、最終的には、案内流路ＦＰの下流側部分における流路方向（本実施形態では鉛直方向）に沿って流出口１１３から流出する（矢印ＡＲ３）。

このため、案内流路ＦＰにおいては、空気の流れ方向の急激な変化や内壁面ＷＬとの衝突に起因して乱流が生じ、これにより大きな騒音が発生することがある。また、案内流路ＦＰを通過する空気が受ける流路抵抗も比較的大きなものとなり、空調部４００に供給される空気の流量が低下してしまうこともある。

これに対し、本実施形態に係る内外気切換装置１００では、既に述べたように整流板１５１、１５２によって空気が案内され、空気の流れ方向が滑らかに変化する。換言すれば、空気の流れにおける屈曲度合いが、図５の場合に比べると小さくなっている。このため、上記のような騒音の発生は抑制される。また、案内流路ＦＰを通過する空気が受ける流路抵抗も抑制される。

このため、図３のように外気流入口１１１から空気が流入する場合のみならず、図４のように内気流入口１１２空気が流入する場合においても（空気の流れが大きく屈曲するような場合においても）、騒音の発生が抑制される。

ところで、案内流路ＦＰに整流板１５１、１５２が配置されると、これにより流路抵抗は増加するようにも思われる。しかしながら、本発明者らが行った実験によれば、整流板１５１、１５２が配置されたときの方が、流路抵抗は逆に小さくなることが確認された。これは、整流板１５１、１５２に空気が衝突することによる流路抵抗の増加分よりも、乱流の抑制による流路抵抗の減少分の方が大きいためと考えられる。

本実施形態では、整流板１５１、１５２は案内流路ＦＰの下流側端部まで延びており、それぞれの下端がフィルタＦＬの上面に当接している。ただし、整流板１５１、１５２とフィルタＦＬとの間には隙間が形成されていてもよい。

尚、内外気切換装置１００とファン収納部２００との間にフィルタＦＬが配置されていない場合には、整流板１５１、１５２は、その下端が遠心式送風機の近傍まで延びていることが望ましい。案内流路ＦＰのうち、整流板１５１、１５２によって案内される範囲を可能な限り長くすれば、騒音の発生はより抑制されることとなる。

また、整流板（１５１、１５２）の枚数は、本実施形態のように２枚としてもよいのであるが、３枚以上としてもよい。また、整流板（１５１、１５２）が１枚だけ配置されているような態様であってもよい。

本実施形態においては、整流板１５１、１５２のそれぞれの法線方向は、外気流入口１１１から空気が流入する方向（図３の矢印ＡＲ２）と、内気流入口１１２から空気が流入する方向（図４の矢印ＡＲ１）と、のいずれに対しても平行となっている。

このような態様に換えて、整流板１５１、１５２のそれぞれの法線方向が、外気流入口１１１から空気が流入する方向（図３の矢印ＡＲ２）と、内気流入口１１２から空気が流入する方向（図４の矢印ＡＲ１）と、のいずれに対しても垂直となっていてもよい。例えば、図２に示された縦リブ１３１、１３２、１３３、１３４、１６１、１６２、１６３、１６４のうち少なくとも一部を、鉛直下方に向けて伸ばしたような形状の整流板が形成されていてもよい。

この場合、内気流入口１１２から流入した空気は整流板に沿って流れた後、図５に示されたのと同様に内壁面ＷＬに直接当たることとなる。しかしながら、内壁面ＷＬとの衝突による乱流の発生は整流板によってある程度抑制されるので、（本実施形態よりも効果は小さいのであるが）騒音の発生は抑制される。

本実施形態におけるドア１９０は、板状部１９３がその主面に略沿ってスライドするような構成となっている。本発明を実施するに当たっては、ドア１９０の構成は特に限定されない。例えば、図６に示されるような回転ドア１９０Ｂであってもよい。

回転ドア１９０Ｂは、平坦な板状に形成された板状部１９３Ｂが、回転軸１９４Ｂに対してその一辺を固定された構成となっている。回転軸１９４Ｂは、その中心軸が紙面に対して垂直になるように配置された円柱形状の軸である。回転軸１９４Ｂがその中心軸周りに回転すると、それに伴って板状部１９３Ｂが回転する。これにより、外気流入口１１１が板状部１９３Ｂで塞がれた状態（図６（Ａ））と、内気流入口１１２が板状部１９３Ｂで塞がれた状態（図６（Ｂ））と、が切り換えられる。このような回転ドア１９０Ｂを採用した場合であっても、本実施形態と同一の効果を奏する。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０：空調ユニット
１００：内外気切換装置
１１０：ケース
１１１：外気流入口
１１２：内気流入口
１５１，１５２
ＦＰ：案内流路
４００：空調部

Claims (7)

1. 車両用空調装置（４００）の上流側に配置される内外気切換装置（１００）であって、
   車室外からの空気が流入する外気流入口（１１１）と、
   車室内からの空気が流入する内気流入口（１１２）と、
   前記外気流入口又は前記内気流入口から流入した空気を、前記車両用空調装置に導くための案内流路（ＦＰ）と、がそれぞれ形成されたケース（１１０）を備え、
   前記案内流路には、
   空気の流れが屈曲することによって生じる騒音を抑制するための整流板（１５１，１５２）が配置されていることを特徴とする内外気切換装置。
2. 前記整流板は、その一端が前記案内流路の下流側端部まで延びていることを特徴とする、請求項１に記載の内外気切換装置。
3. 前記整流板は平坦な板であって、その法線方向は、
   前記外気流入口から空気が流入する方向と、
   前記内気流入口から空気が流入する方向と、のいずれに対しても平行であることを特徴とする、請求項２に記載の内外気切換装置。
4. 前記整流板は、
   前記案内流路のうち下流側部分における流路方向、に対して平行に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の内外気切換装置。
5. 複数の前記整流板が互いに平行となるように配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の内外気切換装置。
6. 前記案内流路には、前記外気流入口又は前記内気流入口から侵入した異物の通過を防止するためのリブ（１２１，１２２，１３１，１３２，１３３，１３４，１６１，１６２，１６３，１６４）が形成されており、
   前記整流板は、前記リブと一体に形成されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内外気切換装置。
7. 前記リブ及び前記整流板は、前記ケースと一体に形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の内外気切換装置。

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