JP3721634B2

JP3721634B2 - 空気通路開閉装置

Info

Publication number: JP3721634B2
Application number: JP10565396A
Authority: JP
Inventors: 英男相沢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH09290620A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気を通過させる開口部が形成された可撓性の膜状部材を空気通路内で移動させることによって、空気通路の切換を行う空気通路開閉装置に関し、例えば空調装置に用いると好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような空気通路開閉装置を車両用空調装置に適用したものが、例えば特開昭６４−８５８０９号公報に開示（図８参照）されている。この空気通路開閉装置は、空調ケーシング（図示しない）内に回転自在に支持された駆動シャフト１０１と従動シャフト１０２のそれぞれに、空気を通過させるフィルム開口部１０３が形成された可撓性のフィルム１０４（膜状部材）の両端が巻回されている。
【０００３】
さらに、これら各シャフト１０１、１０２の長手方向先端部に、シャフトと同軸上にプーリー１０５、１０６が連結されるとともに、可撓性のワイヤ１０７の両端が、これら各プーリー１０５、１０６に、フィルム１０４のシャフトへの巻回方向とは逆方向に巻回されている。
そして、上記各シャフト１０１、１０２のうちの駆動シャフト１０１側のみに、この駆動シャフト１０１を駆動する駆動手段１０８（例えばモータ）を設け、この駆動手段１０８にて駆動シャフト１０１を正逆両方向に駆動することによって、フィルム１０４を正逆両方向に移動させるようにしている。
【０００４】
すなわち、駆動シャフト１０１がフィルム１０４を巻き取る方向（図中矢印Ａ方向）に回転するときは、この駆動シャフト１０１がフィルム１０４を直接巻き取るので、このときフィルム１０４は正方向（図中矢印Ｂ方向）に移動する。
逆に、駆動シャフト１０１がフィルム１０４を送り出す方向に回転するときは、駆動シャフト１０１に連結されたプーリー１０５がワイヤ１０７を巻き取り、これによって、従動シャフト１０２がフィルム１０４を巻き取る方向（図中矢印Ｃ方向）に回転する。このとき、この従動シャフト１０２がフィルム１０４を巻き取るので、このときフィルム１０４は逆方向（図中矢印Ｄ方向）に移動する。
【０００５】
そして、フィルム１０４を正逆両方向に移動させることにより、空調ケーシングに形成されたケーシング開口部とフィルム開口部１０３とが一致した場合はケーシング開口部が開き、その他の場合はケーシング開口部が閉じる。
また、フィルム開口部１０３は、フィルム１０４の移動時にケーシング開口部の外縁部にフィルム開口部１０３の外縁部が引っ掛かることを防止するべく、フィルム開口部１０３のうちフィルム１０４の移動方向と直角な方向の寸法が、フィルム１０４の移動方向端部に向かう程小さくなるように三角形状になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載の空気通路開閉装置を試作して作動確認を行っていたところ、ケーシング開口部が開き始めたときに、９ｋＨｚ程度の周波数の高い耳障りな音（以下、笛吹音と呼ぶ。）が発生した。そこで、発明者は、この笛吹音を防止すべく笛吹音の発生原因を調査したところ、以下の点が明らかになった。
【０００７】
すなわち、フィルム開口部１０３のうちフィルム１０４の移動（長手）方向端部は、その幅寸法が小さくなるようになっているので、フィルム開口部１０３の開口部の形状が矩形状の場合に比べて、ケーシング開口部の開き始めの開口面積が小さくなる。
したがって、空調ケーシング内を送風された空気が、開き始めのケーシング開口部から流出するときに流速が上昇するので、流速が上昇した気流とその他の空気との摩擦等により笛吹音が発生することが判明した。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、ケーシング開口部を開き始めに発生する笛吹音を防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１〜３に記載の発明では、交差面（５ｄ）のうちケーシング開口部（５）の外縁部（５ａ）と膜状部材（２０）との距離（ｔ₁）を、５ｍｍ以上の所定距離としたことを特徴とする。
【００１０】
これにより、開き始めの僅かに開口した膜状部材開口部（２０ａ）から流出した流速の高い気流は、先ず交差面（５ｄ）に衝突してその流速を低下させ、交差面（５ｄ）と膜状部材（２０）との間にて拡大することにより、さらに流速を低下させた後にケーシング（１）外部へと流れるので、ケーシング（１）外部に滞留する空気との摩擦が抑制される。そして、後述するように、距離（ｔ₁）が５ｍｍ以上であるので、笛吹音の発生を防止することができる。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明では、交差面（５ｄ）に隣接する部位に、前記交差面（５ｄ）より肉厚が厚い厚肉部（５ｃ）を形成したことを特徴とする。これにより、厚肉部（５ｃ）は、交差面（５ｄ）より膜状部材（２０）とケーシング（１）との距離が小さくなるので、膜状部材（２０）とケーシング（１）との隙間からケーシング（１）外部へ空気が漏れ出すことを抑制することができる。したがって、ケーシング開口部（５）を閉じたときの密閉性が向上する。
【００１２】
請求項２、３に記載の発明では、膜状部材開口部（２０ａ）から流出入する空気の流れ方向から見て、膜状部材（２０）の長手方向と、ケーシング開口部（５）のうち膜状部材（２０）の長手方向側の外縁部（５ａ）とのなす角度（θ1 ）が、９０°未満であることを特徴とする。これにより、後述するように、ケーシング開口部（５）の外縁部５ａと膜状部材開口部（２０ａ）の外縁部（２０ｂ）とのなす角度である開口部角（θ2 ）を大きくすることができるので、ケーシング開口部（５）から流出する空気の流速を低下させることができる。したがって、より一層確実に笛吹音を防止することができる。
【００１３】
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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）図１は本発明に係る空気通路開閉装置を車両用空調装置に適用した例を示しており、１はポリプロピレン等の成形性に優れた樹脂製の空気通路をなす空調ケーシング１である。そして、空調ケーシング１の空気上流には、送風機２ａを収納した送風ユニット２が配設されており、送風機２ａが駆動されることによって、空調ケーシング１内に空気流が発生する。
【００１５】
また、空調ケーシング１内には、その空気上流側から順に蒸発器３、ヒータコア４が設けられている。この蒸発器３は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧手段とともに周知の冷凍サイクルを構成する熱交換器であり、空調ケーシング１内の空気を冷却する。またヒータコア４は、内部をエンジン冷却水が流れる熱交換器であり、空調ケーシング１内の空気を加熱する。空調ケーシング１の空気下流端には複数のケーシング開口部５、６、７が形成され、この各ケーシング開口部５、６、７の下流側に、空調空気を車室内の各場所に向けて吹き出すための図示されていないダクトが設けられている。
【００１６】
そして、ケーシング開口部５は、空調空気を車室内フロントガラス内面に向けて吹き出すための図示しないデフロスタ吹出口に連通しており、ケーシング開口部６は、空調空気を前席乗員の中央上半身に向けて吹き出すための図示しないセンターフェイス吹出口に連通しており、ケーシング開口部７は、空調空気を前席乗員足元に向けて吹き出すための図示しないフロントフット吹出口に連通している。
【００１７】
また、第１駆動シャフト１１と第１従動シャフト１２が、空調ケーシング１に対して回転自在に支持されている。この第１駆動シャフト１１および第１従動シャフト１２には、可撓性の膜状部材で構成されたエアミックスドア１３の両端が固定および巻回されている。そしてエアミックスドア１３は、この第１駆動シャフト１１とヒータコア４の側面と第１従動シャフト１２とによって、空気がヒータコア４を通る温風通路１４と、ヒータコア４をバイパスするバイパス通路１５、１６とをそれぞれ横切るようにして張設されている。
【００１８】
第１駆動シャフト１１はステップモータ等の駆動手段によって駆動され、この第１駆動シャフト１１の回転は図示されていない回転伝達機構を介して第１従動シャフト１２に伝達される。
また、エアミックスドア１３には空気を通過させるための図示しない開口部が形成されており、上記ステップモータで第１駆動シャフト１１を正逆両方向に回転させてエアミックスドア１３をその長手方向に移動させることにより、上記開口部を任意の位置で停止させ、上記各通路１４〜１６を通る空気量を調節している。
【００１９】
また空調ケーシング１内には、ステップモータ等の駆動手段によって駆動され第２駆動シャフト１７、図示されていない回転伝達機構を介して第２駆動シャフト１７に従動して回転する第２従動シャフト１８および中間シャフト１９が、空調ケーシング１に対して回転自在に支持されている。この第２駆動シャフト１７および第２従動シャフト１８には、可撓性の膜状部材で構成された吹出モード切換ドア２０の両端が固定および巻回されている。そして吹出モード切換ドア２０は、第２駆動シャフト１７と中間シャフト１９と第２従動シャフト１８とによって、各ケーシング開口部５、６、７と対向するようにして張設されている。
【００２０】
また、吹出モード切換ドア２０には、図２に示すように、空気を通過させるための吹出モード開口部（膜状部材開口部）２０ａが形成されており、これらの吹出モード開口部２０ａは、吹出モード切換ドア２０の移動時にケーシング開口部５、６、７の外縁部５ａに吹出モード開口部２０ａの外縁部２０ｂが引っ掛かることを防止するべく、吹出モード開口部２０ａのうち吹出モード切換ドア２０の移動方向と直角な方向の寸法が、吹出モード切換ドア２０の移動方向端部に向かう程小さくなるように三角形状になっている。
【００２１】
そして、上記ステップモータで第２駆動シャフト１７を正逆両方向に回転させて吹出モード切換ドア２０のその長手方向に移動させることにより、吹出モード開口部２０ａを任意の位置で停止させ、吹出モードを切り換える。
また、空調ケーシング１内には、冷風を直接ダクト６、７側に導く冷風バイパス通路２１が形成されるとともに、この冷風バイパス通路２１を開閉する冷風バイパスドア２２が設けられている。この冷風バイパスドア２２は、エアミックスドア１３の開口部が温風通路１４を全閉してバイパス通路１５、１６を全開するマックスクール時に冷風バイパス通路２１を開く。
【００２２】
ところで、図３は、ケーシング開口部５と吹出モード切換ドア２０との詳細構造を示しており、ケーシング開口部５の外縁部５ａと吹出モード切換ドア２０との間には、所定の距離ｔ₁（＞０）が設けられている。なお、距離ｔ₁は、後述するように、笛吹音を低減するには５ｍｍ以上必要であり、実装設計に際しては、隣接するその他の構成部品等との干渉を考慮して決定されるべきである。因みに、発明者の実装設計によると、距離ｔ₁は５〜１０ｍｍが妥当であるとの結論を得ている。
【００２３】
そして、ケーシング１のうち、ケーシング開口部５の外縁部５ａから吹出モード切換ドア２０の移動方向に所定寸法Ｌずれた部位と外縁部５ａとの間の肉厚が、その他に部位より薄くなるように段付き形状となっており、段付き形状の薄肉部５ｂのうちケーシング１の内方側に面する内壁（交差面）５ｄは、吹出モード開口部２０ａから流出する空気の流れに交差するように形成されている。また、段付き形状の厚肉部５ｃと吹出モード切換ドア２０とは、吹出モード切換ドア２０が移動する際に過度に摩擦力が発生しない程度に接触している。
【００２４】
因みに、上記所定寸法Ｌは、距離ｔ₁、ケーシング開口部５および吹出モード開口部２０ａの形状、ケーシング開口部５から流出する風量および笛吹音が発生し易い流速等を総合的に考慮して決定されるべきもので、発明者の試験検討によれば５〜６ｍｍが妥当との結論を得ている。
なお、図１および図３の（ａ）では、吹出モード切換ドア２０と段付き形状の厚肉部５ｃとの両者の間に所定隙間が設けられているが、これは、両者の識別を容易にするために設けたものであり、実際には、両者は上述のように接触している。
【００２５】
また、ケーシング開口部５のうち吹出モード切換ドア２０の移動方向側部位の外縁部５ａは、図３の（ｂ）に示すように、この部位の外縁部５ａと吹出モード切換ドア２０の移動方向とのなす角度（以下、ケーシング開口部角と呼ぶ。）θ 1が９０°未満となるように、吹出モード切換ドア２０の移動方向に対して傾いて形成されている。
【００２６】
なお、図３の（ａ）は、ケーシング開口部５を例に示しており、ケーシング開口部６、７についても同様な構造となっている。
次に、本実施形態の特徴をケーシング開口部５を例に述べる。なお、ケーシング開口部５、６、７のいずれも同様な構造を有しているので省略する。
吹出モード切換ドア２０が移動し始めてケーシング開口部５が僅かに開口したときに、その僅かに開口した吹出モード開口部２０ａから流出する流速の高い気流は、その空気の流れに交差するように形成されている薄肉部５ｂの内壁５ｄに衝突する。
【００２７】
これにより、ケーシング開口部５から流出する気流の流速が低下するので、ダクト内に滞留する空気との摩擦が抑制されるので、これを原因とする騒音の低減を図ることができる。
また、ケーシング開口部５の外縁部５ａと吹出モード切換ドア２０との間の所定の距離ｔ₁が設けられているので、僅かに開口したケーシング開口部５から流出した流速の高い気流が直接ダクト内に流れ込まず、ケーシング開口部５の外縁部５ａと吹出モード切換ドア２０との間に形成される開口部５ｅ（図３参照）にて拡大して流速が低下した後ダクトに流れ込むので、ダクト内に滞留する空気との摩擦がさらに抑制され、これを原因とする騒音の低減をさらに図ることができる。
【００２８】
ところで、ケーシング開口部５の外縁部５ａと吹出モード開口部２０ａの外縁部２０ｂとによって仕切られる空気が実際に流出する開口部５２（図３の（ｂ）参照）から流出する空気の流速分布を観察すると、ケーシング開口部５の外縁部５ａと吹出モード開口部２０ａの外縁部２０ｂとのなす角度（以下、開口部角と呼ぶ。）θ₂が小さい部位ほど、局所的に観察すると開口面積が小さい場合と同等なので、開口部角θ₂が小さくなるほど流速は大きくなる。
【００２９】
これに対して、本実施形態によれば、ケーシング開口部角θ₁が９０°未満となるように、ケーシング開口部５のうち吹出モード切換ドア２０の移動方向側部位の外縁部５ａが吹出モード切換ドア２０の移動方向に対して傾いて形成されているので、開口部角θ₂を大きくするとができる。したがって、ケーシング開口部５から流出する空気の流速を小さくすることができるので、ダクト内に滞留する空気との摩擦がさらに抑制され、これを原因とする騒音の低減をより一層図ることができる。
【００３０】
ところで、発明者は、上述の効果を確認すべく本実施形態に係る空気通路開閉装置を試作して騒音試験をしたところ、図４のグラフに示すように、ケーシング開口部５の外縁部５ａと吹出モード切換ドア２０との間の所定の距離ｔ₁を５ｍｍとすることにより、上述の笛吹音（９ｋＨｚの音）が約１９ｄＢ（Ａ）減衰することを確認した。したがって、本実施形態に係る空気通路開閉装置によれば、笛吹音を防止することができる。
【００３１】
因みに、図４のグラフ中、実線は段付き形状の薄肉部５ｂを形成して距離ｔ₁を５ｍｍとしたものの騒音測定結果を示しており、破線は薄肉部５ｂを形成せず距離ｔ₁を約０ｍｍとしたものの騒音測定結果を示している。また、両試験用の空気通路開閉装置は距離ｔ₁のみ相違しており、その他の条件は同一である。
また、段付き形状の厚肉部５ｃと吹出モード切換ドア２０とは、吹出モード切換ドア２０が移動する際に過度に摩擦力が発生しない程度に接触しているので、ケーシング開口部５を吹出モード切換ドア２０にて閉じた際に、吹出モード切換ドア２０とケーシング１との隙間から空気が漏れ出すことを防止することができる。
【００３２】
以上に述べたように、本実施形態によれば、吹出モード切換ドア２０とケーシング１との隙間からの空気の漏れおよび笛吹音の発生を防止することができる。
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ケーシング開口部角θ₁が９０°未満となっていたが、図５に示すように、ケーシング開口部角θ₁を０°としてしても本発明を実施することができる。
【００３３】
また、上述の実施形態では、ケーシング開口部５の外縁部５ａから吹出モード切換ドア２０の移動方向に所定寸法Ｌ離れた部位と外縁部５ａとの間の肉厚が、その他に部位より薄くなるように段付き形状が形成されていたが、図６の（ａ）に示すように、ケーシング開口部５の外縁部５ａから吹出モード切換ドア２０の移動方向にずれた部位と外縁部５ａとの間の肉厚が、その他に部位より外縁部５ａに向かうほど次第に薄くなるようにテーパ形状としてもよい。
【００３４】
また、図６の（ｂ）に示すように、肉厚一定として距離ｔ₁を５〜１０ｍｍとしても本発明を実施することができる。
また、上述の実施形態では、吹出モード開口部２０ａの端部を三角形状としたが、本発明に係る吹出モード開口部２０ａは、上述のように、吹出モード切換ドア２０の移動方向と直角な方向の寸法が、吹出モード切換ドア２０の移動方向端部に向かう程小さくなるように形成されていればよく、例えば図７に示すように、吹出モード開口部２０ａの端部を円弧状、または吹出モード開口部２０ａ全体を台形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態に係る通風系の吹出モード切換ドアの平面図である。
【図３】（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図１のＢ矢視図である。
【図４】第１実施形態に係る通風系の騒音特性を示すグラフである。
【図５】本発明のその他の実施形態を示す図３の（ｂ）に相当する矢視図である。
【図６】本発明のその他の実施形態を示す図３（ａ）に相当する断面図である。
【図７】本発明のその他の実施形態に係る吹出モード切換ドアの平面図である。
【図８】従来技術に係る空気通路開閉装置の斜視図である。
【符号の説明】
１…空調ケーシング、５〜７…ケーシング開口部、
１３…エアミックスドア（膜状部材）、
２０…吹出モード切換ドア（膜状部材）、
２０ａ…吹出モード開口部（膜状部材開口部）。

Claims

空気通路（１４〜１６）を構成するとともに、空気が流出入するケーシング開口部（５）が形成されたケーシング（１）と、
前記ケーシング開口部（５）と対向するように張設された可撓性の膜状部材（２０）と、
前記膜状部材（２０）に形成され、前記膜状部材（２０）の長手方向と直角な方向の寸法が前記膜状部材（２０）の長手方向の端部（２０ｂ）に向かう程小さくなる膜状部材開口部（２０ａ）とを有し、
前記膜状部材（２０）を前記膜状部材（２０）の長手方向に移動させることにより、前記ケーシング開口部（５）と膜状部材開口部（２０ａ）と連通状態を変化させて前記ケーシング開口部（５）を開閉する空気通路開閉装置において、
前記ケーシング開口部（５）の外縁部（５ａ）と、前記ケーシング開口部（５）の外縁部（５ａ）から前記膜状部材（２０）の長手方向にずれた部位との間には、前記膜状部材開口部（２０ａ）から流出入する空気の流れと交差する交差面（５ｄ）が形成され、前記交差面（５ｄ）のうち前記ケーシング開口部（５）の外縁部（５ａ）と前記膜状部材（２０）との距離（ｔ1 ）は、５ｍｍ以上の所定距離であり、前記交差面（５ｄ）に隣接する部位には、前記交差面（５ｄ）より肉厚が厚い厚肉部（５ｃ）が形成されていることを特徴とする空気通路開閉装置。
前記膜状部材開口部（２０ａ）から流出入する空気の流れ方向から見て、前記ケーシング開口部（５）のうち前記膜状部材（２０）の長手方向側の外縁部（５ａ）と、前記膜状部材（２０）の長手方向とのなす角度（θ 1 ）は、９０°未満であることを特徴とする請求項１に記載の空気通路開閉装置。
空気通路（１４〜１６）を構成するとともに、空気が流出入するケーシング開口部（５）が形成されたケーシング（１）と、
前記ケーシング開口部（５）と対向するように張設された可撓性の膜状部材（２０）と、
前記膜状部材（２０）に形成され、前記膜状部材（２０）の長手方向と直角な方向の寸法が前記膜状部材（２０）の長手方向の端部（２０ｂ）に向かう程小さくなる膜状部材開口部（２０ａ）とを有し、
前記膜状部材（２０）を前記膜状部材（２０）の長手方向に移動させることにより、前記ケーシング開口部（５）と膜状部材開口部（２０ａ）と連通状態を変化させて前記ケーシング開口部（５）を開閉する空気通路開閉装置において、
前記ケーシング開口部（５）の外縁部（５ａ）と、前記ケーシング開口部（５）の外縁部（５ａ）から前記膜状部材（２０）の長手方向にずれた部位との間には、前記膜状部材開口部（２０ａ）から流出入する空気の流れと交差する交差面（５ｄ）が形成され、前記交差面（５ｄ）のうち前記ケーシング開口部（５）の外縁部（５ａ）と前記膜状部材（２０）との距離（ｔ 1 ）は、５ｍｍ以上の所定距離であり、前記膜状部材開口部（２０ａ）から流出入する空気の流れ方向から見て、前記ケーシング開口部（５）のうち前記膜状部材（２０）の長手方向側の外縁部（５ａ）と、前記膜状部材（２０）の長手方向とのなす角度（θ 1）は、９０°未満であることを特徴とする空気通路開閉装置。