JP3990276B2 - 空気ガイドボックス - Google Patents
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Description
本発明は、空気ガイドボックスに関し、より詳細には、自動車の暖房、空調または換気システムのうちの空調ガイドボックスに関する。
【0002】
一般に、かかる空気ガイドボックスでは、例えば空調ユニットのうちの蒸発器とすることができる少なくとも1つの空気処理装置、エンジンの冷却剤を供給できる加熱本体、電気加熱装置または同等品が設けられる。車室内に拡散すべき空気を、ユーザーに合わせて調節できるようにするために、一般に、空気処理装置を通過するように、空気の一部がガイドされるが、それよりも多い空気が空気処理装置を通過するように、空気をガイドすることもできる。
【0003】
近年、車室内に、いくつかの異なる空調ゾーンを設けたいという要求が高まっている。例えば、前方空調ゾーンと後方空調ゾーンとを設けたり、また、自動車の左側半分と右側半分とを分離したり、上記2つのコンセプトを組み合わせたりすること、すなわち4つの空調ゾーンを設けたりしたいという要求もある。
【0004】
自動車内で、かかる異なる空調ゾーンを利用できるようにするために、従来互いに分離された出口通路を設けることが提案されている。例えば、前方部分のための出口通路と後方部分のための出口通路を設けることが提案されている。
【0005】
一般的な技術上の傾向は、前方部分を優先的に空調することにあるので、少なくとも極端な状況では、例えばフロントガラスに水滴が付着する状況では、十分な空調を保証できる。そのため、空気処理装置によって処理された空気と、未処理の空気とを混合できる混合室内に、空気ダクトを設ける必要があり、この空気ダクトは横方向に分岐し、自動車の後方部分まで適正に空気ガイドボックスを空気が通過できるように空気をガイドできる。
【0006】
この増設された部品は、前方部分と後方部分を別々に調節することはできず、かつ増設のための取り付け容積が必要であるが、この容積は、自動車内ではほとんどの時間利用されないのが実状となっている。
【0007】
本願出願人が試みたように、後方部分に対して、高温空気ダクトと低温空気ダクトとを別々に設けると、双方のダクトが、前方部分のための空気ガイドボックス部分を通過するように、双方のダクトをガイドしなければならないため、このように取り付け容積が限られているという問題は、いっそう深刻となっている。
【0008】
これらの事実に鑑み、必要な取り付け容積が小さくて済むように、必要とされ、かつ満足できるように、すべての空調ゾーン、または一部の空調ゾーンに、処理された空気または未処理の空気を充分に供給できるようにする、改善された空気ガイドボックスが望まれている。
【0009】
本発明によれば、この目的は、請求項1の特徴事項を有する空気ガイドボックスによって達成される。好ましい改良点は、従属請求項に記載してある。
【0010】
特に本発明は、少なくとも1つの空気処理装置と、該空気処理装置を横断するように延びる少なくとも1つの空気通路と、前記空気処理装置をバイパスする少なくとも1つの空気通路と、少なくとも2つの出口通路を有し、出口通路が他方の通路のうちの一方に向くたびに、空間内に配置された装置が軸線を中心として運動できるように前記出口通路が前記空間内に開口するようにした空気ガイドボックスにおいて、前記装置が、異なった2方向で互いに対向する通路間に流路を確保するダクトの形態の空気ガイド要素を有し、かつ当該空気ガイド要素が互いに対向する2個の通路と密閉状態に係合できることを特徴とする自動車の暖房、空調または換気システムのための空気ガイドボックス、を提案するものである。
【0011】
換言すれば、本発明は、例えばセンタリングされているか、またはオフセットされていてもよい軸線を中心として、装置を枢動させることにより、同一空間を使って、空気を2つの異なる方向にガイドできるようにするものである。
【0012】
従って、特定の位置のうちの1つでは、これらのダクトは、ほぼ並列に延び、従って、例えば霜取りモードでは、空気スループットを最大にでき、他方、別の所定の位置では、互いに分離された2つの空気流の一方が他方の内部を通過できるよう、一方のダクトが他方のダクトの内部に配置された構造が得られる。
【0013】
流れの2つの方向を、例えば互いに直角にすることも可能である。従って、上記第2の構成では、実質的に圧力低下のない通路が内側のほうのダクトで可能となり、この内側のダクトは、例えば空気処理装置から、例えば自動車の後方部分までのダクト状をした空気ガイド要素によって構成され、一方、前方部分への外気の供給は流れの前方出口に向かう流れ方向に対して、横方向のダクト状をした空気ガイド装置が存在することによって、所定の圧力低下が生じる。
【0014】
このように、一方の通路を他方の通路内に配置し、少なくとも互いに部分的に結合しないよう、2つの流れ通路を構成できるので、熱または圧力低下を更に最小にできるよう、空気が通過する、特に短いルートを得ることができる。
【0015】
少なくとも1つの位置において、互いに向き合った2つの通路に関し、ダクト状をした空気ガイド要素と、少なくとも1つの通路との間の係合を分離することが好ましい。従って、例えば前方部分の技術的な空調設定とは独立して、後方部分に、所定量の処理された空気を拡散できるよう、空気処理装置と後方部分との間に連続した空気通路を形成できる。
【0016】
2つの空気通路が交差するような構造では、空気処理装置を横断するように延びる空気通路と、空気処理装置をバイパスする空気通路との双方から生じる空気を利用できるようにするために、圧力低下を生じる通路から空気を分岐できるようにする開口部を、ダクト状をした空気ガイド要素に設けることが好ましい。
【0017】
ダクト状をした空気をガイドするための要素は、好ましくは、少なくとも2つのコンパートメントを有することができる。2つのコンパートメントの少なくとも一方は、両端を除いて閉じることができる。従って、例えば空気処理装置が加熱本体である場合、後方領域まで構成された高温空気通路を設けることが可能である。この高温空気通路は、加熱された空気とは別に、より低温の空気を供給できる別の通路に分岐しており、従って、この高温空気通路は、圧力低下を生じる通路から分岐する。
【0018】
ダクト状をした空気ガイド要素の横断面は、実質的に一定であり、圧力低下を生じさせ得るような大きな狭小部を少なくとも有しないことが好ましい。
【0019】
流体力学の技術的見地から、ダクト状をした空気ガイド要素が、例えば所定位置では、空気を上方に偏向させ、別の所定位置では、空気を下方に偏向できるような曲率を、この空気ガイド要素が有するように製造することが好ましい。
【0020】
好ましい実施例では、軸線を中心として運動できる装置は、少なくとも1つの通路、特に所定の位置のうちの少なくとも1つにおいて、互いに向き合う2つの通路をブロックするための手段を有する。これにより、例えば空気が後方部に達するのを防止できる。このことは、前方部分に最大量の空気が望まれるような状況下で、特に望ましい。
【0021】
上記手段は、ダクト状をした空気ガイド要素と共に一体的に製造でき、この空気ガイド要素と共に、例えばほぼ円筒形の本体を形成する。従って、少なくとも部分的な二重壁が設けられる場合、任意の所定位置および中間位置のために、装置を通過する流れの特性を改善できる。
【0022】
ダクト状をした空気ガイド要素、または軸線を中心として運動できる装置の幅は、少なくとも1つの通路、特に互いに向き合った1対の通路の幅と軸線方向にほぼ一定であることが好ましい。
【0023】
最後に、ダクト状をした空気ガイド要素の、軸線方向の幅は、通路の幅、特に、互いに向き合う1対の通路の幅の15%〜85%、特に20%〜40%の幅に対応することが好ましく、20%〜40%の範囲は、関連する空気出口通路の1つが、後方の空間または自動車内の足用の空間のために設計されている場合に、特に適する。
【0024】
他の応用例では、例えば装置、例えばダッシュボードディフューザーおよびフロントガラスディフューザーに空気を供給する装置の任意の混合チャンバ内で運動可能な装置が配置されている場合、50〜70%の別の範囲も可能である。
【0025】
これに関連し、装置が運動できる方向を、ほぼ水平、垂直の双方、または所定の角度に変えることができる。「幅」なる用語は、例えば2つのダクトが離間して配置されている時の幅の合計を意味している。2つの離間したダクトの場合では、これらダクトは、密に並置された状態から最も広い通路のエッジまで変化し得る。
【0026】
ダクト(単数または複数)の壁は、ボックス自体によっても形成することが可能である。
【0027】
所定の比を維持しながら、少なくとも1つの所定の位置において、ダクト状をした空気ガイド要素を十分な空気が通過するようにし、空気が供給されない空調ゾーンに対し、圧力低下を生じることなく、空気を供給することを保証できる。この空調ゾーンは、ダクト状をした空気ガイド要素を介在させることにより、この空気流に対して例えば直角に横断する。
【0028】
要するに本発明によれば、最小の空間条件で選択により、2つの空気流の一方を他方の内部に流入させることができる。別の構成では、別の所定の位置において、例えばあたかも自動車の後方部分に対する空気ダクトが存在していないかのように、実質的に全流れ横断面を利用できるようにすることが可能となる。
【0029】
本発明の要旨は、1つ以上のポイントで交差するいくつかの空気通路にも適用できることを指摘しなければならない。当業者であれば、流体力学の技術的見地から、軸線を中心として回転できる装置の流れ方向の下流部において、例えば従来のバタフライバルブによって、別の高温または低温の空気の供給が可能であることが認識できると思う。
【0030】
添付図面を参照して、いくつかの好ましい実施例を単なる例として示した次の説明から、本発明の別の利点および特徴が明らかとなると思う。
【0031】
図1は、自動車用の換気−暖房装置の一部を形成する、本発明の好ましい一実施例による空気ガイドボックスを部分断面図で示す。空気ガイドボックス内には、エンジンの冷却剤を供給できる加熱用熱交換器10と、下流側に取り付けられた電気加熱装置12とが空気処理装置として設けられている。ブロワー(図示せず)によって供給された空気(空調装置も設けられている限り蒸発器を横断して通過した可能性がある)は、選択に応じて、制御された状態で制御バルブAおよび空気処理装置を通過し、空気処理装置を横断するように延びる空気通路20を通るか、または空気処理装置を通過するようにガイドされ、よって空気処理装置をバイパスする空気通路30を通る。
【0032】
空気制御バルブAによって、それぞれの比例制御を行うことも可能である。流体力学の技術的見地から、流れの下流部にあるそれぞれの端部では、空間3内に通路20および30が開口している。空間3からは、空気通路50が自動車の前方部分のディフューザーに向かって上方に延び、別の空気出口ダクト40が、後方部分内の空気ディフューザーに向かって、下方かつ後方へ延びている。
【0033】
通路20と30とを離間する空気流が混合し、通路40または50に向かって拡散できるようになっている空間3内には、装置1が設けられており、この装置1は、運動できるよう、本例では軸線2を中心として回転できるよう取り付けられている。
【0034】
装置1は、ダクト状をした空気ガイド要素を含み、このダクトは、ダクト壁7と、図には示されていない2つの側壁とを備えている。図示のように、この装置1は、2つの特定位置に位置でき、一方の位置は、ダクト壁7で示され、別の位置は、ダクト壁7’によって示されている。明らかにこの装置1は、2つの側方ダクト、またはいくつかの分散ダクトを形成することもできる。
【0035】
第1作動モードでは、圧力低下を生じることなく、通路30から通路50へ、できるだけ多くの空気を送ることができるようにしなければならない。その理由は、ダクト状をした空気ガイド要素、および、特に図におけるダクト壁7が流れ方向にほぼ平行に延びているからである。
【0036】
ダクト壁7の曲率により、現在の流れプロフィルを検討する。このことは、ダクト状をした空気ガイド要素の材料の厚さを除けば、流れには抵抗がなく、従って圧力低下のないことを意味する。しかしながら、7で示す位置では、通路20から通路40までの通路はブロックされ、すなわち圧力低下が生じる。
【0037】
ダクト状に製造された空気ガイド要素が、別の特定の位置にあるとき、ダクトの壁は、符号7’が示す位置にある。このことは、実質的には圧力低下を生じることなく、ダクト20からダクト40までの通路を生じ得ることを意味する。このような構造では、形成されるダクトが存在することによって圧力低下が生じるにも拘わらず、ダクト30からダクト50へ十分な空気が流れることができる。その理由は、ダクト状をした空気ガイド要素の、軸線2の方向の幅は、図2からより明らかなように、通路30および通路50の幅よりも狭くなっているからであり、これにより、ダクト状の空気ガイド要素を通る図1の図の平面に対して、直角な横断面が生じている。
【0038】
軸線2に取り付けられているダクト状をしたガイド要素は、一方向、すなわち上方向に開口しており、ダクト壁7とは別に、側壁5および6を備えている。図示の実施例では、空気が通路30から通路50へ通過することができ、よって作動モードとは独立して全長部分を空調できるよう、横方向および側壁5および6の側面に対して十分な空間が利用できるようになっている。
【0039】
これに対応し、図示されていない別の実施例では、下方に開口するダクトを設けることもできる。図示の軸線2に関する限り、この軸線は、中心位置に示されているが、オフセット位置、または別の配向、例えば水平ではなく、垂直に設けることができることも指摘しておく。
【0040】
図示の実施例では、ダクト状をした空気ガイド要素の幅は、通路30または50の幅の30%にほぼ対応しているが、この空気ガイド要素の幅は通路20および40の幅にほぼ対応している。別の実施例では、図1および図2に示された実施例において、一方で、通路30と50との間の別の同心ダクトの内部に1つのダクトを並列に配置できるようにし、他方で、通路30と通路50との間の通路を横断する別の所定の位置7’に位置するダクト状をした空気ガイド要素が、通路20から通路40まで圧力低下を生じないような通路を形成することもできる。
【0041】
図3および図4は、図1に類似した図におけるそれぞれの改良点を示す。対応する要素には、対応する符号を付けてある。
【0042】
図3および図4に示す実施例では、ダクト状をした空気ガイド要素は、ダクト壁7および側面5、6の他に、別のダクト壁4を備えている。このことは、両端を除き閉じられているダクトが構成されており、このダクトは、ある位置では、通路20または通路40と密閉状態に係合し、空気処理装置10、12から後方部分における足のための空間に向けて、連続した流れルートを形成できることを意味する。
【0043】
通路30からの空気は、形成されたダクトにおいて、通路50に向かって前方に流れることができるので、前方部分も空調できる。
【0044】
後方部分を空調したり、または暖房の代わりに、前方部分に向けて最大量の空気を通過させることが望ましい場合、またはそのようにする必要が生じた場合、装置1を容易に枢動させることができ、これにより、ダクトの壁4、5、6、7は、通路30と50の間の流れ方向にほぼ並列となり、通路30と通路50との間に、実質的に狭い部分のない横断面が生じる。
【0045】
外気ダクト60を介して、空気出口ダクト40にも空気を供給できるという点で、図4に示す実施例と、図3に示す実施例とは、決定的に異なる。熱により処理された空気のための空気通路20から空気通路40まで、実質的に圧力低下のない移行が行われる場合、ダクト60を使って、この熱処理された空気と外気とを混合することによって温度制御を行うことができる。
【0046】
図示していないが、図4に示す実施例では、本発明の別の実施例と同じように、例えば外気が空気通路30または60から、高温空気流通路20に到達するのを防止するために、ノンリターンバルブを設けることができる。
【0047】
図5は、異なる空調ゾーンのために、高温空気供給通路20、外気供給通路30および空気排出通路40および50が開口している空間3に関する詳細図である。この詳細図は、図3および図5に対応している。
【0048】
異なる空気通路の間において、一方が他方に挿入された空気通路を示すために、図5に示された詳細断面図は、図6および図7において斜視図として示されている。
【0049】
通路20から通路40への実質的に圧力低下のない通路、および通路30から通路50への圧力低下を生じる通路が、それぞれ所定の位置に示されている。斜視図から判るように、ダクト壁7および4が設けられているため、実質的に通路30から通路50までの通過中に圧力低下が生じる。
【0050】
また、ダクトに対して選択された構造は、ほぼ長方形の断面となるように注意深く選択されたものであることが、図から理解できよう。このことは、横断面における他の表面は若干の変形、例えば丸い断面、楕円の断面または多角形の断面と容易にすることができることを意味する。入射表面により、従って圧力低下を生じさせる要因により、ダクト壁7の効果を更に低減することが可能である。
【0051】
図8は、図2と、同じように図3および図4に示された実施例の部分断面図を示す。この断面は、図5および図7の詳細図における断面I−Iの平面上にある。
【0052】
図9は、これまで説明した実施例に類似する更に別の好ましい実施例を示す。しかし、この実施例では、追加手段8、9が増設されており、この増設手段は、ダクト40または20をブロックしたり、ブロックしないようにできるようになっている。
【0053】
ダクト4、5、6、7状をした空気ガイド要素と共に、これらの手段は、共に、または別々に運動を制御できるようになっている。前の実施例と同じように、それぞれの所定の位置は、ダッシュ記号の付いていない番号で表示されているものもあれば、ダッシュ記号の付いている番号で表示されているものもある。
【0054】
前方部分において、空気を最大に放出することが望まれるか、またはそのように求められる時、シャットオフ手段8、9により、後方部分に向かうリークを防止できる。このシャットオフ手段8および9は、別々に制御できるように構成することも可能であり、これらの手段は、高温空気のリークを防止できる。
【0055】
更に、図示していないが、例えばダクト内にリターン手段を設け、低温の空気が後方部分から流れるのを防止したり、また通路20を介して、底部から上方に流れるのを防止することもできる。
【0056】
図10は、本発明に係わる空気ガイドボックスの別の好ましい実施例を示す。この実施例では、ダクト状をした空気ガイド要素の流体力学の技術的見地から、上流側に取り付けられた壁7には、開口部11が設けられている。この開口部によって、ダクト30からダクト40への流れの一部がバイパスされ、または偏向され、上記実施例の場合、後方領域で利用できる温度を若干低くすることができるようになっている。他の点では、上記実施例の作動は、図5の作動と同様である。
【0057】
図11に示す実施例は、基本的には、図9に示した実施例と、図10に示した実施例との組み合わせであるが、空気通路をブロックする通路の手段が省略されている。この手段は、容易に通過することができる。
【0058】
ここに示された実施例では、ダクト状をした空気ガイド要素は、互いにアイソレートされた2本のダクトを形成しており、そのうちの一方のダクトは、両端を除いて閉じられており、他方のダクトは、後方領域まで外気を供給できるようにする開口部11を有する。前に説明した実施例と同じように、通路30から通路50まで実際に障害を受けない空気通路が生じるように、装置1を設けることもできる。
【0059】
空気処理装置10、12から後方領域のための通路40に向かって空気がガイドされる位置では、閉じられたダクトと、半分開口したダクトとの間の分離を、通路40の領域まで続け、公知の手段を使って、使用場所での混合および制御を行うことができる。
【0060】
図12および図13は、本発明に係わるガイドボックスの別の実施例を示す。この実施例では、通路20または通路40をブロックするための手段8、9は、ダクト状をした空気ガイド要素と共に一体部品として製造されており、装置1により、ほぼ円筒形の本体を構成している。作動は、前の実施例の作動にほぼ対応する。
【0061】
特に図12に示された位置において、空気は、空気処理装置から後方領域までダクト内をガイドされ、空気は、通路30から装置1を通って、通路50まで通過できる。このことは、片側だけに当てはまるが、上記実施例と同じように、両側にも当てはまる。
【0062】
図13に示す別の所定位置では、通路20、30は、手段8、9によってブロックされ、前方部分の空調のため、すなわちダクトを通過し、更にこれを通過した後、横方向にも、すなわち、装置1を通過した後に、図面の面に並列に空調できるよう、全横断面は、基本的にはカバーされないようになっている。
【0063】
以上で、特定の実施例を参照して、本発明の全体を説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲内で、種々の変形および変更が可能である。当業者であれば、一実施例の特定の特徴事項と、他の実施例の別の特徴事項とを、選択して組み合わせることができることを認識できると思う。特に、空気ガイド要素は、1つまたは2つの横方向ダクトを容易に構成でき、この場合、ボックス自体に、シールされた状態に貼りつけることによって壁を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 好ましい第1実施例に係わる空気ガイドボックスを通る断面図を示す。
【図2】 図1に示されたダクト状をした空気ガイド要素を通る断面図を示す。
【図3】 両端を除いて閉じられているダクトを形成する、ダクト状をした空気ガイド要素の、図1に示された実施例と別の実施例を示す。
【図4】 両端を除いて閉じられているダクトを形成する、ダクト状をした空気ガイド要素の、図1に示された実施例と別の実施例を示す。
【図5】 種々の空気通路が開口している、特に空間3の、図3および図4に示された実施例の詳細断面図を示す。
【図6】 図5に示された詳細図の斜視図を示す。
【図7】 図5に示された詳細図の斜視図を示す。
【図8】 図3または図4に示されたダクト状をした空気ガイド要素を通る断面図であって、図5および図7に示されるような平面I−Iに沿った断面図を示す。
【図9】 2つの空気通路をブロックできるようにする手段を有する、図3に示された実施例の改善例を示す。
【図10】 圧力低下を受ける通路からの分岐を設けることができる、図5に示された実施例の更に別の改良例を示す。
【図11】 図5の原理と図6の原理とを組み合わせたが、通路をブロックする手段が設けられていない別の好ましい実施例を示す。
【図12】 一体部品として形成されたほぼ円筒形の本体により、ダクト状の空気ガイド要素と、少なくとも1つの空気通路とをブロックするための手段を含む、軸線を中心として移動できる装置の、2つの異なる所定位置のうちの1つの位置にある更に別の好ましい実施例を示す。
【図13】 一体部品として形成されたほぼ円筒形本体により、ダクト状の空気ガイド要素と、少なくとも1つの空気通路をブロックするための手段を含む、軸線を中心として移動できる装置の、2つの異なる所定位置のうちの他方の位置にある更に別の好ましい実施例を示す。
【符号の説明】
2 軸線
3 空間
5、6 側壁
7 ダクト壁
10 加熱用熱交換器
20、30 空気通路
40、50 通路
Claims (9)
- 少なくとも1つの空気処理装置(10)(12)と、該空気処理装置(10)(12)を横断するように延びる少なくとも1つの空気通路(20)と、前記空気処理装置(10)(12)をバイパスする少なくとも1つの空気通路(30)と、少なくとも2つの出口通路(40)(50)を有し、出口通路(40)(50)が他方の通路(20)(30)のうちの一方に向くたびに、空間(3)内に配置された装置(1)が軸線(2)を中心として運動できるように前記出口通路(40)(50)が前記空間(3)内に開口するようにした空気ガイドボックスにおいて、
前記装置(1)が、異なった2方向で互いに対向する通路(20)(30)(40)(50)間に流路を確保するダクトの形態の空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)を有し、かつ当該空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)が互いに対向する2個の通路(20)(30)(40)(50)と密閉状態に係合できることを特徴とする自動車の暖房、空調または換気システムのための空気ガイドボックス。 - ダクト状をした空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)が、圧力低下を受ける通路から外に空気を分岐できる開口部(11)を有する、請求項1記載の空気ガイドボックス。
- ダクト状をした空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)が、少なくとも2つのコンパートメントを有し、これらコンパートメントのうちの少なくとも一方が、両端を除いて閉じられている、請求項1又は2記載の空気ガイドボックス。
- ダクト状をした空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)の断面が、ほぼ一定であることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の空気ガイドボックス。
- ダクト状をした空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)が、湾曲していることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の空気ガイドボックス。
- 装置(1)が少なくとも1つの通路(20)(40)、特に、互いに向き合う2つの通路(20)(40)をブロックするための手段(8)(9)を含むことを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の空気ガイドボックス。
- 前記手段(8)(9)が、ダクト状の空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)と一体部品として形成されている請求項6記載の空気ガイドボックス。
- ダクト状をした空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)の、軸線(2)方向の幅が、通路(20)(40)の幅、特に、互いに向き合う1対の通路(20)(40)の幅とほぼ等しい請求項1から7までのいずれか1項に記載の空気ガイドボックス。
- ダクト状をした空気ガイド要素(4)(5)(6)(7)の、軸線(2)方向の幅が、通路(20)(40)の幅、特に、互いに向き合う1対の通路(20)(40)の幅の15%〜85%、特に20%〜40%の幅に対応している請求項1から8までのいずれか1項に記載の空気ガイドボックス。
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