JP4164956B2

JP4164956B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP4164956B2
Application number: JP24209899A
Authority: JP
Inventors: 功治伊藤; 学宮田; 和利桑山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2019-08-27
Also published as: JP2001063339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリ式の内外気切替ドアを用いて、ドア外周側およびドア軸方向の側方からも内気を吸入可能にした車両用空調装置において、内気吸入口から車室内へ放出される騒音を低減するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用空調装置では、低騒音に対する要望がますます強くなっている。このため、送風機の吸込損失（吸入抵抗）の低減により風量アップ、低騒音化を図っている。この送風機の吸込損失低減のためには、送風機の吸込側に配置される内外気切替装置の内外気の吸入口の開口面積を拡大する必要がある。
【０００３】
そして、この内外気吸入口の開口面積拡大のための対策の１つとして、内外気切替ドアを通常の平板状の板ドアとせず、ロータリ式のドアにすることが従来提案されている。例えば、本発明者らは特願平１１−２４６１１号にてロータリ式ドアを用いた内外気切替装置を提案している。
【０００４】
このロータリ式ドアでは、ドア回動方向に延びる外周壁面を有し、この外周壁面の軸方向の両側部と回転軸との間を扇形の側板で連結した形状として、ドア外周側だけでなく、ドア軸方向の側方からも内気を吸入可能にし、これにより、内気の吸入口開口面積を増加させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなロータリ式ドアを用いた内外気切替装置について、実験検討したところ、ロータリ式ドアの回転軸回りでは内気吸入口の開口面積が狭くなって、内気吸い込み流の風速が速くなるので、空気流れが乱れ、騒音が発生することが判明した。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、内気吸入口での空気流れの乱れによる騒音の発生を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１ないし４に記載の発明では、内気吸入口（１１）と外気吸入口（１２）を内外気切替ドア（１４）により切替開閉する車両用空調装置において、
内気吸入口（１１）を内外気切替ドア（１４）の外周側の開口部（１１ａ）と軸方向側方の開口部（１１ｂ）とを有する形状とし、
内外気切替ドア（１４）を、ドア回動方向（ｂ）に延びる外周壁面（１４ａ）の軸方向の両側部と回転軸（１４ｂ）との間を扇形の側板（１４ｃ）で連結した形状に形成され、回転軸（１４ｂ）を中心として回動することにより外周側の開口部（１１ａ）と軸方向側方の開口部（１１ｂ）の両方を開閉できるロータリ式ドアで構成し、
軸方向側方の開口部（１１ｂ）は、扇形の側板（１４ｃ）に対向するように回転軸（１４ｂ）の軸方向と直角方向に形成され、かつ、回転軸（１４ｂ）側へ近接するにつれて次第に開口面積が小さくなるＶ状の形状になっており、
更に、軸方向側方の開口部（１１ｂ）のＶ状の形状のうち、回転軸（１４ｂ）に近接する開口面積が小さい部位に、内気吸い込み流をスムースに案内するベルマウス状の気流案内部（１９）を配置したことを特徴としている。
【０００８】
これによると、内気吸入口（１１）における軸方向側方の開口部（１１ｂ）のＶ状の形状のうち、回転軸（１４ｂ）に近接する開口面積が小さい部位が部分的に風速が高くなっても、この風速の高くなる部位にベルマウス状の気流案内部（１９）を設けているので、、このベルマウス状の気流案内部（１９）により高速の空気流れをスムースに案内して乱れの発生を防止できる。そのため、内気吸入口（１１）での空気流れの乱れによる騒音の発生を低減できる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明のように、ベルマウス状の気流案内部（１９）を、空気流れの上流から下流に向かって、入口円弧部（１９ａ）と中間ストレート部（１９ｂ）と出口円弧部（１９ｃ）とを有する形状に形成することにより、高速の空気流れをより一層スムースに案内できる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明のように、ベルマウス状の気流案内部（１９）において、空気流れ方向に沿って延びる角部（１９ｄ）を円弧状に形成すれば、この角部（１９ｄ）においても空気流れの乱れを良好に防止できる。
【００１２】
また、請求項４記載の発明のように、ロータリ式内外気切替ドア（１４）にリップシールタイプの弾性シール材（１７）を備えるとともに、内気吸入口（１１）および外気吸入口（１２）の開口縁部に弾性シール材（１７）の先端部が圧着する堤状部（１８）を備え、この堤状部（１８）のうち、少なくとも、内気吸入口（１１）の風速の高くなる部位に位置する堤状部（１８）の頂部を円弧状に形成したことを特徴としている。
【００１３】
これによると、風速の高くなる部位の堤状部（１８）の頂部において空気流れをスムースに案内して空気流れの乱れを良好に防止できる。
【００１４】
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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１〜図５は本発明の第１実施形態を示すもので、車両用空調装置の通風系における内外気切替装置および送風機を含む送風機ユニット部を示すもので、図１は内気モード時を示す。
【００１６】
図１に示す送風機ユニット部は、通常、自動車の車室内前部の計器盤下方で、助手席側の部位に配置される。なお、図１の上下、前後方向は、車両搭載時における送風機ユニット部の上下、前後方向を示している。１０は合成樹脂製の内外気切替箱（ケース）で、その下方には送風用スクロールケーシング２２が隣接して配置されており、内外気切替箱１０の内部はスクロールケーシング２２のベルマウス状の吸入口２３に連通している。
【００１７】
また、内外気切替箱１０は、車室内空気を吸入する内気吸入口１１と車室外空気を吸入する外気吸入口１２とを有している。車両前後方向において、後方側に内気吸入口１１を配置し、その前方側に外気吸入口１２を配置している。
【００１８】
次に、ロータリ式の内外気切替ドア１４を具体的に説明すると、ドア１４はドア回動方向（円周方向）ｂに延びる外周壁面１４ａを有し、この外周壁面１４ａの軸方向の両側部と回転軸１４ｂとの間を２枚の扇形の側板１４ｃで連結した形状としている。そして、外周壁面１４ａおよび扇形の側板１４ｃで構成されるドア基板部の大きさを内気吸入口１１を閉塞するに必要な大きさに設定してある。また、外周壁面１４ａにより外気吸入口１２を閉塞できるようになっている。
【００１９】
内気吸入口１１は内外気切替ドア１４の外周壁面１４ａだけでなく扇形の側板１４ｃによっても開閉されるため、内外気切替箱１０の車両後方側の面に位置する開口部１１ａの他に内外気切替箱１０の車両左右方向（図１の紙面垂直方向）の両側面に位置する開口部１１ｂを有している。
【００２０】
従って、内気吸入口１１の形状は、ロータリ式ドア１４の外周壁面１４ａに対向する部位から両側板１４ｃに対向する部位まで開口する門型に屈曲した開口形状になっている。これにより、内気の吸入開口面積を増加させて、内気モードによる最大冷房能力の向上を図っている。これに対し、外気吸入口１２は通常の矩形状の平面開口形状になっている。
【００２１】
以上の説明から理解されるように、内外気切替ドア１４は、内気吸入口１１におけるドア外周側の開口部１１ａだけでなく、軸方向側方の開口部１１ｂをも開閉できる構成であって、このように、ドア外周側の開口部１１ａと軸方向側方の開口部１１ｂの両方を開閉できるドアを本明細書ではロータリ式ドアという。
【００２２】
なお、ロータリ式の内外気切替ドア１４における回転軸１４ｂは、ドア１４の軸方向両側の扇形の側板１４ｃの回転中心位置から軸方向外方へ突出しており、この軸方向両側の回転軸１４ｂは内外気切替箱１０の軸受穴１５（図３）に回転自在に支持される。また、内外気切替ドア１４の回転軸１４ｂの一端部は、内外気切替箱１０の外部において図示しないドア操作機構に連結されて回動操作される。
【００２３】
また、ロータリ式の内外気切替ドア１４において、外周壁面１４ａと扇形の側板１４ｃとの間の内側空間はそのまま外部へ開口しているので、この内側空間を通って図１の矢印ａのように空気が自由に流通可能である。内外気切替ドア１４は、上述した要素１４ａ，１４ｂ、１４ｃを含む、その全体形状を例えば、ポリプロピレンのような樹脂により一体成形できる。
【００２４】
次に、上記ロータリ式内外気切替ドア１４におけるシール構造を説明すると、ドアシール構造はドア操作力低減のためにリップシールタイプになっており、ドア１４のうち、ドア基板部の周縁部表面、すなわち、外周壁面１４ａおよび側板１４ｃの周縁部表面にリップ状（薄板状）の弾性シール材１７を設けている。
【００２５】
この弾性シール材１７はエラストマゴムからなるもので、ドア基板部の樹脂材料と同系統のエラストマゴム（例えば、ポリプロピレン系のエラストマゴム）を選択することにより、弾性シール材１７をドア基板部の樹脂成形時に同時に一体成形することができる。
【００２６】
一方、内気吸入口１１および外気吸入口１２の開口縁部には内外気切替ドア１４側へ突出する堤状部（バンク）１８を形成している。この堤状部１８は弾性シール材１７の先端部が弾性変形して面当たりする（圧着する）シール面を形成する。なお、堤状部１８は内外気切替箱１０の樹脂製ケース体に一体成形で形成することができる。
【００２７】
次に、本発明の特徴とする内気吸入口１１の開口形状の具体例について説明する。まず、図６は内気吸入口１１における吸い込み空気（内気）の風速分布を示すもので、具体的には最大風速Ｖ_maxに対する各部風速Ｖの比率（Ｖ／Ｖ_max）で表している。なお、図６では、ドア外周側の開口部１１ａと軸方向側方の開口部１１ｂとを同一平面上に展開して風速分布比率を示している。
【００２８】
図６に示すように、軸方向側方の開口部１１ｂにおける底部付近、すなわち、回転軸１４ｂに近接した部位が最も風速が高い。これは、開口部１１ｂの形状が回転軸１４ｂ側へ近接するにつれて次第に開口面積を小さくするＶ状になっているので、開口部１１ｂの底部付近では空気流れが絞られるためである。
【００２９】
そこで、上記吸い込み空気（内気）の風速分布に着目して、本実施形態では内気吸入口１１の開口形状のうち、最も風速が高い部位である、軸方向側方の開口部１１ｂの底部付近（回転軸１４ｂ付近）に吸い込み空気流をスムースに案内するベルマウス状の気流案内部１９を形成している。
【００３０】
この気流案内部１９は図１に示すように開口部１１ｂの底部付近に配置され、かつ、図３、４に示すように開口部１１ｂの底部付近から内外気切替箱１０の外方側に突出するように形成されている。気流案内部１９は、具体的には開口部１１ｂの底部付近に流入する空気流れに沿った所定の曲率半径（例えば、Ｒ₁＝６ｍｍ程度）を持った入口円弧部１９ａと、所定長さ（例えば、Ｌ＝５ｍｍ程度）を持った中間ストレート部１９ｂと、スクロールケーシング２２のベルマウス状吸入口２３に向かう空気流れに沿った所定の曲率半径（例えば、Ｒ₂＝４ｍｍ程度）を持った出口円弧部１９ｃとを有する形状になっている。
【００３１】
更に、図１に示すように気流案内部１９において、吸い込み空気の流れ方向に沿って延びる両側の角部１９ｄも滑らかな円弧状の形状に形成している。また、図５は図１のＣ−Ｃ断面図で、内外気切替ドア１４は外気モード位置に操作された状態を示しており、この図５に示すように内外気切替ドア１４の弾性シール材１７の先端部が圧着する堤状部１８を開口部１１ｂの縁部に形成するに際して、堤状部１８を断面三角状にするとともに、この断面三角状の頂部に所定の曲率半径（例えば、Ｒ＝２ｍｍ程度）による円弧部を形成している。
【００３２】
上記した気流案内部１９は軸方向の左右両側の開口部１１ｂにそれぞれ設けられる。また、気流案内部１９を本例では内外気切替箱１０の樹脂製ケース体に一体成形で形成しているが、必要に応じて気流案内部１９を内外気切替箱１０と別体で成形し、その後に気流案内部１９を内外気切替箱１０側に組み付けるようにしてもよい。
【００３３】
図１において、エアフィルタ２１は、内外気切替箱１０内において、ロータリドア１４の回転軸１４ｂより空気下流側に配置されている。エアフィルタ２１は、コルゲート（波形）状の和紙または多孔質のウレタンフォーム等からなるフィルタ部材を樹脂製の枠体で支持するようにした構成となっている。ここで、エアフィルタ２１は空気中の塵埃を取り除くものであり、その全体形状は図１に示すような平板状のものであって、必要に応じて上記フィルタ部材に活性炭のような悪臭成分を吸着する吸着材を付加して脱臭機能を発揮できるようにしてもよい。
【００３４】
スクロールケーシング２２は樹脂製のものであって、エアフィルタ２１の直ぐ下流部位にベルマウス状の吸入口２３を配置している。スクロールケーシング２２のスクロール形状の中心部位に遠心式多翼ファン（シロッコファン）からなる送風用ファン２４を配置して、このファン２４の回転により吸入口２３から吸入された空気がファン２４の半径方向外方へ流れるようになっている。送風用ファン２４は駆動用モータ２５の回転軸２６に連結されて回転する。
【００３５】
スクロールケーシング２２の空気出口部（図示せず）には空調ユニット（図示せず）が連結されており、この空調ユニットを通過して送風空気が周知のごとく冷却、除湿、再加熱されて温度調整後に車室内へ吹き出すようになっている。
【００３６】
次に、本実施形態の作動を説明する。まず、最初に、内外気吸入の切替に関する基本的作動を説明する。内外気の切替はロータリ式内外気切替ドア１４を図１の矢印ｂ方向に回動することにより行うことができ、図１は内気モードの状態を示している。
【００３７】
すなわち、内外気切替ドア１４の弾性シール材１７の先端部が外気吸入口１２側の堤状部１８のシール面に弾性的に圧着し、外気吸入口１２を全閉し、内気吸入口１１を全開する。従って、送風ファン２４の作動により内気吸入口１１から内気を吸入して空調ユニット側へ送風できる。
【００３８】
次に、外気モードが選択されると、図１の実線位置から内外気切替ドア１４を反時計方向に所定角度回動操作する。これにより、内外気切替ドア１４の弾性シール材１７の先端部が内気吸入口１１側の堤状部１８のシール面に弾性的に圧着する。
【００３９】
この結果、内気吸入口１１におけるドア外周側の開口部１１ａおよび軸方向側方の開口部１１ｂを、内外気切替ドア１４の外周壁面１４ａおよび側板１４ｃにより全閉し、外気吸入口１２を全開する。従って、送風ファン２４の作動により外気吸入口１２から外気のみを吸入して空調ユニット側へ送風できる。
【００４０】
ところで、図１に示す内気モードにおいては、内気吸入口１１の開口部１１ａ、１１ｂにおける風速分布は図６に示すようになり、内気吸入口１１のうち、開口部１１ｂの底部（回転軸１４ｂ）付近が最も高くなる。従って、開口部１１ｂの底部付近にベルマウス状の気流案内部１９を形成しない場合は、この高速の空気流れが乱れて騒音を発生する。
【００４１】
図７〜図１０はこの気流案内部１９を形成しない比較例を示す図であり、図７は図１の内外気切替箱１０部に対応する図、図８は図７のＢ−Ｂ断面図、図９は図４に対応する図、図１０は図５に対応する図である。このような比較例によると、図９に示すように高速の空気流れに乱れが発生して騒音を発生する。
【００４２】
これに対し、本実施形態によると、開口部１１ｂの底部（回転軸１４ｂ）付近に高速の空気流れが生じても、ベルマウス状の気流案内部１９を形成することによって、この空気流れを図４に示すようにスムースに案内できる。また、気流案内部１９において、吸い込み空気流に沿って延びる両側の角部１９ｄを滑らかな円弧状に形成するとともに、断面三角状の堤状部１８の頂部に所定の曲率半径による円弧部を形成しているので、この角部１９ｄおよび堤状部１８の部位でも空気流れをスムースに案内できる。
【００４３】
以上の結果、内気モード時に、内気吸入口１１のうち、風速が高くなる開口部１１ｂ側の縁部で空気流れが乱れることを防止でき、乱れに起因する騒音の発生を抑制できる。
【００４４】
本発明者の実験によると、図１に示す内気モード時に、車室内への吹出モードとしてフェイスモードを設定し、空調ユニット内の温度調整用エアミックスドアを最大冷房位置とし、送風ファン２４の風量を５５０ｍ³／ｈとした条件において、本実施形態のものでは、図７〜図１０に示す比較例に比して騒音をオーバオール値で０．５ｄＢ低減できることを確認できた。
【００４５】
（第２実施形態）
図１１は第２実施形態によるロータリ式内外気切替ドア１４であり、第１実施形態では、内外気切替ドア１４の弾性シール材１７としてゴム系材質からなるリップシールタイプのものを用いているが、第２実施形態では図１１に示すように、内外気切替ドア１４の弾性シール材１７として多孔質発泡材等からなる板状パッキンタイプのものを用いている。
【００４６】
このパッキンタイプの弾性シール材１７は、内外気切替ドア１４の縁部に沿って一体成形されたリブ１４ｄの表裏両面に固着されている。
【００４７】
（他の実施形態）
なお、ベルマウス状の気流案内部１９を設定する位置は、風速の高い部位である開口部１１ｂの底部（回転軸１４ｂ）付近が低騒音のために有効であるが、内気吸入口１１の他の部位あるいは内気吸入口１１の全周にわたってベルマウス状の気流案内部１９を形成してもよい。
【００４８】
また、上述の実施形態では、風速の高い部位である開口部１１ｂの縁部に形成する堤状部１８を図５のように円弧状の断面形状に形成しているが、他の部位の堤状部１８についても、同様に、円弧状の断面形状に形成してもよい。
【００４９】
また、ロータリ式内外気切替ドア１４の外周壁面１４ａの形状を上述の実施形態では平面状としているが、この外周壁面１４ａを円弧状にしたり、あるいは球面状にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による車両用空調装置の送風機ユニット部の一部断面側面図で、内気モード時を示す。
【図２】図１のロータリ式内外気切替ドア単体の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３に示すベルマウス状の気流案内部における空気流れを示す断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】内気吸入口における風速分布の説明図である。
【図７】本発明の比較例による車両用空調装置の内外気切替装置部の側面図で、内気モード時を示す。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図８に示す内気吸入口の開口形状における空気流れを示す断面図である。
【図１０】図７のＤ−Ｄ断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるロータリ式内外気切替ドア単体の側面図である。
【符号の説明】
１０…内外気切替箱、１１…内気吸入口、１１ａ、１１ｂ…開口部、
１２…外気吸入口、１４…ロータリ式内外気切替ドア、１４ａ…外周壁、
１４ｂ…回転軸、１４ｃ…側板、１７…弾性シール材、１８…堤状部、
１９…ベルマウス状の気流案内部。

Claims

内気吸入口（１１）と外気吸入口（１２）を有する内外気切替箱（１０）と、
前記内外気切替箱（１０）内に配置され、前記内気吸入口（１１）と前記外気吸入口（１２）を切替開閉する内外気切替ドア（１４）と、
前記内外気切替箱（１０）の下流側に配置され、前記内気吸入口（１１）と前記外気吸入口（１２）から吸入された空気を送風する送風用ファン（２４）とを備え、
前記内気吸入口（１１）は、前記内外気切替ドア（１４）の外周側の開口部（１１ａ）と前記内外気切替ドア（１４）の軸方向側方の開口部（１１ｂ）とを有する形状であり、
前記内外気切替ドア（１４）は、ドア回動方向（ｂ）に延びる外周壁面（１４ａ）の軸方向の両側部と回転軸（１４ｂ）との間を扇形の側板（１４ｃ）で連結した形状に形成され、前記回転軸（１４ｂ）を中心として回動することにより前記外周側の開口部（１１ａ）と前記軸方向側方の開口部（１１ｂ）の両方を開閉できるロータリ式ドアであり、
前記軸方向側方の開口部（１１ｂ）は、前記扇形の側板（１４ｃ）に対向するように前記回転軸（１４ｂ）の軸方向と直角方向に形成され、かつ、前記回転軸（１４ｂ）側へ近接するにつれて次第に開口面積が小さくなるＶ状の形状になっており、
更に、前記軸方向側方の開口部（１１ｂ）のＶ状の形状のうち、前記回転軸（１４ｂ）に近接する開口面積が小さい部位に、内気吸い込み流をスムースに案内するベルマウス状の気流案内部（１９）を配置したことを特徴とする車両用空調装置。
前記ベルマウス状の気流案内部（１９）は、空気流れの上流から下流に向かって、入口円弧部（１９ａ）と中間ストレート部（１９ｂ）と出口円弧部（１９ｃ）とを有する形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
前記ベルマウス状の気流案内部（１９）において、空気流れ方向に沿って延びる角部（１９ｄ）を円弧状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
前記ロータリ式内外気切替ドア（１４）にリップシールタイプの弾性シール材（１７）を備えるとともに、
前記内気吸入口（１１）および前記外気吸入口（１２）の開口縁部に前記弾性シール材（１７）の先端部が圧着する堤状部（１８）を備え、
前記堤状部（１８）のうち、少なくとも、前記内気吸入口（１１）の風速の高くなる部位に位置する堤状部（１８）の頂部を円弧状に形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。