JP4265267B2

JP4265267B2 - 空気通路開閉装置

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Publication number: JP4265267B2
Application number: JP2003111717A
Authority: JP
Inventors: 真士安野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP2004314794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気通路を開閉する空気通路開閉装置に関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
エアミックスドアや風量を調節する開閉ドアは、空気が流通する開口部の開口面積を調節することにより風量や風量割合を調節するものであるが、ドア開度が小さいときには、「ヒュー」という耳障りな異音が発生し易い。
【０００３】
すなわち、図１１に示すように、開閉ドアａの開度が小さいときには、開口部ｂの外縁部と開閉ドアとの間に形成された比較的に小さな隙間（短い距離）を、空気は乱流に移行することなく層流状態で流通するが、開閉ドアを通過した後の空気流れのうち開閉ドアの背面側では、主流から剥離した剥離層（剥離流れ）が発生するとともに、この剥離層が渦となって主流と共に下流側に移動（進行）していき、開口部の外縁部に衝突する。
【０００４】
そして、渦が外縁部に衝突した際に発生する圧力波が開閉ドアの背面に到達するとともに、この圧力波が開閉ドアの背面に到達したことをきっかけとして、再び開閉ドアの背面にて剥離した剥離層が渦となって主流と共に下流側に移動（進行）していく。このとき、開閉ドアの端部から開口部の外縁部に向けて流れる空気は層流状態であるため、所定の周期にて安定的に渦が発生する。
【０００５】
つまり、開閉ドアの開度が小さいときには、一旦、開閉ドアの端部で渦が発生すると、所定の周期にて安定的に渦が発生するので、異音が発生する。このため、異音の周波数は空気の流速及び開閉ドアの端部から開口部の外縁部までの距離の関数となり、異音の大きさ（騒音レベル）は渦の紙面垂直方向（主流の流通方向と直交する方向）長さ（以下、この長さを渦長さと呼ぶ。）に比例する。
【０００６】
なお、ここで言う、渦長さは、渦が主流の流通方向と直交する方向に完全に連続している部位のみを言うものではなく、途中で渦が切れてもよく、巨視的に異音が発生する領域を意味するものとする。
【０００７】
これに対して、図１２に示すように、開口部及び空気通路を構成する空調ケーシングｄ側に、開口部の外縁部と開閉ドアとの隙間を流れる空気流れの主流方向に対して平行な壁面を構成する突起部（リブ）ｃを設けることにより、空気流れを攪乱して異音の原因となる渦が所定の周期にて安定的の発生することが抑制し、異音を低減する発明が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−６６７３５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、発明者の試験検討によると、特許文献１に記載の発明では、異音を十分に低減することができなかった。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な空気通路開閉装置を提供し、第２には、異音を十分に低減することを目的とする。
【００１１】
【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、請求項１に記載の発明では、空気が流通する開口部（２０ａ）を有し、空気通路を構成するケーシング（２０）と、開口部（２０ａ）の開口面積を調節する板状の開閉ドア（３４）とを備え、
開口部（２０ａ）にはシール座部（２０ｂ）が設けられており、
開閉ドア（３４）は、ドア本体部（３４ａ）と、ドア本体部（３４ａ）の外縁部に設けられてシール座部（２０ｂ）と接触する弾性材料からなるリップシール部（３４ｂ）と、シール座部（２０ｂ）とリップシール部（３４ｂ）との隙間を流れる空気流れの主流方向に対して傾斜した壁面（３４ｄ）を構成する突起部（３４ｅ）とを備え、
突起部（３４ｅ）は開閉ドア（３４）の板面（３４ｆ）のうちリップシール部（３４ｂ）側においてドア本体部（３４ａ）とリップシール部（３４ｂ）とにまたがって設けられ、かつ、突起部（３４ｅ）は主流方向と略直交する方向に複数個設けられており、
突起部（３４ｅ）は、主流方向に沿って細長く延びる平面形状に形成され、
突起部（３４ｅ）は、隣り合う壁面（３４ｄ）の傾斜方向が交互に反転する八の字状に配置され、八の字状の開き側部と八の字状の狭まり側部とが主流方向と略直交する方向に交互に形成されることを特徴とする。
【００１２】
これにより、空気流れの主流方向に対して平行な壁面を構成する突起部（リブ）を設けた特許文献１に記載の発明に比べて、空気流れをより確実に攪乱することができる。
【００１３】
したがって、異音の原因となる渦を効果的にせん断又は消滅させることができ得るので、異音の原因となる渦が所定の周期にて安定的に発生することを抑制でき、異音を確実に低減することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の空気通路開閉装置において、前記突起部（３４ｅ）における前記主流方向の上流側の高さが前記主流方向の下流側の高さよりも低いことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の空気通路開閉装置において、前記突起部（３４ｅ）における前記主流方向の上流側の高さが前記主流方向の下流側の高さよりも高いことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の空気通路開閉装置において、前記突起部（３４ｅ）における前記主流方向の中央部の高さが最大となっていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の空気通路開閉装置において、前記突起部（３４ｅ）における前記主流方向の中央部の高さが最小となっていることを特徴とするものである。
【００１７】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、車両用空調装置に本発明に係る空気通路開閉装置を適用したものであって、図１は本実施形態に係る車両用空調装置１０の模式図である。
【００１９】
圧縮機１３は走行用のエンジンから動力を得て冷媒を吸入圧縮するものであり、室外熱交換器１４は冷媒と外気とを熱交換して冷媒を冷却するものであり、減圧器１１は冷媒を減圧する減圧手段である。
【００２０】
室内熱交換器２１は室内に吹き出す空気と冷媒とを熱交換するものであり、アキュムレータ１２は、室内熱交換器２１から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機１３の吸入側に流出させるとともに、余剰冷媒を液相冷媒として蓄える気液分離器である。
【００２１】
なお、四方弁１５は圧縮機１３から吐出した冷媒を室外熱交換器１４側に流す冷房運転、除湿冷房運転又は除湿暖房運転と室内熱交換器２１側に流す暖房運転とを切り換える切替弁である。
【００２２】
送風機２２は車室内に空気を送風する送風手段であり、空調ケーシング２０は室内熱交換器２１を収納するとともに、室内熱交換器２１を通過した空気が流れる空気通路を構成するダクト手段である。
【００２３】
ヒータ２３は、空調ケーシング２０内のうち室内熱交換器２１より空気流れ下流側に収納されてエンジン冷却水を熱源として車室内に吹き出す空気を加熱する加熱手段であり、エアミックスドア３１はヒータ２３を通過する風量とヒータ２３を迂回して流れる風量との割合を調節して室内に吹き出す空気の温度を調節する温度調節手段である。
【００２４】
また、送風機２２の空気流れ上流側には、車室外空気を導入する外気モードと車室内空気を導入する内気モードとを切り換える内外気切換ドア３２が設けられ、一方、ヒータ２３及びエアミックスドア３１より空気流れ下流側には、車室内に吹き出す空気の方向を制御する吹き出しモード制御用のドア３３〜３５が設けられている。
【００２５】
そして、ドア３３は窓ガラスの方向に向けて空気を吹き出させるデフロスタ開口部を開閉してデフモードを制御するデフドアであり、ドア３４は乗員の上半身に向けて空気を吹き出させるフェイス開口部を開閉してフェイスモード制御するフェイスドアであり、ドア３５は乗員の下半身に向けて空気を吹き出させるフット開口部を開閉してフットモードを制御するフットドアである。
【００２６】
なお、本実施形態は、フェイスドア３４に本発明を適用した空気通路開閉装置であり、その詳細は後述する。
【００２７】
そして、内外気切換ドア３２、ドア３３〜３５及びエアミックスドア３１は、そのドア位置をポテンショメータが一体となったサーボモータ等の駆動手段により開閉駆動されるとともに、電子制御装置（ＥＣＵ）１は、ポテンショメータの出力信号等に基づいてサーボモータ及び送風機２２を制御する。
【００２８】
なお、ポテンショメータ４１は内外気切換ドア３２のドア位置を検出するドア位置検出手段であり、ポテンショメータ４２ａはデフドア３３のドア位置を検出するドア位置検出手段であり、ポテンショメータ４２ｂはフェイスドア３４のドア位置を検出するドア位置検出手段であり、ポテンショメータ４２ｃはフットドア３５のドア位置を検出するドア位置検出手段である。
【００２９】
酸素センサ２４は、空調ケーシング２０内を流れる空気の酸素濃度を検出することにより、間接的に漏れ出した冷媒量を検出する冷媒漏れ判定手段であり、本実施形態では、酸素センサ２４により酸素濃度が所定濃度以下となったものと判定されたとき、又は車両の衝突を検知するセンサ（エアバッグ作動に用いる加速度センサ）が車両の衝突を検出したときに、空調ケーシング２０内に冷媒が漏れ出している、又は漏れ出得る状態にあると判定する。
【００３０】
なお、本実施形態では、冷媒として、二酸化炭素又はプロパンや炭化水素等の可燃性ガスを採用しているが、本実施形態はこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００３１】
湿度センサ２５は空気の湿度を検出するもので、車室内の窓ガラスが曇り易い状況にあるか否かを判定する曇り判定手段をなす。なお、本実施形態では、冷房運転から暖房運転に切り替わったとき、除霜運転終了後、若しくは起動初期で室内熱交換器２１表面の水分蒸発が懸念されるとき、又は湿度センサ２５が所定値以上の湿度を検知したときに、車室内の窓ガラスが曇り易い状況にあると判定する。
【００３２】
因みに、本実施形態では、酸素センサ２４及び湿度センサ２５を空調ケーシング２０内外に設けているが、いずれか一方のみであってもよい。
【００３３】
また、冷房運転、除湿冷却時及び除湿暖房時における冷媒流れは、全て図１の実線矢印にて示される流れであり、暖房運転及び除霜運転における冷媒流れは、全て図１の波線矢印にて示される流れである。
【００３４】
次に、フェイスドア３４、つまり本実施形態に係る空気通路開閉装置について図２、３を用い述べる。
【００３５】
なお、図２はフェイスドア３４周りの拡大図であり、図３はフェイスドア３４単体の斜視図である。
【００３６】
空調ケーシング２０のうちフェイス開口部２０ａには、図２に示すように、フェイスドア３４の外縁部が接触するシール座部２０ｂが設けられており、このシール座部２０ｂがフェイス開口部２０ａの外縁部となる。
【００３７】
一方、フェイスドア３４は、略矩形状のドア本体部３４ａ、ドア本体部３４ａの外縁部に設けられてシール座部２０ｂと接触するリップシール部３４ｂ、及びドア本体部３４ａを回転させるシャフト３４ｃ等からなるもので、フェイスドア３４のリップシール部３４ｂ側には、フェイス開口部２０ａのシール座部２０ｂとフェイスドア３４との隙間を流れる空気流れの主流方向（図２の矢印方向）に対して傾斜した壁面３４ｄ（図４参照）を構成する複数個の突起部３４ｅが設けられている。
【００３８】
なお、リップシール部３４ｂは容易に弾性変形することができるエラストマゴム等の弾性材料製であり、ドア本体部３４ａはリップシール部３４ｂに比べて十分に剛性が高い板状のものであり、本実施形態では、リップシール部３４ｂ、ドア本体部３４ａ及び突起部３４ｅは、二色成形法等で一体成形されている。
【００３９】
また、複数個の突起部３４ｅは、図３、４に示すように、フェイスドア３４の板面３４ｆと略平行な方向な平面において、主流方向と略直交する方向に１列に並んでいるとともに、隣り合う壁面３４ｄは、主流方向に対して略対称となるように、ハの字状に設けられている。
【００４０】
換言すれば、複数個の突起部３４ｅは、フェイスドア３４の板面３４ｆと略平行な方向な平面において、主流方向と略直交する方向に１列に並んでいるとともに、隣り合う壁面３４ｄの傾斜方向が交互に反転するようにフェイスドア３４に一体成形されていることとなる。
【００４１】
因みに、本実施形態では、突起部３４ｅの諸元（図４参照）、つまり巾ａ＝１ｍｍ、長さｂ＝５ｍｍ、間隔ｃ＝１５ｍｍ、角度ｄ＝１２０°、高さｅ＝３ｍｍとしている。
【００４２】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４３】
フェイス開口部２０ａのシール座部２０ｂとフェイスドア３４との隙間を流れる空気流れの主流方向に対して傾斜した壁面３４ｄを構成する突起部３４ｅを設けている。このため、図６に示す特許文献１に記載の発明のように、空気流れの主流方向に対して平行な壁面を構成する突起部（リブ）を設けたものに比べて、本実施形態では、図５に示すように空気流れをより確実に攪乱することができる。
【００４４】
したがって、異音の原因となる渦を効果的にせん断又は消滅させることができ得るので、異音の原因となる渦が所定の周期にて安定的に発生することを抑制でき、異音を確実に低減することができる。
【００４５】
なお、図６は空気流れの主流方向に対して平行な壁面を構成する突起部（リブ）を設けた場合、つまり特許文献１に記載の発明の渦の発生状況を示す模式図である。
【００４６】
（第２実施形態）
第１実施形態に係る突起部３４ｅは、高さｅが一定であったが、本実施形態は、図７に示すように、突起部３４ｅにおけるハの字の低辺側の高さｅを上辺側の高さｅよりも低くしたものである。
ここで、ハの字の低辺側の高さｅとは図７の空気流れの矢印に示すように、突起部３４ｅにおける主流の流れ方向の上流側の高さのことであり、そして、ハの字の上辺側の高さｅとは突起部３４ｅにおける主流の流れ方向の下流側の高さのことである。
【００４７】
なお、突起部３４ｅの高さｅを隣り合う突起部３４ｅで相違させれば、渦を効果的にせん断又は消滅させることができ得る。
【００４８】
（第３実施形態）
第２実施形態では、突起部３４ｅにおけるハの字の低辺側の高さｅを上辺側の高さｅよりも低くしたが、本実施形態は、図８に示すように、突起部３４ｅにおけるハの字の低辺側の高さｅを上辺側の高さｅよりも高くしたものである。
ここで、ハの字の低辺側の高さｅとは図８の空気流れの矢印に示すように、突起部３４ｅにおける主流の流れ方向の上流側の高さのことであり、そして、ハの字の上辺側の高さｅとは突起部３４ｅにおける主流の流れ方向の下流側の高さのことである。
【００４９】
なお、本実施形態においても、突起部３４ｅの高さｅを隣り合う突起部３４ｅで相違させれば、渦を効果的にせん断又は消滅させることができ得る。
【００５０】
（第４実施形態）
第２、３実施形態では、主流の流れ方向において、突起部３４ｅの高さｅを順次変化させたが、本実施形態は、図９に示すように、主流の流れ方向略中央部において、突起部３４ｅの高さｅが最大となるように変化させるものである。
【００５１】
本実施形態においても、突起部３４ｅの高さｅを隣り合う突起部３４ｅで相違させれば、渦を効果的にせん断又は消滅させることができ得る。
【００５２】
（第５実施形態）
第４実施形態では、主流の流れ方向略中央部において、突起部３４ｅの高さｅが最大となるように変化させたが、本実施形態は、図１０に示すように、主流の流れ方向略中央部において、突起部３４ｅの高さｅが最小となるように変化させるものである。
【００５３】
本実施形態においても、突起部３４ｅの高さｅを隣り合う突起部３４ｅで相違させれば、渦を効果的にせん断又は消滅させることができ得る。
【００５４】
（第６実施形態）
本実施形態は、第１〜５実施形態に係る突起部３４ｅのうち少なくとも２つを組み合わせて、突起部３４ｅの高さｅを隣り合う突起部３４ｅで相違させるものである。
【００５５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、フェイスドア３４に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のドアにも適用することができる。
【００５６】
また、上述の実施形態では、ドア本体部３４ａとリップシール部３４ｂとが一体成形されたエアラストマドアに本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のドアにも適用することができる。
【００５７】
また、上述の実施形態では、フェイスドア３４側に突起部３４ｅを設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、空調ケーシング２０側に突起部３４ｅを設けてもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、突起部３４ｅをハの字状に配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば千鳥状に配置してもよい。
【００５９】
また、上述の実施形態では、突起部３４ｅを１列としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ハの字状の突起部３４ｅを複数列組合せてもよい。
【００６０】
なお、突起部３４ｅを複数列とする場合、第１〜５実施形態に係る突起部３４ｅのうち少なくとも２つを組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用空調装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るフェイスドア周りの拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るフェイスドア単体の斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る突起部の説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る突起部周りの空気流れを示す説明図である。
【図６】特許文献１に記載の突起部周りの空気流れを示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る突起部の説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る突起部の説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る突起部の説明図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る突起部の説明図である。
【図１１】異音の発生原因を示す図である。
【図１２】特許文献１に記載の発明の特徴を示す図である。
【符号の説明】
３４…フェイスドア、３４ａ…ドア本体部、
３４ｂ…リップシール部、３４ｃ…シャフト、３４ｅ…突起部。

Claims

空気が流通する開口部（２０ａ）を有し、空気通路を構成するケーシング（２０）と、
前記開口部（２０ａ）の開口面積を調節する板状の開閉ドア（３４）とを備え、
前記開口部（２０ａ）にはシール座部（２０ｂ）が設けられており、
前記開閉ドア（３４）は、ドア本体部（３４ａ）と、前記ドア本体部（３４ａ）の外縁部に設けられて前記シール座部（２０ｂ）と接触する弾性材料からなるリップシール部（３４ｂ）と、前記シール座部（２０ｂ）と前記リップシール部（３４ｂ）との隙間を流れる空気流れの主流方向に対して傾斜した壁面（３４ｄ）を構成する突起部（３４ｅ）とを備え、
前記突起部（３４ｅ）は前記開閉ドア（３４）の板面（３４ｆ）のうち前記リップシール部（３４ｂ）側において前記ドア本体部（３４ａ）と前記リップシール部（３４ｂ）とにまたがって設けられ、かつ、前記突起部（３４ｅ）は前記主流方向と略直交する方向に複数個設けられており、
前記突起部（３４ｅ）は、前記主流方向に沿って細長く延びる平面形状に形成され、
前記突起部（３４ｅ）は、隣り合う前記壁面（３４ｄ）の傾斜方向が交互に反転する八の字状に配置され、八の字状の開き側部と八の字状の狭まり側部とが前記主流方向と略直交する方向に交互に形成されることを特徴とする空気通路開閉装置。
前記突起部（３４ｅ）における前記主流方向の上流側の高さが前記主流方向の下流側の高さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の空気通路開閉装置。
前記突起部（３４ｅ）における前記主流方向の上流側の高さが前記主流方向の下流側の高さよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の空気通路開閉装置。
前記突起部（３４ｅ）における前記主流方向の中央部の高さが最大となってい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。
前記突起部（３４ｅ）における前記主流方向の中央部の高さが最小となってい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。